基于LabVIEW的工厂计算负荷的确定——自动化专业课设

自动化专业课程设计题目：基于labview的工厂计算负荷的确定学院：科技学院专业：自动化姓名：学号：目录1. 课题名称 (1)2. 课设小组成员 (1)3. 课设内容及要求 (1)4. 计算负荷的概念 (2)4.1. 概述 (2)4.2. 与计算负荷有关的物理量 (2)4.2.1.年最大负荷Pmax (2)4.2.2.年最大负荷利用小时数Tmax (2)4.2.3.平均负荷Pav (3)4.3. 规定取“半小时平均负荷”的原因： (3)4.4. 设备额定容量的确定 (3)4.5. 设备额定容量的确定 (3)5. 工厂计算负荷的确定方法分析 (5)5.1. 电力负荷计算原因 (5)5.2. 计算负荷的计算方法 (5)5.2.1.需要系数法 (5)5.2.2.计算基本步骤 (6)5.2.3.基本公式 (6)5.3. 需用系数法－需用系数查表 (7)5.3.1.一个用电设备组 (7)5.3.2.多个用电设备组的计算负荷 (7)5.3.3.采用需用系数法的优点 (8)5.4. 企业负荷的确定 (8)5.5. 逐级计算法步骤 (8)6. 软件设计 (10)6.1. 软件流程图 (10)6.2. 详细设计与实现 (10)6.2.1. 前面版（Front panel） (10)6.2.2.程序框图（Block diagram） (10)6.2.3.图形化程序设计 (11)6.3. 可执行EXE文件打包过程 (15)6.4. 软件运行情况 (16)7. 软件执行验证 (19)8. 心得体会 (21)9. 参考文献 (22)基于LabVIEW的工厂计算负荷的确定摘要摘要：此次专业课程设计中主要涵盖《工厂供电》课程中关于工厂计算负荷的计算确定，《LabVIEW虚拟仪器设计》关于VI程序的前面板创建、框图程序设计、程序调试、程序exe文件的打包以及程序的执行运算验证。

1.课题名称基于LabVIEW的工厂计算负荷的确定2.课设小组成员组长：组员：小组分工：：完成软件系统需求分析，软件编程、界面设计、生产可执行文件、软件测试和后期编辑。

：完成工厂计算负荷技术资料分析、计算方法方案分析以及最优方案的选定和编辑等。

：完成工厂计算负荷资料收集以及归类分析等工作。

：完成软件运行计算工厂计算负荷正确性验证工作。

3.课设内容及要求（1）利用LabVIEW完成工厂计算负荷的计算。

（2）给出程序的设计思路，设计系统软件流程框图。

（3）打包成可以直接运行的exe文件。

（4）完成设计说明书（总结报告）。

4.计算负荷的概念4.1.概述计算负荷通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。

是对电力系统中所有用电设备按额定状态下各设备的额定容量，额定电压等对所有设备总的有功功率，无功功率，视在功率，计算电流进行计算。

通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用表示。

负荷计算就是求计算负荷P30、Q30、S30和I30。

4.2.与计算负荷有关的物理量4.2.1.年最大负荷Pmax年最大负荷Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30。

4.2.2.年最大负荷利用小时数Tmax年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间Tmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax (或P30)持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。

下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷Pmax就是年最大负荷，Tmax 为年最大负荷利用小时数。

两班制工厂T max=3500~4800h=5000~7000h三班制工厂T max4.2.3. 平均负荷Pav平均负荷Pav 就是电力负荷在一定时间t 内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W 除以时间t 的值，即Pav=W/t年平均负荷：Pav=Wa/8760负荷系数：Klo=Pav/ Pmax图24.3. 规定取“半小时平均负荷”的原因：一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min 以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10＝30（min ），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在30min 以上的负荷时，才有可能构成导线的最高温升。

4.4. 设备额定容量的确定断续运行工作制（重复短暂工作制）断续周期工作制的设备，通常用暂载率ε表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为ε ，即：式中 t ，t0－工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期T 。

在每台用电设备的铭牌上都有“额定功率”PN ，但由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为同一工作制下的额定功率，然后才能相加。

经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为“设备额定容量”，用Pe 表示。

4.5. 设备额定容量的确定（1）长期工作制设备容量 Pe=PN（2）重复短暂工作制的设备容量①吊车机组用电动机（包括起重机、行车等 ）的设备容量统一换算到ε=25%时的额定功率（kW ），若其εN 不等于25%时应进行换算，公式为:②电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到ε＝100%时的额定功率（kW）。

若其铭牌暂载率εN不等于100%时，应进行换算，公式为:（3）电炉变压器的设备容量电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（kW），即：Pe=PN=SN·cos Ｎ5.工厂计算负荷的确定方法分析5.1.电力负荷计算原因进行工厂用供电设计，首先遇到的是全厂要用多少电。

即符合计算，由于各种用电设备在运行时，其负荷大小是变化的，各设备的cosφ亦不同。

各用电设备的最大负荷一般不会同时出现，所有设备又不同时工作。

因此，精确的计算企业的用电负荷是非常重要的。

导线截面及电气设备额定容量选择取决于己巳按负荷的大小，若计算负荷过大，则所选导线截面及电气设备的额定容量就大，将造成投资和设备的浪费；若极端负荷过小，则所选导线截面及电气设备的额定容量就小，将造成导线及电气设备过热，使线路及各种电气设备的绝缘老化，过早损坏。

负荷计算的目的为了合理的选择供电系统的导线，开关电器，变压器等设备，使电气设备和材料既能充分得到利用，又能满足电网的安全运行。

另外，也是选择仪表量程，整定继电保护的重要依据。

5.2.计算负荷的计算方法5.2.1.需要系数法需要系数法是根据类似用户的负荷曲线引出的：K d=P30／∑P N=P30／P e式中，P max为30min平均负荷最大值，此值就是所要求的计算负荷Pca ;∑PN为用电设备总额定容量。

∑P N即为P e，各用电设备组成的需要系数Kd及功率因数cosφ都可以在相关专业书籍中查得用电需要系数法计算负荷。

用电设备的计算负荷是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30用电设备组的设备容量P e是指用电设备所有设备（不包括备用设备在内）的额定容量P N之和，即P e=∑P N。

而设备的额定容量是指设备在额定条件下的最大输出功率。

但是用电设备组的设备实际上不一定都是同时运行，运行的设备也不可能都满负荷。

同时设备本身有功损耗，配电线路也有有功损耗。

因此用电设备组的有功极端负荷为：P30=KεKι／ηeηwl ·P e式中，Kε－设备的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与设备总容量之比。

Kι－设备的同时系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比。

ηe －设备的平均效率，设备的同时系数，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比。

ηwl－配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。

令上式中KεKι／ηeηwl= K d，即K d为需要系数。

即得到K d=P30／P e，由此可得按需要系数法确定三相用电设备有功计算负荷的基本公式为：P30=K d·P e 实际上，需要系数不仅与用电设备的工作性质，设备台数，设备效率和线路损耗等因数有关，而且与操作工人的技术熟练程度和生产组织等多种因数有关。

因此应尽可能通过实测分析确定，使之尽量接近实际。

在求出有功负荷P30后，可按下列各式求出其余的计算负荷：无功计算负荷：Q30= P30tanφ单位为Kvar視在计算负荷：S30= P30／cosφ单位为KVA计算电流：I30=S30／1.732U30单位为 A5.2.2.计算基本步骤查表得到系数，按照公式计算需要系数考虑了以下的主要因素：式中：K－同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；KL－负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；ηwl－线路供电效率；η－用电设备组在实际运行功率时的平均效率。

5.2.3.基本公式（一）基本公式用电设备组的计算负荷:是用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30。

用电设备组的设备容量Pe：是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量PN之和，即Pe =ΣPN。

设备的额定容量：是设备在额定条件下的最大输出功率。

用电设备组的有功计算负荷：式中：P30——计算有功功率(kw)；Kd ——需要系数(三台以下时Kd ＝1)；Pe ——用电设备组的设备容量(kw)。

式中，Kd 为需要系数。

无功计算负荷：式中，tan Φ为对应于用电设备组cos Φ中的正切值。

视在计算负荷：式中，cos Φ为用电设备组的平均功率因数。

计算电流：式中，UN 为用电设备组的额定电压。

5.3. 需用系数法－需用系数查表系数查表见附表1Kd 的范围原则任取，一般取较大值正切值用来计算无功功率，余弦值只在单个用电设备组中计算视在功率 了解用电设备组的类型需用系数法－计算公式5.3.1. 一个用电设备组5.3.2. 多个用电设备组的计算负荷用需用系数法分别每个用电设备组的计算负荷查表2-3 得多个用电设备组的同时系数按公式计算5.3.3.采用需用系数法的优点简单：只用一个公式方便：查表准确：Kd来自于多年的经验积累明确：物理意义明确适用范围广：基本各种情况都适用5.4.企业负荷的确定除求出计算负荷外，还应该考虑供电损耗。

供电损耗包括线路和变压器损耗。

线路损耗和变压器损耗包括有功和无功损耗。

(开关不考虑)供电损耗计算有详细的计算公式，但可以估算，取计算负荷的5-10%.计算负荷加上供电损耗便是企业总负负荷。

计算负荷用于选择高低压线路的截面和变压器容量。

5.5.逐级计算法步骤从负荷端开始，逐级上推到电源进线端。