SENKRON GENERATÖRÜN FREKANS-AKTİF GÜÇ KARAKTERİSTİĞİ
Tüm generatörler mekanik güç kaynağı olan bir tahrik makinesi tarafından döndürülürler. Generatörlerin mekanik güç girişini sağlayan sistemler; dizel motorları, su türbinleri, gaz türbinleri veya rüzgar türbinleri olabilir. Güç kaynağından bağımsız olarak tüm tahrik sistemleri benzer şekilde davranma eğilimindedir: Çekilen güç arttıkça, devir sayıları düşer.
Hız ile yük arasındaki bu ilişki doğrusal değildir, ancak güç talebindeki artışla hızdaki düşüşü doğrusal yapmak için genellikle bir tür ayar mekanizması olan hız regülatörü türbin ile generatör arasına yerleştirilir. Bu sistemlerden herhangi birisi ile çalıştırılan alternatör yüklendikçe, alternatörün devir sayısı (hızı) bu yüke bağlı olarak azalacaktır.
Senkron jeneratörün ürettiği gerilimin frekansı, makinanın kutup sayısına ve döndürücü sistemin (milin) hızına bağlıdır. Frekans eşitliği aşağıdaki gibidir;
f : Üretilen gerilimin frekans (Hz)
n : Döndürücü sistemin hızı (d/d)
P : Senkron jeneratörün kutup sayısı
- Eşitlikte, hızdaki azalmanın direkt olarak üretilen gerilimin frekansına da etki ettiği görülmektedir.
Frekans ile aktif güç arasındaki değişim de şu bağıntıda ifade edilebilir:
Burada;
P = çıkış gücü
fsys = sistemin çalışma frekansı
Sp = eğrinin eğimi, kW/Hz veya MW/Hz
fnl = jeneratörün yüksüz hızı
Şebekenin frekans — aktif güç eğrisi ve gerilim — reaktif güç değişimi, generatörlerden farklı olarak değişim göstermez ve tüm yük değerleri için frekans ve uç gerilimleri sabittir.
Giriş bilgilerinin ardından şimdi çalışmamızın ana konusunu teşkil eden Frekansın Aktif Güç Karşısındaki Değişimi hususuna dönelim:
Yükün güç ihtiyacının bir kısmı şebeke tarafından karşılanırken bir kısmı da generatörler tarafından karşılanır. Bu bağlamda şu eşitliğe ulaşılabilir:
Şebekeye paralel bağlanan generatörün yüke sağladığı yük miktarı, şebekenin karakteristik eğrisini çalışma frekansını kestiği noktadan inilen dikme sonucunda bulunur.
Şekil dikkatle incelenirse;
- Yükün sabit olduğu durumda, generatörün karakteristik eğrisi aşağıya doğru kayarsa generatör gücü (Pgen) azalırken şebeke gücü (Pbus) artacaktır.
- Generatör karakteristik eğrisi yukarıya doğru kaydırılırsa bu durumda da generatör gücü artarken şebeke gücü azalacaktır.
Şebekeye paralel bağlı generatörün yukarıda bahsi geçen durumlarda çalışma karakteristiğinin değişimi aşağıda verilen şekilde görülebilir.
Generatörün karakteristik eğrisi, şebekenin karakteristik eğrisinin altına düşecek şekilde kaydırılmaya devam ederse generatör gücü ilk duruma göre giderek azalacak ve neticede; ortak çalışma frekansı noktasına göre senkron makine artık senkron makine durumuna geçer ve şebekeden güç çekmeye başlanır. Böylesi bir durumda; şebeke yük ile beraber motoru da beslemek durumunda kalır. O halde;
Şebekeye paralel bağlı bir generatörün üzerine yük alabilmesi için generatörün devir sayısı arttırılarak karakteristik eğrisinin şebeke karakteristik eğrisinin üzerine çıkarılması gerekir.
Normal şartlarda generatörün devir sayısı artırıldığında generatörün çıkış frekansını da artıracaktır. Ancak şebekenin frekansı ve geriliminin sabit olduğu dikkate alınırsa, generatör devir sayısındaki bu artış sadece generatörün yüke sağladığı aktif güç artacaktır.
Her bir karakteristik eğride, hem generatörün hem de şebekenin beslediği yük miktarı sabit olduğu için; generatörün devir sayısı artırıldıkça yükün tamamının generatör tarafından beslendiği görülür. Bahsedilen bu durum aşağıda verilen değişik çalışma karakteristiklerini içeren grafikte görülmektedir.
SONUÇ:
Alternatörler bağımsız olarak çalışırlarken devir sayıları arttırılırsa ürettikleri gerilimin frekansı artarken, uyartım akımı arttırılırsa ürettikleri gerilimin değeri artar.
Alternatörler başka bir alternatöre ya da şebekeye paralel bağlandıklarında devir sayıları arttırıldığında frekansları sabit kalıp üzerlerine aktif güç alırlar. Uyartım akımları arttırıldığında ise ürettikleri gerilim değeri sabit kalıp üzerlerine reaktif güç alırlar.
Faydalı olması dileğiyle…
LinkedIn: www.linkedin.com/in/onurbağdat