91Janda S. @arko: Prikaz knjige Pove}anje energetske efikasnosti elektromotora u pogonimaELEKTROPRIVREDA, GODINA LIV, BROJ 1, 2011, 91–93

Prikaz knjige

Pove}anje energetske efikasnostielektromotora u pogonima

Autor: dr Miloje Kosti}, dipl. in`.u izdanju Elektrotehni~kog instituta „Nikola Tesla” u Beogradu, 2010.

Knjiga Pove}anje energetske efikasnosti elek-tromotora u pogonima dr Miloja Kosti}a predstavljasabrane rezultate autorovih istra`ivanja, izlo`ene uvidu brojnih metoda za prakti~ne prora~une, kao iodgovaraju}ih postupaka za pove}anje energetskeefikasnosti. Zna~aj pojave ovakve publikacije uovom trenutku je veoma veliki, budu}i da je speci-fi~na potro{nja elektri~ne energije u doma}oj indu-striji bitno ve}a nego u EU, pa je od nacionalnog in-teresa preduzimanje edukativnih i drugih mera radiracionalnije upotrebe energije, ~emu ova knjigapredstavlja bitan doprinos.

Ve}inu originalnih predmetnih metoda i postu-paka autor je razvio i uveo u primenu, i to na osno-

vu svog industrijskog iskustva. Knjiga je od poseb-ne koristi in`enjerima koji se bave primenjenomelektroenergetikom u industriji, i predstavlja kvali-tetnu monografiju autorovih radova u ovoj oblasti,te je i izuzetan prakti~ni priru~nik koji sadr`i realnenumeri~ke pokazatelje, koje je, ina~e, te{ko na}i uodgovaraju}oj literaturi.

Predmet razmatranja ove knjige su trofazni asin-hroni elektromotori koji su najve}i potro{a~ elektri~-ne energije, po{to u industriji u~estvuju sa 70 %, a ukomercijalnom sektoru sa oko 40 % ukupne potro-{nje. Pogoni sa motorima tro{e izme|u 35 % i 40 %celokupne proizvedene elektri~ne energije u svetu.Potencijali za u{tede energije se procenjuju na 20 do

Dr @arko S. JandaElektrotehni~ki institut „Nikola Tesla” Koste Glavini}a 89, 11 000 Beograd

Kontakt sa autorom: branislav.boskovic@eps.rs.

25 % od energije potro{ene u motornim pogonima.Ova knjiga }e pomo}i da se postigne {to potpunijau{teda elektri~ne energije, posebno u motornim po-gonima.

Izlo`ena materija organizovana je u deset po-glavlja:1. Mere za pove}anje energetske efikasnosti pogona

sa elektromotorima (34 str.)2. Energetski efikasni motori i u{tede energije

(32 str.) 3. Regulisani pogoni sa asinhronim motorima

(36 str.) 4. Stepen iskori{}enja i faktor snage delimi~no opte-

re}enih (i predimenzionisanih) motora (26 str.)5. Smanjenje potro{nje elektri~ne energije pode{a-

vanjem napona u mre`i sa motorima (40 str.)6. Uticaj nesimetrije i nesinusoidalnosti napona mo-

tora na neefikasno kori{}enje elektri~ne energije(28 str.)

7. Kompenzacija reaktivne energije u mre`i sa elek-tromotorima (26 str.)

8. Ekvivalentne {eme i parametri asinhronih motorau radnom re`imu i re`imu kratkog spoja (32 str.)

9. Standardi i metode za odre|ivanje gubitaka snagei stepen iskori{}enja asinhronih motora (38 str.)

10. Dodatni gubici snage u asinhronim motorima inovi postupak za njihovo odre|ivanje (24 str.).Na kraju svakog poglavlja najva`nije ~injenice

i zaklju~ci daju se u vidu rezimea, koji predstavlja ikratak sadr`aj poglavlja. Literatura je grupisana uzsvako od 10 poglavlja i obuhvata 237 izvora, od ko-jih je 38 autora ove knjige, kao i 13 studija na koji-ma je radio i koordinirao rad. Veliki broj radova (17)iz ove problematike autor knjige je objavio u ~aso-pisima i zbornicima internacionalnog karaktera, pasu ti rezultati postali poznati i u me|unarodnim raz-merama.

Prvo poglavlje Mere za pove}anje energetskeefikasnosti pogona sa elektromotorima usmereno jeka {irokom krugu ~italaca i sadr`i kratak pregledmogu}nosti i savremenih mera za pobolj{anje ener-getske efikasnosti. Stoga ima veliki edukativan zna-~aj i predstavlja neku vrstu uvoda u problematikukojom se monografija bavi.

Drugo poglavlje razmatra upotrebu energetskiefikasnih motora kao jednu od najva`nijih mera zapostizanje u{teda energije. Kori{}enjem elektromo-tora sa pove}anim vrednostima stepena iskori{}enjamogu se posti}i u{tede od 5 do 6 % ukupne potro-{nje elektri~ne energije u motornim pogonima. Me-|unarodni standard IEC 60034-30 2008 uveden jeradi ujedna~avanja klasifikacije motora prema nivo-ima vrednosti stepena iskori{}enja na globalnom ni-vou. Va`nost tog pitanja ilustruje se ~injenicom datro{kovi za utro{enu elektri~nu energiju motornih

pogona ~ine oko 96% ukupnih tro{kova, dok cenamotora u~estvuje samo sa 3–4 %. Pored vrednostistepena iskori{}enja pri nominalnom optere}enju(ηn), obaveza je da u katalo{koj dokumentaciji bududate i vrednosti stepena iskori{}enja pri optere}enji-ma od 100 % i 75 %, ali i od 50 % (η50 %). Na ovoposlednje (η50 %) uticao je i autor ove knjige svojimradovima i predlozima u~estvuju}i u radu Me|una-rodne radne grupe, IEC WG 31, za izradu pomenu-tih standarda.

Tre}e poglavlje Regulisani pogoni sa asinhro-nim motorima sadr`i analizu motornog pogona pro-menljive brzine sa svim komponentama: motori,pretvara~i, radne ma{ine (pumpe ili ventilatori).Motori i pretvara~i za regulisanje brzine (frekvenci-je) va`an su deo ovih sistema i omogu}avaju posti-zanje zna~ajnih u{teda. Potrebna snaga za pogonepumpi ili ventilatora srazmerna je tre}em stepenubrzine (i protoka), pa se malim smanjenjem brzine (iprotoka) zna~ajno smanjuje utro{ena energija, u od-nosu na regulaciju sa prigu{nim ventilom. Zato sedirektivom Evropske unije 2005/32/EC zahteva daneke vrste motornih pogona budu opremljene pre-tvara~ima za regulisanje brzine motora.

U ~etvrtom poglavlju je izlo`en originalni auto-rov metod koji omogu}ava da se relativno optere}e-nje motora, p = P/Pn, odredi na osnovu izmerenestruje optere}enja i katalo{kih podataka motora. Toolak{ava pravilan izbor motora i procenu vrednostigubitaka snage i reaktivnih optere}enja motora u po-gonu, a time i odgovaraju}ih tro{kova za energiju.Kod predimenzionisanih motora, po pravilu, pove-}ani tro{kovi za reaktivnu energiju prema{uju tro-{kove zbog pove}anja utro{ka aktivne energije zbogpove}anih gubitaka snage, a ~esto i dodatne tro{ko-ve za kupovinu ve}eg motora. Ovaj zaklju~ak se ret-ko navodi u literaturi a ovde je prvi put i kvantifiko-van.

U petom poglavlju su dati kvantitativni podacio uticaju promena vrednosti napona na promene re-aktivnih optere}enja i gubitaka snage u motorima.Generalni zaklju~ak je da se pode{avanjem vredno-sti napona, samo u granicama Un ± 5%, mogu sma-njiti gubici snage i reaktivna optere}enja u pogonusa asinhronim motorima. Ta smanjenja su ve}a {tosu ni`a relativna optere}enja motora (P/Pn), i {to sunominalne snage motora manje. Iako se radi o po-znatoj ~injenici, navedeni postupak kao meru zasmanjenje potro{nje elektri~ne energije sistematskiprimenjuje samo autor ove knjige. Ostvarene u{tede,kod desetak velikih industrijskih potro{a~a, kao iefekat smanjenja sopstvene potro{nje elektri~neenergije u termoelektranama Elektroprivrede Srbije,potvr|uju ispravnost i zna~aj ovog postupka u indu-strijskoj praksi.

92 Janda S. @arko: Prikaz knjige Pove}anje energetske efikasnosti elektromotora u pogonimaELEKTROPRIVREDA, GODINA LIV, BROJ 1, 2011, 91–93

U {estom poglavlju se razmatra uticaj kvalitetanapona na potro{nju elektri~ne energije i zagrevanjemotora. Naime, gubici snage i reaktivna optere}enjase dodatno pove}avaju zbog nesimetrije napona iprisustva vi{ih harmonika u naponu napajanja, kojeje danas sve ~e{}e zbog sve ve}eg broja potro{a~akoji se napajaju preko ispravlja~a i invertora. U{te-de u pogonu se mogu ostvariti unapre|ivanjem kva-liteta napona, i to smanjenjem nesimetrije i harmo-nijske distorzije napona. Pove}ana je ta~nost prora-~una inverzne rezistance i inverzne reaktanse rotoraasinhronih motora, {to je rezultat istra`iva~kog radaautora.

U sedmom poglavlju se razmatraju prakti~anprora~un reaktivnih optere}enja i dimenzionisanjepojedina~ne kompenzacije motora. Poznato je da suasinhroni motori najve}i potro{a~ reaktivne energije(tro{e preko 70 %), a pri optere}enjima ≤ 60 % tro{evi{e reaktivne nego aktivne energije. Iako je cena 1 kvarh manja i do 10 puta od cene 1 kWh aktivneenergije, tro{kovi za reaktivnu energiju iznose 5–15 %ukupnih tro{kova za elektri~nu energiju kod potro-{a~a sa motorima. Investicija za kompenzaciju reak-tivne energije se isplati za 1–2 godine.

U osmom poglavlju su prikazane detaljne anali-ze ekvivalentnih {ema, koje su pokazale da ta~nostprora~una pomo}u upro{}ene Γ-{eme u praksi ne za-ostaje za prora~unima po ekvivalentnoj T-{emi. Pro-ra~uni po Γ-{emi su naro~ito pogodni kada treba od-rediti prira{taj reaktivnih optere}enja od praznoghoda do datog (aktuelnog) optere}enja motora, kao iprira{taj gubitaka snage od praznog hoda do proiz-voljnog optere}enja motora. Kada su posredi para-metri ekvivalentne {eme motora u re`imu kratkogspoja, autor je prikazao i dva va`na originalna za-klju~ka, potkrepljena eksperimentalnim rezultatima:1) vrednosti `lebnih rezistanci i reaktansi rotora ure`imu kratkog spoja, Rr-sl,SC i Xr-sl,SC, prakti~no sujednake i 2) u relativnim jedinicama imaju pribli`noiste vrednosti za sve asinhrone motore date serije Rr-sl,SC ≈ Xr-sl,SC ≈ Const.

U devetom poglavlju je dat potpuniji prikaz sa-vremenih standarda i metoda za odre|ivanje gubita-ka snage i stepena iskori{}enja asinhronih motora.Postupci su sistematizovani tako da su obuhva}enisvi metodi koji se navode u novijim standardima.Detaljnije su dati metodi za direktno merenje dodat-nih gubitaka optere}enja, uvr{}eni u najnoviji stan-dard IEC 60034-2-1, 2008. godine. Tako|e je raz-motren i metod ekvivalentne {eme, koji se zasnivana T-{emi, ali i na T/Γ-{emi, ~iji se parametri mogu

direktno sra~unati iz ogleda praznog hoda i ogledakratkog spoja.

Dodatni gubici snage u asinhronim motorimarazmatraju se u desetom poglavlju. Oni su rezultatslo`enih pojava u asinhronim ma{inama – postoja-nja vi{ih harmonika permeanse i vi{ih harmonikamagnetopobudne sile, kao i rasutih flukseva osnov-nog harmonika. Prora~un dodatnih gubitaka je teo-rijski vrlo slo`en, a dovoljno ta~an prora~un je prak-ti~no nemogu} zbog te{ko}a pri utvr|ivanju provod-nih delova (konstrukcionih gvozdenih elemenata,zubaca statora i rotora, i delova kaveza rotora) u ko-je prodiru vi{i harmonici polja i rasuti flukseviosnovnog harmonika. Na nivo tih gubitaka uti~e ikvalitet izrade ma{ine, posebno rotora. Novina je ipostupak za odre|ivanje dodatnih gubitaka optere-}enja, koji predla`e autor knjige, a koji se zasniva narazdvajanju visokofrekventnih gubitaka praznog ho-da na dve komponente.

Na kraju svakog poglavlja najva`nije ~injenicei zaklju~ci daju se u vidu rezimea, koji predstavlja ikratak sadr`aj poglavlja. Rezime je dovoljno obi-man da bude kratak podsetnik onima koji su detalj-no prou~ili tekst, ili da u ih slu~aju potrebe usmerina ponovno i temeljnije izu~avanje odgovaraju}ihpoglavlja.

Da ova knjiga obra|uje va`no pitanje na global-nom nivou, govori ~injenica da je IEC prvo (2008)uveo u primenu Standard za klasifikaciju motora po ni-voima vrednosti stepena iskori{}enja, IEC 60034-30, apotom (2010) i IEC 6034-31: Guide for selectionand application of energy-efficient motors includingvariable-speed applications / Uputstvo za izbor i pri-menu energetski-efikasnih motora uklju~uju}i i po-gone sa regulacijom brzine. Oba pomenuta standar-da uradila je Me|unarodna radna grupa, IEC WG31, ~iji je ~lan bio i autor ove knjige.

Knjiga ima 325 strana, sadr`i 112 slika, od ko-jih je vi{e od polovine originalnih, a druga polovinaje preuzeta iz odgovaraju}e literature, kao i 72 tabe-le, od kojih neke ilustruju zaokru`enu problematiku,ili kompletan postupak prora~una. Neki od nau~nihdoprinosa autora prvi put su u kompletnom obliku(kao zaokru`ene celine) izlo`eni u ovoj knjizi (po-glavlja 4, 5, 6 i 8), po{to nisu mogli biti prikazani u~asopisima zbog ograni~enosti prostora. Zbog sveganavedenog, ova knjiga se svrstava i u istaknute mo-nografije nacionalnog zna~aja.

Dr @arko S. Janda, dipl. in`. el. nau~ni saradnikInstituta „Nikola Tesla” u Beogradu.

93Janda S. @arko: Prikaz knjige Pove}anje energetske efikasnosti elektromotora u pogonimaELEKTROPRIVREDA, GODINA LIV, BROJ 1, 2011, 91–93

Rad je primljen u uredni{tvo 24. 03. 2011. godineRad je odobren 24. 03. 2011. godine

94 Janda S. @arko: Prikaz knjige Pove}anje energetske efikasnosti elektromotora u pogonimaELEKTROPRIVREDA, GODINA LIV, BROJ 1, 2011, 91–93