ELEKTRİK MOTOR SİSTEMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ
Sunum İçeriği Motorların Kullanım Alanları ve Motor Sınıfları Motorların Enerji Kullanımı Enerji Verimli Motorlar Türk Sanayiinde Motor Kullanımları Motor İhtiyaçlarının Belirlenmesi Motorlarda Onarım Motorlarda Enerji Verimliliği Odakları - Değişken Hız Sürücüsü - Güç Kalitesi - Motor Seçimi - Güç İletimi - Ekipmanlar (Fan, pompa, kompresör vb) Sonuç ve Öneriler
Motorları Nerelerde Kullanıyoruz? POMPALAR FANLAR PRESLER KOMPRESÖRLER DEĞİRMENLER
Motorların Sınıflandırılması Elektrik Motorları Doğru Akım Motorları Alternatif Akım Motorları Senkron Motorlar Asenkron Motorlar 1 fazlı Asenkron 3 fazlı Asenkron
Talep Tarafında Elektrik Kullanımı Aydınlatma; 19% Diğer Elektrik Motorları 4% Asenkron Motorlar; 36% Ev gereçleri; 15% Isıtma; 15% Elektronik Aletler; 8% Diğer; 3%
Enerji Verimliliğinde Elektrik Motorları Türkiye de; toplam net elektrik tüketiminin yaklaşık %36 sı, sanayi elektrik tüketiminin yaklaşık %70 i üç fazlı AC indüksiyon elektrik motor sistemlerinde kullanılıyor. ENERJİ VERİMLİLİĞİ nin artırılması ile tasarruf edilen enerji en ucuz kaynak ise, elektrik motor sistemlerinde verimliliğin artırılması ile elde edilecek kaynak 2 KEBAN santralı üretimine eşdeğerdir.
3 Fazlı Asenkron Motorlar Türkiye de elektrik motorlarında kullanılan enerjinin % 90 ı bu motorlarda harcanıyor. Sanayide en yaygın kullanılan motorlardır. Avantajları - Tasarımları basittir. - Ucuzdur. - Güç/Ağırlık oranları yüksektir. - Bakımları kolaydır. - AC Güç kaynağına doğrudan bağlanırlar.
Sanayide Kullanılan Elektrik Motorlarının Güç Dağılımları 6,3 8,7 6,9 12,6 12,2 11,9 11,0 17,2 13,1 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 % 11-22 KW 22-37 KW 37-55 KW 55-70 KW 70-90 KW 90-135 KW 135-200 KW 200-300 KW 300-500 KW
Sanayide Kullanılan Elektrik Motorlarının Kullanım Yerleri DAĞILIMLARI 22% 42% 7% 29% FAN POMPA KOMP. DİĞER
Enerji Verimli Motorlar Daha fazla ve daha kaliteli malzeme, daha az tolerans. Ekonomik ömrünü tamamlamış düşük verimli (EFF3) motorları yüksek verimli motor (EFF1) ile değiştirelim, en fazla 2 yılda kâra geçelim. Yanan motorların tekrar sardırılması ile motor veriminin %1-4 düşeceğini de unutmayalım!
Enerji Verimli Motorlar Enerji Verimli Motorların Tasarımları - Sargıda %20 60 daha fazla bakır - Gövdede %35 daha fazla çelik - Daha ince çelik laminentler - Yüksek kalitede elektriksel çelik - Daha verimli rotor tasarımı - Düşürülmüş sargı ve sürtünme kayıpları ve ek kayıplar - Daha uzun gövdeden dolayı düşürülmüş direnç (I 2 R) kayıpları - Rotor ve stator arasında optimum hava boşluğu - Daha az mekanik tolerans
Neden Enerji Verimli Motor? 90 kw lık bir motoru alırken verdiğimiz 1 YTL, motorun ekonomik ömrü süresince cebimizden; enerji verimlisi (EFF1) 426 YTL, verimsizi (EFF3) 575 YTL götürüyor. YTL 800 600 400 200 0 EFF1 VE EFF3 MOTORLARININ EKONOMİK ÖMÜR SÜRESİNCE BİRİM MALİYETLERİ 6 7 28 35 73 96 177 237 262 351 426 575 1.1 5.5 15 37 55 90 EFF1 EFF3 kw Efficiency in % 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 0,18 Verim % 0, 25 0,37 0,55 0,75 1, 1 Yüksek High Efficiency Verim (EFF1) İyileştirilmiş Improved Efficiency Verim (EFF2) EFF2 1,5 2,2 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 90 110 132 Rated Çıkış power Gücü output in kw
Motor Verimini Etkileyen Faktörler Demir Gövde Kayıpları Stator Direnci Rotor Direnci Rüzgar & Sürtünme Ek Kayıplar Toplam Kayıplar Giren Güç Çıkan Güç
Avrupa Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği İmalatçıları Komitesi (CEMEP) e Göre Motor Verim Sınıfları Ç ıkış Gücü (kw ) 2 Kutuplu Motorlar (%) 4 Kutuplu Motorlar (%) EFF1 EFF2 EFF3 EFF1 EFF2 EFF3 1,1 >= 82,8 >= 76,2 < 76,2 >= 83,8 >= 76,2 < 76,2 1,5 >= 84,1 >= 78,5 < 78,5 >= 85,0 >= 78,5 < 78,5 2,2 >= 85,6 >= 81,0 < 81,0 >= 86,4 >= 81,0 < 81,0 3 >= 86,7 >= 82,6 < 82,6 >= 87,4 >= 82,6 < 82,6 4 >= 87,6 >= 84,2 < 84,2 >= 88,3 >= 84,2 < 84,2 5,5 >= 88,6 >= 85,7 < 85,7 >= 89,2 >= 85,7 < 85,7 7,5 >= 89,5 >= 87,0 < 87,0 >= 90,1 >= 87,0 < 87,0 11 >= 90,5 >= 88,4 < 88,4 >= 91,0 >= 88,4 < 88,4 15 >= 91,3 >= 89,4 < 89,4 >= 91,8 >= 89,4 < 89,4 18,5 >= 91,8 >= 90,0 < 90,0 >= 92,2 >= 90,0 < 90,0 22 >= 92,2 >= 90,5 < 90,5 >= 92,6 >= 90,5 < 90,5 30 >= 92,9 >= 91,4 < 91,4 >= 93,2 >= 91,4 < 91,4 37 >= 93,3 >= 92,0 < 92,0 >= 93,6 >= 92,0 < 92,0 45 >= 93,7 >= 92,5 < 92,5 >= 93,9 >= 92,5 < 92,5 55 >= 94,0 >= 93,0 < 93,0 >= 94,2 >= 93,0 < 93,0 75 >= 94,6 >= 93,6 < 93,6 >= 94,7 >= 93,6 < 93,6 90 >= 95,0 >= 93,9 < 93,9 >= 95,0 >= 93,9 < 93,9
CEMEP ile Gönüllü Anlaşma Yapan ve Yapmayan AB Ülkelerinde ve Türk Sanayisinde Verim Sınıflarına Göre Motor Kullanımları CEMEP CEMEP DIŞI TÜRKİYE EFF1 %7 %6 %7 EFF2 %85 %66 %28 EFF3 %8 %28 %65 KAYNAK: ICA 2005 EİE ANKET 2008
Elektrik Motor Sistemlerinde Enerji Verimliliği Odakları Motor kontrol sistemleri (Değişken Hız Sürücüleri) Güç kalitesi Motor seçimi Güç iletim sistemleri Ekipmanlar (Fanlar, pompalar, kompresörler, vs) Sistem ve tasarım Proses tipi Bakım
Değişken Hız Sürücüsü (DHS) Yüküne göre alternatif akımın frekansını ve dolayısıyla motorun dönüş hızını ve elektrik gücünü kontrol ederek motoru uygun devirde tutan değişken hız sürücüleri ilave tasarruf fırsatı sunuyor. Kendini sağladığı tasarruflarla 1-2 yıl içerisinde ödeyebilen bu sürücüler; - Yerleşim bölgelerinin su şebekesinde kullanıldığında %50, - 40 beygir gücünde motor kullanan bir yürüyen merdivende %36 tasarruf sağlayabiliyor.
Sanayide DHS Kullanım Oranları % 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 22,6 22,3 18,2 11,3 8,3 FAN POMPA KOMP. DİĞER TOPLAM
Güç Kalitesi (Gerilim Dengesizliği) Gerilim dengesizliği motor verimliliğini kötü etkilediği gibi vibrasyon ve mekanik vuruntular yaratacağı için motor ömrünü de kısaltır. Gerilim dengesizliğinin motor verimine etkileri Motor Yükü (%) Gerilim Dengesizliği Nominal %1 %2,5 100 %94,4 %94,4 %93,0 75 %95,2 %95,1 %93,9 50 %96,1 %95,5 %94,1
Güç Kalitesi (Gerilim Dalgalanmaları) Motorlar, işaret plakasındaki gerilimin %10 undan daha farklı bir gerilimde çalıştırılmamalıdır. Yüksek gerilimler motor sıcaklığını, hızı ve titreşimi olumsuz yönde etkiler. Düşük gerilimler ise, yol verme sırasında motorun aşırı yüklenmesine sebep olabilir. Çalışma Karakteristiği Standart motor verimi %90 Gerilimde Gerilim Değişiminin Etkisi %110 Gerilimde %120 Gerilimde Tam yükte %0,5-1 artar %1-4 azalır %7-10 azalır ¾yükte %1-2 azalır %2-5 azalır %6-12 azalır ½yükte %2-4 artar %4-7 azalır %14-18 azalır
Motor Seçimi Motorlar yüke uyumlu olarak seçilmeli ve aşırı ihtiyatlı davranıp gereğinden büyük motor seçme alışkanlığından vazgeçilmelidir. Böylelikle motorların plakalarında yazılı anma güçlerine göre düşük güçte ve dolayısı ile düşük verimde çalışmaları önlenmelidir. Motorlarda genellikle %75 yükte motor verimi azami seviyeye ulaşır. Düşük yüklerde tüketilen elektrik enerjisi mekanik güç yerine artan oranda ısıya çevrilir ve motorlarda aşırı ısınmadan doğan arıza riskini arttırıp motorun ömrünü kısaltır.
Motorlarda Isınma 65.5 C 60 62.8 C y 60 Sp1:temp 98.6 102.3 C 100 80 Sp1:temp 62.3 50 Sp1:temp 61.6 50 60 40 40.4 38.1 40.4 Baca Fanı Motoru (Yüksek Verimli Motor EFF1) P = 360 kw n = 743 d/dk (479 d/dk) Kömür Değirmeni Filtre Fan Motoru (Verimi İyileştirilmiş Motor EFF2) P = 380 kw EFF2) Baca Fanı (2) Motoru (Düşük Verimli Motor EFF3) P = 300 kw n = 592 d/dk Güçleri biribirine yakın motorlar seçilmeye çalışılmıştır. EFF3 ün bariz sıcaklık farkı vardır.
Güç İletim Sistemleri Motor gücünün direk bağlantı yerine indirek olarak düz kayış veya standart V- kayışları ile iletildiği sistemlerde kayış kayması ve sürtünmeden dolayı %2 ile %8 arasında kayıplar oluşur. Bu kayıplar ve ortaya çıkan kayış ısınması standart kayışların tırtıllı yüksek verimli V-kayışları ile değiştirilmesiyle önlenebilir.
AC Motor
Basınçlı Hava Sistemleri ( BHS ) Basınçlı hava sistemlerinin elektrik tüketimi, sanayi elektrik tüketiminin yaklaşık %20 sini oluşturmaktadır. Basınçlı hava sistemlerinin verimi genellikle düşüktür. Enerji tasarrufu potansiyeli %5 ile %50 arasındadır.
Motor Bakımı Ekonomik ve enerji verimliliğini arttırıcı sonuçlara ulaşmak için bir motor bakım politikası hazırlanmalıdır. Motorlar, derhal veya arızalanınca yüksek verimli bir motor ile değiştirin, arızalanınca şu özelliklerde sarıma gönderin vb şeklinde etiketlenmelidir.
Motor İhtiyacımızı Nasıl Belirlemeliyiz? (1/3) Motor ihtiyaçlarımızı uygun belirlersek, hem enerji tasarrufu sağlar hem de arıza riskini azaltırız. Motor ihtiyacının belirlenmesinde dikkat edilecek hususlar - Yük momentinin sabit, değişken, şok ve şok değişken olma durumları - Aşırı yüklenme durumlarına göre uygun emniyet (servis) faktörü - Motorun yapısına bağlı olarak uygun yol verici düzeneği - Çalışma süresinin süreklililiği
Motor İhtiyacımızı Nasıl Belirlemeliyiz? (2/3) Mekanik yükün tip ve özelliklerini tespit edin. Tespit edilen mekanik yük tip ve özelliklerine göre motor şaft gücünü belirleyin. Motor sınıfının ve karakteristiğinin seçiminin yapın. Üretici kataloglarından ihtiyacınızı karşılayacak uygun motoru seçin. Seçilen motorun ekonomik analizini yapın.
Motor İhtiyacımızı Nasıl Belirlemeliyiz? (3/3) Motor gücünün küçük seçilmesi halinde, aşırı ısınma, kaymanın artması, devrin düşmesi ile işin kapasitesi ve iş verimi düşer. Motor gücünün yüksek seçilmesi halinde, kuruluş ve işletme masrafları artar, motor verimi ve güç katsayısı düşeceğinden enerji giderleri gereksiz yere artar. Motor koruma türünün uygun seçilmemesi halinde, tozlu ortamlarda sargılarda ve biyeler üzerinde biriken toz, sulu ortamlarda ise rulmanların paslanması ve sargıların yalıtım özelliğini yitirmesi motorun yanmasına sebeb olur. Soğutma türünün uygun seçilmemesi halinde, yeterli derecede soğutulmayan motor kısa sürede yanar.
Motorlarımızı Ne Zaman ve Nasıl Onarmalıyız? (1/5) DEĞİŞTİR veya TAMİR ET Yıllık Çalışma NASIL KARAR VERMELİYİZ? Değiştir Tamir Et Motor Gücü Faktörler... Çalışma zamanı Yük Motor Gücü Elektrik birim fiyatı Yeni motor maliyeti Motor tamir maliyeti
Motorlarımızı Ne Zaman ve Nasıl Onarmalıyız? (2/5) Enerji Verimli Motor satın alınması veya standard motorun tamir edilmesinde karar aşamaları Verimlilik artışını hesaplayın. Yeni motor ortalama maliyetini belirleyin. Ortalama onarım maliyetini tespit edin Yıllık tasarruf miktarını hesaplayın Geri ödeme süresini hesaplayın
Motorlarımızı Ne Zaman ve Nasıl Onarmalıyız? (3/5) Motorda iyi soğutma yapılamadığı taktirde veya çalışma sıcaklığının kullanılan malzeme için kabul edilebilir sıcaklık seviyesinin üstüne çıkması halinde motor sargılarının yalıtımlarının ömrünün ve dolayısıyla motor ömrünün kısaldığı anlaşılır. Yalıtım Ömrü Sıcaklık Artışı
Motorlarımızı Ne Zaman ve Nasıl Onarmalıyız? (4/5) Ortalama verim esas alınmak suretiyle seçilen farklı güçlerdeki motorlarda (4, 45 ve 132 kw) kötü bir tamirat sonucunda (verimde % 1 azalma) (tam yükte çalışma durumunda) motorların beklenen ömürlerinin kısaldığını gösterir. Ömür %
Motorlarımızı Ne Zaman ve Nasıl Onarmalıyız? (5/5) Elektrik motorlarının bilgilerinin bulunduğu sicili tutulmalıdır. Elektrik motorlarına akuple edilen güç aktarma elemanlarının ayarları (kaplin, kayış ve kasnak vb.) ve şasesi tekniğine uygun yapılmalıdır. Elektrik motorlarının planlı bakımı üç aylık, altı aylık ve yıllık peryotlarda yapılmalıdır. (vibrasyon aşırı ısınmalar ve yağlama sistemi peryodik olarak gözlenmelidir.) Yanan elektrik motorlarının sarılması halinde, sarım sonrası elektrik ve mekanik testleri yapılmalıdır.
Sonuç ve Öneriler Sanayi ve Ticaret Bakanlığı tarafından etiketlere verim sınıflarının konulması sağlanmalı ve buna bağlı piyasa denetimi yapılmalıdır. 15 yılını doldurmuş düşük verimli (EFF3) motorlar yüksek verimli (EFF1) motorlar ile değiştirilmelidir. Yüksek verimli motorların ve değişken hız sürücülerinin kullanımı özendirilmeli, verimsiz motorların kullanımı ise caydırılmalıdır. Sanayi kesiminde üst düzey toplantılar yapılarak, motor sistemlerinde verimliliği artırmak üzere gönüllü hareketler başlatılmalıdır. Yaygın blinçlendirme etkinlikleri yapılmalıdır. Motorların uygun yükte çalıştırılması ile 400, yüksek verimli motor kullanımı ile 1.300, DHS Kullanımı ile 2.000, yanmış motorların sarılmaması ile 600 GWh tasarruf sağlanabilir
KATILIMINIZDAN DOLAYI TEŞEKK EKKÜR R EDERİZ ENERJİ VE TABİİ KAYNAKLAR BAKANLIĞI ELEKTRİK İŞLER LERİ ETÜT İDARESİ GENEL MÜDÜRLM RLÜĞÜ ecalikoglu@.eie.gov.tr www.eie.gov.tr
ENERJİ VE TABİİ KAYNAKLAR BAKANLIĞI SANAYİ VE TİCARET BAKANLIĞI ENVER MOTOR HAREKETİ ELEKTRİK MOTOR SİSTEMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ