工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷及其計(jì)算培訓(xùn)教材_第1頁
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文檔簡介

第2章、工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷及其計(jì)算1、主要內(nèi)容:2.1、工業(yè)電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線*2.2、三相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷確定*2.3、單相用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷確定2.4、工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計(jì)算及系統(tǒng)的功率損耗和電能損耗2.5、尖峰電流的計(jì)算2、學(xué)習(xí)目的:為了使供電工作達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理的要求,必須需要了解電力負(fù)荷的性質(zhì)及其計(jì)算。2.1、工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線2.1.1工業(yè)企業(yè)電力負(fù)荷的分級1、電力負(fù)荷:用電設(shè)備所消耗的功率或者線路中流過的電流或者功率;——(反映數(shù)值KA/KVA)

耗用電能的用電設(shè)備和用戶。——(反映性質(zhì))2、按照電力負(fù)荷對其供電可靠性及中斷供電在政治上、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或者影響的程度,將工業(yè)企業(yè)的電力負(fù)荷分成三級:一級負(fù)荷二級負(fù)荷三級負(fù)荷1)、一級負(fù)荷:重要負(fù)荷,無論正常運(yùn)行還是發(fā)生事故時(shí),都應(yīng)保持連續(xù)供電。解決方案:兩個(gè)獨(dú)立的電源供電。特殊重要的又稱為保安負(fù)荷(應(yīng)急電源)。2)、二級負(fù)荷:重要負(fù)荷,占很大的比例。它能做到不致中斷供電,或者中斷后能迅速恢復(fù)供電。解決方案:兩回線路供電,供電變壓器也應(yīng)由兩臺。舉例:3)、三級負(fù)荷:所有不屬于一級和二級的負(fù)荷的電能用戶。允許長時(shí)間停電,一般有單回線路供電。

在工業(yè)企業(yè)中,一級二級負(fù)荷占的比重較大(60%--80%),即使短時(shí)停電造成的損失一般都很可觀。掌握了工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷分級以及其對供電的要求后,在設(shè)計(jì)新建企業(yè)的供電系統(tǒng)時(shí),可以按照實(shí)際情況進(jìn)行方案的擬定和分析比較,是確定供電方案在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最合理。2.1.2工業(yè)企業(yè)用電設(shè)備的工作制

在工業(yè)企業(yè)中,電能廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、電解、電熱、電焊等,其運(yùn)行工作制不同。為了取得較準(zhǔn)確的電力負(fù)荷數(shù)據(jù),以便正確的選擇供電系統(tǒng)的線路以及供電元件,必須將用電設(shè)備按工作制進(jìn)行分類。按照發(fā)熱情況分成3類:1、連續(xù)工作制;

2、短時(shí)工作制;3、反復(fù)短時(shí)工作制。

1、連續(xù)工作制:在規(guī)定的環(huán)境溫度下長期連續(xù)運(yùn)行的電器設(shè)備,特點(diǎn)是負(fù)荷比較穩(wěn)定。連續(xù)工作發(fā)熱使其溫度達(dá)到穩(wěn)定溫度,任何部分產(chǎn)生的溫度和溫升均應(yīng)不超過最高允許值。例子:通風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮空氣機(jī),電動發(fā)動機(jī),電爐,運(yùn)輸設(shè)備,照明設(shè)備等。OtP

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2、短時(shí)工作制:工作時(shí)間較短,而停歇時(shí)間相當(dāng)長的用電設(shè)備。特點(diǎn)是工作溫度達(dá)不到穩(wěn)定溫度,停歇時(shí)溫度可降到環(huán)境溫度。例子:機(jī)床上的進(jìn)給電動機(jī),水閘電動機(jī),脈沖閥門等OtP

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3、反復(fù)短時(shí)工作制:時(shí)而工作,時(shí)而停歇,反復(fù)運(yùn)行的設(shè)備,工作周期一般不超過10min。特點(diǎn)是工作時(shí)其溫度達(dá)不到穩(wěn)定溫度,停歇時(shí)其溫度也降不到環(huán)境溫度。負(fù)荷持續(xù)率/暫態(tài)率:T為工作周期,t為一個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間,t0為一個(gè)工作周期內(nèi)的非工作時(shí)間。國標(biāo)規(guī)定電氣設(shè)備的額定周期為10min。例子:提升機(jī),高爐卷揚(yáng)機(jī),各類型的吊車,電焊機(jī),起重機(jī)。(一般屬于系統(tǒng)的不良用戶)。OtP

PLtWtSsHL2.1.3工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷1、負(fù)荷曲線指某一段時(shí)間內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間而變化的規(guī)律,反映了用戶的用電特 點(diǎn)和功率大小。 負(fù)荷曲線的名稱和特征由三組詞來限定: A、功率性質(zhì):有功與無功; B、時(shí)間段:年、月、日、工作班; C、計(jì)量地/設(shè)備名:發(fā)電廠,變電所,電力線路、工業(yè)企業(yè)、車間、某類設(shè)備。 負(fù)荷曲線的功能:直觀地了解符合變動的情況。尖峰負(fù)荷,最大負(fù)荷負(fù)荷低谷,最小負(fù)荷半小時(shí)最大負(fù)荷P30Q30,S30Pav,Qav,Iav年負(fù)荷曲線1年負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線22、、與與負(fù)負(fù)荷荷曲曲線線相相關(guān)關(guān)的的物物理理量量(1)、、年年最最大大負(fù)負(fù)荷荷((P30Pmax)::全年年中中負(fù)負(fù)荷荷最最大大的的工工作作日日內(nèi)內(nèi)消消耗耗電電能能最最大大的的半半小小時(shí)時(shí)的的平平均均功功率率。。(2)、、年年最最大大負(fù)負(fù)荷荷利利用用小小時(shí)時(shí):Tmax=Wa/Pmax=Wa/P30Wa為全全年年消消耗耗的的電電能能,,反映映了了負(fù)負(fù)荷荷的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性,,與與工工廠廠的的生生產(chǎn)產(chǎn)班班制制明明顯顯相相關(guān)關(guān)。。越越大大越越平平穩(wěn)穩(wěn)(3)、、平平均均負(fù)負(fù)荷荷::電電力力負(fù)負(fù)荷荷在在一一定定時(shí)時(shí)間間t內(nèi)消消耗耗功功率率的的平平均均值值Pav=Wt/t年平平均均負(fù)負(fù)荷荷::Pav=Wa/8760(4)、負(fù)負(fù)荷系系數(shù):平平均均負(fù)荷荷與最最大負(fù)負(fù)荷的的比值值,又又稱負(fù)負(fù)荷率率,表表明負(fù)負(fù)荷曲曲線不不平坦坦的程程度,,也就就是負(fù)負(fù)荷變變動的的情況況。KL=Pav/Pmax反映負(fù)負(fù)荷變變動的的程度度。設(shè)備的的負(fù)荷荷系數(shù)數(shù):設(shè)設(shè)備備的輸輸出功功率Pout和設(shè)備備額定定容量量PN的比值值。KL=Pout/PN3、計(jì)計(jì)算負(fù)負(fù)荷概念::通過過負(fù)荷荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)計(jì)算求出的的、用用來按發(fā)熱熱條件件選擇供供電系統(tǒng)中中各元元件的的負(fù)荷荷值;;熱慣性性與發(fā)發(fā)熱的的3τ原則;;計(jì)算負(fù)負(fù)荷的的表示示:P30,Q30,S30,I30計(jì)算負(fù)負(fù)荷是是供電電設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算算的基基本依依據(jù),,關(guān)系系到電電器設(shè)設(shè)備的的選型型和導(dǎo)線線的選選擇。。目標(biāo)::選擇擇合適適的元元件,,滿足足電力力系統(tǒng)統(tǒng)的可可靠運(yùn)運(yùn)行的的要求求。確定計(jì)計(jì)算負(fù)負(fù)荷的的方法法:需要系系數(shù)法法,二項(xiàng)項(xiàng)式法法。2.2、三三相用用電設(shè)設(shè)備組組的設(shè)設(shè)備容容量2.2.1、設(shè)設(shè)備容容量★區(qū)別別““額定定功率率”在確定定用電電設(shè)備備組的的額定定容量量時(shí),,不能能將各各設(shè)備備上的的額定定容量簡單單相加加,而而必須換換算成成同一一工作作制下下的額額定功功率,然后后才能相相加。。在統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)規(guī)定的的工作作制下下的““額定定功率率”成成為設(shè)備容容量,用Pe表示。。換算的的依據(jù)據(jù)是等價(jià)的的發(fā)熱熱條件件;即即將某某一工工作制制下的的發(fā)熱熱轉(zhuǎn)換到另另一工工作制制下的的發(fā)熱熱時(shí)對對應(yīng)的的功率率消耗耗。2.2.2設(shè)備備容量量的確確定(單個(gè)三三相設(shè)設(shè)備)(根據(jù)工工作制制的不不同分分別確確定)1、連連續(xù)工工作制制和短短時(shí)工工作制制的設(shè)設(shè)備容容量:★照明設(shè)備分情況討論:A、不用鎮(zhèn)流器:B、用鎮(zhèn)流器C、按比功率法進(jìn)行估算p0為比功功率,,即建建筑物物單位位面積積照明明光源源的安安裝功功率;;A為建筑筑物的的面積積;2、反復(fù)短短時(shí)工工作制制的設(shè)設(shè)備容容量反復(fù)短短時(shí)工工作制制的設(shè)設(shè)備容容量是是將某負(fù)荷荷持續(xù)續(xù)率的的銘牌牌額定定功率換換算成成到統(tǒng)統(tǒng)一的的負(fù)荷荷持續(xù)續(xù)率下下的功功率,這種種換算算是按按同一一周期內(nèi)內(nèi)相同同發(fā)熱熱條件件進(jìn)行行的。。按照發(fā)發(fā)熱條條件的的等價(jià)價(jià)進(jìn)行行推導(dǎo)導(dǎo):1)電焊機(jī)機(jī)和電電焊裝裝置:ε=ε100=100%例:已知電電焊機(jī)機(jī)變壓壓器::SN=42kVA,εN=60%,,求:該變壓壓器的的Pe解:2)起重機(jī)(吊車電動動機(jī)):ε=ε25=25%例:已知某10t的橋式吊吊車一臺臺,:PN=39.6kW,εN=40%,求:該吊車的的Pe解:2.3、、電力負(fù)負(fù)荷的實(shí)實(shí)用計(jì)算算方法2.3.1需需要系數(shù)數(shù)法概念:在進(jìn)行電電力負(fù)荷荷計(jì)算時(shí)時(shí),一般般將車間間內(nèi)多臺臺用電設(shè)設(shè)備按其工作作特點(diǎn)分分組,即把負(fù)荷曲線線圖形特特征相近近的歸成一一個(gè)設(shè)備組,,對每組組設(shè)備選用合適適的需要要系數(shù),計(jì)算出出每組用用電設(shè)備的計(jì)算算負(fù)荷,,然后由由各組計(jì)計(jì)算負(fù)荷荷求出總總的計(jì)算算負(fù)荷。。Pe,i分組查表:Kd某一組的計(jì)算負(fù)荷某一組的計(jì)算負(fù)荷……K∑p,K∑q總計(jì)算負(fù)荷1、用電設(shè)設(shè)備組的的計(jì)算負(fù)負(fù)荷需求系數(shù)數(shù):按需要系系數(shù)法確確定三相相用電設(shè)設(shè)備組計(jì)計(jì)算負(fù)負(fù)荷的基基本公式式2、單臺用用電設(shè)備備的計(jì)算算負(fù)荷Kd一般是按按照車間間范圍內(nèi)內(nèi)設(shè)備臺臺數(shù)較多多的情況況來確定定的。但是對于于計(jì)算干干線或者者支線上上用電設(shè)設(shè)備只有1—2臺設(shè)備時(shí),那么么:例:有一臺橋橋式吊車車,在負(fù)負(fù)荷持續(xù)續(xù)率為40%的條件下下,其額定功率率為39.6kW,其額定定負(fù)載下下的效率率為0.8,功率因因子為0.5,試求該該電動力力機(jī)供電電線路的的支線的的計(jì)算負(fù)負(fù)荷解:Pe=P30=Q30=

S30=I30=?多組用電設(shè)備備的最大大負(fù)荷不一定同同時(shí)出現(xiàn)現(xiàn),所以結(jié)結(jié)合實(shí)際際情況對對其有功功負(fù)荷和和無功負(fù)負(fù)荷分別別計(jì)入一一個(gè)同時(shí)時(shí)系數(shù)((綜合系系數(shù))K∑p和K∑q對于車間間干線::K∑p=0.85---0.95;K∑q=0.9---0.97。對于低壓壓母線::1)、各組計(jì)計(jì)算負(fù)荷荷直接加加:K∑p=0.8---0.9;K∑q=0.85---0.95。2)、有車間間干線計(jì)計(jì)算負(fù)荷荷直接加加:K∑p=0.9---0.95;K∑q=0.93---0.97。3、多組用用電設(shè)備備計(jì)算則:注意:視在計(jì)計(jì)算負(fù)荷荷和電流流的計(jì)算算不能用各組的的視在負(fù)負(fù)荷或計(jì)計(jì)算電流流直接相相加而得得。2.3.2二項(xiàng)項(xiàng)式系數(shù)數(shù)法略(P38)不平衡判判定界限限:單相相設(shè)備的的總?cè)萘苛渴欠癯^三相相設(shè)備總總?cè)萘康牡?5%。計(jì)算:計(jì)算目標(biāo)標(biāo):等效效三相設(shè)設(shè)備負(fù)荷荷。在三相負(fù)負(fù)荷不對對稱,就就應(yīng)以最大負(fù)荷荷相有功的3倍作為等效三相相有功負(fù)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)計(jì)算。A、單相設(shè)設(shè)備接相相電壓::Pe=3Max{Pe,mph,x},x=A,B,C。/Pe=3Pe,mphB、單相設(shè)設(shè)備接線線電壓::Pe=Max{Pe,ph,x},x=A,B,C。/Pe=Pe,ph,Pe1,ph

Pe1,mph,APe2,mph,A+A相:B相:C相:…………………………Pe=3Max{Pe,mph,x}2.3.3、不對稱稱單相負(fù)負(fù)荷的設(shè)設(shè)備容量量C、單相設(shè)設(shè)備分別別接線電電壓和相相電壓::所有設(shè)備備統(tǒng)一換換算成相相電壓下下的設(shè)備備容量分相計(jì)算各各相的設(shè)備備容量和計(jì)計(jì)算負(fù)荷取最大相的的3倍P42表2-3相間負(fù)荷換換算為相負(fù)負(fù)荷的功率換算系系數(shù)P42例2-52.4、供供電系統(tǒng)的的功率損耗耗和電能損損耗A、功率損耗耗示意圖:2.4.1供電系統(tǒng)的的功率損耗耗B、功率損耗耗計(jì)算:B1.1、線路有功功功率損耗耗:線路電電阻所產(chǎn)生生的損耗。。B1.2、線路無功功功率損耗耗:線路電電抗所產(chǎn)生生的損耗。。提示:a、線路的電電路和電抗抗參數(shù)可查查標(biāo)準(zhǔn)表格格可以得到到;b、計(jì)算的單單位需特別別注意,常常用單位::kW,kvar,kVA.線路損耗算算例:試計(jì)算從供供電系統(tǒng)的的某地區(qū)變變壓所到一一個(gè)企業(yè)總總降壓變電電所的35kV的送電線路路的有功功功率損耗和和無功功率率損耗。已已知該線路路長度為12km,采用鋼芯鋁鋁線LGJ-70,導(dǎo)線幾何何距離為2.5m,輸送計(jì)算算負(fù)荷S30=4917kVA。解:查表的的:LGJ-70的R0=0.46Ω/km;當(dāng)幾何距距離為2.5m時(shí),X0=0.397Ω/km。則該線路的的有功功率率損耗為::則該線路的的無功功率率損耗為::B2.1、變壓器的的有功功率率損耗:B2.2、變壓器的的無功功率率損耗:鐵損ΔPFe:變壓器鑄鑄刺痛宰鐵鐵心中產(chǎn)生生的有功功功率,通過過空載實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測定;;與外加的的電壓及頻頻率有關(guān),,與負(fù)荷無無關(guān)。銅損ΔPCu:編號壓器器負(fù)荷電流流在一次、、二次繞組組的電阻中中所產(chǎn)生的的有功損耗耗,通過短短路實(shí)驗(yàn)測測定;與負(fù)負(fù)荷電流的的平方成正正比。β=S30/SN變壓器的負(fù)負(fù)荷率??蛰d無功功功率損耗ΔQ0:變壓器空空載時(shí),由由產(chǎn)生主磁磁通的勵(lì)磁磁電流造成成。通過空空載實(shí)驗(yàn)測測定;只只與繞組電電壓有關(guān),,與負(fù)荷無無關(guān)。負(fù)載無功功功率損耗::變壓器空空載時(shí),由由產(chǎn)生主磁磁通的勵(lì)磁磁電流造成成。通過空空載實(shí)驗(yàn)測測定;只只與繞組電電壓有關(guān),,與負(fù)荷無無關(guān)。B2.2、變壓器的的無功功率率損耗:空載無功功功率損耗ΔQ0:變壓器空空載時(shí),由由產(chǎn)生主磁磁通的勵(lì)磁磁電流造成成。通過空空載實(shí)驗(yàn)測測定;只只與繞組電電壓有關(guān),,與負(fù)荷無無關(guān)。負(fù)載無功功功率損耗::負(fù)荷電流流在變壓器器一次、二二次繞線組組電抗上產(chǎn)產(chǎn)生的無功功功率。通通過短路實(shí)實(shí)驗(yàn)測定;;與繞組組有關(guān)。所以,變壓壓器的無功功功率損耗耗:變壓器功率率損耗的算算例已知某車車間選用變變壓器的型型號為SJL1-1000/10,10/0.4kV。其技術(shù)數(shù)數(shù)據(jù)為:空空載損耗為為2.0kW,短路電壓壓百分比為為4.5,空載電流流百分比為為1.7。已知該變變壓器的計(jì)計(jì)算負(fù)荷為為:P30=596kW,Q30=530kvar,S30≈800kVA。試計(jì)算該該車間變壓壓器的有功功損耗和無無功損耗。。解:變壓器器的負(fù)荷率率β=S30/SN=800/1000=0.8;變壓器的有有功損耗為為:ΔPT≈ΔP0+ΔPkβ2=2.0+13.7×0.82=10.8(kW)變壓器的無無功損耗為為:ΔQT≈SN(I0%/100+Uk%/100×β2)=1000×[1.7/100+4.5/100×(0.8)2]=45.8(kvar)2.4.1供電系統(tǒng)的的電能損耗耗線路電能損損耗:鐵損:變壓器電能能損耗:銅損:其中:2.5、工工業(yè)企業(yè)負(fù)荷計(jì)算一、目的::1、向當(dāng)?shù)毓┕╇姴块T申申請用電2、企業(yè)變配配電所(站)電氣設(shè)備和和導(dǎo)線的選選型二、負(fù)荷計(jì)計(jì)算的方法法:1、逐級計(jì)算算法2、需要系數(shù)數(shù)法3、估算法2.5.1按逐級計(jì)計(jì)算法確定定企業(yè)計(jì)算算負(fù)荷1、定義:根根據(jù)企業(yè)的的供電系統(tǒng)統(tǒng)圖,從用用電設(shè)備端端開始,朝朝電源方向向逐級計(jì)算算,最后求求出車間/企業(yè)總的計(jì)計(jì)算負(fù)荷。。2、車間總計(jì)計(jì)算負(fù)荷的的計(jì)算步驟驟:計(jì)算每臺用用電設(shè)備的的計(jì)算負(fù)荷荷P30(7);2)按工作制相相似的用電電設(shè)備分組組,求出計(jì)計(jì)算負(fù)荷P30(6);3)低壓母線上上所有低壓壓配電線路路計(jì)算負(fù)荷荷之和,再再乘以一個(gè)個(gè)同時(shí)系數(shù)數(shù),求出計(jì)計(jì)算負(fù)荷P30(5);4)車間變電所所低壓側(cè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷P30(5),加上低壓壓配電線路路上的功率率損耗,求求出車間變變電所低壓壓側(cè)計(jì)算負(fù)負(fù)荷P30(4);5)匯總總車車間間降降壓壓變變電電所所各各出出線線的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷,,乘乘以以一一個(gè)個(gè)同同時(shí)時(shí)系系數(shù)數(shù),,得得到到變變電電所所低低壓壓母母線線上上的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(3);車間間降降壓壓變變電電所所低低壓壓母母線線上上的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷,,加加上上車車間間降降壓壓變變電電所所變變壓壓器器耗耗損損,,加加上上高高壓壓配配電電線線路路上上的的功功率率損損耗耗,,求求得得車車間間總總計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(2)。P30(7)或者者::計(jì)算算每每臺臺用用電電設(shè)設(shè)備備的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(1);2)按工工作作制制相相似似的的用用電電設(shè)設(shè)備備分分組組,,求求出出計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(2);3)低壓壓母母線線上上所所有有低低壓壓配配電電線線路路計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷之之和和,,再再乘乘以以一一個(gè)個(gè)同同時(shí)時(shí)系系數(shù)數(shù),,求求出出計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(3);4)車間間變變電電所所低低壓壓側(cè)側(cè)計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(3),加加上上車車間間變變壓壓器器的的功功率率損損耗耗,,求求出出車車間間變變電電所所高高壓壓側(cè)側(cè)計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(4);5)P30(4)加上上高高壓壓供供電電線線路路損損耗耗,,求求出出總總降降壓壓變變壓壓所所各各出出線線的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(5);6)匯總總總總降降壓壓變變電電所所各各出出線線的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷,,乘乘以以一一個(gè)個(gè)同同時(shí)時(shí)系系數(shù)數(shù),,得得到到變變電電所所低低壓壓母母線線上上的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(6);7)總降降壓壓變變電電所所低低壓壓母母線線上上的的計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷,,加加上上總總降降壓壓變變電電所所變變壓壓器器耗耗損損,,求求得得企企業(yè)業(yè)總總計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30(7)。2.5.2按需需要要系系數(shù)數(shù)法法確確定定企企業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷首先先將將企企業(yè)業(yè)用用電電設(shè)設(shè)備備容容量量Pe乘以以一一個(gè)個(gè)需需要要系系數(shù)數(shù)Kd,就得得到到了了用用功功計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷P30。然后后根根據(jù)據(jù)企企業(yè)業(yè)的的功功率率因因數(shù)數(shù),,分分別別求求出出無無功功計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷Q30、視視在在計(jì)計(jì)算算負(fù)負(fù)荷荷S

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