Chương 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
2.3. Các đại lượng cơ bản
2.3.1. Công suất định mức.
Công suất định mức (Pđm) của các thiết bị được nhà chế tạo ghi sẵn trong lý lịch hoặc trên nhãn máy. Đối với động cơ Pmax ghi trên nhãn máy chính là công suất trên trục động cơ. Đối với hệ thống cung cấp điện ta quan tâm đến công suất đầu vào của động cơ được gọi là công suất đặt (Pđ) .
Công suất đặt được tính theo biểu thức sau:
dc
d Pdm
P
Trong đó: - Pđ: Công suất đặt của động cơ.
- Pđm: Công suất định mức của động cơ.
- dc: Hiệu suất định mức của động cơ.
Để đơn giản trong tính toán người ta cho phép lấy hiệu suất của động cơ bằng 1 (khi lấy hiệu suất của động cơ bằng 1 thì sai số không lớn, vì khi làm việc ở chế độ định mức hiệu suất của động cơ khá cao khoảng (0,80,95)). Vì vậy thông thường người ta cho phép lấy: Pđ = Pđm
Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại như cầu trục, máy hàn, khi tính phụ tải điện của chúng ta phải quy đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn, tức là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số đóng điện tương đối dm% = 100.
Biểu thức quy đổi như sau:
- Đối với động cơ:
dm dm
dm P .
P .
- Đối với máy biến áp hàn:
dm dm dm
dm S cos .
P
Trong đó:
- P’đm: Công suất định mức đã quy đổi về % = 100%.
- Pdm, Sdm, cosdm, dm: Các tham số định mức được ghi trong lý lịch máy.
Công suất định mức của nhóm gồm n thiết bị bằng tổng công suất định mức của các thiết bị riêng biệt mà công suất của các thiết bị này đã quy đổi về chế độ % = 100%.
n
1
i dmi
dm P
P - Pđm: Công suất định mức của n thiết bị.
- Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i đã quy đổi về % = 100%.
2.3.2. Phụ tải trung bình.
Phụ tải trung bình là một đặc trưng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta khả năng đánh giá được giới hạn dưới của phụ tải tính toán.
Biểu thức tính phụ tải trung bình:
t ; Pdt Q
t ;
Pdt P
t tb 0 t
tb 0
Vì phụ tải luôn biến đổi theo những quy luật phức tạp không viết được dưới dạng hàm giải tích nên các biểu thức trên chỉ có giá trị lý thuyết, trong thực tế người ta tính phụ tải trung bình theo biểu thức:
t ; q A t ;
ptb AP tb Q
- AP, AQ: Điện năng tiêu thụ tính trong khoảng thời gian được khảo sát kWh, kVArh.
- Thời gian khảo sát [h].
Phụ tải trung bình của một nhóm gồm n thiết bị.
n
1 i tbi tb
n 1 i tbi
tb p ; Q q ; P
2.3.3. Phụ tải cực đại.
Phụ tải cực đại được chia thành hai nhóm:
2.3.3.1. Phụ tải cực đại ổn định, Pmax.
Phụ tải cực đại ổn định là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy bằng 10, 15 hoặc 30 phút) (hình 2.4). Trị số này dùng để chọn các thiết bị theo điều kiện phát nóng. Nó cho phép ta đánh giá được giới hạn trên của phụ tải tính toán. Thường ta tính phụ tải cực đại ổn định là phụ tải trung bình lớn nhất xuất hiện trong thời gian 10, 15 hoặc 30 phút của ca có phụ tải lớn nhất trong ngày. Đôi khi người ta dùng phụ tải cực đại ổn định được xác định như trên làm phụ tải tính toán.
2.3.3.2. Phụ tải đỉnh nhọn, Pđn.
Là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng (12)s. Phụ tải định nhọn để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động của động cơ, kiểm tra điều kiện làm việc của cầu chì, tính dòng điện khởi động của rơle bảo vệ ...
Phụ tải đỉnh nhọn thường xuất hiện khi động cơ khởi động. Ta không chỉ quan tâm tới trị số của phụ tải đỉnh nhọn mà còn phải quan tâm tới số lần xuất hiện trong một giờ. Số lần xuất hiện của phụ tải đỉnh nhọn càng tăng thì càng ảnh hưởng xấu đến sự làm việc bình thường của các thiết bị dùng điện khác trong mạng điện.
2.3.3.3. Phụ tải tính toán (Ptt)
Khi thiết kế cung cấp điện cần phải có một số liệu cơ bản là phụ tải tính toán.
Phụ tải tính toán là căn cứ để chọn các thiết bị điện, tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện áp, tính và chọn các rơle bảo vệ...
Phụ tải tính toán được định nghĩa như sau:
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi tương đương với phụ tải thực tế (biến thiên) về mặt hiệu ứng nhiệt lớn nhất. Nói một cách khác, phụ tải tính toán cũng làm nóng vật dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ do phụ tải thực tế gây ra.
t ( phút)
15’5’
30’
P3 P1 P5 P
Hình 2.4. Cách xác định phụ tải tính toán trong khoảng thời gian 5’, 10’ và 30’
Theo định nghĩa trên phụ tải tính toán chỉ là phụ tải giả thiết, nhưng vì nó tương đương với phụ tải thực tế, nên căn cứ vào nó để chọn các thiết bị điện thì sẽ đảm bảo an toàn cho các thiết bị đó trong mọi tình trạng làm việc.
Quan hệ giữa phụ tải tính toán và các phụ tải khác như sau:
Pmax Ptt Ptb
Hằng số thời gian phát nóng của các vật liệu dẫn điện lắp đặt trong không khí, trong ống và dưới đất có các giá trị khác nhau nhưng thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất xuất hiện trong khoảng thời gian 30 phút để làm phụ tải tính toán cũng vì vậy người ta còn gọi phụ tải tính toán là P30. Cũng có một số trường hợp người ta lấy Ptt tương ứng với khoảng thời gian 10 phút hoặc 15 phút.