Elektriksel Dengesizliği Anlamak
Tanım: Elektriksel Dengesizlik Nedir?
Elektriksel dengesizlik (faz dengesizliği, gerilim dengesizliği veya akım dengesizliği olarak da adlandırılır), üç fazlı elektrik sistemlerinde, üç fazdaki gerilim veya akımların büyüklük olarak eşit olmadığı veya tam olarak 120 elektriksel dereceyle ayrılmadığı bir durumdur. Elektrik beslemesindeki veya motor sargılarındaki bu asimetri, dengesiz elektromanyetik kuvvetler, motor sargılarında aşırı ısınma, negatif sıra akımları, tork dalgalanmaları ve karakteristik titreşim hat frekansının iki katı.
Küçük voltaj dengesizlikleri (2-3%) bile önemli akım dengesizliklerine (6-10×) neden olabilir ve motor verimliliğini ve ömrünü azaltabilir. Elektrik dengesizliği, endüstriyel tesislerde yaygın bir sorundur ve şebeke besleme sorunları, zayıf güç dağıtımı veya motor sargısı arızalarından kaynaklanabilir.
Elektriksel Dengesizlik Türleri
1. Gerilim Dengesizliği
Faz-faz veya faz-nötr arasındaki eşit olmayan gerilimler:
- Ölçüm: Her faz çifti (AB, BC, CA) arasındaki voltajı ölçün
- Hesaplama: % Gerilim Dengesizliği = (Ortalamadan maksimum sapma / ortalama) × 100
- Örnek: Fazlar 477V, 480V, 483V ölçüyor → Ortalama 480V, maksimum sapma 3V → 0.625% dengesizliği
- Kabul edilebilir: NEMA'ya göre < 1%, IEC başına < 2%
2. Cari Dengesizlik
Üç fazda eşit olmayan akım:
- Ölçüm: Her fazdaki akımı ölçün (IA, IB, IC)
- Hesaplama: % Akım Dengesizliği = (Ortalamadan maksimum sapma / ortalama) × 100
- Nedenleri: Gerilim dengesizliği, sargı hataları, zayıf bağlantılar
- Amplifikasyon: Küçük voltaj dengesizliği daha büyük akım dengesizliğine neden olur (6-10x çarpan)
3. Faz Açısı Dengesizliği
- Tam olarak 120° ile ayrılmayan fazlar
- Titreşimli tork ve ısıtma yaratır
- Büyüklük dengesizliğinden daha az yaygındır
- Algılamak için güç kalitesi analizörü gerekir
Elektriksel Dengesizliğin Nedenleri
Kamu Hizmeti Tedarik Sorunları
- Transformatör Sorunları: Dengesiz dağıtım transformatörleri
- Tek Fazlı Yükler: Aynı beslemede büyük tek fazlı yükler asimetri yaratıyor
- İletim Hattı Sorunları: Üç fazda eşit olmayan empedans
- Yardımcı Arıza Durumları: Sistem bozuklukları
Tesis Dağıtımı
- Zayıf Bağlantılar: Tek fazda yüksek dirençli bağlantılar
- Atmış Sigortalar: Bir fazın kısmi kaybı (şiddetli dengesizlik)
- Eşit Olmayan Kablo Uzunlukları: Faz iletkenlerinde farklı empedanslar
- Tek Fazlı: Bir fazın tamamen kaybı (aşırı dengesizlik)
Motor İç Nedenler
- Sargı Arızaları: Tek fazda etkili dönüşleri azaltan dönüşten dönüşe kısa devreler
- Sarma Asimetrisi: Sargı dirençlerinde üretim varyasyonu
- Bağlantı Sorunları: Zayıf terminal bağlantıları
- Hasarlı Sargılar: Kısmi kısa devreler veya açık devreler
Motor Performansı Üzerindeki Etkileri
Aşırı ısınma
En ciddi sonuç:
- Negatif dizi akımları ek ısıtma yaratır
- Bir faz, tasarlanandan daha fazla akım taşıyor
- Sıcaklık artışı voltaj dengesizliğinin önerdiğinden çok daha büyük
- Pratik Kural: 3% voltaj dengesizliği 18-25% sıcaklık artışına neden olabilir
- Hızlandırılmış yalıtım eskimesi ve arızası
Verimlilik ve Güç Faktörü
- Dolaşan akımlardan kaynaklanan daha düşük verimlilik
- Azaltılmış güç faktörü
- Artan enerji tüketimi
- Tipik verimlilik kaybı: Orta düzeyde dengesizlik için 1-2%
Tork Titreşimleri
- 2× hat frekansında titreşimli tork
- Tahrik sisteminde burulma titreşimi yaratır
- Burulma rezonanslarını uyarabilir
- Düzgün çalışmayı azaltır
Titreşim
- 2× Hat Frekansı: 120 Hz (60 Hz) veya 100 Hz (50 Hz) titreşim bileşeni
- Elektromanyetik Köken: Titreşen manyetik kuvvetler
- Genlik: Dengesizlik derecesine orantılı
- Bilinç bulanıklığı, konfüzyon: Yanlış anlaşılabilir stator arızaları veya manyetik çekim
Azaltılmış Hizmet Ömrü
- Artan termal stres, yalıtımın ömrünü azaltır
- Motorun değerinin düşürülmesi gerekiyor (kapasite azaltıldı)
- 3% voltaj dengesizliği motor ömrünü 50% oranında azaltabilir
Tespit ve Ölçüm
Gerilim Ölçümü
- Motor yük altında çalışırken hatlar arası gerilimleri (VAB, VBC, VCA) ölçün
- Ortalama ve yüzde sapmayı hesaplayın
- Voltaj düşüşünü de içerecek şekilde motor terminallerinde (besleme panelinde değil) işlem yapın
- Zaman içinde belge ve eğilim
Akım Ölçümü
- Her fazdaki akımı pens ampermetre ile ölçün
- Dengesizlik yüzdesini hesapla
- Akım dengesizliği genellikle 6-10x gerilim dengesizliğidir
- Artan akım dengesizliği, motor probleminin geliştiğini gösterir
Titreşim Analizi
- Yükseltilmiş 2× hat frekansı bileşeni
- Genliği başlangıç seviyesiyle karşılaştırın
- Frekans (120/100 Hz - 2x çalışma hızı) ile mekanik 2× (hizalama hatası) arasındaki farkı ayırt edin
Termal İzleme
- Sargı sıcaklıklarını veya motor gövdesi sıcaklığını ölçün
- Fazlar arası sıcaklık dengesizliği
- Yük için beklenenden daha yüksek genel sıcaklık
Düzeltme Yöntemleri
Arz Tarafı Dengesizliği İçin
- Servis girişinde dengesizlik varsa servise başvurun
- Dağıtım sistemindeki tüm bağlantıları kontrol edin ve sıkın
- Sigortaların ve devre kesicilerin sağlam olduğunu doğrulayın
- Üç fazda tek fazlı yükleri dengeleyin
- Trafo musluk ayarlarını kontrol edin
Motor Tarafı Sorunları İçin
- Motor terminal bağlantılarını kontrol edin ve temizleyin
- Kablo bağlantılarının sıkı ve temiz olduğunu doğrulayın
- Sargı arızaları testi (yalıtım direnci, akım imza analizi)
- Dahili arıza doğrulanırsa motoru geri sarın veya değiştirin
Derecelendirme
- Dengesizlik düzeltilemiyorsa motor yükünü azaltın
- NEMA, 1%'nin ötesinde 1% gerilim dengesizliği başına 1% derecelendirmesini öneriyor
- Sıcaklığı yakından izleyin
Önleme ve İzleme
Kurulum
- Enerji vermeden önce motor terminallerindeki voltaj dengesini doğrulayın
- Uygun boyutta iletkenler kullanın (voltaj düşüşünü en aza indirin)
- Tüm bağlantıların temiz ve sıkı olduğundan emin olun
- Doğru motor bağlantısını (Y ve delta) doğrulayın
Operasyon
- Periyodik voltaj ve akım ölçümü
- Gelişmekte olan sorunları tespit etme eğilimi
- Atmış sigortaları veya atmış devre kesicileri izleyin
- Tekrarlayan motor sorunları olan tesislerde güç kalitesi araştırmaları
Elektriksel dengesizlik, motor sağlığını, verimliliğini ve ömrünü önemli ölçüde etkileyen yaygın ancak genellikle gözden kaçan bir motor sorunudur. Voltaj dengesizliği ve akım dengesizliği arasındaki ilişkiyi anlamak, 2x hat frekansı titreşim imzasını tanımak ve doğru kurulum ve izleme yoluyla dengeli elektrik beslemesini sağlamak, optimum motor performansı ve güvenilirliği için çok önemlidir.