Gerilim Dengesizliğini Ortadan Kaldırın

Gerilim dengesizliği, üç fazlı bir motorun performansını düşürür ve ömrünü kısaltır. Motor terminallerindeki gerilim dengesizliği, gerilim dengesizliği ile orantılı olmayan akım dengesizliğine neden olabilir. Dengesiz akımlar tork titreşimlerine, artan titreşimlere ve mekanik gerilimlere, daha düşük verimlilikle sonuçlanan artan kayıplara ve sargı yalıtım ömrünü azaltan motor aşırı ısınmasına neden olur.

Yüzde gerilim dengesizliği, Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği (NEMA) tarafından, hat geriliminin üç fazlı bir sistemdeki ortalama gerilimden maksimum sapmasının mutlak değerinin 100 katının ortalama gerilime bölünmesi olarak tanımlanır. Örneğin, ölçülen hat gerilimleri 462, 463 ve 455 volt ise, ortalama 460 volttur. Gerilim dengesizliği:

(460 – 455) /460 x 100 = 1.1%

Motor terminallerindeki gerilim dengesizliklerinin %1’i aşmaması tavsiye edilir. 1’i aşan dengesizlikler, NEMA MG-1-2011 Şekil 20-2’ye göre motorun değerinin düşürülmesini gerektirir ve çoğu üreticinin garantisini geçersiz kılar. Gerilim dengesizliğinin yaygın nedenleri şunlardır:

– Güç faktörü düzeltme ekipmanının hatalı çalışması

– Dengesiz veya dengesiz şebeke beslemesi

– Trafo bankası için çok büyük olan üç fazlı bir yükü besleyen dengesiz trafo bankası

– Aynı güç sistemi üzerinde eşit olmayan şekilde dağıtılmış tek fazlı yükler

– Tanımlanamayan tek fazdan toprağa arızalar

– Dağıtım sistemi primerinde açık devre

Dakikada 1.800 devir (RPM), 100 beygir gücünde (hp) bir motorun verimliliği, aşağıdaki Tablo 1’de voltaj dengesizliği ve motor yükünün bir fonksiyonu olarak verilmiştir. Artan gerilim dengesizliği ile verimlilik düşüşünün genel eğilimi tüm yük koşullarındaki motorlar için gözlemlenmiştir.

Gerilim dengesizliği, muhtemelen motorun aşırı ısınmasına ve erken motor arızasına neden olan önde gelen güç kalitesi sorunudur. Dengesiz gerilimler tespit edilirse, nedenini belirlemek için kapsamlı bir araştırma yapılmalıdır. Düzeltici önlemler alındığında enerji ve maliyet tasarrufu sağlanır.

Önerilen Eylemler

• Gerilim dengesizliğinin %1’in altında tutulduğunu doğrulamak için motor terminallerindeki gerilimleri periyodik olarak izleyin. Kabul edilemez değerler veya değerlerin değişim oranları için alarm gönderen sensörler kurmayı düşünün. ISA100 kablosuz sensör ağları ilgi çekici olabilir.
• Tek fazlı yüklerin eşit olarak dağıtıldığını doğrulamak için elektrik sisteminizin tek hat şemalarını kontrol edin.
• Toprak arıza göstergelerini gerektiği gibi kurun ve yıllık termografik denetimler gerçekleştirin. Gerilim dengesizliğinin bir sorun olabileceğinin bir başka göstergesi de 120-hertz (Hz) titreşimdir. 120 Hz’lik bir titreşim bulgusu, gerilim dengesinin derhal kontrol edilmesini gerektirmelidir.

Gerilim Dengesizliği Enerji Tasarrufu Örneği

Tablo 1’de gösterildiği gibi test edilen 100 beygirlik motorun tam yüklü olduğunu ve %2,5 dengesiz voltajla yılda 8.000 saat (saat/yıl) çalıştırıldığını varsayın. Enerji 0,08 $/kilowatt-saat (kWh) olarak fiyatlandırıldığında, düzeltici önlemler alındıktan sonra yıllık enerji ve maliyet tasarrufları

Yıllık Enerji Tasarrufu = 100 hp x 0,746 kW/hp x 8.000 saat/yıl x (100/93 – 100/94,4) = 9.517 kWh

Yıllık Maliyet Tasarrufu = 9.517 kWh x 0,08 $/kWh = 760 $

Dengesiz bir besleme gerilimi çok sayıda motora ve diğer elektrikli ekipmana güç sağlayabileceğinden toplam tasarruf çok daha büyük olabilir.

Diğer Hususlar

Gerilim dengesizliği aşırı yüksek akım dengesizliğine neden olur. Akım dengesizliğinin büyüklüğü gerilim dengesizliğinin 6 ila 10 katı kadar olabilir. Önceki örnekteki 100 hp motor için hat akımları (%2,5 gerilim dengesizliği ile tam yükte) %27,7 oranında dengesizdi.

Bir motor, voltaj dengesizliği olan bir güç kaynağında çalışırken daha sıcak çalışacaktır. İlave sıcaklık artışı aşağıdaki denklem1 ile tahmin edilmektedir:

Toplam Sıcaklık Artışı = Dengeli Sıcaklık Artışı x (1 + 2 x (% Gerilim Dengesizliği)2 /100)

Örneğin, dirençten kaynaklanan 80°C sıcaklık artışına sahip bir motor, %2 gerilim dengesizliği koşullarında çalıştırıldığında 6,4°C’lik bir sıcaklık artışı yaşayacaktır. Sargı yalıtım ömrü, çalışma sıcaklığındaki her 10°C’lik artış için yarı yarıya azalır.2

Kaynaklar

Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği (NEMA)-Voltaj dengesizliği hakkında ek bilgi için www.nema.org adresini ziyaret edin.

ABD Enerji Bakanlığı (DOE)- Motor ve motor tahrikli sistem verimliliği hakkında daha fazla bilgi almak ve MotorMaster+ yazılım aracını indirmek için manufacturing.energy.gov adresindeki Gelişmiş Üretim Ofisi (AMO) web sitesini ziyaret edin.

Referanslar

Reliance Electric, “Güç Kaynağı” Eylül, 1998.

2 “Maliyetli Bir Kaçağı Durdurmak: Dengesiz Gerilimin Üç Fazlı Elektrik Motorlarının Ömrü ve Verimliliği Üzerindeki Etkileri.” Enerji Önemlidir. ABD Enerji Bakanlığı. Kış 2005.

Ek Referanslar

Bu ipucu sayfasındaki bilgiler, www.nema.org adresinden satın alınabilecek NEMA Standartları Yayını MG-1-2011, Motorlar ve Jeneratörler’den alınmıştır.