工厂供配电技术-第3讲-2.1-用电设备工作制及负荷曲线

1、工厂供配电技术工厂供配电技术周乐挺周乐挺二一四年九月二一四年九月 1-7 试确定图试确定图1-9所示供电系统中变压器所示供电系统中变压器T1和线路和线路WL1、WL2的额定电压。（的额定电压。（答案答案）WL1=110+0%+10%=121WL2=35=38.5=6.31-91-9题答案：图中所示供电系统中发电机和所有变压器题答案：图中所示供电系统中发电机和所有变压器一、二次侧的额定电压。（一、二次侧的额定电压。（kV） +5%=10.5+5%=10.5+0%=35+10%=6.6 或或+5%= 6.3+5%=0.399+0%=10+10%=38.5+5%=10.5 负荷计算与负荷计算与 提高

2、功率因数提高功率因数第第 2 2 章章 本章要求本章要求 建立工厂计算负荷、功率因建立工厂计算负荷、功率因数、无功补偿的概念并能计算。数、无功补偿的概念并能计算。 本章知识点本章知识点 设备的设备的工作制工作制和和负荷曲线负荷曲线的含义及作用的含义及作用 工厂常用电气设备及其工厂常用电气设备及其选择选择的一般原则的一般原则 负荷计算负荷计算的方法的方法 提高功率因数提高功率因数的方法和人工的方法和人工补偿补偿装置装置 本章技能点本章技能点 用电设备的工作制用电设备的工作制 本章重点和难点本章重点和难点 计算负荷的运算计算负荷的运算电力负荷定义电力负荷定义用电设备用电设备（变压器、开关设备、电动

3、机等）（变压器、开关设备、电动机等）或或用电单位用电单位；用电用电设备设备或用电或用电单位单位的的功率功率（或电流）的大（或电流）的大小（而小（而不是指它们的阻抗不是指它们的阻抗）。）。发电机、变压器的负荷发电机、变压器的负荷它们输出的它们输出的电功率电功率（或电流）（或电流）线路的负荷线路的负荷通过通过导线的容量导线的容量（或电流）。（或电流）。如果负荷达到了电气设备铭牌规定的数值（额定如果负荷达到了电气设备铭牌规定的数值（额定容量）就叫做容量）就叫做满负荷满负荷（或满载）。（或满载）。2.1 2.1 用电设备工作制与负荷曲线用电设备工作制与负荷曲线1生产加工机械的生产加工机械的拖动设备拖动

4、设备机床设备机床设备起重运输设备起重运输设备2.1.1 2.1.1 工厂常用的用电设工厂常用的用电设备备2电焊和电镀电焊和电镀设备设备电弧焊机、电阻焊机电弧焊机、电阻焊机电镀可防止腐蚀，增加美观，提高零电镀可防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。件的耐磨性或导电性等，如镀铜、镀铬。3电热设备电热设备电阻加热炉、感应热处理及红外线加热等。电阻加热炉、感应热处理及红外线加热等。2.1.1 2.1.1 工厂常用的用电设工厂常用的用电设备备4照明设备照明设备白炽灯、卤钨灯，其功率因数为白炽灯、卤钨灯，其功率因数为1荧光灯、高压汞灯、高压钠灯和钨卤荧光灯、高压汞灯、高压钠灯和钨卤

5、化物灯，其功率因数均较小化物灯，其功率因数均较小5小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类见表别分类见表2-1 小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类见表小型机械类工厂中常用重要电力负荷的级别分类见表2-1 2-1 序序 号号 车车 间间 用用 电电 设设 备备 负荷级别负荷级别 1金属加工车间金属加工车间 价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床价格昂贵、作用重大，稀有的大型数控机床一级一级价格贵，作用大，数量多的数控机床价格贵，作用大，数量多的数控机床 二级二级2铸造车间铸造车间冲天炉、鼓风机、冲天炉、鼓风机、30t及以上的浇铸起重机及以上的浇铸起重

6、机 三级三级3热处理车间热处理车间井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 二级二级4锻压车间锻压车间锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 二级二级5电镀车间电镀车间大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 二级二级6模具成型车间模具成型车间隧道窑鼓风机、卷扬机隧道窑鼓风机、卷扬机二级二级7层压制品车间层压制品车间压塑机及供热锅炉压塑机及供热锅炉 二级二级8线缆车间线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、

7、收线用电设备、漆泵电加热设备泵、液压泵、收线用电设备、漆泵电加热设备 二级二级9空压站空压站单台单台60m3/min以上空压机以上空压机 二级二级有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 二级二级离心式压缩机润滑油泵离心式压缩机润滑油泵 一级一级工厂用电设备的工作制分为以下工厂用电设备的工作制分为以下三三类：类：连续连续工作制工作制短时短时工作制工作制 断续周期断续周期工作制工作制 2.1.2 2.1.2 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制设备在设备在恒定负荷恒定负荷下运行，其运行下运行，其运行时间长时间长到足以使之到足以使之达到热平衡达到热平衡状状态，如通风

8、机、水泵、空压机、态，如通风机、水泵、空压机、电热设备、照明设备、电镀设备、电热设备、照明设备、电镀设备、运输机等。运输机等。设备在恒定负荷下设备在恒定负荷下运行运行的的时间短时间短，而而停歇的时间较长停歇的时间较长，如机床上的，如机床上的某些辅助电动机、控制闸门的电某些辅助电动机、控制闸门的电动机等动机等设备周期性地设备周期性地工作工作停歇停歇工工作作，如此反复运作，而，如此反复运作，而工作周工作周期期一般一般不超过不超过10min，如电焊，如电焊机、起重机械。机、起重机械。断续周期断续周期工作制的设备可用工作制的设备可用“负荷持续率负荷持续率”（又（又称暂载率）来表征工作特性。称暂载率）来

9、表征工作特性。负荷持续率负荷持续率（暂载率暂载率）：为一个工作周期内工作为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用时间与工作周期的百分比值，用表示，即表示，即。2.1.2 2.1.2 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制式中，式中，T工作周期；工作周期； t工作周期内的工作时间；工作周期内的工作时间； t0工作周期内的停歇时间工作周期内的停歇时间 %100%1000tttTt（2-1）4确定设备容量确定设备容量Pe用电设备的用电设备的铭牌铭牌“额定容量额定容量”（额定功率）（额定功率）PN，经过经过换算换算至统一规定的至统一规定的工作制下的工作制下的“额定功率额定功率”称为设备容量，

10、用称为设备容量，用Pe表示。表示。2.1.2 2.1.2 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制(1)连续连续工作制和工作制和短时工作制短时工作制的的设备容量设备容量就是设备就是设备铭牌的额定功率铭牌的额定功率，即，即 Pe= PN （2-2）(2)断续周期工作制的设备容量断续周期工作制的设备容量Pe将某将某负荷持续率负荷持续率下的下的铭牌铭牌额定功率额定功率换算到换算到统一的负统一的负荷持续率荷持续率下的下的功率功率。断续周期工作制设备的额定容量（铭牌额定功率）断续周期工作制设备的额定容量（铭牌额定功率）PN，是是对应于某一标准负荷持续率对应于某一标准负荷持续率N的。如的。如实际运行的负荷

11、实际运行的负荷持续率持续率N，则实际容量，则实际容量Pe应按同一周期内等效发热条应按同一周期内等效发热条件进行换算。即件进行换算。即2.1.2 2.1.2 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制（2-3）NNPPe设备实际容量设备实际容量铭牌额定功率铭牌额定功率标准负荷持续率（暂载率）标准负荷持续率（暂载率）实际负荷持续率（暂载率）实际负荷持续率（暂载率）常用设备容量的换算公式常用设备容量的换算公式 2.1.2 2.1.2 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制电焊设备的标准负荷持续率电焊设备的标准负荷持续率N有有50%、65%、75%、100%四种。四种。 电焊机电焊机：要求统一换算到：

12、要求统一换算到=100%时的功率时的功率 NNNNePPP%100（2-4）换算后的容量换算后的容量标准负荷持续率（暂载率）标准负荷持续率（暂载率）实际为实际为100%负荷持续率负荷持续率（暂载率）计算中用（暂载率）计算中用“1”铭牌额定功率铭牌额定功率常用设备容量的换算公式常用设备容量的换算公式 2.1.2 2.1.2 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制起重电动机的标准负荷持续率起重电动机的标准负荷持续率N有有15%、25%、40%、60%四种。四种。 起重机起重机(吊车电动机吊车电动机)：要求统一换算到：要求统一换算到=25%时的功率时的功率 （2-5）换算后的容量换算后的容量标准负

13、荷持续率（暂载率）标准负荷持续率（暂载率）其值为其值为25%负荷持续率负荷持续率（用（用0.25计算）计算）铭牌额定功率铭牌额定功率NNNNePPP2%25常用设备容量的换算公式常用设备容量的换算公式 2.1.2 2.1.2 工厂用电设备的工作制工厂用电设备的工作制 照明照明设备设备 不用镇流器的不用镇流器的(如白炽灯、碘钨灯如白炽灯、碘钨灯)，其设备容，其设备容量指量指灯头的额定功率。灯头的额定功率。 Pe= PN （2-6） 用镇流器的用镇流器的(如荧光灯、高压水银灯、金属卤如荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯化物灯)，其设备容量要包括镇流器中的功率损失。，其设备容量要包括镇流器中的功率损失

14、。荧光灯：荧光灯： Pe= 1.2PN （2-7）高压水银灯、金属卤化物灯灯：高压水银灯、金属卤化物灯灯： Pe= 1.1PN （2-8）换算后的容量换算后的容量灯头额定功率灯头额定功率 例例2-1 某小批量生产车间某小批量生产车间380V线路上接有线路上接有 金属金属切削机床切削机床20台（其中台（其中10.5kW的的4台，台，7.5kW的的8台，台，5kW的的8台）台） 380V电焊机电焊机2台（每台容量台（每台容量20kVA，N=65% ，cos=0.5） 吊车吊车1台台11kW，（，（N=25%） 试计算此车间的试计算此车间的设备总容量设备总容量。解：（解：（1）切削机床切削机床的设备

15、总容量的设备总容量n金属切削机床属于金属切削机床属于连续工作制连续工作制设备，令其总容量为设备，令其总容量为Pe1，则，则2020台机床的总容量可由式（台机床的总容量可由式（2-22-2）求得：）求得： n Pe1= PN1 = 410.5 + 87.5 + 85=142 kW 例例2-1 某小批量生产车间某小批量生产车间380V线路上接有线路上接有 380V电焊机电焊机2台（每台容量台（每台容量20kVA，N=65% ，cos=0.5）解：（解：（2）电焊机电焊机的设备的设备总总容量容量n电焊机属电焊机属断续周期工作制断续周期工作制设备，其设备容量应统一设备，其设备容量应统一换算到换算到=1

16、00%时的额定功率，令电焊机的总容量为时的额定功率，令电焊机的总容量为Pe2，则，则2台电焊机的设备总容量可由式（台电焊机的设备总容量可由式（2-4）求得：）求得： 例例2-1 某小批量生产车间某小批量生产车间380V线路上接有线路上接有 吊车吊车1台台11kW，（，（N=25%）解：（解：（3）吊车吊车的设备总容量的设备总容量n吊车吊车属于属于断续周期工作制断续周期工作制设备，其设备容量应统一设备，其设备容量应统一换算到换算到N=25%时的额定功率，令吊车的总容量为时的额定功率，令吊车的总容量为Pe3，则，则1 1台吊车的设备容量可由式（台吊车的设备容量可由式（2-52-5）求得：）求得：

17、例例2-1 某小批量生产车间某小批量生产车间380V线路上接有线路上接有 金属金属切削机床切削机床20台（其中台（其中10.5kW的的4台，台，7.5kW的的8台，台，5kW的的8台）台） 已算出已算出Pe1=142 kW 380V电焊机电焊机2台（每台容量台（每台容量20kVA，N=65% ，cos=0.5） 已算出已算出Pe2 =16.1kW 吊车吊车1台台11kW，（，（N=25%）已算出已算出Pe3 =11kW 试计算此车间的试计算此车间的设备总容量设备总容量。 Pe解：（解：（4）车间车间的设备总容量的设备总容量n Pe= Pe1+ Pe2 + Pe3=142+16.1+11=169

18、 kW负荷曲线负荷曲线：表示电力：表示电力负荷随时间变负荷随时间变动情况的动情况的曲线曲线。它将日常记录和积累的数据绘制在直角坐标系上它将日常记录和积累的数据绘制在直角坐标系上纵坐标纵坐标表示表示负荷功率负荷功率值值横坐标横坐标表示对应的表示对应的时间时间，一般以小时，一般以小时（h h）为单位为单位计算负荷：计算负荷：通过负荷的统计计算求出的、用来通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条按发热条件件选择供电系统中选择供电系统中各元件的负荷值各元件的负荷值。2.1.3 2.1.3 负荷曲线和计算负荷负荷曲线和计算负荷1负荷曲线的分类负荷曲线的分类按负荷按负荷对象对象分：工厂、车间和某台设备。分：

19、工厂、车间和某台设备。按负荷的按负荷的功率性质功率性质分：有功和无功。分：有功和无功。按表示的按表示的时间时间分：年、月、日或工作班。分：年、月、日或工作班。按按绘制方式绘制方式分：分：依点连成依点连成的和的和梯形梯形负荷曲线，负荷曲线，2.1.3 2.1.3 负荷曲线和计算负荷负荷曲线和计算负荷(a)依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线图图2-1 日有功负荷曲线日有功负荷曲线(a)依点连成的负荷曲线依点连成的负荷曲线(b)梯形负荷曲线梯形负荷曲线图图2-1 日有功负荷曲线日有功负荷曲线2负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制负荷曲线通常都绘制在直角坐标上负荷曲线通常都绘制在直角坐标上横坐标表示负荷变动

20、时间横坐标表示负荷变动时间纵坐标表示负荷大小（功率纵坐标表示负荷大小（功率kW、kvar）年负荷曲线是按年负荷曲线是按全年每日的最大半小时平均负全年每日的最大半小时平均负荷荷来绘制的。来绘制的。2.1.3 2.1.3 负荷曲线和计算负荷负荷曲线和计算负荷(a)年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线(b)年每日最大负荷曲线年每日最大负荷曲线图图2-2 年负荷曲线年负荷曲线3与负荷曲线有关的参数与负荷曲线有关的参数(1) 年最大负荷年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时和年最大负荷利用小时Tmax 2.1.3 2.1.3 负荷曲线和计算负荷负荷曲线和计算负荷(a) 年最大负荷和年最大负荷利用小时年最大负荷和年最大负荷利用小时图图2-3 年最大负荷和年平均负荷年最大负荷和年平均负荷年最大负荷年最大负荷Pmax：年负荷持续时间曲线上的最大负：年负荷持续时间曲线上的最大负荷，它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的荷，它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷半小时平均负荷P30，即，即Pmax= P30。年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax：假设负荷按最大负荷：假设负荷按最大负荷Pm