weber kg cinsinden gösterim SI gösterimi, birim analizi
Weber - kgm2/Csn2 ilişkisi SI gösterimi, kg cinsinden gösterim
Endüvi Reaksiyonu
- DC uyartım büyük güçlü makinalarda pilot ikaz, küçük güçlü makinalarda harici uyartım ile senkron jeneratör rotoruna sağlanır ve rotor dönmesi ile değişken manyetik alan (B manyetik alan veya manyetik akı yoğunluğu oluşur).
- Bu manyetik alan endüvide ( endüklenen veya indüklenen yer) stator sargılarında gerilim indükler yani oluşturur.
- Stator sargılarında oluşan bu gerilim senkron jeneratör iç gerilimidir. Stator sargı çıkışına yük bağlanırsa stator akımı akar ve bu akım da bir manyetik alan ya da akı yoğunluğu oluşturur ( B) ve stator sargılarındaki bu akım değişken AC kaynaklı olduğundan statorda bir gerilim indükler.
- Statorda stator sargısından akan akım nedeniyle indüklenen bu gerilim rotorun stator sargılarında indüklediği gerilimi bozucu bir etki oluşturur ve terminal ya da makine uç gerilimini azaltıcı etkide endüvi reaksiyonu meydana getirir.
- Stator sargılarında akan akım, rotorun stator sargılarında indüklediği gerilimden sonra oluştuğundan geri fazdadır. Endüvi reaksiyonundan kaynaklı stator sargılarında indüklenen gerilim de oluşan bu stator akımından 90 derece geridedir.
RC Devre Doğal Cevabı (Natural Response)
\[{i_R}(t) = - i(t)\]
Kirchhoff gerilim kanununda tekrar yazılırsa ( eksi işarete dikkat edilerek)
\[- ( - i(t))R + \frac{1}{C}\int\limits_{{t_0}}^t {i(t)dt} + {v_C}(0) = 0\]
Amaç DC besleme kesildiğinde kapasitör geriliminin fonksiyonunu elde etmek olduğundan türev alınıp gerilim ifadesi bulunmaya çalışılır.
\[+ \frac{{di(t)}}{{dt}}R + \frac{1}{C}i(t) = 0\]
Hala akım değerleri eşitlikte yer aldığından devre akım yönüne dikkate edilerek gerilimi elde etmek adına akım değerini direnç üzerinde bulmak daha kolay olduğundan;
\[- i(t) = \frac{{{v_C}(t)}}{R}\]
Türevde tekrar yazılırsa;
\[- \frac{{d{v_C}(t)}}{{dt}}.\frac{1}{R}.R - \frac{{{v_C}(t)}}{{RC}} = 0\]
\[\frac{{d{v_C}(t)}}{{dt}} = - \frac{{{v_C}(t)}}{{RC}}\]
İntegral almak için değişken düzenlenmesi yapılır. Zaman ve gerilim ifadeleri karşılıklı ifade edilir.
\[\frac{{d{v_C}(t)}}{{{v_C}(t)}} = - \frac{{dt}}{\begin{array}{l} RC\\ \end{array}}\]
\[{v_C}(0) = {V_0}\]
Kapasitör başlangıç gerilimi olsun.
\[{t_0} = 0\]
Zaman da sıfırdan başlasın.
İntegral alınırsa integral sınır değerleri değişkenlerin cinsinden olmalıdır. Burada gerilim ve zaman.
\[\int\limits_{Vo}^{{v_C}(t)} {\frac{{d{v_C}(t)}}{{{v_C}(t)}}} = \int\limits_0^t { - \frac{1}{{RC}}} dt\]
ln fonksiyonu integralden elde edilir
Hatırlatma :
\[ \int {\frac{1}{x}} dx = \ln x\]
\[ \int {dx} = x\]
----
\[\ln {v_C}(t)|_{{V_0}}^{{v_C}(t)} = - \frac{1}{{RC}}t|_0^t\]
\[{v_C}(t)\]
yazılırken bazı kaynaklarda
\[{v_C}'(t)\]
ya da
\[t'\]
yazılarak sınır değerle karışmaması istenmektedir. Değerler fonksiyonda yerine koyulan değerlerdir.
\[\ln (\frac{{{v_C}(t)}}{{{V_0}}}) = - \frac{1}{{RC}}t\]
ln 'den kurtulmak ve gerilim ifadesini tek başına elde etmek için e kullanılır.
\[{e^{\ln (\frac{{{v_C}(t)}}{{{V_0}}})}} = {e^{ - \frac{1}{{RC}}t}}\]
\[\frac{{{v_C}(t)}}{{{V_0}}} = {e^{ - \frac{1}{{RC}}t}}\]
\[{v_C}(t) = {V_0}{e^{ - \frac{1}{{RC}}t}}\]
Kapasitöre direnç bağlayıp şarj olduktan sonra DC'yi kesersek, direnç üzerinde ısı yayılarak kapasitör deşarj olur. Bu ifade deşarj ifadesidir ve kapasitör başlangıç gerilim değerine bağlıdır.
R değeri artılırsa
\[v(t) = i(t)R\]
göz önüne alındığında belli bir gerilimde akım düşer.
\[p(t) = i{(t)^2}R\]
olduğundan daha az güç ya da ısı yayılır.
\[t = RC\]
alınırsa gerilim belirli bir zamanda
\[v(t) = {V_0}\frac{1}{{{e^1}}} = \frac{{{V_0}}}{{0.3678}} = 2,718{V_0}\]
değerine düşer.
R ve/veya C arttığında örnek RC ifadesi 2 katı olsun, gerilim
\[{V_0}\frac{1}{{{e^{t/2t}}}} = \frac{{{V_0}}}{{{e^{0.5}}}} = \frac{{{V_0}}}{{0.6065}} = 1,648{V_0}\]
değerine daha fazla zaman geçtikten sonra düşer. Nedeni RC değeri zaman ekseninde de ileri yönlü ilerleme yaptırır. Başka ifade ile RC değeri bir zaman ifadesi olduğundan RC artarsa kapasitörde depolanan enerjiyi ısıya dönüştürmek için daha fazla zaman gerekir.
NOT:
R.C=ohm.farad
Ohm=volt/amper
farad=coulomb/volt
volt/amper x coulomb/volt=coulomb /amper
amper=coulomb/saniye
coulomb/coulomb/saniye=saniye
Referans: W.Hayt. J.E. Kemmerly, Engineering Circuit Analysis,
Çizim: Libre Office Draw
Kısa Devre Akımlarının IEC 60909'a Göre Hesaplanması
![]() |
Kısa Devre Akımlarının Hesabı -Jenerator, Trafo Besleme |
IEC 60909'a göre jeneratör ile beslenen trafodan oluşan basit tekhatta kısa devre akımlarının hesabına yönelik örnek yapılmıştır.
F1 10 kV
Çift Beslemeli Asenkron Jeneratör (Double Fed Induction Generator)
Jeneratör rotoru bağlanacak türbin şaftına akuple durumdadır. Jeneratör rotoruna güç elektroniği dönüştürücüleri AC/DC ve DC/AC dönüştürücü sırt sırta bağlanarak bir trafo üzerinden şebekeye bağlanır.
Senkron altı hızlarda, yani jeneratörün 2 kutuplu olduğu varsayılırsa 3000 devir/dk'dan daha az rotor hızında şebekeden enerji çekilir. Filtre ve güç elektroniği dönüştürücüleri ile rotora verilir. Rotor tarafında yer alan AC/DC dönüştürücü, stator referansına göre rotor akımını kontrol eder. Şebeke tarafındaki DC/AC dönüştürücü DC bara gerilimini ve şebeke güç katsayısı kontrol etmede kullanılır.Rotor ya da türbin senkron hıza doğru hızlanır.
Kayma hızı aralığının küçük olması nedeniyle dönüştürücü ebatı küçülür (jeneratör gücünün 1/3'ü oranında).
Rotor senkron hıza geldikten sonra rotora bağlı türbin hızlanırsa rotor hızı senkron hızın üstüne çıkar. Jeneratör rotor sargılarından elde edilen gerilimi şebekeye vermeye çalışır. Şebeke bağlantısı yapıldığında jeneratör yüklenir ve hızı bir miktar düşer ve senkron seviyeye gelir.
Rotoru sargılı asenkron makinada hız kontrolü rotora bağlanan direnç değeri değiştirilerek yapılır.
Rüzgar türbinlerinde DFIG çok kullanılmıştır. Senkron altı ve senkron üstü hız aralığında maksimum güç transfer edilir. Bu nedenle MW seviyesindeki yüksek güç uygulamaları için uygundur.
Short Circuit Current Calculation According to IEC 60909 Standard
Short circuit current is calculated according to IEC 60909 Standard. However, in the standard there will be some statements related to short circuit current, such as prospective short circuit current, initial symmetrical short circuit current, peak short circuit current, breaking current, steady state current, dc component of the short circuit current. It could be more correct to say which current we mention.
Short circuit currents can be calculated on the faulted bus. IEC 60909 includes equations to calculate impedance of power system components, and short circuit analysis is carried out by impedance and currents.
Below is the straightforward example to calculate short circuit current. A generator is connected to transformer and there are faults on 10 kV and 0.38 kV buses. We will find the impedance of the generator and transformer in case of short circuited, and then using the impedances, initial symmetrical short circuit currents based on bus voltage level can be calculated. After the initial symmetrical short circuit currents, peak current, breaking current, steady state current and dc components will be obvious.
Given data for the equipments can be calculated from vendor, equipment datasheet or manufacturer. IEC 60909-2 gives some sample values for the components' impedance in complex number form.
\[{I_{basyn}} = 84,2216kA\]
Çelik Özlü İletkenlerin Direnç Değeri
Yüksek gerilimde kullanılan, çelik özlü iletkenlerin DC direnç değeri hesabında HAWK iletken örneğinden gidilirse, çelik özlü alüminyum kesiti 241,65 mm2'dir.
\[{R_{{{20}^ \circ }}} = \rho .\frac{l}{q}\]
Alüminyum özdirenci bakır özdirencinin 0,61'e bölümü ile bulunur.
\[{\rho _{Al}} = \frac{{{\rho _{Cu}}}}{{0,61}} = \frac{{0.0176}}{{0,61}} = 0,02885\]
\[\Omega m{m^2}/m\]
HAWK kesiti ve km'ye çevirerek.
\[{R_{HAWK@{{20}^ \circ }}} = 0,02885.\frac{{1000}}{{241,65}} = 0,11938\Omega /km\] olur.
Belirli bir eksende spiral düzenleme iletkende varsa direnç artışı %2 alınır.
\[{R_{HAWK@{{20}^ \circ }(x1,02)}} = 1,02.{R_{20}} = 0,12177\Omega /km\]
olarak bulunur.
Referans: Enerji Hatları Mühendisliği, Hüsnü Dengiz
Mikroşebeke
Mikro Şebekenin Amacı
- Arz güvenliği sağlayarak karbon emisyonunu azaltmak. Kesikli üretim yapan yenilenebilir enerji kullanıldığında şebekede kararsızlık oluşacağından batarya sistemleri kullanılabilir.
- Büyük çaplı elektrik kesintileri, arızaları sırasında tüketiciye kesintisiz güç sağlamak
- Üretimde ve tüketimde enerji verimliliğini artırmak. Bölgesel bazlı ve yüke yakın kurulduğundan iletim kaybı yok.
Özellikler
- Mikro şebeke tasarımı, bir tüketici grubu ve belirli durumlar göz önüne alınarak belirlenen coğrafi bölgeye göre yapılır. Kaynakların durumuna göre üretim ve tüketim aynı yerdedir.
- Mikroşebeke tasarımında ekonomi, güvenirlik, çevresel ve sosyal faktörler göz önünde bulundurulur.
- Mikro şebekede dağıtım seviyesi kullanılır ( OG veya AG'ye bağlantı).
- Dağıtık üretim kaynakları mikro şebekede kullanılır. Fosil kaynaklar, alternatif enerji kaynakları, enerji depolama sistemleri ile birlikte elektrikli araç şarj/deşarj yapısı ve tüketici yükleri mikro şebekeyi oluşturur.
- Mikro şebekede atık ısı ile geri kazanım yapabilen üretim kaynakları da kullanılabilir.
- Ana şebeke ile besleme yapılamayan uzak ya da kırsal bölgeler mikro şebeke ile beslenebilir
- Mikro şebeke aynı zamanda dağıtım şebekesinin içinde yer alan daha küçük ağdır. Dağıtım şebekesi açısından mikro şebeke kontrol edilebilir bir yüktür.
- Dağıtım şebekesine bağlı (on-grid) ya da dağıtım şebekesinden bağımsız ada modda (off-grid) çalışabilir.
- Mikro şebeke sürekli kesintisiz bir şekilde çalışmaz. Üretimin az olduğu durumda veya ada modda gerilim-frekans dengesini sağlayamadığı durumda şebekeye bağlanır. Mikro şebekede üretim az ve şebeke arızası nedeniyle şebekeye de bağlanamıyorsa ve ada modda çalışmayı da başaramazsa kritik olmayan tüketici yükleri devreden çıkartılır. Üretim fazla olduğu durumda ise fazla enerji için enerji depolama ya da ana şebeke kullanılır. Bu nedenle mikro şebekede üretim planlaması yapılır. Yüklerin devreye girmesi de planlanır.
- Güç elektroniği tabanlı dağıtık üretim dengesizlikleri ve harmonikleri kompanze eder ve güç kalitesine katkıda bulunur.
- Kesikli üretim nedeniyle güç akışı değişir, pik yükün karşılanması gerekir, depolama sistemi kullanılır
- Mikro şebekede dağıtık üretim kaynaklarının iç empendası düşüktür, invertörler az atalet sağlar kararsızlık problemi oluşabilir, bu nedenle mikro şebekeler ataletsiz ve zayıf şebekelerdir.
İlgili Standart
IEEE-1547 : IEEE Standard for Interconnection and Interoperability of Distributed Energy Resources with Associated Electric Power Systems Interfaces
Harici Uyartımlı DC Motor Transfer Fonksiyonu
Harici uyartımlı DC motor eşdeğer devresi Şekil 1'de verilmektedir.
DC motorda elektrik enerjisi mekanik enerjiye yani dönme hareketine dönüşerek elektromekanik denklemler elde edilir. Elektrik makinalarındaki stator-rotor yapısı göz önüne alınırsa field (alan sargısı) statorda, dönen rotor sargı yapısı da "armature" olarak yer alır.
Harici uyartımlı dc motorda armature ve alan sargıları iki farklı kaynak ile beslendiği için harici uyartımlı motor oluşur ve uyartım yükten bağımsız hale gelir. Alan sargısı dc kaynak ile beslenir. Armature sargısı beslemesi değişken gerilim ya da dc gerilim ile olabilir. DC gerilimle beslenen alan sargısında akan akım sabittir. Armature ve alan sargısından farklı akım akar. Alan sargısı düşük akımla daha yüksek uyartım için çok sayıda sarımdan oluşur.
Uyartım sargısında akım oluştuğunda armature akımı akmaya başlar. Yük torkunu dengelemek için motor belirli bir hızda iken ters emf üretir. Uyartım akımı armature akımından azdır. Alan akısı ve armature akımının etkileşimi tork üretir. Armature akımı fırça komutator ile gönderilir.
Alan sargısında dc harici uyartım olduğundan hız, tork kontrolü kolaydır. Sabit tork, hız ayarı, pozisyon kontrolü, değişken hızlı sürücülerde kullanılabilir.
DC motor parametreleri tablosu Tablo 1'de yer almaktadır.
RMS Value of Voltage