Güç Kalitesi Ölçümü |
2. Bölüm

Elektrik sistemlerinde oldukça önemli olan ve yapılması gereken güç kalitesi ölçümünü yazımızın ilk bölümünde tanıtmış ve bazı ekipmanları incelemiştik. Bu bölümde ise ekipman incelemeye devam edeceğiz. Detaylar yazımızın devamında.

A- A+

08.05.2021 tarihli yazı 6788 kez okunmuştur.

Güç Güç Kalitesi True-Rms Elektrik Şebeke Gerilim Osiloskop Analiz Kaydediciler

Güç kalitesinin önemini, ne işe yaradığını, nasıl yapıldığını ve ölçümünde hangi ekipmanların kullanıldığını yazımızın ilk bölümünde incelemiştik. İncelediğimiz ekipmanlar arasında harmonik analizörler ve güç kalitesi analizörleri bulunuyordu. Yazımızın bu bölümünde ise osiloskop, veri ve grafik kaydediciler ve true-rms metre gibi ekipmanları inceleyeceğiz.

Osiloskop

Osiloskop, temel olarak elektriksel işaretleri gözlemleme imkanı sunan bir alettir. Güç ve kontrol devrelerinde üst üste binen ve tekrarlayan yüksek frekanslı gürültü içeren dalga formlarını ölçmek için de kullanışlıdır. Osiloskopların örnekleme oranları çok yüksek olmakla birlikte, birkaç yüz milyon örnekleme oranına sahip osiloskoplar yaygın olarak kullanılıyor. Yüksek örnekleme oranı, cihazın yinelenen gürültüyü ve yüksek frekanslı dalga biçimlerini doğru bir şekilde kaydetme olanağı sağlar.

Şekil 1’de ayarlanabilir hızlı bir AC motora gerilim girişinin darbe genişlik modülasyonlu dalga biçimi gösterilmiştir. Bu tür veriler, harmonik analizörler ve güç kalitesi analizörler tarafından gözlemlenemez. Bu durum, osiloskopların çok yüksek örnekleme oranına sahip olmasından kaynaklanıyor.

Şekil 1: Ayarlanabilri AC Motoru Çıkışından Darbe Genişliği Modülasyon Dalga Formu Verisi

► İlginizi çekebilir: Güç Kalitesi Ölçümü | 1. Bölüm

Osiloskopların farklı çeşitleri bulunur. Güç kalitesi söz konusu olduğunda ise dijital depolamalı osiloskoplar, önem taşıyor. Çünkü dijital depolamalı osiloskoplar, dalga formu verilerini yakalama, saklama ve daha sonra kullanım olanağı sunuyor. Ayrıca Çok kanallı, dijital depolamalı osiloskoplar kullanılarak, birden fazla elektriksel parametre görüntülenebilir ve saklanabilir.

Şekil 2, bir mikroçip üretim tesisinin toprak şebekesindeki gürültüyü gösteriyor. Bu gürültü sadece osiloskop aracılığıyla tespit edilebiliyor. Toprak devresindeki bu gürültü, tesisteki üretimin durmasına neden oluyor. Osiloskop sayesinde bu durum ortadan kalkıyor. Osiloskopların doğru kullanımı için gerilim problarının seçimi çok önemlidir. Osiloskoplar için gerilim probları genel olarak pasif problar ve aktif problar olarak sınıflandırılır.

Şekil 2: Bir Mikroçip Üretim Tesisindeki Elektriksel Gürültü

► İlginizi çekebilir: Osiloskop Nedir? 1. Bölüm | ElektrikPort Akademi

Pasif problar, gerekli filtreleme ve gerekli ölçek faktörlerini sağlamak için pasif bileşenleri (direnç ve kapasitans) kullanır. Pasif problar tipik olarak 300 V AC'ye kadar devrelerde kullanılabilir. 1000 V AC'ye kadar devrelerde daha yüksek gerilimli pasif problar kullanılabilir. Çoğu pasif prob, toprağa göre gerilimi ölçmek için tasarlanmıştır. Pasif problar, toprak bağlantısından kaçınılması gerektiğinde ölçüm yapmak için kullanışlıdır. Aktif problar, ölçümlerde yüksek giriş empedansı sağlamak için alan etkili transistörler gibi aktif bileşenleri kullanır. Aktif problar, pasif problardan daha pahalıdır. Yüksek frekanslı akım problu bir osiloskop kullanmak sorunları gidermek için önemli bir yaklaşımdır. Akım probu kullanılarak, toprak şebekesindeki kaçak gürültü ve toprak döngüsü akımları tespit edilebilir.

Veri ve Grafik Kaydediciler

Veri kaydediciler ve grafik kaydediciler elektrik güç sistemlerinde gerilim, akım, talep ve sıcaklık verilerini kaydetmek için kullanılır. Veri kaydediciler ve grafik kaydediciler, uzun bir süre boyunca kararlı durum verilerini ölçmek için yararlı olan yavaş yanıtlı cihazlardır. Bu cihazlar, 1 saniye, 2 saniye, 5 saniye gibi önceden belirlenmiş bir sürede olayın bir örneğini kaydeder. Veriler normal olarak analiz için alınana kadar kaydedicilerde saklanır. Veri kaydedicilerden ve grafik kaydedicilerden gelen veriler, belirli bir konumdaki voltaj veya akımın uzun bir süre boyunca değişimini belirlemek için kullanılır. Yani bu ekipman anlık değişiklikler için uygun değildir.

► İlginizi çekebilir: Kaydediciler Nedir? (Registers)

Geçici koşullar içeren güç kalitesi değerlendirmelerinde bu cihazlar uygun değildir. Veri kaydedicilerin avantajı, güç kalitesi kayıt cihazlarına kıyasla nispeten ucuz olmalarıdır. Ayrıca kurulumu ve kullanımı daha kolaydır. Cihazdan gelen veriler bir metin formatında veya bir grafik formatta sunulabilir. Bu cihazlar, uygun gerilim, akım veya sıcaklık dönüştürücülerinin düşük seviyeli çıkışını kullanarak çalışmak üzere tasarlanmıştır. Veri kaydediciler ve grafik kaydediciler ölçülen verinin dalga şekli hakkında bilgi sağlamaz. Bu düzeyde bilgiye ihtiyaç duyulursa, bir güç kalitesi analizörü kullanılmalıdır.

True-Rms Metre

Gerçek RMS terimi genellikle güç kalitesi uygulamalarında kullanılır. Akımın veya gerilimin RMS değeri, gerilim veya akımın temel bileşeninden önemli ölçüde farklı olabilir. Dalga formunun RMS değerine ihtiyacımız olursa, bir miktarın ortalama veya tepe değerini ölçen bir ölçüm cihazı kullanmak hatalı sonuçlar üretebilir. Harmonik bakımından zengin dalga formları için ortalama ve tepe değerleri, tamamen sinüzoidal veya sinüzoidale yakın olan dalga formlarından önemli ölçüde farklı olur. Bir sinyalin ortalama veya tepe değerini ölçmek ve değerleri bir RMS değeri elde etmek için ölçeklendirmek hatalara yol açabilir.

► İlginizi çekebilir: TRUE RMS Ölçüm | Gerçek Efektif Değer Ölçüm

Şekil 3’teki kare akım dalgasını inceleyecek olursak ortalama ve tepe değerlerinin sırasıyla 111 A ve 70,7 A RMS akım değerlerini gösterdiğini görebiliriz. Kare dalga formu ortalama 100 A değerine sahiptir. Dalga formunun tepe değeri de 100 A değerine sahiptir. RMS değerine ulaşmak için, 100 A ortalama değeri 1,11 ile çarpılır. RMS ile saf sinüzoidal dalga formunun ortalama değeri arasındaki oran 1.11'dir. Tepe değeri 100 A’dir. Tepe değerini 0.707 ile çarparak 70.7 A RMS değerine ulaşırız. 0.707, RMS değeri ile saf sinüzoid dalga biçiminin tepe değeri arasındaki orandır.

Şekil 3: Bir Kare Akım Dalgası

Analog panel metreler, sinüzoid olmayan akımları ölçerken hatalı okumalar verir. Daha yüksek frekans bileşenleri nedeniyle, analog ölçerler gerçek değerlerden daha düşük değerleri gösterme eğilimindedir. True RMS ölçüm cihazları, doğru bir RMS değeri üretmek için dalga formunun ısıtma etkisini türeterek bu sorunların üstesinden geliyor. RMS değeri, bir gerilim veya akım sinyalinin ısıtma etkisini temsil eder. Çoğu gerçek RMS ölçer, ölçülen miktarın dalga biçimi hakkında herhangi bir gösterge sağlayamaz. Bunu başarmak için, sayaçlar yüksek frekanslı sinyal örnekleme özelliğine ihtiyaç duyar. Makul derecede doğru sonuçlar elde etmek için, örnekleme oranı Nyquist kriterlerini karşılamalıdır.

Güç kalitesi ölçüm ekipmanlarının kurulması ve kullanılması güç ölçüm testinin en kritik yönüdür. Dolayısıyla kurulum ve kullanım aceleye getirilmemeli, özen gösterilmelidir.

Kaynak:

► electrical-engineering-portal.com