Dinamik Frenleme

Dinamik frenleme

Dinamik frenleme

Alternatif akım (AC motor) motorlarını durdurmak için şebeke enerjisi kesildikten sonra stator (endüktör) sargılarına doğru gerilim uygulanarak yapılan frenleme sistemine dinamik frenleme denir. Frenleme tekniklerinden biri olan bu frenlemeye aynı zamanda elektriksel frenleme de denir. Dinamik frenleme özellikle torna tezgahlarında zaman kaybını önlemede yardımcıdır.

Bir kumanda devresi ile durdurma butonuna basıldığı zaman stator sargılarından alternatif gerilim kesilir ve doğru gerilim uygulanır. Daha önce değişken döner manyetik alanın oluştuğu stator sargılarında bu defa, düzgün ve sabit bir manyetik alan oluşur. Sincap kafesli rotor (endüvi) sabit manyetik alan içinde kendi ataleti ile dönmeye devam ettiği için rotor çubuklarında bir EMK (elektromotor kuvvet) indüklenir.

Geçen kısa devre akımından dolayı NS kutupları meydana gelir. İşte, rotor kutupları ile stator kutuplarının birbirini etkilemesinden dolayı rotor kısa süre içinde durur. Eğer durdurma butonuna alt kontaklar kapanmayacak şekilde hafifçe basılırsa dinamik frenleme bobini enerjilenemediği için motor frenlemesiz olarak durur.

Frenleme bobinine uygulanacak DC gerilimin değeri, motor gücüne ve stator sargılarından geçecek akıma göre değişir. Büyük güçlü motorlar büyük ebatlı olduğu için rotorun ataletinden dolayı durma süresi uzun olur. Oysa küçük güçlü motorların kendiliğinden durma süresi daha kısadır. Bundan dolayı frenleme bobinine uygulanan DC gerilim büyük güçlü motorlarda daha fazla, küçük güçlü motorlarda daha az olur. Diğer taraftan frenleme sırasında stator sargıları, geçen doğru akıma sadece omik direnç etkisi gösterir. Bu sebeple frenleme esnasında sargılardan geçen akımın, motorun normal çalışma akımını geçmemesine dikkat edilmelidir. Yoksa stator sargıları yanabilir. Sargılara uygulanan doğru gerilim arttıkça frenleme süresi kısalır, gerilim azaldıkça frenleme süresi uzar.

Dinamik Frenleme Geriliminin Hesaplanması

Frenleme Gerilimi ve Direnç Hesabı

Frenleme gerilimi hesabı yapılırken önce frenlenecek motorun bir faz sargısı omik direnci ölçülür. Motorun bağlantı şekline göre hesap yapılır.

• Motor yıldız bağlı ise

Yıldız bağlı stator sargılarının omik dirençlerini yukarıdaki şekildeki gibi çizersek toplam direnç “a“’daki gibi olur. Dengeli sargılarda her üç faz sargısının da omik direnci birbirine eşit olduğu için formül “c”’deki gibi olur.

Rf= Motorun bir faz sargısı omik direnci (W)

R _T = Motor üç faz sargısı toplam (eş değer) direnci (W)

U _DA = Motora uygulanacak doğru gerilimin değeri (V)

I _DA = Motor sargılarından geçecek doğru akım değeri (A)

P _DA = Doğru akım kaynağının gücü (W)

• Motor üçgen bağlı ise

Not: R ₃ direnci, kısa devre olduğundan işleme konulmamıştır.

Stator sargılarına uygulanacak doğru gerilimin değeri: U _DA = 2. I _DA . R _T

NOT: Frenleme akımı sargılara zarar vermeyecek değerde olmalıdır. Frenlemenin daha kuvvetli olması isteniyorsa, frenleme akımı olarak yıldız akımı seçilmelidir. Frenleme süresi kısa olduğu için sargılar zarar görmez.

Örnek Soru: Etiket değerleri 3,3 kW, Δ 380 V,  7,5 A,  Cosφ= 0,83, 2850 d/d, 50 Hz olan 3 fazlı asenkron motorun bir faz sargısı omik direnci 3,9 Ω olarak ölçülmüştür. Motora uygulanacak doğru gerilimin değerini ve doğru akım kaynağının gücünü bulunuz?

Dinamik Frenleme Devre Uygulamaları

• Buton Kontrollü Dinamik Frenleme Devresi

Aşağıda şekildeki devrede b2 (Başlatma) butonuna basıldığı zaman C kontaktörü enerjilenir. Güç devresindeki kontaklarını kapatarak motorun çalışmasını sağlar. Motoru durdurmak için b1 (durdurma-fren) butonuna basılır. C kontaktörünün enerjisi kesilerek motor devresini açar. Aynı zamanda DF (dinamik frenleme) kontaktörü enerjilenirken trafo (transformatör) da şebekeye bağlanır. DF kontaktörünün kontakları kapanınca köprü diyot çıkışları da motor uçlarına bağlanır. Yukarıda anlatılan durumlara göre motor kilitlenerek durur. b1 butonundan elimizi çektiğimizde DF kontaktörünün ve transformatörün enerjisi kesilir.

Buton kontrollü dinamik frenleme devresi

• Düz Zaman Röleli Dinamik Frenleme Devresi

Düz zaman röleli dinamik frenleme devresi

Şekildeki devrede çalışan motoru durdurmak için b1 durdurma butonuna basıldığında zaman rölesi ve DF dinamik frenleme kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki normalde açık d kontağı, b1 butonunu mühürler, normalde kapalı DF kontağı açılarak C kontaktörünün enerjisi kesilir. Kapanan DF kontağı ile trafoya şebeke gerilimi uygulanır ve sekonder gerilimi köprü doğrultmaç ile doğrultulur. Güç devresinde ise C kontakları açılarak motor şebekeden ayrılır ve DF kontakları kapanarak stator sargılarına doğru gerilim uygulanır. Frenleme süresi sonunda (motor durduğunda), zaman rölesinin kumanda devresindeki d kontağı açılarak DF kontaktörü ve d zaman rölesinin enerjisi kesilir. Böylece motor, frenlemeli olarak durmuş olur.

• Ters Zaman Röleli Dinamik Frenleme Devresi

Ters zaman röleli dinamik frenleme devresi

Şekildeki devrede başlatma butonuna basıldığı zaman C kontaktörü ile d zaman rölesi enerjilenir. d zaman rölesi önce normalde kapalı ani açılan kontağını açar, sonra normalde açık gecikmeli açılan kontağını kapatır. Böylece motor çalışmaya başladığı zaman DF kontaktörü enerjilenmez. b1 durdurma butonuna basıldığı zaman C kontaktörü ile d zaman rölesinin enerjisi kesilir. Güç devresinde motor şebekeden ayrılır. Kumanda devresindeki C kontağı ile ani kapanan d kontağı kapanır ve DF kontaktörü enerjilenir. Güç devresinde motor sargılarına doğru gerilim uygulanarak motor frenlenir. Frenleme süresi sonunda zaman rölesinin normalde açık gecikmeli açılan kontağı açılarak DF kontaktörünün enerjisi kesilir ve devre normal konumuna döner.

İki Yönde Çalışan Motorun Dinamik Frenleme Devresi 

• Düz Zaman Rölesi Devresi İle

Aşağıdaki şekilde verilen devrede ileri butonuna (b2) basıldığı zaman motor ileri yönde, geri butonuna (b3) basıldığı zaman motor geri yönde döner. İleri veya geri yönde çalışan motoru durdurmak için b1 durdurma butonuna basıldığında zaman rölesi ve DF kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresinde DF kontağı, b1 durdurma butonuna mühürler, güç devresinde şebekeden ayrılan motora doğru gerilim uygulanır. Frenleme süresi sonunda zaman rölesi, kumanda devresindeki gecikmeli açılan kontağını açarak DF kontaktörünü ve zaman rölesini devreden çıkartır. Bundan dolayı frenleme süresi sona erer.