Slayt 1 - KLU - TBMYO Elektrik

1
ALTERNATÖRLERİN PARALEL
BAĞLANMASI
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
• 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 taralından 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.
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
2
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
R1
• Yükü besleyen şebekenin gerilimi V1,
S1
Yük
Şebeke
frekansı f1 ve gerilimin faz sırası da R1,
T1
S1 ve T1’ dir. Şebekeye paralel
V 1, f 1
bağlanacak olan G alternatörünün uç
S
gerilimi V2, frekansı f2 ve faz sırası ise
R 2 S2 T 2
R2, S2 ve T2’dir.
G
V 2, f 2
Alternatörün şebekeye paralel bağlanması
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
4
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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, S2
ve 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.
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
5
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
• 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)
6
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
7
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
8
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
9
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
10
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
11
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
12
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
13
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
Senkronizm Anının Belirlenmesi
Yükü besleyen şebeke gerilimi V1 ile paralel bağlanacak olan alternatörün gerilimi
V2 arasındaki 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)
14
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
R1
S1
T1
R 1 S1 T 1
S
V0
R 2 S2 T 2
Sıfır voltmetresi metodu ile
senkronizm saptanması
G2
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
15
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
16
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
Senkronoskobun iç yapısı
Senkronoskobun devreye bağlantısı
Senkronoskobun dış görünüşü
Burada senkronoskop sadece iki
alternatörün tek fazları arasındaki açı farkına
ait bilgi verir. Generatörlerin faz sıraları
hakkında bilgi vermez.
17
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
18
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
R1
S1
T1
R1
S1
T1
R1
S1
T1
R 1 S1 T1
R 1 S 1 T1
S
V0
R2 S2 T2
G2
S
R1 S1 T1
V0
R 2 S 2 T2
G2
Söner ışık bağlantısı (En soldaki)
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
S
V0
R 2 S2 T2
G2
19
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
R1
S1
T1
R1
S1
T1
R1
S1
T1
R 1 S1 T1
R 1 S 1 T1
S
V0
R2 S2 T2
G2
S
R1 S1 T1
V0
R 2 S 2 T2
G2
Yanar ışık bağlantısı (Ortadaki)
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
S
V0
R 2 S2 T2
G2
20
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
R1
R1
R1
S1
S1
S1
T1
T1
T1
R 1 S1 T1
R 1 S 1 T1
S
V0
R2 S2 T2
G2
S
R1 S1 T1
V0
R 2 S 2 T2
G2
S
V0
R 2 S2 T2
G2
21
Döner ışık bağlantısı (En sağdaki)
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
22
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
23
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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
𝟐𝑷
dir. Burada nm; Milin mekanik hızı (d/d)
fe; Elektrik frekansı (Hz)
2P; Alternatörün kutup sayısı
24
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
Eşitliğe göre hızdaki azalma direk olarak üretilen gerilimin frekansını etkilemektedir.
Alternatörün hız – güç ve frekans – güç eğrileri aşağıda verilmiştir.
nm
f
nnl
f nl
nfl
f fl
Pout
Pout
Pfl
Pfl
Alternatörün a) Hız – aktif güç ve b) Frekans – aktif güç eğrisi
𝑷𝒐𝒖𝒕 = 𝒔𝒑 . (𝒇𝒏𝒍 − 𝒇𝒇𝒍 )
𝑸𝒐𝒖𝒕 = 𝒔𝒑 . (𝑽𝒏𝒍 − 𝑽𝒇𝒍 )
25
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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
-Qout
Qfl
Qout
Alternatörün Gerilim – Reaktif Güç Eğrisi
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
26
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
VT
fe
-Pout
Pout
-Qout
Qout
27
Şebekenin frekans – aktif güç ve gerilim – reaktif güç eğrileri
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
fe
f nl
-Pout(sis)
Pbus
Pgen
Pout(gen)
Pyük
Şebekeye paralel bağlanan alternatörün çalışma karakteristiği
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
28
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
fe
fe
f nl
f nl
-Pout(sis)
Pgen
Pout(gen)
-Pout(sis)
Pgen<0
Pout(gen)
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.
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
29
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
30
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
fe
f nl
-Pout(sis)
Pbus1 Pbus2 Pbus3
Pgen1
Pgen2
Pgen3
Pout(gen)
Pyük
Şebekeye paralel bağlanmış alternatörün sabit yük altında değişik çalışma karakteristikleri
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
31
SENKRON MAKİNELER – Alternatörlerin Paralel Bağlanmaları
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.
32
ELP-13204 Elektrik Makineleri II
Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR
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
33