Energiagazdálkodásról villanyszerelőknek II. A meddőenergia-gazdálkodásról
2006/12. lapszám | netadmin | 6401 |
Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Energiagazdálkodásról villanyszerelőknek II. A meddőenergia-gazdálkodásról Minden váltakozó áramú rendszer egy speciális és igen összetett képződmény. Nem kívánok minden részletben a dolog mélyére hatolni, ezért néhány, a cikkemben előforduló állí...
Minden váltakozó áramú rendszer egy speciális és igen összetett képződmény. Nem kívánok minden részletben a dolog mélyére hatolni, ezért néhány, a cikkemben előforduló állítást fogadjunk el axiómaként, alapvető igazságként.
A váltakozó áramú rendszerre kapcsolt fogyasztókat a fogyasztás jellege szerint háromféle csoportba sorolhatjuk.
1. Wattos fogyasztók
Ezek általában a hőtermelésre használt berendezések (így például bojlerek,
hőtárolós kályhák stb.).
2. Induktív fogyasztók
Ezek mágneses teret hoznak létre maguk körül (így például a tekercsek).
3. Kapacitív fogyasztók
Így például a kondenzátorok.
Azt is tudhatjuk, hogy ideális fogyasztó nincs, tehát a fűtőszálaknak is van
egyúttal némi induktivitása és kapacitása is. Ugyanez igaz a tekercsre is,
amelynek van huzalellenállása és kapacitása, illetve a kondenzátorra is, amelynek
egyaránt van szivárgó árama és némi induktivitása is.
A váltakozó áramú hálózatok legjellemzőbb fogyasztója azonban a villanymotor.
Mint tudjuk, a villanymotor tekercsekből áll. A tekercsekben keletkező forgó
(vagy lüktető) mágneses mező idézi elő a motor forgását, amely a tengelyén
keresztül hasznos (wattos) munkát végez. Így tehát a villanymotor egy olyan
fogyasztó, amelynek jelentős induktivitása és jelentős ohmos ellenállása (terhelten)
van. A motor által végzett munka megegyezik a hálózatból vételezett (fogyasztásmérővel
mérhető) wattos energia [kWh] és a motor belső veszteségének különbségével.
Az átmágnesezéshez szükséges energiát (induktív meddő energia) egyéb energiaforrás
hiányában szintén a hálózatból vételezi a motorunk. A betáp-vezetéken folyó
áram tehát a motor által vételezett wattos és meddő áramok (vektoriális) összege.
Egy kicsit "tudományosabban" bemutatva az előző elméletet, a következőt mondhatjuk.
A wattos áram vektora és az induktív áram vektora 900-os szöget zár be egymással,
úgy, hogy az induktív áram "siet" (előbb éri el a maximumát) a wattoshoz képest
(1. vektorábra).
Fázisjavító
A motor betáp-vezetékén a wattos és meddő áramok összege (vektoriális összege)
folyik, ami melegedést okoz a vezetéken. Az 1960-as években a sok motoros
fogyasztó meddő és wattos energiaigénye miatt a villamos hálózatokon igen
komoly veszteségek jelentkeztek, és a hálózatok bővítése esedékessé vált.
Miután a hálózaton jelentkező meddő energia kondenzátorok alkalmazásával
helyben előállítható, amellyel csökkenthető a hálózatok leterheltsége, és
az esetleges hálózat- bővítésekre is később kerülhet sor, ezért az Energia
Hivatal olyan villamosenergia-árrendszert dolgozott ki, amely arra ösztönözte
a fogyasztókat, hogy saját erőből oldják meg a kellő meddő energia helyben
történő előállítását. Az erre a célra kifejlesztett készülékek a meddőenergia-kompenzálók
(más néven fázisjavítók).
Most már tudjuk, hogy a motoros fogyasztók wattos és induktív meddő áramot
egyaránt fogyasztanak. Azt is tudjuk, hogy az induktív fogyasztó áram vektora
900-os szöget zár be egymással úgy, hogy az induktív áram siet a wattoshoz
képest. Azt is tudjuk, hogy a kondenzátor az a berendezés, ami képes a meddő
energia helyben történő "előállítására". Ezt úgy tudja megtenni, hogy a kondenzátor
árama szintén 900-os szöget zár be a wattos árammal, csak az éppen késik (később
éri el a maximumát). Mivel a vezetéken egy időben folyik az induktív és a kapacitív
áram is, és a kettő éppen ellentétes irányú, így azok különbsége fogja terhelni
a hálózatot. Kívülről nézve tehát úgy fest a dolog, mintha a kondenzátor állítaná
elő a meddő energiát, pedig történetesen csak "kikompenzálja" azt.
Egyedi, csoportos
és központi kompenzáció
A fázisjavító berendezések elhelyezésétől függően megkülönböztetünk egyedi,
csoportos és központi kompenzációt.
Egyedi fázisjavításnak nevezzük azt a kompenzációt, amikor közvetlenül az induktív
fogyasztó kapcsaira helyezzük a kondenzátort. Mivel a betáp-vezetéken akkor
folyik a legkisebb áram, ha az induktív és kapacitív áramok kioltják egymást,
ezért fontos, hogy pontosan akkora kondenzátort válasszunk, amekkora a motorunk
meddőenergia-igénye.
Csoportos kompenzációnak nevezzük azt, amikor egy fogyasztó- csoport (például
egy üzemcsarnok) összes meddő energiáját próbáljuk meg egyetlen fázisjavító
berendezéssel kikompenzálni. Mivel a fogyasztás a legtöbb esetben változó,
a szükséges meddő energia is vele együtt változik. Ezért ezekben a fázisjavító
berendezésekben egy automatika figyeli a terhelés változását, és a szükséges
meddőenergia-igény függvényében több fokozatban kapcsolja a kondenzátorokat.
Központi fázisjavításnak nevezzük azt a meddőenergia-kompenzálást, amikor egy
telephely teljes meddőenergia-igényét egyetlen központi helyen kompenzáljuk
ki (természetesen ezt is automatikus szabályozással).
A kondenzátorokról fontos tudni, hogy tárolják az energiát. Kikapcsolás után
feszültség mérhető a kapcsain, ezért kisütésükről gondoskodni kell! Azokon
a hálózatokon, amelyeken kondenzátorok találhatók, fontos a kisütést elvégezni,
mert ha ezt nem teszszük meg, áramütés következhet be, még akkor is, ha szabályosan
végeztük a kikapcsolását.
A fázisjavító berendezés két nagy ellensége a meleg és a felharmonikus.
Meleg hatására a kondenzátorok teljesítménye rohamosan csökken, ezért a fázisjavító
berendezések élettartamának meghosszabbítása érdekében gondoskodni kell a helyiség
szellőzéséről.
A felharmonikusok a villamos hálózaton jelen lévő, 50 Hz-nél nagyobb frekvenciájú
(az 50 Hz egész számú többszöröse), a szabványos 50 Hz-es szinuszjelet torzító
összetevők. A kondenzátorokon a magasabb frekvenciájú jelek könnyen átjutnak
(minél magasabb a frekvencia, annál könnyebben). Ez az "átjutás" melegíti a
kondenzátorokat, amelyek idő előtt tönkremennek (rossz konstrukció esetén felrobbannak
vagy kigyulladnak). A felharmonikusokkal szennyezett hálózatokon ún. torló
fojtós berendezéseket alkalmaznak. Ezekben a kondenzátorokkal sorba kötött
fojtótekercs az, ami megakadályozza a magasabb frekvenciájú jelek kondenzátorba
jutását.
Azoknál a fogyasztóknál, ahol a felszerelt fogyasztásmérő alkalmas meddőenergia-mérésre
is, ott a meddőenergia-kompenzálás továbbra is a fogyasztók jól felfogott érdeke.
A jelenleg érvényben lévő 49/2006. (VII. 21.) GKM rendelet szerint ha a kisfeszültségű
(1000 V-nál kisebb feszültségű) hálózatokon az adott hónapban elfogyasztott
wattos energia és az induktív meddőenergia hányadosa nem haladja meg a 0,25-öt,
akkor nem kell felárat fizetni. Ellenkező esetben a túlfogyasztás után 3,90
Ft fizetendő minden egyes kVArh-ra.
A kapacitív meddő energia nem kívánatos a hálózaton, túlkompenzálás nem megengedett.
Ebben az esetben nincs tolerancia, 1 kVAr kapcitív energia után is már fizetni
kell, melynek az egységára szintén 3,90 Ft/kVArh. Laczó Pál
(Folytatása következik!)
