elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Sürücü Ayarları Motorun Enerji Verimliliğini Etkiler mi?

Son yıllarda birçok ülke elektrik motorları için minimum verimlilik gereksinimleri sınırlamalarını uygulamaya koydu. Hatta bu gereksinimler Avrupa Birliği’nde 1 Temmuz 2021’den beri daha da arttı. Verimli motor ve sürücüler kullanmak verimli bir sistemin temelidir. Değişken hızla çalışma kayda değer miktarda enerji tasarrufuna (15-40% arasında) neden oluyor. Peki sürücü parametrelerinin elektrik motorunun güç tüketiminde etkisi var mı?



A- A+
12.04.2023 tarihli yazı 3205 kez okunmuştur.
Bu çalışmada “Sürücü Ayarları Motorun Enerji Verimliliğini Etkiler mi?” sorusunun cevabı için simülasyon veya laboratuvar hesaplarından ziyade, asenkron motorlar üzerinden saha uygulamalarından faydalanarak cevap bulmaya çalışalım.
 

Değişken Tork ve Sabit Tork


İlk olarak uygulamanın tork niteliğini anlamak oldukça önemlidir. Değişken tork (variable torque: VT) ve sabit tork (constant torque: CT) terimleriyle karşımıza çıkan tork ne anlama gelmektedir? Sürücü bağlamında değişken tork (VT) dediğimiz zaman ikinci dereceden tork uygulamalarından bahsederiz, bu da torkun hızın karesiyle orantılı olarak arttığı anlamına gelir. Bunlar fan ve santrifüj pompalarında da karşımıza çıkan en yaygın uygulamalardır. (Burada istisna olarak not edilmelidir ki pozitif yer değiştirmeli pompalarda sabit tork niteliği bulunmaktadır.) Sabit tork uygulamaları özel olarak yükün büyük oranda hızla yer değiştirmediği uygulamalarda karşımıza çıkar. Bunlara taşıyıcı bantlar, ağır yük asansörleri ve karıştırıcılar örnek verilebilir.

Sabit tork uygulamalarında motora aktarılan voltaj sabit bir U/f oranını takip eder. Değişken tork uygulamalarında ise tork düşük hızlarda daha azdır. Bu nedenle nominal değerden düşük hızlarda motoru besleyen voltajı U/f oranında yapılandan daha da fazla düşürmek mümkündür. Motorun voltajı düşünce motordaki kayıplar düşer ve daha yüksek verimlilik kazanılır. Bu U/f veya VVC+ kontrol çekirdekleri seçildiğinde uygulanabilir.
 

 

Sabit veya değişken tork eğrilerini kullanmak her zaman optimal olmayabilir. Bunun ana nedeni motorun gerçek yükünün teorik eğridekinden farklı olmasıdır. Ayrıca değişken yüklü sabit tork uygulamalarının olduğu durumlar vardır. “Sabit” sözcüğünün sizi aldatmasına izin vermeyin. Bu, yükün sabit olduğu anlamına gelmez, sadece yükün hızdan bağımsız değiştiği anlamına gelir. Sabit tork uygulaması olan asansör örneğinde motor yükü onu kullanan insan sayısına bağlıdır. Burada motor yükü, asansörün boş ya da insanlarla dolu olmasına göre değişir.

 

Otomatik Enerji Optimizasyon İşlevi


Otomatik Enerji Optimizasyonu (Automatic Energy Optimization: AEO) işlevi üst düzey durumlarda bile optimal verimliliği sağlamada kullanılabilir. AEO motordaki mıknatıslanma akımını asıl yükün ihtiyacı olan seviyeye kadar düşürebilir. İleri algoritmalar iyi bir dinamik tepkiye izin verir. Fakat bunun da bir sınırı vardır ve bu fonksiyon yüksek dinamik uygulamalarda kullanılmamalıdır.
 

 

AEO işlevi kullanılarak ne kadar enerji tasarruf edebiliriz?


Günümüzde optimalden uzak çalışma sergileyen birçok örnek bulunmaktadır. AEO'nun sağlayacağı enerji tasarrufu da uygulama bazlı değişmekle birlikte özellikle optimal çalışmanın uzağındaki uygulamalar için hayat kurtarıcıdır. 
 

Saha Uygulamalarına Örnekler


Hadi tüm bunların gerçek hayatta nasıl işlediğine göz atalım. Üç motorun, üç klima santrali (hava işleme ünitesi) parçası olan dönen pervanelerinde ölçümler yapılmıştır. Tüm bu motorların belirtilen güçleri 2,2 kW’tır. Motorun giriş gücünü üç sürücü seçeneğiyle ölçtük: sabit tork (CT), değişken tork (VT) ve otomatik enerji optimizasyonu (AEO).

VT’nin CT’ye, AEO’nun CT’ye ve AEO’nun VT’ye göre güç tasarrufunu ortaya çıkardık. Bu üç motorun yükleri farklıydı.

1. pervane nominal hızdaki (1500 rpm) gücü 1,05 kW oldu. Bu da motorun 2,2 kW’lik nominal gücünün %48’ine denk gelmektedir. Demek oluyor ki motor normalden daha büyüktü. 2. pervanenin nominal hızdaki gücü 1,93 kW’tı. Bu da motorun nominal gücünün 88%’ine denk geliyordu. Sonunda 3. pervanenin nominal hızdaki eşleşmesi 2,29 kW ile muazzamdı. Bu da nominal gücün 104%’üne denk geliyordu.




... ve bunların sonuçları

Beklendiği gibi bu üç durumda da VT seçeneği hız nominalden düşük olduğunda sonuç verdi. Hızın düşük olması göreli (mutlak değil!) kazancın yüksek olması demektir. 3. pervanede, motor hacmi ve yükü eşleşmesinin en iyi olduğu durumda, CT ile karşılaştırıldığında AEO işlevi VT seçeneği ile benzer kazanç sağladı. Bu yüzden AEO yerine VT seçmenin bir kazancı yoktu. 2. pervanede, eşleşmenin artık iyi olmadığı durumda, nominal hızdaki kazanç % 0.5 civarındaydı. Daha düşük hızda kazanç daha fazlaydı. Mesela %75 hızda kazanç %7-9 aralığında iken %50 hızda kazanç %22-25’teydi. Motor gücünün gerekenin iki katı olduğu 1. pervanenin kazancı çok daha fazlaydı. Nominal hızda %5 civarındaydı. (Kim demiş tam hızda çalışan sürücülerin enerji verimliliği sağlayamayacağını?) %75 hızda kazanç %7-13 ve %50 hızda ise kazanç % 25-37 civarındaydı.

Bu enerji kazançları kayda değer düzeyde mi? Hadi bu soruya cevaben şu örneklere bakalım. 4 kutuplu 2,2 kW’lık IE1 verimlilik sınıfındaki asenkron motor için ortalama verimlilik %82.02’dir. IE2 sınıfında bu değer % 2.5 yükselerek 85.5’e çıkıyor. IE3 sınıfındaki aynı motor için ortalama verimlilik IE1’e göre % 6 yükselerek %88.06’ya çıkıyor. Çoğu durumda doğru sürücü seçeneklerindeki kazançlar IE1 motoru IE3 hatta IE4 ile değiştirirken en azından boyu ile aynı sırada olacak. En yüksek verimlilikte motora yatırım yapacaksanız neden uygulamanızı uygun sürücü seçenekleriyle optimize etmeyesiniz?


Performansınızı ilk günden optimize edin

Yukarıdaki örneklerde de gördüğümüz üzere daha başlangıçtan hassas ayarlanmış sürücü parametresi seçenekleri iyi bir sonuç alınmasını sağlıyor. Yıllık enerji kazançlarınızı %20’ye kadar, çalışma zamanını %35’e kadar çıkarabilirsiniz ve sürücünüzün ömrünü optimum kalibrasyon ve kurulum ile uzatabilirsiniz.

Kaynak:


Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar