Elektrik motoru verimini etkileyen faktörler

Termik santrallerde en yüksek verime sahip motorun saptanıp, satın alınmasından sonra tüm sorunların çözüldüğü söylenemez. Bunun yanında bir motorun çalışma verimini etkileyen bir takım çalışma ve bakım faktörleri vardır. Motorun çalışma verimliliğini korumak ve geliştirmek için aşağıda detaylı olarak açıklanan faktörlerin tümünün göz önüne alınması gerekir.

- Motor ebadı; motor verimi özellikle küçük güçteki motorlarda motor ebadı ile oldukça önemli oranlarda değişmektedir. Büyük ebatlı motorların küçük ebatlı motorlardan daha verimli oldukları kabul edilmektedir. Bu nedenle standart motorlar için motor dizaynındaki ana kriter, sıcaklık artışının sınırlandırılmasıdır. Büyük motorlarda sıcaklık artışı sınırlandırılması, motor kayıplarının daha düşük değerlerde kalmasını prensip olarak zorunlu hale getirir. Bu yüzden bu motorlar daha yüksek verimde

üretilirler. Daha ağır bir demir göbek ve daha kaliteli malzemelerin kullanılması, büyük ebatlı motorların daha verimli çalışmasına katkıda bulunur.

- Motor yükü; verimliliği etkileyen önemli faktörlerden birisidir. Şekil 3.16’da görüldüğü gibi, % 50 yükle çalışan bir motor aşağı yukarı sabit bir verime ulaşır. Ancak, daha düşük yerlerde verim hızla düşer. Düşük verimler genellikle düşük yükte veya boşta çalışan motorlar nedeniyle oluşur ki; bu durumlar mümkün olduğu kadar önlenmelidir. Şekil 3.16 bunun yanında motor yükünün güç faktörüne olan etkisini de göstermektedir. Düşük yüklerde güç faktöründe olan azalma, verim düşüşünde çok daha fazla etkilidir. Motorların düşük yükte veya boşta çalışmasını en aza indirilmeye çalışılmasının bir diğer nedeni de budur.

Şekil 3.16. Motor verimi, yük seviyesi

- Motor seçimi; motor seçiminde mühendisler, güvenlik faktörünü de göz önüne alarak elektrik motorlarını halen çalışmakta olan eski endüstriyel tesislerde dahil olmak üzere gerekenden daha büyük güçlü olarak seçerler. Düşük güçlü motorlar gereken işin yapılmasını sağlayamazken, çok büyük ebatlı motorlar yatırım maliyetinin fazla olması yanında düşük yükte çalıştıklarından verimleri de düşük olur. Ayrıca düşük yükte çalışan motorların tesisteki güç faktörleri de düşük olur.

- Gerilim sapmaları; motor üreticileri, nominal frekansta gerilim sapmalarının ±%10’u aşmaması konusunda uyarıda bulunmaktadır. Motor dizaynında, üretici firmalar tesisin güç dağıtım sistemindeki gerilim düşüşü için bir pay ayırmaktadır. (Örneğin 380 V’luk sistem gerilimi için, minimum motor gerilimi 340-350 Volt civarındadır.) Gerilim sapmalarının motor verimine oldukça önemli bir etkisi vardır. (Tablo 3.1) Bunun yanında diğer motor parametreleri için de bir takım etkileri

bulunduğundan, motor ömrünün azalmasına yol açar. Tablo 3.1’de özetlendiği gibi, gerilim sapması özellikle gerilim değerleri nominal değerlerden daha yüksek olduğu zaman ters etki meydana getirir. Üç faz arasındaki gerilim dengesizliği motorun çalışması açısından daha önemli etkiler meydana getirdiği için kesinlikle kontrol altına alınmalıdır. Düşük gerilim, motor sargılarında aşırı akımın dolaşmasına neden olduğundan motor kayıpları artar. Ayrıca motorun fazla ısınmasına ve ömrünün kısalmasına neden olur. Bu nedenle motorların çalışması sırasında gerilim değerleri kesinlikle ölçülmelidir. Motor veriminin arttırılmasına yönelik olarak bir kontrol ve koruyucu bakım programı geliştirilmesi gerekir. Motor gerilimi ve akımı(yük) periyodik olarak ölçülmelidir.

Tablo 3.1. İndüksiyon motorunda gerilim sapmalarının etkisi

Çalışma Özellikleri _{% 90 Gerilim} Gerilim Değişiminin Etkisi _{% 110 Gerilim % 120 Gerilim} Başlangıç ve Maksimum

Çalışma Torku % 19 Azalma % 21 Artış % 44 Artış Senkron Devri Değişme Yok Değişme Yok Değişme Yok Kayma Yüzdesi % 23 Artış % 17 Azalma % 30 Azalma Tam Yükteki Hız % 0.5-1 Azalma % 1 Artış % 0.5-1 Artış Başlangıç Akımı % 10-12 Azalma % 10-12 Artış % 25 Artış Tam Yükte Akım % 1-5 Artış % 2-11 Artış % 15-35 Artış Tam Yükte Sıcaklık

Artışı % 6-12 Artış % 4-23 Artış % 30-80 Artış Standart NEMA B Motorları Verimi

Tam Yükte % 0.5-1 Artar % 1-4 Azalır % 7-10 Azalır 3/4 Yükte % 1-2 Artar % 2-5 Azalır % 6-12 Azalır 1/2 Yükte % 2-4 Artar % 4-7 Azalır % 14-18 Azalır

Güç Faktörü

Tam Yükte % 8-10 Artar % 10-15 Azalır % 10-30 Azalır 3/4 Yükte % 10-12 Artar % 10-15 Azalır % 10-30 Azalır 1/2 Yükte % 10-15 Artar % 10-15 Azalır % 14-40 Azalır

- Motorların tekrar sarımı; endüstrisi gelişmiş ülkelerdeki çalışmalar, motorda yapılan kötü sarımın motor verimini % 1-4 mertebesinde düşürebildiğini göstermiştir. Tekrar sarım işlemindeki verim kaybı, tekrar sarım tekniklerine bağlı olarak değiştiği bilinir. Yalıtım malzemesinin çıkartılmasını kolaylaştırmak amacıyla motorun yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması, iç direncin zarar görmesine ve böylece manyetik (göbek) kayıplarının artmasına neden olabilir. Gerçekte, tekrar sarım işlemi sırasında tüm kayıplar artabilir. Örneğin tekrar sarım işlemi için daha küçük çapta veya düşük kalitede tel kullanılması stator I2R kayıplarını arttırır; stator dönüşlerini azalttığı için motorun güç faktörünü düşürebilir; stator veya rotor göbeğine zarar verdiği için hava boşluğu

geometrisini ve stator kayıplarını etkileyebilir. Bununla birlikte tekrar sarılan eski motorların verimleri, sarım tekniğine, kullanılan malzemenin kalitesine ve iş gücünün kalitesine göre azalabilmektedir. Sürtünme ve hava sürtünmesi kayıpları yataklardaki veya gres yağındaki bir değişiklikle, fan ikamesi veya bir montaj işlemi ile artabilir. Sürekli çalışan motorlar da için verimde % 1’lik bir düşüş bile enerji maliyetini önemli derecede arttırdığından bu gibi motorların tekrar sarılması yerine yenisi ile değiştirilmesi önerilir. Bu verimdeki düşüş uzun dönemde enerji tüketiminde önemli artışlara neden olmaktadır.

Enerji verimliliği doğrultusunda elektrik motorlarıyla ilgili yapılabilecek çalışmalar iki kategoride değerlendirilebilinir.

a. Motorların verimlilik sınıflarının yükseltilmesi ( yüksek verimli motorlar) b. Kontrol şekillerinin değiştirilmesi ( soft starterler, hız kontrol cihazları)