A 2015. LVII-es energiahatékonysági törvényben meghatározott auditori és energetikai szakreferens vizsga felkészítő anyaga II. Szakmai Alap- és szakismeretek 12. Villamos rendszerek, Hunyadi Sándor 2017.
12.1. Hálózati csatlakozások, közép- és kisfeszültségű hálózatok, energiatakarékos transzformátorok. 12.2. Villamos motorok (egyenáramú, aszinkron szinkron motorok), veszteségei, hatásfoka, energiatakarékos motorok. 12.3. Villamos hajtások általános felépítése (villamos motor, tengelykapcsoló, hajtómű, szíj- és lánchajtás). 12.4. Villamos hajtások üzemeltetésének energetikai kérdései (teljesítménytényező, fázisjavítás, szabályozás fojtás, megkerülő ág, fordulatszám változtatás), frekvenciaváltók, áraminverter, feszültséginverter. 12.5. Módszerek a villamos energia hatékony felhasználásra.
12.1. Hálózati csatlakozások, közép- és kisfeszültségű hálózatok, Csatlakozási módok: NAF Nagyfeszültségű (35-120 kv) NAF/KÖF KÖF - Középfeszültségű (10-35 kv) KÖF/KIF Profilos (KÖF/KIF I.) Idősoros (KÖF/KIF III.) KIF - Kisfeszültség (0,4 kv) Profilos (KIF I.) Vezérelt (KIF II.) Idősoros (KIF III.) Részletesen: 15/2016. (XII. 20.) MEKH rendelet és 10/2016. (XI. 14.) MEKH rendelet (2017. január 1-től hatályos) a villamos energia rendszerhasználati díjakról és alkalmazásuk szabályairól
12.1. Hálózati csatlakozások, közép- és kisfeszültségű hálózatok, energiatakarékos transzformátorok (?) Csatlakozási módok: Ind. meddő X% NAF Nagyfeszültségű (35-120 kv) (cos fi 0,928) 40% NAF/KÖF KÖF - Középfeszültségű (10-35 kv) (cos fi 0,958) 30% KÖF/KIF KIF - Kisfeszültség (0,4 kv) (cos fi 0,970) 25% Részletesen: 15/2016. (XII. 20.) MEKH rendelet és 10/2016. (XI. 14.) MEKH rendelet (2017. január 1-től hatályos) a villamos energia rendszerhasználati díjakról és alkalmazásuk szabályairól
12.1. Hálózati csatlakozások, közép- és kisfeszültségű hálózatok, energiatakarékos transzformátorok Transzformátorok veszteségei: Vasveszteség (közel állandó) Rézveszteség (terheléssel arányos) A hatásfok a szekunder terhelőáram nagyságától és a szekunder terhelés cos fi értékétől függ. Transzformátorok hatásfoka igen magas (közel 99%), részterhelésen csökken az értéke.
12.1. Hálózati csatlakozások, közép- és kisfeszültségű hálózatok, energiatakarékos transzformátorok Transzformátor veszteségre példák (~1%): 630 kva száraz tr. vesztesége: 1,1-7 kw 1000 kva száraz tr. vesztesége: 1,5-9 kw 2500 kva száraz tr. vesztesége: 3,1-19 kw (!) Transzformátorok felépítése: https://www.cee.siemens.com/web/hu/hu/diviziok/ stk/pages/term%c3%a9kek.aspx
12.2. Villamos motorok Szinkron motorok nagyobb gépek igen jó hatásfoka, de kényesebb üzemeltetés: erőművi használat, teljesítmény elektronikával való kombinálás Önállóan indulni nem képes. Ha kiesik a szinkronizmusból, zárlati állapotba kerül. Lengésekre hajlamos. Gerjesztőáramot független áramforrás biztosítja meddőt képes szolgáltatni.
12.2. Villamos motorok Aszinkron motorok (n 1 -n)/n 1 = s, szlip ahol n 1 az állórész, n a forgórész fordulatszáma Ha s=1, akkor a gép áll, ha s=0, akkor 3000 ford./perc p=1 (1 póluspár) esetén: n 1 = f 1 /p = 50 Hz/1 = 50 ford./s = 50*60=3000 ford./perc Ha szlip=2%, n= n 1 (1-s)=3000(1-0,02)=2940ford/perc
12.2. Villamos motorok (egyenáramú, aszinkron szinkron motorok), veszteségei, hatásfoka, energiatakarékos motorok Energiatakarékos motorok Szinkron Reluktancia motor (SynRM) Alacsony veszteségű, nagy energiahatékonyságú Aszinkron motorként indul, majd szinkronba ugrik Egy próbaüzem során a SynRM motor és hajtás 75 százalékkal, 23 kilowattról (kw) 6 kw-ra mérsékelte a szivattyú energia-felvételét. Ez mindent egybevetve éves szinten mintegy 140.000 kilowattóra (kwh) megtakarítást eredményezett. (ABB)
12.2. Villamos motorok (egyenáramú, aszinkron szinkron motorok), veszteségei, hatásfoka, energiatakarékos motorok Energiatakarékos motorok Állandó mágnesű szinkron motorok Előny: jobb cos fi, hatásfok, kisebb méret
12.2. Villamos motorok (egyenáramú, aszinkron szinkron motorok), veszteségei, hatásfoka, energiatakarékos motorok Mi az az EU MEPS? 2011.06.16-tól az európai piacon értékesített motorok hatásfokának minimum IE2-s szabványnak kell megfelelnie. Ez alábbi motorokra vonatkozik: 0,75-375 kw, 2-6 pólusú motorok, 1000 V-ig 50 Hz-en folyamatos üzemre képes motorok IEC 60034-2-1:2007 szabvány szerinti hatásfok mérés
12.2. Villamos motorok Veszteségei: (Felépítésükből adódóan) Vasveszteség (álló- és forgórészben) Rézveszteség (álló- és forgórészben) Légrés veszteség (álló- és forgórész között) Mechanikai veszteség: csapágyazás, hűtő ventillátor
12.2. Villamos motorok (egyenáramú, aszinkron szinkron motorok), veszteségei, hatásfoka, energiatakarékos motorok Mikor lépett életbe? 1. ütem 2011.06.16 Minimum IE2-s szabványnak megfelelő motorok 2. ütem 2015.01.01 A 7,5-375kW teljesítményű motoroknak meg kell felelni a IE3 hatásfok osztálynak vagy az IE2 hatásfok osztálynak, ha frekvenciaváltó van rákötve.
12.2. Villamos motorok (egyenáramú, aszinkron szinkron motorok), veszteségei, hatásfoka, energiatakarékos motorok Mikor lépett életbe? 3. ütem 2017.01.01 A 0,75-375kW teljesítményű motoroknak meg kell felelni a IE3 hatásfok osztálynak (vagy az IE2 hatásfok osztálynak, ha frekvenciaváltóval üzemelnek)
12.2. Villamos motorok (egyenáramú, aszinkron szinkron motorok), veszteségei, hatásfoka, energiatakarékos motorok Milyen motorokra nem vonatkozik a szabvány? Folyadékhűtéses motorok A motor egy termékbe van integrálva Az 1000m (tengerszinttől számítva) felett működő motorok A 40 C-nál magasabb vagy a -15 C-nál alacsonyabb környezeti hőmérsékleten működő motorok Füstelszívó motorok 400 C-nál magasabb környezeti hőmérsékleten működve Fékes motorok Robbanásveszélyes környezetben működő motorok
12.2. Villamos motorok hatásfoka, energiatakarékos motorok Mennyi idő alatt térül meg? Napi 7 órás üzemet és évi 250 munkanapot feltételezve a megtérülés átlagban 4 év, míg folyamatos éves üzem esetén fél év.
12.3. Villamos hajtások általános felépítése (villamos motor, tengelykapcsoló, hajtómű, szíj- és lánchajtás) Csigahajtóművek / VF-W típus Homlokkerekes hajtóművek / C típus Kúpkerekes hajtóművek / A típus Lapos hajtóművek / F típus Párhuzamos tengelyű hajtóművek / HDP típus Bolygókerekes hajtóművek / 300-as típus Precíziós bolygóművek / μ család Kúpkerekes szöghajtóművek / HDO típus
12.4. Villamos hajtások üzemeltetésének energetikai kérdései (teljesítménytényező, fázisjavítás, szabályozás fojtás, megkerülő ág, fordulatszám változtatás), frekvenciaváltók, áraminverter, feszültséginverter
állandó nyomaték igényű hajtások
változó nyomaték igényű hajtások
frekvenciaváltó használata
12.5. Módszerek a villamos energia hatékony felhasználásra Villamos energia fogyasztás: E=P*t, kwh P felvett hatásos teljesítmény Egyidejű teljesítmény csökkentése: részleges lekapcsolás, reteszelés, egyidejűség eltolása, csillag-delta kapcsolás, stb. AUTOMATIZÁLÁS vagy TECHNOLÓGIA
12.5. Módszerek a villamos energia hatékony felhasználásra Villamos energia fogyasztás: E=P*t, kwh t a P teljesítmény igénybevételének időtartama Időtartam csökkentés: bekapcsolás vezérlés, időablak tiltás, fényérzékelés, szakaszolhatóság kiépítése, stb. AUTOMATIZÁLÁS vagy FOGYASZTÓI MAGATARTÁS Valós, hatásos energiafogyasztás csökkenés
12.5. Módszerek a villamos energia hatékony felhasználásra Villamos energia költség csökkentés: Beruházás igényes lehet: Megújuló (alternatív) energia Energiahordozó váltás Energia diverzifikáció, kedvezőbb energia mix Fázisjavító berendezés telepítése Beruházás mentesen: Vásárlási ár csökkentése Kedvezőbb árszabás választása Lekötött negyedórás teljesítmény csökkentése Tartalék betáplálás szükségességének felülvizsgálata Fázisjavító berendezés beszabályozása
Ékszíj hajtások célja: Fordulatszám módosítás több tárcsaáttétel lehetséges, de a legkisebbet az ékszíj melegedése miatt szabvány határozza meg, a legnagyobbat a szíj megengedett sebessége Nyomaték átvitele Ékszíjhajtás veszteségei: Szlip (érintkező felületek súrlódása miatti hőfejlődés) Hiszterézis (ékszíj alakváltozás miatti hőfejlődés)
- IRODALOMJEGYZÉK [1] Büki Gergely: Energiarendszerek jellemzői és auditálásuk - Energetikai szakkönyvek, 2013 MMK kiadás [2] Leonardo Power Quality Initiative Magyar Rézpiaci Központ : Rugalmas energiaellátás A villamos-energia ellátás biztonságának növelése tartalék energia ellátással kiadvány 2003 [3] Bihari Péter: Erőművek BME jegyzet Budapest 2002