Factors que afecten la magnitud i el gràfic de la càrrega rebuda d'un grup de consumidors elèctrics
La càrrega resultant de cada element d'una instal·lació elèctrica (línia, transformador, generador), per regla general, no és igual a la suma de les potències nominals dels receptors elèctrics connectats i no és un valor constant. En la seva major part, la càrrega canvia contínuament en el temps d'un determinat màxim a un mínim, depenent del mode de càrrega de cadascun dels receptors elèctrics connectats i del grau de coincidència dels seus períodes de commutació.
En funció de la modalitat tecnològica calendari de càrrega cada consumidor d'electricitat, fins i tot dins d'un cicle de funcionament, canvia constantment. Els pics de càrrega són diferents en magnitud i durada. Aquests són substituïts per caigudes, i durant els períodes de frenada, els motors en alguns casos passen de consumidors d'electricitat a generadors, donant l'energia de frenada a la xarxa.
Per tant, fins i tot si tots els consumidors d'electricitat estaven activats i funcionant simultàniament a plena càrrega, fins i tot llavors la càrrega resultant, per regla general, no pot ser un valor constant i igual a la suma. força nominal tots els aparells elèctrics associats. Però a més, hi ha una sèrie d'altres factors que determinen la naturalesa variable de la càrrega resultant i la seva reducció posterior.
Potència nominal o instal·lada del receptor elèctric aquesta és la potència indicada pel fabricant al seu passaport, és a dir, la potència per a la qual està dissenyat el receptor elèctric i que pot desenvolupar o consumir durant molt de temps en determinades condicions ambientals a la tensió nominal i el mode de funcionament per al qual està dissenyat.
Per als motors elèctrics, la potència nominal s'expressa en quilowatts aplicats a l'eix. De fet, la potència consumida per la xarxa és més gran amb la quantitat de pèrdues. Per a altres consumidors d'electricitat, la potència nominal s'expressa en quilowatts o en kilovolts-amperes consumits per la xarxa (vegeu: Per què la potència del transformador es mesura en kVA i el motor en kW).
Per tal d'evitar errors, en l'examen d'instal·lacions existents cal identificar els coeficients de disseny, així com en el disseny de noves instal·lacions, resumir la potència nominal dels consumidors elèctrics expressada en les mateixes unitats de mesura. Es va acordar que s'haurien d'expressar en quilowatts nominals de funcionament continu.
En aquest cas: per als motors elèctrics, se sumen les potències nominals, no la potència que consumeixen des de la xarxa; és a dir, es descuida l'eficiència dels motors elèctrics, ja que no pot afectar significativament els resultats per la petita diferència de valors, i ja que els coeficients calculats es revelen a les instal·lacions existents amb el mateix supòsit; la potència nominal dels receptors elèctrics amb funcionament continu, expressada en kilovolts-amperes, es converteix en quilowatts segons les dades del passaport a un factor de potència nominal.
Tot i que les dimensions estàndard de les màquines i dispositius tecnològics estan estandarditzades, però fins i tot per a la producció a gran escala i les línies automàtiques amb un procés tecnològic constant, no és possible triar màquines que coincideixin exactament. segons la capacitat nominal d'una unitat tecnològica determinada.
A més, no és possible fer-ho en instal·lacions amb un procés tecnològic variable, per a les quals les màquines són seleccionades deliberadament pels tecnòlegs, tenint en compte la productivitat necessària, encara que rara, màxima i "x" en determinats períodes de producció.
En aquestes instal·lacions, les màquines només es carreguen parcialment i, de vegades, estan completament inactives. Motors elèctrics si cal, són calculats pel fabricant: el proveïdor de la màquina segons la seva capacitat nominal i seleccionats entre el rang estàndard de potències nominals del motor amb una certa reserva. Per tant, fins i tot quan la màquina funciona a plena capacitat, el seu motor elèctric rarament té una càrrega nominal.
Quan la màquina s'utilitza en una unitat de procés que no té la seva capacitat nominal, el seu motor elèctric sovint funciona amb una subcàrrega important.
Substituïu un motor elèctric amb una càrrega insuficient el personal operatiu en la seva major part no té l'oportunitat, ja que, en primer lloc, no s'exclou aquesta reestructuració del procés tecnològic, en què la màquina estarà completament carregada, i en segon lloc, les màquines modernes es lliuren completes amb motors i equips de control, instal·lats especialment a ells (encastats, brides, eix comú, engranatges especials, dispositius de regulació, etc.), que requeririen una flota extremadament gran de motors de recanvi i equips de diverses capacitats per substituir.
Qualsevol mecanisme té inevitablement períodes d'inactivitat per a la descàrrega, la càrrega, l'aprovisionament de combustible, el canvi d'eines i peces i la neteja. També s'atura per a les reparacions bàsiques i preventives planificades.
En instal·lacions amb un gran nombre de mecanismes, on les relacions tecnològiques entre els mecanismes no estan clarament expressades, és a dir. quan no hi ha un flux continu de materials o productes processats d'un mecanisme a un altre i, per tant, els mecanismes funcionen pràcticament de manera independent els uns dels altres, aquestes aturades es realitzen seqüencialment, durant el funcionament d'altres mecanismes, i això afecta significativament la naturalesa i la magnitud de la càrrega resultant.
A més dels motors elèctrics dels accionaments principals, n'hi ha un gran nombre de motors per a dispositius auxiliars que mecanitzen operacions auxiliars: per girar les peces de la màquina durant el seu ajust, per a la descàrrega i càrrega, per a la recollida de residus, per girar vàlvules, per portes de trasllat, etc.
L'objectiu principal d'aquests motors i altres receptors elèctrics similars (per exemple, imants, escalfadors, etc.) és que no es puguin encendre i funcionar quan el motor principal està en marxa. Això també afecta significativament la magnitud i la naturalesa de la càrrega resultant.
A causa de la combinació d'aquests motius, fins i tot en una planta que treballa rítmicament a plena capacitat i amb mecanismes ben adaptats al seu treball, la càrrega resultant, en la seva major part, varia contínuament dins dels límits que són només una petita part de la suma de les potències nominals de tots els consumidors elèctrics connectats.
El valor d'aquesta quota depèn no només de la naturalesa de la producció (del procés tecnològic), de l'organització del treball i dels modes de funcionament dels mecanismes individuals, sinó, per descomptat, del nombre de receptors elèctrics connectats. Com més gran sigui el nombre de receptors elèctrics de funcionament independent, menor serà la part de la suma de les seves potències nominals com a resultat de la càrrega.
En alguns casos, fins i tot en instal·lacions que funcionen de manera bastant rítmica a ple rendiment, la càrrega resultant no pot ser superior al 15-20% de la suma de les potències nominals dels receptors elèctrics connectats i això no pot servir de cap manera com a indicador d'un mal ús de la maquinària de procés i dels equips elèctrics.
Això és evident pel que s'ha dit la determinació correcta de les càrregues de disseny és de màxima importància. Això determina, d'una banda, la possibilitat de funcionament continu i fiable de la unitat tecnològica dissenyada amb la seva plena capacitat de producció i la màxima productivitat, i d'altra banda, l'import dels costos de capital, el consum de materials i equipaments molt valuosos per a la construcció de la part elèctrica de la instal·lació i l'eficiència econòmica del seu treball.
En sentit estricte, tot l'art d'un enginyer elèctric, inventant les maneres més fiables i, a més, senzilles d'operar, les maneres econòmiques de subministrar energia a la instal·lació projectada, totes les solucions de circuits, els càlculs per a la selecció de cables, aparells, equips, convertidors i transformadors, tot això es pot reduir a zero a causa del fet de càrregues de disseny incorrectament definides, que serveixen de base per a tots els càlculs i decisions posteriors.
A l'hora de dissenyar noves instal·lacions, en molts casos és aconsellable i fins i tot necessari preveure per endavant una reserva de capacitat de generadors, transformadors, aparells i cables, tenint en compte l'expansió prevista de la instal·lació. Sobre aquesta base, de vegades s'argumenta que no hi ha cap necessitat particular d'esforçar-se per a una determinació més o menys precisa de les càrregues de disseny, ja que el marge en elles mai no farà mal.
Aquestes afirmacions són incorrectes. En absència de càlculs adequats, mai no es pot estar segur càrrega de disseny no es subestimarà i la instal·lació elèctrica dissenyada podrà satisfer les necessitats de l'empresa. Tampoc podem estar segurs que els inventaris no siguin excessius.
A més, les existències ocultes en errors de càlcul mai es poden comptabilitzar. Quan sigui necessari, les existències òbviament requerides s'afegiran a les existències ocultes.
Com a resultat d'aquests càlculs, l'inventari total sempre serà excessiu, els costos de capital seran excessivament elevats i la planta funcionarà de manera antieconòmica. Per tant, les càrregues de disseny s'han de calcular sempre amb la màxima cura possible, i les reserves necessàries només s'hi han d'afegir de manera deliberada i amb criteri, i no aplicant factors de disseny aleatoris que creen reserves ocultes.