Negatif Bileşen Akımı Nedir? Jeneratörün Çalışmasını Nasıl Etkiler?

Jeneratörler ve motorlar dengeli üç fazlı yükler ile düzgün bir çalışma gerçekleştirebilirler. Ancak bazı durumlarda bu tür ekipmanlar dengesiz akımlara maruz kalabilmektedir. Bu yazımızda negatif bileşen (dizi) akımı nedir, jeneratör ve motorların çalışmasını nasıl etkilediğini inceledik.

A- A+

18.03.2019 tarihli yazı 13536 kez okunmuştur.

Jeneratör kablolarında meydana gelen akım dengesizlikleri negatif bileşen akımı olarak görülmektedir. Negatif bileşene bağlı olan büyüklükler, kullanılan güç sisteminin aksine zıt bir dönüşe sahiptir. Burada ters dönen stator akımı, rotor üzerinde çift frekanslı akımları indükler. Bu indüklenmeden kaynaklı olarak rotorda kısa bir süre içerisinde hızlı bir ısınmaya sebep olur. Isınmadan dolayı da jeneratör kullanılamaz hale gelebilir.

Uzun yıllardır elektromekanik negatif bileşen akım röleleri, standart dengesiz akım koruması olarak kullanılmaktadır. Elektromekanik teknoloji bu rölelerin hassasiyetini ciddi bir biçimde sınırlandırmıştır. Bu sınırlandırmadan dolayı da sadece faz-faz ve toprak arızaları için yedek koruma sağlanabilmiştir. Mikroişlemci teknolojisiyle birlikte, bir dengesizlik durumunda jeneratör koruması daha etkili bir biçimde yapılabilmektedir.

Negatif Bileşen Akımı Nedir?

Negatif bileşen kavramı, simetrik bileşen metodolojisine dayanır. Simetrik bileşenlerin temel teorisinde, üç fazlı bir güç sistemindeki faz akım ve gerilimlerinin ayrı ayrı üç tek fazlı bileşenlerle temsil edilmektedir.

Temsil edilen bu tek fazlı bileşenler; pozitif, negatif ve sıfır bileşeni olarak ifade edilebilir. Akım yada gerilimin pozitif bileşeni, güç sistemiyle aynı yönde dönüşe sahiptir ve bu bileşen dengeli yükü temsil eder.

Eğer jeneratör faz akımlarının arasında eşit 120°'lik açılar olursa, sadece pozitif bileşen akımı sistemde var olacaktır. Bunun dışındaki açılarda ise sistemde negatif ve sıfır bileşenlerin varlığına neden olur.

Simetrik bileşenler; Pozitif, negatif ve sıfır bileşenleri

►İlginizi Çekebilir: Elektrostatik Jeneratör Nasıl Çalışır?

Negatif bileşen, güç sisteminin zıttı bir dönüşe sahiptir. Sıfır bileşeni ise nötr durumda akım akışına neden olan bir dengesizliği temsil eder. Negatif bileşen, pozitif bileşene benzerdir. Ancak ortaya çıkan reaksiyon alanı pozitifin tersi olduğundan dolayı tercih edilmez. Ayrıca rotor gövdesinde çift frekanslı akımları indükler. Ortaya çıkan eddy akımlarının miktarı oldukça fazladır ve rotorun şiddetli ısınmasına sebebiyet verir. Her jeneratöre bir negatif bileşen oranı atanır. Turbo-jeneratörler için bu oran düşüktür. %10-%15 standart değerler olarak kabul edilmiştir.

Rotordaki ısınmayı aşağıdaki kuralla ifade etmek mümkündür;

I₂²t = K

     I₂ = Negatif bileşenden kaynaklanan maksimum devamlılık oranı (negatif dizi bileşeni)
     t = süre (sn)
     K = jeneratör rotorunun termal kapasitesi ile orantılı sabit

Birkaç saniyeden fazla gerçekleşen ısınmalarda, ısınının yayılmasına izin verilmesi gereklidir. Sürekli ve kısa süreli ısınmalardan meydana gelen bir kombinasyon içinse, hesaplama şu şekilde yapılır.

Burada I_2R, sürekli olanı ifade ederken I₂ kısa süreli olan kombinasyonu ifade etmektedir .

►İlginizi Çekebilir: AC Güç Sistemlerinde Aşırı Akım Koruması

Jeneratör yük durumunda dengesiz bir konuma sahiptir. Burada pozitif bileşene ek olarak negatif ve sıfır bileşenleri mevcuttur. Pozitif, sıfır ve negatif bileşenlerin büyüklük ve faz açıları biliniyorsa ortak bileşen bulunabilir.

Notasyonu abc olan bir sistemde matematiksel olarak pozitif (I₁), negatif (I₂) ve sıfır (I₀) bileşen akımları denklem-1 olarak tanımlanmıştır.

Şekil 2’de bulunan değerler denklemde uygulanırsa, bileşen akımları aşağıdaki gibi bulunur;

Bileşen Akımları

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliğini Artırmanın Yolları

Örnek sistem için anma akımı 4370 A’dir.

Pozitif bileşen akımı; 4108 A/4370 A = 0.94 pu

Negatif bileşen akımı 175 A / 4370 A = 0.04 pu. olarak bulunur.