ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Ενότητα 9: ΔΙΟΡΘΩΣΗ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΣΧΥΟΣ Αριστείδης Νικ. Παυλίδης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Βιομηχανικού Σχεδιασμού ΤΕ
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Με την ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει να γνωρίζει τι είναι η πραγματική, η φαινομένη και η άεργος ισχύς και πως πετυχαίνουμε την διόρθωση του συντελεστή ισχύος. 4
Περιεχόμενα ενότητας Πραγματική ισχύς. Φαινομένη ισχύς. Άεργη ισχύς. Διόρθωση συντελεστή ισχύος. Πρακτικό μέρος. 5
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 6
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 1/10 Στο συνεχές ρεύμα (DC) η ισχύς δίνεται από τον τύπο: P=U*I ή P=I 2 *R ή P=U 2 / R και μετριέται σε (Watt) Η μεταβολή της τάσης, του ρεύματος και της ισχύος σε σχέση με τον χρόνο είναι σταθερή και σε ένα διάγραμμα θα ήταν μία ευθεία γραμμή. 7
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 2/10 Στο εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) η μεταβολή της τάσης, της έντασης και της ισχύος είναι ημιτονοειδής. Σε ένα μονοφασικό κύκλωμα, η ισχύς που καταναλώνεται σε μια καθαρή ωμική αντίσταση είναι η ισχύς που πραγματικά χρειαζόμαστε για να μπορέσουμε να λειτουργήσουμε τις διάφορες συσκευές μας την ονομάζουμε Πραγματική Ισχύ και συμβολίζεται με το γράμμα P. P=U*I *cosφ σε (watt) 8
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 3/10 Στα κυκλώματα AC όμως υπάρχουν και πηνία τα οποία βρίσκονται στους διάφορους κινητήρες των συσκευών που χρησιμοποιούμε. Η αυτεπαγωγή των πηνίων δημιουργεί μία ισχύ η οποία όμως δεν μας προσφέρει κανένα έργο και γι αυτό ονομάζεται Άεργη Ισχύς και συμβολίζεται με το γράμμα Q. Q=U*I *sinφ σε (VAR) 9
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 4/10 Επειδή στο AC είπαμε ότι μιλάμε για διανύσματα, το διανυσματικό άθροισμα αυτών των δύο είναι αυτό που εμείς ζητάμε από τον πάροχό μας για να μπορέσουμε να λειτουργήσουμε σωστά τις συσκευές μας. Η ισχύς λοιπόν που μας παρέχει ο πάροχός μας ονομάζεται Φαινομένη Ισχύς και συμβολίζεται με το γράμμα S. S=U*I σε (VA) 10
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 5/10 Παριστάνοντας διανυσματικά σε ορθογώνιο άξονα τις τρεις αυτές ισχείς έχουμε το τρίγωνο ισχύος. Σχήμα 1: Διόρθωση συντελεστή ισχύος (Διδάσκων, 2014). 11
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 6/10 Από το τρίγωνο αυτό έχουμε τις ακόλουθες σχέσεις: S 2 =P 2 +Q 2 Cosφ = P/S, sinφ =Q/S, tanφ=q/r Το συνημίτονο της γωνίας «φ» μας δίνει τον συντελεστή ισχύος. 12
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 7/10 Το συνφ στην πράξη είναι πάντα επαγωγικό και γι αυτό στο διάγραμμά μας δεν έχουμε υπολογίσει καθόλου χωρητική άεργη ισχύ. Οι καταναλωτές που παρουσιάζουν επαγωγική συμπεριφορά και έχουν μικρό συνφ είναι : Α) Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος. Β) Οι μετασχηματιστές Γ) Όλα τα είδη λαμπτήρων φθορισμού. Το συνφ σ αυτούς τους καταναλωτές κυμαίνεται από 0,5 έως 0,7 περίπου. 13
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 8/10 Η ΔΕΗ μας υποχρεώνει να βελτιώσουμε το συνφ τουλάχιστον στην τιμή 0,85. Αυτό γίνεται επειδή όσο πιο χαμηλό είναι το συνφ, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιβάρυνση των δικτύων με άεργη ισχύ. Αποτέλεσμα αυτής της επιβάρυνσης είναι, είναι η αύξηση του συνολικού ρεύματος και η επιφόρτιση των γραμμών μεταφοράς, χωρίς καμιά αύξηση της πραγματικής ισχύος. Η διαδικασία βελτίωσης του συνφ ονομάζεται Διόρθωση του Συντελεστή ισχύος. 14
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 9/10 Η διόρθωση του συνφ γίνεται τοποθετώντας παράλληλα με την κατανάλωση πυκνωτές. Η χωρητικότητα των πυκνωτών αυτών δεν είναι καθόλου τυχαία. Υπολογίζεται από τον τύπο: C = [P*(tanφ 1 tanφ 2 )] / U 2 *ω Όπου: C = η χωρητικότητα του πυκνωτή. P = η πραγματική ισχύς που χρειαζόμαστε. tanφ 1 = η εφαπτομένη της γωνίας που έχει η εγκατάστασή μας. tanφ 2 = η εφαπτομένη της γωνίας που θα πρέπει να έχουμε. U = η τάση της εγκατάστασης. ω = η κυκλική συχνότητα. 15
Διόρθωση συντελεστή ισχύος 10/10 Αυτό που θα πρέπει να ξεκαθαρίσουμε είναι ότι η πραγματική ισχύς πρέπει και παραμένει σταθερή. Αυτό που μεταβάλλεται είναι η γωνία (φ) μεταξύ πραγματικής και άεργης ισχύος. Αν λοιπόν θελήσουμε να παραστήσουμε γραφικά το τρίγωνο ισχύος πριν και μετά την τοποθέτηση των πυκνωτών θα έχουμε ένα διάγραμμα της μορφής: Σχήμα 2: Διόρθωση συντελεστή ισχύος (Διδάσκων, 2014). 16
ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Σχήμα 3: Πρακτικό Μέρος (Διδάσκων, 2014). 17
ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ (Ζητούμενα) Σχήμα 4: Πρακτικό Μέρος- Ζητούμενα (Διδάσκων, 2014). Να μετρηθούν: 1. Χωρίς πυκνωτή: U, I, P. 2. Με πυκνωτή: U, I, P. Να υπολογιστούν: 1. α) Χωρίς πυκνωτή : S, Q L, cosφ, tanφ, C. β) Με πυκνωτή : S, Q L, cosφ 1, tanφ 1, C. 2. Να κατασκευαστεί το τρίγωνο ισχύος. 18
Τέλος Ενότητας
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Αριστείδης Νικ. Παυλίδης. «ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ- ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. 20
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 21
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 22