Tıbbi makinelerin arızalanması, güç kalitesi sorunlarını giderme işlemine sistematik bir şekilde yaklaşılmasının önemi için verilebilecek klasik bir örnektir. Bu hikâyeyi, bağımsız bir yüklenici olan ve birçok yüksek teknolojili üretim tesisi ile çalışan Mike paylaşıyor.
Sorun
Mike, elektrik sistemi ile büyük sorunlar yaşayan bir bina yöneticisi ile sahada görüşüyor. Yöneticiye göre binasındaki hiç bir elektriksel birim düzgün çalışmıyor ve henüz hiç kimse bunun sebebini bulabilmiş veya bir çözüm önerilmiş değil. Yönetici Mike’a, üç elektrikçisinin de işi bıraktığını ve şimdi başının büyük bir dertte olduğunu söylüyor.
Mike, problemin daha ayrıntılı bir resmini oluşturabilmek için sorular soruyor, ancak verilen cevaplar pek de yardımcı olmuyor. “Karar veremediğinde en kötüsünden başla” prensibini uygulamayı seven Mike, binadaki en kötü problemlerin yaşandığı alana gitmek istiyor.
Görsel ipuçları
Bir köşede, önemli bir test prosedürünü gerçekleştiren tıbbi bir makine bulunuyor. Makine büyük bir ekran, klavye ve kontrol paneli ile beraber ekipmanın diğer parçalarına giden birçok kablo ve hortuma sahip. Kullanıcı ekranı, test prosedürünü “Devam Ediyor” olarak gösteriyor.
Makinenin yanında devre kartının onarımı için bir çalışma tezgâhı kurulmuş. Çalışma tezgâhında havya, ışıklı büyüteç ve fan bulunuyor. Çalışma tezgâhının güç kablosu, büyük makine ile aynı prize takılı. Mike, çalışma tezgâhının başında olan ve uzanarak fanı çalıştıran kişiyi izliyor. O anda, tıbbi makinenin kullanıcı ekranı bir anlığına kararıyor ve tekrar açıldığında ekranda büyük harflerle “Program Reset” ifadesi görüntüleniyor.
Ölçüm ve değerlendirme
Mike, her iki yükü besleyen prizde gerilimi ölçüyor. Mike’ın Fluke 87 V Endüstriyel Multimetresi 115 V ölçüyor. Bina yöneticisi Fluke 27 II Sağlam Dijital Multimetresi ile 118 V ölçüyor. Bu farkın sebebi ne?
Fluke 87 V’nin sağladığı true-rms ölçümleri, kare dalgalarda veya kare dalgaya benzeyen dalga biçimlerinde, size doğru ancak Fluke 27 II gibi ortalama yanıtlı aygıtlarındakinden daha düşük değerler verir. Mike Fluke 120B Endüstriyel ScopeMeter cihazını bağlar ve gerilim dalga biçimini görüntüler. Görüntü, dalga biçimi üst noktada önemli ölçüde kırpıldığından dalganın sinüs dalgası yerine kare dalgaya dönüştüğünü gösterir. Tepe değeri, beklenen 162 V değeri yerine yalnızca 135 V olarak ölçülüyor.
Mike, sistemin tek hat şemasını çizer. Tek hat şeması, test alanına güç sağlayan transformatörün binanın karşı köşesinde, neredeyse 500 fit (152,4 m) uzaklıkta olduğunu gösterir. Bu transformatördeki çoğu yük lineer değildir ve gerilim tepe yaptığında transformatörün uç noktada akımlar çektiği gözlemlenir. Yüksek uçta akım ve yüksek empedansın birleşimi uzun vadede, devrenin sonunda yani tam olarak test alanının olduğu yerde ciddi gerilim kırpılmalarına neden olur.
Teori ve analiz
Tıbbi makinenin dahili devreleri düşük gerilim DC ile çalıştığından dahili güç kaynağının, düzgün çalışması için belirli bir minimum tepe gerilimi gerektiren bir diyot/kapasitör giriş devresine sahip olması gerekir. Tıbbi makinenin üzerindeki isim levhası, makinenin 100 ila 135 V rms AC besleme gerilimine ihtiyaç duyduğunu gösterir. Makineyi tasarlayan ve isim levhasını sağlayan mühendisler, besleme geriliminin sinüs dalgası olacağını ve bu yüzden minimum tepe değerinin 141 V tepe değeri (100 x 1,41) olacağını varsaymışlar. Tepe giriş gerilimi yalnızca 135 V olarak ölçüldüğünden makinenin, gerekli olan minimum değerden hâlihazırda 6 V düşük bir tepe geriliminde çalıştığı anlaşılıyor. Fan çalıştığı anda, fan motoru tarafından çekilen kalkış akımı, gerilimi makinenin güç kaynağının regülasyon dışına çıktığı bir noktaya kadar düşürüyor. Makinenin sıfırlanmasının sebebi bu.
Çözüm
Gerilim tepe noktasının kırpılması problemi (üst bölgenin düzleşmesi), yüksek teknolojili binalarda sık rastlanan bir durumdur. Şu anda kullanılan birçok bina, günümüzde genel olarak kullanılan muazzam sayıdaki bir dizi bilgisayarın veya lineer olmayan yüklerin üstesinden gelecek şekilde tasarlanmamıştır.
Bu durumda, transformatör ve yük arasında gerçekleşen gerilim düşmesi olaylarını azaltmak için kapsamlı bir yeniden kablolama gerekli olabilir. Alternatif bir çözüm ise hassas yüklerin transformatöre yaklaştırılması olabilir.