基于LabVIEW的工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷的確定-自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課設(shè)

科技學(xué)院自動(dòng)課程設(shè)計(jì)化專(zhuān)業(yè)PAGEPAGE1自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)題目：基于labview的工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷的確定學(xué)院：科技學(xué)院專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：目錄1. 課題名稱(chēng) 12. 課設(shè)小組成員 13. 課設(shè)內(nèi)容及要求 14. 計(jì)算負(fù)荷的概念 24.1. 概述 24.2. 與計(jì)算負(fù)荷有關(guān)的物理量 24.2.1. 年最大負(fù)荷Pmax 24.2.2. 年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax 24.2.3. 平均負(fù)荷Pav 34.3. 規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因： 34.4. 設(shè)備額定容量的確定 34.5. 設(shè)備額定容量的確定 35. 工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷的確定方法分析 55.1. 電力負(fù)荷計(jì)算原因 55.2. 計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算方法 55.2.1. 需要系數(shù)法 55.2.2. 計(jì)算基本步驟 65.2.3. 基本公式 65.3. 需用系數(shù)法－需用系數(shù)查表 75.3.1. 一個(gè)用電設(shè)備組 75.3.2. 多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 75.3.3. 采用需用系數(shù)法的優(yōu)點(diǎn) 85.4. 企業(yè)負(fù)荷的確定 85.5. 逐級(jí)計(jì)算法步驟 86. 軟件設(shè)計(jì) 106.1. 軟件流程圖 106.2. 詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 106.2.1. 前面版（Frontpanel） 106.2.2. 程序框圖（Blockdiagram） 106.2.3. 圖形化程序設(shè)計(jì) 116.3. 可執(zhí)行exe文件打包過(guò)程 156.4. 軟件運(yùn)行情況 167. 軟件執(zhí)行驗(yàn)證 198. 心得體會(huì) 219. 參考文獻(xiàn) 22 平均負(fù)荷Pav平均負(fù)荷Pav就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間內(nèi)消耗的電能W除以時(shí)間t的值，即Pav=W/t年平均負(fù)荷：Pav=Wa/8760負(fù)荷系數(shù)：Klo=Pav/Pmax圖2規(guī)定取“半小時(shí)平均負(fù)荷”的原因：一般中小截面導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)τ為10min以上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，中小截面導(dǎo)線(xiàn)達(dá)到穩(wěn)定溫升所需時(shí)間約為3τ=3×10＝30（min），如果導(dǎo)線(xiàn)負(fù)載為短暫尖峰負(fù)荷，顯然不可能使導(dǎo)線(xiàn)溫升達(dá)到最高值，只有持續(xù)時(shí)間在30min以上的負(fù)荷時(shí)，才有可能構(gòu)成導(dǎo)線(xiàn)的最高溫升。設(shè)備額定容量的確定斷續(xù)運(yùn)行工作制（重復(fù)短暫工作制）斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，通常用暫載率ε表征其工作特征，取一個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即為ε，即：式中t，t0－工作時(shí)間與停歇時(shí)間，兩者之和為工作周期T。在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功率”P(pán)N，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡(jiǎn)單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其換算為同一工作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過(guò)換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”稱(chēng)為“設(shè)備額定容量”，用Pe表示。設(shè)備額定容量的確定（1）長(zhǎng)期工作制設(shè)備容量Pe=PN（2）重復(fù)短暫工作制的設(shè)備容量①吊車(chē)機(jī)組用電動(dòng)機(jī)（包括起重機(jī)、行車(chē)等）的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε=25%時(shí)的額定功率（kW），若其εN不等于25%時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:②電焊機(jī)及電焊變壓器的設(shè)備容量統(tǒng)一換算到ε＝100%時(shí)的額定功率（kW）。若其銘牌暫載率εN不等于100%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行換算，公式為:（3）電爐變壓器的設(shè)備容量電爐變壓器的設(shè)備容量是指在額定功率因數(shù)下的額定功率（kW），即：Pe=PN=SN·cosＮ工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷的確定方法分析電力負(fù)荷計(jì)算原因進(jìn)行工廠(chǎng)用供電設(shè)計(jì)，首先遇到的是全廠(chǎng)要用多少電。即符合計(jì)算，由于各種用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，其負(fù)荷大小是變化的，各設(shè)備的cosφ亦不同。各用電設(shè)備的最大負(fù)荷一般不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，所有設(shè)備又不同時(shí)工作。因此，精確的計(jì)算企業(yè)的用電負(fù)荷是非常重要的。導(dǎo)線(xiàn)截面及電氣設(shè)備額定容量選擇取決于己巳按負(fù)荷的大小，若計(jì)算負(fù)荷過(guò)大，則所選導(dǎo)線(xiàn)截面及電氣設(shè)備的額定容量就大，將造成投資和設(shè)備的浪費(fèi)；若極端負(fù)荷過(guò)小，則所選導(dǎo)線(xiàn)截面及電氣設(shè)備的額定容量就小，將造成導(dǎo)線(xiàn)及電氣設(shè)備過(guò)熱，使線(xiàn)路及各種電氣設(shè)備的絕緣老化，過(guò)早損壞。負(fù)荷計(jì)算的目的為了合理的選擇供電系統(tǒng)的導(dǎo)線(xiàn)，開(kāi)關(guān)電器，變壓器等設(shè)備，使電氣設(shè)備和材料既能充分得到利用，又能滿(mǎn)足電網(wǎng)的安全運(yùn)行。另外，也是選擇儀表量程，整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算方法需要系數(shù)法需要系數(shù)法是根據(jù)類(lèi)似用戶(hù)的負(fù)荷曲線(xiàn)引出的：K=P／∑P=P／P式中，P為30min平均負(fù)荷最大值，此值就是所要求的計(jì)算負(fù)荷Pca;∑PN為用電設(shè)備總額定容量?！芇即為P，各用電設(shè)備組成的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)cosφ都可以在相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍中查得用電需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷。用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P用電設(shè)備組的設(shè)備容量P是指用電設(shè)備所有設(shè)備（不包括備用設(shè)備在內(nèi)）的額定容量P之和，即P=∑P。而設(shè)備的額定容量是指設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。但是用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都是同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不可能都滿(mǎn)負(fù)荷。同時(shí)設(shè)備本身有功損耗，配電線(xiàn)路也有有功損耗。因此用電設(shè)備組的有功極端負(fù)荷為：P=KK／ηeηwl·P式中，K－設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與設(shè)備總?cè)萘恐取－設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之比。ηe－設(shè)備的平均效率，設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)輸出功率與取用功率之比。ηwl－配電線(xiàn)路的平均效率，即配電線(xiàn)路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率與首端功率之比。令上式中KK／ηeηwl=Kd，即Kd為需要系數(shù)。即得到Kd=P30／Pe，由此可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為：P30=Kd·Pe實(shí)際上，需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備的工作性質(zhì)，設(shè)備臺(tái)數(shù)，設(shè)備效率和線(xiàn)路損耗等因數(shù)有關(guān)，而且與操作工人的技術(shù)熟練程度和生產(chǎn)組織等多種因數(shù)有關(guān)。因此應(yīng)盡可能通過(guò)實(shí)測(cè)分析確定，使之盡量接近實(shí)際。在求出有功負(fù)荷P30后，可按下列各式求出其余的計(jì)算負(fù)荷：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30=P30tanφ單位為Kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S30=P30／cosφ單位為KVA計(jì)算電流：I30=S30／1.732U30單位為A計(jì)算基本步驟查表得到系數(shù)，按照公式計(jì)算需要系數(shù)考慮了以下的主要因素：式中：K－同時(shí)使用系數(shù)，為在最大負(fù)荷工作班某組工作著的用電設(shè)備容量與接于線(xiàn)路中全部用電設(shè)備總額定容量之比；KL－負(fù)荷系數(shù)，用電設(shè)備不一定滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，此系數(shù)表示工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需功率與其額定容量之比；ηwl－線(xiàn)路供電效率；η－用電設(shè)備組在實(shí)際運(yùn)行功率時(shí)的平均效率?；竟剑ㄒ唬┗竟接秒娫O(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷:是用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P30。用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe：是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量PN之和，即Pe=ΣPN。設(shè)備的額定容量：是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷：式中：P30——計(jì)算有功功率(kw)；Kd——需要系數(shù)(三臺(tái)以下時(shí)Kd＝1)；Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備容量(kw)。式中，Kd為需要系數(shù)。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：式中，tanΦ為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組cosΦ中的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷：式中，cosΦ為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。計(jì)算電流：式中，UN為用電設(shè)備組的額定電壓。需用系數(shù)法－需用系數(shù)查表系數(shù)查表見(jiàn)附表1Kd的范圍原則任取，一般取較大值正切值用來(lái)計(jì)算無(wú)功功率，余弦值只在單個(gè)用電設(shè)備組中計(jì)算視在功率了解用電設(shè)備組的類(lèi)型需用系數(shù)法－計(jì)算公式一個(gè)用電設(shè)備組多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷用需用系數(shù)法分別每個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷查表2-3得多個(gè)用電設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)按公式計(jì)算多個(gè)用電設(shè)備組采用需用系數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單：只用一個(gè)公式方便：查表準(zhǔn)確：Kd來(lái)自于多年的經(jīng)驗(yàn)積累明確：物理意義明確適用范圍廣：基本各種情況都適用企業(yè)負(fù)荷的確定除求出計(jì)算負(fù)荷外，還應(yīng)該考慮供電損耗。供電損耗包括線(xiàn)路和變壓器損耗。線(xiàn)路損耗和變壓器損耗包括有功和無(wú)功損耗。(開(kāi)關(guān)不考慮)供電損耗計(jì)算有詳細(xì)的計(jì)算公式，但可以估算，取計(jì)算負(fù)荷的5-10%.計(jì)算負(fù)荷加上供電損耗便是企業(yè)總負(fù)負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷用于選擇高低壓線(xiàn)路的截面和變壓器容量。逐級(jí)計(jì)算法步驟從負(fù)荷端開(kāi)始，逐級(jí)上推到電源進(jìn)線(xiàn)端。①用電設(shè)備組②車(chē)間低壓變壓器出線(xiàn)③高壓出線(xiàn)④企業(yè)變壓器出線(xiàn)⑤企業(yè)進(jìn)線(xiàn)P305=KΣ5×ΣP306iP304=P305+?PwL2P303=KΣ3×ΣP304iP302=P303+?PT+?PwL1P301=KΣ1×P302i圖3逐級(jí)推算法圖3逐級(jí)推算法軟件設(shè)計(jì)軟件流程圖圖4啟動(dòng)歡迎界面并進(jìn)入計(jì)算面板圖4啟動(dòng)歡迎界面并進(jìn)入計(jì)算面板開(kāi)始計(jì)算菜單選擇輸入數(shù)據(jù)及參數(shù)是否推出結(jié)束計(jì)算并輸出結(jié)果否是詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)前面版（Frontpanel）前面版是VI特有的組成部分之一，用來(lái)在計(jì)算機(jī)的屏幕顯示人機(jī)對(duì)話(huà)、交互式用戶(hù)操作界面，亦可構(gòu)成模擬真實(shí)儀器的操作面板。它可以放置諸如開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)條、儀表盤(pán)、圖形、圖表、LED等等控件，所有這些控件都可以在LabVIEW開(kāi)収環(huán)境所提供的控件選項(xiàng)板上找到。程序框圖（Blockdiagram）程序框圖是放置LabVIEW圖形化語(yǔ)言程序源代碼的地方。LabVIEW圖形化語(yǔ)言采用的是用圖形方式表示的程序或算法，構(gòu)成圖形化語(yǔ)言程序代碼的基本要素。程序框圖為程序設(shè)計(jì)者編程時(shí)所使用，最終用戶(hù)也是無(wú)法看到的。程序款圖是提供給設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)VI所必須的提供的要素之一。圖形化程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)框圖：①選擇函數(shù)模板設(shè)計(jì)框圖；②連線(xiàn)；③運(yùn)行和調(diào)試。程序啟動(dòng)歡迎界面程序設(shè)計(jì)框圖（圖14）；單組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計(jì)框圖（圖15）；多組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計(jì)框圖（圖16）；年產(chǎn)量估算法程序設(shè)計(jì)框圖（圖17）；逐級(jí)計(jì)算法程序設(shè)計(jì)框圖（圖18）；總體程序設(shè)計(jì)框圖（圖19）；圖14程序啟動(dòng)歡迎界面程序設(shè)計(jì)框圖圖15單組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計(jì)框圖圖16多組設(shè)備按需系數(shù)法程序設(shè)計(jì)框圖圖17年產(chǎn)量估算法程序設(shè)計(jì)框圖圖18逐級(jí)計(jì)算法程序設(shè)計(jì)框圖圖19總體程序設(shè)計(jì)框圖可執(zhí)行exe文件打包過(guò)程文件—新建項(xiàng)目；添加VI程序以及相關(guān)文件；新建應(yīng)用程序exe文件；設(shè)置應(yīng)用程序信息；打包成可以直接運(yùn)行的exe文件；圖5新建應(yīng)用程序exe文件圖6應(yīng)用程序信息設(shè)置圖7打包成可以直接運(yùn)行的exe文件圖8生產(chǎn)exe文件軟件運(yùn)行情況程序啟動(dòng)歡迎界面（圖9）；單組設(shè)備按需系數(shù)法程序運(yùn)行圖（圖10）；通過(guò)輸入設(shè)備的額定容量Pn以及設(shè)備數(shù)量N、Kd、tanφ、cosφ，計(jì)算出設(shè)備總?cè)萘縋e以及計(jì)算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30；多組設(shè)備按需系數(shù)法程序運(yùn)行圖（圖11）；通過(guò)輸入各組設(shè)備的P30、Q30以及tanφ、cosφ、K∑p、K∑q求計(jì)算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30年產(chǎn)量估算法程序運(yùn)行圖（圖12）；通過(guò)輸入年產(chǎn)量A、單位產(chǎn)品耗電量a以及工廠(chǎng)年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax，計(jì)算出工廠(chǎng)有功計(jì)算負(fù)荷。逐級(jí)計(jì)算法程序運(yùn)行圖（圖13）。工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷，應(yīng)該是高壓母線(xiàn)上所有高壓配電線(xiàn)路計(jì)算負(fù)荷之和，再乘上一個(gè)同時(shí)系數(shù)。圖9程序啟動(dòng)歡迎界面圖10程序啟動(dòng)歡迎界面圖11多組設(shè)備按需系數(shù)法程序運(yùn)行圖圖12年產(chǎn)量估算法程序運(yùn)行圖圖13逐級(jí)計(jì)算法程序運(yùn)行圖軟件執(zhí)行驗(yàn)證例證一：已知機(jī)修車(chē)間的金屬切削機(jī)床組，擁有電壓為380V的三相電動(dòng)機(jī)7.5kW3臺(tái)；4kW8臺(tái)；3kW17臺(tái)；1.5kW10臺(tái)。試求其計(jì)算負(fù)荷。解:此機(jī)床組電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛镻e=7.5kW×3+4kW×8+3kW×17+1.5×10=120.5kW查附錄表1中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)”項(xiàng)，得Kd=16-0.2(取0.2),cosΦ=0.5,tanΦ=1.73。因此求得:有功計(jì)算負(fù)荷P30=0.2×120.5kW=24.1kW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷Q30=24.1kW×1.73=41.7kvar視在計(jì)算負(fù)荷S30=24.1kW/0.5=48.2kv.A計(jì)算電流I30=48.2kv.A/×0.38kv）=73.2A例證二：某機(jī)修車(chē)間380V線(xiàn)路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW（其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW1臺(tái)；2.2kW3臺(tái)；2.2kW7臺(tái)），通風(fēng)機(jī)2臺(tái)共3kW，電阻爐1臺(tái)2kW。試確定此線(xiàn)路上的計(jì)算負(fù)荷。解:先求各組的計(jì)算負(fù)荷（1）金屬切削機(jī)床組查附錄表1，取Kd=0.2,cosΦ=0.5,tanΦ=1.73故P30（1）=0.2×50kW=10kWQ30（1）=10kW×1.73=17.3kvar（2）通風(fēng)機(jī)組查附錄表1，取Kd=0.8,cosΦ=0.8,tanΦ=0.75故P30（2）=0.8×3kW=2.4kWQ30（2）=2.4kW×0.75=1.8kvar（3）電阻爐查附錄表1，取Kd=0.7,cosΦ=1,tanΦ=0故P30（3）=0.2×2kW=1.4kWQ30（3）=0因此總的計(jì)算負(fù)荷為（取K∑p=0.95，K∑q=0.97）P30=0.95×（10+2.4+1.4）kW=13.1kWQ30=0.97×(17.3+1.8+0)kvar=18.5kvarS30=22.7kv.AI30=22.7kv.A/×0.38kv）=34.5A多組用電設(shè)備電力負(fù)荷計(jì)算表表1序號(hào)名稱(chēng)數(shù)量容量需要系數(shù)cosΦTanΦ計(jì)算負(fù)荷P30Q30S30I301金屬切削機(jī)床20500.20.51.731017.30.651.082通風(fēng)機(jī)230.80.80.752.41.83電阻爐120.7101.40車(chē)間總計(jì)235513.819.1取K∑p=0.95K∑q=0.9713.118.522.734.5心得體會(huì)這次專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的題目是基于LabVIEW的工廠(chǎng)計(jì)算負(fù)荷的確定。此次課程設(shè)計(jì)是我在繼課堂學(xué)習(xí)書(shū)本上的虛擬儀器知識(shí)和《工廠(chǎng)供電》知識(shí)后，再一次并且更加深入的了解到虛擬儀器的基本使用方法