Elektrik Tesisatının Tasarımı / Yeniden Tasarımı
Elektrik tesisatı tasarımında güç analizi, mühendislik çalışmalarının en kritik aşamalarından birini teşkil eder. Kaynakların (enerji sağlayıcılar) tesisatın işlevine, devrelerin kullanım amacına ve beslenecek yük karakteristiklerine (alıcılar) uygun olarak boyutlandırılmasını temin eder.
Tüketilen güç, seçilen hizmet gereksinimleri ve seçilen kaynak hakkındaki bu bilgiye dayanarak, aşağıdakiler gerçekleştirilebilir:
İnsanların korunması için koşulların belirlenmesi,
İletken kesitlerinin hesaplanması,
Tesisattaki her seviye için koruma ve
Uygun elektrikli cihaz ve ekipmanların seçimi.
Güç analizi ve hesaplaması, aşağı akıştan yukarı akışa ve yukarı akıştan aşağı akışa doğru yapılmalıdır (Şekil 1).
Şekil 1 – Aşağı akıştan yukarı akışa ve yukarı akıştan aşağı akışa hesaplama
İçindekiler Tablosu:
1| Yüklerin Analizi
Elektrik tesisatının sağladığı yükler, işletmeye bağlı olarak çeşitli tiplerde olabilir: tahrik gücü, değişken kontrol üniteleri, aydınlatma, IT, ısıtma, vb.
Bireysel duruma bağlı olarak, elektriksel çalışma parametreleri (faz kayması, verimlilik, ani akım geçişleri, harmonikler, vb.) farklı olacaktır. Dikkate alınacak güç, watt cinsinden bir değerin basit bir şekilde okunmasıyla sınırlı değildir.
Reaktif güç (endüktif yükler) ve ayrıca bozucu güç (sinüzoidal olmayan bir akım tüketen yükler) dahil edilmelidir ve söz konusu alıcıların enerji verimliliği üzerinde önemli bir olumsuz etkiye sahip olabilir.
Kapasitörler veya filtreler gibi telafi önlemleri kullanılarak bu gereksiz ve geri kazanılamayan kayıpların "telafi edilmesine" yol açacak bir gözlem.
Tüm elektrik alıcıları, U × I ürününe eşit toplam veya görünür güç S (volt-amper veya VA olarak ifade edilir) tüketir. Aynı birim, jeneratör veya trafonun sağlayabilmesi gereken gücü ifade etmek için kullanılır.
Ancak adından da anlaşılacağı gibi, bu güç yalnızca görünür güçtür ve mutlaka optimum şekilde kullanılmaz.
Bir kısmı herhangi bir iş veya ısı üretmez. Bu, esasen manyetik devrelerin mıknatıslanmasından kaynaklanan reaktif güç Q'dur (volt-amper reaktif veya VAR olarak ifade edilir).
Bu boşa harcanan enerji genellikle elektrik tedarikçisi tarafından faturalandırılır ve tesisatın boyutlandırılmasında dikkate alınması gereken ek akımların akmasına neden olur.
Doğrusal olmayan yükler (voltajın yansıması olmayan sinüzoidal olmayan bir akım tüketenler), gereksiz tüketilen güce ek olarak şebeke beslemesinin gerçek "kirlenmesine" neden olacak olan bozucu güç D adı verilen ek bir kayıp kavramının tanıtılmasını gerektirir.
1.1| Gerçek Güç Diyagramı
Sinüzoidal akımların geçtiği birkaç alıcıdan oluşan bir elektrik devresinde:
Tüketilen toplam aktif güç P (W), her bir cihaz tarafından tüketilen aktif gücün aritmetik toplamına eşittir.
Tüketilen toplam reaktif güç Q (VAR), her bir cihaz tarafından tüketilen reaktif gücün cebirsel toplamına eşittir.
Görünen Güç asla cebirsel olarak toplanmamalıdır. Toplam görünen güç S, P ve Q'nun ikinci dereceden toplamına göre hesaplanır.
ve isteğe bağlı olarak:
1.2| Kosinüs ϕ veya Yer Değiştirme Faktörü
Yakın zamana kadar yükler az çok doğrusaldı, yani tüketilen akım sinüzoidaldi ve faz dışı olsalar bile uygulanan voltajı yansıtıyordu.
Bu nedenle cos ϕ sıklıkla güç faktörüne benzetiliyordu ve ikisi tamamen ayrı özellikler olmasına rağmen sıklıkla karıştırılıyordu. Cos ϕ, sinüzoidal sinyallerin zaman kaymasını (vektör diyagramında açısal bir yer değiştirme ile karakterize edilir) karakterize ederken güç faktörü aktif ve görünür güç değerlerinin oranıdır.
Matematiksel olarak yanlış olmayan bu karşılaştırma artık yapılamaz çünkü modern yükler (elektronik güç kaynakları, kompakt floresan ampuller, vb.) sıklıkla doğrusal değildir ve cos ϕ'nin ifade etmediği bozucu veya harmonik güç olarak bilinen yeni bir güç biçimi tüketir.
Yükler sinüzoidal değilse, ki modern kurulumlarda neredeyse her zaman böyledir, kosinüs ϕ güç faktörü ile karıştırılmamalıdır.
Şekil 2 – Güç Üçgeni
P ve S arasındaki faz kayması, bozucu yüklerin getirilmesi nedeniyle U ve I arasındakinden farklı olabilir. Bu nedenle burada güç faktörünü veya λ = P/S'yi kullanmaya devam edeceğiz.
Reaktif kompanzasyon gücünün hesaplanması için tan ϕ (tanϕ = P/Q) kullanılacaktır.
Aktif güç P ve reaktif güç Q birlikte toplanır. Görünür gücün toplamı S hesaplanır.
Şekil 3 – Görünen gücün toplamı S
1.3| Harmoniklerin Kökeni ve Doğası
Elektrik şebekelerinde, voltaj ve akım dalga formları tamamen sinüzoidal değildir. Bu bozulma, doğrusal olmayan özelliklere sahip yüklerin varlığından kaynaklanır. Bu yükler sinüzoidal olmayan akımları tüketir ve böylece akım dalgasında bozulmaya neden olur.
Doğrusal olmayan alıcıların sayısı ne kadar fazlaysa, bozulmuş akımlar o kadar yüksek olur ve voltaj dalgası üzerindeki etki o kadar belirgin olur ve böylece dağıtılan enerjinin kalitesinde bozulmaya neden olur.
1.3.1 | Akım harmonikleri ve gerilim harmonikleri
İki tür harmonik dalga vardır: akım dalgası ve gerilim dalgası. Başlangıçta, doğrusal olmayan devrelere sahip cihazlar temel akımı bozar ve harmonik akımlar üretir.
Tesisatta dolaşan bu akımlar empedansları aşar ve harmonik gerilimlere neden olur. Tesisin kirlilik derecesini tanımlamak için kullanılacak olan gerilim dalgasının toplam harmonik bozulmasıdır.
Öte yandan, bu kirliliğin kökeninde bulunan kaynakları tespit etmek için kullanılan şey akım dalgasının toplam harmonik bozulmasının ölçümüdür.
Bozulmuş dalga, matematiksel olarak, her biri temel dalganın frekansının bir katı olan belirli sayıda sinüzoidal dalganın üst üste bindirildiği 50 Hz frekansındaki "temel" dalga ile temsil edilir. Bu dalgalara harmonik dalgalar denir. Bunlar, frekansları ile temel frekans arasındaki oran olan sıralarına (tam sayı) göre tanımlanır.
Bunlar, temel dalgaya göre genliklerine göre tanımlanır.
Sıra = ƒharmonik / ƒtemel
Bu fenomenleri nicelleştirmek ve temsil etmek için "Fourier analizi" adı verilen matematiksel bir hesaplama kullanılır. Bu, herhangi bir periyodik sinyalin temel bir dalganın ve frekansı temel dalganın bir katı olan ek dalgaların, yani harmoniklerin toplamı şeklinde temsil edilmesini sağlar.
Çift sıralı ve tek sıralı harmonikler vardır. Tek sıralı harmonikler sıklıkla elektrik şebekelerinde bulunur. Çift sıralı harmonikler, sinyalin simetrisi nedeniyle birbirini iptal eder.
Şekil 4 – Bir sinyalin frekanslara spektral ayrıştırılması
Şebekeye bağlı yüklerin çoğu simetriktir (geçerli yarım dalgalar eşit ve zıttır). Toplam çift sıralı harmonik bozulma genellikle sıfırdır.
Nötrle bağlantısı olmayan üç fazlı, dengeli, simetrik, doğrusal olmayan yükler, herhangi bir 3. derece harmonik veya 3'ün katları olan herhangi bir harmonik düzen üretmez. Bunlar üçgen yük devresinde birbirini iptal eder.
Nötrle bağlantısı olan üç fazlı, dengeli, simetrik, doğrusal olmayan yükler, 3. derece harmonik akımlar ve nötr iletkende 3'ün katları olan ve aritmetik olarak toplanan harmonik akımlar üretir. Bu nedenle nötr akımının rms değeri faz akımından daha büyük olabilir ve teorik olarak bir fazdaki akım değerinin √3 katına ulaşabilir.
Nötr iletkenin aşırı yüklenmesini gidermek için en basit çözüm, bu iletkenin kesitini belirli bir harmonik bozulma seviyesinden artırmaktır (iki katına çıkarmaktır).
Diğer çözümler, üçüncü derece harmoniğe ayarlanmış zikzak bağlantı reaktörleri veya harmonik filtreler kullanmak olacaktır.
Osiloskop kullanılarak yapılan gözlem, belirli durumlarda artık sinüs dalgasına pek benzemeyen bozuk bir sinyali açıkça göstermektedir.
Şekil 5 – Bozuk sinyal örneği ve harmonik ölçümlerin okunması
1.3.2 | Harmonik üreten elemanlar
Tarihsel olarak, harmonikler (3. derece ve katları) esas olarak manyetik devrelerin doygunluğundan kaynaklanıyordu ve çok sınırlıydı. Kapasitör filtreli tek fazlı diyot doğrultucuların ortaya çıkması, temel harmoniğin %80'ine ulaşabilen 3. derece harmoniklerin seviyesini önemli ölçüde artırmıştı.
Çok sayıda modern cihaz birçok farklı derecede harmonik üretir.
Bunlara şunlar dahildir (kapsamlı olmayan liste):
Tek fazlı doğrultulmuş beslemeli ve ardından anahtarlamalı (3., 5. ve 7. sıra) tüm cihazlar: TV'ler, bilgisayarlar, fakslar, elektronik balastlı lambalar, vb.
Faz açısının değişimini kullanan tek fazlı AC güç kontrolörleri (3., 5. ve 7. sıra): değişken kontrol üniteleri, kontrolörler, marş motorları, vb.
Ark kullanan ekipmanlar (3. ve 5. sıra): fırınlar, kaynak, vb.
Tristör güç doğrultucuları (5. ve 7. sıra): değişken hızlı motorlar, fırınlar, UPS, vb. için güç kaynakları
Manyetik devrelere sahip makineler, devre doymuşsa (3. sıra): trafo, motor. vb.
Kontrollü ark aydınlatma cihazları (3. derece): elektromanyetik balastlı lambalar, yüksek basınçlı buhar lambaları, floresan tüpler, vb.
3. derece harmonikler, nötr iletkende bir araya eklenme avantajına sahiptir, bu da elbette o iletkende dolaşan akımı artırır, ancak aynı zamanda şebeke üzerindeki kirliliğin etkilerini önemli ölçüde sınırlar.
Modern elektronik yükler çok daha yüksek dereceli harmonikler üretir. İlk 25 ve hatta ilk 50 derece genellikle ölçülür.
Ancak sinyalin HF ile kesilmesini içeren belirli teknolojiler bunun çok ötesine geçer (500. derece) ve yeni, çok özel ölçüm sorunları ortaya çıkarır.
Şekil 6 – 3. derece harmoniklerden kaynaklanan bozulma
1.3.3 | Harmoniklerin Sonuçları ve Etkileri
Tesisatta harmoniklerin bulunması, harmonik voltaj ve akım dalgaları nedeniyle tepe değerleri (dielektrik bozulma), rms değerleri (ek sıcaklık artışı) ve frekans spektrumu (titreşim ve mekanik aşınma) ile ilgili sonuçlara sahiptir.
Etkiler iki türe ayrılabilir: anlık, kısa vadeli etkiler ve uzun vadeli etkiler.
Bunların her ikisi de enerji verimliliğinin bozulması, belirli cihazların tahrip olması, belirli ekipmanların aşırı boyutlandırılması ve olası üretim kayıpları sonrasında tesisin işletimi üzerinde ekonomik bir etkiye sahiptir.
Kısa vadede, harmoniklerin varlığı, diğer şeylerin yanı sıra şunlara neden olur.
Koruma cihazlarının yanlış devreye girmesi
Düşük akım sistemleri ile kontrol ve regülasyon sistemlerinde bozulma
Tüketici ünitelerinde, motorlarda ve transformatörlerde titreşim ve anormal gürültü
Kondansatörlerin tahrip olması.
Uzun vadede, harmoniklerin bulunması esas olarak termal bir etkiye sahiptir. Akım aşırı yüklenmesi ek sıcaklık artışlarına ve dolayısıyla ekipmanın erken eskimesine neden olur.
Özellikle şunlar gözlemlenir:
Ek kayıplardan sonra transformatörlerin ve elektrik makinelerinin sıcaklık artışı
Ohmik ve dielektrik kayıplardaki artışla iletkenlerin sıcaklık artışı
Ekipmanın (kapasitörler, devre kesiciler) tahribatı
Şekil 7 – Nötrdeki 3. derece harmonikler
1.4 | Bozucu Güç D'nin Pratik Birleştirilmesi
Bozucu güç, güç denklemi S =√ (P^2 + Q^2 + D^2) kullanılarak ve Boucheron teoremi uygulanarak hesaplanabilir:
D, her bir harmonik mertebeye karşılık gelen gücün geometrik toplamını temsil ettiği için hesaplanması zordur; bu değerin ve içsel faz kayması açısının bilinmesi gerekir.
Burada Ih, 1. dereceden büyük tüm harmoniklerin akımının rms değeridir
Bozucu güç D bu nedenle genellikle kendi başına hesaplanmaz. Güç diyagramı P, Q ve S olmak üzere üç vektöre indirgenir. Bozucu güç D'nin bir kısmı, düşürülecek güç faktörü kullanılarak aktif güçten hesaplanır.
Güç S'deki (VA) ortaya çıkan artış, buna uygun büyüklükte bir kaynağın sağlanmasını gerektirecektir. Toplam harmonik bozulmaya (THD) göre akım Ib'ye artan bir faktör uygulanması muhtemelen daha büyük boyutlu iletkenlerin ve özellikle nötr iletkenin seçilmesiyle sonuçlanabilir.
Bozulma bileşeninin çok yüksek olduğu tesislerde (veri merkezleri, alışveriş merkezleri, vb.) sinyal bozulmasını düzeltmek için pasif veya aktif filtreler takılabilir.
1.5 | Reaktif Güç Kompanzasyonu
Reaktif enerji genellikle enerji tedarikçisi tarafından faturalandırılır. Ayrıca ısı kayıplarında artışa, hat sonu voltaj düşüşlerine neden olur ve mevcut aktif gücü sınırlar.
Bu nedenle, kuruluma uyarlanmış kapasitör bankalarından oluşan bir kompanzasyon sistemi kurmak önemlidir, ancak her şeyden önce, üç fazlı şebekenin her bir fazında tüketilen yük ve akım türleri açısından kurulumu dengelemek esastır.
Şekil 8 – Reaktif Güç Kompanzasyon Paneli
2 | Akımların Hesaplanması
Bu, yüklerin analizini kaynağın gücünün belirlenmesiyle ilişkilendiren işlemdir. Akımların hesaplanması, iletkenlerin ve koruma cihazlarının belirlenmesi için de önemlidir.
Güç analizi bağlamında, bu hesaplama tüm kurulumu ve çalışma koşullarını (yük faktörü, çeşitli devrelerin eş zamanlı çalışması) hesaba katarken her alıcının özelliklerini (verimlilik, cos ϕ) de içerir.
Kanallama ve koruma cihazlarını hesaplamak için kullanılan gerçek çalışma akımı IB, kurulumun gerçek çalışmasına en yakın yaklaşımı sağlayacak ve aşırı boyutlandırmayı önleyecek faktörler uygulanarak azaltılabilir.
Bunlar kullanım faktörü (Ku) ve çakışma faktörüdür (Kc).
Tersine, gerçek akım, verimliliğe (örneğin motorlar) bağlı bir η faktörü veya yükün endüktif veya kapasitif yapısıyla bağlantılı yer değiştirme faktörü (cos ϕ) ile artırılabilir.
Sinüzoidal olmayan akımların (harmoniklerin) tüketimi de gerçek çalışma akımında artışa yol açabilir.
Tüm bu durumlarda, akımdaki bu artış için baralar ve koruma cihazlarının aşırı boyutlandırılması gerekir; bu da W cinsinden aktif güçte bir artışa karşılık gelmez.
2.1 | Kullanım Faktörü Ku (ayrıca yük faktörü olarak da adlandırılır)
Bir alıcının normal çalışma durumu genellikle kullandığı gücün nominal gücünden az olmasıdır, bu kullanım faktörü kavramıdır. Bu, örneğin tam yüklerinin altında çalışması muhtemel motorlu alıcılar için kontrol edilebilir.
Örneğin endüstride motorlar için ortalama 0,75 değeri dikkate alınır. Aydınlatma ve ısıtma için her zaman Ku = 1 değeri ayarlanır. Güç prizleri için bu, amaçlarına göre değerlendirilmelidir. Kullanım faktörü her alıcıya veya her yük devresine ayrı ayrı uygulanır.
Daha sonra her devre için gerçek çalışma akımı Ib, teorik nominal akım IB'ye göre azaltılacaktır.
Ib = IB × Ku
Ku faktörünü uygulayarak akımı azaltmak hiçbir koşulda iletkenlerin boyutlandırılmasının azaltılmasına izin vermez. İletkenler her zaman alıcı(lar) tarafından tüketilen akım Ia'ya veya söz konusu devreye özgü koruma cihazının maksimum akımı In'e karşılık gelen nominal akım IB'ye dayanacak şekilde boyutlandırılmalıdır.
Güç faktörü düzeltmesi ile akımı azaltmak, enerji verimliliği açısından önemli olsa da, iletken boyutlandırmasında temel kural, iletkenin her zaman alıcı tarafından çekilen akıma ve koruma cihazının nominal akımına uygun olarak seçilmesidir.
2.2 | Coincidence Faktörü veya Çeşitlilik Faktörü Kc (bazen Ks olarak yazılır)
Bir kurulumdaki tüm alıcılar aynı anda çalışmaz. Bu açıkça gereksiz aşırı boyutlandırmaya yol açar.
Bu nedenle, çakışma faktörü olarak bilinen bir indirgeme faktörü, çeşitli alıcıların (veya devrelerin) akımlarının toplamına uygulanabilir.
Bu indirgeme faktörünün değeri genellikle aynı anda çalışabilen devre sayısına göre belirlenir. Devre sayısı ne kadar fazlaysa, hesaplanan toplam akım Kc faktörü tarafından o kadar fazla azaltılabilir.
Revizyondan geçen IEC 60439 standart serisi, çakışma faktörü için genel değerler önermektedir.
Bir devre kümesi içeren bir devredeki toplam çalışma akımı (Ibtotal), her bir devrenin gerçek çalışma akımının (Ib1, Ib2, Ib3, ..., Ibn) toplamına eşittir. Ancak bu toplam, çakışma faktörü (Kc) olarak adlandırılan bir katsayı ile çarpılır.
Ibtotal = (Ib1 + Ib2 + Ib3 + … Ibn) × Kc
aynı zamanda şu şekilde de yazılabilir:
Ibtotal = (IB1 × Ku1 + IB2 × Ku2 + IB3 × Ku3 + … IBn × Ku) × Kc
Her devreye özgü KU faktörlerinin her birini entegre ederek.
Bir devredeki iletkenler ve koruma cihazları (sigorta, devre kesici vb.), üzerinden geçen toplam akım (Ib) değerine göre boyutlandırılır. Bu akım değeri, devrenin gerçek çalışma koşulları altında hesaplanır.
Önemli Not: İletken ve koruma cihazı boyutlandırması için akımların teorik toplamı (IB) kullanmak gerekli değildir. Bunun yerine, devrenin gerçek çalışma akımı olan Ib dikkate alınmalıdır.
Çakışma Faktörü (Kc) Nedir?
Çakışma faktörü, aynı anda enerji tüketen devrelerin sayısını dikkate alan bir katsayıdır. Genellikle 1'den küçük bir değerdir ve devrelerin ne kadarının aynı anda çalıştığına bağlı olarak değişir. Örneğin, bir evdeki prizlere bağlı cihazların hepsi aynı anda çalışmayabilir. Bu durumda çakışma faktörü 1'den küçük olacaktır.
Neden Çakışma Faktörü Kullanılır?
Çakışma faktörü, elektrik tesisatının tasarımında önemli bir rol oynar. İletkenlerin ve koruma cihazlarının doğru boyutlandırılması için toplam akımın doğru bir şekilde hesaplanması gerekir. Çakışma faktörü, devrelerin gerçek çalışma koşullarını yansıtarak daha gerçekçi bir toplam akım değeri elde edilmesini sağlar.
Neden Gerçek Çalışma Akımı Kullanılır?
Daha Doğru Boyutlandırma: Teorik toplam akım (IB), genellikle devrelerin aynı anda tam yükte çalıştığı varsayımıyla hesaplanır. Ancak gerçek hayatta bu durum nadiren gerçekleşir. Bu nedenle, teorik toplam akıma göre yapılan boyutlandırma, gereksiz yere büyük ve maliyetli iletken ve koruma cihazlarının kullanılmasına yol açabilir.
Güvenlik: Gerçek çalışma akımına göre yapılan boyutlandırma, iletkenlerin aşırı ısınması ve yangın riskini azaltır. Ayrıca, koruma cihazlarının doğru akım değerinde açmasını sağlayarak devreyi aşırı yüklenmeye karşı korur.
İletken ve koruma cihazlarının doğru bir şekilde boyutlandırılması için, devrenin gerçek çalışma akımı (Ib) dikkate alınmalıdır. Teorik toplam akımın (IB) kullanılması gerekli değildir ve hatta yanlış boyutlandırmaya yol açabilir.
Birden fazla dağıtım seviyesine sahip panellerde çakışma faktörlerinin pratik uygulaması
Çoğu tali veya son dağıtım panosunda, hem üç fazlı hem de tek fazlı elektrik devrelerinin dağıtımı gerekmektedir. Bu panolar, elektrik enerjisini doğrudan alıcılara (örneğin, büyük makineler, aydınlatma armatürleri) veya kullanım noktalarına (örneğin, prizler, anahtarlar) ya da küçük modüler tüketici ünitelerine (örneğin, sigorta kutuları) enerji sağlayabilirler.
Bu durumda, çakışma faktörlerini belirlemek için tek bir kurala bağlı kalmak mümkün değildir.
Tali Dağıtım Panoları: Ana dağıtım panosundan gelen elektriği daha küçük bölgelere dağıtan panolardır.
Son Dağıtım Panoları: Elektriği son kullanıcılara (ev, iş yeri vb.) dağıtan panolardır.
Üç Fazlı Devreler: Genellikle endüstriyel tesislerde ve büyük güç gerektiren cihazlarda kullanılır.
Tek Fazlı Devreler: Evlerde ve küçük güç gerektiren cihazlarda kullanılır.
Doğrudan Giden Hatlar: Elektriği doğrudan alıcılara taşıyan hatlardır.
Kullanım Noktaları: Elektriğin kullanıldığı yerlerdir (örneğin, prizler, anahtarlar).
Modüler Tüketici Üniteleri: Elektriği daha küçük gruplara ayıran ve kontrol eden ünitelerdir (örneğin, sigorta kutuları).
Dağıtım panoları, elektrik enerjisinin hem üç fazlı hem de tek fazlı olarak farklı noktalara dağıtılmasını sağlar. Bu panolar, elektriği doğrudan alıcılara veya kullanım noktalarına ya da daha küçük alt üniteler aracılığıyla dağıtabilirler.
1. dağıtım seviyesinin (yukarıdaki şemaya bakın) IEC 60439-1 standardına uygun Kc değerleriyle, 2. dağıtım seviyesinin ise IEC 60439-3 standardına uygun Kc değerleriyle belirlenebileceği unutulmamalıdır.
IEC 60439 standardı, bazı dağıtım seviyeleri için çakışma faktörlerini açıkça tanımlamasa da, özellikle 3. dağıtım seviyesi veya terminal seviyesi olarak adlandırılan ve genellikle 16 A soket devrelerini içeren durumlarda, IEC 60364 standardındaki çakışma faktörleri uygulanmalıdır.
Kc Standartlarının Değerleri IEC 60439-1, IEC 60439-3 ve IEC 60364 standartları bu faktör için genel değerler verir. Montaj üreticisi, devre grupları ve tüm montaj için çakışma faktörünü tanımlamak ve vermek için tam çalışma koşullarını dikkate almalıdır.
IEC 60439: Alçak gerilim panoları ve dağıtım sistemleri için bir standarttır.
IEC 60364: Elektrik tesisatları için bir standarttır.
Çakışma Faktörü: Aynı anda enerji tüketen devrelerin sayısını dikkate alan bir katsayıdır.
3. Dağıtım Seviyesi/Terminal Seviyesi: Elektriğin son kullanıcılara (örneğin, prizler, lambalar) ulaştığı en son dağıtım aşamasıdır.
16 A Soket Devreleri: Evlerde ve iş yerlerinde yaygın olarak kullanılan standart priz devreleridir.
Tablo 1 - Yük koşulları bilinmiyorsa ana dağıtım panosu ve dağıtım panosu (IEC 60439-1 standardına uygun AG endüstriyel dağıtım) için çakışma faktörü (Kc).
Tablo 2 - Yük koşulları bilinmiyorsa dağıtım panosu için (IEC 60439-3 standardına uygun ticari kullanım için) tesadüf faktörü (Kc).
Tablo 3 - IEC 60364 bölüm 311.3 standardına uygun ikincil veya terminal bölmeler (konut veya küçük işletme kullanımı için) için çakışma faktörü (Kc).
(*) Isıtma veya su ısıtıcılarını besleyen devreler yalnızca birkaç saat açık kalabiliyorsa, diğer cihazların aynı anda çalışmadığından eminseniz, bunların ve diğer devrelerin güçlerini aynı anda hesaba katmamak mümkündür.
(**) Dikkate alınacak akım, motorun nominal akımına, başlangıç akımının üçte biri kadar artırılmış halidir.
3. Yük Tiplerine Göre Gücün Hesaplanması
Tüm güçlerin aynı şekilde hesaplanması mümkün değildir, çünkü farklı tiplerdedirler (dirençli, endüktif, bozucu).
Tüketilen akım Ia, kullanım faktöründen ve çakışma faktöründen bağımsız olarak bir alıcı tarafından tüketilen nominal akıma karşılık gelir, ancak motorlar veya diğer endüktif veya kapasitif yükler için verimlilik (η faktörü), yer değiştirme faktörü veya faz kayması (cos ϕ) yönlerini hesaba katar.
Doğrusal olmayan (veya bozucu) yükler için, gerçek rms akımını elde etmek için temel akım ve harmonik akımların ikinci dereceden toplamı hesaplanmalıdır.
Ayrıntılı hesaplama bu teknik makalede ele alınmıştır
4. Güç Kaynakları ve Kaynağın Gücü
Kaynağın gücü genellikle tüm alıcıların güçlerinin toplamından çok daha düşük bir değerde boyutlandırılabilir. Bu, güç analizinin temel amacıdır.
Kaynağın veya kaynakların optimum ve yeterli gücünün belirlenmesi, güvenilirlik ve işletme maliyeti açısından önemli sonuçlar doğurabilecek bir işlemdir.
Unutulmamalıdır ki, iletkenlerin veya koruma cihazlarının yetersiz boyutlandırılması durumunda, sistem tam yükte ve hatta aşırı yükte neredeyse sürekli olarak çalışmaya zorlanabilir. Bu durumun ciddi sonuçları olabilir:
Yalıtımın Erken Eskimesi: Sürekli aşırı yüklenme, iletkenlerin aşırı ısınmasına neden olabilir. Bu da yalıtım malzemesinin ömrünü kısaltır ve erken eskimesine yol açar.
Devre Dışı Kalma ve Durma Riski: Yalıtımın zarar görmesi, kısa devrelere ve arızalara neden olabilir. Bu da devrelerin aniden devre dışı kalmasına ve az veya çok uzun süreli duruşlara yol açabilir.
Güvenlik Riskleri: Aşırı ısınma ve kısa devreler yangın riskini artırabilir. Ayrıca, arızalar elektrik çarpması gibi tehlikeli durumlara da yol açabilir.
Öte yandan, aşırı boyutlandırma aşırı harcama ve gereksiz yüksüz kayıplara neden olur. Ancak, sürekli yük yüksekse yük kayıpları önemli ölçüde azaltılabilir.
Elektrik tesisatında kullanılan iletkenlerin ve koruma cihazlarının doğru bir şekilde boyutlandırılması çok önemlidir. Yetersiz boyutlandırma, ciddi güvenlik risklerine ve maddi kayıplara yol açabilir. Bu nedenle, tesisat tasarımında ve kurulumunda uzman kişilerden yardım almak ve ilgili standartlara uymak büyük önem taşır.
Notlar!
Hesaplama, farklı alıcıların veya terminal devrelerinin aktif gücü (kW) alınarak yapılır. Emilen akım Ia'yı bulmak için, güç faktörü PF kullanılarak görünür güç S (kVA) hesaplanır.
Daha sonra, akım Ib'nin gerçek kullanımını belirlemek için her bir devreye kullanım faktörü Ku atanır.
Dikkat, kanalların Ia'ya karşılık gelen nominal akım IB için boyutlandırılması gerekir.
Akımlar, her bir dağıtım paneli (veya buna göre devre grupları) için bir çakışma faktörü Kc atanarak toplanır.
Yukarıdaki örnekte, 326 A akım için hesaplanan güç 224,9 kVA'dır. Daha küçük bir modelin (örneğin 200 kVA – 275 A) ekonomik olarak seçilmesi, olası bir tetikleme riski ile hesaplama varsayımlarının yeniden işlenmesini gerektirecektir.
4.1| Güç Kaynakları
Gerekli güç kaynakları, kurulumun tanımı (alıcılar, güç, konum vb.) ve çalışma koşulları (güvenlik, halkın tahliyesi, süreklilik vb.) kriterlerine göre belirlenebilir.
Bunlar şunlardır:
4.1.1| Ana Güç Kaynağı
Bu, tesisatın sürekli olarak beslenmesi için tasarlanmıştır. Genellikle kamu dağıtım şebekesinden gelir. Yüksek ve düşük voltaj arasındaki seçim, güç gereksinimine göre yapılır.
4.1.2 | Yedek Güç Kaynağı
Bu, ana güç kaynağını değiştirmek için tasarlanmıştır.
Şu amaçlarla kullanılır:
Arıza durumunda (yedekleme), işletmeyi sürdürmek için (hastaneler, bilgisayarlar, endüstriyel süreçler, gıda işleme, askeri uygulamalar, perakende süpermarketleri, vb.)
Veya ekonomik nedenlerle, ana güç kaynağının tamamını veya bir kısmını değiştirmek için (yük atma seçeneği, çift enerji, yenilenebilir enerjiler, vb.)
4.1.3 | Güvenlik Hizmetleri için Güç Kaynağı
Bu, ana ve/veya yedek güç kaynağının arızalanması durumunda sitenin güvenliğini sağlamak için gerekli enerjiyi sağlayarak güç kaynağının sürdürülmesini amaçlar.
Güç kaynağı şunlar için sürdürülmelidir:
Yangın durumunda çalışması gereken güvenlik tesisatları (asgari aydınlatma, sinyalizasyon, yangın alarmı ve güvenliği, duman tahliyesi, vb.)
Uzaktan kumanda sistemleri, telekomünikasyon ve insanların güvenliğiyle ilgili ekipmanlar (asansörler, acil durum aydınlatması, ameliyathane, vb.) gibi diğer güvenlik tesisatları
Açılma şekillerine (otomatik veya manuel) ve bağımsız çalışmalarına göre karakterize edilirler.
4.1.4 | Yardımcı Güç Kaynağı
Bu, "yardımcıların" (kontrol ve sinyal devreleri ve cihazları) çalışması için tasarlanmıştır. Ana güç kaynağından gelebilen veya gelmeyen ayrı bir kaynak tarafından sağlanır.
Bağımsızlığı, kuruluma bir miktar operasyonel güvenlik sağlar. Genellikle ana güç kaynağından farklı bir voltaja sahiptir veya farklı bir türdedir.
Korunduğunda ve belirli kriterleri karşıladığında (güç, bağımsız çalışma, vb.) güvenlik hizmetleri için bir güç kaynağına benzeyebilir.
Referans: | Power balance and choice of power supply solutions by Legrand |
Format: | |
Boyut: | 10.57 MB |
Sayfa: | 88 |
İndirme: |
Comments