2. TROŠILA I POTROŠAČKA POSTROJENJA

2.1. UTJECAJI TROŠILA NA PRILIKE U NISKONAPONSKIM'v .., ... . ',~.:;';<:/ ........;-. . _ -. - -

MREZAMA I INSTALACIJAMA

2.1.1. Trošila, potrošači i potrošačkapostrojenja

Osnovne pojmove definirali smo u 1.1.1.

Trošila niskog napona prema električkim

karakteristikama

a) Prema nazivnom naponu (standardizi­rani nazivni naponi na niskom napo­nu, DIN 4002):

• izmjenični napon: 125, 250, 380, 500,660, 750, 1000 V

• istosmjerni napon: 110, 250, 440,600, 800, 1200, l 500 V

bl Prema efektivnoj vrijednosti napona:

• izmjenični napon:mali napon U < 50 Vniski napon 50 < lJ::;; 1000 Vvisoki napon lJ> 1500 V.

• istosmjerni napon;mali napon lJ::;; 120 Vniski napon 120 < lJ::;; 1500 Vvisoki napon lJ> 1500 V.

e) Prema nazivnoj struji:6,3 10, 16, 20. 25, 31,5, 40, 50, 63, 80,tOO, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500,630, 800, 1000 A(dati prednost masnim vrijednostima)

d) Prema vrsti struje:

• izmjenična.

• istosmjerna.

e) Prema broju faza:

• jednofazna,• trofazna.

f) Prema frekvenciji:• 50 Hz, 60 Hz itd.

g) Prema kategoriji upotrebe:

• ova podjela karakterizira upotrebusklopnih aparata (tablica 2 - l) pre­ma struji uklapanja i isklapanja.

h) Prema priključnoj snazi (vidi tablicu2- 3), trošila niskog napona možemopodijeliti na trošila:

• velike snage (preko 1000 W),• srednje snage (100 do 1000 W),• male snage (ispod 100 W).

i) Prema klasifikaciji uređaja i trošila sobzirom na zaštitu od električnih udara(tablica 2 - 2), u skladu s JUS N.A9.001.

Trošila u potrošačkim postrojenjima

a) Prema vrsti energije u koju se pretvaraelektrična energija, trošila možemopodijeliti na:

• rasvjetna,• toplotna,• motorska,• ostala.

Ova podjela poslužit će nam kaoosnova za daljnje proučavanje trošila.

61

Kategorije upotrebe grebenastih sklopki za izmjeničnu struju

--_ .._-_._--------.._--~_.

Neinduktivni ili slabo induk!. teret, čisto oteret

o

- ____ ' -

Struja uklapanja i isklapanja

Normalno Povremeno COSi

uklap. isklap. uklap. isklap.---- -

- - - - ------_..__ .._-_.

mskile le 1,51e 1,5 le 0,95

2,51e 2,51e 4le 4le 0,65--..----_._-- .~..~ --~"_.~_.-

le le 3 le 3 le 0,65--------_.

le:::;; 17 A lOle 8le 0,65_.17<le:::;;IOOA 6 le le 10 le SIe 0,35-

le> 17 A 8 le 6 le 0,35_.._------

Ie:::;;17A lOle 8le 0,65

17 <le:::;; 100 A le le lOle 8 le 0,35.--------

Ic> 17 A 8 le S le 0,35'~-----'

Ie:::;;17A 12 le 10 le 0,65------

17<Ie:::;;IOOA 6le 6Ie 12 le 10 le oy.. _-_.----

le> 17 A 10 le 8 le 0,3.'----- ----------

kih 10 le le 10 le 10 le 0,7f----

lOle le II Ie II Ie 0.7._--_. --~-

Primjeri za upotrebu

Upravljačke sklopke za sklapanje magnets

pogona (sklopnika, ventila i sl.)

Uklapanje i isklapanje induktivnih trošila

Pokretanje klizno-kolutnih motora

--_.. _---

Pokretanje kaveznih motora, .

isklapanje motora za

vrijeme zaleta

Pokretanje kaveznih motora,. _

intermitirani pogon. protu­

strujno kočenje, rezerviranje

Pokretanje kaveznih motora, _

isklapanje motora za

vrijeme zaleta

Sklapanje u beznaponskom stanju

;\C 312 . .1

;\( . 111

AC 11 4

AC IIAC 21 2

Kategorijaupotrebe

li prema VDE 0660, 21 prema lEC 408,1 1 prema IFC 292-1. 4) prema lEC 337-1, Ie=Nazivna pogonska struja

TablIca:2 :2

Klase zaštite električnih uređaja (prema JUS N.A9.001)

Simbol (prema

VDE 0106) l.._----------'------_ ..... _---- ---

.n

ill

-----_.-

Klasa Il Klasa III

Dodatne izolacije i Određena zava za bez sredstava za napajanje posebni.

zaštitno uzemljenje sigurnosnim malimnaponom

____o ----- -------------_.

štitno Nisu potrebne Spajanje na posebamali napon

------ -------

I[Q] <€t>

I

II____-------.1.-._____..____ ... -----

Klasa I

Osigurana suzaštitna sredstuzemljenje

Nema sredstava zazaštitno uzemljenje

Okolina bez zemlje Spajanje na zauzemljenje

Klasa O

Mjere oprezazbog sigurnosti

Osnovne karak·tcri:;ike uređaja

62

Tablica :2 ~ 3

Priključne snage kućanskih trošilaT,f

Trošilo

Velike snage:

strojevi za glačanje

pećnica s regulacijomštednjak s 3 grijaće ploče ipećIllcom .sobna grijalica obična i ra-diJator .stroj za pranje rublje s el. gri-JanJem .stro) za pranje suđa .bojler s toplinskom izola-cIJom .bojler protočni .

Srednje snage:

glačalo s regulacijomsušilo kose .pržilica kruha : .fluorescentna sijalica ..žaruljafi vine sijal iceUSISlvač prašine .čistilo parketa .ventila tor, zidni, obični

centrifuge za sušenje rublja

Priključna snaga,uW

30001200 do 3000

1000 do 3000

1000 do 3000

2000 do 66003000 do 4000

1000 do 30002000 do 30000

400 do 1000450 do 600500 do 800

IS do 12525 do 150080 do 2000

140 do 600250 do 300

20 do 130IDO do 200

1,1

Slika 2.1. Dijagram trajnog pogona

2. Isprekidan pogon - uklapanje i is­klapanje je u pauzama koje nisudovoljne da se trošilo ohladi dotemperature okoline (sl. 2.2).

3. Kratkotrajan pogon - pogonskovrijeme je tako kratko, a pauza takoduga da se nakon svakog ciklusatrošilo ohladi na temperaturu okoli­ne (sl. 2.3).

Male snage:

t ransforrna torventilator. stolniradio prijemnik ..televizijski prijemnikaparat za brijanje

6025 do50 do

120 do5 cio

85lOD180

15 ----t

b) Potrošačko postrojenje u kojem se na­lazi trošilo može biti npr.:

• domaćinstvo,

• industrija,• javna rasvjeta,• poljoprivreda, itd.

c) Prema pokretnosti, trošila mogu biti:

• stalna (čvrsta),

• pokretna.

d) Razlikujemo slijedeće vrste pogona:

I. Trajan pogon - pogon traje takodugo da se dostigne najviša dopuš­tena temperatura, (sl. 2.1).

1,1

Slika 2.2. Dijagram isprekidanog pogona

Slika 2.3. Dijagram kratkotrajnog pogona

63

Slika 2.6. Prikaz spektra fluo-sijalice od 40 W (bije­le boje)

zani su spektri uobičajenih izvora s pre­gledom postotka svjetlosnog toka pri ne­koj valnoj duljini.

780 nm380

%

%

2.1.2. Rasvjetna trošila

Osnovni pojmovi o rasvjetnoj tehnici

Svjetlost je po svojoj fizikalnoj bitielektromagnetski val. Vidljiva svjetlostograničena je ovim valnim duljinama:380 nm -- ljubičasta,

780 nm -- crvena.

Ljudsko oko različito je osjetljivo napojedine valne duljine odnosno boje. Re­lativnu osjetljivost ljudskog oka prikazujeslika 2.4.

Različiti izvori svjetlosti emitiraju svjet­lost pojedinih valnih duljina različitim in­tenzitetom. Na slikama 2.5 do 2.7 prika-

e) Prema utjecajima okoline, odnosnouvjetima smještaja - mjesto upotrebetrošila može uvjetovati njegove različi­

te izvedbe. Različite vrste pogonskihprostorija, klima, mehanički utjecaji,zagađenost atmosfere i slično, utjecatće na rad trošila.

Slika 2.4. Dijagram osjetljivosti ljudskog oka

Slika 2.7. Prikaz spektra natrijeve niskotlačne

sijalice

550 780 nm380 41.0

Osnovne veličine i jedinice iz rasvjetnetehnike ovako su definirane:

Svjetlosni tok tP je snaga svjetlosnog zra­čenja nekog izvora svjetlosti. ledinicasvjetlosnog toka je lumen (kratica lm).Jakost stjetlosti I je gustoća svjetlosnogtoka u obuhvaćenome prostornom kutu(j) (sl. 2.8):

780 nm550380

FJD%

I=tP/w cd.

Lj (prostorni kul)

/IzvorSVJell~

~

Slika 25 Prikaz spektra žarulje od 100 W Slika 2.X. Jakost svjetlosti irasvjetljenost

64

ledinica jakosti svjetlosti, kandela, (cd)je jedna od temeljnih veličina po mcc1una­rodnom (SI) sustavu (vidi 1.1) i definiranaje kao šezdeseti dio jakosti svjctlosti cr­nog tijela površine l cm 3 na temperaturiskrućivanja platine (2042,15 K).

Količina svjetlosti Q je umnožak svjetlos­nog toka i njegova trajanja, tj.

Q=1>' t lm h.

Rasvijetljenost je gustoća svjetlosnog tokana nekoj površini A:

E=1>/A lm/ml.

Tablica 2 - 4

Približni odnosi cijena količine svjetlosti

==========····c__--_--===c-

Svjetlosna iskoristivost 1] = 1>/P lm/W ukazujc na efikasnost izvora svjetlosti. Onakod suvremenih izvora iznosi 5 cio170Im/W. Žarulje su izvori svjetlosti sužarenom niti.

Svjetlosni tok i trajnost žarulje zavisnisu o odstupanjima od nazivnog napona(sl. 2.10).

Prilikom paljenja žarulje se zbog na­glog povišenja temperature užarene niti uveoma kratkom vremenu poveća njen ot­por. Zbog toga je i struja koja poteče

žaruljom u trenutku paljenja mnogostru­ko veća od one u trajnom pogonu (vidisl. 2.11).

Izbijanje II plinovima i metalnim para­ma stvara se svjetlosna energija u ostalimizvorima svjetlosti.

100 .... I SO jedinica cijeneSvjetlostvoštanice

Svjetlostpetrolejke

Svjetlostžarulje

Svjetlost f1uoresc.sijalice

17,5

0,25

jedinica cijene

jedinica cijene

jedinica cijene

20Irn/W

iV a[Jomena: Moguće je izračunati i cijenu dnevnesvjetlosti u zatvorenom objektu.

Slika 2.9. Svjetlosna iskoristivost žarulja napona220 V

ledinica za rasvijetljenost je luks (krati­ca lx).Rasvjetljaj je umnožak rasvijctljenostitrajanja rasvjete

H = E· t lx s.

Z5 500 w

%

<P,h

Slika 2.10. Pogonske karakteristike žarulje

U/Un I ',lo)100

I

II

L-. ~__lI)C

65 -- --- --- o

100

140

Luminancija (ili sjajnost) L je gustoća ja­kosti svjetlosti u određenom smjeru pro­matranja. ledinica za luminanciju jecd/ml.

Izvori svjetlosti

Električni izvori svjetlosti pomoću uža­rene niti ili izbijanjem u plinovima i me­talnim parama pretvaraju dio uloženeelektrične energije u svjetlosnu energiju.Električni izvori svjetlosti vrlo su efikasniu odnosu na ostale izvore svjetlosti, štoilustrira tablica 2 - 4.

5 V SRB: FlekirIčne inslalaCIJe i niskonaronske mreže 65

10 lnI

w

--------------------------~-

Sl! ka 2. II Dijagram strujc pri paljenju žarulje

..-~~-

Stupanj reprodukcije boje

Reprodukcija boje kod izvora svjetlostidefinira se kao učinak zračenja (nekogizvora svjetlosti) na izgled obojenosti pred­meta koje izvor osvjetljava u usporedbi sizgledom obojenosti istih predmeta osvjet­ljenih sa referentnim izvorom svjetlosti.

Opći indeks reprodukcije boja Ra ukvantitativnom obliku daje svojstva rep­rodukcije boja nekog izvora svjetlosti.Najveća vrijednost koju indeks R a možepostići je 100, što znači da su spektralneraspodjele zračenja ispitivanog i referen­tnog izvora svjetlosti identične. Iz togaproizlazi da veća vrijednost indeksa R anekog izvora svjetlosti znači njegovu bo­lju reprodukciju boja.

Iz prak tičnih razloga uvedena su 4strupnja reprodukcije boja. Svaki stupanjodgovara određenom području indeksaRa (tab. 2 - S).

Tablica 2 5Stupnjevi reprodukcije

-------- - --- ---------~--------------

- - -------+----------------

------_._-------+--------------I .L~~~-L~---~~

'o bS 100 liO Wb)

Slika 2.12. Spoj l1uo-cijevi (a) i dijagram svjetlosneiskoristivosti (h)

Stupa nj reprodukcijebOle

2

3

4

Područje

indeksa R,

R5- 100

70 84

40-69

<40

Tablica 2- 6

60002100

l, 344

___..1- _

4000SOOO6000

67-9260- 12080-160

Izvor ,;vjctlosti

Osnovni podaci o izvorima svjetlosti

SVjetlos:~a~1t vijcl<l'-S-'t-u-pa-n-j---r--T-em-pe-r-a-tu-r-a-Oznaka i.Skoristivost trajanja repe boje

lm/W h boje K--------------~----===-=±== ==±=--=--=-=--~---- -- ---==-=1======1=======

Žarulja 7 - 20 1500 2600Halngcna žarulja 19- 22 2000 3000I-IllO-CIjev stand 32 -- 77 TB BB DSU; M I1.UX 75 -- 96 7000 I, 2, 3 3000 4000 6000ŽivlJ1a vis. tlač. sIjalica vn· E 40 -- 60 6000 3 4000

Metal-halogena 'vlS JtlaC:. siplica VTHFNatrijeva nis. tlal:. slJahca NaVTNatrijeva nis. tlal:. sIjalica NaNPI

- ----- ----

66

Trajnost izvora svjetlosti određuje sekao vrijeme koje izvor svjetlosti treba daprovede u pogonu pod propisnim po­gonskim uvjetima, a da mu svjetlosni tokne padne više od određenog postotka(najviše 15%).

Fl uorescentna cijev s prigušnicom jeizrazito induktivno trošilo. Spoj fluo-ci­jevi prikazan je na sl. 2.12a. Kao pri­mjer, navodimo podatke o fluorescent­nim cijevima 40 W: p l = 51 W (s pri­gušnicom). I N = 0,43 A, S= 94,6 VA,cos <p = 0,45, struja startanja 0,38 do0,901\, napon gorenja U c = 103 V. Svjet­losna iskoristivost fluo-cijevi prikazana jena sl. 2.12 b.

Iako je fluorescentna cijev relativno efi­kasan izvor svjetlosti kojim dostižemosvjetlosnu iskoristivost od oko 601m/W,još uvijek je to relativno skromno u od­nosu na uloženu električnu energiju. Akopogledamo energetsku bilansu fluo-cijeviod 40 W vidjet ćemo da se samo 19°;;)elek trične energije koristi za svjetlosnu,dok je 81 11;) izgubljeno kao nepotrebnoproizvedena toplinska energija (vidi sliku2.13). Dakako da je to kod izvora nižesvjetlosne iskoristivosti još nepovoljnije.

L-+P ·kt l din9=_1 _

(/)1 h lm

gdje su:L cijena izvora svjetlosti u dinarima,t l trajnost izovra svjetlosti u satima,p 1 priključna snaga izvora s prigušnicom

u kW,k cijena električne energije u dinarima

po kWh,<J) l svjetlosni tok izvora u lm.

Svjetiljke

Svjetiljka je pogonsko sredstvo kojesluži za raspodjelu svjetlosnog toka jed­nog ili više izvora svjetlosti. Svjetiljka sa­drži sve potrebne dijelove za pričvršćiva­

nje i zaštitu izvora od utjecaja okoline tedijelove za spajanje izvora na mrežu.

Krivulja zračenja svjetlosti (ili izokan­delni dijagram) karakterizira svjetiljk u usvjetlotehničkom pogledu. Ta krivuljaprikazuje rasprostiranje svjetlostnog tokakoji isijava svjetiljka. Krivulja zračenja

svjetlosti (slike 2.14 do 2.16) izrađuje se II

FLUORESCENTNA CIJEV 40 W

Specifični troškovi izvora svjetlosti od­reduje se izrazom: široka

duboka

//

Slika 2.15 Krivulja zračenja svjetlosti

Slika 214. Krivulja zračenja svjetlosti

sVJE ILO

19 '/--_._----1-----'-'-81'/,~. Oo ._ - .0 _

JiJPLINA

,- - -,--- - -,--.-.-- --Il

~ JiJPLl~A -t-- UY ZRA[ENJE__ i1-'~'illJ.l.Q.

C2Q"~I 29%=--1----4;;:;:-~--2% __

Slika 2.13. Energetska bilanca Ouoreseentne cIJevIod 40 W (Fluo-prah pretvara dio UV zračenje II

svjetlo)

,----.---,----,---0]L~_ I TOPL!NA I SVJETlO I I

---t- 32'~=.tI7';~~

67

Učin 000

lx

110"j,

19'20. 40. 50. 70. god.

Slika 2.17. Prikaz preporuka potrebne rasvijetlje­

nosti u pojedinim razdobljima prema DIN-u zaprecizan rad

'200

400

600

BOO

1,25· E·An=----

cP L . Yf p

a) Potrebnu rasvjetljenost odabire­

mo iz tehničke regulative prema namjeni

prostorija koje želimo rasvijetliti.

Razvojem rasvjetne tehnike povisivao se

i zahtjev za potrebnom rasvjetljenosti. Sli­

ka 2.17 prikazuje zahtjeve' prema standar­

du DIN, a slika 2.18 povećanje proizvod­

nosti rada u industriji koja se može postići

pomoću bolje rasvijet1jenosti. U tablici

2-7 navedene su razine rasvijetljenosti

prema JUS U.e9.1 OO i preporukama JKO.

Broj svjetiljki treba odrediti izrazom:

Ovdje su:

1,25 faktor zbog starenja i prIjanja iz­

vora,

E rasvijetljenost u lx, prema podcima iztablice 2--7,

A površina koju treba rasvijetliti u mZ,

cPL svjetlosni tok jedne svjetiljke u lm,

1000

Unutrašnja rasvjeta

Slika 2.16. Krivulja zračenja svjetlosti - usmjerena

Nacionalni standardi određuju načine

montaže svjetiljaka u odnosu na zaštitu

od požara. Tako npr. VDE 0710 pomoću

oznaka W W\F7 ~ ~ 0 Q, v" , , '\..::J

na svjetiljkama i prigušnicama definira

način montaže na teško zapaljive, nor­

malno zapaljive i lako zapaljive materi­

jale.Izrada svjetiljke mora odgovarati uvje­

tima koji vladaju u prostoriji u koju je

postavljamo.

Održavanje svjetiljaka važan je faktor.

Tokom vremena skuplja se u svjetiljci i na

njoj prašina koja umanjuje svjetlosni tok

izvora, jer povećava apsorpciju svjetlos­

ti i pogoršava hlađenje svjetiljke. Zato

je potrebno svjetiljke održavati u čistom

stanju. Koliko se tom problemu prida­

je važnost vidljivo je iz činjenice da se

npr. u USA serijski proizvode strojevi za

pranje svjetiljaka koji se na trižište pro­

daju zajedno s novim konstrukcijama

svjetiljki.

pravilu pod pretpostavkom da se u svje­

tiljci nalazi izvora sa svjetlosnim tokom

od 1000 lm. U smjeru CJ. (vidi sl. 2.15) bit će

jakost svjetlosti la (očitan s krivulje zrače­

nja svjetlosti) pomnožen s cPdlOOO, gdje

je (PL svjetlosni tok svih izvora svjetlosti u

jednoj svjetosti.

1000 l><.Tehnički ispavna unutrašnja rasvjeta

mora udovoljiti nizu kriterija od kojih

ovdje navodimo osnovne.

100 L.-. --+- ___

30

Slika 2.18. Prikaz povećanja proizvodnosti rada Ll

ovisnosti orasvijetljenosti

68

Tablica 2 7

Potrebna rasvjetljenost E u luksima-~ .._.~._-

~- -

RazinaVidni zahtjev i----

JUS U9_100 Preporuke JKO*

30Vrlo mali 50 60

-----_..~_._-_.-

Mali 80 120~._--

_.__.-

Srednji ISO 250-----

VelikI 300 500----~-_. __._-- -- --~-

Vrlo veliki 600 1000.._---

Izvanredno veliki 1000 2000-----~ .._-----_._.

* JKO Jugoslavenska Komisija za OsvjetljenJe_

korisnost rasvjete. Sav svjetlosni toksvjetiljke ne pada na radnu plohu idjelomično se gubi zbog apsorbcijezidova i prozora. fl p ovisi o svjetiljci,dimenzijama prostorije i bojama zi­dova. Odabire se iz odgovarajućih

tablica, a najčešće iznosi od 0,25 do0,60.

b) Izbor vrste izvora svjetlosti odre­dit ćemo na osnovi ukupnih godišnjihtroškova, odnosno po tzv. ekonomskomkriteriju. Godišnji troškovi rasvjete iznosepribližno:

rz ·LA=n-Ao+-L-+P·k·t din/god

tl

(ovo je približna formula u kojo] nijeuzeta u obzir angažirana snaga i cos cp), apojedine oznake znače:

Ao godišnji troškovi za svjetiljke udin/god,

L cijena izvora u din,

rz broj svjetiljki,

n 1 broj izvora.godišnja upotreba izvora u h,

II trajanje izvora u h,

p priključna snaga u kW,

k cijena električne energije u din/k Who

Odabrat ćemo dakle onu vrstu izvorasvjetlosti koji izaziva niže godišnje troško­ve rasvjete.

c) lednolikost rasvijetljenosti u pro­storiji, tj. odnos između rasvijetljenosti nanajslabije i najjače rasvijetljenom mjestu:

• minimalni zahtjevi l: 6• srednji zahtjevi l : 2,5• veliki zahtjevi l: 1,5

d) Izbor odgovarajuće boje izvorasvjetlosti da se postigne traženo raspozna­vanje boja.

e) Luminancija mora ostati u odre­đenim granicama (područje preporučenih

luminancija, l OO~ 400 cd/m 2)

f) Kod primjene izvora s izbijanjem uplinovima i parama treba otkloniti strobos­kopski efekt primjenom odgovarajućih spo­jeva ili spajanjem svjetiljki na razne faze.

g) Treba respektirati estetsku kon­cepciju objekta.

Vanjska rasvjeta

Ukoliko želimo planirati vanjsku ras­vjetu, od svake svjetiljke koju želimo pri­mjeniti potrebno je poznavati krivuljuzračenja svjetlosti u svim smjerovima pro­stora (izokandelni dijagram).

Rasvjetljenost točke (sl. 2.19) izračuna­

vamo oVim Izrazom:

I 'cos 2a I 'cosJaJ

~ :J. :J.

~ = h2 cos 'y. = -j---cj2=------

//

Slika 219_ Prikaz potrebnih veličina za računanje

vanjske rasvjete

69

Tablica 2- il

Potrebna rasvijetIjenost prometnica

Prometne površine

Sporedne ceste i ulice tl stanbenimčetvrtima

Površinskisloj

prometnice

svijetao

taman

-~----1

Pogonska srednja hori­zontalna rasvijetljenost

3 -- 6

6--12

Jednolikostrasvijet IJenos ti

0.25

Sporedne gradske ceste i ulice

svijetao

-~---------~--f-

taman

3-6

6 120,25

._~~- ----------- ---------~----------~--~--~-

Parkirališta (izvan prometnica) J(l - 20 OJ3.~~~~.-.-~ -~--~--_+-~~--------~ f--------~------- --- ------+

Nadzemne pješačke zone

Podzemne pješačke zone------ -----~~----~~--~--------

Napomena: prema preporukama JKO_

Podaci o potrebnoj rasvijetljenosti pro­metnica navedeni su utahlici 2 - 8.

Suvremeno projektiranje vanjske ras­vjete osniva se na proračunu luminancije.

Kod rasvjete vanjskih površina, npr.sportskih borilišta, gdje je potrebno osi­gurati uvjete za televizijske prijenose uhoji, potrebno je postići vrlo visoku ras vi­jetljenost i boju svjetlosti što bliže dnev­noj (preko 7000 K).

2.1.3. Toplinska trošila

Podjela toplinskih trošila

Toplinska trošila služe za pretvaranjeelektrične energije u toplinsku. Tu se u­hrajaju:

• lučne peći.

• indukcijske peći,

• ostali elektrotermički uređaji s indukcij­skim grijanjem,

• elektrotermički uređaji s dielektričnim. . .

zagflJavanJem.

70

120 l'------ ----

• elektrotermički uređaji s neposrednimotpornim zagrijavanjem,

• elektrotermički uređaji s posrednim ot-o •• •

porJ1l m zagflJavanjem.

• elektrotermički uredaji slsijavanjemtopline.

Izbor otporne žice

Otporne žice služe za pretvaranje elek­trične energije II toplinsk u u elek troter­mičkim uređajima s neposrednim i po­srednim otpornim zagrijavanjem te u ure­đajima s isijavanjem topline. Izbor otpor­ne žice najbolje ćemo pokazati na slijede-, ..cem pflmJeru:

Zadano: naziva snaga grijača P u kW,

Poznato: • nazivni napon U u V,

• specifični ot por na radnojtemperaturi p u n mm 2 /m,

• dopušteno površinsko optere­ćenje ovisno o dopuštenojtemperaturi zagrijavanja p uW/cm 2

.

D'aži se: d u mm i l u m.Proračun:

10/=--- = 47, l 5m

n- 4,5' 1,5

IIIID =L spec,smga1'\ I grlllJ'JO('#,)

lII

-----_.---_.-..~_.--jI Hojvisa d~ustenoI temperatura

80

"e100

Poli[]mldskl plaši Olporrll vodič

Slika 2.20. Građa vodiča za zagrijavanje

o 1\ JO

Slika 2.21. Ovisnost temperature vodiča () specifič­

noj snazi grijanja

Izolacija alporna no Više femperal ure

Izbor vodiča za zagrijavanje

Vodiči za zagrijavaje (sl. 2.20 i 2.21)služe za zagrijavanje podova, cjevovoda,dijelova krovne konstrukcije, odmrzava­nje vrata na hladnjacima itd.

Prednost vodiča za zagrijavanje očituje

se u:• dobrom prianjanju uz predmet koji griju,• mogućnosti postavljanja u mnoge sredi­

ne, što omogućuje relativno niska rad­na temperatura.

Primjer izbora vodiča za zagrijavanje:Zadano: nazivna snaga zagrijavanja P u W,Poznato: • nazivni napon U u V,

• specifična snaga grijanja Ps == Pil u Wim,

• otpor vodiča za zagrijavanje r

u Dim.Proračun duljine vodiča za zagrijavanje:

P/=-

Psodnosno, najveća snaga zagrijavanja vo­diča sa r na naZIvnom naponu U iznosi:

p=U2

=U r;r·1 ~-;

za U=220V i r=0,6D/m--+P=283,3 y l\

mm

PI=~- m.

n'p'd

Ako pretpostavimo slijedeće vrijednostikoje se često javljaju upaksi:

odnosno

3/~i,494d=34,35~ 220 2 '1,5-

cl = 4,37 --+4,5 mm

radna temperatura koju treba očekivati, akoju zahtijeva primjena, u tom slučaju je1375C odnosno 1648 K.

Odabiremo materijal Kanthai A-l ko­ji udovoljava zahtijevanoj temperaturi paiz tablice koje navodi proizvođačKantha­la A - ločitamo:

P20 = 1,45 D mm 2lm; temperaturni koefici­jent (srednji) od 20 ac do 1400 ac iznosi32,4' 10- 6. Odavde slijedi za specifični ot­por na radnoj temperaturi:

Pr = P20 + (J (T - 20), odnosnoP1375 = 1,45+32,4'10- 6 '1355=

= 1,45 +0,044 = 1,494Pl,75 = 1,494mm 2jm.

Dopušteno specifično opterećenje oči­

tamo iz tablice s podacima o otpornoj žiciP = 1,5 Wjcm 2

.

Za odabrani materijal odredi ćemo d i l:

P=d'n'l'p

P= 10000W,

U =220V,

71

---------------...--=---=-=-=-=--=l=====F=====

Tablica 2-9

Zagrijavanje prostorija električnom

energijom ~-- C"- rn! ---

...

l.~.... ,/~f---I-

:f~tt1-- ""Fr"Č,

---1--1- 1/ ./

Vl,...--:- ~V ____

-

~t' -.I-jl>;: .... - f---- - c- f- -

_ml

100

,W

Potrebnu električnu snagu za zagrijava­nje prostorije dobivamo tako da na osno­vu površine pojedine plohe, izborom od­govarajuće debljine i slično, odredujemoparcijalnu snagu za jednu plohu. Ukupnapotrebna snaga biti će zbroj parcijalnihsnaga potrebnih za zagrijavanje pojedinihploha.

Slika 2.23. Nomogram potrebne energije za jedn()s­truke prozorc

Zaklonjcnc Nczaklonjcne

Potrebna snaga u W Jm 2

Prostorije

Zagrijavanje prostorija električnom

energijom vrlo je problematičan zahvat.Cijena električne energije, ukoliko je eko­nomski postavljena, učinit će u većini slu­čajeva grijanje električnom energijom ne­rentabilnim, ukoliko se izuzme upotrebatermoakumulacijskih peći i mrcžne ton­frekventne komande (detaljnije vidi 2.3).

Za normalne stambene i uredske prosto­rije može se približno računati sa snagamapo m 2 prostorije prema tablici 2 - 9.

__ "1'

___-'--- ---.J _

Slika 2.22. Nomogram potrebne energijc za zagrija'vanje vanjskih zidova

2.1.4. Elektromotorska trošila

Primjeri upotrebe elektromotorskih trošila

Elektromotori pretvaraju električnu

energiju u mehaničku. To je danas najjef­tiniji način dobivanja mehaničke energijeupotrebljive za razne poslove. Tako jefti­no dobiven mahanički rad omogućio je uvelikoj mjeri brz razvoj mnogih granaljudske djelatnosti (posebno industrije) ipostizanje sadašnje razine produktivnostii životnog standarda.

Danas je upotreba motora toliko ra­širena, da ih susrećemo na svakom kora­ku. U modernom se domaćinstvu npr.nalazi oko 20 elektromotora. Samo strojza pranje rublja ima najmanje 3 elektro­motora. U suvremenoj industriji računa

sc da je instalirano oko 5 motora pozaposlenom.

Broj raznih izvedbi motora povećava

se, a još se povećava, proširenjem podru­čja primjene. Istovremeno je uloženomnogo napora na standardizaciji motora.

Dosad ostvareni rezultati na području

standardizacije motora omogućili su za­mjenijivost motora opće namjene neovis-

70

4040

120

50

30

30

30

Soba za stanovanjcl urcd

Spavaonica

Kuhinja

Kupaonica

Potrebna električna snaga za zagrijava­nje prostorija točnije se može izračunati

pomoću nomograma koji se izaduju zasvak u plohu prostorije. Na slikama 2.22 i2.23 prikazani su primjeri takvih nomog­rama za vanjski zid i prozor. Postojedakako i ostali nomogrami, kao npr. zaunutarnji zid, vrata, jednostruki prozor,strop i slično.

lid od C\l",e2S cm

;zld od op~'kt'

]' r'Tu'T-'"V1' J8cm

-f --t--+- lid 8cl ~p('kekW - "! - ,Sem

1~ H-t-1-+-++++++-+-+-+-+-- f i-.t"H7f7jL\-

l

lili Dd opeke! UU ~/t+--! -, H -+--+ + f--+-+-H+-+ >!'+--YY'f-+-+Y'H 50 em

101 H-t-Hi+H -rt:+::W~m.:H"p'H+1++++7f-i-.;1~'4-t·d---1-;7-H--+- +- +-H monl. qrodnjo s

IDO ~Up~~:.t-~t:tttt~rt;t-rH=1=+-+U:m dobrom lopl+++++-VW'1'-:Y1c H-++-J-1""'!--t-+H IZOIO(!jom

lf-J'~i-~~Ef-rtljf,tmj ;'~~~~=:.__J~~~c§=~lt~~.O 10 10 SO

no od proizvođača. Osim toga, standardi­zacijom pojedinih dijelova motora stvore­ni su uvjeti za ekonomičnu proizvodnjumotora.

Gubici unamotu statora, rotora i uželjezu iznose preko 90 1j'o ukupnih gubi­taka.

Moment tereta (sl. 2.25) koji motor tre­ba savladati iznosti:

Snaga i struja elektromotora

gdje su:I struja koju motor povlači iz mreže,

u A,U napon mreže u V,P2 nazivna snaga, tj. predana snaga na

osovini motora u kW,

cos (P faktor snage motora,

lJ korisnost motora.

Gubici u motoru (sl. 2.24) mogu se sdovoljnom točnošću izračunat IZ Izraza:

gje su:

w kutna brzina,k = - 1 kod stroja za obradu metala, ljuš­

tilica, itd.,

k = O za dizala. valjaoničke stanove,transportne uređaje,

k = 1 za namatalice i slično,

k = 2 za ventilatore. centrifugalne pum­pe i slično.

Moment motora izjcdnačava se kod nc­ke brzinc vrtnje s momentom tereta.

p = (~. - 1) P 2 kWg '7

Gubici mogu biti (redosljed prema su­djelovanju u ukupnim gubicima):

• unamotu statora

• u namotu rotora

• u željezu• trenju i ventilaciji

• dodatni gubici

PeU 1

PeU 2

PFC 1

PtrV

Pdop

Ml ~ e w'

w

Slika 2.25. Momentne karakteristike radnih meha-fllzama

Snaga motora P 2 U W moment su uslijedećem odnosu:

kpmNm;

odnosno

p 2 ~ 10· M· ns' kada je P2 U kW, M u Nm ins u l/min,ili

p 2 ~ lvI . ns' ukoliko je /vl izražen lIkpm.I1s je sinhrona brzina vrtnje.

Pin

Slika 2.24. Prikaz toka snage trofaznih asinhronihmotora

60/I1 s =-'

. p mm

73

gdje su:f frekvencija, obično 50 Hz,p broj pari polova motora.

Faktor snage cos cp (sl. 2.26) i korisnostrl (sl. 2.27) elektromotora ovise o:.• nazivnoj snazi motora,• broju polova elektromotora,• odnosnu a=P2/P 2n .

• asinhrone, koji mogu biti klizno kulutniili kavezni (s kratko spojenim rotorom),

• ikolektorske.

Za pokretanje klizno kolutnih asinhro­nih elektromotora upotrebljava se pose­ban uputnik ili pokretač .

Elektromotori se grade za nazivne sna­ge koje propisuje JUS, a navedene su utablici 2-10.

cos rpTablica 2~ 10

l ~ ----~~--- ------

0,9 2 polol Nazivne snage elektromotra u kW

0,8 6pololNiz I prema JUS N.GO.015/1970.

0,06 1,50 30 160 355 6000,09 2,20 37 185 375 3300,12 3,70 45 200 400 6700,18 5,50 55 220 425 7100,25 7,50 75 250 450 7500,37 II 90 280 475 8000,55 15 110 300 500 850

Pl 0,75 18,5 132 315 530 900Slika 2.26 Cos (P elektromotora u ovisnosti o naziv- 1,10 22 150 335 560 950

noj snazi i broju polova 1000

'" 2polo

- bpolol

. ---10 polo I

PzSlika 227. Korisnost elektromotora u zavisnostI o

nazivnoj snazi i broju polova

Na primjer:Motor sa Pzo =0,25 kW, 4-polni irna cos(P = 0,57 i ry = 0,59, a motor sa P2n = 22 kW,4-polni irna cos cp = 0,90 i ry = 0,89. U obaslučaja je Pz = P20' tj. elektromotor je ve­oma opterećen.

Izvedbe elektromotora

Elektromotore za priključak na izmje­nični niski napon možemo podijeliti na:

74

Prema preporukama IEC 34-7/72 iz­vedbeni oblici električnih strojeva podije­ljeni su u dva koda. Kod 2 (opći kod)označava izvedbu pomoću osnovne ozna­ke i tri brojke:Osnovna oznaka. - IM (International Mo­unting),Prva brojka - oznaka vrste konstrukcije,Druga i treća brojka - oznaka načina

montaže,Četvrta brojka - oznaka slobodnog krajaosnovme.

Slika 2.28 prikazuje neke oblike elek­tričnih strojeva s horizontalnom osovi­nom prema IEC 34-7/72.

Električni strojevi obično se izrađuju

u sljedećim stupnjevima mehaničke za­štite (International Protection), vidi gla­vu 3:IPOO, IP02, IPIIS, IP21S, IP22A, IP44,IP54, IP55.

Dodatno slovo S pokazuje da je elek­trični stroj koji ne radi provjeren na pro­dor vode.

IM 3001 IM 4001 IM 3601

fB f83 1IffiIM 1201 IM 1101 IM 9201

Je at·l;5 w3IM 1051 IM 1061 IM 1071 IM 9101

t]] 4BJ lill

IM 1001 IM 2001 IM 2101

Prema najvišoj temperaturi koja se oče­

kuju u pogonu odabiru se elektromotorikod kojih se upotrebljavaju odgovarajući

izolacijski materijali (vidi 1.3.6).

Pri upotrebi asinhronih motora postav­lja se na njih niz zahtijeva koji se odnosena minimalne i maksimalne vrijednostipotezne struje, poteznog momenta, po­kretnog momenta, dobrote zaleta (Mp/Jk)'zamašnog momenta, vijek trajanja, poras­ta temperature, dopuštenog broja uklapa­nja, brzine porasta temperature u krat­kom spoju, dopuštene buke, dopuštenihvibracija i drugo.

Korisnost 17 i faktor snage cos cp energe­tski su pokazatelji motora i na njih sepostavljaju često posebni zahtijevi. Dopuš­tena odstupanja za 17 i cos cp, kao i zaostale bitne elektromagnetske veličine mo­tora, određena su također propisima.

Slika 2.28. Neki oblici električnih strojeva s horizon­talnom osovinom prema lEC 34-7/72

Gubici u motoru zagrijavaju motor iI.ato treba osigurati odgovarajuće hlađe­

nje. Preporukama IEC klasificirani su sis­tcmi hladenja (IC- International Coo­ling). Razlikujemo dva osnovna sistema:

• motori s otvorenim unutarnjim struja­njem zraka (zrak toplinu iznosi napo­ljc),

• motori sa zatvorenim unutarnjim stru­janjem zraka (motor se hladi isijav­anjem).

Približno potrebna količina zraka zahladenje može se izračunati iz izraza:

Pg 3 3Q =_._~-- m" /s ~ 0,04 ... 0,5' Pg m" /sl,l . Ll.?

gdje su:j/i razlika temperature okoline tempe­

rature zagrijanog zraka,P g gubici u kW.

S veličinom motora povećava se i pro­blem njegova hlađenja. Gubici elektromo­tora povećavaju se približno s trećom po­tencijom a rashladna površina s drugompotencijom linearnih dimenzija.

Pokretanje elektromotora

Asinhroni elektromotori pokreću se:

• Izravno,

• posredno,• upuštačima ili pokretačima.

Izravno se pokreću motori manjih sna­ga, obično do 5 kW, no mnogi i preko20 kW (vidi 4.2.3) - pad napona pri po­kretanju mora ostati ispod 10%.

Posredna pokretanja su mjere u stator­skom strujnom krugu kojih je cilj daumanje struju pokretanja.

U posredna pokretanja ubrajamo:

• zvijezda-trokut,• pojačano pokretanje (zvijezda-trokut s

međustupnjevima),

• pokretanje dijelom napona,• statorskim predotporom,• transformatorom za pokretanje.

U puštačima ili pokretačima mijenja seotpor strujnog kruga rotora. Ta promjenamože biti kontinuirana ili stupnjevita, štoovisi o načinu promjene otpora. Tommjerom smanjuje se struja pokretanjaklizno kolutnih motora.

75

Ekonomičnost asinhrnog motora

Pri nabavci novog asinhronog motoratreba računati s ukupnim troškovima na­stalim tokom njegove upotrebe. Ti troš­kovi sastoje se od troškova za nabavkumotora, troškova za njegovo održavanje itroškova za energiju tokom eksploatacijemotora.

Godišnji troškovi energije gubitakamogu se odrediti slijedećom jednadžbom:

A = ke' t (1 - 0,5 ~\~Jf) ci' PN Cf: - 1)

gdje su:

ke cijena elektro energije u din,kg cijena grijanja u din,

t godišnje trajanje pogona u h,x relativni broj motora u pogonu u gri­

janim prostorijama,ci prosječno relativno opterećenje mo­

tora,

'L: korisnost pri djelomičnom optereće­

nJu,PN nazivna snaga motora u kW.

0,5 faktor koji se uzima tamo gdje seprostorije zagrijavaju pola godine.

Izraz u prvoj zagradi uzima u obzirčinjenicu da je dio motora postavljen Ll

zagrijanim prostorijama gdje se energijagrijanja može uštedjeti na račun energijegubitaka motora.

Navedeni odnos pokazuje da treba bitiosigurana visoka korisnost i pri djelomič­

nom opterećenju. Da bi se to postiglo,nužno je posvetiti brigu optimalnom pri-

Previsoke temperature namota može­mo spriječiti:

a) posredno, pomoću prekostrujnih oki­dača. Takvi se okidači ugrađuju u pre­kidače, motorske zaštitne sklopke islično (vidi glavu 5).

b) neposredno, pomoću termistorske za­štite. Ovdje se Koristimo fizikalnompojavom promjene otpora promjenomtemperature.

100 '/,8050

50 80 lOD'/,

40

ZO 40

'lO

soo

M

Zaštita elektromotora od preopterećenja,

od rada na dvi,je faze i od kratkog spoja

y -/\ pJkrrl:JI';je

I

Slika :230 K ri\'uljc momenta i struja pri pokretanjuy-;\

Namoti motora najčešći su uzrok kva­rova. LJ namotima stvorena toplinskaenergija podigne temperaturu žice štomože uništiti izolaciju ukoliko temperatu­ra prijede dopuštene iznose.

Slika 2.2lJ. Knvulj~ stru.i~ i morn~nta troraznog asin­hronog motora

Na slici 2.29 prikazane su krivulje stru­je i momenta trofaznog asinhronog moto­ra, a na sl. 2.30 prikazane su krivulje stru­je i momenata pri pokretanju asinhro­nog motora pomoću pokretača zvijez­da-trokut.

76

lagođenju motora i radnog stroja. Motormora biti izabran tako da radi II području

opterećenja60 do 100% nazivne snage. LJtom se području kod modernih asinhronihmotora korisnost samo neznatno mijenja.

2.1.5. Ostala trošila

U ostala trošila možemo ubrojiti:

• električni alat,• elektromedicinske aparate,• ispra vIjače.

Električnim alatom smatra sc stroj kojipokreće električna energija, a izrađen jetako da električni dio stroja s ostalim dije­lovima tvori jednu funkcionalnu cjelinu.

Elektromedicinski aparat je pogonskosredstvo u kojem se elektricitet posrednoili neposredno upotrebljava u medicinskesvrhe.

Ispravljačima napajama elektrolize, po­strojenja za galvanska presvlačenja mate­rijala, pogonska sredstva slabe struje, pu­nimo akumulatore itd.

2.2. EKOLOŠKI UTJECAJ PRI UPOTREBI TROŠILA

Pretpostavimo ipak da ukupni gubici uvodovima svih naponskih razina iznoseY~;o, a gubici II troši!ama barem 10%, II

prosjeku (kod rasvjete znatno više) pa će

uz navedene gustoće opterećenja gubicibiti:

Ukupni gubici su dakle 9,5 odn. 38MW/km 2 ili 9,5 odn. 38 Wim (približ.nol kg/h ugljena na 100 m 2

).

Iz gornjeg možemo zaključiti da gubiciu električnoj mreži i trošila uvjetuju zagri­javanje okoline.

Zagrijavanje zbog gubitaka može imati:• klimatski utjecaj i• pogonski utjecaj.

Klimatski litjecaj povezan je sa biol­oškim. Poznato je da su kahelski ka­nali legla gloda vaca, a kućišta elek tro­motora prebivališta raznih insekata islično.

2.2.1. Zagrija,ranje

D.jeIovanje na klimu

Toplinska energija javlja sc zbog:

• gubitka Ll transformatoru,• gubitka u vodovima,• nesavršenost trošila (npr. kod motora i

rasvjete).

Da bismo ilustrirali ekološko značenje

zagrijavanja zbog gubitaka električne

energije, pretpostavimo gustoću optereće­

nja od 50 MW/km 2 koja se danas javlja uvelikim gradovima i 200 MW/km 2

, kaošto imamo Ll vrlo velikim industrijskimpostrojenjima.

Pretpostavljamo da gubici u transfor­macijama iznose do 2(Yo. Međutim, zatako velike gustoće opterećenja trebapredvidjeti barem dva stupnja transfor­macije (npr. 110/20 i 20/0,4 kV) pa daklepredanu električnu energiju dva putatransformiamo što prouzročuje približnegubitke od 4(/';).

Gubici u vodovima mogu se približnoizračunati iz izraza

V=n·/ 2 ·R.·10-' kW/m"

gdje je II broj opterećenih vodiča, a Rwdjelatni otpor vodiča po metru duljine.

Za gustoću opterećenja uMW/km 2

gubici II transformaciji

gubici u vodovima

gubici utrošilima

Ukupni gubici

SO 200

') 8~

2,5 \o5 20--~-

9,S 38

77

Poqonski utjecaji zagrijavanja okolineogleda se u tome da se može smanjitiefekt nekih instalacija, npr. rasvjeta uhladnjači, rasvjeta kod klimatizacije ljeti.

Međusobno zagrijavanje pogonskihsredstav·a· smanjuje njihovu opteretivost.

Primjer:

l. Gubici u distributivnoj mreži Jugoslavije iz­nosili su 1972. godine toliko da bi izgubljena elek­trična energija bila dovoljna za zagrijavanje 100.000stanovnika tokom jedne sezone.

2. Rezultati ispitivanja znanstvenog instituta Va­seda u Tokiju o međusobnoj povezanosti kretanjatemperature i suvremenih instalacija lijepo ilustriranaprijed navedeno.

Prema rezultatima ispitivanja u Tokiju prosječan

godišnji broj noći s temperaturom iznad 25'C pove­ćan je sa 5,4'/0 u razdoblju 1926--1934. godine naI l olt, u razdoblju 1965 -1975. godine.

U 23 četvrti Tokija količina topline koja se godiš­nje gubi u raznim instalacijama i vozilima odgovarapribližno količini topline koja se oslobodi sagorije­vanjem 10 milijuna tona nafte. U južnom centru,Marunuočiju, toplinska energija koja se stvara uinstalacijama. vozilima itd. iznosi po jedinici porvši­Ile 20 do 60°1" toplinske energije sunčanog isijavanja.Naročlt utjecaj na to imaju instalacije hlađenja uzgradama i vozilima Zbog toga se posljednjih godl­na prosječna godišnja temperatura u Tokiju podižeza I C.

sa boljim lJ određene nazivne snage. Elek­tromotor s boljim lJ po pravilu je skupljizbog većih troškova proizvodje (vidi slike2.31 i 2.32).

ZOO h

Slika 2.32. Godišnji troškovi za gubitke kod raznihkvaliteta motora

Gubici u clektromotoru iznose:

Ako II najlošijeg elektromotora označi­

mo s 11Iv, a elektromotore nešto boUekvalitete s lJili itd. do lJI i za svaku pojedi­nu tako zadanu kvalitetu uz primjenugornjeg Izraza izračunamo gubitke P g1V

do P g1 .

dobivamo:

-_._--'-------'-------'------

ZadmoljaYajući 'l pogonskog sredstva

Slika 2J I. Gubici i korisnost motornog trošila uovisnosti o kvaliteti motora

P g1V = P 2

Pglll = 0,42 P2

Pgli = 0, i 8 P2

P g1 = 0,11 P 2

11Iv =0,5

IlIIl = 0,71111 = 0,85

'l, = 0,90

exTM =-+t·k·P

x n gx

Ekonomski opravdane gubitke možc­mo izračunati, računajući ukupne godiš­nje troškove za sve kvalitetc motora kojinam stoje na raspolaganju:

ClTM l =-+c·k· P In g

gdjc su:TM godišnji troškovi elektromotra u di­

nanma,t godišnja upotreba elektromotora II h,k cijena električne energije u din/k Wh,

KIKIIK1V Kili

\------------\ I

). I'" r I

I ...... rg I"-l l........... --t

Najefikasnija mjera za smanjenje za­grijavanja je poboljšanje lJ pogonskogsredstva. Međutim, treba ukazati na gos­podarski vid tog problema. Pretpostavi­mo da nastojimo odabrati elektromotor

N

46 7

<=1-+--!----12 OJ

E

60 f-i--+---+--+-+-~-+ ~----~ 1 §

, _1:5:

40 L.....l--'-_-'-_'----"-_~___':,___--=-'i0,1 0.150,2 0,5 S 6 10 30

----- f (MHz)

Slika 2.33. Napon smetnji

sO'0 f---- ---

dBI}! V)

7o~-1-+----+-o-f-----+- -~ o-f----­

66

4S~S I

45 65 90 150 180~0'---3L.0---1..L00---~----l?0-:-0 ------C3::C:"OO

_o-IIMHz)

Slika 2.34. Snaga smetnji

118(pW)

65

~soc

vo

Smatra se da aparati, uređaji i postroje­nja imaju stupanj smet1~je O kada naponsmetnje nije veći od OdB (l VJ, a snagasmetnje veća od OdB (1 Vlm).

Dopuštene granične vrijednosti određe­

ne su za svako frek vencijsko područje.

Dopušteni naponi smetnji, snaga smetnjii dopuštena jakost električnog polja smet­nji određeni su tehničkom regulativom.Tako su npr. prema JUS N.NO.900j78smetnje klasificirane na slijedeći način:

Za područje karakterističnih frekvenci­ja određeni su dozvoljeni naponi smetnji,snage smetnji i jakost polja smetnji zapojedine vrste pogonskih sredsta va (sl.2.33, sl. 2.34 i tablica 2-11).

55f--I- i--f--++-o----j --

P2'1 =~- _oo_-x P 2 + PgX

Sličan račun možemo provesti za svakopogonsko sredstvo. Dakako da u ovomračunu nisu uzeta u obzir djelovanja naklimu.

Izvori smetnji

Smetnje u prijemu radio, odnosno TVemisija uzrokuju naponi visokih frekven­cija i električna polja.

Izvori smetnji su prelazne pojave (brzepromjene) koje nastaju u pogonskim sred­stvima prilikom uklapanja, odnosno is­klapanja, komutacija, izbijanja u plinovi­ma. korona na vodovima visokog naponai slično.

Nastale smetnje dopiru do prijemnika vo­dičima električne mreže, odnosno instalaci­je ili bežično, elektromagnetskim valovima.

Napon smetnji (mjeren u flV) dopire doradio prijemnika, odnosno do TV prijem­nika vodičem, a nastaje u izvoru smetnji.

Električno polje smetnji (mjereno ufl Vlm) dopire bežično, a predstavlja ja­kost električnog polja na mjestu prijemakoje nastaje zbog jednog ili više izvorasmetnjio

2.2.2. Radio-televizijske smetnje

II trajanje upotrebe elektromotora II

godinama,

Pgj, CI gubici Cljena motora najvišekvalitete,

PgX , Cx gubici i cijena motora zadovolja­vajuće kvalitete.

Prema tome, zadovoljavajući 17x može­mo izračunati:

Klasifikacija smetnji

Trajanje smetnji je različito. Tehničkom

regulativom određen je pojam trenutnesmetnje i trajne smetnje, ovisno o vremenutrajanja i perioda između pojedinih im­pulsa smetnji.

Mjere za suzbijanje smetnji

Suzbijanje smetnji provodi se oslabIji­vanjem smetnji, odnosno smanjivanjem:

• napona smetnji,• jakosti polja smetnji,• trajanja smetnji i• učestalosti smetnji

79

Tablica 2-11

Granične vrijednosti napona, snage i jakosti polja smetnji

Jakost poljasmetnji dB (,uV/m)30 do 300 MHz

Vrsta i izvor smetnjiUčestalost

smetnji

Trajanjepojedinačne

smetnjemaks.

Granične vrijednostiI----------~-- - ,--------------

Napon smetnji Snaga smtnjidB (liV) dB(pW)

0,15do30MHz 30do300MHz

Trajna smetnjaaparata na prikjučak

mreže - aparati s ma­lim motorima, prenos­ni alat do 700 W

Nepreki­dni niz

>30imp/min

Stupanj N Stupanj N

I---------f----------------- -- ----------------- - .---- ----------

-.-----r-----~~__+~~~--~~_+_-------.-~___t_~--------

Trajna smetnjaprenosni alat700 do 1000W

Trajna smetnjaprenosni alat1000 do 2000 W

Nepreki- > 30dni niz imp/min

Nepreki- > 30dni niz imp/min

N+4dB

N + 10dB

N+4dB

N + 10dB

Nepreki- > 30dni niz Imp/mm

------~~-- - --- --- ----- - -----------------

Trajna smetnjaaparata većih dimen­zija, aparata s bater.napajanjem, igračaka

itd.

TraJ~a-~~;~lja za -I~-~r---;-- --industrijska postro- depre 1- > ,

m mz lm Pi mmJenja------------------- - -- -- ----

Stupanj N

N + l4dB

------- -- --~~-----

40 dB (liV lm)udalj. 10 m

40 dB (fl V/m)udalj.30m

-~-- -- ------

na razine ispod graničnih vrijednosti pro­pisanih tehničkom regulativom.

Praktički postupci ograničavaju se naj­češće na:a) smanjenje intenziteta izvora smetnji

odstranjenjem iskri i nagli promjenajakosti struje. To se može postići:

• upotrebom čvrstih spojeva,• održavanjem ispravnih izolacija i• ispravnim kontaktnim površinama

(npr. četkice kolektora),b) upotrebom uzemljene metalne zaštite

kojom se smanjuje ili uklanja poljesmetnje,

c) upotrebom provodnog kondenzatora,odnosno odgovarajućeg spoja konden­zatora i prigušnica čime se smanjujenapon smetnji (vidi sliku 2.35).Kapacitet kondenzatora kojim se u do-

voljnoj mjeri smanjuje napon smetnji mo­žemo izračunati iz empirijskog izraza:

80

,-------

XII DIJ~~O:~n~~d

I e Električno zoštlcenlI TVJ J pristupačni diJelovI

- L __~_'L__Slika 2.35. Mjera za suzbijanje radiosmetnji

1000C=~- J.lF

U 2n

gdje je U n nazivni napon (samo za napo­ne od 24 V do 500 V).

Problematika radio- i TV-smetnji raz­vija se posljednjih desetak godina u po­sebnu elektrotehničku specijalnost. O to­me postoji opsežna literatura. Kao pri­mjer opsega problematike navodimo da

to Jto Sto 7to f

eI S t I Ion

A

100 500 1000 5000 (l000 ti Z

/)20 dBlA)

;;;~~6:it22ZWI~~:::; 100

~-."",,=t====t==-k----+-:,~b,.c;~80

t'7L,-4Lr~-+-~~""'+---::;=:"....---.iL-t-----m-·2 O ~Ne

··-0 ct:

A

Provilo;1 Ion

.sumSlika 2.37. Intenzitet zvučne pojave -- zvučni tlak

A~ -

M aqnetska huka nastaje zbog vibracijaizazvanih magnetostrikcijom (prigušnice,transformatori) ili zbog magnetskih sila uzračnim rasporima (elek tromotor).

Osobito je važno uočiti da pojava bukene mora značiti (ali može) da uređaj nijeIspravan.

Ljudsko uho reagira na frekvencijskiopseg od 16 Hz do 20000 Hz.

Šum je izraz za spektar 7vučne pojave, ane intenzitet djelovanja na uho (slika 2.37).

tA A

Slika 2.36. Grafički prikaz krivulja iste razine zVllk~1

II ovisnosti o frekvenciji zvuka izraženoj u Hz irazini zvučnog tlaka II d B

Aerodinami(~ka buka nastaje zbog struja­nja zraka (ventilator).M ehani(~ka huka prouzročena je gibanjemmehaničkih dijelova (ležajeva, vibracije li­mova kućišta).

dB

120o~ IDO+-

01 80oe

-o 60OJ>N

g 40

"o 20cr

O

20

Razjašnjenje pojmova

Buka je (prema definiciji) nepoželjanzvuk te ima fiziološko i psihološko djelo­vanje. Ljudsko uho osjeća zvuk kao iz­mjenični "zvučni tlak" koji se superponirastatičkom atmosferskom tlaku.

Ljudsko uho osjetljivo je na širok ras­pon tlakova.

Odnos između najvišeg prema najni­žem iznosi priblično 106

. Uobičajena jedi­nica tlaka nije prikladna za izražavanjeosjeta zvuka uhom. Uveden je stoga po­jam "razina zvučnog tlaka" (ili kraće:

"razina zvuka"), koji se definira kao:

pL = 10 log ._-- dB

POgje je P o =2'Hr 5 N/m 2 referentni tlakkoji je međunarodno prihvaćen. Time seraspon od 106 pretvara u raspon od 120(po je prag čujnosti pri 1000 Hz).

Ljudsko uho nije podjednako osjetljivona svim frek vencijama. Ista razina zvuč­

nog tlaka proizvodi jači subjektivni do­jam ako je zvuk više frekvencije. Zbogtoga se za mjerenje zvuka upotrebljavajuinstrumenti kojih karakteristika nije line­arna, nego korigirana tako da imaju poprilici isti odziv kao ljudsko uho. Oblik tekarakteristike također je međunarodno

standardiziran. Takav instrument ne mje­ri više razinu zvučnog tlaka nego razinuzvuka ili buke, koja se izražava dB (A)"decibelima A" (vidi sliku 2.36). 60 dB (A)odgovara običnom govoru, 85 dB (A) do­vodi do trajnog oštećenja sluha, a120 dB (A) je prag bola od zvuka.

Buka koju proizvode električna pogon­ska sredstva može biti trojaka porijekla:

2.2.3. Buka

najnoviji DIN 57228/82 koji tretira os­nove i definira pojmove S tog područja

ima četiri dijela.Pogonska sredstva koja su tako nači­

njena da ne izazivaju nedopuštene ra­dio-smetnje dobivaju oznaku RSO.

6 \' SRR Eleklritne instalaCIJe i niskona[1onske mrelc 81

Zvučna snaga je snaga zvuka izraženau vatima. Kao primjer navodimo da jezvučna snaga

ljudskog glasa 10- 5 W,malog elekromotora 10- 8 W.Buka električnih pogonskih sredstava ne

može se u svim slučajevima potpuno ukloni-

ti, ali je tehničkom regulativom određena

dopuštena razine buke koju smije stvaratineko pogonsko sredstvo (vidi tablicu 2- 12).

Ukoliko se želi smanjiti buka nastalaelektričnim pogonskim sredstvima, moguse primijeniti tehnički zahvati prikazanina slici 2.38.

Tablica 2-12Dozvoljena srednja vrijednost razine buke L u dbA na udaljenosti 1,0 ID od površine stroja

(prema lEe 34-911972)

900<n:( r60<rl o:::

._-

3150 < rl o:(

<;2360 :(3150 :( 3750----- _.~ ..

_._'- -- ____o,

lP lP lP lP lP lP22 44 22 44 22 44-- -------- -"---

L L L L L L--f---.----

_._- 74 - 75 -- 79- n - RO - R2- 82 -- 83 ---- 8581 86 84 R7 R7 9083 87 87 91 90 9385 89 R8 92 92 9588 92 90 94 93 9790 93 92 96 95 9R----- . '-------- ~--

----

600<n:( 960 < rl:( 1320<n:(:(960 :( 1320 :( 1900

-_.- --_.~---

lp--ni;-lP lP lP lP22 44 22 44 22 44

-_._-- -- -r-- -L L L L L L

67 70 7169 70 7372 74 77

72 75 75 ]g 78 8175 ]g ]g 82 Rl 85]g 80 81 84 83 8679 81 83 86 86 8882 R4 RS 89 8R 92

P:( 1,11,1 < P 2.22,2< p 5,5

5.5 < P:( II·11<1'0:(2222<1':(3737<1':(5555<1':(110

-. -------------+------1r---

Snaga PkW

Mehanička

zaštita

Brzina vrtnje nmin- l

100,-------

- - - - - - -~

"" .........r-.......

~

- - - - - - --i'-~r-

~

40

100

40

100

180

50

t 80

I 60

d8

d8

- apsorpClonlma!l'fljol

'r' - - - - - -

I40

100

t 80

I 60

d8

elasličnlpodloŠCI

opSOrp[lonl !~rdo

rno.lt'fljol' pIOČ[J-

/''''." I

opsorpClonl 100 ,- ---,

t;@] ,I ::'-!::--c!;----:~'.::___:c~:::--:-:'~JaO 500 l/OO /400 4800Hz500 l/OO /400 4800 9500Hz

pOJas frekvenCijU ------..-

I( {;;;:.~-,

~~ ~

100,----------,

.t: ~~~r- TIII 75 150 JOD 600 l/OO ,1.Oll 4800H,75 ISO JOD 500 1100 11.00 1.800 9500H7

Slika 2.3R. Tehnički zahvati za smanjenje buke električnih strojeva. Isprekidana linija prikazuje spektar bukeprije poduzimanja mjera za suzbijanje buke, a puna linija nakon toga

IQ

Dopuštena razina buke

Dopuštene razine buke u stambenimzgradama prikazuje slika 2.39. Prekorače­

nje iznosa buke iznad krivulje na slici nijedopušteno. Dakako da to vrijedi za bukubez obzira na njeno porijeklo. Rijetko će

elek trična pogonska sredstva stvarati ve­ću buku od npr. buke koju uzrokuje grad­ski promet. Međutim, u stambenim zgra­dama i na radnim mjestima električna

pogonska sredstva kao npr. dizalo, trafostanica u zgradi, mogu svarati buku ma­njeg intenziteta, što može biti značajan

negativni ekološki faktor.

Lld8 )

80Nedopušteno

l. O~--L---'--'--.J------"---"-_---L---L---L---L-'--__

100 1.00 1000 3200 HzSlika 2.YJ. Dopuštene razme buke za stambene

zgrade. prema DIN 4109;62

2.2.4. Vibracije

Električna pogonska sredstva mogu iza­zvati vibracije (slika 2.40). Vibracije suneugodne za čovjeka i opasne po imovinu(npr. zgrade, instrumente i slično).

Tablica 2- lJ

V I = ~mQ-'­, vi

Slika 2.40. Vibracije

Vibracije nastaju zbog nepotpuno izba­lansiranih dijelova i zbog elektromagnet­skih sila koje izazivaju vibracije onih dije­lova električnog stroja koji se vrti. Me­hanička naprezanja tih dijelova, te spoj­nih elemenata i temelja, prouzročena vi­bracijama, ne smiju prijeći dopuštene gra­nice. Vibracije ne smiju utjecati na radnekvalitete radnih strojeva i aparata. Mora­ju se svesti na što manju mjeru, da ne bizbog promjenljivih sila došlo do osloba­đanja tarnih spojeva. Vibracije električ­

nog stroja i cijelog agregata moraju bititako male da je u potpunosti osiguran radbez smetnji.Način mjerenja i granični iznosi vibra­

cija istosmjernih i trofaznih strojeva naodređenom području visina osovine, od­nosno području nazivanih snaga, određu­

je se standardima (tablica 2 - 13). Mjeraza vibracije je efektivna vrijednost briznetitranja. To je brzina kojom sc (na mjestu

Granični iznosi jačine vibracije električnih strojeva (prema DI N 45665/1968)

mm/s

iznad225 do 315

===.----_.

Područje hrzinevrtnjemin- l

Stupanjvibracijejačine

N(normalni)

Granični iznosi jačine titranja V:, za izvedbene veličine

visina osovine

8~: m ] ,;;'~'~d225-mm/s mm/s

-------~~--- -

600 do 1800 1.8 t 2,8 4.5iznad 1800 do 3600 L8 2,8 4,5

---------. - --, ---,------------_._---.---- -'- ---- ----- -- -- - - -- ----- ---._-

R 600 do 1800 0.71 L12 u\

~cduCirani) iznad I~~~~ :::: ~~~~~ :):~~ -j --- -~):~;- --_t_-_--~~~2(specijalni) iznad 1800 do 3600 0.71 1,12 1.8

--_.~---- .---------..._-------~ --- -- - - - - ---- ---~--

Nupoll!enu: Visina osovine je udaljenost izmedu simetrale osovine i plohe nalijeganja stopala u stanjuisporuke. Podložni limovi koji su potrebni za izra vnja vanje pri postavljanju stroja ne ubrajaju se u visin uosovIne. Medutim. debljinu izolirajućeg podloška koji sc isporučje sa strojem treba uključiti u visinu osovine.

SJ

mjerenja) kreće električni stroj oko polo­laja mirovanja. Ona sc mjeri u mm/s.Prema jačini vibracije (vidi tablicu), elek­trični strojevi obično se dijele u tri stup­nja: N (normalni). R (reducirani) i S (spe­cijalni). Aparati za mjerenje vibracija mo­raju odgovoriti zahtjevima iz odgovaraju­ćih standarda.

2.2.5. Ut,jecaj zračenja električnih polja

Zračenje

Elektromagnetski valovi valnih duljinakraćih od vidljive svjetlosti štete ljudskomzdravlju ukoliko im intenzitet zračenja

kojem je izložen čovjek prijeđe određeni

iznos. Medicinska istraživanja pokazujuda oko 5% kanceroznih oboljenja nastajezbog štetnih zračenja. Štetnc posljedicezračenja mogu se pokazati i u idućim

generacijama ozračenih osoba.Spomenimo ovdje samo ultraljubičaste

i rendgenske zrake. Ultraljubičaste zrakejavljaju se kao parazitno isijavanje kodizvora svjetlosti s izbijanjem u plinu (npr.Ouorescentna cijev). Ultraljubičastim zra­kama smatraju se elektromagnetski valoviva Inc duljine:

)c=IO do 380nm.

Štetnim zračenjem smatra se zračenjeintenziteta većeg od O,3pW!cm 2

Ultraljubičasta zračenja mogu djelovatii tako da ljudi izloženi tim zrakama inten­ziteta manjeg od štetnog počnu sugestiv­no osjćati smetnje.(Primjer: prve primjene fiuorescentnih ci­jevi 1958.)

Rendgenske zrake su elektromagnetskivalovi valne duljine

), < 10 nm, tj. 10 - 8 m do 10 - 14 m.

Na zaštitu od rendgenskih zraka i radi­oaktivnog zračenja primjenjuju se posc\?­ne mjere, koje prelaze okvire ovog pred­meta. Ovdje samo ukazuju na pojavu.Ipak ćemo kao primjer navesti polemikuoko radioaktivnih grom obrana.

Radioaktivni gromobrani postavljanisu u nas od 1968. godine. Tada je njihovaupotreba bila dozvoljena "Tehničkim

propisima za gromobrane". Mi smo svo­jevremeno bili jedina zemlja koja je do­puštala njihovu upotrebu. Prema važ.ećim

tehničkim propisima zabranjeno je instali­ranje novih radioaktivnih gromobrana,dok je za postojeće određen način održa­vanja i pregleda. Prema mišljenju mnogihstručnjaka ne postoje dokazi da je radio­aktivni gromobran bolji od klasičnog. Os­taje međutim činjenica, da je postavlja­njem radioaktivnih gromobrana poveća­

no zračenje, koje može biti naročito opas­no za stanare na višim katovima zgrada,jer je unatoč malom intenzitetu praktički

neprekidno.

Električno polje

Boravak čovjeka u električnom poljujakosti većoj od 5 kVlm smatraj u nekiautori štetnim po zdravlje. Zato se predla­že da se boravak ljudi na mjestima gdjejakost polja prelazi 25 kV/m ograniči nanajdulje 5 minuta.

Negativno djelovanje na zdravlje ogle­da se u djelovanju na centralni nervni ikardiovaskularni sustav.

2.3. POTROŠAČKAPOSTROJEN.JA NISKOG NAPONA

2.3.1. Struktura potrošnje na niskom naponu

Karakteristike niskonaponskog potrošač­

kog postrojenja

lj elektromagnetskom smislu mogu senabrojati ove karakteristike niskonapon­skoga potrošačkog postrojenja:

• nazivni priključni napon U n;• broj faza;• najveća potrebna snaga ili vršno opte­

rećenje P,;• instalirana snaga Pi;• potrebna električna energija ~u odrede­

nom vremenskom razdoblju);

• trajanje upotrebe instalirane snage ilivršenog opterećenja tj ili tv;

• vrste pogona, sezonske oscilacije, krivu­lja opterećenja;

• osjetljivost na prekid dobave el. energije;• persPektivne promjene vršnog opterećenja,

potrebne energije i ostalih karakteristika.

Dobavljač električne energije mora osi­gurati potrošačku opskrbu električnom

energijom odgovarajuće kvalitete, uvažava­jući pri tome karakteristike potrošačkog

postrojenja. Pri tome može dobavljač po­trošaču postaviti neke uvjete elektroenerget­ske i/ili financijske naravi. Ti uvjeti postav­ljaju se putem tzv. energetske suglasnosti.

Kvalitetu električne energije vrlo je slo­ženo definirati.

Pri definiciji kvali tete električne energi­je treba diferencirati potrebe pojedinihpotrošača s obzirom na vrijeme, prostor ipouzdanost dobave. Postavlja se naimepitanje ekonomskog opravdanja isporukeiste kvali tete energije svim potrošačima.

Pod kvalitetom električne energije naj­češće se podrazumjeva:

• pouzdanost dobave,• dopuštena odstupanja frekvencije,• dopuštena odstupanja napona,• dopuštena odstupanja od sinusoidnog

oblika.Visina štete od prekida dobave može

ovisiti o broju izgubljenih kWh, izgublje­nih kW, učestalosti ispada, trajanju ispa­da, te vrsti potrošačkog postrojenja.

Statistički podaci o strukturi potrošnjeelektrične energije

Smatra se da se prema vrstama trošila ucjelokupnoj elektroprivredi energija troši;• za termička, motorska i ostala

trošila 90%

• za rasvjetna trošila (od čega zajavnu rasvjetu oko l %, a zaizloge i reklame oko 0,03 %) 10%

(Podaci prema "ElektriziUitswirtshaft"1953 do 1971 i "Energija" 75/1 - 2)

Potrošnju električne energije II pojedi-nim potrošačkim postrojenjima prikazujutablice 2·- 14 i 2 - 15.

Podaci II tablicama 2 - 14 i 2 - IS jasnopokazuju trend povećanja sudjelovanjadomaćinstva u ukupno potrošenoj elek­tričnoj energiji II nas i u dvije razvijeneindustrijske zemlje. Razvijenije zemlje ima­ju veće sudjelovanje domaćinstava u ukup­noj potrošnji. Ti podaci ukazuju na sveveće značenje proučavanja strukutre po­trošnje u domaćinstvu, i uopće energetskesituacije u tim potrošačkim postrojenjima.

Tablica 2 - 15

Struktura potrošnje električne energije u SRNJSAD u % (prema vrsti potrošačkog postrojenja)--~----

SRNJ SAD SRNJ SAD1952. 1961. 1970. 1971.

Industrija 74,1 49 60,2 40Domaćinstva 8,4 29 19,7 33Ostalo (promet,poljopri., obrt itd.) 17,5 23 20,1 27

Tablica 2--14Struktura potrošnje električne energije u SR Hrvatskoj

1975. 1978. 1981.

GWh % GWh % GWh %

-.

2092,1 26,6 2667.1 28,5 3334,1 30,8-- -----_.-

vuča 316,0 4,0 298,0 3,2 254,1 2,3-----_._--1----

va 2126,1 27,0 2584.6 27,6 3238,6 29,9---'... -------- -~~ _. .-f-.------

jeta 105,7 1,3 150.7 1,6 143,3 U---_._. ---._--~-' .-.'--_..._---- ----------------.

974,2 12,4 1192.5 12,7 1329,7 12,3-~-- ---'---' --- -- ------

trošači)2264,8 28.7 2466,3 26,4 2519,0 23,4

-- -_.,-

7878.9 100.0 9359.2 100,0 10818,8 100,0--. ------- ----- -- .__.-

Industrija

Ostalo

Industrija(direktni po

Ukupno

Javna ras v

Domaćinst

Električna

8S

1983.1963.

32,5% 18,8%39,6% 24,0%15,0% 19,4%7,5% 13,0%5,3% 4,1 %0,1 % 20,7(10

100% 100%Potrošnja električne energije za termič­

ka trošila, kamo možemo ubrajati i pri­premu tople vode, te pranje rublja i po­suđa, vrlo je značajna. Zato se danas u

rasvjeta i sitni aparatikuhanjepriprema tople vodehlađenje namirnicagrijanje prostorijapanje rublja

• termička trošila 49%• rasvjetna trošila 20°;()• motor. trošila hladnjaci 17%• sitni aparati 8%• TV i radio 6%

Karakterističnoje također ispitati koJi­ko sc u nas izmijenila struktura potrošnjeelektrične energije u domaćinstvima u pe­riodu od deset godina. Promjene u navi­kama i promjena korištenja električne

energije u domaćinstvima može se pratitiiz ovog pregleda:

10

v;eeJefC_oTJ:O __. _ ._

-

> JO

·RasvJ,la

O+---__-+---__--l-__.--i-__-+-__--'I95 [J. 1960 1965 1971J 1975 j98lJ

Godine

Slika 2.41. Fotrošnja električne energije u domaćin­

stvima lJ SR Njemačkoj (bez elektro grijanja)

Domaćinstva su isključivo potrošačka

postrojenja koja se napajaju iz mreže ni­skog napona. Moguće je odrediti kolikoukupno električne energije troše pojedinatrošila, što pokazuje slika 2.41.

U rbanizirane regije u nas imaju već

danas struk turu potrošnje u kojoj prevla­dava potrošnja domaćinstava i ostalih.Kao ilustraciju navodimo strukturu po­trošnje u Zagrebu 1980. godine:o industrija 47 (j;)

• domaćinstva 40%• ostalo 13%

Za električnu rasvjetu u Zagrebu usvim potrošačkim postrojenjima troši seoko 15% ukupne potrošnje. Javna rasvje­ta troši oko 2,5%, rasvjeta izloga 0,8%, asvjetleće raklame 0,16% ukupne potroš­nje električne energije.

Ulo l rL. rnergljr

1950

Pogan pump' 10 laplu 'OGu 1450

500

GUbICI

zrQč~nJP

hlađ,n!,

GubICI - alpad 250lj kono!llOCljU

Struktura potrošnje električne energije udomaćinstvu

Slika 2.42. Shema uređaja za povratak dijela energijeod odbačene tople vode u kućanstvu

Prema istraživanjima koja su obavljenau Zagrebu, struktura potrošnje el. energijepo vrstama trošila u domaćinstvu (go­dišnji prosjek od 1973. godine) izgledaovako:

svijetu nastoji konstruirati uređaje pomo­ću kojih bi se dio energije utrošen zazagrijavanje vode u domaćinstvu sačuvao

upotrebom dijela toplinske energije iz od­bačene tople vode (slika 2.42.).

R6

Pulo IWI'J',I!I'p

IIJ0 Pelo )II:CJI III: I"

81J I60 .. It

40k- ~ +-20 I'" ~~~.~~~' ~.JJO 11\ i IIO 4 B IZ ln 20 ZI.

100h-":'~~r,

80f-+++++~I-f-T

601,0

lUD[enlilr gr1,-I'1r~ T

BO

bO rf40 -lif\Kore-ke7O - lollor --

1.14

OO 4 B 17 lb 7021.

Wd11l = -----24· P y

Industrin

~ t\

KOfeKctaktor

1.10

Pri radska naselje

- -KorekC

i'- tdXlor118

.-------:-~--:-----

Oamor Instvo

4 - 11'

po 1(orekcfaktor

1.10

'[JO

-J SU604020O

J I. 8 12 16 20 24

~.~ 100co BO

',lJitO

~ ~ 100'" 80~. 61J

'a:: 40.."! 20g O

O 4 8 12 16 20 24

Iskorištenost instaliranih postrojenjapokazuje faktor opterećenja m.

Dnevni faktor opterećenja možemo iz­računati:

lZ 15 24 hVrijeme

Slika 2.45. Dnevni dijagram opterećenja

P

gdje je:Wd uk upno potrošena električna energIja

tokom dana, aP y vršno opterećenje.

Iskorišćenost je veća što je 111 bliži l.

70 70H-+.H"JkrOr

O rl L..L.l....L...L..L..L.l.--'--L.L.J....J

[) 4 8 IZ lb 70 71. ~O 4 8 IZ ln 2D ZI.

Slika 2.44. Tipične dnevne krivulje optrećenja zarazna konzumna podrUČja (vIdi 4.22)

Logično je da će elektroprivreda nasto­jati da potpono iskoristi instalirane kapa­citete. Kako kapaciteti moraju hiti instali­rani za vršno opterećenje Py , samo jemanji dio vremena kapacitet postrojenjapotpuno iskorišten.

Pretpostavlja se da se u domaćinstvu

može kraće vrijeme (nekoliko dana) redu­cirati i do 30% potrošnje električne ener­gije bez bitnih utjecaja na život, ukolikočlanovi domaćinstva svjesno štede. Među­tim, ako se isklapanjem nasilno ograniču­

je isporuka električne energije, redukcijedo 10<j!0 potrošnje mogu se provoditi bezvećih šteta, no redukcija koja prelazi 30%potrošnje tada bitno poremećuje funkcio­niranje većih urbanih sredina.

Visina ograničenja kod industrijskihpotrošača može se odrediti samo u ovis­nosti o karakteru potrošača.

Najčešće se skraćuje trajanje proizvod­nje (tj. hroj sati rada).

MW

Tipično ljeIna

Pmin - pmin-r~--r-----r------- nedJelJ[]

I I I I___J__~! I -l

~ ) Z 18 ZI. h

Slika 2.43. Dnevni dijagram opterećenja konzumnogpodručja (manji grad)

Pv ------T----T---

I II

Jz ohlika dnevnog dijagrama opterećenja

može se često zaključiti o kakvom se kon­zumnom području, odnosno potrošačkom

postrojenju, radi.

2.3.2. Dijagrami opterećenja i potrošnje

Dijagrami opterećenja

Konzumna područja ili potrošačka po­strojenja zahtijvaju od elektroprivredeelektričnu snagu koja se mijenja tokomdana. tjedna, sezone i godine. Dijagramekojima se prikazuju kretanja opterećenja

tokom tih vremenskih razdoblja naziva­mo dijaqrami optere('.enja za određeno

razdoblje. Tako postoje dnevni (sl. 2.43do 2.4S.), tjedni itd. dijagrami opterećenja.

S7

Iz dijagrama opterećenja izvode se di­jagrami trajanja opterećenja, koji pri­kazuju koliko je trajanje nekog optere­cenja.

Na slici 2.46 prikazana je dnevna krivu­lja trajanja opterećanja.

jenja ili konzumnog područja jedna je odprvih zadaća graditelja mreže ili insta­lacije.

kWhdon

o 6 12 lB h 24Slika 2.48. Tjcdna krivulja trajanja potrošnje velike

stambene zgrade

Trajanje upotrebe instalirane snage hi­potetičko je ili zamišljeno vrijeme za kojebi bila potrošnja ista količina električne

energije koju troši potrošačko postrojenjeili konzumno područje uz dnevne, tjedne,odnosno sezonske oscilacije, pod pretpos­tavkom da elektro-privredni sistem opte­rećujemo instaliranom snagom Pi.

Tako se, na primjer, godišnje trajanjeupotrebe instalirane snage može izračuna­

ti iz izraza:

Slika 2.46. Dnevna krivulja trajanja opterećenja

Dijagrami potrošnje

Dijagrami potrošnje (sl. 2.47 do 2.49)po kazuj u potrošnju električne energijepotrošačkog postrojenja ili konzum­nog područja (ll kWh) u određenom vre­menskom razdoblju. Potrošnja je najčeš­

će različita II pojedinim danima u tjed­nu, pojedinim tjednima i mjesecima ugodini.

E

kWhdon

Slika 2.47. TJcdni dijagram potrošnje velike stam­bcne zgrade

rWhmj.

Slika 2.49.

Trajanje upotrebe

1982. godina

konul-

Predviđanje mogućeg dijagrama opte­rećenja i potrošnje potrošačkog postro-

t=-~~~ hI P

I

gdje su:~g ukupno potrošena električna energija

tokom godine,Pi instalirana snaga potrošačkog po-

strojenja ili konzumnog područja.

. Na isti način može se odrediti trajanjeupotrebe vršnog opterećenja tv' Tada se ugornji izraz umjesto Pi stavlja Pv'

Vrijedi nejednadžba:

tj ~ tv'

2.3.3. Faktori potražnje i istodobnosti

Faktor potražnje

Faktor potražnje j~ određuje se za jed­no potrošačko postrojenje ili grupu troši­la. Objasnit ćemo ga na primjeru doma­ćinstva. Poći ćemo od pretpostavke da jedomaćinstvo smješteno u komfornom sta­nu. Na slici 2.50 prikazana je principijelnaspojna shema električne instalacije doma­ćinstva odnosno stana.

.------i_ PI (rasvJeta)

.------- Pz lei šterlnjak)

gdje su:Pi instalirana snaga, tj. suma nazivanih

snaga svih pojedinih potrošača postro­JenJa.

Pv vršno opterećenje odnosno najveća

snaga koja se pojavljuje u određenom

vremenskom razdoblju, npr. tokomgodine na mjestu napajanja potrošač­

kog postrojenja i prema tome morastalno biti na raspolaganju.

Faktor potražnje u domaćinstvu ovisi oveličini i životnom standardu domaćin­

stva, odnosno o broju trošila. Domaćin­

stva višeg standarda imat će više trošila.Kvalitativni dijagram faktora potražnje

u ovisnosti o životnom standardu doma­ćinstva pokazuje slika 2.51.

niski srednji

.------1_ PC Iprik1iučnice)

t------I- PI (priključnice )

Slika 2.50. Principijelna spojna shema električne

instalacije u stanu

Sva trošila u domaćinstvu nisu nikadaistodobno priključena pa se prema tomemože pisati:

PY<P i

odnosno, uvođenjem pojma faktora po­tražnje:

r. =~~. p p.

l

Slika 2.51. Faktor potražnje domaćinstva različitog

standarda

U industrijskim postrojenjima, gdje jetehnološkim procesom određeno uklapa­nje trošila, faktor potražnje izračunava setako da se uzimaju u obzir eksploatacijes­ke i tehnološke karakteristike.U tablici 2 - 16 navedeni su faktori po­tražnje prema podacima iz sovjetske lite­rature.

Faktor istodobnosti

U konzumnom području koje se sastojiod grupe potrošačkih postrojenja (npr.stanova) algebarska suma pojedinih vrš­nih opterećenja potrošačkih postrojenja

89

Tablica 2 ~ 16

Faktori potražnje i faktori snage za industrijske objekte

5880

4840

4750

4960

6130

38805240

42203180

3200

3660

6420

7000

reaktlvnoh

og optere­godini

_____.

Faktor ProsječniFaktor Trajanje vršn

potražnje godišnjisnage ćenja u

te industrijskog objekta cijelog faktorobjekta snage

cijelogaktivno

fp cos rpobjekta

h

ijska industrija 0,28 ... 0,5 0,77 0,82 6200

ustrija boja 0,33 ... 0,35 - 0,7 7100

rada nafte 0,34 ... 0,37 - 0,9 7100

ka strojogradnja 0,22 0,62 0,77 3770

.aonica čelika 0,23 0,65 0,68 4345

ustrija precizne mehanike 0,22 0,63 0,69 4140

ustrija kugličnih ležaja 0,4 0,8 0,83 5300

izvodnja rudarske transportne opreme 0.19 0,69 0,75 3330

omobilska industrija 0,22 0,78 0,79 4960

izvodnja agroopreme 0,21 0,85 0,79 5330

izvodnja opreme 0,32 0,75 0,79 3080

o remontna radionica 0,2 0,76 0,65 4370

ionica za remont vozila na tračnice 0,22 0,72 0,69 3560

troind ustrija 0,31 0,64 0,82 4280

izvodnja dušičnih gnojiva 0,6 ... 0,65 - 7000...8000

!oprerađivačka industrija 0,3 0,88 0,87 4355--_._-- --_....- -_.. . -

KemInd

Pre

fcš

Valj

Ind

Ind

ProAut

ProProAut

Rad

Elck

Pro

Ma

Vrs

P, l' Pv2' P vi' veća je od vršnog optereće­

nja grupe potrošačkih postrojenja P vn za­to, što svako domaćinstvo živi svojim rit­mom (slika 2.52).

f· ?vn

. i =PVl+Pv'2 + Pv3 .::

Izračunavanje faktora istodobnosti j;osniva se na iskustvenim podacima i teorijivjerojatnosti. Faktori istodobnosti i po­tražnje mijenjaju se tokom dana, tjedna,sezone i godine u određenom vremenskomrazdoblju za npr. grad, naselje (tab. 2 - 17).

Na slici 2.52 prikazana je principijel·na spojna shema niskonaponskog izvo­da iz distributivne trafostanice (TSNN)s tri izvoda od kojih svaki vodi na kuć­

ni priključni ormarić (KPO) stambenezgrade. Iz kućnog priključnog ormarića

napajaju se katne razvodne ploče (KRP).S katne razvodne ploče napajaju se sta­novI.

Ukoliko se želi izabrati presjek (vidi ugavi 4) vodova C, B i A, trehat ce seposlužiti faktorima istodobnosti.

sin n Is tor, 2s ton ]sinn 4ston 5

I I KPO

A I I l-l KRP

I lI '-l

B I!I I I [

L~J I I

L_J I

TS NN

i--l

Slika 2.52. Faktori istodobnosti pri niskonaponskom razvodu

90

Tablica 2 17

0,60

0,50

Jednosobl1l

0,25

0,20

Višesobni

Vrijednost za rf

2.3.4. Vrognoziranje potražnje

Vrsta stana

fi 12 18 24 h

Slika 2.53. Faktor istodohnosti u ovisnosti o kri­vulji opterećenja

s plinom

hez plina

f l

Tablica 2-18

j~) faktor istodobnosti za neizmjeranbroj domaćinstva (tab. 2 - 18).

-

Višesobni stanovi Jednosob. stanovi--~----- ----~

, hez plina s plinom bez plina s plinom

-tcc='cc' --1,00 1,00 1,00I LOO

0.60 0,63 0,75 0,800.53 0,56 0,70 0,760,47 0,50 0,67 0,73

---- --- _.,.- ---I--~

0,43 0,47 0,64 0,720,36 0,40 0,60 0,68

0.34 0,38 0,59 0,67

0.32 0.36 0,57 0,66._-----f---

0.30 0.35 0.56 0,650.29 0.34 0,56 0.650.28 0,33 0,55 0,640.27 0,32 0,55 0,64

---- -~--~...__.._---.- -~._~--

Ako Pv l oznaClmo vršno opterećenje

prosječnog stana, onda će za izbor presje­ka voda e vršno opterećenje iznositi

p vC = ;; l . 5 . Pv l .

Slično ćemo postupiti i kod voda A i B.

Faktori istodobnosti j; za više stanova

I

4

6

9

60

72

96

120

48

-----._--1:Bro]

stanova

12

2417

Specifično opterećenje domaćinstva

Specifično opterećenje Pv spec je udjeljednog domaćinstva u vršnom optereće­

nju konzumnog područja sa n domaćin­

sva (vidi sl. 2.53). P" spcc može se izraču­

nati iz Rusckove formule:

p "ll = n . P Vll spcc

PlP =p.. r(l-f)-'-=P. ·f'v spcc ,1.J 'x' . ,x~ ~ ll. II

ili

Gdje su:J-\n vršno opterećenje grupe domaćinstava

Pi l instalirana snaga prosječnog doma-ćinstva

II broj domaćinstava

fn faktor istodobnosti za II domaćinstava

Razvoj potrošnje električne energije uJugoslaviji

Električna mreža i instalacija moraju seizvestiti tako da budu dobre i u buduć­

nosti. Mora se osigurati mogućnost pove­ćanja snage koja se distribuira mrežombez kapitalnih zahvata na izvedenim ob­jektima. Da bismo mogli zaključiti o bu­dućem razvoju snage i energije koju će

biti potrebno distribuirati mrežom ili in­stalacijom, navest ćemo (tablica 2 - 19)nekoliko podataka o proizvodnji električ­

ne energIje u nas.Praktično se sva proizvedena električna

energija potroši u zemlji jer su uvoz iizvoz relativno beznačajni prema ukupnojproizvodnji. Može se prema tome dovolj­nom točnošću reći da je za grube ocjene unas proizvodnja električne energije jedna­ka potrošnji.

91

TahIica 2 ll)

Specifična brutto proizvodnja elek. energije u kWh po stanovniku u republikama SFRJ~-~-~ ~~- ~,--- ---~ - ----~ ------ --- .. _------- ~--~

Godina SFRJ BiHCrna Hrvatska

Makedo-Slovenija Srbija* Kosovo Vojvodina

Gora nIJa--~

1l)50. 147 91 15 130 37 636 89 ~ -

1960. 484 561 304 404 295 1692 290 --~ ~

1l)70. 1268 1435 1818 1051 754 2844 1043 ~ -

1980. 2534 2410 3581 1915 964 4101 4098 2115 53IY84 3018 2734 5058 1891 1681 5270 4796 2217 417

---- ~--~------ ------~-~-~-----

Proizvodnja na generatom u GWh

*) Do 1979. godine podaci za Srbiju obuhvaćaju i pokrajine, a 1989. godine samo za SR Srbiju bezpokrajina.

Porast društ~nog

proizvoda

11180. 1985. 1990. 1995. 2000.

Godina

1000'----"--------'------'----'----'---------'1971.

10000 100­gOOD 90

8000 BQ=+==C~~~~~~~~~7000 706roJ .. 0---

5000 50--

4000

15000 150 -- ---

30000 300­KWh TWhitan. goa:20000 200~

Slika 2.54. Očekivani porast potrošnje električne

energIje u Jugoslaviji uz različit porast društvenogproizvoda

Proteklih 30 godina pokazuju da sepotrošnja u Jugoslaviji svakih 10 godinapribližno trostruko poveća, što je brzrazvoj.

Potrošnja električne energije vrlo jerazličita po pojedinim republikama u Ju­goslaviji, o č:emu govore podaci o potroš­nji po stanovniku II republikama i svijetu(tablica 2- 20).

Porast potrošnje električne energijeovisan je II svakoj državi o porastu druš­tvenog proizvoda.

Na slici 2.54 prikazan je očekivani po­rast potrošnje električne energije u Jugos­laviji do 2000. godine.

Stanje elektrificiranosti naselja u Hrvat­skoj i Jugoslaviji nije još zadovoljavajuće

Tahiica 2 - 20

Specifična potrošnja električne energije u kWh po stanovniku u republikama SFRJ i svijetu~----~._.- ._---

ora Hrvatska Makedonija Slovenija Srbija

586 3111 1401 2921181 600 2118 588

1329 1327 2914 10241861 1790 3560 15382617 2225 4533 22442744 2709 5108 2704

.~--_._---

293755

1147290843015341

maG--- - ~ --

Godina Svijet SFRJ BiH e

1960 772 478 4201965. 1032 794 6221970. 1361 1239 814llJ75 1612 179lJ 136919}\0. 1}\68 2520 19891984.

i1945 2960 2578

~ - ------~

Tablica 2 - 21

Slika 2.55. Razvoj elektrifikacje li Hrvatskoj

Razvoj potrošnje električne energije usvijetu

10000

do I ara / st anovni k u

2000 3000 50001000

---iI ~

r-------1 J ~V ~V'

V~l/IL----- -~

e--- --~._--- ---------

'/. 1995.GOD-~

~~J1~o1-/'/A.lf--

///§/! _I, If------------

~ ''''GOD--~--- --- ~____J __ ++_"

1980 GOD I +r------ it-tilII ]

II JII JUG.Q~LA"'~1~~I lj -t=iC:c+iI

/ I ':1 --- - --1/ /

~-- --- - - --- - --~

---- -----.-.

II I / / 1/ ,

'1/~-

/ /---~- ---- - +fl YI I1/ I I200

200 300 -500

300

Slika 2.56. Korelacija između društvenog proizvodai potrošnje električne energije po stanovnik u

veće). U 2000. godini očekuje se da će sena zemlji proizvoditi oko 25 bilijunakWh, odnosno 4000kWh po stanovnikuuzimajući u obzir predviđeni porast sta­novništva. Najviše razvijene države dosti­ći će 20000 kWh po stanovniku. U tablici2 - 21 navedena je potrošnja električne

energije po stanovnik u u nekim zemljama,a na slici 2.56 prikazana je korelacijaizmeđu društvenog prihoda i potrošnje el.energije po stanovniku.

500

Očekuje se da će se u budućnosti elek­trična energija pretežno upotrebljavati za:• zamjenu ljudskog rada mehaničkim

• proizvodnja aluminija i ostalih sirovina(za 1kg AI treba 15 do 20kWh)

• supstituiranje ostalih vrsta energije(npr. nafte)

• čišćenje vode• promet (već danas je ne prometllIJIm

prugama potrebno 1,5 MVA/km)• automobile.

Potrošnja i proizvodnja elek trične ener­gije u svijetu udvostručuje se svakih 10godina. Taj proces započeo je u početku

\000

2ODo

3000

5000

30000kwh

st a n0'1

20000

10000

BO 100%20 ,O 60Naselje

Država

66 f---+--f---I-

I-~~ - +-+~+--+-+-+-11

70 H---t-+--+-~f-+-+-+++I 70 +-+----I---+-+~I--+-+--1,1-jIf-- - 1--- +----j--+-+--+,-A---l

66_ -+-~-+-+-I--+-+-+f-H

I----+-+-t-----+- ~--P_' - f- --- 1---1--- ---t-t-+-h4---H62 ,/ 62 +-+-+--+-+--t-1I:----+-+--t--J

g f- -- '-+-- _.r7f--+-+-+ j '"

g SB -f-~-7'-- -----f-f- 'g '08 c-- --~-+--J7't--+-+-H'" f-- -- ~c <- -- -- --- - c-- '" -'---I--- -+.1'-+--1--+----1---1

'04 '04 --I--!--+-Y+-+--I---I--+---f

50 c--- / 5o ---I----+--1rH-+--t--+-+--t--JI--+--+-I--+--t-t--+-+-H

45 f------+.H---I-----f----l----I--+----I---+-+ 46 +-+---j_.J~+-+I--+-+-- --- f-

M IOO'/, 20 40 50Domaćinstvo

Potrošnja električne energije po stanovniku u nekimdržavama u ]974. godini

po -~i~-~-n-ikU~d-r~i~!-!2Cp-Č;-~~-s-t

---~:::;:;l- =="'==20000 r6.1

SAD 9700 6.9Svedska 9400 ~3

SR NJcmai:ka 5500 7.5SSS R 4050 9,3Italija 27 50 7,2SFR Jugoslanja IX65(1975. god.) 11,4

Današnjem čovječanstvu stoji na raspo­laganju (1985) oko 10 bilijuna kWh godiš­nje (10 13 kWh ili 10 000 TWh/god.), od­nosno oko 2 000 kWh po stanovniku. (Odtoga SAD preko 3, a SSSR oko 2 bilijunakWh/god.)

Može se reći da je suvremeni razvojelektroenergetike omogućio da se svakičovjek na zemlji koristi neprekidno sna­gom od 0,l37kW ili dnevno 3,3 sata sna­gom od l kW (ovo je korištenje samoputem elektroenergetskog sistema ~ da­kako da je ukupno korištenje energije

(vidi sliku 2.55). Godine 1972. samo 16 odukupno 100 općina u Hrvatskoj bilo je po­tpuno elektrificirano; 7 općina ima manje od75% elektrificiranih domaćinstava. Najslabi­ja je situacija bila u općini Obrovac, gdje jebilo elektrificirano oko 40% domaćinstva.

93

elektrifikacije i još traje. Dakako da po­stoje velike razlike u brzini povećanja uraznim zemljama.

Najveću proizvodnju i potrošnju imajuu svijetu SAD, više od 3000 TWhjgod.,odnosno 30% cijele svjetske porizvodnje.Na drugom mjestu je SSSR s proizvodnjomod oko 2000 TWhjgod. (oko 1985. god.).

J ugoslavija je tek 1980. postigla potroš­nju po stanovniku koju se npr. SSSR iliFrancuska imale 1970. godine, a onu kojusu imale iste godine SAD ili Švedska po­stići će tek koncem stoljeća.

O dostignutom stupnju proizvodnjeelektrične energije u nas govori i podatako proizvodnji po stanovniku oko 3000 kWh(1980). Proizvodnju od oko 5000 kWh postanovniku, koliko će Jugoslavija imatiak o 1990 godine, dostigle su:

Švedska 1962. godineSAD 1961. godineSRNJ 1974. godineAustrija 1978. godineFrancuska 1981. godine

U 1971. godini bilo je u Evropi 6 drža­va (Norveška, Svedska, Finska, Svicarska,Velika Britanija i SRNJ) s proizvodnjomod preko 4000 kWh po stanovniku. Samo9 zemalja imalo je manju potrošnju postanovniku od 2000 kWh (Poljska, Ma­đarska, Španjolska, Rumunjska, Jugosla­vija, Grčka, Portugal, Albanija, Turska).Turska je imala samo 215 kWh po sta­novniku, tj. kao Jugoslavija oko 1955. g.

Danas u svijetu ima oko 100 gradova sviše od 1 milijun stanovnika. Broj milijun-

skih gradova neprekidno raste. Povećanje

urbanizacije zaoštrava problem zagađiva­

nja okoline.Jednu gradsku aglomeraciju treba u sa­

dašnjoj fazi razvoja tehnike neprekidnonapajati ovim energijama, odnosno ·ener­getskim sirovinama:

• el. energijom• ugljem• plinom• naftinim derivatima.

Uz određeno planiranje može električ­

na energija zamijeniti sve ostale energije.Dakako da se time postavljaju sasvimnovi zahtijevi pri planiranju el. mreža.

Niskonaponska mreža pri visokoj po­trošnji električne energije gubi smisao raz­djelne mreže, a upotreba niskog naponaograničava se na priključak manjih potro­šačkih postrojenja i trošila.

U ukupnoj potrošnji el. energije mijenjase udio pojedinih kategorija potrošačkih

postrojenja.Razvojem elektrifikacije povećava se su­

djelovanje domaćinstva, prometa, poljop­rivrede i sličnog u odnosu na udio industrije.

Statistički podaci o razvoju instalacijaslabe struje

Razina elektrificiranosti neke zemlje mo­že se odrediti i prema pokazateljima s pod­ručja slabe struje. Najčešće se za ilustracijudostignutog stupnja služimo podacima obroju telefona i TV prijemnika što je za nekezemlje Evrope prikazano u tablici 2 - 22.

Tabhca 2- 22Pregled razvoj2 telefonije, televizije i elektroenergije u nekim zemljama

Telef. aparata 1977. Televizora 1976. El. energije 1978.

,emljaapsolutno

na 1000apsolutno

na 1000 milijuna kWh postanovnika stanovnika kWh stanovniku

2443000 320,6 I 772000 232,50 38088 5071,64a 17519000 330Jl5 14500000 273,17 222552 4256,92

16125000 286,60 12377000 219.22 174768 3082,33slavija 1556000 71,44 3463000 158,99 51348 2337,40Ička 22 932000 373.49 20000000 325,73 353412 5764,35

2925000 84.29 6820000 196,54 115560 3292.31!lIja 23182000 I~15,08 17 729000 317,44 287736 5154,71

2320000 19464 2097.49250.27 I 165000 125.67_ ...--- ___~ ______L---..._ .._______ L _____ ---

7.

AustrijaFrancuskItalijaSFR JugoSR Njelll~

PoljskaVeL BritaGrčka

94

Investicije za l telefonski priključak iodgovarajući dio mreže i centrale iznosilesu u Jugoslaviji 1978. godine oko 40000dinara. Plan povećanja broja telefonskihpretplatnika u Zagrebu od 1974. do 2000.godine predviđa povećanje od 100 tele­fonskih priključaka na 1000 stanovnika u1974. godini, na 200 priključaka u 1980.godini i na 310 priključaka u 1985. godini.

Jugoslavija je u 1978. godini imala13 621 MVA instalirane snage elek trične

energije, ili 614,69VA po stanovniku. U1979. godini u Jugoslaviji jc proizvedeno5,68378·10 1°kWh električne energije ili2565 kWh po stanovniku, bilo je u upot­rebi 1913 000 telefonskih aparata ili 86,33aparata na 1000 stanovnika, a televizij­skih prijemnika bilo je u upotrebi4 189000 ili 189,05 na 1000 stanovnika.Karakteristično je da je 1978. godine uJ ugoslaviji bilo u upotrebi l 863 155 auto­mobila ili 84,79 automobila na 1000 sta­novnika.

Zanimljivo je istaknuti da je 1975.godine Jugoslavija (uz Italiju) bila jed­na od rijetkih zemalja gdje je broj auto­mobila veći od broja telefonskih priključ­

aka.

Zaključak

Povećanje broja trošila i njihove snagestalna je pojava. Još ni u jednoj zemlji nijeprimijećen zastoj u tom porastu, osim udoba kriznih situacija ili ratova. Takvizastoji bili su relativno kratki.

Pri izgradnji električne mreže i instala­cije neophodno je tu činjenicu imati ne­prekidno pred očima. Nije ispravno izra­diti mrežu i instalaciju za potražnju kojasc pokazuje neposredno nakon izgradnje,već ju je potrebno na određeni način

predimenzionirati, da bi zadovoljavala i ubudućnosti.

Prema statističkim podacima, duljinaelek tričnih mreža povećava se 2 do 3olt)godišnje. lj SR Njemačkoj udvostručena

je duljina nadzemnih, a učetvorostručena

duljina kabelskih električnih vodova urazdoblju od 1953. do 1973. godine.

Duljina vodova koje valja upotreblja­vati u zagradi udvostručava se (kako topokazuje iskustvo) svakih 10 do 15 go­dina.

Ne postoji provjerena metoda kako tre­ba postupati da bi električna mreža iliinstalacija bila dobra i u budućnosti. Toovisi o mnogo faktora. Najčešći postupcimogu se ovako odrediti:• Poželjno je npr. mrežu izraditi tako da

se od radijalne preko petljaste razvojempotraživanja dođe do zamkaste mreže.

• Kod instalacija treba ostaviti npr. slo­bodne razvodne kutije.Ispravan odgovor možemo dobiti samo

proučavanjem konkretnih prilika u koji­ma će raditi pojedina mreža ili instalacija.

2.3.5. Modeliranje potražnje potrošačkog

postrojenja

Razlozi modeHranja

Dnevni dijagram opterećenja nekogpodručja potrošnje najbolje pokazuje ko­liko su distribucijska pogonska sredstvaiskorištena. Vodovi i trafo-stanice morajubiti tako dimenzionirani da mogu podni­jeti Py koje traje vrlo kratko. Svo ostalovrijeme ta postrojenja nisu u potpunostiiskorištena. Instalirana snaga pogonskihsredstava koja se samo djelomično koristiIznosI:

P=Py-Pmin ·

Faktor opterećenja m prikazuje u kolikojmjeri je dnevni dijagram "izravnan" tj.koliko je uspješno provedeno modeliraje:

Wdm=-"'--24· P y

Gdje su: H<l dnevna potrošnja područja

potrošnje,p y vršno opterećenje područja

potrošnje.Primjeri

1. Upotreba termoakumulacijskih pecIbez modeliranja potražnje.

95

Tablica 2 - 23

Modeliranje potražnje u niskonaponskoj mreži grada Zagreba----------- ~- ---

BrojBroj

BrojBroj

Godina dvotarifnih % uklopnihpotrošača brojila MTK satova

--

1977. 229888 113320 49,29 17353 1521

1978. 233573 115137 49,29 20991 1335

1979. 237471 123047 51,81 25101 3361980_ 241868 132290 54,69 30619 397

1981. 248349 142367 57,32 34860 594

1982_ 251964 150758 59,83 41263 362

19lU 258584 161 631 62,50 44992 413

1984. 265993 174297 65,52 49365 519

1985. 271918 170573 62,72 51340 890

1986. 275611 173 686 63,01 52640 996

Modeliranje tarifom

sila je: 1977. god. m=PminIPv =0,457,1986. god. m = Pminip v = 0,538.

Modeliranje tarifom može se provoditii tako da se registrira najveća preuzetasnaga P

Vnekog potrošačkog postrojenja.

2( Soll18

nižQ viša niža,iša

6 12

-1-.---

Slika 2.57. Modeliranje tarifom

Modeliranje tarifom (sl. 2.57) provodise tako da se posebno registrira potrošenaelektrična energija u određeno doba danaili noći i da se različitom cijenom stimuli­ra potrošnja II ono doba kada su postro­jenja nedovoljno opterećena.

Teškoće koje može neispravno korište­nje, npr. termoakumulacijskih peći, nani­jcti clektroprivredi mogu se ilustrirati sli­jedećom činjenicom:

Prodajna cijena po 1 kW instaliranesnage termoakumulacijskih peći je oko 30do 40 ND. (1986. god.)

Ukoliko se termoakumulacijska peć

upotrebljava u trenutku vršnog optereće­

nja, elektroprivreda treba za investicije za1 kW vršnog opterećenja oko 1000 ND(cijene iz 1986. god.). Tablica 2 - 23 dajepodatke o primjeni modeliranja potražnjeu mreži grada Zagreba.

2. Faktori opterećenja za tri područja po­trošnje u nas koja se mogu uspoređiva­

ti iznosom:

područje potrošnjeBjelovara (15. 11. 1978.) m = 0,61područje potrošnjeZagreb (17.4. 1978.) m=0,77.područje potrošnjeBanja Luke (17. 12. 1978.) m=0,77.

Treba napomenuti da Banja Luka imarelativlio najviše primjenjeno modelira­nje tonfrekventnom komandom (MTK),Zagreb djelomično, a Bjelovar uopće ne­ma.

Od 1977. do 1986. god. prosječna mje­sečna veličina faktora opterećenja m izno-

96

Usporedba potrošnje industrija - domaćinstvo

u državama zapadne Evrope

II SFR Jugoslaviji

Elek trolizaaluminija

Prerađivačka

industrija

4

2

Domaćinstva

8

3

Uobičajeno je da se posebno registrira:• potrošnja energije (djelatna) u pojedina

doba dana i na osnovi toga odredi:- viša tarifa u din/kWh,- niža tarifa u din/k Wh,

• potrošena jalova energija u pojedinadoba dana i na osnovi toga se određuje:

~ viša tarifa u din/kVArh,- niža tarifa u din/kVArh,

• najveća preuzeta snaga Pv pomoću po­sebnog instrumenta, tzv. maksigrafa ilida se osnovna uplata za preuzetu snaguodređuje prema broju prostorija, brojui snazi trošila, nazivnoj struji glavnogosigurača ili slično.

Nedostaci modeliranja tarifom očituju

se II slijedećem:

• različitost dnevnog dijagrama optereće­

nja u ovisnosti o sezoni i dana u tjednuzahtijeva često pomicanje razdoblja po­jedine tarife, što se ne može jednostav­no i jeftino provesti;

• troškovi instaliranja i očitavanja brojilai uklopnih satova relativno su veliki;

• nesavršenost uklopnih satova i troškoviza često baždarenje.

Modeliranje tarifom bolje je nego nikakvomodeliranje. (Na primjer 1973. godine samo20(10 domaćinstava u Zagrebu imalo jemodeliranje tarifom ~ tj. postavljeno dvo­tarifno brojilo i uklopni sat, koji su tehnič­

ke pretpostavke za modeliranje tarifom.)Elektroprivreda posluje manje rentabil­

no ako radi samo za domaćinstva. U tomslučaju većina postrojenja radi 3 do 4 satadnevno.

Primjeri modeliranje tarijrJnl

Stimuliranje raznih potrošača može seprovesti i posebnim ugovorima o cijena-

. . .ma snage I energIJe.

7 V SRB: Flektrične instalacije i I1Iskonaronske mrcic

Odnos cijena za kWh za razne po­trošače pokazuje koliko se na problemstimuliranja tarifom neadekvatno gledau nas.

Modeliranje ograničavanjem

Metode oganičavanjemsvode se na og­raničenje potrošnje električne energije iograničenje snage.

Ograničenje potrošnje energije provodise tako da se dopusti dobava određene

količine kWh.

Koliko je to rješenje malo adekvatno,govori mogućnost da potrošnja (ograni­čena) može pasti baš u trenutku najvećeg

opterećenja. (Primjer: redukcija u nas ujesen 1973. god.) Koliko-toliko efikasnoograničenje može se postići samo ako seprovede selekcija trošila i obustavi napa­janje trošila najveće snage.

Ograničenje snage je zapravo maksimi­ranje vršnog opterećenja. S elektroener­getskog stajališta ono je znatno adekvat­nije, iako ograničenje samo po sebi nijemetoda koja može zadovoljiti elektroe­nergetičara.

Metode za provođenje ograničenja sna­ge provede se upotrebom:

• rastalnih osigurača,

• instalacijskih automatskih prekidača,

• tarifnih prekidača (slika 2.58),

• tarifnih prekidača i strujne zaštitesklopke u obliku jednog aparata (što jeuobičajeno u Francuskoj),

• ograničavanje programiranjem, što poodređenom redoslijedu automatski is­klapa pojedina trošila ako snaga prije­đe dopušteni iznos (sl. 2.59). Nakon

97

smanjenja opterećenja programator is­klopljena trošila obrnutim redom uklapa.Također je moguće programator takougoditi da u trenutku najniže tarife ukla­pa termička trošila, npr. bojler i akumula­cijske peći te da ta trošila isključuje utrenutku visoke tarife.

Ovo različito impulsna telegrama

Bojler Priključnice

GriJoč II kupaonici (radio. hlodnJokfV gloc.CISIm) za rubljeSlroJ ZlI Slidefermoakurnuic] c.

na samo u vrJJeme niže tarife. Npr.bojleri, ispravljači za punjenje baterija,termoakumulacijske peći.

Grupa II: Isklapanje tih trošila ne remetibitno funkcioniranje objekta. Npr. mo­tori za hidrofor, dizala, kuhanje.

Grupa IlI: Trošila koja ne treba isklapati,jer se time bitno remeti funkcioniranjeobjekta. Npr. rasvjeta.'<l - graničn" vrij.,dnosti

a - korakt"ristiko blll",tolnogI mo\]n"tskog pr"kidačo

[n- nazivna struja 10.16.20.25 l 30 A

~~:mu=~--~-- ,.1

:~,: tl! j-iI1j---==-r-~-~

~~\ Lt1+ li!clTI-~fJjt---+-+~--t-t+I.JllQ.3 L LlI UJ.JL ,Ll_

11,051.522.53 l., 5678910 20 301.,05070100

'"E'">

'"-oe:Jox

'"'"

- 60403020

~ ID:Je ()E l.,

2

t

ln naZivna struJo _

Slika 2.58. [sklopna brakteristika tarifnog prekidača

Slika 260. Primjer upravljanja trošilima i tarifompomoću tonfrekventne komande

Nopl1jonjf

*Modeliranje tronfrekventnom komandom(MTK metoda)

Slika 2.59 Ograničavanje programiranjem

Grupe trošila mogu se u objektu, ukojem se želi provesti ogrničavanje pro­gramiranjem (sl. 2.60.), ovako obrazo­vati:Grupa I: Trošila koja sc bez teškoća za

funkcioniranje objekta mogu isklapati.Za ta trošila poželjno je da su uključe-

Dopuštenoopterećenja

Progromlr oni

razvodni ureduj

-- --o o 'C;-l. Cl.. ~

~

C~ L~ ~

'--------.-------v-------~

- -lorifa Impulsnim telegramom tonske frekven­cije (300 do 420 Hz) koji se pomoću po­sebnog uređaja u dispečerskom centruubacuje u mrežu, može se također modeli­rati potražnja (sl. 2.61). MTK metodommože se provesti:• uklapanje odnosno isklapanje određe­

nih trošila (npr. termoakumulacijskepeći, bojleri),

• upravljanje javnom rasvjetom, uklapa­nje reklama itd.,

• upavljanje višetarifnim brojilima,• informiranje javnih službi (vatrogasaca,

milicije i slično),

• informacije ljudstva distributivnog pod­uzeca.

Najvažniji sastavni dijelovi MTK me­tode su:• uredaji u dispečerskom centru,• uredaji u distribucijskim TS, utiskivanje

TF signala u mrežu,• prijemni uređaji (tzv. tonfrekventni releji).

Prednosti MTK metode su:• modeliranje se može uskladiti sa stvarnim

opterećcnjem područja potrošnje, čime sebolje koriste instalirana postrojenja,

• modeliranje je preciznije od uklopnihsatova,

• nema posebnog puta; za put TF signaleupotrebljava se postojeća distributivnamreža,

• modeliranje može biti kombinacija mo­deliranja ograničavanjem i modeliranjatarifom.

Slika 2.61. Impulsivni telegram

Teškoće upotrebe MTK metode svodese najčešće na potrebu izgradnje odgova­rajućih električnih instalacija u potrošač­

kim postrojenjima. O tome mora biti us­klađen stav između elektrodistributivnogpod uzeća i izvođača električnih instalaci­ja, što se najbolje može provesti putemtehničke regulative.

99