Sanayimizde kullanılan elektrik motorlarının çok büyük bir kısmı asenkron motorlardır. Asenkron motorların sağlam yapıları, dengeli yapıları, uzun ömürleri gibi birçok neden asenkron motorların tercih nedeni olmasını sağlamıştır. Peki asenkron motorlarda verimlilik kavramı nedir?
Asenkron motorlar yaygın kullanımlarından ötürü işletmelerin sürekliliğine ve verimliliğine doğrudan etkirler. Bunun yanında asenkron motorların kendi verimlilikleri de oldukça önemlidir, çünkü sanayide tüketilen elektriğin yüzde yetmişi asenkron motorlar tarafından kullanılır.
Asenkron Motorda Verim
Asenkron motorda verim ifadesi aşağıda verildii gibi çıkış gücünün giriş gücüne ifadesi olarak verilir.
Verim: P1/P2
P1: Çıkış Gücü
P2: Giriş Gücü
Motor öncelikle şebekeden gücü çeker. Bu güç ilk olarak statorda demir ve bakır kayıplarına uğrar. Ardından stator-rotor arasındaki hava boşluğundan kalan güç rotora geçer. Rotora gelen güç rotorda bakır, demir, havalandırma, sürtünme ve kaçak yük kayıplarına uğrar. Bu kayıpların neticesinde kalan güç mile mekanik güç olarak aktarılır. Bu akışı gösteren güç akış diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 1: Asenkron motorun güç akış diyagramı.
Şekil 1’den görüleceği üzere asenkron motorlarda görülen bu kayıplar elektrik ve mekanik kayıplar olarak ikiye ayrılabilir. Elektrik kayıpları stator demir kayıpları, stator bakır kayıpları, rotor bakır kayıpları ve rotor demir kayıpları olarak ayrılabilir. Mekanik kayıplar ise sürtünme ve rüzgar kayıpları ve kaçak yük kayıplarıdır.
Asenkron Motor Verim Sınıfları
Asenkron motorların verimliliklerinin bu denli önemli olması nedeniyle motor verimliliklerinin standartlaşması oldukça önemlidir. Gelişen teknoloji ile birlikte kullanılan malzemelerin kalitesi artmış bu da motorların verimlikleri artmıştır.
Avrupa Elektrik Makineleri Güç Elektroniği İmalatçıları Komitesi (CEMEP) 1998 yılında 1,1 kW ile 90 kW’a kadar olan elektrik motorlarını 3 temel verimlilik sınıfında değerlendirdi. Bu sınıflar aşağıdaki gibi belirlenmiştir.
EFF3 Sınıfı: En verimsiz olan elektrik motor sınıfıdır. Düşük alım maliyeti nedeniyle tercih edilen motor sınıfı olmuştur. Ancak bu motorlar uzun vadede daha yüksek maliyete neden olurlar. Bu sınıf motorlar ancak seyrek olarak çalıştırılacak olan motorlar için seçilmelidir.
EFF2 Sınıfı: Orta verimli elektrik motor sınıfıdır. Dünya’da en çok tercih edilen motor sınıfıdır.
EFF1 Sınıfı: En verimli elektrik motor sınıfıdır. Yüksek alım maliyeti olmasına rağmen uzun kullanım süresince daha ucuza gelmektedir.
.Çeşitli güçteki asenkron motorların CEMEP’e göre sınıflandırılmış verimlilikleri Tablo 1’de verilmiştir.
Tablo 1: Çeşitli güçteki asenkron motorların sınıflarına göre minimum verimlilikleri.
|
Maksimum Güç |
4 kW |
7.5 kW |
11 kW |
15 kW |
|
EFF1Yüksek Verimli Motor Minimum Verim Yüzdesi |
88,3 |
90,1 |
91 |
91,8 |
|
EFF2 Standart Verimli Motor Minimum Verim Yüzdesi |
84,3 |
87 |
88,4 |
89,4 |
|
EFF3 Düşük Verimli Motor Minimum Verim Yüzdesi |
80 |
83 |
85 |
87 |
Avrupa Elektrik Makineleri Güç Elektroniği İmalatçıları Komitesi’ne (CEMEP) üye olan ülkeler, olmayan ülkeler ve Türkiye’nin verim sınıflarına göre motor kullanımı Tablo 2'de verilmiştir [22].
Tablo 2: Ülkemizde en çok kullanılan motor sınıfı en verimsiz motor sınıfı olan EFF3’dür.
|
Ülke |
CEMEP’e Üye Olan Ülkeler |
CEMEP Üye Olmayan Ülkeler |
Türkiye |
|
EFF1 |
%7 |
%6 |
%7 |
|
EFF2 |
%85 |
%66 |
%28 |
|
EFF3 |
%8 |
%28 |
%65 |
Görüldüğü üzere ülkemizde en fazla kullanılan motor sınıfı en verimsiz motor sınıfı olan EFF3’dür. Bu nedenle mevcut asenkron motorların verimli bir şekilde kullanılması büyük önem arz etmektedir.
Bu sınıflandırma dar kapsamlı kaldığı için 15 Haziran 2011 tarihinden itibaren geçerli olmak üzere Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından yeni verimlilik sınıfları belirlenmiştir. Buna göre 0,75 kW’dan 375 kW’a kadar motorların sınıfları Uluslararası Verimlilik (IE) şeklinde belirlenmiştir [23].
- IE1: Standart Verimlilik
- IE2: Yüksek Verimlilik
- IE3: Üst Seviye Verimlilik
Bu verimlilik sınıfları aşağıdaki özelliklere sahip olan 3 fazlı kafes asenkron motorlar için de geçerli olacaktır.
- 1000 V’a kadar gerilim
- Güç 0,75 kW ile 375 kW arasında
- 2,4, veya 6 kutuplu motorlar
- Sürekli çalışmadaki (S1) veya aralıklı periyodik görev temelinde anma (S3) % 80 veya daha yüksek devirli süresi faktörü ile
- Doğrudan çevrimiçi işletim
- IEC 60034-1uygun olarak çalışma koşulları için
- Flanşlı, ayaklı motorlar ve/veya millerin mekanik boyutları IEC 60072-1 farklı ile bu standart kapsamındadır.
IEC standartlarına göre ve CEMEP standartlarına göre 200 kW’a kadar asenkron motorların verimliliği Şekil 2'de verilmiştir. Buna göre IEC ile birlikte motor sınıflarında verimlilik artmıştır.
Şekil 2: Asenkron motorlarda verimliliğin CEMEP ve IEC göre standartları.
Bir sonraki yazımızda Asenkon motorların verimliliklerine etkiyen faktörleri inceleyeceğiz.
Mehmet Cem Ateş | Elektrik Mühendisi
