Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
1
ENERGETSKA EFIKASNOST
Univezitet Crne Gore Mašinski fakultet ENERGETSKA EFIKASNOST prof.dr Milutin Ostojić mr Martin Ćalasan
2
Sadržaj: Mjerenje snage Reaktivna snaga Frekventni regulatori
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan Mjerenje snage Sadržaj: Reaktivna snaga Frekventni regulatori
3
»Električna struja je usmjereno kretanje elektrona«
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna struja »Električna struja je usmjereno kretanje elektrona« Jednosmjerna struja Naizmjenična struja
4
»Električna struja je usmjereno kretanje elektrona«
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna struja »Električna struja je usmjereno kretanje elektrona« Naizmjenična struja je električna struja promjenjivog smjera. U praksi se koristi električnu struju čija se amplituda sinusoidalno periodično mijenja. Frekvencija naizmjenične struje je mjera za brzinu promjene smjera struje. Frekvencija naponske mreže u Evropi je 50 Hz, a u Americi 60Hz.
5
»Električna struja je usmjereno kretanje elektrona«
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna struja »Električna struja je usmjereno kretanje elektrona« Dvije naizmjenične veličine su u fazi ako u istom trenutku postižu svoje nulte vrijednosti ili u istom trenutku postižu svoje maksimalne vrijednosti.
6
Električna struja 1. MJERENJE SNAGE
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna struja »Električna struja je usmjereno kretanje elektrona« Dvije fazno pomjerene veličine Zbog karakteristika potrošača – otpornosti, induktivnosti i kapacitivnosti Fazni pomjeraj
7
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
1. MJERENJE SNAGE Električna struja Trofazne struje sastoje se od tri naizmjenične struje koje su fazno pomjerene za 120º, ili 2π / 3 radijana
8
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
1. MJERENJE SNAGE Električna struja 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 amplitude međusobno jednake frekvencije ali su međusobno fazno pomaknuti za jednu trećinu periode (120°)
9
Postoje dva osnovna načina spajanja potrošača u trofaznim sistemima
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna struja Postoje dva osnovna načina spajanja potrošača u trofaznim sistemima Spoj u zvijezdu Spoj u trougao
10
Električna struja Razlikuju se: 1. MJERENJE SNAGE
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna struja Razlikuju se: trožični bez nultog provodnika – visokonaponski prenosni sistemi Četvorožični sa nultim provodnikom – niskonaponske mreže
11
Električna snaga P = U ∙ I 1. MJERENJE SNAGE Vatmetar – mjerenje snage
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna snaga P = U ∙ I Vatmetar – mjerenje snage Ampermetar – mjerenje struje Potrošač Voltmetar – mjerenje napona
12
Vatmetar – mjerenje snage
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna snaga P = U ∙ I Vatmetar – mjerenje snage Mjeri ovu struju Mjeri ovaj napon
13
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Snaga naizmjenične struje jednaka je proizvodu dvije naizmjenične veličine - struje i napona koje mogu biti fazno pomaknuti. Razlikuje se: prividna, aktivna i reaktivna snaga.
14
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Prividna snaga jednaka je proizvodu efektivnih vrijednosti napona i struje - S = U ∙ I Aktivna snaga je snaga koja stvarno obavlja rad na potrošaču - P = U ∙ I∙ cosφ Reaktivna snaga je snaga koja ne obavlja aktivan rad na potrošaču - Q = U ∙ I∙ sinφ
15
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Kod naizmjenične struje razlikuje se aktivna snaga, prividna snaga i reaktivna 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.
16
Električna snaga 1. MJERENJE SNAGE
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Vatmetri 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. Prednost : koristi se samo jedan vatmetar. Nedostatak : mjeri snagu samo simetričnih sistema
17
Električna snaga Aronov spoj (metoda dva vatmetra)
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Aronov spoj (metoda dva vatmetra) Kada se mjeri snaga trožičnog trofaznog sistema sa dva vatmetra (Aronov spoj) , srednja snaga sistema je: P= U13 I1 cos φ U23 I2 cos φ2
18
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Prednost : ušteda 1 vatmetra , može se mjeriti snaga nesimetričnih sistema Nedostatak : ne mjeri se snaga pojedine faze nego ukupna snaga sistema
19
P = U1 I1 cos φ1 + U2 I2 cos φ2 + U3 I3cos φ3 = P1+P2+ P2
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Metoda tri vatmetra U prvom slučaju snaga sistema je P = U1 I1 cos φ1 + U2 I2 cos φ2 + U3 I3cos φ3 = P1+P2+ P2
20
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
1. MJERENJE SNAGE Električna snaga Prednost: mjeri snagu pojedinih faza, mjeri snagu nesimetričnih sistema Mana: potrebna tri vatmetra za mjerenje
21
Sadržaj: Mjerenje snage Reaktivna snaga Frekventni regulatori
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan Mjerenje snage Sadržaj: Reaktivna snaga Frekventni regulatori
22
Šta je reaktivna energija?
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA ENERGIJA »Reaktivna energija je deo utrošene električne energije koja se ne pretvara u koristan rad« Reaktivna energija je fenomen naizmjenične struje Šta je reaktivna energija? Reaktivna energija je potrebna za stvaranje magnetnog polja Oznaka - Q
23
Kako se formira reaktivne energije?
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA ENERGIJA Kako se formira reaktivne energije? - Ako su napon i struja u fazi - čisto aktivna snaga - Ako struja i napon nijesu u fazi - i aktivna i reaktivna snaga S - prividna snaga P - aktivna snaga S=P+jQ Q - reaktivna snaga
24
Jedinica za reaktivnu snagu Za mašine se definiše i faktor snage:
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Jedinica za reaktivnu snagu U EES-a : MVAr (mega-volt-amper-reaktivno)) U upotrebi je i VAr (volt-amper-reaktivno)) Za mašine se definiše i faktor snage: Cilj je imati cosφ≈1
25
Značaj reaktivne energije (snage) U EES-a - funkcije kontrole
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Značaj reaktivne energije (snage) Kod mašina – formiranje magnetnog polja (a koje omogućava transformaciju električne u mehaničku energiju, ili obrnuto) U EES – služi za održavanje napona QU zavisnost U EES-a - funkcije kontrole i zaštite
26
Mane reaktivne energije (snage) Manje iskorišćenje aktivne snage
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Mane reaktivne energije (snage) Manje iskorišćenje aktivne snage Smanjuje faktor snage Smanjuje stepen iskorišćenja prenosnih vodova i limitira njihove kapacitete Promjena Q izaziva promjene napona Zahtijeva uredjaje za kompenzaciju reaktivne energije
27
Proizvođači i potrošači reaktivne energije (snage)
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Proizvođači i potrošači reaktivne energije (snage) Kapacitivni kompenzatori Sinhroni generatori Dugi vodovi Sinhroni kompenzatori Kablovi Induktivni kompenzatori Vodovi Transformatori Potrošači
28
Kompenzacija reaktivne energije
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Kompenzacija reaktivne energije Vektorski dijagram struje prije i nakon kompenzacije pojedinačna Kompenzacija centralna
29
Kompenzacija reaktivne energije Kompenzaciona sredstva
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Kompenzacija reaktivne energije Kompenzaciona sredstva Redne kapacitivnosti Paralelne kapacitivnost Sinhroni kompenzatori Sinhroni generatori Smanjuje se ukupna struja u mrezi za vrijednost reaktivne struje Povećava se stabilnost energetske mreže Smanjuje se opterećenje transformatora
30
Primjer (1) Šta znače ova dva podatka ? 2. REAKTIVNA SNAGA
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Primjer (1) Posmatra se asinhroni motor koji uzima iz mreže snagu 10kW i faktora snage cosφ=0.8 (sinφ=0.6). Šta znače ova dva podatka ? Ovo znači da motor svakog sata utroši 10kWh aktivne energije i 7.5kVArh reaktivne energije! Aktivna snaga P=qUIcosj=10 qUI=10/0.8 Reaktivna snaga Q=qUIsinj=(10*/0.8)0.6 Q=7.5kVAr
31
Aktivna struja P=qUIcosj=10 Reaktivna struja Q=qUIsinj=(10*/0.8)0.6
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA 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=qUIcosj=10 Ip=10k/(3*220*0.8)=18.94A Reaktivna struja Q=qUIsinj=(10*/0.8)0.6 Iq=7.5k/(3*220*0.6)=18.94A
32
Aktivna komponenta struje Prisustvo reaktivne struje
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Primjer (1) Posmatra se asinhroni motor koji uzima iz mreže snagu 10kW i faktora snage cosφ=0.8 (sinφ=0.6). Aktivna komponenta struje Prisustvo reaktivne struje 7.5kVAr se utroši da bi se izvršilo magnećenje polova motora, dok korisnik od te snage nema nikakve koristi!
33
Avion mora letjeti na nekoj visini
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA ENERGIJA Primjer (2) Avion mora letjeti na nekoj visini Reaktivna energija Aktivna energija
34
Prikazivanje aktivne i reaktivne energije preko akumulacije vode
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Primjer (3) Prikazivanje aktivne i reaktivne energije preko akumulacije vode
35
Primjer (4) 2. REAKTIVNA SNAGA
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 2. REAKTIVNA SNAGA Primjer (4)
36
Sadržaj: Mjerenje snage Reaktivna snaga Frekventni regulatori
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan Mjerenje snage Sadržaj: Reaktivna snaga Frekventni regulatori
37
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
3. FREKVENTNI REGULATORI Električne mašine Regulacija brzine obrtanja vratila elektromotora – jedna od najvažnijih mera u uštedi energije tamo gde postoji potreba za PROMENLJIVOM BRZINOM.
38
Moguća je regulacija brzine u opsegu 0-200%
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Moguća je regulacija brzine u opsegu 0-200% Standardna kriva zavisnosti snage od brzine motora napajanog iz invertora!
39
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
3. FREKVENTNI REGULATORI Zahvaljujući frekventnoj regulaciji momenat motora se može držati na, praktično proizvoljnoj vrijednosti, u velikom opsegu brzina Standardna kriva zavisnosti snage od brzine motora napajanog iz invertora!
40
Ušteda energije Optimizacija procesa Blaži prelazni režimi
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Zahvaljujući frekventnoj regulaciji trofazni asinhroni motori su postali standardni elementi u velikom broju automatizovanih procesa i pogona! Osobine pogona sa frekventnom regulacijom: Ušteda energije Optimizacija procesa Blaži prelazni režimi Manje održavanja Soft start
41
Karakteristike Puna, ujednačena nominalna snaga motora
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Karakteristike Puna, ujednačena nominalna snaga motora Sinusoidna izlazna struja Visok stepen iskorišćenosti pogona Nema dodatnog zagrevanja motora Izvrsna polazna karakteristika Visoka stabilnost momenta
42
Pokrivaju širok spektar snaga motora
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Pokrivaju širok spektar snaga motora 0d 1.1 do 500kW
43
Eliminacija viših harmonika
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Eliminacija viših harmonika Efekti viših harmonika: Povećani gubici Zagrijevanje mašine Zujanje mašine Loše karakteristike upravljanja Nepravilni oblici momenta
44
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan
3. FREKVENTNI REGULATORI Prema istraživanjima - smanjenjem broja obrtaja za 10%, smanjenje se potrošnja električne energije za oko 28%.
45
Elegantna rešenja upravljanja, a ostvarena ušteda električne energije!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Unapređenje radne okoline Elegantna rešenja upravljanja, a ostvarena ušteda električne energije!
46
Smanjeni troškovi regulacije pogona!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Regulacija Olakšana Regulacija Smanjeni troškovi regulacije pogona!
47
3. FREKVENTNI REGULATORI
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Olakšano održavanje i rukovanje pogonom sa invertorima! Jeftini rezervni djelovi Prostorni zahtjevi su manji Duži životni vijek proizvoda Sigurno puštanje u rad Automatske zaštite
48
Dimenzionisanje FR se vrši prema tipu opterećenja i snazi motora!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Dimenzionisanje FR se vrši prema tipu opterećenja i snazi motora! Najčešći tipovi opterećenja su: Konstantno (liftovi, kranovi, dizalice, konvejeri) Opterećenje koje raste sa kvadratom brzine (centrifuge, centrifugalne pumpe, ventilatori)
49
Dimenzionisanje FR se vrši prema tipu opterećenja i snazi motora!
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Dimenzionisanje FR se vrši prema tipu opterećenja i snazi motora!
50
Standardne karakteristike centrifugalne pumpe
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Primjer (1) Standardne karakteristike centrifugalne pumpe
51
Primjer (1) Upravljanje ventilom Frekvencijsko upravljanje
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Primjer (1) Upravljanje ventilom A B C D Frekvencijsko upravljanje E F Upotrebom frekventne regulacije – ušteda u energiji je proporcionalna površini pravougaonika ABCD !!!
52
Primjer (2) Upravljanje kompresorom
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Primjer (2) Upravljanje kompresorom Klasično – preko prekidača se uključuje i isključuje sa napajanja Frekvencijsko – mijenja se brzina kompresora u zavisnosti od željenog pritiska – nema oscilacija pritiska!
53
Primjer (2) 3. FREKVENTNI REGULATORI
Prof. dr Milutin Ostojić, mr Martin Ćalasan 3. FREKVENTNI REGULATORI Primjer (2)
54
HVALA NA PAŽNJI
Similar presentations
