“İyi Güç Kalitesi” Terimi
Çoğu elektrikle çalışan ve elektronik ekipman, genellikle RMS (ortalama karekök) voltaj ve frekansı için minimum ve maksimum limitleri tanımlayan belirli bir spesifikasyona sahip bir güç kaynağı ile çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır.
Kullanıcı tarafında elektrik enerjisinin karşılandığı besleme cihazının kullanılabilir olduğunun ve % 100'lük bir tolerans dahilinde kullanılabileceği beklentisi vardır. Bu, elektronik cihaz tedarikçisi tarafından da garanti edilemez ve bu neredeyse imkansızdır da.
Elektrik enerjisi, diğer herhangi bir üründen farklı olarak, teslimattan önce kalitesinin değerlendirilebilmesi mümkün değildir.
'İyi güç kalitesi' terimi esasında, daima gerilim ve frekans toleransları dahilinde ve saf gürültüsüz sinüzoidal dalga şekline sahip bir güç kaynağını tanımlamak için kullanılabilir. "Kötü güç kalitesi" ise bu varsayılan idealden sapan her türlü kaynağı açıklar; sapmanın önemli olup olmadığı da tesisin amacına, ekipmanın ve tesisin tasarımına bağlıdır.
Düşük güç kalitesinin başlıca nedenleri burada iki kategoriye ayrılarak açıklanmaktadır:
Güç Besleme Sisteminden Kaynaklı Kalite Sorunları
Kurulum ve Yük ile ilgili Sorunlar
Bu kategoriler arasındaki ayrım asla tam olarak net değildir, çünkü bir tesisteki ekipmanın neden olduğu arızalar başka bir tesisteki ekipmanın hasar görmesine veya bozulmasına neden olabilir. Örneğin, küçük bir arazi üzerindeki bir fabrikanın bir üretim birimindeki ark ocağı gibi ağır bir yük devreye girdiğinde, bu birkaç komşu kullanıcıda gerilim düşmesi olarak yansıyabilir.
Sonuç olarak, bu yükü devreye alan operatör tarafından bile tahmin edilemez boyutlarda, ortaya çıkan bu gerilim düşüşü komşu tesislerdeki bilgisayar ağlarının devreden çıkmasına ve sonuç olarak çok daha uzun süreli üretim kayıplarına neden olabilir.
1- Güç Besleme Sisteminden Kaynaklı Kalite Sorunları
Güç Besleme Kesintisi
Geçici Kesinti
Geçici Dalgalar
Düşük / Aşırı Gerilim
Gerilim Düşüşü / Dalgalanması
Gerilim Dengesizliği
Titreme
Harmonik Bozulma
1. Güç Besleme Kesintisi
Bir dakikadan fazla süren tam güç kaybına güç besleme kesintisi denir. Elektrik Üretim veya dağıtım tesisi arızasıdır ki iletim hattı arızaları veya sistemin aşırı yüklenmesi sırasında yük atması nedeniyledir. Açık olan etkisi ise, tüm elektrik tesislerinin tamamen devre dışına çıkmasıdır.
2. Geçici Gerilim Kesintisi
Bir dakikadan daha az süreyle gerçekleşen tam güç kaybına geçici gerilim kesintisi denir. Genellikle geçici arızalardan sonra gücü geri kazandıran otomatik tekrar kapama cihazları buna neden olur. Bilgisayarlar ve iletişim ekipmanları veri kaybı ile kapanacaktır. Yeniden başlatma süreleri birkaç dakika olabilir: veri kurtarma süreleri çok daha uzun olacaktır tabi.
3. Salınımlı Gerilim Dalgaları
Besleme voltajına (gerilimine) eklenen hızlı yükseliş süreli yüksek voltaj darbelerine salınımlı gerilim dalgaları denir. Yıldırım çarpmalarının artık etkileri, güç faktörü düzeltme kapasitör anahtarlaması ve endüktif yük anahtarlaması gibi bir dizi faktörden kaynaklanabilir.
4. Düşük/Aşırı Gerilim
Yasal sınırlar dışında uzun süreli gerilim düşüklüğü yada aşırılığıdır ki kademe değiştiricilerin arızalanmasından kaynaklanır.
Düşük gerilim ('kaşıntılar') üretici tarafından talebi azaltmak için kasıtlı olarak sunulabilir ve bu bilgisayar sistemlerinin tekrar tekrar başlatılması, solenoid bırakma ve sincap kafesli motorların aşırı ısınması da dahil olmak üzere güvenilir olmayan ekipman çalışmasına neden olabilir. Aşırı gerilim de, çok çeşitli elektrikli ve elektronik ekipmanlarda kalıcı hasara neden olabilir.
5. Gerilim Düşüşü / Dalgalanması
Yasal sınırların dışında kısa süreli gerilim bozulmasına gerilim düşüşü/dalgalanması denir. Büyük motorlar gibi ağır yüklerin başlatılması ve kapatılmasından kaynaklanmaktadır.
Aşırı durumlarda, düşüşler ekipmanın kapanmasına neden olabilir ve dalgalanmalar ekipmanın hasar görmesine neden olabilir.
6. Gerilim Dengesizliği
Üç fazlı bir kaynağın faz gerilimlerinin asimetrik dengesizliğine gerilim dengesizliği denir ve bu fazların diferansiyel yüklenmesinden kaynaklanır.
Trafolarda sirkülasyon akımına (ve aşırı ısınmaya) ve üç fazlı motorların verimliliğinin azalmasına neden olur.
7. Titreme
Besleme gerilimindeki periyodik dalgalanmalara titreme denir ve bu döngüsel yük değişimlerinin varlığından kaynaklanır. Bir siklo-dönüştürücü tahrik sistemini örnek gösterebiliriz ki aydınlatma sistemlerinde görünür titreme olarak karşımıza çıkar.
8. Harmonik Bozulma
Bozuk gerilim dalga formuna harmonik bozulma denir ve bu doğrusal olmayan yüklerden kaynaklanır.
Trafolarda artan girdap ve histerezis kaybı, motorlarda aşırı ısınma ve azaltılmış tork ve nötr iletkenlerde ve güç faktörü düzeltme kapasitörlerinde aşırı ısınma nedeniyle aşırı ısınmaya neden olur.
Kesintiler veya titreme gibi bazı kusurlar kullanıcı tarafından anlaşılırken, diğerleri sadece ekipman ve tesis üzerindeki etkileri ile anlaşılabilir. Elektrik müşterisinin besleme problemleri üzerinde hiçbir kontrolü yoktur, ancak bir tesisatın esnekliği çeşitli şekillerde iyileştirilebilir. Güç besleme sistemindeki sorunlar yukarıdaki gibi sınıflandırılsa da, bazen temel nedenler kullanıcının kendi tesislerinden kaynaklı da olabilir.
2- Kurulum ve Yük ile ilgili Sorunlar
Harmonik Akımlar
Toprak Kaçak Akımları
Gerilim Düşüşleri ve Geçici Akımlar
1. Harmonik Akımlar
Harmonik akımlar günümüzde kullanımda olan doğrusal olmayan yüklerin yaygınlığından kaynaklanmaktadır ve kablolamada, transformatörlerde ve motorlarda da sorunlara neden olmaktadır.
Besleme kaynağından harmonik akımların çekilmesi, gerilim dalga formu üzerinde işaretlenmezse, beslemenin diğer kullanıcıları için sorunlara yol açabilecek bozulmalara neden olur ve bu nedenle ana harmoniklerin izin verilen büyüklüğüne belirli limitler uygulanması gerekir.
2. Toprak Kaçak Akımları
Toprak kaçağı akımları çoğunlukla günümüzdeki modern elektronik ekipmanlardan kaynaklanmaktadır.
Tekil güç kaynağı ünitelerde akım oldukça küçüktür - genellikle 3,5 mA'dan düşüktür - ancak büyük bilgisayar sistemlerinin kurulumlarında, örneğin, kombine akım oldukça büyük olabilir. Ek olarak, güç kaynağı ünitelerindeki anahtarlama geçişlerinin filtrelenmesinden kaynaklanan kaçak akımda önemli bir yüksek frekans bileşeni söz konusudur.
Çoğu topraklama sistemi, özellikle yüksek frekansta sürekli kaçak akımlarla baş edebilmek için emniyet topraklaması olarak işlev görür (yani, aşırı akım korumanın çalışmasına izin vermek için arıza akımı için güvenli bir düşük empedans yolu sağlamak üzere). Modern bilgisayar ve iletişim ekipmanının gürültüsüne karşı yüksek hassasiyetin olması, topraklama sistemine daha fazla gereksinim getirmiştir.
3. Gerilim Düşüşleri ve Geçici Akımlar
Çoğu gerilim (voltaj) arızası, besleme kaynağı arızası olarak atfedilir, ancak bu her zaman böyle değildir.
Büyük motorlar ve ark fırınları gibi ağır yüklerin devreye girip çıkması, gerilim düşüşlerine neden olur ve oluşan yük endüktif ise geçici aşırı gerilimlere neden olur. Makineler hızlandıkça düşmeler birkaç saniye sürebilir ve bu da gerilime duyarlı ekipmanlar için sorunlara neden olur. Geçici akımlar elektronik ekipmana zarar verebilir ve veri iletişim sisteminde endüktif kuplaj yoluyla bilgisayar ve iletişim ekipmanındaki veri hatalarına neden olabilir.
Güç faktörü düzeltme (PFC) kapasitörlerinin beslemeyle rezonansının olduğu durumlarda, PFC kapasitörlerinde hasara neden olan endüktans oluşabilir. İyi uygulama çözümleri arasında devre ayırma ve cömert (gerekenden daha büyük) iletken kesit alanlarının kullanılması yer alır. Sorunun kaynağı müşterinin kontrolü dışında olduğunda ise belirli çözümler yararlı bulunacaktır.
Mümkün olan yerlerde, önleme, iyi uygulama çözümleri arasındaki en iyi yoldur.