Değerli DanfossDostları ,

Bildiğiniz üzere, Danfoss Drives motor hız kontrol cihazları FC51 , FC101 , FC102 , FC202, FC302 ,FC280  yanı sıra, soft-starterler, pozisyonlama-hareket kontrolörleri,çeşitli sinüs- dv/dt filtreleri ve harici harmonik filtreleri de üretip dünya pazarına sunmaktadır.

Büyüyen hacmimiz , müşterilerimizin ve sizlerin de istekleri doğrultusunda , sürücü harici ürünlerin de satış veservislerine 2005 yılı itibarıile odaklanmaya başladık.

Ayrıca tarafımızca bu ürünler ile ilgili eğitimler de verilmeye başlanmıştır. Özellikle, Güç opsiyonları olarak adlandırdığımız filtre uygulamaları teorikve pratik alandauzmanlık gerektirmektedir.

Danfoss Drives 2010 yılı içerisinde LHD (Low Harmonic Drive-Düşük harmonikli sürücü ) opsiyonunu pazara sürecektir. Buradaki amaç; sürücü çalışmasının doğal bir sonucu olarak oluşan harmonik bozulmanın minimuma indirgenmesidir.

Bunun yanı sıra AHF005/010 (AdvanceHarmonic Filter-Gelişmiş Harmonik Filtre) ve AAF006 (Active Harmonic Filter-Aktif Harmonik Filtre ) ürünlerinin satışadetlerini arttırmayı planlamaktadır.

Dolayısıile elimizde harmonikbastırmaya yönelik ürünlerin, müşteriye bir çözüm olarak sunulabilmesi için öncelikle harmonik konusunun temellerinin bilinmesigerektiğine inanıyoruz.

Bu konudaki bilgilerimizin pekişmesi adına hazırlamışolduğum “ Harmonik nedir ? “ çalışmamı biligilerinize sunuyorum.

Bu çalışma; harmonikler, etkileri ve çözümleri hakkında ,herkesçe anlaşılabilecek temel bilgiler içermektedir.Arzu eden teknik arkadaşlarımıza ,daha detaylı bilgilerde gönderebilirim.

“Harmonik nedir ? ” çalışmasının tüm Danfoss Dostlarıiçin faydalı olmasınıdiler, işlerinizde başarılardilerim.

HARMONİK NEDİR ?

1. Harmonik Nedir ?

Bir elektrik sistemindeki ,doğrusal olmayan (non-lineer ) yüklerin sayesinde, temel frekansın (Türkiye’de 50Hz ) katları olan frekanslarda oluşan, sinüs dalga formunu bozanakım ve gerilimlerdir.

Harmonikler aynı zamanda doğrusal olmayanyüklerin ürettiği düşükfrekanslı bozucu etkiler olarak da bilinir.

1. Doğrusal olmayan (non-lineer ) yükler nelerdir?

Elektrik sistemlerinde rezistif, endüktif ve kapasitif öğelerin ve bunların oluşturduğu doğrusal devrelerin cevabı sinüs formatında olmaktadır.Oysa girişlerinde diyot ,tristör gibi belli koşullar altında iletime geçen yarı iletkenlerin oluşturduğu doğrusal olmayan ( non-lineer ) devrelerin cevabı ise, farklı faz ve genlikte olan sinüs formlarının toplamından oluşan,orijinal şekli bozulmuşsinüs formatında olur.

Aşağıda doğrusal olmayan yüklerden bazılarıbelirtilmiştir.

• Kesintisiz güç kaynakları
• Yoğun bilgi işlem yükleri
• AC/DC motor hız kontrol cihazları
• Doğrultucular
• Tristör kontrollü devreler
• Ark ocakları
• Kaynak Makinaları
• Satürasyon (Doyma ) bölgesinde çalışan transformatörler
• Aşırı yükleçalıştırılan transformatörler

1. Sistemimizde harmonik olup olmadığını nasıl anlarız ?

Eğer elektrik sistemimizde 2. maddede belirtilen yüklerden var ise , mutlaka harmonikler vardır. Harmonik tespitinin doğru yolu , uygun ölçüm cihazları, yetişmiş personel ve uygun şekilde ölçüm yapılarak harmoniklerin tespit edilmesidir.

Ölçümler esas olarak PCC (Point of Common Coupling –ortak ikili nokta ) denilen Transformatörün sekonder/ AG ucunun bağlandığı barada yapılmalıdır.

Ancak ölçüm sonuçları tek başına bir şey ifade etmez. Ölçüm sonuçlarının, tesis, güç, yükler ve diğer elektriksel koşulların da göz önüne alınarak yorumlanması ve harmonik kaynaklarının net bir şekilde belirlenmesi gerekir.

Tüm bunların haricinde, elektrik sisteminizde meydana gelen ve sebebi tam olarak belli olmayan bazı olumsuz olaylar da sisteminizde harmonikolduğunun habercisi olabilir.

Eğer;

1. Sıklıkla kompanzasyon kondansatörleriniz arızalanıyorsa
2. Güç şalterlerinizde nominal yüklerde çalışırken sebepsiz açmalar (rezonans)oluyorsa
3. Elektronik kart arızası sıklığıartıyorsa
4. Nominal yüklerde çalışırken trafonuzda ve kablolarda aşırı ısınma oluyorsa
5. Nötr akımlarınız normalden yüksek seviyelerde ise Sisteminizde harmonikvar demektir.
6. Harmonikler ile yaşayabilirmiyim ?

Belli koşullar altında EVET !

Eğer bir sanayi tesisi iseniz Toplam gerilim harmoniğiniz (THDV) %5 değerini aşmadığı sürece ve rezonans riskiniz düşük ise ,

Eğer hastane, havaalanıveya hassas üretim yapan bir tesis iseniz Toplam gerilim harmoniğiniz (THDV) %3 değerini aşmadığı sürece ve rezonans riskiniz düşük ise,

kayıplarınızakatlanmak şartı ile harmonikleriniz ile yaşayabilirsiniz !

1. Benim cihazlarımda filtrevardı ! peki neden harmonikvar ?

Sürücü ve benzeri cihazlarda genelde RFI ( Radyo frekansı girişimi, EMC ) filtreleri denen, cihazdan yayılan YÜKSEK frekanslı bozucu etkileri filtre eden düzenekler vardır. Bu filtreler düşük frekanslı harmonik bozulumu filtre etmez. Danfoss ve bazı diğer marka sürücülerde DC barada veya cihaz girişinde şok bobinleri vardır.Bu bobinler harmonikakımlarını baskılarlar ancak “sıfır” a da indiremezler. Dolayısı ile harmonik filtreli cihazlar kullansanız dahi sisteminizde az da olsabir miktar harmonikolacaktır.

1. Harmoniklerin zararları nelerdir?

Harmoniklerin üç temel zararı vardır

• Harmonikler Elektriksel kayıpların artmasına yol açarlar. Başka bir deyiş ile harmonikler , sistemde iş yapmayanancak parasını ,enerjibedeli olarak idareyeödediğimiz bir kambur yük oluşturur.
• Sebebi belirlenemeyen elektronik kart arızalarına sebep olurlar. Eğer bu kartlar tesis bünyesinde tamir edilebiliyor ise çoğu zaman sebep aranmadığı için harmoniğin farkına varılmaz. Eğer kartlar dışarıda , yüksek bedeller ile tamir ediliyorise daha çabuk bir şekildefark edilebilinir.
• Nominal (anma ) gücünde veya altına çalışan şalterlerde , yükten bağımsız açmalar (rezonans ) oluşabilir. Bu, özelliklesürekli proseslerde istenmeyenbir olaydır ve böyle bir açmadan oluşan duruş maliyetibirkaç bin dolardan başlar ve artar.

Bunlardan ayrı olarak , harmonikler artan frekansla birlkte düşük empedans gösteren Kondansatör (kapasite ) yüklerini çok severler ve o noktalardayoğunlaşıp ,ilave harmonikakımlar ile kondansatörü yorup iş göremez hale getirirler.

Eğer bu durum takip edilmezise enerji satın alınan elektrikidaresine reaktif güç bedeli ödemeyekadar gidebilir.

Harmonikler elektrik sistemimizdeki en sinsi bozuculardır. Eğer sistemde harmonikvarlığını tespit edebileceközel cihazlar ve yetişmiş personelyok ise, uzun yıllar harmonikler ile yaşayıp yüklü miktarlarda para kaybetmek olasıdır.

1. Akım harmoniği ? Gerilim harmoniği ?

Akım harmoniği ;

cihazların çektikleri sinüzoidal olmayan akımlar dolayısı ile ,cihaz girişlerinden şebekeye ve diğer cihazlara doğru yayılan harmoniklerdir. Madde 2 de belirtilen cihazlarbirer akım harmoniğikaynağıdırlar.

Gerilim harmoniği ;

Sistemin içinde bulundurduğu tüm omik ,endüktif ve kapasitif elemanların sayesinde oluşan sistem empedansının , akım harmoniğine cevabıdır.

Konunun iyice anlaşılması için , önce harmonik üreten cihazlar sayesindeakım harmoniği oluşur, gerilim harmoniğiise sistemin empedans değerine bağlı olarak , ohm kanunu çerçevesinde oluşur.

Ölçülen Akım harmoniği değerlerigenelde yüksek değerlerdir. (%10-%80-%110 ) gibi. Buna karşıntoplam gerilim harmoniği değerleri daha düşük (%5-%10 vb. ) değerlerdir.Burada verilen örnek değerler ,sistemin harmoniğe rağmen hayatına devam ettiği değerlerdir.

Akım harmoniklerinin sebebi doğrusal olmayan cihazlar, toplam gerilim harmoniğinin sebebi ise sistemin toplam akım harmoniğine cevabıdır.

1. Jeneratör alana kadarharmonik sorunum yoktu , jeneratörharmonik üretir mi ?

Hayır, jeneratörler harmonik üretmez, ancak o ana kadar farkındaolmadığınız harmoniklerin genliğini arttırarak problem çıkarır.Çözüm , ya jeneratörü doğrusal olmayan yüklerin,kW cinsinden toplamınınen az 2,5 katı kadar seçmek, ya da harmonikkaynaklarının girişlerinde lokal harmonik filtre (AHF005/010 , AAF004 ) uygulamaktır.

1. Harmoniğin üstesinden nasıl gelebilirim ?

Filtre kullanarak , evet harmoniklerin üstesinden ,sisteminize uygun seçilmiş filtreler ile gelebilirsiniz.Aşağıda harmonikbaskılamak için hangi tür filtrelerin kullanılabileceği belirtilmiştir.

• Cihaz üzerindeki pasif filtreler (Şok bobinleri,DC bara bobinleri vs. )
• Proje safhasındadüşük harmonikli cihazlarseçerek (örn. LHD , Low Harmonic Drives )
• Cihaz girişlerine bağlanan ve bellifrekansları süzen gelişmişfiltre düzenekleri ile (AHF005/010)
• Cihaz girişlerinde çok fazlı trafo ve doğrultucu sistemleri (12 pulse,18pulse )
• Kompanzasyon tesisinde harmonik tuzağı prensibi ile çalışan reaktörler ile modifiye edilmiş kompanzasyon tesisleri.
• Cihaz girişlerinde kontrollu doğrultucular (AFE ,Active Front End )
• Cihaz ya da pano girişlerine bağlanan ve bozuk sinyali düzeltici sinyal enjekte edebilen aktif filtreler (AAF006 )
• Trafo gücününbüyütülmesi

Yukarıda sayılan tüm çözümler uygun koşullar altında harmonik probleminizinçözümü olabilir. Ancak daha önce de belirttiğim üzere öncelikle sağlıklıbir ölçüm ile düzgün bir etüdün yapılması gerekmektedir.

Diğer bir açıdan baktığımızda ise harmonik baskılamatekniklerinde hem merkezi çözümler (Modifiyeedilmiş kompanzasyon tesisleri vs. ) hem de lokal (cihaz girişinde ) çözümler iki ana çözüm gibi gözükebilir.

Hangi çözümün uygun olduğu , ölçüm sonuçları ve sisteminizin gerçekleritarafından belirlenececektir.

1. Harmonikleri ne kadar filtreleyebilirim ?

Tüm filtrasyon sistemlerinde olduğu gibi Harmonikfiltrelemede de “ sıfır” harmoniğeulaşmak mümkün değildir.Ancak %1 ler civarında THDv (Gerilimdeki toplamharmonik distorsiyon ) seviyelerine ulaşılabilinir.

Buradaki asıl nokta işletmenizin ihtiyacıolan minimum harmonikseviyesine ulaşmak ve rezonans riskinindüşürülmesidir.

Ayrıca ,çok iyi filtrasyon sağlayanAFE (kontrollu doğrultucu), LHD (Düşük harmonikli sürücü ) ve Aktif Harmonikfiltre gibi çözümlerin maliyetlerinin düşük olmadığı göz önünde bulundurulmalıdır.

Örnek vermek gerekirise , sisteminizdeki harmonikleri geleneksel yöntemler ile %5 (THDV) seviyelerine düşürmekiçin 10.000 TL ödediyseniz, %3 seviyelerine ulaşmakiçin en az bir o kadar daha ödemeniz gerekecektir.

Yüksek performanslı filtre hesapları yapılırken ,total sahip olma maliyetinin 5-10 yıl gibi bir süre için yapılması uygun olacaktır.

Harmonik ile ilgili sorunlarınızı Teknik Servis bölümündeki arkdaşlarımız sizlere yardımcı olacaktır.