Изменение электрической нагрузки (потребляемой мощности) во времени отдельным электроприемником характеризуется его индивидуальным графиком нагрузки. Эти графики необходимы для определения нагрузок, создаваемых отдельными мощными электроприемниками с резкопеременным режимом работы (например, сварочные аппараты, электрические сталеплавильные печи, прокатные станы и т.п.). Индивидуальные графики по характеру повторяемости (регулярности) процессов разделяют на периодические, цикличные, нецикличные и нерегулярные (рис.4.1). В периодическом (рис.4.1- а) время рабочего цикла t ц является постоянным и состоит из времени работы t р и времени останова tо, которые одинаковы во всех циклах:
t ц = t р + t о, при этом t ц1= t ц2 = …= tцn,
где n – количество циклов в технологическом процессе.
Для второго типа графиков - циклические - характерна одинаковость графика рабочего периода t р при неодинаковых промежутках простоя t о.
t ц1 = t р1 + t о1, t ц2 = t р2 + t о2, t ц3 = t р3 + t о3 и т.д.
При одинаковости рабочего периода t р = t р1 = t р2 = t р3 = …= t рn среднее время цикла может быть определено по выражению
(4.1)
| б) |
| t |
| Р |
| tо1 |
| tо3 |
| tо2 |
| tц2 |
| tц1 |
| tц3 |
| tр |
| tр |
| tр |
| Р |
| tр |
| tц |
| tо |
| tо |
| tр |
| tц |
| t |
| а) |
| в) |
| tр1 |
| tр2 |
| tр3 |
| Р |
| t |
| tц1 |
| tо1 |
| tц2 |
| tц3 |
| tо3 |
| tо2 |
| t ц(tц1, tц2, tц3) – период полного цикла, tо (tо1, tо2, tо3) – время простоя оборудования; tр (tр1, tр2, tр3) – время работы оборудования Рисунок 4.1 – примеры индивидуальных графиков нагрузок электроприемников различных типов: а) – периодический; б) – циклический; в)- нецикличный нерегулярный |
Групповые графики нагрузок используют при проектировании систем электроснабжения цеха или предприятия. Эти графики характеризуют изменение во времени потребление мощности группой однородных приемников, группой приемников, установленных на каком-то участке, в цехе, т.е. объединенных территорией или технологическим процессом. Групповые графики цеховых электроприемников позволяют с достаточной достоверностью определить потребление активной и реактивной мощности и выбрать мощность силовых трансформаторов, питающих нагрузки, и определить требуемую пропускную способность ВЛ и КЛ.
Аналогично графики нагрузок предприятия в целом дают возможность правильного выбора питающих источников (сечения проводов ВЛ и КЛ, мощности силовых трансформаторов ГПП предприятия, мощности и места установки компенсирующих устройств, обеспечение резерва мощности и т.п.), а также оптимальной схемы внешнего электроснабжения предприятия.
Графики нагрузок составляют как для потребления активной Р (t), так и реактивной Q (t) мощности. Соответственно различают понятия номинальной активной мощности и номинальной реактивной мощности электроприемника. Номинальная активная мощность Р н – это мощность, выраженная в киловаттах (кВт), потребляемая из сети при номинальном напряжении. Номинальная реактивная мощность электроприемника Q н (выражается в киловольт-амперах реактивных - кВАр) – это реактивная мощность, потребляемая приемником из сети (со знаком «плюс») или отдаваемая в сеть (знак «минус») при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.
Номинальная активная мощность электроприемника Р н (кВт), номинальное напряжение U н (кВ), частота f (Гц), а в ряде случаев и номинальный ток I н, указываются на заводском щитке, закрепляемом на корпусе оборудования, а также в паспорте на это оборудование. Поэтому эти величины называются также паспортными параметрами электроустановок. Для электродвигателей, сварочных машин и трансформаторов, а также других установок (например, дуговые сталеплавильные печи, индукционные печи нагрева и т.д.) указывается величина коэффициента мощности – cosφ.
Как известно из курса «Электротехники» активная мощность трехфазных электроприемников определяется по формуле
(кВт, Вт) (4.2)
где U н – номинальное (линейное) напряжение, I н – номинальный ток.
Из (4.2) определяется номинальный ток, если его нет в паспортных данных.
Активная мощность однофазных приемников определяется по формуле
(4.3а)
где U ф – фазное напряжение сети.
Реактивная мощность трехфазных электроприемников. кВАр,
Q н = 
(4.4)
Для электроприемников, работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) паспортная мощность приводится к номинальной расчетной мощности при 100% продолжительности включения (ПВ=100%), которая учитывается при расчете нагрузок, по формуле
(4.5)
где 
- номинальная паспортная мощность, кВт; 
- паспортная относительная продолжительность включения, задается в %. Для трансформаторов сварочных машин, для которых характерен ПКР, номинальная мощность является условной величиной и определяется с учетом паспортного значения ПВ и коэффициента мощности
, кВт (4.6)
Соответственно, паспортная реактивная мощность приемников с ПКР также определяется с учетом паспортного значения ПВ:
, кВАр (4.7)
Если агрегат по своей технологической структуре имеет многодвигательный привод, то под его номинальной мощностью как электроприемника понимается сумма номинальных мощностей двигателей, приведенных к ПВ=100% по указанным формулам. Аналогично должна определяться и реактивная мощность.
Однофазные электроприемники, равномерно распределенные по фазам трехфазной сети, учитываются как трехфазный электроприемник, мощность которого равна суммарной мощности однофазной нагрузки.
Графики нагрузок различают также по временным характеристикам: часовые, суточные, месячные, годовые, сезонные. Для отраслей промышленности характерны свои суточные и годовые графики, определяемые характером технологических процессов на данном производстве. На рисунке 4.2 представлен суточный график нагрузок предприятия с трехсменным графиком работы части цехов и общезаводских служб.
| Рисунок 4.2 – Суточный график нагрузок по активной мощности предприятия с трехсменным режимом работы. |
| Т,час |
| Тс = 24ч |
| Рс, % |
| t i |
| t1 |
| tn |
