bölüm 4 - Elektrik.gen.TR

advertisement
ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER
BÖLÜM 4
Çolakoğlu
A.A. MOTOR SÜRÜCÜLERİ
4.1.ALTERNATİF AKIM MOTORLARININ DENETİMİ
Alternatif akım motorlarının, özellikle sincap kafesli ve bilezikli asenkron motorların
endüstriyel
uygulamalarda
kullanımı
son
yıllarda
gittikçe
artmaktadır.D.A.
sürücülerinde güç dönüştürücüleri AA. sürücülerinkine bağlı olarak daha basit bir
yapıda olup maliyetleri daha düşüktür. Sürücü motorların kendileri karşılaştırılacak
olursa A.A. motorları daha sağlam, daha güvenilir ve daha ucuz olup, daha az bir
bakım gerektirirler. Son yıllara kadar D.A. sürücülerinin yeğ tutulmasına neden olan
güç dönüştürücüsü etkeni, günümüzde, güç elektroniği elemanlarındaki ve yarı
iletken teknolojisindeki gelişmelerle birlikte önemini yitirmiş ve A.A. motorlar birçok
uygulamalarda D.A. motorlarının yerini almaya başlamıştır.
A.A. sürücülerinin uygulama alanları iki kümeye ayrılabilir.Birinci küme demir-çelik
sanayinde olduğu gibi, yüksek başarımlı hız denetimi gerektiren uygulamalardan
oluşur. İkinci kümede ise enerji tasarrufuna yönelik uygulamalar yer alır. Örnek olarak
hız denetimli pompa, fan ve kompresör sürücüleri verilebilir. Bu uygulamalarda enerji
verimini değişken hız kullanımı ile önemli oranda artırmak olasıdır. Önceleri yalnız
yüksek güçlü sürücülerde kullanılan değişken hız denetimi günümüzde ufak güçteki
sürücülerde de, örneğin; klima cihazlarında da görülebilmektedir.
Bu kısımda AA. motorlarının denetim ilkeleri, önemleri dolayısıyla sincap kafesli ve
bilezikli asenkron motorlar üzerinde özellikle durularak, tanıtılacaktır.
4.2.A.A. MOTORLARININ ÖZELLİKLERİ
A.A. motorlarında moment bir stator üzerinde, diğeri de rotor üzerinde oluşan iki
elektrik alanının etkileşimi sonucu ortaya çıkar. Sabit bir momentin üretilebilmesi için,
bu iki alanın motorun hava aralığında eşzamanlı (senkronize) bir durumda olması
84
ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER
Çolakoğlu
gerekir ve üretilen momentin büyüklüğü aralarındaki faz farkı ile belirlenir. Dengeli üç
fazlı bir sistemle beslenen üç fazlı bir sargı düzgün bir şekilde dönen bir alan
yaratabilir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan A.A. motorlarının çoğu bu nedenle
üç fazlıdır.
Senkron makinelerde rotor üzerindeki sargı bir D.A. kaynağından beslenir. Böyle bir
sargının oluşturduğu alan dönmez, hareketsiz kalır. Dolayısıyla, iki alanının hava
aralığında eşzamanlı bir durumda olabilmesi ve böylece bir momentin oluşabilmesi
için rotorun döner alanla eşzamanlı bir şekilde dönmesi gerekir. Döner alanının hızı,
üç fazlı A.A. kaynağının frekansına bağlı olup, senkron hız olarak adlandırılır.
Asenkron motorlar olarak bilinen endüksiyon motorlarında ise dönen stator alanı kısa
devre edilmiş rotor sargılarında, ikisi arasındaki bağıl hıza orantılı bir frekansta
akımların indüklenmesine neden olur. Motor bilezikli türden ise rotor üzerindeki sargı,
sincap kafesli ise kafes üç fazlı bir sargıdan beklenilen şekilde rotor alanı olarak
adlandırılan bir ikinci alan yaratır. Rotor alanı ile stator alanının hava aralığında
eşzamanlı bir durumda olabilmesi ve böylece bir momentin oluşabilmesi için rotor hızı
ile rotor alanının hızlarının toplamının senkron hıza eşit olabilmesi için rotor hızı ile
rotor alanının hızlarının toplamının senkron hıza eşit olması gerekir. Senkron hız ile
rotor hızı arasındaki fark kayma olarak bilinir.
a)
b)
Şekil 4.1. Asenkron motorlarda rotor eşdeğer devresi
a) Gerçek elektriksel eşdeğer
b) Rotora aktarılan gücü belirleyen eşdeğer
85
ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER
Çolakoğlu
Asenkron motorların özellikleri Şekil 4.1.a’da gösterilen rotor eşdeğer devresinden
kolaylıkla elde edilebilir. Bu eşdeğer devre tek bir faz için geçerli olup;
Vı = Statora uygulanan gerilim
s = Kayma
f = f2 = Stator frekansı
I2 = Rotor akımının statora indirgenmiş şekli değeri
R2 = Rotor direncinin statora indirgenmiş değeri
L2 = Durağan rotor endüktansının statora indirgenmiş değeri olup L2 akımı
Şekil 4.1.b’den rotora verilen güç I 22 . R2 / s olarak elde edilir. Bu gücün hava
aralığındaki güce, diğer bir deyişle, hava aralığındaki moment ile senkron hızın
çarpımına eşit olması gerekir. O halde:
Herhangi bir manyetik devrede olduğu gibi asenkron motorlarda da hava aralığında
oluşturulan manyetik akı, indüklenen gerilim ve frekansa bağlıdır. Statorun kaçak
empedansı ihmal edilecek olursa indüklenen gerilim statora uygulanan gerilime
yaklaşık olarak eşit olur. Dolayısıyla da manyetik devrenin daima en iyi bir şekilde
kullanılabilmesini, doyumun biraz altındaki bir noktada çalışmayı sağlayabilmek için
stator geriliminin frekansına oranının sabit tutulması gerekir. Böyle bir çalışmaya,
kısaca, sabit V/f ile çalışına denir. Stator frekansının normal çalışma frekansına göre
çok küçüldüğü durumlarda stator direnci ön plana çıkar ve
86
ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER
Çolakoğlu
ile belirlenen momentte önemli oranda bir düşme görülür. Bu gibi durumda. stator
gerilimini, Şekil 4.2’de gösterilen şekilde biraz artırmak gerekebilir.
Şekil 4.2. Asenkron motorlarda V/f oranının sabit tutulması
den elde edilen bir moment-kayma eğrisi Şekil 4.3.’de gösterilmiştir.
Şekil 4.3. Asenkron motorlarda moment – kayma
Aynı şekilde, üzerinde rotora uygulanan bir yük momenti de verilmiştir. Kuramsal
olarak motor, üretilen momentin yük momentine eşit olduğu iki ayrı noktada da, bu
noktaların belirlediği bir kayma ile çalışabilir. Bununla birlikte A noktası kararsız bir
87
ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER
Çolakoğlu
çalışma noktasıdır. Bir an bu noktada çalışıldığını varsayalım. Eğer yük momenti
biraz azalacak olursa, üretilen moment uygulanan momentten daha büyük olduğu
için, motor hızlanacak bu ise üretilen momentin daha da artmasına neden olacak
sonuçta A noktasından eğri üzerinde gittikçe uzaklaşılınca ve sonuçta B noktasına
gelinecektir. B noktasında çalışırken ise yük momentindeki küçük bir azalmadan
dolayı ortaya çıkan hızlanma üretilen momenti de azaltacak ve yeni bir denge
noktasına ulaşılacaktır. Şekilde gösterilen yük momenti için motorun yük altında
kalkamayacağını burada belirtmek gerekir. Çünkü sıfır hızda üretilen moment, yük
momentinden daha azdır.
Şekil 4.4 Asenkron motorlarda momentin frekansla değişimi
a) Moment- hız eğrileri
b) Moment- kayma eğrileri
Şekil 4.3’de gösterilen moment-hız eğrisinde tepe noktası devrilme momenti olarak
bilinir. Motora uygulanabilecek en yüksek moment olup, hava aralığı akışının
karesiyle orantılıdır. Sabit V/f ile çalışmada akı sabit kaldığına göre devrilme momenti
de sabit kalır. Şekil 4.4’de değişik frekanslar için moment-hız ve moment-kayma
eğrileri verilmiştir.Görülebileceği üzere düşük frekanslarda kalkış (starting) momenti
daha yüksek değerler almaktadır. Tam yük altındaki kayma ise yüksek frekanslarda
daha azdır.
88
ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER
Çolakoğlu
Değişken hızlı asenkron motor sürücülerde yaygın olarak izlenen yöntem, anma
frekansına kadar V/f oranı sabit kalacak şekilde frekansı değiştirmektir. Daha yüksek
frekanslarda ise stator gerilimi sabit tutulur. Sonuç olarak motor Şekil 4.5’de
gösterilen biçimde anma frekansına kadar sabit moment koşulları altında, daha sonra
ise sabit güç altında çalışır.V/f oranının sabit tutarak stator frekansına değiştirmenin
kalkış momenti ve kalkış akımı üzerindeki etkileri Şekil 4.6’da verilmiştir. Görüleceği
üzere düşük frekanslarda kalkış için çok uygun koşullar (yüksek moment, düşük
akım) ortaya çıkmaktadır. Bir asenkron motorun direkt olarak şebekeye bağlanması
durumunda anma akımının 6-7 katı bir kalkış akımı çekeceği bilinmektedir. Pratikte
kalkış sırasında daha düşük bir gerilim uygulanır, bu da kalkış momentinin
azalmasına neden olur. Frekans denetimi ile bu sakınca ortadan kaldırılabilir.
Şekil 4.5. Asenkron motorlarda sabit devrilme momenti ve sabit devrilme ile çalışma
Yukarıda açıklananlardan bir asenkron motorun hızının, frekansının veya kaymanın
değiştirilmesi olmak üzere iki yöntemle denetlenebileceği sonucu çıkmaktadır.
Pratikte üç yöntem kullanılmaktadır.
1. V/f oranı sabit kalacak şekilde stator frekansını değiştirerek,
2. Rotor üzerindeki kayıpları dolayısıyla da kaymayı değiştirerek,
3. Kaynak frekansını değiştirmeden gerilimi değiştirerek.
89
ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER
Çolakoğlu
Şekil 4.6. Sabit V / f koşulları altında kalkış momenti ve akımının frekansa göre değişimi (K: Uygulanan frekans
/ anma frekansı)
90
Download
Random flashcards
qweeqwqwe

5 Cards oauth2_google_78146396-8b44-4532-a806-7e25cc078908

KALPTE İLETİM NOKTALARI

3 Cards oauth2_google_cfd2531f-f18a-45fd-9d97-afe31596ce7b

TRYF

6 Cards oauth2_google_3b3e6916-5080-45f2-ae61-79434233ea03

Create flashcards