|
Jeneratör
veya sadece alternator almayı düşünenler Alternatör üreticilerinin kataloklarını
incelediklerinde güç konusunda değişik ifadelere rastlarlar. Örneğin 100 KVA
gücünde alternator almak üzere araştırma yapan bir müşteri kataloklarda aynı
alternator için aşağıdakine benzer bir tablo ile karşılaşır.
Müşterinin aklındaki soru şudur: Ben bu alternatörü alırsam kaç KVA güç elde ederim? 80 KVA mı yoksa 100 KVA mı? Bu sorunun cevabını anlamak için tablo tabloyu analiz etmek ve ne demek istenildiğini anlamak gerekir. İlk kez jeneratör alacak müşterilerin aldanmaması için bu değerleri dikkatlice incelemesi gereklidir. Tabloda geçen terimler IEC- 60034-1, TS3205, VDE0530 ve ISO 8528-3 standartlarına göre şu şekilde özetlenebilir: Continuous 40°C : Jeneratörün bulunduğu 40°C ortam sıcaklığında, alternatörün tam yükte, devamlı, kesintisiz çalışmaya müsait olması Standby 40°C: Makinanın ısıl dengeye erişmesi için gereken süreden daha kısa bir süre çalıştıktan sonra makina durdurulması ve sıcaklık ortam sıcaklığından 2°C fazla ısıya gelince (40+2=42°C) tekrar çalıştırılmaya musait olması. Yani alternatörün belli bir sure çalıştırıldıktan sonra dinlendirilerek soğumaya bırakılması, soğuyan alternatörün tekrar çalıştırılması Standby 27°C: Makinanın ısıl dengeye erişmesi için gereken süreden daha kısa bir süre çalıştıktan sonra makina durdurulması ve sıcaklık ortam sıcaklığından 2°C fazla ısıya gelince (27-2=29°C) tekrar çalıştırılmaya musait olması. Alternatör ile ilgili hiçbir standartta 27°C ortam sıcaklığı yer almamaktadır. Dizel motorlar ile ilgili standartlarda 27°C ortam sıcaklığı için verilen güç değerleri düşünülerek, alternatör için de 27°C için güçler belirtilmiştir. F Sınıfı/105°C: F sınıfı tabiri sargı ve izolasyonun direnç yöntemi ile ölçüldüğünde maksimum 105°C sıcaklık artışına uygun olması demektir. Ortam sıcaklığı 40°C olduğuna göre sargı ve izolasyon 105+40=145°C ‘ye dayanıklı olmalıdır. H Sınıfı/125°C: F sınıfı tabiri sargı ve izolasyonun direnç yöntemi ile ölçüldüğünde maksimum 125°C sıcaklık artışına uygun olması demektir. Ortam sıcaklığı 40°C olduğuna göre sargı ve izolasyon 125+40=165°C ‘ye dayanıklı olmalıdır. H Sınıfı/150°C: ISO 8528-3 'de belirtilen 40°C ortam sıcaklığında H sınıfı alternatörler için 25°C daha fazla ısınmaya(125+25) müsade eden kesintisiz AZAMİ beyan değerleridir. Sadece standby uygulamalar için tavsiye edilir. IEC 60034-1 normlarında bu ibare yer almamaktadır. H Sınıfı/163°C: Bu ibare ise hiçbir standartta olmamasına rağmen sadece standby uygulamalar için bazı üreticiler tarafından tavsiye edilmektedir. 163°C sıcaklık artışı şu şekilde açıklanabilir. Yukarıda belirtilen ISO 8238-3’e göre 40°C ortam sıcaklığı, H sınıfı izolasyon için azami beyan değeri 150°C sıcaklık artışına göre belirtilmişti. Buradaki ortam sıcaklığının 40°C yerine, alternatör ile ilgili standartlarda yer almayan 27°C alınırsa 13°C’lik bir fark ortaya çıkar. Bu fark 150°C’ye eklenirse 163°C bulunur. Yukarıdaki tabloda H Sınıfı/163°C ibaresinin altında yazılı 100 KVA ancak belirtilen bu şartlarda alternatörden elde edilecek pik güçtür. Alternatörlerde ısınma, tel kesitinden geçen akımın şiddeti ile doğru orantılıdır. Alternatörlerin maliyetini düşürmek için tel kesitinden geçen akım maksimum sınır değerlerde tutulabilir. Bu durumda dizayn şartlarını zorlanması alternatörün fazla ısınarak zara görmesine veya istenilen gücü verememesine neden olur. Gensan alternatörler tüm bu faktörler gözönünde bulundurularak tasarlanmışlardır. 27°C’ye göre tasarlanmış bir alternatörün daha sıcak bir ortamda çalıştırılması, veya standby olarak tasarlanmış alternatörün devamlı çalıştırılması etiket gücünü verememesine neden olur. Bu sebepten dolayı firmamız tekliflerinde F Sınıfı, 105°C sıcaklık artışı, 40°C ortam sıcaklığı ve devamlı çalışmaya göre güç değerleri vermektedir. Bazı üreticiler fiyat verirken 27°C ortam sıcaklığı, H sınıfı ve 163°C sıcaklık artışına göre verilen standby güçleri kullanmaktadırlar. Bu sayede aynı alternatör daha ucuzmuş gibi gösterilmektedir. Bir dizel-motor çalışırken ısı yayar ve bu ısı dizel-motorla aynı ortamda çalışan alternatöre de etki eder. Soğuk iklimlerde çalışacak bir jeneratör için 27°C derece ortam sıcaklığı doğal karşılanabilir, ancak Türkiye gibi bir ülkede jeneratörün çalıştığı ortam sıcaklığının 27°C olması beklenemez. İşin bir başka yönü de ihtiyaç duyulan jeneratörün çalışma süresidir. Standby gücü verilen jeneratörün durmaksızın çalışacağı süre veya yıllık maksimum çalışma süresinin sizin şartlarınıza uygun olup olmadığı araştırılmalıdır. Jeneratörün çalışma rejimi sadece alternatör değil dizel motorun çalışma şartlarına da bağlıdır.
Toplam kwatt yükünü ve alternatörün KVA değerini hesaplamak için tüm yüklerin toplanması gereklidir. Ancak yükler reaktif(KVA) ve aktif(kilowatt) güç olarak ikiye ayrılır. Aktif gücün reaktif güce oranı güç faktörü(cos phi) olarak adlandırılır. Güç faktörü yükün bir özelliğidir ve alternatör tarafından kontrol edilemez. Kilowatt olarak belirtilen aktif güç akım ve voltajın çarpımından küçük olacaktır(Tekfaz alternatörlerde Güç(KVA)=AkımxVolt, üçfaz alternatörlerde Güç(KVA)=1.732xAkımxVolt). Alternatörler güç faktörü cos phi=0.8 olacak şekilde dizayn edilmişlerdir. Yani 100 KVA güçünde bir alternatör 80 kw aktif güç verebilir. Akkor flamanlı lambalar, saf ısı enerjisi tüketen ısıtma elemanları, fırınlar sadece aktif yük tüketirler. Bu tip yükler toplanarak basit şekilde hesaplanabilir. Transformatörler, bobinler, hava hatları, senkron motorlar, redresörler, endüksiyon ve ark fırınları aktif gücün yanında reaktif güç de çekerler. Alternatörün güç tesbiti yapılırken, jeneratör tarafından tahrik edilen ve aynı anda çalışaçak tüm elemanların güçleri toplanmalıdır. Ancak alternatör alternatör elektrik motoru çalıştıracaksa aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir. Elektrik motorlarını çalıştıracak alternatörün gücünü tesbit ederken elektrik motorlarının çalışma sırasında çektiği güç değil, yol alma sırasında ihtiyaç duyulan güçlerin de tespit edilmesi gerekir. İndüksiyon motorlarının çalışma sırasında alternatörden çekeceği güç(Palt.) ; In=nominal akım, U=gerilim olmak üzere, Palt.=1.732 x U x In formülü ile hesaplanabilir. Ancak elektrik motoru çalıştıracak alternatör hesaplanırken çalışma sırasında çekeceği güç yerine, elektrik motorunun yol alması için gerekli güç hesaplanır. Elektrik motorlarının yol alma sırasında çektiği güç elektrik motorunun tipine ve bağlama şekline göre değişiklik gösterir. Sincap kafesli motorlarda yol alma akımdan dolayı , motor direkt bağlamada nominal akımın 5 ila 6 katı, yıldız-üçgen bağlamada nominal akımın 1.7 ila 2 katı akım çeker. Slipring rotorlu motorlarda ise yol alma akımı, nominal akımın 1.3 ila 1.6 katıdır. Gensan alternatörler geçici olarak nominal yükün 1.5 katı yükte çalışacak şekilde dizayn edilmiştir. Örnek uygulama: 8 kwatt’lık ışık kaynağı, sıra ile devreye girecek, yıldız-üçgen bağlı 11 kw ve 22 kw gücünde toplam 2 adet sincap kafes elektrik motoru çalıştıracak alternatörün gücü ne olmalıdır ? Hesaplamada en fazla güç ihtiyacının gerektiği durum incelenecektir. Buna göre Işık kaynağı ve 11 kw'lık motor çalışırken, 22 kw'lık motorun yol aldığı düşünülerek hesaplamalar yapılmalıdır. 22 kw elk. Motorunun etiket değerleri: Gerilim U=380 V ;Nominal Akım In=42,2 A Yıldız-üçgen bağlı sincap kafes elektrik motoru nominal akımının 2 katı akım çektiğine göre: Yol alma akımı: Iy=2 x In=84,4 A Yol alma için gerekli güç: Py=1,732 x Iy x U =1,732x84,4x380 = 55549 VA = 56 KVA Gensan alternatörler geçici olarak %150 yüklenmeye uygun olarak dizayn edildiğinden yol alma için gerekli güç Pya=Py/1.5=56/1.5=37.5 KVA olarak alınabilir. 11 kw elk. motorunun etiket değerleri: Gerilim U=380 V ;Nominal Akım In=23.4 A 11 kw elk. motorunun çalışması için gerekli güç: Pç=1.732 x In x U =1.732x23.4x380 =15400 VA = 15.5 kVA Işık kaynağı için gerekli güç: Pı=8/cos phi=8/0.8=10kVA Gerekli toplam güç: Pt=Pya+Pç+Pı=37.5+15.5+10=63 KVA Işık kaynağı ve 11 kw'lık motor çalışır durumda iken, 22 kw'lık motora yol verildiğinde geçici olarak 63kVA güce ihtiyaç duyulacaktır. Motor yol aldıktan sonra sistem 41.5KVA(16+15.5+10=41.5kVA) güç çekecektir.Bu durumda 63KVA gücünde alternatör seçilmelidir.
Alternatör, çevirici makinanın (dizel motor) çıkış miliyle sağladığı mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren makinadır. Üç ana parçadan oluşur. Birincisi, hareketin iletildiği, eksen etrafında döndürülen rotor kısmı; ikincisi rotorun içinde döndüğü, elektrik bağlağlantılarının yapıldığı sabit kısım olan stator; üçüncüsü ise voltajı sabitleyen elektronik voltaj regülatörü ve potansiyometredir. Rotor ve statorda silisli saç paket üzerine sarılmış ve standartlarda belirtilen şartlara göre izole edilmiş emaye bobin telleri mevcuttur. Alternatörlerde ana rotor ve statordan başka ikaz sistemi mevcuttur. Gensan alternatörler döner rotorlu, çıkık kutuplu makinalar olarak dizayn edilmişlerdir.
Ana stator, gövde içine yerleştirilmiş silisli saç paket ve paket üzerindeki sargılardan oluşur. İkaz statoru, arka kapak üzerine civatalarla bağlanır ve arka kapak gövdeye civatalar ile sabitlenir. Gövde üzerinde elektrik bağlantılarının yapıldığı klemens, potansiyometre ve voltaj regülatörünü koruyan klemens kutusu mevcuttur. Klemens kutusu içindeki voltaj regülatörü, kart üzerine yerleştirilmiş elektronik devrelerden oluşur. Voltaj regülatöründeki elektronik devreler, reçine ile titreşim ve dış etkilerden korunmuştur. Voltaj ayarının yapıldığı potansiyometre, klemens kutusuna dışarıdan ulaşılabilecek şekilde yerleştirilmiştir. Bu üç ana parça ile birlikte, mil, fan, rulmanlar, rulman kapakları, ön ve arka kapaklar, panjur kapakları gibi diğer parçalar komple alternatörü oluşturur. Rotor milinin yataklamasında 6300 serisi rulmanlar kullanılmaktadır. Tek rulmanlı alternatörlerde, alternatör kaplin diski, tahrik makinasının volanına; alternatör adaptörü, motorun volan muhafazasına direkt bağlanır. Motor volanı ve volan muhafazasının SAE numarasına göre uygun kaplin disk ve adaptörlü alternatör seçilmelidir.
Çift rulmanlı alternatörlerde
ise kaplin aracılığı ile bağlama yapılır. Kaplinin bir parçası motor volanına
bağlanır, diğer parçası ise alternatör miline kama ile sıkı geçirilir.
Alternatörün ön kapağı ve motorun volan muhafazasını birbirine bağlayan ara
flanş, motor ile alternatörün aynı eksene getirilmesi için gereklidir.
İstenildiği taktirde kendi imalatımız olan kaplin ve ara flanş firmamızdan temin
edilebilir. Kayış kasnak mekanizması kullanılması durumunda, özellikle büyük
güçlerde firmamıza danışılmalıdır. Alternatör çalışma prensibine göre ana ve ikaz sistemi olarak ikiye ayrılabilir. Ana sistemin hareketli kısmı olan ana rotor devir sayısına göre değişen sayıda kutuplardan oluşur. Rotordaki ana kutuplar çevirici makinanın devrinde döndürülür. Kutuplarda manyetik akının oluşması için doğru akım gereklidir. Ana kutuplara doğru akım ikaz sistemi tarafından verilir.
Magnetik akıyı kesen teller stator paketindeki oluklara yerleştirilmiştir. Sargılar istenilen voltaj değerini vermek için uygun şekilde yerleştirilerek, bağlantıları yapılmıştır. Gensan alternatörlerinde fırçasız ikaz sistemi kullanılmaktadır. İkaz sisteminin çalışma prensibi ana sistemle aynı olmakla beraber kutup ve sargılar ters çevrilmiştir. Yani, ikaz sisteminde kutuplar hareketsiz olan ikaz statoru üzerinde, sargılar ise dönen ikaz rotoru üzerinde bulunur. Ana statordaki bağımsız yardımcı sargılardan geçen akım voltaj regülatörüde doğrultularak, ikaz statorundaki kutup sargılarına verilir. Kutuplardan çıkan manyetik akıyı kesen ikaz rotoru üzerindeki bobinlerde üç faz alternatif akım oluşur. Alternatif akım, rotordaki döner köprü diyotlarda doğrultularak ana rotora(ana kutuplara) doğru akım olarak aktarılır. Fırçasız alternatörlere yük uygulandığında, voltaj düşümü önlemek ve voltajı istenilen seviyede tutmak için voltaj regülatörü kullanılır. GSA tip alternatörlerde voltaj regülatörü üç fazdan referans alarak çıkış voltajını ölçer ve bu değeri arzulanan değer olan nominal voltaj ile karşılaştırır. Alternatör çıkış voltajının istenilen değerde tutulması için ana rotora verilecek akım, volltaj regülatörünün ikaz sistemini uyarması ile otomatik olarak ayarlanır. Fırçalı tip alternatörlerde ise devirle birlikte voltajda değişir. Termik manyetik şalter, frekansmetre, zaman sayacı, voltmeter, ampermetre, hararet göstergesi, yağ göstergesi
Alternatör panolarında mutlaka olması gereken bir cihazdır. Şalterin termik ayar sahası alternatör nominal akımı içinde olacak şekilde seçilmelidir. Bir termik manyetik şalterin termik ünitesi aşırı akımlara karşı; manyetik ünitesi de kısa devrelere karşı koruma yapar. Bazı elektrojen gurubu üreticilerinin panolarında , termik manyetik şalter yerine ucuz olan W-Otomatları kullandıkları görülmektedir. Böyle bir uygulama ile alternatörün korunması mümkün değildir. W-Otomatlarının koruma değerleri sabit ve alternatör nominal akımının dışında olmaktadır.
Elektrojen grubunun ürettiği elektrik enerjisinin frekansını gösterir. Aynı zamanda elektrojen grubu içinde dizel motor devrinin de göstergesidir. Motor devrindeki değişim direkt olarak frekansı etkileyeceğinden , frekansmetre ile devir değişikliklerini izlemek mümkün olacaktır. Frekansmetresi olmayan bir grupta zaman içinde motor devrinin düşmesi fark edilemez. n=devir(d/d), 2p=kutup sayısı, f=frekans(Hz) olmak üzere devir n=120f / 2p formülü ile ifade edilir. Frekans ile devrin arasındaki doğrusal ilişki bu formülde açıkca görülmektedir. Devirin etiket değerinden daha düşük olması halinde voltajın nominal değerde tutulması, voltaj regülatörünün fazladan ikaz akımı geçirmesi ile mümkün olacaktır. Voltaj regülatörünün büyük akım geçirmesi , alternatörün ikaz sargılarının hasar görmesine neden olur. Bazı hallerde voltaj regülatörünün fazla akım geçirmesi , voltajın sabit tutulmasına yetmez ve voltajda düşmeler meydana gelebilir. Sanayide iş makinalarının tahrikinde kullanılan asenkron motorlarının momenti gerilimin karesi ile doğru orantılıdır. Dolayısıyla gerilimin düşmesi ise büyük moment kayıpları oluşturur. Motor devrinin düşmesi ile frekans da düşecektir. Bunun sonucunda alternatörün beslediği iş makinalarının devirleri de frekans ile doğru orantılı düşecektir. Dizel motorun mazot pompasında regülatör olması gerekir. Regülatör sayesinde ani yük değişimlerinde devir sabit tutulur. Alternatör etiketinde belirtilen nominal yükteki devirdir. Dizele akuple edilen alternatörün boşta çalışma esnasında devri , etiket üzerindeki belirtilen devirden %4,5 fazlasına ayarlanmalıdır. Bunun için alternatör frekansını 52 Hz’ye ayarlamak gerekir. Bu , BS 649 A2 sınıfı dizel hız regülatörünün değerine karşılık gelir. Frekansı boşta 52 Hz. ayarlanan alternatör tam yüklendiğinde frekansı 50 Hz. olur. İşletme esnasında devri hiçbir zaman alternatör etiketindeki değerden aşağı olmamalıdır. Dizel motorun pervanesi havayı motor üzerinden çekip dışarıya üfleyen tipte olmalıdır. Ağır tip volan kullanılması gereklidir. Dizel-motor silindirlerindeki her patlama devirde ani değişimlere sebep olur. Bu darbelerin alternatöre etkisini azaltarak voltajdaki düzensizlikleri önlemek için ağır tip volan kullanılmalıdır. Böylece volanın savrulma momentinden yararlanılarak dizel motordaki patlamaların alternatör miline etkisi azaltılır. Gereğinden daha hafif volan kullanılması, alternatörün beslediği lambaların ışıklarında ilk çalışmadan itibaren titreşimlere neden olur. Dizel motor üreticilerinin katoloklarında savrulma momenti “GD²” ifadesi ile belirtilir. Birimi kgm² ‘dir. Jeneratör uygulamaları için tasarlanmış dizel motorlarda standart olarak ağır tip volan kullanılır. Ancak jeneratör uygulamaları için üretilmemiş, kamyon gibi araçlardan çıkma motorlara güce göre uygun uygun ağırlıkta volan yapılarak bağlanması gerekir. Dizel motorlarda da çalışma rejimine göre farklı güçler belirlenmiştir. Dizel motor güç değerleri ISO3046, DIN6271, SAE J1349 ve BS5514 standartlarında belirtilmiştir. Güçler çalışma şartlarına göre standby, prime ve devamlı olarak üçe ayrılır. Ülkemizde yaygın olarak kullanılan Cummins motorlarında yukarıda belirtilen standartlara dayanılarak güçler şu şekilde açıklanmıştır. STANDBY GÜÇ: Şebeke gücü kesildiği zaman, şebeke devre dışı kaldığı sürede, acil güç sağlamak amacı ile verilen güçtür. Standby güçte aşırı yükleme yapılamaz. Hiçbir durumda standby güçte jeneratörün şebeke ile parallel çalışmasına izin verilmez. Standby güç yedek güç olarak kullanılır. Maksimum ortalama %80 yük ile yılda 200 saat (Nominal standby yük yani %100 yük ile yılda 25 saat çalışma süresi dahil) çalıştırılmalıdır. Standby güç acil durumlar hariç elektrik kesintilerinde kullanılmamalıdır. Önceden belirlenmiş güç kesintileri acil durum sayılamaz. Önemli Not: Yularıda belirtilen dizel motorda standby güçlerde maksimum ortalama %80 yükte yılda 200 saat çalışmaya izin verilmektedir. Alternatör güçlerinin verildiği tabloya bakıldığında 27°C ortam sıcaklığında, 163°C sıcaklık artışı için standby alterrnatörün gücü 100 KVA verilmiştir. Aslında aynı alternatör 40°C ortam sıcaklığı ve 105°C sıcaklık artışına göre 80 KVA’dır. Burada 100KVA standby etiketli alternatör, aynı standby güçte dizel motora bağlanırsa ortalama 80KVA güç elde edileceği anlaşılmaktadır. Yani alternatör gücü dizel motorun standby şartlarına göre belirtilmiştir. Her ne kadar alternatör etiketi 100 KVA yazsada bu alternatörden yılda maksimum 200 saat, 80KVA güç elde edilebilir. PRIME GÜÇ: Prime güç elektrik kesintilerinde şebekenin yedeği olarak çalışmasına izin verilen güç değeridir. Aşağıdaki şartlardan bir tanesine uygun olmalıdır. -Limitsiz prime güç: Limitsiz prime güç, motorun değişken yüklerde devamlı, kesintisiz çalışmasına izin veren güç değeridir. Değişken prime güç, 250 saat çalışma süresince, hiçbir zaman aralığında nominal yükün %70 ortalamasını geçemez. Tam yükte çalışma yılda 500 saati geçemez. Limitsiz prime güçte 12 saatte bir 1 saat %10 aşırı yüklenmeye izin verilir. %10 aşırı yüklenme yılda 25 saati geçemez. -Limitli prime güç: Limitli prime güç, sabit yüklerde limitli çalışmaya izin veren güç değeridir. Eğer şebeke elektriğinin ne zaman kesileceği belli ise veya motorun çalışması planlanabilirse bu güç değeri kullanılabilir. Nominal yükü geçmemek şartıyla, tam yükte yılda 750 saate kadar parallel çalıştırılabilir. Prime güçte, yılda 750 saatten fazla çalışma durumunda devamlı(continuous) güç değeri kullanılmalıdır. DEVAMLI(Continuous) veya TEMEL(Base) GÜÇ: Devamlı güç, %100 yükte sınırsız çalışma için verilen güç değeridir. Aşırı yüklemeye izin verilmez. |
||||||||||||||||
