Tako Jeneratör

jeneratör

Tako jeneratör nedir?

Devir hızının ölçümünde tako genaratör adı verilen AC veya DC elektrik generatörleri kullanılmaktadır. Endüstriyel uygulamalarda DC, AC ve dişli yapıda rotora sahip değişken relüktanslı tiplerde analog takometre kullanılır. DC tako generatörlerde fırça kolektör sürtünmesi sebebiyle gürültü ve aşınma sorunu vardır. Ayrıca fırça temas direncinin değişmesi sebebiyle küçük de olsa bir hata meydana gelebilir.

Bu tip elemanlara periyodik bakım yapmak gereklidir. AC takometrede gerilim stator sargılarında endüklendiğinden DC tako generatörlerdeki kollektör ve fırça gibi sorunlar yoktur. Bütün bu olumsuzluklara rağmen yapılarının küçük ve basit, tako jeneratör fiyatları ucuz ve kolay bulunmalarından dolayı birçok uygulamada DC tako generatörler yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bir elektrik motorunda, motor sargılarına elektrik enerjisi uyguladığında motorda bir mekanik dönme hareketi meydana gelir. Bu dönme hareketinin birimi “devir/dakika”dır. Motor boşta çalışırken milin dönüşünü zorlaştıran önemli bir etken yoktur. Motor belirli bir devir ile döner. Eğer motora yük bağlanırsa milin dönmesi zorlaşır. Bu halde motorun dönme hızında bir yavaşlama oluşur. Örnek olarak 1000 devir / dakika ile dönen motorun devri, yük miktarına göre 800 devir / dakika’ya kadar düşer.

Devirdeki bu değişme bazı iş kollarında önemli sakıncalar doğurabilir. Makine boşta, yarı yükte veya tam yükünde de çalışsa hızında değişiklik istenmiyorsa bu motorun devrini sabit tutacak bir kontrol sistemine ihtiyaç vardır. Verilen örneğe göre kontrol edilmek istenen büyüklük, motorun dakikadaki dönüş sayısıdır. Böyle bir kontrol sistemini geliştirmek için kontrol edilmesi gereken, makinenin teknik özelliklerini bilmektir. Mesela makinenin azalan veya artan devir sayısı hangi giriş parametrelerine bağımlıdır veya hangi değerlere etki edilmelidir ki motorun yüklendikçe düşme eğilimine giren devir sabit kalsın.

Açık ve Kapalı Çevrim Sistemleri

• Açık Çevrim Kontrol Sistemi

Açık çevrim kontrol sisteminde giriş bağımsız bir değişkendir. Çıkışın, giriş üzerinde hiçbir fonksiyonu yoktur. Çıkış, girişin bir etkenidir. Bir elektrik motoruna elektrik enerjisi bir şalter üzerinden uygulandığı zaman motorun dönme hızı ile şalterin çalışması arasında hiçbir kontrol yoktur. Şalter motoru durdurup çalıştırma görevini yapar. Elektrik motoru yüklendiği zaman devri düşer, şalterin burada devrin düşmesini önleyici hiç bir etkisi yoktur. Motorun aşırı yüklenmesinden dolayı koruyucu özelliği olan şalterler vardır.

• Kapalı Çevrim Sistemleri

Kapalı kontrol sisteminde çıkış, yalnızca girişin bir etkeni değildir. Çıkıştan alınan bir geri besleme ile giriş her zaman kontrol altına alınır. Çıkış, giriş ile geri beslemenin toplamının bir sonucudur. Diğer bir ifadeyle bu tip sistemlerde çıkış girişi denetlemektedir. Yani geri besleme işlemi vardır.

Örneğin bir hidroelektrik santrali bir sistem olarak düşünüldüğünde, sistemin girişi su, çıkışı ise elektrik enerjisidir. 100 MW’lık bir jeneratörü döndüren türbine akan su miktarının debisini de 100 birim olarak düşünelim. Günün her saatinde türbin aynı güç talebiyle karşılaşmaz. Bazen talep 100 MW ise bazen de 50 MW’a düşer. Türbine giren su miktarı her zaman 100 birim olmamalıdır. Talep 50 MW ise su girişi de 50 birime düşmelidir.

Yoksa su kullanımı açısından ekonomik olmadığı gibi türbin devri de sabit kalamaz. esas olan, talep normal sınırlar içinde iken türbin devri hep sabit kalmaktadır. Eğer türbin devri sabit kalmazsa üretilen elektrik enerjisinin frekansı 50 Hz’de sabit tutulamaz. şebeke frekansı türbin devrine bağlıdır. Elektrik abonelerinin kullandığı elektrik miktarına göre üretim devamlı değişim içerisindedir. Abonelerin elektrik yük talebi, jeneratörü döndüren türbine yük olarak binmektedir. Türbinin hep aynı devirde dönmesi için su girişi de artmalıdır. Talep azaldığı zaman türbinden yük kalkar, bundan dolayı hızın yükselmemesi için su girişi azalmalıdır. Burada, yükün değişimine göre türbine giren su miktarı da değişmektedir.

Türbin devir regülatörü

Türbin Devir Regülatörü

Türbinin hızı tako jeneratör ile devamlı ölçülür. Ölçülen hız gerilime dönüştürülerek geri besleme olarak uygulanır. Devir yükselme eğilimine girdiği zaman tako jeneratörde üretilen gerilim yükselir, devir düşünce tako jeneratördeki gerilim de düşer.

Yukarıda şekildeki devrede, tako jeneratörde elde edilen geri besleme gerilimi kontrol elemanına uygulanmıştır. Kontrol elemanının iki girişi vardır. Bir tanesi referans girişi, diğeri ise geri besleme girişidir.

Geri besleme sinyali referans girişini azaltır yöndedir. Türbinin hızı su giriş miktarına bağlıdır. Çok su girişi olduğunda devir yükselir, su azaldığında devir düşer. Devri etkileyen diğer etken ise jeneratörden çekilen elektrik akımıdır. Çekilen akım arttıkça türbinin devri düşer, akım azaldıkça türbin devri yükselir. Devrede diğer elemanların çalışması ise stator kontrollü doğru akım motoru, buna bağlı olarak çalışan hidrolik servo sistemdir. Stator kontrollü DA motorunun statoruna gerilim uygulandığı zaman bir dönme hareketi meydana gelir. Bu hareketin yönü ise doğru akımın yönüyle alakalıdır.

Hidrolik Servo Mekanizmanın Çalışması

Motorun hareketi silindir içerisindeki pistonu hareket ettirir. Piston, su girişinde bulunan vanayı kontrol ederek türbine giren suyu ayarlar (Su giriş kontrolü türbin üzerindeki kanatçıkların hareket açısı değiştirilerek de yapılabilir.) Jeneratörden çekilen enerji azaldığı zaman türbin devri yükselir. Buna bağlı olarak tako jeneratörün ürettiği gerilim artıp referans geriliminde fazla olacağı için kontrol elemanı motora enerji gönderir. Motor, gelen enerji miktarı kadar hareket ederek dişliyi sağa doğru döndürür. Buna bağlı olarak valf içerisindeki sıvı, silindir içerisine pistonu sağa itecek yönde bir hareket meydana getirir. Pistona bağlı savak su girişini azaltır. Jeneratörden çekilen akım arttığı zaman türbinin devri yavaşlar, geri besleme sistemi su girişini artırarak devirdeki değişimi engeller. Böyle bir otomatik kontrol sistemi ile türbin devri denetlenerek kontrol edilir.

Kapalı çevrim kontrol sistemi

Bu tür kontrol sisteminde çıkış, giriş ile geri besleme sinyali farkının bir fonksiyonudur.

Geri Besleme

Geri besleme veya geri bildirim  (feedback) bir sürecin basamaklarındaki bir değişimin önceki bir basamağa etki etmesi ve neden-sonuç ilişkisi içerisinde bir döngü oluşturması olayına denir.

• Geri Besleme Çeşitleri

Geri beslemeli bir yükselteç devresi

Çıkıştan alınan geri besleme sinyali girişi artıracak şekilde uygulanırsa buna pozitif geri besleme, giriş sinyalini azaltacak yönde uygulanırsa negatif geri besleme denir. Otomatik kontrol sistemlerinde negatif geri besleme kullanılmaktadır. Otomatik kontrol sistemlerinde temel amaç, herhangi bir fiziksel büyüklüğü kontrol altına almaktır. Çıkıştan alınan sinyal girişi artıracak şekilde uygulanırsa giriş artınca çıkış da artar.

Çıkıştan alınan geri besleme sinyali artarak devamlı girişi artırır. Bundan dolayı çıkış da devamlı artış içerisinde olur. Bu devamlı artış bir süre sonra sistemin çıkışını sıfıra götürür. Sistem salınım yaparak kararsız çalışır. Çıkıştan alınan sinyal girişi azaltacak yönde uygulanırsa bu tip geri beslemeye “negatif geri besleme” adı verilir. Sistem girişi ve geri besleme oranı herhangi bir değere ayarlanır. Bu değerin sabit olması istenir. Sistemde bir değişme olmazsa çalışmasını ayarlandığı gibi devam ettirir. Dışarıdan gelen bir bozucu etki sonucunda çıkışta bir azalma olursa bu azalma geri besleme sinyalini de azaltır.

Girişteki değer ile geri besleme arasındaki değer artacak ve yükseltici devresine daha büyük bir sinyal gireceği için çıkıştaki azalmayı önleyecektir. Çıkış yükselecek olursa geri besleme sinyali de yükselecek, girişi daha fazla azaltarak çıkıştaki artışı önlemeye çalışacaktır.

• Geri Besleme Elemanları

Geri besleme elemanı bir servo sistemin hızını, motor milinin bulunduğu konumu ve yükün bulunduğu konumu ölçmek amacıyla kullanılır. Aşağıdaki diyagramda uygulamalarda kullanılan servo motor geri besleme elemanları görülmektedir.

Servo motor geri besleme elemanları

Geri besleme elemanı motora bağlı bir şekilde kullanılır. Genel olarak motor ile aynı hızda çalışır. Bu sebeple aşırı hızlarda ısınır ve ürettikleri işaretler, bulundukları manyetik alandan etkilenir. Geri besleme elemanlarının, sistemi olumsuz yönde etkileyecek bu etkileri azaltılmalıdır. Pratik uygulamalarda aşırı hız sebebi ile ısınmanın önlenmesi için uygun dönme ve yatak sistemleri, elektromanyetik alandan korunması için de uygun şasiler ile korunmaktadır.