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1、第2章 电力负荷和短路电流的计算n n2.1工厂的电力负荷n n2.2三相用电设备组计算负荷的确定n n2.3单相用电设备容量的确定 n n2.4短路的基本形式及原因n n2.5三相短路电流的计算n n2.6两相和单相短路电流的计算n n电力负荷（设备）按工作制可分以下三类：电力负荷（设备）按工作制可分以下三类：n n（1 1）长期连续工作制）长期连续工作制 这类设备长期连续运行，负荷比较这类设备长期连续运行，负荷比较稳定，例如通风机、空气压缩机、电动发电机组、电炉和稳定，例如通风机、空气压缩机、电动发电机组、电炉和照明灯等。机床电动机的负荷虽然变动一般较大，但大多照明灯等。机床电动机的负荷虽
2、然变动一般较大，但大多也是长期连续工作的。也是长期连续工作的。n n（2 2）短时工作制）短时工作制 这类设备的工作时间较短，而停歇时间这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长，例如机床上的某些辅助电动机（如进给电动机、相对较长，例如机床上的某些辅助电动机（如进给电动机、升降电动机等）。升降电动机等）。n n（3 3）断续周期工作制）断续周期工作制 这类设备周期性地工作这类设备周期性地工作- -停歇停歇- -工作，工作，如此反复运行，而工作周期一般不超过如此反复运行，而工作周期一般不超过10min10min，例如电焊，例如电焊机和起重机械。负荷持续率，又称暂载率或相对工作时间，机和起重机械。
3、负荷持续率，又称暂载率或相对工作时间，符号为符号为 ，其定义为一个工作周期，其定义为一个工作周期T T内工作时间内工作时间t t与工作周期与工作周期T T的百分比，即的百分比，即n n n n式中，式中，t t0 0为工作周期为工作周期T T内的停歇时间。内的停歇时间。T T、t t和和t t0 0的单位均为的单位均为秒（秒（s s）。）。2.1工厂的电力负荷2.2三相用电设备组计算负荷的确定n n2.2.1用电设备容量的计算n n2.2.2需要系数法确定计算负荷n n2.2.3二项式法确定计算负荷n n2.3.2单相设备组等效三相负荷的计算2.2.1用电设备容量的计算n n1. 1.一般用电
4、设备的额定容量一般用电设备的额定容量n n用电设备的额定容量用电设备的额定容量，是指用电设备在额定电压下、在规，是指用电设备在额定电压下、在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。n n（1 1）电动机其额定容量）电动机其额定容量是指其轴上正常输出的最大功率。是指其轴上正常输出的最大功率。因此其耗用的功率即从电网吸取的功率，应为其额定容量因此其耗用的功率即从电网吸取的功率，应为其额定容量除以其本身的效率。设备容量就是其铭牌额定功率，用有除以其本身的效率。设备容量就是其铭牌额定功率，用有功功率功功率P PNN表示，单位为瓦（表示，单位为瓦（WW）瓦（
5、）瓦（kWkW）。）。n n（2 2）电炉其额定容量）电炉其额定容量是指其在额定电压下耗用的功率，是指其在额定电压下耗用的功率，而不是指其输出的功率。设备的额定容量就按其铭牌容量而不是指其输出的功率。设备的额定容量就按其铭牌容量来计算。来计算。n n（3 3）变压器、互感器和电焊机等设备的额定容量）变压器、互感器和电焊机等设备的额定容量按其铭按其铭牌容量来计算。一般用视在功率牌容量来计算。一般用视在功率S SNN表示，单位为伏安表示，单位为伏安（VAVA）或千伏安（）或千伏安（kVAkVA）。）。n n（4 4）电容器类设备的额定容量，）电容器类设备的额定容量，则用无功功率则用无功功率Q Qc
6、 c表示，单位为乏（表示，单位为乏（varvar）或千乏（）或千乏（KvarKvar）。）。n n（5 5）照明灯具设备容量。）照明灯具设备容量。n n白炽灯和碘钨灯等其容量就按其铭牌容量计算，白炽灯和碘钨灯等其容量就按其铭牌容量计算，即为即为n n （2-22-2）n n荧光灯其容量就按其铭牌容量乘荧光灯其容量就按其铭牌容量乘1.21.2来计算，即来计算，即为为n n （2-32-3）n n高压汞灯钠灯其容量就按其铭牌容量乘高压汞灯钠灯其容量就按其铭牌容量乘1.11.1来计来计算，即为算，即为n n （2-42-4） 2. 2.断续周期工作制设备的额定容量断续周期工作制设备的额定容量n n对
7、断续周期工作制的用电设备组，其设备容量应为各设备对断续周期工作制的用电设备组，其设备容量应为各设备在不同负荷持续率下的铭牌容量在不同负荷持续率下的铭牌容量换算到统一的负荷持续率换算到统一的负荷持续率下的容量之和下的容量之和。n n断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机（电葫芦、起重机、行车等），其容量换算要求如下：（电葫芦、起重机、行车等），其容量换算要求如下：n n1 1）电焊机组的容量换算）电焊机组的容量换算 要求统一换算到要求统一换算到 =100=100，因此因此可得换算后的设备容量为：可得换算后的设备容量为： n n （2-
8、52-5）n n式中式中P PNN、S SNN为电焊机的铭牌容量（为电焊机的铭牌容量（P PNN为有功容量，为有功容量，S SNN为视为视在容量）；在容量）； 为与为与P PNN、S SNN对应的负荷持续率（计算中用小对应的负荷持续率（计算中用小数）；数）； 为其值为为其值为 =100=100的负荷持续率（计算中用的负荷持续率（计算中用1 1）；）； 为铭牌规定的功率因数。为铭牌规定的功率因数。n n2 2）吊车电动机组的容量换算要求统一换算到吊车电动机组的容量换算要求统一换算到 =25=25的负的负荷持续率荷持续率，因此可得换算后的设备容量为：，因此可得换算后的设备容量为：n n （2-62
9、-6）n n式中，式中，P PNN为吊车电动机的铭牌容量；为吊车电动机的铭牌容量；n n NN为与为与P PNN对应的负荷持续率（铭牌数据）；对应的负荷持续率（铭牌数据）；n n 为为25%25%的负荷持续率（计算中用的负荷持续率（计算中用0.250.25）。）。n n【例例例例2-12-1】 某装配车间某装配车间380V380V线路，供电给线路，供电给3 3台吊车电动机，台吊车电动机，其中其中1 1台台7.5kW(7.5kW( =60%)=60%)，2 2台台3kW(3kW( =15%)=15%)。试求吊车电动机。试求吊车电动机总容量。总容量。 n n 解解解解: : 按规定，吊车电动机容量
10、要统一换算到按规定，吊车电动机容量要统一换算到 =25%=25%，由，由式（式（2-62-6） n n可得三台吊车电动机总容量为可得三台吊车电动机总容量为: : n nPePe=7.52+232=16.3=7.52+232=16.3（kWkW）2.2.2需要系数法确定计算负荷n n1 1计算负荷的意义计算负荷的意义 n n计算负荷计算负荷是指如果导体中通过一个假想不变负荷时所产生的最高温升是指如果导体中通过一个假想不变负荷时所产生的最高温升正好与它通过实际负荷时产生的最高温升相等，那么该假想不变负荷正好与它通过实际负荷时产生的最高温升相等，那么该假想不变负荷就称为实际负荷的就称为实际负荷的“
11、“计算负荷计算负荷” ”，计算负荷实际上是一个虚设的负荷。，计算负荷实际上是一个虚设的负荷。n n由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需（由于导体通过电流达到稳定温升的时间大约需（3434） ， 为发热时间为发热时间常数，而截面在常数，而截面在16mm16mm2 2以上的导体的以上的导体的 均在均在10min10min以上，也就是载流导以上，也就是载流导体大约经体大约经30min30min后可达到稳定的温升值。后可达到稳定的温升值。因此通常取半小时平均最大因此通常取半小时平均最大负荷负荷P P3030（亦即年最大负荷（亦即年最大负荷P Pmaxmax）作为）作为“ “计算负荷计算负荷” ”。
12、n n计算负荷是供配电设计计算的基本依据计算负荷是供配电设计计算的基本依据。如果计算负荷确定过大，将。如果计算负荷确定过大，将使设备和导线电缆选择偏大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算使设备和导线电缆选择偏大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定过小，又将使设备和导线电缆选择偏小，造成设备和导线电负荷确定过小，又将使设备和导线电缆选择偏小，造成设备和导线电缆运行时过热，增加电能损耗和电压损耗，甚至使设备和导线电缆烧缆运行时过热，增加电能损耗和电压损耗，甚至使设备和导线电缆烧毁，造成事故。毁，造成事故。n n确定用电设备组计算负荷的方法确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法
13、。，有需要系数法和二项式法。 2需要系数法需要系数法 n n用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷用的半小时最大负荷P P3030。n n在所计算的范围内，将用电设备按其设备性质不同分成若在所计算的范围内，将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电的计干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电的计算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法这种方法称为需要系数法。称为需要系数法。n n需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负
14、荷。需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。n n用电设备组的设备容量用电设备组的设备容量PePe，是指用电设备组所有设备（不，是指用电设备组所有设备（不含备用）的额定容量含备用）的额定容量PNPN之和，即之和，即PePe= =PNPN。用电设备组进。用电设备组进线上的有功计算负荷应为：线上的有功计算负荷应为： （2-72-7）式中，K为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部（不含备用）设备容量之比；KL为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；e为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷的输出功率与其取用功率之比；WL为配电线路的平均效率
15、，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即设备组的取用功率）与其首端功率（亦即计算负荷P30）之比。n n令式（令式（2-72-7）中的）中的K K K KL L/e e WLWL =K =Kd d，这里的，这里的K Kd d即即“ “需需要系数要系数” ”。由此可得需要系数的定义式为：。由此可得需要系数的定义式为：n n （2-82-8）n n即用电设备组的需要系数即用电设备组的需要系数K Kd d，是用电设备组在最，是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值。n n实际上，用电设备组的需要系数实际上，用电设备组的需要系数K Kd d与其
16、工作性质、与其工作性质、设备台数、设备效率及线路损耗等因素有关，设备台数、设备效率及线路损耗等因素有关，附附录表录表A-1A-1分别列出了工业和民用建筑用电设备组的分别列出了工业和民用建筑用电设备组的需要系数值，供计算参考。需要系数值，供计算参考。 （1）单台设备的计算负荷）单台设备的计算负荷n n当当只有一台用电设备时只有一台用电设备时，不能直接按附录表，不能直接按附录表A-1A-1取需要系数，取需要系数，这是因为影响需要系数的几个因素除用电设备本身的效率这是因为影响需要系数的几个因素除用电设备本身的效率外均可能为外均可能为1 1，此时的需要系数只包含了效率，因此，此时的需要系数只包含了效率，因此 n n （2-92-9）n n无功计算负荷无功计算负荷 （2-102-10）n n视在计算负荷视在计算负荷 （2-112-11）n n计算电流计算电流 （2-122-12）（2）单组用电设备的计算负荷）单组用电设备的计算负荷 n n （2-132-13） n n式（式（2-132-13） 中：单组用电设备的中：单组用电设备的n n设备容量总和；设备容量总和；n n 无功计算负荷无功计算负荷
