電器知識解答2

高等職業(yè)學(xué)校建筑電氣專業(yè)指導(dǎo)委員會規(guī)劃推薦教材建筑供電與照明主講：信電學(xué)院韓成春2010-2011年度（2）目錄第1章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算建筑供電系統(tǒng)概論第2章第3章第4章無功補償提高系統(tǒng)功率因數(shù)短路電流及其計算第5章第6章高、低壓電氣設(shè)備變、配電所以及變、配電所的運行和維護(hù)目錄第7章建筑物的防雷低壓配電系統(tǒng)第8章第9章第10章安全用電電氣照明工程中所涉及的光學(xué)理論基礎(chǔ)知識第11章照明工程常用電光源第12章工程(光照設(shè)計)應(yīng)用目錄第13章照明的電氣設(shè)計第14章建筑物立面照明和街景照明的設(shè)計介紹第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算第一節(jié)、需要系數(shù)法第二節(jié)、二項式系數(shù)法第三節(jié)、單位指標(biāo)法第四節(jié)、負(fù)荷計算方法的比較第五節(jié)、單相用電設(shè)備組確定計算負(fù)荷的方法第六節(jié)、尖峰電流及其計算第七節(jié)、城市供電規(guī)劃中的電力負(fù)荷計算第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算目的：計算負(fù)荷：合理地確定建筑物的平均最大用電負(fù)荷，即求出計算負(fù)荷；選擇配電變壓器、供電線路及控制、保護(hù)裝置；計算電壓損失和功率損耗；計算電能消耗量及無功補償容量；是指一組用電負(fù)載實際運行時，在線路中形成的或負(fù)載自身消耗的最大平均功率。負(fù)荷計算：是指對某一組線路中的實際用電負(fù)荷的運行規(guī)律進(jìn)行分析，從而求出該線路的計算負(fù)荷的過程。一、負(fù)荷曲線的概念

負(fù)荷曲線是表征用電負(fù)荷隨時間變動的一種圖形。它繪制在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示用電負(fù)荷，橫坐標(biāo)表示對應(yīng)于負(fù)荷變動的時間。

按負(fù)荷性質(zhì)，負(fù)荷曲線可分為有功負(fù)荷曲線(縱坐標(biāo)表示有功負(fù)荷值，單位為kW)和無功負(fù)荷曲線

(縱坐標(biāo)表示無功負(fù)荷值，單位為kvar)兩種。負(fù)載消耗的功率或流過的電流稱為負(fù)荷。按負(fù)荷變動的時間，負(fù)荷曲線可分為日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線。

日負(fù)荷曲線表示了一晝夜(24h)內(nèi)負(fù)荷變動的情況，而年負(fù)荷曲線表示了一年(8760h)中負(fù)荷變動的情況。負(fù)荷曲線可以表示某一臺設(shè)備的負(fù)荷變動的情況，也可以表示一個單位的負(fù)荷變動的情況。某工廠的日有功負(fù)荷曲線。它是根據(jù)變電所中的有功功率表，用測量的方法繪制而成的。

通過一定的時間間隔(如Δt=0.5h)內(nèi)讀取有功功率表的讀數(shù)，求Δt時間內(nèi)的平均值加以記錄，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)中逐點描繪而成。

二、負(fù)荷曲線的繪制圖X日有功負(fù)荷曲線a)依點連成的負(fù)荷曲線b)梯形負(fù)荷曲線圖X年負(fù)荷曲線的繪制（a）年每日最大負(fù)荷曲線；（b）年負(fù)荷持續(xù)時間曲線工廠的年負(fù)荷曲線常用的有兩種，這兩種年負(fù)荷曲線各有不同的用途，前者主要用于系統(tǒng)運行的需要，后者主要用于系統(tǒng)分析的需要。1、年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時①年最大負(fù)荷是指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的30min平均功率。通常用Pmax、Qmax和Smax分別表示年有功、無功和視在最大功率，因此，年最大負(fù)荷也就是半小時最大負(fù)荷P30。②年最大負(fù)荷利用小時Tmax是指假如工廠負(fù)荷以年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運行了Tmax，則該工廠負(fù)荷消耗的電能恰好等于其全年實際消耗的電能Wa，即圖2.3中虛線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積。三、有關(guān)負(fù)荷計算的幾個物理量最大負(fù)荷利用小時為Tmax=Wa/

Pmax

Tmax的大小表明了工廠消耗電能是否均勻。最大負(fù)荷利用小時越大，則負(fù)荷越平穩(wěn)。2、平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)①平均負(fù)荷Pav是指電力負(fù)荷在一段時間內(nèi)消耗功率的平均值。Pav=Wt/t平均負(fù)荷也可以通過負(fù)荷曲線來求，年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍的曲線面積(即全年消耗的電能)恰好等于虛線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積。因此年平均負(fù)荷Pav=Wt/8760②負(fù)荷系數(shù)KL，又稱為負(fù)荷率，是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比，它表征了負(fù)荷曲線不平坦的程度，也就是負(fù)荷變動的程度。負(fù)荷系數(shù)又分為有功負(fù)荷系數(shù)α和無功負(fù)荷系數(shù)β。α=Pav/Pmax,

β=Qav/Qmax一般工廠α=0.7～0.75，β=0.76～0.8。負(fù)荷系數(shù)越接近1，表明負(fù)荷變動越緩慢；反之，則表明負(fù)荷變動越激烈。

對單個用電設(shè)備或用電設(shè)備組，負(fù)荷系數(shù)則是指其平均有功負(fù)荷Pav和它的額定容量PN之比，它表征了該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用，即KL=Pav/PN

圖X年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時Tmax=Wa/

Pmax年最大負(fù)荷利用小時：圖

年平均負(fù)荷年平均負(fù)荷Pav是指電力負(fù)荷在一段時間內(nèi)消耗功率的平均值。Pav=Wt/8760第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算第一節(jié)、需要系數(shù)法定義：把用電設(shè)備的總設(shè)備容量乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負(fù)荷的一種簡便方法。用處：工程初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段，對變電所母線、干線進(jìn)行負(fù)荷計算。需要系數(shù)是一個綜合性系數(shù)，它是指用電設(shè)備組投入運行時，從供電網(wǎng)絡(luò)實際取用的功率與用電設(shè)備組的設(shè)備功率之比。（見表2-1，表2-2）第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算圖2-1各種負(fù)荷的供電系統(tǒng)相負(fù)荷三相對稱負(fù)荷需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷的通用公式：第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算有功功率：無功功率：視在功率：計算電流：（單相用電負(fù)荷）第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算****工廠用電設(shè)備的工作制****長期工作制設(shè)備短期工作制設(shè)備斷續(xù)周期工作制設(shè)備是指長期連續(xù)運行，可以達(dá)到穩(wěn)定溫升，負(fù)荷比較平穩(wěn)的用電設(shè)備。如照明燈具、鍋爐用風(fēng)機、生產(chǎn)生活用水泵等。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量。是指工作時間較短常達(dá)不到穩(wěn)定溫升，而停用時間很長可冷卻到周圍環(huán)境溫度的用電設(shè)備。如房間換氣扇，鍋爐補水泵等。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量。是指時而工作，時而停用，反復(fù)交替變換，工作時間很短，常達(dá)不到穩(wěn)定溫升，停用時間也很短，常冷卻不到環(huán)境溫度，工作周期一般不超過10分鐘。運行一段時間后溫升穩(wěn)定在某一穩(wěn)定范圍內(nèi)反復(fù)波動的用電設(shè)備。一、設(shè)備功率的確定第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算1、一般長期連續(xù)運行工作制、短時工作制的用電設(shè)備2、斷續(xù)、反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備(1)電焊機及各類電焊裝置(2)斷續(xù)、短時工作制電動機第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算3、整流器的設(shè)備功率=額定輸入功率4、電熱設(shè)備的設(shè)備功率=電能輸入功率5、成組用電設(shè)備的設(shè)備功率=不包括備用設(shè)備的設(shè)備功率6、當(dāng)消防用電的計算有功功率大于火災(zāi)時可能同時切斷的一般電力及照明負(fù)荷的計算有功功率時，應(yīng)按未切斷的一般電力、照明負(fù)荷加上消防負(fù)荷計算低壓總負(fù)荷的設(shè)備功率。7、單臺電動機設(shè)備功率=用電網(wǎng)供應(yīng)的電功率第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算設(shè)備功率確定的示例：【例2.1】某車間有一臺吊車，其額定功率為22kW，額定負(fù)荷持續(xù)率為15%，確定其設(shè)備容量為多少?【解】第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算【例2.2】一臺電焊機，其額定容量為SN=22kV·A，額定功率因素為cosφ=0.6，額定負(fù)荷持續(xù)率為εN=60％，試求該電焊機的設(shè)備功率?！窘狻康?章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算【例2.3】一臺三相電動機，其額定容量為7.5kW，電動機的效率為0.86，確定其設(shè)備功率。【解】

Pe=PN/

η=75./0.86=8.27kW二、動力支路負(fù)荷計算第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算將計算范圍內(nèi)的用電設(shè)備分組，分別進(jìn)行各個組內(nèi)的負(fù)荷計算并將計算結(jié)果相加得到總的計算負(fù)荷，然后根據(jù)用電設(shè)備的臺數(shù)和容量的大小以及用電設(shè)備的性質(zhì)乘以一個同時系數(shù)，得到計算結(jié)果。分組原則：用電設(shè)備的性質(zhì)相同、功率因數(shù)相同、需要系數(shù)相同的分一組；第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算每個組內(nèi)、動力支路的負(fù)荷計算通用公式：有功功率：無功功率：視在功率：計算電流：注意：有功、無功同時系數(shù)的概念和數(shù)值是不同的，通常對于同一用電設(shè)備組無功同時系數(shù)的值比有功同時系數(shù)要大。三、低壓母線上的負(fù)荷計算第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算將計算范圍內(nèi)各個支路的計算結(jié)果相加得到總的計算負(fù)荷，然后根據(jù)用電設(shè)備的臺數(shù)和容量的大小以及用電設(shè)備的性質(zhì)乘以一個同時系數(shù)，得到計算結(jié)果。注意：無論是照明負(fù)荷還是動力負(fù)荷對于低壓母線上來說都是三相負(fù)荷。第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算其負(fù)荷計算通用公式：有功功率：無功功率：視在功率：計算電流：注意：若果支路的條數(shù)決定了有功同時系數(shù)、無功同時系數(shù)的范圍。對于建筑供配電系統(tǒng)，用電設(shè)備的總計算負(fù)荷>5000kW則有功、無功同時系數(shù)取值均為1。第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算【例2-4】小型建筑機械廠的金屬加工車間，采用380V供電，接有電動機：其中7.5kW4臺，2.8kW5臺，3kW15臺，1.5kW16臺，試求該機床組的計算負(fù)荷?！窘狻吭撛O(shè)備組的總?cè)萘繛?/p>

∑Pe=7.5×4+2.8×5+3×15+1.5×16=98(kW)查表2-1

Kd=0.14～0.16(取0.16),tanφ=1.73,cosφ=0.5，則有功計算負(fù)荷P30=0.16×98=15.68(kW) 無功計算負(fù)荷Q30=15.68×1.73=27.13(kvar)視在計算負(fù)荷S30=15.68／0.5=31.34(kV·A)計算電流I30=31.34/(√3×0.38)=47.64(A)第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算課堂自習(xí)【例2-5】、【例2-6】第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算第二節(jié)、二項式系數(shù)法用處：用電設(shè)備臺數(shù)較少，而且容量相差較大時采用；方法：第一項：用電設(shè)備組的平均最大負(fù)荷；第二項：考慮數(shù)臺大容量用電設(shè)備對總計算負(fù)荷的影響而加入的附加功率值。上述兩項是按一定的比例系數(shù)計算的總負(fù)荷，故稱為二項式系數(shù)。供配電線路的支線和配電箱的負(fù)荷計算。一、單組用電設(shè)備確定計算負(fù)荷的公式第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算平均負(fù)荷有功功率：附加負(fù)荷表2-3鋼鐵企業(yè)一般車間負(fù)荷系數(shù)表二、多組用電設(shè)備確定計算負(fù)荷的公式第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算平均負(fù)荷之和有功功率：最大有功附加負(fù)荷無功功率負(fù)荷之和無功功率：最大有功附加負(fù)荷三、四臺及以下設(shè)備的用電設(shè)備確定計算負(fù)荷的公式第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算有功功率：無功功率：注意：采用二項式法確定計算負(fù)荷時，應(yīng)首先將計算范圍內(nèi)有所有設(shè)備統(tǒng)一劃組，不應(yīng)逐級計算；其次不考慮同時系數(shù)。第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算【例2-7】小型建筑機械廠的金屬加工車間，采用380V供電，接有電動機：其中7.5kW4臺，2.8kW5臺，3kW15臺，1.5kW16臺，試求該機床組的計算負(fù)荷?！窘狻坎楸?-3得，x=5，c=0.4，b=0.14

cosφ=0.5，tanφ=1.73。

Pc=bPe+cPx=0.14×98+0.4×(7.5×4+3×1)=26.92kW

Qc=Pctanφ=26.92×1.73=46.57kvarSc=√Pc2+Pc2=√26.922+46.572=53.78kVAIc=Sc/√3UN=53.78/√3×0.38=81.76A第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算課堂自習(xí)【例2-8】第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算第三節(jié)、單位指標(biāo)法用處：方案設(shè)計階段，估算建筑物的總計算容量，估算變壓器的容量大小、申報用電量和規(guī)劃用電方案。方法：現(xiàn)有建筑工程進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出每平方米建筑面積或每單位產(chǎn)品所需的計算負(fù)荷(W/m2或VA/m2)，該計算負(fù)荷叫做單位指標(biāo)或負(fù)荷密度，以后在建設(shè)同類型建筑時，用該類建筑的負(fù)荷密度乘以總建筑面積，即得總計算負(fù)荷的近似值。（見表2-4，表2-5）第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算單位指標(biāo)法的計算公式：總有功計算負(fù)荷：總無功計算負(fù)荷：其中，Kp、Ks為有功、無功負(fù)荷密度或單位指標(biāo)。

A為總建筑面積。第四節(jié)、負(fù)荷計算方法的比較第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算由于二項式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備中幾臺功率較大的設(shè)備工作時對負(fù)荷影響的附加功率，計算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果偏大，所以一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷計算。而需要系數(shù)法比較簡單，該系數(shù)是按照車間以上的符合情況來確定的，普遍應(yīng)用于求全廠和大型車間變電所的計算負(fù)荷。

在確定設(shè)備臺數(shù)較少，而且容量差別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷時，一般采用二項式系數(shù)法。負(fù)荷計算方法的比較計算法區(qū)別需要系數(shù)法方案設(shè)計、初步設(shè)計以及工廠大型車間變電所的施工設(shè)計二項式法機械加工行業(yè)的抵押分支線或干線的負(fù)荷計算單位指標(biāo)法在工程方案設(shè)計階段第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算第五節(jié)、單相用電設(shè)備組確定計算負(fù)荷的方法一、單相用電設(shè)備組確定計算負(fù)荷的原則供電形式原則類型三相用電設(shè)備將單相用電設(shè)備平均地分配到各個單相中，然后進(jìn)行對連接有單相用電設(shè)備的三相供電系統(tǒng)負(fù)荷計算。水泵、集中空調(diào)、電梯等單相用電設(shè)備按在三相供電系統(tǒng)中連接單向設(shè)備功率和三相設(shè)備功率的比例來確定。當(dāng)單相設(shè)備功率的總?cè)萘啃∮谌嘣O(shè)備功率總?cè)萘康?5%時，認(rèn)為單相設(shè)備功率就相當(dāng)于三相設(shè)備功率。當(dāng)單相設(shè)備功率的總?cè)萘看笥谌嘣O(shè)備功率總?cè)萘康?5%時，三相供電處于非平衡狀態(tài)，必須將單相用電設(shè)備功率換算成等效的三相設(shè)備功率，然后進(jìn)行三相計算負(fù)荷的確定。電動機、電熱設(shè)備、電焊機、家用電器等第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算二、單相用電設(shè)備功率換算成等效的三相設(shè)備功率的方法第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算（一）、單相用電設(shè)備接于相電壓時等效三相設(shè)備功率的確定首先統(tǒng)計每個單相連接用電設(shè)備的設(shè)備功率，然后比較每個單相設(shè)備功率值的大小，找到最大的單相設(shè)備功率將其值的三倍作為等效的三相設(shè)備功率。最大單相設(shè)備功率熱等效原理，即換算前后對供電系統(tǒng)的熱效應(yīng)應(yīng)是相等的。第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算（二）、單相用電設(shè)備接于線電壓時等效三相設(shè)備功率的確定用電設(shè)備的設(shè)備功率1、在系統(tǒng)中只有單臺用電設(shè)備時各線間總的設(shè)備功率2、在系統(tǒng)中接有多臺用電設(shè)備時第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算（三）、在系統(tǒng)中的單相設(shè)備有一部分接于線電壓另一部分接于相電壓時等效三相設(shè)備功率的確定首先，將接于線電壓的設(shè)備功率換算成等效的接于相電壓的設(shè)備功率，稱為等效單相設(shè)備功率。按設(shè)備分組的原則進(jìn)行分組，再將同組內(nèi)的每個單相所連接的單相設(shè)備和等效單相設(shè)備功率統(tǒng)計并相加。比較各項設(shè)備功率值的大小，選擇最大相設(shè)備功率的3倍作為等效三相設(shè)備功率。第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算線電壓設(shè)備功率換算成等效的相電壓設(shè)備功率時的計算方法：1、換算系數(shù)法A相：B相：C相：（換算系數(shù)見表2-6）第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算2、估算法（平均法）A相：B相：C相：注意：如果接于線間的用電設(shè)備性質(zhì)相同或者說它們的功率因素和需要系數(shù)相同，估算的結(jié)果是精確地。反之，精確度就降低。第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算【例2-9】一條220/380V的配電線路，供電給額定電壓為220V的單相電加熱設(shè)備三臺，分別接在A相10kW一臺，B相15kW一臺，C相15kW一臺。另外還供電給額定電壓為380V的單相對焊機三臺，一臺接于A相和B相之間，Pn1等于20kW，一臺接于B相和C相之間，Pn2等于18kW，一臺接于A相和C相之間，Pn3等于30kW。三臺設(shè)備的εn均為100%。

確定配電線路上的計算負(fù)荷。第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算【解】1、求電加熱器的各相計算負(fù)荷：查表2-3取A相：B相：C相：第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算2、求對焊機的各相計算負(fù)荷：查表2-3取查表2-6取第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算(1)各相功率(2-27-32)：第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算(2)各相有功和無功計算負(fù)荷:A相：B相：C相：第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算(3)各相總有功和無功計算負(fù)荷:A相：B相：C相：第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算(4)線路上總的三相計算負(fù)荷:第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算（四）、單相設(shè)備功率換算成三相等效設(shè)備功率時以及三相負(fù)荷計算應(yīng)注意的問題（a）正確理解等效三相負(fù)荷時以等效的發(fā)熱條件為原則的。（b）對于斷續(xù)周期工作的用電設(shè)備，要折算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下才能進(jìn)行等效換算。（c）等效換算的方法要根據(jù)線路連接的實際情況確定：第六節(jié)、尖峰電流及其計算一、尖峰電流的概念第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算定義：在供電系統(tǒng)中產(chǎn)生一個持續(xù)時間不如計算電流長但卻很大的電流值，如電動機起動或負(fù)載突然變化等。影響：1.對供電系統(tǒng)的電壓波動有直接的影響；2.對供電系統(tǒng)保護(hù)裝置動作值的確定有影響。二、尖峰電流的計算第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算（一）、單臺用電設(shè)備尖峰電流的計算起動電流倍數(shù)鼠籠式電動機：5~7繞線式電動機：2~3直流電動機：1.5~2弧焊變壓器和整流器：2~2.2電焊變壓器：》3、對焊機：2對于起動電流倍數(shù)Kst：第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算（二）、多臺用電設(shè)備的配電線路上只考慮一臺用電設(shè)備啟動時尖峰電流的計算配電線路中不包括要考慮起動影響的那臺用電設(shè)備其余所有用電設(shè)備的計算電流值：要考慮起動影響的那臺最大用電設(shè)備的起動電流和額定電流之差：（三）、自啟動的電動機組尖峰電流的計算第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算第七節(jié)、城市供電規(guī)劃中的電力負(fù)荷計算主要內(nèi)容：用電負(fù)荷的確定、電源的選擇、供電網(wǎng)絡(luò)的形成。三個階段：總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃指標(biāo)：人均綜合用電指標(biāo)、人均居民生活用電指標(biāo)、單位建筑用地負(fù)荷指標(biāo)、單位面積建筑面積負(fù)荷指標(biāo)。一、在總體規(guī)劃階段電力負(fù)荷確定的方法第2章建筑供電系統(tǒng)負(fù)荷計算在總體規(guī)劃階段，可以采