Расчетное задание №3

«Построение графиков нагрузки и потерь по продолжительности работы»

ЗАДАНИЕ

Производится получасовой контроль потребления электроэнергии небольшого цеха. Возможна установка одиночных цеховых трансформаторов разной мощности. При этих условиях необходимо:

1. Определить потери при измеренных мощностях для трансформаторов с различными номинальными мощностями и ;

2. Изобразить суточный график нагрузок с учетом потерь электроэнергии;

3. Изобразить графики нагрузки, суммарных потерь обоих трансформаторов по продолжительности работы. На основании полученных графиков определить нагрузку, при которой потери обоих трансформаторов равны друг другу.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Первый трансформатор	Второй трансформатор
Номинальная мощность , кВА	Потери активной мощности в режиме холостого хода , кВт	Потери активной мощности в режиме короткого замыкания , кВт	Номинальная мощность , кВА	Потери активной мощности в режиме холостого хода , кВт	Потери активной мощности в режиме короткого замыкания , кВт
	0,29	1,65		0,375	2,6

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Сперва необходимо по графику потребления электроэнергии цеха (рис. 1) составить таблицу для удобства вычислений (таблица 1). При этом при пересчете полной мощности в абсолютные единицы (кВА) исходим из следующих соображений: за 100% принимаем максимальную полную мощность (рис. 1), тогда мощность в кВА, приходящуюся на 1%, определим по следующему соотношению

С учетом этого полную мощность в кВА найдем путем умножения полной мощности в процентах от максимальной на число (таблица 1).

Таблица 1. Потребление электроэнергии цеха

Время измерения , час	Полная мощность , в процентах (%) от максимальной	Полная мощность , кВА
		77,6
0,5		77,6
		70,4
1,5		70,4
		70,4
2,5		70,4
		70,4
3,5		70,4
4,5		77,6
		77,6
5,5		77,6
		77,6
6,5		77,6
		77,6
7,5		77,6
8,5
9,5		77,6
		77,6
10,5		77,6
		72,8
11,5		72,8
		72,8
12,5		72,8
		72,8
13,5		72,8
		72,8
14,5
15,5
16,5
		72,8
17,5		72,8
		72,8
18,5		72,8
		72,8
19,5		70,4
		70,4
20,5		70,4
		70,4
21,5		72,8
		72,8
22,5		72,8
		72,8
23,5		72,8

1. Определение потерь при измеренных мощностях.Для определения потерь при измеренных мощностях для трансформаторов с номинальными мощностями и используем следующее: потери активной мощности в режиме холостого хода трансформатора являются постоянными потерями, поэтому они для каждого трансформатора зависеть от нагрузки не будут, так как они определяются лишь конструктивными особенностями трансформаторов; потери активной мощности в обмотках трансформатора являются переменными потерями, зависящими от нагрузки, и они определяются по следующей формуле

где ― потери активной мощности в режиме короткого замыкания трансформатора, ― коэффициент загрузки трансформатора ;

суммарные потери активной мощности определим суммированием потерь активной мощности в режиме холостого хода трансформатора с потерями активной мощности в обмотках трансформатора

Исходя из этих соображений, составим таблицу 2.

Таблица 2. Определение потерь при измеренных мощностях для трансформаторов с номинальными мощностями и

Время измерения , час	Полная мощность , кВА	Первый трансформатор	Второй трансформатор
Потери активной мощности в режиме холостого хода , Вт	Потери активной мощности в обмотках трансформатора , Вт	Суммарные потери активной мощности , Вт	Потери активной мощности в режиме холостого хода , Вт	Потери активной мощности в обмотках трансформатора , Вт	Суммарные потери активной мощности , Вт
	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
0,5	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
1,5	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
2,5	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
3,5	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
			2401,2	2691,2		1501,8	1876,8
4,5	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
5,5	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
6,5	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
7,5	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
			2660,6	2950,6
8,5			2660,6	2950,6
			2660,6	2950,6
9,5	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
10,5	77,6		2503,4	2793,4		1565,7	1940,7
	72,8		2203,3	2493,3
11,5	72,8		2203,3	2493,3
	72,8		2203,3	2493,3
12,5	72,8		2203,3	2493,3
	72,8		2203,3	2493,3
13,5	72,8		2203,3	2493,3
	72,8		2203,3	2493,3
14,5			2401,2	2691,2		1501,8	1876,8
			2401,2	2691,2		1501,8	1876,8
15,5			2660,6	2950,6
			2660,6	2950,6
16,5			2660,6	2950,6
	72,8		2203,3	2493,3
17,5	72,8		2203,3	2493,3
	72,8		2203,3	2493,3
18,5	72,8		2203,3	2493,3
	72,8		2203,3	2493,3
19,5	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
20,5	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
	70,4		2060,4	2350,4		1288,6	1663,6
21,5	72,8		2203,3	2493,3
	72,8		2203,3	2493,3
22,5	72,8		2203,3	2493,3
	72,8		2203,3	2493,3
23,5	72,8		2203,3	2493,3

2. Построение суточного графика нагрузок с учетом потерь.График нагрузок с учетом потерь строим по данным таблицы 2. На рис. 2 изображен суточный график нагрузки и графики суммарных потерь активной мощности для двух трансформаторов с номинальными мощностями ( ) и ( ).

По рис. 2 можно сделать следующий вывод: при заданном графике потребления (рис. 1) суммарные потери второго трансформатора с номинальной мощностью меньше суммарных потерь первого трансформатора с номинальной мощностью , поэтому для электроснабжения цеха, график электропотребления которого задан на рис. 1, экономически целесообразнее использовать трансформатор с номинальной мощностью . Фактически на рис. 2 изображен тот же график , что и на рис.1, но с тем отличием, что на рис. 2 значение полной мощности в абсолютных единицах (кВА), а на рис. 1 ― в процентах % от максимального.

3. Построение графика нагрузки, суммарных потерь обоих трансформаторов по продолжительности работы.Упорядочим соответствующие столбцы таблицы 2 ( , и ) по убыванию. По полученным данным строим графики нагрузки , суммарных потерь активной мощности для двух трансформаторов с номинальными мощностями ( ) и ( ) по продолжительности работы (рис. 3).

Из рис. 3 видно, что ни при какой нагрузке суммарные потери активной мощности трансформаторов с номинальными мощностями и не равны друг другу. Рис. 3 позволяет определить продолжительность работы каждого трансформатора при определенной полной мощности и какие при этом будут суммарные потери активной мощности. При использовании трансформатора с номинальной мощностью можно добиться значительного уменьшения суммарных потерь активной мощности, чем при использовании трансформатора с номинальной мощностью : заштрихованная на рис. 3 область отражает излишки потерь при использовании трансформатора с номинальной мощностью вместо трансформатора с номинальной мощностью .