Motorda Yeni Bir Çağ

👤Umut Yontucu, Motor ve Generatörler Satış Kanalı Müdürü - ABB Elektrik
ABB yeni nesil yüksek verimli ve düşük boyutlarda yüksek güç sağlayan senkron relüktans motorların lansmanını gerçekleştirdi. Motorlar iki seri olarak sunuluyor: Bunlardan biri yüksek verimli seri, diğeri ise daha düşük fiziksel boyutlarda daha fazla güç elde edebilen seri olarak tanımlanmış durumda. Her iki seri de sadece hız kontrol cihazları ile kulanılabilmektedir. Bu motorlar ile enerji kayıpları IE2 motorlar ile kıyaslandığında %40 oranında düşürülmekte veya motor normal motora göre iki gövdeye kadar daha küçük gövdede seçilebilmektedir. Yüksek verimli motor ve sürücü paketi yatırım maliyetini, harcanan enerjinin tasarrufundan dolayı çok kısa sürede karşılayabilmektedir. ABB senkron relüktans motor (SynRM) teknolojisinde sabit mıknatıslar ile bunu sağlamaya çalışan diğer üreticilerden farklı bir yol izlemektedir. Bu özel motor standart AC motor statoru ile kayıpsız rotor dizaynını birleştirmektedir. IE2 verimlilik sınıfındaki bir motor ile karşılaştırıldığında kayıpların %40 oranında azaltıldığı ve bu sayede maliyet geri dönüş süresinin 2 yıldan az olduğu belirtilmektedir. SynRM motorlar, kafessiz ve mıknatıssız basit rotor dizaynı ile yapısında mıknatıs bulunduran dizaynlara göre çok daha dayanıklı ve sağlamdır. Bu da olası bir duruş ve arıza riskini ortadan kaldırdığı gibi sistem veriminin de maksimumda kalmasını sağlamaktadır. Motorda mıknatısların bulunmamasının bir diğer avantajı da, ters EMF’nin oluşmamasından dolayı sürücünün ilave bir korumaya ihtiyacının olmamasıdır. Sıfır kayma kaybı Senkron dönme hızı standart AC motorlarda rotorda bir kayba neden olur, ki bu toplam kayıpların yaklaşık %20-35’i kadardır. 3kW bir motorda %8, 220kW motorda %0,6 kadar verimlilikte iyileştirme sağlar. Bu durum motorun güç-tork oranının aynı ısı artış sınıfında (yani motoru fazladan ısıtmadan) %20-40 oranında artmasını da sağlamaktadır. Ayrıca ABB, hız control cihazı ile sağlanacak olan verimliliğin de küçük güçlerde yaklaşık %5, daha büyük güçlerde yaklaşık %0,5 aralığında olduğunu da belirtmektedir. Standart bir asenkron elektrik motorunun ısı artış sınıfının Class F(105K) olarak çalışmasının gerektiği bir uygulamada senkron relüktans motoru Class A(60K)´da çalışmaktadır. Bu durum daha soğuk çalışmayı ifade etmektedir, ki bu da sargıların izolasyonu ve rulmanlar için daha uzun bir kullanım ömrü demektir. Aynı zamanda rulmanların yağlama periyodunun daha uzun olması ve bakım için duruşların azalması anlamına gelmektedir. Standart bir motor ile aynı yapıda olmasından dolayı değişmesi gerektiğinde rulmanların değişimi oldukça kolaydır. Son olarak SynRM motorun özel dizayn rotoru sayesinde ataleti standart bir motora göre %30-50 aralığında daha azdır. Bu da daha dinamik uygulamalarda; vinç uygulamaları ve yüksek hızlı pompalarda hem verim hem de çalışma şartları olarak en iyi sonucu vermektedir. Örnek olarak 37kW IE4 senkron relüktans motoru 8,760 saat/yıl 1500d/d çalışma süresi için kayıplar IE2 motor ile karşılaştırıldığında 1,1 kW daha az olacaktır. Yıllık elektrik tüketimindeki kazanç ise yaklaşık (elektrik maliyeti 0,1ğ/kW alındığında) 964ğ yaklaşık geri dönüş süresi 2 yıl ve CO2 salınımı yaklaşık 4,8 on/yıl’a düşmektedir. Senkron relüktans motorları yüksek verimli kullanımının yanında küçük gövdelerde yüksek güç verebilme seçeneği ile de uygulamalarda kazanç sağlamaktadır. Kompakt yapısı ile ısı artış sınıfı B veya F olarak çalışabilir. Bu uygulamalarda da kayıplar IE2 verimlilik sınıfındaki motorlara göre yaklaşık %10-20 daha azdır. Aynı gövdedeki 60kW motor, standart bir motora göre yaklaşık %40, 200kW motor ise standart motora göre yaklaşık %20 daha fazla güç elde edilebilmektedir. Bundan dolayı uygulamada bir veya iki gövde daha küçük motor kullanılabilir. Değişken yükler Senkron relüktans motorunun bir diğer üstünlüğü ise, değişken yüklerin söz konusu olduğu uygulamalarda verimi en yüksek seviyede tutmasıdır (fan ve pompa). Bu motorlar sabit mıknatıslı motorların performansını ve standart asenkron motorların dayanıklılığını sunmaktadır. Makine imalatçıları artık güç ve kompakt yapı arasında seçim yapmak zorunda değil. Senkron relüktans motoru ikisini bir arada sunmaktadır. ABB üstün DTC(direct torque control) teknolojisi ile senkron motorlarda 6.000d/dk kadar hıza ulaşabiliyor. Bu da yüksek hızlı uygulamalarda hız kontrolü ile mükemmel sonuçlara ulaştırıyor. ABB hız kontrol cihazları senkron relüktans motoru için hazırlanmış yazılımı ile tork üretimini optimize ederken, sürücü akımlarını minimize ederek en iyi çalışma noktasını buluyor. Kontrol mimarisi aynı zamanda motoru, alan zayıflatma bölgesinde çalışmasını sağlayarak nominal hızının 1,5 katına kadar hızlara ulaştırabiliyor. Senkron relüktans motorları (SynRM) döküm gövde ve 160 ile 315 gövde arasındadır. Sürücü ile kullanım sırasında IE3 verimlilik seviyesinde çalışır. 1500d/dk, 2100d/dk ve 3000d/dk nominal hızlarda, 500V çalışma gerilimi seviyesine kadar IP55 koruma sınıfındadır. Motorlar ABB ACS850 sürücülerin özel yazılım sürümü ile kullanılmaktadır. ABB senkron relüktans motorların IE4 verimlilik seviyesinde (hız control cihazı ile kullanımda) olan modelleri için çalışmalara şimdiden başladı. Yeni piyasaya çıkacak olan modeler daha küçük güçte ve alüminyum gövde seçeneğine sahip olacak ve yine ABB ACS850 hız kontrol sürücüleri ile kullanılacak.