Hiện nay có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính toán. Nhưng phương pháp đơn giản, tính toán thuận tiện, thường kết quả không thật chính xác. Ngược lại, nếu độ chính xác được nâng cao thì phương pháp tính phức tạp. Vì vậy tùy theo giai đoạn thiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp.

Sau đây sẽ trình bày một số phương pháp xác định phụ tải tính toán thường dùng nhất.

Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Công thức tính:

Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Qtt=Ptt.tgφ

Stt=√(P2tt + Q2tt) = Ptt/cosφ

một cách gần đúng có thể lấy Pđ = Pđm

Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu khi pd = pdm

do đó:

  • Pđi, Pđmi – công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i, kW
  • Ptt, Qtt, Stt – công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán của nhóm thiết bị kW, kVAr, kVa
  • n – số thiết bị trong nhóm

Nếu hệ số công suất cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính hệ số công suất trung bình theo công thức sau:

(P1cosφ1 + P2cosφ2 +…+Pncosφn )/ (P1+ P2 +…+Pn )

Hệ số nhu cầu của các máy khác nhau thường cho trong các sổ tay

Ví dụ: Tính phụ tải tính toán của một phân xưởng hóa chất: các số liệu và kết quả tính toán được ghi ở bảng sau:

Các phương pháp tính phụ tải tính toán

Phương pháp tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện, ví thế nó là một trong những phương pháp được dùng rộng rãi. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là kém chính xác. Bởi vì hệ số nhu cầu knc tra được trong sổ tay là một số liệu cố định cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm này. Trong lúc, ta có knc = ksd.kmax, có nghĩa là hệ số nhu cầu phụ thuộc vào những yếu tố kể trên. Vì vậy, nếu chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm thay đổi nhiều thì kết quả tính phụ tải tính toán theo hệ số nhu cầu sẽ không chính xác.

Xác định phụ tải tính toán theo công suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Công thức tính: 

Ptt = po.F

trong đó

  • po – suất phụ tải trên 1m2 diện tích sản xuất, kW/m2
  • F – diện tích sản xuất, m2, (tức là diện tích dùng để đặt máy sản xuất)

Giá trị po có thể tra được trong các sổ tay. Giá trị po của từng loại hộ tiêu thụ do kinh nghiệm vận hành thống kê lại mà có.

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nó thường được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ. Nó cũng được dùng để tính phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều, như phân xưởng gia công cơ khí, dệt, sản xuất oto, vòng bi v.v…

Ví dụ. Xác đinh phụ tải tính toán của phân xưởng gia công nguội của nhà máy cơ khí. Cho biết S0=0,3kVa/m2

Diện tích phân xưởng F = 13000 m2

Phụ tải tính toán: Stt = s0F = 0.3 x 13000 = 3900 kVa

Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm

Công thức tính: Ptt = Mw0/Tmax

Trong đó 

  • M – số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm (sản lượng)
  • w0 – suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm, kWh/đơn vị sản phẩm
  • Tmax – thời gian sử dụng công suất lớn nhất, h

Phương pháp này thường được dùng để tính toán cho các thiết bị điện có đồ thị phụ tải ít biến đổi như: quạt gió, bơm nước, máy nén khí, thiết bị điện phân v.v… khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tính tương đối chính xác

Ví dụ. Tính phụ tải tính toán của nhóm máy nén khí. Biết rằng trong một nhóm máy đó sản xuất được 312.106m3 khí nén. Điện năng tiêu thụ cho 103 m3 khí nén là w0 = 100kWh/103 m3. Thời gian sử dụng công suất lớn nhất = 7000h

Phụ tải tính toán:

Ptt = (312.106.102)/(103.7.103)  = 4457 kW

Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung bình Ptb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả nhp)

Khi không có các số liệu cần thiết để áp dụng các phương pháp tương đối đơn giản đã nêu ở trên, hoặc khi cần nâng cao độ chính xác của phụ tải tính toán thì nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại.

Công thức tính

Ptt = kmax.ksd.Pđm

Trong đó

  • Pđm – công suất định mức, W
  • kmax , ksd – hệ số cực đại và hệ số sử dụng

Hệ số sử dụng ksd của các nhóm có thể tra trong sổ tay.

Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả nhp chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng.

Khi tính phụ tải theo phương pháp này, trong một số trường hợp cụ thể dùng các công thức gần đúng sau:

  1. Trường hợp n ≤ 3 và nhp < 4, phụ tải tính toán được tính theo công thức: công thức phụ tải tính toánđối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì
    Stt = (Sđm√εđm)/0,875
  2. Trường hợp n > 3 và nhp < 4 phụ tải tính toán được xác định theo công thức
    công thức tính toán phụ tải
    Trong đó: kpt – hệ số phụ tải của từng máy
    Nếu không có số liệu chính xác, hệ số phụ tải có thể lấy gần đúng như:
    – kpt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn
    – kpt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
  3. Đối với các thiết bị có đồ thị phụ tải bằng phẳng (các máy bơm, quạt nén khí, v.v…) phụ tải tính toán có thể lấy bằng phụ tải trung bình:
    Ptt = Ptn = ksd.Pđm
  4. Nếu trong mạng có các thiết bị một pha thì phải cố gắng phân phối đều các thiết bị đó lên ba pha của mạng

Hướng dẫn cách chọn các phương pháp xác định phụ tải tính toán

Ở các mục trên đã trính bày một số phương pháp xác định phụ tải tính toán, mỗi phương pháp đều có ưu khuyết điểm và phạm vi ứng dụng của nó. Sau đây là một vài hướng dẫn về các chọn phương pháp tính.

  1. Khi tính phụ tải tính toán cho từng nhóm máy ở mạng điện tháp (U < 1000 V) nên dùng phương pháp tính theo hệ số cực đại kmax (tức phương pháp tính theo hệ số hiệu quả), bởi vì phương pháp này có kết quả tương đối t chính xác)
  2. Khi phụ tải phân bố tương đối đều trên diện tích sản xuất, hoặc có số liệu chính xác về suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm thì có thể dùng phương pháp “suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất” hoặc phương pháp “suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm” để tính phụ tải tính toán. Các phương pháp trên cũng thường được dùng trong giai đoạn tính toán sơ bộ để ước lượng phụ tải cho hộ tiêu thụ.
  3. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ thường cần phải đánh giá phụ tải chung của cả hộ tiêu thụ (phân xưởng, xí nghiệp, khu vực, thành phố v.v…), trong trường hợp này nên dùng phương pháp hệ số nhu cầu knc
Bạn muốn nâng cao kiến thức cơ điện? => Tham khảo ngay tại đây
Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !