2009-7-30 工业与民用供电 1
第二章 工厂的电力负荷及计算第一节 工厂的电力负荷和负荷曲线第二节 三相用电设备组计算负荷的确定第三节 单相用电设备组计算负荷的确定第四节 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗第五节 工厂的计算负荷和年电能消耗量第六节 尖峰电流的计算
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2009-7-30 工业与民用供电 2
第一节工厂的电力负荷和负荷曲线
1、工厂电力负荷的分级及其对供电的要求
电力负荷,
电力负荷又称电力负载。
工厂电力负荷的分级,
工厂的电力负荷，按 GB50052-95规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度 分为三级 。
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2009-7-30 工业与民用供电 3
2、工厂用电设备的工作制
连续工作制
短时工作制
断续周期工作制断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率
（又 称暂载率）来表征其工作特征。
负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，即式中,T为工作周期； t为工作周期内的工作时间；
t。为工作周期内的停歇时间 。
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2009-7-30 工业与民用供电 4
断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率） PN，是对应于某一标准负荷持续率的。
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2009-7-30 工业与民用供电 5
3、工厂的负荷曲线
负荷曲线：
表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。
可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。
（ 1）按负荷性质分
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2009-7-30 工业与民用供电 6
有功负荷曲线
无功负荷曲线
（ 2)按持续工作时间分
日负荷曲线 (24h)日最大负荷全年时间变化曲线（运行年负荷曲线 〕
年负荷曲线（ 8760h〕
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2009-7-30 工业与民用供电 7
四、与负荷曲线和负荷计算有关的物理量
（一）年最大负荷和年最大负荷利用小时
年最大负荷 Pmax,
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。
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2.年最大负荷利用小时
年最天负荷利用小时
Tmax：
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，如图所示。 年最大负荷和年最大负荷利用小时
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2009-7-30 工业与民用供电 9
（二）平均负荷和负荷系数
平均负荷 Pav:
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 t内消耗的电能 Wt
除以时间 t的值，即
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2009-7-30 工业与民用供电 10
负荷系数,
负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷 Pav,与其最大负荷 Pmax的比值，即对用电设备来说，就是设备的输出功率 P与设备额定容量 PN的比值，即
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2009-7-30 工业与民用供电 11
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
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。
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2009-7-30 工业与民用供电 12
2、按需要系数法确定计算负荷
（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,如图所示。
用电设备组计算负荷 HOME BACK NEXT
2009-7-30 工业与民用供电 13
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。
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2009-7-30 工业与民用供电 14
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,tanΦ为对应于用电设备组 cosΦ中的正切值。
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2009-7-30 工业与民用供电 15
视在计算负荷：
式中,cosΦ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。
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2009-7-30 工业与民用供电 16
例,已知机修车间的金属切削机床组，拥有电压为 380V的三相电动机 7,5kW3台； 4kW8台； 3kW17台； 1,5kW10
台。试求其计算负荷。
解 此机床组电动机的总容量为
Pe=7.5kW× 3+4 kW× 8+3 kW× 17+1.5 × 10
+120.5kW
查附录表 1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，
得 Kd=16-0.2(取 0.2),cosΦ=0,5,tanΦ =1,73。因此求得,
有功计算负荷无功计算负荷视在计算计算电流
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2009-7-30 工业与民用供电 17
（二）设备容量的计算需要系数法基本公式中的设备容量 Pe计算与用电设备组的工作制有关,
一般连续工作制和短时工作制的用电设备组,
设备容量就是所有设备的铭牌额定容量之和。
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2009-7-30 工业与民用供电 18
对断续周期工作制的用电设备组
设备容量换算的公式如式 (2-2)所示。
（ 1）电焊机组要求统一换算到 ε=100%的设备功率。
（ 2）吊车电动机组要求统一换算到 f= 25％的设备功率。
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2009-7-30 工业与民用供电 19
2.多个用电设备组的计算负荷
（ 配电干线和 变电所低压母线）
K∑ p－－ 同时系数注：（ 1）配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数 K∑p,一般取为
0.8~0.9。
（ 2）当不同类别的建筑 (如办公楼和宿舍楼 )共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。
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2009-7-30 工业与民用供电 20
3、按二项式法确定计算负荷当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的 计算负荷时，采用。
（略 〕
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2009-7-30 工业与民用供电 21
第三节单相用电设备组计算负荷的确定
1、概述
单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的 15％
时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的 15％
时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。
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2009-7-30 工业与民用供电 22
2、单相设备组等效三项负荷计算单相用电设备应尽可能均衡分配在三相线路上。（单相设备的总容量不超过三相设备的 15
％ 〕 否则：
（一） 单相用电设备仅接于相电压等效三相负荷 取最大相负荷的三倍
Pe=3 Pe.max
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2009-7-30 工业与民用供电 23
（二）单相用电设备仅接于线电压如 Pab≥Pbc≥ Pca
当 Pbc ＞ 0.15 Pab时
Peq=1.5(Pab+ Pbc)
当 Pbc ≤0.15 Pab时
abeq PP 3?
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2009-7-30 工业与民用供电 24
（三）用电设备分别接于线电压和相电压
先将接于的线电压的单相用电设备换算为接于相电压的单相负荷。
再将各负荷相加，选出最大相负荷取其 3倍即为等效三相负荷 。
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2009-7-30 工业与民用供电 25
第四节工厂供电系统的功率损耗和电能损耗
1、供电线路的功率损耗式中 R 线路每相电阻
X 线路每相电抗
( k v a r ) 103
( k w ) 103
32
32
XIQ
RIP
cl
cl
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2009-7-30 工业与民用供电 26
2、变压器的功率损耗式中 铁心损耗 (铁耗 )；
绕组损耗 (铜耗 )；
空载损耗；
短路损耗。
2
0
2
N
c
kT
N
c
cuFeT
S
S
PPP
S
S
PPP
Cu
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P
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%
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QQQ
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N
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式中,变压器空载无功损耗变压器在额定负荷下,消耗在一、二次绕组电抗上的无功损耗。
变压器空载电流占额定电流的百分比。
变压器短路电压占额定电压的百分比。
变压器负荷率
0Q
NQ
%0I
%0U
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2009-7-30 工业与民用供电 29
在负荷计算中，变压器的有功损耗和无功损耗可按下式近似计算,
( k v a r ) )10.0~08.0(
( k w ) 02.0
CT
CT
SQ
SP
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2009-7-30 工业与民用供电 30
3,供配电系统年电能损耗假设,线路电压不变，则
8 7 6 08 7 6 0
8 7 6 0
mcmmav
avmm
TPTPP
hPTP
1c o s
avav IP? cc IP?
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在 时
8 7 6 03
8 7 6 03
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1c o s
87602mT
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2009-7-30 工业与民用供电 32
线路年平均损耗变压器年平均损耗
lcl PRIW 23
20 8 7 6 0 kT PPW
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2009-7-30 工业与民用供电 33
最大负荷损失小时数。
其物理意义为：当线路和变压器中以最大负荷电流 流过 小时后所产生的电能损耗，等于实际变化电流时的电能损耗，
与年最大负荷利用小时数 和负荷功率因数 有关。
cI?
mT
cos
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2009-7-30 工业与民用供电 34
第六节 尖峰电流的计算尖峰电流是持续 1～ 2s的短时最大负荷电流，
它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。
1、单台用电设备
Nststpk IKII
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2009-7-30 工业与民用供电 35
－－用电设备的额定电流；
－－用电设备的起动电流；
－－用电设备的起动倍数：笼型电动机为
5～ 7，绕线型电动机为 2～ 3，直流电动 机为 1.7等。
2、多台用电设备
NI
stI
stK
m a x
m a x
1
1
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Nstcpk
st
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iNpk
IIII
IIKI
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2009-7-30 工业与民用供电 36
思 考
什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用 30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?
需要系数的含义是什么?
确定计算负荷的估算法,需要系数法和二项式法各有什么特点？各适合哪些场合？
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2009-7-30 工业与民用供电 37
作业：教材 P2-1,2-3,2-5,2-7,2-9
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第二章 工厂的电力负荷及计算第一节 工厂的电力负荷和负荷曲线第二节 三相用电设备组计算负荷的确定第三节 单相用电设备组计算负荷的确定第四节 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗第五节 工厂的计算负荷和年电能消耗量第六节 尖峰电流的计算
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第一节工厂的电力负荷和负荷曲线
1、工厂电力负荷的分级及其对供电的要求
电力负荷,
电力负荷又称电力负载。
工厂电力负荷的分级,
工厂的电力负荷，按 GB50052-95规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度 分为三级 。
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2、工厂用电设备的工作制
连续工作制
短时工作制
断续周期工作制断续周期工作制的设备，可用“负荷持续率
（又 称暂载率）来表征其工作特征。
负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，即式中,T为工作周期； t为工作周期内的工作时间；
t。为工作周期内的停歇时间 。
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断续周期工作制设备的额定容量（铭牌功率） PN，是对应于某一标准负荷持续率的。
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3、工厂的负荷曲线
负荷曲线：
表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。
可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。
（ 1）按负荷性质分
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有功负荷曲线
无功负荷曲线
（ 2)按持续工作时间分
日负荷曲线 (24h)日最大负荷全年时间变化曲线（运行年负荷曲线 〕
年负荷曲线（ 8760h〕
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四、与负荷曲线和负荷计算有关的物理量
（一）年最大负荷和年最大负荷利用小时
年最大负荷 Pmax,
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。
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2.年最大负荷利用小时
年最天负荷利用小时
Tmax：
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，如图所示。 年最大负荷和年最大负荷利用小时
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（二）平均负荷和负荷系数
平均负荷 Pav:
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 t内消耗的电能 Wt
除以时间 t的值，即
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负荷系数,
负荷系数又称负荷率，它是用电负荷的平均负荷 Pav,与其最大负荷 Pmax的比值，即对用电设备来说，就是设备的输出功率 P与设备额定容量 PN的比值，即
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第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
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。
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2、按需要系数法确定计算负荷
（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,如图所示。
用电设备组计算负荷 HOME BACK NEXT
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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。
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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,tanΦ为对应于用电设备组 cosΦ中的正切值。
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视在计算负荷：
式中,cosΦ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。
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例,已知机修车间的金属切削机床组，拥有电压为 380V的三相电动机 7,5kW3台； 4kW8台； 3kW17台； 1,5kW10
台。试求其计算负荷。
解 此机床组电动机的总容量为
Pe=7.5kW× 3+4 kW× 8+3 kW× 17+1.5 × 10
+120.5kW
查附录表 1中“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，
得 Kd=16-0.2(取 0.2),cosΦ=0,5,tanΦ =1,73。因此求得,
有功计算负荷无功计算负荷视在计算计算电流
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（二）设备容量的计算需要系数法基本公式中的设备容量 Pe计算与用电设备组的工作制有关,
一般连续工作制和短时工作制的用电设备组,
设备容量就是所有设备的铭牌额定容量之和。
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对断续周期工作制的用电设备组
设备容量换算的公式如式 (2-2)所示。
（ 1）电焊机组要求统一换算到 ε=100%的设备功率。
（ 2）吊车电动机组要求统一换算到 f= 25％的设备功率。
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2.多个用电设备组的计算负荷
（ 配电干线和 变电所低压母线）
K∑ p－－ 同时系数注：（ 1）配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数 K∑p,一般取为
0.8~0.9。
（ 2）当不同类别的建筑 (如办公楼和宿舍楼 )共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。
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3、按二项式法确定计算负荷当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的 计算负荷时，采用。
（略 〕
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第三节单相用电设备组计算负荷的确定
1、概述
单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的 15％
时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的 15％
时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。
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2、单相设备组等效三项负荷计算单相用电设备应尽可能均衡分配在三相线路上。（单相设备的总容量不超过三相设备的 15
％ 〕 否则：
（一） 单相用电设备仅接于相电压等效三相负荷 取最大相负荷的三倍
Pe=3 Pe.max
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（二）单相用电设备仅接于线电压如 Pab≥Pbc≥ Pca
当 Pbc ＞ 0.15 Pab时
Peq=1.5(Pab+ Pbc)
当 Pbc ≤0.15 Pab时
abeq PP 3?
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（三）用电设备分别接于线电压和相电压
先将接于的线电压的单相用电设备换算为接于相电压的单相负荷。
再将各负荷相加，选出最大相负荷取其 3倍即为等效三相负荷 。
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第四节工厂供电系统的功率损耗和电能损耗
1、供电线路的功率损耗式中 R 线路每相电阻
X 线路每相电抗
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2、变压器的功率损耗式中 铁心损耗 (铁耗 )；
绕组损耗 (铜耗 )；
空载损耗；
短路损耗。
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式中,变压器空载无功损耗变压器在额定负荷下,消耗在一、二次绕组电抗上的无功损耗。
变压器空载电流占额定电流的百分比。
变压器短路电压占额定电压的百分比。
变压器负荷率
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在负荷计算中，变压器的有功损耗和无功损耗可按下式近似计算,
( k v a r ) )10.0~08.0(
( k w ) 02.0
CT
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3,供配电系统年电能损耗假设,线路电压不变，则
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线路年平均损耗变压器年平均损耗
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最大负荷损失小时数。
其物理意义为：当线路和变压器中以最大负荷电流 流过 小时后所产生的电能损耗，等于实际变化电流时的电能损耗，
与年最大负荷利用小时数 和负荷功率因数 有关。
cI?
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第六节 尖峰电流的计算尖峰电流是持续 1～ 2s的短时最大负荷电流，
它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。
1、单台用电设备
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－－用电设备的额定电流；
－－用电设备的起动电流；
－－用电设备的起动倍数：笼型电动机为
5～ 7，绕线型电动机为 2～ 3，直流电动 机为 1.7等。
2、多台用电设备
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思 考
什么叫计算负荷?为什么计算负荷通常采用 30min最大负荷?正确确定计算负荷有何意义?
需要系数的含义是什么?
确定计算负荷的估算法,需要系数法和二项式法各有什么特点？各适合哪些场合？
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作业：教材 P2-1,2-3,2-5,2-7,2-9
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