Upload
ganit
View
115
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Univezitet Crne Gore. Mašinski fakultet. ENERGETSKA EFIKASNOST. p rof.dr Milutin Ostoji ć. mr Martin Ćalasan. Reaktivna snaga. Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan. Sadržaj:. Mjerenje snage. Frekventni regulatori. Jednosmjerna struja. Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
ENERGETSKA ENERGETSKA EFIKASNOST EFIKASNOST prof.dr Milutin Ostojić
Univezitet Crne GoreMašinski fakultet
mr Martin Ćalasan
Sadržaj:Sadržaj:•Reaktivna snagaReaktivna snaga
•Frekventni regulatoriFrekventni regulatori
•Mjerenje snageMjerenje snage
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
Električna strujaElektrična struja
• Jednosmjerna strujaJednosmjerna struja
• Naizmjenična Naizmjenična strujastruja
»Električna struja je usmjereno kretanje elektrona«
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Električna strujaElektrična struja»Električna struja je usmjereno kretanje elektrona«
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
• Naizmjenična strujaNaizmjenična struja je električna je električna struja promjenjivog smjera. U praksi se struja promjenjivog smjera. U praksi se koristi električnu struju čija se amplituda koristi električnu struju čija se amplituda sinusoidalno periodično mijenja.sinusoidalno periodično mijenja.
• FrekvencijaFrekvencija naizmjenične struje je naizmjenične struje je mjera za brzinu promjene smjera struje. mjera za brzinu promjene smjera struje. Frekvencija naponske mreže u Evropi je Frekvencija naponske mreže u Evropi je 50 Hz, a u Americi 60Hz.50 Hz, a u Americi 60Hz.
Električna strujaElektrična struja»Električna struja je usmjereno kretanje elektrona«
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Dvije naizmjenične veličine su u fazi ako u Dvije naizmjenične veličine su u fazi ako u istom trenutku postižu svoje nulte istom trenutku postižu svoje nulte vrijednosti ili u istom trenutku postižu svoje vrijednosti ili u istom trenutku postižu svoje maksimalne vrijednosti. maksimalne vrijednosti.
Električna strujaElektrična struja»Električna struja je usmjereno kretanje elektrona«
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
u,i
t T
i
u
Fazni pomjeraj
Dvije fazno pomjerene
veličine
Zbog karakteristika potrošača – otpornosti,
induktivnosti i kapacitivnosti
Električna strujaElektrična struja
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Trofazne struje sastoje se od tri naizmjenične struje koje su fazno pomjerene za 120º, ili 2π / 3 radijana
Električna strujaElektrična struja
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Trofazni sistemi napajanja predstavlja sistem napajanja koji se sastoji do tri međusobno zavisna izvora naizmjeničnog sinusoidalnog napona. Ti izvori napajanja daju napone koji imaju:
međusobno jednake amplitudemeđusobno jednake frekvencijeali su međusobno fazno pomaknuti za jednu trećinu periode (120°)
Električna strujaElektrična struja
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Postoje dva osnovna načina spajanja Postoje dva osnovna načina spajanja potrošača u trofaznim sistemima potrošača u trofaznim sistemima
Spoj u zvijezduSpoj u zvijezdu
Spoj u trougaoSpoj u trougao
Električna strujaElektrična struja
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Razlikuju se:Razlikuju se:
– trožični bez nultog provodnika – visokonaponski prenosni sistemi
– Četvorožični sa nultim provodnikom – niskonaponske mreže
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
P = U ∙ IVatmetar –
mjerenje snage Ampermetar – mjerenje struje
Voltmetar – mjerenje napona
Potrošač
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
P = U ∙ IVatmetar –
mjerenje snage Mjeri ovu struju
Mjeri ovaj
napon
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Snaga naizmjenične struje jednaka je proizvodu dvije naizmjenične veličine - struje i napona koje mogu biti fazno pomaknuti.
Razlikuje se:
prividna, prividna, aktivna i aktivna i
reaktivna snagareaktivna snaga..
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
Prividna snagaPrividna snaga jednaka je proizvodu efektivnih vrijednosti napona i struje - S = U ∙ I
Aktivna snagaAktivna snaga je snaga koja stvarno obavlja rad na potrošaču - P = U ∙ I∙ cosφ
Reaktivna snagaReaktivna snaga je snaga koja ne obavlja aktivan rad na potrošaču - Q = U ∙ I∙ sinφ
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
• Kod naizmjenične struje razlikuje se Kod naizmjenične struje razlikuje se aktivna snaga, prividna snaga i reaktivna aktivna snaga, prividna snaga i reaktivna snaga snaga , za razliku od jednosmjerne struje gdje je snaga definisana proizvodom P= U I ,ovdje se uzima u obzir fazni pomjeraj φ između napona i struje.
• Pošto aktivna i reaktivna snaga zavise od faznog pomjeraja napona i struje instrumenti za njihovo mjerenje moraju biti fazno osjetljivi.
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
• VatmetriVatmetri su instrumenti koji se koriste za neposredno mjerenje aktivne snage. Pomoću njih se može mjeriti aktivna snaga potrošača sa cosφ ≠ 1
• Jednim vatmetrom se može mjeriti snaga trofaznih sistema isključivo ako su oni simetrični. To znači da su im amplitude struje tj. opterećenja pojedinih faza jednake.
• PrednostPrednost : : koristi se samo jedan vatmetar.koristi se samo jedan vatmetar.• NedostatakNedostatak : : mjeri snagu samo simetričnih mjeri snagu samo simetričnih
sistemasistema
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
• Kada se mjeri snaga trožičnog trofaznog sistema sa dva vatmetra (Aronov spoj) , srednja snaga sistema je:
P= UP= U1313 I I11 cos φ cos φ11 + U + U2323 I I22 cos φ cos φ22
Aronov spoj
(metoda dva
vatmetra)
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
• Prednost : Prednost : ušteda 1 vatmetra , može se mjeriti snaga nesimetričnih sistema
• Nedostatak : Nedostatak : ne mjeri se snaga pojedine faze nego ukupna snaga sistema
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
U prvom slučaju snaga sistema je P = U1 I1 cos φ1 + U2 I2 cos φ2 + U3 I3cos
φ3 = P1+P2+ P2
Metoda tri
vatmetra
Električna snagaElektrična snaga
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE1. MJERENJE SNAGE
• Prednost: Prednost: mjeri snagu pojedinih faza, mjeri snagu nesimetričnih sistema
• Mana: Mana: potrebna tri vatmetra za mjerenje
Sadržaj:Sadržaj:•Reaktivna snagaReaktivna snaga
•Frekventni regulatoriFrekventni regulatori
•Mjerenje snageMjerenje snage
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
»»Reaktivna energija je deo utrošene Reaktivna energija je deo utrošene električne energije kojelektrične energije kojaa se ne pretvara u se ne pretvara u
koristan rad«koristan rad«Reaktivna energija je fenomen naizmjenične struje
Reaktivna energija je potrebna za stvaranje magnetnog polja
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
Šta je reaktivna energijaŠta je reaktivna energija??
2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA ENERGIJA ENERGIJA
Oznaka - Oznaka - QQ
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
ENERGIJA ENERGIJA Kako se formira Kako se formira reaktivne reaktivne energijeenergije??
- Ako su napon i struja u fazi - čisto aktivna čisto aktivna snagasnaga- Ako struja i napon nijesu u fazi - i aktivna i - i aktivna i reaktivna snagareaktivna snaga
SS - prividna snagaPP - aktivna snagaQQ - reaktivna snaga
S=P+jQS=P+jQ
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Jedinica za Jedinica za reaktivnreaktivnuu snagusnagu
U EES-a : MVArMVAr (mega-volt-amper-reaktivno))U upotrebi je i VArVAr (volt-amper-reaktivno))
Za mašine se definiše i faktor
snage:
Cilj je imati cosφ≈1
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Značaj Značaj reaktivnreaktivnee energije energije ((snagsnage)e)
Kod mašina – formiranje magnetnog polja (a koje omogućava transformaciju električne u mehaničku energiju, ili obrnuto) U EES – služi za održavanje napona
U EES-a - funkcije kontrole i zaštite
QU QU zavisnostzavisnost
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Mane Mane reaktivnreaktivnee energije ( energije (snagsnage)e)
Smanjuje faktor snageManje
iskorišćenje aktivne snage
Smanjuje stepen iskorišćenja prenosnih vodova i limitira njihove kapacitete Promjena Q izaziva promjene napona
Zahtijeva uredjaje za kompenzaciju reaktivne energije
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Proizvođači i potrošači Proizvođači i potrošači reaktivnreaktivnee energije (energije (snagsnage)e)
Sinhroni generatori
Kapacitivni kompenzatori
Dugi vodovi
Kablovi
Sinhroni kompenzato
ri
Induktivni kompenzato
riVodovi
Potrošači Transformatori
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Kompenzacija Kompenzacija reaktivnreaktivnee energije energije
Vektorski dijagram struje
prije i nakon kompenzacije
Kompenzacija
pojedinačna
centralna
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Kompenzacija Kompenzacija reaktivnreaktivnee energije energije
Kompenzaciona sredstva Redne kapacitivnosti
Paralelne kapacitivnost Sinhroni
kompenzatori Sinhroni generatori
Smanjuje se ukupna struja u mrezi za vrijednost reaktivne struje Smanjuje se opterećenje transformatora
Povećava se stabilnost energetske mreže
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Primjer (1)Primjer (1)
Posmatra se asinhroni motor koji uzima iz mreže snagu 10kW i faktora snage cosφ=0.8 (sinφ=0.6).
Ovo znači da motor svakog sata utroši 10kWh aktivne energije i 7.5kVArh reaktivne energije!Aktivna snaga
P=qUIcos=10 qUI=10/0.8
Reaktivna snaga Q=qUIsin=(10*/0.8)0.
6
Q=7.5kVAr
Šta značŠta znače ova dva podatkae ova dva podatka ??
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Primjer (1)Primjer (1)
Posmatra se asinhroni motor koji uzima iz mreže snagu 10kW i faktora snage cosφ=0.8 (sinφ=0.6). Ako je motor priključen na fazni napon od 220V, tada je struja:
Aktivna struja P=qUIcos=10 Ip=10k/(3*220*0.8)=18.94A
Reaktivna struja Q=qUIsin=(10*/0.8)0.
6
Iq=7.5k/(3*220*0.6)=18.94A
78.2622 qp III
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Primjer (1)Primjer (1)
7.5kVAr se utroši da bi se izvršilo magnećenje polova motora, dok korisnik od te snage nema nikakve koristi!
Prisustvo
reaktivne struje
Aktivna komponenta
struje
Posmatra se asinhroni motor koji uzima iz mreže snagu 10kW i faktora snage cosφ=0.8 (sinφ=0.6).
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
ENERGIJA ENERGIJA
Avion mora letjeti na nekoj visini
Reaktivna
energija
Aktivna energija
Primjer (2)Primjer (2)
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Primjer (3)Primjer (3)
Prikazivanje aktivne i reaktivne energije preko akumulacije vode
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA 2. REAKTIVNA
SNAGASNAGA Primjer (4)Primjer (4)
Sadržaj:Sadržaj:•Reaktivna snagaReaktivna snaga
•Frekventni regulatoriFrekventni regulatori
•Mjerenje snageMjerenje snage
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
Regulacija brzine obrtanja vratila Regulacija brzine obrtanja vratila elektromotora –elektromotora – jedna od najvažnijih jedna od najvažnijih mera u uštedi energije tamo gde mera u uštedi energije tamo gde postoji potreba za PROMENLJIVOM postoji potreba za PROMENLJIVOM BRZINOMBRZINOM..
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI Električne mašine
Moguća je regulacija brzine u opsegu 0-Moguća je regulacija brzine u opsegu 0-200%200%
0 100 200
100
n [%]
P [%]
T = 100%
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Standardna kriva zavisnosti snage od brzine motora napajanog iz invertora!
Zahvaljujući frekventnoj regulaciji momenat motora se može držati na, praktično proizvoljnoj vrijednosti, u velikom opsegu brzina
0 50 100 150 200
160
n [%]
T [%]
100 T ~ 1/n
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Standardna kriva zavisnosti snage od brzine motora napajanog iz invertora!
Zahvaljujući frekventnoj regulaciji trofazni asinhroni motori su postali standardni elementi u velikom broju automatizovanih procesa i pogona!Osobine pogona sa frekventnom regulacijom:
Ušteda energijeOptimizacija procesaBlaži prelazni režimiManje održavanja
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Soft start
KarakteristikePuna, ujednačena nominalna snaga motoraSinusoidna izlazna strujaVisok stepen iskorišćenosti pogonaNema dodatnog zagrevanja motoraIzvrsna polazna karakteristikaVisoka stabilnost momenta
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Pokrivaju širok spektar snaga motora 0d 1.1 do 500kW
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Eliminacija viših harmonika
Efekti viših harmonika:
Povećani gubiciZagrijevanje mašine
Zujanje mašineLoše karakteristike
upravljanjaNepravilni oblici
momenta
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
Prema istraživanjima - smanjenjem broja obrtaja za 10%, smanjenje se potrošnja električne energije za oko 28%.
3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI REGULATORI REGULATORI
Unapređenje radne okoline
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Elegantna rešenja upravljanja, a Elegantna rešenja upravljanja, a ostvarena ušteda električne energije!ostvarena ušteda električne energije!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI Regulacija
Olakšana Regulacija
Smanjeni troškovi
regulacije pogona!
Olakšano održavanje i rukovanje pogonom sa invertorima! Jeftini rezervni djeloviProstorni zahtjevi su manjiDuži životni vijek proizvodaSigurno puštanje u radAutomatske zaštite
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Najčešći tipovi opterećenja su:•Konstantno
(liftovi, kranovi, dizalice, konvejeri)•Opterećenje koje raste sa kvadratom brzine
(centrifuge, centrifugalne pumpe, ventilatori)
Dimenzionisanje FR se vrši prema tipu opterećenja isnazi motora!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI Dimenzionisanje FR se vrši prema tipu opterećenja isnazi motora!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI
Primjer (1)
Standardne karakteristike centrifugalne pumpe
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI Primjer (1)
AA BB
CC DDEE FF
Upotrebom frekventne regulacije – Upotrebom frekventne regulacije – ušteda u energiji je ušteda u energiji je proporcionalna površini proporcionalna površini pravougaonika ABCD !!! pravougaonika ABCD !!!
Upravljanje ventilom
Frekvencijsko
upravljanje
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI Primjer (2)Upravljanje
kompresoromKlasično – preko prekidača se uključuje i isključuje sa napajanja
Frekvencijsko – mijenja se brzina
kompresora u zavisnosti od
željenog pritiska – nema oscilacija
pritiska!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI 3. FREKVENTNI
REGULATORI REGULATORI Primjer (2)
HVALA NA PAŽNJI HVALA NA PAŽNJI
[email protected]@ac.me