BÜYÜK GÜÇLÜ DEĞİŞKEN HIZLI SÜRÜCÜ SİSTEMLERİ İÇİN SPESİFİKASYON HAZIRLANMASI

BUYUK

GUÇLU

Başarılı bir DHS sistem satın alımı büyük ölçüde sistemin tarif edilişin deki ustalığa bağlıdır. Bunun iki se bebi vardır: Birincisi, tasarruf için, teklifi verecek yapımcıya, özel yapıl mış donanımdan çok, yaygın ürün lerden vücuda getirilebilecek sistem ler önerebilme serbestisini tanımak tır. İkinci olarak, etkili bir sözleşme denetimi sağlamak için, sistemin üç ana bileşeninin üç farklı uzman üreti ci tarafından sağlanıyor olabileceği gözönüne alınmalıdır. Sistemin spe sifikasyonu, teklifi verecek yapımcı ya istenen özellikleri sağlarken en fazla hareket serbestisi yaratacak ve böylece alıcı için en iyi sonuçları ve recek biçimde yapılmalıdır.

DEĞİŞKEN HİZLj SÜRÜCÜ SİSTEMLERİ

İÇİN SPESİFİKASY ÖN HAZIRLANMASI*

B.A.Hardy BİSHOP Çeviri: Mehmet GENÇER

Bu yazıda sözleşmelerde olası tu zaklar gözönüne alınarak, büyük DHS sistemlerinin teknik özellikleri gözden geçirilmekte ve sistem per formansının teknik ve mali yönlerine ilişkin öneriler getirilmektedir. Her ne kadar 1 2 MVV'ın üstünde D HS sis temlerindeki deneyimlere dayalıysa da bu düşünceler uygun değişiklik lerle küçük sistemlere de uygulana bilir. İlk amaç satın alanlara yardımcı olmak ise de, yapımcıların bu tür si parişleri karşılarken bu görüşlerden yararlanması bizi sevindirecektir.

Bir DHS sistemi üç temel bileşeni içerir: sürülen makina, motor ve dö nüştürücü. Dönüştürücü, motora de netimli bir elektrik beslemesi sağla yan bir birimdir. Bu, doğru akım mo toru için bir denetimli doğrultucu, al ternatif akım motoru için bir doğrultu cu evirici olabilir. Bunlar, yaygın ola rak doğru akım (DA) ve alternatif akım (AA) "sürücüler olarak anılır lar, fakat "sürücü" aynı zamanda bü tün bir sürücüler dizisini ifade ettiğin den karışıklığı önlemek için DA veya AA dönüştürücü terimi tercih edilme lidir.

Kullanıcılar edinmek istedikleri büyük güçlü değişken hızlı sürücü (DHS) sistemlerinin spesifikasyonunu yaparken neleri gözönüne almalıdırlar? Satın alımda istenilen özelliklerin sağlanması nasıl garantilenir?

Power Eng'meering Journal. Mart 1991

Tam bir sistem spesifikasyonu diğer bazı ana unsurları içerir (Şekil 1):

* Dönüştürücü için besleme transfor matörü * AA dönüştürücünün DA bağlantısı için reaktörler * Güç kaynağının anahtar donanımı * Denetim ve koruma sistemleri * Soğutma ve yağlama gibi yardımcı donanım

385 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

ÖN DEĞERLENDİRMELER

Mühendislik uzmanlığı olan firmalar üç ana sistem bileşeninden herbirini kendileri seçmek ve satın almak eği limindedir. Ancak şu unutulmamalı dır ki eğer sistem umulduğu biçimde çalışmazsa, teker teker bileşenlerin üreticileri, muhtemelen, sorumluluk kabul etmelerini gerektiren bir söz leşme yaptırımına tabi olmayacak lardır.

İki eşdeğer seçenekten sözedilebilir. Birincisi bağımsız bir mühendislik danışmanlığına ücret karşılığı siste min spesrfikasyonunu hazırlatmak ve sistemin düzgün çalışacağı ga rantisini almaktır. Bu yazıya konu olan ikinci seçenek ise alıcının spe sifikasyonu hazırlamasıdır; öyle ki il gili üretici firmaların herbiri diğerleri adına ve onlarla anlaşma halinde sistemin teklifi, kurulması ve sonu cunun garantilenmesi için sorumlu olsun.

Büyük güçlü DHS sistemleri genel likle bir işlemin önemli bir elemanı ya da destek birimdir. Tipik bir örnek Belfast'ta Richardsons Fertilisers'da kurulu bulunan 5 1 5 0 • 7 7 2 0 devir/ dakika hız aralığında çalışan 3 5 MW güçteki DHS'dir. Şekil 2'de gö rüleceği gibi DHS, işlemin önemli bir parçasıdır. Bu sebeple teklifler önce işlem mühendisleri tarafından göz den geçirilir, böylece bu uzmanlar spesifikasyonda belirtilen değişken

lerin alabileceği değerler konusunda bilgi sahibi olacak ve rahat davrana bileceklerdir, örneğin bir buhar türbi ni ile bir DHS elektrikli sistem arasın da yakın benzerlikler bulunduğun dan, performans bilgisinin, en yüksek güç, acil durum gücü ve garanti nok tası gibi bilgilere dayanması gerektiği belirtilebilir. Richardsons Fertili sers'daki sürücünün güç tertibatı ol dukça karmaşıktır. Bunlar Şekil 31e görülmektedir.

Alıcının, spesifikasyonu hazırlama sürecinde hatırlaması gereken belki de en önemli nokta, donatımda yera lacak parçalar ile ilgili yanlış ayrıntıla ra girmemektir. Amaç, daha çok, tüm DHS sisteminin ne yapması gerekti ğini belirlemektir, başka bir deyişle yapılan uygulamanın çalışma koşul ları ile ilgili değişkenleri belirlemek ve teklifi getirecek tarafı, önerebileceği donatım malzemesiyle en iyi çözümü bulmak konusunda serbest bırak maktır. Eğer spesüikasyon, alıcının performans özelliklerini sınamak için nelere bakacağını açıkça belirtiyorsa, yapımcı spesifikasyonun verdiği ser bestinin teknik niteliksizliğe elverme diğini iyice biliyor olacaktır.

Benzer biçimde, özellikle AA dönüş türücülerin (akım beslemeli, karemsi dalga, PWM Pulse width modulation, Dalga genişlik modülasyonu vs) farklı çeşit ve düzenleme olasılıkları vardır ve yine zorlayıcı koşullar olma dığı sürece yapılan spesifikasyon dö nüştürücü tipini belirlemeye çalışma nı al id ir; çünkü alıcının bir tipi tercih etmek için sebepleri olsa bile, bu tec rübeli bir üreticinin en uygun düzeni gerekçeleriyle sunabileceği bir konu dur. 1980'lerin ortalarına değin çoğu üreticiler 1 MVYın üzerindeki gereksi nimler için senkron motorlu sürücüle ri öneriyordu. Ne var ki güç elektroni ği bileşenleri üreticilerinin sunduğu değerlendirmelerdeki yüksek yıllık ar tışa bakılırsa dönüştürücü tasarımla rında güç artışı da artan bir ilgi odağı oldu. Şimdi 3 4 MWa varan güçte asenkron motorlar kullanan DHS sis temleri satışa sunulmuş durumdadır. Teknolojideki bu hızlı değişme ile, DHS'den beklenen işi belirlemek ve gelecekte kullanılması muhtemelen mümkün olmayan bir iş vererek üreti cinin sunduğu seçenekleri sınırlama mak önemli bir duruma gelmiştir.

SPESİFİKASY ONUN TEMEL ÖZELLİKLERİ

Speslflkasyonun İçeriği:

Bir DHS sistemi için yapılan tahkikat şu iki bölümü içermelidir:

* Yapımcılar için teknik ve sözleşme

ana kaynak anahtar yada akim kesicisi yardımcı soğutma donanım yağlama

reaktörü

hat reaktörleri

sürülen makina ooo

Tipik bir DHS sistemin temel bileşenleri ve muhtemel yardıma donanımı, Taralı parçalar her zaman yer almaz.

34 385 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

6 6 kV

6 6 kV/2x22OO V

5 5 MVA

D»

<1

yüksek basınçlı

I buhar

devir/dakika senkron motor

. sülfürük asit

birimine giden

hava

kompresörü

D kompresör

NMk atit işletmesi için yûkatk hızlı DHS, 3 5 MW 5150 7720 devMaktoa

ye ilişkin şartlar * Çoğunlukla bilgi formları denilen ve iki kısımlı bir şartname. Alıcı tara fından doldurulan birinci kısım sipa riş edilen sistemin değişkenleri ve ayrıntılarını belirtir. Boş bırakılan ikinci kısım ise üreticinin, yaptığı tek lifin ayrıntılarını açıklaması içindir.

Başlıklar ve en önemli ayrıntılara iliş kin bir özet bu yazının sonunda ve rilmiştir. Böylece, alıcı istenen ve teklif edilen arasındaki farklılıkları görüp farklı teklifleri daha kolay kar şılaştırabilir.

Mekanik Performans:

Sistemin spesifikasyonu hazırlanır ken çıkış noktası, sürülen makinanın kendisi ve ondan beklenen çıkış ola caktır. Bu, makinayı sürecek moto run ve motoru besleyen dönüştürü cünün spesifikasyonu yapılırken be lirleyici unsur olacaktır.

Daha küçük DHS sistemleri için yay gın olarak bulunabilen dönüştürücü lerin standart bilgileri, alıcıya moto run bütün çalışma koşullarında, açı lışta ve normal çalışmada yeterli sü rüşü sağlayabileceği konusunda ye terli veri sağlar. Büyük sistemler

sözkonusu ise ya da hız ve moment dendir ki alıcının, bütün sistemi genel

değişimleri gibi özel çalışma koşulları performanstan sorumlu olacak tek bir

varsa, alımda verilen spesifikasyon üreticiye sipariş etmesi tavsiye edilir.

yapımcının istenen şartları anlaması nı ve bunları karşılayacak çözümü getirebileceğini göstermesini sağla malıdır.

Moment titreşimi çözümlemesinin ta rifte yer alması gerekir. Çözümleme analiz yapılan hızlar anlaşma konusu olmak üzere, DHS sistemin normal

Şekil 2*de verilen örnek karmaşık bir çalışma aralığındaki birkaç hız için mekanik dizidir. Bir diğer zorlu meka yapılmalıdır. Sürülen donatımları üre nik sistem örneği ise Şekil 41e görü ten firmaların çözümlemeleri çoğun len Almanya'da kurulu 3.75 MW güç lukla sürücü motorun bir bilgisayar ve 200 375 devir/dakika hız aralığın modeline dayanır. Sistemin tarifinde da çalışan evrik gaz kompresörüdür. bu çözümlemenin önerilen dönüştü Bütün pistonlu pompalarda ve evrik rücü tipinin motorda yaratacağı mo kompesöıierde olduğu gibi moment, ment darbeleri gözönüne alınarattya dönüş açısıyla değişir (Şekil 5). Me pılması konusu iyice vurgulanmalıdır. kanik sistem tasarımı normal olarak Moment darbelerinin belirtilen değer sabit hızlı sistemler için hayati önem. leri şu sistemler için en aza indirilme taşır. DHS'de hız değişimi de ekle lidir:

nince mekanik sorunlar daha da kar maşıklaşır.

* Sürülen donatımın eylemsizlik mo menti yüksek ise

Her ne kadar hız, hızı sabit tutma ve moment önemli temel faktörler ise de, spesifikasyonda, titreşim ve mo ment darbelerine özel dikkat gösteril

* Motor ve sürülen donatım arasında bir vites kutusu yeralıyorsa * Çalışma koşullan sistemin sıklıkla açılıp kapanmasını gerektiriyorsa

melidir. Moment darbeleri DHS sis Elektriksel Performans: temlerinin tam hıza kadar çıkışı sıra

sında motor kaplinlerinde ortaya çı (I) Gerilim:

kar. Bu momentlerin büyüklüğü hem dönüştürücünün hem de sürülen ma Akımı belirli sınırlar içinde tutmak kinanın özelliklerine bağlıdır, bu yüz için, DHS sistemindeki dönûştürücü

38S ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

nün hem giriş hem de çıkış gerilimle rini belirlemek gerekebilir. Zorlu ko ruma ve çalışma koşulları sebebiyle yüksek gerilimden vzageçilmelidir, ama şartların büyük kesitli kablo dö şemeye elvermediği durumlarda, yüksek gerilim kullanmaktan başka seçenek kalmayabilir.

Aşırı gerilim yükselmeleri motor sa rımlarının yalıtımlarını zedeleyebilir. Motor yalıtıma ve muhtemelen kablo tesisatına gelebilecek zararları önle mek için dönüştürücünün çıkış gerili mini güvenli bir tavan değerle sınırla malıdır. Sistem spesifikasyonunda satıcıya dönüştürücü ile ilgili bilgileri ve garantileri vermesi koşulu konul malıdır.

(II) Gerilimde bozulma ve harmonlkler:

DHS sistemlerinin doğrusal olmayan yük karakteristiği giriş kaynağı gerili minin şeklinde bozulmalara yolaçar ve bu etkiyi en aza indirgemek için önlem almak gerekir. Besleme siste minin kısa devre düzeyi göreceli ola rak yüksek ise, yüksek bozunum ya

Tam hız içingerekli güç (serinletilmiş gMVVIık tesis)

ratan, ucuz DHS sistemleri düşünü lebilir. Ancak bozunum düzeyi alına cak DHS sistemini belirleyeceğinden bu nokta sistem spesifikasyonunda açıkça belirtilmelidir. Satıcı firmadan getireceği teklifte bu nokta önerilen çözümü kanıtlaması ve gerilimdeki bozunuma ilişkin hesaplamaları sun ması istenmelidir.

Eğer aynı hattan birden fazla DHS sistem çalıştırılacaksa herbiri için ayrı bir transformatör kullanıp (eko nomik olacaksa) farklı bir vektör gu rubu seçilerek, etkin olarak güç kay nağının 12 darbeli bir yük görmesi ve harmonik bozunumun azaltılması sağlanabilir.

Dönüştürücü donatımının fabrika testleri sırasında kaynak gerilimi bo zunumunun sınanmasını istemek pek gerçekçi olmaz, çünkü bu bozu num kaynak sisteminin kısa devre düzeyine bağlıdır. Üretici, sipariş spesifikasyonunda belirtilen kaynak ağı bilgisine dayanarak hesaplama ları yapıp bunlara dayalı garantiler verebilir, ama sınaması ancak tüm sistemin yerinde denenmesi sırasın da yapılabilir.

hava kompresörü

Besleme sisteminin elemanlarında yolaçtığı fazladan ısınma sebebiyle dönüştürücünün çektiği akımda va rolan harmonik bozunumların sınırı iyice belirlenmelidir. Bu bozunum sistemin kısa devre düzeyinde çok daha az bağlı ise de ancak fabrika testleri sırasında yeterli biçimde sı nanabilir.

toplam gerekli hızlanma gücü povver

örnek olarak Şekil 6'da Alman ya'daki 3.75 MW gaz kompresörün de yerleştirilmiş harmonik filtreler gösterilebilir. Elektrik kaynak siste minin bozunum sınırlarına uygunluk için bu filtrelere gerek duyulmuştur.

%hız

Bileşenlerin gOç/hız oranlan

nitrikoksft kompresörü

(7350 devir/dakika)

(III) Koruma:

Çağdaş dönüştürücülerin iç denetim sistemi genellikle aşarı motor yük lenmesi, aşırı akım ve kısa devre hatalarına (topraklama hatası dahil) karşı hassas ve hızlı koruma sağlar. Şu unutulmamalıdır ki dönüştürücü içi koruma sistemleri güç kaynağın dan DHS sistemine gelen hattı değil ancak dönüştürücünün kendisini ve motoru koruyabilir. Bu da HRC (High Rapture Capacity, Yüksek

36 385 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

3.75 MW evirici kompresör sürücü, 200 375 devir/dakika

kesme kapasiteli) sigortalar veya ye dek kablo koruma sistemlerini gerek tirecektir.

Tipik dönüştürücü iç korumasının özellikleri şunlardır:

* Dönüştürücüde akımın belirli bir düzeyi belirli bir zamandan daha uzun süre aşması halinde dönüştü rücüyü engelleyen aşırı akıma karşı koruma. * Motorda aşırı akıma karşı koruma bet karakterindeki bu koruma dönüş türücü çıkışının gerilim ya da frekan sını (ya da her ikisini) aşırı akım du rumu giderilene kadar düşürecek ve motorda fazla yüklenmeyi önleye cektir. Ancak azalan kaynak gerilim ya da frekansı motor hızının mini mum hızın % 95'ine düşmesine yola çarsa sistem durmalıdır.

(İv) Çok motorlu uygulamada mo tor yükü:

Akım kaynağı dönüştürücüleri evirici çıkışındaki köprüde komütasyon için motor reaktansını kullanırlar ve nor mal olarak yalnızca bir motoru besle meye uygundurlar. Aksi takdirde dö nüştürücü değişken bir reaktansa ve onun sonucunda komütasyona ma

ruz kalır ve böylece istenen hıza gö re akım dengesi bozulur. Motorun düzgün beslenebilmesi için bu unsu run motorun yükü ve yapısına bakı larak titizlikle belirlenmesi gerekir.

Denetim:

Dönüştürücünün hemen her zaman işletim sisteminden denetim sinyalle ri alması gerekir. Bunlar anatog sin yaller olabilir, ama artık seri iletişim arabirimleri kullanan sayısal sinyal sistemleri yaygınlaşmaktadır. Bu ko nu belirlenirken eldeki donatım ile, kabul edilebilir standartlar veya her ikisiyle uyumluluğu sağlamak için bu konu ayrıntılı olarak ele alınmalıdır.

örnek olarak alıcının DHS sistemi nin dıştan denetimi için vereceği sin yaller şöyle olsun:

* Hız veya moment referans sinyali * Kaynaktaki anahtarı veya akım ke siciyi kapatmak ya da dönüştürücü yü hazır etmek için kullanılabilecek bir "başlamaya hazır" sinyali

* "Dur sinyali: büyük sistemlerde bu işlev ikiye bölünebilir:

'Dönüştürücü çıkışını kesen ama dönüştürücüyü hazır halde bekleten

bir "denetimli dur" ya da * Dönüştürücü çıkışını ve kısa bir süre sonra kaynağı kesen bir "acil dur"

Yüksek gerilim kaynağı kullanılıyor sa acil durdurma kaynak girişindeki anahtarlama donatımına yerleştiril miş ve geri döndürülmesi insan eliy le yapılan bir donanımla gerçekleşir.

örnek olarak Şekil 2'deki 3 5 MW DHS'nin denetim sistemi sadece kompresör sisteminin hızını değil ka zan basıncı ile yüksek ve düşük ba sınçlı buhar akışını da denetler. Ayrı ca sistem motor durup denetim türbi ne devredildiğinde de çalışabilir ol malıdır. Normal çalışma sırasında bi rimin hızı, motor tarafından, kazan basıncı yüksek basınç türbini ve al çak basınçtaki akış çıkış türbini tara fından denetlenir. Yüksek basınçlı buhar kazan tarafından verilir, ama yardımcı kazanlar da kullanılabilir. Bütün denetim sistemi motor hız de netimi ve türbin denetleme kapakları için elektrik sinyalleri (4 20 mA) gön deren özelleşmiş bir birimdir.

Hızlı Başlatma:

Uygulamaya bağlı olarak kendiliğin

386 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

120 180

, —x

rx / /

1 1 1

1t 1 t 1 t / /

200 açı, derece

\ \ \ ı \ \

V

V \ \

\ \ t \ \

Açı moment diyagramı

den tekrar açma özelliği sistem spe sifikasyonunda yer alabilir ya da al mayabilir. Eğer yer alıyorsa, DHS sistemi kendisini hangi hızda olursa olsun rotor ile senkronize edebilmeli dir. Amaç sürücü sisteminin büyük eylemsizlikler varsa uzayan normal çalışma hızına ulaşmasındaki gecik meyi azaltmaktır. Hızlı başlatma her DHS sistemde, güç k a y ı n n d a k i geçici kesintilere karşı kullanışlı bir özelliktir.

Testler:

Alıcı karmaşık ve pahalı üretim test leri isteme eğiliminden kaçınmalıdır. Sistem spesrfikasyonunda hangi testlerin istendiği ayrıntılı olarak ya zılmalı ve sözleşmeye girmeden ön ce satıcının anlaşma için kendi görü şünü belirtmesi istenmelidir.

Belirlenecek testlerin şu sınırlar için de kalması önerilir:

* İlk kez kullanılacak yeni bir malze me varsa bunun tek başına ve diğer ana bileşenlerle birlikte örnek bir testten geçirilmesi * Ya da aynı malzeme üzerinde böy le bir test yapıldığının belgelenmesi * Birbirinin aynı elemanların herbiri

nin alışılagelmiş genel testlerden ge çirilmesi

EK UNSURLAR

Sistemin Kurulması ve Çalıştırıl ması:

Sistem spesifikasyonu, üreticinin ya da satıcının asıl satışın ötesinde ne gibi sorumluluklar yükleneceğini açıkça belirlemelidir. Sistemin bü yüklüğüne ve alıcının tecrübe ve pa rasal kaynağına bağlı olarak şu se çeneklerden biri belirlenir: * Satıcı firmanın (muhtemelen alıcı tarafın mühendisleri ile birlikte) siste mi kurması, testleri yapması ve ça lışmaya hazır hale getirmesi * Alıcı tarafın, bazen ya da her za man hazır bulunacak satıcı firma temsilcisi ile birlikte yukarıda belirti len bütün işleri kendisinin yapması

Her zaman, için eğer alıcı sistem performansının herhangi bir yerinde bir aksama olabileceğini düşünüyor sa üreticinin sistemin kurulacağı yer de bir temsilci bulundurmasını iste melidir.

öncekJ Deneyimlerin Belgelenmesi:

Tekliflerde, malzeme ve sistem ku

rulması konusunda deneyimin belge lenmesinin istenmesi hiç de alışılma dık birşey değildir. Bunun sonucu olarak bol miktarda ilgili pek açık ol mayan bilgiler verilir. Alıcıya öneri len, daha çok yapılmış ve kendi si parişiyle benzer özellikler taşıyan si parişlerin açık ifadeyle bir üstesini is temesidir, örneğin "3MW maksimum güç ve 5000 7000 devir/dakika kompresör sürücüler" şeklinde. Ayn ca bu veri güncel ve veri tabanı çıktı sı tipinde olmalıdır.

Standartlar:

Spesifikasyonda hangi standartların (İngiliz ve/veya IEC gibi) kabul edilir olduğu yazılmalıdır. Satış teklifini ve recek firma, teklifin istenilen stan dartlara uygunluğuna dair bir rapor vermelidir. Eğer belli bazı standartlar da kesinlikle istenmiyorsa bu da spe sifikasyonda açıklanmalıdır.

Dokümantasyon vs Veriler:

Spesifikasyonda yeralması gereken iki gurup belge vardır: alıcının veri len spesifikasyona ek olarak sonuç aşamasında makul bir karşılaştırma yapabilmesi için istediği belgeler ve satış sözleşmesinin tamamlanması

38 385 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

için gerekli belgeler. Bu ikinci belge kullanım kılavuzu ve tüm sistemin şemasını içermelidir, siparişte bunun belirtilmesi ve satın alınan donatıma ek olarak satıcı firmanın ortaya koy duğu tüm belgelerin istenmesi öneri lir. Bir başka öneri de alıcının, ama ca gerçekten ulaştığına ikna olabil mek için, benzer dokümanları, öze likle dönüştürücü kullanım kılavuzla rını istemesidir.

Arızaların kolayca teşhisini ve gide rilmesini sağlamak için kılavuzlar ve şemalar, sistemi kullanacak perso nelin teknik eğitim düzeyine uygun olarak hazırlanmalıdır. Bu belgeler öyle düzenlenmelidir ki her bir birim, bileşen ve devre kolayca bulunabil sin ve sistemle bağlantısı anlaşılabil sin.

Sözleşme dokümantasyonu yardım cı elemanlar dahil tüm DHS sistemi ne ilişkin iyi derlenmiş temel veriler ve işletim değişkenlerini ve tabelala ra ilişkin bilgileri kapsamalıdır. Bu

sadece tüm bileşenlerin kolayca ta nınabilmesi değil hayati bilgilerin dosyalanmasını ve kolay erişimini sağlamak için de gereklidir.

Eğitim:

Çağda elektrikli DHS sistemlerin güvenirliğine ilişkin gerçekçi iddia, kendine özgü sorunları da berabe rinde getirir. Arıza bulma ve onarım işlerini yapacak olan teknik eleman aynı zamanda çok sayıda elektrik ve makina donanımından da sorumlu olacak, ancak büyük olasılıkla deği şik dönüştürücü tiplerinin karmaşıklı ğı elemanın uzmanlık alanı dışında kalacaktır. Eğer sistem içi arızalar, iddia edildiği gibi ortalama düzeyi olan dört yılda bir gerçekleşirse, do nanımın yapımı zamanında yapılan eğitimde verilen bilgiler unutulmuş ya da bulanıklaşmış olacaktır.

Bu belirleme iyi düzenlenmiş kulla nım kılavuzlarının önemini vurgular. Yine de dönüştürücülerin temel ya

eleman (yarı iletken) sının

pisi ve işletim sistemi hakkında veri len eğitimin bir değeri olacaktır ve si pariş verilirken üreticiden işletim ve bakım teknisyenleri ile mühendislere kendi tesislerinde ya da başka uy gun bir yerde bu eğitimi vereceğine dair teminat istenmelidir.

GENEL TASARIMLA İLGİLİ DEĞERLENDİRMELER

DHS sistemi bileşenlerin ve sistemle ilgili donatımın bazı özellikleri uygu lamanın türü ne olursa olsun gözö nüne alınması gereken bazı nitelik ler gösterir, bunların spesifikasyon hazırlanırken gözönüne alınması ge rekecektir.

Dönüştürücüler:

Dönüştürücü tipine bağlı olarak, doğruKucu köprüsünde kullanılan güç yar) iletkenleri eviricidekilerle aynı olabilir. Eğer böyle bir olasılık varsa, bunun siparişte istenmesi iyi olacaktır. Çünkü böyle bir uygulama kullanım için gerekli bilgi miktarını azal tacağı gibi parça değiştirirken hata yapma olasılığını da azaltır.

215%

eleman otomatik kapama bölgesi

ani durma bölgesi

şok yük sının, durma yok

akım sınırı

105%

3x10 3 10 30X10" 3x10 6

sürekli akım

zaman, saniye

Elektronik dönüştü rücülerin bileşen sayıları yüksek ol masına rağmen ol dukça güvenilir ol dukları görülmüş tür. Teklif istenir ken, daha önce ya pılmış işlere dayalı gerçekçi bir bakım programı kesinkes istenmelidir. Dönüş türücünün, hava landırma veya so ğutma gibi yardımcı donatımları gerek tirdiği büyük sis temlerde, sistemde yedek ekipman kul lanılmasının yar dımcı donatımda parça değişikliği gi

Elektronik gözleme ile yapılan tipik aşın akım koruması

385 ELEKTRİK Q û MÜHENDİSLİĞİ O 9

programlamak; buna "frekans atlamalı denetim" adı verilir. * Motor besleme kaynağına endük tans yerleştirmek.

I ı I il 11 11 l ı i l . I (a) Koremsi dalga çıkışının gürültü spek turmu, (b) Sinüs kiplenmiş PWN evirici çıkışının gürültü spektrumu.

bi gereksiz durumlarda durdurmayı önleyeceği gözönüne alınmalıdır.

Dönüştürücü üreticileri kayıplar hak kında gerekli bilgileri sağlayabilirler. Soğutma dönüştürücünün büyüklü ğüne ve kurulacağı ortama bağlı ola rak ortamdan alınıp doğrudan pom palanan ya da soğutulup pompala nan hava ile yapılabilir. Eğer dönüş türücüdeki (ya da onunla birlikte ku rulmuş başka bir ısı veren donatım daki) kayıpların 10 kW değerini aştı ğı görülürse dolaylı soğutma sistemi kurulması önerilir. Isıyı çevredeki havaya vermek için ısı değiştiriciler (heat exchanger) kullanılabilir ya da işletmede kurulu bir soğutma siste mine bağlantı yapılır.

Y angeçit (Bypass) :

Daha önceleri yarıiletken AA dönüş türücüleri pek güvenilir olmadığın dan mühendisler yangeçit düzenle melerini gerekli bulurlardı. Bu malze meler bugün hem çok güvenilir duru ma geldi hem de uygulama yöntem leri değişti. Sistemin tasarlanan sı nırların dışında çalışması sıkça gö rülür ve bir dönüştürücüden birden fazla motor beslenirdi. Ancak şimdi, en azından büyük motor yükleri için, çoğul çalıştırma olağandışı kabul edilmektedir.

Şartlar oldukça değişmiş ve yange çit kullanımı sadece gereksiz değil

(kesintisiz güç kaynağı gibi özel uy gulamalar dışında) aynı zamanda sistem güvenilirliğini azattan bir uy gulama durumuna gelmiştir. Ayrıca DHS sistemleri için tasarlanan mo torlar sabit frekanslı beslemeyle kul lanıma pek uygun düşmemektedir.

DHS Sistemleri için Motorlar:

Gerilim çıkışındaki harmonik içeren dalgalar, AA dönüştürücü beslemeli motorlarda fazladan titreşim yaratır. Bu yüzden toplam titreşim düzeyi nin, aynı çıkışı veren bir sabit hızlı motor için öngörülen sınırların içinde kalması istenmelidir.

Kullanılacak Hız kontrol aralığı bo yunca dönüştürücü beslemeli motor ların gürültü düzeyi sabit frekansla çalışan motorların üstüne çıkabilir (Şekil 8a). Düşük Hızlarda özellikle dönüştürücü PWM evirici tipindeyse gürültü manyetik kaynaklı olurken, yüksek hızlarda soğutucu pervane gürültüsü baskındır. Bunlara sınırla ma getirmek pek işe yaramayacak tır, ama teklifi verecek firmadan ör neğin bina içi akustikle ilgili öneriler istenebilir.

Gürültü meselesinin bir başka özelli ği de hız ve besleme frekansının sı nırları içindeki çok küçük bazı aralık larda çok yüksek gürültü düzeyi ol ması olasılığıdır. Bu PW M DHS sis temlerinin (Şekil 8b) çok tipik bir özelliğidir ve verilecek spesifikas yonda gözardı edilmemelidir. Satıcı firmaya nelerin ortaya çıkabileceği ve bunları gidermek için önerileri so rulmalıdır. Bu gürültü düzeylerini, sistem tasarımında yapılacak aşağı daki değişikliklerle azaltmak olasıdır:

* PW M dönüştürücünün darbe dese nini bazı frekanslar için değiştirmek * Evirici denetim sisteminin sorunlu frekans aralıklarına girmemek üzere

Bu son noktanın açıkça görülen za rarı maliyet artışı ve kayıplardaki ar tıştır. Yine de teklifi verecek firmaya belli bir yöntemi kullanmasını söyle memeli, ama alıcı tarafın bu soru nun farkında olduğu ve bilgi istediği ortaya konulmalıdır.

Motorda kullanılan her tür yalıtım için, akım harmoniklerine bağlı ola rak ortaya çıkabilecek aşırı ısınmayı dikkate alan bir tasarım istenmelidir. Endüksiyon motorlarında bu ısınma ların uzun sürebileceği ve rotorun aşırı ısınmasına yolaçabileceği özel likle dikkat edilmesi gereken bir ko nudur.

Endüktanslar:

Akım kaynağı dönüştürücüdeki DA bağlantı bobini demir çekirdekli, ya rı demir çekirdekli ya da hava çekir dekli olabilir. Demir çekirdekli olanlar özel bir ortam gerektirmez, diğer iki si ise endüksiyondan doğabilecek ısınmayı engellemek için demirden arındırılmış bir ortamda kurulmalıdır ve hava çekirdekli olanlar daha da fazla dikkat ister. Yapılardaki çelik aksam ısınmaya maruz kalabilir. Bu yüzden hava çekirdekli bobinler ge nellikle dışarıya yerleştirilir. Bunları korumakta kullanılan malzeme man yetik olmamalıdır.

Tranformatörler:

Standart dağıtım transformatörleri besleme dönüştürücüleri için uygun değildir. DHS sistemler için tranfor matör tasarımı yapılırken şu unsur lar dikkate alınmalıdır:

* Sarımlardaki yüksek sıkıştırma kuvvetleri ° Harmonik akımlardan doğan kaybı azaltmak için özel sarım tasarımı * Artan kayıplar nedeniyle anma de ğeri altında işletme veya ek soğut ma * Sarımlarda akım yoğunluğunun azaltılması * Çekirdekte daha az manyetik akı yoğunluğu

40 385 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

Uyarı ve Arızalar:

Uyarı ve arıza işaretleri açık ve anla şılır olmalıdır. Bakım ve özellikle işle tim personeli, dönüştürücü hakkında ayrıntılı bilgi sahibi olmasalar da bu işaretleri anlayabilmen ve anormal bir durum olduğunu farkedebilmeli dir. Uyarı ve arıza işaretlerinin isim lendirilmesi ciddi olarak düşünülüp yapılması gereken bir iştir. Üreticinin yapacağı isimlendirme kendi uzman elemanları için anlamlı olsa da işle tim personelini yanıltıcı olabilir. Renklerle ilgili kabul edilmiş kurallara sıkı sıkıya uyulmalıdır. Daha büyük sistemler için işaretleri denetim hiye rarşisine göre guruplamak iyi bir se çimdir, çünkü yanlış yerde fazla bilgi fayda sağlamaz. (Bunlar sadece bu sistemlere özgü değil her sistemin kuruluşunda geçerli uyarılardır)

Bileşenlerin Yerleşimi:

3.75 MWEVİRİCİ kompresör gûç besleme sisteminin harmonik filtreleri.

DHS sisteminin dönüştürücüleri bir bina içinde kurulmalıdır. Elbette pet rol ve gaz sanayi gibi kollarda bu gü venli bir yer olmalıdır. Yanıcı madde bulunan diğer yerlerde de bu önlem alınmalıdır.

Ancak motorları güvensiz bir yere kurmak zorunlu olabilir. Eğer böyle bir durum varsa spesifikasyon ve sözleşme koşullarında açıkça belirtil melidir. En iyi DHS'lerin bile akım çı kışı harmonikler içerir. Harmonikler stator ve rotorda ısınmaya yolaçar. Bu etki motorun garantili çalışma sı caklığının aşılmasına sebep olabilir. Motor güvensiz yerlerde çalışabile cek biçimde yapılmış ta olsa işletim sırasında, hangi tip dönüştürücü kul lanılırsa kullanılsın, anma çalışma koşullarının aşılmayacağı kanıtlan malıdır. Bunun anlamı motorun DHS dönüştürücü sistemi ile birlikte tekrar denenmesinin gerekeceğidir.

SÖZLEŞMEY E İLİŞKİN KOŞULLARIN ÖZETİ

Genel Teknik ve Sözleşmeyle İlgili durumlar:

* Uygulanacak standartlar (uluslara rası ve şirkete özgü) * Varsa olağandışı özel durumlar * Toplantı önerileri, yer, zaman ve amacı * Sistemin kurulacağı yerdeki çevre koşulları

' Dokümantasyon ve etiketlerde kul lanılacak dil * Kullanılacak elektrik kaynağına iliş kin bilgiler

DHS Sistemi İçin aşağıdakilere ilişkin veriler:

* Sürülen makina ve donanım * İstenen hızdaki güç ihtiyacı

* Hız aralığı

* Moment/Hız eğrisi * Denetim sistemi gereksinimleri * Hızı koruma hassasiyeti * Belirlenen noktalardaki değişimle rin sıklığı * Hız değişimleri için istenen ivme * Gerekirse frenleme tertibatı önemli tercihler:

* DHS sisteminin tipi * Çıkış gerilimi * Dönüştürücüdeki ısı değiştirici * Performans testleri * Kablo tip ve boyutları

Gerekli tasarım çalışmaları:

* Arıza düzeyi * Gerilim değişimleri, statik ve dina mik * DHS sistemi öncesi ve sonrası ge rilimdeki bozunumlar * DHS'nin sürücü boyunca burulma analizi

Bilgi Formları:

Temel Sözleşme bilgileri:

* Öncü satıcı firma, satıcı firmanın üretim tesislerinin yeri, sistemin ku rulacağı bölgedeki temsilcilikler, ser vis ve eğitim olanakları, testlerin ya pılacağı yerler, önerilen testler, an laşmada uyulacak şartlar (uluslarara sı ve şirkete özgü standart şartlar), güvensiz şartlarda çalışma durumu nun onaylanması ve ek testlerin be lirlenmesi, sistemin dağıtımı

DHS sistem bilgileri:

* Boyutlar, ağırlıklar, soğutma şartla rı, kayıplar, soğutma sisteminin dağı tımı, giriş koruması

DHS sistemi İle teknik bilgiler :

* (dönüştürücünün) tipi, darbe tipi, hızlı başlatma yetisi, radyo girişimi, maksimum çıkış eğrisi, öngörülen güvenilirliği / kullanılabilirliği, hızlan ma süresi (yalnız sürücünün ve de yardımcı donanım dahil edildiğinde), hava aralığı moment değişimi, mo ment darbeleri, kritik motor hızları, burulma salınımları ile ilgili sonuçlar, yük / verimlilik eğrisi, gürültü seviye leri, yarıiletken güç elemanları ile il gili veriler, harmonik filtre tasarımı, ana kaynak anahtarlama donanımı, özel öneriler, önerilen kablo tipleri.

385 ELEKTRİK A 4 MÜHENDİSLİĞİ *# I

INTERNATIONAL AEGEAN CONFERENCE ON ELEKTRICAL MACKNES and POWER ELECTRONICS

27 29 MAY 1992 KUŞADASI TURKEY FIRST ANNOUNCEMENT and CALL FOR PAPERS

Organized by: Sponsoredby:

Midde East Technical University,

Ankara, Turkey • Turkish Scientilic and Technical

Research Council.

• ABBAseaBrownBoveri Turkey. • TEE Turkish ElectricalIndustryCo.,

İstanbul, Turkey.

• Barmek Holding, Ankara, Turkey

INTRODUCDON

The Aegean Conference on Etedrical Machines and Po wer Electronics is organized by the Middle East Techni cal University on the Aegean caest The iıtentkm al the organizen is ta give an opportunity ta academics, scien tists, engineers, manufacturers and users from ali över the wartd to come together in a pleasent location to dis cuss recent developments. Athough the conference co vers a wide range of topics, the sessions wil be organi zed to bring specialists together in their areas of interest. Invrted papers wil be presented by specialists on majör areas of interest to give an overview of the develop ments.

TOPICS

Ehctrlcaf Mıchines: Theory, design, anaiysis, mode Ing, simulatbn and testing of conventbnal and special machines; induding permanent megnet and switched re luctance machines.

M agnt t ı and Materials: Design, applcations in energy conversıon devıces. Etoctricai dr ivt t : Design, pertormance anaiysis, mode lingandsimulation. Power electronlcs: Novel drcuits, modeing, oomputer aided design and anaiysis and simtiation.

LANGUAOE

The vnorking language of the conference is Engish.

CONTNBUTIONS

Those who intend to participate in the conference are kindly requested to comptete and send the attached pre liminary registration form to the conference chair as soon aspossible. Partkapants who \ » h to submt a paper are requested to send lwo copies of an abstract of between one or nvo pages. The abstracts should otlline the objed of the pa per, the methodology and main condusions. The abs tracts wil be reviewed by an intemational technical com mitlee. Ful papers wül be typed on camera ready papers provi ded. Maximum length of papers wil be irrited to 6 A3 pages including üktstralkms. Papers accepted wil be pubüshed in full in the Conference Proceedings and wül be presented at the technical sessions.

DEADUNE3

Receipt of abstracts

November İst, 1991

Nottcafonofacceptance January15th,1992

Receipt of full papers

March 1Slh, 1992

LOCATİON

The conference wil be heU in Hotel Fantasia, at Kuşa dası near b n * . Detaib of travel to the conference bcati on and pre and aflar conference tours w»l be provided tor those wtw complete and send the attached pre registration form to the conference chair.

A program wil be available during the conference tor ac companying persons.

Note: For detals of conference tours, please contact.

SALTUR Travel Agency. Cinnah Caddesi No: 42 06690 Ankara TURKEY . Tel : (90)4 4406750 Fax : (90)4 4409261

STEEMNÛCOMMITTEE

Prof. Or. K.K. Apostotov, BULGARIA Prof. Dr.B.K.Bose. USA Prof. Dr. P.K. Budig. GERMANY Prof. Dr. OA. Capolino, FRANCE Prof. Dr. B.J. Chalmers, UNITED KINGDOM Prof. Dr. H.B.Ertan, TURKEY Prof.Dr. M.Ehsani.USA Prof. Dr. R. Hanlsch, GERMANY Prof. Dr. A.G. Jack, UNITED KINGDOM Prof. Dr. M. Jufer, SVVITZERLAND Prof. Dr. TA Lbo, USA Prof.Dr.D.VV.Novotny.USA Prof.Dr. LSerrano,SPAIN Prof. Dr. L Srentirmai, HUNGARY Prof.Dr.J.Turov«ki,POLAND

LOCAL COMMITTEE AND SECRETARIAT Prof. Dr. H. Bûtent Edan, Chakman, METU* Assoc. Prf. Dr. M. Y ıldırım Üçtug. AssistantChairman,METU' Ass«. Prof. Dr. Aydın Ersak, METU' Assoc. Prof. Dr. Muammer Ermi}, METU* Prof. Dr. Nejat Tuncay, m j " Prof. Dr. Emin Tacer, mr Prof. Dr. Tamer Kutman, I T i r Assoc. Prof. Dr. Süha Bayındır, DEU CORflESPONOENCE ADDRESS Prof. Dr. H. Bülent Ertan ACEMP Conference Office Middle East Technical University Ebctrical and Electronics Engineering Department 06531 ANKARA, TURKEY . Telephone: 90 (4) 223 7100 / 2359 2302 2505 Fax: 90 (4) 212 44 5 8 9 0 (4) 223 69 46 Tetex:42 761odtk tr

' Middle East Technical University " İstanbul Technical University

UST OF INVITED PAPERS

Prof. Dr. K.K. Apostobv Prof. Dr. B.K. Bose Prof. Dr. P.K. Budig

BrushlessPMandSR Motors for Servo Dnve Applications: Choice of Motor Type and New Designs. General Technology Trends in Power Electronics and AC Drivss. Trends of the Developments of Electricai Machines.

Prof.Dr.G.A.Capoino Prof. Dr. BJ . Chalmers

CADandSimulationof Electricai MashineDmes Using General Puıpose Program: Advantages and Disadvantages. Saiency Effects in Permanent Magnet Motor Drives.

Prof. DR. M. Ehsani Prof. Dr. R. Honıtsch Prof. DR. A. G. Jack

Prof. Dr. M. Jufer Prof.Dr.T.A.Lipo

D rive Technology

Simplification.

Permanent Magnets in

Motors and Actuators.

Automation of the Design

Process for Electricai

Machines.

Sel Commutated

z

Synchronous Motor Design. ON

Reluctance Motor

Drives.

Prof. Dr. L. Serrano

Coherent Formulakm of the

Space Phasor Theory: Its

Advantages for Sludiee ot

Transient Anaiysis and

Electronic Control of AC Machines.

I

Prof.Dr.L.Szentirrrei Prof. Dr. J. Turonvski

Electricai Drives in the Moderniz ation ol the Industry.

ElectromagneticReld Problems in Small Electronic Controled Motors.