Birleşik Güç Ölçüm Yöntemleri

İspanya'nın Valencia şehrindeki Polytechnic Üniversitesi'nde yapılan bir buluş sayesinde, güç kalitesi analiz cihazları artık verimsiz elektrik sistemlerinden kaynaklanan enerji kaybı maliyetlerini hesaplayabiliyor. Güç kalitesi genel olarak, bir güç kaynağına bağlı olan ekipmanın kesintisiz ve güvenli bir şekilde çalışmasını sağlayan gerilim olarak tanımlanmaktadır. Çoğunlukla normal çalışma gerilim seviyesi etrafında bir tolerans olarak ifade edilir. Gerilim, normal seviyenin altına inebilir veya düşebilir ya da tam tersine, yükselebilir veya dalgalanabilir. Birincisi, ekipmanın sıfırlanmasına veya anlık olarak gücün kesilmesine neden olabilir; ikincisi ise ekipmana hasar verebilir, sigortaların atmasına veya kesicilerin açma yapmasına neden olabilir. Bir elektrik devresinde problem çıkabilecek birden fazla yer bulunur. Ancak, güç kalitesi sorunlarının % 80'i kullanıcının kendi tesisinden kaynaklanır. Problemlerin nedeni, dengesizlik veya harmonikler, kötü elektrik tesisatı, bozulan kablolama veya uygun olmayan topraklama gibi güç kalitesi sorunlarıdır. Bir tesisteki büyük başlangıç yükleri, çekilen yüksek akım besleme geriliminin düşmesine neden olduğundan yakında bulunan ekipmanları da bozabilir. Belirtiler arasında, ekipmanın sıfırlanması veya devre kesicinin suni şekilde açma yapması bulunmaktadır. Programlanabilir mantık kontrolleri (PCL'ler) ve değişken hızlı tahrikler, kontrol sinyallerinin kesilmesinden etkilenebilir. Motorlar ve transformatörler ısınabilir veya gürültülü çalışabilir. Bilgisayarlar kilitlenerek veri kaybına neden olabilir. İster düşme veya yükselme isterse titreşme veya geçici akım olsun güç bozuklukları, enerji de dahil olmak üzere, işletme maliyetlerini artırır ve zamansız ekipman arızalarına neden olur.

Mükemmel ölçüm arayışı

1940'lardan bu yana güç kalitesini ölçmeye yönelik formüller; bozulma olmayan gerilimlere ve dengeli motor sistemlerine, aydınlatmaya ve diğer günlük doğrusal yüklere dayandırılmıştır. Bilgisayarlar ve değişken hızlı motor tahrikleri gibi güçlü elektronik ekipmanların gelişiyle yükler, doğrusal olmayan ve harmonikler üreten yükler haline geldi ve bu sonuç olarak, çoğunlukla dağıtılan güç ve bunun beslenmesi için gereken sistem kapasitesinin karakteristiklerini etkileyen, bozulma olan gerilimler ve akımlar ortaya çıkardı. Yıllar içinde, güç kalitesinin evrensel olarak kabul edilen bir ölçümünü sağlamak amacıyla modern güç ekipmanlarını hesaba katan girişimlerde bulunuldu. 2000 yılında Elektrik Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE), 1459 Standardını oluşturdu. Tanımlara ve formüllere ilişkin bu standart, ölçüm ve diğer izleme ekipmanı üreticilerinin önemli ölçüde bozulma olan ortamlarda doğru güç ölçümü yapmasına imkan tanıdı. Güç ölçümü tanımları 1459 ile sağlanmakla birlikte güç kalitesi, formüller tarafından somut olmaktan ziyade oransal olan değerlerle ifade edildi. Bir başka deyişle değerler, pratik olmaktan çok akademiktiler. 1459 Standardından bu yana akademisyenler ve mühendisler, güç kalitesini mühendisler ve teknisyenler için daha kullanışlı şekilde ifade eden bir formülün peşine düştüler. İspanya'nın Valencia şehrindeki Valencia Üniversitesi'nden Profesör Vicente Leòn-Martinez ve Joaquìn Montañana-Romeu, enerji kaybını denkleme dahil etme fikrini geliştirdi. Leòn, "elektrik sistemlerini mümkün olduğunca verimli kılmak amacıyla bu sistemlerin işleyişini açıklamak için 1996 yılında araştırma ekibini kurduk", diyor. Montañana şöyle ekliyor: "Enerji kaybını bilirsek tasarrufun ne kadar olacağını öngörebiliriz.''

Valencia Algoritması

Valencia Polytechnic Üniversitesi, 1968'deki açılışından bu yana bir öğretim ve araştırma tesisi olarak ün yapmış olup, ulusal ve uluslararası kuruluş ve şirketlerle birlikte uygulamalı araştırma projelerini üstlenmiştir. Bu tür projeler, okula 52 milyon Euro'luk araştırma ve geliştirme etkinliği ve 200'den fazla patent kazandırmıştır. Profesör Leòn ve Montañana, bir enerji analiz cihazının geliştirilmesiyle sonuçlanan buluş niteliğindeki çalışmalarıyla bu tür bir patentin sahibi oldu. Okulun Elektrik Mühendisliği bölümünde eğitimciler olarak, elektrik sistemlerini, enerji verimliliği bakımından analiz eden matematiksel bir algoritmanın geliştirilmesine öncülük ettiler. Otomobil şirketleri, elektrik şirketleri ve diğerleriyle birlikte yaptıkları bir dizi teorik ve pratik deney aracılığıyla ikili, enerji kaybını analiz eden ve bunun ilgili organizasyona maliyetlerini hesaplayan formüllerini test edip doğrulamayı başardı.

Güç Kalitesi Analiz Cihazları

Güç kalitesi analiz cihazlarının tanıtılmasından bu yana kullanıcılar, servis girişinde gelen güç kalitesini onaylayabiliyor, yükleri eklemeden önce elektrik sistem kapasitesini doğrulayabiliyor, güç kalitesi sorunlarını kesintiye neden olmadan tespit edip önleyebiliyor ve bulunması güç, aralıklı sorunların ortaya çıkarılmasını sağlayabiliyor. Görüntüleme ekranı özelliğine sahip sorun giderme analiz cihazları, harmoniklerin, gücün, düşüşlerin, yüklemelerin, geçici akımların, gerilim ve akım dalga biçiminin üç fazlı ölçümlerini göstermektedir. Valencia Üniversitesi tarafından geliştirilen Birleşik Güç Ölçüm Yöntemi sayesinde, düşük güç kalitesinden kaynaklanan enerji kaybının parasal karşılığının bulunması, artık ölçümlerin yaşamsal bir parçası olabilir. Bunun endüstriyel uygulamalardaki anlamını idrak etmek için iki örneğe kısaca bakalım. Elektrik motorları gibi büyük tahrik sistemleri, güç sistemine artan harmonikler ekler; bu da voltaj sinyalinde bozulmaya neden olur. İletkenler aşırı ısınır, kablolar yanar, bağlantılar kesilir. Üç fazlı sistemlerde, akım dengeli değilse yükler oluşabilir. Motorlar eş merkezli olarak dönemez. Şaftlar yanlış hizalamaya neden olacak şekilde titreşim yapar. Verimsiz sistem, daha fazla enerji gerektirir ve zaman içinde bozulur. Her iki durumda da uygun güç kalitesi analiziyle problemler tespit edilebilir. Enerji hesaplamaları, ne kadar enerjinin israf edilmekte olduğunu ve buna karşılık gelen maliyeti belirleyebilir. Bunun ardından şirketler, onarım veya değişim için bir maliyet/fayda planı geliştirebilir. Valencia Üniversitesi ve Netes Mühendisliğin Türkiye'de temsilcisi olduğu Fluke, Inc. son kullanıcılara fayda sağlama amacıyla birlikte çalışmaya başladı. Böylece test ve ölçüm araçları artık yalnızca güç kalitesini analiz etmeyecek, ayrıca düşük güç kalitesinden kaynaklanan enerji kaybını hesaplayabilecek, bunun parasal karşılığını bulabilecek ve problemleri ortadan kaldırmak için uygun çözümleri bulmaya yardımcı olabilecek. Kısacası, tesisler daha verimli hale gelecek.