第四讲负荷计算（第二章）
当我们为一台或一组电动机选配开关、变压器、电缆和功率因数补偿电容时，首先要知道这一台或一组电动机的功率和电流，计算一台或一组电动机的功率和电流叫做负荷计算。负荷计算是正确选择开关、变压器、选择电缆截面的基础。
负荷计算要计算的参数有三个：一是负荷的有功计算功率，用pca表示，它是负荷在运行时实际需要的长时最大有功功率，单位是千瓦（kw）。二是负荷的视在计算功率，用sca表示，它是负荷在运行时实际需要的长时最大视在功率，单位是千伏安（kva），用来选择变压器容量。
三是最大长时工作电流，用ica表示，它是一台或一组电动机在实际运行时的最大长时电流，单位是安（a），用来选择开关和电缆截面。
一、负荷计算。
下面，我们分三种情况讨论负荷计算的方法：
1.一台电动机的负荷计算。
通常我们能够从铭牌知道一台电动机的额定功率pn 和额定电流in ，则。
pca = pn
ica = in
在生产现场常常会只知道电动机的额定功率和额定电压，而不知道额定电流，这就需要迅速的估算电动机的额定电流，估算公式如下：
当电动机额定电压为380v时in = 2pn
当电动机额定电压为660v时in = 1.15pn
当电动机额定电压为1140v时， in = 0.66pn
当电动机额定电压为6kv时in = 0.1pn
当电动机额定电压为10kv时in = 0.058pn
公式中的pn 单位是kw。
例2-1：有一台额定电压为660v，额定功率为40kw的电动机，试估算其额定电流。
解：当电动机额定电压为660v时，in = 1.15pn ，把额定功率等于40kw代入公式，in = 1.15 * 40 = 46（a）
2.一组电动机的负荷计算。
设一组电动机有n台，每台的额定功率已知为pn1、pn2、pn3···pnn。则总额定功率为：
pn = pn1 + pn2 + pn3 +·pnn
但是这一组电动机在生产运行时，一般不会同时工作，同时工作的电动机也不会同时满载，因此实际需要的功率pca总小于σpn 。
pca =kde σpn
sca =pca /cosφ
式中：un —额定电压，kv；
kde—需用系数；cosφ —该组电动机的功率因数。均可由表2-2查得。
表2-2 煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数。
注：式中——用电设备组中容量最大一台电动机的额定功率；
—用电设备组额定功率之和。
例2-2：一个缓倾斜炮采工作面，供电电压660v,有sgb-40t 刮板输送机5台，额定功率40kw；brw80/20乳化液泵站2台（一台工作，一台备用），额定功率30 kw；jh-8回柱绞车2台，额定功率7.5 kw，小水泵2台，额定功率5.
5 kw，jd-11.4调度绞车2台，额定功率11.4 kw；煤电钻2台，额定功率1.
2 kw。试计算该工作面的负荷（pca、sca和ica）。
解：1. σpn = pn1 + pn2 + pn3 +·pnn
281.2 kw
2. 查表2-2，缓倾斜炮采工作面kde取0.5，cosφ取0.6，3. pca =kde σpn
0.5*281.2=140.6 kw
205(a)
5. sca =pca/cosφ=140.6/0.6=234(kva)
练习2-3 综采工作面设备如下表所示，试计算负荷并选择移动变电站容量。
解：1. σpn = pn1 + pn2 + pn3 +·pnn
1321.8kw
2. 查表2-2，综采工作面kde取0.7，cosφ取0.7，3. pca =kde σpn
0.7*1321.8=925 kw
669(a)
5. sca =pca/cosφ=925/0.7=1321(kva)
选取一台1600kva移动变电站或两台1000+400kva移动变电站。
练习2-1：有一个炮掘工作面，额定电压660v,有sgb-20t 刮板输送机4台，额定功率20kw；brw80/20乳化液泵站2台（一台工作，一台备用），额定功率30 kw；小水泵2台，额定功率5.5 kw，jd-11.
4调度绞车2台，额定功率11.4 kw；煤电钻1台，额定功率1.2 kw。
试计算该工作面的负荷（pca、ica和sca）。
解：1. σpn = pn1 + pn2 + pn3 +·pnn
145 kw
2. 查表2-2，kde取0.4，cosφ取0.6，3. pca =kde σpn
0.4*145=58 kw
85(a)5. sca =pca/cosφ=58/0.6=97(kva)
3.多组用电设备的负荷计算。
当选择一个变电所的变压器、开关或电缆时，就需要计算变电所多组用电设备负荷的总功率和总电流。步骤如下：
1．计算各组的σpn；
2．查表选取各组的kde、 cosφ和tan φ。
3．计算各组的pca和qca（无功功率）；
pca=kde σpn
qca= pcatan φ
4．计算pcaς和qcaς。
pcaς =pca1+ pca2+ pca3……
qcaς =qca1 +qca2 +qca3……
5．计算sca
例2-3 设例2-1采煤工作面和例2-2的掘进工作面由一台变压器供电，试计算变压器的总负荷。
解：已知：采煤工作面pca1 =140.6 kw， cosφ1=0.6，tgφ1=1.33；
则qca1= pca1tgφ1=140.6*1.33=187 kvar千乏。
掘进工作面pca2 =58 kw，cosφ2=0.6，tgφ2=1.33。
则qca2= pca2tgφ2=58*1.33=77 kvar
pcaς =pca1+ pca2=140.6+58=198.6 kw
qcaς =qca1 +qca2 =187+77=264 kvar
kva需选用400kva的kbsg-400/6/0.693矿用隔爆型干式变压器。
二、功率因数补偿电容计算。
1.提高功率因数的意义。
由于工矿企业使用大量的感应电动机和变压器等用电设备，因此供电系统除供给有功功率外，还需供给大量的无功功率，造成企业的功率因数偏低，一般只有0.7左右。功率因数偏低，会增大负荷电流，增大损耗，占用设备容量。
我国电力部门实行电费奖惩制度，一般对于的用户给予奖励，而对于的用户给予罚款。为此必须提高工矿企业用户的功率因数。
2.提高功率因数的方法。
目前工矿企业广泛采用并联电容器进行无功功率的补偿。
．电容器补偿容量的计算。
设补偿前负荷的有功功率为，功率因数角为，补偿后功率因数角要求达到，则所需补偿电容器容量为。
2．电容器台（柜）数的确定。
电容器的额定电压应当与其接入的电网工作电压相适应，由于电容器实际补偿容量与其工作电压的平方成正比，因而电容器台数n可按下式计算：
每相所需电容器台数为：
式中 ——单台电容器的额定容量，kvar；
由于电容器一般分为两组，分别接在两段母线上，因而n应取与计算值相等或稍大的偶数。
当选择自动补偿电容柜时，只要选择电容柜的容量大于qc即可。
负荷计算的内容和目的
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