Asenkron Motorlara Yol Verme Yöntemleri

Asenktron motorlara yol verme yöntemleri

Asenkron motorlara yol verme yöntemleri

Asenkron motorların kalkınma (kalkış-yol alma) akımlarını azaltmak için şu yol verme yöntemleri uygulanır.

1-Direk yol verme ( Doğrudan Yol Vermek)

2-Düşük gerilimle yol vermek

• Yıldız-üçgen yol verme
• Oto trafosu ile yol verme
• Dirençle yol verme
• Rotorlu sargılı asenkron motorlara yol verme
• Avare tertibatı ile yol vermek

3- Mikro işlemcilerle yol verme

• Yumuşak yol verme (Softstarter ile Yol verme)
• Frekans değiştirici (Sürücü) ile yol verme

1. Doğrudan Yol Verme (Direk yol verme)

Asenkron motorlar, kalkış sırasında şebekeden 3-6 katı kadar fazla akım çeker. Kalkış sırasında çekilen bu fazla akımın süre kısadır. Küçük güçlü motorlarda, kısa süreli fazla akımın, şebeke üzerinde olumsuz etkisi olmaz. Ancak büyük güçlü motorlarda, kalkış akımının etkisi önemlidir. Elektrik idareleri şebekelerin durumuna göre, büyük güçlü motorların çalıştırılması sırasında kalkış akımını düşürmek için önlemler için kurallar getirmiştir. 1 fazlı motor, küçük güçlü motor olduğu için bu motorlara ve yine 3-4 kW2 ye kadar küçük güçlü üç fazlı asenkron motorlara doğrudan yol verilir.

Motorlara yol verme işleminde, paket veya kollu tip mekanik şalterler veya kontaktör kombinasyonu ile oluşturulan manyetik şalterler kullanılır.

Asenkron Motorlara Doğrudan Yol Verme Kumanda, Güç ve Montaj Şeması

2. Düşük Gerilimle Yol Verme 

Düşük gerilimli yol verme ilk çalışmaya başlama, boşta çalışan motorlarda uygulanır. Yük altındaki kalkınan motora uygulanmaz. Çünkü motora düşük gerilim verildiğinde döndürme momenti de azalır. Yükü karşılamak için motor şebekeden fazla akım çeker ve kalkınmaz. Düşük gerilimli yol verme yöntemleri şunlardır;

• Yıldız-üçgen yol verme
• Oto trafosu ile yol verme
• Direnç ile yol verme
• Rotorlu sargılı asenkron motorlara yol verme

3 fazlı asenkron motorlara uygulanan yol verme yöntemlerinden en çok kullanılanı, düşük gerilimle yol vermedir. Ancak bu yöntem yalnızca boşta kalkınan motorlara uygulanmaktadır. Çünkü yüklü kalkınan bir motora kalkınma sırasında düşük gerilim uygulandığı zaman motor, yükü karşılayabilmek için şebekeden daha çok akım çeker ve kalkınamaz. Oysa düşük gerilimle yol vermenin amacı kalkış akımını azaltmak olduğu için, yüklü kalkınan motorlara düşük gerilim yöntemi ile yol verilmez.

• Yıldız-Üçgen Yol Verme

Yıldız üçgen motorlarda kalkış akımını düşürmek için yol verme yöntemini uygulamak en ekonomik sistemdir. Üç fazlı asenkron motora yıldız-üçgen yol verme için, yıldız-üçgen yol verme (demaraj) şeması elektroteknikte çok kullanılır. Bu tip yol verme, direkt yol verme riskini ortadan kaldırmak için kullanılır. Bu konuyu detaylı olarak yıldız-üçgen yol verme sayfamızda bulabilirsiniz.

• Oto Trafosu İle Yol Verme

Üçgen çalışma gerilimi, şebeke gerilimine eşit olmayan asenkron motorlara yıldız-üçgen bağlantı yöntemiyle yol verilemez. Bu tip asenkron motorlara, diğer yol verme yöntemlerinden oto trafosu veya kademeli direnç yöntemi ile yol verilir. Üçgen çalışma gerilimi şebeke gerilimine eşit olmayan asenkron motorlara oto trafosu ile yol verilir. Bu konuyu detaylı olarak oto trafosu ile yol verme sayfamızda bulabilirsiniz.

• Direnç İle Yol Verme

3 fazlı asenkron motorlara kademeli direnç ile yol vermede ana prensip, şebeke geriliminin bir bölümünü yol verme direnci üzerinde düşürmek ve arta kalan gerilimi motora uygulamaktır. Böylece motor ilk kalkınma anında aşırı akım çekmeden düşük gerilimle yol alır.

Kalkınma akımını azaltmak için büyük güçlü motor devresine seri olarak ayarlı direnç yerleştirilir. Kademeli olarak ayarlanan direncin kademeleri sırayla  kontaktör kontakları tarafından devreden çıkarılır. Bu uygulama da tek kademe direnç kullanıldığı zaman kalkınma akımı %50 civarında, çok kademeli direnç kullanıldığı zaman ise kademe sayısına göre daha da fazla düşer.

• Rotoru Sargılı Asenkron Motorlara Yol Verme

Bu  motorlara bilezikli asenkron motor da denir. Rotoru sargılı asenkron motorlar da sincap kafesli asenkron motorlardaki gibi kalkınma sırasında aşırı akım çeker. Ancak rotoru sargılı asenkron motorlarda rotor sargı direnci, yol verme anında devresine direnç eklenerek artırıldığı zaman, kalkınma sırasında motordan maksimum döndürme momenti sağlanır. Bu sebeple rotoru sargılı asenkron motorların yol alma nitelikleri, sincap kafesli asenkron motorlardan iyidir.

Yol verme sırasında rotor sargılarına direnç eklediğimizde motor, maksimum moment ve normal kalkınma akımıyla yol alır. Endüvi devresine direnç eklenmemiş bir asenkron motor maksimum döndürme momentine senkron devrin %80’inde ulaşır. Eğer endüvi sargı direnci %20 artırılırsa motorun ilk hareketinde maksimum döndürme momenti sağlanır. Bu sebeple endüvi devresine yol verme sırasında bir yada birkaç kademe direnç eklenerek yol alma akımı azaltılır  ve maksimum kalkınma momenti elde edilir. İlk anda rotor devresine, motorun gücüne uygun dirençler bağlanır. Motor yol aldıkça dirençler kademe kademe devreden çıkartılır. Bundan sonra rotor sargı uçları kısa devre edilir. Ayrıca eklenen dirençle farklı yüklerde motor devir sayısı ayarlanır.

• Avare Tertibatı İle Yol Vermek

Bu yöntem yükle kalkınan motora uygulanır. Motora önce boş olarak yol verilir. Motor normal devrini aldıktan sonra, kayış yavaş yavaş kaydırılarak motor yüke bindirilir. Bu yöntem artık kullanılmamakla   birlikte bilği amaçlıdır.

3 – Mikro İşlemciler ile Asenkron Motora Yol Verme

Mikro işlemcilerle motorlara yol verme  kurulması maliyet gerektirmesine rağmen motorlar vuruntu olmadan yumuşak kalkış yaparlar. Motor devri geniş sınırlar içinde ayarlanabilir olması bu yöntemin tercih edilmesine sebeptir. Yapısı ve çalışma prensibi mikro işlemci temeline dayanan bu elemanlar şebeke ile motor arasına yerleştirilir. Bu mikro işlemci ile motorun nasıl çalışacağı mikro işlemciye girilir. Motor istenen durumda çalışır.

• Yumuşak Yol Verici (Softstarter ile yol verme)

Yumuşak yol alması gereken motorlara, softstarter yol vericiler ile yol verilir. Softstarter yol vericiler ile, motor akımı ve motora uygulanan gerilim takibi yapılarak ayar verilir

Mikro işlemci tabanlı kontrol sistemleriyle donatılmış yumuşak yol vericiler motordaki (moment) tork akım ilişkisini zamana bağlı olarak yavaş yavaş ayarlar . Motorun devreye girmesi ve çıkması da darbe yapmadan yumuşak olur. Softstarter motor akımı ve geriliminin kontrolünü yaparak motorun devreye girmesi anında şebeke gerilimini %30 değerinden itibaren %100’e kadar kontrollü bir şekilde motora uygular. Aynı zamanda motorun devreden çıkması sırasında da %100 değerinden % 30 değerine kadar kontrolünü yaparak devreden ayırır.

Softstarter İle Yol Verme

Motora uygulanan gerilim istenilen değere göre motora uygulanan gerilimi düzgün duruma getirmek, motorda frenleme yapılması, kalkış ve duruş zamanının ayarlamaları yapılabilmektedir. Yumuşak yol verici dolaylı yol vermeye de uygundur. Softstarter cihazlar, motor güçlerine göre kullanılırlar. Softstarter cihazını kullanarak yol vermede, ek bir enerji kontaktörüne gereksinim  yoktur. Direkt bağlantılı ve V3 bağlantılı yumuşak yol verme tipleri mevcuttur. Dolaylı yol vermede, kalkış süresi 0-20 saniye arasında ve kalkış gerilimi, motor anma geriliminin %40 ile % 100’ü arasında ayarlanabilir. Araba yıkama tesislerinde, yürüyen merdivenlerde, zemin temizleme makinelerinde, asansörlerde ve küçük taşıyıcı bantlarda kullanılmaktadır.

Sonuç; moment darbelerinin önlenmesi ve motor kalkış akımının düşürülmesi ile motor besleme kablosuna ve yüke binen zorlamalar azaltılır. Bundan dolayı motor bakımı periyotları ve bakım maliyetleri az olur.

• Frekans Değiştirici (İnvertör ile  yol verme)

Asenkron motorların kutup sayısı ve frekansı değiştiğinde hızı da değişir (n=60.f/p’dir). Sürücü adı verilen mikro işlemci elektronik elemanlar ile asenkron motor statoruna uygulanan gerilim frekans oranı motorun çalışma koşullarına bağlı değiştirilir. İstenilen devirse istenen moment sağlamaktır.

Asenkron motorlarda rotoru kafesli olanlarda hız ayarı için motora uygulanan gerilimin frekansını değiştirmek gerekir. Bu amaçla frekans çeviriciler (Hız kontrol cihazları) geliştirilmiştir. 3 fazlı asenkron motorlarda hız kontrol cihazları  kullanılır. Tek fazlı kondansatörlü asenkron motorlarda, frekans değiştirerek hız ayarı yapılamaz. Frekans değişimi, kondansatör devresinin reaktansını değiştireceğinden yardımcı sargı devresinin özelliği değişir. Buna göre motor sargılarına uygulanan AC gerilimin frekansı değiştirildiğinde motorun devir sayısı da değişir. Frekans artınca motorun hızı da artar.

Hız Değişimi

Bir elektrik motorunun istenilen hızda dönmesi için, motora mikro işlemcili elektronik bir hız değiştirici, invertör takılmalıdır. Değişen hızlar için doğru akım motoru seçimi yapılmalıdır. Bu motorlarda sabit uyarı altında dönme hızı rotor üzerine uygulanan gerilim ile doğru orantılı olarak değişir, kuvvet çiftiyle rotordan geçen akımın şiddeti arasındaki oran aynı kalır. Bu durumda motora bir redresör (doğrultucu) takılmalıdır.

Asenkron motorun hız değiştiricisi karmaşıktır. Hız değiştirici olarak statik frekans dönüştürücü invertör devreleri kullanılır. Dönüştürme işlemi iki şekilde yapılır. Birincisi sabit bir doğru akım elde etmektir. Dolaylı dönüştürücü diyotlu bir redresör ile düzenleyici bir filtreden meydana gelir bu bileşim bir doğru akım kaynağı görevini yapar. Diğer bir yarı iletken, dalga üretecinden meydana gelen doğru akım-alternatif akım dönüştürücüsü gelmektedir. Bu işlem için çoğu kez  sinüzoidal akım meydana getirme üstünlüğü olan darbe genişliği modülasyonu (PWM) uygulanır, böyle bir durumda sayısal işlemler için mikroişlemciler kullanılmalıdır. Vektörel denetim adı verilen, işlemler dizisinin kusursuz duruma getirilmesi için metot geliştirilmiştir. Bu yöntemde de, bir başka modülleme tekniği ile asenkron motorun denetimi kolaylaştırılmıştır.