ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ 2

Transcript

1 ΘΕΩΡΙΑ Ν. Μαυρικάκης High Voltage Laboratory, Department of Electrical Engineering, Technological Educational, Heraklion, Greece

2 ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΛΩ ΙΑ Χ.Τ- Μ.Τ ΡΕΥΜΑΤΑ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΑΝΤΙΚΕΡΑΥΝΙΚΗ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΕΝΟΤΗΤΕΣ Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 2

3 1. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Συντελεστής ισχύος (ή συνφ) ονομάζεται ο λόγος της ωφέλιμης ισχύος (kw) προς την συνολική που απορροφάται από το δίκτυο της ΕΗ (VA). Ερωτήσεις: 1) Τι τιμές μπορεί να πάρει ο συντελεστής ισχύος και ποια η φυσική ερμηνεία τους? 2) Τι είναι αντιστάθμιση? 3) Ποια τιμή του συνφ θεωρείτε επαρκή? 4) Πως επιτυγχάνεται η αντιστάθμιση? Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 3

4 1. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 4

5 1. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Χαμηλός cosφ σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις κυρίως λόγω: 1. Ηλεκτροκινητήρες 2. Λαμπτήρες φθορισμού (Φωτισμός) 3. Τροφοδοτικά συσκευών Επιπτώσεις: 1. Ιδιώτης Αύξηση κόστους λειτουργίας, μεγαλύτερες διατομές καλωδίων και ασφαλιστικά διακοπής μεγάλης έντασης 1. ΕΗ Μείωση της πραγματικής ισχύος (χρέωση). Εξοπλισμός μεγαλύτερης ισχύος, αυξηση κοστους παραγωγής. Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 5

6 2. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗΣ συντελεστής προσαρμογής συνφ = 0,85 (επιθυμητή τιμή συντελεστή ισχύος), και συνφ1 = συντελεστής ισχύος που μετράται στην εγκατάσταση Με τον συντελεστή προσαρμογής, καθορίζεται η επιπλέοv ισχύς που πρέπει να πληρωθεί επιπρόσθετα στη ΕΗ από τον ιδιώτη, σε σχέση με την πραγματική ισχύ που καταγράφεται για την ηλεκτρική εγκατάσταση, στο χρονικό διάστημα ενός μηνός. Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 6

7 2. ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗΣ Παράδειγμα Σε βιομηχανική εγκατάσταση από τα καταγραφικά όργανα της ΕΗ σε χρονικό διάστημα ενός μήνα διαπιστώθηκε μέγιστη κατανάλωση 165 ΚW και συντελεστής ισχύος συνφ = 0,72. Να υπολογισθεί η επιπλέον ισχύς που θα πληρωθεί στη ΕΗ. Λύση συντελεστής προσαρμογής P πρ = Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 7

8 3. ΤΙΜΟΛΟΓΙΑ ΜΤ ΕΗ ΤΙΜΟΛΟΓΙΟ ΒΑΓ - ΑΓΡΟΤΙΚΟ ΤΙΜΟΛΟΓΙΟ - ΙΑΚΟΠΤΟΜΕΝΟ* *Χορηγείται στους αγρότες που συνάπτουν σύμβαση με υποχρέωση να διακόπτουντιςώρεςπουτουςζητείταιαπότη ΕΗ. Σε περίπτωση μη συμμόρφωσης, όλη η ενέργεια της περιόδου τιμολόγησης θα κοστολογείται με ένα από τα τιμολόγια Μέσης Τάσης. ΤΙΜΟΛΟΓΙΟ ΒΓ εμπορικούς και βιομηχανικούς πελάτες Χρεωστέα Ισχύς: Η Καταμετρηθείσα Μέγιστη Ζήτηση (MΑ) της περιόδου κατανάλωσης μεταξύ 11:00-14:00. Η Ενεργειακή Χρέωση του ικτύου ιανομής προσαυξάνεται σε συνάρτηση με το συνφ. Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 8

9 3. ΤΙΜΟΛΟΓΙΑ ΜΤ ΕΗ Τιμολόγιο ΒX εμπορικούς και βιομηχανικούς πελάτες Χρεωστέα Ισχύς: Η Καταμετρηθείσα Μέγιστη Ζήτηση (MΑ) της περιόδου κατανάλωσης μεταξύ 11:00-14:00. Η Ενεργειακή Χρέωση του ικτύου ιανομής προσαυξάνεται σε συνάρτηση με το συνφ. ΤΙΜΟΛΟΓΙΟ ΒΥ Χρεωστέα Ισχύς: Η Καταμετρηθείσα Μέγιστη Ζήτηση (MΑ) της περιόδου κατανάλωσης μεταξύ 11:00-14:00. Η Ενεργειακή Χρέωση του ικτύου ιανομής προσαυξάνεται σε συνάρτηση με το συνφ. Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 9

10 3. ΤΙΜΟΛΟΓΙΑ ΜΤ ΕΗ Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 10

11 4. Αντιμετώπιση του Μικρού Συντελεστή Ισχύος Εγκατάστασης Στην πράξη, οι διάφορες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και συσκευές παρουσιάζουν ως γνωστόν, επαγωγική συμπεριφορά. Για να βελτιωθεί ο συντελεστής ισχύος της, χρησιμοποιείται πυκνωτής ή διάταξη πυκνωτών κατάλληλης τιμής που συνδέονται παράλληλα στο συγκεκριμένο σημείο της εγκατάστασης. Αντιστάθμιση ή Βελτίωση συντελεστή ισχύος (συvφ) Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 11

12 4. Αντιμετώπιση του Μικρού Συντελεστή Ισχύος Εγκατάστασης Παράδειγμα Βιομηχανική εγκατάσταση απαιτεί για τη λειτουργία της 1200 kw με συνφ = 0,6.Να προσδιορισθεί η άεργη ισχύς των πυκνωτών αντιστάθμιση ώστε ο συντελεστής ισχύος της εγκατάστασης να λάβει την τιμή 0,9. Λύση Ερώτηση Θεωρείτε ότι μπορεί να βελτιωθεί επιπλέον ο συντελεστής ισχύος της εγκατάστασης? Αν ναι, τι πρέπει να γίνει? Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 12

13 4. Αντιμετώπιση του Μικρού Συντελεστή Ισχύος Εγκατάστασης Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 13

14 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Οι πυκνωτές αντιστάθμισης εμφανίζουν ως πλεονεκτήματα: την ασφαλή και αξιόπιστη λειτουργία, τη δυνατότητα υπερφόρτισης σε ποσοστό μέχρι και 50% του ονομαστικού ρεύματος, τη μεγάλη διάρκεια ζωής, τη σταθερή τιμή της χωρητικότητας του, την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος (μέχρι 55 'C), την εύκολη καλωδίωση με κλέμμες, την εύκολη στήριξη σε ράγα, και το διπλό σύστημα προστασίας για άτομα και εγκαταστάσεις Η λειτουργία των πυκνωτών στο εναλλασσόμενο ρεύμα επηρεάζεται από την παρουσία των αρμονικών στο δίκτυο. Γενικά, οι αρμονικές μεταβάλλουν την μορφή της ημιτονικής μορφής του εναλλασσόμενου ρεύματος και τάσης, γι' αυτό στην πράξη θεωρείται πως μολύνουν το ηλεκτρικό δίκτυο στο οποίο υπάρχουν. Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 14

15 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Η λειτουργία των πυκνωτών στο εναλλασσόμενο ρεύμα επηρεάζεται από την παρουσία των αρμονικών στο δίκτυο. Γενικά, οι αρμονικές μεταβάλλουν την μορφή της ημιτονικής μορφής του εναλλασσόμενου ρεύματος και τάσης, γι' αυτό στην πράξη θεωρείται πως μολύνουν το ηλεκτρικό δίκτυο στο οποίο υπάρχουν. Τα φορτία που προκαλούν αρμονικές στο δίκτυο, είναι: οι ρυθμιστές στροφών, οι μετατροπείς, οι μηχανές ηλεκτροσυγκόλλησης, οι επαγωγικοί φούρνοι, οι λαμπτήρες φθορισμού κ.λπ. Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 15

16 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Υπολογισμός Χωρητικότητας Πυκνωτών Αντιστάθμισης Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 16

17 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Υπολογισμός Χωρητικότητας Πυκνωτών Αντιστάθμισης Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 17

18 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Υπολογισμός Χωρητικότητας Πυκνωτών Αντιστάθμισης Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 18

19 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Υπολογισμός Χωρητικότητας Πυκνωτών Αντιστάθμισης Άσκηση Βιομηχανική εγκατάσταση λειτουργεί με τάση 400V, ολικό ρεύμα 1445 Α και συντελεστή ισχύος 0,6. Να προσδιοριστεί η άεργη ισχύς και η χωρητικότητα των πυκνωτών αντιστάθμισης, ώστε ο συντελεστής ισχύος να λάβει τιμή 0,9. Λύση συνφ1 = 0.6 φ1 = ο εφφ1 = 1.33 P= 3 x V π xi xσυνφ1=1.73 x 400 x 1445 x 0.6 = 600 kw συνφ2= 0.9 φ2 = ο εφφ2 = Άρα, Qc = 600 x ( ) = kvar Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 19

20 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Υπολογισμός Χωρητικότητας Πυκνωτών Αντιστάθμισης Άσκηση Βιομηχανική εγκατάσταση λειτουργεί με τάση 400V, ολικό ρεύμα 1445 Α και συντελεστή ισχύος 0,6. Να προσδιοριστεί η άεργη ισχύς και η χωρητικότητα των πυκνωτών αντιστάθμισης, ώστε ο συντελεστής ισχύος να λάβει τιμή 0,9. Λύση C Y =. /, =10.18 μf C =3,39 μf Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 20

21 5. Πυκνωτές Αντιστάθμισης Υπολογισμός Χωρητικότητας Πυκνωτών Αντιστάθμισης Άσκηση Βιομηχανική εγκατάσταση λειτουργεί με τάση 400V, ολικό ρεύμα 1445 Α και συντελεστή ισχύος 0,6. Να προσδιοριστεί η άεργη ισχύς και η χωρητικότητα των πυκνωτών αντιστάθμισης, ώστε ο συντελεστής ισχύος να λάβει τιμή 0,9. Λύση C Y =. /, =10.18 μf C =3,39 μf Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 21

22 6. Εκφόρτιση Πυκνωτών Οι πυκνωτές αντιστάθμισης επιβάλλεται να εκφορτίζονται, ιδίως στην περίπτωση κατά την οποία συνδέονται άμεσα στους ακροδέκτες ενός κινητήρα ή ομάδας κινητήρων. Σε αντίθετη περίπτωση είναι δυνατόν να εμφανισθεί το φαινόμενο της αυτοδιέγερσης. Το φαινόμενο της αυτοδιέγερσης αποφεύγεται όταν η άεργος ισχύς του πυκνωτή αντιστάθμισης (Qc) είναι περίπου το 90% της φαινομένης ισχύος του ηλεκτροκινητήρα κατά τη λειτουργία αυτού χωρίς φορτίο (εν κενώ). ηλαδή: Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 22

23 6. Εκφόρτιση Πυκνωτών Παράδειγμα Τριφασικός ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί στο δίκτυο της ΕΗ (230/400 V) με ισχύ 110 ΚW και ρεύμα λειτουργίας χωρίς φορτίο (εν κενώ) 52 Α. Να προσδιοριστεί η άεργος ισχύς του πυκνωτή αντιστάθμισής του. Λύση Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 23

24 6. Εκφόρτιση Πυκνωτών Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 24

25 7. Είδη Αντιστάθμισης Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 25

26 7. Είδη Αντιστάθμισης Ο καθορισμός της μορφής της βελτίωσης του συντελεστή ισχύος σε μια εγκατάσταση, δηλαδή, αν οι παρεμβολή των πυκνωτών αντιστάθμισης είναι σταθερής χωρητικότητας για το χρόνο της λειτουργίας της ή με μεταβλητές τιμές χωρητικότητας για διάφορους χρόνους κατά τη λειτουργίας της, πραγματοποιείται μέσω του πίνακα Ν. ΜΑΥΡΙΚΑΚΗΣ 26