Elektromekanik Kumanda Sistemleri Dersi 6. Ünite Özet

Giriş

Motorlar yol alırken, anma akımlarından daha fazla akım geçer. Bu fazla akım şebeke, devre ve motora zarar verebilir. Bu zararın önlenmesi için 4-5 KW'tan daha güçlü motorlara yol verme gerekliliği vardır. Üç fazlı, sincap kafesli rotorlu asenkron motorlara düşük gerilimle yol verilir ve düşük gerilimle başlatma sadece boşta çalışan motorlara uygulanır.

Düşük Gerilimle Yol Verme

Bu yöntemle motora uygulanan gerilim kademe kademe arttırılır. Düşük gerilimle yol verme yöntemleri üç kısımda incelenebilir:

• Dirençle veya reaktansla yol verme
• Oto transformatörüyle yol verme
• Yıldız-üçgen yol verme

Dirençle veya reaktansla yol verme, düşük gerilimle başlatmada en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Stator devresine dirençler veya resktanslar kademeli olarak seri bağlanarak şebeke geriliminin bir kısmı yol verme direncinde veya reaktansında düşürülür. Sonrasında kalan gerilim motora uygulanır ve motor düşük gerilimle yol alır. Belli bir süre sonundaysa direnç veya reaktans kademeleri devre dışı bırakılarak motorun normal şebeke gerilimiyle çalışması sağlanır. Zaman röleleri dirençlerin veya reaktansların otomatik olarak devreden çıkarılmasını sağlar.

Yol vermede stator sargılarına seri bağlanacak direncin değeri hesaplanabilir. Her faz sargısı seri bağlı direnç ve bobin olarak modellenen bir devrede (S:102, Şekil 6.1), V _m motorun bir faz sargı uçlarındaki kalkış gerilimini, V _Rm V motorun iç direnci R _m üzerindeki gerilimi, V _Xm motorun bobini X _m üzerindeki gerilimi ifade eder. Olması istenen yol alma akımı I _Ry ve direkt yol alma akımı I _d le gösterilirse, yol alma akımını düşürme katsayısı aşağıdaki şekilde verilir:

k _a = I _Ry / I _d ‘dir.

Üç fazlı asenkron motora tek kademeli dirençle yol verme kumanda ve güç devresinde (S: 103 Şekil 6.2) Başlatma butonuna basıldığında, M kontaktörü ve ZR zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresindeki M kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki M kontaklarının kapanmasıyla motor dirençler üzerinden şebekeye bağlanır. Dirençler üzerindeki gerilim düşümü nedeniyle motor düşük gerilimle yol alır. ZR zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan ZR-GK kontağı kapanarak A kontaktörünü çalıştırır. A kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı A kontağı açılarak ZR zaman rölesini devre dışı bırakırken normalde açık A kontağı kapanarak mühürleme yapar. Benzer şekilde, güç devresindeki normalde açık A kontakları kapanarak yol verme dirençlerini kısa devre eder. Böylece, motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar. Verilen güç devresinde ise tek kademeli direnç kullanılmıştır. Kullanılan bu tek kademeli dirençler kısa devre edilip devreden çıkarıldığında, motora ani bir gerilim uygulanması tehlikeli olabilir. Bundan ötürü iki kademeli direnç kullanılarak yol verilmesi daha güvenlidir.

Üç fazlı asenkron motora çift kademeli dirençle yol verme kumanda ve güç devresinde (S:104, Şekil 6.3) Başlatma butonuna basıldığında, M kontaktörü ve ZR1 zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresinde M kontağı kapanarak mühürlemeyi gerçekleştirir.

Motorlar düşük gerilimle başlatılırlarsa, oto transformatörüyle yol verme adı verilen yöntem kullanılabilir. Bu yöntemle hem yıldız hem de üçgen motorlarda yol verilebilir. Yalnız diğer yol verme yöntemlerine göre hem daha pahalı hem de daha randımanlıdır.

Üç fazlı asenkron motora tek kademeli oto transformatörüyle yol verme kumanda ve güç devresinde (S: 105, Şekil 6.4), A ve M kontaktörlerinin aynı anda çalışmaları elektriksel kilitlemeyle önlenmiştir. Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, ZR zaman rölesi ve A kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki Başlatma butonuna paralel ZR kontağı ani olarak kapanarak mühürlemeyi sağlarken normalde kapalı A kontağı açılarak M kontaktörünün çalışmasını engeller. Benzer şekilde, güç devresindeki A kontaklarının kapanmasıyla üç fazlı oto transformatörü yıldız olarak şebekeye bağlanır. Transformatörün aşağı yukarı %60-65 gerilimli orta uçlarına bağlı motor, düşük gerilimle yol almaya başlar. ZR zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan ZR-GA kontağı açılarak A kontaktörünü devre dışı bırakırken normalde açık gecikme ile kapanan ZR-GK kontağı kapanarak M kontaktörünü çalıştırır. Dolayısıyla güç devresinde A kontakları açılır ve oto transformatörü şebekeden ayrılır. M kontakları kapanır ve motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar. Verilen tek kademeli oto transformatörüyle yol verme devresinde önce A kontaklarının açılması, sonra M kontaklarının kapanması gerekir. Böyle olmaması durumunda oto transformatörünün üst yarı sargıları kısa devre olur ve bu sargılardan geçen yüksek değerli akımlar transformatörün yanmasına neden olur.

Üç fazlı asenkron motora çift kademeli oto transformatörüyle yol verme kumanda ve güç devresinde (S: 105, Şekil 6.5), B, C ve M kontaktörlerinin aynı anda çalışmaları elektriksel kilitlemeyle önlenmiştir. Gösterilen devrede Başlatma düğmesine basıldığında, A kontaktörü, ZR1 zaman rölesi ve B kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki A kontağı kapanarak mühürlemeyi gerçekleştirir. Aynı şekilde güç devresindeki, A kontaklarının kapanmasıyla oto transformatörü şebekeye bağlanır; B kontaklarının kapanmasıyla da transformatörün %50 civarında gerilimli uçlarına bağlı motor düşük gerilimle yol almaya başlar. ZR1 zaman rölesinin önceden ayarlanan süresinin bitiminde normalde kapalı gecikme ile açılan ZR1GA kontağı açılarak B kontaktörünü devre dışı bırakırken, normalde açık zaman gecikme ile kapanan ZR1-GK kontağı kapanarak ZR2 zaman rölesini ve C kontaktörünü çalıştırır. B kontaktörünün devre dışı kalması ve C kontaktörünün çalışmasıyla, güç devresindeki B kontakları açılır ve C kontakları kapanır. Böylece, transformatörün %80 civarında gerilimli uçlarına bağlı motor artan gerilimle yol almaya devam eder. ZR2 zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan ZR2-GA kontağı açılarak C kontaktörünü devre dışı bırakırken, normalde açık zaman gecikme ile kapanan ZR2-GK kontağı kapanarak M kontaktörünü çalıştırır. M kontaktörünün çalışmasıyla A ZR1 ve ZR2 kontaktörü, ve zaman röleleri devre dışı bırakılır. Güç devresindeki A ve C kontaklarının açılmasıyla oto transformatörü şebekeden ayrılır; M kontaklarının kapanmasıyla da motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar.

Üçgen çalıştırılmak istenen üç fazlı asenkron motorlarda, yol vermede yıldız bağlanırsa, faz gerilimi 1.73 kat azalır. Motorun yol alma akımı da yaklaşık üç kat düşer. Böylece yıldız bağlı motor düşük gerilimle yol alır. Belirlenen süre sonunda, motorun faz sargıları arasındaki yıldız bağlantı açılır ve üçgen bağlanırsa, motor normal gerilimde çalışmaya devam eder.Üç fazlı asenkron motorun her faz sargısı bir bobin olarak kabul edilebilir.

Üç fazlı asenkron motora üç konumlu kalıcı paket şalterle yıldız-üçgen yol verme devresi (S: 106, Şekil 6.6) verilmiştir. Şekil 6.7’de ise bu devrede kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı görülmektedir. Paket şalter 0 konumundayken tüm kontaklar açıktır. Paket şalter ? konumuna getirildiğinde, (1-2), (5-6), (7-8), (11-12) ve (13-14) nolu kontaklar kapanır ve motor yıldız olarak bağlanır. Paket şalter ? konumuna getirildiğinde, (1-2), (3- 4), (5-6), (9-10), (13-14) ve (15-16) nolu kontaklar kapanır ve motor üçgen olarak bağlanır. Bu şekilde verilen üç fazlı asenkron motora paket şalterle yıldız-üçgen yol verme devresinde, motor üçgen konumunda çalışırken enerji kesilip tekrar geldiğinde motor direkt olarak üçgen çalışmaya başlayacağından yüksek akım çeker. Bu sakınca devrede kontaktör kullanılarak giderilebilir.

Üç fazlı asenkron motora otomatik yıldız-üçgen yol verme kumanda ve güç devresinde (S: 107, Şekil 6.8), ? ve ? kontaktörlerinin aynı anda çalışmaları elektriksel kilitlemeyle önlenmiştir.

Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında M kontaktörü, ZR zaman rölesi ve ? kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki M kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki M ve ? kontaklarının kapanmasıyla motor yıldız bağlı olarak düşük gerilimle yol almaya başlar. ZR zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan ZR-GA kontağı açılarak ? kontaktörünü devre dışı bırakırken, normalde açık gecikme ile kapanan ZR-GK kontağı kapanarak ? kontaktörünü çalıştırır. ? kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı ? kontağı açılarak ZR zaman rölesini devre dışı bırakırken normalde açık ? kontağı kapanarak mühürleme yapar. Benzer şekilde, güç devresindeki ? kontaklarının açılıp ? kontaklarının kapanmasıyla, motor üçgen bağlı olarak çalışmaya başlar.

Kitapta yer alan şekilde (S: 108, Şekil 6.9) farklı bir uygulama olarak üç fazlı asenkron motora otomatik yıldızüçgen yol verme kumanda ve güç devresi verilmiştir. Şekil 6.8’de verilen kumanda devresinde iki kontaklı bir zaman rölesi kullanılırken bu devrede tek kontaklı zaman rölesi kullanılmıştır.

Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, ? kontaktörü ve ZR zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresindeki normalde açık ? kontağının kapanmasıyla M kontaktörü enerjilenir ve M kontağı kapanarak mühürleme yapar. Benzer şekilde, güç devresindeki M ve ? kontaklarının kapanmasıyla motor yıldız bağlı olarak düşük gerilimle yol almaya başlar. ZR zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan ZR-GA kontağı açılarak ? kontaktörünü devre dışı bırakır. M mühürleme kontağı ve normalde kapalı ? kontağı üzerinden ? kontaktörü enerjilenir. ? kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı ? kontağı açılarak ZR zaman rölesini devre dışı bırakır. Benzer şekilde, güç devresindeki ? kontaklarının açılıp ? kontaklarının kapanmasıyla, motor üçgen bağlı olarak çalışmaya başlar.

Rotoru Sargılı Asenkron Motorlara Yol Verme

Rotoru sargılı asenkron motorların kalkış momentleri, sincap kafesli asenkron motorlara göre daha yüksektir. Bu nedenle, yükte kalkınması gereken yerlerde rotoru sargılı asenkron motorlar kullanılır. Bunun yanında bu motorlarda, rotor devresine harici direnç bağlanarak rotor hız değerini değiştirmek mümkündür. Rotoru sargılı asenkron motorlarda rotor devresinin direnç değeri artırılırsa maksimum moment daha düşük hızlarda, direnç değeri azaltılırsa maksimum moment daha yüksek hızlarda meydana gelir. Dolayısıyla, rotoru sargılı asenkron motorun maksimum döndürme momentiyle yol almasını sağlamak için, rotor sargılarına bir veya daha çok kademeli yol verme direnci bağlanır. Yol verme sırasında bu dirençler kademeli olarak devreden çıkarılır ve sonunda rotor sargı uçları kısa devre edilir.

Rotoru sargılı asenkron motora tek kademe dirençle yol verme kumanda ve güç devresinde (S: 109, Şekil 6.10), Başlatma butonuna basıldığında, ZR zaman rölesi ve M kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki M kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki M kontaklarının kapanmasıyla motor rotor dirençleri üzerinden yol almaya başlar. ZR zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan ZR-GK kontağı kapanarak A kontaktörünü çalıştırır. A kontaktörünün çalışmasıyla, güç devresindeki A kontakları kapanarak rotor dirençlerini kısa devre eder ve motor rotor sargı uçları kısa devre edilmiş olarak çalışmaya devam eder.

Bir Fazlı Asenkron Motorlara Yol Verme

Üç konumlu yaylı paket şalterle bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motora yol verme devresinde (S: 110, Şekil 6.12), paket şalter 0 konumundayken tüm kontaklar açıktır. Paket şalter Başlatma konumuna getirildiğinde tüm kontakları kapanır. R fazından gelen akım hem ana sargıdan hem de yardımcı sargıdan geçer. Ana sargı ile yardımcı sargı üzerinden geçen akımlar arasındaki faz farkından dolayı döner manyetik alan oluşur ve motor çalışmaya başlar. Paket şalterin kolu serbest bırakıldığında, paket şalter 1 konumuna geçer. 1 konumunda, paket şalterin (1-2) ve (5-6) nolu kontakları kapalı, (3-4) nolu kontağı açıktır. Bu durumda, R fazından gelen akım sadece ana sargıdan geçer ve motor çalışmaya devam eder.