Kompresör Sistemlerinde Elektrik Kurulumu

Dimensioning Compressor Installations Compressed Air Wiki Compressors

Bir kompresörün boyutlarını belirlemek ve kurmak için parçaların birbirini nasıl etkilediğini ve hangi yönetmelik ve kuralların geçerli olduğunu bilmek gerekir. Aşağıda bir kompresör sisteminin elektrik sistemi açısından tatmin edici bir performans vermesi için dikkate alınması gereken bazı parametreler verilmiştir.

Kompresör sistemlerinde hangi tip motorlar kullanılır?

Kompresör çalışmalarında genellikle üç fazlı kafes sargılı endüksiyon motorları kullanılır. Düşük gerilimli motorlar genellikle 450 - 500 kW için kullanılırken, daha yüksek güçler için yüksek gerilimli motorlar en iyi seçenektir.

Motor koruma sınıfı standartlar ile kontrol edilir. Açık motorlar (IP23) yerine toza ve su jetine dayanıklı tasarımlar (IP55) tercih edilir. Bunların da sık sık parçalarına ayrılması ve temizlenmesi gerekebilir. Diğer durumlarda, makinedeki toz birikintileri sonunda aşırı ısınmaya neden olur ve kullanım ömrünü kısaltır. Kompresör ünitesinin muhafazasında toz ve suya karşı ön bir koruma olduğu için IP55 altındaki koruma sınıfları da kullanılabilir.

Genellikle fan soğutmalı olan motor, maksimum 40°C ortam sıcaklığında ve 1000 m rakıma kadar çalışabilecek şekilde seçilir. Bazı üreticiler maksimum ortam sıcaklığı 46°C olan standart motorlar sunmaktadır. Daha yüksek sıcaklıklarda veya yüksek rakımlarda, çıkış gücü düşürülmelidir. Motor genellikle flanşlar ile bağlanır ve doğrudan kompresöre bağlıdır. Devir, kompresör tipine göre uyarlanır ancak uygulamada yalnızca 3.000 rpm devirli 2 veya 4 kutuplu motorlar kullanılır. Motorun nominal çıkışı da 1.500 rpm olarak belirlenmiştir.

Elektrik, bir elektrik prizi

Motorun nominal çıkışı ayrıca kompresör tarafından da belirlenir ve mümkün olduğunca kompresörün ihtiyacına yakın olmalıdır. Boyutları fazla büyük olan motorlar daha pahalıdır, ilk çalıştırma akımı çok yüksektir, daha büyük sigortalar gerektirir, güç faktörü düşüktür ve biraz daha düşük verimlilik sağlar. Sistem için çok küçük olan motorlar da kısa sürede aşırı yüklenir ve sürekli olarak arıza riski taşır.

Çalıştırma yöntemi de motoru seçerken parametre olarak dahil edilmelidir. Motor, yıldız/üçgen yolverme yöntemiyle normal çalıştırma tork değerinin yalnızca üçte biri ile çalıştırılır. Bu nedenle motor ve kompresör torku eğrilerinin karşılaştırması kompresörün çalışmasını garanti etmek için yararlı olabilir.

Üç farklı motor çalıştırma yöntemi

En yaygın kullanılan çalıştırma yöntemleri doğrudan çalıştırma, yıldız/üçgen yolverme ve yumuşak yolvermedir. Doğrudan çalıştırma basit bir yöntemdir ve yalnızca kontaktör ve aşırı yük koruması gerektirir. Dezavantajı ise motorun nominal akım değerinin 6-10 katı olan yüksek çalıştırma akımı ile mil ve kaplinlere zarar verebilen yüksek başlangıç tork değeridir. Yıldız/üçgen yolverme yöntemi, başlangıç akımını sınırlandırmak için kullanılır. Starter üç kontaktör, aşırı yük koruması ve bir zamanlayıcıdan oluşur. Motor yıldız bağlantısı ile çalıştırılır ve belirli bir süre geçtikten sonra (devir nominal devrin %90'ına ulaştığında) zamanlayıcı kontaktörleri çalıştırarak motoru üçgen bağlantısına geçirir. Bu, motorun çalışma modudur.

Yıldız/üçgen yolverme yöntemi başlangıç akımını doğrudan çalıştırmaya göre yaklaşık üçte birine düşürür. Ancak aynı zamanda başlangıç torku da üçte birine düşer. Başlangıç torkunun nispeten düşük olması, motor yükünün başlangıç aşamasında düşük olmasını gerektirir. Böylece motor üçgen bağlantıya geçmeden önce yaklaşık olarak nominal devrine ulaşır. Devir çok düşükse üçgen bağlantıya geçerken doğrudan çalıştırmada olduğu kadar yüksek bir maksimum akım/tork değeri oluşturulur.

Yumuşak yolverme (veya kademeli çalıştırma) yıldız/üçgen yolverme yöntemine bir alternatif olabilir. Bu mekanik kontaktörler yerine yarı iletkenler (IGBT tipi güç anahtarları) kullanılan bir starterdir. Kademeli bir çalıştırma yapılır ve başlangıç akımı anma akım değerinin yaklaşık üç katı ile sınırlıdır.

Doğrudan çalıştırma ve yıldız/üçgen tipi starterler genellikle kompresöre entegre edilmiştir. Büyük kompresör tesislerinde yer ihtiyacı, ısı oluşumu ve servis için erişimi kolaylaştırmak için üniteler elektrik panosuna ayrı olarak yerleştirilebilir. Yumuşak yolverme sistemlerindeki çalıştırma ünitesi, ısı yaydığı için genellikle kompresörün yanına ayrı olarak yerleştirilir. Ancak soğutma sistemi uygun şekilde güvenceye alındıysa kompresör ünitesinin içine de entegre edilebilir. Yüksek gerilimli kompresörlerin çalıştırma sistemleri her zaman ayrı bir elektrik panosunda bulunur.

Kontrol gerilimi

bir kompresör sisteminin gerilimini kontrol etmek

Genellikle kompresöre ayrı bir kontrol gerilimi bağlanmaz çünkü çoğu kompresöre entegre bir kontrol trafosu takılıdır. Trafonun primer tarafı kompresörün güç kaynağına bağlıdır. Bu yöntem daha güvenilir bir çalışma sağlar. Güç kaynağında bir sorun olduğunda kompresör hemen durdurulur ve tekrar çalışması engellenir. İçeriden beslenen tek bir kontrol gerilimi olan bu işlev, starterin kompresörden uzakta olduğu durumlarda kullanılmalıdır.

Kısa devre koruması

Kablolardan birinin başlangıç noktasına yerleştirilen kısa devre koruması, sigortalar veya bir devre kesici içerebilir. Seçtiğiniz çözümden bağımsız olarak, sisteme uygun bir çözümse doğru seviyede koruma sağlayacaktır. Her iki yöntemin de avantajları ve dezavantajları vardır. Sigortalar büyük kısa devre akımları için devre kesicilere göre daha çok kullanılmıştır ve daha iyi sonuç verirler ancak tamamen yalıtım sağlayan bir kesinti oluşturmazlar ve küçük arıza akımlarında açma süreleri uzundur. Devre kesiciler, sigortalar ile karşılaştırıldığında küçük arıza akımlarında bile hızlı ve tamamen yalıtım sağlayan bir kesinti oluşturur. Ancak planlama aşamasında sigortalara göre daha fazla çalışma yapılması gerekir. Kısa devre koruma sisteminin boyutlarını belirlerken beklenen yük ve starterin sınırlamaları dikkate alınmalıdır.

Starterde kısa devre koruması için IEC (Uluslararası Elektroteknik Komisyonu) standardı 60947-4-1 Type 1 ve Type 2'ya bakın. Type 1 veya Type 2 seçimi, kısa devrenin starteri nasıl etkileyeceğine bağlıdır.

Type 1: "...kontaktör veya starter, kısa devre olduğunda insanlara veya sisteme zarar vermeyecektir ve onarım veya parça değişimi olmadan artık kullanılması uygun olmayacaktır."

Type 2: "...kontaktör veya starter, kısa devre olduğunda insanlara veya sisteme zarar vermeyecektir ve kullanmaya devam etmek mümkün olacaktır. Kontaktörlerde hafif kaynama riski olduğu bilinir ve bu durumda üretici bakım önlemlerini belirtecektir..."

Kablolar

Kablolar, standardın koşullarına göre "normal çalışma sırasında aşırı sıcaklık oluşturmayacak boyutlarda olacak ve elektrik kısa devresi durumunda termal veya mekanik olarak hasar görmeyecektir". Kablo ve kablo boyutlarının seçiminde yük, izin verilen gerilim düşmesi, yönlendirme yöntemi (raf üzerinde, duvarda vb.) ve ortam sıcaklığına dikkat edilir. Örneğin sigortalar kabloları korumak için ve aynı anda kısa devre koruması ve aşırı yük koruması amacıyla kullanılabilir. Motorun çalışmasında kısa devre koruması (örneğin sigortalar) ve ayrı bir aşırı yük koruması (genellikle starterdeki motor koruması) kullanılır.

Aşırı yük koruması, yük akımı belirli bir değeri aştığında starteri açarak ve çalıştırarak motor ve motor kablolarını korur. Kısa devre koruması starter, aşırı yük koruması ve kabloları korur. Yüke uygun şekilde kablo boyutu belirleme, IEC 60364-5-52'de belirtilmiştir. Kablo ve kısa devre koruması boyutlarını belirlerken dikkate alınması gereken bir parametre daha vardır: "açma koşulu". Bu koşul ile sistem herhangi bir yerinde kısa devre olduğunda hızlı ve güvenli bir şekilde devreyi keser. Koşulun yerine gelip gelmediği, diğer etkenlerin yanı sıra kısa devre koruması, kablo uzunluğu ve kesit alanı ile belirlenir.

Ağır yükte çalışan trafolar için faz telafisi

Elektrik motorları mekanik işe dönüştürülebilen bir aktif güç tüketmez. Bunun yerine motorun mıknatıslandırılması için gereken reaktif güç üretirler. Reaktif güç kablolara ve trafoya yük uygular. Aktif ve reaktif güç arasındaki ilişki cos φ ile gösterilen güç faktörüne bağlıdır. Bu genellikle 0,7 ile 0,9 arasındadır ve düşük değer küçük motorlar için geçerlidir.

Güç faktörü, reaktif gücü kapasitör kullanarak doğrudan makine tarafından üretmek yoluyla neredeyse 1'e çıkarılabilir. Bu da şebekeden reaktif güç çekme ihtiyacını azaltır. Faz telafisinin nedeni, enerji tedarikçisinin belirli bir seviye üzerinde reaktif güç çektiğinizde ek ücret isteyebilmesi ve ağır yüklenen trafo ve kabloların yükünü alma ihtiyacıdır.

Bir kompresör sistemini kurma süreci hakkında daha fazla bilgiyi aşağıda bulabilirsiniz.

İlgili Yazılar

Dimensioning Compressor Installations

A number of decisions must be made when dimensioning compressed air installation for it to suit different needs, provide maximum operating economy and be prepared for future expansion. Learn more.

Kompresör Kurulumu

Kompresör kurulumu, eskisine göre daha kolaydır. Yine de hala dikkate almanız gereken bazı şeyler vardır. Bunlardan en önemlisi kompresörün nereye konacağı ve kompresör etrafındaki odanın nasıl düzenleneceğidir. Burada daha fazla bilgi alabilirsiniz.