asenkron motorlara yol verme sunu

KOCAELİ TEKNİK LİSESİ ELEKTRİK BÖLÜMÜ OTOMASYON ATÖLYESİ – www.kumanda.org

KOCAELİ TEKNİK LİSESİ ELEKTRİK BÖLÜMÜ OTOMASYON ATÖLYESİ ASENKRON MOTORLARIN DEVİR SAYISINI DEĞİŞTİRİLMESİ

ASENKRON MOTORLARA YOL VERME ASENKRON MOTORLARI FRENLEME

DERS NOTU

MEHMET TOSUNER 2008


ASENKRON MOTORLARIN DEVİR SAYISINI DEĞİŞTİRİLMESİ

Asenkron motorların devir sayısının değiştirilmesi : Asenkron motorlarda devir sayısını veren formül

pfns

.60=

ns : Bir dakikada statorda oluşan döner alan devri. f : Frekans. p : Kutup çifti sayısıdır.

Rotor devri yukarıda verilen senkron devirden kayma oranı kadar daha düşük olacaktır. Formülden de görüleceği üzere asenkron motorun devrini değiştirmek için ya motora uygulanan gerilimin frekansının yada motor kutup sayısının değiştirilmesi gerekmektedir. Kutup sayısı değiştirerek devir sayısının değiştirtmesi: Dahlender motorlar ( Tek sargı çift devirli motorlar ) Devir formülünden kutup sayılarına göre senkron devirler şu şekilde bulunur 2 kutup için 3000 d/dk 4 kutup için 1500 d/dk

6 kutup için 1000 d/dk 8 kutup için 750 d/dk

10 kutup için 600 d/dk 12 kutup için 500 d/dk

Stator içerisine faz bobinlerinin yerleştirilmesi kutup sayısına göre yapılmaktadır. Bu nedenle motorların kutup sayılarını sonradan değiştirmek, sargı yerleşimlerini değiştirilemeyeceği için imkansızdır. Fakat sarım sırasında bobin gurupları orta noktadan çıkarılacak bir bağlantı ucu vasıtası ile birbirinin iki katı olan kutup sayıları motor bağlantı uçlarının değiştirilmesi sayesinde sağlanabilmektedir.


Aşağıdaki prensip bobin şekillerinden birincisinde akım birinci bobinin girişinden verilmiş ve bu bobin diğer bobine seri bağlanmıştır. Bu bağlantı ile 4 kutup elde edilmiştir. İkincisinde bobinlerin orta noktasından akım verilip birinci bobinin girişi ve ikinci bobinin çıkışı birleştirilip akım çıkışı alınmış ve 2 kutup elde edilmiştir.

N S SN

S N SN

Dahlender motor bağlantısı ile 2/4 – 4/8 – 6/12 gibi birbirinin iki katı kutup ve 3000/1500 – 1500/750 – 1000/750 iki katı devirler elde edilebilir.


Sabit Momentli Dahlender Motorlar ( Seri üçgen / Parelel yıldız ) : Her iki devirin anma momentleri birbirine çok yakındır bu nedenle sabit momentli olarak adlandırılırlar. Güç ve akım değerleri ise birbirinden farklıdır. Dahlender motorların en çok kullanılan türüdür. Pistonlu pompalarda, kompresörlerde ve bant motorları gibi uygulamada kullanılırlar. Düşük devir bağlantı:

1W2V

2U

1V

2W

1U

Düşük devir yani büyük kutup sayısı için 1U – 1V – 1W uçlarından 3 faz ( L1 – L2 – L3 ) beslemesi yapılır ve 2U – 2V – 2W uçları boş bırakılır. Seri üçgen bağlantı

2U

2W

2V 3 ~ M

L3

L2

L11U

1W

1V


Sabit Momentli Dahlender Motorlar ( Seri üçgen / Parelel yıldız ) : Yüksek devir bağlantı :

2W

1V

1U 1W

2V

2U

Yüksek devir yani küçük kutup sayısı için 2U – 2V – 2W uçlarından 3 faz ( L1 – L2 – L3 ) beslemesi yapılır ve 1U – 1V – 1W uçları kısa devre edilir. Paralel yıldız bağlantı

L1 M2V

2WL3

L2 3 ~

2U

1V

1W

1U


Sabit Güçlü Dahlender Motorlar ( Seri üçgen / Parelel yıldız ) : Her iki devirin anma güçleri ve akımları birbirine çok yakındır bu nedenle sabit güçlü olarak adlandırılırlar. Sabit güçte devir sayısı ve moment ters orantılı olduğundan motorun yüksek devir momenti düşük devir momentinden küçüktür. Düşük devir bağlantı: Yüksek devir bağlantı :

L1 M2V

2WL3

L2 3 ~

2U

1V

1W

1U

Düşük devir yani büyük kutup sayısı için 2U – 2V – 2W uçlarından 3 faz ( L1 – L2 – L3 ) beslemesi yapılır ve 2U – 2V – 2W uçları kısa devre edilir. Paralel yıldız bağlantı

2U

2W

2V 3 ~ M

L3

L2

L11U

1W

1V

Yüksek devir yani küçük kutup sayısı için 1U – 1V – 1W uçlarından 3 faz ( L1 – L2 – L3 ) beslemesi yapılır ve 2U – 2V – 2W uçları boş bırakılır. Seri

üçgen bağlantı


Değişen moment Dahlender Motorlar ( Paralel yıldız / Seri yıldız ) : Yüksek hızda yüksek moment, düşük hızda düşük momentli olarak çalışır. Düşük devir bağlantı: Yüksek devir bağlantı :

2V

2W

2U M 3 ~ 1V

1W

1U L1

L2

L3

Düşük devir yani büyük kutup sayısı için 1U – 1V – 1W uçlarından 3 faz ( L1 – L2 – L3 ) beslemesi yapılır ve 2U – 2V – 2W uçları boş bırakılır. Seri yıldız bağlantı.

2U

2W

2VL2

L3

L1

3 ~ M

1U

1W

1V

Yüksek devir yani küçük kutup sayısı için 2U – 2V – 2W uçlarından 3 faz ( L1 – L2 – L3 ) beslemesi yapılır ve 2U – 2V – 2W uçları kısa devre edilir. Paralel yıldız bağlantı.


Çift sargılı motorlar ( Çift sargı çift devirli motorlar ) Dahlender bağlantıda birbirinin iki katı devir elde edilmekteydi. İki katından farklı devirler elde etmek için aynı stator gövdesine elde etmek istediğimiz devirlere ait iki adet stator sargısı yerleştirilir. Örneğin aynı statora 2 kutuplu ve 8 kutuplu iki adet birbirinden bağımsız sargı yerleştirerek 3000 dev/dk ve 750 dev/dk lık iki farklı devir elde edilebilir. Statora iki adet sargı yerleştirileceği için aynı güçler için tek sargılı motorlara göre iki sargılı motorun hacim büyüklüğü daha fazla olacaktır. Çalıştırmak istediğimiz motora ait sargılara enerji verilir ve diğer devire ait sargıların uçları boş bırakılır. Düşük devir bağlantı: Yüksek devir bağlantı :

2V

2W 3 ~ M

2U

1V

1W

L2

L3

1U L1

3 ~2WL3

2U

2VL2

L1

M

1W

1U

1V


Çift devirli motorların çalıştırılmasında dikkat edilmesi gereken hususlar: - İki devir yönüne ait sargılar aynı anda devreye girmemelidir. ( K81M ve K91-93M kontaktörleri ) - Sıralı çalışmalarda düşük devir ve yüksek devirde motor aynı yöne dönmelidir. - Motor her iki devirde de akımları farklı olacağı için ayrı termik röleler ile korunmalıdır. Bunun haricinde çift sargı çift devirli motorlarda ayrıca; - Çift sargı çift devirli motorlarda motor bir devirde çalışırken diğer sargılarda manyetik alandan dolayı gerilim indüklenecektir bu nedenle boşta kalan motor uçlarında gerilim olabileceğinden dokunulmamalıdır. - Çift sargı çift devirli motorlarda her devir sargısı genellikle yıldız bağlanır eğer sargılar üçgen bağlanmış ise diğer devir çalışmada boşta kalan üçgen bağlı sargı bir noktadan açılmalıdır. Her ne kadar üç faz gerilimin vektöriyel toplamı 0 olsada sargılar arasındaki endüktans farkından 0 olmayacak ve küçükte olsa bir sirkilasyon akımı dolaştırarak gereksiz güç kaybına neden olacaktır. - Çift sargı çift devirli motorlarda devrede olmayan sargılara ait motor uçları açık bırakılmalı kısa devre edilmemelidir. K1 Aksi bir çalışma şartı olmadığı sürece; - Çalışma önce düşük devirden başlatılmalı motor devir aldıktan sonra yüksek devir çalışmaya geçilmelidir. - Yüksek devir çalışmadan düşük devir çalışmaya hemen geçilmemeli motor yüksek devirde şebekeden bir süre ayrılıp devir kaybettikten sonra düşük devir çalışma devreye alınmalıdır.


Etiket üzerinde dahlender motorların bağlantı tipi gösterimi

Sabit Moment

Sabit Güç

Değişen moment Dahlender motor etiketleri Sabit momentli dahlender motor: Etiketinde bir birinden farklı güç, akım değeri görülür her ne kadar sabit momentli olarak isimlendirilse de katalogunda nominal moment değerlerinin iki devirde farklı olduğu görülür diğer dahlender tiplerine göre bu fark nispeten daha azdır.

- 9 - 11 Kw 19 – 24 A 1455 – 2924 d/dk 59 – 35 Nm

5,5 – 7,5 Kw 13 – 16 A 720 – 1430 d/dk 72 – 50 Nm

Değişen momentli dahlender motor: Etiketinde birbirinden çok farklı güç ve akım değerleri bulunur. Katalogu incelenecek olursa düşük devir için düşük moment, yüksek devir için yüksek moment verildiği görülür.

- 9,3 – 37 Kw 27 – 71 A 1476 – 2955 d/dk 59 - 119 Nm

6,5 - 26 Kw 18 – 50 A 723 – 1452 d/dk 85 – 171 Nm


Dahlender motorlarda termik röle bağlantısı

2

2

1

Yüksek devirdekoruma yapantermik röle

L1

K91M

F1

Yanlıştermik rölebağlantısı

Düşük devirdekoruma yapantermik röle

M2V

2W

3 ~

1V

1W

Yanlıştermik rölebağlantısı

PE

2U 1U

42 6

64 62 4 42 6

L3L2

K81M

4

3

6

5

62 4

31 5

6

5

K93M

2 4

1 3


ASENKRON MOTORLARA YOL VERME

Asenkron motorların kalkışları sırasında sekonderi kısa devre olmuş bir trafo gibi davrandığını ve yüksek akım çektiği konusu elektrik makineleri ders notunda anlatılmıştı. Rotoru yüksek reaktanslı ( derin çubuklu – çubukları rotor yüzeyinden derinde ) olan motorların devreye girmeleri sırasında anma akımlarının 4 misline varan akımlar çekerlerken basit ( normal ) kısa devre kafesli asenkron motorlarda bu 8 misline kadar yükselmektedir. Kalkış anında rotor kısa devre olmuş trafo sekonderi gibi davranacağı için kalkış akımı yüke değil rotor kısa devre çubuk direncine ( endüktansına ) bağlıdır. Yük ise motor yol alma süresini etkilemektedir. Ataleti büyük olan yüklerle motorun durma anından anma devrine ulaşması uzun sürmesine karşın düşük ataletli yüklerle yol alma daha kısa sürmektedir. Motorun özelliğine ve yüke bağlı olarak bu değer değişmekle beraber pratikte motorlar yol alırken anma akımının 6 misli fazla akım çektiği ve bu sürenin 6 saniye sürdüğü kabul edilir. Kalkış akımı büyüdükçe kalkış momenti de düşmektedir ( tam terside doğrudur ). Rotoru yüksek reaktanslı ( derin çubuklu ) olan motorla kalkış akımları düşük ve kalkış momentleri büyüktür. Basit ( normal ) kafesli asenkron motorlarda ise kalkış akımları yüksek fakat kalkış momentleri düşüktür. Motor anma akımı ile kalkış akımı arasındaki oran büyüdükçe motorun kalkış momenti küçülür. 355 KW 2 kutuplu bir motorun anma akım değeri 610 A dir ve katalog bilgisi incelendiği zaman bu motorun devreye girmesi sırasında anma akımının 8 misli fazla akım çektiği görülür bu ise 610x8=4480 A lik bir akım demektir. Asenkron motorların devreye girmeleri sırasında çekmiş oldukları bu yol alma akımları besleme hatlarında istenmeyen durumlara yol açarlar. Güç devrelerinde hatlarda müsaade edilen gerilim düşümü % 3 dür yani motor klemensine en az 380 – (3x3,8) ~ 369 V gelmek zorundadır. Motorun yol alması sırasında bu gerilim düşümü yaklaşık olarak çekmiş olduğu akım misli kadar artacaktır. Yani anma akımının 6 misli akımla devreye giren


bir motorda yol alma süresince gerilim 380 – (3x6x3,8) ~ 311 V a düşecektir. Motor klemensindeki bu gerilim düşümü besleme hattına bağlı olan diğer alıcılarda da gerilim düşümüne neden olacaktır. Gerilim düşümü deşarj lambalı (floresan, civa buharlı, .. ) aydınlatmada kararma, elektronik ve diğer çalışan devrelerde çalışmada bozulmalara, düşük gerilim rölelerinin açmasına neden olacaktır.

Rotor tiplerine göre asenkron motorların moment eğrileri.

1 – Basit kafesli 2 – Rotoru sargılı 3 – Yüksek reaktanslı 4 – Çift kafesli


Çok büyük güçlü motorların devreye alınması sırasında oluşan bu darbe akımı besleme hattı trafosunun iç gerilim düşümünü arttıracağı için şebekenin gerilimi çok daha fazla düşecektir. Ayrıca bu yüksek akım besleme hattında akım harmoniklerinin de oluşmasına neden olacaktır. Yol alma akımlarını sınırlandırmak için asenkron motorların çalıştırılmasında çeşitli bağlantı teknikleri kullanılır bu bağlantı teknikleri asenkron motorlara yol verme yöntemleri olarak isimlendirilir. Temelde kullanılan yol verme yöntemleri şunlardır - Doğrudan yol verme - Yıldız / Üçgen yol verme - Dirençle yol verme - Oto trafosu ile yol verme - Yumuşak yol verici ile yol verme - Motor sürücüsü ile yol verme

M3 ~


Doğrudan yol verme: Bazı kaynaklarda 3 - 5 KW gücün üzerinde motorlara doğrudan yol verilmez dense de bunu asıl belirleyen motor gücü değil, besleme şebekesinin durumudur. Aşağıdaki şartlar yerine geliyorsa motora direk olarak yol verilebilir. - Besleme trafosunu gücü motor gücünün üç mislinden daha büyük ise. - Motor klemensinde hesaplanan kısa devre gücü motor yol alma gücünün 8 mislinden daha büyük ise(Motor yol alma gücü motor anma gücünün yol alma akım misli ile çarpımıdır örneğin 22 Kw lık bir motor 6 misli ile yol alıyorsa yol alma gücü 22x8=132Kw dır). - Yol alma sırasında oluşan gerili düşümü kaynağın beslediği diğer elamanları etkilemiyor ise. Direk yol verme herhangi bir yardımcı bağlantı elemanına ihtiyaç duyulmaması, yüksek kalkış momenti sağlaması ve düşük maliyetli olmasına karşın kalkış akımının büyüklüğü dez avantaj oluşturmaktadır. Eğer basit bir kabulle direnci sabit bir devrede akımı düşürmek istersek gerilimi düşürmemiz gerekir. Yıldız / Üçgen, oto trafosu ve dirençle yol verme yöntemlerinde motor klemensine uygulanan gerilim değeri düşürülerek kalkış akımı sınırlandırılmaya çalışılır.

L3

M1

3 M

U V

F2

2 4

K1M

42

1 3

F1

L1 L2

W

PE

95

966 98

97

6

5

Doğrudan yol

vermede motor bağlantısı


Yıldız / Üçgen yol verme : 3 fazlı asenkron motorda üç adet bobin bulunmaktaydı ve bu bobinler 3 fazlı şebekeye yıldız veya üçgen olarak bağlanabilmekteydi. Yıldız ve üçgen bağlantıda; motora uygulanan şebeke gerilimine ( fazlar arası ) Uh gerilimi ve her bir bobin üzerinde düşen gerilime Uf gerilim. Motorun şebekeden çektiği akıma ( her bir fazdan ) Ih akımı ve her bir bobinden geçen akıma If akımı diyelim.


Bu durumda yıldız ve üçgen bağlantı için aşağıdaki ifadeler çıkarılabilir. Yıldız bağlantı Üçgen bağlantı

W2U2

If

U1

Uh

W1

If

If

Uf

Uf

UfV2

V1

Ih

L1

Ih

Uh

L3L2

Ih

Uh

Uh

Uf

IfW2

U1

If V1U2

Uf

IhIh

L1 L2

Uh

W1

V2

If

Uf

Ih

L3

Uh

Ih = If

Uh = √3.Uf

Uf = Uh /√3 = 0.58 x Uh

Ih = √3.If

If = Ih / √3 = 0.58 x Ih

Uf = Uh


380 V luk şebekede üçgen bağlı olan bir motorun her bir sargısına ( Uf = Uh ) 380 V gerilim uygulanmaktadır. Eğer aynı motor şebekeye yıldız bağlanacak olursa bu kez her bir sargısına 380x0,58=220 V (Uf = Uh /√3 = 0.58 x Uh ) gerilim uygulanacaktır. Motorun şebekeden çekmiş olduğu akım değerindeki düşme ise; Üçgen bağlı olduğu zaman şebekeden çekilen akım: Ih = √3.If Eğer If = Uf / Z olarak yazılırsa Ih = √3. ( Uf / Z ) Şeklinde olacaktır.

Yıldız bağlantıda şebekeden çekeceği akım Ih = If Eğer If = Uf / Z olarak yazılırsa Ih = UfI / Z şeklinde olacaktır.

Yıldız bağlamada UfI gerilimi Uf /√3 olduğundan (0.58 oranında düştüğünden ) yeni değer yerine konduğunda Ih = ( Uf /√3 ) / Z = ( Uf / ( √3 x Z ) Olacaktır. Her iki akım oranlandığında; I üçgen faz / I yıldız faz = [ ( √3. Uf ) / Z ] / [ Uf / ( √3 x Z ) ] = 3 olacaktır


Yani üçgen bağlı bir motor aynı şebekeye yıldız bağlandığı zaman akımı 1/3 oranında düşecektir. Bu oran aynı şekilde kalkış akımında da görüleceği için yol alma sırasında 6 misli akım çeken motorun yol alma akımı 6/3=2 misli ile sınırlandırılmış olacaktır. Akımdaki bu düşme motor gücünün ve momentinin de 1/3 düşmesi anlamına gelir. Asenkron motorlarda moment motora uygulanan gerilimin anma gerilime oranının karesi ile orantılıdır. Gerilim √3 düşeceği için moment √32=3 misli düşüş gösterecektir. Ms/Mn ~ (Us/Un)2 Yıldız – Üçgen yol vermede motor yıldız bağlanarak devreye girer ve anma devrinin yaklaşık %75-80 ine ulaştığında yıldız bağlantı kontaktörü devreden çıkarak takriben 50 ms sonra üçgen kontaktörü devreye girer. Yıldız ve üçgen kontaktörlerinin devreye girme-çıkma işlemleri çoğunlukla bir zaman rölesi aracılığı ile olur. Motor yıldız çalıştırılarak yol alma süresi tutulur ve bu süre değeri zaman rölesi değeridir. Bir merkez kaç anahtarı vasıtası ile yıldız kontaktörünün devreden çıkarılarak üçgen kontaktörünün devreye alan sistemler olsa da bugün artık çok fazla kullanılmamaktadırlar. Yine motor miline bağlı bir tako genaratörden alınan gerilim değerine göre motor nominal devrine yaklaştığında yıldız kontaktörünü devreden çıkaran üçgen kontaktörünü devreye alan sistemlerde bugün artık pek kullanılmamaktadır.


Yıldız üçgen yol alan asenkron motorun moment eğrisi.

TL : Yük momenti TY : Yıldız çalışmada motor momenti TMND : Üçgen çalışmada motor momenti IY : Yıldız çalışmada motor akımı IΔ : Üçgen çalışmada motor akımı


Motorun yıldızdan üçgene geçme anında akım bir miktar artsa da çok yüksek değerlere ulaşmaz. Burada elektriksel olarak asıl tehlike iki kontaktör arasında devreden çıkma ve girme zamanının 50 msn den düşük olmasıdır. Bu durumda kontakların açılması ve kapanması sırasında kontak arasında ark durumunda üç fazın kısa devre olmasıdır ki bu durumda şebekede akım pikleri oluşur. Bunun haricinde yıldız ve üçgen motor uç bağlantılarına dikkat edilmesi gerekmektedir. Aksi takdirde yıldız çalışmadan çıkıp üçgen çalışmaya geçtiğinde motor bobinlerinden birinin giriş ve çıkışları aynı noktaya bağlanacak ve sadece diğer iki bobin enerjili kalarak motorun iki faza kalması söz konusu olabilecektir. Bu ise şebekeden motorun fazla akım çekmesine ve mekaniki sorunlara yol açacaktır. Yıldız üçgen yol verilecek motor normal çalışmasında şebekeye üçgen bağlanabilecek motor olması gerekir. Yani etiketinde çalışma gerilimi olarak Δ 380 V veya Δ380 / Y660 V yazması gerekir. Eğer motor etiketinde Δ 220 V veya Δ220 / Y380 V yazıyorsa bu motorun sargı gerilimi 220 V dur ve üçgen bağlandığında sargılara 380 V uygulanacağı için yanacaktır. Yıldız üçgen yol verme yüksüz veya çok düşük yük momentine sahip pompa veya vantilatör gibi makinelerde kullanılır. Bu tip makinelerde yük motor devri arttıkça artmaktadır. Yıldız üçgende 0.3 oranına düşen moment büyük yük momentlerini kaldırmak için yeterli olmayacaktır.


4

3

2

F2

K1M

2

1

F1

L1 L2

U2

V2

W2

W1

V1

U1

3 M

95

969864

97

PE

6

5

K5M

2 64

1 3 5

K3M

L3

2 4 6

1 3 5

Yıldız - Üçgen yol vermede motor bağlantısı


Dirençle yol verme : Dirençle yol verme stator uçlarına dışarıdan direnç bağlanarak toplam devre direncini arttırılır ve motor akımını ve de motor kalkış akımı düşürülür. Motor ile şebeke arasına bir veya birden fazla direnç seri bağlanır. Motor yol aldıkça zamana bağlı olarak bu direnç (dirençler) devreden çıkarılır. Motor yol alması sırasında motor klemensindeki gerilim sabit değildir. Motor yol aldıkça motor akımı düşer bu motor endüktansının yol alma sırasında devirle birlikte artmasından kaynaklanır ve endüktanstaki bu artışla birlikte motor klemensindeki düşen gerilimde artar. Motor yol aldıkça dirençler sırasıyla devreden çıkarılmalıdır. Aksi taktirde motor endüktansındaki artışla birlikte toplam devre direnci (empedansı) artacak ve yol alma sırasında akım ve dolayısıyla moment başlangıç değerini altına düşecektir. Moment motora uygulanan gerilimin anma gerilime oranının karesi ile orantı olması ve gerilimin yol alma müddetince artması nedeniyle dirençle dahi devreye girse motor momentinin yol alma müddetince bir miktar artar. Ms/Mn ~ (Us/Un)2 Yıldız / Üçgen yol almada motor gerilimi 0.58 x Uh değerinde sabit olacağından yol alma momentinde gerilimden kaynaklanan bir artış olmaz. Ayrıca direnç pasif bir devre elemanı olacağı için dirençlerin devreden çıkması sırasında motor enerjisinin bir anlık dahi olsa kesilmesine gerek olmayacağı için yol alma sırasında akım pikleri vb. geçici rejimler oluşmaz. Ayrıca Yıldız / Üçgen yol vermede motor akımı ve momenti bağlantı özelliğinden dolayı 1/3 oranında sabittir. Dirençle yol vermede ise bağlanacak olan direncin değeri değiştirilerek bu oran istenilen değere ayarlanabilir.

M3 ~

Um

%n

%n

Ur


-M1

3 M

U1V1W1

Y

F2

VU W

PE

42 6 98 96

97

Z

95

K1M

42 6

31 5

K41M

R1X

2 4

1 3

6

5

L1

F1

L2 L3

Dirençle yol vermede motor bağlantısı


Direnç yerine şok bobinleri de kullanılabilir. Şok bobinlerinin endüktansı sayesinde boyutları dirençlere göre daha küçük olacaktır. Fakat burada unutulmaması gereken bobin aktif devre elemanıdır ve devreye alınması ve çıkarılması sırasında ters indiksiyon gerilimleri yol verme kontaktörlerinin arasında arklara neden olarak ömürlerini kısaltır. Dirençle yol verme motor klemens gerilimini düşüreceği için normal çalışmada şebekeye yıldız veya üçgen bağlanan her motora uygulanabilir. Dirençle yol vermede genel olarak başlangıç akımı motor anma akımının 4 katında sınırlanır ve motor yol verme momenti nominal momentin 2/3 (0.75) oranındadır. Tek kademeli dirençle yol alan asenkron motorun moment eğrisi.


Oto trafosu ile yol verme Bu yol verme yöntemini anlatmadan önce kısaca oto trafosu hakkında bilgi verelim. Oto trafosu trafolar hakkında bilgisi olmayan kişilere mobil trafo veya buna benzer şeyler çağrıştırsa da kısaca pirimer ve sekonder sargısı birleştirilmiş tek sargılı trafolardır denebilir. Temel prensipte doğru akım devrelerinde dirençler ile oluşturulmuş gerilim bölücü devrelerin alternatif akım devrelerinde bobinler (endüktans) ile gerçekleştirilmesidir.

+E=220 V

R2=10 ohm U2=55 V

R1=30 ohm U1=165 V

E=220 V ~

Z1=30 ohm

Z2=10 ohm U2=55 V

U1=165 V

Doğru akım direnç gerilim

bölücü

Alternatif akım bobin gerilim bölücü

Z1=30 ohm

Z2=10 ohm

~E=220 V

U1=165 V

U2=55 V

E1=220 VE=220 V ~

E2=55 V

Oto trafosu Oto trafosu prensip şeması


Normal trafolarda pirimer ve sekonder sargıları elektriksel olarak birbirinden yalıtılmış olup sekonderde gerilim manyetik alan ile indüklenmektedir. Oto trafosunda tek sargı olduğu için pirimer ve sekonder sargıları arasında manyetik indükleme haricinde elektriksel bağlantıda mevcuttur. Oto trafosunda pirimer ve sekonder devre arasında ortak bağlantı noktası vardır. Oto trafosu devreye bağlanırken ortak noktaya nötr hattının verilmesine dikkat edilmelidir. Faz ucu verilecek olursa sekonder devrede çarpılma riski oluşur.

L0 (Mp)

L1 (R)

L

L0 (Mp) L1 (R)

L0 (Mp)

L

L1 (R) Doğru bağlantı Yanlış bağlantı


Sekonder sargının olmayışı bu trafoların maliyetini düşürür bu nedenledir ki elektriksel yalıtımın önemli olmadığı devrelerde kullanılırlar. Oto trafolarında sargının birden fazla yerinden uç çıkarılarak farklı değerlerde sekonder gerilimleri elde edilebilir. Asenkron motorların yol alması sırasında gerilimi düşürmek için oto trafolarından yararlanılır. Oto trafolarından genellikle 0.6Un ve 0.8Un değerlerinde iki uç çıkarılmıştır. Motor 0.6Un gerilimi ile yol almaya başlar ve motor devri artmaya başladıkça ( yaklaşık anma devrin %50-60 ‘ına gelene kadar ) motor klemensine bu kez 0.8Un gerilimi uygulanır ve motor anma devrine yaklaştığında ( yaklaşık anma devrin %80 ‘ine gelene kadar ) oto trafosu devreden çıkarılarak motor anma geriliminde şebekeye bağlanır. Motora anma geriliminin 0.6 misli uygulandığında motorun kalkınma momenti motorun anma momentinin yaklaşık olarak 0.62 = 0,36 misli olacaktır. Oto trafosu ile yol vermede genel olarak başlangıç akımı motor anma akımının 4 katında sınırlanır ve motor yol verme momenti nominal momentin 0.5-0.85 oranındadır. Oto trafosu ile yol vermede motor yıldız bağlı oto trafosu üzerinden düşük gerilimle devreye girer ve motor yol aldıkça oto trafosunun yıldız noktası açılarak motora seri bobin haline getirilir ve yol alma sonunda oto trafosu tamamen devreden çıkarılarak motor direk şebeke gerilimine bağlanır. Oto trafosu ile yol verme motor klemens gerilimini düşüreceği için normal çalışmada şebekeye yıldız veya üçgen bağlanan her motora uygulanabilir.


V

4

3 M

U

F2

2

2 4

K3M

W

PE 42 6

1U1

2W1

6 98

97

96

95

6

2V1

2U1

V2U2 W2

1 3 5

1V1 1W1

2 4 6

K1M

1 3

F1

L1 L2

K41M

5 31 5

L3

Oto trafosu ile yol vermede motor bağlantısı


Oto trafosu ile yol alan asenkron motorun moment eğrisi.


Rotoru sargılı asenkron motora yol verme: Asenkron motor kalkışı sırasında sekonderi kısa devre olmuş bir trafo gibi davranmaktaydı. Eğer sekonder kısa devre değil de bir direnç üzerinden birleştirilirse sekonder akımı dolayısıyla pirimer akımı yani asenkron motorun şebekeden çekeceği akım düşecektir. Rotoru sargılı motorlara bu mantıkla yol verilir ve bileziklere çıkarılmış olan rotor sargı uçları dışarıdan bağlanan dirençler üzerinden kısa devre edilir. Bu sayede motorun kalkışı sırasında çekeceği akım sınırlandırılmış olur. Daha sonra motor devrini aldıkça sırasıyla dirençler devre dışı bırakılarak değeri düşürülür ve motor anma devrine yaklaştığında ise dirençlerin tamamı devre dışı bırakılarak rotor sargı uçları bilezikler üzerinden kısa devre edilir.

Rotor direnci ile yol verilen rotoru sargılı asenkron motorun moment eğrisi.


M 3

M1

M

U

KL

WV

Z

R2XY

U2

W1W2

R1

V2U1V1

97

982

F2

64

2 64

95

96

K42M

2

1 53

F1

1

64

K41M

2 64

3 5 1 3 5

L2L1 L3

Rotoru sargılı motora rotor direnci ile yol vermede motor bağlantısı


Dirençler krom nikel telden olup hava soğutmalı veya yağ soğutmalı tiplerinde olurlar ve aşağıdaki tabloda verilen zaman dilimlerinde sırası ile devreden çıkarılırlar. Aşağıda tablolarda verilen değerler genel bir örnekleme olup, gerçek değerler, yükün atalet momentine ve yol verme sıklığına bağlı olarak değişir.

Kademe Sayısı

Kademe oranı toplam direncin %si

Kademe zaman aralığı sn

Toplam zaman sn.

2 70-30 2 2 3 55-30-15 2-1.5 3.5 4 40-30-20-10 2-1.5-1 4.5 5 34-26-19-13-8 2-1.5-1-1 5.5 6 29-23-18.5-13.5-9.5-6.5 2-1.5-1.5-1-1 7


Tavsiye edilen direnç değerleri Güç KW Hız dev/dak Direnç tipi

3,5 1500 1 x (3 x 5,5 Ω) 4,8 1500 1 x (3 x 5,5 Ω) 7,5 1500 1 x (3 x 5,5 Ω) 11 1500 1 x (3 x 5,5 Ω) 15 1500 2 x (3 x 2,8 Ω)

18,5 1500 2 x (3 x 2,8 Ω) 22 1500 2 x (3 x 2,8 Ω) 30 1500 3 x (3 x 1,4 Ω) 37 1500 3 x (3 x 0,3 Ω) 45 1500 3 x (3 x 0,3 Ω) 55 1500 4 x (3 x 0,3 Ω) 75 1500 5 x (3 x 0,2 Ω) + 1 x (3 x 0,3 Ω) 90 1500 5 x (3 x 0,2 Ω) + 1 x (3 x 0,3 Ω) 2,2 1000 1 x (3 x 5,5 Ω) 3 1000 1 x (3 x 5,5 Ω) 4 1000 1 x (3 x 5,5 Ω)

5,5 1000 1 x (3 x 5,5 Ω) 7,5 1000 1 x (3 x 5,5 Ω) 11 1000 2 x (3 x 2,8 Ω) 15 1000 2 x (3 x 2,8 Ω) 22 1000 3 x (3 x 1,4 Ω) 30 1000 3 x (3 x 0,3 Ω) 37 1000 3 x (3 x 0,3 Ω) 45 1000 3 x (3 x 0,3 Ω) 55 1000 1 x (3 x 5,5 Ω)


Tavsiye edilen motor gücü ve yol alma süreleri

MOTOR GÜCÜ kW Yol alma zamanı yaklaşık

Tam Yükte Yarım Yükte Zorlu Yükte ta Sn

2,5 5 1,7 6 4 8 2,8 7

6,3 12,5 4,4 8 10 20 7 9 16 31 11 10 25 50 17 12 40 80 28 14 63 125 44 16

100 200 70 19 160 315 110 22


Kademeli yol vermede sulu yol vericiler de kullanılmaktadır. Dirençler su içerisinde elektrotlar ile yapılmıştır. Akım su direncinden aktıkça, elektrolit ısınır ve direnç otomatik olarak düşmeye başlar. Motor ve yük karakteristiğine göre, bilezikli asenkron motora yol vermek için iki ya da üç kademe yeterlidir. Motor yol aldıktan sonra, kısa devre kontaktörü ile rotordaki bilezikler kısa devre edilir.


Kademesiz sulu tip yol vericide ise iki adet paralel direnç bulunur. Birinci direnç kalkış momentini sağlar. İkinci adımda, yaklaşık motor %60-80 hızına yaklaştığında, diğer kademesiz değişken direnç devreye girer. Aynı zamanda üst tankta su pompası çalışır ve direncin değerini sıfıra düşürür. Motor yol aldıktan sonra, kısa devre kontaktörü ile rotordaki bilezikler kısa devre edilir. Sulu yol vericiler 30 KW gücünden daha büyük rotoru sargılı asenkron motorlara yol vermede kullanılır. Büyük atalet momentine sahip değirmen, mikser, konveyör, kırıcı, hadde gibi yüklerin kaldırılmasında kısa devre çubuklu asenkron motorlara düşük gerilimle yol verme metotları kullanılamaz. Ya motor yük makinesini kaldıramaz yada yol alma süresi çok fazla uzar ve motor tehlikeli derecelerde ısınır. Bu gibi yükler rotoru sargılı asenkron motorlar ile çalıştırılırlar.


Çeşitli Yük Durumlarında Motorun Davranışı: Aşağıdaki şekilde grafikte olduğu gibi motorumuzun milinde sırası ile A ve B gibi iki farklı yük bağlandığını düşünelim. Moment eğrilerine bakarak A yükünün asansör gibi kaldıraç olduğunu, B yükünün ise bir fana ait olduğunu söyleyebiliriz. Yük moment eğrileri ile motor moment eğrisinin kesişme noktası motorun nominal çalışma noktası dır diyebiliriz. Motor moment eğrisi ile yük moment eğrileri arasındaki alan ( veya fark ) ivmelenme momenti olarak adlandırılır ve bu fark ne kadar büyük ise motor o kadar çabuk yol alır. Bu farkı şekil üzerinde de açıkça görmek mümkündür.


Motorun çalışması sırasında yük biraz daha arttırılacak olursa ( Yük momenti attırılırsa ). Yani yük A dan B ye çıkarılacak olursa. Motor devri düşecek ve yeni çalışma noktasında yükü karşılayarak çalışmasını sürdürecektir. Yalnız burada gözden kaçmaması gereken şey motor devrindeki düşme ile birlikte motor akımının artacağı ve buna bağlı olarak ta ısı artışının olacağıdır. Yük arttırılmaya devam ettikçe devir düşecek ve devrilme momentine kadar yükü karşılayarak dönmeye devam edecektir. Devrilme momentinin üzerine çıkıldığında ise motor duracak ve inleme sesi ( manyetik alan sesi ) duyulacaktır. Bu durumu matkap tezgahlarında parçanın matkap ucunu sıkıştırıldığı durumlarda sıklıkla görmekteyiz. Eğer bir vinç veya asansör gibi kaldırıcı bir makinede devrilme momenti aşılacak olursa motor durduktan sonra ters yöne dönecektir.


Yol verme hesaplamaları: İmalatçı yaptığı bir makine için elektrikciye makineyi döndürmek için gerekli olan makine gücünü, makine eylemsizliğini ve devrini verir. Makineye uygun elektrik motorunu seçmek ise elektrikçinin görevidir. Direk makine gücüne göre motor seçmek doğru olmaz. Yükün başlangıç momenti, eylemsizliği ve yol alma süresi bu seçimler için göz önüne alınması gereken noktalardır. Yüksek eylemsizliğe sahip bir yük için motorun kalkış momenti ve yol alma süresi hesaplanması gereken değerlerdir.

Eğer kalkış süresi veya sıklığı motorun müsaade edilen değerlerinden daha uzun sürüyorsa güç bakımından uygun dahi olsa o motor o makine için kullanılamaz. Ayrıca yol verilecek motora yükün durumuna, kalkış süresine göre yol verme yönteminin ve gerekli değerlerinde hesaplanması gerekecektir.


Motor katalog bilgisinin okunması Aşağıdaki tablo motor imalatçıları tarafından verilen katalog değeridir. Buradaki değerlerin anlamları şu şekildedir:

Yukarıdaki örnekte; Motor gücü = 200 KW Anma akımı = 347,6 A ve bobin bağlantısı üçgen Nr = 2975 d/dk 2 kutup Anma momenti = 642 Nm Kalkış akım oranı = 7.1 / Kalkış akımı = 7.1 x 347,6 = 2468 A Kalkış moment oranı = 1.9 / Kalkış momenti = 1,9 x 642 = 1220 Nm Devrilme moment oranı = 2.2 / Devrilme momenti = 2,2 x 642 = 1412 Nm ( Motordan alınabilecek en büyük moment ) Rotor atalet momenti = 1.891 kgm2


Yük karakteristikleri Uygun motorun ve yol verme sisteminin seçilebilmesi için yük profilini ve yükün devir hızı moment karakteristiklerinin bilinmesi gerekmektedir.

Genelde uygulanan yük karakteristikleri Sabit momentli yük karakteristiği Sabit moment karakteristikli yüklere örnek delme kompresörleri, kömür taşıma band sistemleri, vinç ve asansörler gösterilebilir. Bu sistemlerde moment sabit olup güç hızla doğru orantılı olarak artar.


Kuadratik momentli yük karakteristiği Sabit moment karakteristikli yüklere örnek olarak santrifüj pompa ve fanlar verilebilir. Moment Devir hızıyla karesel olarak artarken güç kübik olarak artar.

Sabit güçlü Yük Karakteristiği Sabit moment karakteristiğine örnek; sarma ve rulolara makineleri verilebilir. Bu tip karakteristiklerde güç sabit kalırken moment devir hızıyla ters orantılı olarak azalır.


Sabit Güç/Moment Yük Karakteristiği Bu yük tipi kağıt endüstrisinde sıkça uygulanır.Sabit güç ve sabit moment karakteristiklerinin bir kombinasyonudur. Yaklaşık bir kabulle yüklerin kalkış momentlerinin anma momentine oranı

Motorun milindeki yükü kaldırabilmesi için motor kalkış momentinin yük momentinden %15-25 arasında büyük olması gerekir. Motor momenti ile yük momenti arasındaki fark hızlanmayı sağlayan momenttir. Motor kalkış momenti ne kadar büyük olursa yükü nominal devre çıkarması o kadar kısa sürede olacaktır.


Yaklaşık bir kabulle yük durumlarına göre o yüklerin harekete başlaması için gerekli momentin anma momentine oranı.

Kaldırma hareketi Fan veya Santrifüj pompa Pistonlu pompa Yüksüz durum

L

L

MM ′

1 1/3 0.5 0

Yol vermeleri sırasında yükün moment karakteristiği çok iyi bilinmesi gerekir. Yol alma sırasında momentin motor gerilimiyle değişimi:

2)(M

M

M

M

UU

MM ′

=′

M

M

M

M

UU

II ′

=′

MMI= Gerilime göre moment değeri (Nm)

MM = Motor moment değeri (Nm)

UM = Motor gerilimi (Volt)

UMI= Yol alma sırasındaki motor gerilimi (Volt)

IM = Motor akımı (Amper)

IMI= Yol alma sırasındaki motor akımı (Amper)


Güce bağlı moment hesabı :

nPxM M 9550=

MM = Motor moment değeri (Nm)

P = Motor gücü (KW)

n = Motor devri (dev/dak)

Yol alma süresinin hesabı:

)(55,9)(

LMMM

LMA MMx

xnJJt−

+=

tA = Yol alma süresi (sn)

JM = Motor eylemsizlik momenti ( kgm2)

JL = Yük eylemsizlik momenti ( kgm2)

n = Motor devri (dev/dak)

MMM = Yol verme ortalama motor momenti (Nm)

MLM = Yol verme ortalama yük momenti (Nm)

Hesaplamalar motor tarafından yapılacaktır eğer motor ile yük arasında redüktör bulunuyor ise yüke ait moment ve eylemsizlik değerleri motor tarafına indirgenmelidir.

M

LLMLM n

nxMM =′

2)(M

LLL n

nxJJ =′

nL = Yük tarafındaki devir nM =Motor tarafındaki devir


Örnek - 1 Etiket değerleri: P = 250 KW U = 380 V I = 450 A Cosφ = 0.88 nr = 1488 dev/dk f = 50 Hz MMS / MM =2,6 Kalkış moment oranı Doğrudan yol vermede kalkış momentini bulunuz.

NmxnPxM M 1604

148825095509550 ===

NmxxMM MMS 417016046,26,2 ===


Örnek – 2 Etiket değerleri: P = 315 KW U = 380 V I = 545 A Cosφ = 0.91 nr = 1485 dev/dk f = 50 Hz JM = 8,5 kgm2 Motor eylemsizlik momenti Yol verme ortalama motor momenti = 1.4 MN Yol verme süresi; Sıcak durumda = 12 Sn Soğuk durumda = 25 Sn İş makinesinin eylemsizlik momenti JL = 10 kgm2 İş makinesi Fan olduğuna göre ; Sıcak durumda bu motora yol verilebilir mi? Motora üst üste kaç kez yol verilebilir ? Motora sıcak durumda yıldız üçgen yol verilebilir mi ? Yıldız üçgen yol verilebilir kaç kez yol verilebilir ?


Yol verme ortalama motor momenti 1.4 MN alınmıştır bunu yaklaşık bir kabulle şu şekilde bulabiliriz. Katalogda MMS / MM =1,8 verilmiştir ortalama değer olarak (1+1.8)/2 = 1,4 olarak alınabilir. Motor anma momenti

NmxnPxM M 2025

148531595509550 ===

Yol verme ortalama motor momenti = 1.4 MN = 1.4 x 2025 = 2835 Nm İş makinesi Fan olduğuna göre ; MLM = 0.33 x MN = 0.33 x 2025 = 668 Mn Yol alma süresi :

snx

xMMxxnJJt

LMMM

LMA 3,1

)6682835(55,91485)105,8(

)(55,9)(

=−

+=

−+

=

Motorun sıcak durumda en fazla 12 Sn yol almasına müsaade edilmekteydi. 1.3 Sn bu değerden çok küçük olduğu için sıcak durumda yol verilebilir ve sıcak durumda ardı ardına yol verme sayısı en fazla 12 / 1.3 = 9 kez olabilir.


Motor yıldız çalışmada anma momenti ve yol verme ortalama motor momenti 1/3 oranında düşeceği için; Yol verme ortalama motor momenti = 1.4 MN = 1.4 x 0,3 x 2025 = 850 Nm Yıldız üçgen yol vermede yol alma süresi :

snx

xMMxxnJJt

LMMM

LMA 8,15

)668850(55,91485)105,8(

)(55,9)(

=−

+=

−+

=

Yıldız üçgen yol vermede kataloglarda yer alan yol alma süresi de uzayacaktır yeni süre 12 x 3 = 36 sn 15.8 sn bu süreden küçük olduğu için sıcak durumda motor yıldız üçgen yol verilebilir. Sıcak durumda ardı ardına yol verme sayısı en fazla 36 / 15.8 = 2 kez olabilir.


Örnek – 3 Etiket değerleri: P = 160 KW U = 380 V I = 295 A Cosφ = 0.86 nr = 1485 dev/dk f = 50 Hz MMS / MM =2.2 Kalkış moment oranı MD / MM =2.8 Devrilme moment oranı IMS / IM =7.2 Kalkış akım oranı Yük pistonlu pompa olduğu için yükün başlangıç momenti 0.55 MM olarak alınacaktır Bu motora yıldız üçgen yol verilebilir mi ? Motor anma momenti

NmxnPxM M 1029

148516095509550 ===

M YILDIZ LM = 1/3 x 2.2 x MM =1/3 x 2.2 x 1029 = 754 Nm

M YILDIZ M = 1/3 x 2.8 x MM = 1/3 x 2.8 x 1029 = 960 Nm

I YILDIZ M = 1/3 x 7.2 x I = 1/3 x 7.2 x 295 = 708 A

Yük momenti 0.55 MM ile yol almaya başlayacaktır 1029 x 0,55 = 566 Nm olacaktır bu değer 754 Nm değerinden küçükte olsa arada arasında çok fazla fark olmadığından bu yük için yıldız üçgen yol verilmemesi tavsiye edilir.


Örnek – 4 Etiket değerleri: P = 75 KW U = 380 V I = 245 A Cosφ = 0.88 nr = 2975 dev/dk f = 50 Hz MMS / MM =1.6 Kalkış moment oranı MD / MM =2.3 Devrilme moment oranı IMS / IM =6.3 Kalkış akım oranı Motora anma momentinin %60 ı ile yol verebilmek için kullanılması gereken trafo değerlerini bulunuz. Motora anma momentinin %60 ı ile yol verebilmek için kullanılması seri direnç değerlerini bulunuz.

2)(M

M

M

M

UU

MM ′

=′

VUUUUM

MMM 232380

375,0)380

(375,0)380

(6,16,0 22 =======


Motor anma momenti :

NmxnPxM M 240

29757595509550 ===

Motor sınırlanmış kalkış momenti :

NmxxMM MMS 1442406.06.0 === Motor akımı gerilimle orantılı olacağı için motor kalkış akımı

AIxxx

IUU

II

MM

M

M

M

M 942380

3,6245232380232

3,6245=′===

′=

′=

′

Oto trafosunun görünür gücü

KVAxxxIxUS TTT 37894223273,13 === Eğer trafo yerine statora seri direnç bağlayacak olsaydık seri direncin değeri:

Ω=−

= 6,0242

232380Rs


Rotoru sargılı asenkron motora yol verme Rotoru sargılı asenkron motora bağlanacak direncin değeri rotorun hangi kayma ile çalıştırılacağına bağlıdır.

RrS

SRy ).1(′

′−=

xIrSxUrRr3

=

nsnrnsS −

=′

Ry = Rotora her bir faza bağlanacak seri direnç (ohm)

Rr = Rotorun her bir bobinine ait direnç (ohm) Bu değer rotor

klemensinden ölçülen değerin yarısıdır.

S = İstenen kayma değeri

S = 1

ns = Senkron devir

nr = Başlangıç rotor devri

Ur = Durmada rotor gerilimi (ölçülen veya katalog değeri)

Ir = Rotor anma akımı (ölçülen veya katalog değeri)


Örnek – 5 Etiket değerleri: P = 200 KW U = 380 V I = 360 A nr = 1470 dev/dk f = 50 Hz Devrilme hızı = 1350 dev/dk Rotor bobin direnci = 0.4 Ω (her bir bobin için ölçülen veya katalog değeri) Bu motorun devrilme momentinde kalkış yapabilmesi için rotora seri bağlanacak direnç değeri:

1,01500

13501500=

−=′S

Ω=−

= 6,34,0).1,0

1,01(Ry

Bu motorun anma momentinde kalkış yapabilmesi için rotora seri bağlanacak direnç değeri:

02,01500

14701500=

−=′S

Ω=−

= 6,194,0).02,0

02,01(Ry


Örnek – 6 Etiket değerleri: P = 22 KW U = 380 V I = 46.5 A f = 50 Hz cosφ = 0.82 nr = 955 dev/dk Durmada rotor gerilimi = 150 V (ölçülen veya katalog değeri) Rotor anma akımı = 93 A (ölçülen veya katalog değeri) MMS / MM =2.5 Kalkış moment oranı Anma momentinde kalkış için direnç ve yol verme akım değeri:

045,01000

9551000=

−=′S

Ω=== 042,0933150045,0

xx

IrSxUrRr

Ω=−

= 891,0042,0).045,0

045,01(Ry


Kalkış stator akımı nominal akıma eşittir = 46.5 A Devrilme momentinde kalkış için direnç ve yol verme akım değeri:

SSk

MaMk

MaMk

SSk

==−+−+= 791,415,25,21)( 22

2156,0045,0791,4 == xSk

Ω=−

= 153,0042,0).2156,0

2156,01(Ry

22 )(12791,45,2)(M

K

A

K

M

K

IIx

SnSkx

UM

II

====

AxxII MK 1615,4646,312 ===


ASENKRON MOTORLARI FRENLEME

Asenkron motorlara yol verilmesi kadar frenlenmeside önemlidir. Bir motorun dönmesi sırasında enerjisi kesildiği zaman motor sahip olduğu ataletten dolayı hareketine devam eder yük ve motorda meydana gelen sürtünmelere bağlı olarak devir sayısı sıfıra düşer. Motorun serbest duruş zamanı tamamen atalet ve sürtünmelere bağlıdır. Bazı durumlarda motorun hızlı veya ani bir şekilde durması ve hatta durduktan sonra milinin hareketsiz kalması istenebilir. Bu gibi durumlarda asenkron motorlar frenlenir.

Frenleme yapılmamış duruş

ÇalışmaSüresi

Yol almaSüresi

DurmaSüresi

ÇalışmaSüresi

Yol almaSüresi

DurmaSüresi

Frenleme yapılmış duruş


Temelde asenkron motorları durdurmak için üç tip frenleme kullanılır 1 – Dinamik frenleme 2 – Ani durdurma 3 – Balatalı frenleme Bunlardan ilk ikisi motor sargıları kullanılarak elektriksel olarak gerçekleştirilirken balatalı frenleme harici bir mekanik sistem vasıtası ile yapılır. 1 – Dinamik frenleme : Asenkron motor statoruna uygulanan alternatif akımla oluşan senkron döner alanın rotor tarafından izlenmesi ile dönme hareketinin oluştuğunu görmüştük. Peki döner alan sabit kalırsa ne olur? Eğer stator sargılarına bir doğru akım uygulanacak olursa statorda sabit bir N-S alanı oluşacak ve rotor bu sabit manyetik alanın etkisi ile duracaktır. Dinamik frenlemenin etkisini sınırlandıran statora uygulanan doğru akımın sargılarda oluşturduğu ısıdır. Motor standartlarında; geçici yüklenmeler için rejim sıcaklığında çalışan bir asenkron motor sargılarından15 dk aralıklarla 2 dk süre ile anma akımının 1.5 misline akım geçmesine kadar müsaade edilir. Bunun anlamı dinamik frenlemede eğer ardı ardına 15dk dan daha uzun sürelerde frenleme yapılacaksa ve frenleme süresi 2dk yı geçmeyecekse motor sargılarına anma akımının 1,5 misli fazla doğru akım uygulanabileceğidir. 15dk dan daha kısa frenleme tekrarlarında frenleme akımı olarak bobin akımına yakın değerler seçilmelidir. Frenleme süresinde atalet, sürtünme gibi etmenler etkili olsa da frenleme akımı arttıkça frenleme süresi kısalacaktır. Hızlı duruşlar istendiği taktirde çok dikkatli olunması kaydı ile ve frenleme tekrar süreleri arası çok uzun olan durumlarda ve 2dk nın altında motor sargılarına 2 misline varan frenleme akımları uygulanabilse de tercih edilmemelidir.


Dinamik frenleme hesabı : Stator sargılarına doğru akım uygulanacağı için hesaplamada motor sargılarının omik direnci ve motor etiket akım değerleri kullanılacaktır. Eğer motor bobin uçları dışarı çıkarılmış ise ohm metre ile bir sargının direnci ölçülmelidir. Eğer yıldız veya üçgen köprüleri motor içerisinde yapılmış ise iki motor klemensi üzerinden herhangi iki uç arasında ölçüm yapılarak bobin dirençlerini bulabilmek için şu hesaplamalar yapılabilir. Motor sargıları içeriden yıldız bağlı ise Motor sargıları içeriden üçgen bağlı ise

V2 V1U2U1

RT

V2V1U1 U2

RT

W2 W1

RBOBİN = RT / 2 1/RT = 1/RBOBİN + 1/2 RBOBİN = 3/2 RBOBİN

RBOBİN = 3/2 RT Motor sargı akımlarını bulmak için motor etiketinden motor anma akım değerine bakılır ve yıldız veya üçgen bağlı olmasına göre faz bobini akımları bulunur. Motor yıldız çalışıyor ise Ib = If Motor üçgen çalışıyor ise Ib = If x √3 Frenleme doğru akımı ise bulunan bu akım değerinin 1,5 misli seçilir Id = 1,5 x If


Yine motorun dinamik frenleme sırasında motor sargılarının yıldız veya üçgen bağlı olmasına göre dinamik frenleme gerilimi şu şekilde hesaplanır.

Motor sargıları yıldız bağlı ise Motor sargıları üçgen bağlı ise + -

+ -

+

Id

-

Id / 2

Id / 2

+ -Id

Id

Ud = ( RBOBİN x Id ) + ( RBOBİN x Id /2 ) Trafo gücü Pd = Ud x Id

Ud = RBOBİN x Id Trafo gücü Pd = Ud x 2x Id


Örnek : İçerisinde üçgen bağlanmış olan 4 KW lık motorun iki klemensi arasında ohm metre ile ölçülen direnç 2,9Ω dur motor anma akımı motor etiketinde 8A verilmiştir bu motorun dinamik frenlenmesi için gerekli olan DA gerilimi ve trafo gücünü bulunuz. RBOBİN = 3/2 RT => RBOBİN = 3/2 x 2.9 => RBOBİN = 4,35 Ω Dinamik frenleme üçgen bağlantıda yapılacak ve motor anma akımının 1,5 misli frenleme akımı uygulanacaktır. Ib = If x √3 => If = Ih / √3 => If = 8 / √3 => 8 / √3 = 4,6 A Id = 1,5 x 4,6 => 1,5 x 4,6 = 7A Ud = RBOBİN x Id = 4,35 x 7 = 30,45 V ~ 30 V Pd = Ud x 2x Id = 30 x 2 x 7= 420 W


2 – Ani durdurma : Ani durdurmada temel prensip bir yöne dönen motorun devir yönünün değiştirilerek durmasını sağlamaktır. Motorun çalışması sırasında durdurma butonuna basıldığında yol verme kontaktörü devreden çıkarak motoru şebekeden ayırır ve ters yön kontaktörü devreye girerek motorun devir yönünün değiştirilir motor ters yönde dönmek için önce durmak zorundadır motorun durma zamanında ayarlanan bir zaman rölesi vasıtası ile ters yön kontaktörü devreden çıkarılarak motorun durması sağlanır. Asenkron motorlar durağan halden anma devrine çıkmak için yol alma sırasında 4-8 misli akım çekmekteydi. Dönen bir motorun ani olarak ters döndürülmesi sırasında ise şebekeden çekeceği akım yol alma sırasında çekeceği akımdan çok daha fazla olacaktır. Bu nedenle büyük güçlü motorların devir yönü değiştirilerek durdurulması şebeke açısından çoğu zaman imkânsızdır. Bu yüksek akımı sınırlamak için ters yöne dönme kontaktörü ile motor güç devresine akım sınırlayacak seri direnç bağlanabilir. Ayrıca bu durdurma sırasında motorun devri ani olarak sıfıra düşeceği için motor miline bağlı yüklerde ve motor rotorunda mekaniki sorunlar ortaya çıkacaktır.


3 – Balatalı frenleme (Elektromanyetik frenleme) : Balatalı frenlemede durdurulacak motorun enerjisi kesilerek mekaniki bir sistemle yay baskısını kullanılarak motor miline bağlı olan bir disk sıkıştırılarak motorun durdurulması sağlanır. Dinamik frenleme ve ani durdurmadan farkı frenlemenin mekaniki oluşu ve frenlenen motorun milinin durmasından sonrada kilitli kalışıdır. Asansör vinç gibi iş makinelerinde çalışma sırasında yapılan duruşlarda yükün havada asılı kalması istenen yerlerde tercih edilirler. Balatalı fren enerjisizken motor miline bağlı olan disk, yay kuvveti ile üzerine basan balata sayesinde sıkışarak hareketsiz kalır. Fren bobinine bir doğru gerilim uygulandığında oluşan elektro mıknatıs kuvveti yay baskısını çekerek balatanın diske basmasını engeller ve disk yani motor mili serbest kalır.

Elektromanyetik fren Pnömatik fren


Elektromanyetik frenler tip olarak 3'e ayrılır: a) Soğutmasız tip frenler: Motor fanı çıkarılıp motor kapağı arkasına akuple edilerek kullanılan frenler, genellikle sıkça açılıp kapanmayan ve kısa zaman aralıklarında çalışan sistemlere tercih edilirler. b) Soğutmalı tip frenler: Motor fanı çıkarılıp motor kapağı arkasına akuple edilen ve motorun mili uzatılarak Fren ve motorun arkasına alınan fan sayesinde daimi bir hava sirkülasyonu sağlanarak kullanılan frenler, genellikle uzun süreli çalışan ve kapalı mekanlarda kullanılan sistemlerde tercih edilir. c) Manuel kol sistemli frenler: Çalışma sistemi olarak her iki fren tipinde de kullanılabilen (soğutmalı veya soğutmasız) özel durumlarda (elektrik kesilmesi; mekanik problemler) üzerinde bulunan bir kol vasıtasıyla sistemi yay baskısından kurtararak sistemin serbest kalmasını sağlayan frenler, genellikler manuel olarak sistemin açılması gereken yerlerde (otomatik giriş kapıları; dış cephe boyama asansörleri vb.) tercih edilir. Elektromanyetik frenler özel siparişler haricinde genellikle 220 V ve 24 V olmak üzere 2 ayrı voltaj tipinde üretilir. a ) 220 V AC Frenler de besleme, motorun klemens kutusundan alınarak frenin klemens kutusuna gelmekte ve buradaki yarım dalga doğrultucudan geçerek DC ye evirilmekte ve fren bobini bu voltajla beslenmektedir.


b) 24 VAC frenlerde büyüklüğüne göre besleme transformatörü seçilir. Şebekeden veya 220 VAC frenlerindeki gibi motorun klemens kutusundan alınan besleme voltajı önce transformatöre gelir, transformatörden çıkan 24 VAC besleme voltajı yarım dalga doğrultucudan geçerek 24 VDC olarak fren bobini beslenmektedir. c) Şok ikazlı trafolar : Büyük güçteki frenlerin manyetik doyuma ulaşıp yay baskısını yenmede gecikmesini engellemek için kullanılan ve zaman rölesi yardımıyla çok kısa bir süre normal besleme voltajının iki katı ile ( 48 VDC ) beslenip sistemin ani açılmasını sağlayan ve bu sayede gecikmeli açılmada ortaya çıkacak sürtünmeyi engelleyen bir trafo şeklidir. Gecikmeli Frenleme: Genellikle yürütme sistemlerinde tercih edilen bağlantı şeklidir. Yükün, sistem kapatıldığında ms bazında kaydırarak durdurulmasını sağlar. Ani Frenleme: Genellikle kaldırma sistemlerinde tercih edilen bağlantı şeklidir. Sistem durdurma butonuna basıldığı anda ani olarak durdurulmasını sağlar.


Elektromanyetik frenler; vinç kaldırma ve yürütme makineleri, konveyör bant sistemleri, yürüyen merdiven sistemleri, savunma sanayi, yük asansörleri, otomatik kapı sistemleri, cnc metal işleme makineleri, matbaa makineleri, tekstil makinelerini durdurmak ve sabit tutmak için kullanılırlar. İş makineleri genellikle düşük devirlerde çalışırlar motor devrini yük devrine düşürmek için motor mili ile yük arasına rediktör bağlanır. Büyük ataletli ve gülcü iş makinelerinde manyetik fren düşük devirli olan rediktörün yük tarafına montaj edilir. Ayrıca çok büyük ataletli yüklerde ve yüksek güvenlik istenen iş makinelerinde birden fazla elektromanyetik fren kullanılır.

Rediktör

ElektrikMotoru

Fren Fren

Yük


Fren Montajı Nasıl Yapılmalıdır ? Elektrik motorunun arka fan koruma sacı sökülerek pervane çıkartılır. Fren ile birlikte verilen göbek dişlisi motor miline (gerekirse dişli delik ölçüsüne göre rotor mili işlenerek ve dişli kama ölçüsü ile eşitlenerek) monte edilir. Göbek dişlisi, fren monte edildiğinde balata dişlisi tam ortasına gelecek şekilde ayarlanarak takılır ve uygun mil segmanı ile sabitlenir. Fren ile birlikte verilen Motor bağlantı kapağı ,motorun arka bağlantı kapağı ile değiştirilir. Motor miline monte edilen orta göbek dişlisi balata dişlisine geçirilerek elektromanyetik fren montaj vidalarından bağlantı flanşına sıkılarak monte edilir. Elektromanyetik Fren klemens kutusunda bulunan bağlantı şemasına göre uygun bağlantı şeklini seçerek (Yürütme sistemleri için gecikmeli kapanma bağlantı-Kaldırma sistemleri için ani kapanma bağlantısı) elektrik motoru üzerinden veya Elektrik panosundan bağlantıları yapılır. Elektromanyetik fren çalışmaya hazırdır. Fren üzerinde gerilim yok iken frenleme yapar ve motor dönmez. Elektromanyetik frenler akımla serbest kalır,yay baskısıyla frenleme yaparlar. Frene, bobin gerilimine uygun DC voltaj uygulandığında motor serbestçe döner.


Diğer frenleme sistemleri : Fuko ( Histeresis, Edy ) freni: Asenkron motorların dinamik frenlenme prensibine dayanır. Bakır veya alüminyum bir disk (fren rotoru) doğru akımla beslenen elektromıknatısın arasında döner ve disk üzerinde indüklenen gerilim bir kısa devre akımı geçirir ve bu akımın oluşturduğu manyetik alan milin frenlenmesini sağlar. Motor veya yük miline bağlanan fuko frenine uygulanan gerilimin değeri değiştirilerek sistemin durdurulması veya istenen rampalama ile yavaşlatılması sağlanabilir. * Sistem frene gerilim uygulandığında frenleniz.


Hidrolik ve pnömatik frenler: Büyük atalete sahip sistemlerde elektromanyetik kuvvet yeterli olmayabilir. Elektromıknatıs yerine basınçlı hidrolik ve hava kullanılması ile yapılan frenleme sistemleridir.


Diğer sistemler : Elektromanyetik kavrama: Dönen bir milin hareketini aynı doğrultuda diğer bir mile iletmek veya hareketi kesmek için kullanılan mekanizmalara kavrama denir. Bazı iş makinelerinde yük motor ile beraber yol almaz. Yükler motor yol alıp belirli bir devre geldikten sonra motora aktarılırlar. Bunu arabalarda kullanılan debriyaj balatasına benzetebiliriz. Araba motoru dönmeye başladıktan sonra debriyajdan ayak kaldırarak motor hareketini araca aktarılır. Yük ve motor tarafında iki adet disk vardır ve elektromanyetik kavrama bobininde enerji yokken bu iki disk birbirinden bağımsız hareket eder. Elektromanyetik kavrama bobinine elektrik uygulandığında ise menyetik kuvvetle diskler birbirine yapışarak hareketin aktarımını sağlar. Disk yerine kaplin şeklinde dişli mekanizmalarla hareketin aktarıldığı kavramalarda vardır. Frenlemede olduğu gibi kavramalarda da elektromanyetik kuvvet yerine hidrolik ve pnömatik kuvvetler kullanılabilir. Bazı kavramalarda frende bulunmaktadır. Bir elektro mıknatıs aracılığı ile motor hareketi yüke aktarılır frenleme yapılacağı zaman yük motordan ayrılarak bir başla elektro mıknatıs ile frenlenir.


Yumuşak Yol Vericiler ( Soft Starterler ) Şimdiye kadar gördüğümüz asenkron motorlara yol verme yöntemlerini tekrar hatırlayacak olursak; 1- Yıldız-üçgen yol verme. 2- Seri dirençle yol verme. 3- Oto trafosuyla yol verme. 4- Seri reakransla yol verme. Bu yöntemlerin hepside motor sargı geriliminin dışarıda düşürülmesi prensibine dayanmakta ve bazı dez avantajlara içermekteler. Örneğin; 1- Çok fazla hacim gerektirmektedirler. 2- Motor dışında oluşturulan gerilim düşümü sistemde gereksiz güç kaybına neden olmaktadır ( Özellikle dirençle yol vermede ). 3- Kademeler çok sık olup ve devreden seri bir şekilde çıkarılamadığı taktirde başlama momenti çok fazla düşmekte ve motor mil yükünü karşılayamamaktadır.


Örneğin 15 KW lık üçgen bir motor yıldız devreye alınacak olursa: Gerilimdeki √3 lük azalma akımda da √3 lük bir azalmaya neden olacak ve güç 1/3 oranına düşecektir. Yani 15 KW lık üçgen bir motor yıldız devreye alınması esnasında 5 KW lık bir motor gücüne sahip olacaktır. Bu ise mildeki yükün karşılanamaması ve yine fazla akım çekme şeklinde sorunlara yol açacaktır. Güç elektroniğindeki gelişme ve malzeme fiyatlarındaki düşme günümüzde güç elektroniğinin motorlara kumandasını da beraberinde getirmiştir. Bunlardan biride Yumuşak yol vericiler ( Soft Starterler ) dir. Motorun her faz geriliminin elektronik olarak belirli açılarında kırpılarak gerilimin ve dolayısıyla akımın düşürülmesi prensibine göre çalışırlar.


Aşağıda bir fazlı prensip devredende görüleceği üzere sinusoidal faz gerilimi bir tristör vasıtası ile belirli aralıkta kesilerek, gerilimin efektif değeri düşürülmekte, buna bağlı olarak da akım sınırlı bir değerde tutulmaktadır.


Kısaca yol vermede gerilim düşümü bir başka eleman üzerinde değil de gerilimin dalga şekli ile değiştirilmesiyle sağlanmıştır. Bu sistemlerde kullanılan teknoloji ve kullanım yerine göre kırpıcı elektronik eleman olarak:

Triak Tristör diyot Tristör tristör

Kullanılabilir.

Ama daha çok sincap kafes asenkron motorlar, moment kontrollü olarak yumuşak yol verme ve durdurmada, 6 tristörlü yol vericiler ile kumanda edilirler. Günümüzde yumuşak yolvericiler; Makine ve motor koruma fonksiyonlarının yanı sıra yumuşak yol verme ve yavaşlatma fonksiyonları ve kontrol sistemleriyle haberleşme imkanı sunar. ( RS 232 vb protokoller ile ) Bu sayede plc, pc ve diğer kontrol cihazımızla haberleşebilir ve programlanabilirler. Ağırlıklı. olarak inşaat, gıda, meşrubat ve kimya sektörlerinde kullanılan santrifüjlü makineler, pompalar, fanlar, kompresörler ve konveyörler ile ilgili en son teknolojik uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmışlardır.


-


Akımdaki ve momentteki değişimi gösteren eğriler, üç fazlı bir asenkron motorun yol almasını gösterir ( Eğri 1: direkt yol verme Eğri 2: yumuşak yol verici ile yol verme )

1 Direkt yol verme akımı 2 Yolverici ile sınırlandırılan yol verme akımı

1 Direkt yol verme momenti 2 Yolverici ile sınırlandırılan akım ile yol verme momenti


Id yol verme akımının, önceden ayarlı Ids (sınırlanmış) değeriyle sınırlandırılması, Tds (sınırlanmış) yol verme momentini, yaklaşık olarak Ids (sınırlanmış) /Id oranının karesine eşit bir değere düşürür. Örnek olarak Motor karakteristikleri: Id = 6 In ( Kalkınma akımı nominal akımın 6 misli ) Td = 3 Tn ( Kalkınma momenti nominal momentin 3 misli ) Olan bir motor için ayarlanan değerler; Ids (sınırlanmış) = 3 Id ( Kalkınma akımı nominal akımın 3 misli ile sınırlanmış ) Bu durumda elde edilen yeni kalkınma momenti Td (sınırlanmış) = 3Td x (3/6)2 = 3 Td x 0.25 = 0.75 Td olur


Yol verme akımın direnç ve endüktansla sınırlanarak yol verilmesi sırasında motor devri yol alma esnasında parabolik olarak artmaktadır bunun anlamı ise, yükün çok ani olarak devreye alınmasıdır ve pompa tipi uygulamalarda tavsiye edilmez.

Akım sınırlama ile yol verme için hız eğrisi örneği 1 Motora uygulanan akım (I/In) 2 Motor hızı N/Ns


Yumuşak yol vericilerde devir kontrolü ve yol verme süresinin tamamında motora moment uygular. Hızlanma momenti, tüm hız aralığında sabittir. Bu kontrol fonksiyonu, santrifüj pompalar veya yol verme sırasında yüksek atalet momentine sahip motorlar için idealdir.

Moment kontrolü ile yol verme için hız eğrisi örneği 1 Motora uygulanan akım (I/In) 2 Motor hızı N/Ns


Yol alma en büyük anahtarlama açısı yani en küçük başlangıç gerilimi ile başlar ve yol alma süresince açı küçülterek rampalı bir gerilim uygulanır ve en son anahtarlama açısı “0” olur ve motora şebeke gerilimi uygulanır. Fakat yüksek kalkış momentine sahip yüklerde yumşak yol verici motora gerilim uygulamaya başlasa da geçen akım ve moment yükü kaldırmaya yetmez ve yol verme rampası ne zamanki yük momentini geçer bu seferde motor ani olarak hızlanmaya başlar. Bu tip yüklerde kullanılacak yumuşak yol vericinin akım kontrllü bir kapalı döngüye sahip olması gerekir. Bu tip yol vericiler motorun yükü kaldırması için gerekli akım değerini yol almanın başlangıcından itibaren belirli bir süre sabit tutarak gerçek bir yumuşak kalkış sağlamaktadır. Eğer yük çok yüksek kalkış momentlerine sahip ve motorun kalkış momenti bunu sağlayamıyorsa bu durumda ya motor gücü büyütülmeli yada motor sürücüsü ( inverter ) ile rampalı bir şekilde yol verilerek her devir için sabit bir moment sağlanmalıdır. Yol vericiler ile durdurma çeşitleri: - Serbest duruş: motor kendi ataleti ve sürtünmesi ile serbest duruşa geçer. - Rampalı duruş: Bu duruş tipi pompalar için idealdir ve basınç artışlarını etkili bir biçimde düşürür. - Frenli duruş: Bu duruş tipi, makinenin durma süresini azaltması nedeniyle yüksek ataletli uygulamalarda uygundur.


Uygulama alanları: Uygulamalar, makine tipine bağlı olarak, yol verme karakteristikleri temel alınarak standart veya ağır işletme şartlarında üretici şirketler tarafından ilgili kataloglarında verilmişlerdir. Yumuşak yol vericilerde kalkış ve duruş zamanları ile kalkışa başlama gerilim değerleri ayarlanabilir.

Yukarıdaki hesaplamalardan hatırlayacağınız üzere motor moment oranı gerilim oranının karesi ile orantılı idi ve yine yukarıdaki hesaplamalarda hangi yüklerin yüzde kaçlık bir moment ile kalkışa başlayacağı verilmişti.


Bu bilgiler ışığında örneğin 380V da çalışan bir motoru anma momentinin yarısı ile yol almaya başlatmak isteyelim bu durumda motor klemenslerine uygulamamız gereken başlangıç gerilimi;

0 5380

2702

, =

= =U U VS

S bulunacaktır

Bazı yükler için kalkış-duruş süreleri ve yol alma gerilimleri şu şekilde verilebilir.

ts : 10 sn ts : 1 sn

Us : %30 Us : %30 Us : %60-90


Bağlantı şekilleri:

Motorun yıldız veya üçgen bağlantısında yol verici hat akımına göre seçilebileceği gibi üçgen bağlı bir motorun faz sargılarına da bağlanabilir. Daha çok büyük güçlü motorlarda bu yöntemin seçilme nedeni faz sargı akımının hat akımından √3 kadar düşük olmasıdır. Örneğin : Şebekeden çektiği akım 195 A (üçgen bağlantı için anma akımı) olan bir 400 V/110 kW motor için her bir sargıdaki akım 195 / √3 = 114 A. dir ve yol verici bu akıma göre seçilebilir.


Ayrıca yol verici yol verme sonunda bir kontaktör ile by-pass edilebilir. Bu sayede yol verici üzerinden akım geçişi kesilerek gereksiz güç sarfiyatları önlenmiş olur. By-pass kontaktörü yolverici tarafından kontrol edilir ve yol verici by-passlandığında akım ölçümleri ve koruyucu mekanizmalar aktif kalırı.


Yumuşak yol vericiler 3 temel kritere dayanarak seçilmelidir: 1- Şebeke gerilim aralığı. ( Trifaze AC gerilim 230 - 415 V veya Trifaze AC gerilim 208 - 690 V gibi) 2- Motor etiketinde gösterilen anma güç ve akım değerleri 3- Çalışma şartları Seçimi basitleştirmek için uygulamalar 2 tip olarak sınıflandırılabilir. a- Standart uygulamalar b- Ağır şartlı uygulamalar Standart veya ağır şartlı uygulamalarda motorun çalışması S1 ve S4 çalışma grupları içinde değerlendirilir ve üretici şirket kataloglarında kullanılabilecek yumuşak yol vericiler tavsiye edillir. Özel durumlar: 1- Yol verici, yol verme sonunda bir kontaktörle by-passlanmış ise motor her zaman soğuk durumdan yol verilir ve yol verici güç değeri bir boy artırılabilir. 2- Yol vericinin, yol verme sonunda by-pass kontaktörü olmaksızın çalışması gerekliyse, güç değerinin düşürülmesine gerek yoktur. 3- Yol vericinin güç sınırı aşılmaması şartıyla motorlar paralel bağlanabilir (motor akımları toplamı, uygulama tipine göre seçilen yol vericinin anma akım değerini aşmamalıdır). Her bir motor için termik koruma sağlanmalıdır. 4- Yol vericinin görevi motorun kalkış ve duruşlarını ayarlamak olup herhangi bir koruyucu tertibat içermez bu nedenle devrede ayrıca motor koruma sistemleri kullanılmalıdır.


Toplam güç değeri yumuşak yol verici güç değerini geçmediği sürece yolverici çıkışına birden fazla motor bağlanabilir.


Lokal kompanzasyon yapılmış motorlarda kompanzasyon kondansatörleri yumuşak yol verici çıkışına bağlanmamalıdır. Çünkü yol vericide kırpılan gerilimin dalga şekli ve değeri kondansatörlerden etkilenecek ve yol verici işlevini tam olarak yerine getiremiyecektir. Kompanzasyon kondansatörleri yol verici girişine bağlanmalıdır. Kondansatörlerin oluşacak olan harmoniklerden olumsuz etkilenmemesi için filtreli bağlanmalarında yarar vardır.


Maliyetin düşürülmesi açısından özellikle büyük güçlü yumuşak yol vericilerde kırpma işlemi iki faz üzerinde yapılmaktadır. Fazlardan biri motor klemensine direk ulaşmaktadır bu nedenle yol verici devre dışı kalsa da direk bağlanan faz ve motor sargıları üzerinden diğer bobin girişlerinde de enerji olacak ve duran motorun klemenslerinde devamlı enerji bulunacaktır. Bu duruma dikkat edilmeli ve hatta motor durduktan sonra üç kutuplu ( Kontaklı ) bir şalter vasıtası ile motorun enerjisi tamamen kesilmelidir.


Yumuşak yolverici ile yolverilen yıldız bağlanmış motorların yıldız noktası kesinlikle toprak veya nötr hattına bağlanmamalıdır.


Çeşitli Yumuşak Yolverici Bağlantıları: Her markanın kendine özgü bağlantı uçları olsa da temel bağlantı örneklerinin anlaşılması açısından moller yumuşak yol vericilerin temel bağlantıları aşağıda açıklanmıştır. Klemensler:

1L1, 3L2, 5L3 Yumuşak yol verici şebeke girişi.

2T1, 4T2, 6T3 Yumuşak yol verici motor uçları.

0V, +24V Dahili 24V DC çıkış veren güç kaynağı

EN Yumuşak yol verici kontrol katı enerjilenebilmesi için +24V besleme ( Enable )

A1 Yumuşak yol verici çalışabilmesi için +24V besleme

A2 Yumuşak yol verici çalışabilmesi için 0V şase

FWD, REV Yumuşak yol verici yön tayin uçları +24V besleme

TOR Yumuşak yol verici devreye alma işlemi tamamlandığında kapatan kontak.

Bağlantılarda gösterilmese de EN ve ilgili yön tayin uçlarına gerekli köprü bağlantılar yapılmıştır.


Bu bağlantıda Q1 motor koruma şalteri kapatıldığında A1 önündeki 13-14 yardımcı kontağını da kapatacak ve yumuşak yol verici devreye girerek motor rampalı bir şekilde yol alacaktır. Herhangi bir acil durumda acil stop butonu ile yumuşak yol verici devre dışı bırakılabilecektir yine Q1 şalteri açıldığında motorun enerjisi kesilecek ve 13-14 nolu kontak üzerinden yumuşak yol verici devre dışı kalacaktır. Bu devrede motor durdurulurken yumuşak yol verici devre dışı bırakıldığı için motor yumuşak yol verici tarafından rampalı bir şekilde durmamakta sadece enerjisi kesilen motor kendi ataleti ve sürtünmesi ile serbest duruş yapmaktadır.


Bu bağlantıda S1 kalıcı butonu ile yumuşak yol verici A1 – A2 klemenslerine enerji uygulanmaktadır. S1 butonu kapatıldığında yumuşak yol verici devreye girerek motor rampalı bir şekilde yol alacaktır. S1 butonu açıldığında, F2 aşırı akım rölesi açma verdiğinde veya herhangi bir acil durumda acil stop butonuna basıldığında yumuşak yol verici duruşa geçecektir. Bu devrede motor rampalı bir şekilde durdurulmaktadır.


Bu bağlantıda motor S1 ( Start ) ve S2 ( Stop ) butonları ile rampalı bir şekilde devreye alınmakta ve durdurulmaktadır. S2 butonuna basıldığında K1 yardımcı rölesi devreye girmekte ve açık kontağını kapatarak yumuşak yol verici devreye girecektir. S2 butonuna basıldığında, F2 aşırı akım rölesi açma verdiğinde veya herhangi bir acil durumda acil stop butonuna basıldığında yumuşak yol verici duruşa geçecektir. Bu devrede motor rampalı bir şekilde durdurulmaktadır.


Bu bağlantıda motor S1 ( Start ) ve S2 ( Stop ) butonları ile rampalı bir şekilde devreye alınmakta

ve durdurulmaktadır. S2 butonuna basıldığında K1 yardımcı rölesi devreye girmekte ve K2t

bırakmada gecikmeli zaman rölesini ve yumuşak yol vericiyi ( A1 ) devreye almaktadır. Enerjilenen

K2t bırakmada gecikmeli zaman rölesi kontağını kapatarak K1M kontaktörünü devreye alacak ve

motor enerjilenerek rampalı bir şekilde yol alacaktır. Bu sırada K1 açık kontağı K1 kontaktörünü

mühürleyecektir. Buradaki K2t bırakmada gecikmeli zaman rölesinin zaman değeri rampalı duruş

süresinden takriben 150ms daha büyüktür. S1 veya acil stop butonuna basıldığında veya F2 aşırı

akım rölesi açma verdiğinde; yumuşak yol verici ( A1 ) ve K1 kontaktörü devre dışı kalacak. K1,

K2t bırakmada gecikmeli zaman rölesini devre dışı bırakacaktır. K2t bırakmada gecikmeli zaman

rölesini ise ayarlanan süre sonunda kapamış olduğu kontaklarını tekrar açarak K1M kontaktörünü

dolayısıyla motoru devre dışı bırakacaktır. Bu devrede K2t sayesinde motorun enerjisi hemen

kesilmemekte rampalı duruş için zaman gecikmesi sağlanmaktadır. Motorun enerjisi ise duruş

gerçekleştikten sonra K1M kontaktörü tarafından kesilmektedir. K1M yi devre dışı bırakmadan yol

verme ve durdurma istendiğinde Start – Stop kalıcı butonu kullanılabilmektedir.


Bu bağlantıda S1 kalıcı butonu ile motor yön tayini yapılarak rampalı bir şekilde devreye alınmaktadır. Butonun 1 konumu FWD, 2 konumu REV yönlerini aktif ederken 0 konumunda ise yumuşak yol verici devre dışı kalarak rampalı duruş gerçekleşmektedir.


Bu bağlantıda kalıcı buton yerine iki ayrı yardımcı röle ile motor yön tayini yapılarak rampalı bir şekilde devreye alınmaktadır. Her yön kendisine ait start butonu ile seçilmektedir. K1 rölesi FWD, K2 rölesi REV yönlerini aktif etmektedir.


Bu devrede her iki yönde motorun rampalı duruşunu sağlamak için duruş süre gecikmesini sağlamak için K2t bırakmada gecikmeli zaman rölesi eklenmiştir.


Motor anma devrine ulaştığında yumuşak yol vericiye ihtiyaç duyulmaz. Her ne kadar yol vericideki elektronik elemanlar kırpma yapmasa da üzerinden geçmekte olan akım elektronik anahtarlama elemanlarının bir miktar ısınmasına ve boş yere güç kaybına neden olmaktadır. Bunu önlemek için motor anma değerine ulaştığında yol vericinin TOR kontağı kapanmakta ve bu kontak üzerinden K11M köprüleme (by-pass) kontaktörü çalıştırılarak elektronik anahtarlama elemanları üzerinden akım geçişi alınmış olur.


Doğru Akım Motorlarına Yol Verilmesi : Her ne kadar bu ders notunda AC akım motorlarına yol verilmesi ele alınmış olsada DC akım motorlarıda ilk harekete geçtiklerinde yüksek akım çekerler. Bunla ilgili aşağıda basit bir örnek verilmiştir. Doğru akım motorlarının ilk kalkınma anındaki davranışını bir örnek ile açıklayalım. Endüvi iç direnci 1 Ω olan 500 V luk DA motoru anma devrinde 20 A çekmektedir. Bu motorun anma devrindeki zıt emk sı U-E/R=I U-E=R.I E=U/R.I E=500-20.1 E=480V Bu motorumuz durağan halde iken devreye alındığı anda zıt emk sı olmayacağı için yani E=0 olacağı için ilk kalkınma akımı I=500-0/1=500 A olacaktır yani nominal akımının 25 misli Kalkınma anındaki kısa süreli bu değeri motor belki tolöre edebilir ve zarar görmeyebilir ama bu değer motora DA sağlayan elektronik devreler için çok yüksektir ve kısa bir sürede olsa bu yüksek akım motoru süren yarı iletken elemanlara zarar verebilir.


Bu akım değerini kabul edilebilir değerde tutmanın iki yolu vardır Eğer motor kontrollü bir doğrultucu tarafından beslenmiyor ise yol alma gerilimi başlangıçta düşük tutulur 20 A kalkınma akımı için U-E=I.R U-0=20.1 U=20V Ve motor devrini almaya başladıkça yani Ez oluştukça besleme gerilimi olan 500 V a kadar yükseltilir. Bir diğer yöntem ise daha çok sabit besleme gerilimi olan motorlar için kullanılan yol verme direncidir. Motor devresine seri bağlanan dirençler motor yol aldıkça kademe kademe çıkartılır. U-E=I.R 500-0=20.(Ra+Rs) Ra+Rs =500/20 =25 Ω Rs=24 Ω


KOCAELİ TEKNİK LİSESİ ELEKTRİK BÖLÜMÜ OTOMASYON ATÖLYESİ

Yararlanılan Kaynaklar: Asenkron makine problemleri – İ. Çetin Turgut Odabaşı – Makaleleri Asenkron makineler – K. Sarıoğlu Dereli elektromanyetik fren katalogları Elsan motor katalogları Volt motor katalogları Gamak motor katalogları Telemecanique katalogları Moeller katalogları

asenkron motorlara yol verme sunu

Documents