Sanayideki değişken yüklü asenkron motorlarda enerji verimliliği simulasyonu ve uygulamaları
Energy efficiency simulation and applications in variable load induction motors in industry
Yazar: YAVUZ ALTIPARMAK
Danışman: DOÇ. DR. SÜLEYMAN SUNGUR TEZCAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Ülkemizde elektrik üretiminin ortalama %46'sı doğal gaz ve ithal kömür kaynaklı ithal kaynaklara bağlıdır. Bizim gibi gelişmekte olan ve enerjide dışa bağımlı ülkeler için enerjinin verimli kullanılması, kWh birim fiyatının sanayide yaklaşık 4 TL olduğu günümüz şartlarında ekonomik bakımdan son derece önemlidir. Türkiye'de tüketilen elektriğin sanayideki payı %45,7'dir. Türkiye genelindeki elektrik tüketiminin %36'sı, sanayi genelindeki tüketimin ise %70'i asenkron motorlarda gerçekleşir. İşletmelerdeki talebe göre değişken yüklü karakter gösteren fan-pompa-kompresör uygulamalarındaki bu oran tüm asenkron motor kullanımının %58'i kadardır, genel olarak yük miktarı vana, klape, damper, by-pass, on-off çalışma vb. yöntemlerle sağlanmaya çalışılır. Bu tür klasik yöntemler yerine, teknolojik gelişmeler neticesinde, ortalama %20-50 aralığında enerji verimliliği sağlayan motor hız kontrol uygulamaları hızla yaygınlaşmaktadır; verimlilik yanında kontrol kabiliyetleri ve otomasyon kolaylıkları önemli tercih sebeplerindendir. Ayrıca sanayideki tüm asenkron motorlarda tasarımından kaynaklanan yüksek verimli motorları tercih etmek de %2-10 aralığında enerji verimliliği sağlar ki bu da son derece önemli bir seviyedir. Bu çalışmamızda, alçı ürünleri üretimi yapan bir fabrikada, genel motor kullanım profili ve kontrol Şekilleri incelenerek, başlangıç olarak, belirlenen 2 adet klape kontrollü fanda frekans konvertörlü hız kontrol uygulaması ve ayrıca, pompa ve konveyor olmak üzere 2 farklı makinada yüksek verimli motor uygulamalarının, sürücü ve motor firmaları tarafından sağlanan programlarla simulasyonu, uygulamaları ve sonrasındaki ölçümleri yapılarak sonuçları değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda frekans konvertörlü hız kontrol uygulamalarında %76-78 aralıklarında tasarruflar ve 2,3-2,4 ay aralıklarında geri ödeme süreleri elde edilirken; verimli motor uygulamalarında ise %6,6-6,8 aralıklarında tasarruflar ve 10,6-14,2 ay aralıklarında geri ödeme süreleri elde edilmiştir. Netice olarak, uygulama yapılan tesisteki yetkililerin beklemediği düzeyde başarılı tasarruflar sağlanmış ve sonrası için bu çalışmaların tüm fabrika geneline yaygınlaştırılması kararına sebep olunmuştur.                    

Anahtar Kelimeler: Verimlilik, verimli motor, hız kontrol, frekans konvertörü, asenkron motor

Abstract:
An average of 46% of electricity production in our country is dependent on imported resources originating from natural gas and imported coal. The efficient use of energy for developing and foreign-dependent countries like us is extremely important economically in today's conditions, where the unit price of kWh is approximately 4 TL in industry. The share of electricity consumed in Turkey in the industry is 45.7%. Asynchronous motors account for 36% of electricity consumption in Turkey and 70% of industry-wide consumption. This rate in fan-pump-compressor applications with variable load characteristics according to the demand in the enterprises is 58% of all asynchronous motor usage, in general, the load amount is valve, damper, by-pass, on-off operation, etc. methods are attempted. Instead of such classical methods, as a result of technological developments, motor speed control applications that provide energy efficiency in the range of 20-50% are rapidly becoming widespread; In addition to efficiency, control capabilities and automation facilities are important reasons for preference. In addition, choosing high efficiency motors due to its design in all asynchronous motors in the industry provides energy efficiency in the range of 2-10%, which is an extremely important level. In this study, in a factory producing plaster products, the general motor usage profile and control types were examined, and as a start, frequency converter speed control application in 2 selected damper-controlled fans, and also high-efficiency motor applications in 2 different machines, pump and conveyor, driver and driver applications, and its simulations, applications and subsequent measurements were made with the programs provided by the motor companies and the results were evaluated. As a result of the studies, savings in the range of 76-78% and payback periods in the range of 2.3-2.4 months were achieved in frequency converter speed control applications; In efficient motor applications, savings in the range of 6.6-6.8% and payback periods in the range of 10.6-14.2 months were achieved. As a result, successful savings were achieved at an unexpected level by the authorities in the facility where the application was made, and it was decided to expand these efforts to the entire factory for the future.

Key Words: Efficiency, efficient motor, speed control, frequency converter, induction motor