Studiul îmbunătățirii factorului de putere la echipamentele de sudare bazate pe transformator...

7/25/2019 Studiul mbuntirii factorului de putere la echipamentele de sudare bazate pe transformator electric

1/72

Sorin NICOLESCU

Studiul mbunt irii factorului de putere la echipamentele de sudare bazate pe transformator electric

Cuprins

1. Introducere .................................................................................................................... 3

2. Surse de sudare cu transformator electric ..................................................................... 62.1. Generalit i privind echipamentele de sudare ................................................... 62.2. Surse de sudare pentru sudarea cu arc electric ................................................. 82.3. Surse de sudare bazate pe transformator .......................................................... 11

2.3.1. Transformatorul electric ..................................................................... 112.3.2. aracteristicile e!terne ale surselor de sudare .................................... 1"

3. Studiu de caz privind costurile ener#etice la consumator industrial ............................ 21

". $roiectarea instala iei de optimizare ener#etic ........................................................... 2%".1. &odalit i de realizare a optimizrii ................................................................. 2%

".2. 'educerea puterii contractate (n v)rf de sarcin ............................................... 28".2.1. *utomatizarea deconectrii puterii contractate prin temporizare ....... 31".2.2. *utomatizarea puterii contractate prin limitare .................................. 3%".2.3. +rmrirea perioadei v)rf de sarcin (n sistem .................................... "2

".3. ,ptimizarea consumului ener#etic prin (mbunt-irea factorului de putere ..... "".3.1. +tilizarea mi/loacelor naturale pentru reducerea consumului de

ener#ie reactiv ................................................................................... "6".3.1.1. 0unc-ionarea dup #rafic a transformatoarelor .................. "6".3.1.2. 0olosirea motoarelor sincrone (n locul celor asincrone ..... "%".3.1.3. nlocuirea motoarelor asincrone supradimensionate .......... "%".3.1.". nlocuirea transformatoarelor slab (ncrcate ...................... "8".3.1.. &ontarea comutatoarelor stea triun#hi ........................... "".3.1.6. +tilizarea limitatoarelor de mers (n #ol ............................. "

".3.2. +tilizarea mi/loacelor speciale pentru compensarea puterii electrice

reactive ................................................................................................ 4".3.2.1. +tilizarea compensatoarelor de faz .................................. 4".3.2.2. +tilizarea compensatoarelor sincrone 5i a

condensatoarelor statice ..................................................... 4

1


2/72

Sorin NICOLESCU


".". alcul optimizare costuri ener#etice pentru studiul de caz propus ................... 1".".1. eterminarea flu!ului tehnolo#ic optim ............................................. 2".".2. ,ptimizarea consumului ener#etic prin metoda reducerii puterii ...... 2

".".3. ,ptimizarea consumului ener#etic prin metoda compensrii ener#ieireactive ................................................................................................

6"

. 7iblio#rafie ................................................................................................................... %2

2


3/72

Sorin NICOLESCU


Capitolul 1

INTRODUCERE

n prezent (n 'om)nia at)t micro(ntreprinderile c)t 5i firmele mici 5i mi/locii se dore5te a

reprezenta motorul economic. Schimbrile tehnolo#ice dar mai ales le#islative au condus la

(n#reunarea mana#ementului unei societ-i comerciale. n perioada imediat urmtoare

schimbrilor politice din anul 18 o parte din cei care (nainte lucrau (n comunitatea socialist

au ales s dezvolte o afacere privat. ac (n primii ani haosul le#islativ a permis acumularea

rapid de resurse financiare 5i materiale ulterior statul rom)n s9a aliniat le#ilor europene. *ctualii

administratori sunt evident neinstrui-i (n e!ploatarea (n favoarea lor a le#isla-iei actuale care prin

consisten-a ei prote/eaz at)t furnizorii de ener#ie electric c)t 5i consumatorii. n fapt (n

momentul de fa- se poate afirma c cei mai dezavanta/a-i sunt consumatorii casnici deoarece

de5i le#islativ e!ist posibilitatea ale#erii de tarife care ar fi avanta/oase pentru consumatorii

casnici ace5tia nu pot suporta de cele mai multe ori contravaloarea echipamentelor necesare

pentru a putea beneficia de aceste tarife preferen-iale. :ucrarea de fa- (5i propune s #seasc

solu-ii viabile pentru micile (ntreprinderi care au un consum ma!im simultan mai mare de 34 ;


4/72

Sorin NICOLESCU


costurilor ener#etice dar 5i problemele de natur tehnic sunt mari dar flu!urile tehnolo#ice pot

fi considerate direc-ionate (n a5a fel (nc)t s evite anumite paliere de consum 5i orare astfel (nc)t

la aceea5i putere ma!im absorbit costurile facturilor de ener#ie electric s fie mai mici.:ucrarea de fa- prezint 5i un caracter social prin rezolvarea unor probleme tehnico9

administrative care vor conduce (n final la rezolvarea eficient a problemelor economice.

'educerea costurilor tehnolo#ice (n cazul de fa- reducerea costurilor la utilit-i prezint un

impact ma/or (n dezvoltarea unei afaceri. =aloarea adu#at este evident crescut 5i aceasta

implic cre5teri salariale (n r)ndul an#a/a-ilor 5i cre5terea performan-ei economice (n ramura (n

care se desf5oar activitatea.

&odalitatea de solu-ionare a acestei probleme tehnico9economice const (n studiulaprofundat al flu!ului tehnolo#ic din societatea care dore5te implementarea acestei solu-ii. ntr9un

flu! tehnolo#ic e!ist opera-ii principale 5i opera-ii derivate. eea ce se dore5te (n prezenta

lucrare este identificarea acelor opera-ii derivate care nu sunt absolut necesare (n flu!ul

tehnolo#ic 5i care se realizeaz (n acela5i timp cu opera-iile principale. up identificarea acestor

opera-ii se vor cuta solu-ii pentru (ndeprtarea acestora de pe un anumit palier orar pentru a evita

v)rful de sarcin din sistemul ener#etic c)nd costurile ener#iei electrice formate din costuri

ener#ie electric activ 5i reactiv consumat respectiv putere ma!im simultan absorbit sunt

foarte mari. e asemenea o solu-ie viabil este ca dup identificarea acestor opera-ii derivate care

nu influen-eaz hotr)tor procesul tehnolo#ic implementarea unor sisteme de automatizare care

s poat opri (n condi-ii de si#uran- tehnolo#ic anumite procese secundare care adunate

(mpreun dep5esc o putere ma!im simultan absorbit contractat de consumator 5i al crei pre-

este foarte mare 5i cu o component ma/or (n pre-ul final al ener#iei electrice care apare pe

factura pe care furnizorul o emite consumatorului cu care are contract de furnizare ener#ie

electric. $a5ii care vor contura prezenta lucrare 5i elementele dezvoltate pe lar# se prezint (n

r)ndurile urmtoare> apitolul 1 reprezint un studiu asupra necesit ii reducerii consumurilor ener#etice (n

cadrul proceselor de produc ie pe de o parte respectiv sinteza capitolelor lucrrii pe de

alt parte.

"


5/72

Sorin NICOLESCU


apitolul 2 reprezint un studiu documentar asupra surselor de sudare bazate pe

transformator? se vor prezenta aspecte constructive ale surselor de putere din cadrul

surselor de sudare transformatoare transformatoare electrice i caracteristici e!terne ale

acestora care pot fi utilizate la construc ia surselor de sudare

apitolul 3 este destinat prezentrii unor solu ii practice de reducere a costurilor

ener#etice ale consumatorului prin optimizarea flu!ului tehnolo#ic i compensarea

ener#iei electrice reactive la consumatori. Se va prezenta un studiu de caz asupra

costurilor ener#etice la firma S T'IT,@ S': robeta Turnu Severin firm privat cu

domeniu de activitate construc ii metalice.

apitolul " este destinat calculului de proiectare al sistemelor de monitorizare a curbelorde sarcin i a ener#iei electrice reactive respectiv implementarea efectiv a msurilor de

optimizare ener#etic i compensare a factorului de putere la S T'IT,@ S': robeta

Turnu Severin firm privat cu domeniu de activitate construc ii metalice.

:ucrarea prin #eneralitatea situa-iei poate fi utilizat 5i de alte firme din sectorul industrial dac

reu5esc identificarea acelor opera-ii secundare 5i utilit-i care nu sunt absolut necesare de a fi

utilizate (n acela5i timp cu opera-iile principale din flu!ul tehnolo#ic.


6/72

Sorin NICOLESCU


Capitolul 2

SURSE DE SUDARE CU

TRANSFORMATOR ELECTRIC

2.1 Generalit i priin! e"#ipa$entele !e su!are

Achipamentele de sudare sunt dispozitive cu a/utorul crora este efectuat opera ia de sudare. n

func ie de procedeul de sudare solicitat sunt dezvoltate echipamente care s satisfac cerin ele din

prescrip iile de sudare (n vederea ob inerii unei calit i superioare a (mbinrilor sudate.

Avolu ia tehnolo#ic a echipamentelor de sudare a condus la promovarea unor procese de

sudare complet aumatizate (n scopul cre terii eficien ei economice i scderea costurilor de

produc ie. *stfel spus un echipament de sudare este un veritabil sistem de calcul i proces fiind

proiectat ca o solu ie inte#rat de efectuare a opera iei de sudare de monitorizare a parametrilor

de sudare i de luarea unor decizii n timp real pentru atin#erea obiectivului prescris de tehnolo#

prin prescrip ia de sudare.

, clasificare a echipamentelor de sudare se poate realiza dup mai multe cerin e. n cele

ce urmeaz se vor prezenta c)teva criterii care pot furniza o informa ie primar asupra tipurilor de

echipamente de sudare dezvoltate. *stfel aceste criterii pot fi>

6


7/72

Sorin NICOLESCU


up scopul urmrit dup procedeul de sudare

o Achipamente care realizeaz (mbinarea prin sudare dintre pr ile componente ale

unei piese sau a mai multor piese

o Achipamente care realizeaz o opera ie de (ncrcare prin care se depune un strat de

adaos peste materialul de baz

up modul de desf urare al procesului de sudare

o Achipamente pentru sudare prin topire care realizeaz sudare prin (nclzirea p)n

la topire a pieselor ce urmeaz a fi (mbinate

o Achipamente pentru sudare prin presiune care realizeaz sudarea prin e!ercitarea

unei for e de apsare (ntre piesele de sudat cu sau fr (nclzirea local a acestora

o Achipamente pentru sudarea prin topire i presiune care realizeaz sudarea prin

(nclzirea p)n la topire a pieselor dup care se aplic o for de apsare (ntre

piesele de sudare ce de/a format un strat de metal topit (n zona de (mbinare

o Achipamente de sudare hibride care utilizeaz efectul siner#ic creat din dou

procedee de sudare independente (n scopul ob inerii unor performan e superioare ale procesului de sudare o calitate mrit a (mbinrilor sudate i o cre tere a

productivit ii

o Achipamente de sudare pentru realizarea de micro(mbinri

up modul de e!ecutare a sudrii

o Achipamente pentru sudarea manual cu a/utorul crora sudarea se efectueaz prin

opera ii manualeo Achipamente pentru sudarea semimecanizat cu care o parte din opera iile de baz

se realizeaz mecanizat

o Achipamente pentru sudarea mecanizat unde toate opera iile de baz se realizeaz

(n sistem mecanizat

%


8/72

Sorin NICOLESCU


o Achipamente pentru sudarea automat unde at)t opera iile baz c)t i cele au!iliare

se realizeaz automat dup un anumit pro#ram

Achipamente au!iliare

o Achipamente de e!haustare pentru absor ia fumului eliminat (n procesul de

(mbinare i care pot fi parte inte#rant a echipamentelor de sudare propriu zise sau

pot fi echipamente independente care pot (ndeplini i alte func ii.

2.2 Surse !e su!are pentru su!area "u ar" ele"tri"

Sursa de sudare cu arc electric echipament de sudare cu arc electric care furnizeaz i

controleaz ener#ia electric necesar alimentrii arcului. n func ie de utilizarea acestora sursele

de putere se clasific dup>

dup felul curentului debitat>

o curent continuu>

redresor> redresor destinat alimentrii unui arc electric de curent continuu convertizor> ansamblu #enerator de curent continuu i motor electric de

antrenare

#rup electro#en> ansamblu #enerator de curent continuu i motor cu ardere

intern

o curent alternativ>

transformator> transformator destinat alimentrii unui arc electric

convertizor> ansamblu #eneratorul de curent alternativ B4C44 DzE i

motor electric de antrenare

dup forma ener#iei primare>

o electric>

8


9/72

Sorin NICOLESCU


transformator

redresor

convertizor

o mecanica>

#rup electro#en

dup forma caracteristicii e!terne>

o cobor)toare> surs cu caracteristica e!tern la care tensiunea scade mult c)nd

cre te curentul Bpanta ma!im de " 9 = la 144 *E

redresor

transformator

#enerator

o ri#id> surs cu caracteristica e!tern slab cresctoare sau cobor)toare adic

tensiunea rm)ne aproape constant la varia ia curentului

redresor

#enerator

o re#labil> sursa a crei caracteristic e!tern poate fi modificat (n intervalul

caracteristic ri#id caracteristic cobor)toare

redresor

#enerator

dup numrul posturilor de sudare alimentate simultan

o surs monopost> surs pentru sudare cu arc electric destinat unui si#ur post

transformator

redresor

#enerator

o surs multipost> surs pentru sudare cu arc electric destinat mai multor posturi

transformator


10/72

Sorin NICOLESCU


redresor

dup procedeul de sudare pentru care sunt destinate>

o cu electrozi inveli i

o sub flu!

o &IG &*G

o

o independent> surs realizat ca o unitate constructiv independent i

neincorporat (ntr9un ansamblu

redresor

transformator

o (ncorporat> surs (ncorporat (ntr9o unitate constructiv care indepline te i alte

functiuni

instala ie &IGC&*G

dup felul montrii>

o fi!e> surse prevzute a func iona (n acela i loc timp (ndelun#at

redresor multipost

transformator multipost

surse (n linii tehnolo#ice

o mobile> surse prevzute pentru a fi transportate u or (n diferite locuri

transformator

redresor

convertizor

dup locul e!ploatrii>

14


11/72

Sorin NICOLESCU


o pentru interior> surse destinate a fi utilizate (n locuri acoperite ferite de ac iunea

ploii sau a v)ntului

redresor

transformator

o pentru e!terior> surse destinate a fi utilizate i (n e!terior

#rup electro#en

2.% Surse !e su!are &a'ate pe trans(or$ator

2.%.1 Trans(or$atorul ele"tri"

Transformatorul electric este un aparat electroma#netic static cu a/utorul cruia se transfer

ener#ia din circuitul primar (n circuitul BcircuiteleE secundare izolate de primul prin intermediul

unui circuit ma#netic comun. Transferul de ener#ie se efectueaz (n condi-iile mririi sau

mic5orrii tensiunii conform cerin-elor concrete ale aplica-iei. orespunztor defini-iei

transformatorul se compune din>

(nf5urare BbobinE primar una sau mai multe (nf5urri BbobineE secundare

miezul ma#netic comun pe care sunt plasate (nf5urrile.

$rincipiul constructiv al transformatorului rezult din fi#ura 2.1.

11


12/72

Sorin NICOLESCU


0i#. 2.1 $rincipiul constructiv al transformatorului electric

nf5urarea primar 5i (nf5urarea BrileE secundar sunt (nln-uite de flu!ul ma#netic comun careasi#ur transferul de ener#ie din circuitul primar (n cel BceleE secundarBeE 5i de aici (n sarcina )s.

0iecare (nf5urare #enereaz 5i un flu! de dispersie care nu se inchide (n circuitul ma#netic

comun.

Transformatoarele (ndeplinesc dou func-ii esen-iale 5i anume>

transform parametrii electrici B+ IE conform cerin-elor impuse de aplica-ie

izoleaz electric circuitul consumatorului de cel al sursei de ener#ie (n cazul (n care

poten-ialele acestuia sunt periculoase sau dac aplica-ia impune acest lucru.

Transferul de ener#ie se face astfel> ener#ia electric a sursei ce alimenteaz primarul se

transform (n ener#ie ma#netic care iar acesta se Ftrece din nou (n ener#ie electric accesibil

la bornele secundarului. Aner#ia c)mpului ma#netic este de forma>

LWm

=

2

2

B2.1E

unde>

12


13/72

Sorin NICOLESCU


9 flu!ul produs la trecerea curentului prin (nf urare

I intensitatea curentului electric care strbate (nf urarea

@sp numrul de spire al (nf urrii

'm reluctan a ma#netic a miezului feroma#netic

'ezult c reluctan-a 'm trebuie s fie c)t mai mic ceea ce atra#e dup sine necesitatea

confec-ionrii circuitului ma#netic din materiale speciale cu permeabilitate c)t mai mare.

Totodat se cunoa5te c (n circuitele ma#netice masive apar curen-i turbionari ce cauzeaz

pierderi importante. $entru reducerea acestora circuitul ma#netic BmiezulE transformatorului se

confec-ioneaz din foi de tabl BtoleE izolate (ntre ele 5i av)nd o rezisten- electric mare ob-inut

prin adu#are de siliciu (n structura materialului feroma#netic. *stfel un miez ma#netic realizat

din tole are forma din fi#ura 2.2.

0i#. 2.2 &iezul feroma#netic al transformatorului din tabl silicioas

nf5urrile Bbobina/eleE se realizeaz din conductoare de cupru bobinarea fiind realizat pe o

carcas ri#id din material electroizolant sau fr carcas (n cazul transformatoarelor de puteri

mari. $artea circuitului ma#netic pe care se dispun (nf5urrile se numesc coloane 9 1 iar

cellalte pr-i ce inchid circuitul ma#netic (ntre coloane se numesc /u#uri 9 2. &iezurile se pot

realiza din tole AHI sau +HI conform fi#urii 2.3.

13


14/72

Sorin NICOLESCU


0i#. 2.3 'ealizarea tolelor i dispunerea (nf urrilor

a. pe aceea5i coloan> alturat i coa!ial b. pe coloane diferite

Transformatoarele cu puteri mai mari de ;=* se introduc (n cuve metalice umplute cu ulei (n

scopul (mbunt-ii evacurii cldurii datorate pierderilor (n transformator 5i evitarea (nclzirii

e!cesive a bobina/ului temperatura ma!im admis a acestuia situ)ndu9se (n /urul valorii de

%44. uva este prevzut cu -evi sau ondula-ii pentru mrirea suprafe-ei de schimb de cldur cu

e!teriorul. $entru rcire se utilizeaz 5i lichide sintetice neinflamabile. 'eprezentarea

conven-ional a transformatorului se realizeaz prin unul din modurile prezentate (n fi#ura 2."

simbolizarea bornelor fiind cu litere mari pentru (nf urarea primar respectiv cu litere micipentru (nf urarea secundar.

0i#. 2." 'eprezentarea conven ional a transformatorului

2.%.2 Cara"teristi"ile e*terne ale surselor !e su!are

1"


15/72

Sorin NICOLESCU


in punct de vedere al formei caracteristicii e!terne intereseaz tensiunea de mers (n #ol a sursei

+4 curentul de scurtcircuit I; i panta caracteristicii. Sursele de sudare se clasific dup panta

caracteristicii astfel>

aracteristic e!tern ri#id>

o 'sd 4

o

214% sdR =C*

aracteristic e!tern cobor)toare

o

214% >sdR =C*

aracteristic brusc cobor)toare>

o

1=sdR =C*

aracteristica e!tern a unui transformator este curba de varia ie a tensiunii secundare (n raport

cu intensitatea curentului din secundar +2 f BI2E.ac la un transformator de putere obi nuit

alura caracteristicii este u or cztoare (n cazul unui transformator pentru sudare aceasta este

pronun at cztoare a a cum se prezint (n fi#ura 2..

0i#. 2. aracteristica e!tern a transformatorului electric

1 transformator obi nuit 2 transformator pentru sudare

1


16/72

Sorin NICOLESCU


nclinarea pronun at a caracteristicii e!terne respectiv cre terea cderii de tensiune (n sarcin se

ob ine pe seama reactan ei de scurtcircuit ca rezultat al cre terii voite a reactan ei de dispersie.

Termenul Fstatic utilizat pentru caracteristici e!terne la transformatoarele pentru sursele desudare eviden iaz faptul c aceast caracteristic este trasat (n condi iile (n care varia iile

curentului debitat sunt suficient de lente astfel (nc)t tensiunea s nu difere de cea indicat de ctre

caracteristic. Se prezint (n fi#ura 2.16 caracteristica e!tern a unei surse de sudare. $anta

caracteristicii e!terne este definit prin rezisten a diferen ial a sursei Rs!. Sub acest aspect se

vorbe te de o surs cu caracteristic pronun at cztoare Babrupt cztoareE dac un#hiul seste

mai mare de 4 #rade deci Rs! e mai mic dec)t zero. ,rientativ pentru ca o surs s fie

considerat cu caracteristic pronun at cztoare valoarea absolut a rezisten ei diferen iale trebuie sa fie mai mare dec)t circa 44%C=* (n vecintatea punctului de func ionare (n re#im

normal de sudare.

433


17/72

Sorin NICOLESCU


0i#. 2.6 aracteristica e!tern a unei surse de sudare

Tensiunea de mers (n #ol i curentul de scurtcircuit sunt doi dintre parametrii importan i care

caracterizeaz sursele de sudare fiind de multe ori specifica i pe placa de timbru a

echipamentelor de sudare. Se prezint (n fi#ura 2.% cei doi parametrii enun a i.

1%


18/72

Sorin NICOLESCU


0i#. 2.% Tensiunea de mers (n #ol i curentul de scurtcircuit

Tensiunea de mers in #ol notat cu u+corespunde situa iei c)nd valoarea curentului debitat este

nul B(nainte de amorsarea arcului electric i dup stin#erea acestuia adic (n pauza dintreamorsri. urentul de scurtcircuit notat cu i,corespunde situa iei c)nd bornele sursei sunt (n

scurtcircuit i, fiind valoarea curentului debitat de surs care se stabile te (n aceste condi ii

tensiunea la borne fiind nul. 'eferitor la tensiunea din arc caracteristica e!tern cobor)toare

este necesar pentru a putea pstra raportul + 4C+a 2. &en inerea raportului ma!im admisibil

(ntre curentul de sudare I2 i cel de scurtcircuit I ;mai mic sau e#al cu 2 poate fi /ustificat spre

e!emplu la sudarea cu electrod (nvelit prin>

raportul este limitat superior pentru c un curent de scurtcircuit relativ mare provoac>

o cre tere a pierderilor de metal prin (mpro cri sub forma de stropi.

o perturb atmosfera de protec ie din zona de sudare

o creeaz o a#ita ie neobi nuit a bii de metal deci calitate redus a (mbinrii

varia ia lun#imii arcului datorit imperfec iunii conducerii electrodului

18


19/72

Sorin NICOLESCU


0i#. 2.8 'aportul dintre tensiunea din arc i tensiunea de mers (n #ol

'eferitor la stabilitatea dinamica a arcului electric de curent alternativ un parametru important

este tensiunea de mers (n #ol +4a crei valoare se dore te a fi c)t mai mare. Spre e!emplu>

la sudarea cu electrozi (nveli i> + 4 1 .. 3 = fa de tensiunea din arc care va fi mult

mai mare> +a 64 .. % =

la sudarea sub flu!> +4 24 .. "4 = fa de tensiunea din arc care va fi + a %4 .. 84 =

Se pot observa urmtoarele>

tensiunea de mers (n #ol este o valoare de compromis deoarece chiar dac se dore te o

tensiune c)t mai mare pentru stabilitatea arcului electric de curent alternativ totu i pentru

a ob ine valoarea curentului nominal de sudare atunci cre te #abaritul transformatorului i

implicit costul acestuia

deasemenea o tensiune de mers (n #ol mare for eaz o absor ie mai mare a curentului din

re eaua de alimentare

tensiunea de mers in #ol este direct implicat (n pericolul de electrocutare

in punct de vedere constructiv U+ este dependent de impedan a de scurtcircuit a

transformatorului deoarece dac factorul de putere este constant i dac intensitatea curentului

nominal din secundar este constant atunci U2este mai mare cu c)t )s"este mai mare Ble#ea lui

1


20/72

Sorin NICOLESCU


,hm U2- I2* )s"E. &rirea )s"se poate ob ine dac se mre te Rs" rezisten a de scurtcircuit sau

s"/ reactan a de scurtcircuit. *stfel>

mrind Rs"implic>

o cre te curentul absorbit deci consum ridicat i randament sczut

o e!isten a unor rezisten e mari in circuitul de sudare induce arc electric instabil

mrind s"implic>

o reducerea factorului de putere BcosJ 4" .. 46E

$entru diversele procedee de sudare e!istente se re#sesc surse de sudare cu diferite caracteristici

e!terne dupa cum se poate observa din fi#ura urmtoare>

0i#. 2.1 aracteristici ale surselor de sudare cu arc electric

:a transformatoarele obi nuite se dore te ca valoarea curentului s fie variabil (n func ie de

structura consumatorului pstr)ndu9se (n acela i timp o tensiune constant. :a transformatoarele

24


21/72

Sorin NICOLESCU


de sudare consumatorul Barcul electricE solicit (n func ie de condi iile tehnolo#ice o varia ie at)t

a curentului c)t i a tensiunii.

21


22/72

Sorin NICOLESCU


Capitolul %

STUDIU DE CA) 0RIIND COSTURILE

ENERGETICE LA CONSUMATOR

INDUSTRIAL

%.1 0re'entarea "a'ului supus opti$i'rii

n cadrul acestui capitol se dore5te prezentarea unui consumator din robeta Turnu Severin

urmrindu9se eviden-ierea aspectelor tehnico9economice din cadrul firmei. $entru (nceput se va

elabora o fi5 a firmei urmat de stadiul actual. n prezentul para#raf se vor prezenta c)teva

informa-ii cu caracter #eneral care vor eviden-ia caracterul industrialCprestri servicii al societ-ii.

0irma SC TRITON SRLa fost (nfiin-at (n anul 2444 i de-ine un numr de 3 de salaria-i i o

hal de produc ie situat pe centura ora ului. n fi#ura 3.1 se prezint punctul de lucru supus

studiului de optimizare>

22


23/72

Sorin NICOLESCU


0i#. 3.1 $unctul de lucru ce urmeaz a fi optimizat

eoarece studiul se realizeaz pe un consumator real informa-iile prezentate se re#sesc (n actele

contabile 5i cr-ile tehnice ale acesteia la sectoarele aferente. eoarece consumatorul supus

studiului are mai multe puncte de consum studiul se va referi doar la un punct de consum care va

fi eviden-iat (n cele urmeaz.

INFORMAII ADMINISTRATIE

enumire firm SC TRITON SRLod 0iscal R omeniu de activitate omeniu principal>

9 construc ii metalice

omeniu secundar>

9 construc-ii hidrotehnice "2"?

23


24/72

Sorin NICOLESCU


9 demolarea construc-iilor terasamente 5i or#anizare de santier "11?*dresa Sediu robeta Turnu Severin /ude- &ehedin-ienumire $unct onsum *telier &ecanic

*dres $unct onsum entura SeverinINFORMAII TE3NICE

0i5a solu-ieC*viz racordare *viz racordare emis de AK istribu-ie$utere instalat 1"1 ;

0i#. 3.2 Achipamente utilizate la punctul de consum

,ptimizarea costurilor ener#etice const (n absor-ia de putere ma!im simultan (n paliere orare

diferite de cele considerate prin hotr)re a autorit-ii competente ca fiind v)rfuri de sear sau de

diminea- respectiv la limitarea puterii absorbite prin introducerea unor echipamente automatecare vor (ntrerupe alimentarea cu ener#ie electric a acelor echipamente care nu sunt absolut

necesare (n flu!ul tehnolo#ic sau monitorizarea echipamentelor.

26


27/72

Sorin NICOLESCU


Capitolul 4

0ROIECTAREA INSTALA IEI DE

O0TIMI)ARE ENERGETIC5

4.1 Mo!alit6i !e reali'are a opti$i'rii

,ptimizarea costurilor ener#etice (n cazul consumatorului prezentat anterior se poate realiza (n

trei moduri>

msuri tehnice de modernizare> constau (n retehnolo#izarea atelierului supus studiului

prin (nlocuirea echipamentelor vechi consumatoare de ener#ie 5i putere cu echipamente

moderne fiabile bazate pe electronic de putere care prezint un consum ener#etic redus

5i o durat de utilizare mic msuri tehnico9administrative> constau (n elaborarea unui plan de lucrri care s modifice

flu!ul tehnolo#ic (n favoarea unor consumuri (n orele de #ol respectiv implementareaunor sisteme de monitorizare 5i comand care s men-in consumurile de putere (n

limitele solicitate prin documenta-iile tehnice aprobate de furnizor msuri tehnice care s conduc la scderea factorului de putere nominal calculat (n fiecare

lun 5i care reprezint principalul efect al consumului de ener#ie electric reactiv.

2%


28/72

Sorin NICOLESCU


Aste evident c prima solu-ie este cea mai costisitoare 5i implic 5i cuno5tin-e tehnice variate

av)nd (n vedere pla/a mare de servicii realizate. $rima solu-ie cuprinde de fapt 5i solu-ia a doua

deoarece ob-inerea unor echipamente cu alte caracteristici tehnice implic 5i modificareadocumenta-iei tehnice la furnizor. osturile implementrii primei solu-ii sunt (ns foarte mari iar

activitatea lucrativ (n cadrul atelierului de repara-ii 5i microproduc-ie nu are un caracter

productiv pentru a /ustifica o investi-ie de acest #en ci doar caracter de serviciu suport la

activitatea de baz. *stfel se opteaz pentru cea de a doua solu-ie 5i pentru cea de a treia solu-ie

anume modernizarea echipamentelor prin implementarea unor echipamente de monitorizare 5i

protec-ie care s rezolve problema respectiv prin urmrirea 5i compensarea factorului de putere

local sau (n cadru #eneral la nivel de atelier.

4.2 Re!u"erea puterii "ontra"tate 7n 8r( !e sar"in

, msur administrativ care se va reflecta direct asupra facturii de ener#ie a furnizorului const

(n reducerea puterii ma!ime contractate la o perioad de 1 minute continue. *stfel deoarece

consumatorul are (n momentul de fa- tariful binom durat medie de utilizare conform

contractului de furnizare plte5te valoare ener#ie 5i putere. Se prezint (n tabel ".1 tarifele actuale

la ener#ie electric 5i putere contractat valorile fiind fr T=* 5i acciza calculate.

Tabel ".1 Tarife re#lementate

Nieluri !e

tensiune e9ale "u

"ele !in pun"tele

!e !eli$itare a

instala6iilor

Durata !e utili'are $i"

0entru putere :lei;,


29/72

Sorin NICOLESCU


@*:TM

TA@SI+@A

B114 ;=E

13444 86 4"%68 42""4 4188

&AIA

TA@SI+@A

B1 9 114 ;=

e!clusivE

1383%1 64124 4322 42664 42146

N,*SM

TA@SI+@A

B41 9 1 ;=

inclusivE

144 6"234 46 43"8 42%%1

Nieluri !e

tensiune e9ale "u

"ele !in pun"tele

!e !eli$itare a

instala6iilor

Durata !e utili'are $e!ie



30/72

Sorin NICOLESCU


inclusivE

Nieluri !e

tensiune e9ale "u

"ele !in pun"tele

!e !eli$itare a

instala6iilor

Durata !e utili'are $are



31/72

Sorin NICOLESCU


'educerea puterii contractate are un efect direct asupra facturii de prezumat pe care furnizorul o

emite consumatorului pentru a putea acoperi eventualele pierderi financiare (n condi-iile (n careconsumatorul nu ar achita factura curent. 0actura de prezumat este un element de si#uran-

pentru furnizor dar care are efecte ne#ative asupra consumatorului (n sensul blocrii de ctre

furnizor pe o perioad de p)n la 34 zile a unor resurse financiare ale consumatorului. :a

emiterea facturii urmtoare dup citirea echipamentelor de msurare furnizorul efectueaz

re#ularizarea facturii de prezumat. 'iscul reducerii puterii contractate const (n contractarea unei

puteri mai mici dec)t cea reale la consumator fr a prevedea automatizrile absolut necesare din

calea de alimentare va conduce la dep5irea puterii contractate restul puterii (nre#istrate de ctreechipamentul de msurare fiind facturat la un pre- mult mare. eoarece se observ din structura

consumatorului prezentat (n para#rafele anterioare c niciunul din echipamentele prezentate mai

sus nu necesit o suprave#here special din punct de vedere electric al continuit-ii (n alimentare

se poate (ntrerupe alimentarea (n orice moment. Totu5i din considerente de natur constructiv a

echipamentelor 5i protec-iilor se va limita sarcina care se (ntrerupe la o valoare rezonabil.

4.2.1 Auto$ati'area !e"one"trii puterii "ontra"tate prin te$pori'are

$entru temporizarea perioadei de consum se propune utilizarea unui cronometru di#ital de tip

Schlumber#er. *cest cronometru fi#ura urmtoare este un produs al firmei Schlumber#er din

$oitiers 0ran-a. n #ama de produse de acest fel dispozitivul se re#se5te sub forma>

Schlumber#er IA 1438 Dz 8114. Temporizatorul di#ital Schlumber#er reprezint o solu-ie

fiabil 5i economic de urmrirea a orelor de v)rf de sarcin din sistemul ener#etic 5i luarea de

msuri lunare pentru (ncadrarea (n puterea contractat pentru orele de v)rf. &sura implementrii

temporizrii di#itale este considerat una tehnico9economic deoarece impune modernizareasolu-iei de alimentare prin implementarea de echipamente noi dar 5i o solu-ie administrativ

deoarece fr recontractarea la furnizor a puterii ma!ime absorbite reducerea tehnolo#ic a

puterii contractate nu se va re#si (n factura final de ener#ie ci doar (n factura de prezumat care

este direct le#at de puterea contractat.

31


32/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".1 ronometrul di#ital Schlumber#er

aracteristicile tehnice ale acestui temporizator sunt>

Tensiunea nominal de alimentare> +n 144C234 = c.a. Tensiunea ma!im la bornele contactului mobil> +c1 24 = c.a. 0recven-a nominal a re-elei de alimentare> fn 4C64 Dz urentul ma!im de comuta-ie> Ic1 3 *

'ezerva de func-ionare a bateriei interne> ani ondi-ii de depozitare> 9244 9 H644..

easul electronic pro#ramabil este prevzut cu o plac de borne cu " modalit-i de le#are a

dispozitivului (n instala-ii. n varianta (mbunt-it ceasul electronic este prevzut cu trei contacte

interne pro#ramabile independent. n lucrarea de fa- se dore5te ac-ionarea electroma#netului

monofazat de curent alternativ ceea ce implic un sin#ur contact mobil intern. Schema electric

pentru alimentarea ceasului electronic pro#ramabil este prezentat (n fi#ura de mai /os.

32


33/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".2 Schema electric pentru alimentarea cronometrului di#ital Schlumber#er

n aceste condi-ii ceasul electronic pro#ramabil este corect alimentat 5i va afi5a ora curent

anterior pro#ramat. Schema electric de conectare a ceasului electronic pro#ramabil (mpreun

cu echipamentul intermediar care se dore5te a fi comandat prin intermediul contactului mobil

intern C1este prezentat (n fi#ura urmtoare.

0i#. ".3 Schema electric de conectare a cronometrului di#ital Schlumber#er

n fi#ura ".3 au fost utilizate urmtoarele nota-ii>

1 borna intrare faz la ceasul electronic pro#ramabil 2 borna intrare nul la ceasul electronic pro#ramabil 3 borna contactului intern mobil care coincide cu circuitul de intrare faz

33


34/72

Sorin NICOLESCU


" borna contactului intern mobil care corespunde circuitului de ie5ire faz 'ti releu de timp intermediar> este releul care asi#ur mi5carea contactului mobil intern

cre)nd astfel cele dou pozi-ii definite de productor> a circuit deschis adic (ntre borna3 5i borna " nu e!ist continuitate 5i b circuit (nchis adic (ntre borna 3 5i borna " e!ist

continuitate. 'eleul de timp intermediar este compus dintr9un microprocesor de timp 5i un

releu intermediar temporizarea asi#ur)ndu9se prin pro#ramarea re#istrelor

microprocesorului iar comanda se realizeaz cu un releu intermediar clasic (nsemn)nd o

bobin care atra#e armtura mobil care este de fapt contactul intern mobil C1 1 contact intern mobil care sub ac-iunea releului de timp intermediar (5i schimb

pozi-ia (nchiz)nd sau deschiz)nd circuitul electric.

*5a cum reiese din schema electric se identific dou circuite>

ircuit de alimentare> asi#ur alimentarea din re-eaua de distribu-ie a furnizorului cu

tensiunea nominal a re-elei +n 234 = c.a. la bornele de intrare (n ceas dup cum

urmeaz> circuitul faz intrare se conecteaz la borna 1 circuitul nul intrare se conecteaz

la borna 2. Se poate constata faptul c schema electric prezentat mai sus este schema

practic de conectare. *stfel pentru a nu se asi#ura separat cone!iunea pe circuitul de

faz la borna 3 a ceasului se ale#e varianta practic de a realiza o punte (ntre borna 1 5iborna 3. e asemenea pentru circuitul de nul se realizeaz conectarea bornei de nul a

electroma#netului direct la borna 2 a ceasului. $rin aceste artificii constructive se

realizeaz o reducere a spa-iului ocupat de ctre circuitele electrice (n interiorul

dispozitivului. ircuit de comand> asi#ur comanda contactului mobil intern C1. *ceasta se realizeaz

prin temporizarea creat de releul de timp.

onectarea practic se poate realiza ca (n fi#ura ".". ircuitul prezentat mai sus va func-iona

astfel> aliment)nd la borna 1 cuFintrare faz intrare5i la borna 2 cuNintrare nul intrareaplic o

tensiune la bornele releului de timp intermediar Rti care (5i schimba pozi-ia contactului mobil

intern C1. $rin (nchiderea contactului intern mobil C1se realizeaz cone!iunea (ntre borna 3 5i

borna " care prin intermediul pun-ii dintre borna 1 5i borna 3 va asi#ura prin contactul (nchis C1

3"


35/72

Sorin NICOLESCU


circuit faz la borna " respectivFieire faz ieire iar prin puntea realizat la borna 2 se ob-ine

Nieire nul ieire a5a cum se prezint (n fi#ura ".">

0i#. "." onectarea efectiv a temporizatorului

Schema electric de conectare prezint urmtoarele observa-ii>

ircuitul faz este simbolizat conform standardului cu albastru ircuitul nul este simbolizat conform standardului cu maro nchiderea sau deschiderea contactului mobil intern se realizeaz pe circuitul de faz 5i nu

pe cel de nul pentru a nu aprea curen-i reziduali de valori foarte mari conform

standardelor (n electrotehnic (ntotdeauna (ntreruperea se realizeaz pe circuitul de faz

, observa-ie foarte important este aceea c echipamentul este func-ional la conectarea

individual pe o faz. A!ist posibilitatea evident de a monta pro#ramatoare di#itale pentru

(ntreruperea simultan a celor 3 faze. Scopul utilizrii acestei automatizri este acela de (ntrerupe

alimentarea cu ener#ie a receptoarelor la un moment prescris. *cest lucru este necesar deoarece

echipamentele de msurare moderne (nre#istreaz puterea ma!im simultan absorbit conform

3


36/72

Sorin NICOLESCU


le#isla-iei la un interval de 1 minute. *cest lucru este util deoarece pentru un consumator

(nseamn c poate absorbi puterea ma!im prin utilizarea tuturor echipamentelor din hal dar fr

a dep5i o perioad continu de 1 minute. Temporizatorul di#ital poate pro#ramat pentru p)n la144 de pozi-ii ale contactului mobil ceea ce (nseamn mai mult dec)t necesarul acoperirii unei

zile cu 3 schimburi de lucru.

ma!T

NT! =

B".2E

unde>

@Th numr de temporizri necesar (ntr9o or D ciclul orar (n minute

Tma! timpul ma!im de func-ionare la putere ma!im

"1

64==!NT

B".3E

@umrul total de comutri ale contactului mobil pe pozi-ia deschis (ntr9o zi complet sedetermin astfel>

z!z NNTNT = B"."E

unde>

@Tz numrul de temporizri (ntr9o zi complet

@Th numr de temporizri necesar (ntr9o or

@Dz numrul de ore considerat (ntr9o zi complet

62"" ==zNT B".E

*5a cum se afirma (n r)ndurile anterioare aceast automatizare permite func-ionarea la putere

ma!im pe o perioad de p)n la 1 minute continuu. +n element absolut important (n realizarea

36


37/72

Sorin NICOLESCU


acestei automatizri (l reprezint factorul de simultaneitate. 0actorul de simultaneitate este dat de

personalul care lucreaz (n permanen- la utila/e 5i personalul au!iliar. $entru buna func-ionare a

(ntre#ului sistem de automatizare protec-ia cronometric se completeaz 5i cu alte protec-ii deabsor-ie a puterii ma!ime la consumator.

4.2.2 Auto$ati'area puterii "ontra"tate prin li$itare

:imitarea puterii ma!ime simultan absorbite este o solu-ie relativ complicat (n sensul c ea se va

aplica local pentru deconectarea consumatorilor suplimentari care sunt pasa#eri ca li evenimente>

Achipamente de sudare $olizoare un#hiulare de m)n

Triodine

Toate aceste tipuri de echipamente sunt mobile 5i astfel nu pot fi monitorizate sau -inute sub

control prin deconectri pro#ramate. e aceea se va lua msura ca (n hal (n locurile accesibile s

se instaleze surse de alimentare cu ener#ie electric speciale care vor fi monitorizate de ctre

echipamentele de limitare. $entru limitare se propun urmtoarele echipamente>

:imitatorul de consum K TS trifazat fi#ura ".>

0i#. ". :imitatorul trifazat

:imitatorul de consum K TS monofazat fi#ura ".6>

3%


38/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".6 :imitatorul trifazat

*ccesoriile care se vor putea utiliza (mpreun cu solu-iile propuse mai sus sunt de natur

constructiv 5i completeaz sistemul de automatizare prin cre5terea eficien-ei (n func-ionare 5i asi#uran-ei (n alimentare a receptoarelor vizate. *cestea sunt prezentate (n (i9ura 4.> cu

specifica-ia faptului c rm)ne la latitudinea utilizatorului dac va folosi accesoriile indicate ele

nefiind un element absolut necesar pentru efectuarea func-iei de deconectare la cre5terea sarcinii

peste cea pro#nozat (n studiu>

0i#. ".% *ccesorizarea limitatorului tip K TS

38


39/72

Sorin NICOLESCU


ele dou situa-ii cu limitatoare de putere pentru receptoare monofazate sau trifazate sunt

eficiente prin func-ia rapid de deconectare pe care o prezint. ezavanta/ul ma/or al acestor

echipamente este dat de faptul c nu e!ist un control real asupra consumatorilor la care serenun- (n perioada de v)rf de sarcin. $entru aceasta se prezint o solu-ie considerat

avanta/oas prin faptul c asi#ur prin construc-ie controlul asupra sarcinii deconectate.

'eleu Bde curentE de control delestare sarcin tip K :*' fi#ura ".8>

0i#. ".8 'eleu control sarcin

aracteristicile constructive electrice 5i mecanice ale automatizrii prezentate sunt>

0i# ". aracteristicile constructive ale releului de sarcin

3


40/72

Sorin NICOLESCU


Se remarc urmtoarele calit-i constructive ale acestui tip de releu>

onectare simpl pentru consumatorii importan-i

Aste eficient (n situa-ii cum ar fi varia-ia rapid a curentului

'ealizeaz o eficient reducere a consumurilor (n v)rf de sarcin

Schema electric a acestei automatizri se prezint (n fi#urile urmtoare>

'eleu control sarcin K :*' tip O>

0i#. ".14 Schema electric a releului K :*'C,

'eleu control sarcin K :*' tip S>

"4


41/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".11 Schema electric a releului K :*'CS

'eleu control sarcin K :*' tip

0i#. ".12 Schema electric a releului K :*'C

"1


42/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".13 imensiunile constructive ale releului K :*'

$entru a eviden-ia func-ionalitatea acestui sistem de automatizare se prezint (n fi#ura urmtoare

c)teva e!emple de conectare unde se e!pliciteaz modul (n care echipamentul conecteaz saudeconecteaz un consumator (ntr9un circuit electric. $entru simplificarea schemei electrice se va

utiliza un releu monofazat.

a. b. c.

0i#. ".1" A!emple de conectare (n instala ie

a. re#im de lucru b. pomp prioritar c. nod OS*+ aspirare

onstructiv e!ist multe astfel de posibilit-i de aruncare a sarcinii prin selec-ie prioritar

conform proiectului implementat de in#inerul ener#etic.

4.2.% Ur$rirea perioa!ei 8r( !e sar"in 7n siste$

*5a cum s9a prezentat 5i (n para#rafele anterioare sistemul ener#etic na-ional este #uvernat de

v)rful de sarcin de diminea- 5i v)rful de sarcin de sear. +n consumator care lucreaz un

sin#ur schimb va prinde (n mod normal v)rful de sarcin de diminea- Bcorespunztor tarifului

binom durat mic de utilizareE dou schimburi va cuprinde at)t v)rful de diminea- c)t 5i

v)rful de sear Bcorespunztor tarifului binom durat medie de utilizareE. Aste evident c

eficien-a este ma!im (n situa-ia (n care un consumator utilizeaz echipamentele doar noaptea

"2


43/72

Sorin NICOLESCU


c)nd se suprapune cu #olul de sarcin 5i pre-ul la ener#ie 5i putere este foarte mic. ac s9ar face

o compara-ie (ntre tariful predominant pe pia- Btarif monom simpluE 5i tariful binom cel din

urm ar avea c)5ti# de cauz dac se utilizeaz paliere orare de rest ore sau ore de #ol datoritpre-ului sczut. Se prezint (n tabelul ".2 zonele orare pentru tarifele binome Bconform ane!ei nr.

2.1 la ,rdinul nr. "9244E>

Tabel ".2 Konele orare pentru tarifele binome

:+@*Kona de v)rf

Kona de #ol Kona de restiminea- Sear

Ianuarie 4% 14 1% 22 44 46

22 1%

46 4%

14 1%

22 44

1% 22

0ebruarie 4% 14 1% 2244 46

22 1%

46 4%

14 1%

22 44

1% 22

&artie 4% 14 18 22 44 46

22 18

46 4%

14 18

22 44

18 22

*prilie 4% 4 24 2244 46

22 24

46 4%

4 24

22 44

24 22

&ai 4% 4 24 22 44 46

22 24

46 4%

4 24

22 44

24 22

Iunie 4% 4 21 2344 46

44 2"

46 4%

4 21

23 44

"3


44/72

Sorin NICOLESCU


Iulie 4% 4 21 2344 46

44 2"

46 4%

4 21

23 44

*u#ust 4% 4 24 2244 46

22 24

46 4%

4 24

22 44

24 22

Septembrie 4% 4 24 2244 46

22 24

46 4%

4 24

22 44

24 22

,ctombrie 4% 14 18 2244 46

22 18

46 4%

14 18

22 44

18 22

@oiembrie 4% 14 1% 2244 46

22 1%

46 4%

14 1%

22 44

1% 22

ecembrie 4% 14 1% 2244 46

22 1%

46 4%

14 1%

22 44

1% 22

Important de re-inut este faptul c tabelul cu zonele orare se aplic pentru zile lucrtoare s)mbt

5i duminic.

4.% Opti$i'area "onsu$ului ener9eti" prin 7$&unt6irea (a"torului !e putere

n prezentul para#raf se va efectua optimizarea costului ener#etic pornind de la situa-ia actual a

ener#iei reactive consumate. 0actorul de putere care caracterizeaz calitatea consumului de

""


45/72

Sorin NICOLESCU


ener#ie electric poate fi (mbunt-it prin mic5orarea consumului de ener#ie reactiv prin diferite

mi/loace naturale sau prin compensarea acestei ener#ii prin mi/loace speciale. &i/loacele naturale

prin care se poate ob-ine mic5orarea puterii reactive absorbite din sistem sunt urmtoarele>

0unc-ionarea dup #rafic a transformatoarelor

0olosirea motoarelor sincron (n locul celor asincrone

nlocuirea motoarelor asincrone supradimensionate

nlocuirea transformatoarelor slab (ncrcate

&ontarea comutatoarelor stea9triun#hi

&ontarea limitatoarelor de mers (n #ol

&i/loacele speciale obi5nuite folosite pentru compensarea restului de puterea reactiv care nu a

putut fi mic5orat prin mi/loace naturale sunt urmtoarele>

Achiparea motoarelor asincrone cu compensatoare de faz Be!citatrice trifazateE

&ontarea de condensatoare statice

&ontarea de compensatoare sincrone

0olosirea tuturor acestor mi/loace cu e!cep-ia func-ionrii dup #rafic a transformatoarelor 5i a

folosirii comutatoarelor stea triun#hi se face numai (n urma unui calcul tehnico9economic prin

care se compar cheltuielile dinainte 5i dup (mbunt-irea factorului de putere. n cazul

compensrii ener#iei reactive prin condensatoare sau prin compensatoare de faz acest calcul

urmre5te stabilirea unei situa-ii optime de compensare concretizeaz prin amplasarea 5i

mrimea surselor de putere reactiv cu cele mai mici cheltuieli anuale. alculele tehnico9

economice se desf5oar conform indica-iilor din OInstruc"iunile pri#ind ameli$rarea fact$rului

de putere la c$nsumat$rii industriali i similari de energie electric %&'()*+,.

4.%.1 Utili'area $i?loa"elor naturale pentru re!u"erea "onsu$ului !e ener9ie rea"ti

4.%.1.1 Fun"6ionarea !up 9ra(i" a trans(or$atoarelor

"


46/72

Sorin NICOLESCU


Se utilizeaz (n sta-iile 5i posturile de transformare cu mai multe transformatoare (n paralel 5i inde

varia-ia sarcinilor din timpul zilei este apreciabil. Se prezint (n urmtoare #raficul pentrue!ploatarea transformatoarelor. Graficul cuprinde curbele de pierderi totale de putere activ (n

transformatoare sistem5i re-eaua consumatorului func-ie de sarcin Bputere aparent absorbitE

pentru diferite combina-ii posibile de func-ionare (n paralel a transformatoarelor>

0i#. ".13 Grafic pentru e!ploatarea transformatoarelor

*ceste combina-ii se stabilesc -in)nd cont de limitele de varia-ie a sarcinii cerute 5i de condi-iile

de si#uran- (n alimentare impuse de cate#oria receptoarelor. n #raficul din fi#ura anterioar

e!ploatarea optim a transformatoarelor se ob-ine c)nd>

:a sarcina S P S1vor func-iona transformatoarele T15i T3

:a sarcina S1P S P S2va func-iona transformatorul T2

$entru ob-inerea unei e!ploatri optime conectarea 5i deconectarea transformatoarelor func-ie de

sarcin poate fi automatizat (n special (n sta-iile fr personal permanent.

4.%.1.2 Folosirea $otoarelor sin"rone 7n lo"ul "elor asin"rone

"6


47/72

Sorin NICOLESCU


Se stabile5te (nc din faza de proiectare a instala-iilor dac condi-iile de func-ionare 5i si#uran-

ale procesului tehnolo#ic permit folosirea motoarelor sincrone. $entru puteri peste 144 ; ac motoarele asincrone au o (ncrcare medie de %4 Q 5i mai mult din puterea lor

nominal sau au un timp de func-ionare sub 144 oreCan nu se pune problema (nlocuirii

lor.

ac motoarele asincrone au o (ncrcare medie cuprins (ntre " Q 5i %4 Q din puterea

lor nominal se pune problema (nlocuirii (ns numai pe baza calculelor tehnico9

economice.

ac motoarele asincrone au o (ncrcare medie sub " Q din puterea lor nominal vor fi

(nlocuite cu motoare de putere mai mic fr (ntocmirea unui calcul de eficien-

economic cu condi-ia ca motorul ales s nu dep5easc (nclzirea admisibil la

eventuale suprasarcini iar (n cazul (n care (nlocuirea nu este posibil motorul se va

echipa cu comutator stea9triun#hi.

Se prezint (n urmtoare factorul de putere al motoarelor asincrone (n func-ie de #radul de

(ncrcare al acestora>

"%


48/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".1" 0actorul de putere al &*S (n func-ie de #radul de (ncrcare R

"8


49/72

Sorin NICOLESCU


4.%.1.4 @nlo"uirea trans(or$atoarelor sla& 7n"r"ate

nlocuirea se face cu altele de putere mai mic 5i este eficient (n cazul transformatorelor(ncrcate peste 144 oreCan sub 4 Q din puterea lor nominal iar pentru transformatoarele

(ncrcate peste 4 Q din puterea lor nominal sau care se afl sub tensiune sub 144 oreCan nu se

pune problema (nlocuirii.

4.%.1. Montarea "o$utatoarelor stea / triun9#i

Se face c)nd se folosesc motoare asincrone (ncrcate timp(ndelun#at sub 34 Q din sarcina lornominal 5i care au cone!iunea (n triun#hi pentru func-ionare normal. $rin aceasta pe perioada

slab (ncrcat cone!iunea bobina/ului poate fi trecut (n stea ceea ce face ca tensiunea aplicat

fiecrei faze s fie>

triung!istea -- =3

1

B".6E

concomitent cu scderea cuplului 5i a puterii motorului cu raportul 1C3. $entru (nlturarea riscului

desprinderiii motorului 5i (nclzirii bobina/ului men-inerea cone!iunii stea este admis p)n la

atin#erea unui cuplu ma!im cerut de "" Q din cel nominal dup care se trece la cone!iunea (n

triun#hi.

4.%.1.B Utili'area li$itatoarelor !e $ers 7n 9ol

Se face (n mod obi5nuit la motoarele electrice asincrone 5i la transformatoarele de sudur dacmersul(n #ol dintre perioadele de lucru dep5e5te 24 Q din (ntre#ul lor timp de utilizare 5i dac

calculul eficien-ei economice este favorabil. $entru evitarea opririlor pentru perioade nerentabile

se vor prevedea dispozitive de temporizare.

"


50/72

Sorin NICOLESCU


4.%.2 Utili'area $i?loa"elor spe"iale pentru "o$pensarea puterii ele"tri"e rea"tie

4.%.2.1 Utili'area "o$pensatoarelor !e (a'

Se face la motoarele asincrone de 244 ;< (n sus a cror (ncrcare medie dep5e5te "4 Q din

puterea lor nominal. &rimea compensatorului de faz se ale#e astfel ca factorul de putere al

motorului s fie apropiat de unitate. )nd motorul asincron are tura-ie mic se recomand ca

pentru reducerea (nvesti-iilor antrenarea compensatorului de faz s se fac printr9un motor

au!iliar de tura-ie mai ridicat.

4.%.2.2 Utili'area "o$pensatoarelor sin"rone i a "on!ensatoarelor stati"e

ompensatoarele sincrone se utilizeaz atunci c)nd puterea reactiv de compensat dep5e5te 34

&=*'? c)nd valoarea acestei puteri este mai mic se utilizeaz condensatoare statice. ac

compensatoarele sincrone servesc 5i pentru re#larea tensiunii se pot utiliza chiar 5i c)nd puterea

reactiv de compensat este sub 34 &=*' 5i chiar dac rezultatul calculului eficien-ei tehnico9

economice este nefavorabil. Sursele de putere reactiv pot fi amplasate>

oncentrat (n sta-ia de primire sau (ntr9una din sta-iile principale situate c)t mai aproape

de centrul de #reutate al consumatorului Bcazul micilor consumatori cu re-eaua proprie de

distribu-ie a ener#iei electrice slab dezvoltat precum 5i cazul folosirii compensatoarelor

sincrone ca (n fi#ura de mai /os

4


51/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".1 &ontarea concentrat a bateriei de condensatoare statice

ispersate sau (n puncte convenabil alese (n re-eaua uzinal de distribu-ie sau eventual pe

l)n# receptoarele mari consumatoare de ener#ie electric reactiv Bcazul marilor

consumatori cu o distribu-ie comple!E ca (n de mai /os

0i#. ".16 &ontarea dispersat a bateriei de condensatoare statice

4.4 Cal"ul opti$i'are "osturi ener9eti"e pentru stu!iul !e "a' propus

*5a cum s9a constatat din para#rafele anterioare pentru reducerea costurilor ener#etice laconsumatorii industriali cu puteri mai mari de 34 ;< sunt necesare parcur#erea unor etape cu

caracter tehnico administrativ care cuprind>

eterminarea flu!ului tehnolo#ic optim (n func-ionarea atelierului de repara-ii

'educerea puterii contractate (n vederea scderii facturii de prezumat

1


52/72

Sorin NICOLESCU


Avitarea consumului de ener#ie 5i putere absorbit (n v)rf de sarcin

ompensarea factorului e putere

4.4.1 Deter$inarea (lu*ului te#nolo9i" opti$

eterminarea flu!ului tehnolo#ic optim const (n identificarea opera-iilor care se e!ecut

simultan 5i la posturi de lucru diferite prin utilizarea ma!imal a resurselor. n situa-ia

consumatorului prezentat (n para#rafele anterioare se identific urmtoarele receptoare care

reprezint flu!ul tehnolo#ic normal.

Tabel ".3 0lu! tehnolo#ic minim determinat prin msurtori

0lu! Tehnolo#ic determinat 1. $olizor un#hiular> + 234 = $ 4 ; + 384 = $ 22 ; + 384 = $ 11 ;

r%rr P%/ =

B".18E

unde>

o =r valoarea ener#iei electrice reactive consumate

o Ar ener#ia electric reactiv (nre#istrat

o $Ar 4.42"4 leiC;=*'h al ener#iei electrice reactive (nre#istrat

4".168242"4.432144 ==r/

4".1682=a#/ lei

%


58/72

Sorin NICOLESCU


Se prezint (n tabelul "." rezultatele finale care vor apare pe factura consumatorului emis de

furnizorul de ener#ie electric>

Tabel "." osturi ener#etice inainte de optimizare

Aner#ie activ

;


59/72

Sorin NICOLESCU


o tluna 22 numrul de zile lucrtoare (n luna martie

22%E26B =a#$ptim%

6164=a#$ptim% ;

( ) .II% #na#$ptim =B".24E

unde>

o Aavoptim ener#ia electric activ (nre#istrat (n v)rf de sarcin

o In 6164 inde!ul (nre#istrat la sf)r5itul lunii martie B31.43.244%E

o Iv4 inde!ul (nre#istrat la (nceputul lunii martie B41.43.244%E

o ; 1 constanta #rupului de msurare

( ) 6164146164 ==a#$ptim%

6164=a#$ptim% ;

a#$ptim%a#$ptima#$ptim P%/ =

B".21E

unde>

o =avoptim valoarea ener#iei electrice active optimizate consumate (n v)rf de

sarcin

o Aavoptim ener#ia electric activ optimizat (nre#istrat (n v)rf de sarcin

o $av 4."634 leiC;


60/72

Sorin NICOLESCU


8.284"634.46164 ==a#$ptim/

8.284=a#$ptim/ lei

Aner#ie electric activ (nre#istrat (n rest>

( ) .II% #nar = B".22E

unde>

o

Aar ener#ia electric activ (nre#istrat (n resto In 184 inde!ul (nre#istrat la sf)r5itul lunii martie B31.43.241E

o Iv4 inde!ul (nre#istrat la (nceputul lunii martie B41.43.241E


( ) 18414184 ==ar%

184=ar% ;

ar%arar P%/ =

B".23E

unde>

o =ar valoarea ener#iei electrice active consumate (n rest

o Aar ener#ia electric activ (nre#istrat (n rest

o $ar 4.23"%4 leiC;


61/72

Sorin NICOLESCU


Aner#ie electric activ (nre#istrat (n #ol>

( ) .II% #nag = B".2"E

unde>

o Aa# ener#ia electric activ (nre#istrat (n #ol de sarcin

o In 884 inde!ul (nre#istrat la sf)r5itul lunii martie B31.43.244%E

o Iv4 inde!ul (nre#istrat la (nceputul lunii martie B41.43.244%E


( ) 88414884 ==ag%

884=ag% ;

ag%agag P%/ =

B".2E

unde>

o =a# valoarea ener#iei electrice active consumate (n #ol de sarcin

o Aa# ener#ia electric activ (nre#istrat (n #ol de sarcin

o $a# 4.18134 leiC;

"4=c#P ;

"4=i#P ;

i#Pi#Pi#P PP/ =

unde>

o =$iv valoarea puteriiactive facturate (n v)rf de sarcin

o $iv puterea activ (nre#istrat (n v)rf de sarcin

o $$iv 31.444 lei pre-ul unui ;< ca putere (nre#istrat

44.1262444.31"4 ==i#P

/

1262=i#P

/lei

=aloare acciz>

0agara#$ptim P%%%0 ++= B".26E

unde>

o * acciza calculat pentru ener#ia electric consumat

o Aavoptim 6164 ;


63/72

Sorin NICOLESCU


Aner#ie electric reactiv>

( ) .II% #rnrr = B".2%E

unde>


o Inr 13384 inde!ul (nre#istrat la sf)r5itul lunii martie B31.43.244%E

o Ivr4 inde!ul (nre#istrat la (nceputul lunii martie B41.43.244%E


( ) 321441432144 ==r%

32144=r% ;=*'h

=aloarea ener#ie electrice reactive consumate>

r%rr P%/ =

B".28E

unde>o =r valoarea ener#iei electrice reactive consumate



4".168242"4.432144 ==r/

4".1682=a#/ lei

Se prezint (n tabelul urmtor rezultatele finale care vor apare pe factura consumatorului emis

de furnizorul de ener#ie electric>

Tabel ". osturi ener#etice (n urma procesului de optimizare

63


64/72

Sorin NICOLESCU


Aner#ie activ

;


65/72

Sorin NICOLESCU


men-ine puterea ma!im simultan absorbit la valoarea de "4 ;< pe palierul orar de v)rf de

sarcin5i mutarea consumului de ener#ie pe palierul de rest de ore.

4.4.% Opti$i'area "onsu$ului ener9eti" prin $eto!a "o$pensrii ener9iei rea"tie

*cest mod de a optimiza consumul ener#etic reprezint o msur tehnico9economic

complementar celei prezentate anterior. n fapt se realizeaz o compensare a ener#iei reactive

consumate prin (mbunt-irea factorului de putere. Se calculeaz factorul de putere ob-inut la

consumator>

22cos

ra

a

%%

%

+

=

B".34E

unde>

o Aa ener#ia activ consumat

o Ar ener#ia reactiv consumat

o cos J factorul de putere ob-inut la consumator

agara#a %%%% ++= B".31E

unde>


o Aav ener#ia activ consumat (n v)rf de sarcin

o Aar ener#ia activ consumat (n orele de rest

o Aa# ener#ia activ consumat (n #ol de sarcin

3"3248841846164 =++=a%

3"324=a% ;


66/72

Sorin NICOLESCU


32144=r% ;=*'h

4.%343334"62.28

3"324

22482%2"44

3"324

321443"324

3"324cos

22===

+

=

%3.4cos =

0actorul de putere calculat la consumator este unul inferior celui natural BneutralE care are

valoarea>

2.4cos =neutral

Totu5i din punct de vedere economic situa-ia este una relativ bun. onform le#isla-iei (n vi#oare

dac factorul de putere la consumator are valoarea mai mic de 4.6 atunci pre-ul ener#iei

electrice reactive pe care o va plti consumatorul va fi triplat. "entru a reduce costurile

energetice din punct de vedere al energiei reactive se va realiza o

compensare centralizat pe ntreprindere, deoarece structura este una foarte

diversicat din punct de vedere al puterilor a#sor#ite. $ompensareaenergiei reactive realizndu%se centralizat caracteristicile electrice vor !

6=atelierP &'

384=n- (

unde!

o $atelier puterea ma!im absorbit conform aparatelor de msur

o +n tensiunea nominal de alimentare a atelierului

0actorul de putere determinat prin msurtori cu cosfimetrul respectiv cu trusa Uattmetru indic

o valoare este identic cu cel calculat prin formulele anterior prezentate>

66


67/72

Sorin NICOLESCU


%3.4coscos == masurat

$entru realizarea factorului de putere neutral la valoare 4.2 se va utiliza o compensare a puterii

reactive cu o baterie de condensatoare. eoarece bateria de condensatoare se va monta la bornele

instala-iei de alimentare Bcompensare centralizatE se poate scrie rela-ia>

23

EB

n

neutralmasuratatelier

-

tgtgPC

=

B".32E

unde>

o $atelier puterea ma!im absorbit conform aparatelor de msur

o +n tensiunea nominal de alimentare a atelierului

o t# Jmsurat tan#enta un#hiului dintre tensiune 5i curent msurat

o t# Jneutral tan#enta un#hiului dintre tensiune 5i curent impus

o V pulsa-ia

f= 2

unde>

o f 4 Dz frecven-a re-elei de alimentare

o W 3.1" factor matematic

31"41".32 ==

31"=

3.4%.4%3.4cos === masuratmasuratmasurat tg

"2.4"2.42.4cos === masuratneutralneutral tg

$uterea activ absorbit este cea prezentat (n r)ndurile anterioare. apacitatea necesar

(mbunt-irii factorului de putere se calculeaz astfel>

23

EB

-

tgtgPC neutralmasuratatelier

=

6%


68/72

Sorin NICOLESCU


unde>

o capacitatea bateriei de condensatoare

( ) 692

3

142""44442""13642"844

3314

13642"844

1.46444

38431"3

"2.43.4146===

=

=C

2""=C 0

&ontarea bateriei de condensatoare (n tabloul #eneral de alimentare al atelierului va compensa

ener#ia reactiv dup principiul compensrii centralizate. =aloarea ener#iei reactive (nre#istrate

de contor va fi>

22cos

ra

a

%%

%

+

=

unde>


o Ar ener#ia reactiv consumat

o cos J factorul de putere ob-inut la consumator

agara#a %%%% ++=

unde>


o Aav ener#ia activ consumat (n v)rf de sarcin

o Aar ener#ia activ consumat (n orele de rest

o Aa# ener#ia activ consumat (n #ol de sarcin

3"3248841846164 =++=a%

3"324=a% ;

68


69/72

Sorin NICOLESCU


22

22cos

ra

a

%%

%

+

=

2222 EBcos ara %%% =+

22222 coscos ara %%% =+

22222 coscos aar %%% =

2

22

2

222

cos

cos1

cos

Ecos1B =

= a

ar %

%%

2

2

cos

cos1= ar %%

1"64%"18.43"3248.4

1.43"324

8.4

8.413"324

2.4

2.413"324

2

2

===

=

=r%

%".1"64=r% ;=*'h

0actura de ener#ie total care se va emite consumatorului de ctre furnizor se va corecta cu

aceast valoare. =aloarea ener#ie electrice reactive consumate>

r%rr P%/ =

B".33E

unde>

o

=r valoarea ener#iei electrice reactive consumateo Ar ener#ia electric reactiv (nre#istrat


8.%6242"4.4%".1"64 ==r/

6


70/72

Sorin NICOLESCU


8.%62=a#/ lei

Se prezint (n urmtor rezultatele finale care vor apare pe factura consumatorului emis de

furnizorul de ener#ie electric>

Tabel ". osturi ener#etice (n urma optimizrii factorului de putere

Aner#ie activ

;


71/72

Sorin NICOLESCU


Se prezint (n fi#ura urmtoare schema electric de automatizare>

%1


72/72

Sorin NICOLESCU


0i#. ".1% ompensarea ener#iei reactive cu baterie de condensatoare

i&lio9ra(ie

1. ,rdin "C244 Tarifarea consumatorilor captivi *@'A 2442. *paratur modular de comand 5i protec-ie catalo# &,A::A' A:AT'I srl

244

3. *parate 5i componente electrice profesionale catalo# ,&TA 2444 I@. srl

2446

". $rocedur opera-ional de facturare a ener#ie electrice reactive *@'A 244

. :e#ea 318C2443 :e#ea Aner#iei Alectrice &, 11C16.4%.2443

). 'e#lementri privind proiectarea e!ecu-ia 5i e!ploatarea instala-iilor electrice de

utilizare A. $ietrreanu Aditura Tehnic 1%2

Studiul îmbunătățirii factorului de putere la echipamentele de sudare bazate pe transformator...

Documents

Transcript of Studiul îmbunătățirii factorului de putere la echipamentele de sudare bazate pe transformator...