Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliğini Artırma Yolları

Bir tesisin motor sistemlerinde enerji verimliliği iyileştirmeleri düşünüldüğünde, optimum tasarruf ve performans elde etmek için pompaları, kompresörleri ve fanlarını ele alan bir yaklaşım kullanılmalıdır. Bir motor sistemi için enerji kullanımı ve enerji tasarrufu fırsatları ile ilgili hususlar sunulmakta ve bazı durumlarda örnek olaylarla gösterilmektedir. Elektrik motorlarına ek olarak pompa, fan ve basınçlı hava sistemleri tartışılmaktadır.

1) Motor yönetim planı

Motor yönetim planı, bir tesisin enerji yönetim stratejisinin önemli bir parçasıdır. Motor yönetim planına sahip olan şirketler uzun vadeli motor sistemi enerji tasarruflarını gerçekleştirmelerine yardımcı olması anlamına gelir. Motor arızalarının hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde ele alınmasını sağlar.

Bir tesisteki yönetim planı şu düzenlemeleri içermelidir:

- Motor anketi ve izleme programının oluşturulması.
- Proaktif onarım/değiştirme kararları için kılavuzların geliştirilmesi.
- Yedek parça envanteri oluşturarak motor arızasına hazırlık.
- Satınalma şartnamesinin geliştirilmesi.
- Onarım şartnamesinin geliştirilmesi.
- Öngörücü ve önleyici bakım programının geliştirilmesi ve uygulanması.

2) Bakım

Motor bakımı, motor ömrünü uzatmak ve bir motor arızasını öncesinden öngörmek adına bir tesisin olmazsa olmazlarındandır. Örneğin; bir tahrik motorunun bakımında, motorda arıza meydana gelmeden önce motorun ne zaman elden geçirileceği veya değiştirileceği belirlenebilir. Bunun için de devam eden motor sıcaklığı, titreşimi ve diğer işletim verileri gözlemlenmelidir.
Motor bakımları, önleyici veya öngörücü olarak kategorize edilir. Önleyici tedbirler kategorisi, voltaj dengesizliği minimizasyonu, yük değerlendirmesi, motor hizalama, yağlama ve motor havalandırmayı içerir. Bu önleyici tedbirlerin bazıları, artan motor ısınmasını önlemeyi amaçlar. Ancak, tedbirler, ne yazık ki bazen sarım direncinin artmasına, motor ömrünün kısalmasına ve enerji tüketiminin artmasına neden olur. Devam eden bir motor bakım programı ile elde edilen tasarruf, toplam motor sistemi enerji kullanımının % 2 ila % 30’u arasında değişebilir.

3) Enerji verimli motorlar

Enerji tasarruflu motor kullanılan tesislerde enerji kayıpları motor bakımından minimize edilebilir. Motorun geliştirilmiş tasarımı, daha iyi malzemelerden yapılmış yapısı, daha sıkı toleransları ve geliştirilmiş üretim teknikleri ile enerji kayıplarını azaltır. Sadece ısı kayıplarını önlemekle kalmaz, aynı zamanda diğer tüm kayıpları da minimuma indirger. Uygun kurulumla, enerji verimli motorlar daha serin kalabilir. Tesis ısıtma yüklerini azaltabilir ve daha yüksek servis faktörlerine, daha uzun dayanma ömrüne, daha uzun yalıtım ömrüne ve daha az titreşime sahip olabilir.

Birinci sınıf bir verimlilik motorunun seçilmesi, motor çalışma koşullarına ve yatırımla ilişkili yaşam döngüsü maliyetlerine bağlıdır. Bakır Kalkınma Birliği’nden alınan verilere göre, 1992 tarihli Enerji Politikası Yasası’nda belirtilen minimum verimi elde eden motorlara kıyasla, yüksek verimli motorlara yükseltme, 50 hp motorlar için 15 aydan daha az geri dönüşlere sahip olabilir. Genel olarak, motorlar yılda 2.000 saat / yılı aşan motorlarla değiştirilirken, yüksek verimli motorlar ekonomik açıdan daha caziptir. Bazen, bir işletme motorunun üstün verimli motor modeli ile değiştirilmesi bile düşük bir geri ödeme süresine sahip olabilir.

4) Motorların geri sarımı

Bir motoru tamir ederken ya da geri sararken, potansiyel verimlilik kayıplarını en aza indirmek için en iyi motor geri sarma standartlarını izleyen bir motor servis merkezinin seçilmesi önemlidir. Bu standartlar, Elektrikli Cihaz Servis Birliği (EASA) tarafından sunulmuştur.

En iyi geri sarma uygulamaları uygulandığında, verimlilik kayıpları % 1’den azdır. MotorMaster+ gibi yazılım araçları, belirli bir fabrikadaki belirli koşullara göre premium verimlilik motorlarının çekici uygulamalarının belirlenmesine yardımcı olabilir.

Bazı durumlarda ise, yeni bir motor almak yerine mevcut bir enerji tasarruflu motoru geri almak maliyetli olabilir. CEE, 2007 standartlarına göre genel bir kural olarak, geri sarma maliyetleri yeni bir motorun maliyetinin% 60'ını aştığında, yeni motor satın almak daha iyi bir seçenek olabilir.

5) Uygun motor boyutlandırma

Genelde nominal yükün % 50’sinin altında çalışan büyük motorların, verimli olmadıkları ve hemen uygun boyutlu enerji verimli ünitelerle değiştirilmeleri gerektiği konusunda ısrar edilir. Ancak bu durum, enerji tasarruflarının doğru bir değerlendirmesini tamamlamak için birkaç bilgi göz önüne alınarak değerlendirilmelidir.

Hem standart hem de enerji tasarruflu motorların verimliliği, tipik olarak tam yükün % 75'ine yaklaşır. Bu verimlilik, % 50 yük noktasına kadar nispeten düzdür. Büyük ebat aralıklarındaki motorlar, nominal yükün % 25’ine kadar olan yüklerde makul derecede yüksek verimlilikle çalışabilirler. Daha büyük motorlar ise, hem daha yüksek tam hem de kısmi yük verimliliği değerleri gösterir. Ayrıca; daha küçük boyutlu motorlarda % 50 yük noktasının altındaki verimlilik düşüşü daha hızlı gerçekleşir.

6) Ayarlanabilir hız sürücülerini kullanma

Motor operasyonlarında yük gereksinimlerini karşılamak için kullanılan ayarlanabilir hızlı sürücüler, daha iyi bir eşleşme hızına sahiptir. Ayarlanabilir hızlı tahrik sistemleri, dünya çapında birçok tedarikçi tarafından sunulmaktadır. Motorların enerji kullanımı, akış hızının küpüyle yaklaşık orantılı olduğundan, pompa hızıyla orantılı olan akıştaki nispeten küçük düşüşler, zaten önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar.

7) Güç faktörü düzeltmesi

Güç faktörü, çalışma gücünün görünen güce oranıdır. Elektrik gücünün ne kadar etkili kullanıldığını ölçer. Bir yüksek güç faktörü sinyal bir süre, elektrik gücünün verimli kullanımı, düşük güç faktörü elektrik gücü zayıf kullanımını gösterir. Dolayısıyla şebekeler, alıcıların aktif güçleri yanında, reaktif güçlerini de karşılamak zorunda kalmaktadır. İş yapma özelliği olmayan reaktif güç, şebekeleri gereksiz yere yükler ve verimini düşürür. Bu yüzden güç katsayısının düzeltilmesi gerekmektedir. Güç faktörü, elektrik motorlarının rölantisini en aza indirerek, motorları birinci sınıf motorlarla değiştirerek ve sistemdeki reaktif gücün büyüklüğünü azaltmak için AC devresine kondansatörler yerleştirerek düzeltilebilir.

8) Gerilim dengesizliklerinin minimize edilmesi

Voltaj dengesizliği, bir motor sargı yalıtımının ömrünü azaltabilen tork titreşimleri, artan titreşim ve mekanik stres, artan kayıplar ve motor aşırı ısınması ile sonuçlanacak olan bir akım dengesizliğine neden olur. Böylece performansı düşürmüş olur. Üç fazlı motorların ömrünü kısaltır.
Voltaj dengesizliğinin etkilerini daha net görebilmek için voltaj dengesizliği olan 5 hp motoru ele alalım.

Karakteristik                                                                        Performans

Kaynaklar:

1) Electrical-engineering-portal
2) www.elektrikport.com