Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliği Nasıl Sağlanır?

Dünya üzerinde 300 milyon elektrik motoru aktif bir biçimde çalışmaktadır. Binalarda harcanan elektriğin %36’sı, endüstri ve altyapı çalışmaları için tüketilen elektrik enerjisinin %70’i ise elektrik motorları tarafından kullanılmaktadır. 

Ülkemizde ise elektrik tüketiminin yaklaşık olarak %36’sını asenkron elektrik motorları kullanmaktadır. Bu oran sanayi sektöründe %80’ e kadar çıkmaktadır. 

Bu nedenlerden dolayı elektrik motorlarının verimliliğini arttırıcı önlemler dünya ve ülkemiz için önemli bir konu haline gelmiştir.

Elektrik Motorlarında Verimlilik Sınıfları

1998 senesinde elektrik motorları CEMEP Türkçe açılımı Avrupa Elektrik Makineleri ve Elektroniği İmalatçıları Komitesi tarafından yapılan çalışmalara göre 1.1 kW ile 90 kW arasında 3 temel verimlilik sınıfı bulunmaktadır.

◉ EFF1 Sınıfı: En Verimli Sınıf

◉ EFF2 Sınıfı: Orta Verimli Sınıf

◉ EFF3 Sınıfı: En Verimsiz Sınıf

olarak ifade edilmiştir.

Şu an kullanılmakta olan ve IEC 60034-30:2008 standardına göre 0.75 kW ile 375 kW arasında 4 temel verimlilik sınıfı bulunmaktadır.

◉ IE1 Sınıfı: Standart Verim Sınıfı

◉ IE2 Sınıfı: Yüksek Verimli Sınıf

◉ IE3 Sınıfı: Premium Verimli Sınıf

◉ IE4 Sınıfı: Süper Premium Verimli Sınıf

olarak adlandırılmıştır.

Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliğini Arttırmak İçin Dikkat Edilmesi Gereken 8 Nokta

Elektrik motorlarında enerji verimliliğini arttırmak için temel olarak aşağıdaki hususlara dikkat edilmesi gerekir:

◉ Elektrik Motorunun Seçimi

◉ Güç Kalitesi

◉ Motor Kontrol Sistemi

◉ Güç İletim Sistemi

◉ Ekipman Seçimleri

◉ Tasarım ve Sistem

◉ Prosesin Tipi

◉ Bakım

Elektrik Motorunun Seçimi: 

◉ Yüksek verim sınıfına ait olan elektrik motorunun kullanımı sayesinde %10 oranında enerji verimliliği sağlanabilir,

◉ İhtiyaç durumuna göre doğru ölçümlendirme yapılmalıdır,

◉ 11 kW altı olan uygulamalarda senkron motor kullanımı %30’a yakın bir enerji tasarrufu sağlayacaktır,

◉ Motorun düşük yükte çalışıyor olması, aşırı ısınmaya sebebiyet vermektedir ve motorun kullanım ömrünü kısaltır,

◉ Motor değişimlerinde, kullanım süresi ile güç birlikte değerlendirilmelidir. 

Tüm bu maddelere ek olarak elektrik motorunun verimi tek başına yeterli olmamaktadır. Bu yüzden elektrik motorunun kullanılacağı sistem ile birlikte toplam sistemin verimliliği de göz önünde bulundurulmalıdır.

Güç Kalitesi:

◉ Elektrik motorunun verimli olarak çalışabilmesi için elektrik motorunun ihtiyaç duyduğu gerilim değeri sağlanmalıdır.

◉ Elektrik tesisatı gerektiği kadar olmalıdır. Yanlış hat kesiti ve uzun hatlar gibi durumlardan kaçınılmalıdır.

◉ Elektrik sisteminde oluşan yüksek harmoniklere dikkat edilmelidir.

◉ Beslenme gerilimindeki ve şebekeler tarafından çekilen akımdaki dengesizliklere dikkat edilmelidir.

Motor Kontrol Sistemi: 

Elektrikli motorların kontrolünü sağlayan yöntemlerden biri değişken hız sürücüleridir. Değişken hız sürücüleri, yüküne göre alternatif akımın frekansını, elektrikli motorun dönüş hızını ve elektrik gücünü kontrol ederek motoru uygun devirde tutar. Bu sayede değişken hız sürücüleri %50’yi aşan elektrik tasarrufu sağlar. Değişken hız sürücüleri normalden daha az olan mekanik baskı ile daha uzun ürün ömrü sağlarlar. Ayrıyeten başlangıçtaki demeraj akımını engeller ve prosesin ihtiyacına göre tork sağlama işlemini gerçekleştirir.

Güç İletim Sistemi:

◉ Elektrik motoru şaftı ve güç aktarma elemanları doğru bir şekilde seçilmeli ve düzenli aralıklarla bakımları yapılmalıdır.

◉ Kayış gerginliğinin doğru ayarlanmaması sonucu %5’e yakın enerji kaybı meydana gelir. Dişli-tırtıllı kayışlar veya senkron kayışlar kullanılarak verim arttırılabilir.

◉ Elektrik motor ile sürülen ekipman arasındaki eksenel kaçıklık veya balanssızlık %1 ile %5 arasında enerji kaybına sebebiyet verir.

◉ Elektrik motor yükündeki dinamik balans bozukluklarından dolayı titreşim oluşur. Bu titreşimin sonucu olarak da enerji kayıpları yaşanır.

◉ Rulmanlarda oluşan arızalar motordaki sürtünme kayıplarını arttırır. Dolayısıyla, %0,5’e yakın bir değerde verim azalmış olur.

Ekipmanlar:

Elektrik motor sistemlerinin ekipmanlarında yani fan, kompresör, pompa gibi ekipmanlarda yapılan iyileştirme çalışmaları sistemin verimini doğrudan etkiler. Havalandırma projelerinde salyangoz, radyal fanlar yerine aksiyel fanlara yönelirse motor gücünü azaltır. Sistem için uygun olan ekipmanlar seçilirse kullanılacak olan elektrik motorunun kapasitesi düşebilir ve bu şekilde ilk yatırım masrafı azalır. Yüksek verimli elektrik motorlarının kullanıldıkları yere göre tasarruf potansiyelleri değişmektedir:

◉ Basınçlı Hava Sistemleri için %33,

◉ Soğutma Sistemleri için %20,

◉ Fan için %22,

◉ Pompa için %20,

◉ Diğer Motor Sistemleri için ise %10

tasarruf sağlar.

Tasarım ve Sistem: 

Elektrik motorları belirli bir sisteme entegre edilmiş bir biçimde çalışan cihazlardır. Bu nedenle sistemin tasarımı yapılırken sadece motor verimine değil sistemin tamamının da verimine dikkat etmek gerekir. Elektrik motoru kullanımının oldukça yaygın olarak görüldüğü akış sistemlerindeki boru ve kanallarda köşe ve dirsek minimum olacak şekilde tutulmalı, keskin köşelerden kaçınılmalıdır. Hava ve akışkan filtrelerin yüzeylerinin daha büyük seçilmesi, elektrik motorunun verimliliğini arttıracaktır.

Bakım: 

Elektrik motorları aktif olarak çalışan cihazlardır. Bu yüzden arızalanma olasılıkları oldukça yüksektir ve bu arızalar sistemin verimini fazlasıyla düşürür. Bu yüzden elektrik motorlarının bakımı enerji verimliliği için oldukça önemli bir kavramdır.

Elektrik motorlarında enerji verimliliğinin önemini anlamak adına T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğü tarafından hazırlanmış olan videoyu izleyebilirsiniz.

Enerji verimliliği ile ilgili hazırlamış olduğumuz "Enerji Verimliliği Neden Önemlidir?" yazımızı okuyarak daha fazla bilgi elde edebilirsiniz.