ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «Μελέτη της Ζήτησης Ηλεκτρικής Ενέργειας ενός Εμπορικού Καταναλωτή Χαμηλής Τάσης» Πούλιος Στέργιος ΑΕΜ: 2776 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Λέκτορας Ανδρέου Γεώργιος ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 211

στον πατέρα μου

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας δεν θα μπορούσε να έχει ολοκληρωθεί, χωρίς την συμπαράσταση και την βοήθεια πολλών ατόμων. Πρώτα από όλους θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή μου Λέκτορα Γεώργιο Ανδρέου, που με βοήθησε στη σύλληψη και εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας και με στήριξε κα όλη τη διάρκειά της. Επίσης ευχαριστώ τους υποψήφιους διδάκτορες κ. Απόστολο Μηλιούδη και κ. Καλλισθένη Σγούρα που με τις πολύτιμες συμβουλές τους και παρατηρήσεις τους συνέβαλλαν στην διαμόρφωση της τελικής μορφής της εργασίας αυτής. Θερμά ευχαριστώ επίσης την μητέρα μου και την σύζυγό μου Αγγελική οι οποίοι στην προσπάθεια μου αυτή με έχουν στηρίξει ψυχικά. Χωρίς αυτούς η πορεία μου ως εδώ θα ήταν σίγουρα πολύ δυσκολότερη. Θεσσαλονίκη 211 Πούλιος Στέργιος

Πίνακας περιεχομένων 1. Η Σημερινή Ενεργειακή Εικόνα της Χώρας... 1 1.1 Εισαγωγή... 1 1.2 Μονάδες Κάλυψης Φορτίου... 2 1.3 Εικόνα του ενεργειακού προβλήματος... 4 1.4 Εφαρμοζόμενες Λύσεις.....9 1.5 Σκοπός της διπλωματικής... 11 2. Μεθοδολογία... 12 2.1 Εισαγωγή... 12 2.2 Έλεγχος κατανάλωσης... 12 2.3 Χειρισμός κατανάλωσης... 14 2.4 Εγκατάσταση... 15 2.4.1 Περιγραφή επιχείρησης-εμπορικού Καταναλωτή... 15 2.4.2 Σύνδεση με όργανα μέτρησης... 17 3. Αποτελέσματα μετρήσεων... 19 3.1 Μετρήσεις με το όργανο Wattson... 19 3.2 Μετρήσεις με το όργανο Fluke 176... 22 3.2.1 Μετρήσεις μεμονωμένων φορτίων... 22 3.2.2 Ημερήσιες μετρήσεις... 54 3.2.3 Διαφορές στις μετρήσεις των οργάνων... 57 4. Τρόποι Εξοικονόμησης Ισχύος... 59 4.1 Εισαγωγή... 59 4.2 Πρώτη δοκιμή εξοικονόμησης... 61 4.3 Δεύτερη δοκιμή εξοικονόμησης... 63 5. Τρόποι Εξομάλυνσης Καμπύλης φορτίου... 66 5.1 Εισαγωγή... 66 5.2 Απαιτούμενος Εξοπλισμός... 68 5.2.1 Εισαγωγή... 68 5.2.2 Ψηφιακός μετρητής... 69 5.2.3 Λογισμικό... 7 5.2.4 Δημιουργία κινήτρων... 71 6. Συμπεράσματα-Προτάσεις για μελλοντικές διπλωματικές... 72 7. Επίλογος... 74 8. Βιβλιογραφία - Αναφορές... 75

1. Η Σημερινή Ενεργειακή Εικόνα της Χώρας 1.1 Εισαγωγή Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) είναι το σύνολο των συνεργαζόμενων εγκαταστάσεων της παραγωγής, μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα αξιόπιστο Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας οφείλει να τροφοδοτεί αδιάλειπτα, με καλής ποιότητας ηλεκτρική ισχύ και με το μικρότερο δυνατό κόστος τους καταναλωτές. Η αξιοπιστία του συστήματος αναφέρεται όχι μόνο στην ποσοτική κάλυψη των συνολικών αναγκών των καταναλωτών, αλλά και στην ικανοποίηση των χρονικών και τοπικών διακυμάνσεων του φορτίου καθώς και στην ποιότητα του ηλεκτρικού ρεύματος. Ένα τυπικό Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας αποτελείται από τις εξής επιμέρους συνιστώσες: Σταθμοί Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας: Είναι οι εγκαταστάσεις στις οποίες μια μορφή πρωτογενούς ενέργειας (κυρίως θερμότητα) μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Σύστημα Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας: Το σύστημα μεταφοράς περιλαμβάνει τις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας υπερύψηλης τάσης και τους υποσταθμούς ανύψωσης και υποβιβασμού. Για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούνται εναέριες γραμμές ή υπόγεια καλώδια τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος. Σε σπανιότερες περιπτώσεις και κυρίως για διασυνδέσεις με υποθαλάσσια καλώδια, χρησιμοποιείται το συνεχές ρεύμα. Ο υπεύθυνος φορέας του συστήματος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα είναι ο Διαχειριστής του Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΕΣΜΗΕ). Σύστημα Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας: Αποτελεί τη συνέχεια του συστήματος μεταφοράς προς την κατεύθυνση της κατανάλωσης. Αποτελείται και αυτό από το σύνολο των εναέριων γραμμών και υπόγειων καλωδίων, καθώς και των υποσταθμών υποβιβασμού της 1

τάσης. Περιλαμβάνει δε και τα φορτία, δηλαδή τους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίοι μπορεί να είναι οικιακοί, εμπορικοί και μικροί βιοτεχνικοί καταναλωτές ή μεγαλύτεροι βιομηχανικοί πελάτες. Οι τάσεις λειτουργίας του συστήματος χωρίζονται σε δύο επίπεδα, τη Μέση Τάση (ΜΤ) και τη Χαμηλή Τάση (ΧΤ). Στο ελληνικό δίκτυο διανομής η μέση τάση είναι 15kV και συνηθέστερα 2kV, ενώ η χαμηλή τάση είναι,4kv. Ο αντίστοιχος υπεύθυνος φορέας του συστήματος διανομής ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα προβλέπεται να είναι ο Διαχειριστής του Ελληνικού Συστήματος Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΕΣΔΗΕ). Η μαζική αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα ΣΗΕ είναι πολυδάπανη και δύσκολη. Για το λόγο αυτό επιδιώκεται η συνεχής προσαρμογή της παραγωγής στη ζήτηση. Καθώς αυτό δεν είναι πάντα εφικτό ή και οικονομικά βέλτιστο, έχει καθιερωθεί η διασύνδεση των εθνικών ΣΗΕ με γραμμές μεταφοράς κατάλληλης μεταφορικής ικανότητας. Μέσα από τις διασυνδέσεις αυτές γίνονται προγραμματισμένες αγοραπωλησίες ηλεκτρικής ενέργειας και παράλληλα προσφέρεται δυνατότητα υποστήριξης γειτονικών δικτύων σε περιπτώσεις ανωμαλιών. Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στο επίπεδο του συστήματος διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. 1.2 Μονάδες Κάλυψης Φορτίου Για μία σαφή εικόνα της κατανάλωσης χρησιμοποιούνται κατάλληλες γραφικές παραστάσεις που απεικονίζουν τη χρονική μεταβολή της ζήτησης της ηλεκτρικής ισχύος P στη διάρκεια ενός καθορισμένου χρονικού διαστήματος. Οι καμπύλες αυτές ονομάζονται καμπύλες φορτίου. Οι καμπύλες φορτίου διαφέρουν ανάλογα με τα διάφορα ημερήσια (εργάσιμη - αργία) ή τα εποχιακά (χειμώνας- καλοκαίρι) χαρακτηριστικά. Η μεταβαλλόμενη ισχύς παρουσιάζει τοπικά μέγιστα που λέγονται αιχμές και τοπικά ελάχιστα που λέγονται βυθίσεις. Η καμπύλη φορτίου μπορεί 2

να χωριστεί σε τρεις ζώνες με βάση την τιμή της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ισχύος. Διάγραμμα 1.1. Μηνιαία Αιχμή Φορτίου και αντίστοιχη θερμοκρασία για την περίοδο Η πρώτη ζώνη (από έως P min ) χαρακτηρίζεται σαν ισχύς ή φορτίο βάσης. Είναι εκείνη η ισχύς που απορροφά το σύστημα σχεδόν σταθερά σε όλη τη χρονική διάρκεια. Η επόμενη, ενδιάμεση, ζώνη είναι το κυμαινόμενο φορτίο. Τέλος, η τρίτη ζώνη αποτελεί την ισχύ ή φορτίο αιχμής. Το φορτίο βάσης στην Ελλάδα καλύπτεται από τους ατμοηλεκτρικούς σταθμούς (ΑΗΣ) παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Οι σταθμοί αυτοί έχουν χρόνο εκκίνησης και ένταξης στο δίκτυο της τάξης των δεκάδων ωρών, συνεπώς πρέπει να λειτουργούν συνεχώς, Το κυμαινόμενο φορτίο αντιμετωπίζεται με αυξομειώσεις της παραγωγής των ΑΗΣ και με ένταξη υδροηλεκτρικών σταθμών (ΥΗΣ) ή και αεριοστρόβιλων στο σύστημα. Ένας ΥΗΣ έχει χρόνο ένταξης μερικών λεπτών. Τέλος οι αιχμές καλύπτονται από ΥΗΣ, υδραντλητικούς, αεροστρόβιλους(σε ανοιχτό κύκλο με καύσιμο φυσικό αέριο) και από εισαγωγές ενέργειας μέσα από τις διασυνδέσεις. 3

Από τα παραπάνω μεγέθη, η μέγιστη ισχύς προσδιορίζει την απαίτηση για εγκαταστημένη ισχύ στο σύστημα. Η ελάχιστη ισχύς προσδιορίζει το μέγιστο της εγκατεστημένης ισχύος των σταθμών βάσης. Οι ώρες αιχμής, παρότι είναι λίγες ετησίως, απαιτούν τη λειτουργία μιας νέας μονάδας 4MW κάθε χρόνο με κόστος περίπου 23-25 εκατομμύρια ευρώ. Το κόστος κατασκευής και λειτουργίας των μονάδων προκειμένου να καλύπτεται η ζήτηση αυτές τις ελάχιστες ώρες ετησίως είναι υπερβολικό και επιβαρύνει υπέρμετρα τον Έλληνα φορολογούμενο πολίτη. Λόγω λοιπόν του υψηλού κόστους λειτουργίας τους, οι μονάδες αιχμής καλούνται να εγχύσουν ενέργεια στο Σύστημα για περιορισμένο μόνο αριθμό ωρών ανά έτος και μάλιστα όταν αυτό βρίσκεται σε οριακές συνθήκες ως προς τη διαθεσιμότητα ισχύος και τη δυνατότητα να εξυπηρετηθεί το ζητούμενο φορτίο. 1.3 Εικόνα του ενεργειακού προβλήματος Είναι γεγονός ότι η σημερινή ενεργειακή εικόνα δεν είναι καθόλου ενθαρρυντική, καθώς η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας σε συνδυασμό με τη συνεπακόλουθη αύξηση του φορτίου αιχμής προκαλούν πολυάριθμα προβλήματα. Σημαντικό παράγοντα στη διαμόρφωση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και των φορτίων αιχμής αποτελούν οι καιρικές συνθήκες και συγκεκριμένα η μεταβολή της θερμοκρασίας. Η αύξηση της θερμοκρασίας που παρατηρείται τα τελευταία χρόνια οδηγεί σε αυξανόμενη χρήση των κλιματιστικών με αποτέλεσμα την εμφάνιση συνεχώς αυξανόμενων αιχμών τις θερινές περιόδους. Η έντονη επίδραση της θερμοκρασίας στη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και την αιχμή φορτίου φαίνεται και από τον παρακάτω πίνακα. 4

Πίνακας 1.1. Μηνιαία Αιχμή Φορτίου και αντίστοιχη θερμοκρασία για την περίοδο Χαρακτηριστική είναι η μέγιστη ζήτηση φορτίου (αιχμή φορτίου) στο Εθνικό Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μεταφοράς, η οποία ανήλθε σε 161MW (με μέση ωριαία τιμή 156MW) την 23 η Ιουλίου 27 και αποτελεί και το ιστορικό μέγιστο μέχρι σήμερα. Σημαντικό είναι να αναφέρουμε ότι το μέγιστο αυτό ήταν πλασματικό και όχι ρεαλιστικό, καθώς παρατηρήθηκε ενώ είχαν συμφωνηθεί περικοπές τουλάχιστον 5MW. Σε περίπτωση που δεν είχαν συμβεί αυτές οι περικοπές το μέγιστο αυτό θα ήταν ακόμη μεγαλύτερο και τουλάχιστον 1111MW. 5

( 1 ) Συμπεριλαμβάνονται οι απώλειες Μεταφοράς ( 2 ) Έγιναν συμφωνημένες περικοπές τουλάχιστον 15 MW το 22, 7 M\V το 23, 165 MW το 25 και 5 MW το 27 ( 3 ) Αναφέρεται στην ώρα του Black-Out στις 12/7/24,12:39 μμ ( 4 ) Εκτίμηση ΔΕΣΜΗΕ για την αιχμή του 24 (αν δεν συνέβαινε το Black- Out) Πίνακας 1.2. Εξέλιξη της ετήσιας αιχμής φορτίου στο Διασυνδεδεμένο Σύστημα 6

Για τις δύο μεγαλύτερες πόλεις της Ελλάδας η ετήσια αύξηση των αιχμών φορτίου αποτυπώνεται καλύτερα στις δύο παρακάτω γραφικές παραστάσεις Πίνακας 1.3. Εξέλιξη της ετήσιας αιχμής φορτίου της Αττικής κατά την τελευταία 2-ετία Πίνακας 1.4. Εξέλιξη της ετήσιας αιχμής φορτίου της Θεσσαλονίκης κατά την τελευταία 1- ετία 7

Σύμφωνα με τη Μελέτη Ανάπτυξης του Συστήματος Μεταφοράς 28-212 (ΜΑΣΜ), το φορτίο αιχμής αναμένεται από το 29 μέχρι το 22 να παρουσιάσει μία αύξηση της τάξης περίπου του 25%. Συγκεκριμένα η εκτίμηση για το φορτίο αιχμής το 29 είναι σύμφωνα με το ήπιο σενάριο 166MW, με το βασικό σενάριο 1115MW, ενώ με το ακραίο σενάριο 1184MW. Η αντίστοιχη εκτίμηση για το 22 είναι: 1338MW με το ήπιο, 1395MW με το βασικό και 1477MW με το ακραίο σενάριο. Στην ίδια μελέτη αναφέρονται και οι προβλέψεις για τη συνολική ζήτηση ενέργειας. Με βάση το ήπιο σενάριο προβλέπεται αύξηση στη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας κατά 3,85%, το βασικό σενάριο προβλέπει 38,4% αύξηση ενώ το ακραίο σενάριο μια αύξηση κατά 45,58%. Η αύξηση αυτή είναι τόσο θεαματική όσο και ανησυχητική συγκρίνοντας την τιμή αυτή με την αντίστοιχη του 27 που, όπως αναφέρθηκε, ήταν και η μέγιστη που έχει σημειωθεί. Πίνακας 1.5. Προβλέψεις ζήτησης ενέργειας και αιχμής στο Ελληνικό Διασυνδεδεμένο Σύστημα Μεταφοράς (ΕΔΣΜ) για την περίοδο 28-22 8

Τα παραπάνω προβλήματα λαμβάνουν μεγάλες διαστάσεις στο τμήμα που αφορά στη Χαμηλή Τάση, το οποίο χαρακτηρίζεται από μεγάλο βαθμό ανελαστικότητας. Οι καταναλωτές, λόγω της απουσίας οποιουδήποτε κινήτρου για αλλαγή των ενεργειακών τους συνηθειών που θα συμβάλλει στη μείωση και την ομαλοποίηση της κατανάλωσης, δεν έχουν κανέναν περιορισμό στην κατανάλωση ενέργειας. Έτσι, καταναλώνοντας ανεξέλεγκτα, οι καταναλωτές επιβαρύνουν σημαντικά το σύστημα. Ο βασικός λόγος για αυτό είναι η απουσία δελεαστικών κινήτρων που θα οδηγήσουν τους οικιακούς καταναλωτές σε τέτοια καταναλωτική συμπεριφορά, η οποία θα στοχεύει στην εξάλειψη των ήδη υπαρχόντων προβλημάτων. 1.4 Εφαρμοζόμενες Λύσεις Το δυσμενές τοπίο της ενεργειακής πραγματικότητας απαιτεί την εφαρμογή δραστικών λύσεων. Από τις λύσεις αυτές, οι οποίες είναι αναγκαίες, αναδύονται κάποια νέα προβλήματα πολλές φορές ιδιαίτερα επίπονα για το σύστημα. Οι κυριότερες εφαρμοζόμενες λύσεις είναι: Ένταξη περισσότερων μονάδων κάλυψης φορτίου αιχμής, με μεγαλύτερη συχνότητα ένταξης αλλά και μεγαλύτερο χρόνο συμμετοχής αυτών στην κάλυψη φορτίων. Αποτέλεσμα: Δαπάνη περισσότερων χρημάτων για την παραγωγή ενέργειας, έξοδα που επιβαρύνουν και τον ίδιο τον Παραγωγό, αλλά και τους καταναλωτές καθώς το κόστος ένταξης των μονάδων αιχμής είναι πολύ μεγαλύτερο από το αντίστοιχο των μονάδων βάσης. Αύξηση του βαθμού στον οποίο γίνονται αγοραπωλησίες ηλεκτρικής ενέργειας, στο επίπεδο της εισαγωγής και όχι τόσο της εξαγωγής ενέργειας, μεταξύ του Εθνικού Διασυνδεδεμένου Συστήματος 9

Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΕΔΣΜ) και δικτύων γειτονικών χωρών. Αποτέλεσμα: Σημαντική λειτουργική επιβάρυνση του Συστήματος Μεταφοράς και οικονομική επιβάρυνση του συνολικού Συστήματος. Αύξηση των μονάδων εκμετάλλευσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η λύση αυτή είναι μία από τις πιο αξιόλογες λύσεις και θα πρέπει να αποτελέσει επένδυση για ένα καθαρό και καλύτερο μέλλον. Επίσης, εκτός από τις λύσεις που αφορούν στην εξασφάλιση επιπλέον ισχύος, υπάρχουν και αυτές που αφορούν στη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του συστήματος. Κάποιες από τις λύσεις αυτές προϋπήρχαν και ενισχύθηκαν στη συνέχεια μετά το ιστορικό μέγιστο του 27, ενώ άλλες εισήχθησαν αμέσως μετά από αυτό. Αυτές είναι : Αντιστάθμιση άεργου ισχύος σε επίπεδο μέσης και υψηλής τάσεως. Αντιστάθμιση σε εγκαταστάσεις καταναλωτών και σε Δημόσια κτίρια. Βελτίωση της συνεκτικότητας μεταξύ του Συστήματος 4kV και του Συστήματος 15kV. Κατασκευή νέων κυκλωμάτων μεταφοράς. Βέλτιστη ρύθμιση των αυτομετασχηματιστών του Συστήματος και της άεργου παραγωγής των μονάδων. Εγκατάσταση λογισμικού που σε πραγματικό χρόνο προσδιορίζει τα ασφαλή όρια λειτουργίας του Συστήματος, καθώς και ειδικών αυτόματων σχημάτων προστασίας, που επέτρεψαν την ασφαλή λειτουργία του Συστήματος κοντά στα όριά του σε περιπτώσεις εκτάκτων κρισίμων περιστάσεων. Η λήψη των παραπάνω μέτρων δεν εξασφαλίζει τη πλήρη εξυγίανση του συστήματος και της υπάρχουσας ενεργειακής εικόνας. Στην περίπτωση λοιπόν, που όλες οι αναφερόμενες λύσεις δεν επαρκούν για την εξάλειψη των προβλημάτων, οι αρμόδιοι φορείς αναγκάζονται να προβούν στην έσχατη ενέργεια της ελλιπούς ή διακεκομμένης τροφοδότησης φορτίων ή ακόμη και καθολικής διακοπής του ρεύματος (ολική σβέση ή black out) λόγω αδυναμίας ανταπόκρισης στα υψηλά φορτία αιχμής. Οι ενέργειες αυτές 1

έχουν ως αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση της αξιοπιστίας του συστήματος, τη διαταραχή της ευστάθειας, τεράστιες ζημιές στην οικονομία και στην κοινωνική τάξη, καθώς η εξασφαλισμένη τροφοδοσία με ηλεκτρική ισχύ είναι μια από τις βασικές προϋποθέσεις για τη σύγχρονη ζωή. Η αποτυχία των παραπάνω λύσεων να αντιμετωπίσουν συνολικά την κατάσταση οδηγεί στην αναζήτηση μίας λύσης, που δεν θα εισάγει νέα προβλήματα και θα αντιμετωπίζει τα υπάρχοντα σε ικανοποιητικό βαθμό. Στα πλαίσια της αναζήτησης αυτής, στην παρούσα διπλωματική, αρχικά εξετάζονται τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας ώστε να αντιμετωπιστεί η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας. Σε δεύτερη φάση εξετάζονται τρόποι εξομάλυνσης φορτίου στο επίπεδο Διανομής της ενέργειας ώστε να αντιμετωπισθούν οι αιχμές φορτίου. 1.5 Σκοπός της διπλωματικής Σκοπός αυτής της διπλωματικής είναι: Να διερευνηθεί και να δημιουργηθεί ένα προφίλ ισχύος ενός τυπικού εμπορικού καταναλωτή ΧΤ. Να διερευνηθούν τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας σε εμπορικούς καταναλωτές ΧΤ. Να διερευνηθούν τρόποι εξομάλυνσης της καμπύλης φορτίου με σκοπό τη μείωση της ανελαστικότητας του δικτύου διανομής (ΧΤ). 11

2. Μεθοδολογία 2.1 Εισαγωγή Για να μπορέσουν να αντιμετωπιστούν τα παραπάνω προβλήματα ακολουθήθηκε η εξής διαδικασία : 1. Έγινε έλεγχος της κατανάλωσης ενός εμπορικού καταναλωτή χαμηλής τάσης 2. Έγινε χειρισμός της κατανάλωσης αυτού του καταναλωτή. 2.2 Έλεγχος Κατανάλωσης Για τον έλεγχο της κατανάλωσης διενεργήθηκαν μετρήσεις με δύο όργανα. 1. Το Wattson της εταιρείας DIY Kyoto Ltd Εικόνα 2.1. Μετρητής Wattson, της εταιρείας DIY Kyoto Ltd 12

Το Wattson (εικόνα 2.1) είναι ένας τύπος μετρητή ευρείας χρήσης για μετρήσεις συνήθως σε οικιακούς καταναλωτές. Για την λειτουργία του χρειάζεται η σύνδεση μίας (1) αμπεροτσιμπίδας στον πίνακα του καταναλωτή σε περίπτωση μονοφασικού πίνακα ή τριών (3) αμπεροτσιμπίδων στην περίπτωση τριφασικού πίνακα (η δική μας περίπτωση). Το όργανο καταγράφει μία τιμή ρεύματος rms, το πολλαπλασιάζει με ένα επίπεδο τάσης και σαν αποτέλεσμα δίνει μία rms ενεργό ισχύ. Δεν έχει την δυνατότητα μέτρησης άεργου ισχύος. 2. Το Fluke 176 της εταιρείας Fluke Corporation Εικόνα 2.2. Μετρητής Fluke 176, της εταιρείας Fluke Corporation 13

Το Fluke 176 (εικόνα 2.2) διαθέτει 8 εισόδους-κανάλια και τους αντίστοιχους ακροδέκτες για την μέτρηση τάσης και ρεύματος (4 για την τάση και 4 για το ρεύμα). Επίσης διαθέτει θύρα Ethernet-LAN για σύνδεση με υπολογιστή ώστε να εξάγει τα δεδομένα των μετρήσεων. Διαθέτει επίσης και φωτεινές ενδεικτικές λυχνίες ώστε να προσφέρει μία ένδειξη της κατάστασης των μετρήσεων. Το Fluke 176 μπορεί να μετρήσει: Στιγμιαίες τιμές τάσης και ρεύματος Ενεργές τιμές μεγεθών Αρμονικό περιεχόμενο τάσης και ρεύματος Ταχεία μεταβατικά φαινόμενα Ανάλυση της κυμάτωσης των σημάτων ελέγχου Ανάλυση της ποιότητας της τάσης του δικτύου. 2.3 Χειρισμός Κατανάλωσης μέθοδοι: Για τον χειρισμό της κατανάλωσης χρησιμοποιήθηκαν οι εξής 1. Αποκοπή φορτίων σε ώρες μη λειτουργίας της επιχείρησης. 2. Αυξομείωση της ρύθμισης (θερμοκρασίας) του κλιματισμού 3. Μείωση του εσωτερικού φωτισμού της επιχείρησης (αποκοπή ζωνών φωτισμού). 14

2.4. Εγκατάσταση 2.4.1 Περιγραφή επιχείρησης-εμπορικού καταναλωτή XT Η εγκατάσταση έγινε σε Αστική Επιχείρηση (1 τ.μ.) με αντικείμενο το Service H/Y και Εμπορία Η/Υ. Η παροχή της επιχείρησης είναι τριφασική χαμηλής τάσης. Τα φορτία της επιχείρησης αναφέρονται αναλυτικά στον παρακάτω πίνακα: Α/Α Περιγραφή Τεμ. Ονομαστικά στοιχεία 1. Μονάδα Κλιματισμού 1 Τριφασικό 38/42V, 5Hz, Λειτουργία: 8.8A (Compressor Amps 7.7A + OutDoor Fan Amps 1.1A) Εκκίνηση: (Compressor Amps 45A + OutDoor Fan Amps 1.1A) Κύκλωμα Αντιστάσεων Θέρμανσης : 9kW 2. Εσωτερικός Φωτισμός 2.1 Γραφείων 47 47 λάμπες οικονομίας τύπου PL x 26Watt = 1222 Watt 2.2 Τμήματος Service 4 4 λάμπες φθορισμού 4 x 36Watt = 144Watt 3. Εξωτερικός Φωτισμός 4 4 λάμπες οικονομίας τύπου PL x 26Watt = 14Watt (Ενεργοποιείται 19:12 15

και απενεργοποιείται στις :7 με χρονοδιακόπτη) 4. Server - Κεντρικός Η/Υ 1 46Watt. Ενεργειακός 5. H/Y εργασίας 5 5x35W=175Watt 6. Εκτυπωτές Laser 2 22-24V, 2.5A 7. Πολυμηχάνημα-Fax Laser 1 22-24V, 2.9A 8. UPS Σταθεροποιητές τάσης 6 Παροχής 8VA 9. Ψυγείο μικρό 1 7 Watt 1. Ψύκτης - Θερμαντής νερού 1.65Α Cooling 55Watt Heating 11. H/Y Πελατών-Service (Πάγκοι 5 5x35W=175Watt εργασίας) 12. Φορητοί H/Y Πελατών-Service 2 2x9W=18Watt (Πάγκοι εργασίας) 13. Ηλεκτρική σκούπα 1 21Watt 14. Αεροσυμπιεστής-κομφλέρ 1 1.1KWatt 15. Καφετιέρα τύπου espresso 1 85Watt 16. Φορτία μικρότερης στάθμης 1 x Τηλεφωνικό κέντρο, 2 x Ασύρματα τηλέφωνα, 3 x Φορτιστές κινητών τηλεφ., 4 x Switch δικτύου 8-ports, 1 x Internet DSL Router, 1x φορολογικός μηχανισμός 1 x συναγερμός, φωτισμός WC, κ.α. Πίνακας 2.1. Πίνακας των φορτίων του εμπορικού καταναλωτή 16

2.4.2 Σύνδεση με τα όργανα μέτρησης α) Με το όργανο Wattson. Συνδέθηκαν και οι τρεις αμπεροτσιμπίδες με τον τριφασικό πίνακα της επιχείρησης στο σημείο ακριβώς μετά τον κεντρικό τριφασικό διακόπτη του ηλεκτρολογικού πίνακα. β) Με το όργανο Fluke 176. Όπως προαναφέρθηκε το Fluke 176 διαθέτει 8 εισόδους-κανάλια και τους αντίστοιχους ακροδέκτες για την μέτρηση τάσης και ρεύματος (4 για την τάση και 4 για το ρεύμα). Στη δική μας περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν τρεις ακροδέκτες για το ρεύμα και τρεις ακροδέκτες για την τάση (εικόνα 2.3). Στους τρεις ακροδέκτες για το ρεύμα συνδέθηκαν τρεις αμπεροτσιμπίδες, μία για κάθε φάση, στο σημείο ακριβώς μετά τον κεντρικό τριφασικό διακόπτη του ηλεκτρολογικού πίνακα (εικόνα 2.4). Με τον τρόπο αυτό το όργανο μετρούσε το ρεύμα που διέρχονταν από την κάθε φάση. Στους κάθε έναν από τους τρεις ακροδέκτες τάσης, συνδέθηκε ένα διπολικό καλώδιο που στο τελείωμα του κατέληγε σε δύο ακροδέκτες τύπου δαγκάνας. Όλοι οι μαύροι ακροδέκτες των τριών καλωδίων τάσης συνδέθηκαν στο ζυγό του ουδετέρου του ηλεκτρολογικού πίνακα (εικόνα 2.5). Ο κάθε ένας από τους κόκκινους ακροδέκτες συνδέθηκε σε πύρο, ο οποίος ήταν συνδεδεμένος πάνω στην ασφάλεια τήξεως της κάθε φάσης (εικόνα 2.4). Με τον τρόπο αυτό το όργανο μετρούσε την φασική τάση της εγκατάστασης. 17

Εικόνα 2.4. Σύνδεση κόκκινων ακροδεκτών τάσης και αμπεροτσιμπίδων ρεύματος στον ηλεκτρολογικό πίνακα. Εικόνα 2.3. Γενική άποψη σύνδεσης του Fluke 176 στον ηλεκτρολογικό πίνακα του καταναλωτή. Εικόνα 2.5. Σύνδεση μαύρων ακροδεκτών τάσης στον ζυγό του ουδετέρου του ηλεκτρολογικού πίνακα. 18

3. Αποτελέσματα μετρήσεων 3.1 Μετρήσεις με το όργανο Wattson. Παρακάτω παρατίθεται η εβδομαδιαία καμπύλη ισχύος από 22/8/211 έως 28/8/211: 9 ΙΣΧΥΣ (WATT) 8 7 6 5 4 3 2 1 :: 4:35: 9:1: 13:45: 18:2: 22:55: 3:3: 8:5: 12:4: 17:15: 21:5: 2:25: 7:: 11:35: 16:1: 2:45: 1:2: 5:55: 1:3: 15:5: 19:4: :15: 4:5: 9:25: 14:: 18:35: 23:1: 3:45: 8:2: 12:55: 17:3: 22:5: 2:4: 7:15: 11:5: 16:25: 21:: 22/8/11 23/8/11 24/8/11 25/8/11 26/8/11 27/8/11 28/8/11 Διάγραμμα 3.1. Εβδομαδιαία Καμπύλη Ισχύος, 22-28/8/211 με το Wattson Παρατηρούμε ότι είναι εμφανή τα σημεία όπου ενεργοποιούνται τα μεγάλα φορτία, δηλαδή ο εσωτερικός φωτισμός και ο κλιματισμός. Να σημειωθεί ότι κλιματισμός δούλευε σε λειτουργία ψύξης. Με κίτρινο βέλος σημειώνεται η ενεργοποίηση του εσωτερικού φωτισμού και των Η/Υ εργασίας και με κόκκινο βέλος η ενεργοποίηση του κλιματισμού. Οι υπόλοιπες μικροαιχμές που παρατηρούνται στην καμπύλη οφείλονται σε ενεργοποιήσεις μικρότερων φορτίων, όπως Η/Υ πελατώνservice ή φορητών Η/Υ πελατών-service, εκτυπωτών, πολυμηχανήματος κ.ά... 19

Παρακάτω παρατίθενται διάφορες ημερήσιες καμπύλες ισχύος: 35 3 25 ΙΣΧΥΣ (WATT) 2493 2782 295 2 15 1 5 535 :: :4: 1:2: 2:: 2:4: 3:2: 4:: 4:4: 5:2: 6:: 6:4: 7:2: 8:: 8:4: 9:2: 1:: 1:4: 11:2: 12:: 12:4: 13:2: 14:: 14:4: 15:2: 16:: 16:4: 17:2: 18:: 18:4: 19:2: 2:: 2:4: 21:2: 22:: 22:4: 23:2: 22/8/11 Διάγραμμα 3.2. Ημερήσια Καμπύλη Ισχύος της 22/8/211 με το Wattson 9 8 ΙΣΧΥΣ (WATT) 83 7 6 5 4 3 2 258 2395 2594 1 757 :: :4: 1:2: 2:: 2:4: 3:2: 4:: 4:4: 5:2: 6:: 6:4: 7:2: 8:: 8:4: 9:2: 1:: 1:4: 11:2: 12:: 12:4: 13:2: 14:: 14:4: 15:2: 16:: 16:4: 17:2: 18:: 18:4: 19:2: 2:: 2:4: 21:2: 22:: 22:4: 23:2: 23/8/11 Διάγραμμα 3.3. Ημερήσια Καμπύλη Ισχύος της 23/8/211 με το Wattson 2

9 8 7 6 5 4 ΙΣΧΥΣ (WATT) 8157 7873 3 2 2421 2446 2669 1 531 :: :4: 1:2: 2:: 2:4: 3:2: 4:: 4:4: 5:2: 6:: 6:4: 7:2: 8:: 8:4: 9:2: 1:: 1:4: 11:2: 12:: 12:4: 13:2: 14:: 14:4: 15:2: 16:: 16:4: 17:2: 18:: 18:4: 19:2: 2:: 2:4: 21:2: 22:: 22:4: 23:2: 26/8/11 Διάγραμμα 3.4. Ημερήσια Καμπύλη Ισχύος της 26/8/211 με το Wattson Από τις παραπάνω καμπύλες αλλά και από τα αρχεία εξόδου του οργάνου (αρχεία excel) παρατηρούμε ότι κατά την ενεργοποίηση του εσωτερικού φωτισμού και των Η/Υ γραφείων έχουμε κατανάλωση κατά 195 Watt περίπου. Ομοίως κατά την ενεργοποίηση του κλιματισμού έχουμε κατανάλωση 56 Watt περίπου. Επίσης η ισχύς κατά τις ώρες μη λειτουργίας της επιχείρησης είναι περίπου 55 Watt, κατανάλωση που οφείλεται στον server, στους ανοιχτούς Η/Υ γραφείων, στον router, στα switch δικτύου κ.α.. Από τις πρώτες κιόλας γραφικές παραστάσεις φαίνεται ότι οι όποιες κινήσεις για εξοικονόμηση ενέργειας πρέπει να γίνουν σε αυτά τα δύο φορτία μεγάλης ισχύος-φωτισμό και κλιματισμό. 21

3.2 Μετρήσεις με το όργανο Fluke 176. 3.2.1 Μετρήσεις μεμονωμένων φορτίων Με το Fluke 176 διενεργήθηκαν και κάποιες μετρήσεις μεμονωμένων φορτίων ώστε να γνωρίσουμε την ενεργειακή συμπεριφορά των φορτίων της επιχείρησης. Διατηρώντας ανενεργά όλα τα φορτία της επιχείρησης, εκτός του μετρητικού οργάνου, ενεργοποιήθηκαν διαδοχικά τα παρακάτω φορτία : i) Όλος ο εσωτερικός φωτισμός (47 λαμπτήρες γραφείων και όλοι του τμήματος service) 25 2 Εσωτερικός Φωτισμός - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 1991 15 1 5 52 12:11:2 12:14:44 12:18:26 12:22:5 12:25:47 12:29:29 12:33:8 12:36:5 12:4:29 12:44:11 12:47:53 12:51:32 12:55:14 12:58:55 13:2:35 13:6:17 13:9:59 13:13:38 13:17:19 13:2:59 13:24:41 13:28:22 13:32:2 13:35:44 13:39:26 13:43:5 13:46:46 13:5:26 13:54:8 13:57:49 14:1:29 14:5:11 14:8:53 14:12:32 14:16:14 14:19:55 14:23:35 28.1.211 Διάγραμμα 3.5. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Εσωτερικού Φωτισμού 22

8 Εσωτερικός Φωτισμός - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 6 644,1 4 378,2 2-2 15,3 12:11:2 12:14:44 12:18:26 12:22:5 12:25:47 12:29:29 12:33:8 12:36:5 12:4:29 12:44:11 12:47:53 12:51:32 12:55:14 12:58:55 13:2:35 13:6:17 13:9:59 13:13:38 13:17:19 13:2:59 13:24:41 13:28:22 13:32:2 13:35:44 13:39:26 13:43:5 13:46:46 13:5:26 13:54:8 13:57:49 14:1:29 14:5:11 14:8:53 14:12:32 14:16:14 14:19:55 14:23:35 28.1.211-4 -29,8 Διάγραμμα 3.6. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Εσωτερικού Φωτισμού 2 18 16 14 12 17,7 16,586 12,64 1 8 7,628 6,686 6 4 2 4,819 3,856 2,56 1,357 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.7. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος του εσωτερικού φωτισμού (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής, κόκκινο: 1 η φάση, πράσινο: 2 η φάση, μπλε: 3 η φάση) 23

Από το διάγραμμα 3.5 παρατηρούμε ότι με το πάτημα του διακόπτη των λαμπτήρων έχουμε απότομη αύξηση της ενεργού ισχύος σε μία τιμή η οποία παραμένει σταθερή όσο οι λαμπτήρες είναι ανοιχτοί. Η συνολική ενεργός ισχύς που καταναλώνει όλος ο εσωτερικός φωτισμός είναι περίπου 194 Watt. Επίσης από το διάγραμμα 3.6 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με το πάτημα του διακόπτη των λαμπτήρων έχουμε μία απότομη αυξομείωση της άεργου ισχύος. Αυτό οφείλεται στους ηλεκτρονικούς εκκινητές των λαμπτήρων οικονομίας PL και των λαμπτήρων φθορισμού. Μετά από αυτήν την συμπεριφορά παρατηρούμε μία σχεδόν γραμμική αύξηση της άεργου ισχύος για 18 περίπου λεπτά έως ότου σταθεροποιηθεί σε μία σταθερή τιμή περίπου 64 Var. Βλέπουμε ότι η κατανάλωση άεργου ισχύος όλου του εσωτερικού φωτισμού, αφού σταθεροποιηθεί είναι περίπου (64-15)=625 Var. Αυτή η τιμή είναι σχετικά μικρή για λάμπες φθορισμού λόγω της ύπαρξης ηλεκτρονικών ballast. Από το διάγραμμα 3.7 παρατηρούμε ότι έχουμε μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο ρεύματος σε περιττές αρμονικές. Η 3 η αρμονική έχει 17,7% της θεμελιώδους αρμονικής στην 2 η φάση, 14,2% στην 3 η φάση και 13% στην 1 η φάση. Επίσης πολύ μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο παρατηρείται στην 5 η και 7 η αρμονική, ενώ αρχίζει να μειώνεται από την 9 η αρμονική. Ουσιαστικά εξαλείφεται στην 23 η αρμονική ρεύματος. 24

ii) Εσωτερικός φωτισμός μισής ζώνης (24 λαμπτήρες γραφείων και όλοι του service) : 14 12 Εσωτερικός Φωτισμός Μισής Ζώνης - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 1165 1 8 6 4 2 51 15:33:5 15:35:2 15:36:14 15:37:26 15:38:38 15:39:5 15:4:59 15:42:11 15:43:23 15:44:35 15:45:47 15:46:59 15:48:11 15:49:23 15:5:32 15:51:44 15:52:56 15:54:8 15:55:2 15:56:32 15:57:44 15:58:56 16::6 16:1:17 16:2:29 16:3:41 16:4:53 16:6:5 16:7:17 16:8:29 16:9:41 16:1:5 16:12:2 16:13:14 16:14:26 16:15:38 16:16:5 28.1.211 Διάγραμμα 3.8. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Φωτισμού Μισής Ζώνης 6 Εσωτερικός Φωτισμός Μισής Ζώνης - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 535,8 5 4 353,2 3 2 1 15,3 15:33:5 15:35:2 15:36:14 15:37:26 15:38:38 15:39:5 15:4:59 15:42:11 15:43:23 15:44:35 15:45:47 15:46:59 15:48:11 15:49:23 15:5:32 15:51:44 15:52:56 15:54:8 15:55:2 15:56:32 15:57:44 15:58:56 16::6 16:1:17 16:2:29 16:3:41 16:4:53 16:6:5 16:7:17 16:8:29 16:9:41 16:1:5 16:12:2 16:13:14 16:14:26 16:15:38 16:16:5 28.1.211 Διάγραμμα 3.9. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Φωτισμού Μισής Ζώνης 25

2 18 16 14 12 1 1,83 8 6 4 2 5,81 5,983 3,959 1,948 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.1. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος του φωτισμού μισής ζώνης (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής, κόκκινο: 1 η φάση, πράσινο: 2 η φάση, μπλε: 3 η φάση) Όπως και προηγουμένως στην περίπτωση όλου του εσωτερικού φωτισμού από το διάγραμμα 3.8 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με το πάτημα του διακόπτη των λαμπτήρων έχουμε απότομη αύξηση της ενεργού ισχύος σε μία τιμή η οποία παραμένει σταθερή όσο οι λαμπτήρες είναι ανοιχτοί. Η συνολική ενεργός ισχύς που καταναλώνει όλος ο εσωτερικός φωτισμός μισής ζώνης είναι περίπου 1115 Watt. Επίσης από το διάγραμμα 3.9 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με το πάτημα του διακόπτη των λαμπτήρων έχουμε μία απότομη αυξομείωση της άεργου ισχύος. Μετά από αυτήν την συμπεριφορά παρατηρούμε μία σχεδόν γραμμική αύξηση της άεργου ισχύος για 11 περίπου λεπτά έως ότου σταθεροποιηθεί σε μία σταθερή τιμή περίπου 54 Var. Βλέπουμε ότι η κατανάλωση άεργου ισχύος όλου του εσωτερικού φωτισμού, αφού σταθεροποιηθεί είναι περίπου (64-15)=625 Var. Από το διάγραμμα 3.1 παρατηρούμε, όπως και προηγουμένως, ότι έχουμε μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο σε περιττές αρμονικές. Η 3 η αρμονική 26

έχει 18,6% της θεμελιώδους αρμονικής στην 2 η φάση, 14,5% στην 3 η φάση και 14,7% στην 1 η φάση. Επίσης πολύ μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο παρατηρείται στην 5 η, 7 η και 9 η αρμονική, ενώ αρχίζει να μειώνεται από την 11 η αρμονική. Ουσιαστικά εξαλείφεται στην 27 η αρμονική ρεύματος. iii) 1 x H/Y γραφείου : 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 1 Η/Υ ΓΡΑΦΕΙΟΥ - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 48 138 173 163 16:12:56 16:13:32 16:14:8 16:14:44 16:15:2 16:15:56 16:16:32 16:17:8 16:17:44 16:18:2 16:18:56 16:19:31 16:2:5 16:2:41 16:21:17 16:21:53 16:22:29 16:23:5 16:23:41 16:24:17 16:24:53 16:25:29 16:26:5 16:26:41 16:27:17 16:27:53 16:28:29 16:29:5 16:29:41 16:3:14 16:3:5 16:31:26 16:32:2 16:32:38 16:33:14 16:33:5 28.1.211 Διάγραμμα 3.11. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος ενός Η/Υ Γραφείου 27

25 2 15 15,5 1 Η/Υ ΓΡΑΦΕΙΟΥ - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 2,5 1 5-5 -1 16:12:56 16:13:32 16:14:8 16:14:44 16:15:2 16:15:56 16:16:32 16:17:8 16:17:44 16:18:2 16:18:56 16:19:31 16:2:5 16:2:41 16:21:17 16:21:53 16:22:29 16:23:5 16:23:41 16:24:17 16:24:53 16:25:29 16:26:5 16:26:41 16:27:17 16:27:53 16:28:29 16:29:5 16:29:41 16:3:14 16:3:5 16:31:26 16:32:2 16:32:38 16:33:14 16:33:5 28.1.211-8,6-6,8-15 Διάγραμμα 3.12. Καμπύλη Άεργου Ισχύος ενός Η/Υ Γραφείου 9 8 7 6 5 4 3 2 84,28 67,283 49,991 32,38 15,986 THD % - Η/Υ- 1η Φάση 1 6,62 5,62 2,124 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.13. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος ενός Η/Υ γραφείου (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) 28

Από το διάγραμμα 3.11 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του Η/Υ γραφείου έχουμε απότομη αύξηση της ενεργού ισχύος στα 17Watt. Κατά τη διάρκεια λειτουργίας του Η/Υ η ενεργός ισχύς μεταβάλλεται από 173 έως 138 Watt με μέση τιμή κατά τη διάρκεια λειτουργίας 155 Watt (η μέση τιμή, το μέγιστο και το ελάχιστο υπολογίστηκαν από το εξαγόμενο από το όργανο αρχείο excel). Οπότε η μέση κατανάλωση ενεργού ισχύος του Η/Υ γραφείου είναι (155-48)=17Watt. Επίσης από το διάγραμμα 3.12 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του Η/Υ γραφείου αιχμή άεργου ισχύος κατά +5Var και αμέσως μετά έχουμε απότομη πτώση της άεργου ισχύος πηγαίνοντας σε αρνητικές τιμές. Αυτό οφείλεται στους πυκνωτές των τροφοδοτικών και των motherboards σημερινών Η/Υ. Η μέση τιμή άεργου ισχύος κατά τη διάρκεια λειτουργίας του Η/Υ είναι -5,5 Var, άρα ο Η/Υ παράγει κατά την λειτουργία του 15,5+5,5=21 Var. Από το διάγραμμα 3.13 παρατηρούμε, όπως και προηγουμένως, ότι έχουμε πολύ μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο στην 3 η, 5 η, 7 η, 9 η και 11 η αρμονική. Στην 3 η αρμονική το αρμονικό περιεχόμενο είναι το 84,28% της θεμελιώδους αρμονικής, στην 5 η το 67,283%, στην 7 η το 49,991%, στην 9 η το 32,38% και στην 11 η το 15,986%. Αυτό οφείλεται στα τροφοδοτικά των σημερινών Η/Υ αλλά και στα UPS που τα συνοδεύουν αφού περιέχουν ηλεκτρονικά ισχύος. 29

iv) Server Κεντρικός Η/Υ : 3 25 2 252 277 SERVER - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 24 15 1 5 52 11:29:46 11:3:29 11:31:14 11:31:59 11:32:44 11:33:29 11:34:14 11:34:59 11:35:44 11:36:29 11:37:14 11:37:59 11:38:44 11:39:29 11:4:11 11:4:56 11:41:41 11:42:26 11:43:11 11:43:56 11:44:41 11:45:26 11:46:11 11:46:56 11:47:41 11:48:26 11:49:11 11:49:56 11:5:38 11:51:23 11:52:8 11:52:53 11:53:38 11:54:23 11:55:8 11:55:53 28.1.211 Διάγραμμα 3.14. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Server 2 15 1 5 14,3 SERVER - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) -5-1 -15 11:29:46 11:3:29 11:31:14 11:31:59 11:32:44 11:33:29 11:34:14 11:34:59 11:35:44 11:36:29 11:37:14 11:37:59 11:38:44 11:39:29 11:4:11 11:4:56 11:41:41 11:42:26 11:43:11 11:43:56 11:44:41 11:45:26 11:46:11 11:46:56 11:47:41 11:48:26 11:49:11 11:49:56 11:5:38 11:51:23 11:52:8 11:52:53 11:53:38 11:54:23 11:55:8 11:55:53 28.1.211-2 -25-3 -35-24 -27,9-2,1 Διάγραμμα 3.15. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Server 3

45 4 35 3 25 2 15 4,413 18,686 18,549 13,397 THD % - Server - 2η Φάση 1 5 8,48 4,558 3,122 1,41,545 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.16. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος του Server (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) Από το διάγραμμα 3.14 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του Server έχουμε απότομη αύξηση της ενεργού ισχύος στα 252 Watt. Κατά τη διάρκεια λειτουργίας του server η ενεργός ισχύς μεταβάλλεται από 177 έως 277 Watt με μέση τιμή κατά τη διάρκεια λειτουργίας 211Watt (η μέση τιμή, το μέγιστο και το ελάχιστο υπολογίστηκαν από το εξαγόμενο από το όργανο αρχείο excel). Οπότε η μέση κατανάλωση ενεργού ισχύος του Η/Υ γραφείου είναι (211-52)=159 Watt. Επίσης από το διάγραμμα 3.15 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του Server έχουμε απότομη πτώση της άεργου ισχύος κατά (14+24)=38 Var, πηγαίνοντας σε αρνητικές τιμές. Αυτό οφείλεται στο ότι και οι servers, όπως και οι σημερινοί Η/Υ, περιέχουν μεγάλο αριθμό πυκνωτών. Η μέση τιμή άεργου ισχύος κατά τη διάρκεια λειτουργίας του server είναι -21 Var, άρα ο Η/Υ παράγει κατά την λειτουργία του 14+21=35 Var. 31

Από το διάγραμμα 3.16 παρατηρούμε, όπως και στην περίπτωση του Η/Υ, ότι έχουμε πολύ μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο ρεύματος από την 3 η έως την 11 η αρμονική. Στην 3 η αρμονική το αρμονικό περιεχόμενο είναι το 4,413 της θεμελιώδους αρμονικής, στην 5 η το 18,686%, στην 7 η το 18,549%, στην 9 η το 13,397% και στην 11 η το 8,48%. Το ότι έχουμε μικρότερα ποσοστά σε σχέση με τον προηγούμενο απλό Η/Υ, οφείλεται στο ότι τα τροφοδοτικά των servers είναι πολύ καλύτερα ποιοτικώς (και πολύ ακριβότερα) σε σχέση με αυτά των απλών Η/Υ. v) Ψύκτης - Θερμαντής νερού (λειτουργία ψύξης) : 4 35 Ψύκτης-Θερμαντής Νερού (Λειτουργία ψύξης) - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 348 3 25 2 15 134 1 5 53 16:44:47 16:45:35 16:46:23 16:47:11 16:47:59 16:48:46 16:49:34 16:5:21 16:51:8 16:51:56 16:52:44 16:53:32 16:54:2 16:55:8 16:55:56 16:56:44 16:57:32 16:58:2 16:59:7 16:59:55 17::41 17:1:29 17:2:17 17:3:5 17:3:53 17:4:41 17:5:29 17:6:17 17:7:5 17:7:53 17:8:4 17:9:28 17:1:14 17:11:2 17:11:5 17:12:38 17:13:26 17:14:14 28.1.211 Διάγραμμα 3.17. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Ψύκτη-Θερμαντή Νερού (Λειτουργία ψύξης) 32

18 16 Ψύκτης-Θερμαντής Νερού (Λειτουργία ψύξης) - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 16,1 156,3 14 12 1 8 6 4 2 16,2 16:44:47 16:45:35 16:46:23 16:47:11 16:47:59 16:48:46 16:49:34 16:5:21 16:51:8 16:51:56 16:52:44 16:53:32 16:54:2 16:55:8 16:55:56 16:56:44 16:57:32 16:58:2 16:59:7 16:59:55 17::41 17:1:29 17:2:17 17:3:5 17:3:53 17:4:41 17:5:29 17:6:17 17:7:5 17:7:53 17:8:4 17:9:28 17:1:14 17:11:2 17:11:5 17:12:38 17:13:26 17:14:14 28.1.211 Διάγραμμα 3.18. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Ψύκτη-Θερμαντή Νερού (Λειτουργία ψύξης) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 15,271 14,175 12,371 THD % - Ψύκτη-Θερμαντή (Ψύξη) - 1η Φάση 9,659 7,739 5,856 4,159 2,791 1,97,479,499 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.19. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος του Ψύκτη- Θερμαντή Νερού - Λειτουργία ψύξης (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) 33

Από το διάγραμμα 3.17 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με τo άνοιγμα του διακόπτη του ψύκτη-θερμαντή νερού σε λειτουργία ψύξης, έχουμε απότομη αιχμή-αύξηση της ενεργού ισχύος κατά (348-53)=295 Watt. Αμέσως μετά την αιχμή η ενεργός ισχύς σταθεροποιείται σε μία σταθερή τιμή 134 Watt. Οπότε η μέση κατανάλωση ενεργού ισχύος του ψύκτηθερμαντή νερού σε λειτουργία cooling είναι (134-53)=81 Watt. Επίσης από το διάγραμμα 3.18 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με τo άνοιγμα του διακόπτη του ψύκτη-θερμαντή νερού σε λειτουργία ψύξης, έχουμε απότομη αύξηση της άεργου ισχύος κατά (16-16)=144 Var. Η μέση τιμή άεργου ισχύος κατά τη διάρκεια λειτουργίας του ψύκτη-θερμαντή είναι - 156 Var, άρα ο ψύκτης-θερμαντής νερού σε λειτουργία ψύξης, καταναλώνει κατά την λειτουργία του, άεργο ισχύ 156-16=14 Var. Η μεγάλη αυτή κατανάλωση άεργου ισχύος οφείλεται στον συμπιεστή που υπάρχει μέσα στον ψύκτη-θερμαντή και είναι σε λειτουργία όταν η συσκευή λειτουργεί ως ψύκτης. Όταν το νερό φτάσει σε μία συγκεκριμένη κατώτατη θερμοκρασία, τότε η συσκευή αυτόματα κλείνει και ξανανοίγει όταν το νερό φτάσει σε μια συγκεκριμένη ανώτατη θερμοκρασία. Παρατηρούμε επίσης ότι κατά την διάρκεια λειτουργίας του ψύκτηθερμαντή νερού σε λειτουργία ψύξης το cosφ είναι της τάξης του,5 επαγωγικός. Από το διάγραμμα 3.19 παρατηρούμε πάλι ότι έχουμε μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο ρεύματος σε περιττές αρμονικές. Η 3 η αρμονική έχει το 14,175%, η 5 η το 15,271%, η 7 η το 12,371% και η 9 η το 9,659% της θεμελιώδους αρμονικής. Αυτό οφείλεται στους απλούς-οικονομικούς συμπιεστές που περιέχουν αυτές οι συσκευές και ενεργοποιούνται σε λειτουργία ψύξης Ουσιαστικά το περιεχόμενο των αρμονικών εξαλείφεται μετά την 15 η αρμονική. 34

vi) Ψύκτης - Θερμαντής νερού (λειτουργία θέρμανσης) : 7 6 Ψύκτης-Θερμαντής Νερού (Λειτουργία θέρμανσης) - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 629 637 5 4 3 2 1 51 16:3:8 16:3:41 16:31:14 16:31:47 16:32:2 16:32:53 16:33:26 16:33:59 16:34:32 16:35:5 16:35:38 16:36:11 16:36:44 16:37:17 16:37:5 16:38:23 16:38:56 16:39:29 16:4:1 16:4:32 16:41:5 16:41:38 16:42:11 16:42:44 16:43:17 16:43:5 16:44:23 16:44:56 16:45:29 16:46:2 16:46:35 16:47:8 16:47:41 16:48:14 16:48:46 28.1.211 Διάγραμμα 3.2. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Ψύκτη-Θερμαντή Νερού (Λειτουργία θέρμανσης) 2 15 Ψύκτης-Θερμαντής Νερού (Λειτουργία Θέρμανσης) - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 15,4 1 5-5 -1 16:3:8 16:3:41 16:31:14 16:31:47 16:32:2 16:32:53 16:33:26 16:33:59 16:34:32 16:35:5 16:35:38 16:36:11 16:36:44 16:37:17 16:37:5 16:38:23 16:38:56 16:39:29 16:4:1 16:4:32 16:41:5 16:41:38 16:42:11 16:42:44 16:43:17 16:43:5 16:44:23 16:44:56 16:45:29 16:46:2 16:46:35 16:47:8 16:47:41 16:48:14 16:48:46 28.1.211-15 -11,7-11,4 Διάγραμμα 3.21. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Ψύκτη-Θερμαντή Νερού (Λειτουργία θέρμανσης) 35

4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 3,5256 3,4471 THD % - Ψύκτη-Θερμαντή (Θέρμανση) - 1η Φάση 2,6987 2,3633 1,7846 1,2776,9918,7187,458,1588 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.22. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος του Ψύκτη- Θερμαντή Νερού- Λειτουργία θέρμανσης (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) Από το διάγραμμα 3.2 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με τo άνοιγμα του διακόπτη του ψύκτη-θερμαντή νερού σε λειτουργία θέρμανσης, έχουμε απότομη αύξηση της ενεργού ισχύος κατά (629-51)=578 Watt. Η μέση τιμή ενεργού ισχύος κατά τη λειτουργία θέρμανσης είναι 631 Watt. Οπότε η μέση κατανάλωση ενεργού ισχύος του ψύκτη-θερμαντή νερού σε λειτουργία θέρμανσης είναι (631-51)=58 Watt. Επίσης από το διάγραμμα 3.21 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με τo άνοιγμα του διακόπτη του ψύκτη-θερμαντή νερού σε λειτουργία θέρμανσης, έχουμε απότομη μείωση της άεργου ισχύος κατά (15+12)=27 Var πηγαίνοντας σε αρνητικές τιμές άεργου ισχύος. Η μέση τιμή άεργου ισχύος κατά τη διάρκεια λειτουργίας του ψύκτη-θερμαντή είναι -11 Var, άρα ο ψύκτης-θερμαντής νερού σε λειτουργία θέρμανσης, παράγει κατά την λειτουργία του, άεργο ισχύ 15+11=26 Var. Από το διάγραμμα 3.22 παρατηρούμε ότι στην περίπτωση του ψύκτηθερμαντή σε λειτουργία θέρμανσης έχουμε μικρό αρμονικό περιεχόμενο 36

ρεύματος. Χαρακτηριστικά η 3 η αρμονική έχει το 3,4471% της θεμελιώδους αρμονικής. Αυτό οφείλεται επειδή σε λειτουργία θέρμανσης η συσκευή φέρεται ως ωμικό φορτίο λόγω των αντιστάσεων προθέρμανσης του νερού. Αξίζει να σημειωθεί ότι τη χρονική στιγμή 16:41:38 η συσκευή αυτόματα σταμάτησε τη λειτουργία της όταν το νερό έφτασε σε μία ανώτατη θερμοκρασία. Παρατηρούμε επίσης ότι κατά την διάρκεια λειτουργία του ψύκτηθερμαντή νερού σε λειτουργία θέρμανσης το cosφ είναι περίπου 1 (ωμικό). vii) Καφετιέρα τύπου espresso : 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ΚΑΦΕΤΙΕΡΑ - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 49 886 878 Διάγραμμα 3.23. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Καφετιέρας τύπου espresso 49 17:28:5 17:29:2 17:29:5 17:3:18 17:3:47 17:31:17 17:31:47 17:32:17 17:32:47 17:33:17 17:33:47 17:34:17 17:34:47 17:35:17 17:35:47 17:36:17 17:36:47 17:37:17 17:37:47 17:38:17 17:38:47 17:39:17 17:39:47 17:4:15 17:4:44 17:41:14 17:41:44 17:42:14 17:42:44 17:43:14 17:43:44 17:44:14 17:44:44 17:45:14 17:45:44 28.1.211 921 881 49 37

5 ΚΑΦΕΤΙΕΡΑ - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 4 3 38 34,1 2 14,8 14,5 16 14,2 1-1 17:28:5 17:29:17 17:29:44 17:3:9 17:3:35 17:31:2 17:31:29 17:31:56 17:32:23 17:32:5 17:33:17 17:33:44 17:34:11 17:34:38 17:35:5 17:35:32 17:35:59 17:36:26 17:36:53 17:37:2 17:37:47 17:38:14 17:38:41 17:39:8 17:39:35 17:4:2 17:4:26 17:4:53 17:41:2 17:41:47 17:42:14 17:42:41 17:43:8 17:43:35 17:44:2 17:44:29 17:44:56 17:45:23-2 28.1.211-3 -4-29,7-29,5 Διάγραμμα 3.24. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Καφετιέρας τύπου espresso 35 THD % - Καφετιέρας - 3η Φάση 3 29,64 25 2 15 1 5 8,753 4,489 1,465,929 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.25. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος Καφετιέρας τύπου espresso (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) 38

Από το διάγραμμα 3.23 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση της καφετιέρας, όπου η συσκευή προθερμαίνεται, έχουμε απότομη αύξηση ενεργού ισχύος κατά (886-49)=837 Watt. Στο χρονικό σημείο 17:35:5 αφού η συσκευή έφτασε μία ανώτατη θερμοκρασία απενεργοποιήθηκε αυτόματα μόνη της. Τη χρονική στιγμή 17:37:47 πατώντας τον διακόπτη παραγωγής καφέ παρατηρούμε κατακόρυφη αύξηση ενεργού ισχύος κατά (921-49)=872 Watt και την χρονική στιγμή 17:4:3 απενεργοποιούμε τον διακόπτη παραγωγής καφέ. Την χρονική στιγμή 17:41:14 επειδή η συσκευή έπεσε σε ένα συγκεκριμένο κατώτατο όριο θερμοκρασίας, ενεργοποιήθηκε αυτόματα μόνη της ώστε να προθερμανθεί, ενώ την χρονική στιγμή 17:41:41 έγινε απενεργοποίηση της συσκευής με το πάτημα του διακόπτη. Επίσης από το διάγραμμα 3.24 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση της καφετιέρας έχουμε απότομη πτώση της άεργου ισχύος κατά (15+3)=45 Var, πηγαίνοντας σε αρνητικές τιμές άεργου ισχύος κατά την διαδικασία της προθέρμανσης όπου ενεργοποιούνται οι αντιστάσεις. Κατά το χρονικό διάστημα παραγωγής καφέ έχουμε απότομη αύξηση της κατανάλωσης άεργου ισχύος, γεγονός που οφείλεται στην ύπαρξη και ενεργοποίησης τη στιγμή εκείνη, ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας που συμπεριφέρεται ως πηνίο. Η μέση τιμή άεργου ισχύος κατά τη διαδικασία παραγωγής είναι 34 Var, άρα η καφετιέρα καταναλώνει 34-14=2 Var. Από το διάγραμμα 3.25 παρατηρούμε ότι έχουμε πολύ μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο στην 3 η αρμονική (έχει το 29,64% της θεμελιώδους αρμονικής). Η 5 η αρμονική έχει το 8,753% ενώ ουσιαστικά το αρμονικό περιεχόμενο ρεύματος εξαλείφεται μετά την 9 η αρμονική. 39

viii) Αεροσυμπιεστής-κομφλέρ : 18 16 14 Αεροσυμπιεστής - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 1414 1614 12 1 8 6 4 2 Διάγραμμα 3.26. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Αεροσυμπιεστή-Κομφλέρ 49 17:8:37 17:9:1 17:9:25 17:9:49 17:1:11 17:1:35 17:1:59 17:11:23 17:11:47 17:12:11 17:12:35 17:12:59 17:13:23 17:13:47 17:14:11 17:14:35 17:14:59 17:15:23 17:15:47 17:16:11 17:16:35 17:16:59 17:17:23 17:17:47 17:18:11 17:18:35 17:18:59 17:19:23 17:19:47 17:2:9 17:2:32 17:2:56 17:21:2 17:21:44 17:22:8 17:22:32 28.1.211 6 5 Αεροσυμπιεστής - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 565,3 482,4 4 3 2 1 Διάγραμμα 3.27. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Αεροσυμπιεστή-Κομφλέρ 14,7 17:8:37 17:9:1 17:9:25 17:9:49 17:1:11 17:1:35 17:1:59 17:11:23 17:11:47 17:12:11 17:12:35 17:12:59 17:13:23 17:13:47 17:14:11 17:14:35 17:14:59 17:15:23 17:15:47 17:16:11 17:16:35 17:16:59 17:17:23 17:17:47 17:18:11 17:18:35 17:18:59 17:19:23 17:19:47 17:2:9 17:2:32 17:2:56 17:21:2 17:21:44 17:22:8 17:22:32 28.1.211 4

16 14 12 1 8 6 14,627 5,434 9,62 THD % - Αεροσυμπιεστή - 3η Φάση 4 2 2,39,656 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.28. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρέύματος Αεροσυμπιεστή-Κομφλέρ (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) Από το διάγραμμα 3.26 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του αεροσυμπιεστή έχουμε κατακόρυφη αύξηση ενεργού ισχύος κατά (1414-49)=1365 Watt. Στη συνέχεια και μέχρι ο αεροσυμπιεστής κλείσει αυτόματα μόνος του, λόγω πλήρωσης του δοχείου με αέρα, έχουμε και μία ακόμη περίπου γραμμική αύξηση που φθάνει έως τα (1614-49)=1565 Watt. O αεροσυμπιεστής θα ξεκινήσει πάλι τη λειτουργία όταν η πίεση στο δοχείο του αέρα φθάσει σε μια κατώτατη τιμή. Επίσης από το διάγραμμα 3.27 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του αεροσυμπιεστή έχουμε απότομη αύξηση της άεργου ισχύος κατά (565+15)=55 Var. Στη συνέχεια και μέχρι ο αεροσυμπιεστής κλείσει αυτόματα μόνος του, παρατηρούμε μία περίπου γραμμική μείωση της άεργου ισχύος που φθάνει έως τα (482-15)=467 Var. Από το διάγραμμα 3.28 παρατηρούμε ότι έχουμε αρκετά μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο στην 3 η αρμονική και στην 5 η αρμονική. Η 3 η αρμονική έχει το 14,627% ενώ η 5 η το 9,62% της θεμελιώδους. Μετά την 7 η αρμονική το αρμονικό περιεχόμενο ρεύματος είναι αμελητέο. 41

ix) Ηλεκτρική σκούπα : 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Ηλεκτρική Σκούπα - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 49 167 17:16:2 17:16:5 17:17:2 17:17:5 17:18:2 17:18:5 17:19:2 17:19:5 17:2:17 17:2:47 17:21:17 17:21:47 17:22:17 17:22:47 17:23:17 17:23:47 17:24:17 17:24:47 17:25:17 17:25:47 17:26:17 17:26:47 17:27:17 17:27:47 17:28:17 17:28:47 17:29:17 17:29:47 17:3:15 17:3:44 17:31:14 17:31:44 17:32:14 17:32:44 17:33:14 1389 154 28.1.211 Διάγραμμα 3.29. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Ηλεκτρικής Σκούπας 45 4 Ηλεκτρική Σκούπα - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 4,1 35 3 25 2 15 1 97,4 5 15,3 17:16:2 17:16:5 17:17:2 17:17:5 17:18:2 17:18:5 17:19:2 17:19:5 17:2:17 17:2:47 17:21:17 17:21:47 17:22:17 17:22:47 17:23:17 17:23:47 17:24:17 17:24:47 17:25:17 17:25:47 17:26:17 17:26:47 17:27:17 17:27:47 17:28:17 17:28:47 17:29:17 17:29:47 17:3:15 17:3:44 17:31:14 17:31:44 17:32:14 17:32:44 17:33:14 28.1.211 Διάγραμμα 3.3. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Ηλεκτρικής Σκούπας 42

18 16 16,872 THD % - Ηλεκτρικής σκούπας - 3η Φάση 14 12 1 8 6 4 2 2,64 1,891 1,215,579,253 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.31. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος Ηλεκτρικής Σκούπας (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) Από το διάγραμμα 3.29 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση της ηλεκτρικής σκούπας έχουμε απότομη αύξηση της ενεργού ισχύος κατά (167-49)=1558 Watt. Κατά τη λειτουργία της η ενεργός ισχύς παραμένει σταθερή με μέση τιμή 1543 Watt. Οπότε η μέση κατανάλωση ενεργού ισχύος της ηλεκτρικής σκούπας είναι (1543-49)=1494 Watt. Επίσης από το διάγραμμα 3.3 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση της ηλεκτρικής σκούπας, έχουμε απότομη αιχμή-αύξηση της άεργου ισχύος κατά (4-15)=385 Var. Αμέσως μετά σταθεροποιείται κατά τη διάρκεια λειτουργία της, σε μία μέση τιμή 94 Var. Άρα κατά τη διάρκεια λειτουργίας της καταναλώνει 94-15=79 Var άεργο ισχύ.. Η παραπάνω λειτουργία δικαιολογείται από την παρουσία κινητήρα στο εσωτερικό της συσκευής. Από το διάγραμμα 3.31 παρατηρούμε ότι έχουμε αρκετά μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο στην 3 η αρμονική (16,872%) και μετά την 5 η αρμονική το αρμονικό περιεχόμενο ρεύματος είναι αμελητέο. 43

x) Ψυγείο : 8 7 725 Ψυγείο - ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 6 5 4 3 2 15 1 49 17:41:41 17:42:17 17:42:53 17:43:29 17:44:5 17:44:41 17:45:17 17:45:53 17:46:29 17:47:5 17:47:41 17:48:17 17:48:53 17:49:29 17:5:3 17:5:38 17:51:14 17:51:5 17:52:26 17:53:2 17:53:38 17:54:14 17:54:5 17:55:26 17:56:2 17:56:38 17:57:14 17:57:5 17:58:25 17:59:1 17:59:37 18::11 18::47 18:1:23 18:1:59 18:2:35 18:3:11 28.1.211 Διάγραμμα 3.32. Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Ψυγείου 3 Ψυγείο - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 25 238,9 2 15 128,7 1 5 15,7 17:41:41 17:42:17 17:42:53 17:43:29 17:44:5 17:44:41 17:45:17 17:45:53 17:46:29 17:47:5 17:47:41 17:48:17 17:48:53 17:49:29 17:5:3 17:5:38 17:51:14 17:51:5 17:52:26 17:53:2 17:53:38 17:54:14 17:54:5 17:55:26 17:56:2 17:56:38 17:57:14 17:57:5 17:58:25 17:59:1 17:59:37 18::11 18::47 18:1:23 18:1:59 18:2:35 18:3:11 28.1.211 Διάγραμμα 3.33. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Ψυγείου 44

1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 9,2566 4,739 2,258 THD % - Ψυγείου - 3η Φάση,7281,623,4523 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.34. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος Ψυγείου (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής) Από το διάγραμμα 3.32 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του ψυγείου, έχουμε απότομη αιχμή-αύξηση της ενεργού ισχύος κατά (725-49)=676 Watt. Αμέσως μετά την αιχμή η ενεργός ισχύς σταθεροποιείται σε μία σταθερή μέση τιμή 15 Watt. Οπότε η μέση κατανάλωση ενεργού ισχύος του ψυγείου είναι (15-49)=11 Watt. Η συμπεριφορά αυτή του ψυγείου όσον αφορά την ενεργό ισχύ είναι παρόμοια με αυτή του ψύκτης-θερμαντής νερού σε λειτουργία ψύξης. Επίσης από το διάγραμμα 3.33 άεργου ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του ψυγείου, έχουμε απότομη αιχμή-αύξηση της άεργου ισχύος κατά (239-16)=2234 Var. Αμέσως μετά την αιχμή η άεργος ισχύς σταθεροποιείται σε μία σταθερή μέση τιμή 129 Var. Οπότε η μέση κατανάλωση άεργου ισχύος του ψυγείου είναι (129-16)=113 Var. Από το διάγραμμα 3.34 παρατηρούμε ότι έχουμε μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο στην 3 η αρμονική (9,2566%) και στην 5 η (4,739%) αρμονική. Μετά την 7 η αρμονική το αρμονικό περιεχόμενο ρεύματος είναι αμελητέο. 45

xi) Μονάδα Κλιματισμού (Λειτουργία ψύξης): Συνθήκες: Εξωτερική θερμ.:21 o C, Δωματίου: 19 o C, Επιθυμητή: 13 o C 45 4 Μονάδα Κλιματισμού (Λειτουργία ψύξης)- ΕΝΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - P (Watt) 4175 35 3 3127 25 2 15 1 152 5 52 622 14:19:16 14:21:26 14:23:38 14:25:5 14:28:2 14:3:11 14:32:23 14:34:35 14:36:47 14:38:59 14:41:8 14:43:2 14:45:32 14:47:44 14:49:55 14:52:5 14:54:17 14:56:29 14:58:4 15::5 15:3:2 15:5:14 15:7:26 15:9:38 15:11:47 15:13:59 15:16:11 15:18:23 15:2:32 15:22:44 15:24:56 15:27:8 15:29:2 15:31:29 15:33:41 15:35:53 15:38:5 28.1.211 Διάγραμμα 3.35. ψύξης) Καμπύλη Ενεργού Ισχύος Μονάδας Κλιματισμού (λειτουργία 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Μονάδα Κλιματισμού (Λειτουργία ψύξης) - ΑΕΡΓΟΣ ΙΣΧΥΣ - Q (Var) 14,7 383,7 424,7 154,9 3995,8 14:19:16 14:21:26 14:23:38 14:25:5 14:28:2 14:3:11 14:32:23 14:34:35 14:36:47 14:38:59 14:41:8 14:43:2 14:45:32 14:47:44 14:49:55 14:52:5 14:54:17 14:56:29 14:58:4 15::5 15:3:2 15:5:14 15:7:26 15:9:38 15:11:47 15:13:59 15:16:11 15:18:23 15:2:32 15:22:44 15:24:56 15:27:8 15:29:2 15:31:29 15:33:41 15:35:53 15:38:5 28.1.211 Διάγραμμα 3.36. Καμπύλη Άεργου Ισχύος Μονάδας Κλιματισμού (λειτουργία ψύξης) 46

16 15,55 14 12 12,142 1 9,688 8 8,119 6 6,275 4,658 4 3,276 2 2,17 1,559 1,48 1,62 1,495 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Διάγραμμα 3.37. Ραβδόγραμμα Αρμονικού Περιεχομένου Ρεύματος Μονάδας Κλιματισμού σε λειτουργία ψύξης (ποσοστό επί της 1ης αρμονικής, κόκκινο: 1 η φάση, πράσινο: 2 η φάση, μπλε: 3 η φάση) Από το διάγραμμα 3.35 ενεργού ισχύος παρατηρούμε ότι με την ενεργοποίηση του κλιματισμού σε λειτουργία ψύξης, έχουμε απότομη αιχμήαύξηση της ενεργού ισχύος κατά (152-52)=1 Watt. Αυτό οφείλεται, κατά κύριο λόγο, στην εκκίνηση του μεγάλου ανεμιστήρα της μονάδας (outdoor fan). Αμέσως μετά την αιχμή η ενεργός ισχύς που καταναλώνει ο κλιματισμός σταθεροποιείται σε μία σταθερή μέση τιμή (622-52)= 57Watt που είναι και η ενεργός ισχύ της κανονικής λειτουργίας του μεγάλου ανεμιστήρα της μονάδας. Τη χρονική στιγμή 14:34:2 έχουμε μία τεράστια αύξηση της ενεργής ισχύος που φθάνει τα 4175 Watt (κατανάλωση κλιματισμού 4175-52=4123 Watt). Αυτή οφείλεται στην έναρξη λειτουργίας του συμπιεστή της μονάδας. Στη συνέχεια παρατηρούμε ότι η τιμή της ενεργού ισχύος ελαττώνεται σχεδόν γραμμικά έως τη χρονική στιγμή 15:32:41 όπου και γίνεται απενεργοποίηση του κλιματισμού από τον 47