Değişken frekans kontrollü sürücüler ile soğutma sistemlerinde enerji verimliliğinin incelenmesi
Energy efficiency in cooling system with variable frequency drive control
Yazar: AHMAD IMAD SHEHAB AL SARRAJ
Danışman: PROF. DR. AHMET KABUL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu tezde soğutma uygulamalarında yaygın olarak kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma sistemleri detaylıca incelenmiş ve enerji verimliliği arttırmaya yönelik deneysel çalışmalar yapılmıştır. Yapılan deneylerde üç fazlı motorun 50 Hz frekansta çalıştırılması durumunda 380 V gerilim altında ortalama yaklaşık 2 A, 45 Hz frekansta çalıştırıldığında 380 V gerilim altında ortalama yaklaşık 1.87 A ve 40 Hz frekansta çalışması durumunda ise 380 V gerilim altında ortalama yaklaşık 1.73 A akım çektiği ölçülmüştür. Ölçülen bu değerler frekansın değiştirilmesi ile kompresörün elektrik tüketiminin azaldığını göstermektedir. 50 Hz frekansın referans kabul edilmesi durumunda enerji tasarruf oranlarının 45 Hz ve 40 Hz için sırasıyla % 6.5 ve% 13.5 olduğu ortaya koyulmuştur.

Frekansının azaltılması ile kompresördeki enerji tüketiminin azalmasına karşın toplam soğutma yükünü karşılaması için gereken süre miktarının arttığı gözlemlenmiştir. 50 Hz frekansta 10 oC'lik bir soğutma elde etmek için sistemin ortalama yaklaşık ortalama 8 Saat 20 dakika, 45 Hz frekansta 10 oC'lik bir soğutma için 9 saat 40 dakika ve 40 Hz frekans için ise yaklaşık ortalama 12 saatlik bir süreye ihtiyaç olduğu gözlemlenmiştir.

Toplam soğutma yüküknün karşılanması açısından bakıldığında 10oC'lik bir soğutma için 50 Hz frekansla çalışılması durumunda ihtiyaç duyulan enerji miktarının, 45 Hz ve 40 Hz ile kıyaslandığında sırasyıla yaklaşık ortalama % 5 ve % 27 oranında daha az olduğu anlaşılmıştır. Bu durum dikkate alındığında soğutma yükünün tamamının tek bir frekansta çalışılarak karşılanması isteniyor ise 50 Hz frekansta çalışmanın en mantıklı olacağı açıkça görülmektedir. Ancak soğutma yükünde meydana gelen değişimlere göre anlık yükleri karşılamak adına motorun farklı frekanslarda çalıştırılmasın enerji verimliliği açısında büyük avantaj sağlayacağı ortadadır.

Abstract:
In the recent years the industrial factories and buildings are used management system controllers in order to control the operations of heating, ventilation, air conditioning system, lighting systems, and some electrical equipment. The controlling systems are increased the ability to save energy and reduce an excessive energy consumption. The variable frequency drive (VFD) is one of the method that achieved to control the frequency of induction motors. 

This study presents the effect of installing variable frequency drive (VFD) for cooling systems to save energy by controlling frequency parameter using Arduino as a microcontroller board. During doing multi test with (VFD), the three phase AC compressor motor is tested on different frequencies and obtained different values of current at each frequency, at 50 Hz the current is 2A, at 45 Hz the current is 1.87A, finally at 40 Hz the current is 1.73A at the same voltage 380V. Assuming that a reference frequency is 50 Hz these measured values indicate that the consumption of electricity by the compressor is reduced by changing the frequency. The test approved that energy saving rates are 6.5% and 13.5% for 45 Hz and 40 Hz. Respectively. In addition, the test are noticed that with decreasing in the frequency the amount of time required to increase, to meet the total cooling load.

Depending on the perspective of meeting the total cooling load, the demand amount of energy for 45 Hz and 40 Hz are 5% and 27% respectiviley.as a result, the amount of energy most be decreased at 50Hz to meet the cooling load. Clearly, if the entire cooling load is operating in a single frequency directly the load will choose 50 Hz as a default frequency. Therefore, according to the fluctuations in the cooling load, the motor will operate at different frequencies in order to meet the instantaneous changing in loads, this facility gives a great advantages in the terms of energy efficiency.