Gerilim Dengesizliğinin Etkisi

Üç fazlı sistemler kullanıyorsanız, endüstriyel tesisler için en yaygın elektrik gücü sorunlarından biri olan dengesiz voltajların farkında olmalısınız. Bunları önlemek için önlem almadığınızda bitkinizin dengesizlikler yaşama ihtimali yüksektir. Dengesizlikleri ekipmanınızda ciddi hasara yol açmadan önce yakalamak idealdir.

Aşağıda voltaj dengesizliklerinin ne olduğunu, nelere yol açtığını ve elektrik sistemlerinizi korumak için bunları nasıl önleyebileceğinizi ve test edebileceğinizi öğrenin.

3-Fazlı Gerilim Dengesizliği Nedir?

Üç fazlı bir güç sistemi, üç fazlı gerilimler ve akımlar aynı genliğe sahip olduğunda dengeli veya simetriktir. Dengesiz bir sistem, faz gerilimlerinin eşit olmadığı anlamına gelir.

Bu dengesizlik, üç fazlı bir sistemdeki gerilim fazları arasındaki farkı ölçer. Bu elektrik gücü sorunu, endüstriyel enerji santrallerinde veya güçlü motorlara sahip büyük makineleri çalıştıran herhangi bir tesiste yaygındır.

Voltaj dengesizliklerinin yaşanması, motor verimliliği, maliyetler ve hasarlar dahil olmak üzere operasyonlarınızın birçok yönünü etkileyebilir.

Dengesiz Gerilimlere Ne Sebep Olur?

ANSI C84.1’de belirtilmiştir: Elektrik besleme sistemleri, yüksüz koşullar altında elektrik sayacında ölçüldüğünde maksimum voltaj dengesizliğini %3 ile sınırlandıracak şekilde tasarlanmalı ve işletilmelidir. Bu, kendi tesislerinin voltajının denge durumunu doğrulamanın kullanıcının sorumluluğunda olduğu anlamına gelir.

Bir gerilim dengesiz olduğunda, bunun nedeni genellikle sistem yük dağılımıdır. Bu dengesizlikler bir sistemin herhangi bir noktasında meydana gelebilir ve dengesiz güç sistemleri birçok nedenden dolayı oluşabilir.

İşte dengesiz gerilimlerin en yaygın nedenlerinden bazıları:

• İletim hatlarında simetri eksikliği
• Ark fırınları veya kaynak makineleri gibi büyük tek fazlı yükler
• Hatalı güç faktörü düzeltme kondansatör bankaları
• Açık delta veya wye transformatörler
• Mekanik gerilimlere neden olan düşük tork çıkışı
• Üç fazlı redresörlerde ve motorlarda yüksek akım
• Nötr iletkenlerde akan akım dengesizliği
• 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 faz-toprak arızaları
• Gevşek, aşınmış, çukurlaşmış konektörler veya kontaktörler

Tesis koşulları bile gerilim dengesizliğine neden olabilir veya katkıda bulunabilir. Örneğin, aşırı yüklenmiş transformatörler, arızalı güç faktörü düzeltme cihazları, döngüsel kontroller ve ayarı bozulmuş reaktörler dengesizliklere yol açabilir. Yandaki veya elektrik hattının daha yukarısındaki tesiste olup bitenler bile tesisinizdeki voltaj dengesizliğini etkileyebilir.

Gerilim Dengesizliğinin Etkileri

Gerilim dengesizliği motorlara zarar verebilir. Faz gerilimlerindeki bir fark, üç fazlı motorlarda sirkülasyon akımlarına neden olarak gerilim dengesizliğinden altı ila 15 kat daha yüksek bir akım dengesizliğine yol açar. Ekstra akım, yeterince büyük bir dengesizlikte ciddi olabilecek motor ısınmasının artmasına katkıda bulunur. Bu yüksek motor sıcaklığı, çevredeki yalıtımı bozarak motor ömrünü kısaltır ve motorun yanmasına neden olur.

Dengesiz akım ve gerilimin diğer etkileri arasında artan titreşim, mekanik stres, titreşim ve kayıplar yer alır. Ayrıca, aşınmış kontaklar ve gevşek bağlantılar gibi bakım sorunları da yaygındır. Bu sorunlar bir motorun yüksek sesle çalışmasına, yüksek sıcaklıklarda çalışmasına ve zamanından önce arızalanmasına neden olabilir.

Ayrıca, gerilim dengesizliği, zaten nispeten yüksek olan kilitli rotor sargı akımının oranını atacak, tam yük hızı biraz azalacak ve tork azalacaktır. Gerilim dengesizliği yeterince büyükse, azaltılmış tork kapasitesi uygulama için yeterli olmayabilir ve motor nominal hızına ulaşamayabilir.

NEMA standardı MG-1, motor terminallerindeki gerilim dengesizliği %1’i aşmadığında, çok fazlı motorların nominal yükte çalışma koşullarında başarılı bir şekilde çalışacağını belirtir. Ayrıca, bir motorun %5’in üzerinde dengesizlik durumuyla çalıştırılması tavsiye edilmez ve muhtemelen motorda hasara yol açacaktır.

Genellikle arzu edilmese de, bir başka düzeltici eylem de motorun değerini düşürmek olabilir. Gerilim dengesizliği %1’i aştığında, bir motorun başarılı bir şekilde çalışabilmesi için değerinin düşürülmesi gerekir. Aşağıda gösterilen dengeleme eğrisi, dengesizlik için NEMA tarafından belirlenen %5’lik sınırda, bir motorun nominal beygir gücü değerinin yalnızca yaklaşık %75’ine kadar önemli ölçüde dengeleneceğini göstermektedir.

Gerilim dengesizliği, değişken frekanslı sürücülerde (VFD’ler) kullanılan 3 fazlı DC dönüştürücülere zarar verebilir. Ölçümler aksini gösterse de devre aşırı yükünün tüm belirtilerini gösteren, rahatsız edici atlama yaşayan sorunlu değişken frekanslı sürücüler (VFD) dengesiz faz akımlarına sahip olabilir. VFD hat akımları, bir veya iki fazdaki aşırı akım nedeniyle çok dengesiz hale gelebilir. Bu, üç fazın ortalama akımı VFD’nin akım değerinin çok altında olsa bile gerçekleşir.

VFD’lerin ön ucu, güç çevirici bölümü için bir rezervuar olarak DC veri yolu oluşturmak üzere 3 fazlı AC giriş gücünü dönüştürmek için yüksek güçlü diyotlardan oluşan bir düzenleme kullanır. Giriş doğrultucu bölümünden geçen akım darbeler halinde çekilir. İdeal olarak, her bir diyottan geçen akım eşit olarak bölünür, ancak VFD’nin girişine sağlanan voltaj dengesizliği, güç diyotlarının erken ve sık sık arızalanmasıyla sonuçlanan bireysel diyotlardan eşit olmayan güce neden olur. Akım diyotlarının dengesiz çıkışı daha fazla harmonik içerik yaratacaktır. Çıkış darbeleri daha dengesiz hale geldikçe, üçlü akım harmonikleri de artacaktır.

Bu Neden Önemli?

Gerilim dengesizliğini önemsemenin en belirgin nedenleri motor verimliliğinin ve performansının azalmasıdır – her ikisi de şirketinizin karlılığını etkiler. Herhangi bir motorun verimliliği, uygulama türü, yük ve besleme voltajı gibi faktörlere bağlı olarak değişecektir.

Daha büyük voltaj dengesizliğine sahip bir güç kaynağında çalışmak, rotor ve statorda ^I2Rkayıplarını (yani akımın karesi çarpı direnç) artıracaktır, bu da sağlanan gücün daha fazlasının ısıya ve daha azının işe dönüştürüleceği anlamına gelir. Motor daha sıcak ve dolayısıyla daha az verimli çalışacaktır. Rotor kayıplarının artmasının “kaymayı” artıracağını, dolayısıyla motorun biraz daha yavaş döneceğini ve belirli bir sürede daha az iş yapacağını unutmayın.

Temel Arrhenius denklemi, sıcaklıktaki her C derece artış için kimyasal hızın iki katına çıktığını belirtir. Bu denklemi motorun yalıtımına uygulayarak, sıcaklıktaki herhangi bir artışın motor ömrünü önemli ölçüde azaltacağını görmek kolaydır. Aşağıdaki tabloda gerilim dengesizliğinden kaynaklanan sargı sıcaklığının etkileri gösterilmektedir.

Dengesizlikler ekipmanınıza zarar verdiğinden, motorlar olması gerektiği kadar verimli çalışmadığından tesisiniz durma süresi yaşayacaktır. Duruş süresi boyunca kaybedilen paraya ek olarak, hasarlı motorlarınızın masraflı bir şekilde değiştirilmesi veya onarılması gerekecektir

Dengesiz Bir Güç Sistemi Nasıl Önlenir?

Gerilim dengesizliğini önlemek için, yüklerin bir panonun fazları arasında eşit olarak dağıtılması gerekir. Bir faz diğerlerine göre daha fazla yüklendiğinde, o fazdaki voltaj düşük olacak ve dengesizliğe neden olacaktır. Yüklerinizin eşit dağılımı, bir fazın aşırı yüklenmesini önlemeye yardımcı olur.

Bir dengesizliğin nedenlerini anlamak, sizin ve teknisyenlerinizin belirtileri aramanıza ve bunları önlemek için çalışmanıza yardımcı olur. Dengesizlikleri önlemenin en iyi yolu, voltaj dengesizliklerini test etmek ve bunlara neyin neden olabileceğini belirlemektir. Sistemin herhangi bir yerinde hafif bir dengesizlik olsa bile, bunu şimdi test etmek, etkileri zarar verici olmadan önce yakalamanıza yardımcı olabilir. ATPOL 8.0 yazılımına sahip ATPOL III™ Enerjilendirilmiş Elektriksel İmza Analizi (ESA) Test Cihazı, 1 dakikadan kısa süren rutin enerjilendirilmiş motor testlerinin bir parçası olarak bu endüstri iş makinelerine sağlanan voltaj dengesizliğini hızlı ve doğru bir şekilde ölçebilir ve hesaplayabilir. ATPOL 8.0 yazılımı % gerilim dengesizliğini hesaplar ve uygun gerilim azaltma faktörünü sağlar.

Taşınabilir ATPOL III™, önceden monte edilmiş ALL-SAFE© konektörlerine özel bir konektör kullanılarak veya kolayca erişilebilen herhangi bir motor kontrolörüne veya bağlantı kesiciye çıkarılabilir CT’ler ve voltaj probları kullanılarak hızlı bir şekilde bağlanabilir. Giderek daha popüler hale gelen VFD’lere ek koruma sağlamak için, doğrultucu bölümlerinde akım dengesizliğine yol açabilecek voltaj dengesizliği koşullarının mevcut olmadığından emin olmak için bu pahalı kontrolörlere giriş gücünü bile test edebilirler.

Dengesiz Akım Nasıl Hesaplanır

Dengesiz bir voltajın yüzdesini manuel olarak hesaplamak için öncelikle ortalama akımı veya voltajı ve en büyük sapmayı belirlemeniz gerekir. Daha sonra sapmayı ortalama voltaja bölecek ve bu sayıyı 100 ile çarparak yüzdeyi elde edeceksiniz.

Gerilim dengesizliğinin yüzdesi:

Örneğin: V1 = 469

V2 = 478

V3 = 461

Ortalama Gerilim = 469,33 V2 maksimum 8,66667 sapmaya sahiptir

VUB = 100(8.66667/469.33) = %1.84

ATPOL, enerjili motor testi için kestirimci bakım araç kutunuza eklemek için ideal bir araçtır. ALL-SAFE PRO©kullanılarak rutin olarak ESA motor testi yapılması, tesislerin tüm motor sistemini hızlı bir şekilde eksiksiz bir şekilde kontrol etmesini sağlar.

ATPOL III™erişim için motorun voltajını ve akımını kullanır:

• Gelen güçten kaynaklanan durum
• Motorun ve balanssızlığın elektriksel ve mekanik durumu
• Yanlış Hizalama
• Yatak koşulları
• Gevşeklik
• Yükün sürtünmesi
• Kavitasyon gibi süreçteki anomaliler

Taşınabilir ölçümler, taşınabilir, kelepçeli veya esnek CT’ler kullanılarak tüm kasalara sahip olmayan herhangi bir motordan kolayca yapılabilir.

ATPOL III™, ekipmanınızı dünya standartlarındaki tesislerin zirvesine yerleştirmek için gerekli olan kestirimci bakım aracı olarak güç kalitesini kullanmak üzere grafikler, tablolar ve ekranlar oluşturmak için voltaj ve akımın her üç fazının eşzamanlı veri yakalamasını gerçekleştirir. Gerilim dengesizliğinden kaynaklanan motor ömrünün kısalmasını belirlemek için erken sargı yalıtım arızasını tahmin etmek üzere V dengesizliğini kullanın.

ALL-TEST PRO ile Motorlarınızı Doğru Şekilde Test Edin

Motor testi, ekipmanınızın düzgün çalışmasını sağlamak ve çözülebilmeleri için herhangi bir hata veya potansiyel sorunu bulmak için çok önemlidir. Motorlarınızı test ederken doğruluğu sağlamak için ALL-TEST ürünlerini kullanın. İster voltaj dengesizliklerini test ediyor ister enerjisiz test yapıyor olun, ürünlerimiz motorunuzun durumunu belirlemenize yardımcı olabilir.

ATP motorları tanır. ATP, saha testleri için enerjili ve enerjisiz çözümler konusunda uzmanlaşmıştır. ATP ürünleri sahada taşınabilir, hafif, kullanımı kolay, doğru ve tesisinizin verimli ve güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak için potansiyel sorunların en erken tespitini sağlar.