办公室用电负荷统计、测试与分析比较

办公室用电负荷统计、测试与分析比较 一、实验目的 1、复习巩固电路理论中三相交流电路的知识、电气测量技术中三相交流负荷的测量方法、相关仪器仪 表的使用方法。 2、学会小范围内三相负荷的统计计算、同时系数的选取方法等。 3、学会将 1 和 2 的知识点和技能融为一体，并进一步理解用统计容量与计算容量及实测容量之间的关 系，为更大范围的负荷统计及实测实验奠定基础。 二、实验原理 1、办公室常用用电设备的统计与分析 表 1： 2、需要测量的电参数 本实验只测量其中的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数。电参数是用电设备的一个非常重要 的参数，它对配电、线路铺设、经济考量都有很重要的现实意义，因此测量电参数显得十分重要。电参数有 电压值、电流值、电功率值、电能值、电阻值等。 测量时，电流的测量应该将电流表串入回路中，电压表并在回路上，功率表接入时，电压线圈从同名端 进线并在负载两端，电流线圈从同名端进线串入回路中。采用前接还是后接则要根据负载的不同而定了。 根据要测量的电参数，可以确定三种测量方案： 方案一： 由于 Sn=P+Q, Sn=UI, P=UIcos, 所以，可以采用直接测量电流、电压、和有功功率的方法。其中 U 是其额定电压，I 是额定电流，Sn 为视在功率，P 为有功功率， Q 为无功功率。 用电设备 数量 额定功率 额定电压 功率因数 备注 联想一体机 3 200w 220v 0.65 型号 ldeaCenter B300(直流 19.56.15A) 联想台式主机 5 200W400W 220v 1 机箱 220v/50Hz/4A（未找到该 机型的额定电压、功率） 联想台式显示 器 5 35W-75W（一般情况） 220v 1 显示器（未找到该机型的额定 电压、功率） 饮水机 1 500W 220V 1 耗电量:0.75kw/h24h.制热水能 力 :5L/h=90C 双管日光灯 4 25W 220v 0.53 共 8 条灯管 笔记本 N 70w 220v 0.65 不常用 打印机 1 15 220v 1 惠普 WNF3J19348 规定型 号： BOISB-0605-00 总功率 2460w3835w 方案二： 用电压表、电流表、功率因数表和电能表测量。电压、电流和功率因数可以直接测出来，有功功率则用 电能表测量，将待测负载打开运行至其额定状态，关闭其他用电器，记录其时间、电能值等初始值，隔段时 间，再记录其时间、电能值等最后值，算得电能值差和时间差，相除即得其有功功率。 P1=W/T P1 为有功功率，W 为消耗电能值，T 为时间差。 方案三： 直接用多功能表测量，测量时只要将每相电流线圈串入回路，每相电压并在负载两端即可，实验时电压 线圈采用前接的方法。做实验时就选用的方案三的测量方法。 用多功能表测量只用输入电流和电压就能得到三 相 电 压 、 三 相 电 流 、 有 功 功 率 、 无 功 功 率 、 功 率 因 数 、 电 网 频 率 、 有 功 电 能 、 无 功 电 能 ， 方 便 简 洁 。 各方案的优缺点比较： 方案一的接线比较复杂，测量起来不方便，故不采用此方案。 方案二在测量总功率时简单易行，读数方便，对于总功率的测量则更具优势。准确度不高，需要计算， 并且影响其他用户用电，所以也不采用此方案。 方案三接线简单，读数方便，测量结果也比较准确，所以实际测量时采用方案三。 3、测量原理介绍 1） 、用三相多功能表测量时会用到上面 12 个接线端钮。分别为：Ia*, Ia, Ib*, Ib, Ic*, Ic, Ua*, Ub*, Uc*, Un, L N, 其中 L 和 N 为给多功能表供电的电源端。 原理图如下图（1）： P P P A B N C 负 载 端 * * * * * * 图（1） 实际接线图如图（2）： Ia IcIa* Ic*Ib* Ua* Ub* Uc* UnIb L N 工作电源 A B B C A 图（2） 测量时，只需要将三相电源引到空气开关，再通过端子排，然后再按照图（2）的接线连接起来即 可进行测量了。实际接线时应充分考虑接线条件，尽量不影响其他用户用电，接线时采用统一规范，这 样容易测量和记录数据。 4、需要系数和同时系数的计算： 需要系数： 需要系数可通过查表得知. 同时系数： 同时系数是设备在满天时运行的平均功率和最大功率的比值，可以通过日常经验求得，这 里我们假设同时系数为 0.5。 5、实验数据计算方法 实际总功率及最大功率的计算方法： 1. 计算容量是依照设备实际使用率打折的容量，是 30 分钟用电设备的最大容量。需要系数 Kx=计算容 量/安装容量。同时系数用于干线或者变电所，Kt=系统各部分最大需量之和/整个系统最大需求量。 2. 通常用电设备铭牌上均标有额定电压、额定电流及容量（W、kW 或 VA、kVA 及 cos）等，但其实际 容量与标称值往往并不一定相等，或负载不一定达到额定值。而在进行配电电气设计时，导线、开 关的选择是根据用电设备的铭牌值进行负荷统计，在不同的范围视负荷的性质、使用情况取同时系 数得到计算负荷来计算电流的。同时使用系数最大值为 1，但往往少于 1.同时系数是设备使用的同 时性，最多百分之多少设备一起用就乘以多少。 3. 求计算负荷，是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；求计算电流，是选择缆线和开关设 备的依据；求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。 一般要计算用电负荷，通常用到以下两种方法：（1）需要系数法用设备功率乘以需要系数和同 时系数，直接求出计算负荷。用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干 线的负荷计算。（2）利用系数法采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和 功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算，但计 算过程稍繁。 公式 1： 设同时系数 Kt 为 0.5 则： Pem=P1*K1+P2*K2+Pn*Kn Pe=(P1*K1+P2*K2+Pn*Kn)*Kt 其中 Pem 为实际最大总功率，Pe 实际总功率，为 Pn 为用电设备，Kn 为各个用电设备的需要系数， Kt 为同时系数。 其中需要系数为查询得知。 三、实验步骤 1、查询各种用电设备的额定功耗、额定电压等数据，列成表格并计算缺省值，算得同时系数、需要 系数等辅助计算系数。 2、选取测量器材，根据不同需要选取不同器材，设计测量电路。 3、按照图（2）进线连线。 4、经过老师确定连线无误后，方可开电源，进行测量。 5、记录与分析 将实验数据记录和计算结果填到表 2，分析思考功率、电压、电流、功率因数、需要系数、同时系 数等之间的关系。 数据记录： 表（2） 三相 相电压 线电压 电流 负 载 情 况 总的有功 功率 总的无 功功率 功率因 数 频率供电相 负载情 况 U Ul I P Q cos f 关机 （8 台） 236.9 400.3 0.384 空载 （8 台） 230.4 339.8 3.139 待机 （8 台） 231.8 401.7 0.390 关 机 44.6 315.1 0.132 50.00 A 满载 （1 台） 231.9 400.3 0.606 关机 （10 台） 234.1 401.2 0.485 空载 （8 台） 231.2 402.6 3.102 空 载 1744 231 0.991 49.90 待机 （8 台） 231.4 401.9 0.493 B 满载 （1 台） 229.9 400.3 0.669 关机 （台） 232.4 401.2 0.583 待 机 246.7 305.1 0.440 49.95 空载 （8 台） 233.2 401.6 3.142 待机 （8 台） 233.4 402.9 0.484 C 满载 （1 台） 232.3 402.1 0.663 满 载 317.2 219.7 0.822 50.00 数据处理： 额定功率：1、联想一体机-200W 2、联想台式主机-200400W 3、联想台式主机-3575W 需用系数取 Kx=0.65，同时系数取 Kt=0.5 统计负荷：P 1=200+(200+35)*30=7250W P2=200+(400+75)*30=14450W 所以，统计负荷的范围在：7250W14450W 之间。 计算负荷：Pj 1=P1*Kx*Kt=7250*0.65*0.5=2356.25W Pj2=P2*Kx*Kt=14450*0.65*0.5=4696.25W 所以，计算负荷的范围在：2356.25W4696.25W 之间。 由此可以看出，这个机房的负荷情况远远小于计算负荷。所以，用电是比较安全的。 四、实验注意事项 1、正确使用各个测量仪表，注意仪表的量程范围，防止烧坏仪表。 2、注意接线方式，防止短路事故，注意人身安全。 3、注意接线时不能短路。 4、注意不能用手去触碰金属裸露在外的部分，以免危机人身安全。 五、实验器材 名称 数量 型号 备注 多功能表 1 导线 1（1.5mm2/c ） 若干 导线 2（4mm2/c ） 若干 端子排 1 六、心得体会 这个实验是基于第一个实验之上的，前一个测得是单相的，这个测三相的。原理都是一样的。 我们测量的时候也是用的多功能表，测量的时候只要输入三相的电压和电流就能测出所有的值了。 前期的设计准备工作才是重点。准备工作有助于我们去了解教室的配电情况、仪表的使用方法、实 验电路的设计方法，从刚开始的迷茫到后来的恍然大悟，这就是一个过程，不明白时如一团迷雾， 明白后又觉得简单，我们获得知识就在这一过程当中，乐趣也在其中。我突然想到数学家陈景润， 我一直不明白他为什么会在研究数的方面耗尽一生，整天对着那些枯燥的数字，不会觉的厌烦么？ 这些一直是我以前难解的问题，而现在，我明白了，就四个字， “乐在其中” 。如果我们也把学习知 识当做一种乐趣，那些枯燥的文字、公式、原理等等，就变得生动有趣了。我觉得做任何事情都是 这样吧。以前，我也一直坚信着，我能