OG Frekans Konvertörleri ile Enerji Tasarrufu Nasıl Yapılır?

Burak Cedetaş 

OG motorlar endüstriyel ortamlarda çok miktarda bulunmaktadır. Bu yazımızda doğrudan yol verilen OG motorlarında enerji tasarrufu nasıl yapılır? bu konuyu ele alacağız. 

Bu noktada doğrudan yol verilen bir OG motorunda proses gereği motorda hız ayarı yapılma şartı aranıyorsa OG seviyesinde de frekans konvertörlerine ihtiyaç duyulacaktır.

Doğrudan yol verilen elektrik motorları iki türlü strese maruz kalırlar. Bunlar elektriksel stres ve mekanik strestir. Elektriksel stres doğrudan yolverilen motor en iyi şartlarda 6-8 katı bir nominal akımın üstünde akım ile harekete başlar. Buda motorun ısınmasına bakır ve izolasyon değerlerinin zamanla zarar görmesine neden olur. Mekanik streste ise, hareketli parçalar oluşan güç ile mekanik ömürlerinin daha kısa sürmesi ile sonuçlanır. Bu olumsuz etkenleri engellemenin en güzel yöntemi motor nominal akımın üzerine çıkmamaktır. Bunu da frekans konvertörler üzerinden yol vererek sağlayabiliriz. 

Sürekli motor tam hızında çalışması istenmiyorsa, İstenilen hız veya rpm değeri OG VFD üzerinde set edilerek daha düşük devirlerde dönmesi sağlanmış olur. Böylece motor yukarıda bahsedilen streslerin etkisi altında kalmaz ve istenilen daha düşük hızda çalıştığı için enerji tasarrufu da sağlanmış olur. 

Orta gerilim frekans konvertörlerini biraz yakından tanımak istersek:

İstenilen Orta gerilim seviyesi, alçak gerilim Güç hücrelerinin sayılarının arttırılması ile sağlanır. Örneğin, 6 kV mertebesinde her faz için 5 adet Alçak gerilim güç hücrelerinin seri bağlanması ile yapılır. Yine benzer şekilde 11 kV mertebesi için her faza 9 adet alçak gerilim güç hücrelerinin seri bağlanması ile 11 kV mertebesi elde edilir. 

 

Aşağıdaki kV mertebesine göre toplam kaç adet güç hücresi kullanıldığı gösterilmiştir.

 

 

 

Orta gerilim seviyesinde frekans konvertörlerinin harmonikleri azaltıcı etkisi bulunur. Örneğin 6,3 kV seviyesinde 36 pals güç hücresi kullanmak şebekedeki harmoniklerin etkisi azaltılmış olur. Piyasada ticari olarak daha uygun fiyat çıkarabilmek için bazı rakip firmalar 6,3 kV mertebesi için, 24 pals veya 30 pals ürünler önerebiliyorlar. Bu noktada tüketicinin bilinçli davranması gerekmektedir. Yüksek pals çıkışlı ürünleri tercih etmesi gerekir. 

By-Pass yapısı (Opsiyonel):

Orta gerilim Frekans konvertörleri mikroişlemci kontrollü elektronik ürünlerdir. Bu avantaj hem motor hemde sürücü için gelişmiş koruma parametrelerini de beraber getirmiş ve motorun işletme içinde olası zarar görmelerinin önüne geçer. Olası arızaların daha büyümeden önüne geçilmesi, işletme içinde bakım ekibinin de daha planlı ve daha küçük masraflar ile bakım yapma avantajını yakalar. Bakım amaçlı OG frekans konvertörleri devre dışı bırakılmak istenirse, manuel by-pass veya otomatik by-pass kabinlerine ihtiyaç vardır. Böylece, zorunlu ihtiyaç duyulan uygulamalarda ilgili motor doğrudan şebeke üzerinden (DOL) yol verilebilirler. 

Orta gerilim frekans konvertörleri (MV VFD), sektöre göre hava ile soğutma dışında su ile soğutmalı frekans konvertör modelleri de vardır. Hiconics marka OG frekans konvertörlerimizde, hem hava ile hemde su ile soğutmalı çözümleri bulunmaktadır. Örneğin demir çelik, su sektörü, enerji santralleri, ağaç sektörü gibi birçok sektör hava soğutmalı OG VFD tercih ederken maden sektörü gibi patlamalı (exproof) ortamlarda su soğutmalı OG VFD tercih edilebilir. Ayrıca, motorun dört bölgede çalışma durumlarında rejeneratif ürünlere ihtiyaç olabilir. Hiconics OG VFD ürünlerde rejeneratif frekans konvertörleri de üretilebilmektedir. Bu ürünlerde motorun çalışma bölgesine göre şebekeden enerji çekerken, şebekeye enerji de verebilmektedir. Orta gerilim frekans konvertörleri de, alçak gerilim seviyesinde olduğu gibi asenkron ve senkron motor tiplerine yolverebilen farklı modelleri vardır.  
             
OG frekans konvertörleri gelişmiş koruma parametreleri ile işletmede işlerinizi kolaylaştırır.  OG elektrik motorları yapıları itibariyle çok büyük ve ağırdır. En ufak bir eksiklikte motorlarda büyük bakım maliyetleri çıkabilir. Elektrik motorları; Aşırı akım, Aşırı sıcaklık ve Aşırı gerilim etkisine maruz kalarak istenmeyen etkilere kalırlar. Motorun ömrünün uzatılması için bu üç değerinde izlenmesi gerekmektedir.

Esnek haberleşme seçenekleri :

Bu üç durumda da hem sürücünün hem de motorun korunması gerekmektedir. Buna benzer birçok koruma fonksiyonlarının frekans konvertörler kullanarak takip altına alınabilir. OG Frekans konvertöründeki tüm parametreler bir kontrolöre veya SCADA ortamına bir haberleşme altyapısı ile (RS485 Modbus RTU, Profibus, Ethernet..v.b) aktarılabilir. 

Farklı gerilim seviyelerinde çalışma (Saha şartlarına göre) :

Orta gerilim frekans konvertörleri içinde kendine özel multi çıkışlı OG trafo bulunmaktadır. Her güç hücresi için, trafoda ayrı ayrı sekonder çıkış uçları vardır. Örneğin işletme içinde 10 kV gerilim seviyesi varsa ve OG sürücü ile yol verilecek motor 6,3 kV mertebesinde ise, bu dönüşümü imalat esnasında OG VFD içindeki trafonun uygun seçilmesi ile sağlanır. Yani enerji alınan nokta ile OG frekans konvertörü arasına ayrıca bir güç trafosuna gerek duyulmaz. Bu da işletme içinde ilave maliyetlerden tasarruf demektir. İşletme maddi açıdan da avantaj sağlamış olur. Orta gerilim frekans konvertörleri IEEE 519 standartlarına göre imal edilmektedir. Ürün içinde kullanılan OG trafo kuru tip, %8 empedanslı, bakır sargılıdır.

Cell By-Pass yapısı (Opsiyonel) :

Orta gerilim frekans konvertörleri devrede iken güç hücrelerinin birisinde bir sıkıntı olduğunda üretimin aksamaması gereken yerler olabilir. Bu nedenle frekans konvertörlerinde opsiyonel “cell by-pass“ dahil alınmışsa sürücü arızalı güç hücresini  tespit ederek onu by-pass eder. Böylece motor nominal hızından daha düşük bir hızda da olsa çalışmaya devam eder. Dengesiz yüklenmelerin önüne geçmek için yıldız noktasını yeniden ayarlar ve her fazda aynı gücü üretecek şekilde yeni yıldız noktasını oluşturur. Arızalı güç hücresi değişim yapıldığında orta gerilim frekans konvertörü yine önceki set değeri neyse hızını arttırarak ilk hız değerine geri çıkar. Böylece, üretim aksamamış olur. Güç hücreleri kolayca yenisi ile değiştirebilecek yapıdadır. Cell by-pass özelliği her faz için 1 adet ile sınırlıdır ve toplamda 3 adete(3 faz) kadar bu özellik çalışır. Aynı fazda birden fazla güç hücresi zarar görürse, bu durum ciddi bir arıza sebebidir ve OG frekans konvertörü duruşa geçer. 

Dikkat edilmesi gereken konuları maddeler halinde sıralamak istersek;

•    Motor yapısına göre ürün tercihi yapılmalıdır.
     (Örn: Asenkron veya senkron motorlara göre)

•    OG VFD giriş gerilimi ve Motora uygulanacak uygulama gerilimi nedir?
     (OG VFD içindeki trafo özel sarımlı olabilir. Giriş: 10 kV Çıkış: 6,3 kV gibi)

•    Uygulama tipine göre seçilmelidir. 
     (Örn: Fan, Pompa, Karıştırıcı…v.b)

•    Sürücünün kayıpsız güç verecek şekilde çalışma sıcaklığı seçilmelidir.

•    Uygulama tipine göre yüklenme oranı 
     (Örneğin 60 sn’de %120 yüklenme veya 60 sn %150 yüklenme)

•    Özel bir haberleşme yapısı isteniyor mu? 
     (Örneğin Modbus RTU, Profibus DP, Ethernet,) 

•    IP koruma sınıfı (Bazı özel uygulamalarda IP koruması yüksek istenebilir.)