Elektromekanik Kumanda Sistemleri Dersi 5. Ünite Özet

Genel Bilgiler

Bu ünitede, kumanda devrelerinde dönüş yönü (devir yönü) değiştirme yöntemleri olan mekanik kilitleme, buton kilitleme ve elektriksel kilitleme tanıtılmakta ve çeşitli örnek uygulamalar verilmektedir.

Kontrol sistemlerinde, güvenli bir şekilde ve genellikle de otomatik olarak motor yönü değiştirilmesi amaçlanır.

Doğru akım elektrik enerjisini dairesel mekanik enerjiye dönüştüren elektrik makinesine doğru akım motoru denir.Doğru akım motoru, dönen kısım (endüvi), duran kısım (endüktör), yatak, kapak, fırça ve kolektörden oluşur.

Doğru akım motorlarının değiştirilmesi, endüvi veya uyartım sargısının uçları değiştirilerek, rotora uygulanan gerilimin polaritesi değiştirilerek gerçekleştirilir. Kumanda devrelerinde, motorun maksimum momentle yol alması ve kontaklardaki arkın çok büyümemesi için genellikle endüvi uçları değiştirilerek motorun dönüş yönü değiştirilir. Endüvi uçlarının değişmesi aynı zamanda endüviden geçen akımın yönünün de değişmesi demektir, böylece motorun dönüş yönü değiştirilmiş olur. Bir doğru akım motorunun maksimum momentle yol alması için, motorun uyartım sargısı direkt olarak şebekeye bağlı tutulur.

Bir fazlı asenkron motorlarının en çok kullanılan tipi stator, rotor, gövde, kapaklar ve yardımcı sargıdan oluşan tek fazlı yardımcı sargılı motorlardır. Bu motorların dönüş yönünün değiştirilmesi, ana ve yardımcı sargının uçlarını değiştirmekle gerçekleştirilir. Üç fazlı asenkron motorların dönüş yönünün değiştirilmesi ise iki fazın yerinin değiştirilmesiyle sağlanır. Fazların yer değiştirme işlemi kontaktör veya paket şalterle yapılır. Güç devresi üç fazlı asenkron motor için bir dönüş yönü değiştirme devresidir (S:84, Şekil 5.2). Bu devrede I kontakları kapandığında, üç faz motora R, S, T sırasıyla bağlanır ve motor ileri yönde döner. Aynı devrede I kontakları açılıp G kontakları kapandığında, motora bağlanan fazların sırası T, S, R şeklinde değişir. Motor geri yönde dönmeye başlar.

Motorların dönüş yönü değiştirilirken, motor bir yandan çalıştırılırken diğer yandan kumanda devresinin bu çalışmayı engellemesi beklenir. Bu beklentinin gerçekleştirilememesi durumunda kısa devre ortaya çıkar ve devre büyük zarar görür. Kısa devrenin engellenmesi için çeşitli kilitleme yöntemleri kullanılır.

Mekanik Kilitleme

Mekanik kilitleme, kumanda devrelerinde iki kontaktörün hareketli paletlerinin bir eksen etrafında dönebilen bir çubukla birbirine bağlanmasıyla elde edilen bağlantıdır (S:84, Şekil 5.3). Sistemde I (veya G) kontaktörü enerjilendiğinde, paleti kendisine çeker ve kontaklarını kapatır. Aynı anda ortasından yataklanan çubuk, G (veya I) kontaktörünün paletini bobinden uzaklaştırır ve kontakların açılmasını sağlar. I kontaktörünün enerjilenmiş durumu şekilde görülebilir (S:84, Şekil 5.3). Doğru akım devresinde I (veya G) kontaktörü çalışırken G (veya I) kontaktörü enerjilenirse, G (veya I) kontaktörünün paleti demir nüvesinden uzakta ve dolayısıyla G (veya I) kontaktörünün paletini çekme kuvveti, I (veya G) kontaktörünün paletini çekme kuvvetinden düşük olduğundan G (veya I) kontaktörü paletini çekip kontaklarını kapatarak dönüş yönünü değiştiremez.

Mekanik kilitlemeli kontaktörler çalışma prensipleri ve bağlantı yapılarından dolayı, her iki kontaktöre ait kontaklar aynı anda kapanmaz ve kısa devre oluşmaz. Herhangi bir sebepten ötürü kontaktörlerin birinin kontağında yapışma olmuşsa diğer kontaktörün enerjilenmesi ile yapışık kontak açılır. Alternatif akım devresinde iki kontaktör aynı anda kapanmaz ve kısa devreye neden olmaz ancak açık olan kontaktörün içinde nüve bulunmadığından manyetik devre açık kalarak bobin empedansını oldukça düşürür. Bu durum bobinin yanmasına yol açabileceğinden mekanik kilitleme genellikle doğru akımla çalışan kontaktörler kullanılır.

Dönüş yönü değiştirme için mekanik kilitleme kullanan bir kumanda devresinde I ve G kontaktörleri arasındaki kesik çizgi mekanik kilitleme yapıldığını göstermektedir (S:84, Şekil 5.4). İleri butonuna basıldıktan sonra, Durdurma butonuna basılıncaya kadar, motor ileri yönde sürekli çalışır. Motor ileri yönde dönerken Geri butonuna basılırsa, G kontaktörü enerjilenir. Fakat paletini çekip kontaklarını kapatamaz. Motorun dönüş yönünü değiştirmek için ilkönce Durdurma butonuna basılarak ileri yönde dönüş durdurulmalı, sonra da Geri butonuna basılarak G kontaktörü enerjilenmelidir.

Buton Kilitleme

Buton kilitleme, Kumanda devrelerinde ileri dönüş yönü kontaktörünün bobin akımının geri yön butonunun normalde kapalı kontağından, geri dönüş yönü kontaktörünün bobin akımının da ileri yön butonunun normalde kapalı kontağından devresini tamamladığı bağlantıdır. Buton kilitlemeye ait kumanda devrelerinde çift yollu butonlar kullanılabilir. Böyle butonlar, hem başlatma hem de durdurma butonu olarak kullanıldıklarından açık ve kapalı kontağa sahip olurlar. Butona basıldığında açık olan kontak kapanırken kapalı olan kontak açılır.

Buton kilitlemeli kumanda devresinde (S:86, Şekil 5.5), İleri butonuna basılınca, R fazından gelen akım Durdurma butonundan, İleri butonunun normalde açık kontağından, Geri butonunun normalde kapalı kontağından geçerek ileri dönüş yönü kontaktörünü (I kontaktörü) enerjilendirir. Böylece I kontaktörünün kontakları kapanır ve devre ileri yönde döner. Bu yolla I kontaktörü mühürlenmiş olur ve sürekli çalışır. Durdurma veya Geri butonuna basılıncaya kadar motorun ileri yönde dönüşü devam eder. Geri butonuna basılınca, I kontaktörünün enerjisi kesilir ve kapalı kontağı açılır. R fazından gelen akım Durdurma butonundan, İleri butonunun normalde kapalı kontağından, Geri butonunun normalde açık kontağından geçerek geri dönüş yönü kontaktörünü (G kontaktörü) enerjilendirir. Böylece G kontaktörünün kontakları kapanır ve devre geri yönde döner. Mühürlenen G kontaktörü sayesinde Durdurma veya İleri butonuna basılıncaya kadar motorun geri yönde dönüşü devam eder.

Güç yol alan motorlar için buton kilitlemeli bir bağlantıda durdurma butonuna basmadan dönüş yönünün değiştirilebilir olması, motorun şebekeden çok yüksek akım çekmesine sebep olacağından sakıncalıdır.

Elektriksel Kilitleme

Elektriksel Kilitleme, kumanda devrelerinde ileri dönüş yönü kontaktörünün normalde kapalı kontağının, geri dönüş yönü kontaktörünün bobinine ve geri dönüş yönü kontaktörünün normalde kapalı kontağının ileri dönüş yönü kontaktörünün bobinine seri bağlanması ile elde edilen bağlantıdır.

Elektriksel kilitleme devresinde (S:87, Şekil 5.6) , motor ileri yönde dönerken Durdurma butonuna basmadan Geri butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörünün (I kontaktörü) normalde kapalı kontağı, geri dönüş yönü kontaktörünün (G kontaktörü) bobinine seri bağlandığı için G kontaktörü enerjilenmeyecektir. Motor dönüş yönünü değiştirmez. Benzer şekilde bu devrede motor geri yönde dönerken Durdurma butonuna basılmadan İleri butonuna basıldığında G kontaktörünün normalde kapalı kontağı I kontaktörünün bobinine seri bağlandığı için I kontaktörü enerjilenmeyecektir. Motor dönüş yönünü değiştirmez. Bu durum bir kısa devre oluşmasını engeller. Bu devrede dönüş yönünü değiştirmek için öncelikle Durdurma butonuna basılması gerekir.

Tek fazlı motorların dönüş yönü değiştirilirken çalıştırma ya da yardımcı sargılardan bir tanesinin bağlantı uçları birbiri ile yer değiştirir. Tek fazlı yardımcı sargılı asenkron bir motorun dönüş yönü değişimine ait elektriksel kilitlemeli bir kumanda devresinde akım, Durdurma butonu üzerinden İleri ve Geri butonuna gelir. İleri butonuna basıldığında I kontaktörü enerjilenir (S:87, Şekil 5.7). Önce Durdurma ve sonrasında Geri butonlarına basıldığında ise tek fazlı motor geri yönde dönmeye başlar.

Dönüş Yönü Değiştirme Uygulamaları

Uzaktan kumanda edilebilen devrelerde, motorlar birden fazla yerden kumanda edilebilir. Uzaktan kumanda kurallarına göre bu devrelerde durdurma butonları birbirine seri, başlatma butonları birbirine paralel bağlanır. Bu bağlantılar, elektriksel kilitleme yapan uzaktan kumandalı dönüş yönü değiştirme olarak anılır. Buton kilitleme yaparak uzaktan kumandalı dönüş yönü değiştirilebilen devrelerde motorun dönüş yönü ani olarak değişir, dolayısıyla zar zor yol alan motorlarda kullanılması aşırı akım çekilmesine yol açacağından uygun değildir.

Sürekli ve kesik çalıştırmalı dönüş yönü değiştirmede, iki adet yardımcı jöle kullanılabilir. Elektriksel kilitleme sayesinde ileri dönüş yönü ve geri dönüş yönü kontaktörlerinin beraber çalışması engellenir. Kalıcı paket şalter ile dönüş yönü değiştirmede, elektriksel kilitleme yapılır çünkü bobin akımı kesildiği halde, bir kontaktörün paleti ve kontakları yapışma ve sıkışma nedeniyle açılmayabilir. Bu durumda diğer kontaktör enerjilenirse, kısa devre meydana gelir. Elektriksel kilitleme ise bu kısa devreye engel olur.

Sınır anahtarlı dönüş yönü değiştirme uygulamaları, planya, vargel, freze tezgahı gibi hareketli tezgahlarda kullanılır. Hareketli mekanizmanın durması veya yön değiştirmesi istenen noktaya sınır anahtarı konulur. Tezgah kolunun sınır anahtarına çarpması ile sınır anahtarı enerjilenir ve kontakları durum değiştirerek, motorun dönüş yönü değişimi gerçekleşir.

İleri-geri hareket eden bir tezgaha ait kumanda devresinde (S: 91, Şekil 5.15), tezgahın ileri veya geri yönde hareketini durdurmak için sınır anahtarları kullanılmıştır. Devrede LS1 ve LS2 sınır anahtarları enerjisizken, İleri butonuna basılınca ileri dönüş yönü kontaktörü (I kontaktörü) enerjilenir ve tezgah ileri yönde hareket eder. Tezgah kolu LS1 sınır anahtarına ulaşınca, LS1 in normalde kapalı kontağı açılarak ileri yönde dönüşü durdurur. Benzer durum geri yönde dönüş için de geçerlidir. Geri butonuna basılarak geri dönüş yönü kontaktörü (G kontaktörü) enerjilenir ve tezgahın geri yönde hareketi sağlanır. Tezgah kolunun LS2 sınır anahtarına çarpmasıyla, LS2’nin normalde kapalı kontağı açılarak geri yönde hareketi durdurur.

İleri ve geri yönde periyodik olarak hareket eden bir tezgahtan örnek verildiğinde, Başlatma butonuna basıldığında tezgah ileri yönde hareket etmekte, tezgah kolu sınır anahtarına çarpınca hemen geri yönde hareket etmeye başlamakta başlangıç noktasına yerleştirilen bir başka sınır anahtarına çarpınca da tekrar ileri yönde hareket etmektedir. Yukarıda bahsi geçen şekilde (S: 91, Şekil 5.16) bu sistemin kumanda devresi verilmiştir. Devrede LS1 ve LS2 sınır anahtarları enerjisizken, Başlatma butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü (I kontaktörü) enerjilenir ve tezgah kolu LS1 sınır anahtarına çarpıncaya kadar tezgah ileri yönde hareket eder. Tezgah kolu LS1 sınır anahtarına çarpınca, anahtarın normalde kapalı kontağı açılıp I kontaktörünün enerjisini keserken, geri dönüş yönü kontaktörünün (G kontaktörü) akım yolundaki normalde açık kontağı kapanarak G kontaktörünü enerjilendirir. Dolayısıyla tezgah geri yönde hareket etmeye başlar. Tezgah kolu başlangıç noktasındaki LS2 sınır anahtarına çarpınca LS2’nin normalde kapalı kontağı açılarak G kontaktörünün enerjisini keserken, I kontaktörünün akım yolundaki normalde açık kontağı kapanarak I kontaktörünü enerjilendirir. Dolayısıyla tezgah tekrar ileri yönde hareket etmeye başlar. Bu periyodik çalışma sistemi Durdurma butonuna basılıncaya veya aşırı akım rölesi devreyi açana kadar devam eder.

Bunun dışında kullanılan bir uygulama da bir devrede bir motorun düz zaman rölesi ile periyodik olarak dönüş yönü değiştirmesini sağlanan kumanda devresidir. Zaman röleli periyodik dönüş yönü değiştirmede motor başlatma düğmesine basıldıktan sonra belli aralıklarla ileri veya geri yönde döner sonrasında belli bir süre durur ve ilk dönüşün aksi yönünde yine belli bir süre döner.

Zaman röleli periyodik dönüş yönü değiştiren bir kumanda devresinin (S:93, Şekil 5.18) çalışması şu şekildedir: ZR1 zaman rölesi 10 s, ZR2 zaman rölesi 5 s, ZR3 zaman rölesi 10 s ve ZR4 zaman rölesi 5 s için ayarlanmıştır. Başlatma butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü (I kontaktörü) ve ZR1 zaman rölesi enerjilenir. 10 s sonra ZR1 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağı açılır, gecikmeli kapanan normalde açık kontağı kapanır. Böylece I kontaktörünün enerjisi kesilerek ileri yönde dönüş sona erer ve ZR2 zaman rölesi enerjilenir. ZR2 zaman rölesinin ayarlandığı5 s süresince motor duruş halindedir. 5 s sonunda ZR2 zaman rölesinin gecikmeli kapanan, normalde açık kontağı kapanarak geri dönüş yönü kontaktörünü (G kontaktörü) ve ZR3 zaman rölesini enerjiler. 10 s sonra ZR3 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağı açılarak G kontaktörünün enerjisini keser, gecikmeli kapanan, normalde açık kontağı kapanarak ZR4 zaman rölesini enerjiler. Bundan sonra motor 5 s süresince duruş halindedir. 5 s sonunda ZR4 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağının açılmasıyla ZR1 zaman rölesinin enerjisi kesilir. ZR1 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağı hemen kapanır, I kontaktörü enerjilenir, ileri yönde dönüş başlar; ZR1 zaman rölesinin gecikmeli kapanan, normalde açık kontağı hemen açılır, ZR2 zaman rölesinin enerjisi kesilir; ZR2 zaman rölesinin gecikmeli kapanan normalde açık kontağı hemen açılır, ZR3 zaman rölesinin enerjisi kesilir; ZR3 zaman rölesinin gecikmeli kapanan normalde açık kontağı hemen açılır, ZR4 zaman rölesinin enerjisi kesilir; ZR4 zaman rölesinin gecikmeli açılan normalde kapalı kontağı hemen kapanır, ZR1 zaman rölesi hemen enerjilenir. 10 s sonra ZR1 zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı açılır ve ileri yönde dönüş sona erer.