Instalime Elektrike

FIEK

~–²¸V~•l ll‹¸ª~‹l Ligjerata me shembuj numerik

Dr.Vjollca Komoni

FAKULTETI)I)INXHINIERISË)ELEKTRIKE)DHE)KOMPJUTERIKE)

! INSTALIME!ELEKTRIKE) Ligjerata)me)shembuj)numerik) )

Dr.Vjollca)Komoni) !

) ) ) ) ) ) ) PUBLIKUAR)ME)PËLQIMIN)E)AUTORIT)NË:)

) ) )

PËRMBAJTJA Parathënie KAPITULLI I PARË 1. DEFINICIONI DHE KLASISFIKIMI I INSTALIMEVE ELEKTRIKE ............... 1 KAPITULLI I DYTË 2. SHPENZUESIT E ENERGJISË ELEKTRIKE ..................................................... 6 2.1 Veçoritë e përgjithshme të shpenzuesve ................................................................ 6 2.2 Definicioni i vlerave nominale të madhësive fizike me të cilat përshkruhen shpenzuesit ........................................................................................ 9 2.3 Vetiti themelore të komponentëve për instalimet elektrike ..................................... 11 2.4 Burimet elektrike (elektrorezistuese) të nxehtësisë ................................................ 12 2.5 Burimet elektrike të dritës ........................................................................................ 12 2.6 Motori (asinkron) elektrik për tension alternativë .................................................... 13 2.7 Shpenzuesit e tjerë të energjisë elektrike .................................................................. 14 2.8 Fuqia në qarkun me rrymë alternative me periodë të thjeshtë .................................. 16 2.9 Interpretimi fizik për qarqet elementare ................................................................... 18 2.10 Kompensimi i energjisë reaktive ........................................................................... 19 2.11 Përcaktimi i fuqisë së nevojshme për kompensim .................................................. 20 2.12 Kompensator[t sinkron dhe motorët sinkron .......................................................... 21 2.13 Kompesnimi i fuqisë reaktive me kondensator ...................................................... 21 2.14 Rregullatorët bashkëkohor për fuqi reaktive .......................................................... 25 2.15 Kontaktorët elektromagnetik për kyçje dhe shkyçje të kondensatorëve ................. 27 2.16 Llogarotja e vlerës së fuqisë reaktive të nevojshme për kompensimin e stabilimentit të ri .................................................................................................... 28 2.17 Llogarotja e vlerës së fuqisë reaktive të nevojshme për kompensimin e stabilimentit ekzistues ............................................................................................ 28 2.18 Kompnesimi dinamik ............................................................................................... 31 2.19 Metodat për kompensimin e fuqisë reaktive gjatë prezencës së harmonikëve të lartë 33 2.20 Filtrat pasiv ............................................................................................................... 33 2.21 Filtrat aktiv ............................................................................................................... 34 Shembuj numerik ..................................................................................................... 36 KAPITULLI I TRETË 3. PROCEDURA E PUNIMIT TË INSTALIMEVE ELEKTRIKE .......................... 3.1 Projekti i instalimeve elektrike ................................................................................. 3.2 Standardet nacionale .................................................................................................. 3.3 Rregullat për realizimin e instalimeve elektrike .......................................................

49 49 50 51

KAPITULLI I KATËRTË 4. KOMPONENTET THEMELORE TË INSTALIMEVE ELEKTRIKE ............... 4.1 Përcjellësit elektrik ................................................................................................... 4.1.1 Nxehja e përcjellësve ............................................................................................ 4.2 Çelësat ....................................................................................................................... 4.3 Komponentet elektrike mbrojtëse ............................................................................. 4.3.1 Siguresat shkrirëse ................................................................................................ 4.3.2 Releu mbrojtës me bimetal .....................................................................................

52 52 56 57 60 60 62

4.3.3 Releu mbirrymor ..................................................................................... 4.3.2 Releu i mbitensionit dhe nëntensionit ..................................................................... 4.4. Kompozimi i çelësave mbrojtës .............................................................................. 4.5 Komponentet për programin e kohës ........................................................................ 4.6 Komponentet joelektrike të instalimeve elektrike ....................................................

63 64 64 66 67

KAPITULLI I PESTË 5. ZGJEDHJA VENDOSJA DHE LIDHJA E KOMPONENTAVE NË INSTALIMET ELEKTRIKE ......................................................................................... 69 5.1 Zgjidhja e komponenteve elektrike .............................................................................. 69 5.2 Vendosja e komponenteve elektrike ........................................................................... 69 5.3 Dirigjimi me punën e çelësit ........................................................................................ 74 5.3.1 Funksioni EDHE ...................................................................................................... 74 5.3.2 Funksioni OSE ......................................................................................................... 75 5.3.3 Funksioni JO ..... ...................................................................................................... 75 5.3.4 Funksioni KUJTESË ................................................................................................ 75 5.4. Vendosja në hapësirë e komponenteve elektrike .......................................................... 77 Shembuj numerik ..................................................................................................... 78 KAPITULLI I GJASHTË 6. LLGARITJA E INTENZITETIT TË RRYMËS DHE RËNIES SË TENSIONIT NË PJESËT E INSTALIMIT ELEKTRIK.................................................................... 6.1 Llogaritja e intenzitetit të rrymës ............................................................................ 6.1.1 Llogaritja e intensitetit të rrymës së njëkohshme në objekte e banimit ................ 6.1.1 Llogaritja e intensitetit të rrymës së njëkohshme për objektet industriale dhe publike 6.2 Llogaritja e rënies së tensionit ................................................................................. Shembuj numerik .....................................................................................................

84 84 84 85 85 86

KAPITULLI I SHTATË 7. TOKËZIMI NË INSTALIMET ELEKTRIKE........................................................... 7.1 Tokëzimi ..................................................................................................................... 7.2 Përhapja e rrymës në tokë nga një tokëzues i vetëm .................................................. 7.2.1 rezistenca e tokëzimit e një tokëzuesi të vetëm ........................................................ 7.3 Përhapja e rrymës në tokë nga një grup tokëzuesish ................................................. 7.3.1 Shpërndarja e potencialeve në sipërfaqen e tokës .................................................... 7.3.2 Rezistenca e tokëzimit e grupit të tokëzuesve .......................................................... 7.4 Tokëzuesi i themelit .................................................................................................... 7.5 Tensioni i prekjes .................................................................................................... 7.6 Tensioni i hapit ....... .................................................................................................... 7.7 Rezistenca elektrike e tokës ........................................................................................ 7.7.1 Njohuri të përgjithshme ........................................................................................... 7.7.2 Matja e rezistencës specifike të dheut ..................................................................... Shembuj numerik .....................................................................................................

119 119 120 122 124 124 125 128 130 132 133 133 135 137

KAPITULLI I TETË 5. KYÇJA E OBJEKTIT ME INSTALIME ELEKTRIKE NË RRJETIN ELEKTRIK SHPËRNDARËS PUBLIK............................................................................................... 145 8.1 Rrjeti elektrik shpërndarës elektrik .............................................................................. 145 8.2 Përkufizimi i vendit të kyçje ......................................................................................... 145

8.3. Vendi shpërndarës matës .......................................................................................... 146 KAPITULLI I NËNTË 9. VERPIMI I RRYMËS ELEKTRIKE NË TRUPIN E NJERIUT DHE NDIHMA E PARË NË RASTIN E GODITJEVE NGA RRYMA ELEKTRIKE ........................ 149 9.1. Llojet ve dëmtimeve nga rryma elektrike ................................................................. 149 9.2 Rezistenca elektrike e trupit të njeriut ....................................................................... 152 9.3 Faktorët që ndikojnë në dëmtimet nga rryma elektrike .............................................. 153 9.4 Vlerat e lejuara të tensionit të prekjes ........................................................................ 156 9.5 Ndihma e parë në rastet e goditjeve nga rryma elektrike ........................................... 157 9.5.1 Kërkesat e përgjithshme .......................................................................................... 157 9.5.2 Çlirimi nga rryma elektrike ...................................................................................... 158 9.5.3 Ndihma e parë për të aksidentuarit nga rryma elektrike .......................................... 160 9.5.4 Mënyrat e kryerjes së frymëmarrjes artificiale ........................................................ 160 9.5.5 Masazhi i jashtëm i zemrës ..................................................................................... 162 KAPITULLI I DHJETË 10. MBROJTJA NGA GODITJA ELEKTRIKE ......................................................... 10.1 Mbrojtja nga prekja e drejtpërdrejtë........................................................................... 10.1.1 Mbrojtja me izolim elektrik .................................................................................... 10.1.2 Mbrojtja me rrethojë dhe shtëpiza ........................................................................... 10.1.3 Mbrojtja me pengesa ............................................................................................... 10.1.4 Mbrojtja me vendosje jashtë largësisë që mund të arrihet me dorë ........................ 10.1.5 Masat mbrojtëse plotësuese me vendosjen e pajisjes mbrojtëse të rrymës diferenciale (PMRrD) (FID) (RCD) ...................................................................... 10.2 Mbrojtja nga prekja jo e drejtpërdrejtë e tensionit .................................................. 10.2.1 Mbrojtja me ndarje elektrike .................................................................................. 10.2.2 Mbrojtja me barazimin e potencialit pa lidhje me tokën ........................................ 10.2.3 Mbrojtja me ndërtimin e hapësirave të izoluara .................................................... 10.2.4 Mbrojtja me përdorimin e pajisjeve të klasës së dytë ose me izolim përkatës ....... 10.2.5 Shkyçja automatike e furnizmit të qarkut të rrymës ose pjesës së instalo. elektrik 10.3 Mbrojtja nga prekja e drejtpërdrejtë dhe jo e drejtpërdrejtë.....................................

167 167 168 169 169 169 170 180

KAPITULLI I NJËMBËDHJETË 11. MBROJTJA E OBJEKTEVE NË TOKË NGA ZBRAZJET ATMOSFERIKE 11.1 Elektriciteti atmosferik dhe zbrazjet ndaj tokës ......................................................... 11.2 Zbrazja normale atmosferike ..................................................................................... 11.3 Veprimi i zbrazjes atmosferike në objektet në tokë ................................................... 11.4 Mënyra e mbrojtjes së objekteve në tokë .................................................................. 11.5 Instalimi mbrojtës rrufepritës ................................................................................... 11.6 Tokëzimi i instalimeve mbrojtëse rrufepritëse ..........................................................

181 181 183 183 184 185 188

KAPITULLI I DYMBËDHJETË 12. INSTALIMET E TELEKOMUNIKACIONIT (INSTALIMET E RRYMËS SË DOBËT ............................................................................................................................ 12.1 Njohuri të përgjithshme ................................. ......................................................... 12.2 Funksionet dhe elementet e instalimeve të telekomunikacionit ............................... 12.3 Instalimet kabllore të përgjithshme ....................... ................................................... 12.3.1 Rrjetet kompjuterike ........................................................................................... 12.3.2 Rrjetet e telekomunikacionit me shumë servise ................................................... 12.4 Sistemte multimediale .............................................................................................

190 190 191 203 203 205 209

166 166 166 166 166 166

12.5 Sistemet e interfonisë për derën e hyrjes ............................................................... 215 12.6 Instalimet elektrike të telefonisë publike .............. ................................................... 217

1

KAPITULLI I PARË

1.

DEFINICIONI DHE KLASIFIKIMI I INSTALIMEVE ELEKTRIKE

Në dhjetëvjetëshin e fundit të shekullit XIX njeriu ka filluar të shfrytëzoj energjinë elektrike për veglat e punës si dhe pajisjet tjera elektrike si burimet elektrike të dritës, të cilat i kanë shërbyer për përmirësimin e kushteve të punës. Përdorimi i energjisë elektrike, në dhjetëvjetëshat e fundit të shekullit XX e ka përfshirë edhe lëmin e informatikës, respektivisht zgjerohet edhe në marrësit (shpenzuesit) të cilët energjinë elektrike e shfrytëzojnë për përfitimin e sinjalit elektrik me fuqi të vogël si p.sh. telefoni, televizioni, rrjetet kompjuterike dhe në rrjetet e tjera IT. Për përdorimin e energjisë elektrike për të gjitha këto qëllime duhet gjithsesi të ekzistojnë: -

burimet e energjisë elektrike ose informatës

-

shpenzuesit

-

pajisjet për bartjen e sajë prej burimit e deri te shpenzuesi

Shpenzuesit ndodhen në objektet të cilat njeriu i ka ndërtuar për ndonjë qëllim. Mirëpo, burimi nuk duhet domosdo të gjendet në ato objekte. Burimi më së shpeshti është jashtë objektit. Për këtë, përveç pajisjeve që gjenden në objekt dhe që shërbejnë për mbartjen e energjisë elektrike dhe informatave, paraqiten edhe ato jashtë objektit. Pajisjet për mbartjen e energjisë elektrike ose informatat nëpër objekt janë të përfaqësuara me instalimet elektrike. Ato përbëhen prej bashkësisë së përcjellësve dhe komponenteve elektrike të tjera, të cilat mundësojnë mbartjen e sigurt dhe kualitative të energjisë elektrike ose informatave deri te shpenzuesi. Duke marrë parasysh qëllimet ato ndahen në: -

instalimet elektrike të rrymës së fortë,

-

instalimet elektrike të rrymës së dobët.

Sot, si burime të energjisë elektrike jashtë objekteve paraqiten centralet me fuqi të instaluar të madhe, të cilat janë të lidhura paralel në sistemin e vetëm për prodhim mbartjen dhe shpërndarjen e energjisë elektrike. Një sistem i tillë mbulon territorin e një shteti ose madje edhe të disa shteteve. Objektet me shpenzuesit në te, kyçen në sistemin e tillë i cili për ata paraqet burimin e energjisë elektrike. Zakonisht, në sistemet për prodhimin, mbartjen dhe shpërndarjen e energjisë elektrike, përdoret tensioni i punës më i lartë se në instalimet elektrike, ashtu që energjia elektrike të mbartet me fuqi të njëjtë dhe me rrymë të intensitetit më të vogël, me qëllim të zvogëlimit të humbjeve. Këto tensione sillen deri në disa qindra mija volt.

2 Shpenzuesit e energjisë elektrike zakonisht prodhohen për tensione të punës më të ulët, madhësia e të cilit nuk e kalon vlerën 1000 V. Kjo mundëson konstruksion më të thjeshtë dhe siguri më të madhe. Për këtë, edhe tensioni i punës i instalimeve të tilla është më i ulët dhe ato thirren: Instalimet elektrike të rrymës së fortë dhe tensioni të ulët. Në kohët e fundit po prodhohen shpenzues të energjisë elektrike edhe për fuqi të mëdha, të rendit MW. Edhe tensionet e punës të shpenzuesve të tillë janë më të larta, mirëpo nuk kalojnë vlerën prej 10.000 V. Instalimet e tyre thirren instalime elektrike të rrymës së fortë dhe tensionit të lartë dhe radhiten në lëmin e instalimeve elektrike speciale. Në fig. 1.1. është bërë paraqitja skematike e sistemit për prodhim, mbartje dhe shpërndarje të energjisë elektrike, si dhe kyçja e objektit me instalim elektrik.

Centrali

Shteti ose bashkimi i shteteve

Shteti ose bashkimi i shteteve

Prodhimi i energjisë elektrike

Rrjeti elektrik për mbartje

Rrjeti elektrik për shpërndarje

Objekti i konsumatorit (shfrytëzuesit) Instalimet Shpenzuesit elektrike (konsumatorët)

Sh

3~ 50 Hz, 110, (20) ose 35 dhe 10 kV

Hidrocentralet

Ufsh

ULsh

Termocentralet

U gj U Lb U LshU Li -

tensioni tensioni tensioni tensioni

i i i i

3,N~ 50 UL U F

Ugj

ULsh

ULsh

Sh Sh

3,N~ 50 ULi

Gj

3~ 50 Hz, 400,220 dhe 110 kV

U LB

3,N~ 50 Hz, 400/230V

Sh

Sh

Sh

gjeneratorit, linjës i mbartjes, linjës i shpërndarjes, linjës i instalimit

Fig.1.1. Paraqitja skematike e sistemit për prodhim mbartje dhe shpërndarje të energjisë elektrike, si dhe kyçja e instalimeve elektrike të objekteve në atë sistem

Në sistemet e prodhimit mbartjes dhe shpërndarjes së energjisë elektrike përdoret sistemi trefazor i tensionit alternativ periodik me frekuencë 50 Hz. Në pjesët me tension mbi 1000 V përdoren tre përcjellës, ndërsa në ato me tension nën 1000 V përdoren katër përcjellës. Sistemi me katër përcjellës ka nën sistemin e tij me dy përcjellës, fazën dhe zeron i cili njëherësh paraqet sistem njëfazor. Të tri sistemet e cekura janë treguar në formë skematike në fig 1.2. Në pjesët e sistemit për prodhimin, mbartjen dhe shpërndarjen e energjisë elektrike dhe në instalimet elektrike, tensioni nuk është i njëjtë në të gjitha pikat, për arsye të rënies së tensionit. Në mënyrë që shpenzuesi dhe transformatori të kryejnë funksionet e tyre, duhet që

3

tensioni në skajet e tij të jetë as më i madh e as më i vogël se vlerat e tensionit të caktuara më parë, çka do të thotë se rënia e tensionit duhet të jetë e kufizuar në çdo pjesë të atij sistemi. Kjo matematikisht tregohet në këtë mënyrë:

SISTEMI TREFAZOR ME TREPËRCJELLËSA L1

L1

UL UL

L2

UL

L2

UL

L3

L3

3~50Hz, UL UL

UL

SISTEMI TREFAZOR ME KATËRPËRCJELLËSA L1 UF UL N UL UF UF

L1

UL

L2

L2

UL

L3

L3

N

3,N~50Hz, UL /UF UL

UL UF

SISTEMI NJËFAZOR ME DYPËRCJELLËSA L3

1,N~50Hz, U F UF

UF N L1

L2

L3

N

Fig.1.2. Paraqitja grafike e sistemit trefazor me tre dhe katër dhe e nënstemit njëfazor L1 , L2 , L3 përcjellësat e fazave, N- përcjellësi nular

Un U U Un U Ku janë: U – tensioni në çfarëdo pike Un – vlera nominale e tensionit në ndonjë pjesë të sistemit U – rënia e tensionit më e madhe e lejuar.

(1.1)

4 Vlerat nominale të tensionit janë vlera referente të cilat shërbejnë si shënime për konstruksionin e shpenzuesve dhe komponenteve elektrike, prej të cilave është ndërtuar sistemi për prodhim, mbartje dhe shpërndarje, si dhe instalimet elektrike. Vlerat nominale të tensionit që shfrytëzohen në pjesët e sistemit për prodhimin, mbartjen dhe shpërndarjen e energjisë elektrike dhe në instalimet elektrike janë të standardizuara. Këto janë: - për pjesët e sistemit mbi 1000V, 400kV, (220kV), 110kV, (35kV) dhe 20kV përkatësisht 10 kV, dhe - për pjesët e sistemit nën 1000V - 400V, 400/230V dhe 230V Në sistemet mbi 1000V në rastet e veçanta përdoren edhe këto vlera nominale të tensionit 6 kV dhe 3 kV, e te ato nën 1000V – vlerat e tensionit 900V dhe 600V. Burimet e energjisë elektrike që ndodhen në objekte si burime të pavarura, mund të janë edhe burimet e tensionit të vazhduar. Këto kanë vlerën nominale të tensionit të instalimeve elektrike respektivisht të vetë shpenzuesve të energjisë elektrike, të cilat gjithashtu janë të standardizuara, dhe atë: 440V, 220V dhe 110V Në instalimet elektrike të tensionit të ulët që trajtohet në këtë kurs, do të paraqiten edhe tensionet nën vlerën 100 V dhe atë alternativ dhe të vazhduar, vlerat standarde të cilëve janë: 48V; 24V; 12V; 6V. Këto tensione lajmërohen te sistemet me dy përcjellës me tension alternativ me periodë të thjeshtë si vlere efektive e tij, ose si vlera e vërtet e tensionit të vazhduar. Edhe burimet e informatave elektrike mund të gjenden në objekt ose jashtë tij. Nëse ato gjenden jashtë objektit, atëherë në mes të burimit dhe marrësit duhet të ekzistojnë pjesët të cilat gjenden jashtë objektit dhe në objekt dhe të cilat shërbejnë për mbartjen e informatës. Pjesët e sistemit që ndodhen në objekt dhe që shërbejnë për mbartjen e informatës janë instalimet elektrike të rrymës së dobët. Te sistemet e cekura më lartë të cilat shërbejnë për mbartjen e energjisë elektrike paraqitej rënia (dobësimi) i tensionit si rezultat i mbartjes së energjisë nëpër mjedisin elektropërçues të papërsosur, kurse te sistemet për mbartjen e informatës elektrike lajmërohet rënia (dobësimi) i fuqisë. Kjo në këtë rast do të shkaktoj jo vetëm dobësimin e tensionit por edhe të rrymës. Për këtë arsye në këto sisteme, kërkohet vlera e kufizuar e fuqisë e jo e tensionit të marrësit. Në vend të transformatorit i cili shërben për mbulimin e rënieve të tensionit, në sistemet për mbartjen e informatave përdoren përforcuesit e fuqisë. Te dy llojet e instalimeve përbëhen prej shumë pjesëve funksionale si janë të përshkuar në fig. 1.3. Në instalimet elektrike të rrymës së fortë janë të radhitura edhe instalimet mbrojtëse nga rrufeja sepse ato ndodhen në të njëjtin objekt, si edhe instalimet elektrike të tjera dhe që kanë për detyrë mbrojtjen e tyre.

5

Instalimet elektrike të rrymës së fortë Mbrojtja e rrjetit dhe objektit nga zbrazja atmosferike Rrjeti elekt. shpërndarës

OBJEKTI ( I shpenzuesit të energjisë elektrike ) Shpenzuesi i ener. elekt.

INSTALIMET ELEKTRIKE Karakte ristika e rrjetit U, S "kQ

Qarqet e Vendi i kyçjes KarakteVendi Vendi i Linja el. Vendi matës Linjat elekt. kyçjes kyçëse shpërndarës shpërndarës shpërndarës rrymës së shpenzuesit ristika

elektrike e shpenzuesit

Mbrojtja e instalimeve nga mjedisi Prej mbi tension. të jashtme

Nga lagështia, pluhuri,materialet agresive

Mbrojtja e mjedisit nga instalimet

a)

I=f(U,t)

Nga ndezja, ndezja e gazrave eksploziv, dhe efekteve tjera të rrymës elektrike

Nga tensioni i lartë i prekjes

Mbrojtja e objektit nga zbrazja atmosferike OBJEKTI ( I shpenzuesit të energjisë elektrike )

b)

Burimi i ener. INSTALIMET ELEKTRIKE elektrike Karakteristika Kyçja e burimit Vendi Qarqet e Vendi i kyçjes shpërndarës e jashtme rrymës së shpenzuesit elektrik rregullues e burimit të energjisë Mbrojtja e instalimeve nga mjedisi elektrike Nga lagështia, pluhuri,materialet agresive f,U ---

Mbrojtja e mjedisit nga instalimet

U=f(I)

Nga tensioni i lartë i prekjes, zjarri,etj.

Shpenzuesi i ener. elekt.

Karakteristikat elektrike e shpenzuesit I=f(U,t)

Instalimet elektrike të rrymës së dobët Mbrojtja nga zbrazja atmosferike Rrjeti publik për mbartjen e informatës

OBJEKTI ( I shfrytëzuesit të informatës ) Marrësi i informatës

INSTALIMET ELEKTRIKE Karakte ristika e rrjetit

a)

f

Vendi i kyçjes

Linjat kyçëse

Vendi shpërndarës

Qarqet e rrymës

Kyçja e Karakteshpenzuesve

ristikat elektrike e marrësit

Mbrojtja e instalimeve nga mjedisi Nga pengesat e brendëshme dhe të jashtme, lagështia pluhuri, materiet agresive, temperatura e lartë, dëmtimet mekanike

Mbrojtja e objektit nga zbrazja atmosferike OBJEKTI ( I shfrytëzuesit të informatës ) Burimi i informatës Karakteristika e jashtme e burimit të informatës

b)

Marrësi i informatës

INSTALIMET ELEKTRIKE Kyçja e burimit

Qarqet e Vendi shpërndarës rrymës

Kyçja e marrësit

Mbrojtja e instalimeve nga mjedisi Pengesat, lagështia, materiet agresive, dëmtimet mekanike

Karakteristikat elektrike e marrësit

Fig.1.3. Paraqitja grafike e pjesëve funksionale të instalimeve elektrike të rrymës së fortë dhe të dobët a) për rastin kur burimi ndodhet jashtë objektit, b) kur burimi ndodhet në objekt

6

KAPITULLI I DYTË

2.

SHPENZUESIT E ENERGJISË ELEKTRIKE

2.1. VEÇORITË E PËRGJITHSHME TË SHPENZUESVE Ekzistojnë lloje të ndryshme të shpenzuesve. Të gjithë këta kanë një veti të përbashkët që energjinë elektrike ta shndërrojnë në formë tjetër të energjisë. Për këtë, mund të konsiderohen si shndërrues të energjisë. Në vijim do të analizohen shpenzuesit me qëllim të dallimit të veçorive karakteristike të tyre, që ndikojnë në zgjedhjen e komponenteve elektrike nga të cilat përbëhet instalimi elektrik. Në fillim do të bëhet analiza e përbashkët për shpenzuesit, e cila ka për qëllim të tregoj se cilat karakteristika të tyre kanë rëndësi në zgjedhjen e komponenteve për instalime elektrike. Karakteristika të rëndësishme të shpenzuesve janë niveli i potencialit dhe fuqia me të cilat bëhet shndërrimi i energjisë elektrike në ndonjë formë tjetër të energjisë. Njohja e tyre, nevojitet për shprehjen e intensitetit të rrymës, e cila së bashku me nivelin e potencialit, janë të domosdoshme për zgjedhjen e numrit më të madh të komponenteve elektrike. Gjatë shndërrimit të energjisë elektrike, fitohen forma të ndryshme të energjisë. Mirëpo, vetëm njëra prej tyre është e dëshiruar dhe paraqet dobinë energjetike, e të gjitha tjerat paraqesin humbjet energjetike. Këto fuqi shënohen me Pd dhe Ph . Për shfrytëzuesin e shpenzuesit të energjisë elektrike me rëndësi është vetëm fuqia e dobishme energjetike, dhe kjo paraqet një shënim teknikë për çdo shpenzues të energjisë elektrike. Fuqia e humbjeve tregohet nëpërmjet pjesëmarrjes së sajë në fuqinë e tërë për shndërrim, e jo me vlerë absolute. Kjo tregohet nëpërmjet “koeficientit energjetikë të shfrytëzimit” i cili definohet me shprehjen: Pd Pd

Ph

(2.1)

Koeficienti energjetik i shfrytëzimit, lajmërohet si shënim i dytë teknikë për të gjithë shpenzuesit e energjisë elektrike. Me ndihmën e këtyre dy shënimeve mund të llogaritet fuqia elektrike e shpenzuesit, respektivisht fuqia me të cilën nga instalimi elektrik merret energjia elektrike. Vlera e sajë përcaktohet me shprehjen:

P

Pd

(2.2)

Për të caktuar intensitetin e rrymës nevojitet të dimë edhe nivelin e potencialit të energjisë elektrike, respektivisht vlerën e tensionit. Ky lajmërohet si shënim i tretë teknikë i shpenzuesit. Shpenzuesit e energjisë elektrike mund të jenë të konstruktuar për tension të vazhduar ose për atë alternativ me periodë të thjeshtë, i cili mund të jetë njëfazor ose trefazor. Për tension të

7 vazhduar mjafton të jepet shënimi për vlerën e tij, ndërsa për tension alternativ nevojiten edhe shënime tjera. Në fig.2.1. është paraqitur një shpenzues për tension të vazhduar (a) dhe rrjedhja e energjisë në te gjatë këtij shndërrimit (b).

=U P

P I (I= ) U

Ph

Un Pdn ,

Pd

n

Fig.2.1. Paraqitja grafike e shpenzuesit të energjisë elektrike për tension të vazhduar (a) dhe rrjedhja e energjisë gjatë shndërrimit të saj P - fuqia elektrika, Pd - fuqia e dobishme, Ph - fuqia e humbjeve, - koeficienti energjetik i shfrytëzimit, U - vlera e tensionit të kyçjes

Në tabelën e shpenzuesit shënohen madhësitë të cilat jepen si shënime teknike për te. Pranë disa madhësive është shënuar indeksi “n” i cili tregon vlerën nominale. Për shpenzuesit me tension alternativ, ndonjëherë janë të nevojshme shënime shtesë për llogaritjen e intensitetit të rrymës. Te disa shpenzues paraqitet formë e posaçme e energjisë e cila nuk mund të numërohet as në dobi e as në humbje. Kjo energji elektrike nuk shndërrohet në formë tjetër te energjisë. Kjo merret nga burimi gjatë një gjysmë periode dhe i kthehet atij në gjysmë periodën e ardhshme. Kjo quhet energji reaktive, ndërsa energji aktive quhet energjia e cila merr pjesë në mënyrë aktive në procesin e shndërrimit. Energjia reaktive “lëkundet” në mes të burimit dhe shpenzuesit me fuqinë e cila quhet reaktive dhe vlera efektive e saj shënohet me Q. Fazori i kësaj fuqie është i shfazuar për këndin aktive i cili është në fazë me tensionin.

/ 2 para ose mbetet prapa nga fazori i fuqisë

Te këta shpenzues të energjisë elektrike, fuqia me të cilën energjia merret prej instalimit elektrik është e caktuar me këtë barazim. S

P

jQ

(2.3)

Ku janë: S - vlera efektive e fuqisë së dukshme (plotë) P - vlera efektive e komponentës aktive të fuqisë Q - vlera efektive e komponentës reaktive të fuqisë Fuqinë e dobishme më parë e kemi caktuar me fuqinë elektrike aktive dhe koeficientin , në mënyrë analoge edhe fuqia elektrike aktive caktohet me fuqinë e dukshme dhe koeficientin Ks, i cili quhet faktori i fuqisë, dhe definohet si vijon:

8

Ks

P S

(2.4)

Për tensionin alternativ me periodë të thjeshtë, i cili lajmërohet në sistemet për prodhimi, mbartje dhe shpërndarje të energjisë elektrike, ky faktor është i barabartë me cos e këndit të shfazimit të fazorit të fuqisë së dukshme dhe fazorit të fuqisë aktive, pra:

Ks

cos

(2.5)

Kur dihet faktori i fuqisë, fuqia e dukshme, e cila nevojitet për llogaritjen e intensitetit të rrymës, caktohet me shprehjen:

S

Pd cos

(2.6)

Mirëpo, për llogaritjen e intensitetit të rrymës me anë të kësaj fuqie duhet njëkohësisht të dihet numri i fazave të shpenzuesit dhe vlera efektive e tensionit të linjës ose të fazës. Për shpenzuesit e energjisë elektrike me tension alternativ me periodë të thjeshtë, krahas fuqisë së dobishme dhe koeficientit të shfrytëzimit energjetike, duhet të dihen edhe: - numri i fazave të shpenzuesit (njëfazor ose trefazor) - vlera efektive e tensionit fazor ose të linjës ( Uf ose Ul ) - faktori i fuqisë (cos ). Në figurën 2.2. është paraqitur grafikisht shpenzuesi njëfazor me tension alternativ (a) dhe rrjedhja e energjisë gjatë shndërrimit (b). Në tabelën e shpenzuesit janë të shënuara madhësitë të cilat jepen për shpenzuesin si shënime teknike.

1,N ~ f,U j (I= S ) U

I

U

I

S= P+jQ

Re Q

P

~f,Un , cos Pdn ,

Ph

n

Pd

Fig.2.2. Paraqitja grafike e shpenzuesit njëfazor të energjisë elektrike për tension alternativ (a), dhe rrjedhja e energjisë gjatë shndërrimit të saj P - fuqia elektrike aktive Q - fuqia elektrike reaktive, dS - fuqia e dukshme (plotë), P - fuqia e dobishme, Ph -fuqia e humbjeve, - koeficienti energjetik i shfrytëzimit, U - vlera efektive e tensionit fazor

Në tabelë të shënimeve teknike të shpenzuesit jepet si shënim edhe frekuenca e cila në të vërtet nuk është e nevojshme për llogaritjen e intensitetit të rrymës, por shërben për identifikimin e shpenzuesit.

9

2.2. DEFINICIONI I VLERAVE NOMINALE TË MADHËSIVE FIZIKE ME TË CILAT PËRSHKRUHEN SHPENZUESIT Më parë treguam se çdo shpenzues elektrik përshkruhet me disa madhësi fizike, vlerat e të cilave jepen si shënime teknike të shpenzuesit. Këto vlera janë të caktuara në bazë të sforcimeve kufitare te lejuara të materialeve prej të cilave ndërtohen shpenzuesit. Materialet prej të cilave ndërtohen shpenzuesit e energjisë elektrike sforcohen në pikëpamje dielektrike (materialet elektroizoluese) elektromekanike dhe të temperaturës (të gjitha materialet e shpenzuesve). Sforcimi dielektrik i materialeve elektroizoluese varet prej madhësisë së tensionit, ndërsa ai elektromekanik dhe i temperaturës nga intensiteti i rrymës. Vlera nominale e tensionit të shpenzuesit, është e barabartë me vlerën nominale të tensionit të instalimit elektrik në të cilin ai kyçet, dhe këto vlera janë të standardizuara. Në bazë të kësaj vlere zgjidhet materiali elektroizolues si dhe caktohet mënyra e vendosjes së tij. Te shumica e shpenzuesve të tensionit të ulët është dominant sforcimi nga temperatura. Kjo është e kushtëzuar me humbjet energjetike të cilat në fund shndërrohen në nxehtësi, dhe në këtë rast në të gjitha pjesët e shpenzuesit vjen deri te rritja e temperaturës. Rritja e temperaturës nuk do të jetë e njëjtë në të gjitha pjesët e shpenzuesit. Vlera e temperaturës e cila arrihet duhet të jetë më e vogël ose e barabartë me vlerën kufitare të lejuar për atë material. Kjo, më së shpeshti është temperatura e materialeve elektroizoluese të cilat përdoren. Që kjo rritje e temperaturës, të jetë sa më e vogël në cilëndo pjesë të shpenzuesit, ai duhet të ftohet, përkatësisht nxehtësia duhet të përcillet në mjedis. Nëse kjo ftohje është më e mirë nëpër shpenzues mund të kaloj rryma e intensitetit më të lartë, përkatësisht ai mund të bëjë shndërrimin e energjisë elektrike me fuqi më të madhe. Nga shpenzuesi nxehtësia mund të përcillet në mjedis me përcjellje, rrezatim dhe rrjedhjen e fluidit të lëngët ose të gazet që gjendet përreth shpenzuesit. Se si do të zhvillohet ky proces varet prej rritjes së temperaturës, dhe kualitetit të përcjelljes i cili mund të përshkruhet me ‘rezistencën e nxehtësisë”. Kjo rezistencë e nxehtësisë është çdoherë e definuar në mes të dy pikave (në këtë rast në mes

tC

Ph =const. Tsh *

tR

T=T sh -Ta

Ta * Tlej

I(=) Ph Tsh

R(=)tR

a

Ta

sh

t

C(=)t C

Fig.2.3. Paraqitja e thjeshtësuar e procesit së nxemjes të shpenzuesit me ndihmen e modelit analog elektrik dhe grafiku i rritjes së temperaturës së ndonjë pike në shpenzues

10 të pikave me temperaturë më të lartë dhe mjedisit) si është paraqitur në fig. 2.3. Procesi i nxehtësisë në shpenzues, mund të tregohet në mënyrë të përafërt me skemën elektrike analoge të treguar në figurën 2.3, në të cilën kapaciteti elektrik paraqet masën e shpenzuesit ose kapacitetin e nxehtësisë, rezistenca elektrike paraqet rezistencën e nxehtësisë, rryma paraqet fuqinë e nxehtësisë e tensioni në kondensator paraqet rritjen e temperaturës. Rritja e temperaturës në cilëndo pikë të shpenzuesit gjatë fuqisë konstante të humbjeve mund të tregohet me barazimin. t

T Ku janë:

Ph t R 1 e

(2.7)

Ph - fuqia e humbjeve e cila është e barabartë me

1

Pd

tR - rezistenca e nxehtësisë në mes të pikës në shpenzues dhe mjedisit, t R tc ) - konstanta kohore e nxehtësisë ( Kjo është një shprehje e thjeshtësuar, sepse në të kundërtën do të ketë edhe anëtar të tjerë (tRi dhe ti). Nga grafiku i rritjes së temperaturës, i dhënë në të njëjtën figurë shihet se temperatura e cilësdo pikë në shpenzues, praktikisht pas një kohe të gjatë do të arrin vlerën më të madhe. Fuqia e shpenzuesit Pd dhe koeficienti i shfrytëzimit do të kanë vlera nominale nëse rritja e temperaturës në pikën më kritike dhe gjatë temperaturës së mjedisit Ta, është e barabartë me vlerën e lejuar. Nëse analizohen grafikët e rritjes së temperaturës të shpenzuesit të njëjtë, për fuqi më të madhe se ajo nominale si në fig. 2.4. mund të përfundojnë se shpenzuesi i njëjtë, mund të ngarkohet me fuqi më të lartë se ajo nominale (P2 > Pn), mirëpo kjo duhet të zgjas një kohë më të shkurtë, e cila caktohet me kohën t2. T T2 Tlej

P2>Pn

P

P2=Pn

P2 P1

t2 =const.

t

Pn t3 t2

T

t

P2>Pn P2=Pn t Fig.2.4. Paraqitja grafike e lakoreve për mbingarkesat e lejuara.

Nëse në një sistem të koordinatave (t,P) vendosim pikat (t2, P2) (t3,P3) do të fitohet lakorja për mbingarkesën e mundshme për shpenzuesin e paraqitur në të njëjtën figurë. Kjo tregon, se shpenzuesi mund të mbingarkohet, mirëpo si pasojë të kësaj kemi rritjen e intensitetit të rrymës nëpër instalim.

11

2.3. VETITË THEMELORE TË KOMPONENTEVE PËR INSTALIMET ELEKTRIKE Për realizimin e instalimeve elektrike përdoren komponentet elektrike dhe jo elektrike. Këtu do të bëhet fjalë për komponentet elektrike. Komponentet elektrike më në masë gjithsesi janë përcjellësit elektrike. Pas tyre vijnë çelësat e ndryshëm, komponentet mbrojtëse, etj. Të gjitha këto shërbejnë që energjia elektrike të mbartet në mënyrë të sigurt dhe kualitative deri te shpenzuesit. Kualiteti i izolimit elektrik të komponentëve ndaj mjedisit, është përcaktuar me tensionin nominal të instalimeve elektrike i cili njëherësh është tensioni nominal i komponentëve. Këto komponente janë të lidhura në seri, dhe nëpër to kalon rryma me intensitet të njëjtë për të gjitha, e të cilën e caktojnë madhësitë teknike të shpenzuesit. Secila komponent elektrike mund të paraqitet me një impedancë si në figurën 2.5.

U1

sh

Z1

Ph1= Re U 1 I*sh Ph

U n ;cos Pn ; n

U2

U1

n

Ph

Fig.2.5. Paraqitja grafike e renditjes së komponenteve elektrike në pjesën e instalimit elektrik deri te shpenzuesit

Gjatë kalimit të rrymës nëpër këto komponenta, do të paraqiten humbjet energjetike, fuqia e të cilave është e caktuar me shprehje * Phi Re U i I sh Ri I 2 sh (2.8) Ku janë:

Ui - rënia e tensionit në komponenten e i-të I sh - rryma e shpenzuesit, përkatësisht rryma nëpër komponent, dhe Ri - pjesa aktive e impedancës.

Si te shpenzuesit ashtu edhe te komponentet elektrike, në të cilat paraqiten humbjet energjetike do të paraqiten sforcimet e materialit në temperaturë. Këto do të kufizojnë intensitetin e rrymës nëpër komponentë, duke e përcaktuar vlerën e saj nominale. Nëse humbjet energjetike të komponenteve janë të vogla, atëherë vlerën nominale të rrymës e cakton sforcimi elektromekanikë më i madh i lejuar.

12

2.4. BURIMET ELEKTRIKE (ELEKTROREZISTUESE) TË NXEHTËSISË Te ky grup i shpenzuesve bëhet shndërrimi i energjisë elektrike në nxehtësi. Këto janë të vetmit shpenzues tek të cilët shndërrimi i energjisë elektrike në një formë tjetër të energjisë bëhet pa humbje. Për këtë, te këta shpenzues koeficienti i shfrytëzimit është i barabartë me një ( =1.)

P ) I (I= kU

I In 1

t

0 k, Un

k =1,3

Pn a)

b)

Fig.2.6. Simboli grafike i burimit elektrorezistues të nxehtësisë me shënimet teknike (a) dhe diagrami i rrymës fillestare (b)

Me kyçjen e shpenzuesit të tillë në tension alternativ, nëpër atë do të vendoset rryma me formë të njëjtë si e tensionit, dhe në këtë rast nuk paraqitet fuqia reaktive, e si rezultat i kësaj është se faktori i fuqisë është i barabartë me një ( cos =1). Kur këta shpenzues të kyçen në tension, atëherë rryma fillestare nuk do të jetë më e madhe se ajo nominale. Këta shpenzues konstruktohen si njëfazor ose trefazor. Në figurën 2.6 është treguar shenja grafike e shpenzuesve të tillë me madhësitë fizike, si dhe diagrami kohor i rrymës fillestare. Krahas burimeve elektrorezistuese të nxehtësisë ekzistojnë edhe lloje tjera të burimeve si p. sh. me hark elektrik ose dielektrik. Për këto lloje të burimeve, nuk vlejnë përfundimet e nxjerra më parë. Instalimet për kyçen e këtyre shpenzuesve bëjnë pjesë në lëmin e instalimeve speciale.

2.5. BURIMET ELEKTRIKE TË DRITËS Këta shpenzues sot përdoren në masë të madhe. Burimet elektrike të dritës energjinë elektrike e shndërrojnë në energji të dritës. Gjatë këtij shndërrimi shfaqen humbje të konsiderueshme, me çka edhe koeficienti energjetik i shfrytëzimit është shumë më i vogël se një ( < 1). Sipas mënyrës së shndërrimit të energjisë, dallojmë burimet me tel metalik të skuqur ose burimet inkandeshente dhe burimet me shkarkim elektrik nëpër përzierjen e gazrave dhe avujve të metalit (llambat fluoreshente, llambat e zhivës, llambat metal hollogjene dhe llambat e natriumit me shtypje të lartë). Këto burime çdoherë konstruktohen si njëfazore. Te burimet inkandeshente gjatë procesit të shndërrimit të energjisë elektrike, në atë të dritës nuk lajmërohet energjia reaktive. Për këtë, edhe faktori i fuqisë është i barabartë me një (cos =1). Mirëpo, te burimet me shkarkim elektrike, lajmërohet energjia reaktive. Kjo energji është më shumë për arsye të pajisjeve shtesë (paralidhëse), pa të cilat nuk mund të punojnë

13 këto burime, e më pak për arsye të procesit të shndërrimit. Në fig. 2.7. janë dhënë simbolet grafike për të dy llojet e burimeve si dhe shënimet teknike me të cilat përshkruhen: Për të dy llojet e burimeve rryma në fillim është më e madhe se ajo nominale, kjo shihet nga diagrami kohor i paraqitur në të njëjtën figurë. Te burimet inkandeshente, regjimi nominal

(I=

P ) U

I

I In

(I=

P ) Ucos

I

1

Un, P n n,

I In 1

0

J

t

Un,Pn,cos n,

a)

0

t

J

b)

Fig.2.7. Simboli grafike i burimit elektrike të dritës për burimet inkadescente (a) dhe fluoreshente (b) dhe shënimet teknike të tyre

vendoset pas një kohe shumë të shkurtë (të rendit disa milisekonda), ndërsa te burimet me shkarkim elektrike kjo periodë matet me minuta, me përjashtim të llambave fluoreshente tek të cilët zgjatë disa sekonda. Te këto burime të dritës si shënime teknike janë dhënë fuqia elektrike dhe fuqia e dritës së burimit, përkatësisht fluksi i dritës. Zakonisht projektuesi i instalimeve elektrike, bënë zgjedhjen e llojit të burimeve elektrike të dritës dhe cakton numrin e nevojshëm të tyre, dhe atë më së shpeshti duke përdorur metodën më të thjeshtë e cila është metoda e faktorit të shfrytëzimit. Të njëjta llogaritje tani bëhen përmes softuerëve përkatëse ( Silicht, Relux, etj)

2.6. MOTORI (ASINKRON) ELEKTRIK PËR TENSION ALTERNATIVË Ky lloj i shpenzuesve bënë shndërrimin e energjisë elektrike në atë mekanike. Gjatë shndërrimit të tillë lajmërohen humbjet, prandaj edhe koeficienti i shfrytëzimit energjetik do të jetë më i vogël se një ( < 1). Te këta shpenzues lajmërohet edhe energjia reaktive, dhe si rezultat i saj edhe faktori i fuqisë do të jetë më i vogël se një ( cos < 1). Këta shpenzues ndërtohen (konstruktohen) si njëfazor ose trefazor dhe atë me rotor me faza (ose unaza) ose me rotor të lidhur në të shkurtër (ose me pështjellë në formë kafazi). Rryma fillestare te motori me rotor të lidhur shkurtë është disa herë më e madhe se rryma nominale, ndërsa te motorët me rotor me faza ajo mund të rregullohet (përshtatet) duke ndryshuar vlerën e rezistencës të kyçur në qarkun e rotorit. Koha e lëshimit në punë varet nga karakteristika e ngasjes. Në fig. 2.8 janë paraqitur simbolet grafike të këtyre motorëve me shënimet teknike dhe lakoret e rrymave të lëshimit. Për këta motor, si shënim teknikë jepet edhe numri i rrotullimeve në boshtin e tij, dhe i cili shërben për llogaritjen e momentit rrotullues i cili i nevojitet projektuesve të ngasjeve elektromotorike.

14

I (I=

P/ ) k Ucos

I In

I

(a)

k=1 ose 3 M k~

M k~

a)

b) k~f n ,Un, cos Pn , n n n)

P=Pn me hov të rëndë me hov të lehtë

1

(b)

tz

n

t

Fig.2.8. Simboli grafike të motorëve asinkron me rotor të lidhur shkurtë (a) dhe me rotor me faza (unaza) (b)

2.7. SHPENZUESIT E TJERË TË ENERGJISË ELEKTRIKE Krahas shpenzuesve të cekur, e të cilët më së shpeshti përdoren, ekzistojnë edhe shpenzues të tjerë. Këtu do të shqyrtohen, vetëm ata të cilët në instalimin elektrik kyçen nëpërmjet të ndonjë shndërrues elektroenergjetik, i cili mund të jetë: transformatori, ridrejtuesi, shndërruesi i frekuencës dhe kondensatori elektrik. Ridrejtuesi gati çdo herë në hyrje ka transformatorin, e shndërruesi i frekuencave ka ridrejtuesin. Për këtë, problemi nga aspekti i instalimeve elektrike mund të reduktohet vetëm në transformator me ndonjë shpenzues në qarkun e sekondarit. Ky rast është treguar në fig. 2.9. transformatori është shndërrues i energjisë elektrike të një niveli të potencialit në energji elektrike të nivelit tjetër të potencialit. Gjatë këtij shndërrimi shfaqen humbjet për çka edhe koeficienti i shfrytëzimit energjetik është më i vogël se një ( < 1). Te këta shpenzues paraqitet edhe energjia reaktive, e cila ka vlerë relativisht të vogël të fuqisë. Për këtë arsye, edhe faktori i fuqisë do të jetë afër njëshit nëse shpenzuesi i kyçur është kryesisht me fuqi aktive. Gjatë kyçjes së shpenzuesit tjetër ky faktor i fuqisë do të ndryshoj në varësi nga karakteristika e tij. T I1 Shp.

i2 ~U i1

t 2

2

S= P +Q (VA) Fig.2.9. Skema elektrike e kyçjes së shpenzuesit të energjisë elektrike në instalim përmes transformatorit dhe diagrami kohor i rrymës së kyçjes së transformatorit me sekundar të hapur

Transformatori caktohet me fuqinë e plotë nominale S dhe vlerën nominale të tensionit në primar U’n, pa marrë parasysh llojin e shpenzuesit të kyçur në qarkun e sekondarit.

15 Me ndihmën e shënimeve teknike të cekura më lartë, mund të llogaritet intensiteti i rrymës i nevojshme për zgjedhjen e komponenteve të instalimit elektrik. Me rastin e kyçjes së transformatorit me sekondar të hapur, në instalimin elektrik do të paraqiten rryma fillestare më të larta (1,5 – 2,5) In të cilat zgjasin shkurtë. Me rastin e kyçjes së transformatorit me shpenzues në qarkun e sekondarit, atëherë rryma fillestare caktohet me rrymën fillestare të shpenzuesit. Përmes transformatorit më së shpeshti kyçen shpenzuesit me karakteristika të posaçme, të cilët përveç tjerash mund të kanë rryma të mëdha fillestare, lidhje të shkurta të shpeshta dhe formë të deformuar të rrymës periodike. Këto mund të jenë shkaktare të rënieve të mëdha të tensionit, lëkundjeve të tensionit dhe paraqitjen e harmonikave të larta. Mirëpo, në instalimet elektrike për qëllime të përgjithshme, shpenzues të tillë nuk do të kyçen, përjashtim mund të bëhet për ata me fuqi të vogël me të cilin rast mund të mos merret parasysh ndikimi i tillë. Kondensatori është shpenzues, i cili energjinë elektrike nuk e shndërron në ndonjë formë N i S=Q(VAr) ~U

C

I=

Q= CU 2

i

Q U t

a)

b)

Fig.2.10. Paraqitja grafike e kyçjes së kondenzatorit elektrike (a) dhe grafiku i rrymës fillestare (b)

tjetër (me përjashtim të nxehtësisë dhe atë me fuqi të papërfillshme), por vetëm këtë e shkëmben me burimin. Për këtë, mund të konsiderohet gjenerator i energjisë reaktive, fazori i fuqisë reaktive të së cilit është para tensionit për këndin /2. Pasi që fazori i fuqisë reaktive të shumicës së shpenzuesve të tjerë mbetet pas tensionit për këndin /2, atëherë kondensatori elektrik përdoret për kompensimin e energjisë reaktive të shpenzuesve të tillë. Pasi që, pjesëmarrja e energjisë reaktive në instalime dhe sisteme për prodhim, mbartja dhe shpërndarja të energjisë elektrike është e padëshirueshme atëherë bëhet kompensimi i saj. Shpenzuesi i tillë është përshkruar me vlerën nominale të fuqisë reaktive Qn dhe tensionit në kyçje Un. Me kyçjen e shpenzuesit të tillë në instalimin elektrik, mund të lajmërohet rryma fillestare e cila është e afërt me rrymën e lidhjes së shkurtë në atë vend. Ajo do të varet nga momenti i kyçjes së tij. Grafiku i rrymës fillestare është treguar në (fig. 2.10. b.), në të kundërtën gjatë shkyçjes së shpenzuesit të tillë mund të lajmërohet mbitensioni, vlera e të cilit varet nga çasti i shkyçjes. Paraqitja e rrymave të mëdha dhe e mbitensioneve nuk është e dëshirueshme në instalimet elektrike, prandaj këto duhet të pengohen. Kjo arrihet duke vendosur induktivitet/shuarse pa qark magnetik, para kondensatorit elektrik, dhe i cili gjatë kyçjes zvogëlon intensitetin e rrymës fillestare. Qe të pengohet dukuria e paraqitjes së mbitensionit gjatë kohës së shkyçjes, në skajet e kondensatorit duhet kyçur rezistencat shkarkuese, të cilat energjinë e akumuluar në kondensator e shndërrojnë në nxehtësi. Skema elektrike e kyçjes së këtyre dy komponenteve në kondensator elektrik është treguar në fig. 2.11.

16

Instalimi elektrik

21

1

3

5

31

22

2

4

6

32

R

L KONDENZATORI

Fig.2.11. Skema elektrike tripolëshe e kyçjes së shuarses dhe rezistencës shkarkuese në qarkun e kondenzatorit

2.8. FUQIA NË QARKUN ME RRYMË ALTERNATIVE ME PERIOD TË THJESHTË Nocioni i fuqisë merret kur analizohet dukuria me të cilën kryhet ndonjë punë ose bëhet transformimi i energjisë. Nëse është i dhënë tensioni alternativ në mes të dy skajeve të qarkut elektrik u 2U cos t dhe rryma alternative në qark i 2 I cos( t ) në raport me kahun referent të njëjtë ( këndi , i cili tregon ndryshimin në fazë të rrymës dhe tensionit, ka vlerën pozitive nëse rryma është pas tensionit, dhe negative nëse rryma është para tensionit). Vlera momentale e fuqisë në qark është:

p u i 2UI cos

t cos(

t

)

(2.9)

Kjo mund të paraqitet si shumë e anëtarit konstant dhe anëtarit me frekuencë të dyfishtë ( fig. 2.12), pra:

p UI cos

UI cos( 2

t

)

(2.10)

Në shprehjen e fundit, T

- UI cos

1 pdt paraqet vlerën mesatare të fuqisë momentale, dhe T0

) P vlerën momentale të komponentës të frekuencës së dyfishtë, amplituda - UI cos(2 t e së cilës është e barabartë UI S . Komponenta P mund të shprehet si:

P UI cos cos 2

t UI sin sin 2

t

(2.11)

Kështu vlera momentale e fuqisë mund të transformohet në shumën e fuqisë aktive dhe reaktive ( si në fig. 2.12 b).

17

p UI cos ( 1 cos 2

t ) UI sin sin 2

t

(2.12)

I

II

I. Vlera momentale e fuqisë aktive

II. Vlera momentale e fuqisë reaktive

Vlera momentale e kësaj komponente oshilon me frekuencë të dyfishtë në mes UI sin dhe UI sin . Vlera mesatare e kësaj komponente është e barabartë me zero. Amplituda e kësaj komponente Q UI sin quhet fuqia reaktive.

Pjesa konstante e këtij anëtari, P UI cos , është i barabartë me vlerën mesatare të fuqisë momentale në qark dhe quhet fuqia aktive. Vlera momentale e fuqisë aktive oshilon me frekuencë të dyfishtë në mes të 0 dhe 2P. Amplituda e anëtarit oshilues është e barabartë me fuqinë aktive P.

p=u i u i P t

a)

I S

P

II

Q t

b) Fig.2.12. a) Tensioni, rryma dhe vlera momentale e fuqisë së qarkut; b) fuqia momentale dhe komponenta aktive dhe reaktive e saj.

18 Amplituda e komponentës P e shënuar me S UI , quhet fuqia e dukshme. Raporti i fuqisë P ) quhet faktori i fuqisë. Kështu mund të nxirren këto aktive dhe asaj të dukshme ( cos S shprehje: S P 2 Q 2 (VA) Q P tg (VAr) P S cos (W)

(2.13)

2.9. INTERPRETIMI FIZIK PËR QARQET ELEMENTARE Nëse qarku elementar përbëhet nga rezistenca termogjene ideale R ndryshimi i fazës së rrymës në krahasim me tensionin është 0 , dhe fuqia momentale ka vetëm komponentin aktive, pra:

p UI ( 1 cos 2

t ) P ( 1 cos 2

t ),

P

U2 R

RI 2

(2.14)

Vlera mesatare e fuqisë momentale është pozitive. Vlera momentale e fuqisë është çdoherë pozitive në raport me kahun referent të aprovuar në qark, çka nënkupton se rezistenca termogjene gjithnjë absorbon energjinë elektrike, e cila nëse në skajet e qarkut që ka tension shndërrohet në nxehtësi. Kështu, kahu i mbartjes së energjisë dhe fuqisë është në pajtim me kahun referentë në qark në bazë të së cilit janë caktuar tensioni dhe rryma.

Nëse qarku elementar përbëhet nga bobina induktive me induktivitet L, ndryshimi i fazës së rrymës në krahasim me tensionin është / 2 , dhe fuqia momentale ka vetëm komponenten reaktive, pra:

p UI sin 2

t

Q sin 2

t,

Q UI

U2 L

LI 2

(2.15)

Vlera mesatare e fuqisë momentale është zero. Vlera momentale e rrymës ndërron në mënyrë alternative kahun në krahasim me kahun referentë të aprovuar në qark, çka nënkupton se në intervalet kur rrymën në qark e mban tensioni i burimit ( duke e mposhtur FEM të vetinduksionit) rryma do të rritet nga zero deri në vlerën maksimale, deri sa puna elektrike të cilën e bën tensioni i rrjetit shndërrohet në energjinë e fushës magnetike. Fuqia e burimit në këtë interval është pozitive. Në intervalet kur rryma zvogëlohet nga vlera maksimale deri në zero, energjia magnetike nëpërmjet FEM të vetinduksionit shndërrohet në punë elektrike e cila kthehet në burim. Për këtë, në këto intervale fuqia e burimit është negative. Puna të cilën qarku e kthen në burim është e barabartë me punën të cilën burimi i ka dhënë qarkut në intervalin e mëparshëm. Në gjysmë periodat e ardhshme të rrymës, të gjitha dukurit e përshkruara përsëriten me radhitje të njëjtë, vetëm se me ndryshimin e kahut të rrymës edhe fusha magnetike e ndërron kahun. Sipas marrëveshjes, merret se burimi ia dërgon fuqinë reaktive bobinës induktive, përkatësisht bobina shpenzon fuqinë reaktive. Në qarkun i cili përbëhet vetëm prej kondensatorit ideal rryma është para tensionit të burimit për këndin / 2 ( ( / 2) , dhe fuqia momentale ka vetëm komponenten reaktive, pra :

19 p

UI sin 2

t

Q sin 2

t,

Q

UI

CU 2

I2 . C

(2.16)

Vlera mesatare e fuqisë momentale është zero. Vlera momentale e rrymës ndërron në mënyrë alternative kahun në krahasim me kahun referentë të aprovuar në qark, çka nënkupton se në intervalet kur rrymën në qark e mban tensioni i burimit, duke e mposhtur FEM të kondensatorit, fusha elektrike në kondensator rritet, ndërsa puna elektrike të cilën e kryen tensioni i rrjetit shndërrohet në energjinë elektrostatike të fushës elektrike. Fuqia e burimit në këtë interval është pozitive. Në intervalet që pasojnë fusha elektrike dobësohet dhe energjia elektrostatike zvogëlohet deri në zero. Kjo nëpërmjet FEM të kondensatorit shndërrohet në punë elektrike e cila i kthehet burimit. Për këtë, në këto intervale fuqia e burimit është negative. Puna të cilën qarku e kthen në burim është e barabartë me punën të cilën burimi i ka dhënë qarkut në intervalin e mëparshëm. Në gjysmë periodat e ardhshme tensioni përsëritet me radhitje të njëjtë, vetëm se me ndryshimin e kahut të tensionit ndërrohet edhe kahu i fushës elektrike. Në qarkun me kondensator energjia reaktive është madhësi negative për kahet referente të dhëna. Sipas marrëveshjes kondensatori konsiderohet si gjenerator i fuqisë reaktiv, dhe themi se kondensatori i dërgon energji reaktive burimit, i cili shpenzon fuqinë reaktive. Të gjitha analizat e bëra janë për sistemin njëfazor. Pasi sistemi trefazor ka specifikat e veta duhet të përmenden ngjashmëritë dhe ndryshimet e përkufizimeve të fuqisë aktive dhe reaktive. Për sistemin trefazor të balancuar kemi: -

Fuqia momentale është e barabartë me shumën e fuqive momentale të secilës fazë. Fuqia momentale është konstante dhe e barabartë me trefishin e vlerës të fuqisë aktive të një faze: p3 f

-

3 P

(2.17)

Sipas marrëveshjes fuqia reaktive e sistemit trefazor të balancuar është e barabartë me trefishin e vlerës të fuqisë reaktive të një faze: Q3 f

-

3 UI cos

3 Q

(2.18)

Për arsye të simetrisë së plotë në mes të fazave, e mjaftueshme është të caktohet rryma dhe tensioni i një faze.

2.10. KOMPENZIMI I ENERGJISË REAKTIVE Shumë pajisje elektrik për kryerjen e punës normale përveç energjisë aktive shfrytëzojnë edhe energjinë reaktive. Kur shpenzuesit të furnizohen me energji reaktive nga sistemi energjetik paraqitet rritja e rënieve të tensionit dhe humbjet shtesë të energjisë në gjeneratorë, transformatorë dhe linja. Mirëpo, nëse energjia reaktive kompensohet drejtpërdrejt në vendin ku shpenzuesi furnizohet me energji, duke përdorur aparaturën për prodhimin e energjisë reaktive, mund të përmirësohen vlerat e tensionit në sistemin energjetik dhe të zvogëlohen humbjet energjetike në prodhim dhe mbartje. Me kompensim bëhet shkarkimi i burimeve ekzistuese të energjisë dhe rrugëve mbartëse, dhe kështu pajisjet ekzistuese për prodhimin dhe mbartjen e energjisë mund të prodhoj dhe mbartë energji me fuqi aktive më të madhe. Energjia reaktive e nevojshme për punën e numrit më të madh të shpenzuesve është ajo induktive, çka do të thotë se fazori i fuqisë Qsh mbetet pas fazorit të tensionit për këndin /2.

20 Nëse paralel me shpenzuesin e tillë kyçet kondensatori elektrik me fuqi Qc ku Qc