SENKRON MOTOR İLE GÜÇ KATSAYISI KONTROLÜNDE KLASİK SİSTEMLER İLE UZMAN SİSTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI. Olcay AYDIN

Transkript

1

2 SENKRON MOTOR İLE GÜÇ KATSAYISI KONTROLÜNDE KLASİK SİSTEMLER İLE UZMAN SİSTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI Olcay AYDIN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ ANABİLİM DALI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MART 2015

3 Olcay AYDIN tarafından hazırlanan SENKRON MOTOR İLE GÜÇ KATSAYISI KONTROLÜNDE KLASİK SİSTEMLER İLE UZMAN SİSTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI adlı tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından OY BİRLİĞİ ile Gazi Üniversitesi Elektrik Eğitimi Anabilim Dalında YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman:Doç. Dr. Ercan Nurcan YILMAZ Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Gazi Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu Onaylıyorum... Başkan :Doç. Dr. Mahir DURSUN Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Gazi Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu Onaylıyorum... Üye :Doç. Dr. Uğur Güvenç Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Düzce Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu Onaylıyorum... TezSavunmaTarihi: 6/3/2015 Jüri tarafından kabul edilen bu tezin Yüksek LisansTezi olması için gerekli şartları yerine getirdiğini onaylıyorum... Prof. Dr. Şeref SAĞIROĞLU Fen Bilimleri Enstitüsü

4 ETİK BEYAN Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Yazım Kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında; Tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu, Tez çalışmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi, Kullanılan verilerde herhangi bir değişiklik yapmadığımı, Bu tezde sunduğum çalışmanın özgün olduğunu, bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını kabullendiğimi beyan ederim... Olcay AYDIN 06/03/2015

5 iv SENKRON MOTOR İLE GÜÇ KATSAYISI KONTROLÜNDE KLASİK SİSTEMLER İLE UZMAN SİSTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI (Yüksek Lisans Tezi) Olcay AYDIN GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Mart 2015 ÖZET Elektrik enerjisinde verim; hizmet kalitesinden ve üretim miktarından ödün verilmeden bir işin daha az enerji kullanılarak yapılabilmesidir. Elektrik enerji sistemlerinde verimliliği arttırmanın ve enerji tasarrufunu sağlamanın en etkin önlemlerinden biri "Reaktif Güç Kompanzasyonu" dur. Reaktif güç kompanzasyonu iki işletme aracı kullanılarak yapılabilmektedir. Bu işletme araçları kondansatörler ve senkron motorlardır.bu çalışmada, farklı yük koşullarında 3 fazlı bir sistem için hem kondansatör hem de senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları tekrarlanmış ve sonuçlar analiz edilmiştir. Kompanzasyon uygulamaları hem manuel hem de otomatik kumanda şeklinde yapılmıştır. Manuel kumanda; kompanzasyon deneylerinin yapılması ve otomatik kumanda için gerekli veri tabanının oluşturulması için kullanılmıştır. Otomatik kumanda; kondansatör ile yapılan kompanzasyonda, belirlenen aralıklarda tanımlanmış kondansatör ya da kondansatör gruplarının anahtarlanması şeklinde, senkron motor ile yapılan kompanzasyonda ise YSA denetiminde gerçekleştirilmiştir. Sisteme ait U, I, Cosφ, P, F parametreleri tasarlanan devre ile tek fazdan ölçülmüştür. Ek olarak oluşturulan arayüz ile bu parametreler bilgisayardan izlenmiş ve sistemin kontrolü sağlanmıştır. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler : Reaktif güç kompanzasyonu, yapay sinir ağı, kondansatör, senkron motor Sayfa Adedi : 115 Danışman : Doç. Dr. Ercan Nurcan YILMAZ

6 v COMPARISON OF EXPERT AND CLASSICAL SYSTEMS OF POWER FACTOR CONTROL WITH SYNCHRONOUS MOTOR (M. Sc. Thesis) Olcay AYDIN GAZİ UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES March 2015 ABSTRACT Efficiency in electricity; A business without compromising on service quality and quantity of production can be done by using less energy. One of the most effective measures to provide productivity growth and energy saving in the electricity system is "Reactive Power Compensation". Reactive power compensation can be done using two business tool. These business tools are capacitors and synchronous motors.in this study, applications of both capacitors and synchronous motors were repeated for a 3-phase system with different loads and their results were analysis. The compensation applications were performed in the form of both manual and automatic control. Manuel control was used to perform the experiments of compensation and to consist of the database required for the automatic control. While automatic control method was performed with the switching of groups of capacitors or capacitor in the previous described range for capacitors, it was executed under the control of ANN (Artificial Neural Networks) in the compensation done with synchronous motors. The parameters U, I, Cosφ, P, F belonging to the system were measured from single phase by means of the envisaged circuit. Furthermore, these parameters were made monitoring in silco by the interface coded and system control were mantained by it. Science Code : Key Words : Reactive power compensation, artificial neural network, capacitor, synchronous motor Page Number : 115 Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Ercan Nurcan YILMAZ

7 vi TEŞEKKÜR Tez çalışmam boyunca değerli yardım ve katkılarını benden esirgemeyen hocam Doç. Dr. Ercan Nurcan YILMAZ, bana değerli vakitlerini ayıran, beni her zaman destekleyen, araştırmam süresince eleştiri ve önerileri ile yardımlarını gördüğüm değerli arkadaşlarım Öğr. Gör. M. Kemalettin TORAMAN, Uzman Dr. Yahya TAYHAN, Yrd. Doç. Dr. Sibel AKKAYA OY ve tüm arkadaşlara, manevi desteklerinden dolayı aileme ve beni hiçbir zaman yalnız bırakmayıp destekleyen kıymetli annem Hanife AYDIN'a çok teşekkür ederim.

8 vii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... ABSTRACT... TEŞEKKÜR... İÇİNDEKİLER... ÇİZELGELERİN LİSTESİ... ŞEKİLLERİN LİSTESİ... RESİMLERİN LİSTESİ... iv v vi vii xi xii xv SİMGELER VE KISALTMALAR... xvii 1. GİRİŞ REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU Reaktif Güç ve Güç Katsayısı Reaktif Güç Tüketicileri Reaktif Güç Üretimi ve Kompanzasyon Dinamik faz kaydırıcılar Statik faz kaydırıcılar Reaktif Güç Kompanzasyonunun Faydaları Reaktif güç kompanzasyonun şebeke açısından faydaları Reaktif güç kompanzasyonunun tüketici açısından faydaları Reaktif Güç Kompanzasyonunda Reaktif Güç İhtiyaç Hesabı P 1 sabitken ihtiyaç duyulan reaktif güç hesabı S 1 sabitken ihtiyaç duyulan reaktif güç hesabı KONDANSATÖRLER VE REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU Kondansatörler Kondansatörlerin güç hesabı... 13

9 viii Sayfa 3.2. Reaktif Güç Üretiminde Kondansatörler Reaktif Güç Kompanzasyonu Çeşitleri Bireysel kompanzasyon Grup kompanzasyon Merkezi kompanzasyon Kondansatörlerin Otomatik Ayarı Aşırı kompanzasyon SENKRON MOTORLAR VE REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU Senkron Makinelerin Yapısı Yuvarlak kutuplu senkron makineler Çıkıntılı kutuplu senkron makineler Senkron Motorların Çalışma Prensibi Senkron Motorlara Yol Verme Yöntemleri Senkron Motor Özellikleri Uyartım akımını değişmesinin senkron motora etkisi Senkron motorun "V" eğrileri Senkron Motorların Güç ve Momenti Senkron motorlarda güç Senkron motorlarda moment Senkron Motorlarda Verim Direkt metod Endirekt metod (kayıp güçlerin bulunması metodu) Senkron Motorlar ile Güç Katsayısının Düzeltilmesi YAPAY SİNİR AĞLARI Yapay Sinir Ağlarının Genel Kullanım Alanları Bir Yapay Sinir Hücresinin Ana Yapısı... 45

10 ix Sayfa Girişler Toplama işlevi Aktivasyon fonksiyonları (etkinlik işlevi) Çıkış işlevi Bir Yapay Sinir Ağının Oluşumu Yapay Sinir Ağlarının Sınıflandırılması YSA'nın yapılarına göre sınıflandırılması YSA'ların öğrenme algoritmalarına göre sınıflandırılması Uygulamaya göre öğrenme algoritmaları Yapay Sinir Ağı Modelleri Çok katmanlı perceptron ysa modeli (çkp) Öğrenme Algoritmaları Geriye yayılım öğrenme algoritması YSA'nın Tasarımı Ağ modelinin seçimi Öğrenme algoritmasının seçimi Gizli katman sayısını belirleme Nöron sayısının belirlenmesi Yapay sinir ağlarının eğitimi ve testi Yapay Sinir Ağı Performansının Belirlenmesi UYGULAMALAR İÇİN TASARLANAN SİSTEMİN YAPISI VE... GEREKLİ DEĞERLERİN ÖLÇÜLMESİ VE BİLGİSAYAR İLE BİLGİ ALIŞ-VERİŞİNİN SAĞLANMASI Tasarlanan Sistemin Genel Yapısı Besleme Modülü Akım Okuma Modülü Gerilim Okuma Modülü... 68

11 x Sayfa 6.5. Sıfır Geçiş Dedektörü Mikrodenetleyici Modülü Kumanda Modülü Kondansatörler Senkron Motor Yükler Smart Drive Cihazı PWM Kontrollü Güç Kaynağı Kullanıcı Arayüzü YSA Modelinin oluşturulması Sisteme Ait Değerlerin Ölçülmesi Gerilim ve akım değerinin ölçülmesi Frekans ve güç katsayısı değerinin ölçülmesi Aktif ve reaktif güçlerin ölçülmesi Tasarlanan Sistem ile Bilgisayar Arasındaki Bilgi Alış-Verişinin Sağlanması UYGULAMA VE ANALİZ SONUÇLARI ,57 Ω Omik, 1400 mh Endüktif Yükle Yüklenmiş Sistemdeki Uygulama Ω Omik, 200 mh Endüktif Yükle Yüklenmiş Sistemdeki Uygulama Ω Omik, 700 mh Endüktif Yükle Yüklenmiş Sistemdeki Uygulama SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ

12 xi ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 6.1. Kondansatör etiket bilgileri Çizelge 6.2. Senkron motorun görünüşü ve etiket bilgileri Çizelge 6.3. Kullanılan yük grupları ile ilgili etiket ve kademe bilgileri... 80

13 xii ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1. Bir endüktif karakterli bir sistemin çektiği akım ve güç bileşenleri... 6 Şekil 2.2. Aktif güç sabit iken reaktif güç ihtiyacının tespiti Şekil 2.3. Görünür güç sabit iken reaktif güç ihtiyacının tespiti Şekil 3.1. Kapasitif ve endüktif reaktif güçlerin vektörel olarak gösterilmesi Şekil 3.2. Üç fazlı alternatif akım şebekesinde kondansatörlerin üçgen ve yıldız bağlanması Şekil 3.3. Bireysel kompanzasyon Şekil 3.4. Grup kompanzasyonu Şekil 3.5. Merkezi kompanzasyon Şekil 3.6. Aşırı kompanzasyonun fazör diyagramı ile gösterilmesi Şekil 4.1. Döner endüvili (a), Duran endüvili (b) senkron makine Şekil 4.2. Yuvarlak kutuplu senkron makine Şekil 4.3. Çıkık kutuplu senkron makine Şekil 4.4. Senkron motordaki kutuplar ve çalışma prensibi Şekil 4.5. Senkron motorun boşta ve yükte çalışma durumu Şekil 4.6. Uyartım akımı değişmesinin senkron motora etkisini gösteren vektör diyagramları Şekil 4.7. a) Yük akımının b) Güç katsayısının uyartım akımı ile değişim eğrileri Şekil 4.8. Senkron motorun çeşitli yüklerdeki Cosφ eğrileri Şekil 4.9. Omik çalışma durumunda zıt e.m.k. vektör diyagramı Şekil Endüktif çalışma durumunda zıt e.m.k. vektör diyagramı Şekil Kapasitif çalışma durumunda zıt e.m.k. vektör diyagramı Şekil Senkron motorun bağlantı şeması Şekil Senkron kompanzatör vektör diyagramı Şekil Senkron motor ile kompanzasyon öncesi ve sonrası güç bileşenleri ve güç katsayısının düzeltilmesine ait vektör diyagramı... 42

14 xiii Şekil Sayfa Şekil 5.1. Yapay bir sinir (düğüm) Şekil 5.2. Eşik aktivasyon fonksiyonu (a) Signum aktivasyon fonksiyonu (b) Şekil 5.3. Doğrusal aktivasyon fonksiyonu Şekil 5.4. Logaritma sigmoid aktivasyon fonksiyonu Şekil 5.5. Tanjant sigmoid aktivasyon fonksiyonu Şekil 5.6. Bir Yapay Sinir Ağının Genel Oluşumu Şekil 5.7. İleri beslemeli 3 katmanlı YSA Şekil 5.8. Geri beslemeli YSA yapısı Şekil 5.9. Danışmanlı öğrenme yapısı Şekil Danışmansız öğrenme yapısı Şekil Takviyeli öğrenme yapısı Şekil ÇKP YSA modeli Şekil Bir geri yayılım ağ örneği Şekil 6.1. Sistemin blok diyagramı Şekil 6.2. Güç kaynağının devre şeması (+15, (-15), +5 Volt) Şekil 6.3. Güç kaynağının devre şeması (+12, +8 Volt) Şekil 6.4. Akım sensörü bağlantısı ve akım okuma modülünün devre şeması Şekil 6.5. Gerilim okuma modülü devre şeması Şekil 6.6. Sıfır geçiş dedektörünün devre şeması Şekil 6.7. Mikrodenetleyici modülünün devresinin şeması Şekil 6.8. Programın akış diyagramı Şekil 6.9. Kumanda modülünün devre şeması Şekil Senkron motor bağlantı şeması Şekil PWM kontrollü güç kaynağı Şekil Gerçek değerler ve tahmin edilen değerler Şekil 7.1. Kompanzasyon öncesi ve sonrası mevcut sistemin durumu... 93

15 xiv Şekil Sayfa Şekil 7.2. Kompanzasyon öncesi ve sonrası mevcut sistemin durumu Şekil 7.3. Kompanzasyon öncesi ve sonrası mevcut sistemin durumu Şekil 7.4. Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistem Cosφ ile P değerleri Şekil 7.5. Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile P değerleri Şekil 7.6. Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile Q değerleri Şekil 7.7. Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile Q değerleri Şekil 7.8. Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile S değerleri Şekil 7.9. Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile S değerleri Şekil Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile I değerleri Şekil Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile I değerleri Şekil Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile kullanılan 3 faz kondansatör gücü değerleri Şekil Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile Iu (uyartım akımı) değerleri Şekil Kompanzasyon öncesi, kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları sonrası sistemin Cosφ değerleri

16 xv RESİMLERİN LİSTESİ Resim Sayfa Resim 6.1. Tasarlanan sistemin genel görünümü Resim 6.2. Kontrol ve ölçüm kumanda panosu Resim 6.3. Besleme modülü Resim 6.4. Akım okuma modülü Resim 6.5. Gerilim okuma kartı Resim 6.6. Akım sinyali ile bu sinyalin sıfır geçiş dedektöründeki çıkışına ait sinyal örneği Resim 6.7. İndüktif devrede gerilim ve akım sinyallerinin sıfır geçiş dedektörü çıkışındaki durumları (Cosφ = 0,75) Resim 6.8. Sıfır geçiş dedektörü Resim 6.9. Tasarlanan mikrodenetleyici devresi Resim 6.10 Kumanda modülü Resim Kondansatörler Resim Smart Drive cihazın dış görünüşü Resim Kullanıcı arayüzüne ait bir görüntü Resim Matlab YSA araç kutusu Resim Oluşturulan YSA yapısı Resim 7.1. Kompanzasyon öncesi sisteme ait ölçüm sonuçları Resim 7.2. Manuel kumandalı kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim 7.3. Otomatik kumandalı kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim 7.4. Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim 7.5. YSA denetimli otomatik kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçülen değerler Resim 7.6. Kompanzasyon öncesi sisteme ait ölçüm sonuçları... 94

17 xvi Resim Sayfa Resim 7.7. Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (2,5 kvar) Resim 7.8. Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (5 kvar) Resim 7.9. Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (1 kvar ve 2,5 kvar) Resim Otomatik kumandalı kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (uyartım akımı 4 A) Resim Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (uyartım akımı 4,4 A) Resim YSA denetimli otomatik kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçülen değerler Resim Kompanzasyon öncesi ölçüm sonuçları Resim Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (1 kvar) Resim Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (2,5 kvar) Resim Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim YSA denetimli otomatik kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçülen değerler

18 xvii SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler S P P 1 P 2 P cu P TK P A P V Q Q S Q 1 Q 2 Q G Q C U U 1 U 2 U h Açıklamalar Görünür güç (VA) Aktif güç (W) Kompanzasyon öncesi aktif güç (W) Kompanzasyon sonrası reaktif güç (W) Bakır kaybı (W) Toplam kayıplar (W) Alınan aktif güç (W) Verilen aktif güç (W) Reaktif güç (VAR) Senkron motorun çektiği reaktif güç (VAR) Kompanzasyon öncesi reaktif güç (VAR) Kompanzasyon sonrası reaktif güç (VAR) Gerekli reaktif güç (VAR) Kondansatör gücü (VAR) Şebeke gerilimi (V) Kompanzasyon öncesi gerilim (V) Kompanzasyon sonrası gerilim (V) Şebeke hat gerilimi (V)

19 xviii Simgeler U E E r E 1 E 2 E 3 E r I I y I s I a I 1a I 2a I r I 1r I 2r I c I 1 I 2 I f I y1 I y2 Açıklamalar Gerilim artışı (V) İndüklenen e.m.k. (V) İndüklenen e.m.k. (V) Uyartım akımının azaltıldığı andaki e.m.k. (V) Omik çalışma anındaki e.m.k. (V) Uyartım akımının artırıldığı andaki e.m.k. (V) İndüklenen e.m.k. (V) Faz akımı (A) Motor yük akımı (A) Kompanzasyonda senkron motorun akımı (A) Aktif akım (A) Kompanzasyon öncesi aktif akım (A) Kompanzasyon sonrası aktif akım (A) Reaktif akım (A) Kompanzasyon öncesi reaktif akım (A) Kompanzasyon sonrası reaktif akım (A) Kapasitif akım (A) Kompanzasyon öncesi akım (A) Kompanzasyon sonrası akım (A) Uyartım akımı (A) Uyartım akımının azaltıldığı andaki akım (A) Omik çalışma anındaki akım (A)

20 xix Simgeler I y3 I r1 I r2 I r3 I a1 I a2 I a3 Açıklamalar Uyartım akımının artırıldığı andaki akım (A) Uyartım akımının azaltıldığı andaki reaktif akım (A) Omik çalışma anındaki reaktif akım (A) Uyartım akımının artırıldığı andaki reaktif akım (A) Uyartım akımının azaltıldığı andaki aktif akım (A) Omik çalışma anındaki aktif akım (A) Uyartım akımının artırıldığı andaki aktif akım (A) φ Faz açısı ( ) φ 1 Kompanzasyon öncesi faz açısı ( ) φ 2 Kompanzasyon sonrası faz açısı ( ) φ s Senkron motorun faz açısı ( ) β Yük açısı ( ) γ E ile I y arasındaki açı ( ) C Kondansatörün kapasitesi (Farad) L Kondansatördeki iletken levha yüzeyi (m 2 ) d ε X c Z s X s R e ω Kondansatördeki levhalar arası mesafe (m) Dielektrik katsayısı Kapasitif reaktans (Ω) Stator sargılarının empedansı (Ω) Stator sargılarının endüktif reaktansı (Ω) Stator sargılarının omik direnci (Ω) Şebeke sinyalinin açısal hızı ( /sn)

21 xx Simgeler f n ƞ 2P M x 1,x 2...x i x 1 x 2 θ j w i1, w i2... w ij f(v i ) y 1, y 2... y i 1 y 1, y y i 1 y 2 1, y y i b(1), b(2) iw, lw Açıklamalar Şebeke frekansı (Hz) Senkron motorun devir sayısı (d/dk) Verim Senkron motorun kutup sayısı Döndürme momenti (Kgm) YSA girişleri Yük akımı girişi Cosφ girişi YSA eşik değeri (hata değeri) YSA nöron ağırlıkları YSA aktivasyon fonksiyonu YSA çıkışları Gizli katmanın çıkışları Tahmin edilen uyartım akımı Sabit değerler Nöron ağırlık katsayıları Kısaltmalar ADC ART ÇKP DA Açıklamalar Yapay sinir ağları Adaptive resonance theory(adaptif rezonans teorisi) Çok katmanlı perceptron(çok katmanlı algılayıcı) Doğru akım

22 xxi Kısaltmalar EMK LVQ MSE PIC PID PWM SOM USB VID YSA Açıklamalar Elektro motor kuvveti Linear vector quantization(doğrusal vektör parçalama) Mean Squared Error (hata kareler toplamı) Peripheral interfae controller Product identity(ürün kimliği) Pulse width modulation(darbe genişlik modülasyonu) Self organizing MAP(kendi kendine organize haritası) Üniversal serial bus(evrensel seri yolu) Vendor itentity(üretici kimliği) Yapay sinir ağları

23 1 1. GİRİŞ Günümüzdeki nüfus artışı, saniyeleşme ve teknolojik gelişmelere bağlı olarak elektrik enerjisine olan ihtiyaç sürekli artmasıyla dünya enerji krizinin eşiğine gelmiştir. Bu olası kriz nedeni ile araştırmacılar bir yandan yeni enerji kaynaklarını araştırırken diğer taraftan enerji tasarrufu için yapılan çalışmalara yönelmektedir. Fakat yeni enerji kaynaklarının bulunması zor ve yüksek maliyetlidir. Bu nedenle, çalışmaların enerji tasarrufu üzerine yoğunlaşması daha uygun gözükmektedir. Ek olarak enerji tasarrufu; enerji kaynaklarının daha verimli kullanılmasına, enerji üretim yatırımlarının ve enerji maliyetlerinin azalmasına olanak vereceğinden çevre sorunlarının azaltılması açısından da oldukça önem taşımaktadır [1-2]. Elektrik enerji sistemlerinde verimliliği artırmanın ve enerji tasarrufu sağlamanın en etkin yöntemlerinden biri de "Reaktif Güç Kompanzasyonu" dur. Bu yöntem, generatör, motor, klima ve transformatör gibi endüktif yüklerin şebekeden aktif gücün yanında çektiği sadece manyetik alanlarının oluşması için kullandığı reaktif gücün temin edilmesini sağlar. Endüktif yüklerin ihtiyacı olan reaktif güç, statik faz kaydırıcılar ya da dinamik faz kaydırıcılar ile karşılanabilmektedir [3]. Statik faz kaydırıcı olarak kondansatör ile yapılan reaktif güç kompanzasyonu çeşitli kondansatör veya kondansatör gruplarının kademeli olarak anahtarlanması ile gerçekleştirilir [4-5]. Dinamik faz kaydırıcı senkron motor kullanarak yapılan reaktif güç kompanzasyon sisteminde ise motorun uyartım sargılarına uygulanan akım ayarlanarak motorun endüktif veya kapasitif olarak çalıştırılmasıyla kompanzasyon gerçekleştirilir [6]. Bu kompanzasyon sisteminde hem sabit hızla çalışan işlerde kullanılabilir bir mekanik güç elde edilmiş olur hem de reaktif güç kompanzasyonu gerçekleştirilmiş olur [7]. Mevcut literatür incelendiğinde, kondansatörler ve senkron motor ile yapılan kompanzasyon çalışmaları aşağıda verilmiştir.

24 2 Şekelli ve Tarkan, mikroişlemci tabanlı yeni bir röle tasarımı yapılmışlardır. Kondansatörlerin devreye alınıp çıkarılmaları tek tek yerine 1, 2 veya 3 lü gruplar halinde gerçekleştirilir hale getirmişlerdir. Böylece, kondansatörlerin devreye alınıp çıkarılmaları sırasında, kontaktörlerin anahtarlama sayısı minimum yapılmış, şebekenin daha az endüktif akımla yüklenmesi sağlanmış ve kayıplar azaltılmıştır [8]. Kocabaş, reaktif güç kompanzasyonunun gerekliliğini, matematiksel esasları, modern röleler ve işlevlerini anlatmış ve reaktif güç kompanzasyonu için bilgisayar ortamında simülasyon uygulaması gerçekleştirmiştir. Simülasyondan alınan sonuçların yorumlanarak kompanzasyon sistemine uygulanması kullanılacak röle, kondansatör, akım trafosu vb. cihazların seçiminin daha rahat yapılabileceğini düşünmüştür. Yapılan seçim ile gereksiz cihazların satın alınması ve kullanımının önüne geçilebileceğini ileri sürmüştür [1]. Kaplan, birden çok alıcının bulunduğu bir sistemin reaktif güç ihtiyacını sürekli olarak kontrol eden bir mikrodenetleyici tabanlı reaktif güç rölesi tasarlayarak uygulamasını gerçekleştirmiştir. Sisteme ait akım ve gerilim bilgileri sürekli olarak ölçülüp PIC'e aktarılmıştır. Bu bilgiler kullanılarak, yükün ihtiyaç duyduğu reaktif güç yazılım ile hesap edilmiş ve uygun kondansatör grupları tek adımda devreye alınarak minimum anahtarlama yapıldığı gösterilmiştir [9]. Mandal ve diğerleri mikrobilgisayar tabanlı güç faktörü kontrolörü tasarlayarak hızlı değişen yüklere sahip bir sistemde uygun kondansatörleri statik anahtarlar (triyak) vasıtasıyla anahtarlamış ve reaktif güç kompanzasyon uygulamasını gerçekleştirmişlerdir [10]. Kumar, mikrodenetleyici tabanlı güç katsayısı kontrol tasarımını gerçekleştirerek yaptığı hesaplamalar sonucunda uygun kondansatör gruplarını devreye sokarak reaktif güç kompanzasyon uygulamasını gerçekleştirmiştir [11]. Barsoum, PIC mikrodenetleyicisi kullanarak üç faz için güç katsayısını düzeltici tasarlamış ve uygulamasını gerçekleştirmiştir. Dahası, PIC mikrodenetleyici ve sensörler ile yükün güç faktör değerini ölçmüş ve uygun algoritmayla kondansatörleri anahtarlayarak reaktif güç bileşenlerini dengeleyip güç katsayısını düzeltmiştir [12]. Bilki, reaktif gücün ne olduğunu, niçin gerektiğini, zararlarını ve nasıl kompanze edileceğini incelemiştir. Ayrıca bir işletmedeki statik reaktif güç kompanzasyonu ve PLC ile kontrolü uygulamasını gerçekleştirmiştir [13]. Baran, reaktif güç kompanzasyonunda hem kondansatör gruplarını devreye alıp çıkartmak için hem de sistemin gerilim, akım, aktif güç, reaktif güç ve Cosφ gibi önemli parametrelerinin takip etmek için PLC kullanmıştır. Ayrıca, bu sayede sistemin çalışması bilgisayar ekranından izlenebilmiştir rtç b[14]. Hatay, bulanık mantık kontrollü ev tipi taşınabilir kompanzasyon sistemi tasarlanmış ve bunun uygulamasını gerçekleştirmiştir. Gerçekleştirilen sistemde, akım ile gerilim arasında oluşan faz farkı

25 3 ölçülerek, çekilen reaktif güç miktarına göre çıkışlar bulanıklaştırılmış ve tasarruf sağlayan sisteme yönlendirme gerçekleştirilmiştir. Uygulama sonuçları, tasarlanan sistemin basit yapılı ve küçük boyutlu olduğunu, sistemin güç katsayısını optimum seviyeye getirerek tasarruf sağladığını, hataların en aza indirildiğini ve maliyeti düşürdüğünü göstermiştir [15]. Jones ve Blackwell güç katsayısının kontrolü için senkron motor kullanarak enerji tasarrufu sağlamışlardır [16]. Schaefer, bir sistemdeki gerilim kararlılığını sağlamak ve fazla reaktif güç tüketiminden dolayı ödenen cezaları engellemek için senkron motor kullanarak kompanzasyon uygulamasını gerçekleştirmiştir. Ayrıca çalışmasında senkron motorun çalıştırılması ve kontrolü hakkında da bilgi vermiştir [17]. Al Hamrani, bir güç sisteminin otomatik reaktif güç temini için senkron motor kullanmış ve senkron motorun uyartım sistemi için yeni bir yöntem kullanmıştır. Tasarladığı prototip sistem ile farklı uyartım akımlarındaki senkron motorun sistemde yarattığı etkileri incelemiştir [6]. Bayındır ve Görgün, PIC 18F452 mikrodenetleyici kullanarak PI denetimli senkron motorun değişik uyartım akımlarında endüktif, kapasitif ve omik çalıştırılması sağlayarak kompanzasyon uygulamasını gerçekleştirmişlerdir [18]. Görgün, reaktif güç kompanzasyon uygulamasını YSA denetimli senkron motor için gerçekleştirmiştir. Ayrıca senkron motor ile yapılan reaktif güç kompanzasyonu denetiminde, YSA eğitim ve performans test programı gerçekleştirmiş ve elde edilen ağırlık değerlerinin mikrodenetleyiciye gönderilmesi ile kullanıcıya, gerçek zamanlı uygulama yapma imkanı sunmuştur [19]. Sesveren, senkron motor ile yapılan reaktif güç kompanzatörü denetiminde kullanılabilen Yapay Sinir Ağları (YSA) modeli tasarımı ve uygulaması gerçekleştirmiştir. Gerçekleştirilen model eğitim amaçlı olarak kullanılabileceği gibi, farklı YSA yapılarının ve algoritmalarının test edilebileceği uygulamalarda da kullanılabileceğini ileri sürmüştür [7]. Mevcut literatürde, mikrodenetleyici ve bilgisayar tabanlı kompanzasyon uygulama sonuçlarının karşılaştırıldığı herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmanın amacı, örnek bir sistem için bilgisayar ve mikrodenetleyici tabanlı kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları gerçekleştirmektir. Ek olarak, bu iki işletme aracı ile yapılan kompanzasyon uygulamaları arasındaki farkın, ölçüm, test ve analiz sonuçlarının kullanılmasıyla ortaya konulmasıdır.

26 4 Bu çalışmada, hem statik hem de dinamik faz kaydırıcı ile kompanzasyon uygulamaları mikrodenetleyici ve bilgisayar tabanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Statik faz kaydırıcı olarak kondansatör kullanılmış ve kondansatörler hem manuel hem de otomatik şekilde anahtarlanmıştır. Dinamik faz kaydırıcı olarak kullanılan senkron motorun uyartım akımı hem manuel hem de yapay sinir ağı denetiminde otomatik şekilde ayarlanmıştır. C# yazılım diliyle oluşturulan bilgisayar arayüzü kullanılarak sisteme ait değerler izlenmiş ve kompanzasyon uygulamasında kontrol işlemi yapılmıştır. Ek olarak, yapılan uygulamaların performansları farklı yük koşulları altında tekrarlanarak test edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Bu çalışmadaki kompanzasyon uygulamalarında 3 fazlı örnek sistem dengeli olarak yüklendiğinden bütün fazlardaki ölçümler eşit olmaktadır. Bu nedenle tasarlanan sistemde ölçümlerin 3 faz üzerinden yapılması sistem maliyetini gereksiz şekilde artıracaktır. Sonuç olarak tek fazdan ölçümlerin alınması bu çalışma için uygun bulunmuştur.

27 5 2. REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU 2.1. Reaktif Güç ve Güç Katsayısı Elektrik enerjisi alternatif akım olarak üretilip iletilmektedirler. Bu akım temelde aktif akım ve reaktif akım olmak üzere iki bileşenden oluşur. Aktif akımın meydana getirdiği aktif güç, tüketici tarafından faydalı hale getirilir; örneğin motorlarda mekanik güce, ısı tüketicilerinde termik güce, aydınlatma sistemlerinde ise ışık akısına dönüşür. Elektrodinamik prensibine göre çalışan jeneratör, trafo, bobin ve motor gibi elektrik cihazlarının çalışması için gerekli olan manyetik alanı sağlayan mıknatıslanma akımına reaktif akım ve dolayısıyla çekilen güce reaktif güç denir. Manyetik alanla çalışan bu cihazlar için faydalı aktif gücün yanında, mutlaka reaktif güce de ihtiyaç vardır. Reaktif akım faydalı güce çevrilmez. Öte yandan şebekeden çekilen bu akım, üretim santrallerinde, jeneratörleri, transformatörleri, hatları, bobinleri gereksiz yere yükler, ısı kayıplarına ve gerilim düşümlerine neden olur [21]. Bir tüketicinin şebekeden çektiği güçler ve akımlar aşağıda verilmiştir: Görünür güç S = U I (2.1) Aktif güç P = U I Cosϕ (2.2) Reaktif güç Q = U I Sinϕ (2.3) Aktif akım Ia = I Cosϕ (2.4) Reaktif akım I = I Sinϕ (2.5) r 2 2 Görünür akım I = ( I a + I r ) (2.6) Eş 'daki formülerden anlaşılacağı gibi aktif güç, görünür gücün Cosφ ile çarpımıdır. Buradaki φ açısı akım ile gerilim arasındaki faz açısını ifade eder. Bu açının kosinüs değeri güç katsayısı (güç faktörü) olarak isimlendirilmektedir [21].

28 6 Endüktif karakterli bir sistemde akım gerilimden geridedir, kapasitif bir sistemde ise akım gerilimden öndedir. Şekil 2.1. Bir endüktif karakterli bir sistemin çektiği akım ve güç bileşenleri U = Şebeke gerilimi I = Faz akımı 2.2. Reaktif Güç Tüketicileri Reaktif güç sarfiyatı bakımından tüketicileri iki ana gruba ayırmak mümkündür. Bunlardan birincisi, elektrik enerjisinden yararlanarak saf ısı enerjisi üreten tüketiciler ile akkor flamanlı lambalar, elektroliz ve galvanoplasti tesisleridir. Bunlar sadece aktif güç tüketirler, reaktif güç çekmezler. İkinci gruba ise, elektrik tesislerinde kullanılan ve manyetik veya statik alan ile çalışan bütün işletme araçları girerler; bunlar aktif güç yanında reaktif güç de çekerler. Bunların en önemlileri şunlardır: Düşük uyarmalı senkron makineler, Transformatörler, Bobinler, Doğrultmaçlar,

29 7 Kondansatörler, Havai hatlar, Senkron motorlar, Redresörler, Reaktörler, Endüstri fırınları, ark fırınları, Kaynak makineleri, Fluoresant lamba, sodyum ve cıva buharlı lamba balastları ile neon lamba transformatörleri. Her ne kadar aydınlatma cihazları şebekeden aktif güç çekmelerinin yanında bunlara ait balast ve transformatörler reaktif güç çektiklerinden, bu tip aydınlatma düzenleri ikinci sınıfa dahil edilirler. Yukarıdaki tüketicilerde söz konusu olan reaktif güç endüktif karakterde olup, şebeke akımı gerilime göre geri fazdadır. Özel durumlarda bazı isletme araçları bir kondansatör gibi tesir ederler ve kapasitif reaktif güç çeker. Boşta çalışan havai hatlar ve kablolar bu duruma örnek olarak gösterilebilirler. Böyle durumlarda ise şebeke akımı gerilime göre ileri fazdadır Reaktif Güç Üretimi ve Kompanzasyon Reaktif güç ihtiyacını karşılamak için, reaktif gücün bir yerde üretilmesi gerekir. Reaktif gücü elde edebilmek için en fazla kullanılan yöntem, aktif güç gibi reaktif gücün de senkron generatörler tarafından üretilmesidir. Reaktif güç üretimi, aktif güç gibi santrallerde akaryakıt, kömür, su kuvveti ve benzeri ham enerji kaynağının sarfını gerektirmez yalnızca generatör uyarmasının arttırılması ile generatör, reaktif güç verebilecek hale getirilir. Bu şekilde santralde üretilen reaktif güç generatör, trafo ve enerji iletim hattı üzerinden geçerek tüketiciye iletilir. Bu esnada elektrik tesisleri reaktif güç tarafından gereksiz yere işgal edileceklerinden aktif güç bakımından bunların

30 8 kapasitelerinden tam olarak yararlanılamaz ve işletme ekonomik olmaktan çıkar. O yüzden reaktif güç üretiminin santrallerde değil de tüketim noktalarında üretilmesi daha uygun olur [22]. Tüketicilerin, normal olarak şebekeden çektikleri endüktif gücün, kapasitif akım çekmek suretiyle özel bir reaktif güç üreticisi tarafından dengelenmesine kompanzasyon denir. Böylece tüketicinin şebekeden çektiği reaktif güç çok azalır. Reaktif güç üretimi için iki işletme aracından yararlanılır. Bunlar; Kondansatörler (statik faz kaydırıcılar) ve Senkron motorlar (dinamik faz kaydırıcılar)'dır. Statik adı; kullanılan teçhizatın endüktif, kapasitif gibi elamanlar olmasından gelirken, dinamik adı ise; kullanılan teçhizatın döner sistem olmasından gelir. Ayrıca faz kaydırma adı ise; bu teçhizatlar ile gerilim ve güç faktörünün düzeltilmesinden gelmektedir. Kondansatörler, senkron motorlar ve bu elamanlarla yapılan reaktif güç kompanzasyonu ile ilgili bilgiler bölüm 3 ve bölüm 4'te verilmiştir Dinamik faz kaydırıcılar Reaktif güç üretiminde kullanılan dinamik faz kaydırıcıların basında aşırı uyarılmış senkron makineler gelir. Genel olarak santrallerden gelen enerji nakil hatlarının sonunda ve tüketim merkezlerinin basında şebekeye bir senkron makine paralel bağlanır ve bölgenin reaktif güç ihtiyacı bu makine tarafından temin edilir. Şebekeye bağlanan senkron makine şebekeden boşta çalışma kayıplarını karşılayacak kadar az bir aktif güç çeker ve şebekeye istenen reaktif gücü vererek, bir reaktif güç üreticisi olarak çalışır Statik faz kaydırıcılar Reaktif güç üretiminde, statik faz kaydırıcıları adı verilen kondansatörlerin üstünlükleri sayılamayacak kadar çoktur. Kondansatörler, günümüzde kuvvetli akım tesislerinde gittikçe artmakta olan bir önem kazanmaktadırlar. Bunların beher kvar basına maliyet bedelleri, orta büyüklükteki

31 9 senkron kompanzatörden daha düşük olduğu gibi, bu fiyatta büyük bir artış olmadan, bunların her güçte imali mümkündür. Kondansatörlerin tesisi kolaydır ve gerektiğinde kolaylıkla genişletilebilir ve güçleri artırılabilir. Ayrıca bunlarda tüketici ihtiyacına göre rahat şekilde güç ayarı da yapılabilmektedir. Kondansatörlerin isletme emniyetleri çok büyük olduğu gibi, ömürleri uzun ve bakımları da kolaydır. Yerleştirilecekleri yerde, hemen hemen hiçbir özellik aranmamakta olup, yer temini bir problem oluşturmaz. Gerekli kapasite birçok kondansatör grubunun bir araya getirilmesiyle sağlanabilir Reaktif Güç Kompanzasyonunun Faydaları Şebekeden çekilen reaktif akımın, tüketici tarafına kurulacak olan tepkin yük dengeleyicileri vasıtası ile şebekeden çekilmesi engellenmekte, bu sayede hem şebeke açısından hem de tüketici açısından oldukça fayda elde edilmesi sağlanmaktadır Reaktif güç kompanzasyonun şebeke açısından faydaları Reaktif güç kompanzasyonunun şebeke açısından faydaları aşağıdaki gibi maddeler halinde özetlenebilir. Jeneratörlerin, enerji iletim hatlarının ve trafoların yükleri azalır, yeni yükler için imkân sağlanır. İletim ve dağıtım hatlarındaki kayıplar azalır. Harmonikler azalır. Gerilim düşümü azalır [23] Reaktif güç kompanzasyonunun tüketici açısından faydaları Reaktif güç kompanzasyonunun tüketici açısından faydaları aşağıdaki gibi maddeler halinde özetlenebilir. Kompanzasyon tesisine sahip bir isletmenin isletme maliyetleri azalır. Besleme transformatörü, kumanda, kontrol ve koruma elemanları daha küçük değerlerde seçilir. İletkenler daha ince kesitte seçilir.

32 10 Güç katsayısı düzeltildiği için müşteri şebekeden çok daha az reaktif güç çeker ve daha az para öder. Elektrik enerjisinin kalitesizliğinden doğabilecek arıza riski en aza indirilmiş olur. Enerji kalitesi ile üretim kalitesi direkt bağlantılı olacağı için isletmenin ürün kalitesi de artar [24] Reaktif Güç Kompanzasyonunda Reaktif Güç İhtiyaç Hesabı Bir tüketicinin reaktif güç ihtiyacını tespit edebilmek için, tüketicinin şebekeden çektiği görünür güç S 1, aktif güç P 1, güç katsayısı Cosφ 1 değerlerinden her hangi ikisinin bilinmesi gerekmektedir. Reaktif güç kompanzasyon sistemi için gerekli olan reaktif güç iki yöntemle hesaplanabilir. Bu yöntemlerden biri şebekeden çekilen aktif güç P 1 sabitken yapılan hesaplama, diğer yöntem de şebekeden çekilen görünür güç S 1 sabitken yapılan hesaplamadır [25]. Bu yöntemlerden açıklanırken kompanzasyon yapılmadan öncesi büyüklükler 1 indisiyle, kompanzasyon yapıldıktan büyüklükler ise 2 indisiyle gösterilmiştir P 1 sabitken ihtiyaç duyulan reaktif güç hesabı Şebekeden çekilen P 1 gücünün sabit olması durumunda Şekil 2.2'deki fazör diyagramında gösterildiği gibi şebekeden çekilen görünür güç S 1 değerinden S 2 gibi daha küçük bir değere düşmektedir. Kompanzasyon öncesi reaktif güç; Q 1 1 tan = P ϕ (2.7) 1 Kompanzasyon sonrası reaktif güç ise; Q 2 1 tan = P ϕ (2.8) 2 Buna göre gerekli reaktif güç;

33 ( tanϕ ϕ ) QG = Q Q = P (2.9) tan 2 11 olarak bulunur. Şekil 2.2. Aktif güç sabit iken reaktif güç ihtiyacının tespiti S 1 sabitken ihtiyaç duyulan reaktif güç hesabı Şebekeden çekilen S 1 gücünün sabit olması durumunda Şekil 2.3'teki fazör diyagramında gösterildiği gibi şebekeden çekilen aktif güç P 1 değerinden P 2 gibi daha büyük bir değere yükselmektedir. Kompanzasyon öncesi reaktif güç; Q 1 S1 S = inϕ (2.10) 1 Kompanzasyon sonrası reaktif güç ise; Q 2 S1 S = inϕ (2.11) 2 Buna göre gerekli reaktif güç;

34 12 Q G Q ( Sinϕ Sinϕ ) = Q = S (2.12) 1 2 olarak bulunur. Şekil 2.3. Görünür güç sabit iken reaktif güç ihtiyacının tespiti

35 13 3. KONDANSATÖRLER VE REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU Bu bölümde, kondansatörün yapısı, kondansatörlerin güç hesabı ve bağlantı şekilleri, reaktif güç üretiminde kondansatörler, reaktif güç kompanzasyon çeşitleri ve kondansatörlerin otomatik ayarı hakkında bilgi verillmiştir Kondansatörler Kondansatör, temel olarak iki iletken levha arasına konulan yalıtkan bir malzemeden oluşur. İletken levhalar yük depolamaya yarar. Kondansatör yapısına göre belli bir kapasiteye sahiptir. C" ile gösterilir ve birimi Farad'dır. İki iletken levha arasındaki kapasite değeri (kondansatörün kapasitesi); F C = ε (3.1) d Eş. 3.1'deki formülde, F levhanın yüzeyi (m 2 ), d levhalar arası uzaklık (m), ɛ dielektrik katsayısıdır Kondansatörlerin güç hesabı Kondansatörler alternatif akım şebekesinde bir reaktans gibi tesir ederler. Kapasitif reaktans; 1 X c = ω C (3.2) olup, formüldeki ω (derece/saniye) şebeke sinyalinin açısal hızı; ω = 2 π f (3.3) tir. Burada f şebekenin frekansı olup birimi Hz'dir.

36 14 U gerilimine bağlanan bir kondansatörün şebekeden çektiği kapasitif akım; I c U = = U ω C (3.4) X c olarak bulunur. Kapasitif akım, U gerilimine göre 90 önde gider. O halde şebekeye bağlı bir kondansatörün şebekeden kapasitif bir akım çekmesi, şebekeye endüktif akım vermesine eşdeğerdir denilebilir. Bir fazlı alternatif akım tesislerinde kondansatörün gücü (kapasitif reaktif güç); Q U I 10 3 (3.5) C = c bulur. Ayrıca; Q C = U I C 3 ω (3.6) C 10 = 10 ω C olarak ta bulunabilir. Şekil 3.1'de kapasitif (Q C ) ve endüktif (Q L ) reaktif güçler vektörel olarak gösterilmiştir. Şekilden de anlaşılacağı üzere kapasitif reaktif güç, endüktif reaktif güce göre 180 ileride olup, her iki reaktif güç aynı doğrultuda ve birbirlerine ters yöndedirler. Bu iki güç vektörel olarak toplandığında kapasitif gücün endüktif gücü kompanze etmektedir. Bu da kondansatörün, reaktif güç kompanzasyonunda kullanılabileceğini göstermektedir.

37 15 Şekil 3.1. Kapasitif ve endüktif reaktif güçlerin vektörel olarak gösterilmesi Üç fazlı alternatif akım tesislerinde kondansatörler şebekeye veya tüketici uçlarına üçgen veya yıldız olarak bağlanabilirler. Üçgen bağlamada her iki hat arasındaki kondansatörün kapasitesi C Δ ve yıldız baglamada her faza bağlanan kondansatörün kapasitesi C λ ile gösterilirse, üçgen bağlama için; = = = C I I U C U Q C C h h C ω ω (3.7) yıldız bağlama için ise; = = = λ λ ω ω C I I U C U Q C C h h c (3.8) olarak yazılabilirler. Burada U h iki hat arası gerilimi, I C kapasitif hat akımını gösterir.

38 16 Şekil 3.2. Üç fazlı alternatif akım şebekesinde kondansatörlerin üçgen ve yıldız bağlanması Her iki sistemin de reaktif gücünün (Q C ) eşit olduğu kabul edilirse; C λ = 3 C (3.9) olur. Bu eşitliğe göre yıldız bağlamada, her bir faza bağlanan kondansatörün kapasitesi üçgen bağlamadaki kondansatör kapasitesinin üç katına eşittir. Yıldız bağlamada C λ kondansatörün uçlarına faz-nötr gerilimi uygulandığı halde, üçgen bağlamada C Δ kondansatörün uçlarına 3 kadar daha büyük olan hat gerilimi uygulanır. Faz ve hat gerilimleri arasındaki farkın izolasyon bakımından çok önemli olmadığı alçak gerilim tesislerinde üçgen bağlama, yıldız bağlamaya göre 1/3 oranında daha ucuzdur. Onun için ekonomik sebeplerden dolayı kondansatörlerin üçgen bağlanmaları tercih edilir [26] Reaktif Güç Üretiminde Kondansatörler Reaktif güç üretiminde statik faz kaydırıcı adı verilen kondansatörlerin üstünlükleri oldukça çoktur. Kondansatörlerin kayıpları çok düşük olup, nominal güçlerinin %0.5'inin altındadır; bakım masrafları da azdır. Ayrıca kondansatörler ile istenilen her güçte bir reaktif güç kaynağı teşkil edilebildiği gibi bunları tüketicilerin yanlarına kadar götürüp

39 17 hemen, alıcıların uçlarına bağlamak ve böylece orta ve alçak gerilim şebekelerini de reaktif gücün yükü altından kurtarmak mümkün olabilmektedir. Kondansatörler bugün kuvvetli akım tesislerinde gittikçe artan bir önem kazanmıştır. Kondansatörlerin tesisi kolaydır ve gerektiğinde kolaylıkla genişletilerek kompanzasyon gücü arttırılabilir. Ayrıca tüketici ihtiyacına göre rahat bir şekilde güç ayarı da yapılabilir. Kondansatörlerin işletme emniyeti çok iyi, ömürleri uzun ve bakımları kolaydır. Yerleştirilecekleri yerde hemen hemen hiç bir özellik aranmadığından yer temininde bir sorun yaratmaz. Gerekli kapasiteyi temin maksadıyla bir çok kondansatör elemanı bir araya getirilerek istenen değerde bir grup teşkil edilebilir. Bir arıza halinde zarar gören eleman, çok kısa zamanda tespit edilip, az bir masrafla yenisi ile değiştirilerek, işletmeye fazla ara vermeden tamir edilmiş olur [20, 26] Reaktif Güç Kompanzasyonu Çeşitleri Bireysel kompanzasyon Sürekli olarak işletmede bulunan sabit güçlü tüketicilerin reaktif güç ihtiyacını karşılamak amacıyla tüketicinin uçlarına paralel bir kondansatör bağlanmasıyla bireysel kompanzasyon yapılır. Bu tür kompanzasyonda her bir tüketici elemanın reaktif güç ihtiyacı, kendine bağlı olan belli güçteki kondansatörle karşılanır. Bu kondansatör, bir anahtarlama elemanı yardımıyla tüketiciyle birlikte devreye sokulup çıkartılırlar [20]. Kondansatör gücü doğru bir şekilde yüke göre seçilmelidir. Bireysel kompanzasyonun maliyeti yüksek olmasına rağmen sabit güçle sürekli çalışan tüketiciler için uygun ve ekonomiktir. Bu tip kompanzasyon balast ile çalışan lambalar ve sık sık devreye girip çıkmayan sabit yüklü büyük güçlü motorlarda kullanılır. Motorlarda yapılan bireysel kompanzasyonda, kondansatör motora sürekli olarak bağlı kaldığından motorun besleme kaynağından ayrılmasından sonra bazı güçlüklerle karşılaşılabilir. Motor dönmeye devam ederken kendini uyararak bir jeneratör gibi hareket edebilir ve sistem gerilimini aşan gerilim yükselmelerine neden olabilir. Bu durum kondansatör akımının, motorun boştaki mıknatıslanma akımından daha küçük olması

40 18 sağlanarak önlenebilir. Bireysel kompanzasyon sisteminin örnek modeli Şekil 3.3'te gösterilmiştir. Şekil 3.3. Bireysel kompanzasyon Grup kompanzasyon Birçok tüketicinin bulunduğu bir tesiste her tüketicinin ayrı ayrı kondansatörler ile donatılacağı yerde, bunların ortak bir kompanzasyon tesisi tarafından beslenmesi daha pratik ve ekonomik olur. Beraber ve aynı kontaktör üzerinden devreye girip devreden çıkan motorlar, lambalar ve transformatörler grup olarak kompanze edilebilirler. Bu durumda kondansatörler özel anahtarlar üzerinden ve gerektiğinde kademeli olarak şebekeye bağlanır. Grup kompanzasyon sisteminin örnek modeli Şekil 3.4'te gösterilmiştir. Şekil 3.4. Grup kompanzasyonu

41 Merkezi kompanzasyon Grup kompanzasyonun kapsam olarak biraz daha genişletilmesi ile merkezi kompanzasyon elde edilir. Merkezi kompanzasyonda tüketici sayısı çok olduğundan, ayrıca bunların değişik zamanlarda değişik miktarlarda yüklenmekte olduklarından, kondansatör gücünü değişken olan kompanzasyon gücüne uydurabilmek için bir kontrol cihazı bulunmaktadır. Merkezi kompanzasyon, alçak gerilim transformatörünün sekonder barasında yüke paralel olarak uygulanır. Merkezi kompanzasyonda bulunan kontrol cihazı gerekli olan bilgileri güç katsayısını ölçen bir cihazdan alır. Bu cihazdan gelen ölçüm değerleri ile gerekli sayıda kondansatör grubu devreye alınarak güç faktörünün istenen değerde kalması sağlanır. Bu şekilde hem düşük hem de aşırı kompanzasyon durumundan kaçınılmış olunur. Merkezi kompanzasyon sisteminin örnek modeli Şekil 3.5'te gösterilmiştir. Şekil 3.5. Merkezi kompanzasyon 3.4. Kondansatörlerin Otomatik Ayarı Bireysel kompanzasyonda kondansatör, tüketicinin ihtiyacını tam olarak karşılayacak şekilde seçildiğinden ve tüketiciye paralel bağlanarak onunla birlikte devreye sokulup çıkarıldığından, burada reaktif güç ihtiyacı ile üretilen reaktif güç birbirini tam olarak karşılar ve güç katsayısı istenen değerde sabit tutulur. Halbuki grup ve özellikle merkezi kompanzasyonda durum farklıdır; reaktif güç ihtiyacı devamlı olarak değişir. Eğer kompanzasyon için öngörülmüş kondansatör gücü sabit kalırsa reaktif güç ihtiyacının

42 20 arttığı zamanlarda, kompanzasyon kondansatörleri ihtiyacı karşılayamaz, eksik kalan reaktif güç ihtiyacı şebekeden çekilir. Bu durumda güç katsayısı düşer ve kompanzasyon görevi yerine getirilmemiş olur. Düşük yükle çalıştığı zamanlarda ise paralel bağlı kondansatör gücü ihtiyacı karşıladıktan sonra başka reaktif güç fazlası baş gösterir ve şebekeye reaktif güç pompalanır. Bu durum da, tesisin bağlı bulunduğu transformatör istasyonunda gerilim yükselir, buna aşırı kompanzasyon denir. Bu aşırı kompanzasyon durumunda tüketici geriliminde önemli bir artış olur. Bu nedenle kendi kontrolü altında olmadan şebeke geriliminin yükselmesine elektrik idaresi tarafından izin verilmez Aşırı kompanzasyon Bir trafo istasyonu tarafından beslenen tüketicilerde reaktif güç kompanzasyonu için büyük bir sabit kondansatör bataryası paralel bağlanırsa, tüketici gücünde bir azalma olması durumunda kondansatör trafo üzerinden yüksek gerilim tarafını reaktif güç ile besler. Aşırı kompanzasyon olması durumunda, tüketici geriliminde önemli bir artış baş gösterir. Bu olay özellikle yüksek güç katsayısı ile çalışan tesislerde ortaya çıkmaktadır. Aşırı kompanzasyon halinde U gerilim artışı, kondansatör gücü ile transformatör gücünün oranına bağlıdır. Şekil 3.6. Aşırı kompanzasyonun fazör diyagramı ile gösterilmesi

43 21 Şekil 3.6'da aşırı kompanzasyon etkisi fazör diyagramı ile gösterilmektedir. Burada; I 1 ; Kompanzasyon öncesi akım, I 2 ; Kompanzasyon sonrası akım, I c ; Kondansatör akımı, U 1 ; Kompanzasyon öncesi gerilim, U 2 ; Kompanzasyon sonrası gerilim, R; Hat ve trafo direnci, X; Hat ve trafo reaktansı ve U; Gerilim artışı olarak ifade edilmiştir. Aşırı kompanzasyon sonucu meydana gelen gerilim artışı o kadar büyük boyutlara ulaşır ki kurulu tesisler bundan büyük zarar görebilir. Bu durumu önlemek için, kondansatör bataryasının şebekeye reaktif akım verilmeyecek şekilde ayarlanması gerekir. Bunun için kompanzasyon için kullanılan kondansatörlerin, çeşitli sayılarda gruplandırıldığı ve ihtiyaca göre otomatik olarak devreye alınıp çıkarıldığı merkezi kompanzasyon sisteminin yapılması gerekir.

44 22

45 4. SENKRON MOTORLAR VE REAKTİF GÜÇ KOMPANZASYONU 23 Bu bölümde, senkron makine ve yapısı, senkron motorun çalışma prensibi, senkron motorda yük ve uyartım akımı değişiminin etkileri ile senkron motorun reaktif güç kompanzasyonunda kullanımı hakkında bilgi verilmiştir Senkron Makinelerin Yapısı Senkron makineler, statorunda asenkron motor benzeri 3 faz sargıları ve rotorunda DA gerilim uygulanan uyartım sargıları bulunan elektrik makinesidir. Senkron makine mili, harici bir hareket kaynağı tarafından döndürülerek, rotor uyartım sargılarına bir DA gerilim uygulandığında generatör olarak çalışır. Eğer rotor sargıları bir DA kaynaktan beslenip, stator sargılarına 3 faz alternatif gerilim uygulanırsa senkron motor olarak çalışmaya baslar. Stator ve rotor sargılarına ayrı gerilimler uygulandığı için senkron makineler çift uyartımlı makineler sınıfına girerler. Senkron motorlarda birim zamanda stator manyetik alanının dönüş hızı ile rotor dönüş hızı birbirine eşit olduğundan senkron devirle dönerler. Bundan dolayı da senkron motor adı verilmiştir. Bu motorlarda devir sayısı, asenkron motorlarda olduğu gibi frekans ve kutup sayısına bağlıdır. Senkron devir sayısı aşağıdaki formülle bulunur f n = (4.1) 2P Burada; n = Motorun devir sayısı f = Şebeke frekansı 2P = Motorun kutup sayısı olarak isimlendirilmektedir. Bir senkron makinenin motor olarak çalışması durumunda, rotor ilk hareketinin özel yöntemlerle verilmesi gerekmektedir.

46 24 Senkron makine mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirmek için kullanılıyorsa senkron alternatör, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılıyorsa senkron motor olarak adlandırılır. Senkron motorlar silisli saçların paketlenmesiyle yapılmış olan iç kısımlarına sargıların yerleştirilmesi için olukların açıldığı stator (endüvi) ve uyartım sargılarını taşıyan rotor (endüktör veya kutuplar) olmak üzere iki bölümden oluşur. Senkron makineler endüvi yapılarına göre iki şekilde tasarlanmaktadır; Duran endüvili, dönen endüktörlü Duran endüktörlü, dönen endüvili Duran endüvili senkron makinelerde endüktör kısmı hareketli olacağından uyartım sargıları için gerekli olacak birkaç yüz voltluk DA fırça ve bilezikler yardımı ile sargılara kolaylıkla aktarılabilmektedir. Bu aktarma esnasında gerilim değerinin düşük olması, herhangi bir yalıtım problemi ortaya çıkarmamaktadır. Ancak duran endüktörlü senkron makinelerin endüvi kısmı hareketli olduğu için yüksek gerilim değerlerinde, AA sargılarını taşıyan endüviden dış terminallere bağlantının sağlanması için kullanılacak fırça, bilezik ve yalıtım tertibatı ekonomik açıdan ciddi külfetler doğuracaktır. Bu nedenle senkron makineler genellikle sabit endüvili döner endüktörlü olarak imal edilirler [27]. Duran endüvili ve dönen endüvili senkron makinenin yapısı Şekil 4.1'de verilmiştir. Şekil 4.1. Döner endüvili (a), Duran endüvili (b) senkron makine

47 25 Senkron makineler 5 kw'a kadar sabit mıknatıslı yapılabilmektedir. Bu güç değerinin üzerindeki senkron makinelerin ise genellikle kutupları sargılıdır. 50 MW'a kadar güçlere sahip senkron makineler hava sirkülasyonu ile soğutulabilirken, MW arasındaki güçlere sahip senkron makineler hidrojen soğutmalı olarak tasarlanmaktadır. 300 MW'ın üzerindeki güçlere sahip senkron makineler ise sulu soğutma sistemleri ile kullanılmaktadır [27]. Senkron makineler, rotor dış çevrelerinin şekline göre iki türe ayrılabilir. Bu sınıflandırmaya göre senkron makinelerin hızları, büyüklükleri ve kullanım alanları farklılık kazanmaktadır. Bunlar; 1. Yuvarlak kutuplu senkron makineler 2. Çıkık kutuplu senkron makineler Yuvarlak kutuplu senkron makineler Yuvarlak kutuplu senkron makinelerin stator ile rotor arasındaki hava aralığı sabittir ve bu makinelerin rotor dış çevresi düzgündür (Şekil 4.2). Bu tip makinelerin genellikle kutup sayıları azdır. Genellikle 2 veya 4 kutuplu olarak imal edilirler. Rotor ve stator çapları küçük yapılır.bu nedenle dönüş hızları yüksektir. Yuvarlak kutuplu senkron makineler yüksek hızlara çıkabildiği için genellikle turbo generatör olarak kullanılırlar [28]. Şekil 4.2. Yuvarlak kutuplu senkron makine

48 Çıkıntılı kutuplu senkron makineler Çıkık kutuplu senkron makineler, stator iç çevresi düzgün, fakat rotor dış çevresi düzgün olmayan makinelerdir (Şekil 4.3). Bu yapıları nedeniyle stator ile rotor arasındaki hava aralığı sabit değildir. Bu tip makinelerin genellikle kutup sayıları yüksek olur. Bu nedenle çıkık kutuplu senkron makinelerin dönüş hızları düşük olur ve rotor ve stator çapları büyük olarak üretilirler [28]. Şekil 4.3. Çıkık kutuplu senkron makine 4.2. Senkron Motorların Çalışma Prensibi Senkron makine generatör olarak çalıştırılabildiği gibi, eğer kutuplar bir DA kaynaktan beslenip, endüvi sargılarına da alternatif bir gerilim uygulanırsa bu kez senkron motor olarak çalışır. Senkron motorları asenkron motorlardan ayıran en temel özelliği rotor manyetik alanı ile stator manyetik alanının birbirine kilitlenerek aynı hızda dönmeleridir. Yani stator devir sayısı ile rotor devir sayısı birbirine eşittir. Statora uygulanan üç fazlı alternatif gerilim bu sargılarda bir döner alan meydana getirir. Statorun döner alan kutupları ile rotorun (endüktör) sabit kutupları, rotorun ataleti nedeniyle kilitlenemez. Bu yüzden rotor dönmez. Statora uygulanan gerilimin bu sargılarda oluşturduğu döner alanın kutupları Nı-Sı-Nı-Sı, rotora uygulanan doğru akımın oluşturduğu sabit kutuplar N 2 -S 2 -N 2 -S 2 şeklinde sıralanmıştır (Şekil 4.4). Rotor ve stator kutupları zıt kutuplar olarak karşılıklı geldikleri anda birbirlerini çekerler, döner alan rotoru sürüklemek ister, fakat rotor ataletinden dolayı bu hıza uyamaz. Çok kısa bir zaman sonra stator kutupları alternatif akımın frekansına uygun olarak isim değiştirir. Nı kutbu Sı kutbu olur, Sı kutbu da Nı kutbu olur. Bu durumda aynı adlı kutuplar karşı karşıya

49 27 geldiklerinden birbirlerini iterler. Böylece rotor ve stator arasındaki itme çekme sonucu bileşke moment sıfır olduğundan rotor dönemez. Rotorun dönmesini sağlamak için yardımcı yol verme sistemleri geliştirilmiştir. Senkron motoru çalıştırmak için, rotorun devir sayısını senkron devir sayısına veya ona yakın devirlere kadar yükseltmek gerekir. Bu devir sayısı ile dönmekte olan rotorun sabit kutupları döner alan kutupları ile kolayca kilitlenir. Kilitlenme sırasında zıt kutuplar birbirlerini çekerek, döner alan tarafından ve döner alan hızı ile döndürülürler. Bu olaya rotorun döner alan tarafındaki sürüklenmesi de denir. Şekil 4.4'te senkron motorun çalışma prensibine ait şekil verilmiştir [27]. Şekil 4.4. Senkron motordaki kutuplar ve çalışma prensibi 4.3. Senkron Motorlara Yol Verme Yöntemleri Bir asenkron motora gerilim uygulandığında direkt olarak yol alır. Bunun için yardımcı bir düzeneğe ihtiyaç yoktur. Senkron motorlar ise gerilim uygulandığında direkt olarak yol alamazlar. Atalet dolayısıyla rotor, döner alanın hızına ulaşamaz. Rotorun senkron hızda dönmesi için rotor ve stator döner alan kutuplarının daima birbiri çekerek, kilitlenmeyi sağlayan zıt isimli kutupların karşılıklı bulunması gerekir. Rotor devamlı olarak dönmesi için kilitlenmeyi sağlayan bazı yöntemler vardır.bu yol verme yöntemleri şunlardır; 1) Yardımcı motor kullanarak senkron motorlara yol verme a) Asenkron motorla

50 28 b) Senkron motorun miline bağlı uyartım dinamosunu motor olarak kullanarak 2) Senkron motoru asenkron motor gibi çalıştırarak yol verme a) Sincap kafesti asenkron motor olarak yol verme b) Bilezikli asenkron motor olarak yol verme 3) Frekansla yolverme 4) Senkron motorlara deşarj direnci ile yol verme 5) Amortisman sargısı kullanarak yol verme Yukarıdaki yöntemlerden pratikte en çok kullanılan yöntem senkron motoru asenkron motor olarak çalıştırıp yol vermektir. Bu çalışmada da senkron motora asenkron motor olarak yol verilmiştir. Bu metotta rotor sargılarına uyartım akımı verilmeden önce stator sargılarına alternatif akım uygulanır. Bu akımın stator iletkenlerinde meydana getirdiği döner alan, sincap kafesli rotorun kısa devre edilmiş çubuklarında endüksiyon yolu ile bir gerilim endükler. Kısa devre çubuklarından geçen akımın oluşturduğu alan ile stator döner alanı birleşerek döndürme momentini meydana getirirler. Bu momentin etkisiyle rotor dönmeye başlar. Rotorun hızı senkron hıza yaklaştığında, uyartım devresinden rotor sargılarına doğru akım verilip rotor kutupları uyartılır. Bu sırada stator döner alan kutupları ile rotor kutupları kilitlenir. Böylece senkron motor yol alarak senkron hızda dönmeye devam eder. Rotorun senkron devir sayısına getirilebilmesi için yük momentinin küçük olması gerekmektedir [29] Senkron Motor Özellikleri Asenkron motorlarda yük arttıkça motor devir sayısı da azalır. Bunun sonucu rotor iletkenleri döner alan tarafından daha fazla kesileceğinden, rotor sargılarından daha fazla akım dolaşır. Endüksiyon prensibine göre rotordan geçen akımın artması, şebekeden çekilen akımın da artmasına neden olur. Şebekeden çekilen akım, artan yükü karşılamakta kullanılır. Senkron motorlarda devir sayısı yükle değişmez. Bununla birlikte yük arttıkça senkron motor şebekeden daha çok akım çeker.

51 29 Boşta (yüksüz) çalıştırılan bir senkron motorun statoruna alternatif bir gerilim uygulandığında, stator sargılarında uygulanan şebeke gerilimine (U) eşit ve zıt yönde bir e.m.k. (E) indüklenir (Şekil 4.5(a)). Burada U = E olduğundan bileşke gerilim sıfırdır. Dolayısıyla senkron motorun boştaki kayıpları dikkate alınmazsa boşta çekilen yük akımı I y = 0 olur. Bu durumda rotor kutuplarının ekseni ile stator döner alan kutuplarının ekseni çakışık durumdadır (Şekil 4.5(c)). Motorun yükü arttırılacak olursa, rotor kutupların eksenleri ile stator döner alan kutuplarının eksenleri arasında bir β açısı oluşur (Şekil 4.5(d)). Yükün etkisi ile rotor kutupları β açısı kadar geri kalır, ancak senkron motorun devir sayısında bir değişiklik olmaz. Statora uygulanan şebeke gerilimi ile, zıt e.m.k. arasında da kutup eksenleri arasındaki β'ya eşit bir faz farkı oluşmuştur. Şebeke gerilimi ile zıt e.m.k'in vektöriyel toplamı (bileşkesi) artık sıfır değildir. Bu bileşke gerilim E r 'nin etkisi ile bir akım (I y ) dolaşır. Stator sargılarının omik (etkin) direncini (R e ) dikkate almazsak, geçen yük akımı bileşke geriliminden yaklaşık 90 (elektriksel açı) geridedir (Şekil 4.5(b)). Şekil 4.5. Senkron motorun boşta ve yükte çalışma durumu Yük akımı (I y ) ve stator sargılarının empedansı (Z s ) ; E R 2 2 I Y =, Z s ( Re + X s ) Z s = (4.2)

52 30 R e = 0 ise ; Z s = X s olur. (X s stator sargılarının endüktif reaktansıdır.) Bunun sonucunda yük akımı ; E R I Y = (4.3) X S eşitliği elde edilir. Şebekeden çekilen akım (yük akımı) ile uygulanan gerilim arasında φ açısı vardır (Gerçekte stator sargılarının omik direncinden dolayı, bileşke gerilim ile yük akımı arasındaki açı tam 90ᵒ değildir. Bu nedenle motor boşta çalışırken şebekeden çok az akım çeker. Bu akım motorun boştaki kayıplarını karşılamaya yarar). Senkron motorun şebekeden çektiği faz başına aktif güç ; P = U I Cosϕ (4.4) Y olarak yazılabilir. Senkron motorun yükü arttığında, uygulanan gerilimle zıt e.m.k arasındaki β açısı büyür. Bunun sonucu bileşke gerilim, dolayısıyla yük akımı artar. Çünkü yük artınca, rotor stator döner alanından geri kalmaya başlar. Makineyi senkron tutan moment nedeni ile stator döner alanından ayrılmaz, fakat yüke karşı düşen büyümüş bir yük açısında motor çalışmasına devam eder. Bunun sonucunda da motorun şebekeden çektiği aktif güç artar. Senkron motorun yükü arttıkça rotor ve stator eksenleri arasındaki açı da büyür. Hava aralığındaki manyetik kuvvet hatları, lastik bantlar gibi gerilir. Yük çok fazla arttırılacak olursa, manyetik kuvvet hatları kopar, senkron motor senkronizmden ayrılır ve durur. Motorun durması ile şebekeden çekilen akım çok artar. Buna engel olmak için, motor devresine gerekli devre elemanları (sigorta, röle, kontaktör, kesici vb.) konmalıdır. Senkron motor artan yükü (devir sayısı azalmadan) stator döner alan ekseni ile, kutup ekseni arasındaki β açısının büyümesi şeklinde karşılar. Yükün çok fazla artması sonucu stator ve rotor kutupları arasındaki kilitlenme bozulur. Kilitlenmenin bozulduğu bu yüke senkronizmden çıkış yükü, bu andaki momente de kopma momenti adı verilir.

53 31 Yükün artması β'yı değiştirdiği gibi, uyartımın değişmesi de β yı değiştirir. Buradaki açıklamalar, uyartımın sabit tutulduğu durumlar için geçerlidir. Senkron motorlarda kopma yükü, nominal yükün % 'ü arasında değişir. Nominal yükten sonraki yüklerde motorun çalışma süresi kısalır ve kısa bir süre sonra motor durur [30] Uyartım akımını değişmesinin senkron motora etkisi Senkron motorlarda yük sabit tutulup, uyartım akımı değiştirilecek olursa motorun çalışma durumu omik, endüktif ve kapasitif olarak değiştirilebilir. Uyartım akımı fazla ise motor kapasitif, az ise endüktif çalışır. Şekil 4.6'da senkron motorun endüktif (a ve b), omik (c) ve kapasitif (d) çalışma durumları verilmiştir. Şekil 4.6. Uyartım akımı değişmesinin senkron motora etkisini gösteren vektör diyagramları Motorun şebekeden çektiği I y akımının iki bileşeni vardır. Aktif bileşen I a, I y akımının aktif bileşeni, reaktif bileşen I r ise mıknatıslama bileşenidir. Aktif bileşen daima şebeke gerilimi

54 32 ile aynı fazda olup yük ve kayıpların karşılanmasında kullanılır. Reaktif bileşen aktif bileşenden 90 faz farklıdır. Yük az ise aktif bileşen de azdır. Belli bir yükte motorun % 100 uyartımla çalışma durumundaki uyartıma nominal (anma) uyartım denir. Nominal uyartım durumu Şekil 4.6 (a)'da gösterilmiştir. Bu çalışma durumunda U = E'dir. Senkron motorun şebekeden çektiği I y akımı ile şebeke gerilimi U arasında φ açısı kadar bir faz farkı vardır. Sabit yükte motorun uyartım akımı azaltıldığında, kutupların manyetik akısının indüklediği E zıt e.m.k'i azalır ve E 1 değerini alır. Zıt emk'nin azalma nedeni kesilen kuvvet hattı sayısının azalmasıdır (U > E 1 ). Fakat bileşke gerilim E r1 ve motorun çektiği yük akımı (I y1 ) artar ve U ile I y1 arasındaki açı büyümüştür (φ 1 > φ). Bu durum Şekil 4.6 (b)'de görülmektedir. Böylece motor daha fazla endüktif duruma geçmiş ve dolayısıyla da motorun güç katsayısı azalmıştır. Bunu reaktif akımın (I r1 ) artmasından anlayabiliriz (I r1 > I r ). Ancak motorun yükü sabit olduğundan şebekeden çekilen bir faza ait aktif güç P 1 sabit kalmaktadır(p 1 = P). Çalışma şekli nasıl olursa olsun, yük akımı I y ile bileşke gerilim E r arasında yaklaşık 90 'lik bir açı vardır ve akım gerilime göre geridedir. Uyartım akımını ayarlayarak motor omik çalışma durumuna geçebilir. Şekil 4.6 (c)'de omik çalışma durumu görülmektedir. Omik çalışma durumunda reaktif bileşen I r2 değeri "0" olduğundan yük akımı I y2, aktif bileşen değeri I a2 'ye eşittir (I y2 = I a2 ). Şebekeden çekilen yük akımı I y2 ile şebeke gerilimi U arasındaki açı "0" 'dır (φ 2 = 0). Böylece motor omik çalışmaktadır. Şekil 4.6 (c)'de görüldüğü gibi şebekeden çekilen akım (I y2 ) en küçük değerindedir. Sabit yükte senkron motorun uyartım akımı artırıldığında zıt emk E 3 değeri de artar. Yük akımı I y3, bileşke gerilim E r3 'den yaklaşık 90, şebeke gerilimi U'dan ise φ 3 açısı kadar ileridedir (akım gerilime göre ileridedir). Senkron motor bu durumda kapasitif olarak çalışmaktadır. Şekil 4.6 (d)'de kapasitif çalışma durumu görülmektedir. Şekil 4.6'da görüldüğü gibi her üç çalışma (endüktif, omik, kapasitif) şeklinde de aktif güç sabit kalmıştır. P = U I Cosϕ = U I = = (4.5) Y Y1 Cosϕ1 U IY 2 Cosϕ 2 U IY 3 Cosϕ3

55 33 Eş. 4.5'teki formülden anlaşılacağı üzere uyartım akımı ayarlanarak senkron motorun şebekeden çektiği akım ve güç katsayısı değiştirilebilir. Omik çalışma durumunda güç katsayısı "1"'dir (Cosφ = 1). Buna göre omik çalışma durumunda senkron motorun şebekeden çektiği akım en küçük değerindedir. Çalışma nasıl olursa olsun, yük değişmedikçe senkron motorun şebekeden çektiği akımın aktif bileşeni sabit kalır (I a = I a1 = I a2 = I a3 ). Reaktif bileşen ise uyartım akımına göre değişmektedir [30] Senkron motorun "V" eğrileri Üç fazlı bir senkron motorun şebekeden çektiği güç; P = 3 U I Cosϕ (4.6) y Senkron motorun yükü (P = aktif güç), şebeke hat gerilimi (U) sabit tutulduğunda yük akımının (I y ) değişmesi güç katsayısını (Cosφ) değiştirir. Sabit yük ve sabit gerilimde çalıştırılan bir senkron motorun uyartım akımı (I f ) ile yük akımı (I y ) arasındaki ilişkiyi veren eğrilere "V" eğrileri denir. Uyartım akımı değiştirildikçe yük akımının değişmesi "V" harfine benzediği için bu isim verilmiştir. Yük akımı (I y ) ile güç katsayısının (Cosφ) değişmesi ters orantılıdır ve aralarındaki ilişkiyi veren eğri ters "V" harfine benzemektedir. Belirli bir yükte, en küçük yük akımını oluşturan (motorun omik çalışma durumu) uyartım akımından daha küçük uyartım akımlarında senkron motor endüktif, bu uyartımdan daha büyük uyartım akımlarında ise senkron motor kapasitif çalışır (Şekil 4.7). Omik çalışma durumundaki uyartım akımı değerine yaklaşıldıkça şebekeden çekilen yük akımı ve motorun endüktiflik ve kapasitiflik derecesi azalmaktadır.

56 34 Şekil 4.7. a) Yük akımının b) Güç katsayısının uyartım akımı ile değişim eğrileri Bir senkron motorun "V" eğrisinde her yükte Cosφ = 1 için gerekli uyartım akımı farklıdır. Motor yükü arttıkça çeşitli yüklerdeki Cosφ, uyartım akımının değişimini gösteren eğrilerinin tepe noktası sağa doğru kaymaktadır (Şekil 4.8). Çeşitli yüklerde endüvi reaksiyonu ve doyma farklı olduğundan dolayı eğri sağa doğru kaymaktadır. Uyartım akımının değiştirilmesi ile yük akımı da değiştiğinden stator sargılarında oluşan bakır kaybı da değişir ( P cu = I 2 y R ). e Şekil 4.8. Senkron motorun çeşitli yüklerdeki Cosφ eğrileri Uyartım akımlarının değiştirilmesi ile Cosφ'nin değişimi motorun boşta çalışmasında çok fazladır. Yük arttıkça Cosφ'nin uyartım akımıyla değişimi de azalmaktadır. "V" eğrileri bilinen senkron motorlar yardımı ile şebekelerin, fabrikaların, iş yeri gibi yerlerin güç katsayıları kolayca ayarlanabilir.

57 Senkron Motorların Güç ve Momenti Senkron motorlarda güç Senkron motorlarda giriş gücü (motora verilen güç), motorun şebekeden çektiği güçtür. Üç fazlı bir senkron motorda faz başına verilen güç Eş. 4.4'teki formülle bulunur. Motordan alınan güç (mekanik güç) ise iç güç olarak anılır. Faz başına motordan alınan güç; P A = E I Cosϕ (4.7) y formülü ile bulunur. Bir senkron motordan alınan gücün hesaplanabilmesi için zıt e.m.k. E'nin bilinmesi gerekir. Senkron motorun omik, endüktif ve kapasitif çalışma durularında zıt e.m.k.'i değişik şekillerde hesaplanmaktadır. Bu tez çalışmasında yuvarlak kutuplu senkron motor kullanıldığı için zıt e.m.k.'i hesabı formülleri bu motor yapısına göre verilmiştir. Her çalışma durumunda çizilen vektör diyagramına göre zıt e.m.k. formülü verilmiştir. Bu formül AOB üçgeni yardımıyla çıkarılmıştır. Omik çalışma durumunda zıt e.m.k.'nin bulunması Şekil 4.9. Omik çalışma durumunda zıt e.m.k. vektör diyagramı E 2 2 = ( U I y Re ) + ( I y X s ) (4.8)

58 36 Endüktif çalışma durumunda zıt e.m.k.'nin bulunması Şekil Endüktif çalışma durumunda zıt e.m.k. vektör diyagramı E = ϕ 2 2 ( U Cosϕ I y Re ) + ( U Sin I y X s ) (4.9) Kapasitif çalışma durumunda zıt e.m.k.'nin bulunması Şekil Kapasitif çalışma durumunda zıt e.m.k. vektör diyagramı 2 2 ( U Cosϕ I y Re ) + ( U Sin + I y X s ) (4.10) E = ϕ Yuvarlak kutuplu senkron motordan faz başına alınan güç (iç güç), sargıların etkin direnci R e dikkate alınmazsa kısaca; E U PA = Sinβ (4.11) X s

59 37 şeklinde bulunabilir Senkron motorlarda moment Senkron motorun döndürme momenti; M = PA 0, 975 n (4.12) formülü ile bulunur. Eş. 4.12'deki formülde, Eş. 4.11'deki motordan alınan güç (P A ) formülü yerine koyulursa faz başına moment; M U E 0,975 = Sinβ X n s (4.13) formülü elde edilir. Bir senkron motorun en büyük momentin yük açısının (β) 90 durumunda olduğu elde edileceği anlaşılmaktadır. Üç fazlı senkron motorlarda güç ve moment için bulunan değerlerin "3" ile çarpılması gerekmektedir. Buna göre; P A E U = 3 Sinβ (4.14) X s M PA 0, 975 = 3 n (4.15) Burada; U = Şebeke gerilimi (Faz nötr arasındaki gerilim) (V) X s = Stator sargılarının endüktif reaktansı (Ω) R e = Stator sargılarının etkin direnci (Ω)

60 38 Z s = Stator sargılarının empedansı (Ω) 2 P cu = I y.r e = Stator sargılarının bakır kaybı (W) β = Yük açısı (döndürme momenti açısı) ( ) E = Zıt e.m.k. değeri (V) M = Moment (Kgm) ƞ = Devir sayısı (d/dk) P A = Motordan alınan güç (iç güç) (W) olarak isimlendirilmektedir Senkron Motorlarda Verim Senkron motorlarda verim ya direk metodla ya da endirekt metod (kayıpların bulunması metodu) ile hesaplanabilir Direkt metod Direkt metodla verimin bulunması için, senkron motorun milindeki momentin bilinmesi gerekir. Verim eğrisi bilinen bir döndürücü makine ile akuple bağlanır. Fren kullanılarak da senkron motorun milindeki moment ölçülebilir. Senkron motordan alınan güç, sürtünme ve vantilasyon kayıpları dikkate alınmazsa iç güce eşittir. Buna göre motordan alınan güç; P A = M n 0,975 (4.16) Senkron motora verilen güç (P V ) ise, sisteme bağlanan ampermetre, voltmetre ve Cosφ metre ile ölçülen değerlerle hesaplanabilir veya wattmetre bağlanarak ölçülebilir. Alınan gücü ve verilen gücü bilinen bir senkron motorun yüzde verimi;

61 39 η = P A P V 100 (4.17) formülü ile hesaplanabilir Endirekt metod (kayıp güçlerin bulunması metodu) Bir senkron motorun toplam kayıpları (P TK ) bulunduktan sonra yüzde verim; η = P V P P V TK 100 (4.18) formülü ile hesaplanabilir Senkron Motorlar ile Güç Katsayısının Düzeltilmesi Şebekelerde yük genellikle endüktiftir. Çünkü şebeke bağlı asenkron motorlar, indüksiyon fırınları, balastlı lambalar gibi yükler manyetik alanlarının temini için şebekeden endüktif akım çekerler. Bu akım, endüktif yüklerin bağlı bulundukları şebekelerin güç katsayısını (Cosφ) küçültür. Güç ka tsayısının küçülmesi, enerji iletim ve dağıtım hatlarında gerilim düşümlerine ve güç kayıplarına neden olmaktadır. Bunun sonucunda da sistemin verimi azalmaktadır. Bu durumda sistemden ekonomik bir şekilde faydalanmak mümkün olmaz [30]. Güç katsayısının düzeltilmesinde kullanılan senkron motorlara senkron kompanzatör veya senkron kondansatör adı verilmektedir. Şekil 4.12'de dinamik faz kaydırıcı olarak kullanılan senkron motorun üç fazlı bir şebekeye endüktif bir yük ile bağlantı şekli verilmiştir.

62 40 Şekil Senkron motorun bağlantı şeması Şekil Senkron kompanzatör vektör diyagramı

63 41 Senkron motorun boşta, fazla uyartımlı çalıştığı (kapasitif çalışma durumu) ve kayıplarının olmadığı varsayılarak çizilen vektör diyagramı Şekil 4.13'te verilmiştir. Bu durumda senkron motorun akımı (I s ), şebeke geriliminden (U) 90 ileridedir. Şekil 4.13'te görüldüğü gibi yük akımı I 1, şebeke gerilimi U'den φ 1 açısı kadar geridedir (endüktif yük akımı). Devreye senkron motor bağlamadan önce şebekeden çekilen akım I 1 iken, senkron motor bağlandıktan sonra çekilen akım önceki akımdan daha küçük olan I 2 akımı olmaktadır (I 2 < I 1 ). Çünkü endüktif yükün çektiği akımın (I 1 ) reaktif bileşeni (I 1r ) ile senkron motor akımı (I s ) arasında 180 faz farkı olduğundan şebekeden çekilen reaktif akım (I 2r ) küçülmüştür. I 2r akımı azaldığı; I 2 r = I 1 r I s (4.19) eşitliğinden görülmektedir. Dolayısıyla şebekeden I 1 'den daha küçük bir akım (I 2 ) çekilmektedir (I 2 < I 1 ).Bunun sonucunda güç katsayısı büyümüş (Cosφ 2 > Cosφ 1 ) ve aralarındaki açı küçülmüştür (φ 2 < φ 1 ). Şekil 4.13'e göre sistemin güç katsayısının "1" olması için reaktif akımın sıfır olması gerekir. Bunun için yük akımının reaktif bileşeni I 1r 'nin, senkron motor akımı I s 'ye eşit alması gerekir. Bu durumda sistemin güç katsayısı (Cosφ 2 ) "1" olur. Böylece sistem omik olarak çalışır. Yükün reaktif bileşeni I 1r 'nin senkron motor akımı I s 'den büyük olduğu durumlarda (I 1r > I s ) sistem endüktif, küçük olduğu durumlarda (I 1r < I s ) ise sistem kapasitif çalışır. Sonuç olarak, şebekeye bağlı bir senkron motorun uyartım akımı ayarlanarak motorun kapasitif veya endüktif olarak çalışması sağlanabilmektedir. Böylece senkron motorun çektiği reaktif güç (Q s ), sistemin gerçek reaktif gücünün (Q 1 ) dengelenmesini sağlamaktadır. Bunun sonucunda da güç katsayısı (Cosφ 2 ) değeri ayarlanabilmektedir [30]. Şekil 4.14'te endüktif yüklü bir sistemde senkron motorla yapılan kompanzasyondaki güç bileşenleri ve güç katsayısının düzeltilmesine ait vektör diyagramı verilmiştir.

64 42 Şekil Senkron motor ile kompanzasyon öncesi ve sonrası güç bileşenleri ve güç katsayısının düzeltilmesine ait vektör diyagramı Burada; U = Şebeke gerilimi (V) S 2 = Kompanzasyon sonrası görünür güç (VA) P 2 = Kompanzasyon sonrası aktif güç (W) Q 2 = Kompanzasyon sonrası reaktif güç (VAR) S s = Senkron motorun şebekeden çektiği görünür gücü (VA) P s = Senkron motorun şebekeden çektiği aktif güç (mekanik yük ve kayıplar için) (W) Q s = Senkron motorun şebekeden çektiği reaktif güç (VAR) S 1 = Kompanzasyon öncesi görünür güç (VA) P 1 = Kompanzasyon öncesi aktif güç (W) Q 1 = Kompanzasyon öncesi reaktif güç (VAR) φ 2 = Kompanzasyon sonrası sistemin güç açısı φ 1 = Kompanzasyon öncesi sistemin güç açısı φ s = Senkron motorun güç açısı olarak isimlendirilmektedir.

65 43 5. YAPAY SİNİR AĞLARI Yapay sinir ağları (YSA), insan sinir sisteminden esinlenerek geliştirilmiş, ağırlıklı bağlantılar aracılığıyla birbirine bağlanan ve her biri kendi belleğine sahip işlem elemanlarından oluşan paralel ve dağıtılmış bilgi işleme yapılarıdır. YSA, bir başka deyişle, biyolojik sinir ağlarını taklit eden bilgisayar programlarıdır. YSA zaman zaman bağlantıcılık (connectionism), paralel dağıtılmış işlem, sinirsel-işlem, doğal zeka sistemleri ve makine öğrenme algoritmaları gibi isimlerle de anılmaktadır [31, 32]. YSA bir programcının geleneksel yeteneklerini gerektirmeyen, kendi kendine öğrenme düzenekleridir. Bu ağlar öğrenmenin yanı sıra, ezberleme ve bilgiler arasında ilişkiler oluşturma yeteneğine de sahiptir. YSA insan beyninin bazı organizasyon ilkelerine benzeyen özellikleri kullanmaktadırlar. YSA bilgi işleme sistemlerinin yeni neslini temsil ederler. Genel olarak YSA model seçimi ve sınıflandırılması, işlev tahmini, en uygun değeri bulma ve veri sınıflandırılması gibi işlerde başarılıdır. Geleneksel bilgisayarlar ise özellikle model seçme işinde verimsizdir ve sadece algoritmaya dayalı hesaplama işlemleri ile kesin aritmetik işlemlerde hızlıdırlar. YSA'nın yararlı ve ilgi çekici birçok özellikleri vardır. İlk özellik öğrenebilme yeteneğidir. YSA uyarlanabilir ve esnetilebilir. Tek bir YSA, herhangi bir işleve ilke olarak yaklaşabilir. YSA'nın yapısını ve öğrenme kurallarını değiştirmek zorunda değiliz, sadece öğretim materyalini değiştirerek öğrenmeyi sağlayabiliriz. Daha da önemlisi öğretim materyalini değiştirmek temel olarak yeni bir çevreyle tanışmak gibidir. YSA'nın en büyük üstünlükleri, öğrenme kabiliyeti olması ve farklı öğrenme algoritmaları kullanabilmesidir Yapay Sinir Ağlarının Genel Kullanım Alanları Yapay sinir ağları bilgi sınıflama ve bilgi yorumlamanın da içinde bulunduğu çok değişik problemlerin çözümünde kullanılmaktadır. Yapay sinir ağlarının kullanıldığı alanlar özet olarak şu şekilde sıralanabilir: Denetim

66 44 Sistem modelleme Ses tanıma El yazısı tanıma Parmak izi tanıma Elektrik işareti tanıma Meteorolojik yorumlama Otomatik araç denetimi Fizyolojik işaretleri (Kalp Fonksiyonları gibi) izleme, tanıma ve yorumlama Yukarıda verilen başlıklara ilave olarak, yapay sinir ağları, her türlü bilgiyi işlemek ya da analiz etmek amacıyla kullanılırlar. İş hayatı, finans, endüstri, eğitim ve karışık problemli bilim alanlarında, bulanık veya var olan basit yöntemlerle çözülemeyen problemlerin çözümünde, doğrusal olmayan sistemlerde başarıyla uygulanmaktadır [31, 32]. Yapay sinir ağlarının başlıca uygulama alanları sınıflandırma, tahmin ve modelleme olarak ele alınabilir. Sınıflama: Müşteri/pazar profilleri, tıbbi teşhis, imza tetkikleri, borçlanma/risk değerlendirmeleri, ses tanıma, şekil tanıma, spektrum tanımlaması, mal değeri, hücre tiplerinin sınıflandırılması, mikroplar, modeller, örnekler vb. Tahmin: İleriki satışlar, üretim ihtiyacı, pazar performansı, ekonomik deliller, enerji ihtiyacı, tıbbi sonuçlar, kimyasal reaksiyon ürünleri, hava tahminleri, at yarışları, çevresel risk, jüri panelleri. Modelleme: İşlem kontrolü, sistem kontrolü, kimyasal yapılar, dinamik sistemler, işaret karşılaştırma, plastik kalıpçılık, kaynak kontrolü, robot kontrolü ve diğer birçok uygulamalar.

67 Bir Yapay Sinir Hücresinin Ana Yapısı Bir sinir hücresi nöron olarak ta adlandırılmaktadır. YSA, birbirine bağlı çok sayıda işlem elemanlarından oluşmuş, genellikle paralel işleyen yapılar olarak adlandırılabilir. YSA'daki işlem elemanları (düğümler) basit sinirler olarak adlandırılır. Bir YSA, birbirleriyle bağlantılı, çok sayıda düğümlerinden oluşur. YSA, insan beyni gibi, öğrenme, hatırlama ve genelleme yeteneğine sahiptirler [31, 32]. Yapay sinir ağlarının temel birimi işlem elemanı ya da düğüm olarak adlandırılan yapay bir sinirdir. Bir yapay sinir, biyolojik sinirlere göre daha basittir.yapay sinir ağı hücresinde temel olarak dış ortamdan ya da diğer nöronlardan alınan veriler yani girişler, ağırlıklar, toplama fonksiyonu, aktivasyon fonksiyonu ve çıkışlar bulunmaktadır. Şekil 5.1 de yapay bir sinir ağı modeli verilmiştir. Şekil 5.1. Yapay bir sinir (düğüm) Girişler x i sembolüyle gösterilmiştir. w ij, x i inci giriş ile j inci düğüm arasındaki bağlantı ağırlıklarını gösterir. Dış ortamdan gelen girişler bağlantılar üzerindeki ağırlıklar ile çarpılarak bir toplayıcıya uygulanmakta ve elde edilen toplam, nöronun aktivasyon fonksiyonundan geçirilerek çıkışlar hesaplanmaktadır. Bir sinirin matematiksel modeli;

68 46 n y i= f ( wij xi + θ j ) (5.1) i= 1 şeklinde ifade edilebilir. Tüm YSA bu temel yapıdan türetilmiştir. Bu yapıdaki farklılıklar YSA'nın farklı sınıflandırılmalarını sağlar. Bir yapay sinirin öğrenme yeteneği, seçilen öğrenme algoritması içerisinde ağırlıkların uygun bir şekilde ayarlanmasına bağlıdır Girişler Girişler ( x 1, x 2,..., x i ) çevreden aldığı bilgiyi sinire getirir. Girişler, kendinden önceki sinirlerden veya dış dünyadan sinir ağına gelebilir. Bir sinir genellikle gelişi güzel birçok girdileri alır. Ağırlıklar: Ağırlıklar ( w 1, w 2,..., w i ) yapay sinir tarafından alınan girişlerin sinir üzerindeki etkisini belirleyen uygun katsayılardır. Her bir giriş kendine ait bir ağırlığa sahiptir. Bir ağırlığın değerinin büyük olması, o girişin yapay sinire güçlü bağlanması ya da önemli olması, küçük olması zayıf bağlanması ya da önemli olmaması anlamına gelmektedir Toplama işlevi Toplama işlevi v i, sinirde her bir ağırlığın ait olduğu girişlerle çarpımının toplamlarını eşik θ j değeri ile toplayarak aktivasyon fonksiyonuna gönderir. Bazı durumlarda toplama işlevi bu kadar basit bir işlem yerine, en az (min), en çok (max), çoğunluk veya birkaç normalleştirme algoritması gibi çok daha karmaşık olabilir Aktivasyon fonksiyonları (etkinlik işlevi) Toplama işlevinin sonucu, aktivasyon fonksiyonundan (etkinlik işlevi) geçirilip çıkışa iletilir. Bir etkinlik işlevinin kullanım amacı, zaman söz konusu olduğunda toplama işlevinin çıkışının değişmesine izin vermektir.

69 47 Yapay bir sinirde yaygın olarak kullanılan çeşitli aktivasyon fonksiyonları vardır. Eşik (basamak) aktivasyon fonksiyonu Eşik aktivasyon fonksiyonu, eğer net değeri sıfırdan küçükse sıfır, sıfırdan daha büyük bir değer ise net çıkısında +1 değeri verir. Eşik aktivasyon fonksiyonunun 1 ile +1 arasında değişeni ise signum aktivasyon fonksiyonu olarak adlandırılır. Signum aktivasyon fonksiyonu, net giriş değeri sıfırdan büyükse +1, sıfırdan küçükse 1, sıfıra eşitse sıfır değerini verir. Şekil 5.2'de eşik aktivasyon fonksiyonunu ve signum aktivasyon fonksiyonu grafiği görülmektedir. Şekil 5.2. Eşik aktivasyon fonksiyonu (a) Signum aktivasyon fonksiyonu (b) Doğrusal aktivasyon fonksiyonu Şekil 5.3'te ise doğrusal aktivasyon fonksiyonu görülmektedir. Doğrusal aktivasyon fonksiyonunun çıkışı girişine eşittir. Sürekli çıkışlar gerektiği zaman çıkış katmanındaki aktivasyon fonksiyonunun doğrusal aktivasyon fonksiyonu olabildiğine dikkat edilmelidir.

70 48 Şekil 5.3. Doğrusal aktivasyon fonksiyonu Dogrusal aktivasyon fonksiyonu; f ( v i ) = vi (5.2) şeklinde ifade edilebilir. Logaritma sigmoid aktivasyon fonksiyonu (tek yönlü sigmoid) Logaritma sigmoid aktivasyon fonksiyonu, türevi alınabilir, sürekli ve doğrusal olmayan bir fonksiyon olması nedeniyle uygulamada en çok kullanılan aktivasyon fonksiyonudur. Bu fonksiyon, girdinin her değeri için 0 ile 1 arasında bir değer üretir.

71 49 Şekil 5.4. Logaritma sigmoid aktivasyon fonksiyonu Sigmoid aktivasyon fonksiyonu; f ( vi ) vi 1 = 1 + e (5.3) şeklinde ifade edilir. Tanjant sigmoid aktivasyon fonksiyonu (çift yönlü sigmoid) Tanjant sigmoid fonksiyonu, sigmoid fonksiyonunun biraz farklı şeklidir. Giriş uzayının genişletilmesinde etkili bir aktivasyon fonksiyonudur. Logaritma sigmoid fonksiyonun çıktı aralığı 0 ve l olurken, tanjant sigmoid fonksiyonunun çıktısı -l ve l aralığında oluşmaktadır. Şekil 5.5. Tanjant sigmoid aktivasyon fonksiyonu Tanjant sigmoid fonksiyonu;

72 50 2v 1 e = (5.4) 1+ e i ( vi ) vi f 2 şeklinde ifade edilir Çıkış işlevi Çıkıs y i = f(v i ), etkinlik işlevi sonucunun dış dünyaya veya diğer sinirlere gönderildiği yerdir. Bir sinirin bir tek çıkısı vardır. Sinirin bu çıkışı, kendinden sonra gelen herhangi bir sayıdaki diğer sinirlere giriş olabilir. Her bir düğümde bir çıkış işaretine izin verilir. Bu işaret diğer yüzlerce sinir hücresinin girişi olabilir. Bu durum biyolojik sinirde olduğu gibidir Bir Yapay Sinir Ağının Oluşumu Yapay nöronların birbirleriyle bağlantılar aracılığıyla bir araya gelmeleri yapay sinir ağını oluşturmaktadır. Nöronların aynı doğrultu üzerinde bir araya gelmeleriyle katmanlar oluşmaktadır. Katmanların değişik şekillerde birbirleriyle bağlanmaları değişik ağ mimarilerini doğurur. YSA'nın genel yapısı Şekil 5.6'da gösterilmiştir. YSA giriş, orta ve çıkış katmanı olmak üzere üç ana katmadan oluşur. Giriş katmanında, dış dünyadan alınan bilgiler ara katmanlara transfer edilir. Orta katmanda (gizli katman), giriş katmanından gelen bilgiler işlenerek çıkış katmanına gönderilir. Bir ağ içinde birden fazla orta katman olabilir. Çıkış katmanında ise, orta katmandan gelen bilgiler işlenerek ağın çıktısı üretilir ve dış dünyaya gönderilir.

73 51 Şekil 5.6. Bir Yapay Sinir Ağının Genel Oluşumu 5.4. Yapay Sinir Ağlarının Sınıflandırılması YSA, genel olarak birbirleri ile bağlantılı sinir hücrelerinden (nöron) oluşmaktadır. Her bir sinir hücresi arasındaki bağlantıların yapısı ağın yapısını belirler. İstenilen hedefe ulaşmak için bağlantıların nasıl değiştirileceği öğrenme algoritması tarafından belirlenir. Kullanılan öğrenme algoritmasına göre, hatayı sıfıra indirecek şekilde ağın ağırlıkları değiştirilir. YSA, yapılarına ve öğrenme algoritmalarına göre sınıflandırılırlar YSA'nın yapılarına göre sınıflandırılması YSA yapılarına göre, ileri beslemeli (feedforward) ve geri beslemeli (feedback) ağlar olmak üzere iki şekilde sınıflandırılırlar. İleri beslemeli ağlar İleri beslemeli YSA'nda, hücreler katmanlar şeklinde düzenlenir. Bir katmandaki hücrelerin çıkışları bir sonraki katmana ağırlıklar üzerinden giriş olarak verilir. Giriş katmanı, dış ortamlardan aldığı bilgileri hiçbir değişikliğe uğratmadan orta katmandaki hücrelere iletir. Bilgi, orta ve çıkış katmanında işlenerek ağ çıkışı belirlenir. Bu yapısı ile ileri beslemeli ağlar, doğrusal olmayan statik bir işlevi gerçekleştirir. En çok bilinen geriye

74 52 yayılım öğrenme algoritması bu tip YSA'nın eğitiminde etkin olarak kullanılmakta ve bazen bu ağlara geriye yayılım ağları da denilmektedir. Şekil 5.7'de giriş, orta ve çıkış katmanı olmak üzere 3 katmanlı ileri beslemeli YSA yapısı verilmiştir. Şekil 5.7. İleri beslemeli 3 katmanlı YSA Geri beslemeli ağlar Bir geri beslemeli YSA, herhangi bir katmandaki çıkışların, giriş katmanına veya önceki ara katmanlara geri beslendiği bir ağ yapısıdır. Böyle bir yapıyla, girişler hem ileri yönde hem de geri yönde aktarılmış olur. Şekil 5.8'de geri beslemeli bir ağ yapısı görülmektedir. Bu çeşit sinir ağlarının dinamik hafızaları vardır ve bir andaki çıkış hem o andaki hem de önceki girişleri yansıtır. Bundan dolayı, özellikle önceden tahmin uygulamaları için uygundurlar. Geri beslemeli ağlar çeşitli tipteki zaman serilerinin tahmininde oldukça başarı sağlamışlardır. Bu ağlara örnek olarak Hopfield, SOM (Self Organizing Map), Elman ve Jordan ağları verilebilir [33].

75 53 Şekil 5.8. Geri beslemeli YSA yapısı Geri beslemeli YSA'nda, en az bir hücrenin çıkışı kendisine ya da diğer hücrelere giriş olarak verilir. Genellikle geri besleme bir geciktirme elemanı üzerinden yapılır. Geri besleme, bir katmandaki hücreler arasında olduğu gibi katmanlar arasındaki hücreler arasında da olabilir. Bu yapısı ile geri beslemeli YSA, doğrusal olmayan dinamik bir davranış gösterir. Dolayısıyla, geri beslemenin yapılış şekline göre farklı yapıda ve davranışta geri beslemeli YSA yapıları elde etmek mümkündür YSA'ların öğrenme algoritmalarına göre sınıflandırılması Öğrenme edimi, biyolojik varlıkların gözlem ve eğitim yoluyla davranışlarını yeni şartlara uyarlayabilme yeteneği olarak tanımlanır. YSA'ya da biyolojik bir yapı gibi öğrenme yeteneği kazandırmak için, eğitim ve gözleme dayanan bir takım kurallar ve metotlar yoluyla ağdaki ağırlıkların yenilenmesi sağlanmalıdır. Bunun için genel olarak iki öğrenme metodundan ve bunların uygulandığı değişik öğrenme kurallarından söz edilebilir. Bu öğrenme kuralları aşağıda açıklanmaktadır.

76 54 Danışmanlı öğrenme YSA'na örnek olarak bir doğru çıkış verilir. İstenilen ve gerçek çıkış arasındaki fark hata olarak ele alınır. Bu hataya göre nöronlar arsındaki bağlantıların ağırlıkları en uygun çıkısı elde etmek için düzenlenir. Şekil 5.9'da danışmalı öğrenmenin blok diyagramı gösterilmiştir. Şekil 5.9. Danışmanlı öğrenme yapısı Bu sebeple danışmanlı öğrenme algoritmasında bir öğretmene veya danışmana ihtiyaç duyulmaktadır. Widrow-Hoff tarafından geliştirilen delta kuralı ve Rumelhart ve McClelland tarafından geliştirilen genelleştirilmiş delta kuralı veya geri yayılım (back propagation) algoritması danışmanlı öğrenme algoritmalarına örnek olarak verilebilir [33]. Danışmansız öğrenme Girişe verilen örnekten elde edilen çıkış bilgisine göre ağ sınıflandırma kurallarını kendi kendine geliştirmektedir. Bu öğrenme algoritmalarında istenen çıkış değerinin bilinmesine gerek yoktur. Öğrenme süresince sadece giriş bilgileri YSA'na verilir. Ağ daha sonra bağlantı ağırlıklarını aynı özellikleri gösteren örüntü oluşturmak üzere ayarlar. Şekil 5.10'de danışmansız öğrenme algoritma yapısının blok diyagramı gösterilmektedir. Grosberg tarafından geliştirilen ART (Adaptive Resonance Theory) veya Kohonen tarafından geliştirilen SOM (Self Organizing Map) öğrenme kuralları danışmansız öğrenmeye örnek olarak verilebilir.

77 55 Şekil Danışmansız öğrenme yapısı Takviyeli öğrenme Destekleyici öğrenme algoritması, istenilen çıkışın bilinmesine gerek duymaz. Bu yöntem eğiticili öğrenme yöntemine benzemekle birlikte, ağa hedef çıktılar yerine, ağın çıktılarının ne ölçüde doğru olduğunu belirten bir referans bilgisine göre ağırlıklar değiştirilir. Şekil 5.11'de destekleyici öğrenme yapısı gösterilmiştir. Optimizasyon problemlerini çözmek için Hinton ve Sejnowski nin geliştirdiği Boltzmann kuralı veya genetik algoritmalar takviyeli öğrenmeye örnek olarak verilebilir. Şekil Takviyeli öğrenme yapısı Uygulamaya göre öğrenme algoritmaları YSA'nda uygulamaya göre öğrenme işlemi çevrim içi ve çevrim dışı öğrenme olarak iki şekilde gerçekleştirilebilir. Çevrim içi (on-line) öğrenme kuralına göre öğrenen sistemler, gerçek zamanda çalışırken bir taraftan fonksiyonlarını yerine getirmekte, bir taraftan da öğrenmeye devam etmektedirler. Çevrim dışı (off-line) öğrenme de ise, YSA kullanıma

78 56 alınmadan önce örnekler üzerinde eğitilirler. Bu kuralı kullanan sistemler eğitildikten sonra gerçek hayatta kullanıma alındığında artık öğrenme olmamaktadır [34] Yapay Sinir Ağı Modelleri Literatürde çok sayıda YSA ağ modeli bulunmaktadır. Yapay sinir ağı tabanlı uygulamalarda en çok tercih edilen ağ modelleri Çok Katlı Perceptronlar (ÇKP), Radyal Tabanlı Yapay Sinir Ağı, Doğrusal Vektör Parçalama Ağları (LVQ), SOM Ağları, Hopfield Ağları, Elman ve Jordan Ağlarıdır. Bu tez çalışmasında kullanılan ve ileri beslemeli ağın bir çeşidi olan ÇKP YSA modeli açıklanacaktır Çok katmanlı perceptron ysa modeli (çkp) İleri beslemeli bir ağ olan ÇKP YSA modelinin yaygın kullanılmasının sebebi, farklı öğrenme algoritmalarının bu ağın eğitiminde kolaylıkla kullanılabilmesidir. ÇKP sinir ağı modeli, Şekil 5.12'de gösterilmiştir. Bu sebeple, tez çalınmasında ÇKP YSA modeli kullanılmıştır. Bir ÇKP YSA modeli, bir giriş katmanı, bir veya daha fazla gizli (ara) katman ve bir de çıkış katmanından oluşur. Bilgi akışı ileri doğru olup geri besleme yapılmamıştır. Bu yüzden; ağ yapısı olarak ileri beslemeli sinir ağı modeli olarak adlandırılır. Giriş katmanında bilgi işleme yapılmaz. Ara katman sayısı ve ara katmanlardaki nöron sayısı genellikle deneme yanılma yoluyla kullanıcı tarafından tespit edilir [35]. Çıkış katmanındaki nöron sayısı, yine uygulanan probleme bağlı olarak seçilebilir. ÇKP ağlarında, ağa bir örnek gösterilir ve örnek neticesinde nasıl bir sonuç üreteceği de bildirilir. Örnekler giriş katmanına uygulanır, ara katmanlarda işlenir ve arzu edilen çıkış arasındaki hata tekrar geriye doğru ağırlıklar üzerine yayılarak hata minimuma düşünceye kadar ağırlıklar sürekli olarak değiştirilir. ÇKP ağı ileri beslemeli ağ olup, sonuç çıkış katmanından elde edilir. Kullanılan eğitme algoritmasına göre bir andaki çıkış sadece o andaki girişin bir fonksiyonudur [6].

79 57 Şekil ÇKP YSA modeli 5.6. Öğrenme Algoritmaları YSA'yı eğitmede kullanılan birçok farklı öğrenme algoritması mevcuttur. Mevcut öğrenme algoritmalarının çoğu Hebb, Delta, Kohonen ve Hopfield öğrenme kurallarını temel alarak geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında kullanılan geriye yayılım algoritması açıklanacaktır Geriye yayılım öğrenme algoritması Yapay sinir ağları en çok tahmin amacıyla kullanılmaktadır. Tahmin için kullanılan yapay sinir ağları içinde en yaygın olarak kullanılanı geriye yayılım algoritmasıdır. Geriye yayılım algoritması, ileri beslemeli ve çok katmanlı bir ağ mimarisini gerektirmektedir. Geriye yayılım algoritmasında girişlerle çıkışlar arasındaki hata sinyali bulunarak, ağırlıklar bu hata sinyaliyle güncellenmektedir. Hatanın çıkıştan girişe geriye doğru azaltılmaya çalışılmasından dolayı bu algoritma, geriye yayılım ismini almıştır. Hata, ağdaki ağırlıkların bir fonksiyonu olarak görülür. Hataların karelerinin ortalaması dereceli azaltma yöntemi kullanılarak minimize edilmeye çalışılır. Geriye yayılım algoritması, çok katmanlı ağları (ÇKP) eğitmede en çok kullanılan temel öğrenme algoritmasıdır.

80 58 Geriye yayılım algoritması, danışmanlı öğrenme yöntemini kullanılır. Örnekler ağa öğretilir ve ağa hedef değeri verilir. Öğrenmede, her örnek için ağın çıktı değeri ile hedef değeri karşılaştırılır. Hata değeri, ağa tekrar geri besleme şeklinde verilir. Örnek setindeki hata kareleri toplamını azaltmak için nöronlar arasındaki bağlantı ağırlıkları değiştirilir [34]. Şekil 5.13'de bir geri yayılım ağ örneği verilmiştir [32]. Şekil Bir geri yayılım ağ örneği 5.7. YSA'nın Tasarımı YSA uygulamalarının başarısı, kullanılacak olan yaklaşımlar ve deneyimlerle yakından ilgilidir. Uygulamanın başarısında uygun yöntemi belirlemek büyük önem taşır. Yapay sinir ağının geliştirilmesi sürecinde ağın yapısına ve işleyişine ilişkin şu kararların verilmesi gerekir. Ağ mimarisinin seçilmesi ve yapı özelliklerinin belirlenmesi (katman sayısı, katmandaki nöron sayısı gibi) Nörondaki fonksiyonların karakteristik özelliklerinin belirlenmesi, Öğrenme algoritmasının seçilmesi ve parametrelerinin belirlenmesi, Eğitim ve test verisinin oluşturulması

81 59 Bu kararların doğru verilememesi durumunda, YSA'ndaki sistem karmaşıklığı artacaktır. YSA'nın uygun parametrelerle tasarlanması durumunda, YSA sürekli olarak kararlı ve istikrarlı sonuçlar üretecektir. Ayrıca sistemin tepki süresinin yeterince kısa olabilmesi için de ağ büyüklüğünün yeterince küçük olması gerekir [34] Ağ modelinin seçimi Yapay sinir ağı modelleri arasında performans ve karakteristik özellikleri bakımından farklılıklar vardır. Yapay sinir ağının tasarımı aşamasında bu ağ modelleri arasından uygulamaya en elverişli olanı seçilir. Optimal ağ mimarisinin belirlenmesinde, önerilen bazı teknikler olmasına rağmen, bu metotlar oldukça karmaşıktır ve bu metotların uygulanması oldukça zordur. Ayrıca, bu metotlardan hiçbirisi gerçek tahmin problemleri için optimal çözümü garanti etmemektedir [36]. Uygun YSA yapısının seçimi, büyük ölçüde ağda kullanılması düşünülen öğrenme algoritmasına da bağlıdır. Ağda kullanılacak öğrenme algoritması seçildiğinde, bu algoritmanın gerektirdiği mimari de zorunlu olarak seçilmiş olacaktır. Örneğin, geriye yayılım algoritması ileri beslemeli ağ mimarisi gerektirir. Bu tez çalışmasında, senkron motorun uyartım akımının tahmin edilmesinde ÇKP YSA modeli kullanılmıştır Öğrenme algoritmasının seçimi YSA'nın yapısının seçiminden sonra uygulama başarısını belirleyen en önemli faktör öğrenme algoritmasıdır. Genellikle ağ yapısı öğrenme algoritmasının seçiminde belirleyicidir. Yapay sinir ağının geliştirilmesinde kullanılacak çok sayıda öğrenme algoritması bulunmaktadır. Bunlar içinde bazı algoritmaların belirli tip uygulamalar için daha uygun olduğu bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, geri yayılım öğrenme algoritması kullanılmıştır.

82 Gizli katman sayısını belirleme YSA'nın tasarımı sürecinde tasarımcının yapması gereken diğer bir işlem, ağdaki katman sayısına karar vermektir. Çoğu problem için 2 veya 3 katmanlı bir ağ, tatmin edici doğru sonuçlar üretebilmektedir. Giriş ve çıkış katmanlarının sayısı, problemin yapısına göre değişir. Katman sayısını belirlemenin en iyi yolu, birkaç deneme yaparak en uygun yapının ne olduğuna karar vermektir [34] Nöron sayısının belirlenmesi Ağın yapısal özelliklerinden birisi de her bir katmandaki nöron sayısıdır. Katmandaki nöron sayısının tespitinde genellikle deneme-yanılma yöntemi kullanılır. Bunun için izlenecek yol, başlangıçtaki nöron sayısını istenilen performansa ulaşıncaya kadar arttırmak veya tersi şekilde istenen performansın altına inmeden azaltmaktır. Bir katmanda kullanılacak nöron sayısı olabildiğince az olmalıdır. Nöron sayısının az olması yapay sinir ağının genelleme yeteneğini arttırırken, gereğinden fazla olması ağın verileri ezberlemesine neden olur. Ancak gereğinden az nöron kullanılması verilerdeki örüntünün ağ tarafından öğrenilememesi gibi bir sorun yaratabilir Yapay sinir ağlarının eğitimi ve testi Nöronların bağlantı ağırlık değerlerinin belirlenmesi işlemine ağın eğitilmesi denir [37]. Bir yapay sinir ağının kurulumu sırasında eğitim ve test örneklerine ihtiyaç duyulur. Bu nedenle elde olan veri, eğitim verisi ve test verisi olmak üzere ikiye ayrılır. Bu verileri ayırma işlemini yaparken göz önünde bulunduracak genel bir yöntem bulunmamaktadır. Problemin karakteristiği, veri tipi ve eldeki veri miktarı bu kararı vermede dikkat edilmesi gereken noktalardır. Eğitim ve test verilerinin uyumsuz seçilmesi, optimal yapay sinir ağı seçimini ve yapay sinir ağının tahmin performansının değerlendirilmesini etkileyecektir. Her şeyden önce seçilen veri kümeleri, problem uzayını eksik kalmayacak şekilde tanımlamalıdır. Eğer örneklem uzayının belli bir kesitini temsil eden örneklem seçilirse, ağdan, örneklem uzayının tamamına ilişkin bir yorum istenemez. Literatürde eğitim ve test kümelerinin belirlenmesine yönelik az da olsa bir öneri bulunmaktadır. Bir çok araştırmacı veri sayısının %90'ını eğitim veri seti olarak kullanırken, geriye kalan %10'luk kısımı ise

83 61 test veri seti olarak kullanmaktadır. Aynı şekilde %80, %20 ya da %70, %30 oranları da verileri ayırmak için literatürde sıklıkla kullanılan oranlardır [36]. Bu kurala göre ayrılan verilerden eğitim örnekleri yapay sinir ağı modelini geliştirmek için kullanılırken, test örnekleri ise geliştirilen modelin tahmin yeteneğinin değerlendirilmesinde kullanılır. Öğrenme süresinde, seçilen öğrenme algoritmasına göre ağırlıklar değiştirilir. Ağırlık değişimi, öğrenmeyi ifade eder. Yapay sinir ağlarında artık ağırlık değişimi söz konusu olmuyorsa öğrenme işlemi durmuş demektir. Başlangıçta bu ağırlık değerleri rasgele atanır. Yapay sinir ağları kendilerine örnekler gösterildikçe, bu ağırlık değerlerini değiştirirler. Amaç, ağa gösterilen örnekler için doğru çıktıları üretecek ağırlık değerlerini bulmaktır. Eğitim süreci tamamlandığında yapay sinir ağında hesaplanan hatanın kabul edilebilir bir hata oranına inmesi beklenir. Ancak hata kareleri ortalamasının düşmesi her zaman için yapay sinir ağının genellemeye ulaştığını göstermez. Yapay sinir ağının gerçek amacı, girdi-çıktı örnekleri için bir genellemeye ulaşmaktır. Bu genelleme, yapay sinir ağının eğitimde kullanılmamış ancak aynı evrenden gelen girdi-çıktı örneklerini ağın doğru bir şekilde sınıflandırabilme yeteneği biçiminde açıklanabilir. Test işlemi için, eğitim setinde kullanılmayan yapay sinir ağının daha önce görmediği verilerden oluşan test seti kullanılır. Test setindeki girdiler, yapay sinir ağı modeline verilir ve yapay sinir ağının çıktı değeri ile istenilen çıktı değeri karşılaştırılır. Yapılan bu işlemde amaç, YSA modelinin yeterli bir genelleme yapıp yapamadığını görmektir. Eğitim ve test aşamalarında istenilen başarı elde edilirse YSA modeli kullanılabilir Yapay Sinir Ağı Performansının Belirlenmesi Bir yapay sinir ağı tahmincisi için, modelleme zamanı veya eğitim zamanı gibi birçok performans ölçütü olabilirken, en iyi ve en önemli performans ölçütü tahminin doğruluğudur. Doğruluk ölçütü, gerçek değer ile tahmin edilen değerler arasındaki fark olarak tanımlanır. Bu fark, tahmin hatası olarak adlandırılır. Bir yapay sinir ağının performansı denilince öğrenme yeteneğinin ölçülmesi anlaşılır. Hata kareler ortalaması (Mean Squared Error MSE), öğrenme performansını ölçen performans ölçütlerinden birisidir.

84 62

85 6. UYGULAMALAR İÇİN TASARLANAN SİSTEMİN YAPISI VE GEREKLİ DEĞERLERİN ÖLÇÜLMESİ VE BİLGİSAYAR İLE BİLGİ ALIŞ-VERİŞİNİN SAĞLANMASI 63 Bu bölümde, güç katsayısı kontrolü için kondansatör (statik faz kaydırıcı) ve senkron motor (dinamik faz kaydırıcıları) ile yapılan kompanzasyon uygulamalarında tasarlanan sistemin genel yapısı, sistemde kullanılan besleme modülü, akım ve gerilim okuma modülleri, sıfır geçiş dedektörü, mikrodenetleyici modülü, kumanda modülü, kondansatörler, senkron motor, yükler, smart drive cihazı ve PWM kontrollü 0-5V güç kaynağı hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca, senkron motor ile yapılan kompanzasyon uygulamasının denetiminde kullanılan YSA modelinin oluşturulması ve sistemin bazı parametrelerin (akım ve gerilim) anlık ölçümleri anlatılmıştır Tasarlanan Sistemin Genel Yapısı Tasarımı gerçekleştirilen kompanzasyon sisteminin blok diyagramı Şekil 6.1'de verilmiştir. Sistemin genel görünümü ise Resim 6.1'de gösterilmiştir.

86 64 Şekil 6.1. Sistemin blok diyagramı

87 65 Resim 6.1. Tasarlanan sistemin genel görünümü Tasarlanan sistemin en önemli kısmı olan ölçüm, kontrol ve kumanda panosu Resim 6.2'de gösterilmiştir. Resim 6.2. Ölçüm, kontrol ve kumanda panosu

88 Besleme Modülü Besleme modülü, bazı donanımlar için gerekli besleme gerilimlerini temin etmek için tasarlanmıştır. Besleme modülü, iki farklı güç kaynağından meydana getirilmiştir. Güç kaynaklarından biri; akım, gerilim sensörleri, LM358 opampı ve PIC 18F4550 ADC modülü referans gerilimi için, diğeri ise; röle ve optokuplör çıkış referans gerilimi için kullanılmıştır. +12 V, (-12) V, +5 V çıkış gerilimlerine sahip güç kaynağı Şekil 6.2'de, +12V, +8 V çıkış gerilimlerine sahip güç kaynağı Şekil 6.3'te verilmiştir. Ayrıca, verilen şekillerde güç kaynaklarının beslediği donanımlar belirtilmiştir. Şekil 6.2. Güç kaynağının devre şeması (+15, (-15), +5 Volt) Şekil 6.3. Güç kaynağının devre şeması (+12, +8 Volt) +12 Voltluk gerilim için 7812, (-12) Voltluk gerilim için 7912 ve +8 Voltluk gerilim için 7808, +5 Voltluk gerilim için 7805 gerilim regülatörleri kullanılmış ama 12 Voltluk röle besleme gerilimi için regülatör kullanılmasına gerek duyulmamıştır. Köprü tipi diyot kullanılarak trafolardaki alternatif gerilim doğru gerilime çevrilmiştir. Tasarlanan besleme modülü Resim 6.3'te gösterilmiştir

89 67 Resim 6.3. Besleme modülü 6.3. Akım Okuma Modülü Akım okuma modülünde LEM firmasının ürettiği LA55P akım sensörü kullanılmıştır. Akım sensörünün bağlantısı ve akım okuma modülünün devre şeması Şekil 6.4'te verilmiştir. Şekil 6.4. Akım sensörü bağlantısı ve akım okuma modülünün devre şeması Sensör +12 V ve (-12) V'luk doğru gerilimle beslenmiştir. Akım sensörünün dönüştürme oranı 1:1000'dir. Sistemdeki yükün bağlı olduğu herhangi bir faza ait kablo akım sensörünün içerisinden geçirilerek şebekeden çekilen akım, dönüştürme oranı doğrultusunda küçültülerek sensörün çıkışına aktarılmıştır. Akım sensörünün çıkışına seri bağlanan 100 Ω'luk direnç yardımıyla da akım bilgisi alınmıştır. Daha sonra alınan bu akım bilgisine ait sinyal düzenlenmeden sıfır geçişdedektörüne, düzenlenerek doğru

90 68 gerilime çevrilen sinyal akım değerinin ölçülmesi için mikrodenetleyicinin RA0 bacağına gönderilmiştir. Mikrodenetleyiciye gönderilen bu sinyalin düzenlenmesinin sebebi akım sensörünün dönüştürme oranından dolayı zayıf bir sinyal olması ve dolayısıyla da hatalı ölçümler yapılmasıdır. Tasarlanan akım okuma modülü Resim 6.4'te gösterilmiştir. Resim 6.4. Akım okuma modülü 6.4. Gerilim Okuma Modülü Akım okuma kartı devresinde LEM firmasının ürettiği LV25P gerilim sensörü kullanılmıştır. Akım okuma kartı devre şeması Şekil 6.5'te verilmiştir. Şekil 6.5. Gerilim okuma modülü devre şeması Sensör +12 V ve (-12) V'luk doğru gerilimle beslenmiştir. Akım sensörünün dönüştürme oranı 2500:1000'dir. Sistemdeki yükün bağlı olduğu herhangi bir faza ait gerilim, sensörün girişine seri bağlı 3 Watt gücünde 22 KΩ'luk bir direnç üzerine düşürülmüştür. Bu direnç üzerinden geçen akım, sensörün dönüştürme oranı doğrultusunda yükseltilerek sensörün çıkışına aktarılmıştır. Gerilim sensörünün çıkışına seri bağlanan 100 Ω'luk direnç yardımıyla da gerilim bilgisi alınmıştır.daha sonra alınan bu gerilim bilgisi hem gerilim

91 69 değerinin ölçülmesi için mikrodenetleyicinin RA1 bacağına ve hem de güç katsayısının (Cosφ) ölçülmesi için sıfır geçiş dedektörüne gönderilmiştir. Tasarlanan gerilim okuma modülü Resim 6.5'te gösterilmiştir. Resim 6.5. Gerilim okuma kartı 6.5. Sıfır Geçiş Dedektörü Akım ve gerilim sensörlerinden elde edilen sinyallerin sıfır geçiş noktalarının yakalanarak geçiş zamanlarının karşılaştırılabilmesi için sıfır geçiş dedektörü tasarlanmıştır. Sıfır geçiş dedektörünün devre şeması Şekil 6.6'da verilmiştir [38]. Sensörlerden gelen akım ve gerilime ait sinüsoidal sinyaller, sıfır geçiş dedektöründe kullanılan LM358 entegresinin girişlerine uygulanmıştır. Bu sinyaller sıfır noktasından geçtiği anlarda dedektör lojik 1 sinyal çıkışını vermektedir. Akım sinyali LM358 entegresinin 2 nolu bacağına, gerilim sinyali ise 6 nolu bacağa uygulanmıştır.sıfır geçiş dedektöründe akım ve gerilim sinyallerinden elde edilen çıkış sinyalleri güç katsayısının ölçülmesi için mikrodenetleyicinin RA2 ve RA4 bacaklarına uygulanmıştır. Akım sinyali ile bu sinyalin sıfır geçiş dedektöründeki çıkışına ait sinyal örneği Resim 6.6'da, endüktif yüklenmiş bir sistemde akım ve gerilim sinyallerinin sıfır geçiş dedektörünün çıkışındaki durumları Resim 6.7'de gösterilmiştir.

92 70 Şekil 6.6. Sıfır geçiş dedektörünün devre şeması Resim 6.6. Akım sinyali ile bu sinyalin sıfır geçiş dedektöründeki çıkışına ait sinyal örneği

93 71 Resim 6.7. Endüktif devrede gerilim ve akım sinyallerinin sıfır geçiş dedektörü çıkışındaki durumları (Cosφ = 0,75) Tasarlanan sıfır geçiş dedektörü Resim 6.8'de verilmiştir. Resim 6.8. Sıfır geçiş dedektörü 6.6. Mikrodenetleyici Modülü Bir sistemde güç katsayısının kontrol edilebilmesi için sistemin gerilim, akım, güç, frekans, güç katsayısı (cosφ) parametre değerlerinin bilinmesi gerekir. Bu değerler

94 72 voltmetre, ampermetre, wattmetre, frekansmetre, cosφ metre gibi ayrı ayrı bir çok cihaz kullanarak ölçülebilmektedir. Ölçme işleminin tek bir cihaz kullanılarak yapılabilmesi ve güç katsayısı kontrol işleminde yer alan bütün donanımların kontrolü için mikrodenetleyici devresi tasarlanmıştır. Bu çalışmada, ölçme işlemi bilgisayardan izlenmiş ve kontrol işlemi de bilgisayar üzerinden yapılmıştır. Mikrodenetleyici devresinin bilgisayarla haberleşebilmesi için usb modülüne sahip Mikrochip firması tarafından üretilen PIC 18F4550 mikrodenetleyicisi kullanılmıştır. Bu çalışma da, mikrodenetleyici tasarlanan sistemin beyni konumundadır. Mikrodenetleyici modülünün devre şeması Şekil 6.7'de gösterilmiştir. Şekil 6.7. Mikrodenetleyici modülünün devresinin şeması PIC 18F4550 mikrodenetleyicisi 40 pinlidir. Bu pinlerden 34 tanesi giriş/çıkış, diğer 6 tanesi ise PIC'in çalıştırılması içindir. PIC 18F4550 mikrodenetleyicisi 32 kbyte'lık program hafızası, 2 kbyte'lık RAM ve 256byte'lık EEPROM veri hafızasına, 4 adet zamanlayıcı/sayıcı, 2 adet yakalama/karşılaştırma/pwm modülü, 13 adet 10 bitlik analog/dijital çevirici modülü ve 1 adet usb modülüne sahiptir [39]. Tasarlanan mikrodenetleyici modülü Resim 6.9'da gösterilmiştir.

95 73 Resim 6.9. Tasarlanan mikrodenetleyici devresi Mikrodenetleyiciye yüklenmiş programın akış diyagramı Şekil 6.8'de gösterilmiştir.

96 74 Şekil 6.8. Programın akış diyagramı 6.7. Kumanda Modülü Kondansatör ya da kondansatör gruplarının devreye alınması ya da devreden çıkarılması için kompanzasyon uygulamasında kullanılmak üzere kumanda modülü tasarlanmıştır. Kumanda modülü, röle devresi ve kontaktörlerden oluşmaktadır.

97 75 Röle devresi, bilgisayardan gelen bilgi neticesinde mikrodenetleyicinin üretmiş olduğu çıkışa göre röle devresi, uygun kontaktörlere kumanda ederek kondansatörlerin devreye alınması ya da devreden çıkarılmasını sağlamaktadır. Şekil 6.9'da kumanda modülünün devre şeması verilmiştir. Şekil 6.9. Kumanda modülünün devre şeması Tasarlanan kumanda modülü Resim 6.10'da gösterilmiştir.

98 76 Resim Kumanda modülü

99 Kondansatörler Bu çalışmada 1-2,5-5 kvar güçlerinde üç adet 3 fazlı kondansatör kullanılmıştır (Resim 6.11). Kondansatörlerin etiket bilgileri Çizelge 6.1'de verilmiştir. Resim Kondansatörler Çizelge 6.1. Kondansatör etiket bilgileri Kondansatörler 1. Kondansatör 2. Kondansatör 3. Kondansatör (C1) (C2) (C3) Gücü (kvar) 1 2,5 2 Gerilimi (U n ) (V) Kapasite (C n ) (µf) 3*6,66 3*16,6 3*33,3 Bağlantı şekli

100 Senkron Motor Bu çalışmada, güç katsayısı kontrolü için kullanılacak iki yöntemden birisi dinamik faz kaydırıcı ile yapılan kompanzasyon yöntemidir. Bu çalışmada dinamik faz kaydırıcı olarak senkron motor kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan motorun görünüşü ve etiket bilgileri Çizelge 6.2'de verilmiştir. Çizelge 6.2. Senkron motorun görünüşü ve etiket bilgileri 3 Fazlı Senkron Makine Çalışma Gerilimi (V) 380 Devir (d/dk) 1500 Çalışma Şekli λ Uyartım Voltajı (V-DC) 72 Akımı (A) 2.3 Uyartım Akımı (V-DC) 2.1 Güç (kw) 1 Çalışma Frekansı (Hz) 50 Senkron motor ile kompanzasyon yöntemi için senkron motor bağlantı şeması Şekil 6.10'da verilmiştir.

101 79 Şekil Senkron motor bağlantı şeması Yükler Bu çalışmada yük olarak üçer kademeli omik, endüktif ve kapasitif yük grupları kullanılmıştır. Kullanılan yük grupları ile ilgili etiket ve kademe bilgileri Çizelge 6.3'te verilmiştir.

102 80 Çizelge 6.3. Kullanılan yük grupları ile ilgili etiket ve kademe bilgileri Kademe 1.Kademe 2.Kademe 3.Kademe Yük Omik (Ω) Endüktif (mh) Kapasitif (μf) Çizelge 6.3'te belirtilen her kademedeki yük, kendi arasında farklı şekillerde paralel bağlanmıştır ve dolayısıyla kullanılacak yük sayısı artırılmıştır Smart Drive Cihazı Bu çalışmada, dinamik faz kaydırıcı olarak kullanılan senkron motorun uyartım akımını ayarlamak için Elektronik Kontrol Sistemleri firması tarafında üretilen Smart Drive cihazı kullanılmıştır. Bu cihaz 220 Volt şebeke gerilimi ile beslenmiştir. Smart drive cihazın P- COM uçları PWM kontrollü güç kaynağı tarafından beslenmekte ve 0-5 V arasındaki bu besleme gerilim ile de cihazdan 10 A'e kadar çıkış akımı alınabilmektedir. Cihazın çıkış akımı, kullanılan senkron motor küçük güçte olduğundan güvenlik amaçlı 5 A'de sınırlandırılmıştır. Smart drive cihazın dış görünüşü Resim 6.12'de gösterilmiştir.

103 81 Resim Smart Drive cihazın dış görünüşü PWM Kontrollü Güç Kaynağı Smart Drive cihazının P-COM arası referans gerilimini sağlamak için PWM kontrollü bir güç kaynağı tasarlanmıştır. PWM, bilgisayardaki kullanıcı arayüzünden manuel ve yapay sinir ağı denetiminde otomatik olarak mikrodenetleyici tarafından üretilmektedir. Bu güç kaynağında kullanılan TLP250 optokuplör, mikrodenetleyici ile güç kaynağı arasındaki yalıtımın sağlanması için kullanılmıştır. Optokuplörün giriş uçlarının bağlantısı; mikrodenetleyici tarafından üretilen PWM 2 nolu bacağa, mikrodenetleyicinin (-) beslemesi 3 nolu bacağa uygulanarak yapılmıştır. Optokuplörün çıkış uçlarının bağlantısı ise; besleme modülünün +8 V çıkış ucu 8 nolu bacağa, (-) çıkış ucu 5 nolu bacağa bağlanarak yapılmıştır. Alçak geçiren filtre RC filtre devresi ile optokuplörün 6 nolu çıkış ucundaki gerilim daha düzgün doğru gerilime çevrilmiştir.

104 82 Şekil PWM kontrollü güç kaynağı Kullanıcı Arayüzü Mikrodenetleyici tarafından sisteme ait ölçülen değerlerin bilgisayar ekranında izlenebilmesi ve kompanzasyon uygulamasının bilgisayardan kontrol edilebilmesi için bir arayüz oluşturulmuştur. Bu arayüz Microsoft firması tarafından geliştirilen Visual Studio 2010 program ortamında C# programlama dili kullanılarak geliştirilmiştir. Kullanıcı arayüzü 3 ana kısımdan oluşmaktadır. Resim 6.13'te oluşturulan kullanıcı arayüzüne ait bir görüntü gösterilmiştir. En soldaki kısım kondansatör (statik faz kaydırıcı) ile kompanzasyon uygulaması için tasarlanmıştır. Bu kısımda kondansatörlerin anahtarlanması hem yazılımla otomatik olarak hem de butonlarla manuel olarak yapılabilmektedir. Ortadaki kısım, mikrodenetleyici tarafından ölçülen değerlerin izlenebilmesi için tasarlanmıştır. En sağdaki kısım ise, senkron motor (dinamik faz kaydırıcı) ile kompanzasyon uygulaması için tasarlanmış olup iki alt kısımdan oluşmaktadır. Senkron motorun uyartım akımı, bu alt kısımlardan soldaki kısımda değer girerek ya da butonlarla manuel olarak, sağdaki kısımda ise YSA denetiminde otomatik olarak ayarlanabilmektedir.

105 83 Resim Kullanıcı arayüzüne ait bir görüntü YSA Modelinin Oluşturulması Bu tez çalışmasında, dinamik faz kaydırıcı ile yapılan kompanzasyon uygulamasındaki senkronun motorun uygun uyartım akımının tahmin işleminde kullanılan YSA modeli, Matlab programında YSA araç kutusu (Neural Network Toolbox-nntool) kullanılarak oluşturulmuştur. Matlab YSA araç kutusunun yapısı Resim 6.14'te gösterilmiştir.

106 84 Resim Matlab YSA araç kutusu Matlab programında YSA modelinin oluşturulması 9 aşama ile gerçekleştirilmiştir. 1. Eldeki giriş ve çıkış verilerinden eğitim ve test setinin oluşturulması 2. Eğitim ve test setinin Matlab programına girilmesi 3. Ağın oluşturulması (Ağ yapısının, giriş ve çıkış verilerinin, öğrenme algoritmasının, aktivasyon fonksiyonunun, katman sayısının ve katmanlardaki nöron sayısının seçilmesi) 4. Ağ parametrelerinin seçilmesi ( İterasyon sayısı, öğrenme katsayısı, hedeflenen hata değeri vb.) 5. Ağın eğitilmesi 6. Ağın test simülasyonunun oluşturulması 7. Simülasyon sonucunda tahmin edilen çıkış değerlerle gerçek değerlerin karşılaştırılması 8. En az hata oranının belirlenmesi 9. Ağ eğitiminin sonlandırılması YSA oluşturulurken, yapılan kompanzasyon uygulamaları sonucu elde edilen 256'şer adet giriş ve çıkış verisi kullanılmıştır. Giriş verileri şebeke akımı ve Cosφ değerlerinden, çıkış verileri ise uyartım akım değerlerinden oluşmaktadır. Bu giriş ve çıkış verilerinin %70'i ağın eğitiminde, %30'u ise ağın test edilmesinde kullanılmıştır.

107 85 Matlab YSA araç çubuğu ile oluşturulan YSA modelinde; ileri besleme ağ ve danışmanlı ağ yapısı, geri yayılım öğrenme algoritması, giriş, gizli ve çıkış katmanı olmak üzere üç katman, gizli katmanda beş nöron ve logaritmik sigmoid aktivasyon fonksiyonu, çıkış katmanında 1 nöron ve doğrusal (purelin) aktivasyon fonksiyonu kullanılmıştır. Resim 6.15'te oluşturulan YSA yapısı görülmektedir. Resim Oluşturulan YSA yapısı Optimal eğitim sonucunda matlab programında hesaplanan ağırlık ve sabit değerler (iw{1,1}, lw{2,1},, b(1), b(2) ) bir metin belgesine kaydedilmiştir. Bu değerler c# yazılımında senkron motorun uyartım akımının hesabı formülünde kullanılmıştır. Uyartım akımının hesabına ait formüller aşağıda verilmiştir. YSA'nın gizli katmanın çıkış değeri; = 1 1+ e (6.1) y 1 i ( ( iwi1. x1 + iwi 2. x2 + b(1)) YSA tarafından tahmin edilen uyartım akımı değeri; y = lw y i b(2) (6.2) 1 j + Burada, x 1 = Sistemin şebekeden çektiği akım değeri x 2 = Sistemin Cosφ değeri

108 86 Eş. 6.1 ve Eş. 6.2'deki formüller ve sisteme ait ölçüm değerleri, c# programlama dilinde kullanılarak YSA çıkış değeri hesaplanmıştır. Hesaplanan bu değer uyartım akım değeri olup, senkron motorun uyartım akımının ayarlanması için USB bağlantısı ile uyartım akım bilgisi mikrodenetleyiciye gönderilmiştir. YSA'nın iyi bir tahmin edici olup olmadığı Şekil 6.12'de gösterilmiştir. Grafikte gerçek değerlerle hesaplama sonucunda tahmin edilen değerler kullanılmıştır. Şekil Gerçek değerler ve tahmin edilen değerler Mevcut grafikte gerçek değerlerle tahmin edilen değerlerin üst üste çakıştığı görülmektedir ve bu çakışma oluşturulan YSA modelinin iyi bir tahmin edici olduğunu göstermektedir. Ayrıca, gerçek değerle tahmin edilen değer arasındaki ortalama hata payı küçük olması da (0, ), oluşturulan YSA'nın iyi bir tahmin edici olduğunu göstermektedir Sisteme Ait Değerlerin Ölçülmesi Gerilim ve akım değerinin ölçülmesi Sisteme ait gerilim ve akım ölçümü için PIC18F4550 mikrodenetleyicisinin ADC modülü kullanılmış ve gerekli ayarlamalar yapılmıştır. Gerilim ve akım okuma modülleri yardımıyla düzenlenerek mikrodenetleyicinin ölçebileceği düzeye getirilmiş olan sinyallerden gerilim sinyali mikrodenetleyicinin RA0 bacağına, akım sinyali ise mikrodenetleyicinin RA1 bacağına uygulanmıştır. Bu analog sinyaller ADC modülü vasıtasıyla 10 bitlik sayılara dönüştürülerek yapılan hesaplamalar sonucunda da sisteme ait

109 87 gerilim ve akım değerleri ölçülmüştür. Ölçülen değerler, USB modülü vasıtasıyla bilgisayara gönderilerek kullanıcı arayüzünde izlenebilmiştir Frekans ve güç katsayısı değerinin ölçülmesi Akım ve gerilim sinyallerinin sıfırdan geçtiği anda sıfır geçiş dedektörü lojik 1 sinyali üretir. Bu sinyaller PIC 18F4550 mikrodenetleyicisinin RA2 ve RA4 bacaklarına uygulanmıştır. Gerilim sinyalinin sıfırdan geçtiği anda mikrodenetleyicinin TİMER0 zamanlayıcısı çalıştırılmış, akım sinyalinin sıfırdan geçtiği anda ise zamanlayıcı durdurulmuştur. TİMER0 zamanlayıcısın çalışmaya başladığı andan durduğu ana kadar geçen zaman değeri kullanılarak mikrodenetleyici yazılımında yapılan hesaplamalar sonucu güç katsayısı değeri ölçülmüştür. Çalışmaya devam eden TİMER0 zamanlayıcısı gerilim sinyalinin ikinci sıfır geçiş noktasında tekrar durdurulmuş ve güç katsayısının ölçümündeki gibi TİMER0 zamanlayıcısın çalışmaya başladığı andan durduğu ana kadar geçen zaman değeri kullanılarak mikrodenetleyici yazılımında yapılan hesaplamalar sonucu frekans değeri ölçülmüştür. Ölçülen bu değerler USB modülü vasıtasıyla bilgisayara gönderilerek kullanıcı arayüzünde izlenebilmiştir Aktif ve reaktif güçlerin ölçülmesi Ölçülen gerilim, akım ve güç katsayısı değerleri, mikrodenetleyici yazılımdaki Eş. 6.3 ve Eş. 6.4'te yer alan formüllerde yerlerine yazılarak bir faza ait aktif ve reaktif güçler hesaplanmıştır. Aktif güç P = U I Cosϕ (6.3) Reaktif güç Q = U I Sinϕ (6.4) Tasarlanan Sistem ile Bilgisayar Arasındaki Bilgi Alış-Verişinin Sağlanması Tasarlanan sistemde, PIC18F4550'nin USB arabirimi kullanılarak bilgisayar ile bilgi alışverişi sağlanmış ve aynı zamanda mikrodenetleyici modülü bilgisayarın USB portundan beslenmiştir.

110 88 Sisteme ait ölçülen değerler sırayla bilgisayara gönderilmiştir. Bu bilgiler ışığında sisteme, hem kullanıcı tarafından manuel olarak hem de bilgisayar yazılımı sonucu otomatik olarak müdahale edilmiştir. Sonuç olarak kompanzasyon uygulaması gerçekleştirilmektedir. USB, evrensel seri iletişim yolu teknolojisi olarak tanımlanır ve PC, laptop, netbook, TV, mp3-mp4 player/ipad ve telefonlar gibi bir çok elektronik sistemde kullanılır. USB protokolü maksimum 5 V ve ma akım sağlamaktadır. USB'de veri taşıma Data (+) ve Data (-) uçlarıyla gerçekleşir. USB kontrolünde dikkat edilecek en önemli husus vendor ID (VID) ve product ID (PID) isimli iki adet numaradır. Bu numaralar, üreticinin ID'si ve o üreticinin ürettiği ürün modelinin ID'sini belirtmektedir. Eğer bir ürün geliştirmişse ve satış yapılacaksa bir vendor ID satın alınması gereklidir. Geliştirilen USB tabanlı cihazda gömülmüş olan vendor ID ve product ID ile cihazı kontrol eden programda ID'ler birbirleriyle eşleştirilerek iletişim sağlanmaktadır. Eğer ID'ler eşleşmez ise o cihaza erişim sağlanamaz ve dolayısıyla kontrol de edilemez. O yüzden yazılımda ve donanımda var olan ID'ler iletişimin gerçekleşmesi için birbirleriyle aynı olmak zorundadırlar [40-42].

111 89 7. UYGULAMA VE ANALİZ SONUÇLARI Bu bölümde, gerçekleştirilen uygulamalardan 3 örnek uygulama ve analiz sonuçları sunulmuştur. Bu çalışmada, mevcut sistem için farklı yük koşullarında kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları tekrarlanmıştır. Kondansatör ve senkron motor ile yapılan kompanzasyon uygulamalarında hem manuel hem de otomatik kumanda yöntemi kullanılmıştır. Manuel kumanda; kondansatör ile kompanzasyonda deney ve kontrol amacıyla butonlar ile kondansatörlerin anahtarlanması için, senkron motor ile kompanzasyonda ise YSA'nın eğitilmesi amacıyla butonlarla ya da değer girilerek uyartım akımının ayarlanması için kullanılmıştır. Otomatik kumanda ise; kondansatör ile kompanzasyonda yapılan hesaplar sonucu belirlenen aralıklardaki güç değerlerine sahip kondansatörün anahtarlanması, senkron motor ile kompanzasyonda ise gerekli uyartım akımının oluşturulan YSA modeli tarafından tahmin edilerek senkron motora uygulanması için kullanılmıştır. Kondansatör ile yapılan kompanzasyon uygulamasında K1 kontaktörü 1 kvar, K2 kontaktörü 2,5 kvar, K3 kontaktörü ise 5 kvar değerinde kondansatörü anahtarlamaktadır. Yapılan uygulamalar esnasında sisteme ait değerler osilaskop ve tasarlanan devre kullanılarak ölçülmüştür. Bu değerlerin izlenmesi ve kaydedilmesi hazırlanan arayüz programı ile bilgisayar ortamında eş zamanlı yapılmıştır. Osilaskopla yapılan ölçümlerde, osilaskopun A kanalına sıfır geçiş dedektörünün gerilim sinyali çıkışı, B kanalına ise sıfır geçiş dedektörünün akım sinyali çıkışı bağlanmıştır. Bu çalışmada verilen örnek uygulamalarda, arayüz ile izlenen gerilim, akım dalga şekilleri ve sisteme ait gerilim (U), akım (I), güç katsayısı (Cosφ), aktif güç (P) ve frekans (F) ölçüm sonuçları gösterilmiştir ,57 Ω Omik, 1400 mh Endüktif Yükle Yüklenmiş Sistemdeki Uygulama Kompanzasyon öncesi güç katsayısı (Cosφ) değeri 0,87 olup sistem endüktif karakter göstermiştir. Bu durumdaki sisteme ait ölçüm sonuçları Resim 7.1'de gösterilmiştir.

112 90 Resim 7.1. Kompanzasyon öncesi sisteme ait ölçüm sonuçları Resim 7.1'deki ölçüm sonuçları incelendiğinde sistemin reaktif güç ihtiyacı için kompanzasyona gerek duyulmaktadır. Kondansatör ile yapılan kompanzasyon sonrası sisteme ait ölçüm sonuçları manuel kumandalı kompanzasyon Resim 7.2'de, otomatik kumandalı kompanzasyon ise resim 7.3'te verilmiştir. Resim 7.2. Manuel kumandalı kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları

113 91 Resim 7.3. Otomatik kumandalı kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim 7.2 ve Resim 7.3'teki ölçüm sonuçları incelendiğinde sistemin ihtiyacı olan reaktif güç 1 kvar değerindeki tek bir kondansatör tarafından karşılanarak sistemin güç katsayısı değerinin 1'e yaklaştığı (Cosφ = 0,97) ve şebekeden çekilen akım değerinin de azaldığı görülmektedir. Kondansatör ile yapılan bu örnek uygulamada otomatik kumanda yöntemiyle sistemin ihtiyacı olan reaktif güç, 1 kvar'lık kondansatör ile karşılanabileceği yapılan hesaplamalar sonucu belirlenmiş ve kondansatör otomatik olarak devreye sokularak kompanzasyon gerçekleştirilmiştir. 1 kvar'lık kondansatör, K1 kontaktörü tarafından anahtarlanmıştır. Senkron motor ile yapılan kompanzasyon sonrası sisteme ait ölçüm sonuçları manuel kumandalı kompanzasyon Resim 7.4'te, YSA denetimli kompanzasyon ise Resim 7.5'te verilmiştir.

114 92 Resim 7.4. Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim 7.4'te sistemin ihtiyacı olan reaktif güç, 1.4 A uyartım akımı uygulanan senkron motor tarafından karşılanarak sistemin güç katsayısı değerinin 1'e yaklaştığı (Cosφ = 0,99) ve şebekeden çekilen akım değerinin de azaldığı görülmektedir. Resim 7.5. YSA denetimli otomatik kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçülen değerler

115 93 Resim 7.5'te görüldüğü gibi uyartım akımı YSA tarafından gerçek değerinden 0,4 A düşük değerde tahmin edilmiştir. Ama bu kompanzasyon uygulama örneğinin, mevcut sistem için yapılan ya da yapılacak kompanzasyon uygulamalarında güç katsayısının 0,97 ve üzerinde tutulması amaçlandığından uygun olduğunu görülmektedir. Sonuç olarak, aynı yük koşullarında kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları hem manuel hem de otomatik kumanda yöntemiyle yapılmıştır ve toplamda dört ayrı uygulama gerçekleştirilmiştir. Kompanzasyon öncesi ve sonrası sistemin durumu Şekil 7.1'de verilmiştir. Şekil 7.1. Kompanzasyon öncesi ve sonrası mevcut sistemin durumu Ω Omik, 200 mh Endüktif Yükle Yüklenmiş Sistemdeki Uygulama Kompanzasyon öncesi güç katsayısı (Cosφ) değeri 0,21 olup sistem endüktif karakter göstermiştir. Bu durumdaki sisteme ait ölçüm sonuçları Resim 7.6'da gösterilmiştir.

116 94 Resim 7.6. Kompanzasyon öncesi sisteme ait ölçüm sonuçları Resim 7.6'daki ölçüm sonuçları incelendiğinde sistemin reaktif güç ihtiyacı için kompanzasyona gerek duyulmaktadır. Kondansatör ile yapılan kompanzasyon sonrası sisteme ait ölçüm sonuçları manuel kumandalı kompanzasyon Resim da, otomatik kumandalı kompanzasyon ise 7.10'da verilmiştir. Resim 7.7. Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (2,5 kvar)

117 95 Resim 7.8. Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (5 kvar) Resim 7.9. Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (1 kvar ve 2,5 kvar) Bu uygulama deney örneğindeki yük koşullarında kompanzasyon, 2,5 kvar'lık kondansatör gücü Resim 7.7'de görüldüğü gibi yetersiz kalmış, 5 kvar'lık kondansatör gücünde ise Resim 7.8'de görüldüğü gibi kompanzasyon aşırı hale gelmiş ve sistem kapasitif karakter göstermiştir. Resim 7.9'da 1 kvar ve 2,5 kvar gücündeki kondansatörlerin beraber devreye alındığı görülmektedir. Bu andaki sistemin Cosφ değeri

118 96 0,97'nin üzerinde olduğu görülmüştür. Bu uygulama örneğindeki yük koşullarında 1 ve 2,5 kvar'lık kondansatörler beraber devreye alınmalıdır. Resim Otomatik kumandalı kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim 7.10'da görüldüğü gibi sistemin Cosφ değerini 0,97'nin üzerinde tutan 1kVAR ve 2,5 kvar güçlerindeki kondansatörler beraber otomatik olarak devreye alınmıştır. Senkron motor ile yapılan kompanzasyon sonrası sisteme ait ölçüm sonuçları manuel kumandalı kompanzasyon Resim 7.11 ve Resim 7.12'de, YSA denetimli otomatik kumandalı kompanzasyon ise Resim 7.13'te verilmiştir.

119 97 Resim Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (uyartım akımı 4 A) Resim 7.11'de görüldüğü gibi senkron motorun uyartım akımı 4 A olarak ayarlandığında Cosφ değeri 0,9 kaldığından yetersizdir. Resim Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (uyartım akımı 4,4 A) Resim 7.12'de senkron motorun uyartım akımı 4,4 A olarak ayarlandığında Cosφ değerinin 0,98 ulaştığı görülmektedir ve bu uyartım akımı bu yük koşullarında yeterlidir.

120 98 Resim YSA denetimli otomatik kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçülen değerler Resim 7.13'te görüldüğü gibi uyartım akımı YSA tarafından olması gereken gerçek değerinde tahmin edilmiş ve senkron motor ile kompanzasyon otomatik olarak yapılmıştır. Sistem için kullanılan senkron motorun uyartım akımı 4 A'in üzerine çıkıldığında ısınmakta ve tehlike arz etmektedir. Bu yüzden bu yük koşullarında yapılacak senkron motor ile kompanzasyon tercih edilmemelidir. Sonuç olarak, aynı yük koşullarında kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları hem manuel hem de otomatik kumanda yöntemiyle yapılmıştır ve toplamda dört ayrı uygulama gerçekleştirilmiştir. Kompanzasyon öncesi ve sonrası sistemin durumu Şekil 7.2'de verilmiştir.

121 99 Şekil 7.2. Kompanzasyon öncesi ve sonrası mevcut sistemin durumu Ω Omik, 700 mh Endüktif Yükle Yüklenmiş Sistemdeki Uygulama Kompanzasyon öncesi güç katsayısı (Cosφ) değeri 0,32 olup sistem endüktif karakter göstermiştir. Bu durumdaki sisteme ait ölçüm sonuçları Resim 7.14'te verilmiştir. Resim Kompanzasyon öncesi ölçüm sonuçları Resim 7.14'teki ölçüm sonuçları incelendiğinde sistemin reaktif güç ihtiyacı için kompanzasyona gerek duyulmaktadır.

122 100 Kondansatör ile yapılan kompanzasyon sonrası sisteme ait ölçüm sonuçları manuel kumandalı kompanzasyon Resim 7.15'te, otomatik kumandalı kompanzasyon ise 7.16'da verilmiştir. Resim Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (1 kvar) Resim Kondansatör ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları (2,5 kvar) Bu uygulama örneğindeki yük koşullarında kompanzasyon, 1 kvar'lık kondansatör gücü Resim 7.15'te görüldüğü gibi yetersiz kalmış, 2,5 kvar'lık kondansatör gücünde ise

123 101 Resim 7.16'da görüldüğü gibi aşırı hale gelmiş ve sistem kapasitif karakter göstermiştir. Bu deney örneğinde kompanzasyonda amaçlanan Cosφ değerine ulaşılamadığından sistemdeki kondansatör güçler yetersiz kalmaktadır. Bu yük koşullarında seçilecek kondansatör gücü 1 kvar ile 2,5 kvar arasında olmalıdır. Senkron motor ile yapılan kompanzasyon sonrası sisteme ait ölçüm sonuçları manuel kumandalı kompanzasyon Resim 7.17'de, YSA denetimli otomatik kumandalı kompanzasyon ise Resim 7.18'de verilmiştir. Resim Manuel kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçüm sonuçları Resim 7.17'de senkron motorun uyartım akımı 1,4 A olarak ayarlandığında Cosφ değerinin 0,97 ulaştığı görülmektedir. Bu uyartım akım değerinin bu yük koşullarındaki kompanzasyonda uygun olduğu görülmüştür.

124 102 Resim YSA denetimli otomatik kumandalı senkron motor ile kompanzasyon sonrası ölçülen değerler Resim 7.18'de görüldüğü gibi YSA tarafından senkron motora uygulanacak uyartım akımı 2,7 olarak tahmin edilmiştir. Uyartım akımı gerçek değerinden 0,1 A az tahmin edilmesine rağmen Cosφ değeri 0,97'dir. Sonuç olarak aynı yük koşullarında kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları hem manuel hem de otomatik kumanda yöntemiyle yapılmıştır ve toplamda dört ayrı uygulama gerçekleştirilmiştir. Kompanzasyon öncesi ve sonrası sistemin durumu Şekil 7.3'te verilmiştir. Şekil 7.3. Kompanzasyon öncesi ve sonrası mevcut sistemin durumu

125 103 Mevcut sistemde, kompanzasyon öncesi, kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları sonrası Cosφ değerleri ölçülmüştür. Ek olarak, sisteme ait Cosφ değerlerinde ölçülen P, Q, S, I, I u (uyartım akımı) ve kompanzasyonda kullanılan 3 faz kondansatör güç sonuçları Şekil 'te verilmiştir. Şekil 7.4. Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile P değerleri Şekil 7.5. Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile P değerleri

126 104 Şekil 7.6. Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile Q değerleri Şekil 7.7. Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile Q değerleri

127 105 Şekil 7.8. Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile S değerleri Şekil 7.9. Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile S değerleri

128 106 Şekil Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile I değerleri Şekil Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile I değerleri

129 107 Şekil Kompanzasyon öncesi ve kondansatör ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile kullanılan 3 faz kondansatör gücü değerleri Şekil Kompanzasyon öncesi ve senkron motor ile kompanzasyon sonrası sistemin Cosφ ile I u (uyartım akımı) değerleri 108 farklı yük koşullarında kompanzasyon öncesi, kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları sonrası sisteme ait ölçülen Cosφ değerleri, Şekil 7.14'te verilmiştir.

130 108 Şekil Kompanzasyon öncesi, kondansatör ve senkron motor ile kompanzasyon uygulamaları sonrası sistemin Cosφ değerleri Kompanzasyon öncesi ve sonrası sisteme ait sonuçlar incelendiğinde, P değeri sabit kalmış, Q değeri ise azalmıştır. Bu azalmanın nedeni, reaktif gücün kompanzasyon uygulamalarında kullanılan işletme araçları tarafından üretilmesidir. Böylece Cosφ değeri 1'e yaklaştırılmıştır. Bunun sonucunda da şebekeden daha fazla reaktif güç çekilmeyerek enerji tasarrufu sağlanmıştır.

131 SONUÇ VE ÖNERİLER Reaktif güç kompanzasyonunun senkron motor ya da kondansatör kullanılarak yapılabileceği bilinmektedir. Mevcut literatürde örnek bir sistem için farklı yük koşullarında bu iki işletme aracı kullanılarak kompanzasyon uygulaması tekrarlanmamıştır. Ayrıca kompanzasyon uygulamalarında elde edilen sonuçlar karşılaştırılmamıştır. Bu çalışmada, belirli yük koşullarında, tasarlanan mevcut sistem için önce kondansatör, sonra senkron motor kullanılarak kompanzasyon uygulamaları gerçekleştirilmiş ve her iki uygulamadan sonraki sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada gerçekleştirilen uygulamalar hem manuel hem de otomatik kumanda şeklinde yapılmıştır. Kompanzasyon için otomatik kumanda tercih edilmiştir. Manuel kumanda; kompanzasyon deneylerinin yapılması, kompanzasyon sisteminin doğru çalışıp çalışmadığının kontrolü ve otomatik kumanda için gerekli veri tabanının oluşturulması için kullanılmıştır. Kompanzasyon sonrası sonuçlara bakıldığında mevcut sistem için senkron motor ile yapılan kompanzasyonun daha avantajlı olduğu görülmüştür. Kondansatör ile kompanzasyonda, adım güç değerlerinin yettiği ölçüde sistemin Cosφ değeri ayarlanabilmiştir. Senkron motor ile kompanzasyon da ise motorun anma uyartım akımı ölçüsünde, mevcut sistemin Cosφ değeri kondansatöre göre daha hassas ayarlanabilmiştir. Kullanılan senkron motora en fazla 4 A uyartım akımı uygulanmıştır. Bu çalışmadaki sistem için kondansatör adım güçleri daha küçük seçildiği takdirde kondansatör ile yapılan kompanzasyon senkron motor ile yapılan kompanzasyona göre daha avantajlı ve uygun hale gelecektir. Çünkü kondansatörlerin senkron motora göre kayıpları, bakımları ve tesis maliyetleri daha azdır. Sektörlerde ihtiyaç duyulan yeterliklere sahip kalifiye teknik elemanlar yetiştirmede başlıca görev üniversitelere ve yüksek okullara düşmektedir. Üniversitelerin çağa ayak uydurabilmesi ve teknolojinin geldiği son noktadaki gelişmeleri öğrencilere aktarabilmesi gerekmektedir. Bunun için öğrencilere kaliteli bir eğitimin yanı sıra, mezun olduktan sonra endüstriyel tesislerde görebilecekleri gerçek sistemlere son derece yakın, pratik ve uygulamalı bir eğitim verilmelidir. Kitaplardan öğrenilen teorik bilginin uygulamalı çalışmalarla gerçeklenmesi sağlanmalıdır [43].

132 110 Bu çalışmada tasarlanan sistemin eğitim seti olarak kullanılması ile kompanzasyon eğitiminin daha yararlı ve kalıcı şekilde verilebileceği düşüncesindeyiz.

133 111 KAYNAKLAR 1. Kocabaş, E. (2006). Reaktif Güç Kompanzasyonu ve Simülasyonu, Yüksek lisans tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. 2. Demirkol, Ö. (2006). Harmonik İçeren ve Dengesiz Şebekelerde Ölçme ve Kompanzasyon, Yüksek lisans tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya. 3. Bal, G., Çolak, İ. (1995). Reactive power compensator using constant capacitor and thyristor controlled reactor. Gazi University, Journal of Institute of Science and Technology, 8(2), Miller, TJE. (1982). Reactive power control in electric systems. A Viley-Interscience Publication, New York, El-Sadek, M. Z., Fetih, N. H., and Abdelbar, F. N. (1988). Starting of induction motors by static VAR compensators. Third International Conference on Power Electronics and Variable-Speed Drives, Al Hamrani, M. M. (2002). Reactive Power Optimization Using Adaptive Excitation Control of Synchronous Motors. Master Thesis, Electrical and Computer Engineering, Oregon State University. 7. Sesveren, Ö. (2008). Yapay Sinir Ağları Temelli Reaktif Güç Kompanzasyonu Eğitim Seti Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. 8. Şekelli, M., Tarkan N. (2005). Reaktif Güç Kontrol Rölesinde Minimum Anahtarlama Sayısı ve Optimal Reaktif Güç Seçimi. İTÜ Mühendislik dergisi, 4(6), Kaplan, O. (2005). PIC Denetimli Kondansatör Grupları ile Güç Katsayısının Düzeltilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Mandal, R. Basu S. K., Kar, A. and Chowdhury, S. P.. (1994). A Microcomputer- Based Power Factor Controller. IEEE Transactıons On Industrıal Electronıcs, 41, Kumar, P. (2008). Development of Power Factor Controller using PIC Microcontroller, Master Thesis, Department Of Electrical And İnstrumentation Engineering, Thapar University, Patiala. 12. Barsoum, N. (2007). Programmıng of Pıc Mıcro-Controller For Power Factor Correctıon. IEEE Conference on Modelling & Simulation, Bilki, F. (2008). PLC Kontrollü Reaktif Güç Kompanzasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. 14. Baran, L. (2010). Üç Fazlı Asenkron Motorun Güç Katsayısının PLC ile Kontrolü ve İzlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,, Ankara.

134 HATAY, Ö. F. (2010). Bulanık Mantık Kontrollü Ev Tipi Taşınabilir Kompanzayson Sistemi Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya. 16. Jones, L. D., Blackwell, D. (1983). Energy Saver Power Factor Controller For Synchronous Motors. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS- 102, No. 5, Schaefer, R. C. (1999). Excıtatıon Control Of The Synchronous Motor. Industry Applications, IEEE Transactions, Volume:35, Issue: 3, Bayındır, R., Görgün, A. (2009). PIC Tabanlı Bir PI Denetleyici İle Senkron Motor Kullanılarak Bir Kompanzatör Uygulaması. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(1), Görgün, A. (2009). Yapay Sinir Ağları Denetimli Senkron Motor ile Reaktif Güç Kompanzasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara. 20. Bayram, M. (2000). Kuvvetli Akım Tesislerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu. İstanbul: Birsen Yayınevi, Coşkun, İ., Güven, M. E. (1982). Elektroteknik-3. Ankara: Yüksek Teknik Öğretmen Okulu Yayını. 22. Sayın, S., Çöl, S. (l981). Güç Kompanzasyonu. Kaynak Dergisi, Kannan, S., Jayaram, S., Salama, M. M. A. (2004). Real and Reactive Power Coordination for a Unified Power Flow Controller. IEEE Transactions on Power Systems, 19, Arifoglu, U. (2002). Güç Sistemlerinin Bilgisayar Destekli Analizi. İstanbul: Alfa Yayınları, Keskinci, C. (1998). Orta Gerilim Dağıtım Şebekelerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu Uygulaması, Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. 26. Federal Elektrik. (2005). Reaktif Güç Kontrol Rölesi Kataloğu. İstanbul: 15/1-5. URL: Son Erişim Tarihi: 03 Ocak Çolak, İ. (2003). Senkron Makineler. Ankara: Seçkin Yayıncılık, Sarıoğlu, M. K. (2002). Elektrik Makinelerinin Temelleri (Senkron Makineler). İstanbul: Birsen Yayınevi. 29. AKAR, M. GÖKREM, L. (2011). Elektrik Motorları Ve Sürücü Sistemlerinin Kurulması. Sonuç Raporu, Gaziosmanpaşa Üniversitesi, BAP. 30. Peşint, M. A. (1996). Elektrik Makineleri IV (Senkron Makineleri ve Alternatif Akımın Doğrultulması). İstanbul:Milli Eğitim Basımevi,

135 Elmas, Ç. (2003). Yapay Sinir Ağları (Kuram, Mimari, Egitim, Uygulama). Ankara: Seçkin Yayıncılık, Elmas, Ç. (2011). Yapay Zeka Uygulamaları (Yapay Sinir Ağları, Bulanık Mantık, Genetik Algoritma). Ankara: Seçkin Yayıncılık, Sağıroğlu, Ş., Erler M., Beşdok, E. (2003). Mühendislikte Yapay Zeka Uygulamaları-1. Kayseri: Ufuk Yayınevi, Ünal, S. (2009). Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorlarda Yapay Sinir Ağları Kullanarak Algılayıcısız Konum Tahmini, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Mert, İ. (2012). Isı Taşınım Problemlerinde Geometrinin Etkisi Ve Yapay Zeka Uygulamaları, Yüksek Lisans Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Hatay, Zhang, G., Patuwo, B. E., Michael, Y. HU. (1998). Forecasting with Artificial Neural Networks: The State of the Art. International Journal of Forecasting, 14, Öztemel, E. (2003). Yapay Sinir Ağları. İstanbul: Papatya Yayıncılık. 38. Çolak, İ., Bayındır R. (2003). Güç Katsayısının Bir Mikrodenetleyici Kullanarak Ölçümü. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 19 (1-2), Microchip Technology Incorporated. (2004). PIC18F2455/2550/4455/4550 Data Sheet.United States of America. URL: ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/39632d.pdf, Son Erişim Tarihi: 28 Şubat Atar, A. (2007). Adım Adım USB ve Uygulamalar. URL: Son Erişim Tarihi: 19 Mart Tarımer, İ., Dağıstanlı, E. (2014) Bir Androıd Cihaz İle Uzak Nokta Denetimli Makine Otomasyonu Uygulaması. Sigma Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 32(1), Şahin, H., Dedeoğlu, K. S. (2013). MikroC ve PIC18F4550. İstanbul: Altaş Yayıncılık, Ayaz, M., Erhan, K., Özdemir E., ÇİLLİYÜZ, Y. Animasyon Tabanlı PLC ve Operatör Panel Eğitim Seti. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 30(3),

136 114

137 115 ÖZGEÇMİŞ Kişisel Bilgiler Soyadı,adı :AYDIN, Olcay Uyruğu :T.C. Doğum tarihi ve yeri : , Sinop Medeni hali :Bekar Telefon :0 (533) Faks : E-Posta :aydinolcay12@gmail.com Eğitim Derece Lisans Okul/Program Marmara Üniversitesi/Elektrik Öğrt. Mezuniyet tarihi 2006 Lise Sinop Endüstri Meslek Lisesi 1999 İş Deneyimi Yıl Çalıştığı Yer Hakkari Üniversitesi Görev Öğretim Görevlisi Yabancı Dil İngilizce Yayınlar Hobiler Sinema

138 GAZİ GELECEKTİR...