GÜÇ SİSTEMLERİ ANALİZİ - Deneme Sınavı - 8

İlk olarak C. L. Fortescue tarafından açıklanan Simetrik bileşenler metodu dengesiz sistemlerle ilgilidir. Bu teoreme göre n fazörlü dengesiz bir sistem, dengeli fazörlerden oluşan n adet ayrık sistemle çözülebilir ve bunun ispatı “Fortescue” tarafından yapılmıştır. n fazörlü dizinin bileşenlerinin herbirinin genlikleri ve dizinin fazörleri arasındaki faz açıları birbirine eşittir. Normalde dengeli olan üç-fazlı bir sistemde dengesiz hata durumları, her fazda dengesiz akım ve buna bağlı olarak da dengesiz gerilimlerin oluşmasını sağlar.

Akım ve gerilim değerleri sabit empedanslarla ilişkiliyse, sistem lineer sistem olarak adlandırılır.

Simetrik bileşenlerle analiz, simetrik olmayan hataların ve üç faz hatalarının çözümlenip ayrıştırılmasında önemli bir yere sahiptir.

Negatif-sıralı bileşenler, aralarında ± ° 120 faz kaymasına sahip ve açısal olarak negatif yönde sıralanmış üç ayrı fazörden meydana gelmektedirler. Açısal olarak negatif yön, saat yönünün tersini ifade eder

Vp faz gerilimlerinin sütun vektörüdür, Vs sıralı gerilimlerin sütun vektörüdür ve 3 3 × ’lük A matrisi ise dönüşüm matrisi olarak adlandırılır.

Nötr empedans, pozitif- ve negatif-sıralı devrelerde görülmez. Bu şu gerçeği açıklar; pozitif- ve negatif-sıralı akımlar, nötr empedans üzerinden akmaz. Ayrıca, nötr empedans 3 ile çarpılır ve sıfır-sıralı devresinde yer alır.

Jeneratörler ve motorlar gibi dönen elemanların pozitif- ve negatif-sıralı empedansları genellikle eşit değildir. Ayrıca; Z0 sıfır-sıralı empedansı, Zab = Zac = Zbc karşılıklı faz empedansları sıfıra eşit olduğu sürece, simetrik yükün pozitifve negatif-sıralı empedanslarına eşit değildir.

Simetrik seri empedanslar için pozitif-sıralı akımların sadece pozitifsıralı gerilim düşümüne sebep olduğu gözlenir. Benzer şekilde; negatif-sıralı akımlar sadece negatif-sıralı gerilim düşümü üretir ve sıfır-sıralı akımlar da yine sadece sıfır-sıralı gerilim düşümü üretir. Bununla birlikte, seri empedanslar simetrik değilse, Zs matrisi köşegen değildir, sıralı devreler ayrık değildir ve herhangi bir sıralı devre üzerindeki gerilim düşümü tüm sıralı akımlara bağlıdır.

Jeneratör nötr empedansındaki gerilim düşümü Zn In’dir ve (3Zn) Io şeklinde de yazılabilir.

Kararlı durumda; senkron jeneratöre ait stator dengeli üç-fazlı pozitif-sıralı akımlara sahip olduğunda, bu pozitif-sıralı akımlar tarafından üretilen net mmk , rotor ile aynı yönde ve rotor hızı ile senkron bir şekilde döner. Bu şartlarda, manyetik akının büyük bir kısmı rotor içine dağılır ve Zg1 pozitif-sıralı empedansı yüksek değere sahip olur. Kararlı durumda, pozitif-sıralı jeneratör empedansı senkron empedans olarak adlandırılır.

Üç-fazlı sistemlerde, sitemin analizinin yapılıp matematiksel hesaplamaların düzgün bir biçimde yapılabilmesi için şebeke elemanlarına ait eşdeğer devrelerin sıralı bileşen devrelerinin oluşturulması gereklidir. Bu sayede pozitif-sıralı, negatif-sıralı ve sıfır-sıralı eşdeğer devreleri ayrı ayrı bulunup analiz edilebilir.

sıfır-sıralı bileşenler, eşit büyüklükte ve aralarında 0° faz kaymasına sahip üç ayrı fazörden meydana gelmektedirler.

Pozitif-sıralı bileşenler eşit büyüklükte, aralarında ±120° faz kaymasına sahip ve açısal olarak pozitif yönde sıralanmış üç ayrı fazörden meydana gelmektedirler. Açısal olarak pozitif yön, saat yönünü ifade eder.

Negatif-sıralı bileşenler eşit büyüklükte, aralarında ±120° faz kaymasına sahip ve açısal olarak negatif yönde sıralanmış üç ayrı fazörden meydana gelmektedirler. Açısal olarak negatif yön, saat yönünün tersini ifade eder.

Simetrik yük, sıralı empedans matrisi köşegen olan yük olarak tanımlanmaktadır; yani, (2.51)-(2.54) aralığındaki bütün karşılıklı empedanslar sıfırdır.

Kararlı durumda, pozitif-sıralı jeneratör empedansı senkron empedans olarak adlandırılır.

Yüksek- ve orta-gerilim Y sargılarının pozitif-sıralı gerilim ve akımları, düşük-gerilim Δ
sargılarının benzer niceliklerinden 30° ileridedir.

Birim pozitif- ve negatif-sıralı devreler, faz kaymasını içermektedir. Amerikan standartlarına göre, Y − Δ transformatörünün yüksek-gerilim tarafındaki pozitif-sıralı gerilim ve akımları, alçak-gerilim tarafındaki aynı niceliklere karşılık gelen değerlerin açısal olarak 30° ilerisindedirler. Negatif sıralama için yüksek-gerilim nicelikleri, 30° geridedir.