1 alternatÖrlerİn paralel...
TRANSCRIPT
-
ALTERNATÖRLERİN PARALEL
BAĞLANMASI
1
-
• Elektrik santralleri şebekelerin güç ihtiyaçlarını karşılamak için başka santrallerle paralel bağlanır.
• Güç ihtiyacı günün her saatinde değişiklik gösterdiği gibi, mevsimlere göre de değişiklik gösterir.
Bazı durumlarda güç ihtiyacının bir alternatör tararından karşılanması yerine birkaç alternatör
tarafından karşılanması, verimi yüksektir. Çünkü büyük güçlü bir alternatörün, yükün az olduğu
zamanda çalıştırılması, alternatör verimini azaltır.
• Şebekelerin artan güç ihtiyaçları karşısında santralde bulunan birkaç alternatör paralel bağlandığı
gibi, başka santrallerle da paralel bağlanabilir.
• Elektrik santrallerinde alternatörlerin bakımları sırasında abonelerin enerjisiz kalmaması için birden
fazla alternatör bulundurmak ve bakımdan sonra da gerektiğinde paralel bağlamak alternatör
ömrünü ve verimi arttıran faktörlerdir.
• Günümüzde tüm alıcıların ihtiyaçlarını karşılayabilecek güçte alternatör üretilemediğinden birden
fazla küçük güçlü alternatör kendi aralarında paralel bağlanarak büyük güçlü alıcıları beslerler.
2
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Alternatörlerin paralel bağlanmalarını gerektiren nedenler aşağıdaki gibi özetlenebilir.
• Tek alternatöre göre çok alternatör daha fazla güçteki yükleri besleyebilirler.
• Birden fazla alternatörün paralel bağlanarak yükü beslemesi sistemin güvenirliliğini arttırır.
Alternatörlerden birisinin arızalanması durumunda yük enerjisiz kalmaz.
• Paralel bağlı alternatörlerden bakıma ihtiyacı olanlar devre dışı alınabilir. Bu durumda yükü
paralel bağlı diğer alternatörler beslerler.
• Belirli güçteki yükü tek alternatör besliyor ise yük miktarı azaldığında alternatör tam yükünde
çalışmayacağından verimliliği düşer. Fakat aynı güçteki yükü birden fazla küçük güçlü
alternatörler besliyorsa, yükün azalması durumunda azalan yük miktarı kadar alternatör devre
dışı yapılarak diğer alternatörlerin daha verimli çalışmasını sağlar.
3
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
4
Alternatörlerin Paralel Bağlanma Şartları
• Bir alternatör ya şebekeye yada başka bir alternatöre paralel bağlanır. Ancak bu alternatörün
diğer bir alternatörlere yada şebekeye paralel bağlanması için bazı şartlar yerine getirilmelidir.
• Aynı bara sistemine birden fazla alternatörün paralel bağlanabilmesi dikkat edilecek en önemli
faktör şebekede gerilim dalgalanması oluşturmamaktır. Bu amacın yerine getirilebilmesi için
yapılacak işlemlere "SENKRONİZASYON" şartları veya senkronlama adı verilir.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
V1, f1
Şebeke
S
G
Yük
V2, f2
R1
S1
T1
R2S2 T2
Alternatörün şebekeye paralel bağlanması
• Yükü besleyen şebekenin gerilimi V1,
frekansı f1 ve gerilimin faz sırası da R1, S1 ve
T1’ dir. Şebekeye paralel bağlanacak olan G
alternatörünün uç gerilimi V2, frekansı f2 ve
faz sırası ise R2, S2 ve T2’dir.
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
5
Senkronlama işleminin gerçekleştirilmesi yani G
alternatörünün şebekeye paralel bağlanabilmesi için aşağıda
sıralanmış olan paralel bağlanma şartları yerine getirilmelidir.
• Şebeke ve paralel bağlanacak G alternatörünün aynı
fazlarına ait uç gerilimleri aynı olmalıdır (V1=V2). G2’nin
gerilimi %10’u kadar fazla olabilir.
• Şebeke ve paralel bağlanacak G alternatörünün uç
gerilimlerinin faz sıraları aynı olmalıdır. (R1, S1, T1 - R2, S2ve T2)
• Şebeke ve paralel bağlanacak G alternatörünün
frekansları eşit olmalıdır (f1=f2). G’nin frekansı %1 kadar
fazla olabilir.)
• Şebeke ve paralel bağlanacak G alternatörünün aynı
fazlarına ait gerilimlerin faz açıları aynı olmalı yani
senkronizm anının yakalanması gerekir. Gerilimler
arasında 5° ile 15°’lik faz farkı olmasına izin vardır.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
6
• Şebeke, paralel bağlantıdan önce yükü beslemeye başladığından şebekenin gerilimi ve frekansı
yükün ihtiyacını karşılayacak değere ayarlanmıştır.
• Paralel bağlanacak olan alternatör için gerekli şartları yerine getirilebilmesi için yapılması
aşağıdaki işlemler yapılmalıdır.
Aynı adlı uçların birbirine bağlanması
Frekans eşitliği
Gerilim eşitliği
Faz - farkının kontrolü (Senkronizm anının belirlenmesi)
Sıfır voltmetresi metodu
Senkronoskop metodu
Lamba montajı metodu
1. Söner ışık bağlantısı (Karanlık bağlama)
2. Yanar ışık bağlantısı (Aydınlık bağlama)
3. Döner ışık bağlantısı (Karışık bağlama)
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
7
Aynı adlı uçların birbirine bağlanması
Çalışmakta olan alternatörler ile sonradan paralel giren alternatörün aynı baraya bağlanan
uçları aynı fazlar olmalıdır. Bu bir bakıma döner alan yönlerinin aynı olması anlamına da gelmektedir.
Santral kurulurken bir defa düzenlenen uç bağlantıları her paralel bağlantıda aynı şekilde kullanılır.
Faz sıralarının aynı olup olmadığının kontrolü, faz sırası göstericiler veya küçük bir üç fazlı asenkron
motorla kontrol edilebilir.
Faz sıralarının aynı olup olmadığını anlamanın diğer bir yöntemi S şalterinin kontaklarına
paralel üç faz lamba grubu bağlamaktır. Burada bağlanan lambalar 220V‘luk ise her bir faza iki adet
lambanın seri olarak bağlanması gerekir. Çünkü şebeke ve G alternatörlerinin aynı fazlarına ait
gerilimlerin açıları birbirine göre maksimum olduğunda 180º‘dir. Minimum olduğunda ise sıfır
derecedir. Açı maksimum değerinde iken iki faz arasındaki gerilim farkı 440V, minimum olduğunda ise
0V‘tur. Dolayısıyla bağlanacak olan 220V‘luk lambayı maksimum gerilim değeri patlatır. Üç fazlı
lamba gruplarının bağlantısından sonra S anahtarı açık iken her iki alternatör çalıştırılır.
Alternatörlerin aynı fazlarına ait gerilimler arasındaki fark maksimum iken lamba grupları hep beraber
parlak yanıp sonra hep beraber sönüyorlarsa her iki alternatörün faz sıraları aynıdır. Eğer lamba
gruplarından iki faza ait olanlar aynı anda yanıp sönerken üçüncü faza ait lamba farklı zamanlarda
yanıp sönüyorsa G alternatörünün farklı yanan faz çıkışı diğer bir faz ile yer değiştirilir ve üçüncü faza
ait lambaların aynı anda yanıp sönmeleri sağlanır.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
8
Gerilim eşitliği
Devreye sonradan giren alternatörün gerilimi, çalışmakta olan alternatörün veya şebekenin
gerilimine eşit olmalıdır. Alternatörlerde gerilim ayarı, uyartım akımlarının ayarlanması ile yapılır.
Gerilimleri eşit olmayan iki alternatör paralel bağlanacak olursa dengeleme (sirkülasyon) akımları
oluşarak termik ve dinamik etkiler yaratır. Dengeleme akımları reaktif akım olup, milde zorlamalar
oluşturmazlar. Kaba senkronlamalarda gerilimlerin %10 kadar farklı olmasına izin verilebilmektedir.
Gerilim kontrolü için şebeke ve paralel bağlanacak alternatörün aynı fazına ait uç gerilimleri tek ekran
üzerinde çift skalası bulunan çift voltmetre, iki ayrı voltmetre veya voltmetre komitatörü yardımı ile bir
tek voltmetre tarafından kontrol edilebilir. Şebeke yükü beslerken G alternatörü devreye paralel
alınacağından G’nin gerilimlerindeki farklılık uyartım akımı ile giderilerek şebeke gerilimine eşit
olması sağlanır.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
9
Frekans eşitliği
Frekanslar alternatör devri ile ayarlanır. Paralele girecek alternatörlerin frekansları eşit
olmazsa, alternatör endüvileri arasında dengeleme akımları dolaşır. Bu şekilde ortaya çıkan akım,
aktif bir akım olduğundan, alternatörlerin millerini zorlar, hatta kırılmalarına bile neden olabilir.
Paralel bağlantı sırasında frekans eşitliği, alternatörleri döndüren sistemlerin örneğin, buhar türbini,
su türbini veya dizellerin, buhar, su veya yakıt girişlerini ayarlamakla gerçekleştirilir. Frekans eşitliği
%100 oranında gerçekleşmez. Ancak %1’den fazla farklara da izin verilmez.
Alternatörlerde frekans eşitlikleri de gerilimde olduğu gibi ya aynı ekranda farklı skalaları
bulunan frekansmetrelerle yada iki ayrı frekansmetre ile ölçülür. Eğer paralel giren alternatörün
frekansı şebeke frekansından düşük ise G’nin devir sayısı arttırılarak f2 değeri f1’e göre biraz fazla
olacak şekilde ayarlanır. Böylece her iki alternatörlerin gerilimleri arasındaki faz farkı yavaş yavaş
değişmeye başlar. Yani lambalar çok yavaş şekilde parlak yanıp sönerler. Lambaların tam
söndükleri anda S anahtarı kapatılarak alternatör devreye paralel alınır.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
10
Faz-farkının kontrolü (Senkronizm anının belirlenmesi)
Paralel bağlamada birbirine bağlanacak uçların arasında faz farkı bulunmamalıdır. Aksi
halde aktif karakterde dengeleme akımları sistemde çalışmakta olan alternatörün rotorunda darbeler
oluşturarak rotoru hızlandırmaya veya yavaşlatmaya çalışırlar. Uygulamalarda faz açıları için 5-15°
(elektrikli açı) farklara izin verilebilir. Bu durumda geçecek dengeleme akımları alternatörlere ve
paralel bağlamada kullanılan aletlere zarar vermemelidir. Hatta bu sırada devre elemanlarının devreyi
gereksiz yere açmaması da istenir.
Paralel bağlantıya geçmeden önce senkronize anının yakalandığını veya her iki alternatörün
aynı fazları arasındaki açı farkının sıfır olduğunu tespit etmenin iki yolu vardır. Birincisi biraz önce
açıklanan lamba grupları tertipleyip hepsinin sönme anının yakalanmasıdır. Ancak lamba grupları ile
bu anı yakalamak her zaman mümkün olmayabilir. İkinci metot olarak senkronoskop kullanarak
senkronizm anının tespit edilmesidir. Senkronoskop alternatörlerin çıkış uçlarına bağlandığında
şebeke ve G alternatörlerinin aynı fazlarına ait gerilimler arasındaki faz farkını ölçerler. Gerilimler
arasındaki faz farkının sıfır olduğu anda senkronoskopun ibresi yere doğru dik ve yukarı doğrudur.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
11
Burada senkronoskop sadece iki alternatörün tek fazları arasındaki açı farkına ait bilgi verir.
Generatörlerin faz sıraları hakkında bilgi vermez.
Faz farkının kontrolü senkronoskoplar, sıfır voltmetreleri ye çeşitli lamba bağlantıları ile
yapılır. Paralel bağlama sırasında faz farkının kontrollerinde kaba senkronlamalarda lamba
bağlantıları kullanılır. Bunun için:
• Karanlık bağlama, (Söner lamba bağlantısı.)
• Aydınlık bağlama, (Yanar lamba bağlantısı.)
• Karışık bağlama, (Döner lamba bağlantısı.) gibi bağlantılar yapılır.
Bunlardan karanlık bağlama yapılmış bir sistemde lambaların söndüğü, aydınlık bağlama
yapıldığında lambaların parlak yandığı, karışık bağlantıda da iki lambanın yanıp üçüncü lambanın
söndüğü durumda paralel bağlama şalteri kapatılır. Karışık bağlamada her üç lamba da sıra ile
söndüğüne göre hangi durumda şaltere basılacağı önemlidir. Ancak karışık bağlama yapılırken hangi
lambanın senkronizm anında söneceği belirlendiğinden yanlışlık yapılmaz.
Faz farkının kontrolü için senkronoskop kullanılırsa, senkronoskobun ibresi, senkronizm
anını belirleyen yerden geçerken veya bu işaretli yerde durduğunda, paralel bağlama şalteri kapatılır.
Aynı durumda sıfır voltmetresi sıfırı gösterdiğinde şaltere basılarak paralel bağlama gerçekleştirilir.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
12
Senkronizm Anının Belirlenmesi
Yükü besleyen şebeke gerilimi V1 ile paralel bağlanacak olan alternatörün gerilimi V2arasındaki faz farkının sıfır olduğu anın yakalanması çeşitli metotlarla mümkündür. Bu metotlar
şunlardır.
• Sıfır voltmetresi metodu
• Senkronoskop metodu
• Lamba montajı metodu
1. Söner ışık bağlantısı (Karanlık bağlama)
2. Yanar ışık bağlantısı (Aydınlık bağlama)
3. Döner ışık bağlantısı (Karışık bağlama)
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Sıfır voltmetresi metodu: Sıfır voltmetresi her iki senkron generatörün aynı adlı uçlarına
bağlanır. Senkron generatör gerilimleri arasında faz farkı yoksa veya başka bir deyişle gerilimler aynı
fazda ise voltmetre sıfırı gösterir. Bu anda generatörler paralel bağlanabilir fakat bu süre uzun
sürmeyebilir. Bunun için şalter çabuk kapatılmalıdır. Bu iş için yapılan voltmetreler sıfır dolaylarında
kolayca okunacak şekilde yapılmıştır. Sıfırdan uzak kısımlarda taksimatlar sık olup akım ile dirençleri
çok fazla artan özel dirençleri vardır.
13
Sıfır voltmetresi metodu ile
senkronizm saptanmasıS
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Senkronoskop metodu: Bu aletin özelliği rotordan beslenen bir endüksiyon motoru
olmasıdır.
Senkronoskobun rotor ve statorunda meydana gelen iki ayrı döner alanın etkisi ile ibresi
hareket eder. İbrenin dönüş yönü frekans farkının nereden geldiğini belirtir. Senkronoskop üzerinde
işaretli bir yer vardır. Paralel bağlama sırasında ibre bu işaretli kısma gelince Vı ve V2 arasındaki faz
farkı sıfırdır. Bu anda şaltere basarak paralel bağlantı gerçekleştirilir.
14
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Senkronoskobun iç yapısı Senkronoskobun dış görünüşü Senkronoskobun devreye bağlantısı
15
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
Burada senkronoskop sadece iki
alternatörün tek fazları arasındaki açı farkına ait
bilgi verir. Generatörlerin faz sıraları hakkında
bilgi vermez.
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Lamba montajları: Bunun için üç ayrı bağlantı vardır.
• Söner ışık bağlantısı (Karanlık bağlama)
• Yanar ışık bağlantısı (Aydınlık bağlama)
• Döner ışık bağlantısı (Karışık bağlama)
Söner ışık bağlantısı: Söner ışık bağlantısı için şekil a' daki bağlantı yapılır. Faz sıraları
tespit edildikten sonra, aynı adlı fazların arasına lamba veya voltmetre bağlanır. Bağlanan lambanın
gerilimi, iki senkron generatör geriliminin toplamına eşit olmalıdır. Devre paralel bağlanacak senkron
generatör çalıştırılır. Gerilimi veya frekansı şebekeye veya diğer senkron generatörlere eşit yapılır. Bu
anda lambanın yanıp söndüğü görülür. Senkron generatörün devrini çok az artırılır ve bu durumda
lambanın yanıp sönme hızı azalıyorsa devir artırmaya devam edilir. Lambanın yanıp sönme hızı
gittikçe azalır ve sonunda lambalar sönük halde bir süre kalır. Lambaların sönük kaldığı an,
senkronizm anıdır. Bu anda şalter kapatılarak senkron generatörün devreye paralel bağlanması
sağlanır.
16
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Söner ışık bağlantısına karanlık bağlama adı da verilir. Şalter ayakları arasına bağlanan
voltmetre de lambaların sönük kaldığı an sıfırı gösterir. Bunun için bu voltmetreye de sıfır voltmetresi
denir.
Söner ışık bağlantısı (En soldaki)
17
S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0 S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0 S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Yanar ışık bağlantısı: Yanar ışık bağlantısında lambalar ters adlı fazlara bağlanır. Şekil
b'de bu durum görülüyor. Bu bağlantıda lambalar yanarken senkronizm anı da olur. Yanar ışık
bağlantısına aydınlık bağlama adı da verilir. Yalnız lambalar çok kuvvetli yanarsa senkronizm anı
yoktur. Bu durum aldanmalara yol açtığından bu metot pek kullanılmaz.
18
Yanar ışık bağlantısı (Ortadaki)
S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0 S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0 S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
19
Döner ışık bağlantısı: Döner ışık bağlantısında lambalardan ikisi ters faza, birisi ise aynı
adlı faza bağlanır. Burada senkronizm anı, aynı faza bağlı lamba sönük, diğer iki lamba yanarken
meydana gelir. Senkronizm anı dışında lambalar sıra ile yanıp söndüklerinden, dönüyor hissini
verirler. Bu nedenle bu bağlantıya döner ışık bağlantısı adı verilir. Bu bağlantı da pek kullanılmaz.
Döner ışık bağlantısına karışık bağlama adı da verilir.
Döner ışık bağlantısı (En sağdaki)
S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0 S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0 S
G2
R1S1T1
R1 S1 T1
R2 S2 T2
V0
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Otomatik senkronlama rölesi: Bazı elektrik santrallerinde otomatik senkronlama rölesi
kullanılır. Bu rölenin iç yapısı ve devreye bağlantısı şekilde görülmektedir. Otomatik senkronlama
rölesinin yapısında aynı nüve üzerinde bulunan A,B ve C bobinleri görülüyor. Senkron generatör
gerilimleri aynı fazda olduğunda C‘ deki gerilim en büyük durumdadır. Bu anda R rölesi paralel
bağlama şalterini kapatarak generatörler paralel bağlanır.
Otomatik senkronlama rölelerinde generatör gerilimleri 500V geçerse gerilim transformatörü
kullanılarak uygun gerilim elde edilir. Bu otomatik senkronlama rölesinden ayrı olarak elektronik
senkronlama röleleri yapılmıştır. Bu röleler daha duyarlıklı ve sıhhatli bir paralel bağlamayı
gerçekleştirebilir.
Senkronlama ünitesi: Bazı elektrik santrallerinde komple senkronlama kullanılır. Bu cihaz
resimde görüldüğü gibi çift frekansmetre, sıfır resi ve senkronoskop' tan oluşmaktadır. Bazı tiplerde
sıfır voltmetresi oift voltmetre bulunur.
Bu cihaz santralin kumanda odasında görülebilecek bir yere asılır. Senkron generatörlerin
aynı isimli uçları (fazları) daha önceden şalterin karşılıklı ayaklarına bağlandığı için bu üç alet paralel
bağlamayı kontrol etmede yeterlidir.
20
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
21
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
22
Alternatörlerin Frekans – Aktif Güç ve Gerilim Reaktif Güç İlişkileri
Alternatörlerin mekanik güç girişini sağlayan sistemler; dizel motorları, su türbinleri, gaz
türbinleri veya rüzgar türbinleri olabilir. Bu sistemlerden herhangi birisi ile çalıştırılan alternatör
yüklendikçe, alternatörün devir sayısı (hızı) bu yüze bağlı olarak azalacaktır. Hız ile yük arasındaki bu
ilişki lineer değildir. Ancak türbin ile alternatör arasına yerleştirilen özel mekanizma ile bu bağıntı
lineer yapılabilmektedir. Alternatörün hızı ile frekansı arsındaki bağıntı aşağıdaki gibidir.
𝒏𝒎 =𝟏𝟐𝟎.𝒇𝒆
𝟐𝑷dir. Burada nm; Milin mekanik hızı (d/d)
fe; Elektrik frekansı (Hz)
2P; Alternatörün kutup sayısı
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
23
Eşitliğe göre hızdaki azalma direk olarak üretilen gerilimin frekansını etkilemektedir.
Alternatörün hız – güç ve frekans – güç eğrileri aşağıda verilmiştir.
𝑷𝒐𝒖𝒕 = 𝒔𝒑. (𝒇𝒏𝒍 − 𝒇𝒇𝒍)
𝑸𝒐𝒖𝒕 = 𝒔𝒑. (𝑽𝒏𝒍 − 𝑽𝒇𝒍)
Alternatörün a) Hız – aktif güç ve b) Frekans – aktif güç eğrisi
nm
nnl
nfl
PflPout
f
fnl
f fl
PflPout
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Alternatörün Gerilim – Reaktif Güç Eğrisi
24
Alternatörün reaktif gücü ise uç gerilimi ile doğrusal değişim göstermektedir. Uç gerilimi
çekilen reaktif güce karşılık düşüş göstermektedir. Senkron makine alternatör olarak çalıştırılmakta
ise çekilen (+) işaretlidir. Eğer senkron makine senkron motor olarak çalıştırılıyorsa çekilen güç (-)
işaretlidir. Alternatörden çekilen çıkış gücü daima yükün çektiği güce eşittir. Alternatörün çalışma
frekansı, alternatörü döndüren sistemin devir sayısına bağlıdır. Alternatörün uç gerilimi de
alternatörün uyartım akımı ile kontrol edilir.
VT
VTnl
VTfl
QflQout-Qout
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
Şebekeye Paralel Bağlı Alternatörlerin Çalışması
Şebekenin frekans – aktif güç ve gerilim – reaktif güç değişimi, alternatörlerdeki gibi
değişmeyip tüm yük değerleri için frekans ve uç gerilimleri sabittir.
Şebeke paralel bağlanan alternatörün çalışması şekildeki gibi bir eğri oluşturur. Burada
şebekenin frekans ve gerilimi her yük değeri sabittir. Ancak alternatörün frekans ve gerilim değerleri
değişiklik göstermektedir.
25
Şebekenin frekans – aktif güç ve gerilim – reaktif güç eğrileri
fe
Pout-Pout
VT
Qout-Qout
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
26
Yükün ihtiyacı olan Pyük gücünün bir kısmı şebeke tarafından karşılanırken bir kısmı da
alternatör tarafından karşılanmaktadır. Buna göre 𝑷𝒚ü𝒌 = 𝑷𝒃𝒖𝒔 + 𝑷𝒈𝒆𝒏 şeklinde yazılabilir.
Alternatörün yüke sağladığı yük miktarı şebekenin karakteristik eğrisini çalışma frekans
değerinde kestiği noktadan dikey doğrultuda inilen dikme ile bulunur. Eğer yük sabit iken alternatörün
karakteristik eğrisi aşağı doğru kayarsa Pgen miktarı azalırken Pbus miktarı artar. Alternatör karakteristik
eğrisi yukarı doğru kaydırılırsa Pgen miktarı artarken Pbus miktarı azalacaktır.
Şebekeye paralel bağlanan alternatörün çalışma karakteristiği
fe
fnl
PgenPout(gen)-Pout(sis)
Pbus
Pyük
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
27
Şebekeye paralel bağlanmış alternatörün çalışma karakteristiğinin değişik
durumları
Şekil a’da alternatörün karakteristik eğrisi bir miktar aşağı doğru kaydırılarak şebekenin
çalışma frekansı ile kesiştiği noktaya karşılık gelen Pgen miktarı azaltılmıştır. Bu durumda alternatörün
yüke sağladığı güç miktarı ilk şekle göre azalmıştır. Eğer alternatörün karakteristik eğrisindeki bu
aşağı doğru kaydırma işlemine devam edilirse şekil b’ de görüldüğü gibi alternatörün karakteristik
eğrisi şebekenin karakteristik eğrisinin altına düşecek ve ortak çalışma frekans noktasına göre
senkron makine artık senkron motor çalışma durumuna geçeceğinden şebekeden güç çekecektir.
fe
fnl
PgenPout(gen)-Pout(sis)
fe
fnl
Pgen
-
28
Bu durumda şebeke hem yükü hem de motoru besleyecektir. Kısaca özetlersek; şebekeye
paralel bağlı bir alternatörün üzerine yük alabilmesi için alternatörün devir sayısı arttırılarak
karakteristik eğrisinin şebeke karakteristik eğrisinin üzerine çıkarılması gerekir.
Alternatörün yüke sağladığı güç miktarında artış yapmak için alternatörü döndüren tahrik
makinesinin devir sayısı arttırılır. Normal olarak kendi başına çalışan alternatörün devir sayısındaki
artış alternatörün çıkış frekansını artırır. Ancak şebekenin frekansı ve gerilimi sabit olduğundan
şebekeye bağlı alternatörün devir sayısındaki artış sadece alternatörün yüke sağladığı aktif gücü
arttıracaktır.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
29
Yandaki şekilde yük sabit olduğundan alternatörü döndüren tahrik makinesinin devir sayısı
arttırılınca alternatörün frekans – güç karakteristik eğrisi yukarı doğru kayarak alternatör üzerine aktif
yük almaktadır. Her bir karakteristik eğride alternatör ve şebekenin beslediği yük miktarı sabit
olduğundan alternatörün devir sayısı biraz daha fazla arttırılırsa yükün tamamı alternatör tarafından
beslenir.
Şebekeye paralel bağlanmış alternatörün sabit yük altında değişik çalışma karakteristikleri
fe
fnl
Pgen3Pout(gen)-Pout(sis)
Pbus3
Pyük
Pgen2Pgen1Pbus2Pbus1
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
30
Şebekeye yada başka bir alternatöre paralel bağlanmamış bir alternatörde gerilim ve
frekans ayarı
Alternatörler bağımsız olarak çalışırlarken devir sayıları arttırılırsa ürettikleri gerilimin
frekansı artarken, uyartım akımı arttırılırsa ürettikleri gerilimin değeri artar.
Şebekeye yada başka bir alternatöre paralel bağlanmış bir alternatörde aktif ve reaktif güç
ayarı
Alternatörler başka bir alternatöre yada şebekeye paralel bağlandıklarında devir
sayıları arttırıldığında frekansları sabit kalıp üzerlerine aktif güç alırlar. Uyartım akımları
arttırıldığında ise ürettikleri gerilim değeri sabit kalıp üzerlerine reaktif güç alırlar.
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
-
31
KAYNAKLAR
• SAÇKAN, A. Hamdi; Elektrik Makineleri III
• ALTUNSAÇLI, Adem; ALACALI, Mahmut; Elektrik Makineleri II
• ÇOLAK, İlhami; Asenkron Motorlar
• BAL, Güngör; Özel Elektrik Motorları
• ÇOLAK, İlhami; Senkron Motorlar
• CHAPMAN, Stephen J.; Electrıc Machinery Fundamentaly 4.Edition
• FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, Charles Jr.; UMANS, Stephen D.; Electric Machinery
Sixth Edition
• PAREKH, Rakesh; AC Induction Motor Fundamentals; Microchip Technology Inc.,
Microchip AN887
• Three-phase Asynchronous Motors, Generalities and ABB proposals for the
coordination of protective devices
• www.wikipedia.org
http://www.wikipedia.org/