22 Ocak 2017 Pazar

Asenkron Motorlarda Hız Denetimi 2

Unknown
Ocak 22, 2017
0
Kutup Sayısının Değiştirilmesi
Motorun statorun sargılarında oluşan manyetik alanı belli kayıplar dışında rotora olduğu gibi aktarım yapar. Statorun oluk sayısına göre kutup sayısı oluşacak ve bu statorda oluşan kutuplanma olduğu gibi rotora aktaracaktır. Dolayısıyla statordaki kutup sayının değişmesi aynı şekilde rotorda da değişmesini sağlayacaktır. 
Statordaki kutup sayısının değiştirilmesi motorun ancak belirli frekanslarda ve bunun sonucunda belirli devir aralığında hız kontrolü yapılması anlamına gelmektedir. Örnek olarak 50Hz’lik bir kaynak frekansı asenkron motorun 1500, 600,300 rpm gibi farklı senkron hızların elde edilmesi mümkün olduğu gibi her aralıkta hız kontrolü yapmak imkanı yoktur. Kaynak frekansının 25 35Hz’lik gibi hassas noktalarda çalışması gerektiren motorların kutup sayısının değiştirilmesi mümkün değildir. Bunun nedeni kutup sayısının değişimi için stator sargılarının değişimi gerektirdiği ve motorun çalışma anında değişimi yapılmasının mümkün olamayacağından hassas frekanslarda hız kontrolü yapılamayacaktır. 

 Giriş Frekansının Değiştirilmesi
Bir endüksiyon motorun giriş frekansının değiştirilebilmesi olanağını sağlayan ve endüstri de AC-AC konventör olarak bilinen frekans konventörleri üretilmiştir. Bu yöntem ile motorun hızı istenilen değerler arasında frekansın hassas bir değerde olması bakılmazsızın değiştirilebilmesi sağlanmıştır.
Bir endüksiyon motorun çalışma bölgesinde frekans dışında farklı frekanslarda kullanılması halinde, motorun çalışma bölgesinde bazı faktörleri göz ardı etmemek gerekmektedir. 
Bu faktörlerde en önemlisi stator sargı empedansının giriş frekansı ile birlikte değişmesidir. Motorun statordaki her bir fazın empedansı aşağıdaki gibi ifade edilecek olursa; 
Z^2=(R^2)+(XL^2)
XL=2*pi*f*L 
Yukarıdaki ifadeden anlaşılacağı üzere kaynak frekansının artması sonucu statorun sargı empedansının artmasına neden olacaktır. Bu durumda sabit gerilimde akımın ve
çıkış gücünün azalması anlamına gelmektedir. Aksi durumda ise giriş frekansının azalmasıyla da statorun sargı empedansının azalacağı dolayısıyla sabit gerilimde motorun statorda oluşan mıknatıslanma akımının artmasına neden olacaktır. Akımdaki bu artış çıkış momentini de pozitif yönde etkileyeceğinden motordaki sargıların bir süre sonra ısınmasına ve daha sonra sargılarının yanmasına neden olacaktır. Gerçekte akımın giriş frekans ile bu şekilde değişimi motorun gerilim –frekans oranının sabit tutulmasıyla engellenir. (V/f oranı) 
Şöyle ki giriş frekansı ile doğru orantıda giriş gerilimi değiştirilse sabit bir mıknatıslanma akımı elde edilebilir. Böylece sabit V/f ile çalışan motorun sabit bir momentin oluşmasını sağlayacaktır. Yalnız bu giriş frekansının yüksek seviyelere çıkarılması sonucu V/f oranı sabit tutulamayacaktır. Bunun nedeni frekansın yüksek bir seviyede tutulması sonucu V/f oranın sabit tutmak için giriş geriliminin artmasını da sağlayacaktır. Gerilimin artmasının sonucu motor sargılarının daha fazla enerji çekerek ısınmasına bir süre sonra sargıların yanması gerçekleşecektir.
Diğer bir faktör ise giriş frekansının nominal değerden (50 Hz) daha düşük frekans seviyelere çekilmesi sonucu yine V/f oranını sabit tutmak amacıyla bu sefer gerilim azalacağından statorun sargı direnicinin ihmal edilemeyecek düzeyde gerilim düşümüne yol açması dolayısıyla da akımın azalıp motorun başlangıçtaki kalkış performansının düşmesine yol açacaktır. 

Bu tür problemleri ortadan kaldırılması için giriş frekansının yüksek frekanslarda çalıştırılmasını sağlayan frekans konvertörlerin yapısındaki yüksek akım ve gerilimde iyi bir anahtarlama elemanı olarak kullanılan IGBT (İnsulated Gate Bipolar Transistor) ve giriş frekansın düşük seviyelere çekilmesinde oluşacak gerilim düşümü sorunlarına karşın yine frekans konvertörlerin yapısında bulunan voltage bootslar ile sistemi kompanze edilerek motorların güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamaktadırlar.