DİREKT OLARAK YOL VERİLEBİLECEK EN BÜYÜK MOTOR GÜÇLERİNİN HESABI

NusretALPERÖZ ENTESA.Ş.

ÖZET:

Ülkemizde ilgili makamlar halen eski "Elektrik İç Tesisat Y önetmeliği ve Fenni Şartnamesi "ndeki bir madde dola yısıyla 5 kW 'dan büyük güçdeki sincap kafesli motorlara yıldız üçgen şalterleri veya sistemleri ile yolverilmesini istemekte, proje ve uygulamaları buna göre yaptırmak tadırlar. Oysa, bir tesisde direk olarak yolverilebilecek en büyük mot or gücü o tesisin kısa devre gücüne bağlı olup, değiş kendir. Direkt olarak yolverilmesi mümkün olabilen motorlara yıldız üçgen şalter veya sistemleri ile yolvermek ekono mik ve teknik bakımdan sakıncalıdır; Bu nedenle, her tesis için ayrı bir hesap yapılarak en fazla hangi güçdeki motorlara direkt olarak yolverilebi leceği kısa devre, gücüne bağlı olarak hesaplanmalıdır. Bu hesaplan pratikte kolaylıkla uygulanabilir şekillere sokmak mümkündür.

Y olalma esnasında çektikleri büyük akımın şebeke üze rinde meydana getirdiği akım darbesini ve bunun neden olduğu gerilim dalgalanmasının çalışan diğer motor ve cihazlar üzerindeki kötü etkilerini sınırlamak amacıyla, işletmeler belli bir güçden büyük güçdeki motorlara yol

alma akımını azaltıcı düzenlerle yolverilmesini istemekte ve bu amaçla da sincap kafesli motorlarda genellikle yıldız üçgen şalter veya sistemleri veya ototransforma törler kullanılmaktadır.

Şimdiki uygulamada yetkili makamlar eski "Elektrik iç Tesisat Y önetmeliği ve Fenni Şartnamesi "ndeki bir madde dolayısıyla 5 kW 'dan büyük güçdeki motorlara yıldız üçgen şalterleri veya sistemleri ile yolverilmesini şart koşmaktadırlar.

Oysa bir tesisde en fazla hangi güçdeki motorlara direkt olarak yolverilebi leceği, tesisin o noktadaki kısa devre gücüne bağlı olup, her tesis için başkadır. Bu nedenle her tesis için a y n hesap yapılarak, en fazla hangi güçdeki motorlara direkt olarak yolverilebileceği bulunmalı ve direkt olarak yolverilebilecek motorlara yıldız üçgen şalter veya sistemleri veya ototransformâtörlerle yol veri(memelidir. Çünkü, örneğin: yıldız üçgen şalter veya sistemleri ile yolvermenin direkt yolvermeye naza ran aşağıdaki sakıncaları vardır :

Y ıldız üçgen yolverme şalter veya sistemleri direkt yolvermede kullanılan şalter veya sistemlere nazaran daha pahalıdır.

Motordan yıldız üçgen şalter veya panosuna kadar çift kablo çekmek gerekeceğinden, bu halde kablo giderleri de daha fazladır. Y ıldız bağlamada motor akımı ile birlikte motor momenti de üçte bire düştüğünden, bu şekilde yük

altında kalkış yapan sistemlere yolvermek mümkün olmamakta ve motorun boşta kalıp, üçgene geçildik ten sonra yüklenmesi için, motor ve iş maki naşı arasına hidrolik veya sürtünmeli kavramaların ilâve edilmesi gerekmektedir. Bunlar da sistemin ayrıca pahalılaşmasına, yer, bakım ve arıza İhtiyaç ve olasılıklarının artmasına neden olmaktadırlar. Ototransformatörlerie yolvermede de aşağı yukarı aynı sakıncalar vardır.

Bu nedenlerle, direkt olarak yolverilmesi mümkün olabi len motorlara yıldız üçgen şalter veya sistemleri veya ototransformatörlerie yolvermek sakıncalıdır.

Bir tesisde direkt olarak yolverilebilecek en büyük motor gücü, motorun yolalma esnasında meydana getireceği gerilim düşümüne, bu da o noktadaki kısa devre gücüne bağlıdır. Kısa devre gücü ne kadar büyükse, gerilim düşü müne neden olan toplam reaktans o kadar küçüktür (X = U* /Sk"). Dolayısıyla kısa devre gücü büyük olan yerlerde daha büyük güçdeki motorlara direkt olarak yol verilebilir.

Bir tesisde kısa devre gücünün her zaman kolaylıkla bulu namayacağı ve bu nedenle hesaplamada zorluklar olduğu düşünülebilirse de, bunu kolayca uygulanabilir pratik bazı esaslara bağlamak mümkündür.

Şimdi bunun nasıl hesaplanacağını inceleyelim :

Şebekenin herhangi bir noktasına kadar kısa devre yolu nun faz başına toplam reaktansını X£ ile gösterirsek, U faz toprak gerilimi olmak üzere bu noktadaki kısa devre akımı,

"fc =

ve buradan Uo = l|c' . Xk'

(1)

olur. Diğer taraftan motorun yolalma esnasında çektiği

akım, motorun ln anma akımının (a) katı ise, motorun yolalma esnasında meydana getireceği gerilim düşümü

nün mutlak değeri,

AUo=a.ln.Xk'

(2)

ve bağıl değeri,

e= AUo/Uon=Aiy(Uo+AUo)

(3)

dir. Burada U , faz toprak gerilimin anma değeridir.

(1) ve (2) bağıntıları, (3) bağıntısında yerlerine konula

rak,

e = a.ln/(lk'+a.ln) ve buradan,

I =—

I"

(4)

n a(l e)

k

Motorun plakasında yazılı olan, milinden verdiği anma aktif gücü (P )rV n anma gücündeki verim olmak üzere,

şeklinde ifade edilebilir, cos </> . n = k ile gösterilirse, Pn = k .y/ 3 . Un . lp ve buradan (5)

bulunur. Diğer taraftan kısa devre gücünün (S!'),

olduğu bilinmektedir. Buradan,

lk' = S » / V 3 . U n

(6)

elde edilir. (5) ve (6) bağıntıları, (4) bağıntısında yerle rine konularak,

P =k

S"

(7)

bağıntısı bulunur. Bu bağıntı ile kısa devre gücü S" olan bir yerde, müsaade edilen (£) kadar bir bağıl gerilim düşümü ile, yolalma esnasında anma akımının (a) katı kadar akım çeken motorlara en fazla hangi P gücüne kadar direkt olarak yolverilebileceği hesaplanabilir.

Bir fabrika veya atölyenin belli güçde bir trnasformatörle beslendiğini düşünürsek, transformatörün primer, yani yüksek gerilim uçlanna kadar şebekenin görünen eşdeğer reaktansı transformatörün kendi reaktansı yanında ihmal edilebilir bir sayıdır. Bu bakımdan, transformatörün sekonder tarafında kısa devre gücünün sadece transfor matörün kendi reaktansı tarafından tayin edildiğini kabul edebiliriz. Bu durumda, transformatörün anma gücünü S n t r ve kısa devre gerilimini de u. ile gösterirsek,

C" = Ç

/it

\

ntr/uk

(8)

olur. (8) bağıntısı, (7) bağıntısında yerine konularak,

p —t.

S'n. tr (9)

bağıntısı elde edilir. Böylece, direkt olarak yolverilebile cek en büyük motor gücünün hesabı doğrudan doğruya o sistemi besleyen transformatörün gücüne ve kısa devre gerilimine bağlanmış olur ki, bu da her zaman bilinebilir.

Son elde ettiğimiz (9) bağıntısını daha da basitleştirecek pratikle kullanmaya elverişli bir duruma getirebiliriz :

k = cos <pn . Î?n bağıntısmdaki cos ipn ve ıjn , (5) bağın tısından da görüleceği üzere, I nominal akımının hesap lanması için kullanıldıklarından, nominal çalışmadaki cos<p V ve değerleridir. Çünkü oluşturduğumuz he saplama yöntemi motorun yolalma esnasında çektiği akımın şebekenin X£ reaktansında meydana getirdiği

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 334 1335

gerilim düşümünün hesaplanmasına dayanmaktadır. Mo tor kataloglarında yolalma akımı I anma akımının katı olarak verildiğinden, yolalma akımını hesaplayabilmek için, önce I anma akımını hesaplamak gerekmektedir.

Diğer taraftan (2) bağıntısına göre gerilim düşümü hesap lanırken, yolalma akımının tam endüktif olduğu, yani cos </) = o, sin cp = 1 olduğu kabul edilmiştir

>= ' RI

En çok kullanılan 1500 dev/dak. lık motorlar için 5,5 kW ila 160 kW bölgesinde (k) ortalama olarak k = 0,78 değerindedir, a = l ^ k , , / ln ortalama olarak 6'dan biraz fazla ve 7'den küçük ise de, güvenliği arttır mak amacıyla bunu a = 7 olarak kabul edebiliriz.

Gerilimin anma gerilimine nazaran + % 5 kadar değiş mesi pratik olarak motor gücünde herhangi bir değişik liğe neden olmaz.

Diğer taraftan 4 Kasım 1984 tarih ve 18565 sayılı Resmi Gazete'de yayınlanan yeni "Elektrik İç Tesisleri Y önet meliği "nin 28 inci maddesinde "Elektrik şebekelerinde % 5'den fazla gerilim dalgalanmalarına neden olan tesis lerin elektriği kesilir" denilmektedir.

Bu nedenle yolverme esnasında müsaade edilen gerilim düşümünü £ = % 5 (S = 0,05) olarak alabiliriz. Ancak o esnada çalışmakta olan diğer motorlann da % 3 kadar bir gerilim düşümü meydana getirdikleri göz önüne alınır sa, yeni yol verilecek bir motor için buna ilâveten ancak % 2 kadar bir gerilim düşümüne müsaade edilebileceği anlaşılır. Buna göre (9) bağıntısı,

gücünde ve u^'sının % 6 (0,06) olduğunu varsayarsak, direkt olarak yol verilebilecek en büyük motor gücü,

Pn = 0,0023

"

55 kW olarak bulunur.

= 0,0023

1600 =61,3kW

°' 06 (norm ola rak 55 kW)

Sanayi bölgelerinde yolverme esnasında geçici olarak % 10 kadar gerilim düşümlerine müsaade edilebilir. An cak, çalışmakta olan diğer motorların % 5 kadar bir geri lim düşümü meydana getirdikleri düşünülürse, yeni yolve rilecek bir motor için ilâve olarak en fazla e = % 5 (0,05) kadar bir gerilim düşümüne müsaade edilebileceği anlaşılır. Bu durumda (9) bağıntısı,

S Pn = k a (1. 6)

0,05

u.

= 0,78 ; 7 (1 0,05)

'ntr

P = 0,0059

(11)

şeklini alır. Y ukarıdaki örneklere bu formülü uygularsak

ntr k °' S

= 1 6 0 k V A > u = 045 h a l i n d e :

P =0,0059 •

= 21 kW (norm olarak

0,045

18,5 kW)

ntr ° ' k S

= 160 k V A u = 0 > 0 6 h a l i n d e :

Pn = k

ntr _ 0,78

P =0,0059 n

= 157,3 kW (norm olarak

0,06

132 kW)

0,02 7.(1 0,02) şeklini alır.

Pn =0,0023 •

(10)

örneğin, bir fabrika 160 kVA gücünde ve uk = % 4,5 (0,045) olan bir transformatörle besleniyorsa, bu fabri

kada en fazla,

P n = 0 , 0 0 2 3 . —= 0 , 0 0 2 3 —5 = 8,2 kW

gücündeki bir motora direkt olarak yolverilebilir. Ancak motor güçleri norm olduğundan, bu, uygulamada en fazla 7,5 kW olarak alınabilir. Bu kez fabrikayı besleyen transformatörün 1600 kVA

Bu kez motor katalogundan 1500 dev/dak., 132 kVV'lık

bir motora ait a = 6,85, k = c o s ^ n . T? n = 0,87 .0,93 = 0,81 değerleri alınarak ve bunlar (9) bağıntısından çeki

len G 'un ifadesinde yerlerine konularak, yolalma esna

sında motorun,

e=

1 + k.S ntr aUkPn

(12)

1 0,81 .1600 6,85 . 0 , 0 6 . 1 3 2

= 0,04

e = % 4 kadar bir gerilim düşümü meydana getirdiği bulunabilir.