Elektromekanik Kumanda Sistemleri / Ders Notları

Transkript

1 Ayrıca ortak etki mesafesi üretimden kaynaklanan osilatör frekansındaki rasgele farklılıklara bağlıdır. Genellikle çok özel bir durumda açığa çıkmadıkça veya siviç değiştirilmedikçe bu etki fark edilmez. Eğer şekilde Gösterilen minimum açıklıklara uyulamayacaksa üreticiler osilatör frekansı belli bir miktar değiştirilmiş özel siviçler sağlayabilirler. C.3.6. Uygulama Örnekleri Aşağıdaki şekiller bir fikir vermek açısından indüktif ve kapasitif yaklaşım anahtarlarının olası Uygulamalarını göstermektedir.. Şekil 1. Bir robot kolunda olası iki sınır konumu indüktif yaklaşım anahtarı ile dokunmasız izlenir. Şekil 2. Boru üretiminde daha sonraki işlemler için borunun gelişi indüktif yaklaşım anahtarı tarafından algılanır. Şekil 3. Rollar üzerindeki cam plakayı algılayan bir kapasitif yaklaşım anahtarı 33

2 Şekil 4. İki kapasitif yaklaşım anahtarı PVC cidarların arkasından tank seviyesini algılar ve kontrol eder. Şekil 5. İndüktif yaklaşım anahtarı ile makine hızı izleme. Diskteki her diş dokunmadan ve doğrudan algılanır ve böylece ayrıca ek mekanik bağlantıya gerek kalmaz. Şekil 6. İki kapasitif yaklaşım anahtarı ile silo seviye kontrolü. 34

3 Şekil 7. Otomobil Montaj hattında kullanılan indüktif yaklaşım anahtarı Şekil 8. İndüktif yaklaşım anahtarı ile devir ölçümü Şekil 9. Otomobil montaj hattında kullanılan indüktif yaklaşım anahtarı 35

4 Şekil 10. İndüktif yaklaşım anahtarının limit siviç olarak kullanılması Şekil 11. İndüktif yaklaşım anahtarı ile metal kapak kontrolü Şekil 12. Kapasitif yaklaşım anahtarı ile siloda dolum kontrolü 36

5 Şekil 13. kapasitif yaklaşım anahtarı ile seviye kontrolü Şekil 14. indüktif yaklaşım anahtarı ile elevatörde kayma ve dönme hızı tespiti Şekil 15. manyetik yaklaşım anahtarı ile pnömatik silindirin pozisyon kontrolü 5. KORUYUCU VE KONTROL AYGITLARI Şebekede ve kumanda devrelerinde meydana gelen değişmeler ve arızalar, motorlara, motorların çalıştırdığı aygıtlara ve devrelerine zarar verir. Örneğin üç fazlı dağıtımda bir fazın kesilmesi veya faz sırasının değişmesi, kumanda devrelerinde, güç devrelerinde ve hareket eden aygıtlarda birçok sakıncalar yaratır. Bu sakıncaları önlemek, önceden fark edebilmek ve kontrol altına almak için, çeşitli koruyucu ve kontrol elemanları kullanılmaktadır. Bu aygıtlar genelde birer küçük elektronik rölelerdir. Bu röleler genelde akım, gerilim, seviye,basınç, ısı, devir v.b. sistemin temel bilgilerini alarak bunlardaki değişimleri kontrol ederek, herhangi bir değişim anında sistemi açmakta, ikaz 37

6 vermekte veya arıza sonrası sitemi tekrar devreye alma gibi görevleri yerine getirmektedirler. Genelde Kontrol sistemlerinde kullanılan koruyucu ve kontrol elemanları aşağıdaki gibidir. 5.1 Düşük Gerilim - Aşırı Gerilim Rölesi Şebekede tek faz üzerinden düşük gerilim kontrolü yapar. 160 V 220 V arası bir değere set edilebilir. Gerilim set edilen değerin üzerinde ise röle çıkış kontağı çekilir. Gerilim ayar değerinin altına düşünce 3 sn lik bir gecikme ile çıkış kontağını bırakır. Röle üzerindeki U ; kırmızı ledi işletme geriliminin varlığını, R; yeşil ledi ise, kontağın konumunu gösterir. Tek fazlı aşırı gerilim rölesi ise 220V -270 V arası bir değere set edilir. Gerilim set edilen değerin altında ise röle çıkış kontağı çekilidir. Gerilim olan edilen değerin üzerine çıkınca 3 sn lik bir gecikme ile çıkış kontağını bırakır. Gerilim tekrar ayar edilen değere düşerse çıkış kontağı tekrar çekili duruma gelir İmpuls Kumandalı Zaman Rölesi Bu röleye işletme gerilimi uygulandığı zaman röle hiçbir işlem yapmaz. Çıkış kontağı çekili değildir. Röleye impuls girişinden bir impuls gerilimi uygulandığı anda röle kontağı çeker ve zaman sayma işlemi başlar. Ayarlanan T1 süresi dolunca röle kontağı bırakır. Zaman sayma işlemi uygulanan impuls zamanından bağımsızdır. Bu işlemin iki tipi vardır. 38

7 5.3. Sıvı Seviye Rölesi Endüstriyel tanklarda, su depolarında, artezyen kuyularında ve pompa motorlarının kumanda edilmesi için kullanılır. Röle 3 adet elektrot kullanılarak tankların depolarının veya kuyuların pompa motorları ile doldurulmasını veya boşaltılmasını sağlar. Röle üzerinde 5 kω, 50 kω arası ayarlanabilen bir hassasiyet skalası vardır. İletkenliği fazla olan sıvılarda bu ayar düşük değerlere, iletkenliği az olan sıvılarda ise yüksek değerlere ayarlanır. Böylece elektrot ve onları bağlayan kablolardaki rutubet ve ıslaklıktan dolayı yanlış kumanda verilmesi önlenir. Elektrot gerilimleri A.C. olduğu için, elektrot korozyonları ve kimyasal aşınmalar önlenmiştir. 39

8 5.4. Zaman Gecikmeli Düşük Gerilim Bırakma Rölesi Uzun süreli bir enerji kesintisinden sonra ani olarak enerji geri gelirse makinanın zarar görme ve çalışanların kazaya uğrama ihtimalleri vardır. Bu nedenle, bu durumlarda motorların hemen çalışmaya başlamasını önleyen elemanlar kullanmak gereklidir. Bu elemanlar düşük gerilim röleleridir. Zaman gecikmeli DG bırakma rölesinde R2 ve R1 direnci birlikte kullanılırsa 2 sn sadece R2 kullanılırsa 4 sn gibi bir gecikme olur. R2 direncinin değeri öyle ayarlanmıştır ki röle bobininden geçen akım rölenin platini çekmesine yetmeyecek kadar düşüktür. Başlatma butonuna basıldığında R2 devre dışı bırakılır ve röle bobinine tam gerilim uygulandığından röle enerjilenir. Başlatma butonu bırakıldığında R2 direnci tekrar röle bobini ile seri duruma geçer. Ancak röle enerjilendikten ve platini çektikten sonra düşük bir gerilimle platini çekili tutabildiğinden röle enerjili konumda kalır. Başlama kaynağının gerilimi düşer yada kesilirse diyot üzerinden dolan C1 elektronik kondansatörü, bobini enerjili tutmak üzere kontrol rölesinin bobini üzerine boşalmaya başlar. Kondansatör boşalmaya başlamadan önce kaynak gerilimi normal değerin %85 ine geri çıkarsa manyetik yol verici otomatik olarak tekrar kapanır. Eğer gerilim tekrar normale dönmezse kontrol rölesi açılır Faz Sırası Rölesi 3~ alternatif akım metoduyla çalışan makine ve aygıtlarda faz sırasının önemi çok büyüktür. Asansörlerde, hava kompresörlerinde, pompa sistemlerinde motorların istenilen yönde dönmesi istenir. Herhangi bir nedenle giriş fazları yer değişirse motor yönü değişir ve bu durum önemli sakıncalar oluşturur. Uygulamada gerilim düşümü ilkesine göre çalışan ve elektronik faz sırası röleleri vardır Kondansatörlü ve Omik Dirençli Faz Sırası Röleleri Şekildeki gibi gerilim düşümü ilkesine göre çalışan faz sırası rölesinde uygun değerde bir kondansatör, bir omik direnç ve bir röle kullanılır. Bu üç direnç kendi aralarında yıldız bağlanır. Diğer uçlara da 3 ~ uygulanır. Eğer fazların sırası uygunsa FSR rölesinde normal gerilim düşümü olur. FSR rölesi enerjilenir ve kumanda devresinin girişinde bulunan normalde açık kontağı kapanır. Kontak kapanınca sistem çalışmaya hazırdır. Yıldız noktasına nötr hattı bağlanmadığından fazların sırası değiştiğinde, elemanlarda düşen gerilimde değişir. Direnç kondansatör ve rölelerin değerleri uygun olarak alındığından, bu durumda FSR faz sırası rölesinde düşen gerilim küçülür. Faz sırası rölesi enerjilenemez. Kumanda devresinin girişinde bulunan FSR kontağı açık kalır ve kumanda devresi çalışmaz. 40

9 Elektronik Faz Sırası Rölesi 1 2 Normanlde kapalı 3 4 Normalde Açık Röle girişine gelen R S T fazları sırasına göre sıralanınca R ledi yeşil yanar ve fazların doğru sıralandığı bildirir. Bu durumda çıkış rölesi sükunet durumundadır. Herhangi bir nedenle sistem girişinde fazların değişirse röle kontağı çeker, bu kontak üzerinden devrede olan motor kontaktör birbiri devre dışı kalmış olur Faz Kesilme Röleleri 1 2 N C 2 3 N D Faz koruma röleleri motorun herhangi bir nedenle iki faza kalması durumunda, motor kontaktörü devreden çıkarak motoru yanmaktan korur. Röle aynı zamanda fazlar arası değişikliğe karşıda duyarlıdır. Fazlar arası gerilim değişikliği %10 a ulaşırsa motor yine devre dışı bırakılır. Geçici şebeke dalgalanmalarında etkilenmemek için, röle takriben 3 saniyelik gecikme ile çalışır. Böylece çok kısa süreli faz kesilmeleri veya şebeke dalgalanmalarında gereksiz açmalar önlenir. Her üç faz mevcut ve gerilimler dengeli ise röle kontağı çekilidir ve 2 3 kontakları kapalıdır. Motor kontaktör bobini bu kontaklar üzerinden devresini tamamlar. Cihaz üzerindeki U kırmızı ledi işletme geriliminin varlığını R yeşil ledi ise yandığı zaman her üç fazın varlığını, dolaysıyla çıkış rölesinin çekili olduğunu gösterir. 41

10 5.7. Termistör Girişli Faz Koruma Rölesi Bu röleler aynen faz koruma rölelerinin fonksiyonlarına sahiptir. Ayrıca motor sargıları arasına yerleştirilen PTC tipi termistörler için P1 P2 termistör girişleri vardır. PTC türü termistörler, tanımlanmış sıcaklık aralığında direnci sabit olan kritik sıcaklığa ulaştığında direnci aniden yükselen elemanlardır. Motor sargıları arasına yerleştirilen termistörlerde motor sargı sıcaklıkları doğrudan kontrol edilip röle ile motora açma kumandası verilir Uyartım Devresi Rölesi DA motorlarına devir sayısı uyartım akımıyla ters orantılı olarak değişir. Örneğin uyartım akımı azaldığında DA motorun devir sayısı artar. Herhangi bir nedenle uyartım sargısının bir ucu açılırsa, uyartım akımı sıfıra düşer. Bu durumda motorun devir sayısı çok fazla yükselir. Sonunda sigortalar atar veya motor parçalanır. Sakıncayı önlemek için uyartım devresi röleleri kullanılır. UDR ler şönt sargıya seri bağlanır. Başlatma butonuna basıldığında M kontaktörü enerjilenir. Endüvi ve şönt sargı şebekeye bağlanır. Şönt sargıdan geçen akım UDR yi enerjiler, dolayısıyla başlatma butonu mühürlenmiş olur. Motor çalışırken uyartım devresi açılacak olursa uyartım akımı sıfır olur, devir sayısı yükselmeye başlar, bu durumda UDR nin enerjisi kesilir ve M kontaktörü devreden çıkarak sistemi durdur. U I AxR n = Kxϕ U 42

11 5.9. Yıldız Üçgen Rölesi Klasik yıldız-üçgen yol verme uygulamalarında bir adet zaman rölesi kullanılır. Kontaktörlerin emniyetli çalışması için oldukça karmaşık bağlantıların yapılması gerekir. Yıldız-Üçgen rölesi, karmaşık bağlantıları ortadan kaldırır. Yol verme süresi röle üzerinden ayarlanır. Yıldızdan üçgene geçişte 200 mili saniyelik bir geçikme konulmuş ve kontaktörler emniyete alınmıştır. Röle üzerinde Yıldız çalışma konumunu gösteren λ kırmızı ledi üçgen çalışma konumunu gösteren Δ yeşil ledi vardır Dozaj lama Röleleri (Çift Zaman Ayarlı) Bu rölelerin çalışma ve durdurma zamanları birbirinden tamamen bağımsız olarak ayarlanabilir. Belli zaman aralıklarında belli sürelerde devamlı çalışması istenen sistemlerde kullanılır. (Yağlama pompaları, Havalandırma, Bahçe sulaması vs.) işletme gerilimi uygulanınca çıkış kontağı çeker. Ayarlanan T1 süresi boyunca çekili kalır, sonra bırakır. Ayarlanan T2 süresi boyunca bırakık kalır ve teker çeker. İşletme gerilimi mevcut olduğu sürece bir çalışma şekli devam eder Kompanzasyon Rölesi (Asenkron Motorlarda Kompanzasyon ) Şekil : Yıldız üçgen yol verilen bir asenkron motora kompanzasyon uygulması 43

12 Şekil: Otomatik kompanzasyon rölesi devre bağlantı şeması Şekil : Değişik kompanzasyon röleleri Grafik : Motorların güç ve devir sayılarına göre kondansatör gücü seçimi için hazır abak 44

13 6. PAKET ŞALTER Bir eksen etrafında döndürülebilen arka arkaya dizilmiş birçok dilimden oluşan ve çok konumlu olan şalterlere paket şalter denir. Ufak güçlü ve basit aygıtların çalıştırılmaları ekonomik olması dolayısıyla paket şalterlele yapılır. Paket şalterlerde her dilimde 1,2,3 veya 4 kontak kullanır. Arzulanan kontak sayısını elde etmek için uygun sayıda dilim arka arkaya dizilir. Böylece paket şalterlere istenildiği kadar kontak konabilir. Paket şalterlerin kumandası üzerlerinde bulunan kolu çevirmekle yapılır. Kol azar azar dönecek şekilde yapılırsa, paket şalter çok konumlu olabilir. Şekilde üç konumlu paket şalterin yapısı görülmektedir. Paket şalterin her dilimi sabit ve hareketli parçalar olmak üzere iki kısımdan oluşur. Sabit parça üzerine kontaklar yerleştirilir. Hareketli eksantrik girintili ve çıkıntılı parça sayesinde kontaklar açılır kapanır. 45

14 Paket şalterler için çizilen diyagramlarda konumun yazıldığı satırla kontağın gösterildiği sütunu kesiştiği kare ya boş bırakılır veya içine bir çarpı işareti konur. Boş kare şalteri o konumla ilgili kontağın açık olduğunu, çarpı kapalı olduğunu ifade eder. Kontaklar arasındaki çizgi kontağın birinci konumdan ikinci kontağa geçerken hiç açılmadan seçtiğini belirtir. Çizgi olmazsa birinci konumdan ikinci konuma geçerken önce kapalı kontak açılır sonra tekrar kapanır. Paket şalterlerin elektrik devresinde bağlantısı şekildeki gibi gösterilir. Her iki şekilde de 3 konumlu 3 kontaklı yaylı paket şalter kullanılmıştır. Bu paket şalter ile üç sinyal lambasının kumandası yapılacaktır. Paket şalterin O konumunda 3 4 kontakları kapalı olduğundan yalnız L2 lambası yanar. 1 konumunda ise, L2 söner L1 ve L3 yanar. 2 konumunda ise yine L1 vel3 yanar fakat L1 sürekli yanar. L3 önce söner sonra tekrar yanar. Paket şalter 2 konumuna çevrildikten sonra serbest bırakılırsa, tekrar 1 konumuna geri döner. Bazı durumlarda çok konumlu paket şalterin bağlantı şemasını çizmek oldukça zor olur. Bu gibi durumlarda, kontakların açılıp kapanmaları ayrı bir diyagramla gösterilir. 46

15 7. UZAKTAN KUMANDA Bir sistemi bir veya birden fazla başlatma butonuyla başlatılıp, birden fazla durdurma butonuyla durduruluyorsa böyle bir çalışmaya uzaktan kumanda adı verilir. Örneğin uzaktan kumanda sistemleri, bir yerden başka yere yük almaya veya yüklenmeye yarayan taşıyıcı bant motorlarını kontrol etmede kullanılır. Şekil : 3 ayrı noktadan Uzaktan kumandalı R MP 6/25 A O.L STOP1 STOP1 R İLERİ JOG-1 İLERİ JOG-2 İLERİ START-1 J F İLERİ START-2 J F J F F F İLERİ JOG-1 İLERİ JOG-2 GERİ START-1 J R GERİ START-2 J R J R R Şekil : Uzaktan kumandalı kesik-kesik çalıştırmalı (yardımcı kontaklı) elektriksel kilitlemeli devir yönü kumandası için gerekli kontrol devresi R MP 6/25 A O.L İLERİ İLERİ GERİ STOP1 STOP1 JOG-1 JOG-2 JOG-1 GERİ JOG-2 İLERİ START-1 İLERİ START-2 GERİ START-1 GERİ START-2 J F J F J R J R Şekil : Uzaktan kumandalı, kesik-kesik çalıştırmalı (yardımcı röleli) buton kilitlemeli devir yönü kumandası için gerekli kontrol devresi 47

16 7.1 DÖNÜŞ YÖNÜ DEĞİŞTİRME 3 fazlı asenkron motorların dönüş yönü herhangi iki fazın yeri değiştirilerek gerçekleştirilebilir. Bu işlemi gerçekleştirebilmek için, biri düz yön diğeri ters yön olmak üzere iki adet kontaktör kullanılır. Kontaktörlerin aynı anda enerjilenmeleri ve kontakların kapatarak kısadevre ye neden olmamaları için kilitleme denilen teknik kullanılır. Temel olarak 4 kilitleme tekniği vardır. 1 fazlı asenkron motorlarda ise, rotorun dönmesini sağlayan yardımcı sargının veya ana sargının manyetik alan yönü değiştirmek ile gerçekleştirebiliriz. Yandaki şekilde, ani devir yönü değiştirebilmek için santrifüj anahtarın uçlarını kısa devre edebilecek özel düzenlemeler yapılır Mekaniksel Kilitleme İleri yön ile geri yön kontaktörleri arasındaki mekaniksel kilitleme üretim sırasında gerçekleştirilir. Bu kilitleme her iki kontaktöründe aynı anda enerjilenmesi durumunda bir kontaktörü kilitleyerek kısadevre oluşmasını önler. Enerjilenme ilk bobin mekaniksel olarak bir kol hareket ettirerek diğer bobinin enerjilenmesini ve kontaklarını kapatmasını önler. Böyle bir sistemde motor ters yöne dönmeden motor durdurulabilir İtmeli Buton Kilitlemesi Buton kilitleme, iki yol verici bobinin aynı anda enerjilenmesini önleyen elektriksel bir yöntemdir. Bu sistemde motorun yönünü değiştirmek için durdurma butonuna basmaya gerek yoktur. Motorların sık sık ani olarak yön değiştirmeleri istenmez. Ani yön değişmeleri aşırı akım röleleri ve sigortaların ısınmasına neden olabilir bu da motorun devre dışı kalmasına neden olur. Bu nedenle motoru ters yönde çalıştırmadan önce motor durdurulmalıdır. 48

17 Şekil: Buton kitleme kumanda şeması Şekil: Buton kitleme değişik bağlantı Şekil: Uzaktan (iki ayrı noktadan) kumanda ve buton kitleme Yardımcı Kontak Kilitlemesi (Elektriksel kitleme) Böyle bir devrede yön değiştirme yol vericisinin ileri yön ve geri yön kontaktörlerinin devrelerinde normalde kapalı yardımcı kontaklar bulunur. Bir fazlı motorların devir yönünü değiştirmek için çalıştırma yada yardımcı sargılardan bir tanesinin bağlantı uçları birbiriyle yer değiştirir. Her iki sargının da uçlar aynı anda değişmez. Şekil: Uzaktan kumandalı (iki noktadan) Şekil: Bir fazlı motorun devir yönünü değişimi 49

18 50