Emo Frekans Konvertörü

OG MOTORLARINDA ENERJ TASARRUFU AMALI FREKANS KONVERTR KULLANIMI VE UYGULAMALARI

Attila YAPAR

[email protected]

ZET

Toplam elektrik enerjisinin yaklak %40n tketen elektrik motorlarnda enerji verimlilii konusu, mhendislik almalarnda her zaman gncelliini koruyan en nemli konulardan biridir. Artan nfusla ve buna paralel tketimle birlikte ime suyu, atk su ve zirai (sulama) amal altyap sistemlerinde kullanlan motorlarn glerinin bymesinden ve imalat retim kapasitelerinin artmasndan dolay prosesteki motor glerinin artmas; saylar standart alak gerilim motorlarna gre ok az olmakla birlikte, tkettikleri enerji asndan toplam motorlarn tkettii enerjinin %23 n tketen orta gerilim motorlar, enerji tasarrufu almalarnda dikkate alnmas gereken ana unsurlardandr. Bu bildiri de orta gerilim motorlarnda frekans konvertr kullanlarak yaplabilecek enerji tasarrufu konusu, daha ok pratik rneklemelerle ele alnmaya allmtr.

GR:

Elektrik motorlarnn dnyadaki toplam elektrik tketiminde pay, yaklak % 43-46 arasndadr. Motorlarn ihtiyac olan enerjinin retimi srasnda atmosfere yaklak 6.040Mt CO2 (karbondioksit) salnm yaplmaktadr. 2030 ylna kadar, etkili ve kapsaml enerji politikalar izlenmezse, elektrik motorlarnn enerji

tketimi ylda 13.360 TWh ve bu enerjinin retilmesi iinde ylda 8.570Mt CO2 salnm olaca ngrlmektedir.

Elektrik motorlarnn tkettii enerjinin u an son kullanclara maliyeti, ylda 565 milyar US$ olup, bu rakamn 2030 ylnda 900 milyar US$ olmas beklenmektedir.

Tablo1 :Sektrlere gre, EDMS* elektrik tketimleri

Sektr Elektrik Tketimi % Tm EMDS elektrik tketimi

% Sektr elektrik tketim oranlar

Endstri 4488 TWh/yl %64 %69

Ticari 1412 TWh/yl %20 %38

Ev , iyeri ve binalar 948 TWh/yl %13 %22

Nakliye ve tarm 260 TWh/yl %3 %39

Kaynak: IEA istatistik, 2006 (national electricty demand); A+B International, 2009 (motor calculations) * EMDS : Elektik motor-driven system (Elektrik motorlar ile tahrik edilen sistemler)

2030 ylna kadar, dnyadaki tm lkelerin minimum enerji performans standartlarna (MEPS) uymas durumunda ylda endstriyel elektrik motorlarnn enerji tketimlerinde 322TWh tasarruf ve bunun yannda 206 Mt CO2 salnmnda engellenebilecei tahmin edilmektedir. Elektrik motorlar sektrlere gre snflandrlrsa, kametgahlar : Soutma (klima, buzdolab), fanlar, yemek piirme cihazlar (frnlar, davlumbazlar, frn fanlar) kk

ev aletler (mikserler ), amar makinalar, sa kurutma makinalar, hard disk ve fanlar, bahede kullanlan cihazlar, otomatik kap gei sistemleri Ticari binalar: Motorlar genellikle stma, soutma sistemleri (HVAC), asansr, bro makinalarnda (hard disk, fanlar)kullanlr. Tarm : Pompa ve konveyr sistemleri. Tama: Elektrik trenler, arabalar, motorsikletler. Endstri: Pompalar, fanlar, konveyrler, vinler, kompresrler. Avrupa birlii lkelerinde endstride kullanlan elektriin %70 ini elektrik motorlar tketmektedir.

Motorlarn sektrlerdeki paylar :

Endstri :68.9% Ticari : 38.3% (arlkl

HVAC) Tarm : 20% - 25% (pompa

,fan) kematgah : 20% - 25%

(soutucu , dondurucu ve HVAC) Ulam : 60% elektrikli

tam a sistemleri Kaynak (UIC, 2008).

Byk gl motorlar: Byk gl motorlar dendiinde; gc 375 kW, gerilim seviyesi 1kV zerindeki motorlar anlalmaktadr. Adet olarak saylar az olmakla birlikte, toplam motorlarn tkettii enerjideki paylar %23 civarndadr. Uygulama alanlar, altyap uygulamalarnda (atksu, ime suyu ve sulama amal pompalar) ve endstriyel tesislerde fan, pompa, konveyr ,vin uygulamalar.

Tablo2 : Elektrik motorlarnn tipleri, enerji tketimleri ve adetleri

Minimum Size 1kW Tm Elektrik Motor Tipleri Maksimum 100.000kW Kk motorlar 10W-750 W Pompa ,fan Tek fazl

Tablo3 : Sektr ve son kullanc baznda global enerji tketimleri (TWh) 2006

Sektr Tm Aydnlatma Elektronik Elektroliz Istma Standby Motor

Endstri 6500 500 200 500 800 100 4400

Ulam 300 100 0 0 0 0 200

kametgah 4300 900 700 0 1600 200 900

Ticari ve servis 3700 1300 500 0 300 200 1500

Tarm, orman ve balklk

400 0 100 0 200 0 100

Diger 500 100 100 0 200 0 200

Kaynak: A+B International, 2009

ekil 1 :Sektr ve son kullanc baznda global enerji tketimleri (TWh) 2006

zetle, yukardaki saysal veriler bize, tketilen elektrik enerjisini iinde elektrik motorlarnn paynn hangi seviyelerde olduunu; elektrik motorlarnn boyutlandrlmasnda, seilmesinde ve iletme aamasnda efektif kullanldnda yapabileceimiz enerji tasarrufunu ve bu sayede atmosfere atlacak CO2 emisyonunu hangi boyutlarda azaltlabileceimi gstermesi asndan ok nemlidir. Burada, byk gl motorlarn frekans konvertr uygulamalar ile, nasl enerji

tasarrufu yaplabilecei aklanmaya allacaktr.

ncelikle orta gerilim motorlarnn yol vermesinde kullanlan frekans konvertrleri ve eitlerinin neler olduuna baklacak olursa; Orta Gerilim Frekans Konvertr Tipleri Orta Gerilim frekans konvertrleri, yk tipine (karesel yk, sabit moment, sabit g) motor gcne, motor yapsna (ksa

devre asenkron motor, bilezikli asenkron motor, senkron motor, kalc mknatsl motor) ve imalatlarn gelitirdikleri teknolojilere gre farkllklar gsterir. Uygulamalarda karlalan balca tip frekans konvertrleri unlardr;

1. Gerilim Kontroll Inverterler

(Voltage Source Inverter,VSI )

ekil 2 : Gerilim kaynakl OG frekans konvertr

Sistem, DC barada sabit gerilim tutmak iin gerilim kontroll inverterden oluur. Giri harmonik seviyesini drmek iin, giri dorultucu devresi (rectifier) 12 veya 24 pulse olarak seilir. AC gerilim, dorultucu devresinden DC gerilime dnm olarak kar. DC baradaki kondansatrler, dorultucu kndaki DC gerilimi dzeltmek, depolamak ve motorun ihtiyac olan reaktif enerjiyi salamak iin kullanlr. DC gerilim, GTO (GateTurn-Off Thyristor), yksek gerilim IGBT (Insulated Gate Bipolar Thyristor) ya da IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor) gibi g elektronii anahtarlama elemanlar kullanlarak ntr noktas birletirilmi iki ya da 3 katl evirici (inverter) devresinde istenen gerilimde ve frekansta alternatif gerilime dnr. Ntr

noktas birletirilmi DC bara motor yklenebilirliini arttrr.

Baz imalatlar opsiyon olarak evirici knda k sins filtresi kullanr. Bunun amac evirici kndaki gerilimdeki pikleri elimine etmek ve motora tam sinsoidal gerilim vermektir. Bu sayede evirici devredeki anahtarlamadan kaynakl motor sarglarna uygulanacak du/dt pik gerilimleri engellenerek motor sarglarnda oluacak izolasyon skntlar alm olur, ayrca da frekans konvertr ile motor aras kablo mesafesi kstlamas ortadan kalkarak kablo boyu istenildii kadar uzatlabilir. 1.1 ok Katl Gerilim Kontroll Inverterler (Multi Level Voltage- Source Inverter,VSI)

ekil3: ok katl gerilim kontroll OG frekans konvertr

Bu tip frekans konvertrleri gerilim kontroll invertrlerinin en yaygn kullanlan tipidir. Giri besleme tarafnda ok sargl faz kaydrmal zel bir transformatr kullanlr. Kullanlan transformatr sayesinde dorultma devresi 24-36 pulse arasnda olabilir.

Kullanlan modllerde (low voltage module) dorultma, DC bara ve evirici devreleri birlikte bulunur. 2 veya 3 katl evirici teknii kullanlr. Bu tip frekans konvertrlerinde, k filtleri kullanlmasna ihtiya yoktur. 36 pulse kadar kullanlabilen giri dorultucu devresi sayesinde harmonik akm seviyeleri standartlarda tanmlanan IEEE-519 (1992) deerleri olduka altndadr. Tam ykte g faktr 0,95 civarndadr. Toplam frekans konvertr verimi tam ykte transformatr dahil yaklak %97dir. k gerilimin sinsoidal olmasndan dolay zellikle eski sistemlerin frekans konvertr ile yenilenmesi durumlarnda zel bir kablo ya da k filtre kullanlmasna ihtiya yoktur.

ekil4. Alak gerilim modl

Avantajlar: ok dk hzlarda tam tork verebilme Giri g faktr 1e yakn Motor sarglarnda ekstra stres olumaz Kablo boyu istenildii kadar olabilir. Kk boyutlar Yksek verimlilik Yksek dinamik performans

Uygulamalar: Fan, pompa, kompresr, extruder, yksek dinamik hz hassasiyeti istenen yerler Teknik Datalar G : 8000 kWa kadar Gerilim : 2,3 6,9 kV k Frekans : 0 200 Hz. Konverter verimi : %97-98 Hz kontrol aral : 0-100%

2. Akm Kontroll Inverterler (Current Source Inverter ,CSI)

Sistem DC baral akm kaynakl inverterden oluur. Giri tarafnda kontroll dorultucu ve reaktrl DC bara bulunur. Kendinden kontroll inverter devresi DC akm ayarlanabilir frekansta 3 faz akma dntrr. Motor akmnn genlii dorultucu devresi ile, motorun hz ise inverter devresinden kontrol edilir.

ekil 5. Akm kontroll inverter

Avantajlar: 4 Blge alma imkan Ekonomik bir zm. Dezavantajlar: Dk hzlar iin uygun deil. Dk hzlarda g faktr dk.

DC barada reaktr kullanm ilave kayplar ve maliyet getirir. Uygulamalar : Pompa, Fan, Blower Teknik Datalar G : 8000kW kadar Gerilim : 2,3 6,9kV k Frekans : 0 - 75Hz. Konverter verimi : %97 Hz kontrol aral :2-100%

3. Yk anahtarlamal Inverter (Load Commutated Inverter LCI )

AC akmdan kontroll dorultucu ile DC akm elde edilir. DC barada reaktr kullanlr. Yk anahtarlamal inverter DC akm anahtarlayarak motora deiken frekans ve gerilim uygular. nverter statik komutatr gibi davranr. Bu uygulamada senkron makine ayn DC makine gibi kontrol edilir.

ekil6. Akm anahtarlamal inverter

Avantajlar: Orta ve yksek gl motorlarda kullanlabilir. Frasz ve bilezikli Senkron makineler iin uygundur.

4 blge alabilir. Geni hz ayar sahas ve g aral

Dezavantajlar: Standart ksa devre asenkron motor iin uygun deil. Basit ve ekonomik bir zm deil. Standart frekans konvertrne gre hacmi byk .

Uygulamalar; Haddehane Denizcilik imento Deirmeni Maden vin kaldrma Tnel fanlar Teknik Datalar G : 1-80 MW a kadar Maksimum hz : 7500 rpm Konverter verimi : >%99 Hz kontrol aral (0)-10-100%

4. Cycloconverter Her bir motor faznn paralel olmayan 6 pulse kendi inverteri bulunur.3 fazl akm kaynakl konvertr gibi davranr.

ekil7. Akm anahtarlamal inverter

Cycloconverter herhangi bir DC ara devre olmadan ebeke frekans ve gerilimini yk frekansnda deiken gerilime evirir. Yk frekans ebeke frekansnn %40 ile snrldr. Frekans ayar sahasnn zerinde konvertrn maksimum performans stator ve uyarma akmmn statik ve dinamik olarak kontrol edilerek salanr. Avantajlar: 4 blge alma Motor g faktr 1 yaplabilir. Yksek stall ve tutma torku Dk hzlarda mkemmel kontrol Yksek dinamik hassasiyette ar yk kapasitesi Alan zayflatma blgesi: 1:3 Dezavantajlar: Maksimum k frekansnda limitli G faktr hz ayar blgesi zerinde sabit deil. Uygun ekonomik bir zm olmayabilir. Standart drive a gre fazla alan kaplar Uygulamalar: Hadde Gemi uygulamalar Maden vin uygulamalar Tunel fanlar Teknik Datalar G : Alak Gerilim 1,5-15 MW a kadar Yksek Gerilim 5-30MW Maksimum hz: 600/720 rpm 50 Hz sistemde Hz aral : 0-100 Hz Motor frekans: 20-24 Hz.

5. Kaskat / Kramer / slip enerji geri kazanm Inverter (Cascade/Kramer/ Slip Energy Recovery (SER) )

Rotor gerilim ve frekans 3 fazl diyot ya da tristr kpr dorultucu devresi ile reaktrl DC baraya oradan da AC olarak

ebekeye baslr. Motorun hz DC akm kontrol edilerek salanr.

ekil8.Kaskat inverter

Avantajlar: Rotor devresinin enerjisini ebekeye verecei iin ekonomik bir zmdr. Yksek toplam verim Motora konvertrden bamsz olarak yol verilir ve sabit hzda alr. Doasndan by-pasl bir sistem. Mevcut bilezikli motorlarn revizyonu iin uygun zm Dezavantajlar ; Standart ksa devre motorlarda kullanlmaz G faktr hz ayar sahas dnda sabit deil. Uygulamalar: Fan, pompa Bizekli asenkron motor revizyonlarnda Krc ve deirmen Kompresr ve blower Aa soyma makinalar

ENERJ TASARRUFU Giri blmnde de ksaca zetlendi gibi, toplam enerji tketiminin byk blm (yaklak %40) elektrik motorlar tarafndan yaplmakta. Elektrik motorlarnn alt krlmlar yapldnda fan ve pompalarn tketimdeki pay % 38, kompresrlerin pay ise %32. (Kaynak DE Almeida et al. 2008b; A+B International,2009.) Yk karakteristiinden dolay, frekans konvertr uygulamalar ile enerji tasarrufu yaplabilecek en iyi uygulamalar fan ve pompalardr. Bu bildiride, frekans konvertr ile enerji tasarrufu almalar hem yk karakteristii asndan, hem de motor uygulamalarnn byk bir blmn kapsamas asndan ncelikle fan ve pompa uygulamalar sonrasnda ise kompresr uygulamalar zerinden incelenmitir.

Frekans konvertr ile motor uygulamasnda tasarruf edebilmenin tek

art, prosesin bize hz azaltma imkan verebiliyor olmasdr. u asla unutulmamaldr ki bir fann, pompann, blowern ya da kompresr motorunun nominal devrinde almas gereken bir yerde frekans konvertr ile enerji tasarrufu yapmak sz konusu olamaz. Burada u da yanl anlalmasn, frekans konvertr enerji tasarrufu yapmasa bile yumuak kalk-duru zellii bile sistemin mekanik mrn ve bakm sresini ciddi anlamda uzatmakta dolayl olarak yine de bize ekonomik fayda salayabilmektedir. Frekans konvertr ile enerji tasarrufu nasl yaplabiliri anlamak iin ncelikle yk tiplerini incelemek gerekir.

a. Deiken Momentli Ykle; Fan ve pompa ykleri karakteristik olarak deiken momentli yklerdir. Deiken momentli yklerde moment hz ile karesel orantl deiir. Bu nedenle bu tip yklere karesel momentli yklerde denir.

ekil 9 : Deiken momentli ykler ve devire gre akm, tork, g ilikileri

Deiken momentli yklerde tasarrufun nasl edilebileceini aadaki basit denklemler aklamaktadr.

Debi Hz likisi Q1 / Q2 = n1 / n2

Basn Hz likisi H1 / H2 = (n1 / n2)

2

G Hz likisi P1 / P2 = (n1 / n2)3

Q1 : n1 hzndaki debi Q2 : n2 hzndaki debi H1 : n1 hzndaki basn H2 : n2 hzndaki basn P1 : n1 hzndaki g P2 : n2 hzndaki g Buradan kan sonular ; 1. Hz ile debi doru orantldr 2. Hz ile basn karesel orantldr 3. Hz ile g kpsel orantldr.

Kk bir rnek verecek olursak motorun devri %10 yavalatldnda, ebekeden ekilen g; n2 = 0,9 n1

P1 / P2 = (n1 /0,9 n1)3

P1 / P2 = (n1 /0,9 n1)

3 P2 = 0,729 P1 Yukardaki denklemden de grld gibi hzn %10 azalmas durumda ekilen g ilk gce oranla %27 azalmtr. Burada frekans konvertrnn verimini de %96-97 aras aldmzda giri gc; P2 =( 0,729 / 0,96) P1 = 0,76 P1 olacaktr. Yaklak %24 tasarruf. Pompa ya da fann debi kontrol mekanik olarak yaplyorsa; yani sistemde vana ya da klepe kullanlyorsa elbette vana ya da klepenin kslmas durunda da ebekeden ekilen akm ve g nominal deerlerin altnda olacaktr. Fakat frekans konvertr ile karlatrldnda olduka dk oranlarda kald grlr. Aada bir blowerda frekans konvertr kullanlarak yaplan enerji tasarrufu uygulamas rnei verilmitir. Motor etiket deerleri: 500kW, 3300V, 6 kutup (1000rpm), motor verimi %95

alma art: 1. %70 debi giri damper ile motor nominal hznda

ekil 10 : Blower motoru enerji tketimi

2. %70 debi frekans konvertr ile Giri damperi ile ebekeden g tketimi 500kW x 0,9 x 0,68 / 0,95 =322kW 0,68 a noktasnda giri damperi ile %70 debideki g tketimi 0,95 motor verimi Frekans konvertr ile; 500x0,9x(0,7)3 = 154kW Motor giri gc : 154kW / 0,95 = 162,4kW ebekeden ekilen g ; 162,4 / 0,97 = 167kW 0,97: frekans konvertrnn verimi Tasarruf edilen enerji : 322-167 = 155kW

Bu motorun ylda 6000saat altn dnrsek yllk enerji tasarrufu: 155kW x 6000* saat = 930.000kWh *6000 saat alma yaklak 8.3 ay 24 saat alma. Not: 0,9 arpan motorun nominal gc ile mekanik g arasndaki orandan gelmektedir. imdide pompa uygulamasnda enerji tasarrufunu inceleyelim.

ekil 11 : Sv ak ve g karakteristii.

alma artlar: Motor: 1000kW toplam alma saati 4000 saat %85 ak alma zamann yarsnda %60 ak alma zamann dier yarsnda Vana kontrol ile alma; %85 akta,

P = %91 x 1000kW =910kW %60 akta, P = %76 x 1000kW =760kW Yllk enerji tketimi; (910kW x 2000h)+ (760kW x 2000h) =3.340.000kWh Frekans konvertr ile; %85 akta, P = (%85)3 x 1000kW =614kW %60 akta, P = (%60)3 x 1000kW =216kW Yllk enerji tketimi; (614kW x 2000h)+ (216kW x 2000h)=1.660.000kWh Yllk enerji tasarrufu : 3.340.000kWh - 1.660.000kWh = 1.680.000kWh yaklak %50 tasarruf CO2 Karbondioksit salnmndaki azalma ise 635.040kg imento fabrikasnda yaplan gerek bir uygulama rnei; Uygulama : imento fabrikas (Kuzey Vietnemda) Hedef : 3 fan motoruna enerji tasarrufu amal frekans konvertr uygulamas . Mevcut durum: Fan motorlarnn debisi damper kontrol ile kontrol edilmekte.

1. Farin Deirmen Fan

ekil12: imento fabrikasndaki 3 motora frekans konvertr uygulamas

Nominal G: 800kW Nominal Gerilim: 6000V Nominal Akm: 94,9 A

ekil 13: Fann giri g karakteristii

G faktr : 0,86 Devir : 1450 rpm alma Rejimi: Ortalama ekilen akm 75A , ylda toplam 7500 saat alma Fann yk erisi bulunamadndan yandaki genel fan karakteristii kullanlmtr. Mevcut durumdaki g tketimi;

P =3 x 6000V x 75A x 0,86 P =670kW

%100 ykte ebekeden ekilen g: Mil gc / motor verimi =766kW Giri gc (%) 670kW / 766kW =%87,5 eriden ak oran: %83,8 bulunur.

1. Klepe kontrol ile enerji tketimi : 670kW

2. Frekans konvertr kullanldnda; Hz deiimi : %83,8 Mil gc (kW) = Nominal Mil gc (kW) x (Ortalama hz % )3 = 720kW x 0,8383 = 424kW Giri gc = mil gc / motor verimi / FC verimi = 470kW

3. Enerji Tasarrufu : 670kW - 470kW =200kW Yllk enerji tasarrufu : 200kW x 7500saat = 1.500.000 kWh Yllk enerji tasarruf tutar : 1.500.000 kWh x 1.095 = 1.642.500.000 VDN

2. n Istc Fan Nominal g : 800kW Gerilim : 6000V Akm : 95,7A G faktr : 0,85 Devir :1450 rpm


alma rejimi: ortalama ekilen akm 83A, ylda toplam 8000 saat. Fann yk erisi bulunamadndan yandaki genel fan karakteristii kullanlmtr. Mevcut durumdaki g tketimi;

P 3 x 6000V x 83A x 0,85 P =733kW %100 ykte ebekeden ekilen g: Nominal mil gc / motor verimi =766kW Giri gc (%) 733kW / 766kW =%95,7 eriden ak oran: %94,7 bulunur.


2. Frekans konvertr kullanldnda;

Hz oran: %94,7 Mil gc (kW) = Nominal Mil gc (kW) x (Ortalama hz % )3 = 720kW x 0,9473 = 612kW Giri gc = mil gc / motor verimi / fc verimi = 678kW

3. Enerji Tasarrufu : 733kW - 678kW

=55kW Yllk enerji tasarrufu : 55kW x 8000saat = 440.000 kWh Yllk enerji tasarruf tutar : 440.000 kWh x 1.095 = 481.800.000 VDN

3. Deirmen Hava fan


Nominal g : 400kW Nominal gerilim : 600kW Nominal Akm: 48A G faktr : 0,85 Devir :980 rpm alma rejimi: ortalama ekilen akm 40A, ylda toplam 6000 saat alma. Fann yk erisi bulunamadndan yandaki genel fan karakteristii kullanlmtr.

Mevcut durumdaki g tketimi;

P 3 x 6000V x 40A x 0,85 P =353kW %100 ykte ebekeden ekilen g: Nominal mil gc / motor verimi =383kW Giri gc (%) 353kW / 383kW =%92,2 eriden ak oran: %90,2 bulunur.


2. Frekans konvertr kullanldnda; Hz oran: %90,2

Mil gc (kW) = Nominal Mil gc (kW) x (Ortalama hz % )3 = 360kW x 0,9023 = 264kW Giri gc = mil gc / motor verimi / fc verimi = 293kW

3. Enerji Tasarrufu : 353kW - 293kW

=60KW Yllk enerji tasarrufu : 60kW x 6000saat = 360.000 kWh Yllk enerji tasarruf tutar : 360.000 kWh x 1.095 = 394.200.000 VDN

Tablo 5 : Uygulama Sonucu

Farin Deirmen Fan

n Istc Fan

Deirmen Hava Fan

Toplam

Motor Gc kW 800 800 400 2000 Enerji Tketimi kW 670 733 353 1.756 Enerji Tasarrufu

kW 200 (-%30) 55 (-8%) 60 (-17%) 315 (-18%)

alma Saati saat/yl 7.500 8.000 6.000 ---- Enerji Tasarrufu

MWh/yl 1.500 440 360 2.300

CO2 azalmas* t CO2/ yl 900 264 216 1.380 Tasarruf Tutar**

US$/ yl 82.500,-$ 24.200,-$ 19.800,-$ 126.500,-$

* 0,6t-CO2 / MWh ** 1,095 VDN / kWh = 0,055 US$ /kWh

b. Sabit Momentli Ykler ;

ekil 16: Sabit momentli ykler ve devire gre akm, tork, g ilikileri

Sabit momentli ykler grubuna asansr, vin, kompresr, konveyr ykleri girer. Yukardaki ekilden de grlecei motor akm, motor devri ile deimez, tm hz aralnda motor akm dolays ile motor torku sabittir. Motor gc ise devirle doru

orantl deiir. Motor devri hangi oranda deiirse, motorun ebekeden ektii gte o oranda deiir. Aada santrifj tip bir gaz kompresrnde enerji tasarrufu almas rnei bulunmaktadr.

Tablo 6 : Kompresr ve motor teknik bilgileri

Kompresr Modeli 4V-2S Motor modeli YB450M1-2

retici inde kimyasal gazlar reten bir fabrika

retici Nanyang Motor Plant

Ortam Kark Gaz (CO,H2) Nominal g Pdn 450kW G 323 kW Nominal hz n0 2980 rpm Nominal hz 14029 rpm Nominal gerilim U0 6kV Nominal ak 20190 m3/h Nominal akm I0 52.1A Giri Basnc 1.35 MPa Nominal g faktr 0.88 k Basnc 1.85 MPa Acceleration rate 1:4.7 Butonal ve oktanol gaz karm ve eten gaz sentez reaksiyon tankna girer. Propanaln gaz faz katalizrn etkisi ile oluur ve soutmadan sonra kaba propanal elde edilir. Hava kompresr aracl ile

dndrlr. Sv proponal rectifying tankna girer, propanol rn olarak dar alnr. Sistemin ematik gsterimi aadadr.

ekil 17: Prosesin ematik gsterimi

Kompresr motoruna direk olarak yol verilmesi, motorun her defasnda ar kalk yk ile kar karya gelmesine neden olur. Ayrca sistemin grlts ok fazladr. Yksek kalk akmlar ve ek olarak yksek titreimden dolay motor ok

nadir tam ykte alabilmektedir. Ayrca vana kontrolnden dolay sistem gereksiz yere fazla enerji tketmektedir. Bu sebeplerden dolay frekans konvertr taklmasna karar verilmitir.

Tablo 7 : Karlatrma Tablosu

Direk alma Frekans konvertr Motor Hz 2980rpm 1200rpm Giri Akm 47A 7A G Faktr 0,47 0,85 Vana aklk oran (FV1001) %35-40 %100 Giri Basnc 1,35Mpa 1,35Mpa k Basnc 1,85Mpa 1,43Mpa Basn Fark 0.5MPa 0.08MPa k ak 20190m3/h 8455m3/h Enerji tasarruf hesab : Ylk alma sresi : 360 gn Elektrik birim fiyat 0.65yuan / kWh Direk alma durumunda : Giri Gerilimi Ud :6kV Ortalama Giri Akm : 47 A

G Hesab Pd ==3 UIcos=1.7326470.47=230kW, Yllk Enerji Tketimi Cd= TPd=(360x24) 230=1.987.200kWh Yllk Enerji Maliyeti =1.987.2000.65=1.291.680,-yuan

Frekans Konvertr ile : Giri Gerilim Ud :6kV Ortalama Giri Akm Ib : 7 A

G Hesab Pd ==3 UIcos=1.732670.85=62kW, Yllk Enerji Tketimi Cb= TPd=(360x24) 62=535.680kWh Yllk Enerji Maliyeti =535.6800.65=348.819 ,-yuan Enerji Tarasrufu : C= CdCb, enerji tasarruf oran =(C/Cd)100%,

Yllk enerji tasarrufu :C=CdCb = 1.987.200-535.680=1.451.520kWh Enerji Tasarruf oran :(C/Cd)100% =1.451.520/1.987.200=73.0%, Tasarruf Tutar M=1.291.680-3.48.192=943.488yuan (USD 138.748,-) Elektrik tasarrufunun yannda dier kazanmlar; 1. Yumuak kalk sayesinde, motor kalk akm nominal akmndan ok daha azdr. Dk kalk akmlar ebeke zorlanmalarn ve gerilim dmn engeller 2. Basn farknn azalmasndan dolay 120 dB olan grlt 75dB lere inmitir. Mekanik ekipman zerindeki ekstra yk ortadan kaldndan, ekipman mrleri artt ve bakm periyodlar uzamtr . 3. G faktr 0,47 den 0,85e ykselmitir. SONU:

Elektrik enerjisin byk bir ksmn tketen elektrik motorlarnda, etkin bir enerji tasarrufu yapmann uygulanabilir en basit yntemlerinden olan, zellikle 1kV un altndaki alak gerilim motorlarnda youn olarak kullanlan frekans konvertrleri, orta gerilim uygulamalarnda da g elektronii anahtarlama elemanlarndaki teknolojik gelimeler ve pazara olduka rekabeti fiyatlarla girmeye alan yeni oyunculardan dolay, den maliyetler sayesinde yakn zamanda ok daha hzl bir ekilde gndemimizde olacak grlyor.

Enerji tasarrufu yaplacak potansiyel uygulamalarda kesinlikle iyi bir n ett ve aratrma yaplmaldr. Yaplacak aratrmann sonunda, seilecek frekans konvertrnn teknik zelliklerini uygulamann ihtiyalarn karlyor olmasna bilhassa dikkat edilmelidir.

Bildiri de orta gerilim frekans konvertrlerinin sadece enerji tasarrufu

yn anlatlmaya allm olup, elektrik sayacna yansmayan, ama dolayl olarak kullancya en az fatura kadar fayda salayan mekanik sistem zerindeki faydalarnn da gz ard edilmemesi gerekiyor.

KAYNAKLAR

1. International Energy Agency 2011 Energy Efficiency, Policy Opportunities for Electrical Motor-Driven Systems .

2. Fuji Electric Medium Voltage IGBT Inverters product catalogue.

3. A Guide to Medium Voltage Variable Speed Drive (ABB).

4. Report on Energy Saving Survey by medium voltage inverter for cement factory- A case of cement factory in North Vietnam- 2011

Documents

Emo Frekans Konvertörü