工厂供电课程教案.docx
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工厂供电课程教案
《工厂供电》课程教案
授课专业：
自动化
课程名称：
工厂供电
主讲教师：
张军国
院系名称：
工学院自动化系
2006.11.6
课 程 说 明
一、课程名称：
工厂供电
二、总课时数：
50学时
三、先修课程：
电路、电力电子、电机学等
四、使用教材：
苏文成.工厂供电.北京：
机械工业出版社，2004.2（第三届机械部优秀教材二等奖）
五、教学参考书：
刘介才.工厂供电.北京：
机械工业出版社，2003.5
耿毅.工业企业供电.北京：
冶金工业出版社，1985
余健明编.供电技术.北京：
机械工业出版社，2003.1
课 时 教 案
讲授人
张军国
课 时
2
课题内容
第二章负荷计算（上）
教学时间
100分钟
教学方法
和手段
借助PPT演示、板书等多种形式启发式教学
教学课型
√
理论□实验□习题□
实践□复习□其它□
教学目的
◆明确负荷计算的定义
◆理解负荷计算的意义
◆掌握负荷计算的方法之一——需要系数法
重点难点
◆断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系
◆利用阶梯型负荷曲线求计算负荷△t＝30min
◆利用需要系数法进行负荷计算
教学过程
备 注
序号
设计内容
详细内容
1
主要内容介绍（2minutes）
Ø主要内容
通过PPT演示不同粗细的导线，引出问题——负荷计算。
本章内容可概括为2WH（what、why、how），即
⏹什么是负荷计算（定义）
⏹为什么要进行负荷计算（意义）
⏹如何进行负荷计算（方法）
板书内容：
1）章节标题
2）2WH
3）定义、意义、方法
2
问题导入（3minutes）
工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。
工厂的用电设备种类多，数量大，工况复杂，（通过PPT把工厂常用用电设备介绍一下）如何根据这些资料正确估计工厂所需的电力和电量是一个非常重要的问题。
估算过高，浪费有色金属；估算过低，设备过热，加快绝缘老化，增大电能损耗。
为此，引入了计算负荷的概念。
Ø计算负荷的定义
✓即根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷产生的热效应相等。
Ø负荷计算的意义
✓计算负荷是确定供电线路导线截面、变压器容量、开关电器以及互感器等的额定参数的重要依据。
Ø负荷计算的定义
✓求取计算负荷的过程称为负荷计算。
主要讲解清楚负荷计算的目的和依据。
板书内容：
1）计算负荷
2）负荷计算
a）定义
b）意义
3
用电设备的工作制（20minutes）
Ø工作制
✓实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升应不超过导体和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。
国家规定的导体在正常和短路时的最高允许温度见PPT课件。
✓导体的发热跟设备的工作制关系密切。
分为三种情况：
（1）连续运行工作制，比如照明；
（2）短时运行工作制，比如水闸电机；
（3）断续周期工作制，如吊车用电动机等。
穿插提问各种工作制的设备有哪些
✧负荷持续率（暂载率）ε（为表征断续周期的特点）
✧注：
A.起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种。
B.电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。
✧断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系（同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的。
在计算其设备容量时，必须先转换到一个统一的ε下。
）
断续工作制电气设备的功率与负荷持续率的关系是重点。
板书内容：
1）工作制
2）负荷持续率ε
3）功率与ε的关系
4
负荷曲线
（25minutes）
Ø负荷曲线的意义：
一般说来，同类型的系统有着相似的用电规律，因此进行负荷计算时，会参考已运行的同类型系统的用电规律。
用电规律通常以负荷发生的时间和负荷的大小之间的规律来表达，根据该关系绘制在直角坐标系中的曲线即为负荷曲线。
Ø日负荷曲线——两种画法（平滑曲线＋阶梯曲线）
✓阶梯型负荷曲线的绘制：
每隔一定的时间间隔△t读取功率表的读数，对应相应的时间段绘制在直角坐标系。
✓提问：
课件中给出的阶梯型负荷曲线所取的时间间隔△t为多少？
✓利用阶梯型负荷曲线求计算负荷（重点）
✧以半小时为时间间隔，取Pmax＝P30。
✧取△t＝30min？
（需要解释）（该处学生理解起来会有一定困难）
✧当正常工作电流通过载流导体时，导体经过（3～4）τ（τ为发热时间常数）发热达到某一热平衡状态。
τ一般为10～30分钟，（参见PPT所示表格）因此达到稳定温度需30～120分钟。
✧思考：
△t取值跟得到的计算负荷之间有什么关系？
（给学生留出少许思考时间，然后给出学生不同时间间隔下作出的负荷曲线比较图），最后得出结论：
取△t＝30min其实还是比较保守做法。
Ø年负荷持续时间曲线
⏹课后练习：
年负荷持续时间曲线的绘制（提醒学生：
冬季日负荷曲线+夏季日负荷曲线得到）
Ø与负荷曲线有关的参数
✓年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时数Tmax
✓年最大负荷Pmax
✧年负荷持续时间曲线上的最大负荷，它是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30。
✓年最大负荷利用小时数Tmax
✧假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同。
✧Tmax值大小反映了设备利用率的高低。
✧思考：
Tmax与设备利用率的关系。
需要说明的是我们给出的阶梯型的日负荷曲线取得△t不是30minutes。
是多少呢？
可以提出来让学生思考。
该部分重点和难点所在是Pmax＝P30以及年负荷曲线的绘制。
板书内容：
1）负荷曲线
2）分类
a）日负荷曲线
b）年负荷曲线
3）利用阶梯型负荷曲线求计算负荷△t＝30mins
4）与负荷曲线有关的参数
a）Pmax
b）Tmax
5
负荷计算的方法－需要系数法
（40minutes）
Ø需要系数法
对于一个尚未建立和运行的供配电系统，其计算负荷Pc的求取一般是根据已有的同类型的用户的用电规律来计算。
✓需要系数Kd的确定
✧同类型用户的Pc和Pe都可以求得，那么其需要系数Kd也可以求得。
✧建筑工地常用用电设备组的需要系数及功率因数参见PPT课件。
Ø设备容量：
1）连续工作制负荷：
（设备额定输入功率）
2）断续运行工作制电动机类负荷应将其额定功率换算到ε=25%时的等效功率：
3）断续运行工作制电焊机设备，应统一换算到ε=100%：
4）照明设备的设备功率
✓
白炽灯光源：
✓
荧光灯光源：
✓高强气体放电灯光源：
求取设备容量的配套例题见PPT课件中例题3－1。
Ø单组设备计算负荷：
注：
当每组电气设备台数≤3台时，考虑其同时使用率非常高，通常取Kd＝1。
Ø多组设备计算负荷：
注：
同时系数KΣ的取值见PPT课件中表3.3所示
求取多组设备计算负荷的配套例题见PPT课件中例题3－2。
该部分内容是本章的重点
板书内容：
1）需要系数法
2）需要系数Kd
3）设备容量
a）连续工作制
b）断续电动机类
c）断续电焊机类
d）照明设备
5）单组设备计算负荷
6）多组设备计算负荷
a）同时系数KΣ
小结（10min）
计算负荷的定义和目的；
工厂常用的用电设备：
①生产加工机械的拖动设备；②电焊、电镀设备；③电热设备；④照明设备。
这些设备按工作制可以分为长期连续工作制设备、短时工作制设备、反复短时工作制设备三类。
负荷曲线以及与负荷曲线有关的几个参数：
Ø年最大负荷
Ø年最大负荷利用小时数
确定计算负荷的常用方法——需要系数法
Ø需要系数法适用于多组三相用电设备的计算负荷，如变、配电所的负荷计算，P30=Kd×Pe。
思考题
与作业
结合给出的下述题目，进一步理解和掌握利用需要系数法进行负荷计算的方法
Ø某机修车间380V线路上有如下设备：
①对焊机一台：
SN=42kVA,εN=60%,cosϕ=0.62；②10吨桥式起重机一台：
PN=39.6kW,εN=40%；③金属切削用三相电机：
7.5kW3台,4kW8台;3kW17台；试求计算负荷。
预习负荷计算的另外一种方法——二项式系数法以及单相设备的负荷计算方法。
教学后记
需要系数法是进行负荷计算的常用方法，要求学生理解并掌握，为下节课内容讲授负荷计算的另外一种方法——二项式系数法，并对二者进行比较打好基础。
整次课过程中要贯穿一条线：
一切都是为了负荷计算，首先要弄清什么是负荷计算，为什么要进行负荷计算，理解了负荷计算的意义后，带领学生自然而然进入下一个阶段，既然负荷计算很重要，那我们该怎么进行负荷计算呢，负荷计算的方法很多，本节课，我们先给学生介绍常用方法——需要系数法，需要系数法进行负荷计算要分两种情况考虑，一种情况是单组设备，另一种情况是多组设备；设计到两个参数，一个是需要系数Kd，另一个是设备容量PN。
需要系数Kd可以由同类型用户的负荷曲线求得，设备容量PN跟设备的工作制有关。
给出学生这样一条线，我们自然就会把该次课的内容看成是一个有机整体，而不是干瘪的没有关联的独立内容，学生理解和掌握起来就容易得多。
辅助教学
1、教务处教学平台
2、ftp:
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