Методы расчета электрических нагрузок

При строительстве многоквартирного дома или коттеджа необходимо произвести расчет электрических нагрузок, чтобы определиться с выбором силовых коммутирующих устройств внутри дома и на трансформаторной подстанции, а также, чтобы подобрать сечение кабельной линии от подстанции или опоры воздушной линии электропередачи до коттеджа. Расчет электрических нагрузок производится в целях защиты от перегрузки по потребляемой мощности. То есть совокупная мощность всех работающих приемников электроэнергии не должна превышать мощность, которая отведена на эту ветку линии электропередач.

По данным предполагаемой нагрузки внутри квартиры для каждой комнаты подбирается сечение проводки, но оно не должно быть меньше указанного в ПУЭ 7.

Основными методами расчета нагрузки в квартире являются эмпирические методы:

• метод, основанный на удельной нагрузке в зависимости от площади помещения;
  
• в зависимости от мощности установленного оборудования и его коэффициента использования;
  
• табличный метод (постоянных и переменных нагрузок).

Метод расчета, основанный на удельной нагрузке в зависимости от площади помещения

Метод расчета, основанный на зависимости нагрузки от площади помещения, достаточно прост и не требует значительных знаний для его применения на практике. Отрицательной чертой этого метода расчета считается невозможность в полной мере определить нагрузку в каждом конкретном случае, в зависимости от площади помещения.

Метод расчета нагрузки по удельной мощности

Метод расчета нагрузки по удельной мощности оборудования достаточно трудоемкий, но позволяет достаточно точно подсчитать мощность потребителей, а следственно и нагрузку.

Рассмотрим метод расчета, который даёт наибольшую точность при произведении расчетов. Для того чтобы определить уровень нагрузки в доме необходимо первоначально определить мощность потребителей энергии в отдельности друг от друга, а потом умножить на коэффициент использования этих приборов на протяжении часа и на поправочный коэффициент учитывающий неравномерность использования электрических приборов.

Расчет для каждого потребителя электроэнергии Рр, Вт/ч производится по формуле:

Рр= Руст*Кисп*Кзап

где: Руст – установленная мощность потребителя, Вт/ч;

Кисп – коэффициент использования электрооборудования,

Кзап – коэффициент учитывающий запас использования электрооборудования.

После подсчёта нагрузки всего оборудования (освещение, стиральная машина, микроволновка, утюг, телевизор, компьютер, холодильник и др.) производится суммирование всех нагрузок.

Рсум = Рр.телев. + Рр.освещ. + Рр.стир.маш + …+Рр.другое

Для коттеджа например площадью 120 м2 с кухней, двумя спальнями, прихожей, ванной и столовой расчет будет выглядеть так.

Для кухни:

Рсум.кухни = Рр.стир.маш. + Рр.освещ.+ Рр.микр. + Рр.телев

Рсум.кухни = 2500*0,1*1,5+300*0,3*1,5+1200*0,1*1,5+70*0,5*1,5=742,5(Вт)

Для спален:

Рсум.спальн1= Рр.освещ + Рр.бра + Рр.телев + Рр. компьют.

Рсум.спальн1=200*0,3*1,5+40*0,1*1,5+70*0,5*1,5+120*0,3*1,5=202,5(Вт)

Рсум.спальн2= Рр.освещ + Рр.бра + Рр.телев + Рр. компьют.

Рсум.спальн2=200*0,3*1,5+40*0,1*1,5+70*0,5*1,5+120*0,3*1,5=202,5 (Вт)

Для прихожей:

Рсум.прихож = Рр.освещ

Рсум.прихож= 100*0,1*1,5=15 (Вт)

Для ванной комнаты и сан. узла:

Рсум.ванной = Рр.освещ + Рр.бойл

Рсум.ванной =50*0,1*1,5+2000*0,1*1,5=307,5 (Вт)

Для столовой:

Рсум.стол. = Рр.освещ + Рр.телев

Рсум.стол. = 200*0,1*1,5+100*0,1*1,5=45 (Вт)

Табличный метод расчета (постоянных и переменных нагрузок)

В проектных организациях преимущественно применяют табличный метод расчета (постоянных и переменных нагрузок). Он основан на составлении табличной модели электрических нагрузок ответвления. При расчете потребляемой мощности нужно помнить о том, что нагрузка не является величиной постоянной, а напрямую зависит от режима работы потребителя и от времени года. Режимов работы потребителей электроэнергии 2: непрерывно работающие (НР) и периодически работающие (ПР). Зависимость от времени года можно объяснить так: например, данное время года - лето. Летом, например, в коттедже НР являются такие потребители, как кондиционеры, холодильники и т.д., а зимой и осенью кондиционеры не работают, а наоборот включены обогревающие приборы (тепловентиляторы, масляные обогреватели, электрические конвектора и т.д.).

Как было упомянуто, расчет производится в виде таблицы. При ее заполнении в исходные графы вносят следующие данные:

1. Группа и наименование приемника электрической энергии;
   
2. Количество приемников данного наименования;
   
3. Номинальная установленная мощность приемника Рн.у.;
   
4. Коэффициент мощности приемника сos φ;
   
5. Коэффициент полезного действия приемника η (КПД);
   
6. Номинальная потребляемая мощность (рассчитывается по формуле Рн.п.=Рн.у./η;
   
7. Коэффициент загрузки приемникаkз (берется из инструкции по эксплуатации приемника). КПД принимаем с учетом коэффициента загрузки. Если kз >=0,6, то можно принять сos φ = сos φн;
   
8. Количество приемников, работающих в заданном режиме и времени года m;
   
9. Потребляемая приемниками активная мощность (рассчитывается по формуле Р=Рн.п.*kз*m);
   
10. Потребляемая приемником реактивная мощность (численно равная Q=P*tgφ).
    

Мощности НР и ПР приемников в пункте таблицы ИТОГО записываются отдельно, так же как и в отдельных строках итоговой таблицы. После заполнения всех строк и граф табличной модели в итоговой таблице определяются следующие итоговые значения:

• суммарная мощность периодически работающих приемников Сумма Рп.р. и Сумма Qп.р.;
  
• суммарная мощность непрерывно работающих приемников Сумма Рн.р. и сумма Qн.р.;
  
• суммарная мощность периодически и непрерывно работающих приемников
  

Сумма Рп.р.+ Сумма Рн.р., и Сумма Qп.р. + сумма Qн.р. ;

Окончательно мощность приемников, работающих периодически и непрерывно, рассчитывается с учетом коэффициента учитывающего 5% потерь энергии в сети, а также с учетом коэффициента одновременности:

• при Рнр > Рпр k0=1,0÷0,8;
  
• при Рнр = Рпр k0=0,8÷0,7;
  
• при Рнр < Рпр k0=0,7÷0,6.
  

Нагрузка ответвления и коэффициент мощности определяются по формулам: Р=Рн+Рп; Q=QH+Qn;

Расчет ведется по каждой группе приемников вплоть до итоговой таблицы, где подсчитываться окончательная суммарная потребляемая мощность.

Хоть этот метод расчета и даёт очень точные результаты потребляемой нагрузки, но не всегда удаётся точно определить, какое электрооборудование будет установлено в той или иной комнате. Тем более заложенные нормы проводки в ПУЭ, для разных помещений, с лихвой перекрывают любую нагрузку при условии правильного монтажа электрических сетей.