POMPA TÜRBİN

R

4,5

n ==

0,5

Topraklama nakilinin kesiti akım yoğun

luğu seçilerek bulunabilir. VDE 0140.18 de 4000 A için 50 mm2 ve 6000 A için 70 mm2 as

garî kesit tavsiye edilmektedir. Burada, tah

did eden bir değer olmakla beraber emniyet bakımından 50 A/mm2 alınması uygun olur.

Buna göre kesit

S=

= 100 mm2

Transformatörler topraklanmış yUdız sar7 gılı iseler, kazıklar yıldız noktasının toprak

lanmasında kullanılabilir.

İyi bir potansiyel dağılışı elde etmek üze

re transfonnator altlarında toprak şebekesini sıklaştırmak şayanı tavsiyedir.

Çevrede potansiyel gradyanının ortala ma değeri, D toprak şebekesinin diyagonali olmak üzere

%I

G=

(5)

D

(•

ile bulunur S == 40 ohm.metre, I = 4900 A, D = 93 metre değerleri (5) formülünde yerine konarak G = 90 V bulunur.

Toprak şebekesi, 20 x 2 ve 30 x 3 mm lik bakır çubuklar veya 50 mm2 lik bakır nakil vasıtası ile cihazların toprak bağlantı uçları na bağlanarak tamamlanır. Bu irtibatlar aynı zamanda yukarıda hesaplanan topraklama sis temini ıslâh ederler.

Yazan: E. E. JASKİ

Çeviren: Türkmen ATKAT

Y. Müh.

Pompa Türbinler, ekonomik güç kay , nağı olarak günden güne revaç bulmaktadır lar. Normal hidrolik türbinlerin kullanıla madığı çok yerlerde kullanılabilme hususi yetleri sayısız avantajları arasındadır.

Pompa Türbin, mütenaviben santrifüj pompa yahut hidrolik türbin olarak kullanı labilen bir hidrolik makinedir. Hidroelektrik gücü pompalama ile depo etme metodunun geliştirildiği yerlerde kullanılır. Pompalama ile depo edilmiş güç yeni bir fikir değildir. Avrupada 75 senedenberi kullanılmaktadır. Bu, gücü muhafaza etmenin bir şeklidir ve hem i*p. ı prar hem de ekonomik olduğu is pat edilmiştir.

Çok yerlerde gündüz ve gece yükleri dai mi olarak değişir. Gündüz azami haddini bu lan yük geceleyin aniden düşer. Hafta sonla rı ve tatillerde de yük oldukça azdır.

Dünya, elektrik gücünün mühim bir kıs mı buhar türbinleri gibi termik tesislerden elde olunur. Buhar elde etmek için gereken ısı, kömür,'akar yakıt, gaz gibi fosil yakıtlar dan temin edilir. Ekonomik sebeblerle, çok çabuk tükenmemeleri için bu yakıtları birik tirmek çok mühimdir.

Buhar türbinlerinin hacımları arttıkça

daha ekonomik oldukları bilinen bir haki kattir. Bu gün, 300000 ve 450000 kW İlk bu har türbinleri imal edilebiliyor. Bü'tün buhar türbinleri en ekonomik çalışmalarını, devam lı olarak, günde 24 saat, senede 365 gün yük sek güç faktörü ile çalıştıklarında yaparlar.

Yükün gece ve gündüz değişmesi, gün düzleri yüksek, gece, hafta sonlan ve tatil lerde düşük, testere dişli bir yük eğrisi mey dana getirir. Her güç sistemi, meselâ buhar türbinleri, belli tepe yüklerini karşılamak için kâfi derecede ve herhangi bir inkıta ve ya arızada da yükü almak üzere yedek tesi satı havi olmalıdır. Bunların daimi olarak yüksek güç faktöründe çalışamıyacaklan aşi kârdır. Bazıları çalışmayıp duracak, bazıları ise ani yük artması gibi değişiklikleri karşı lamak için boşta çalışacaklardır.

Her yerde elektrik gücü ihtiyacı günden güne artmakta ve gittikçe daha büyük ünite lere lüzum hasıl olmaktadır.

Mümkün olduğu kadar fazla üniteyi de vamlı olarak yüklü tutabilmemiz için yük eğrisini islâh etmemiz lâzımdır. Gücün art ması ile tepe noktalarının yükselmelerine karşılık minimum noktalan ayni derecede yukselmemektedirler. Binaenaleyh, bu ıslahı

• UM. — 18 20

3S

yapabilmemiz için yuk eğrisini yaymalı ve sistemin bütün ünitelerinin yüklerini inkişaf ettirmeliyiz.

Gücün Biriktirilmesi Yük eğrisini yaymanın bir metodu, tepe yüklerde kullanılmak üzere güç fazlalıklarını depo etmektir. Büyük miktarda elektrik gücünü birikti recek imkânlar henüz bulunamamıştır. Hid rolik gücü biriktirmek gibi çok basit bir hal çaresi mevcuttur. Buna pompalanarak depo edilmiş hidroelektrik güç denir. Pompalama ile depo etme tesisatı için elverişli bir yer oi duğunda bu usulü tatbik edebiliriz.

Metot, fazla gücü kullanarak daha yük sek seviyedeki bir göle suyu pompalamaktır. Gol dolduğunda, tepe yüklerinde, bir hidro lik türbini çalıştırıp güç hasıl etmek üzere suyu tekrar aşağıya akıtabiliriz. Fazla gücün maliyeti, tepe yüklerinde satılan güçten da ha azdır. Bu,, pompa ile depolamayı ekono mik ve iyi bir para yatırımı şekli yapar.

Avrupada, aynı şaft üzerinde iki ayrı santrifüj pompa ve hidrolik türbin ve bunla rın arasına monte edilmiş bir generator mo tor bulunan ünite şekli kullanılır. Generator motor, türbin tarafından çalıştırıldığında güç verir, pompa tarafından çalıştırıldığında da su pompalar. Bunun için, hidrolik veya me kanik kavramalı iki hidrolik ünite gerektir. Böylece, pompa ile depolama ünitesi pahalı olur ve fazla yere ihtiyaç gösterir. Fakat bu na rağmen bu ünitelerin çok ekonomik ol dukları ispat edilmiştir.

Allis Chalmers firması, daha basit ve ucuz bir pompa türbinini inkişaf ettirmiş tir. Bu. direkt olarak bir generator motora bağlı tek bir hidrolik makineden ibarettir. Kullanılan hidrolik türbin1 ere çok benzer. Pompalama için sistemden güç çeken motor, aşağı seviyeden yukarı seviyedeki göle su sevkeden pompayı çalıştırır Güç vermek için de, su, depolanan gölden aşağı akarak tür bin ve generatörü çalıştırıp sisteme gerisin geriye güç verir. Ünite, pompalama için bir yönde, güç verme için de aksi yönde çalışır.

Pompa Türbinde bir spiral yuva, bir türbin, hareket ye kontrolü mümkün kapak lar, bir dirsekli boru ve bir de çelik çıkış ucu mevcuttur. Ekseri, en ekonomik Pompa türbinler, en az 10000 kW çıkışlı büyük üni telerdir. Muayyen düşü şartlan altında 200000 kW lık üniteler de yapılabilir. Ekono mik olarak çalışabilmeleri için gerekli düşü 50 ile 1250 feet arasında olmalıdır.

Firma, Brezilyanın Sao Paulo Elektrik Şirketi için her biri, 89 feet düşüde 19000 hp güç sağlayan ve 78 feet düşüde de saniyede 1800 feet küp (cfs) su pompalayabilen 3 üni

te imal etmiştir. Amerikada ilk kullanılan pompa türbin Allis Chalmers firması ta rafından Colorado'daki Flatiron güç santra lı için yapılmıştır. Bu ünite 290 feet düşüde 12000 hp istihsal eder ve 200 300 feet'e su pompalayabilir. Bu, pompalama ve güç ver me için iki ayrı hızda çalışabilen ilk ünite dir. 60 frekansla senkron makina olarak, N pompalamada 300 rpm ve güç vermede de 257 rpm de çalışan bu makine için yeni çizim ve hesap tarzı gerekmiştir.

Dünyadaki en büyük pompa türbin Caro lina'da Hiwassee güç santralı için imal edil miştir. Bu ünite, 233 feet düşüde 120000 °hp, 190 feet düşüde de 80000 hp güç verir ve 205 feet'e 3900 cfs, İ72 feet'e de 46000 cfs su pom palayabilir. Hız, her iki yönde de 105,9 rpm dır. Dünyanın en büyük motoru olan motor 102000 hp liktir. Türbin de, 22 feet çapında dünyanın en büyük Francis türbinidir.

Pompayı Çalıştırma

Bukadar büyük bir pompayı harekete geçirebilmek için, kapaklar kapalı ve tam su dolu halde 27000 kW lâzımdır. Bu, sistemden fazla akım çekilmesine sebeb olur. Türbin deki suyu boşaltıp hareketi havada başlat makla ilk hareket gücü 2000 kW a kadar dür şürülebilmiştir. Su, türbinin dibinden itiba ren, 15 feet kadar yüksektir. 5 feet'e kadar düşürülür. Operatör bir düğmeye basmakla içeriye 3 00 psi'lik basınçta hava sevkeder. 1 dakika kadar sonra 3700 feet küp su, 5 feet seviyesine indirilir. Bu seviyede, bir anahtar havayı keser ve kontrol odasına pompanın harekete hazır olduğunu haber verir.

Motor, yükün azalmasiyle yan voltajda harekete geçebilir ve çekilen akım da tam yüktekine nazaran az olur. Operatör hareket şalterini kapar ve pompa türbin çalışmağa başlar. Böy^ büyük bir motorun normal hızı olan 105 9 rpm'e çıkması 2 dakika kadar sü rer. % 98 hızda, röleler, hareket şalterini açar, 1 saniye sonra da devamlı çalışma şal terlerini kaparlar Motor 13800 voltluk tam voltaya bağlanmış olur. Zaman aralığı, mo torun yan voltajdaki frekansının tam vol tajdaki frekansına düşmesini sağlayacak şe kfde ayarlanmıştır. Operatör kapaklan aça cak kumandayı yapar. Pompalamada her 15 feeflik düşü için ayn kapak durumu mev cuttur Kapaklar en alçak seviyede % 90 ve en yüksek seviyede % 50 açılır. Kapaklann ay allanması ile pompanın daimi olarak en iyi verimde çalışması sağlanır. Pompalama nın sonunda, operatör kapaklan kapar, şal terler açılarak motor devreden çıkar. Motor yan hızına düşünce hava frenleri otomatik

S.M.U. —

Su gücünü elektriğe çevirme: Gündüz, ev ve fabrikalar en yüksek elektrik ihtiyaç1 irini gösterdikleri zaman, su aşağı akarak türbini güç hasıl edecek yönde çevrir.

Elektriği tekrar depo edilmiş su gücüne çevir me : Gece, güç çekilişi az olduğunda, diğer santrallardan elektrik geri gelerek generatör motoru, üniteyi, yukarıdaki göle su pompaiı yacak ters yönde döndürür. olarak rotora tatbik edilip makine durduru lur.

Motor rotorunun kütlesi, 40 inen şaft, türbin ve onun hidrolik itmesi ile beraber aşağıya doğru yatağa 700 tonluk bir yük bin dirir. Duruştan harekete geçerken, yatağın Batbit kaplı yüzeyinin harab olmaması için yüzeyler arasında bir yağ tabakasının bulun ması şarttır. Harekete geçmeden hemen ev vel yatakların merkezinden içeriye 1000 psi yüksek basınçlı, yağ sevkedilir. 0.002 ineh'ten daha az kalınlıkta olan yağ tabakası sürtün meyi, bu muazzam yükü iki kişinin kolaylık la döndürebileceği kadar azaHır. Yüksek ba sınçlı yağ, durdurmada da, hız normalin ya nsına düşer düşmez gene sevkedilir.

Türbin çalışması için, operatör kapakla n biraz açar. Su içeriye hücum ederek tür, bini döndürür. 2 3 dakikada hız 103 rpm'l bulur. Bundan sonra, operatör dikkatle kon trol ederek hızı 105.9 rpm'e'çıkanr. Ünitenin

E M. M. — 18 20

frekansı sistemin frekansına eşit olduğun da, senkronoskopun göstergesi saatin 12 du rumunu gösterir. Bu anda operatör ana şal teri kapayarak üniteyi hattâ bağlar Sonra, kapaklan yavaşça açarak generatorü yükler. En nihayet kapaklar tam açılarak genera tör sisteme güç verir Durdurma için de, ka paklar, yüksüz hızdaki duruma gelinceye ka dar kapatılarak şalter açılır ve ünite hattan aynlır. Kapaklar sıfır durumuna kadar ka patılır, hız normal hızın yansının altına düş tüğünde otomatik hava frenlerinin tatbiki ile makine durdurulur.

Güç Kaybı

Pompalamada, üniteden motora güç kaybı olursa ne olıir? Bir alçak akım röle si çıkış kapılannı kapatacak tesisi çalıştınr. Tam açıktan kapanma müddeti 25 saniyedir. Evvelâ, su akımı aniden durur. Bu takriben 4 saniyede olur. Sonra, su, hâlâ pompalama yönünde dönen türbine gerisin geriye akarak fren vazifesini görür. 7 8 saniye içinde dö nen kütle durur. Kapaklar kısmen kapalıdır ve kapanmakta devam etmektedir. Dönen kütle,, türbin yönünde dönmeğe başlar Ka paklar sıfır durumuna geldiğinde, ünite, tür bin yönünde sıfırdan % 25 normal hıza yük selir. Kapakların sıfır durumunda frenler otomatik olarak tatbik edilerek ünite durur.

Generatör çalışmasında güç düşerse, bir alçak akün rölesi kapaklan kapatacak ku mandayı verir. Türbin normal hızına yükse lir. Bu andaki düşüye tabii olarak, 10 saniye den az bir zamanda azamî aşın hızını bulur. Kapaklar kapanmakta devam eder ve dönen kütle ağır ağır yavaşlar. Yan hızın altında otomatik frenler tatbik edilerek ünite dur durulur. Hiwassee'deki en yüksek düşüde azami aşın yük,, normal hızın % 46 sından fazla olmayan 155 rpm'e sebeb olur. Bütün ünite bu hızda emniyetle çalışacak şekilde imal edilmiştir.

Pompa Türbinlerin Avantajları

Pompa türbinler, malum türbinler gibi, güç sistemlerinde çok faydalıdırlar. 3 5 sa niyelik çok kısa bir zamanda harekete geçe bilirler. Bir Pompa türbin, türbin çalışma sı için sistemde senkron kondenser olarak ça lıştmlabilir ve 1 dakikadan az bir zamanda yüklenebilir,

Bir buhar türbininin, duruş halinden ha rekete geçnrede, tam buhar basıncı tatbik edilmeden evvel çok yavaş olarak ısıtılması lâzımdır. Bu iş saatlerce sürebilir. Pompa türbinin ömrü normal bir buhar türbinin den % 25 30 daha uzundur.

Artık Nükleer güç kullanmanın eşiğine varmış bulunuyoruz. Nükleer santrallar kul lanıldığında bunların çok yüksek bir yük faktöründe, pratik olarak günün her saatin de, çalışmaları gerektir. Pompa türbinler, geniş tepe yükleri temin etmekle nükleer güç santrallanrün yük faktörlerini ıslah edecek

ler, ilâve termik ünitelerin de tepe yüklerini besleyeceklerdir.

Pompa türbinler, kullanılan hidrolik türbinlerin uygun olmadığı pek çok yere tat bik edilerek onların yerini doldurabilirler. Bir gun, pompa türbinler, bugün inşa edilmiş umumî hidrolik türbinler kadar bize güç te min edebilir ve belki de onları geçebilirler.

Tek yan band ile muhabere tekniği

Abdurrahtman DURÜTÜRK Y. Müh

, I. GENEL BİLGİ

Uzak mesafelerle muhabere için frekans sahasının en uygun kısmı, yüksek frekans sa hasına düşen 2 ilâ 25 megasikl arasıdır. Bildi ğimiz genlik (amplitüd) modülasyonu ile bir frekansta neşriyat yapan bir istasyonun bu frekansın altında ve üstünde en az beşer ki losikldan 10 kilosikfiık bir frekans bandını işgal ettiği malumdur. Yanyana çalışan is tasyonların , birbirini taciz etmemesi için birbirinden 10 kilosikl farklı bir taşıyıcı fre kansla çalışmaları icabeder. Bunun neticesi olarak faydalı frekans sahasında bir mega sikle ancak 100 ve 25 — 2 = 23 megasikllık sa haya da sadece 2300 istasyon sığdınlabilir. Bugünün gerek sivil ve gerekse askerî saha da artan telsiz muhabere ve neşriyat ihti yaçlarını bu kadar az bir adede sığdırmanın ne kadar güç olacağını herkes takdir edebi lir. Şunu da hatırdan çıkarmayalım ki bu rakkam sadece bir saha, bir memleket için değil, gök dalgalarile uzak mesafelere de neş riyat yapılabilmesi dolayısile dünya çapın dadır. Bu sahada artan istasyon kalabalığı tacizleri artırdığından, buna bir çare olarak bir sahaya fazla istasyon yerleştirmeyi araş tıranlar" tek yan bandın kullanılmasını dü şünmüşler ve bunu inkişaf ettirmişlerdir.

Modülasyon esasında taşıyıcı dalga fre kansının modüle edildiği ses frekansı kadar azalıp çoğaldığı ve yan band denilen her bir tarafından modüle edici dalganın bütün ev safını taşıdığı malûmdur. Mademki sadece bir taraf (tek yanbarid) modüle edici dalga nın bütün evsafını taşımaktadır, o halde hem taşıyıcı dalga ve hem de bir tarafın frekan sını süzüp yok etmek yani neşrettirmemek suretile tek bir yan bandla muhabere sağla mak imkânı mevcuttur. Süzülüp atılan yan

KOT : £ ile toplamlar ifade edilmiştir.

band ise başka bir muhabere için kullanıla

bileceğinden, eskiden tek bir istasyonun işgal

ettiği frekans bandına iki istasyon sığdırmak

ve dolayısile birbirine karıştırma yapmadan

muayyen bir frekans sahasından istifade e

decek istasyon adedini iki misline çıkarmak

mümkün olmaktadır.

. Eğer genlik modülasyonu elde etmek için

e = E Cos (w t + 0 ) olan bir taşıyıcı dal

cc

o

c

ga voltajı üzerine bir e = E Cos (w t + 0 )

İS

olan ses frekans voltajı eklenirse modülas

yon neticesi bildiğimiz gibi:

e2 = Ec Cos (wct + 0 c) (Taşıyıcı Dalga)

+

£ EcEs Cos [(wc — ws)t + 0 c — 0 s ]

(Alçak Yan Band)

EcEsCos [(wc + ws)t + 0c + 0s] (Yüksek Yan Band)

meydana gelir. Burada görüleceği gibi taşı yıcı dalga nasıl bir sinüs dalgası ise yan bandlardan her biri de frekansı taşıyıcı dal ga ile modüle edici dalga frekanslarının top lamına (yüksek yan bandda) veya farkına (alçak yan bandda) eşit yine bir sinüs dal gasıdır, (Şekil 1 b ve c). Taşıyıcı dalga ile birlikte her iki yan band veya sadece bir yan band mevcut olursa modülasyon genlik şekli hemen hemen aynıdır. Sadece taşıyıcı dalga nın frekans değişmeleri farklı olur (Şekil 1 b ve f). Modüle edilmiş bir dalgadan sadece taşıyıcı dalga süzülmüş .olur ve her iki yan band bırakılırsa modüle edici dalganın 180 derece faz farklı iki kısmından müteşekkil bir modülasyon zarfı içinde modülasyon ka lır (Şekil 1 e).

E. M M. — 19 20