Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi 63. Sayı (Ekim 2013)

34 Su ve Çevre Teknolojileri • Ekim 2013 Kondansatörler, empedansları nedeniyle sistemdeki bozucu yük- ler tarafından yaratılan harmonikleri üzerlerine çekmeye yatkındırlar. Üzerine temel şebeke frekansı ile beraber harmonik akımları da çeken kondansatörün rms akımı artacak ve hem elektriksel hem mekanik olarak zorlanmaya başlayacaktır. Bu artış için IEC 60831 standardı bir sınır belirle- miştir ve tüm kondansatör üreticileri kondansatörlerini nominal akımının %30 fazlasına (8saat/24saat) dayana- cak şekilde üretmektedir. Kondansatörlerin harmoniklerle olan ilişkisinin bir diğer ayağı ise rezonans problemidir. Transformatör, motor gibi endüktif reaktif karakterli yüklerin kullanıldığı sistemlerde kul- lanılan kondansatörler, bu yüklerle seri ve paralel rezonans ihtimalini doğururlar. Bir tesise çıplak kondan- satörler uygulanması gerektiğinde, uygulanacak kondansatör grubunun güç sisteminde oluşturacağı rezonans frekansının hesaplanması gerekmek- tedir. 2. Motor ve generatörler Motor ve generatör gibi döner makinalarda harmoniklerin yarattığı en ciddi etki rotor ve stator devre- lerinde aşırı ısınmadır. Harmonik akımları sebebiyle bakır kayıpları, har- monik gerilimleri sebebiyle ise demir kayıpları artar. Yüksek frekanslı har- monik bileşenleri, makinanın düzgün dönmesi için oluşturulması gereken şebeke frekansındaki döner manyetik alanı bozar ve makinanın gürültülü ve sarsıntılı çalışmasına yol açar. Har- moniklerin bulunduğu bir sistemde çalışan motorun verimi azalır. 3. Transformatörler Harmonikler, transformatörler üzerinde demir ve bakır kayıplarını artırıcı etki yaparlar. Frekansın art- masıyla kayıplar da artar, bu yüzden mertebeli harmonikler düşük merte- beli bileşenlere göre daha etkili ola- bilmektedirler. Harmonikler, transfor- matörler üzerinde gürültü artışına ve mekanik zorlanmalara neden olurlar. Özellikle endüstriyel tesislerde transformatörlerin beslediği yüklerin önemli bir kısmının harmonik kay- nağı olması, trafo boyutlandırması yaparken daha dikkatli olunması zorunluluğunu ortaya çıkarmıştır. Transformatördeki harmonikler, kayıplarla beraber ısınmanın ve izo- lasyon sorunlarının da artmasına neden olurlar. Bu nedenle, K-faktörü diye bilinen özel transformatörler ya da standart transformatörler için K-faktörü çarpanı kullanılır. Transfor- matörler, manyetik çekirdeği doyuma gittiğinde aynı zamanda harmonik de üretirler. Bu yüzden literatürde har- monik kaynaklarından bahsedilirken transformatörden de söz edilir. 4. Anahtarlama elemanları ve sigortalar Harmonik akımlarının varlığı ile birlikte artan rms akımlar, anahtar- lama elemanları üzerinde hatalı çalış- malara neden olurlar. Yüksek fre- kanslı bileşenler sebebiyle, devre kesi- cilerin ark söndürme işlevini yerine getirirken kullandığı elektromanyetik endüksiyon bobininin çalışmasında hatalar oluşabilir. Bobinde oluşan hatalı çalışmalar kesicinin operasyo- nunu etkiler. Harmoniklerden kay- naklanan ısıl artış da anahtarlama ele- manlarının ömrünü olumsuz etkiler. Rms akım artışına bağlı sigortalarda da zamansız/gereksiz açmalar yaşanır, sigorta açma eğrisi karakteristikleri değiştiği için sistemlerdeki koruma seçiciliğinde sorunlar meydana gelir. 5. Elektronik - Hassas cihazlar Harmoniklerin bulunduğu sis- temlerde çalışan elektronik kontrol cihazları, zaman zaman hatalı çalış- malara neden olurlar. Harmonikler, gerilimin dalga şeklini bozduğu gibi, sıfır geçiş noktalarını da değiştirip kay- dırabilmektedir. PLC gibi elektronik kontrol cihazlarında sıfır geçiş noktası önemli bir referans noktasıdır ve bu referansta yaşanacak değişiklik tüm sistemin çalışmasını etkiler. Elektronik kart arızaları da har- moniklerden kaynaklanan etkiler- den biridir. Kart girişlerinde bulunan parazit filtre devresi içerisindeki kon- dansatörler de harmoniklerden dolayı aşırı akım çekip patlayabilir. CNC tez- gahı gibi kritik yüklerin kart arızaları söz konusu olduğunda, bu problemin maddi karşılığı ciddi rakamlara ulaşır. 6. Kablo ve baralar Harmonik bileşenleri yüksek fre- kanslıdır ve literatürde skin-effect (deri etkisi) denilen etkiyi meydana getirirler. Bir iletkenin alternatif akımdaki direnci doğru akımdaki direncinden daha büyüktür. Harmo- nik bileşenler için bu direnç daha da artmaktadır. Yüksek frekanslı harmonik akım- ları iletken üzerinden geçerken ilet- kenin yoğun olarak dış yüzeyini ter- cih etmek isteyecektir, bu da akımın akmak için kullandığı kesitin azalma- sına, dolayısıyla direncin artmasına neden olacaktır. Deri etkisi nedeniyle iletkenlerin kayıplar artar ve iletkenler mekanik zorlanmalara ve titreşimlere maruz kalırlar. Aşırı ısınma da harmo- nik kaynaklı deri etkisinin iletkenler üzerindeki olumsuz sonuçlarından biridir. Yukarıda anlatılanlar dışında röle- ler, aydınlatma elemanları, iletim ve dağıtım hatları gibi birçok elektriksel unsur da harmoniklerden etkilen- mektedir. Harmoniklerin elektrik sistemin- den arındırılması sayesinde tesisler için hem ticari yönden getiri sağlana- bilmekte, hem de tesisin güç kalitesi bakımından iyileştirilmesi ile tüm sis- tem elemanlarının daha uzun ömürlü ve daha problemsiz çalışması sağlana- bilmektedir. Rotor devresindeki kavrulmalar Teknik