PW-B3 · 功率·功率因数
负荷·需求率: 决定的是重叠而非总和
没有人会把所有负载的额定值加起来去建设备,因为各负载的最大需量出现在不同时间,很少同时重叠。本课拖动两个负载的峰值使之错开,看合成最大需量如何小于总和,并学习衡量这一差距的三个比值。
拖动,错开两个峰值
图中画出了两个负载的日负荷曲线。拖动手柄移动第二个负载的峰值时刻:两个峰值重叠时,金色合成曲线最高冲到两倍;时间错开得越多,合成最大值越低。设备正是按这个合成最大值建设的。
左右拖动手柄,移动第二个负载的峰值时刻。横轴是一天中的时刻,第一个负载在 9 点达到峰值,第二个可以比它晚 0 ~ 11 小时。两条曲线的峰值高度相同。
合成最大需量与参差系数
F_div ≈ 1.18
ΣP_i = 2.00 P_g ≈ 1.69 (· P_inst)
按总和建造太大
如果一栋公寓的所有住户同时使用额定功率,变压器就得大得惊人。但实际上有人睡觉时有人做饭,峰值分散在一天之中。所以设备不是按额定值之和,而是按实际同时出现的合成最大需量来确定。
参差系数 · 峰值错开的程度
参差系数 = 各自最大需量之和 / 合成最大需量。峰值完全重叠时合成值等于总和,参差系数为 1;时间错开越多,合成值越小,参差系数越大于 1。参差系数大,就意味着变压器可以选得相应小一些;在你拖动的曲线中,合成峰值越低、参差系数越高,原因就在这里。两个峰值高度相同的负载完全错开时,参差系数最大,接近 2。
需用系数与负荷率 · 另外两个比值
一个用户也不会同时用满全部设备容量,这个比例就是需用系数 = 最大需量 / 设备容量 ≤ 1。一天中用电是否均匀,用负荷率 = 平均负荷 / 最大负荷来衡量;负荷率越接近 1,设备越少闲置、利用越充分。需用系数、参差系数、负荷率三者结合,才能把设备定得远小于额定值之和而又高效。
观察Fdiv = ΣPiPg
参差系数 = 各自最大需量之和 / 合成最大需量。
选择Fdiv ? 1
峰值错开,合成值变小,参差系数大于或等于 1。
填空Pg = ΣPi / ?
合成最大需量 = 各自之和 / 参差系数。
自己来Fdem = Pmax / ?
需用系数 = 最大需量 / 设备容量。
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两个峰值叠在一起时合成值是两倍(参差系数 1),时刻错开越多,合成最大值越低,参差系数越大。设备必须承受的不是总和,正是这个合成最大需量。参差系数、需用系数、负荷率都是从不同角度衡量额定值之和与实际同时用量之间距离的比值;有了这段距离,变压器才能选得比总和小,又不至于不够。
负荷与需用系数:设备不按额定值之和,而按 合成最大需量 建设。参差系数 = 各自最大需量之和 / 合成最大需量 ≥ 1(因为峰值错开),需用系数 = 最大需量 / 设备容量 ≤ 1(不会同时全用),负荷率 = 平均负荷 / 最大负荷(用电越均匀越接近 1)。三者结合,使设备比总和小,又不至于不够。
下一步
掌握了功率的大小和比值,下一单元(PW-B4)研究 怎样测量 这些功率。三相功率光靠电压表和电流表不够,还必须考虑相位。在用 2 只单相功率表测量无中性线三相 3 线制功率的 两表法 中,我们追究两只表读数之和为什么就是总有功功率。