ELEKTROMEKANİK KUMANDA SİSTEMLERİ

Transkript

1 T.C. ANADOLU ÜNİVESİTESİ YAYN NO: 2779 AÇKÖĞETİ FAKÜLTESİ YAYN NO: 1737 ELEKTOEKANİK KUANDA SİSTELEİ Yazarlar Yrd.Doç.Dr. Nuray AT (Ünite 1, 2, 4, 6) Yrd.Doç.Dr. Hanife APAYDN ÖZKAN (Ünite 3, 5, 7, 8) Editör Prof.Dr. Ertuğrul YÖÜKOĞULLA ANADOLU ÜNİVESİTESİ i

2 Bu kitabın basım, yayım ve satış hakları Anadolu Üniversitesine aittir. Uzaktan Öğretim tekniğine uygun olarak hazırlanan bu kitabın bütün hakları saklıdır. İlgili kuruluştan izin almadan kitabın tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt veya başka şekillerde çoğaltılamaz, basılamaz ve dağıtılamaz. Copyright 2013 by Anadolu University All rights reserved No part of this book may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic tape or otherwise, without permission in writing from the University. UZAKTAN ÖĞETİ TASA Bİİİ enel Koordinatör Doç.Dr. üjgan Bozkaya enel Koordinatör Yardımcısı Doç.Dr. Hasan Çalışkan Öğretim Tasarımcıları Yrd.Doç.Dr. Seçil Banar Öğr.ör.Dr. ediha Tezcan rafik Tasarım Yönetmenleri Prof. Tevfik Fikret Uçar Öğr.ör. Cemalettin Yıldız Öğr.ör. Nilgün Salur Kitap Koordinasyon Birimi Uzm. Nermin Özgür Kapak Düzeni Prof. Tevfik Fikret Uçar Öğr.ör. Cemalettin Yıldız rafikerler ülşah Karabulut Özlem Ceylan Dizgi Açıköğretim Fakültesi Dizgi Ekibi Elektromekanik Kumanda Sistemleri SBN Baskı Bu kitap ANADOLU ÜNİVESİTESİ Web-Ofset Tesislerinde adet basılmıştır. ESKİŞEHİ, Ocak 2013 ii

3 İçindekiler Önsöz... iv 1. Asenkron otorlar Kumanda Devre Elemanları Kumanda Devre Elemanları Hareket Sistemleri Dönüş Yönü Değiştirme Yol Verme Yöntemleri Frenleme Teknikleri Kumanda Sistemlerinde PLC Kullanımı iii

4 Önsöz Anadolu Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi - Elektrik ve Enerji Bölümü - Elektrik Enerjisi Üretim, İletim ve Dağıtımı Programı içerisinde yer alan Elektromekanik Kumanda Sistemleri dersinin aynı isimli bu kitabı uzaktan öğretim tekniğine uygun olarak hazırlanmıştır. Kitaptaki konular uzaktan öğretim tekniğine göre hazırlandığından öğrencilerimizin üniteleri çalışırken bu durumu göz önüne alarak çalışmaları gerekir. Her ünitenin başında o ünitenin amaçları sıralandıktan sonra ünite bu amaçlar doğrultusunda yazılmıştır. Ünite bittikten sonra öğrenci, ünitenin başında öğretilmesi amaçlanan bilgileri öğrenmiş olmalıdır. Kendimizi sınayalım soruları bu amaçlar doğrultusunda hazırlanmıştır. Ayrıca öğrenciler, her ünitenin sonunda yer alan kaynaklara başvurarak o ünite ile ilgili daha fazla bilgiye ulaşabilirler. Kitap Asenkron otorlar, Kumanda Devre Elemanları-, Kumanda Devre Elemanları-, Hareket Sistemleri, Dönüş Yönü Değiştirme, Frenleme Teknikleri, Yol Verme Yöntemleri ve Kumanda Sistemlerinde PLC Kullanımı olmak üzeresekiz bölümden oluşmaktadır. Endüstrideki teknolojik gelişmelere paralel olarak bu otomatik kumanda sistemleri artık yurdumuzda Türk normuna (TSE) göre üretilmektedir. Bilindiği gibi elektrik en pahalı enerji olup başka enerji türüne dönüşme verimi düşüktür. Bu nedenle elektrikli aygıtların kullanılmasında elektrik enerjisinin verimli ve tasarruflu bir şekilde harcanmasına dikkat edilmelidir. Bu açıdan gerek kumanda sistemleri gerek cihaz seçiminde uluslararası normlara uygunluğun önemi her geçen gün artmaktadır. Kitabın hazırlanmasında başta rektörümüz Prof.Dr.Davut AYDN olmak üzere dizgi birimine ve emeği geçen herkese teşekkürü bir borç bilirim. Editör Prof.Dr. Ertuğrul YÖÜKOĞULLA iv

5

6 1 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; Üç fazlı asenkron motorların yapısı ve çalışma prensibini açıklayabilecek, Üç fazlı asenkron motorları yıldız veya üçgen çalıştırabilecek, Asenkron motorun verimini hesaplayabilecek, Asenkron motorlarda hız kontrolünü açıklayabilecek, Bir fazlı asenkron motorların başlatma devrelerini tanıyabilecek, Bir asenkron motorun etiketini yorumlayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar Elektrik otoru Stator otor Döner anyetik Alan Tork Senkron Hız Kayma otor Verimi Yardımcı Sargı ölge Kutup İçindekiler iriş Üç Fazlı Asenkron otorlar Bir Fazlı Asenkron otorlar Asenkron otorların Etiket Bilgileri 2

7 Asenkron otorlar İİŞ Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren aygıta elektrik motoru denir. Bu bölümde üç fazlı asenkron motorların yapısı ve çalışma prensibi açıklanacak; yıldız-üçgen bağlantı özelliklerinden bahsedilecek; motorun verimi ve asenkron motorlarda hız kontrolü tanımlanacaktır. Daha sonra en çok kullanılan motorlardan bir fazlı asenkron motorların başlatma devreleri ele alınacaktır. Son olarak, asenkron motor etiketi tanıtılacaktır. ÜÇ FAZL ASENKON OTOLA Asenkron otorların Yapısı Asenkron motor, stator ve rotor olmak üzere iki ana bölümden oluşur. Şekil 1.1 de tipik bir asenkron motorun parçaları görülmektedir. Stator Şekil 1.1: Asenkron motor parçaları Stator motorun duran kısmıdır. Oluklu sac paketi ve bu oluklara yerleştirilmiş döner manyetik alan sargılarından (üç faz sargıları) oluşur. Bu sargılara ait altı sargı ucu motor gövdesinde bulunan klemens kutusuna taşınır ve motorun yıldız veya üçgen çalışma durumuna göre klemens kutusunda gerekli bağlantılar yapılır. Şekil 1.2 de bir statorun görünüşü verilmiştir. Üç fazlı asenkron motorun üç faz sargı setleri sayısı o motorun çift kutup sayısını verir. Örneğin, 2 set üç faz sargısı olan bir asenkron motorda 2 çift kutup yani toplam 4 kutup vardır. Dolayısıyla, stator sargılarının uygun şekilde düzenlenmesiyle asenkron motorda istenilen sayıda kutup elde etmek mümkündür. 3

8 otor Şekil 1.2: Statorun görünüşü otor motorun hareketli kısmıdır ve oluklu sac paketinden oluşur. Stator içerisinde ve mil ekseni etrafında dairesel hareket yapar. otorlar, Sincap kafesli Sargılı olmak üzere iki çeşittir. Sincap Kafesli otor (Kısa Devreli otor) otor oluklarına alüminyum veya bakır çubukların (rotor çubukları) yerleştirilmesi ve bu çubukların rotorun her iki tarafında halkalarla kısa devre yapılmasıyla elde edilir. Bu yüzden, sincap kafesli rotora kısa devreli rotor da denilmektedir. Şekil 1.3 te sincap kafesli bir rotor, Şekil 1.4 te ise sincap kafesli rotorlu bir asenkron motorun kesit görünüşü verilmiştir. Şekil 1.3: Sincap kafesli rotor 4

9 Sargılı otor (Bilezikli otor) Şekil 1.4: Sincap kafesli rotorlu bir asenkron motorun kesit görünüşü otor oluklarına çubuklar yerine, statorda olduğu gibi, döner manyetik alan sargılarının yerleştirilmesiyle elde edilir. otora yerleştirilen bu sargılar yıldız veya üçgen bağlandıktan sonra çıkarılan üç uç, motor mili üzerinde bulunan ve milden yalıtılmış bileziklere bağlanır. Bu yüzden, sargılı rotora bilezikli rotor da denilmektedir. Şekil 1.5 te sargılı bir rotor, Şekil 1.6 da ise sargılı rotorlu bir asenkron motorun kesit görünüşü verilmiştir. Şekil 1.5: Sargılı rotor Şekil 1.6: Sargılı rotorlu bir asenkron motorun kesit görünüşü Şekil 1.7 de sargılı rotorlu asenkron motorun çalışma devresi görülmektedir. Şekil 1.7: Sargılı rotorlu asenkron motorun çalışma devresi 5

10 Bu devrede, rotor sargılarında üretilen enerji bileziklere temas eden fırçalar yardımıyla bağlantı kutusuna aktarılmaktadır. Sürtünmeden dolayı fırçalarda meydana gelecek aşınmayı azaltmak için fırçalar genellikle karbondan yapılır. Sargılı rotorlu asenkron motorlarda arızanın en çok meydana geldiği kısım bilezik ve fırça tertibatıdır. Asenkron otorların Çalıma Prensibi Asenkron motorlar indüksiyon prensibine göre çalışır. Asenkron motor rotorunun harici bir kaynakla beslenmesine gerek yoktur; bunun yerine, rotorda gerilim indüklenmektedir. Bu yüzden, asenkron motorlara indüksiyon motorları da denilmektedir. Sincap kafesli rotorlu veya sargılı rotorlu asenkron motorların çalışma prensibi aynıdır. Sadece rotorda indüklenen gerilimin kısa devre yapılarak rotor akımının dolaşması farklıdır. Asenkron motorun stator sargılarına üç fazlı gerilim uygulandığında, sargılardan geçen akım statorda bir manyetik alan oluşturur. Bilindiği üzere, manyetik alan içerisinde bulunan iletkenlerde gerilim indüklenir. Dolayısıyla statorda oluşan bu manyetik alan, stator sargılarında ve rotor çubuklarında (sargılarında) bir gerilim indükler. Sincap kafesli rotorlu asenkron motorun rotor çubuklarında indüklenen gerilim, halkalarla kısa devre yapılmış rotor çubuklarında (rotor devresinde) bir akım dolaştırır. Sargılı rotorlu asenkron motorun rotor sargılarında indüklenen gerilim, bilezik ve fırçalar (Şekil 1.7) yardımıyla kısa devre yapılarak rotor devresinde bir akım dolaştırır. otor devresinden geçen bu akım rotorda bir manyetik alan oluşturur. Stator ve rotor döner manyetik alanlarının karşılıklı etkileşimi sonucu, motorda bir dönme torku meydana gelir ve rotor dönmeye başlar. Şekil 1.8 de asenkron motora ait tipik bir tork-hız eğrisi görülmektedir. Şekil 1.8: Tork-hız eğrisi Tork-hız eğrisinde görülen, senkron hız ve kayma kavramları aşağıda açıklanmıştır. Senkron Hız Statorda yaratılan döner manyetik alanın dönüş hızına, asenkron motorun senkron hızı denir. Devir/dakika (d/d) cinsinden, senkron hız n aşağıdaki şekilde verilir: s 120 fs n = (d/d) s P fs Burada statora uygulanan gerilimin frekansını (Hz), P ise statorun toplam kutup sayısını göstermektedir. 6

11 Asenkron otorlarda Kayma Stator döner manyetik alanı n senkron hızında dönerken, asenkron motorun rotoru n s r hızında döner. Bu iki hız arasındaki fark kayma hızını verir. Kayma hızının senkron hıza oranına kayma denir ve aşağıdaki şekilde hesaplanır: s n s n r n s Bu eşitlik düzenlenirse rotor hızı, senkron hız ve kayma cinsinden aşağıdaki şekilde ifade edilebilir: n r = (1 s)n s Statora uygulanan gerilimin frekansı fs ise, rotorda indüklenen gerilimin frekansı f r =sf s bağıntısı ile verilir. Benzer şekilde, rotor ve stator sargılarında indüklenen gerilimler arasında E r = se s bağıntısı vardır. Örnek Problem: Frekansı 50 Hz olan bir asenkron motorun senkron hızı 3000 d/d dır. Buna göre: bulunuz. a. otorun kutup sayısını b. otorun tam yüklü durumdaki hızı 2925 d/d iken motorun kaymasını Çözüm: f s = 50 Hz ve n s = 3000 d/d. a. Asenkron motorun senkron hızı: n s = 120f s P = (120)(50) =3000Dolayısıyla, motorun kutup sayısı P=2 dir. P b. Asenkron motorun kayması: s= n s-n r = =0.025=%2.5 n s 3000 Asenkron otorların Bağlantı Şekilleri Üç fazlı asenkron motorlar yıldız veya üçgen çalıştırılırlar. Bu bölümde ilk olarak, yıldız veya üçgen bağlı bir sistem için faz ve hat, akım ve gerilimleri tanımlanacak; daha sonra, bu akım ve gerilim değerlerine ait ifadeler verilecektir. Son olarak, üç fazlı asenkron motoru yıldız veya üçgen çalıştırmak için gerekli klemens kutusu bağlantılarından bahsedilecektir. Yıldız ve Üçgen Bağlantıların Özellikleri Şekil 1.9 da yıldız ve üçgen bağlantı şekilleri verilmiştir. Bu bağlantılarda, S, ve T şebeke terminallerini, Z ise faz empedans değerini göstermektedir. Burada, Faz akımı: herhangi bir Z empedansı üzerinden geçen akım Faz gerilimi: herhangi bir Z empedansı üzerinde düşen gerilim Hat akımı: herhangi bir terminalden geçen akım Hat gerilimi: herhangi iki terminal arasındaki potansiyel farkı olarak tanımlanır. 7

12 LY = py L Δ V py Z p Δ V V L L = Vp Δ Z Z S Z Z S Z T T Şekil 1.9: Yıldız ve üçgen bağlantıları Her fazında aynı empedans değerinin olduğu sistemlere dengeli sistemler denilmektedir. Dengeli, yıldız veya üçgen bağlı sistemlerin aşağıdaki özellikleri unutulmamalıdır: Yıldız bağlantıda hat akımı faz akımına eşittir; hat gerilimi faz geriliminin 3 katıdır. Üçgen bağlantıda hat akımı faz akımının 3 katıdır; hat gerilimi faz gerilimine eşittir. Şekil 1.9 da görüldüğü gibi, yıldız ve üçgen bağlı dengeli sistemler aynı şebekeye bağlanırsa: Faz gerilimi: V py = 3 V pδ =V L Faz akımı: py = V L 3 Z Hat akımı: Y = Y = V L 3 Z 3 3 Bu ifadeler Tablo 1.1 de özetlenmiştir. Tablo 1.1: Yıldız ve üçgen bağlantılarda akım ve gerilim ilişkileri Yıldız Üçgen Faz gerilimi 1 3 Faz akımı 1 3 Hat akımı 1 3 Tablo 1.1 şu şekilde yorumlanabilir: Dengeli bir yük üç fazlı şebekede üçgen çalıştırılırsa yıldız çalıştırılması durumuna göre, 3 (yaklaşık 1.73) kat daha fazla faz akımı ve 3 kat daha fazla hat akımı çeker. Her fazında 6 Ω luk bir direnç bulunan yıldız bağlı bir yük, 240 V hat gerilimi ile besleniyor. Buna göre faz gerilimini, faz ve hat akımlarını bulunuz. 8

13 otorun Yıldız Çalıştırılması Üç fazlı asenkron motorun her faz sargısı bir bobin olarak kabul edilebilir. Bu bobin uçları 1. bobin U-X 2. bobin V-Y 3. bobin W-Z olarak adlandırılsın. Buna göre, üç fazlı asenkron motorun yıldız bağlanması ve yıldız çalıştırılması için gerekli klemens kutusu bağlantıları Şekil 1.10 da verilmiştir. U S T Y X Z S V W T Şekil 1.10: Asenkron motorun yıldız bağlanması Burada, X-Y-Z uçları kısa devre edilmiş ve U-V-W uçları sırasıyla -S-T şebekesine bağlanmıştır. otorun Üçgen Çalıştırılması Üç fazlı asenkron motorun üçgen bağlanması ve üçgen çalıştırılması için gerekli klemens kutusu bağlantıları Şekil 1.11 de verilmiştir. S T U Z S X V Y W T Şekil 1.11: Asenkron motorun üçgen bağlanması Burada U-Z, V-X, W-Y uçları kısa devre edilmiş ve kısa devre edilen bu uçlar sırasıyla -S-T şebekesine bağlanmıştır. üç faktörü (katsayısı) konusunu araştırınız. İleri ve geri güç faktörü kavramlarını açıklayınız. 9

14 Asenkron otorlarda üç iriş ücü Asenkron motorun bir fazına ait güç ifadeleri aşağıdaki şekilde verilir: örünen güç: S =V p p (VA) Aktif güç: P=S cos() (W) eaktif güç: Q=S sin() (VA) Burada V p faz gerilimini, p faz akımını ve cos() güç faktörünü ifade etmektedir. Şekil 1.12 de aktif, reaktif ve görünen güçler arasındaki ilişkiyi geometrik olarak gösteren güç üçgeni verilmiştir. φ P Q S Burada Pisagor teoremi uygulandığında, 2 2 S = P + Q Şekil 1.12: üç üçgeni bağıntısı elde edilir. Üç fazlı asenkron motorun toplam giriş güçlerini bulmak için bir faz güç değerleri üç ile çarpılır: S = 3V = 3V in p p l l P = S cos( φ) in in Q = S sin( φ) in in BuradaV l hat gerilimini ve hat akımını ifade etmektedir. Yukarıdaki ifadeler, motorun yıldız veya l üçgen çalıştırılmasından bağımsızdır. Kayıplar ve Çıkış ücü Asenkron motorun aktif giriş gücü P in, statorda bakır ve demir kayıplarına uğradıktan sonra stator-rotor arasındaki hava boşluğundan rotora aktarılır, buna rotorun giriş gücü denir ve P g ile gösterilir. Benzer şekilde rotor giriş gücü, rotorda bakır kayıplarına uğrar ve bu kayıplardan sonra kalan güç, mekanik güç P m olarak adlandırılır. otorun çıkış gücü P ise mekanik güçten rüzgar, sürtünme ve kaçak yük out kayıplarının çıkarılmasıyla bulunur. Şekil 1.13 te asenkron motorun güç akış diyagramı verilmiştir. 10

15 iriş gücü, P in Stator bakır ve demir kayıpları otor giriş gücü, P g otor bakır kayıpları ekanik güç, P m Kaçak yük kayıpları Sürtünme ve rüzgar kayıpları Çıkış gücü, Pout Verim Şekil 1.13: Asenkron motorun güç akış diyagramı Asenkron motorun verimi çıkış gücünün giriş gücüne oranı olarak tanımlanır: P η = P out in Örnek Problem: Üç fazlı, 60 Hz, 4 kutuplu, 460 V, 20 A lik bir asenkron motor 0.8 geri güç faktörüne sahiptir. Bu motorun stator bakır kayıpları 800 W, rotor bakır kayıpları 400 W tır. Nüve (demir) kayıpları 650 W, sürtünme ve rüzgar kayıpları 200 W ve kaçak yük kayıpları 150 W tır. Buna göre, a. otor giriş gücünü b. Üretilen mekanik gücü c. Watt ve beygir gücü cinsinden çıkış gücünü d. otorun verimini bulunuz. Çözüm: Öncelikle motorun giriş gücü aşağıdaki şekilde hesaplanır. P in =3V p p cos = 3V l l cos = W otor giriş gücü, giriş gücünden stator bakır ve demir kayıplarının çıkarılmasıyla elde edilir: P g = P in stator bakır ve demir kayıpları = = W a. ekanik güç, rotor giriş gücünden rotor bakır kayıplarının çıkarılmasıyla bulunur: P m = P g rotor bakır kayıpları = = W b. Çıkış gücü, mekanik güçten sürtünme, rüzgar ve kaçak yük kayıplarının çıkarılmasıyla bulunur: P out = P m sürtünme, rüzgar kayıpları kaçak yük kayıpları = = W Bir beygir gücü (1 HP) yaklaşık olarak 746 W tır. Bu durumda, beygir gücü cinsinden çıkış gücü P out c. otorun verimi P out η = = = = %82.7 P in 11

16 Asenkron otorlarda Hız Kontrolü Asenkron motorlarda senkron hız; statora uygulanan gerilimin frekansı statorun toplam kutup sayısı P ile ters orantılıdır: f s (Hz) ile doğru orantılı, 120 fs n = (d/d) s P Asenkron motorun rotor hızı ise aşağıdaki şekilde verilir: 120 fs n = n (1 s) = (1 s) r s P Bu bağıntıdan, asenkron motorun rotor hızını etkileyen faktörlerin Statora uygulanan gerilimin frekansı, f s (Hz) Toplam kutup sayısı, P Kayma, s olduğu görülür. otor kayması s ise stator gerilimini değiştirerek, rotor direncini değiştirerek, veya rotor devresine harici kaynaktan gerilim uygulayarak ayrıca değiştirilebilir. Bİ FAZL ASENKON OTOLA Bir fazlı asenkron motorlar evlerde, ofislerde ve endüstriyel uygulamalarda en çok kullanılan motorlardır. Tek fazlı kaynakla beslendiklerinden üç fazlı kaynağın olmadığı durumlarda tercih edilirler. Bir fazlı asenkron motor yapı olarak üç fazlı asenkron motora benzer; sadece tam hızda çalışırken üç faz sargısı yerine tek stator sargısı uyarılır. Bir fazlı asenkron motorlar, üç fazlı asenkron motorlar gibi döner manyetik alan oluşturamazlar. Bu nedenle, bir fazlı asenkron motorlarda başlatma devrelerine ihtiyaç duyulur. Bu bölümde, Yardımcı sargılı Kondansatörlü ölge kutuplu başlatma yöntemlerinden bahsedilecektir. Yardımcı Sargılı Asenkron otor Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorda, ana sargı ile beraber ana sargıdan farklı direnç/reaktans oranına sahip yardımcı sargı kullanılır. Şekil 1.14 te bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorun statoru görülmektedir. Yardımcı sargı Ana sargı Şekil 1.14: Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorun statoru 12

17 Şekil 1.15 te bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorun çalışma devresi verilmiştir. Bu devrede, ana sargı ve yardımcı sargı birbirlerine paralel bağlanmış ve aynı şebekeden beslenmektedir. Ayrıca yardımcı sargıya seri bir merkezkaç anahtarı mevcuttur. otor çalışmaya başladıktan ve belirli bir hıza ulaştıktan sonra merkezkaç anahtar açılarak yardımcı sargıyı devre dışı bırakır. otor ana sargı ile çalışmaya devam eder. a otor y AC Ana sargı erkezkaç anahtar otorun çalışmaya başlaması: Yardımcı sargı Şekil 1.15: Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorun çalışma devresi Bu tip bir motorda, ana sargı kalın telden çok spirli olarak sarılır ve statorun 2/3 ünü kaplar. Yardımcı sargı ise ince telden az spirli olarak sarılır ve statorun 1/3 ünü kaplar. Böylece, ana sargının etkin direnci küçük, endüktif reaktansı büyük; yardımcı sargının etkin direnci büyük, endüktif reaktansı küçük yapılmış olur. Her iki sargı aynı şebeke gerilimiyle beslendiğinde, sargı empedanslarının farklılığından dolayı sargılar üzerinden geçen akımlar arasında bir faz farkı oluşur. Bu durum, Şekil 1.16 da verilen vektör diyagramında görülmektedir. φ a φ y δ y V a Şekil 1.16: Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorda, ana ve yardımcı sargı akımları Bu diyagramda a ana sargı üzerinden geçen akımı, y yardımcı sargı üzerinden geçen akımı, δ ise bu akımlar arasındaki faz farkını göstermektedir. Döner manyetik alanın ve başlangıç torkunun üretilmesi için bu faz farkının 30 kadar olması yeterlidir. Kondansatörlü Asenkron otorlar Bir fazlı kondansatörlü asenkron motorlar Kalkış kondansatörlü Daimi kondansatörlü Kalkış ve daimi kondansatörlü olmak üzere üç grupta incelenebilir. 13

18 Kalkış Kondansatörlü Asenkron otor Kalkış kondansatörlü asenkron motorda, yardımcı sargıya seri olarak bir kondansatör bağlanır. Şekil 1.17 de kalkış kondansatörlü asenkron motorun çalışma devresi görülmektedir. otor çalışmaya başladıktan ve belirli bir hıza ulaştıktan sonra merkezkaç anahtar açılarak yardımcı sargıyı ve kondansatörü devre dışı bırakır. C a otor y AC Ana sargı erkezkaç anahtar Yardımcı sargı Şekil 1.17: Kalkış kondansatörlü asenkron motorun çalışma devresi Bu devrede uygun değerde bir kondansatör (C) seçilerek, yardımcı sargı üzerinden geçen akım referans şebeke geriliminden daha ileri yapılır. Oysaki ana sargı üzerinden geçen akım bu sargının endüktif özelliğinden dolayı referans şebeke geriliminden geridedir. Bu durum, Şekil 1.18 de verilen vektör diyagramında görülmektedir. Şekil 1.18: Kalkış kondansatörlü asenkron motorda, ana ve yardımcı sargı akımları Bu diyagram ve Şekil 1.17 de verilen diyagram karşılaştırıldığında, kondansatör kullanıldığı durumda ana ve yardımcı sargılar üzerinden geçen akımlar arasındaki faz farkının daha iyileştiği görülür. Bilindiği üzere, ana ve yardımcı sargı akımları arasındaki bu faz farkı döner manyetik alanı oluşturur ve rotor dönmeye başlar. Daimi Kondansatörlü Asenkron otor Daimi kondansatörlü asenkron motorda, kalkışta ve çalışmada kondansatör ve yardımcı sargı devrededir. erkezkaç anahtarı yoktur. Şekil 1.19 da daimi kondansatörlü asenkron motorun çalışma devresi görülmektedir. 14

19 C otor AC Ana sargı Yardımcı sargı Şekil 1.19: Daimi kondansatörlü asenkron motorun çalışma devresi Kalkış ve Daimi Kondansatörlü Asenkron otor Kalkış ve daimi kondansatörlü asenkron motorda, yardımcı sargıya seri ama kendi aralarında paralel bağlı iki tane kondansatör kullanılır. Şekil 1.20 de kalkış ve daimi kondansatörlü asenkron motorun çalışma devresi görülmektedir. C 1 C 2 AC Ana sargı Yardımcı sargı Şekil 1.20: Kalkış ve daimi kondansatörlü asenkron motorun çalışma devresi Bilindiği gibi paralel bağlı kondansatörlerin eşdeğer kapasitesi, kapasite değerlerinin toplamına eşittir. Dolayısıyla, Şekil 1.20 de verilen devre için kalkış kondansatör kapasite değeri + olmaktadır. otor çalışmaya başladıktan ve belirli bir hıza ulaştıktan sonra merkezkaç anahtar açılarak kondansatörünü devre dışı bırakır. otor daimi kondansatörü ile çalışmaya devam eder. ölge Kutuplu Asenkron otor Bir fazlı asenkron motorlar arasında en basit ve ucuz olanıdır. Şekil 1.21 de gölge kutuplu asenkron motorun statoru görülmektedir. 15

20 Şekil 1.21: ölge kutuplu asenkron motorun statoru Burada, kutupların bir bölümüne kısa devre bakır halkalar (veya sargılar) yerleştirilmiştir. Bu halkalar gölge kutbu oluşturur. Stator sargısına gerilim uygulandığında oluşan manyetik alan çizgilerinin bir bölümü bu kısa devre halkalarının içinden geçer. Halkalar üzerinde gerilim indüklenir ve kısa devre akımı dolaşmaya başlar. Halkalar üzerindeki bu kısa devre akımı bir manyetik alan oluşturur. İki manyetik alanın etkileşimi sonucu, ana kutuptan gölge kutba doğru hareket eden bir döner manyetik alan yaratılır ve rotor dönmeye başlar. ASENKON OTOLAN ETİKET BİLİLEİ Asenkron motorların özellikleri, bir etiketle (plaka) gövdeleri üzerine monte edilir. otor etiketinde genellikle şu bilgiler bulunur: 1. Üretici firma 2. Faz sayısı 3. övde tipi 4. İşletme türü 5. Kuruluş biçimi 6. ekanik koruma sınıfı 7. Yalıtım sınıfı 8. Anma gerilimi, stator hat gerilimi 9. Anma frekansı, f s 10. Anma akımı, tam yük hat akımı 11. Anma çıkış gücü, P out 12. üç katsayısı, cos( 13. Anma hızı, tam yüklü durumdaki rotor hızı n r 14. Uluslararası elektrik motorları standardı 15. CE uygunluk işareti 16. otor seri numarası 17. Kondansatör değeri (bir fazlı motorlar için) Hatırlanacağı üzere motor giriş gücü etiket bilgileri kullanılarak aşağıdaki şekilde hesaplanır: P in.. cos otor çıkış gücü P out ise etikette belirtilen değerdir. 16

21 Özet Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren aygıta elektrik motoru denir. Asenkron motor, stator ve rotor olmak üzere iki ana bölümden oluşur. Stator motorun duran kısmıdır. Oluklu sac paketi ve bu oluklara yerleştirilmiş döner manyetik alan sargılarından oluşur. otor motorun hareketli kısmıdır. otorlar, sincap kafesli (kısa devreli) ve sargılı (bilezikli) olmak üzere iki çeşittir. Statorda yaratılan döner manyetik alanın dönüş hızına, asenkron motorun senkron hızı denir. Statora uygulanan gerilimin frekansı f s (Hz) ve statorun toplam kutup sayısı P ise, senkron hız devir/dakika (d/d) cinsinden 120 fs n = (d/d) s P şeklinde verilir. Stator döner alanı n s senkron hızında dönerken, asenkron motorun rotoru n r hızında döner. Stator ve rotor arasındaki kayma s ile gösterilir ve aşağıdaki şekilde hesaplanır: ns nr s = n s otor ve stator arasındaki hız, frekans ve indüklenen gerilim bağıntıları aşağıdaki gibidir: n r = (1 s) n s f r E r = sf s = se s Burada V p, p faz gerilim ve akım değerlerini; V l, l hat gerilim ve akım değerlerini; cos(güç faktörünü göstermektedir. Asenkron motorun çıkış gücü ise giriş gücünden kayıpların (stator bakır ve demir, rotor bakır, sürtünme, rüzgar ve kaçak yük kayıpları) çıkarılmasıyla bulunur ve P out ile gösterilir. Asenkron motorun verimi çıkış gücünün giriş gücüne oranı olarak tanımlanır: P η = P out in Asenkron motorun rotor hızı n r = 120f s (1 s) P şeklindedir. Buna göre, asenkron motorun rotor hızını etkileyen faktörler statora uygulanan gerilimin frekansı, toplam kutup sayısı ve kaymadır. Bir fazlı asenkron motor yapı olarak üç fazlı asenkron motora benzer; sadece tam hızda çalışırken üç faz sargısı yerine tek stator sargısı uyarılır. Bir fazlı asenkron motorlar döner manyetik alan oluşturamadıkları için başlatma devrelerine ihtiyaç duyulur. Bu amaçla Yardımcı sargılı Kondansatörlü ölge kutuplu başlatma sistemleri kullanılabilir. Dengeli, yıldız veya üçgen bağlı sistemlerin aşağıdaki özellikleri unutulmamalıdır: Yıldız bağlantıda hat akımı faz akımına eşittir; hat gerilimi faz geriliminin 3 katıdır. Üçgen bağlantıda hat akımı faz akımının 3katıdır; hat gerilimi faz gerilimine eşittir. Ayrıca, dengeli bir yük üç fazlı şebekede üçgen çalıştırılırsa yıldız çalıştırılması durumuna göre, 3 (yaklaşık 1.73) kat daha fazla faz akımı ve 3 kat daha fazla hat akımı çeker. Üç fazlı asenkron motorun toplam giriş gücü aşağıdaki şekilde bulunur: P in =3V p p cos = 3V l l cos() 17

22 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangisi sincap kafesli rotorun bir diğer adıdır? a. Kısa devreli rotor b. Sargılı rotor c. Bilezikli rotor d. Fırçalı rotor e. Kolektörlü rotor 2. Aşağıdakilerden hangisi asenkron motor parçalarından biri değildir? a. Stator b. Bilezikli rotor c. Kolektör d. Sincap kafesli rotor e. otor mili 3. Aşağıdaki bilgilerden hangisi asenkron motor etiketinde bulunmaz? a. Üretici firma b. Sargı spir sayısı c. ekanik koruma sınıfı d. Faz sayısı e. Anma hızı 4. Üç fazlı asenkron motorun bobin uçları 1. bobin U-X 2. bobin V-Y 3. bobin W-Z olarak verilmiştir. Buna göre, aşağıdaki bağlantılardan hangisi bu motoru yıldız çalıştırır? a. U-Z, V-X, W-Y b. U-V, W-X, Y-Z c. U-V-X şebeke, W-Y-Z kısa devre d. U-V-W şebeke, X-Y-Z kısa devre e. V-X-Z şebeke, U-W-Y kısa devre V, 60 Hz, 4 kutuplu üç fazlı bir asenkron motorun tam yüklü durumdaki kayması %5 tir. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi kayma hızıdır? a. 90 d/d b. 80 d/d c. 75 d/d d. 60 d/d e. 50 d/d 6. Aşağıdakilerden hangisi asenkron motorlarda hız kontrol yöntemlerinden biri değildir? a. Statora uygulanan gerilimin frekansını değiştirmek b. Stator kutup sayısını değiştirmek c. Stator gerilimini değiştirmek d. otor direncini değiştirmek e. otor klemensine bağlanan herhangi iki fazın yerini değiştirmek 7. Sincap kafesli asenkron bir motorun etiket değerleri aşağıda verilmiştir: 3 fazlı, Δ bağlı, 4 KW, 2 kutuplu, 415 V, 50 Hz Tam yük stator akımı = 7.2 A üç katsayısı, cos(= 0.891geri (endüktif) Buna göre, aşağıdakilerden hangisi bu motora ait verim değeridir? a. % 94 b. % 87 c. % 80 d. % 75 e. % Aşağıdakilerden hangisi bir fazlı asenkron motor değildir? a. Yardımcı sargılı b. ölge kutuplu c. Şönt d. Kalkış kondansatörlü e. Daimi kondansatörlü 18

23 9. 460V, 60 Hz, 4 kutuplu üç fazlı bir asenkron motorun tam yüklü durumdaki kayması %5 tir. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi rotor hızıdır? a d/d b d/d c d/d d d/d e d/d 10. Aynı faz empedans değerine sahip yıldız ve üçgen bağlı dengeli sistemler aynı şebekeye bağlanmıştır. Buna göre, aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? a. Üçgen bağlantıdaki hat akımı, yıldız bağlantıdaki hat akımının 3 katıdır. b. Üçgen bağlantıdaki hat akımı, yıldız bağlantıdaki hat akımının 3 katıdır. c. Üçgen bağlantıdaki faz akımı, yıldız bağlantıdaki faz akımının 3 katıdır. d. Üçgen bağlantıdaki faz akımı, yıldız bağlantıdaki faz akımının 3 katıdır. e. Üçgen ve yıldız bağlantıların hat akımları eşittir. Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. a Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorların Yapısı başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 2. c Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorların Yapısı başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 3. b Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorların Etiket Bilgileri başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 4. d Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorların Bağlantı Şekilleri başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 5. a Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorların Çalışma Prensibi başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 6. e Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorlarda Hız Kontrolü başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 7. b Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorlarda üç başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 8. c Yanıtınız yanlış ise Bir Fazlı Asenkron otorlar başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 9. d Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorların Çalışma Prensibi başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 10. a Yanıtınız yanlış ise Asenkron otorların Bağlantı Şekilleri başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 19

24 Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 Alternatif akım sistemlerinde üç farklı güç kavramı mevcuttur: Aktif güç (P), görünen güç (S) ve reaktif güç (Q). üç faktörü, aktif gücün görünen güce oranı olarak tanımlanır. 0 ile 1 arasında bir değere sahiptir. Akım ve gerilim arasındaki faz farkı ise, güç faktörü cosφ değerine eşittir. Faz açısının işaretini göstermek amacıyla güç faktörü genellikle ileri veya geri sıfatlarıyla birlikte kullanılır. Kapasitif bir sistemde akım gerilimden ileridedir. Bu durumda ileri güç faktöründen bahsedilir. Benzer şekilde endüktif bir sistemde akım gerilimden geride olduğu için geri güç faktöründen bahsedilir. Sıra Sizde 2 Faz gerilimi: V p = V L 3 = = V Faz akımı: p = V p = =23.1 A 6 Yıldız bağlantıda hat akımı faz akımına eşittir. Dolayısıyla, hat akımı Yararlanılan Kaynaklar Çolak, İ. (2008). Asenkron otorlar. Seçkin Yayınevi, Ankara. Çolak, İ. ve Bayındır,. (2007). Elektrik Kumanda Devreleri. Seçkin Yayınevi, Ankara. Fitzgerald, A.E.; Kingsley, C. ve Umans S.D. (2003). Electric achinery. craw-hill, Boston. Hayta, L. (2005). Elektrik Kumanda Devreleri ve Deneyleri. Birsen Yayınevi, İstanbul. Kılıç,. (2000). Elektrik Atelyesi Kumanda Devreleri. Yüce Yayım, Ankara. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) AC ve DC akineler. Ankara, T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) Elektrik Elektronik Teknolojisi, Kumanda Devre Elemanları. Ankara, Türkmen, Y. ve eçtan, C. Kumanda Devreleri (1). Yeniyol atbaası, İzmir. = 23.1 A. L 20

25

26 2 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; Temel kumanda devre elemanlarını tanımlayabilecek, Verilen bir devrede, temel kumanda devre elemanlarını tanıyabilecek, Temel kumanda devre elemanlarının çalışma prensiplerini açıklayabilecek, Tasarlanılması istenen bir sistemde hangi kumanda devre elemanlarının kullanılması gerektiğine karar verebilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar Kontak Buton Anahtar Sınır Anahtarı öle Düz Zaman ölesi Ters Zaman ölesi Bimetal Termostat Paket Şalter İçindekiler iriş Butonlar Sınır Anahtarları öleler Zaman öleleri Termostatlar Paket Şalterler 22

27 Kumanda Devre Elemanları- İİŞ Elektrik makinalarının ve elektrikli cihazların çalıştırılmalarında kullanılan elemanlara, kumanda devre elemanları denir. Bu bölümde temel kumanda devre elemanlarından butonlar, sınır anahtarları, röleler, zaman röleleri, termostatlar ve paket şalterler ele alınacaktır. Bu temel kumanda elemanlarının yapıları, çalışma prensipleri ve özellikleri hakkında bilgi verilecektir. BUTONLA Butonlar, kumanda devrelerinde, devrenin çalışmasını başlatmak ve durdurmak amacı ile kullanılır. Butonlar, yapılarına göre Ani temaslı buton Kalıcı buton olmak üzere iki kısma ayrılır. Ani temaslı butona basıldığında, buton durumunu değiştirir. Buton üzerindeki etki kalktığında, buton normal konumuna döner. Butonlar çalışma şekillerine göre üç kısımda incelenebilirler: Başlatma butonu Durdurma butonu Çift yollu buton ve ortak uçlu buton Başlatma (Start) Butonu Normalde açık kontaklı butondur. Butona basılınca, açık olan kontak kapanır. Buton üzerindeki etki kalktığında, kapanan kontak açılarak normal konumunu alır. Şekil 2.1 de başlatma butonu sembolü görülmektedir. Durdurma (Stop) Butonu Şekil 2.1: Başlatma butonu sembolü Normalde kapalı kontaklı butondur. Butona basılınca, kapalı olan kontak açılır. Buton üzerindeki etki kalktığında, açılan kontak kapanarak normal konumunu alır. Şekil 2.2 de durdurma butonu sembolü görülmektedir. Şekil 2.2: Durdurma butonu sembolü 23

28 Çift Yollu Butonlar Biri normalde kapalı, diğeri normalde açık iki adet kontağı olan butondur. Butona basılınca, kapalı olan kontak açılır, açık olan kontak kapanır. Buton üzerindeki etki kalktığında, kontaklar normal konumunu alır. Şekil 2.3 te çift yollu buton sembolü görülmektedir. Ortak Uçlu Buton (Jog Buton) Şekil 2.3: Çift yollu buton sembolü Çift yollu butonun iki kontağının birer ucunun ortak olduğu butondur. Biri normalde kapalı, diğeri normalde açık iki adet kontağı vardır. Butona basılınca, kapalı olan kontak açılır, açık olan kontak kapanır. Buton üzerindeki etki kalktığında, kontaklar normal konumunu alır. Şekil 2.4 te ortak uçlu buton sembolü görülmektedir. Kalıcı Buton Şekil 2.4: Ortak uçlu buton (Jog buton) sembolü Kalıcı butona basıldığında, buton durumunu değiştirir. Buton üzerindeki etki kalktığında, buton normal konumuna dönmez, yani basıldığı şekilde kalır. Ancak, ters yöndeki başka bir etki, kalıcı butonun normal konumuna dönmesini sağlayabilir. Şekil 2.5 te kalıcı buton sembolü görülmektedir. Burada, Başlatma ve Durdurma butonları arasında mekanik bir bağlantı mevcuttur. Bağlantıyı sağlayan kol (A) noktası etrafında dönebilir. Başlatma butonuna basıldığında, bu buton ve mekanik bağlantı nedeniyle durdurma butonu kapanır. Durdurma Başlatma A Anahtarlar Şekil 2.5: Kalıcı buton sembolü En çok kullanılan kumanda elemanlarından olan anahtarlar, kalıcı tipte butonlardır. Şekil 2.6 da normalde açık anahtar sembolü görülmektedir. SN ANAHTALA Şekil 2.6: Normalde açık anahtar sembolü Hareketli sistemlerde konum algılama işleminde kullanılan anahtarlara, sınır anahtarı denir. Sınır anahtarları normalde açık veya normalde kapalı tek kontaktan veya biri normalde kapalı, diğeri normalde açık iki kontaktan oluşabilir. İki kontaktan fazla kontağı olan sınır anahtarları da mevcuttur. Şekil 2.7 de çeşitli sınır anahtarlarının sembolleri görülmektedir. 24

29 Şekil 2.7: (a) Normalde açık kontaklı (b) normalde kapalı kontaklı ve (c) iki konumlu sınır anahtar sembolleri Yapılarına göre sınır anahtarları ekanik sınır anahtarları anyetik sınır anahtarları olmak üzere iki kısma ayrılırlar. ekanik Sınır Anahtarları ekanik sınır anahtarları makaralı ve pimli olmak üzere iki çeşittir. akaralı Sınır Anahtarları akaralı sınır anahtarları, genelde, aygıtın sabit kısmına bağlanır. Aygıtın hareketli kısmında bulunan bir çıkıntı sınır anahtarının makarasına çarptığında, kontaklar konum değiştirir. Örneğin, iki konumlu bir sınır anahtarında kapalı olan kontak açılır, açık olan kontak kapanır. Şekil 2.8 de makaralı sınır anahtarların görünüşleri verilmiştir. Pimli Sınır Anahtarları Şekil 2.8: akaralı sınır anahtarların görünüşleri Pimli sınır anahtarları, genelde, aygıtın sabit kısmına bağlanır. Aygıtın hareketli kısmında bulunan bir çıkıntı sınır anahtarının pimine çarptığında, kontaklar konum değiştirir. Şekil 2.9 da pimli sınır anahtarın görünüşü verilmiştir. Şekil 2.9: Pimli sınır anahtarın görünüşü 25

30 anyetik Sınır Anahtarları anyetik sınır anahtarı, sabit mıknatıs ve kontak bloğu olmak üzere iki kısımdan oluşur. Sabit mıknatıs aygıtın hareketli kısmına, kontak bloğu ise aygıtın sabit kısmına bağlanır. Kontak bloğundaki parçalardan biri, manyetik maddeden (mıknatıs tarafından çekilebilen madde) yapılır. anyetik maddelere örnek olarak demir, nikel, kobalt, çelik ve bu maddelerin alaşımları gösterilebilir. Aygıt çalışırken, kontak bloğu ile sabit mıknatıs karşı karşıya geldiğinde, sabit mıknatıs kontağın manyetik parçasını kendine doğru çeker ve kontakların konum değiştirmesine neden olur. Şekil 2.10 da manyetik sınır anahtarın yapısı gösterilmektedir. Kontak bloğu Sabit mıknatıs Şekil 2.10: anyetik sınır anahtarın yapısı Yapılarına göre sınır anahtarları ani temaslı ve kalıcı tipte olabilir. Ani temaslı sınır anahtarlarında, sınır anahtarının kontaklarının konum değiştirmesine neden olan etki ortadan kalktığında kontaklar normal konumuna döner. Kalıcı tip sınır anahtarlarında ise, sınır anahtarının kontaklarının konum değiştirmesine neden olan etki ortadan kalksa bile kontaklar aynı konumda kalır. Ancak, ters yöndeki başka bir etki, kalıcı tip sınır anahtarlarının kontaklarının normal konumuna dönmesini sağlayabilir. Sınır anahtarları endüstride asansörler, vinçler, takım tezgahları ve bant sistemleri gibi hareketli sistemlerde kullanılır. ÖLELE anyetik alanla aktive olan anahtarlardan reed kontakları aratırınız. Küçük güçteki elektromanyetik anahtarlara, röle denir. öleler elektromıknatıs, palet ve kontaklar olmak üzere üç kısımdan oluşur. Şekil 2.11 de bir rölenin yapısı, görünüşü ve sembolü verilmiştir. Elektromıknatıs, demir nüve ve üzerine sarılmış bir bobinden ibarettir. Bobin uçlarına gerilim uygulandığında, nüve mıknatıslık özelliği kazanarak paleti kendine doğru çeker. Bu hareket sonucu, palet üzerindeki kontaklar konum değiştirir, açık olan kontak kapanır, kapalı olan kontak açılır. ölelerde bir veya daha fazla sayıda kontak bulunabilir. ölenin paletine bağlanmış bir yay kontakların normal konumda kalmalarını sağlar. Şekil 2.11 de verilen rölede, biri normalde açık (1-2), diğeri normalde kapalı (1-3) iki adet kontak vardır (a) (b) (c) Şekil 2.11: Bir rölenin (a) yapısı, (b) görünüşü ve (c) sembolü 26

31 öle bobinleri hem doğru hem de alternatif akımda çalışabilir. öle doğru akımda kullanılacaksa, demir nüve tek parçadan yapılır. Bu rölelerde, artık mıknatisiyet nedeniyle, paletin nüveye yapışık kalmasını önlemek için nüvenin palete bakan kısmına plastik pullar konur. öle alternatif akımda kullanılacaksa, rölenin demir nüvesi silisli sac paketinden yapılır. Ayrıca, alternatif akımın yön ve değer değişimlerinden paletin etkilenerek titreşim yapmasını önlemek için, nüvenin ön yüzüne açılan oluklara bakır halkalar yerleştirilir. ZAAN ÖLELEİ ölelerin çalışma, çekme ve bırakma gerilimlerini tanımlayınız. öle bobini enerjilendikten veya röle bobininin enerjisi kesildikten belirli bir süre sonra kontakları konum değiştiren rölelere, zaman rölesi denir. Bazı zaman rölelerinde gecikme ile konum değiştiren kontaklar yanında ani konum değiştiren kontaklar da bulunabilir. Zaman röleleri, genelde, küçük akım değerlerini taşımak üzere tasarlandıklarından güç devrelerinde kullanılmazlar. Zaman röleleri, çalışma şekillerine göre Çekmede ecikmeli Tip (Düz) Zaman ölesi Düşmede ecikmeli Tip (Ters) Zaman ölesi olmak üzere iki ana grupta incelenebilir. Çekmede ecikmeli Tip (Düz) Zaman ölesi Bobine gerilim uygulanmaya başladığı anda zaman sayımı başlar ve belirlenen süre sonunda röle kontağı konum değiştirir, açık olan kontak kapanır, kapalı olan kontak açılır. erilim kesildiğinde röle kontağı ani olarak normal konumuna döner. Şekil 2.12 de düz zaman rölesi ve gecikme ile konum değiştiren kontakları görülmektedir; normalde açık, zaman gecikmeli kapanan kontak K ile normalde kapalı, zaman gecikmeli açılan kontak ise A ile gösterilmiştir. K A Şekil 2.12: Düz zaman rölesi ve kontaklarının sembolleri Düşmede ecikmeli Tip (Ters) Zaman ölesi Bobine gerilim uygulanmaya başladığı anda röle kontağı ani olarak konum değiştirir ve bobin enerjili kaldığı sürece kontak bu konumunu korur. Bobine uygulanan gerilim kesildikten sonra zaman sayımı başlar ve belirlenen süre sonunda röle kontağı normal konumuna döner. Şekil 2.13 te ters zaman rölesi ve gecikme ile konum değiştiren kontakları görülmektedir, normalde açık, zaman gecikmeli açılan kontak A ile normalde kapalı, zaman gecikmeli kapanan kontak ise K ile gösterilmiştir. A K Şekil 2.13: Ters zaman rölesi ve kontaklarının sembolleri Ters zaman rölelerinin kullanım alanları düz zaman rölelerine göre daha sınırlıdır. 27

32 Diğer Zaman öleleri Bu iki temel çalışma prensibine ek olarak, aşağıda bazı önemli zaman rölelerinden bahsedilecektir. Bırakmada ecikmeli Tip (mpuls) Zaman ölesi Çekmede ve Bırakmada ecikmeli Tip Zaman ölesi Flaşör Zaman ölesi Yıldız-Üçgen Zaman ölesi Bırakmada ecikmeli Tip (mpuls) Zaman ölesi Bobine gerilim uygulanmaya başladığı anda röle kontağı ani olarak konum değiştirir ve belirlenen süre sonunda kontak normal konumuna döner. Çekmede ve Bırakmada ecikmeli Tip Zaman ölesi Bobine gerilim uygulanmaya başladığı andan belirli bir süre (gecikme) sonra kontakları konum değiştirir ve bobin enerjisi kesildikten belirli bir süre sonra kontakları normal konumuna döner. Flaşör Zaman ölesi Bobine gerilim uygulanmaya başladığı anda kontakları konum değiştirir, ayarlanan süre sonunda kontakları normal konumuna döner, ve ayarlanan diğer bir süre sonunda kontakları yine konum değiştirir; bu işlemler röle enerjili kaldığı sürece periyodik olarak devam eder. Yıldız-Üçgen Zaman ölesi otorlar kalkış anında, şebekeden yüksek akım çekerler. Bu kalkış akımını düşürmek için genelde, yıldız/üçgen yol verme yöntemi kullanılır. Bu yöntemde, motor ilk olarak yıldız daha sonra üçgen bağlantıda çalıştırılır. Bu anlamda yıldız-üçgen zaman röleleri belirlenen bir süre (2-4 saniye) sonunda, yıldız bağlantının devreden çıkartılıp üçgen bağlantının devreye girmesini sağlamak için kullanılır. İç yapılarına göre farklı zaman röleleri: Pistonlu Zaman ölesi otorlu Zaman ölesi Doğru Akım Zaman ölesi Termik Zaman ölesi Termistörlü Zaman ölesi Pistonlu Zaman ölesi Zaman gecikmesinin bir pistonla sağlandığı rölelerdir. Pistonlu zaman röleleri istenildiğinde düz, istenildiğinde ters zaman rölesi olarak çalıştırılabilir. Şekil 2.14 te pistonlu düz zaman rölesinin iç yapısı ve sembolü görülmektedir. 28

33 1 3 5 K 7 A (a) (b) Şekil 2.14: Pistonlu düz zaman rölesinin (a) iç yapısı ve (b) sembolü Düz zaman röle bobinine gerilim uygulandığında karşısındaki paleti çeker. 1-2 nolu kontak ani olarak kapanır ve 3-4 nolu kontak açılır. Palet çekildiğinde, palete bağlı olan yay da pistonu çeker. B bölümündeki akışkanın (yağ veya hava) C-D yollarını izleyerek A bölümüne gelmesiyle piston hareket eder. Piston belirli bir yol aldıktan sonra, 5-6 nolu kontak kapanırken 7-8 nolu kontak açılır. Dolayısıyla bu kontaklar zaman gecikmesiyle konum değiştirir. Bu durum zaman rölesinin devre sembolünde, ilgili kontaklara K (gecikmeli kapanan) ve A (gecikmeli açılan) yazılarak ifade edilir. Bobine uygulanan gerilim kesildiğinde, palet ani olarak aşağı düşer. Pistonun aşağı hareketinde, piston üzerinde bulunan E klepesi hemen açılır. A bölümünde bulunan akışkan da bu klepe üzerinden B bölümüne kolayca geçer ve piston paletle birlikte hızla aşağıya doğru hareket eder. Bu hareket sonucunda, kontaklar ani olarak normal konumuna döner, açılmış olan kontaklar kapanır, kapanmış olan kontaklar açılır. E klepesinin açılma yönü değiştirilirse, röle ters zaman rölesi olarak çalışır. Şekil 2.15 te pistonlu ters zaman rölesinin iç yapısı ve sembolü görülmektedir A 7 K (a) (b) Şekil 2.15: Pistonlu ters zaman rölesinin (a) iç yapısı ve (b) sembolü Pistonlu zaman rölelerinde, zaman ayarı D kanalının ayarlanmasıyla yapılır. 29

34 otorlu Zaman ölesi Zaman gecikmesinin senkron bir motorla sağlandığı rölelerdir. otor miline bağlı bir dizi dişliden ve kontaklardan oluşur. Şekil 2.16 da motorlu zaman rölesinin iç yapısı ve sembolü görülmektedir. otor çalışmaya başladığında, dişliler Şekil 2.16 da gösterilen yönlerde döner ve bir süre sonra A dişlisi (sonuncu dişli) üzerinde bulunan P pimi kontak çubuğuna vurur. Normalde kapalı olan kontak (1-2 nolu) açılır, normalde açık olan kontak (3-4 nolu) kapanır. Dolasıyla, motor ilk çalışmaya başladıktan belirli bir süre sonra kontaklar konum değiştirir. P pimi kontak çubuğuna vurduğunda motor frenlenir ve durur. Bu esnada, motor üzerinden akım geçmesi, motor için bir sakınca oluşturmaz ve senkron motor rotoru kilitlenmiş olarak çalışabilir. Senkron motorun akımı kesildiğinde, bir yay P pimini başlangıç pozisyonuna getirir ve kontaklar normal konumuna döner. otorlu zaman röleleri sadece düz zaman rölesi olarak çalışabilirler. Doğru Akım Zaman ölesi Şekil 2.16: otorlu zaman rölesinin (a) iç yapısı ve (b) sembolü Zaman gecikmesi, röleye ek olarak konan yardımcı elemanlarla sağlanır ve sadece doğru akımda çalışırlar. Bakır halkasız, bakır halkalı ve kondansatörlü diye üç çeşittir. Bakır Halkasız Zaman ölesi Bakır halkasız zaman rölesi, bir röle ve bu röle bobinine paralel bağlanmış bir S anahtarından ibarettir. Şekil 2.17 de bakır halkasız zaman rölesinin iç yapısı görülmektedir. Burada, S anahtarı kapatıldığında, üreteç kısa devre olacağı için, üretece seri olarak ayrıca bir direnci bağlanmıştır. Şekil 2.17: Bakır halkasız zaman rölesinin iç yapısı Bobine gerilim uygulandığında karşısındaki paleti çeker ve röle kontakları konum değiştirir. S anahtarı açık olduğu sürece kontaklar bu konumlarını korur. S anahtarı kapatıldığında, kısa devre olan röle bobini üzerinden geçen akım azalarak sıfır olur. Akımın azalarak sıfır olması, manyetik alanın değişmesine neden olur. Değişen manyetik alan, röle bobini üzerinde bir gerilim indükler ve bu gerilim bobin üzerinden bir kısa devre akımı dolaştırır. Dolayısıyla, S anahtarı kapatıldıktan belirli bir süre sonra palet bırakılır ve röle kontakları normal konumuna döner. Ters zaman rölesi olarak çalışır. Bu tip bir röleyle 2.5 saniye kadar bir gecikme sağlanabilir. 30

35 Bakır Halkalı Zaman ölesi Bakır halkalı zaman rölesi bir elektromıknatıs, palet, bakır halka ve kontaklardan oluşur. Bakır halka, nüvenin üzerine yerleştirilir ve röle bobini bunun üzerine sarılır. Şekil 2.18 de bakır halkalı zaman rölesinin iç yapısı görülmektedir. Şekil 2.18: Bakır halkalı zaman rölesinin iç yapısı Anahtar kapatılıp bobine gerilim uygulandığında, karşısındaki paleti çeker ve röle kontakları konum değiştirir. Anahtar açılınca, röle akımı kesilir ve manyetik alan sıfıra doğru düşer. Değişen manyetik alan içinde kalan bakır halkada bir gerilim indüklenir ve bu gerilim bakır halka üzerinden bir akım dolaştırır. Dolayısıyla, anahtar kapatıldıktan belirli bir süre sonra palet bırakılır ve röle kontakları normal konumuna döner. Ters zaman rölesi olarak çalışır. Bu tip bir röleyle 1 saniye kadar bir gecikme sağlanabilir. Kondansatörlü Zaman ölesi Kondansatörlü zaman rölesi, bir röle ve bu röle bobinine paralel bağlanmış bir kondansatörden ibarettir. Şekil 2.19 da kondansatörlü zaman rölesinin iç yapısı görülmektedir. Şekil 2.19: Kondansatörlü zaman rölesinin iç yapısı Anahtar kapatıldığında bobine ve kondansatöre gerilim uygulanır. Bobin karşısındaki paleti çeker ve röle kontakları konum değiştirir. Bu arada kondansatör üreteç gerilimiyle şarj olur. Anahtar açılınca, röle akımı kesilir. Fakat şarj olmuş kondansatör röle bobini üzerinden bir akım dolaştırır. Dolayısıyla, anahtar kapatıldıktan belirli bir süre sonra palet bırakılır ve röle kontakları normal konumuna döner. Ters zaman rölesi olarak çalışır. Kondansatörlü zaman rölelerinde, zaman ayarı kondansatör değerinin değiştirilmesiyle yapılır. 31

36 Termik Zaman ölesi Zaman gecikmesinin ısıyla sağlandığı rölelerdir. Termik zaman rölesi ısıtıcı, bimetal ve kontaktan ibarettir. Şekil 2.20 de termik zaman rölesinin iç yapısı ve sembolü gösterilmiştir. Şekil 2.20: Termik zaman rölesinin (a) iç yapısı ve (b) sembolü Termik zaman rölesinde, ısıtıcı eleman seramik bir tüp üzerine sarılır. sıtıcının çekeceği akım, ısıtıcıya seri olarak bağlanan bir 1 direnciyle sınırlanır. Bimetal, uzama katsayıları farklı iki metal şeridin birleştirilmesiyle elde edilir ve termik zaman rölesinde seramik tüp içinde bulunur. Anahtar kapatılıp, ısıtıcı elemana gerilim uygulandığında sıcaklık derecesi yükselir. Seramik tüp ve içindeki bimetal ısınmaya başlar. Bimetalin sıcaklık derecesi yükseldikçe uzama katsayısı yüksek olan metal şerit diğer metal şeride doğru (Şekil 2.20 için sağ taraf) eğilmek ister. Fakat bimetaldeki diğer metal şerit belirli bir süre buna engel olur. Bimetaldeki eğilme kuvveti uygun değere yükseldiğinde, bimetal sağa doğru hareket eder. Normalde kapalı olan (1-3 nolu) kontak açılır ve normalde açık olan (2-3 nolu) kontak kapanır. Dolayısıyla, anahtar kapatıldıktan belirli bir süre sonra kontaklar konum değiştirir. Düz zaman rölesi olarak çalışır. Termistörlü Zaman ölesi Bir termistör ve rölenin seri olarak bağlanmasından oluşan rölelerdir. Termistör, sıcaklıkla direnci değişen bir elemandır. Termistörler, pozitif sıcaklık katsayılı (positive temperature coefficient, PTC) ve negatif sıcaklık katsayılı (negative temperature coefficient, NTC) olmak üzere iki çeşittir. Pozitif katsayılı termistörde sıcaklık derecesi arttıkça, termistör direnci artar. Negatif katsayılı termistörde ise sıcaklık derecesi arttıkça, termistör direnci azalır. Şekil 2.21: Termistörlü zaman rölesi Şekil 2.21 de negatif sıcaklık katsayılı bir termistör ve bir röle kullanılarak elde edilen termistörlü zaman rölesi gösterilmiştir. Bu devrede, A anahtarı kapatıldığında, termistörün yüksek ilk direnci yüzünden devreden küçük değerde bir akım geçer. Bu akım rölenin enerjilenmesi için yeterli değildir. Dolayısıyla röle bobininden akım geçtiği halde, palet çekilmez ve röle kontakları konumunu korur. Diğer 32

37 taraftan, termistörden geçen akım termistörün ısınmasına neden olur. sınan termistörün direnci azalmaya ve devreden geçen akımın değeri artmaya başlar. Devre akımının değeri rölenin çekme akımına ulaştığında palet çekilir ve röle kontakları konum değiştirir. Dolayısıyla, anahtar kapatıldıktan belirli bir süre (gecikme) sonra röle kontakları konum değiştirmiş olur. Düz zaman rölesi olarak çalışır. Palet çekildikten sonra, rölenin empedansı büyür ve devreden geçen akım azalır. Böylelikle, termistördeki sıcaklık yükselmesi durur ve devre kararlı çalışmaya başlar. A anahtarı açılıp röle akımı kesildiğinde, kontaklar ani olarak normal konumlarına döner. TEOSTATLA Katı, sıvı ve gazların sıcaklık derecelerinin sabit tutulması amacıyla kullanılan kumanda elemanlarına, termostat denir. Termostatlar, ısıtma veya soğutma sitemlerinde kullanılırlar. Örneğin, termostatlar binalarda, su ısıtmalarda, fırınlarda, elektrik ütülerinde, otomobil radyatörlerinde ve önceden belirlenen sabit sıcaklığın gerekli olduğu cihazlarda kullanılır. Şekil 2.22 de çeşitli termostat görünüşleri verilmiştir. Şekil 2.22: Termostat görünüşleri enel olarak, termostat, sıcaklıktaki değişimi mekanik harekete çevirir ve bu mekanik hareket ısıtma veya soğutma sistemlerinin kontrolünde kullanılır. Termostatlar, yapılarına göre üç kısımda incelenebilirler: Düz bimetal ve metal kontaklı termostatlar Körüklü termostatlar Sarmal bimetal ve civa tüplü kontaklı termostatlar Düz Bimetal ve etal Kontaklı Termostatlar Bimetal ve kontaklar olmak üzere iki kısımdan oluşur. Bimetal, uzama katsayıları farklı iki metal şeridin birleştirilmesiyle elde edilir. Şekil 2.23 te soğuk ve sıcak durumda, düz bimetal ve metal kontaklı bir termostat gösterilmektedir. Bimetal ısındığında, uzama katsayısı büyük olan metal diğer metalin üzerine doğru eğilir. Bimetalin bu hareketiyle, termostatta kapalı olan kontak açılır, açık olan kontak kapanır. Şekil 2.23: Soğuk ve sıcak durumda, bimetal ve kontaklar 33

38 Körüklü Termostatlar Bu tip termostatlarda ısı değişimlerini mekanik harekete çevirme, yüksek genleşme katsayılı sıvı ile doldurulmuş bir körükle yapılır. Şekil 2.24 te soğuk ve sıcak durumda, körüklü bir termostat gösterilmektedir. Şekil 2.24: Soğuk ve sıcak durumda, körük ve kontaklar Körüklü termostatta, körük ince ve uzun bir boruyla küçük bir depoya bağlıdır. İnce boru ve ucundaki küçük depo nedeniyle bu tip termostatlara, kuyruklu termostat da denilmektedir. Termostadın deposu sıcaklığın denetleneceği yere konur. Deponun bulunduğu yerdeki sıcaklık derecesi yükselirse, depodaki sıvı genleşir. Bu esnada, körük diyaframı yukarıya doğru genişler ve termostadın kapalı kontağı açılır, açık kontağı kapanır. Sıcaklık derecesinin düşmesinde (soğumada), bu olayın tersi olur. Sarmal Bimetal ve Civa Tüplü Kontaklı Termostatlar Bazı termostatlarda, düz bimetal yerine sarmal bimetal, metal kontak yerine de civa tüplü kontak kullanılır. Şekil 2.25 te bu tip bir termostadın soğuk ve sıcak durumları gösterilmektedir. Şekil 2.25: Soğuk ve sıcak durumda, sarmal bimetal ve civa tüplü kontaklar Sarmal bimetal ve civa tüplü kontaklı termostadın bulunduğu yerdeki sıcaklık derecesi yükselirse, bimetal uzar. Bimetale bağlı cam tüp ve tüp içindeki civa saat yönünde hareket eder. Cam tübün sağ ucu aşağıda olduğunda, bu tarafta bulunan civa da kontak parçalarını birleştirir. Sıcaklık derecesi düşerse, sarmal bimetal toplanır. Cam tübün sağ ucu yukarıda olduğunda, civa diğer uca kayar ve kontak parçalarının arası açılır. Termostatlar, çalışma şekillerine göre düz ve ters olmak üzere iki çeşittir: Düz Çalıan Termostatlar Düz çalışan termostatlar, sıcaklık derecesi düşünce kontaklarını kapatırlar, yükselince açarlar. Bu tip termostatlar, sıcaklık derecesinin belirli bir değerin üstüne çıkmasının istenmediği yerlerde kullanılırlar. (40 serisi) 34

39 Ters Çalışan Termostatlar Ters çalışan termostatlar, sıcaklık derecesi yükselince kontaklarını kapatırlar, düşünce açarlar. Bu tip termostatlar, sıcaklık derecesinin belirli bir değerin altına düşmesinin istenmediği yerlerde kullanılırlar. (80 serisi) enelde, düz çalışan termostatlar ısıtıcılarda, ters çalışan termostatlar ise soğutucularda kullanılır. Termostatlar, kullanım yerlerine göre oda, su ve katı madde termostatları olmak üzere üçe ayrılırlar: Oda Termostatları Oda sıcaklığının sabit tutulmasında kullanılan termostatlardır. Su Termostatları Su ve yağ gibi sıvıların sıcaklık derecelerinin sabit tutulmasında kullanılan termostatlardır. Su termostatlarının yapısı oda termostatlarının yapısına oldukça benzer. Su termostatlarında, ısı değişimlerini mekanik harekete çevirme, düz veya sarmal bimetalle ya da körükle yapılır; metal veya civa tüplü kontaklar kullanılır. Katı adde Termostatları Katı maddelerin sıcaklık derecelerinin kontrolünde kullanılan termostatlardır. Örneğin generatörlerde, sargıların ve yatakların sıcaklık dereceleri termostatlarla kontrol edilir. Bu gibi yerlerde kullanılan termostatlar, ya kullanıldıkları yerin sıcaklık derecesini belirli bir değerde tutarlar ya da sıcaklık derecesinin yükseldiğini ilgili birimlere bildirirler. Katı madde termostatları, genelde, kapalı yapılırlar. PAKET (PAKO) ŞALTELE Bir eksen etrafında dönebilen bir mil üzerine art arda dizilmiş dilimlerden oluşan çok konumlu anahtarlara paket şalter denir. Paket şalterler, genelde, düşük güçlü elektrikli iş elemanlarının çalıştırılmasında ve kumanda devrelerinde butonların yerine kullanılabilir. Yapısı ve Çalışması Şekil 2.26 da art arda dizilmiş dilimlerden oluşan bir paket şalter görünüşü verilmiştir. Şekil 2.26: Paket şalter görünüşü Paket şalterin her bir dilimi sabit ve hareketli parçalar olmak üzere iki kısımdan oluşur. Sabit parça üzerine kontaklar yerleştirilir. Her bir dilimde iki, üç, veya dört adet kontak bulunabilir. İstenilen kontak sayısını elde etmek için uygun sayıda dilim art arda dizilir. Böylece, paket şalterlere istenildiği kadar kontak konulabilir. Bir eksen etrafında dönebilen hareketli parça ise, eksantrik olarak yapılır. Bu eksantrik parça üzerindeki girinti ve çıkıntılar, kontakların açılıp kapanmalarını sağlarlar. Paket şalterin kumandası, üzerinde bulunan kolun çevrilmesiyle yapılır. Dönen eksantrik parça üzerinde bulunan çıkıntıların karşısındaki kontaklar açık, girintilerin karşısındaki kontaklar ise kapalıdır. Şekil 2.27 de üç konumlu (A-B-C) bir paket şalterin, her bir konumdaki durumu gösterilmiştir. 35

40 Bu paket şalterin, (a) (b) (c) Şekil 2.27: Paket şalterin (a) (A) konumu, (b) (B) konumu ve (c) (C) konumu (A) konumunda (3-4) nolu kontak kapalı, (1-2) ve (5-6) nolu kontaklar açıktır. (B) konumunda (1-2) ve (5-6) nolu kontaklar kapalı, (3-4) nolu kontak ise açıktır. (C) konumunda tüm kontaklar, eksantrik parça üzerinde bulunan girintilerin karşısında oldukları için, kapalıdır. Paket şalterin (B) ve (C) konumları incelenirse, her iki konumda da (1-2) ve (5-6) nolu kontakların kapalı olduğu görülür. Bunlardan (1-2) nolu kontak, (B) konumundan (C) konumuna geçerken hiç açılmaz dolayısıyla durumunu korur. Oysaki (5-6) nolu kontak, (B) konumundan (C) konumuna geçerken, dönen eksantrik parça üzerindeki çıkıntıdan dolayı önce açılır, sonra tekrar kapanır. Bir paket şalterin kontak sayısı, kontakların açılıp kapanmaları ve konumları hakkındaki bilgiler, çalışma diyagramı denilen bir tabloda verilir. Şekil 2.28 de yukarıda yapısı ve çalışması açıklanan paket şaltere ait çalışma diyagramı görülmektedir A B C Şekil 2.28: Paket şalter çalışma diyagramı Çalışma diyagramının sol sütununda bulunan satırlar paket şalterin konumlarını, üst satırında bulunan sütunlar ise paket şalterin kontaklarını gösterir. Bu tip bir diyagramda konum satırı ve kontak sütununun kesiştiği kare ya boş bırakılır, ya da (X) işareti konulur. Kare boşsa, ilgili kontak bu konumda açık; kare içinde (X) işareti varsa ilgili kontak bu konumda kapalıdır. İki (X) işareti arasındaki dikey çizgi, konum geçişinde kontağın hiç açılmadan kapalı konumunu koruduğu anlamına gelir. Örneğin, bu paket şalterde (B) konumundan (C) konumuna geçilirken (1-2) nolu kontak hiç açılmadan kapalı konumunu korumuştur. Çalışma diyagramının sol tarafında bulunan (B) ve (C) konumları arasındaki kırık ok, bu paket şalterin yaylı olduğunu gösterir. Burada, paket şalter (C) konumuna getirildikten sonra serbest bırakılırsa, yay nedeniyle bu konumda kalmayıp, (B) konumuna döner. 36

41 Özet Bu bölümde temel kumanda devre elemanlarından butonlar, sınır anahtarları, röleler, zaman röleleri, termostatlar, paket şalterler ele alınmıştır. Bu temel kumanda elemanlarının yapıları, çalışma prensipleri ve özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Bu bölümde anlatılan temel kumanda devre elemanları ve sembolleri aşağıdaki tabloda özetlenmiştir. öle bobini Düz zaman rölesi Kumanda Elemanı Başlatma butonu Sembolü Ters zaman rölesi Durdurma butonu otorlu zaman rölesi Çift yollu buton Termik zaman rölesi Ortak uçlu (Jog) buton Kalıcı buton Normalde açık, zaman gecikmeli kapanan kontak K A Normalde kapalı, zaman gecikmeli açılan kontak A Normalde açık anahtar Normalde açık kontak Normalde kapalı kontak Normalde açık kontaklı sınır anahtarı Normalde açık, zaman gecikmeli açılan kontak Normalde kapalı, zaman gecikmeli kapanan kontak A K Normalde kapalı kontaklı sınır anahtarı İki konumlu sınır anahtarı 37

42 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangisi başlatma butonunun sembolüdür? a. b. c. d. e. 2. Aşağıdakilerden hangisi durdurma butonunun sembolüdür? a. b. c. d. e. 3. Aşağıdakilerden hangisi, hareketli sistemlerde konum algılama işleminde kullanılan bir kumanda devre elemanıdır? a. Başlatma butonu b. Jog buton c. Sınır anahtarı d. öle e. Termostat 4. Aşağıdakilerden hangisi manyetik rölenin yapısında bulunmaz? a. Demir nüve b. Bobin c. Kontak d. Bimetal e. Palet 5. Aşağıdakilerden hangisi iç yapılarına göre zaman rölelerinden biri değildir? a. Pistonlu zaman rölesi b. otorlu zaman rölesi c. Doğru akım zaman rölesi d. Termik zaman rölesi e. Düz zaman rölesi 6. Aşağıdakilerden hangisi, düz zaman rölesi için doğrudur? a. Düşmede gecikmeli tip zaman rölesidir. b. Bırakmada gecikmeli tip zaman rölesidir. c. Flaşör zaman rölesidir. d. Çekmede ve bırakmada gecikmeli tip zaman rölesidir. e. Çekmede gecikmeli tip zaman rölesidir. 7. Aşağıdakilerden hangisi bir doğru akım zaman rölesidir? a. otorlu zaman rölesi b. Pistonlu zaman rölesi c. Termistörlü zaman rölesi d. Kondansatörlü zaman rölesi e. Termik zaman rölesi 8. Aşağıdakilerden hangisi katı, sıvı ve gazların sıcaklık derecelerinin sabit tutulması amacıyla kullanılan bir kumanda devre elemanıdır? a. Termistör b. Termostat c. Sınır anahtarı d. Termik zaman rölesi e. Paket şalter 38

43 9. Aşağıdakilerden hangisi paket şalter için doğrudur? a. Paket şalterlere istenildiği kadar kontak konulabilir. b. Eksantrik parça üzerinde bulunan çıkıntıların karşısında bulunan kontaklar kapalıdır. c. Yüksek güçlü iş elemanlarının çalıştırılmasında kullanılırlar. d. Kumanda devrelerin de butonların yerine kullanılamazlar. e. Kontakları, eksantrik parça üzerindedir. 10. Bir paket şalterin çalışma diyagramındaki (X) işareti ne anlama gelir? a. İlgili kontağın hiç kapanmadan açık konumunu koruduğunu gösterir. b. Paket şalterin yaylı olduğunu gösterir. c. İlgili kontağın bu konumda kapalı olduğunu gösterir. d. İlgili kontağın önce kapandığını, sonra tekrar açıldığını gösterir. e. İlgili kontağın önce açılıp, sonra tekrar kapandığını gösterir. Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. a Yanıtınız yanlış ise Butonlar başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 2. b Yanıtınız yanlış ise Butonlar başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 3. c Yanıtınız yanlış ise Sınır Anahtarları başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 4. d Yanıtınız yanlış ise öleler başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 5. e Yanıtınız yanlış ise Zaman öleleri başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 6. e Yanıtınız yanlış ise Zaman öleleri başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 7. d Yanıtınız yanlış ise Zaman öleleri başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 8. b Yanıtınız yanlış ise Termostatlar başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 9. a Yanıtınız yanlış ise Paket Şalterler başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 10. c Yanıtınız yanlış ise Paket Şalterler başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 39

44 Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 anyetik alanla aktive olan anahtarlara reed kontak denilmektedir. eed kontak, içinde asal gaz bulunan bir cam tüp içine yerleştirilmiş demir-nikel alaşımlı kontaktan ibarettir. anyetik alana girince kontak konum değiştirir, açık olan kontak kapanır, kapalı olan kontak açılır. Ortam asal gaz olduğu için, oksitlenme ve korozyondan etkilenmez, dolayısıyla uzun ömürlüdür. Ayrıca temassız algılama yapıldığı için, reed kontakların anahtarlama hızları ve güvenilirlikleri oldukça yüksektir. eed kontakların endüstride beyaz eşyadan, otomotiv ve sağlık sektörüne kadar oldukça geniş ve çeşitli kullanım alanı vardır. Sıra Sizde 2 öle etiketinde belirtilen gerilim değeri rölenin nominal gerilim değeridir. ölenin çalışma gerilimi: ölenin nominal gerilim değerinin %85-%110u arasındadır. ölenin çekme gerilimi: öle paletinin çekilerek, palet üzerindeki kontakların konum değiştirdiği minimum gerilim değeridir. ölenin bırakma gerilimi: öle paletinin bırakılarak, palet üzerindeki kontakların normal konumuna döndüğü maksimum gerilim değeridir. Yararlanılan Kaynaklar Badur, Ö. (1996). Elektrik Kumanda Devreleri. illî Eğitim Basımevi, İstanbul. Çolak, İ. ve Bayındır,. (2007). Elektrik Kumanda Devreleri. Seçkin Yayınevi, Ankara. Hayta, L. (2005). Elektrik Kumanda Devreleri ve Deneyleri. Birsen Yayınevi, İstanbul. Kılıç,. (2000) Elektrik Atelyesi Kumanda Devreleri.Yüce Yayım.İstanbul T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) Elektrik Elektronik Teknolojisi, Kumanda Devre Elemanları. Ankara. Türkmen, Y. ve eçtan, C. Kumanda Devreleri (1). Yeniyol atbaası, İzmir. 40

45

46 3 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; Kumanda devresi çıkış elemanlarını tanımlayabilecek, Kumanda devresi çıkış elemanlarının devre bağlantılarını ve çalışma prensiplerini açıklayabilecek, Kumanda devresi motor koruma elemanlarını tanımlayabilecek, Kumanda devresi motor koruma elemanlarının devre bağlantılarını ve çalışma prensiplerini açıklayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar Kontaktör Selenoid Valf Buşonlu Sigorta Otomatik Sigorta Bıçaklı Sigorta Aşırı Akım ölesi erilim Koruma ölesi Faz Sırası ölesi Faz Koruma ölesi Frekans Koruma ölesi İçindekiler iriş Sinyal Lambaları Kontaktörler Selenoid Valfler Sigortalar Koruma öleleri Termistörler 42

47 Kumanda Devre Elemanları- İİŞ Bu bölümde, kumanda elemanlarının tanıtılmasına çıkış elemanlarından sinyal lambaları, kontaktörler ve selenoid valfler ile devam edilecektir. İşletmelerde motorların bazı iç ve dış etkilerden dolayı yanması veya arızalanması iş akışının sürekliliğini aksatır ve işletmelerin büyük ekonomik zarara uğramasına sebep olur. Bu istenmeyen durumu önlemek için sistemde motorlar uygun koruma elemanları ile korunmalıdır. Dolayısıyla bu bölümde motor koruma elemanları olan sigortalar ve koruma rölelerinede yer verilmiştir. SİNYAL LABALA Bir kumanda devresinin veya elemanın çalışıp çalışmadığını, devrede enerji akışı olup olmadığını ışıkla gösteren elemana sinyal lambası denir. Bir sinyal lambası şekli ve devre sembolü Şekil 3.1 de verilmiştir. (a) (b) Şekil 3.1: Bir sinyal lambası (a) şekli ve (b) devre sembolü Sinyal lambaları kumanda devrelerinde en çok kullanılan elemanlardan biridir. Vidalı ya da geçmeli olabilirler. Kumanda devresi gerilimine uygun (12 V, 24 V V vb.) sinyal lambaları mevcuttur. Sinyal lambası olarak 6V ile 380 V arası standart gerilimlere uygun neon lambaların yanında 36 V gibi düşük gerilimli kumanda devrelerine uygun akkor flemanlı lambalar da kullanılır. Farklı renkte ve tipte sinyal lambası elde etmek için, duy sabit kalmak şartıyla lamba üzerindeki cam renklendirilmektedir. Örnek 3.1: Şekil 3.2 de bir sinyal lambasının butonla çalışmasına bir örnek verilmiştir. Butona basıldığında devre tamamlanır ve lamba yanar. Buton basılı olmadığı sürece lamba yanmaz. Başlatma butonu P N Şekil 3.2: Basit bir devre örneği Sinyal lambaları kumanda devresinde çoğunlukla kontaktör veya röle gibi kumanda devre elemanları kontakları üzerinden çalışır. Ana pano veya kumanda merkezlerinde, işletmelerde makine takibi için 43

48 sinyal lambaları kullanılır. Eletrik tablolarına bağlamada, sinyal lambasının gövdesi tablonun arka tarafında kalır. Sinyal lambasının bombeli ve renkli camı tablonun ön yüzünde bulunur. enellikle, yeşil sinyal lambası devrenin çalıştığını, sarı lamba durduğunu ve kırmızı lamba devrede bir arıza olduğunu veya koruma elemanlarının devreye alındığını gösterir. Sinyal lambalarının devreye bağlanmasında kumanda devre prensipleri açısından nelere dikkat edilmelidir? KONTAKTÖLE Elektrik devrelerinde akımları açıp kapamaya, taşımaya ve kesmeye yetenekli tahrik sistemi ile uzaktan kumanda edilebilen büyük güçteki elektromanyetik şaltere kontaktör denir. Kontaktör devreyi çok sık açıp kapamaya elverişlidir. Termik röle ile birlikte kullanıldığında devreyi aşırı yüke karşı korur. Kullanım yerleri çok çeşitlidir; elektrik motorlarına yol verilmesinde, kompanzasyon, ısıtma cihazlarının devreye girip çıkması gibi neredeyse bütün devrelerde ve sistemlerde kullanılırlar. Kontaktörlerin Yapısı ölelerde olduğu gibi kontaktörler de elektromıknatıs, palet ve kontaklar olmak üzere üç kısımdan oluşur. Kontaktörün iç yapısı ve devre sembolleri Şekil 3.3 de verilmiştir. Bobinler (Elektromıknatıs) Şekil 3.3: Kontaktörün iç yapısı ve sembolü Elektromıknatıs bir demir nüve ve üzerine sarılmış bobinden meydana gelir. Bobine gerilim uygulandığında geçen akım, manyetik alan oluşturarak mıknatısiyet meydana getirir. Kontaktör bobinleri de doğru veya alternatif akımla çalışırlar. Her iki akımla çalışacak kontaktörlerin demir nüveleri genellikle E şeklinde yapılırlar. Alternatif akımla çalışan kontaktörün nüvesi silisli sacların paketlenmesiyle yapılır. Nüvenin ön yüzüne açılan oluklarda bakır halkalar oluşur. Bakır halkalar; alternatif akımın yön ve değer değişimlerinden etkilenerek titreşim, yani gürültü yapmasını önlemek içindir. Doğru akımla çalışan kontaktörlerde E şeklindeki demir nüve, yumuşak demirden ve tek bir parça olarak yapılır. 44

49 Palet Kontaktör nüvesinin hareketli kısmına palet denir. Demir nüvenin mıknatıslanması ve yayların itmesi sonucu hareket eder. Palet üzerine kontaklar monte edilmiştir. Palet, yerçekimi kuvvetiyle veya bir yay aracılığı ile demir nüveden uzakta bulunur. Demir nüve mıknatıslandığında paleti çeker ve bazı kontaklar açılırken bazı kontaklar kapanır. Demir nüveye sarılı bobinin enerjisi kesildiğinde, yayların itmesi sonucunda palet eski konumuna döner. Kontaklar Kontaklar akım devresinde karşılıklı olarak yerleştirilmiş metal alaşımlı, manyetik bir tahrik sistemi aracılığı ile açılıp kapanan anahtarlardır. Kontakların yapımında genellikle gümüş, grafit, nikel, wolfram, bakır, kadmiyum, tungsten ve molibden'den yapılmış alaşımlar kullanılır. Daha yumuşak yapıda olan gümüş-grafit alaşımlardan yapılmış kontaklar sabit (alt) kontaklarda, daha sert olan gümüş-wolframlı kontaklar ise hareketli (üst) kontaklarda kullanılır. Hareketli kontakların yapısı bombelidir. Dolayısıyla, açma-kapama işleminde bombeli ve sert alaşımlı kontaklar, yumuşak sabit kontaklar üzerinde yer yaparlar. Bu sayede en düşük geçiş direnci elde edilir. Kontak temas dirençlerinin düşük olması için, hareketli kontağın sabit kontağa çok iyi temas etmesi gerekir. Fakat, gereğinden fazla kontak baskı kuvveti, sürtünme ve ark aşınmalara sebep olarak kontakların ömrünü azaltır. Bunu engellemek için, kontak yapımında kullanılan gümüş-grafit gibi yumuşak alaşımlarda gümüşün sertliğinin arttırılması yoluna gidilmektedir. Palet üzerine monte edilen hareketli kontakların bir kısmı kontaktör çalışmaz iken açık konumda, bir kısmı ise kapalı konumdadır. Bobin enerjisiz iken bazı kontaklar açık konumda bekler. Bobin enerjilendiğinde açık kontaklar kapalı, kapalı kontaklar ise açık hale gelir. Kontaktör üzerinde istenenden fazla kontak vardır. Bu kontaklardan bazıları konum değiştirirken yıpranırken, bazıları kullanılmadığından yıpranmaz. Bu dengesizliği önlemek için devre akımı fazla ise boş kalan kontaklar diğer kontaklarla paralel bağlanır, devre gerilimi yüksekse boş kontaklar diğer kontaklara seri bağlanır. Kontaktörde iki tip kontak mevcuttur. Bunlar : üç kontakları (Ana Kontaklar) Kumanda kontakları (Yardımcı Kontaklar) üç kontakları, ana akım yolu üzerinde bulunur ve yük akımını taşırlar. Yardımcı kontaklara göre yüksek akıma dayanıklı olup, motor vb. alıcıları çalıştırmak için kullanılırlar. Bu nedenle yapıları büyüktür. Kumanda kontakları, isminden de belli olduğu üzere kumanda sisteminde kullanılır ve kumanda devresinin akımını taşırlar. Termik aşırı akım rölesi, zaman rölesi, ısı kontrol rölesi, mühürleme vb. gibi düzeneklerin çalıştırılmasında görev yaparlar. Bu kontakların ana akım kontaklarına göre mukavemetleri düşüktür. Bu nedenle yapıları küçüktür ve ana akım devresine bağlanmamalıdır. Kumanda kontak çeşitleri şunlardır: a. Kapatıcı kontak: Kontaktör bobini enerjili (açık) iken açık, kontaktör bobini enerjisiz (kapalı) iken kapalı olan kontaktır. b. Açıcı kontak: Kontaktör bobini enerjili (açık) iken kapalı, kontaktör bobini enerjisiz (kapalı) iken açık olan kontaktır. c. Enversör kontak: Bazı kontaktörlerde bulunur. Kapatıcı ve açıcı kontakların kombinasyonu olup iki hareketli ve bir sabit kontak elemanından oluşur. d. Silici kontak: Bazı kontaktörlerde bulunur. Kontaktörün kapanması esnasında kısa süreli olarak kapanıp sonra açılan kontaktır. Bu kontak türlerinden başka erken ya da geç açıcı/kapatıcı gibi özel kontak türleri de vardır. Kontaktörün tipine, gücüne ve kullanıldığı yerdeki işletme şartlarına göre bir kontaktörde yardımcı kontak türlerinden biri, birkaçı veya daha da fazlası bulunabilir. 45

50 Kontaktörlerin Çalışma Prensibi Kontaktörün çektirme bobinine enerji verildiğinde, alt gövde silisli sacları üzerinde bir manyetik alan indüklenir.bu manyetik alan üst gövde silisli saclarını kendisine doğru çeker.üst gövde silisli sacları üzerinde bulunan hareketli kontak bloğuna monte edilmiş olan hareketli kontak baralarıyla birlikte aşağıya doğru çekilir. Bu çekilme işlemi sonunda, hareketli kontaklar sabit kontaklara temas eder, bu arada açtırma yayının mukavemetini de yenerek silisli saclar birbirleriyle yüzeysel temas sağlarlar. Böylece devre tamamlanarak akım iletilmiş olur. Çektirme bobinin enerjisi kesildiğinde, açtırma yayı üst gövde silisli sacını ve dolayısıyla hareketli kontağı yukarıya doğru iterek, sabit kontakla temasını keser. Böylece devreden akım geçişi engellenmiş olur. Kontaktörlerde palet demir nüveden uzakta bulunur ve paletin çekebilmesi, bobine anma geriliminin uygulanması ile sağlanır. Palet çekildikten sonra, bobin gerilimi belli bir değere kadar düşürülürse palet yine çekik kalır, düşürülmeye devam edilirse palet açılır. Alternatif akım kontaktörleri normal gerilimlerinin %50 veya %60 ında, doğru akım kontaktörleri ise normal gerilimlerinin %20 veya %50 sinde paletlerini bırakırlar. Dolayısıyla, bobini doğru akıma bağlanmış kontaktörlerde paletin bırakıldığı gerilim çok küçüktür. Bu nedenle bu kontaktörlere başlangıçta büyük, daha sonra küçük gerilim uygulanır. öle ile kontaktör arasında ne fark vardır? Kontaktörlerin Karakteristik Büyüklükleri Kontaktörlerin önemli karakteristik büyüklükleri kısaca şu şekilde verilebilir: Akım cinsi: Kullanılacak kontaktörün seçiminde hangi akım türüyle (doğru veya alternatif) çalışacağı dikkate alınır. Nominal Frekans (f): Kontaktörün bağlanacağı şebekenin frekansıdır. Ülkemizde 50 Hz kullanılır. Nominal erilim (Un): Kontaktörün kullanıldığı yerdeki şebeke geriliminin nominal değeridir. Nominal İşletme erilimi (Ue): Nominal işletme gerilimi, nominal işletme akımı ile kontaktörün kullanılıp kullanılmayacağını belirler. Kontaktörün kapama ve açma kapasiteleri ile kullanma kategorisi işletme gerilimi ile ilgilidir. Nominal İzolasyon erilimi (Ui): Kontaktörün izolasyon dayanımını belirleyen gerilim değeri olup izolasyon muayeneleri buna göre yapılır. Nominal Çalıştırma veya Kumanda erilimi (Uc): Elektromanyetik kontaktörlerde bobine uygulanacak gerilim olup, kumanda akım devresinin çalıştırılması için bu gerilim esas alınır. Kontaktörler nominal kumanda geriliminin % sınırları arasında kusursuz olarak çalıştırılabilirler. Nominal Akım (n): Kontaktör devreye girdiğinde sınır ısınmanın ve sınır sıcaklık derecesinin aşılmayacağı akım değeridir. Nominal İşletme Akımı (e): İmalatcı tarafından bildirilir. Nominal işletme gerilimine, nominal frekansa, işletme cinsine, kullanma kategorisine bağlıdır. Çoğunlukla nominal işletme akımı yerine nominal işletme gerilimi ile motorun en büyük gücü verilir. Buna kontaktörün Nominal İşletme ücü denir. Sürekli Termik Akım (th): Sürekli termik akım, EC e göre yapılan sıcaklık artış testine göre belirlenir. Kontaktörün sürekli termik akımı imalatçı tarafından bildirilen en büyük akım değeridir. Kontaktörün dış muhafazası olmadan hava akımı olmayan bir ortamda sekiz saatlik çalıştırmada kontaktörün hiçbir bölümünde aşırı sıcaklık derecesi sınır değerini aşmayacak şekilde kontaktör üzerinden geçirilebilecek olan maksimum akımdır. 46

51 Bobin Tutma ücü: Elektromanyetik kondansatörlerde mıknatıs çekildikten sonra bobinden geçen akımla bobin çalışma geriliminin çarpımı olan güçtür. Alternatif akımda VA, doğru akımda W olarak verilir. Elektriksel Ömür: Kontaktörün elektriksel aşınmaya karşı dayanıklılığını belirler. Kontaktörün tamir edilmeden yük altında (akım yolundan geçerken) yaptığı açıp kapama sayısını belirler. ekanik Ömür: Kontaktörün ısınmaya karşı dayanıklılığını belirler. Yüksüz durumda (akım yolundan geçmezken) kontaktörün açıp kapama sayısı ile belirlenir. Kontaktör Arızaları İşletmelerde çalışma esnasında kontaktörler hatalı kullanımlar ve işletme şartlarına uygun olmayan çalışma şekli dolayısıyla arızalanabilir. Bu yüzden sisteme ve işletmenin bulunduğu ortama göre doğru kontaktör seçilmelidir. Kontaktörlerde en sık görülen arızalar, nedenleri ve alınması gereken önlemler şu şekilde özetlenebilir: Kontaktör bobininin enerji kablolarının gereğinden uzun olması, büyük gerilim düşümü meydana getirir ve kontaktörün kapanması zorlaşır. Dolayısıyla, bobin enerji kabloları uygun boyutta seçilmelidir. Nüvenin paleti çekmeye başladığı an ile paletin nüveye yapıştığı an arasında hava boşluğunun manyetik geçirgenliğinin düşük olması kontaktör bobininin anma değerinden daha fazla akım çekmesine sebep olur. Eğer palet ile nüve arası toz vb. nedenlerle dolarak paletin nüveye tam yapışması engellenirse, kontaktörün kapanmasını zorlaştırır ve kontaktör zamanla yanar. Bu problemleri önlemek için kontaktörün çalıştığı ortamda toz, kir veya buna benzer parçacıkların olmaması veya yüksek hava akımıyla temizlenmesi gerekir. İşletmede çalışma esnasında kontaktör kontaklarının yapışma olayı meydana gelmişse kontaklardan geçen yüksek akımın nedeni araştırılmalı ve buna yönelik tedbirler alınmalıdır. Çok sık açma kapama yapan kontaktörlerde normal çalışma gerçekleşse dahi nüve palet yapışması sırasında oluşan yüksek ısı zamanla soğuyamaz ve bobinin yanmasına sebep olabilir. Bu tip çalışma durumu için yarı iletken kontaktörlerin seçilmesi daha uygun olabilir. Kontaktör bobinleri anma değerinin üzerindeki ve altındaki gerilim değerlerinde yanabilir. Kontaktör bobinine uygulanan gerilim değeri ve frekansına dikkat edilmelidir. Kontaktör bobininin beslendiği hat üzerindeki klemens gevşeklikleri gerilim düşümünü arttıracağı için tehlikelidir. Ayrıca paleti yüzeye tam oturmayan veya bakır halkası zarar gören kontaktörler de arıza yönünden kontrol edilmelidir. Aşırı akım ve kısa devreler sırasında kontaklar üzerinde özellikle kontak temas noktalarında oluşan ısı ve bu durumda açma yapan kontaklarda oluşan arkın meydana getirdiği yüksek ısı kontak arızalarına ve malzeme kayıplarına neden olur. Kontak dirençlerinin 0.5 Ω u geçmemesine dikkat edilmelidir. Kontaktör Seçimi Kontaktör seçiminin en önemli noktalardan birisi, yükü iyi anlayabilmek ve ani yük karakteristik büyüklüklerini iyi tespit edebilmektir. otorlar için kontaktör seçiminde önemli seçim parametreleri; İşletme gerilimi (Ue) ve akımı (e), Bobin gerilimi, Kontak ömrü, Doğru ve alternatif akım olduğu Kalkış sıklığı, Operasyon sayısı dır. 47

52 Kontaktör Çeşitleri Kontaktörler akım cinsine, imalat durumuna ve kullanıldıkları yerlere göre sınıflandırılırlar. Akım cinsine göre: Doğru akım kontaktörleri Alternatif akım kontaktörleri İmalat durumuna göre: Elektromanyetik kontaktörler Basınçlı havalı kontaktörler Elektro-pnomatik kontaktörler Kullanıldığı yere göre: üç kontaktörü Yardımcı kontaktör Örnek 3.2: Şekil 3.4 deki devrede durdurma, başlatma butonları, mühürleme kontaktörü ve bir lamba ile oluşturulan bir mühürleme devresi görülmektedir. Durdurma butonu Başlatma butonu P N Şekil 3.4: Bir mühürleme devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü enerjilenecek ve lamba yanmaya başlayacak, aynı anda kontaktörünün Başlatma butonuna paralel bağlı olan kontağı kapanacak ve akım üzerinden geçmeye başlayacaktır. Dolaysıyla Başlatma butonu bırakıldığında akım kontağından geçerek kontaktörünü enerjili tutmaya devam edecektir. Durdurma butonu kontaktörünün enerjisini kesecek ve dolayısıyla lamba enerjiden kesilecek ve sönecektir. SELENOİD VALFLE Elektrik enerjisiyle çalışan elektromanyetik musluklara veya vanalara, selenoid valf adı verilir. Selenoid valfler, hava, gaz, su, yağ ve buhar gibi akışkanlar için kullanılırlar. Elektrik akımının manyetik etkisinden yararlanılarak yapılan selenoid valfler ile elektrik enerjisi doğrusal hareket enerjisine dönüştürülür. Akışkanlara ait borular, selenoid valfe vidalanarak veya rakor somunla bağlanırlar. 48

53 (a) (b) Şekil 3.5: Selenoid valfin (a) iç yapısı ve (b) sembolü Bir selenoid valfte bulunan önemli parçalar, bobin, diyafram, kapak gövde olarak sıralanabilir. Bir selenoid valfin iç yapısı Şekil 3.6 da verilmiştir. Şekil 3.6: Selenoid valfin iç yapısı Selenoid bobinleri, farklı gerilimlerde, doğru veya alternatif akımda çalışacak şekilde çeşitli olarak yapılırlar. Selenoid bobini basit bir silindirik sargıdır ve bu sargıya elektrik akımı verildiğinde elektrikli bir mıknatıs gibi çalışır. Bobin içinde bulunan demir nüve, valfin diyaframıyla mekaniksel olarak bağlıdır. Demir nüve ve dolayısıyla diyafram bir yay ile aşağıya doğru bastırıldığından, selenoid valf normal durumda kapalı olur. Selenoid valfin bobini şebekeye bağlandığında, demir nüve ve diyafram yukarıya çekilir. Valf açılır ve akışkan sol taraftaki girişten sağ taraftaki çıkışa geçmiş olur. Selenoid valfler, direk etkili veya pilot kontrollü olmak üzere iki farklı prensipte çalışabilirler. Direk etkili selenoid valflerde diyafram yoktur ve akışkanın akışının durdurulması veya akıtılması çekirdek üzerindeki sızdırmazlık elemanı ile sağlanır. Bu tip selenoid valfler daha ziyade küçük kapasiteler için ve akış yuvasının küçük olduğu konstrüksiyonlar için uygundur. Pilot kontrollü valflerde ise akışkanın akışının durdurulması veya akış yolunun açılması diyafram ile sağlanır. Bu tip selenoid valflerde diyafram üzerindeki basınç dengesi bozulunca valf konum değiştirir. Bir kumanda devresinde kullanılacak selenoid valf seçilirken; kullanma amacı, hat bağlantı ölçüsü, çalışma voltajı, kullanılacak akışkanın basınç, sıcaklık gibi özellikleri dikkate alınmalıdır. 49

54 SİOTALA Sigortalar, devreyi normal çalışma akımının üzerindeki daha büyük akımlara, kısa devrelere ve insanları meydana gelecek muhtemel kazalara karşı koruyan bir devre elemanıdır. Devreye seri olarak bağlanır ve öngörülen devre şartlarında (örneğin, üzerinde yazılı değerden fazla akım geçtiğinde) akımları otomatik olarak keser. Sigortalar, Buşonlu sigortalar Otomatik sigortalar (Otomatlar) Bıçaklı sigortalar olmak üzere üç çeşittir. Buonlu Sigorta Buşonlu sigorta, koruma görevini üzerinden geçen akım değeri öngörülen belli bir değeri belli bir süre aşması durumunda içerisinde bulunan telin erimesiyle devreyi kesmek suretiyle gerçekleştirir. Buşonlu sigorta, gövde, buşon ve buşon kapağı olmak üzere üç ana parçadan oluşur (bkz. Şekil 3.7). Şekil 3.7: Bir (a) buşonlu sigorta, (b) iç yapısı ve (c) sembolü övde, sigortanın devreye bağlanmasını sağlayan ve gerilim altındaki parçaların yalıtılmasını sağlayan sabit kısımdır. Buşon, akımı kesme düzeneğini (sigortanın eriyen teli, telleri veya şeridi) kapsayan değiştirilebilen kısımdır. Sigorta buşonu şu kısımlardan oluşur: Buşon gövdesi: Aşırı akım ve kısa devre akımının ısıl etkisine dayanıklı porselenden yapılan alt ve üst kapakları bulunan bir parçadır. Erime teli: Öngörülen akım kademesine maruz kaldığında eriyerek devreyi kesen özel alaşımlı teldir. Kuvars kumu: Erime telinin devreyi kesmesi anında meydana gelen olumsuz etkiyi azaltmak için kullanılan ısıya dayanıklı malzemedir. Sinyal pulu: Erime telinin uç kısmına takılır ve telin kopması halinde yerinden ayrılarak buşonun attığını gösterir. Buşon kapağı, dış kısmı porselenden, vidalı kısmı pirinçten yapılan, buşonun içine vidalandığı parçadır. Buşon kapağının dışa bakan yüzeyine cam konulmuştur. Bu cam, sigortanın atması anında sinyal pulcuğunun fırlayarak etrafa zarar vermesini önler. 50

55 Otomatik Sigorta Otomatik sigortalar, anahtarları sayesinde bağlı bulundukları devrenin kolayca açılıp kapanmasını sağlamak suretiyle bağlı bulundukları devreyi koruyan sigortalardır. Bir otomatik sigortanın iç yapısı Şekil 3.8 de gösterilmektedir. ark hücresi çıkış manyetik açma düzeneği mandal açma kapama düzeneği ark kanalı kontaklar gövde termik açma düzeneği giriş Şekil 3.8: Bir otomatik sigortanın iç yapısı Herhangi bir arıza durumunda otomatik sigortanın anahtarı aşağı iner, devreyi açar ve anahtar yukarı kaldırılarak sigorta yeniden devreye sokulur. Ancak devredeki arıza devam ettiği sürece anahtar yukarı kaldırılsa dahi özel mekanizması sayesinde sigortanın yeniden devreye alınması, mümkün olmaz. Şekil 3.9 da farklı sayıda anahtarı bulunan otomatik sigortalar örneklenmiştir. Şekil 3.9: Bazı otomatik sigortalar Otomatik sigortaların L tipi ve tipi olarak adlandırılan iki çeşidi mevcuttur. L tipi: Priz, aydınlatma ve kumanda akım devrelerinde kullanılır. Aşırı akım durumunda hemen atar. Öngörülen akımın 3.5 katından 5 katına kadar olan değerlerde çalışır. tipi: otor ve transformator koruma devrelerinde kullanılır. Aşırı akım durumunda gecikmeli olarak devreyi açar. Öngörülen akımın 7 katından 10 katına kadar olan değerlerde çalışır. Uygulamada kullanılan otomatik sigortalar 0,5 1 1,6 2, amperlik değerlerde üretilmektedir. Bıçaklı Sigorta Buşonlu ve otomatik sigortaların kullanılamayacağı 100 amper ve daha yukarı değerlerde olan akımları kesmek için kullanılan sigortalardır. Şekil 3.10 da bir bıçaklı sigorta görülmektedir. 51

56 Şekil 3.10: Bıçaklı sigorta Bıçaklı sigortanın çalışma prensibi buşonlu sigortalarla aynıdır. Bu sigortalar trafo, endüstri, şalter gibi birçok sistem ve cihazda kullanılır. Bu tip sigortalar sigorta altlığı ve sigorta buşonu olmak üzere 2 kısımdan oluşur. Sigorta altlığı: Sigortanın bağlanılacağı yere montajını sağlayan malzemedir. İzole edilmiş kısmı üzeri steatit kaplı porselenden, bıçaklar ise gümüş kaplı elektrolitik gümüş kaplı bakırdan yapılmıştır. Buşon: övde ve bunun iki ucuna monte edilmiş ve eriyen tel ile birbirine bağlanan bıçaklardan oluşan kısımdır. KOUA ÖLELEİ Kumanda devrelerinde temel eleman motordur. Çünkü sistemlerdeki amaç motor tarafından üretilen mekanik enerjiyi farklı çalışma alanlarında kullanmaktır. otorda meydana gelen herhangi bir arıza sistemin tamamen durmasına neden olacağından, motorun korunması kumanda devrelerinin düzgün çalışması bakımından çok önemlidir. Koruma röleleri asenkron motorların arızalanmasını önlemek için kumanda devresine eklenir. Ancak koruma rölesi tek başına motoru koruyamaz. Bobini koruma rölesinin kapalı kontağına seri olarak bağlanan bir kontaktör ile kullanılmalıdır. Bu kısımda anlatılacak olan koruma röleleri şunlardır: Aşırı akım rölesi erilim koruma rölesi Faz sırası rölesi Faz koruma rölesi Frekans koruma rölesi Aşırı Akım ölesi Elektrik motorlarını aşırı akımlardan korumak için kullanılan elamanlara aşırı akım rölesi adı verilir (bkz. Şekil 3.11). Kumanda devrelerinde kullanılan diğer bir koruyucu eleman olan sigortalar çalışma karakteristiği gereği motor koruma için kullanılamazlar. Bir motorun üzerinden uzun süreli aşırı akım geçmesi motorun sıcaklık derecesini yükselterek motorun arızalanmasına sebep olur. otora seri olarak bağlanan aşırı akım röleleri uzun süreli aşırı akım geçişlerinde motoru devreden çıkarır. Kısa süreli aşırı akımlarda ise motor tehlikeye girmeyeceğinden rölenin motoru devreden çıkarmaması gerekir. Bu da yavaşlatıcı bir elemanla sağlanır. otorun üzerinden herhangi bir sebeple geçen bir aşırı akıma karşı devreyi kormak için aşırı akım rölesi çalışır, yani kontağı açılır. Bu rölenin kontağının tekrar kapanması, yani kontaktörün normal konumuna dönmesi için çoğu aşırı akım rölesinin üzerinde bulunan reset butonuna basılabilir. Ancak bu yapılmadan önce devrede aşırı akıma sebep olan arızanın çözüldüğünden emin olmak gerekir. Bazı aşırı akım rölelerinde 52

57 ise, örneğin otomatik kurmalı röleler, reset butonu bulunmaz ve devrenin açılmasından bir süre sonra röle kontaktörünün normal konumuna dönmesi otomatik olarak gerçekleşir. Şekil 3.11: Aşırı akım rölesi Aşırı akım rölelerinin seçilmesinde ve bağlanmasında dikkat edilmesi gereken bazı hususlar şunlardır: Koruma yapılan devrenin nominal çalışma akım değeri mutlaka dikkate alınmalıdır. Devrenin akımından daha küçük akım değerlerinde seçilen bir röle, devrenin normal çalışmasına müsaade etmeden devreyi açacaktır. ölenin devrenin akımından daha büyük akım değerlerinde seçilmesi halinde, devre herhangi bir nedenle aşırı akım çektiğinde, röle devreyi açmayacak ve devrenin zarar görmesine neden olacaktır. Aşırı akım rölesi mutlaka bir kontaktör ile kullanılmalıdır. Aşırı akım rölesinin kapalı kontakları, kontaktör bobinine seri bağlanmalıdır. Aşırı akım röleleri manyetik ya da termik esaslı olabilir. anyetik Aırı Akım ölesi Elektrik akımının manyetik alan etkisiyle çalışan rölelerdir. Bu rölenin yapısı ve devredeki sembolü Şekil 3.12 de verilmiştir. Şekil 3.12: anyetik aşırı akım rölesinin (a) iç yapısı ve (b) sembolü Bir manyetik aşırı akım rölesi elektromıknatıs, kontak ve yavaşlatıcı olmak üzere 3 kısımdan oluşur. Elektromıknatısın bobini güç devresinde motora seri olarak bağlanır. öle devredeyken elektromıknatısın 53

58 bobininden motorun akımı da geçer. otor herhangi bir nedenle normalin üzerinde akım çekmeye başlarsa, bobinin oluşturduğu mıknatısiyet artar ve nüveyi yukarı doğru çekmek ister. Nüvenin ani hareketi yağ dolu bir silindir içinde hareket eden bir pistonla önlenir. Alıcının çektiği aşırı akım, 1 2 dakika boyunca sürecek olursa piston düzeneği yukarı doğru kaymayı sürdürür. Sonuçta nüve yukarı çıktığından kumanda kontakları konum değiştirerek motoru çalıştıran kontaktörün akımının kesilmesine yol açar. eset butonuna basıldığı taktirde motor yeniden çalıştırılabilir. Termik Aırı Akım ölesi otor akımının yarattığı ısının etkisiyle çalışan aşırı akım rölelerine, termik aşırı akım rölesi adı verilir. Termik aşırı akım röleleri, endirekt ısıtmalı, direkt ısıtmalı ve ergileyici alaşımlı olmak üzere üç tipte üretilir: Endirekt (dolaylı) ısıtmalı: Endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi ısıtıcı, bimetal ve kontak olmak üzere 3 kısımdan oluşur (bkz. Şekil 3.13 (a) ). Bu rölede alıcının akımı ısıtıcı adı verilen ve motora seri olarak bağlanan küçük güçlü bir direnç üzerinden geçer. Herhangi bir nedenle motor aşırı akım çekerse direncin oluşturduğu sıcaklık artar ve bimetal ısınır. sınan bimetal bükülerek kapalı olan kontağı açar ve motoru devreden çıkarır. Direkt ısıtmalı: Direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölelerinin yapısı Şekil 3.13 (b) de gösterilmiştir. Bu rölelerde ısıtıcı bulunmaz. otor akımı bimetal içinden geçer. Herhangi bir nedenle motor aşırı akım çekerse, bimetal ısınır, bükülür ve kapalı olan kontağı açar. Böylece motor devreden çıkmış olur. Direkt ve endirekt ısıtmalı termik aşırı akım röleleri üzerinlerinde bulunan bir ayar vidasıyla arzulanan motor akımına ayarlanır ve bu ayarlanan bu değerler arasında çalışırlar. (a) (b) (c) Şekil 3.13: (a) Endirekt ve (b) direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi iç yapısı ve (c) sembolü Ergileyici alaşımlı: Ergileyici alaşımlı termik aşırı akım rölesinin yapısı Şekil 3.14 de verilmiştir. Herhangi bir nedenle motorun aşırı akım çekmesi halinde, ısıtıcıdan geçen akımın tüpteki alaşımı eritmesi ve tüpün içindeki dönebilen diğer bir tübün serbest kalarak kapalı bulunan kontağı açıp motoru devre dışı bırakması yoluyla çalışır. Ancak bu aşırı akım rölelerinde akım ayarı yapılmaz. Dolayısıyla fazla kullanışlı değildir. 54

59 Şekil 3.14: Ergileyici alaşımlı termik aşırı akım rölesinin iç yapısı Endirekt ısıtmalı aırı akım rölesindeki ısıtıcının faydası nedir? Örnek 3.3: anyetik aşırı akım rölelerinin üç fazlı motor devrelerine bağlanışı Şekil 3.15 de verilmiştir. Bağlantıda üç faz üzerine konan üç manyetik aşırı akım rölesi, rölenin (AA) bir kapalı kontağını kumanda etmektedir. Çalışma devam ederken, motor herhangi bir nedenle uzun süre aşırı akım çekerse, manyetik aşırı akım rölesinin kapalı kontağı açılır. Çalışan kontaktör ve motor devreden çıkar. Böylece motor yanmaktan korunmuş olur. TS AA AA Durdurma butonu Başlatma butonu p (a) (b) Şekil 3.15: Üç fazlı motorun manyetik aşırı akım rölesiyle bağlantısına ait (a) güç devresi (b) kumanda devresi erilim Koruma ölesi Asenkron motorlarda % 8-10 luk gerilim değişmeleri motoru etkilemez. Ancak gerilimin bu sınırları aşması istenmeyen bir durumdur ve motora zarar verir. Önlemek için gerilim koruma röleleri kullanılır. Aşırı erilim Koruma ölesi: Asenkron motorlara uygulanan gerilim artışının %10 dan fazla olduğu durumlarda aşırı gerilim koruma rölesi devreyi açar, motoru devre dışı bırakır. 55

60 Düşük erilim Koruma ölesi: Asenkron motorlara uygulanan gerilim azalması %10 dan fazla olduğu durumlarda düşük gerilim koruma rölesi devreyi açar, motoru devre dışı bırakır. Faz Sırası ölesi Faz sırası rölesi (bkz. Şekil 3.16) ters fazın kritik önem taşıdığı üç fazlı sistemlerin korunmasında kullanılan;, S, T fazlarının faz sırasını kontrol eden elektronik bir röledir. irişine gelen, S, T fazları doğru sıralandığı takdirde röle çeker. otor çalışır. Eger fazlar ters ise röle bırakır, motor çalışmaz. Faz Koruma ölesi Şekil 3.16: Faz sırası rölesi Üç faz ile çalışan motorlarda -S-T fazlarından birisi kesildiğinde motor çalışmaya devam eder. Ancak bu çalışma şekli, son derece tehlikeli ve istenmeyen bir durumdur. Faz koruma röleleri (bkz. Şekil 3.17), üç fazlı motorların iki faza kalması veya fazlardan birisinin geriliminin nominal değerinin %20 altına düşmesi veya yükselmesi gibi durumlarda koruma rölesi olarak kullanılır. Bu röleler, aynı zamanda arızayı duyurur. otorun iki faza kalması halinde, gereksiz yere ısınıp yıpranmaması için çok kısa sürede görev yapar. Frekans Koruma öleleri Şekil 3.17: Faz koruma rölesi Frekans koruma rölesi, bağlı olduğu sistemi, şebeke geriliminin frekans değişimlerine karşı korur. Frekans, ayarlanan alt ve üst sınırlar dışına çıktığında ayarlanan gecikme süresi sonunda röle kontakları pozisyon değiştirir. Aşırı Frekans Koruma ölesi: Artan frekanslarda anma hızının üzerindeki hızlarda asenkron motor, anma momenti ile yüklenmez. Artan frekanslarda demir kayıpları, hızın yükselmesinden sürtünme ve rüzar kayıpları artar. Bunun sonucu kayıplar arttığından verim düşer. Bu gibi durumlar için aşırı frekans koruma röleleri kullanılır. Düşük Frekans Koruma ölesi: Asenkron motorun, düşük frekansta çalışmada hız azaldığından soğutma pervanesinin soğutması yetersiz kalır ve motor ısınır. Dolayısıyla bu durum motora zarar verebilir. Bu sakıncalı durumu önlemek için düşük frekans koruma rölesi kullanılır. 56

61 TEİSTÖLE Sıcaklıkla direnci değişen, yarı iletken elemanlara termistör adı verilir. Sıcaklık ve direnç ilişkisi dikkate alınarak kontrol ve kumanda devrelerinde sıkça kullanılan termistörlerin NTC termistör (Negatif sıcaklık katsayılı) ve PTC termistör (Pozitif sıcaklık katsayılı) olmak üzere iki çeşidi vardır. NTC termistör: Bu tip termistörde, direncin sıcaklıkla değişme katsayısı negatiftir. Dolayısıyla, sıcaklık derecesi arttıkça termistörün direnci azalır, sıcaklık derecesi azaldıkça termistörün direnci artar. PTC termistör: Bu tip termistörde, direncin sıcaklıkla değişme katsayısı pozitiftir. Dolayısıyla, sıcaklık derecesi arttıkça termistörün direnci azalır, sıcaklık derecesi azaldıkça termistörün direnci artar. 10 o C den daha düşük sıcaklık derecelerinde PTC termistör, NTC özelliği gösterir. Yani sıcaklık azaldıkça direnci artar, sıcaklık arttıkça direnci azalır. Bir kumanda devresinde termistör ile termik rölenin beraber kullanılması çok faydalıdır. Bu kullanım ile Kesintisiz işletmelerde aşırı yükten meydana gelen aşırı akıma karşı, Sık duruş ve kalkışlardan doğan ısınmaya karşı, Uzun yol alma ve frenlemeden doğan ısınmaya karşı, Yüksek ortam sıcaklığı ve motor soğutmasının tam olmadığı durumlarda meydana gelecek ısınmaya karşı, Stator ve rotor arasındaki ısınma ve soğuma farklılıklarında meydana gelecek ısı artışına karşı tam koruma sağlanır. 57

62 Özet Asenkron motorlar çeşitli sebeplerden dolayı şebekeden fazla akım çekerler. Bu durumun yaratacağı sakıncaları önlemek için sistemde sigorta, koruma röleleri gibi koruma elemanları ile motorlar korunmalıdır. otorun fazla akım çekmesinin temel nedenleri şu şekilde sıralanabilir: Üç fazlı motorun fazlarından birinin şebekeden kesilmesi veya sigortasının atması vb. sebeplerle iki faza kalması, otorun sıkışıp dönmemesi, otorun sürekli düşük gerilimle çalıştırılması, otorun sürekli olarak yüksek gerilimle çalıştırılması, Yanlış Y-Δ çalıştırma uygulamaları, otorun frenleme zamanının fazlasıyla uzun tutulması, otorun soğutma sisteminin düzgün çalışmaması, Şebeke frekansındaki aşırı dalgalanmalar, otorun çeşitli nedenlerle aşırı akım çekmesi halinde, enerjisi kesilerek devre dışı bırakılmalıdır. Bunun için sigortalar, arıza çeşidine uygun koruma röleleri veya termistörler kullanılmalıdır. otor devrelerinde kullanılan başlıca koruma röleleri aşırı akım röleleri, gerilim koruma röleleri, faz sırası röleleri, faz koruma röleleri ve frekans koruma röleleri iken başlıca sigorta çeşitleri ise buşonlu sigortalar, bıçaklı sigortalar ve otomatlar olarak sıralanabilir. Bu bölümde, motor koruma elemanları olan sigortalar, koruma röleleri, transistörler ve kumanda çıkış elemanlarından sinyal lambaları, kontaktörler, selenoid valfler ele alınmış ve bu kumanda elemanlarının iç yapıları ve çalışma prensipleri verilmiştir. Bu bölümde tanıtılan kumanda devre elemanlarının sembolleri aşağıdaki tabloyla özetlenebilir. Kumanda Elemanı Lamba Kontaktör Selenoid valf Sigorta Termik aşırı akım rölesi anyetik aşırı akım rölesi Sembolü 58

63 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangisi kumanda kontak çeşitlerinden değildir? a. Kapatıcı kontak b. Enversör kontak c. Silici kontak d. üç kontağı e. Açıcı kontak 2. Kontaktörün yüksüz durumda açıp kapama sayısı ile belirlenen karakteristik büyüklük hangisidir? a. Elektriksel ömür b. ekanik ömür c. Nominal gerilim d. Nominal işletme gerilimi e. Bobin tutma gücü 3. Aşağıdakilerden hangisi kullanılacak kontaktör seçilirken dikkate alınması gereken parametrelerden değildir? a. İşletme akımı b. Bobin gerilimi c. İzolasyon tipi d. Kullanma sınıfı e. Kontak ömrü 4. Elektrik akımının manyetik etkisinden yararlanılarak yapılan ve elektrik enerjisini doğrusal hareket enerjisine çeviren kumanda devre elemanı hangisidir? a. Buton b. Kontaktör c. Selenoid valf d. öle e. Şalter 5. Aşağıdakilerden hangisi bir kumanda devresi koruma elemanıdır? a. Zaman rölesi b. Faz sırası rölesi c. Selenoid valf d. ühürleme kontaktörü e. Yardımcı kontak 6. Üzerinden geçen akımın belli bir değeri aşması durumunda içerisinde bulunan telin erimesiyle devreyi kesen kumanda elemanı hangisidir? a. Termik röle b. Otomatik sigorta c. Buşonlu sigorta d. Bıçaklı sigorta e. Aşırı akım rölesi 7. Aydınlatma ve priz devrelerinde sıkça kullanılan ve öngörülen akımın 5 katına kadar olan değerlerde çalışan anahtarlı koruma elemanı hangisidir? a. Termik röle b. Bıçaklı sigorta c. Buşonlu sigorta d. tipi otomatik sigorta e. L tipi otomatik sigorta 8. Aşağıdakilerden hangisi manyetik aşırı akım rölesinin yapısında bulunmaz? a. Bobin b. Piston c. Palet d. Yağ e. Kontak 9. Aşağıdakilerden hangisi termik aşırı akım rölesinin yapısında bulunur? a. Bobin b. Piston c. Palet d. Yağ e. Bimetal 59

64 10. anyetik aşırı akım rölesinin sembolü aşağıdakilerden hangisidir? a. b. c. Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. d Yanıtınız yanlış ise Kontaktörler başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 2. b Yanıtınız yanlış ise Kontaktörler başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 3. c Yanıtınız yanlış ise Kontaktörler başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 4. c Yanıtınız yanlış ise Selenoid Valfler başlıklı konuyu gözden geçiriniz. e. 5. b Yanıtınız yanlış ise Koruma öleleri başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 6. c Yanıtınız yanlış ise Sigortalar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 7. e Yanıtınız yanlış ise Sigortalar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 8. c Yanıtınız yanlış ise Koruma öleleri başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 9. e Yanıtınız yanlış ise Koruma öleleri başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 10. c Yanıtınız yanlış ise Koruma öleleri başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 60

65 Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 Kumanda devrelerinde sinyal lambaları kendisini çalıştıran buton veya kontaktan sonra bağlanır. Bağlantı buna uygun yapılmazsa kumanda devresi bağlantı prensipleri açısından doğru olmaz. Sıra Sizde 2 Çalışma prensibi ve yapı olarak kontaktör ve röle arasında pek bir fark yoktur. Fakat kontaktörün boyutları büyüktür ve daha fazla kontakları vardır. Ayrıca röle düşük akımlı devreler için kontaktör ise yüksek akım çeken devrelerde kullanılır. Sıra Sizde 3 otor için sakınca yaratmayan akım değerlerinde, endirekt ısıtmalı aşırı akım rölesinin ısıtıcısı olması sebebiyle, ısının bimetale iletilmesi gecikir ve aşırı akım rölesinin gereksiz çalışmasını engellenmiş olur. Yararlanılan Kaynaklar Türkmen Y. ve C. eçtan. Kumanda Devreleri (1). Yeniyol atbaası, İzmir. Hayta L. (2005). Elektrik Kumanda Devreleri ve Deneyleri. Birsen Yayınevi. İstanbul. Badur Ö. (2001). Elektrik Kumanda Devreleri. İstanbul. Çolak İ. ve Bayındır. (2007). Elektrik Kumanda Devreleri. Seçkin Yayınevi, Ankara. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) (2007). Elektrik Elektronik Teknolojisi, Kumanda Devre Elemanları. Ankara. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) (2007). Elektrik Elektronik Teknolojisi, Kontaktör, öle, Koruma Elemanları ve ontajı. Ankara. 61

66 4 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; otorun kesik veya sürekli çalışmasını açıklayabilecek, otoru kesik veya sürekli çalıştıran butonla kumanda devrelerini tasarlayabilecek, otoru sürekli çalıştıran paket şalterle kumanda devrelerini tasarlayabilecek, Uzaktan kumanda devrelerini tasarlayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar Direkt Başlatma Kesik Çalışma Sürekli Çalışma ühürleme Kesik ve Sürekli Çalışma Butonla Kumanda Paket Şalterle Kumanda Uzaktan Kumanda İçindekiler iriş enel Bilgiler Butonla Kumanda Paket Şalterle Kumanda Uzaktan Kumanda Uygulamalar 62

67 Hareket Sistemleri İİŞ Bir motor ilk hareket anında kendisine, devresine ve şebekeye zarar vermeyecek büyüklükte akım çekiyorsa, böyle bir motor direkt olarak şebekeye bağlanabilir. Bu bölümde, direkt başlatılabilen üç fazlı asenkron motorları kesik veya sürekli çalıştıran kumanda devreleri tanıtılacak; uzaktan kumandalarından bahsedilecek ve çeşitli örnek uygulamalar verilecektir. ENEL BİLİLE Kumanda sistemlerinde, iş akış ve işleyişi ile ilgili bilgiler kumanda devre şemaları aracılığıyla verilir. Bu şemalar aynı zamanda sistemde sonradan meydana gelebilecek arızaların tespitinde oldukça yararlıdır. Kumanda devre şemaları genellikle güç devresi ve kumanda devresi olmak üzere iki bölümde çizilir. üç devresi, motor ile ana şebeke arasında motorun yol alma akımının gösterildiği bölümdür. Kumanda devresi ise motorun kontrol edildiği bölümdür. otorun hangi şartlar altında yol alacağı ve nasıl çalışacağı bu bölümde verilir. Şekil 4.1 de üç fazlı asenkron motoru direkt başlatma güç devresi görülmektedir. S T 3 Şekil 4.1: Üç fazlı asenkron motoru direkt başlatma güç devresi Bu devrede, kontakları kapandığında motor direkt olarak şebekeye bağlanır ve çalışmaya başlar; kontakları kapalı olduğu sürece motor çalışmaya devam eder. kontakları açıldığında, motor durur. kontaklarının açılıp kapanmasını sağlayan kontaktör bobini devreye çeşitli şekillerde bağlanabilir. Ayrıca bu kontakların kısa ve uzun süre kapatılmasıyla, motorun kesik veya sürekli çalışması sağlanır. 63

68 otorların kesik veya sürekli çalıştırılmalarında Butonla kumanda Paket şalterle kumanda devreleri kullanılır. BUTONLA KUANDA Bu bölümde motorları kesik veya sürekli çalıştıran çeşitli butonla kumanda devrelerinden bahsedilecektir. Kesik Çalıştırma Bazı hareketli sistemlerde motorun kesik çalışması istenir. Şekil 4.2 de üç fazlı asenkron motoru kesik çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. Durdurma Başlatma p Şekil 4.2: Kesik çalıştırma Bu devrede, Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü enerjilenir ve paletini çeker. Paletin çekilmesiyle, kontaktörünün kontakları konum değiştirir. üç devresindeki (Şekil 4.1) normalde açık kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Başlatma butonuna basıldığı sürece motor çalışmaya devam eder. Başlatma butonu üzerindeki etki kalktığında veya Durdurma butonuna basıldığında, kontaktörü devre dışı kalır ve kontakları normal konumuna döner. üç devresindeki kontakları açılır ve motor durur. Sürekli Çalıştırma otoru sürekli çalıştıran kumanda devreleri Ani temaslı butonla Kalıcı butonla yapılabilir. Ani Temaslı Butonla Sürekli Çalıştırma Şekil 4.3 te üç fazlı asenkron motoru sürekli çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. Kumanda devrelerinde Başlatma butonuna paralel kontak bağlamaya mühürleme denir. Durdurma Başlatma p Şekil 4.3: Sürekli çalıştırma 64

69 Şekil 4.3 te verilen devrede, Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü enerjilenir ve paletini çeker. Paletin çekilmesiyle, kontaktörünün kontakları konum değiştirir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde güç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Başlatma butonu üzerindeki etki kalksa bile kontaktörü mühürleme kontağı üzerinden enerjilenir ve motor çalışmaya devam eder. otoru durdurmak için Durdurma butonuna basılması gerekir. Durdurma butonuna basıldığında kontaktörü enerjisiz kalır ve kontakları normal konumuna döner. üç devresindeki kontakları açılır ve motor durur. Kalıcı Butonla Sürekli Çalıştırma Şekil 4.4 te kalıcı butonla yapılan, üç fazlı asenkron motoru sürekli çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. p Durdurma Başlatma A Şekil 4.4: Kalıcı butonla sürekli çalıştırma Bu devrede, Başlatma butonuna basıldığında bu buton ve mekanik bağlantı nedeniyle Durdurma butonu kapanır. kontaktörü enerjilenir ve paletini çeker. Paletin çekilmesiyle, kontaktörünün kontakları konum değiştirir. üç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Kalıcı buton üzerindeki etki kalksa bile, buton normal konumuna dönmez ve motor çalışmaya devam eder. Ancak, ters yöndeki başka bir etki, kalıcı butonun normal konumuna dönmesini sağlayabilir. Dolayısıyla, motoru durdurmak için Durdurma butonuna basılması gerekir. Şekil 4.4 te verilen kumanda devresinde, kontaktörü çalışırken şebeke gerilimi düşer veya kesilirse, kontaktörü enerjisiz kalır; güç devresindeki kontakları açılır ve motor durur. Şebeke gerilimi geldiğinde, Başlatma ve Durdurma butonları konumlarını koruduğu için kontaktörü enerjilenir; güç devresindeki kontakları kapanır ve motor tekrar çalışır. Bu özelliği nedeniyle pompalar, kompresörler, aspiratörler ve vantilatörlerin kumanda devrelerinde kalıcı butonlar kullanılır. Kesik ve Sürekli Çalıştırma Bazı hareketli sistemlerde motorun hem kesik hem de sürekli çalışması istenebilir. Şekil 4.5 te üç fazlı asenkron motoru kesik ve sürekli çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. p Durdurma Kesik Sürekli Şekil 4.5: Tek kontaktörlü kesik ve sürekli çalıştırma Sürekli çalışma: Sürekli butonuna basıldığında, kontaktörü Durdurma butonu, Kesik jog butonun üst (normalde kapalı) kontağı ve Sürekli butonu üzerinden enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde güç devresindeki 65

70 kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Sürekli butonu üzerindeki etki kalksa bile kontaktörü mühürleme kontağı üzerinden enerjilenir ve motor çalışmaya devam eder. Kesik çalışma: Kesik butonuna basıldığında, kontaktörü Durdurma butonu ve Kesik jog butonun alt kontağı üzerinden enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. üç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Kesik butonuna basıldığı sürece motor çalışmaya devam eder. Kesik butonu üzerindeki etki kalktığında kontaktörü enerjisiz kalır ve motor durur. Durdurma butonuna basıldığında, her iki çalışma şeklinde de (kesik veya sürekli), kontaktörü enerjisiz kalır ve motor durur. Şeki 4.5 te verilen kumanda devresinde motor sürekli çalışırken Kesik butonuna basılırsa, motor kesik çalışmaya başlar. otor kesik çalışırken, kontaktörü Kesik jog butonun alt kontağı üzerinden enerjilenir ve kumanda devresindeki mühürleme kontağı kapanır. Eğer, kontağı normal (açık) konumuna dönmeden Kesik butonu normal konumuna dönerse, kontaktörü kapalı olan kontağı üzerinden enerjilenir ve motor sürekli çalışmaya başlar. otorun durması beklenirken çalışmaya devam etmesi, bu kumanda devresinin önemli bir sakıncasıdır. Bu sakınca Şekil 4.6 da verilen kumanda devresinde yardımcı röle kullanılarak giderilmiştir. p Durdurma Kesik Sürekli J J J J Şekil 4.6: Yardımcı röleli kesik ve sürekli çalıştırma Sürekli çalışma: Sürekli butonuna basıldığında, J rölesi Durdurma butonu, Kesik jog butonun üst kontağı ve Sürekli butonu üzerinden enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. Normalde açık J kontakları kapanır, normalde kapalı J kontağı açılır. Sürekli butonuna paralel J kontağı mühürlemeyi sağlarken, kontaktörüne seri J kontağı üzerinden kontaktörü enerjilenir. kontaktörünün enerjilenmesiyle, güç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Sürekli butonu üzerindeki etki kalksa bile kontaktörü J kontakları üzerinden enerjilenir ve motor çalışmaya devam eder. Kesik çalışma: Kesik butonuna basıldığında, J rölesi enerjilenemediği için kontakları normal konumundadır. kontaktörü Durdurma butonu, Kesik jog butonun alt kontağı ve normalde kapalı J kontağı üzerinden enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. üç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Kesik butonuna basıldığı sürece motor çalışmaya devam eder. Kesik butonu üzerindeki etki kalktığında kontaktörü enerjisiz kalır ve motor durur. Uygulamada genellikle kesik çalıştırmaya geçmeden önce motor durdurulur. Şekil 4.7 de bu özelliğe sahip bir kumanda devresi verilmiştir. 66

71 p Durdurma Kesik J Sürekli J J Şekil 4.7: otor durdurulduktan sonra kesik çalıştırma Sürekli çalışma: Sürekli butonuna basıldığında, J kontaktörü Durdurma butonu ve Sürekli butonu üzerinden enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. Sürekli butonuna paralel J kontağı mühürlemeyi sağlarken, Kesik butonuna paralel J kontağı üzerinden kontaktörü enerjilenir. kontaktörünün enerjilenmesiyle, güç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Sürekli butonu üzerindeki etki kalksa bile motor çalışmaya devam eder. Kesik çalışma: otor dururken Kesik butonuna basıldığında, kontaktörü Durdurma butonu ve Kesik butonu üzerinden enerjilenir. kontaktörünün enerjilenmesiyle, güç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Kesik butonuna basıldığı sürece motor çalışmaya devam eder. Kesik butonu üzerindeki etki kalktığında kontaktörü enerjisiz kalır ve motor durur. PAKET ŞALTELE KUANDA Kumanda Devre Elemanları- Ünitesinden hatırlanacağı üzere, paket şalterler kumanda devrelerinde butonların yerine kullanılabilir. Bu bölümde, paket şalterle yapılan çeşitli kumanda devrelerinden bahsedilecektir. Kalıcı Paket Şalterle Kumanda Şekil 4.8 de iki konumlu kalıcı paket şalterle yapılan, motoru sürekli çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. Şekil 4.9 da ise bu kumanda devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı görülmektedir. D Durdurma 1 2 B Başlatma p Şekil 4.8: Kalıcı paket şalterle kumanda devresi 1 2 D B Şekil 4.9: Şekil 4.8 de verilen kumanda devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı 67

72 Şekil 4.8 de verilen devrede, paket şalter Durdurma (D) konumundayken (1-2) nolu kontak açıktır, kontaktörü enerjisiz ve kontakları normal konumundadır, motor çalışmaz. Paket şalterin kolu Başlatma (B) konumuna getirildiğinde (1-2) nolu kontak kapanır. kontaktörü bu kontak üzerinden enerjilenir, güç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Paket şalter bu konumda kaldığı sürece motor çalışmaya devam eder. Şekil 4.8 de verilen kumanda devresinde motor çalışırken (paket şalter B konumundayken) şebeke gerilimi düşer veya kesilirse, kontaktörü enerjisiz kalır ve motor durur. Şebeke gerilimi geldiğinde, paket şalter konumunu koruduğu için kontaktörü enerjilenir; güç devresindeki kontakları kapanır ve motor tekrar çalışır. Bu tip bir çalışmanın istenmediği sistemlerde, Şekil 4.10 da verilen kumanda devresi kullanılabilir. Kalıcı Paket Şalter ve Düşük erilim ölesiyle Kumanda Şekil 4.10 da iki konumlu kalıcı paket şalter ve düşük gerilim rölesiyle yapılan, motoru sürekli çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. Şekil 4.11 de ise bu kumanda devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı görülmektedir. p D Durdurma 1 2 B Başlatma Uv Uv 3 4 Şekil 4.10: Kalıcı paket şalter ve düşük gerilim rölesiyle kumanda devresi D B Şekil 4.11: Şekil 4.10 da verilen kumanda devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı Bu devrede, paket şalter Durdurma (D) konumundayken (1-2) nolu kontak kapalı, (3-4) nolu kontak açıktır. Bu durumda, Uv rölesi (1-2) nolu kontak üzerinden enerjilenir ve kumanda devresindeki Uv kontağı kapanır. kontaktörü (3-4) nolu kontak açık olduğu için enerjilenemez, kontakları normal konumundadır ve motor çalışmaz. Paket şalterin kolu Başlatma (B) konumuna getirildiğinde, (1-2) nolu kontak açık, (3-4) nolu kontak kapalıdır. Bu durumda, kontaktörü Uv kontağı ve (3-4) nolu kontak üzerinden enerjilenir, güç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Paket şalter bu konumda kaldığı sürece motor çalışmaya devam eder. Şekil 4.10 da verilen kumanda devresinde motor çalışırken yani paket şalter B konumundayken, şebeke gerilimi düşer veya kesilirse, kontaktörü enerjisiz kalır ve motor durur. Benzer şekilde, Uv rölesi de enerjisiz kaldığı için Uv kontağı açılır. Şebeke gerilimi geldiğinde, paket şalter B konumunda olsa bile Uv kontağı açık olduğu için kontaktörü enerjilenemez ve motor çalışmaz. otoru tekrar çalıştırmak için, paket şalter kolu önce D sonra B konumuna getirilmelidir. 68

73 Yaylı Paket Şalterle Kumanda Şekil 4.12 de üç konumlu yaylı paket şalterle yapılan, motoru sürekli çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. Şekil 4.13 te ise bu kumanda devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı görülmektedir. Bilindiği üzere yaylı paket şalterlerde, paket şalter kolu bir konuma getirilip serbest bırakılırsa yay tertibatı nedeniyle paket şalter bu konumda kalmayıp başka bir konuma geçebilir. D Durdurma N Normal B Başlatma p Şekil 4.12: Yaylı paket şalterle kumanda devresi D N B Şekil 4.13: Şekil 4.12 de verilen kumanda devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı Bu devrede, paket şalter N konumundayken (1-2) nolu kontak açık, (3-4) nolu kontak kapalıdır. Bu konumda motor, paket şalter N konumuna gelmeden önceki çalışma şekline (çalışıyorsa çalışmaya, duruyorsa durmaya) devam eder. Paket şalterin kolu B konumuna getirildiğinde (1-2) ve (3-4) nolu kontaklar kapanır. kontaktörü bu kontaklar üzerinden enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde güç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Paket şalter kolu B konumundayken serbest bırakılırsa, yay nedeniyle paket şalter bu konumda kalmayıp N konumuna geçer. N konumunda (1-2) nolu kontak açılır, fakat kontaktörü mühürleme kontağı ve (3-4) nolu kontak üzerinden enerjilenir ve motor çalışmaya devam eder. otoru durdurmak için paket şalter kolu D konumuna getirilmelidir. Paket şalter D konumundayken (1-2) ve (3-4) nolu kontaklar açıktır, kontaktörü enerjisiz ve kontakları normal konumundadır, motor çalışmaz. Paket şalter kolu D konumundayken serbest bırakılırsa, yay nedeniyle paket şalter bu konumda kalmayıp N konumuna geçer. Bu konumda, (1-2) nolu kontak ve kontağı açık olduğu için motor durmaya devam eder. UZAKTAN KUANDA Bir motor birden fazla yerden çalıştırılıp, birden fazla yerden durdurulabiliyorsa, böyle bir çalışmaya uzaktan kumanda adı verilir. Uzaktan kumanda devrelerinde durdurma butonları birbirlerine seri, başlatma butonları birbirlerine paralel bağlanır. Böylece, herhangi bir başlatma butonuna basıldığında devrenin çalışması, herhangi bir durdurma butonuna basıldığında devrenin durması sağlanır. 69

74 Bu bölümde, motorları kesik veya sürekli çalıştıran Butonla uzaktan kumanda Yaylı paket şalterle uzaktan kumanda devrelerinden bahsedilecektir. Butonla Uzaktan Kumanda Kesik Çalıştırma Şekil 4.14 te üç fazlı asenkron motoru kesik çalıştıran bir uzaktan kumanda devresi verilmiştir. Uzaktan kumanda prensiplerine uygun olarak durdurma butonları (Durdurma 1 ve Durdurma 2) birbirlerine seri, başlatma butonları (Başlatma 1 ve Başlatma 2) birbirlerine paralel bağlanmıştır. Durdurma 1 Başlatma 1 p Durdurma 2 Başlatma 2 Şekil 4.14: Kesik çalıştırma uzaktan kumanda devresi Bu devrede, herhangi bir başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü Durdurma 1, Durdurma 2, ve basılan başlatma butonu üzerinden enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. üç devresindeki kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. Başlatma butonuna basıldığı sürece motor çalışmaya devam eder. Başlatma butonu üzerindeki etki kalktığında veya herhangi bir durdurma butonuna basıldığında, kontaktörü enerjisiz kalır ve motor durur. Dolayısıyla, bu devrenin çalışması temelde Şekil 4.2 de verilen motoru kesik çalıştıran kumanda devresinin çalışmasına benzer. Sürekli Çalıştırma Şekil 4.15 te üç fazlı asenkron motoru sürekli çalıştıran bir uzaktan kumanda devresi verilmiştir. Uzaktan kumanda prensiplerine uygun olarak durdurma butonları (Durdurma 1 ve Durdurma 2) birbirlerine seri, başlatma butonları (Başlatma 1 ve Başlatma 2) birbirlerine paralel bağlanmıştır. Ayrıca, motorun sürekli çalışmasını sağlamak üzere başlatma butonlarına paralel bir mühürleme kontağı kullanılmıştır. Durdurma 1 Başlatma 1 p Durdurma 2 Başlatma 2 Şekil 4.15: Sürekli çalıştırma uzaktan kumanda devresi Şekil 4.15 te verilen devrenin çalışması temelde Şekil 4.3 te verilen motoru sürekli çalıştıran kumanda devresinin çalışmasına benzer. 70

75 Kesik ve Sürekli Çalıştırma Şekil 4.16 da üç fazlı asenkron motoru kesik ve sürekli çalıştıran bir uzaktan kumanda devresi verilmiştir. Uzaktan kumanda prensiplerine uygun olarak durdurma butonları (Durdurma 1 ve Durdurma 2) birbirlerine seri, motoru sürekli çalıştırma için kullanılan Sürekli 1 ve Sürekli 2 butonları birbirlerine paralel bağlanmıştır. Ayrıca, motorun sürekli çalışmasını sağlamak üzere sürekli butonlarına paralel bir mühürleme kontağı kullanılmıştır. p Durdurma 1 Kesik 1 Sürekli 1 Durdurma 2 Kesik 2 Sürekli 2 Şekil 4.16: Tek kontaktörlü kesik ve sürekli çalıştırma uzaktan kumanda devresi Bu devrenin çalışması temelde Şekil 4.5 te verilen motoru kesik ve sürekli çalıştıran kumanda devresinin çalışmasına benzer. Dolayısıyla o kumanda devresinin önemli bir sakıncası olan motorun durması beklenirken çalışmaya devam etmesi problemi, bu uzaktan kumanda devresinde de mevcuttur. Benzer şekilde, bu sakınca Şekil 4.17 de verilen uzaktan kumanda devresinde yardımcı röle kullanılarak giderilmiştir. p Durdurma 1 Kesik 1 Sürekli 1 J J J Durdurma 2 Kesik 2 J Sürekli 2 Şekil 4.17: Yardımcı röleli kesik ve sürekli çalıştırma uzaktan kumanda devresi Bu devrenin çalışması temelde Şekil 4.6 da verilen yardımcı röleli, motoru kesik ve sürekli çalıştıran kumanda devresinin çalışmasına benzer. otoru kesik ve sürekli çalıştıran kumanda devrelerinde, genellikle, kesik çalıştırmaya geçmeden önce motor durdurulur. Şekil 4.7 de verilen motor durdurulduktan sonra kesik çalıştırma yapan kumanda devresini inceleyiniz ve motor durdurulduktan sonra kesik çalıştırma yapan uzaktan kumanda devresini çiziniz. 71

76 Yaylı Paket Şalterle Uzaktan Kumanda Uzaktan kumanda sistemlerinin en önemli özelliği, motorun birden fazla yerden çalıştırılıp, birden fazla yerden durdurulabiliyor olmasıdır. Bu açıdan bakıldığında, kalıcı paket şalterlerin uzaktan kumanda devrelerinde kullanılamayacağı açıktır. Oysaki yaylı paket şalterler uzaktan kumanda devrelerinde kullanılabilir. Şekil 4.18 de üç konumlu yaylı paket şalterle yapılan, motoru sürekli çalıştıran bir uzaktan kumanda devresi verilmiştir. Şekil 4.13 te bu uzaktan kumanda devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı görülmektedir. Durdurma 1 N Başlatma 1 p Durdurma 2 N Başlatma Şekil 4.18: Yaylı paket şalterle uzaktan kumanda devresi Bu devrenin çalışması temelde Şekil 4.12 de verilen yaylı paket şalterle yapılan, motoru sürekli çalıştıran kumanda devresinin çalışmasına benzer. Şekil 4.19 da, farklı bir uygulama olarak, şöntü çıkarılmış paket şalterle yapılan, motoru sürekli çalıştıran bir uzaktan kumanda devresi verilmiştir. Şekil 4.19: Şöntü çıkarılmış paket şalterle uzaktan kumanda devresi 72

77 UYULAALA Uygulama 1 Üç fazlı asenkron motoru ayarlanan süre sonunda sürekli çalıştırma Şekil 4.20 de üç fazlı asenkron motoru ayarlanan süre sonunda sürekli çalıştıran bir kumanda devresi verilmiştir. p Durdurma Başlatma J J Z Z K Şekil 4.20: Uygulama 1 için kumanda devresi Bu devrede, Başlatma butonuna basıldığında J kontaktörü ve Z zaman rölesi enerjilenir. Başlatma butonuna paralel J kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan Z K kontağı kapanır ve kontaktörü bu kontak üzerinden enerjilenir. kontaktörünün enerjilenmesiyle, kumanda devresindeki normalde kapalı kontağı açılarak J kontaktörünü devre dışı bırakırken normalde açık kontağı kapanarak mühürleme yapar. Benzer şekilde güç devresindeki normalde açık kontakları kapanır ve motor çalışmaya başlar. J kontaktörünün enerjisiz kalmasıyla, J kontağı normal konumuna döner. Bu arada Başlatma butonu da normal konumuna dönmüşse, Z zaman rölesi enerjisiz kalır ve Z K kontağı ani olarak açılır. Bu kontak açılsa bile kontaktörü mühürleme kontağı üzerinden enerjilenir ve motor çalışmaya devam eder. otoru durdurmak için Durdurma butonuna basılması gerekir. Üç fazlı asenkron motoru ayarlanan süre kadar sürekli çalıştıran kumanda devresini çiziniz. Uygulama 2 İki adet asenkron motor aşağıdaki şekilde kumanda edilecektir: Başlatma butonuna basıldığında birinci motor kesik, ikinci motor sürekli çalışacaktır. Durdurma butonuna basıldığında her iki motorda duracaktır. Bu özellikleri sağlayan sisteme ait kumanda devresi Şekil 4.21 de verilmiştir. 73

78 Durdurma Başlatma 1 p Şekil 4.21: Uygulama 2 için kumanda devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında 1 kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki 1 kontağı kapanır. Benzer şekilde, güç devresindeki 1 kontakları kapanır ve 1 motoru çalışmaya başlar. Kumanda devresindeki 1 kontağının kapanmasıyla, 2 kontaktörü bu kontak üzerinden enerjilenir. Kumanda devresindeki 2 kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki 2 kontakları kapanır ve 2 motoru çalışmaya başlar. Başlatma butonu üzerindeki etki kalktığında, 1 kontaktörü enerjisiz kalır ve kontakları normal konumuna döner. üç devresindeki 1 kontakları açılır ve 1 motoru durur. Bu arada 2 kontaktörü 2 mühürleme kontağı üzerinden enerjilenmeye ve 2 motoru çalışmaya devam eder. 2 motorunu durdurmak için Durdurma butonuna basılması gerekir. Uygulama 3 İki adet asenkron motor aşağıdaki şekilde kumanda edilecektir: Başlatma butonuna basılı olduğu sürece her iki motorda çalışacaktır. Başlatma butonu üzerindeki etki kalktığında, birinci motor hemen duracak ikinci motor ise 15 saniye daha çalışacak ve duracaktır. Durdurma butonuna basıldığında her iki motorda duracaktır. Bu özellikleri sağlayan sisteme ait kumanda devresi Şekil 4.22 de verilmiştir. Şekil 4.22: Uygulama 3 için kumanda devresi Şekil 4.22 de verilen devrede Başlatma butonuna basıldığında 1 kontaktörü enerjilenir ve kontakları konum değiştirir. üç devresindeki 1 kontakları kapanır ve 1 motoru çalışmaya başlar. 74

79 Kumanda devresindeki normalde kapalı 1 kontağı açılarak Z zaman rölesini devre dışı bırakır; normalde açık 1 kontağı kapanır ve 2 kontaktörü bu kontak üzerinden enerjilenir. 2 kontaktörünün enerjilenmesiyle, kumanda devresindeki 2 kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki 2 kontakları kapanır ve 2 motoru çalışmaya başlar. Başlatma butonuna basıldığı sürece her iki motorda çalışmaya devam eder. Başlatma butonu üzerindeki etki kalktığında, 1 kontaktörü enerjisiz kalır ve kontakları normal konumuna döner. üç devresindeki 1 kontakları açılır ve 1 motoru durur. Kumanda devresindeki 1 kontağı kapanır ve Z zaman rölesi bu kontak üzerinden enerjilenir. Bu arada 2 kontaktörü, 1 kontağı açılsa bile, 2 mühürleme kontağı üzerinden enerjilenir ve 2 motoru çalışmaya devam eder. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi (15 saniye) sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan Z A kontağı açılır ve 2 motoru durur. Uygulama 4 Üç adet asenkron motor aşağıdaki şekilde kumanda edilecektir: Başlatma butonuna basıldığında birinci motor sürekli çalışacaktır. Birinci motor çalıştıktan 5 saniye sonra ikinci motor, 8 saniye sonra üçüncü motor çalışacaktır. Herhangi bir motora ait aşırı akım rölesi atarsa o motor duracaktır. Durdurma butonuna basıldığında her üç motorda duracaktır. Bu özellikleri sağlayan sisteme ait kumanda devresi Şekil 4.23 te verilmiştir. Durdurma Başlatma J p J 1 A.A1 Z 1 Z 1 2 A.A2 K Z 2 Z 2 3 A.A3 K Şekil 4.23: Uygulama 4 için kumanda devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında J, 1 kontaktörleri ve Z 1, Z 2 zaman röleleri enerjilenir. Kumanda devresindeki J kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Bu arada güç devresindeki 1 kontakları kapanır ve 1 motoru çalışmaya başlar. Z 1 zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda (5 saniye), normalde açık gecikme ile kapanan Z 1 K kontağı kapanır ve 2 kontaktörü bu kontak üzerinden enerjilenir. 2 kontaktörünün enerjilenmesiyle, güç devresindeki 2 kontakları kapanır ve 2 motoru çalışmaya başlar. 1 motoru çalışmaya başladıktan 8 saniye ( 2 motoru çalışmaya başladıktan 3 saniye) sonra, Z 2 zaman rölesinin normalde açık gecikme ile kapanan Z 2 K kontağı kapanır ve 3 kontaktörü bu kontak üzerinden enerjilenir. 3 kontaktörünün enerjilenmesiyle, güç devresindeki 3 kontakları kapanır ve 3 motoru çalışmaya başlar. Sistemde herhangi bir motora ait aşırı akım rölesi atarsa, o motora ait kontaktör devre dışı kalır; güç devresindeki ilgili kontaklar açılır ve o motor durur. 75

80 Uygulama 5 Paket şalterle kumanda Üç adet asenkron motor aşağıdaki şekilde kumanda edilecektir: Her motor iki konumlu bir paket şalterle çalıştırılacaktır. Herhangi bir motora ait aşırı akım rölesi atarsa o motor duracak ve o motora ait kırmızı sinyal lambası yanacaktır. Bu özellikleri sağlayan sisteme ait kumanda devresi Şekil 4.24 te verilmiştir. p 1 D 2 B 1 A.A1 1 K A.A2 2 K A.A3 3 K Şekil 4.24: Uygulama 5 için kumanda devresi Bu devrede her üç motorda aynı şekilde çalıştığı için herhangi birinin çalışmasının açıklanması yeterli olacaktır. Paket şalter D konumundayken (1-2) nolu kontak açıktır. Bu kontağa seri bağlı kontaktör enerjisiz ve kontakları normal konumundadır, ilgili motor çalışmaz. Paket şalterin kolu B konumuna getirildiğinde (1-2) nolu kontak kapanır. Bu kontağa seri bağlı kontaktör enerjilenir, güç devresindeki kontakları kapanır ve ilgili motor çalışmaya başlar. otor çalışırken yani paket şalter B konumundayken, motora ait aşırı akım rölesi atarsa, o motora ait kontaktör devre dışı kalır; güç devresindeki ilgili kontaklar açılır ve o motor durur. Aynı zamanda, kumanda devresindeki o kontaktöre ait kontak kapanır ve kırmızı lamba yanar. 76

81 Özet Bir motor ilk hareket anında kendisine, devresine ve şebekeye zarar vermeyecek büyüklükte akım çekiyorsa, böyle bir motor direkt olarak şebekeye bağlanabilir. Aşağıda, üç fazlı asenkron motoru direkt başlatma güç devresi görülmektedir. Bu devrede, kontakları kapandığında motor direkt olarak şebekeye bağlanır ve çalışmaya başlar. S T otorların kesik veya sürekli çalıştırılmalarında Butonla kumanda, Paket şalterle kumanda devreleri kullanılır. otorları sürekli çalıştırabilmek için kumanda devresinde başlatma butonuna paralel kontak bağlamaya mühürleme denir. Bir motor birden fazla yerden çalıştırılıp, birden fazla yerden durdurulabiliyorsa, böyle bir çalışmaya uzaktan kumanda adı verilir. Uzaktan kumanda devrelerinde durdurma butonları birbirlerine seri, başlatma butonları birbirlerine paralel bağlanır. 3 kontaklarının açılıp kapanmasını sağlayan (kumanda eden) kontaktör bobininin yer aldığı devreye, kumanda devresi denir. kontaklarının kısa veya uzun süre kapatılmasıyla, motorun kesik veya sürekli çalışması sağlanır. 77

82 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangisi, aşağıda verilen devreyi tanımlar? Durdurma Başlatma a. otoru kesik çalıştıran, butonla kumanda devresidir. b. otoru sürekli çalıştıran, butonla kumanda devresidir. c. otoru kesik çalıştıran paket şalterle kumanda devresidir. d. otoru sürekli çalıştıran güç devresidir. e. otoru kesik ve sürekli çalıştıran, butonla kumanda devresidir. 2. Aşağıdakilerden hangisi, aşağıda verilen devreyi tanımlar? Durdurma Başlatma a. otoru kesik çalıştıran, butonla kumanda devresidir. b. otoru sürekli çalıştıran, butonla kumanda devresidir. p p c. otoru kesik çalıştıran güç devresidir. d. otoru sürekli çalıştıran paket şalterle kumanda devresidir. e. otoru kesik ve sürekli çalıştıran, butonla kumanda devresidir. 3. Aşağıdaki ifadelerden hangisi mühürleme kontağı için doğrudur? a. Durdurma butonuna seri bağlanır. b. Durdurma butonuna paralel bağlanır. c. Başlatma butonuna paralel bağlanır. d. Başlatma butonuna seri bağlanır. e. Sürekli butonuna seri bağlanır. 4. otoru kesik ve sürekli çalıştıran, butonla kumanda devresindeki motorun durması beklenirken çalışmaya devam etmesi problemi nasıl giderilir? a. Paket şalter kullanarak b. ühürleme kontağı kullanarak c. Yardımcı röle kullanarak d. Sınır anahtarı kullanarak e. Jog butonu kullanarak 5. Aşağıdakilerden hangisi, uzaktan kumanda devre kuralıdır? a. Durdurma butonları birbirlerine paralel, başlatma butonları birbirlerine seri bağlanır. b. Durdurma butonları birbirlerine seri, başlatma butonları birbirlerine seri bağlanır. c. Durdurma butonları birbirlerine paralel, başlatma butonları birbirlerine paralel bağlanır. d. Durdurma butonları birbirlerine seri, başlatma butonları birbirlerine paralel bağlanır. e. Durdurma butonları birbirlerine paralel, kesik butonlar birbirlerine seri bağlanır. 6. Aşağıdaki ifadelerden hangisi, aşağıda verilen devre için yanlıştır? Durdurma Başlatma a. J kontağı mühürleme yapar. J J Z Z K b. kontaktörü çalışırken J kontaktörü çalışmaya devam eder. c. kontaktörü zaman gecikmeli çalışmaya başlar. d. Normalde açık kontağı mühürleme yapar. e. Düz zaman rölesi kullanılmıştır. p 78

83 7. Aşağıdakilerden hangisi, aşağıda verilen devreyi tanımlar? D Durdurma B Başlatma a. otoru kesik çalıştıran, butonla kumanda devresidir. b. otoru sürekli çalıştıran, butonla kumanda devresidir. c. otoru kesik çalıştıran, paket şalterle kumanda devresidir. d. otoru kesik ve sürekli çalıştıran, paket şalterle kumanda devresidir. e. otoru sürekli çalıştıran, paket şalterle kumanda devresidir. 8. ve 9. soruları aşağıda verilen devreye göre cevaplayınız. D Durdurma N Normal B Başlatma 8. Bu devre için aşağıdakilerden hangileri doğrudur?. Yaylı paket şalter kullanılmıştır.. Üç konumlu paket şalter kullanılmıştır.. Kalıcı paket şalter kullanılmıştır. V. Başlatma (B) konumunda (1-2) kontağı açıktır. a. Yalnız b. ve c. ve V d. ve e. ve V p p 9. Bu devre için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? a. ühürleme yapılmıştır. b. Normal konumunda (1-2) ve (3-4) nolu kontaklar açıktır. c. Normal konumunda (1-2) nolu kontak açık, (3-4) nolu kontak kapalıdır. d. Başlatma konumunda (1-2) ve (3-4) nolu kontaklar kapalıdır. e. Yaylı paket şalter kullanılmıştır. 10. Aşağıda verilen devre için aşağıdakilerden hangileri doğrudur? Durdurma 1 Durdurma 2. ühürleme yapılmıştır. Başlatma 1 Başlatma 2. otoru sürekli çalıştıran uzaktan kumanda devresidir.. otoru kesik ve sürekli çalıştıran uzaktan kumanda devresidir a. Yalnız b. Yalnız c. Yalnız d. ve e. ve p 79

84 Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. a Yanıtınız yanlış ise Butonla Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 2. b Yanıtınız yanlış ise Butonla Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 3. c Yanıtınız yanlış ise Butonla Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 4. c Yanıtınız yanlış ise Butonla Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 5. d Yanıtınız yanlış ise Uzaktan Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 Durdurma 1 Durdurma 2 Kesik 1 Kesik 2 J Sürekli 1 Sürekli 2 J p 6. b Yanıtınız yanlış ise Uygulamalar başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 7. e Yanıtınız yanlış ise Paket Şalterle Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 8. b Yanıtınız yanlış ise Paket Şalterle Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. Sıra Sizde 2 J Durdurma Başlatma A Z Z p 9. b Yanıtınız yanlış ise Paket Şalterle Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 10. d Yanıtınız yanlış ise Uzaktan Kumanda başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 80

85 Yararlanılan Kaynaklar Badur, Ö. (2096). Elektrik Kumanda Devreleri. illî Eğitim Basımevi, İstanbul. Çolak, İ. ve Bayındır,. (2107). Elektrik Kumanda Devreleri. Seçkin Yayınevi, Ankara. Hayta, L. (2105). Elektrik Kumanda Devreleri ve Deneyleri. Birsen Yayınevi, İstanbul. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) Elektrik Elektronik Teknolojisi, Kumanda Devre Elemanları. Ankara, Türkmen, Y. ve eçtan, C. Kumanda Devreleri (1). Yeniyol atbaası, İzmir. Yararlanılan İnternet Kaynakları 81

86 5 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; Doğru akım motorlarında dönüş yönü değiştirme prensiplerini açıklayabilecek, Asenkron motorlarda dönüş yönü değiştirme prensiplerini açıklayabilecek, ekanik kilitlemeli kumanda devreleri tasarlayabilecek, Buton kilitlemeli kumanda devreleri tasarlayabilecek, Elektriksel kilitlemeli kumanda devreleri tasarlayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar ekanik Kilitleme Buton Kilitleme Elektriksel Kilitleme İçindekiler iriş enel Bilgiler ekanik Kilitleme Buton Kilitleme Elektriksel Kilitleme Dönüş Yönü Değiştirme Uygulamaları 82

87 Dönüş Yönü Değiştirme İİŞ Bu bölümde, kumanda devrelerinde dönüş yönü (devir yönü) değiştirme yöntemleri olan mekanik kilitleme, buton kilitleme ve elektriksel kilitleme tanıtılacak ve çeşitli örnek uygulamalar verilecektir. ENEL BİLİLE Doğru Akım otorlarında Dönüş Yönü Değiştirme Doğru akım motoru doğru akım elektrik enerjisini dairesel mekanik enerjiye dönüştüren elektrik makinesidir. Bir doğru akım motoru, dönen kısım (endüvi), duran kısım (endüktör), yatak, kapak, fırça ve kolektörden oluşur. Doğru akım motorlarının dönüş yönünü değiştirmek için, endüvi veya uyartım sargısının uçları değiştirilerek, rotora uygulanan gerilimin polaritesi değiştirilir. Kumanda devrelerinde genellikle endüvi uçları değiştirilerek, motorun dönüş yönü değiştirilir. Böylece motorun maksimum momentle yol alması sağlanmış ve kontaklardaki arkın çok büyümesi önlenmiş olur. Bir doğru akım motorunun maksimum momentle yol alması için, motorun uyartım sargısı Şekil 5.1 de olduğu gibi direkt olarak şebekeye bağlı tutulur. Şekil 5.1: Doğru akım motorları için dönüş yönü değiştirme devresi Endüvi uçlarının, dolayısıyla endüviden geçen akımın yönünün değiştirilmesinde ve kontakları kullanılır. Bu devrede kontakları kapandığında, akım endüviden yukarıdan aşağıya doğru geçer. otor ileri yönde döner. kontaklarının açılması ve kontaklarının kapanmasıyla motorun dönüş yönü değiştirilir. kontakları kapanınca, akım endüviden aşağıdan yukarıya doğru geçer. otor geri yönde döner. Endüvi uçları veya endüviden geçen akımın yönü değişince, motorun dönüş yönü değiştirilmiş olur. 83

88 Asenkron otorlarda Dönüş Yönü Değiştirme Bir fazlı asenkron motorlarının en çok kullanılan tipi tek fazlı yardımcı sargılı motorlardır ve bu motorlar stator, rotor, gövde, kapaklar ve yardımcı sargıdan oluşur. Bir fazlı asenkron motorların dönüş yönünün değiştirilmesi, ana ve yardımcı sargının uçlarını değiştirmekle sağlanır. Böyle bir devrenin şeması Şekil 5.1 de verilen doğru akım motorları için dönüş yönü değiştirme devresine benzer. Üç fazlı asenkron motorların dönüş yönünü değiştirmek için, fazlardan herhangi iki fazın yerini değiştirmek yeterlidir. Fazların yer değiştirme işlemi kontaktör veya paket şalterle yapılır. Şekil 5.2 de verilen güç devresi üç fazlı asenkron motor için bir dönüş yönü değiştirme devresidir. Bu devrede kontakları kapandığında, üç faz motora, S, T sırasıyla bağlanır ve motor ileri yönde döner. Aynı devrede kontakları açılıp kontakları kapandığında, motora bağlanan fazların sırası T, S, şeklinde değişir. otor geri yönde dönmeye başlar. S T Şekil 5.2: Üç fazlı asenkron motor için dönüş yönü değiştirme güç devresi otorların dönüş yönü değiştirilirken, motor bir yönde çalışırken kumanda devresinin diğer yönde çalışmayı engellemesi istenir. Çünkü aksi bir durum, kısa devreye neden olur ve devreye büyük zarar verir. Dönüş yönünün değiştirilmesinde bir kısa devreyi önlemek için, kilitleme yöntemleri kullanılır. Bundan sonraki kısımlarda bu kilitleme çeşitleri açıklanacaktır. EKANİK KİLİTLEE Kumanda devrelerinde, iki kontaktörün hareketli paletlerinin bir eksen etrafında dönebilen bir çubukla birbirine bağlanmasıyla elde edilen bağlantıya mekanik kilitleme adı verilir. Bu bağlantı Şekil 5.3 de gösterilmiştir. Sistemde (veya ) kontaktörü enerjilendiğinde, paleti kendisine çeker ve kontaklarını kapatır. Aynı anda ortasından yataklanan çubuk, (veya ) kontaktörünün paletini bobinden uzaklaştırır ve kontakların açılmasını sağlar. Şekil 5.3 deki görüntü kontaktörünün enerjilenmiş durumuna aittir. Doğru akım devresinde (veya ) kontaktörü çalışırken (veya ) kontaktörü enerjilenirse, (veya ) kontaktörünün paleti demir nüvesinden uzakta ve dolayısıyla (veya ) kontaktörünün paletini çekme kuvveti, (veya ) kontaktörünün paletini çekme kuvvetinden düşük olduğundan (veya ) kontaktörü paletini çekip kontaklarını kapatarak dönüş yönünü değiştiremez. Şekil 5.3: ekanik kiltleme ( kontaktörü enerjilenmiş) 84

89 Bu çalışma prensibi ve bağlantı yapısı dolayısıyla mekanik kilitlemeli kontaktörlerde her iki kontaktöre ait kontaklar aynı anda kapanamaz ve kısa devre oluşmaz. Hatta, herhangi bir sebeple kontaktörlerden birinin kontağında yapışma meydana gelmişse, diğer kontaktör enerjilendiğinde yapışık kontakların açılması sağlanır. Ancak alternatif akım devresinde, iki kontaktör yine aynı anda kapanıp kısa devreye neden olmadığı halde, açık olan kontaktörün içinde nüve bulunmadığından manyetik devre açık kalır ve bobin empedansı fazlasıyla düşer. Bu durum bobinin yanmasına sebep olabileceğinden mekanik kilitleme genellikle doğru akımla çalışan kontaktörlerde kullanılır. Şekil 5.4 de dönüş yönü değiştirme için mekanik kilitleme kullanan bir kumanda devresi verilmiştir. ve kontaktörleri arasındaki kesik çizgi mekanik kilitleme yapıldığını göstermektedir. İleri butonuna basıldıktan sonra, Durdurma butonuna basılıncaya kadar, motor ileri yönde sürekli çalışır. otor ileri yönde dönerken eri butonuna basılırsa, kontaktörü enerjilenir. Fakat paletini çekip kontaklarını kapatamaz. otorun dönüş yönünü değiştirmek için ilkönce Durdurma butonuna basılarak ileri yönde dönüş durdurulmalı, sonra da eri butonuna basılarak kontaktörü enerjilenmelidir. Durdurma İleri p eri Şekil 5.4: ekanik kilitlemeli kumanda devresi Bir asenkron motorun dönüş yönünün değiştirilmesine ait kumanda devresinin şemasını şu şartları sağlayacak şekilde çiziniz: 1) ekanik kilitleme yapılmıştır. 2) otor kesik kesik çalıştırılmaktadır. 3) otorun dönüş yönünü değiştirmek için önce Durdurma butonuna basılması gerekir. BUTON KİLİTLEE 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 bağlantıya buton kilitleme denir. Şekil 5.5 de buton kilitlemeye ait kumanda devresi verilmiştir. Bu devrede çift yollu butonlar kullanılmıştır. Bu butonlar hem başlatma hem de durdurma butonu olarak kullanıldıklarından normalde açık (üstte) ve normalde kapalı (altta) kontağa sahiptir. Butona basıldığında normalde açık kontak kapanır ve normalde kapalı kontak açılır. Şekil 5.5 deki devrede İleri butonuna basılınca, fazından gelen akım Durdurma butonundan, İleri butonunun normalde açık kontağından, eri butonunun normalde kapalı kontağından geçerek ileri dönüş yönü kontaktörünü ( kontaktörü) enerjilendirir. Böylece kontaktörünün kontakları kapanır ve devre ileri yönde döner. Bu yolla kontaktörü mühürlenmiş olur ve sürekli çalışır. Durdurma veya eri butonuna basılıncaya kadar motorun ileri yönde dönüşü devam eder. eri butonuna basılınca, kontaktörünün enerjisi kesilir ve kapalı kontağı açılır. fazından gelen akım Durdurma butonundan, İleri butonunun normalde kapalı kontağından, eri butonunun normalde açık kontağından geçerek geri dönüş yönü kontaktörünü ( kontaktörü) enerjilendirir. Böylece kontaktörünün kontakları kapanır ve devre geri yönde döner. ühürlenen kontaktörü sayesinde Durdurma veya İleri butonuna basılıncaya kadar motorun geri yönde dönüşü devam eder. 85

90 Durdurma İleri eri p Şekil 5.5: Buton kilitlemeli kumanda devresi Buton kilitlemeli bir bağlantıda durdurma butonuna basmadan dönüş yönünün değiştirilebilir olması, motorun şebekeden çok yüksek akım çekmesine sebep olacağından, güç yol alan motorlar için sakıncalıdır. ELEKTİKSEL KİLİTLEE Kumanda devrelerinde ileri dönüş yönü kontaktörünün normalde kapalı kontağının, geri dönüş yönü kontaktörününün bobinine ve geri dönüş yönü kontaktörünün normalde kapalı kontağının ileri dönüş yönü kontaktörünün bobinine seri bağlanmasıyla elde edilen bağlantıya elektriksel kilitleme denir. Şekil 5.6 daki elektriksel kilitleme devresinde motor ileri yönde dönerken Durdurma butonuna basmadan eri butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörünün ( kontaktörü) normalde kapalı kontağı, geri dönüş yönü kontaktörünün ( kontaktörü) bobinine seri bağlandığı için kontaktörü enerjilenmeyecektir. otor dönüş yönünü değiştirmez. Benzer şekilde bu devrede motor geri yönde dönerken Durdurma butonuna basılmadan İleri butonuna basıldığında kontaktörünün normalde kapalı kontağı kontaktörünün bobinine seri bağlandığı için kontaktörü enerjilenmeyecektir. otor dönüş yönünü değiştirmez. Bu durum bir kısa devre oluşmasını engeller. Bu devrede dönüş yönünü değiştirmek için öncelikle Durdurma butonuna basılması gerekir. Durdurma İleri p eri Şekil 5.6: Elektriksel kilitlemeli kumanda devresi Bir fazlı motorların dönüş yönünü değiştirmek için çalıştırma ya da yardımcı sargılardan bir tanesinin bağlantı uçları birbiriyle yer değiştirir. Şekil 5.7 de bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorun dönüş yönü değişimine ait elektriksel kilitlemeli bir kumanda devresi verilmiştir. Bu devrede akım Durdurma butonu üzerinden İleri ve eri butonuna gelir. İleri butonuna basıldığında kontaktörü enerjilenir. Bir fazlı asenkron motorun ana ve yardımcı sargısı kontaktörünün normalde açık kontağı üzerinden devreye girer. Sırasıyla Durdurma ve eri butonlarına basıldığında ise ana ve yardımcı sargıdan geçen akımın yönü değiştiğinden bir fazlı motor geri yönde dönmeye başlar. 86

91 Durdurma İleri p eri Yardımcı sargı Ana sargı Şekil 5.7: Bir fazlı asenkron motorun elektriksel kilitlemeli kumanda devresi DÖNÜŞ YÖNÜ DEĞİŞTİE UYULAALA Elektriksel Kilitleme Yapan Uzaktan Kumandalı Dönüş Yönü Değiştirme Uzaktan kumanda edilebilen devrelerde, motorlar birden fazla yerden kumanda edilebilir. Uzaktan kumanda kuralına göre bu devrelerde durdurma butonları birbirine seri, başlatma butonları birbirine paralel bağlanmalıdır. Şekil 5.8 ve Şekil 5. 9 da, elektriksel kilitleme ile dönüş yönü değiştiren uzaktan kumandalı bir devrenin güç ve kumanda devre şemaları verilmiştir. Bu devrede İleri_1 veya İleri_2 butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir, normalde açık kontağı kapanır ve motor ileri yönde dönmeye başlar. otorun dönüş yönünü değiştirmek için öncelikle durdurma butonlarından birine basılarak, tüm kontaktörlerin enerjisi kesilir ve motor durur. eri_1 veya eri_2 butonlarından birine basıldığında, geri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir, normalde açık kontağı kapanır ve motor geri yönde dönmeye başlar. Ayrıca bu devrede motorun koruması için aşırı akım rölesi kullanılmaktadır. S T AA Şekil 5.8: Elektriksel kilitlemeli uzaktan kumandalı, koruma röleli güç devresi 87

92 AA Durdurma_1 Durdurma_2 İleri_1 p İleri_2 eri_1 eri_2 Şekil 5.9: Elektriksel kilitlemeli uzaktan kumandalı bir kumanda devresi Buton Kilitleme Yapan Uzaktan Kumandalı Dönüş Yönü Değiştirme Şekil 5.10 da, buton kilitleme ile dönüş yönü değiştiren, motorun aşırı akım rölesi ile korunduğu uzaktan kumandalı bir devrenin kumanda devre şeması verilmiştir. Bu devrede İleri_1 veya İleri_2 butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir, mühürlenir ve devre ileri yönde dönmeye başlar. eri_1, eri_2, Durdurma_1 veya Durdurma_2 butonuna basılıncaya kadar motorun ileri yönde dönüşü devam eder. Bu butonlardan birine basılması halinde kontaktörünün enerjisi kesilir ve kapalı kontağı açılır. eri_1 veya eri_2 butonuna basılarak, geri dönüş yönü kontaktörünün ( kontaktörü) enerjilenmesiyle motorun geri yönde dönüşü sağlanmış olur. Bu devrede motorun dönüş yönü ani olarak değişir, dolayısıyla zor yol alan motorlarda kullanılması aşırı akım çekilmesine yol açacağından uygun değildir. AA Durdurma_1 Durdurma_2 İleri_1 İleri_2 eri_1 eri_2 p Şekil 5.10: Buton kilitleme yapan uzaktan kumandalı bir kumanda devresi Bir asenkron motorun dönüş yönünün değiştirilmesine ait kumanda devresinin şemasını şu şartları sağlayacak şekilde çiziniz: 1) Devrede aşırı akıma karşı koruma yapılacaktır. 2) Devrede elektriksel ve buton kilitleme yapılacaktır. 3) Devre iki ayrı yerden ileri ve geri yönde kumanda edilebilecektir. Sürekli ve Kesik Çalıştırmalı Dönüş Yönü Değiştirme Şekil 5.11 deki devrede hem kesik hem de sürekli çalıştırma yapabilen, elektriksel kilitlemeli bir dönüş yönü değiştirme devresi verilmiştir. Bu devrede iki adet yardımcı röle (J1 ve J2) kullanılmıştır. Elektriksel kilitleme sayesinde ileri dönüş yönü ve geri dönüş yönü kontaktörlerinin (sırasıyla ve kontaktörleri) beraber çalışması engellenmiş olur. Kesik_İleri butonuna basıldığında, fazından gelen akım, aşırı akım koruma rölesinden, Durdurma butonundan, kontaktörünün normalde kapalı kontağından, J1 yardımcı rölesinin normalde kapalı kontağından geçerek kontaktörünü enerjilendirir. Bu durum Kesik_İleri butonu bırakılıncaya kadar 88

93 devam eder. Sürekli_İleri butonuna basıldığında ise fazından gelen akım ile J1 yardımcı rölesi ve kontaktörü enerjilenir. J1 rölesinin Sürekli_İleri butonuna paralel bağlı olan normalde açık kontağı kapandığından, J1 mühürlenir ve Durdurma butonuna basılana kadar motor ileri yönde sürekli çalışmaya devam eder. Kesik_eri butonuna basıldığında, fazından gelen akım, aşırı akım koruma rölesinden, Durdurma butonundan, kontaktörünün normalde kapalı kontağından, J2 yardımcı rölesinin normalde kapalı kontağından geçerek kontaktörünü enerjilendirir. Bu durum Kesik_eri butonu bırakılıncaya kadar devam eder. Sürekli_eri butonuna basıldığında ise fazından gelen akım ile J2 yardımcı rölesi ve kontaktörü enerjilenir. J2 rölesinin Sürekli_İleri butonuna paralel bağlı olan normalde açık kontağı kapandığından, J2 mühürlenir ve Durdurma butonuna basılana kadar motor geri yönde sürekli çalışmaya devam eder. AA Durdurma Kesik_İleri Sürekli_İleri J1 p J1 J1 J1 Kesik_eri Sürekli_eri J2 J2 J2 J2 Şekil 5.11: Buton kilitleme yapan uzaktan kumandalı bir kumanda devresi ve kontaktörleri sırasıyla ileri ve geri dönüş yönü kontaktörleri olmak üzere, Şekil 5.12 deki kumanda devresinin çalışmasını açıklayınız. Bu devreye ait güç devresini oluşturunuz (Kullanılan koruma elemanı termik aşırı akım rölesidir). Durdurma Buton_1 Buton_2 p AA Buton_3 Buton_4 Şekil 5.12: Sıra Sizde-3 için kumanda devresi 89

94 Kalıcı Paket Şalter ile Dönüş Yönü Değiştirme Şekil 5.13 de kalıcı paket şalterle dönüş yönünün değiştirilmesine ait bir bağlantı şeması verilmiştir. Bu devrede iki kontaklı ve üç konumlu (ileri, geri, normal) bir paket şalter kullanılmıştır. Kullanılan paket şalterin bağlantı şeması Şekil 5.14 de verilmiştir. Paket şalterin kolu ileri konumuna çevrildiğinde, ileri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir, normalde açık kontakları kapanır ve motor ileri yönde döner. Bu arada geri dönüş yönü kontaktörüne ( kontaktörü) seri bağlanan normalde kapalı kontağı açılır ve kontaktörü çalışmaz. İleri Normal 1 2 eri p 3 4 Şekil 5.13: Kalıcı paket şalter ile dönüş yönünü değiştiren bir kumanda devresi Paket şalterin kolu geri konumuna çevrildiğinde, geri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir, normalde açık kontakları kapanır ve motor geri yönde döner. Bu arada kontaktörüne seri bağlanan normalde kapalı kontağı açılır ve kontaktörü çalışmaz. Kullanılan paket şalterin bağlantı şemasına göre (bkz. Şekil 5.14) her iki kontağı aynı anda beraberce kapanamaz. Buna rağmen devrede elektriksel kilitleme yapılmıştır. Çünkü bobin akımı kesildiği halde, bir kontaktörün paleti ve kontakları yapışma ve sıkışma nedeniyle açılmayabilir. Bu durumda diğer kontaktör enerjilenirse, bir kısa devre meydana gelir. Elektriksel kilitleme, bu gibi hallerde meydana gelebilecek bir kısa devreye engel olur İleri 1 Normal 2 eri Şekil 5.14: Paket şalter bağlantı şeması 90

95 Sınır Anahtarı ile Dönüş Yönü Değiştirme Sınır anahtarlı dönüş yönü değiştirme uygulamaları, planya, vargel, freze tezgahı gibi hareketli iş tezgahlarında sıklıkla kullanılır. Bu tip sistemlerde, hareketli mekanizmanın durması veya yön değiştirmesi istenen noktaya sınır anahtarı konulur. Tezgah kolu sınır anahtarına çarpınca sınır anahtarı enerjilenir, kontakları durum değiştirerek, motorun dönüş yönü değişimi sağlanır. Şekil 5.15 de ileri-geri hareket eden bir tezgaha ait kumanda devresi verilmiştir. 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 ( 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. eri butonuna basılarak geri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir ve tezgahın geri yönde hareketi sağlanır. Tezgah kolunun LS2 sınır anahtarına çarpmasıyla, LS2 nin normalde kapalı kontağı açılarak geri yönde hareketi durdurur. Durdurma İleri LS1 p eri LS2 Şekil 5.15: Sınır anahtarı ile dönüş yönü değiştiren bir kumanda devresi İleri ve geri yönde periyodik olarak hareket eden bir tezgahı ele alalım. 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. Şekil 5.16 da bu sistemin kumanda devresi verilmiştir. Devrede LS1 ve LS2 sınır anahtarları enerjisizken, Başlatma butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü ( 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 kontaktörünün enerjisini keserken, geri dönüş yönü kontaktörünün ( kontaktörü) akım yolundaki normalde açık kontağı kapanarak kontaktörünü enerjilendirir. Dolayısıyla tezgah geri yönde hareket etmeye başlar. Tezgah kolu başlangıç noktasındaki LS2 sınır anahtarına çarpınca LS2 nin normalde kapalı kontağı açılarak kontaktörünün enerjisini keserken, kontaktörünün akım yolundaki normalde açık kontağı kapanarak 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. 91

96 Durdurma Başlatma LS1 p AA LS2 LS2 LS1 Şekil 5.16: Sınır anahtarı ile dönüş yönü değiştiren bir kumanda devresi Periyodik olarak dönüş yönü değiştirme için çift yönlü sınır anahtarları da kullanılabilir. Bunu örnekleyen bir kumanda devresi Şekil 5.17 de verilmiştir. Bu devrede elektriksel kilitleme yapılmış, çift yönlü iki sınır anahtarı kullanılmıştır. eri yön sınır anahtarının (LS1) normalde kapalı kontağı ileri dönüş yönü kontaktörünün ( kontaktörü) bobinine seri, ileri yön sınır anahtarının (LS2) normalde kapalı kontağı geri dönüş yönü kontaktörünün ( kontaktörü) bobinine seri bağlanmıştır. LS1 ve LS2 sınır anahtarları enerjisizken, devrede İleri butonuna basıldığında kontaktörü enerjilenir, ileri yönde çalışma başlar. LS1 sınır anahtarı enerjilendiğinde, normalde kapalı kontağı açılarak kontaktörünün enerjisini keser, ileri yön çalışma durmuş olur. Aynı anda LS1 sınır anahtarının normalde açık kontağı kapandığından kontaktörü enerjilenir. Devrede fazından gelen akım sırasıyla Durdurma butonu, kontaktörünün normalde açık kontağı, kontaktörünün normalde kapalı kontağı ve LS2 sınır anahtarının normalde kapalı kontağı üzerinden geçerek kontaktörünü enerjili tutar ve geri yönde çalışma başlamış olur. Herhangi bir anda LS2 kontaktörünün enerjilenmesiyle, geri yönde hareket sonlanır ve tekrar ileri yönde hareket başlar. Bu şekilde iki adet çift yönlü sınır anahtarı kullanılarak periyodik bir hareket sağlanmış olur. Şekil 5.17 deki devrede LS1 sınır anahtarının enerjili olması durumunda, İleri butonuna basılsa bile ileri yön hareket başlamayacaktır. Benzer şekilde, LS2 sınır anahtarının enerjili olması durumunda, eri butonuna basılsa bile geri yön hareket başlamayacaktır. 92

97 LS1 p Durdurma İleri LS2 eri Şekil 5.17: Çift yönlü sınır anahtarları ile dönüş yönü değiştiren bir kumanda devresi Zaman öleli Periyodik Dönüş Yönü Değiştirme Şekil 5.18 deki devrede bir motorun düz zaman rölesi ile periyodik olarak dönüş yönü değiştirmesini sağlayan bir kumanda devresi verilmiştir. Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında motor 10 s boyunca ileri yönde dönmekte ve sonra 5 s durmaktadır. Ardından geri yönde 10 s dönmekte ve 5 s durmakta ve tekrar ileri yönde dönmeye başlamaktadır. Şekil 5.18 deki devrenin çalışması şu şekildedir: Z1 zaman rölesi 10 s, Z2 zaman rölesi 5 s, Z3 zaman rölesi 10 s ve Z4 zaman rölesi 5 s için ayarlanmıştır. Başlatma butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) ve Z1 zaman rölesi enerjilenir. 10 s sonra Z1 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağı açılır, gecikmeli kapanan normalde açık kontağı kapanır. Böylece kontaktörünün enerjisi kesilerek ileri yönde dönüş sona erer ve Z2 zaman rölesi enerjilenir. Z2 zaman rölesinin ayarlandığı 5 s süresince motor duruş halindedir. 5 s sonunda Z2 zaman rölesinin gecikmeli kapanan, normalde açık kontağı kapanarak geri dönüş yönü kontaktörünü ( kontaktörü) ve Z3 zaman rölesini enerjiler. 10 s sonra Z3 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağı açılarak kontaktörünün enerjisini keser, gecikmeli kapanan, normalde açık kontağı kapanarak Z4 zaman rölesini enerjiler. Bundan sonra motor 5 s süresince duruş halindedir. 5 s sonunda Z4 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağının açılmasıyla Z1 zaman rölesinin enerjisi kesilir. Z1 zaman rölesinin gecikmeli açılan, normalde kapalı kontağı hemen kapanır, kontaktörü enerjilenir, ileri yönde dönüş başlar; Z1 zaman rölesinin gecikmeli kapanan, normalde açık kontağı hemen açılır, Z2 zaman rölesinin enerjisi kesilir; Z2 zaman rölesinin gecikmeli kapanan normalde açık kontağı hemen açılır, Z3 zaman rölesinin enerjisi kesilir; Z3 zaman rölesinin gecikmeli kapanan normalde açık kontağı hemen açılır, Z4 zaman rölesinin enerjisi kesilir; Z4 zaman rölesinin gecikmeli açılan normalde kapalı kontağı hemen kapanır, Z1 zaman rölesi hemen enerjilenir. 10 s sonra Z1 zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı açılır ve ileri yönde dönüş sona erer. otorun yukarıda anlatılan 10 s ileri dönüş, 5 s duruş, 10 s geri dönüş ve 5 s duruş şeklindeki periyodik hareketi Durdurma butonuna basılana kadar devam eder. 93

98 Durdurma Başlatma K AA p K Z1 A Z4 Z1 A Z1 Z2 K Z2 Z3 K A Z3 Z3 Z4 K Şekil 5.18: Zaman röleli periyodik dönüş yönü değiştiren bir kumanda devresi 94

99 Özet Kontrol sistemlerinde; tehlikeli bir duruma sebep olmadan, genellikle de otomatik olarak motorun dönüş yönünün değiştirilmesi arzu edilir. Doğru akım motorlarının dönüş yönünü değiştirmek için, endüvi veya uyartım sargısının uçları değiştirilerek, rotora uygulanan gerilimin polaritesi değiştirilir. Bir fazlı asenkron motorlarda dönüş yönünün değiştirilmesi için, rotorun dönmesini sağlayan yardımcı sargının veya ana sargının manyetik alan yönü değiştirilir. Üç fazlı asenkron motorların dönüş yönünün değiştirilmesi için herhangi iki fazın yeri değiştirilir. Bu işlemi gerçekleştirebilmek için, biri ileri yön, diğeri geri yön olmak üzere iki adet kontaktör kullanılır. Kontaktörlerin aynı anda enerjilenmeleri ve kontaklarını kapatarak kısa devreye neden olmamaları için kilitleme bağlantıları kullanılır. ekanik kilitleme, buton kilitleme ve elektriksel kilitleme olmak üzere üç temel kilitleme tekniği vardır. ekanik kilitleme, ileri yön ile geri yön kontaktörlerinin hareketli paletlerinin bir eksen etrafında dönebilen bir çubukla birbiriyle bağlanmasıyla elde edilen dolayısıyla üretim sırasında gerçekleştirilen bir kilitleme tekniğidir. Bu kilitlemede, enerjilenen bobin mekaniksel olarak bir kol hareket ettirerek diğer bobinin enerjilenmesini ve kontaklarını kapatmasını önler. Böylece devrede oluşabilecek bir kısa devre önlenmiş olur. Böyle bir sistemde motorun dönüş yönü değiştirilmek istendiğinde önce motor durdurulmalıdır. Buton kilitleme, ileri yön ile geri yön kontaktörlerinin aynı anda enerjilenmesini önleyen bir kilitleme tekniğidir. Bu sistemde motorun yönünü değiştirmek için durdurma butonuna basmaya gerek yoktur. Bu durum motorun şebekeden çok yüksek akım çekmesine sebep olacağından, motoru devre dışı bırakabilir. Bu nedenle motor ters yönde çalıştırılmadan önce durdurulmalıdır. Elektriksel kilitleme, ileri yön kontaktörünün geri yön kontaktörünün normalde kapalı kontağına ve geri yön kontaktörünün ileri yön kontaktörünün normalde kapalı kontağına seri bağlandığı bir kilitleme tekniğidir. Dolayısıyla bu kilitleme tekniğinde yön kontaktörlerinin aynı anda enerjilenmesi mümkün değildir. Böyle bir kumanda devresinde dönüş yönünün değiştirilmesi için öncelikle durdurma butonuna basılması gereklidir. Bu bölümde temel kilitleme yöntemleri tanıtılarak, uzaktan kumandalı, paket şalterli, zaman röleli, sınır anahtarlı dönüş yönü değiştirme uygulamaları verilmiştir. 95

100 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? a. Doğru akım motorlarının dönüş yönünü değiştirmek için, endüvi veya uyartım sargısının uçları değiştirilir. b. Doğru akım motorlarında endüvi uçlarının değiştirilmesi ile motorun maksimum momentle yol alması sağlanmış olur. c. Üç fazlı asenkron motorların dönüş yönünü değiştirmek için, fazlardan herhangi iki fazın yerini değiştirmek yeterlidir. d. Üç fazlı asenkron motorların fazlarının yerini değiştirmek için kontaktör kullanılabilir. e. Doğru akım motorlarının dönüş yönünün değiştirilmesinde mekanik kilitleme kullanılmaz. 2. Aşağıdakilerden hangileri mekanik kilitleme için doğrudur?. İki kontaktörün hareketli paletlerinin bir eksen etrafında dönebilen bir çubukla birbirine bağlanmasıyla elde edilen bağlantıya mekanik kilitleme adı verilir.. ekanik kilitleme genellikle doğru akımla çalışan kontaktörlerde kullanılır.. ekanik kilitlemede ileri yönde dönen motorun dönüş yönünü değiştirmek için eri butonuna basmak yeterlidir. a. Yalnız b. Yalnız c. Yalnız d. ve e. Hepsi 3. Buton kilitlemeli dönüş yönü değiştirmenin özellikle küçük güçlü motorlarda kullanılmasının başlıca sebebi nedir? a. Durdurma butonuna basılmadan dönüş yönünün değiştirilebilir olması b. Çift yönlü butonların kullanılması c. Uzaktan kumanda sistemi ile beraber kullanılabilmesi d. Koruma rölesi kullanılmaması e. Hiçbiri 4. Aşağıdaki devrede hangi kilitleme metodu kullanılmıştır? Durdurma a. Buton kilitleme b. Elektriksel kilitleme İleri eri c. Buton ve elektriksel kilitleme d. ekanik kilitleme e. ekanik ve elektriksel kilitleme 5 ve 6. soruları aşağıdaki kumanda devresine göre cevaplayınız. FS Durdurma_1 Durdurma_2 İleri_1 İleri_2 eri_1 eri_2 5. Bu devrede hangi kilitleme metodları kullanılmıştır?. ekanik kilitleme. Elektriksel kilitleme. Buton kilitleme a. Yalnız b. Yalnız c. Yalnız d. ve e. ve p p 96

101 6. Bu devre için aşağıdakilerden hangisi doğrudur? a. Sadece mekanik kilitleme kullanılmıştır. b. Uzaktan kumanda yapılmamıştır. c. Hem mekanik hem elektriksel kilitleme kullanılmıştır. d. otor faz sırası rölesi ile korunmaktadır. e. otor kesik kesik çalıştırılmaktadır. 7. Bu devre için aşağıdakilerden hangileri yanlıştır?. Buton kilitleme yapılmıştır...elektriksel kilitleme yapılmıştır...otor kesik kesik çalıştırılmaktadır. a. Yalnız b. ve c. ve d. Yalnız e. Yalnız 8 ve 9.soruları aşağıdaki kumanda devresine göre cevaplayınız. 9. Aşağıdakilerden hangisi bu devre için yanlıştır? a. ühürleme yapılmıştır. b. Uzaktan kumanda kullanılmamıştır. c. kontaktörünün yanına kontaktörünün normalde kapalı kontağı ve kontaktörünün yanına kontaktörünün normalde kapalı kontağı eklenerek, kullanımda oluşabilecek bir kısa devre önlenir. d. ekanik kilitleme yapılmıştır. e. İleri butonuna basılmasıyla motor sürekli olarak dönmeye başlar. 10. Aşağıdakilerden hangisi yapılırsa üç fazlı bir asenkron motorun dönüş yönünü tersine çevirir? a. erilim azaltılmalıdır. b. Fazlardan biri devre dışı bırakılmalıdır. c. İki fazın yeri kendi arasında değiştirilmelidir. d. Fazların hepsi sırayla yer değiştirilmelidir. e. Hiçbiri Durdurma İleri p eri 8. Bu devrede için hangileri doğrudur?. ekanik kilitleme kullanılmıştır.. otor sürekli çalıştırılmaktadır.. Buton kilitleme yapılmıştır. a. Yalnız b. Yalnız c. Yalnız d. ve e. ve 97

102 Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. e Yanıtınız yanlış ise enel Bilgiler başlıklı konuyu gözden geçiriniz. Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 Durdurma İleri p 2. d Yanıtınız yanlış ise ekanik Kilitleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 3. a Yanıtınız yanlış ise Buton Kilitleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. eri 4.d Yanıtınız yanlış ise ekanik Kilitleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 5.e Yanıtınız yanlış ise Buton Kilitleme ve Elektriksel kilitleme başlıklı konuları gözden geçiriniz. Sıra Sizde 2 6.d Yanıtınız yanlış ise ekanik Kilitleme ve Elektriksel Kilitleme ve Buton Kilitleme başlıklı konuları gözden geçiriniz. 7. e Yanıtınız yanlış ise Elektriksel Kilitleme ve Buton Kilitleme başlıklı konuları gözden geçiriniz. 8. e Yanıtınız yanlış ise ekanik Kilitleme ve Buton Kilitleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 9. d Yanıtınız yanlış ise ekanik Kilitleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 10. c Yanıtınız yanlış ise enel Bilgiler başlıklı konuyu gözden geçiriniz. AA Durdurma_1 Durdurma_2 İleri_1 İleri_2 eri_1 eri_2 p 98

103 Bu devre iki ayrı yerden (Durdurma-1, İleri-1, eri_1 ve Durdurma_2, İleri_2, eri_2 ) uzaktan kumanda edilmektedir. Devrede çift yönlü butonlar kullanılmıştır. İleri dönüş yönü kontaktörü () bobini, geri yön butonunlarının normalde kapalı kontaklarına, geri dönüş yönü kontaktörü () bobini ileri yön butonlarının normalde kapalı kontaklarına seri bağlanmıştır. Devrede buton kilitleme yapılmıştır. Devrede, ileri yön kontaktörünün normalde kapalı kontağı kontaktörüne ve eri yön kontaktörünün normalde kapalı kontağı kontaktörüne seri bağlanmıştır. Devrede elektriksel kilitleme de yapılmıştır. Sıra Sizde 3 Bu devre ileri-geri ve kesik sürekli çalıştırmalı bir kumanda devresidir. Buton_1, ileri yönde kesik çalıştırma butonu, Buton_2, ileri yönde sürekli çalıştırma butonu, Buton_3 geri yönde kesik çalıştırma butonu ve Buton_4 geri yönde sürekli çalıştırma butonudur. Devrede elektriksel kilitleme yapılmış, koruma elemanı olarak da termik aşırı akım rölesi kullanılmıştır. Verilen kumanda devresine ait güç devresi aşağıda verildiği gibidir. Yararlanılan Kaynaklar Türkmen Y. ve C. eçtan. Kumanda Devreleri (1). Yeniyol atbaası, İzmir. Hayta L. (2005). Elektrik Kumanda Devreleri ve Deneyleri. Birsen Yayınevi. İstanbul. Badur Ö. (2001). Elektrik Kumanda Devreleri. İstanbul. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) Elektrik Elektronik Teknolojisi, (2007). Asenkron otor Kumanda Teknikleri. Ankara. Kılıç.(2000). Elektrik Atelyesi Kumanda Devreleri. Yüce Yayım. İstanbul. S T AA 99

104 6 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; Üç fazlı sincap kafesli rotorlu asenkron motorlara düşük gerilimle yol verme yöntemlerini açıklayabilecek, Üç fazlı rotoru sargılı asenkron motorlara yol verme yöntemlerini açıklayabilecek, Bir fazlı asenkron motorlara yol verme yöntemlerini açıklayabilecek, Yol verme kumanda ve güç devrelerini tasarlayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar Dirençle veya eaktansla Yol Verme Oto Transformatörüyle Yol Verme Yıldız-Üçgen Yol Verme Çift Kademeli Yol Verme Otomatik Yol Verme Paket Şalterle Yol Verme Tek Kademeli Yol Verme İçindekiler iriş Düşük erilimle Yol Verme otoru Sargılı Asenkron otorlara Yol Verme Bir Fazlı Asenkron otorlara Yol Verme Uygulamalar 100

105 Yol Verme Yöntemleri İİŞ otorlar yol alırken, anma akımlarından daha fazla akım çekerler. Bu fazla yol alma akımı şebekede, devrede ve motorda birçok sakınca yaratabilir. Yol alma akımının güvenli sınırlar içinde kalmasını sağlamak için, 4-5 KW tan daha yüksek güçlü motorlara yol verme zorunluluğu vardır. Üç fazlı, sincap kafesli rotorlu asenkron motorlara düşük gerilimle yol verilir. Düşük gerilimle başlatma sadece boşta çalışan motorlara uygulanır. Yüklü çalışan motorlara düşük gerilimle yol verilmez. Bu bölümde, üç fazlı sincap kafesli rotorlu asenkron motorlara düşük gerilimle yol verme, rotoru sargılı asenkron motorlara yol verme ve bir fazlı asenkron motorlara yol verme yöntemleri tanıtılacak; bu yol verme yöntemlerinde kullanılan kumanda ve güç devrelerinden bahsedilecek ve örnek uygulamalar verilecektir. DÜŞÜK EİLİLE YOL VEE Bu yöntem motora uygulanan gerilimin kademe kademe arttırılması prensibine dayanır. Düşük gerilimle yol verme yöntemleri üç kısımda incelenebilir: Dirençle veya reaktansla yol verme Oto transformatörüyle yol verme Yıldız-üçgen yol verme Dirençle veya eaktansla Yol Verme otorları düşük gerilimle başlatmada en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Bu yol verme yönteminde, stator devresine dirençler veya reaktanslar kademeli olarak seri bağlanır. Böylece, şebeke geriliminin bir kısmı yol verme direncinde veya reaktansında düşer ve kalanı motora uygulanır. otor düşük gerilimle yol alır. Belirlenen süre sonunda, direnç veya reaktans kademeleri devre dışı bırakılır ve motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar. Dirençlerin veya reaktansların otomatik olarak devreden çıkartılmasında zaman röleleri etkin rol oynar. Yol Verme Direncinin Hesaplanması Yol vermede stator sargılarına seri bağlanacak direnç değerini bulmak için Şekil 6.1 de verilen devre kullanılabilir. Bu devrede her faz sargısı seri bağlı direnç ve bobin olarak modellenmiştir. 101

106 y y m X m Vm VXm V m V f Şekil 6.1: Yol verme direncinin hesaplanması Bu devrede, Vm Vm VXm motorun bir faz sargı uçlarındaki kalkış gerilimini, motorun iç direnci m üzerindeki gerilimi, motorun bobini X m üzerindeki gerilimi ifade eder. Olması istenen yol alma akımı düşürme katsayısı aşağıdaki şekilde verilir. k = / a y d ve direkt yol alma akımı ile gösterilirse, yol alma akımını y d otora ait güç faktörü cos () ise, Şekil 6.1 de verilen devredeki gerilim değerleri: V m = V f k a V m = V m cos () V Xm = V m sin () V y = V 2 2 f - V Xm V m olarak bulunur. Bu durumda yol verme direnç değeri y = V y y bağıntısı kullanılarak hesaplanır. Örnek Problem: Etiketinde 380 V, 20 A yazılı üç fazlı asenkron motor doğrudan üçgen olarak yol aldığında nominal akımının 5 katı kadar akım çekmektedir. Bu motor için cos () =0.6 vesin () = 0.8 olarak verilmiştir. Yol alma akımını nominal akım değerinin 3 katına düşürecek yol verme direnç değerini hesaplayınız. Çözüm: nominal faz akımını göstersin. Bu durumda, n = 5 ve d n = 3 olmaktadır. Yol alma y n akımını düşürme katsayısı k = / = 3/5 olarak bulunur. Etikette verilen akım değerinin hat akım a y d değeri ve üçgen bağlı sistemlerde faz akımının hat akımının 1/ katı olduğu hatırlanırsa, istenilen yol alma akımı y =3 n =3(20/ 3)=34.6 A olarak bulunur. erilim değerleri: V m =V f k a =380(3/5)=228 V V m =V m cos = =136.8 V 102

107 V Xm =V m sin = =182.4 V V y = V 2 f V 2 xm V m = =196.6 V Yol verme direnç değeri y Vy = = = 5.7Ω olarak hesaplanır y Tek Kademeli Dirençle Yol Verme Şekil 6.2 de üç fazlı asenkron motora tek kademeli dirençle yol verme kumanda ve güç devresi verilmiştir. p S T Durdurma Başlatma Z Z A K A A A 3 Şekil 6.2: Üç fazlı asenkron motora tek kademeli dirençle yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü ve Z zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki kontaklarının kapanmasıyla motor dirençler üzerinden şebekeye bağlanır. Dirençler üzerindeki gerilim düşümü nedeniyle motor düşük gerilimle yol alır. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan Z-K kontağı kapanarak A kontaktörünü çalıştırır. A kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı A kontağı açılarak Z 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. Şekil 6.2 de verilen güç devresinde tek kademe direnç kullanılmıştır. Bu dirençler kısa devre edilip devreden çıkarıldığında, motora ani bir gerilim uygulanması sakıncalı olabilir. Bu nedenle iki kademeli direnç kullanılarak yol verilmesi daha sağlıklıdır. Çift Kademeli Dirençle Yol Verme Şekil 6.3 te üç fazlı asenkron motora çift kademeli dirençle yol verme kumanda ve güç devresi verilmiştir. 103

108 p S T Durdurma Başlatma Z 1 Z 1 B K A A B Z 2 Z 2 A K B B 3 Şekil 6.3: Üç fazlı asenkron motora çift kademeli dirençle yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü ve zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki kontaklarının kapanmasıyla motor iki kademe direnç üzerinden şebekeye bağlanır. Dirençler üzerindeki gerilim düşümü nedeniyle motor düşük gerilimle yol alır. zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan -K kontağı kapanarak A kontaktörünü çalıştırır. A kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki A kontağı kapanır ve zaman rölesini çalıştırır. Benzer şekilde, güç devresindeki A kontakları kapanarak yol verme dirençlerinin birinci kademesini devreden çıkartır. Böylece motora uygulanan gerilim artar ve motor yol almaya devam eder. zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan -K kontağı kapanarak B kontaktörünü çalıştırır. B kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı B kontağı açılarak zaman rölesini, A kontaktörünü ve zaman rölesini devre dışı bırakırken normalde açık B kontağı kapanarak mühürleme yapar. Benzer şekilde, güç devresindeki B kontakları kapanarak tüm yol verme dirençlerini kısa devre yapar. Böylece, motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar. eaktansla yol vermede, yol verme reaktans değerinin nasıl hesaplandığını araştırınız. Oto Transformatörüyle Yol Verme otorların düşük gerilimle başlatılmalarında, düşük gerilimin oto transformatör tarafından sağlandığı yol verme yöntemidir. Bu yöntem, hem yıldız hemde üçgen bağlı motorlara uygulanabilir. Oto transformatörüyle yol verme, diğer yol verme yöntemlerine göre daha pahalı ama daha randımanlıdır. Oto Transformatörüyle Tek Kademeli Yol Verme Şekil 6.4 te üç fazlı asenkron motora tek kademeli oto transformatörüyle yol verme kumanda ve güç devresi görülmektedir. Bu devrede, A ve kontaktörlerinin aynı anda çalışmaları elektriksel kilitlemeyle önlenmiştir. 104

109 p S T Durdurma Başlatma Z Z A Z A A Z K A A A 3 Şekil 6.4: Üç fazlı asenkron motora tek kademeli oto transformatörüyle yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, Z zaman rölesi ve A kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki Başlatma butonuna paralel Z kontağı ani olarak kapanarak mühürlemeyi sağlarken normalde kapalı A kontağı açılarak kontaktörünün çalışmasını engeller. Benzer şekilde, güç devresindeki A kontaklarının kapanmasıyla üç fazlı oto transformatörü yıldız olarak şebekeye bağlanır. Transformatörün %60-65 civarında gerilimli orta uçlarına bağlı motor, düşük gerilimle yol almaya başlar. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan Z-A kontağı açılarak A kontaktörünü devre dışı bırakırken normalde açık gecikme ile kapanan Z-K kontağı kapanarak kontaktörünü çalıştırır. Dolayısıyla güç devresinde A kontakları açılır ve oto transformatörü şebekeden ayrılır. kontakları kapanır ve motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar. Şekil 6.4 te verilen tek kademeli oto transformatörüyle yol verme devresinde önce A kontaklarının açılması, sonra kontaklarının kapanması gerekir. Aksi durumda oto transformatörünün üst yarı sargıları kısa devre olur ve bu sargılardan geçen yüksek değerli akımlar transformatörün yanmasına sebep olur. Oto Transformatörüyle Çift Kademeli Yol Verme Şekil 6.5 te üç fazlı asenkron motora çift kademeli oto transformatörüyle yol verme kumanda ve güç devresi görülmektedir. Bu devrede, B, C ve kontaktörlerinin aynı anda çalışmaları elektriksel kilitlemeyle önlenmiştir. p S T Durdurma Başlatma A A A Z1 C Z1 A B B C Z2 Z1 K Z2 A B C 3 Z2 K B C Şekil 6.5: Üç fazlı asenkron motora çift kademeli oto transformatörüyle yol verme kumanda ve güç devresi 105

110 Şekil 6.5 te verilen devrede Başlatma butonuna basıldığında, A kontaktörü, zaman rölesi ve B kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki A kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer 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. zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan - A kontağı açılarak B kontaktörünü devre dışı bırakırken, normalde açık zaman gecikme ile kapanan -K kontağı kapanarak 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. zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan -A kontağı açılarak C kontaktörünü devre dışı bırakırken, normalde açık zaman gecikme ile kapanan -K kontağı kapanarak kontaktörünü çalıştırır. kontaktörünün çalışmasıyla A kontaktörü, ve zaman röleleri devre dışı bırakılır. üç devresindeki A ve C kontaklarının açılmasıyla oto transformatörü şebekeden ayrılır; kontaklarının kapanmasıyla da motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar. Yıldız-Üçgen Yol Verme Üçgen çalıştırılmak istenen üç fazlı asenkron motor, yol vermede yıldız bağlanırsa, faz gerilimi 1.73 kat azalır. otorun yol alma akımı da yaklaşık üç kat azalır. 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. Yıldız-üçgen bağlantılarının özellikleri ve bu bağlantılardaki akım gerilim ifadeleri için Asenkron otorlar Ünitesine bakınız. Üç fazlı asenkron motorun her faz sargısı bir bobin olarak kabul edilebilir. Bu bobin uçları 1. Bobin U-X 2. Bobin V-Y 3. Bobin W-Z olarak adlandırılsın. Paket Şalterle Yıldız-Üçgen Yol Verme Şekil 6.6 da üç fazlı asenkron motora üç konumlu kalıcı paket şalterle yıldız-üçgen yol verme devresi 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 Δ konumuna getirildiğinde, (1-2), (3-4), (5-6), (9-10), (13-14) ve (15-16) nolu kontaklar kapanır ve motor üçgen olarak bağlanır Y X X 3 4 X S X X X U V W 9 10 X X Y Z X T X X X Şekil 6.6: Üç fazlı asenkron motora paket şalterle yıldız-üçgen yol verme 106

111 S Y T U Z V X W 0 Y Şekil 6.7: Şekil 6.6 da verilen yol verme devresinde kullanılan paket şaltere ait çalışma diyagramı Şekil 6.6 da 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. Otomatik Yıldız-Üçgen Yol Verme Şekil 6.8 de üç fazlı asenkron motora otomatik yıldız-üçgen yol verme kumanda ve güç devresi verilmiştir. Bu devrede, ve Δ kontaktörlerinin aynı anda çalışmaları elektriksel kilitlemeyle önlenmiştir. Durdurma Başlatma p S T Z Z Y U V W Y Z A K Z X Y Y Y Şekil 6.8: Üç fazlı asenkron motora otomatik yıldız-üçgen yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü, Z zaman rölesi ve kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki ve kontaklarının kapanmasıyla motor yıldız bağlı olarak düşük gerilimle yol almaya başlar. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan Z-A kontağı açılarak kontaktörünü devre dışı bırakırken, normalde açık gecikme ile kapanan Z-K kontağı kapanarak Δ kontaktörünü çalıştırır. Δ kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı Δ kontağı açılarak Z zaman rölesini devre dışı bırakırken normalde açık Δ kontağı kapanarak 107

112 mühürleme yapar. Benzer şekilde, güç devresindeki kontaklarının açılıp Δ kontaklarının kapanmasıyla, motor üçgen bağlı olarak çalışmaya başlar. Şekil 6.9 da farklı bir uygulama olarak üç fazlı asenkron motora otomatik yıldız-üçgen 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. p S T Durdurma Başlatma Z Y A YY Z U V W Z X Y Y Y Şekil 6.9: Üç fazlı asenkron motora tek kontaklı zaman rölesiyle otomatik yıldız-üçgen yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü ve Z zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresindeki normalde açık kontağının kapanmasıyla kontaktörü enerjilenir ve kontağı kapanarak mühürleme yapar. Benzer şekilde, güç devresindeki ve kontaklarının kapanmasıyla motor yıldız bağlı olarak düşük gerilimle yol almaya başlar. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan Z-A kontağı açılarak kontaktörünü devre dışı bırakır. mühürleme kontağı ve normalde kapalı kontağı üzerinden Δ kontaktörü enerjilenir. Δ kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı Δ kontağı açılarak Z zaman rölesini devre dışı bırakır. Benzer şekilde, güç devresindeki kontaklarının açılıp Δ kontaklarının kapanmasıyla, motor üçgen bağlı olarak çalışmaya başlar. OTOU SAL ASENKON OTOLAA YOL VEE otoru sargılı asenkron motorların kalkış momentleri, sincap kafesli asenkron motorlara göre daha yüksektir. Bu yüzden, yükte kalkınması gereken yerlerde rotoru sargılı asenkron motorlar kullanılır. Ayrıca bu motorlarda, rotor devresine harici direnç bağlanarak rotor hız değerini değiştirmek mümkündür. otoru 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. Şekil 6.10 da rotoru sargılı asenkron motora tek kademe dirençle yol verme kumanda ve güç devresi verilmiştir. 108

113 p S T Durdurma Başlatma Z 3 Z K A A A Şekil 6.10: otoru sargılı asenkron motora tek kademe dirençle yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, Z zaman rölesi ve kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki kontaklarının kapanmasıyla motor rotor dirençleri üzerinden yol almaya başlar. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan Z-K 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. Şekil 6.11 de rotoru sargılı asenkron motora çift kademe dirençle yol verme kumanda ve güç devresi verilmiştir. p S T Durdurma Başlatma B Z 2 K B 3 B A Z 2 B B Z 1 Z 1 K A A A Şekil 6.11: otoru sargılı asenkron motora çift kademe dirençle yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü ve normalde kapalı B kontağı üzerinden zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki kontaklarının kapanmasıyla motor çift kademe rotor dirençleri üzerinden yol almaya başlar. zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan - K kontağı kapanarak A kontaktörünü çalıştırır. A kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki A kontağı kapanarak zaman rölesini çalıştırır. Benzer şekilde, güç devresindeki A kontaklarının 109

114 kapanmasıyla rotor dirençlerinin birinci kademesi devreden çıkarılır ve motor tek kademe rotor dirençleri üzerinden yol almaya devam eder. zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan -K kontağı kapanarak B kontaktörünü çalıştırır. B kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı B kontağı açılarak A kontaktörünü, ve zaman rölelerini devre dışı bırakırken normalde açık B kontağı kapanarak mühürleme yapar. üç devresindeki A kontaklarının açılıp B kontaklarının kapanmasıyla, tüm rotor dirençleri devreden çıkarılır ve motor rotor sargı uçları kısa devre edilmiş olarak çalışmaya devam eder. Bİ FAZL ASENKON OTOLAA YOL VEE Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorlara direkt yol verme yöntemlerinden Asenkron otorlar Ünitesinde bahsedilmişti. Bu bölümde, bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorlara paket şalterle ve butonla yol verme kumanda ve güç devreleri ele alınacaktır. Şekil 6.12 de üç konumlu yaylı paket şalterle bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motora yol verme devresi verilmiştir. Burada, paket şalter Başlatma konumuna getirildikten sonra serbest bırakılırsa, yay nedeniyle bu konumda kalmayıp, 1 konumuna dönecektir. 0 1 Başlatma 1 2 X X 3 4 X p 5 6 X X Ana sargı Yardımcı sargı C Şekil 6.12: Yaylı paket şalterle bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motora yol verme devresi Bu devrede, paket şalter 0 konumundayken tüm kontaklar açıktır. Paket şalter Başlatma konumuna getirildiğinde tüm kontakları kapanır. 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, fazından gelen akım sadece ana sargıdan geçer ve motor çalışmaya devam eder. Şekil 6.13 te bir fazlı kalkış kondansatörlü asenkron motora yol verme butonla kumanda ve güç devresi verilmiştir. 110

115 p p Durdurma Başlatma A Z A Z A W Yardımcı sargı Z U Ana sargı V C Şekil 6.13: Bir fazlı kalkış kondansatörlü asenkron motora butonla yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü, Z zaman rölesi ve A kontaktörü enerjilenir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki ve A kontaklarının kapanmasıyla ana sargıya ve yardımcı sargıya gerilim uygulanır, motor çalışmaya başlar. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde kapalı gecikme ile açılan Z-A kontağı açılarak A kontaktörünü devre dışı bırakır. üç devresindeki A kontağının açılmasıyla yardımcı sargı devre dışı bırakılır, ana sargıdan geçen akımla motor çalışmaya devam eder. Yukarıda bahsedilen bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motora yol verme uygulamalarında, ilk hareketten sonra yardımcı sargı devreden çıkarılmıştır. Oysaki, bazen yardımcı sargı devamlı olarak devrede kalır. Şekil 6.14 te bu duruma ait yol verme kumanda ve güç devresi verilmiştir. p p Durdurma Başlatma A Z W U Ana sargı V Z K A Yardımcı sargı Z A C 2 C 1 A Şekil 6.14: Bir fazlı kalkış ve daimi kondansatörlü asenkron motora yol verme kumanda ve güç devresi Bu devrede Başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü ve Z zaman rölesi enerjilenir. Kumanda devresindeki kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar. Benzer şekilde, güç devresindeki kontaklarının kapanmasıyla ana sargıya ve yardımcı sargıya gerilim uygulanır. Bu durumda ve kondansatörleri birbirlerine paralel ve yardımcı sargıya seri bağlıdır. Kondansatörlerin paralel bağlantısında toplam kapasite büyür ve motor yol almaya başlar. Z zaman rölesinin ayarlanan süresi sonunda, normalde açık gecikme ile kapanan Z-K kontağı kapanarak A kontaktörünü çalıştırır. A kontaktörünün çalışmasıyla, kumanda devresindeki normalde kapalı A kontağı açılarak Z zaman rölesini devre dışı bırakırken, normalde açık A kontağı kapanarak mühürleme yapar. Benzer şekilde, güç devresindeki A kontaklarının konum değiştirmesiyle, ve kondansatörleri birbirlerine ve yardımcı sargıya seri olarak bağlanır. Kondansatörlerin seri bağlantısında toplam kapasite küçülür ve motor çalışmaya devam eder. 111

116 UYULAALA Uygulama 1 Üç fazlı asenkron motora tek kademeli dirençle yol verme ve motorun dönüş yönünü değiştirme Şekil 6.15 te üç fazlı asenkron motora tek kademeli dirençle yol veren ve motorun dönüş yönünü değiştiren kumanda ve güç devresi verilmiştir. p S T Durdurma İleri A Z Z K A A A eri 3 Şekil 6.15: Uygulama 1 için kumanda ve güç devresi Uygulama 2 Üç fazlı asenkron motora otomatik yıldız-üçgen yol verme ve motorun dönüş yönünü değiştirme Şekil 6.16 da üç fazlı asenkron motora otomatik yıldız-üçgen yol veren ve motorun dönüş yönünü değiştiren kumanda ve güç devresi verilmiştir. p Durdurma İleri S T eri B Z U V W Z A B Z X Y A A Z K B A B Şekil 6.16: Uygulama 2 için kumanda ve güç devresi Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motora kalıcı paket şalterle yol veren ve motorun dönüş yönünü değiştiren devreyi çiziniz. 112

117 Özet otorlar yol alırken, anma akımlarından daha fazla akım çekerler. Bu fazla yol alma akımı şebekede, devrede ve motorda birçok sakınca yaratabilir. Yol alma akımının güvenli sınırlar içinde kalmasını sağlamak için, 4-5 KW tan daha yüksek güçlü motorlara yol verme zorunluluğu vardır. Üç fazlı sincap kafesli rotorlu asenkron motorlara düşük gerilimle yol verilir. Düşük gerilimle başlatma sadece boşta çalışan motorlara uygulanır. Yüklü çalışan motorlara düşük gerilimle yol verilmez. Düşük gerilimle yol verme yöntemi, motora uygulanan gerilimin kademe kademe arttırılması prensibine dayanır ve üç kısımda incelenir: Dirençle veya reaktansla yol verme Oto transformatörüyle yol verme Yıldız-üçgen yol verme Dirençle veya reaktansla yol verme: otorları düşük gerilimle başlatmada en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Bu yol verme yönteminde, stator devresine dirençler veya reaktanslar kademeli olarak seri bağlanır. Böylece, şebeke geriliminin bir kısmı yol verme direncinde veya reaktansında düşer ve kalanı motora uygulanır. otor düşük gerilimle yol alır. Belirlenen süre sonunda, direnç veya reaktans kademeleri devre dışı bırakılır ve motor normal şebeke gerilimiyle çalışmaya başlar. Oto transformatörüyle yol verme: otorların düşük gerilimle başlatılmalarında düşük gerilimin oto transformatör tarafından sağlandığı yol verme yöntemidir. Bu yöntem, hem yıldız hem üçgen bağlı motorlara uygulanabilir. Yıldız-üçgen yol verme: Üçgen çalıştırılmak istenen üç fazlı asenkron motor, yol vermede yıldız bağlanırsa, faz gerilimi 1.73 kat azalır. otorun yol alma akımı da yaklaşık üç kat azalır. Böylece yıldız bağlı olan motor düşük gerilimle yol alır. Belirlenen süre sonunda, motorun faz sargıları arasındaki yıldız bağlantı açılır ve üçgen bağlanırsa, motor normal gerilimde çalışmaya devam eder. otoru sargılı asenkron motorların kalkış momentleri, sincap kafesli asenkron motorlara göre daha yüksektir. Bu yüzden, yükte kalkınması gereken yerlerde rotoru sargılı asenkron motorlar kullanılır. otoru 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 çıkartılır ve sonunda rotor sargı uçları kısa devre yapılır. 113

118 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangisi düşük gerilimle yol verme yöntemi için doğrudur? a. Üç fazlı rotoru sargılı asenkron motorlara uygulanır. b. Bir fazlı kalkış kondansatörlü asenkron motorlara uygulanır. c. Bir fazlı daimi kondansatörlü asenkron motorlara uygulanır. d. Bir fazlı kalkış ve daimi kondansatörlü asenkron motorlara uygulanır. e. Boşta çalışan üç fazlı sincap kafesli asenkron motorlara uygulanır. 2. Aşağıdakilerden hangisi düşük gerilimle yol verme yöntemlerinden biri değildir? a. eaktansla yol verme b. Dirençle yol verme c. Direkt yol verme d. Oto transformatörüyle yol verme e. Yıldız-üçgen yol verme 3. Etiketinde 380 V, 16 A yazılı üç fazlı asenkron motor doğrudan üçgen olarak yol aldığında nominal akımının 5 katı kadar akım çekmektedir. Bu motor için cos(=0.6 ve sin(=0.8 olarak verilmiştir. Yol alma akımının nominal akım değerinin 3 katına düşürülmesi istenmektedir. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi yol verme direnç değeridir? a. 4.8 Ω b. 5.7 Ω c. 7.1 Ω d Ω e Ω 4. Aşağıdakilerden hangisi aşağıda verilen devreyi tanımlar? A S T A 3 a. Tek kademeli oto transformatörüyle yol verme güç devresidir. b. Tek kademeli dirençle yol verme güç devresidir. c. Tek kademeli reaktansla yol verme kumanda devresidir. d. Yıldız-üçgen yol verme güç devresidir. e. Çift kademeli reaktansla yol verme güç devresidir. A 114

119 5. Aşağıdakilerden hangisi aşağıda verilen devre için doğrudur? S T A B C 1 2 X X X X X X X X X X X U X V Y W Z 7. Aşağıdakilerden hangisi aşağıda verilen devre için kontaktör ve zaman rölelerinin zamana göre çalışma sırasını verir? Durdurma Başlatma B Z 2 B A K B Z 2 Z 1 p a. Paket şalterin C konumunda sargılar yıldız bağlıdır. Z 1 K A b. Paket şalterin B konumunda sargılar yıldız bağlıdır. c. İki konumlu kalıcı paket şalter kullanılmıştır. d. Üç konumlu yaylı paket şalter kullanılmıştır. e. Paket şalter C konumundan B konumuna geçerken, (3-4) nolu kontak konum değiştirmez. 6. Yıldız-üçgen yol verme yönteminde yol alma akımını düşürme katsayısı kaçtır? a. 3 a. -B- - -A b. - -A- -B c. -A- - -B d. -B- - -A e. - -B- -A b. 3 c. 1/ 3 d. 1/3 e. 1/4 115

120 8. Aşağıdakilerden hangisi, aşağıda verilen bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motora yol verme devresi için yanlıştır? p 9. Aşağıdakilerden hangisi aşağıda verilen devre için doğrudur? S T U Ana sargı V W Yardımcı sargı Z U V W B Z X Y C 1 C 2 A a. A kontaktörü çalışırken, ve seri bağlıdır. b. A kontakları normal konumundayken ve paralel bağlıdır. c. Yardımcı sargı devamlı olarak devrede kalmaktadır. d. otor yol aldıktan sonra A kontaktörü çalışmalıdır. e. Sadece kalkış anında A kontaktörü çalışmalıdır. A a. Yıldız-üçgen yol verme ve motorun dönüş yönünü değiştirme güç devresidir. b. eaktansla yol verme güç devresidir. c. Oto transformatörüyle yol verme güç devresidir. d. Tek kademeli dirençle yol verme ve dönüş yönünü değiştirme güç devresidir. e. otorun dönüş yönünü değiştiren güç devresidir. 10. Asenkron motorda, V m motorun bir faz sargı uçlarındaki kalkış gerilimini, V motorun iç direnci m üzerindeki gerilimi, m V motorun bobini X Xm m üzerindeki gerilimi ifade etsin. Bu motora ait güç katsayısı cos( ise, aşağıdaki bağıntılardan hangisi yanlıştır? a. V m = V m cos () b. V Xm = V m sin () c. V = V + V m m Xm 2 2 d. V = V V Xm m m 2 2 e. V = V V m m Xm 116

121 Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. e Yanıtınız yanlış ise iriş başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 2. c Yanıtınız yanlış ise Düşük erilimle Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 3. c Yanıtınız yanlış ise Dirençle veya eaktansla Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 4. a Yanıtınız yanlış ise Oto Transformatörüyle Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. V m = V f k a V m = V m cos () V Xm = V m sin () V Xy = X y = V Xy y V 2 f -V 2 m -V Xm Sıra Sizde 2 5. b Yanıtınız yanlış ise Yıldız-Üçgen Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 6. d Yanıtınız yanlış ise Yıldız-Üçgen Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 7. b Yanıtınız yanlış ise otoru Sargılı Asenkron otorlara Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. İleri X eri X Ana sargı p 8. e Yanıtınız yanlış ise Bir Fazlı Asenkron otorlara Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 9. a Yanıtınız yanlış ise Uygulamalar başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. 10. c Yanıtınız yanlış ise Dirençle veya eaktansla Yol Verme başlıklı konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yardımcı sargı C erkezkaç anahtar Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 y X y V Xy m Vm V f V m X m VXm Yararlanılan Kaynaklar Badur, Ö. (1996). Elektrik Kumanda Devreleri. illî Eğitim Basımevi, İstanbul. Çolak, İ. ve Bayındır,. (2007). Elektrik Kumanda Devreleri. Seçkin Yayınevi, Ankara. Hayta, L. (2005). Elektrik Kumanda Devreleri ve Deneyleri. Birsen Yayınevi, İstanbul. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) Elektrik Elektronik Teknolojisi, Kumanda Devre Elemanları. Ankara, Türkmen, Y. ve eçtan, C. Kumanda Devreleri (1). Yeniyol atbaası, İzmir. 117

122 7 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; otorlarda balatalı frenleme prensiplerini, avantaj ve dezavantajlarını açıklayabilecek, otorlarda ani frenleme prensiplerini, avantaj ve dezavantajlarını açıklayabilecek, otorlarda dinamik frenleme prensiplerini, avantaj ve dezavantajlarını açıklayabilecek, Frenlemeli kumanda devreleri tasarlayabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar Frenleme Elektriksel Frenleme ekanik Frenleme Dinamik Frenleme Balatalı Frenleme Ani Frenleme Frenleme erilimi İçindekiler iriş Balatalı Frenleme Dinamik Frenleme Ani Frenleme Frenleme Uygulamaları 118

123 Frenleme Teknikleri İİŞ Durdurulmak istenen motor enerjisi kesildikten sonra kendi ataletinden dolayı bir süre daha azalan bir hızla dönüşünü sürdürür ve sonra durur. Durdurulacak motoru daha kısa sürede durdurmada kullanılan uygulamaya frenleme denir. Özellikle büyük güçlü motorların durma süreleri uzundur. Bu durum zaman kaybı, sistem verimliliğinin azalması, iş kazaları gibi birçok olumsuzluğa sebep olduğundan, fren düzeneklerinin işletmelerde kullanılmasının gerekliliği tartışılmaz hale gelmiştir. Kumanda devrelerinde kullanılan başlıca frenleme çeşitleri şunlardır: Balatalı frenleme Dinamik frenleme Ani durdurma Bu bölümde frenleme çeşitleri örneklerle açıklanacak ve kumanda devrelerinde frenleme yöntemlerinin kullanılmasına ait çeşitli uygulamalar verilecektir. BALATAL FENLEE otorun frenlenmesi için iki adet balata aracılığı ile motor kasnağının sıkılarak durdurulmasına balatalı frenleme (veya mekanik frenleme) denir. Sürtünmeden dolayı oluşan toz ve koku yüzünden daha çok insansız ortamlarda kullanılan balatalı frenleme, genellikle asansör ve vinç gibi motorun kapalı ortamda frenlendiği sistemlerde tercih edilir. Balatalı frenlemede, motor kasnağı bir yay aracılığıyla iki balata tarafından sıkılır. Balatalar ve motor kasnağı arasındaki sürtünme kuvveti, motorun daha kısa zamanda durmasını sağlar. Bunun için, balatalı frenin bobini frenleyeceği motorun uçlarına bağlanır. otor çalışmaya başladığında balatalı frenin bobini de enerjilenir. Balatalar motor kasnağından ayrılır. Serbest kalan motor kasnağı dönmeye başlar. otor normal çalışmasına başlamış olur. otor durdurulmak istendiğinde, şebekeden ayrılır ve balatalı frenin bobin akımı da kesilir. Şekil 7.1 de görülen A yayının etkisiyle balatalar motor kasnağını sıkar ve balatalı frenleme uygulanmış olur. Balatalı frenlenecek motorların imalat aşamasında balata düzeneğinin eklenmiş olması gerekir. Aksi takdirde motorlar balatalı frenlenemez. 119

124 Nüve Fren rölesi bobini Balata Yay otor kasnağı Şekil 7.1: Balatalı fren görünüşü Şekil 7.2 deki devrede üç fazlı asenkron motor için bir balatalı frenleme devresi verilmiştir. Devrede Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü enerjilenerek kontaklarını kapatır. ühürleme kontağı ve transformatöre seri olarak bağlanan kontağın kapanmasıyla motorun frenleme bobini enerjilenir. Nüvenin enerjilenmesiyle motor kasnağını sıkan balatalar, kasnağı serbest bırakır ve motor çalışmaya başlar. otor durdurulmak istendiğinde Durdurma butonuna basılır ve motorun enerjisi kesilir. Bu yolla fren bobini de enerjisiz kaldığından, balatalar yay ile sıkılır. otor balatalarının motor kasnağını sıkmasıyla frenleme gerçekleşmiş olur. Durdurma_Fren Başlatma p DİNAİK FENLEE Şekil 7.2: Üç fazlı asenkron motorun balatalı frenleme devresi Alternatif akım motorlarının şebeke enerjisi kesildikten sonra stator sargılarına uygun bir doğru gerilim tatbik edilerek durdurulması yöntemiyle yapılan frenleme şekline dinamik frenleme (veya elektriksel frenleme) denir. Dinamik frenlemeli bir kumanda devresinde, motorun enerjisi kesildiği anda stator sargılarındaki alternatif akım kesilir ve stator sargıları doğru akımla beslenir. Stator sargılarından geçen doğru akım, statörde düzgün ve sabit bir manyetik alan meydana getirir. Bu manyetik alan içinde kendi ataleti ile dönmeye devam eden rotorun çubuklarında bir emk indüklenir. Oluşan rotor kutupları ile stator kutuplarının birbirini etkilemesi soncunda rotor kısa sürede durur. 120

125 Şekil 7.3 deki devrede üç fazlı asenkron motor için buton kontrollü bir dinamik frenleme devresi verilmiştir. Devrede Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü enerjilenir ve güç devresindeki kontaklarını kapatarak motorun çalışmasını sağlar. otoru durdurmak için Durdurma_Fren butonuna basılır. kontaktörünün enerjisi kesilerek motor devresini açar. Aynı zamanda DF (Dinamik Frenleme) kontaktörü enerjilenirken transformatör de şebekeye bağlanır ve motor uçlarına doğru akım uygulanır. Böylece motor dinamik olarak frenlenmiş olur. Bu devrede motor duruncaya kadar Durdurma_Fren butonuna basılması gerekir. Eğer Durdurma butonuna alt kontaklar kapanmayacak şekilde hafifçe basılırsa dinamik frenleme bobini enerjilenemeyeceğinden motor frenlemesiz olarak durur. Durdurma_Fren Başlatma p DF DF DF S T DF Şekil 7.3: Üç fazlı asenkron motor için buton kontrollü, dinamik frenlemeli kumanda ve güç devresi Dinamik frenlemede, stator sargıları, frenleme süresinde sargılardan geçen doğru akıma karşı yalnızca omik direnç etkisi gösterir. Sargılara tatbik edilecek doğru akım değeri stator sargılarının veya bağlanış şekline göre ortaya çıkan direncin değerine uygun olarak hesaplanmalıdır. eçen akımın değeri frenleme süresini etkiler. Sargılara uygulanan doğru gerilim arttıkça frenleme süresi kısalır, gerilim azaldıkça frenleme süresi uzar. Ancak sargılardan anma akımından fazla akım geçerse, sargılar yanabilir. Anma akımına yakın değerde bir akım geçirilmesi doğru olur. Dinamik Frenleme eriliminin Hesaplanması Yıldız ve üçgen bağlı motorlar için dinamik frenleme uygulanırken sargılara uygulanacak doğru akım değeri, normal çalışma akımının 0.25 ila 2 katı arasında seçilebilir. Ancak, pratikte normal çalışma akımının 1.2 katı frenleme akımı olarak seçilir., motorun bir faz sargısının omik direnci;, motorun üç faz sargısının eşdeğer direnci;, hat akımı;, normal çalışmada motor sargılarından geçecek doğru akım değeri;, motor sargılarına uygulanacak dinamik frenleme gerilim değeri; motor sargılarından geçecek dinamik frenleme akım değeri olmak üzere yıldız ve üçgen bağlı motorlar için dinamik frenleme geriliminin hesaplanması aşağıda verilmiştir. 121

126 Yıldız (Y) Bağlı otor DF +V f f f DF -V DF f f = + = E f f f f f = = 1.2 h DC f VDC = DC E Üçgen (Δ) Bağlı otor DF +V f f f DF -V DF E f f = = f f f f = 3 = 1.2 h DC f VDC = DC E Örnek 7.1: Etiket değerleri 1.5 HP, Y/Δ: 380/220 V, 4.3A/7.5 A olan 3 fazlı asenkron motorun bir faz sargısı omik direnci 4Ω olarak ölçülmüştür. otor üçgen bağlandığında motor sargılarına uygulanacak dinamik frenleme gerilim değerini hesaplayınız. otorun üçgen akımı h = 7.5 A dir. Sargılardaki normal çalışma akımı f = =4.3 A ve motor sargılarının eşdeğer direnci E = 2Ω olarak hesaplanır. Frenleme akımı değeri =1.07 A ile 4.32=8.6 A arasında değişebilir. DC =1.24.3=5.16 A olarak seçilir. Buna göre V DC =5.16 2=10.32 V olarak elde edilir. Bu durumda hat akımı ise hdc =10.32/2=5.16 A olarak bulunur. 122

127 Etiket değerleri 1.5 HP, Y/Δ: 380/220 V, 4.3A/7.5A olan 3 fazlı asenkron motorun bir faz sargısı omik direnci 4Ω olarak ölçülmüştür. otor yıldız bağlandığında motor sargılaına uygulanacak dinamik frenleme geriliminin minimum ve maksimum değerlerini hesaplayınız. ANİ FENLEE otorun var olan döndürme momentini ters yönde çevirerek motorun miline ters döndürme momenti uygulama yoluyla durdurulmasına ani frenleme (ters akımla frenleme) denir. Elektriksel bir frenleme yöntemi olan ani frenlemede, motor bir yönde dönerken şebekeden ayrılır ve ters yönde dönecek şekilde hemen şebekeye bağlanır, motorda ters yönde bir döndürme momenti meydana gelir. Devir sayısı hızla düşler ve sıfır olur. Bu andan sonra motorun ters yönde dönmesine izin verilmez ve motor hemen devreden çıkarılır. Frenleme zamanının çok kısa olduğu ani frenleme, güçlükle yol alan motorlarda ve büyük güçteki motorlarda uygulanmaz. Çünkü bu kullanımda, motor şebekeden aşırı akım çeker ve döndürdüğü yükte sakıncalı değerlerde mekanik gerilimler doğar. Ani frenlemenin en büyük sakıncası, karşılaşılan mekanik problemlerdir. Bu problemlerin önüne geçmek için durdurulacak motorun bulunduğu yere iyice sabitlenmeli, motorun bağlı olduğu sistemin ani frenlemeye müsait olup olmadığından emin olunmalıdır. Ani frenlemenin bir diğer zorluğu ise, durdurma için motora ters döndürme momenti uygulandığından motorun durma anından sonra ters yönde dönmek istemesidir. Burada bazı algılayıcılarla bu anı tespit edilerek durma anında motorun enerjisi kesilmelidir ve eğer gerekiyorsa durma anında mekanik bir kilitleme sistemiyle milin dönmesi engellenmelidir. Şekil 7.4 de üç fazlı bir asenkron motorun çalıştırılması ve ani durdurulmasına ait güç ve kumanda devresi verilmiştir. Burada Ani_Durdurma anahtarı motorun miline bağlanmıştır. Başlatma butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir ve motor ileri yönde çalışır. otorun dönmesiyle Ani_Durdurma anahtarı kapanır. kontaktörünün, geri dönüş yönü kontaktörüne ( kontaktörü) seri bağlı normalde kapalı kontağı açıldığından kontaktörü enerjilenemez. Durdurma butonuna basılması durumunda, kontaktörünün enerjisi kesilir ve motor devreden çıkar. Ancak motorun ileri yönde dönüşü devam ettiği için Ani_Durdurma anahtarı kapalı kalır. kontaktörünün enerjisinin kesilmesiyle normalde kapalı kontağı kapanır ve kontaktörü enerjilenir. Dolayısıyla motorda ters döndürme momenti oluşur ve devir sayısı süratle düşer. Devir sayısı sıfır olduğunda, Ani_Durdurma anahtarı açılır ve motorun enerjisini keser. Böylece motor ters dönmeden ani olarak durdurulmuş olur. S T Durdurma_Fren Başlatma p AA Ani_Durdurma anahtarı AA (a) (b) Şekil 7.4: Üç fazlı asenkron motor için ani frenlemeli (a) kumanda ve (b) güç devresi 123

128 FENLEE UYULAALA Zaman öleli Ani Frenleme Şekil 7.5 de zaman röleli ani frenleme yapan bir kumanda devresi verilmiştir. Devrede Başlatma butonuna basıldığında, kontaktörü enerjilenir ve motor sürekli olarak ileri yönde dönmeye başlar. Durdurma_Fren butonuna basıldığında kontaktörünün enerjisi kesilir, normalde kapalı kontağı kapanır. kontaktörü ve Z düz zaman rölesi, ayarlanan süre boyunca enerjilenir. Bu süre sonunda Z düz zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı açılarak motorun enerjisini keser. otor ters yöne dönmeye başlamadan durdurulmuş olur. Bu yöntemle frenlenen motorda, zaman rölesinin gecikme süresi motorun yol alma karakteristiği dikkatle gözönüne alınarak iyi ayarlanmalıdır. Aksi takdirde, motor aşırı akım çekerek zarar görebilir. Durdurma_Fren Başlatma p A Z Şekil 7.5: Üç fazlı asenkron motor için ani frenlemeli, zaman röleli kumanda devresi İleri-eri Çalışan otorun Ani Frenlenmesi Şekil 7.6 da iki yönde çalışan üç fazlı bir asenkron motorun ani frenlemesine ait kumanda devresi verilmiştir. İleri butonuna basıldığında ileri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir, motor ileri yönde dönmeye başlar ve motor miline bağlanmış olan çift yönlü Ani_Durdurma anahtarının geri dönüş yönündeki kontağı kapanır. Enerjilenen kontaktörünün normalde kapalı kontağı açıldığından geri dönüş yönü kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenemez. Durdurma butonuna basıldığında kontaktörünün enerjisi kesilir, motorun ileri dönüşü devam ettiğinden Ani_Durdurma anahtarı kapalı kalır. Enerjisi kesilen kontaktörünün normalde kapalı kontağı kapandığından kontaktörü enerjilenir ve motorda oluşan ters döndürme momenti, devir sayısını süratle düşürür. Devir sayısı sıfır olduğunda, Ani_Durdurma anahtarı açılır ve motorun enerjisini keser. Böylece motor ters dönmeden ani olarak durdurulmuş olur. eri yönde dönen motorun ani frenlenmesindeki çalışma prensibi de benzerdir. Z 124

129 AA Durdurma İleri p eri İleri Ani_Durdurma anahtarı eri Şekil 7.6: İleri-geri çalışan üç fazlı asenkron motor için ani frenlemeli kumanda devresi Düz Zaman öleli Dinamik Frenleme Şekil 7.7 de düz zaman röleli dinamik frenleme yapan bir kumanda devresi verilmiştir. Devrede Başlatma butonuna basıldığında akım sırasıyla aşırı akım rölesinin kapalı kontağı, Durdurma_Fren butonunun kapalı kontağı, Başlatma butonu, DF (Dinamik Frenleme) kontaktörünün ve Z düz zaman rölesinin normalde kapalı kontakları üzerinden geçerek kontaktörünü enerjilendirir. otor çalışmaya başlar. kontağı da kapandığından Başlatma butonu mühürlenir. Durdurma_Fren butonuna basıldığında kontaktörünün enerjisi kesilir, akım sırasıyla aşırı akım rölesinin normalde kapalı kontağı, kontaktörünün normalde kapalı kontağı, Z düz zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı üzerinden geçerek DF kontaktörü ve Z düz zaman rölesini enerjilendirir. DF kontağının da kapanmasıyla transformatör de şebekeye bağlanır ve motor uçlarına doğru akım uygulanır. otor bu şekilde dinamik olarak frenlenmiş olur. Z düz zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı ayarlanan süre sonunda açılarak frenlemenin kalıcı olmasını engeller. AA Durdurma_Fren Başlatma DF Z p DF Z DF A Z DF S T DF AA Şekil 7.7: Üç fazlı asenkron motorun düz zaman röleli dinamik frenlenmesine ait kumanda ve güç devresi 125

130 Ters Zaman öleli Dinamik Frenleme Şekil 7.8 de ters zaman röleli dinamik frenleme yapan bir kumanda ve güç devresi verilmiştir. Devrede Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü ve ve T ters zaman rölesi enerjilenir. kontağının kapanmasıyla Başlatma butonu mühürlenir. Böylece T ters zaman rölesinin, kontaktörünün sürekli enerjili kalması ve motorun sürekli çalışması sağlanmış olur. T ters zaman rölesinin DF kontaktörünün akım yolundaki gecikmeli açılan kontağı kapanır, ancak DF (Dinamik Frenleme) kontaktörü enerjilenemez. Çünkü kontaktörünün normalde kapalı kontağı DF kontaktörüne ve DF kontaktörünün normalde kapalı kontağı kontaktörüne seri bağlı olduğundan bu iki kontaktör arasında elektriksel kilitleme vardır, dolayısıyla bu iki kontaktör aynı anda enerjilenemez. Durdurma_Fren butonuna basıldığında, kontaktörünün ve T ters zaman rölesinin enerjisi kesilir ve motor şebekeden ayrılır. DF kontaktörünün akım yolundaki kontaktörünün normalde kapalı kontağı kapandığından, T ters zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı henüz kapalı olduğundan DF kontaktörü enerjilenir. Böylece transformatör de şebekeye bağlanır, motor uçlarına doğru akım uygulanır ve dinamik frenleme başlamış olur. T ters zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı ayarlanan süre sonunda açılarak frenlemeyi durdurur. AA Durdurma_Fren Başlatma DF p T T DF DF A S T DF AA Şekil 7.8: Üç fazlı asenkron motorun ters zaman röleli dinamik frenlenmesine ait kumanda ve güç devresi İleri-eri Çalışan otorun Düz Zaman öleli Dinamik Frenlenmesi Şekil 7.9 da iki yönde çalışan üç fazlı asenkron motor için düz zaman röleli dinamik frenleme yapan kumanda ve güç devresi verilmiştir. otor ileri ve geri yönlerde çalışmakta, Durdurma butonuna basılınca hangi yönde çalışırsa çalışsın dinamik frenleme etkisiyle durmaktadır. Kumanda devresinde akım Durdurma_Fren butonunun kapalı kontağı, DF (Dinamik Frenleme) kontaktörünün normalde kapalı kontağı üzerinden geçerek yön butonlarına gelir. otor, İleri butonuna basıldığında ileri yön kontaktörünün ( kontaktörü) enerjilenmesiyle ileri yönde, eri butonuna basıldığında basıldığında geri yön kontaktörünün ( kontaktörü) enerjilenmesiyle geri yönde dönmeye başlar. Devre, kısa devre oluşumuna karşı elektriksel kilitleme ile korunmuştur. Durdurma_Fren butonuna basıldığında ileri veya geri yön kontaktörünün enerjisi kesilir ve normalde kapalı kontakları kapanır. Z düz zaman rölesi ve DF kontaktörü enerjilenir. Transformatör şebekeye bağlanır ve motor uçlarına doğru akım uygulanarak dinamik frenleme devreye girer. Z düz zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı ayarlanan süre sonunda açılarak, DF kontaktörünün enerjisini keser. DF kontaktörünün transformatörün akım yolundaki normalde açık kontağının açılmasıyla dinamik frenleme devreden çıkar. 126

131 AA Durdurma_Fren DF İleri p DF eri Z DF A Z DF S T DF AA Şekil 7.9: İki yönde çalışan üç fazlı asenkron motorun düz zaman röleli dinamik frenlenmesine ait kumanda ve güç devresi İleri-eri Çalışan otorun Ters Zaman öleli Dinamik Frenlenmesi Şekil 7.10 da iki yönde çalışan üç fazlı asenkron motor için ters zaman röleli dinamik frenleme yapan kumanda ve güç devresi verilmiştir. otor elektriksel kilitleme kullanılarak ileri veya geri yönde dönmektedir. Devrede İleri veya eri butonuna basıldığında ileri yön kontaktörü ( kontaktörü) veya geri yön kontaktörü ( kontaktörü) enerjilenir ve motor bir yönde dönmeye başlar. Aynı anda ilgili dönüş yönü kontaktörünün normalde açık kontağı da kapandığından T ters zaman rölesi de enerjilenmiş olur ve DF (Dinamik Frenleme) kontaktörünün akım yolundaki normalde kapalı kontağı açılır, gecikmeli açılan kontağı kapanır., ve DF kontaktörleri arasındaki elektriksel kilitleme sayesinde bu üç kontaktör aynı anda enerjilenemez. Durdurma_Fren butonuna basıldığında veya kontaktörünün, T ters zaman rölesinin enerjileri kesilir, normalde kapalı kontakları kapanır. T ters zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı da henüz kapalı konumda olduğundan DF kontaktörü enerjilenir ve dinamik frenleme başlamış olur. T ters zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı ayarlanan süre sonunda açılarak DF kontaktörünün enerjisini keser, dinamik frenleme sonlanır. 127

132 Durdurma_Fren AA DF İleri p T eri T T DF A DF S T DF Şekil 7.10: İki yönde çalışan üç fazlı asenkron motorun ters zaman röleli dinamik frenlenmesine ait kumanda ve güç devresi Y-Δ Çalışan otorun Dinamik Frenlenmesi Şekil 7.11 de Y-Δ çalışan üç fazlı asenkron motor için dinamik frenleme yapan kumanda ve güç devresi verilmiştir. Devrede Başlatma butonuna basıldığında kontaktörü, Z1 zaman rölesi ve Y kontaktörü enerjilenir. otor Y olarak çalışmaya başlar. Ayarlanan süre sonunda, Z1 zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı açılır, gecikmeli kapanan kontağı kapanır. Böylece Y kontaktörünün enerjisi kesilip Y çalışması sona ererken, Δ kontaktörü enerjilenir ve motor Δ çalışmaya başlar. otorun çalışmasının herhangi bir anında Durdurma_Fren butonuna basılması halinde DF (Dinamik Frenleme) kontaktörü ve Z2 zaman rölesi enerjilenir. DF kontaktörünün kontağının kapanmasıyla transformatör şebekeye bağlanır ve motor uçlarına doğru akım uygulanarak dinamik frenleme devreye girer. Z2 zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağının ayarlanan süre sonunda açılmasıyla DF kontaktörünün enerjisi kesilir ve dinamik frenlemenin kalıcı olması engellenmiş olur. 128

133 AA Durdurma_Fren Başlatma p DF DF Δ Z1 λ A Z1 λ Z1 Δ K Δ Z2 DF DF DF A λ λ Z2 U V W Δ Δ Δ DF X Y Z DF AA S T Şekil 7.11: Y-Δ çalışan üç fazlı asenkron motorun ters zaman röleli dinamik frenlenmesine ait kumanda ve güç devresi İleri-eri ve Y-Δ Çalışan otorun Dinamik Frenlenmesi Şekil 7.12 de ileri-geri ve Y-Δ çalışan üç fazlı asenkron motor için dinamik frenleme yapan kumanda devresi verilmiştir. İleri veya eri butonuna basılarak çalıştırılan motor, döndüğü yönde Z1 zaman rölesinin ayarlandığı süre boyunca Y çalıştıktan sonra, Δ çalışmaya başlamaktadır. otorun çalışması esnasında Durdurma_Fren butonuna basılması halinde DF (Dinamik Frenleme) kontaktörü ve Z2 düz zaman rölesi enerjilenir. Devreye giren dinamik frenleme, Z2 zaman rölesinin gecikmeli açılan kontağı açılana kadar devrede kalır. 129

134 AA Durdurma_Fren İleri p DF eri Δ Z1 λ A Z1 λ Z1 Δ K Δ Z2 DF A Z2 DF Şekil 7.12: İleri-eri ve Y-Δ çalışan üç fazlı asenkron motorun ters zaman röleli dinamik frenlenmesine ait kumanda devresi Şekil 7.12 de verilen kumanda devresine ait güç devresini çiziniz. Uzaktan kumandalı ve İleri-eri Çalışan otorun Dinamik Frenlenmesi Şekil 7.13 de uzaktan kumandalı ve ileri-geri çalışan üç fazlı asenkron motor için dinamik frenleme yapan kumanda ve güç devresi verilmiştir. otor iki ayrı yerden kumanda edilebilmektedir. otorun çalışması esnasında Durdurma_Fren_1 veya Durdurma_Fren_2 butonlarından birine basılması halinde, DF (Dinamik Frenleme) kontaktörü enerjilenerek dinamik frenleme devreye alınmaktadır. Daha önceki uygulamalara benzer olarak, bir düz zaman rölesi (Z) kullanılmasıyla dinamik frenlemenin kalıcı olması engellenmiş olur. 130

135 AA Durdurma_Fren_1 Durdurma_Fren_2 İleri_1 p İleri_2 DF eri_1 eri_2 Z DF S T A Z DF DF Şekil 7.13: Uzaktan kumandalı ve ileri-geri çalışan motorun dinamik frenlenmesine ait kumanda ve güç devresi 131

136 Özet Çalışmakta olan bir motorun hareketine daha kısa sürede son vermek için yapılan işleme frenleme denir. Asenkron motorlara yol verilmesi ne kadar önemliyse, frenlenmesi de o kadar önemli ve zaruridir. Çalışmakta olan bir asenkron motorun enerjisi kesildiği zaman kazanmış olduğu ivmenin etkisi ile bir süre daha döndükten sonra durur. otorun duruş zamanı atalet ve sürtünmelere bağlıdır. Bu duruş süresini beklemek zaman kaybı yaratarak, sistem verimliliğini azaltmak gibi olumsuz durumlara sebep olur. Dolayısıyla fren düzeneklerinin işletmelerde kullanılmasının gerekliliği artık tartışılmaz hale gelmiştir. Bir asenkron motorun frenlenmesinde mekanik ve elektriksel kilitleme metodları kullanılır. Bu metodların başlıcaları balatalı frenleme, ani durdurma ve dinamik frenleme olarak sıralanabilir. Balatalı frenleme, motorun frenlenmesi için iki adet balata aracılığı ile motor kasnağının sıkılarak durdurulması yoluyla yapılan frenleme metodudur. ekanik frenleme olarak da adlandırılan bu metod asansörlerde ve vinçlerde sıklıkla kullanılır. Alternatif akım motorlarının şebeke enerjisi kesildikten sonra stator sargılarına uygun bir doğru gerilim uygulanarak durdurulması yöntemiyle yapılan frenleme şekline dinamik frenleme denir. Elektriksel bir frenleme metodu olan dinamik frenlemenin uygulanmasında motora uygulanacak doğru akım değerinin motor etiketindeki bilgiler kullanılarak hesaplanması gerekir. otorun var olan döndürme momentini ters yönde çevirerek motorun miline ters döndürme momenti uygulama yoluyla durdurulmasına ani frenleme denir. Ters akımla frenleme de denilen ani frenlemede frenleme zamanının çok kısa olmasının yol açtığı sakıncalı durumlar oluşabilir. Dolayısıyla, ani frenleme devreye alınmadan önce motorun bağlı olduğu sistemin ani frenlemeye müsait olup olmadığından emin olunmalıdır. Bu bölümde, başlıca frenleme teknikleri tanıtılmıştır. Ayrıca, düz ve ters zaman röleli frenleme uygulamaları yanında ileri-geri, Y-Δ, uzaktan kumandalı çalışan motorların frenlenmesine ait çeşitli uygulamalar verilmiştir 132

137 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangisi balatalı fren düzeneğinde bulunmaz? a. Yay b. Balata c. Direnç d. otor kasnağı e. Bobin 2. Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? a. otorun miline ters döndürme momenti uygulama yoluyla durdurulmasına ani frenleme denir. b. Frenleme motorun serbest durma zamanını kısaltmak için kullanılır. c. Ani frenlemede motor şebekeden aşırı akım çekebilir. d. Ani frenleme genellikle büyük güçlü motorlarda kullanılır. e. Ani frenleme elektriksel bir frenleme yöntemidir. 3. Alternatif akım motorlarının şebeke enerjisi kesildikten sonra stator sargılarına uygun bir doğru gerilim uygulanarak durdurulması yöntemiyle yapılan frenleme şekli aşağıdakilerden hangisidir? a. ekanik frenleme b. Balatalı frenleme c. Ani frenleme d. Dinamik frenleme e. Faydalı frenleme 4. Etiket değerleri 1.5 HP, Y/Δ: 380/220 V, 1.5A/2.6A ve faz sargısı omik direnci 2Ω olan 3 fazlı asenkron motor üçgen bağlandığında motor sargılaına uygulanacak dinamik frenleme gerilim değeri kaçtır? a. 5.4 b. 1.8 c. 3.6 d. 2.6 e Etiket değerleri 1.5 HP, Y/Δ: 380/220 V, 4.5A/7.8A ve faz sargısı omik direnci 8Ω olan 3 fazlı asenkron motor yıldız bağlandığında motor sargılaına uygulanacak dinamik frenleme gerilim değeri kaçtır? a b c d e Aşağıda verilen devrede DF dinamik frenleme kontaktörü olmak üzere aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? AA Buton_1 DF Buton_2 DF Z A a. Buton_1 frenleme butonudur. DF b. Zaman rölesi kullanılmıştır. c. Kalıcı dinamik frenleme uygulanmıştır. d. otor sürekli çalıştırılmaktadır. e. ve DF kontaktörleri aynı anda enerjilenemez. Z DF DF Z p 133

138 7. Aşağıda verilen devrede DF dinamik frenleme kontaktörü olmak üzere yerine hangi kumanda elemanı kullanılırsa dinamik frenlemenin kalıcı olması önlenir? AA Durdurma_Fren DF DF İleri eri p 8. Aşağıda üç fazlı asenkron motor için dinamik frenleme yapan bir kumanda devresi verilmiştir. Bu devre için aşağıdakilerden hangileri yanlıştır?. Dinamik frenleme devreye girdikten sonra Başlatma butonuna basılsa bile motor çalışmaz.. Frenlemenin kalıcı olması ters zaman rölesi ile engellenmiştir.. T rölesi enerjilenince bu rölenin DF kontaktörü akım yolundaki kontağı açılır. DF AA Durdurma_Fren Başlatma DF p Z DF T DF T DF DF A Z DF a. A b. c. Z K Z DF a. Yalnız b. Yalnız c. Yalnız d. ve e. ve d. DF e. 134

139 Durdurma_Fren AA DF İleri T p 10. Aşağıdaki kumanda devresi ile kontrol edilen üç fazlı bir asenkron motor için hangisi yanlıştır? AA Durdurma_Fren İleri p eri DF eri T T DF Δ Z1 λ A A Z1 DF λ Z1 Δ K Δ DF Z2 DF A Z2 DF 9. Yukarıdaki kumanda devresi ile kontrol edilen üç fazlı bir asenkron motor için hangisi doğrudur? a. Zaman ayarı için düz zaman rölesi kullanılmıştır. b. Ani frenleme uygulanmaktadır. c. T rölesi enerjilendiğinde frenleme devreye girer. d. Buton kilitleme uygulanmıştır. e. otorun frenlenmesi için zaman rölesinin enerjisinin kesilmesi gerekir. a. otor iki yönlü çalışmaktadır. b. otora otomatik olarak Y-Δ yol verilmektedir. c. Elektriksel kilitleme yapılmıştır. d. Δ kontaktörünün normalde kapalı kontağı devreden çıkarılırsa devre çalışmaz. e. Dinamik frenleme belli bir süre devrede kalmaktadır. 135

140 Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. c Yanıtınız yanlış ise Balatalı Frenleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 2. d Yanıtınız yanlış ise Ani Frenleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 3. d Yanıtınız yanlış ise Dinamik Frenleme başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 4. b Yanıtınız yanlış ise Dinamik Frenleme eriliminin Hesaplanması başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 5. b Yanıtınız yanlış ise Dinamik Frenleme eriliminin Hesaplanması başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 6. c Yanıtınız yanlış ise Uygulamalar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 7. a Yanıtınız yanlış ise Uygulamalar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 8. c Yanıtınız yanlış ise Uygulamalar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 9. e Yanıtınız yanlış ise Uygulamalar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 10. d Yanıtınız yanlış ise Uygulamalar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 h = 4.3 A DCmin = =1.07 A DCm =24.3=8.6 DCm =1.076=6.42 DCmax =8.6=51.6 Sıra Sizde 2 DF DF λ λ U V W Δ Δ Δ X Y Z DF AA S T 136

141 Yararlanılan Kaynaklar Türkmen Y. ve C. eçtan Kumanda Devreleri (1). Yeniyol atbaası, İzmir. Hayta L. (2005). Elektrik Kumanda Devreleri ve Deneyleri. Birsen Yayınevi. İstanbul. Badur Ö. (2001). Elektrik Kumanda Devreleri. İstanbul. Çolak İ. Ve Bayındır. (2007). Elektrik Kumanda Devreleri. Seçkin Yayınevi, Ankara. Kılıç. (2000). Elektrik Atelyesi Kumanda Devreleri. Yüce Yayım, İstanbul. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) (2007). Elektrik Elektronik Teknolojisi, Asenkron otor Kumanda Teknikleri, Ankara. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) (2011). Elektrik Elektronik Teknolojisi, Asenkron otorlara Yol Verme. Ankara. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) (2011). Elektrik Elektronik Teknolojisi, Pano Tasarım ve ontajı. Ankara. 137

142 8 Amaçlarımız Bu üniteyi tamamladıktan sonra; PLC yapısını, çalışmasını açıklayabilecek, PLC programlama dillerini tanıyabilecek, erdiven diyagramı veya komut listesi kullanarak amaca uygun PLC programı yazabilecek, Kumanda sistemlerinin gerçeklenmesinde PLC kullanabilecek bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar PLC PLC Komutları erdiven Diyagramı (LAD) Komut Listesi (STL) İçindekiler iriş PLC (Programlanabilir Lojik Kontrolör) PLC Programlaması PLC Kumanda Komutları Kumanda Sistemlerinde PLC Uygulamaları 138

143 Kumanda Sistemlerinde PLC Kullanımı İİŞ Programlanabilir Lojik Kontrolör (Programmable Lojik Controller, PLC) otomasyon ve kontrol sistemlerinde kullanılan endüstriyel bir denetleyicidir. Başlangıçta basit lojik işlemler için üretilmiş olmasına rağmen, zaman içinde geliştirilmiş, çok karmaşık kumanda ve kontrol problemlerinin çözülmesinde rahatlıkla kullanılmaya başlanmıştır. PLC ler endüstriyel otomasyon sistemlerinin kumandasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kontaktör, zaman rölesi, sayıcı gibi elemanlarla gerçeklenen kumanda devrelerinin yerini günümüzde aynı işlevi sağlayan PLC li kumanda sistemleri almıştır. Endüstride, birçok firmanın ürettiği farklı PLC ler bulunmakla beraber, Türkiye de en yaygın kullanılan PLC serisi Siemens tarafından üretilen S7-200 serisi PLC lerdir. Bu bölümde S7-200 PLC ler temel alınarak PLC ler ve programlama teknikleri tanıtılacaktır. Kumanda sistemlerinde PLC kullanımı çeşitli uygulamalarla örneklenecektir. PLC (POALANABİLİ LOJİK KONTOLÖ) PLC endüstriyel ortamlar için geliştirilmiş kumanda ve kontrol cihazıdır. Bu cihazlarda zamanlama, sayma sıralama ve her türlü kombinasyonel lojik işlemler programlama ile gerçekleştirilir. PLC nin, eskiden benzer amaçlar için kullanılan röleli kumanda sistemlerine göre birçok üstünlüğü vardır. Örneğin, Enerji ve bakım maliyeti düşük, montajı kolaydır. Her türlü elektrik-elektronik bileşenle uyumludur. öleli sistemlere göre çok daha hızlı ve uzun ömürlüdür. Az yer tutar. Kolay programlanabilir. Kontrol edilen sistemde değişiklik olması halinde, PLC de program değişikliği yapılarak yeni sisteme adaptasyon sağlanabilir. Bu üstünlükler PLC lerin kumanda sistemlerinde kullanımını kaçınılmaz kılmış, hızla gelişmesine sebep olmuştur. Siemens, eneral Elektrik, itsubishi, Toshiba gibi birçok firma PLC üretmiştir. Bu bölümde Türkiye de geniş kullanım alanı bulunan Siemens in ürettiği S7-200 serisi PLC ler (bkz. Şekil 8.1) anlatılacaktır. 139

144 Şekil 8.1: Siemens S7-200 PLC cihazı Enerji dağıtım sistemleri, karmaşık fabrika otomasyonları, motor kontrolü gibi alanlar başta olmak üzere, PLC ler endüstrinin hemen hemen her alanında rahatlıkla kullanılabilmektedir. PLC lerin en sık kullanıldığı alanlardan biri de endüstriyel otomasyon sistemlerinin kumanda devreleridir. Kumanda devrelerini PLC lerle gerçekleştirmek için önce problemin çözümü için gerekli lojik fonksiyonun oluşturulması ve ikinci olarak da bu lojik fonksiyon programının PLC ye yüklenmesi gerekir. Bunun için bir programlama editörüne ihtiyaç vardır. Her model PLC için özel programlama yazılımı mevcuttur. Örneğin, Step 7-icro/Win programı S7-200 PLC leri programlamak için kullanılır. Bir PLC, programlama desteği ile girişleri değerlendirip, çıkışları oluşturan işlemci (Central Prosessing Unit, CPU), bellek, giriş/çıkış birimleri ve güç birimi gibi temel kısımlardan oluşur. Şekil 8.2 de PLC nin basit bir blok diyagramı görülmektedir. CPU, PLC nin en önemli ünitelerinden birisidir. PLC programında yer alan lojik işlemleri gerçekleştirir, modüller (giriş modülü, çıkış modülü, güç modülü vb.) arasındaki haberleşmeyi sağlar. S7-200 PLC lerin farklı CPU lara (CPU 212, CPU 214, CPU 222 vb.) sahip modelleri vardır. Bu kitapta, CPU 212 dikkate alınacaktır. Bellek, PLC lerdeki kontrol programını saklamaya yarar. PLC lerde, PLC ye ilişkin değişmeyen bilgilerin saklandığı sadece okunur bellek (O: ead Only emory) ve kullanıcı programı, giriş çıkış lojik durumlarının bulunduğu rastgele erişimli bellek (A: andom Access emory) olmak üzere iki çeşit bellek bulunur. iriş modülü kontrolü yapılan sistemden algılayıcılar (sensör, ölçme aracı, fotosel, buton, anahtar vs.) yoluyla aldığı sinyali, lojik gerilim seviyelerine dönüştürerek kullanılmasını sağlar. Çıkış modülü ise kontrolü yapılan sistem için 5V DC, 12V DC veya 220V AC lik çıkış sinyalleri sağlar ve bu sinyalleri çıkışlarına bağlı elemanlara (selonoid valf, lamba, röle, motor vs.) aktarır. üç birimi, PLC deki elektronik devrelerin çalışması için gerekli olan enerjiyi temin eder. Bilgisayar veya programlayıcı ünite CPU Sinyal elemanları iriş modülü Kontrol birimi Çıkış modülü Son kumanda elemanları Bellek üç modülü Şekil 8.2: PLC blok diyagramı 140

145 PLC POALAAS PLC programlamada kullanılan programlama teknikleri, erdiven (Ladder) dili, deyimsel (Boolean) dili, lojik kapılarla programlama, C+ gibi yüksek seviyeli dil ile programlama şeklinde sıralanabilir. Bunlar içinde en çok kullanılan programlama dilleri deyim listesi (statement list, STL) ve merdiven diyagramı (ladder diagram, LAD) dır. LAD, kumanda sistemlerindeki röleli kontrol diyagramına benzer grafiksel gösterime sahip bir programlama dilidir. STL ise deyimsel komutlar kullanılarak boolean dilinde yazılır. Ancak, yaygın olarak kullanılan STL nin en büyük dezavantajı her firmanın ürettiği PLC ye ait komut listesinin farklı olmasıdır. PLC de program yazarken, PLC giriş çıkışlarının hangilerinin kullanıldığının programda mutlaka verilmesi gerekir. Kontaklı kumanda devreleri lojik fonksiyonlarla gösterilebilir. Bu ifadeler de PLC de kontrol komutları ile ifade edilir. Kontrol komutları PLC belleğinde bir adrese atanmaktadır. Kumanda işlemi gerçekleştirilirken bu adreslerdeki bilgiler kullanılmaktadır. Bir adres ifadesi adres tipi, byte numarası ve byte ın kaçıncı biti olduğu bilgilerini içerir. Örneğin, 0.2 şeklinde ifade edilen bir adreste adres tipini, 0 byte numarasını ve 2 byte ın kaçıncı biti olduğunu göstermektedir. CPU 212 için, bu kitapta kullanılacak olan bilgi adres aralıkları Tablo 8.1 de verilmiştir. Tablo 8.1: Siemens S7-200 CPU 212 için bilgi adres aralıkları Bilgi Alanı Adres Belirteci Adres Aralığı iriş Çıkış Q Q0.0-Q7.7 Zamanlayıcı T T0-T63 Sayıcı C C0-C63 PLC KUANDA KOUTLA S7-200 e ait temel komut listesi ve sembolleri Tablo 8.2 de verilmiştir. Tablo 8.2: S7-200 Komut listesi ve sembolleri Komut adı erdiven diyagramı sembolü Komut simgesi (S7-200) LOAD (Yükle) LD LOAD NOT (Tümleyeni yükle) LDN AND (VE işlemi) A AND NOT (Tümleyenine VE işlemi) AN O (VEYA işlemi) O O NOT (Tümleyenine O işlemi) ON 141

146 AND BLOCK (VE BLOK) ALD O BLOCK (VEYA BLOK) OLD OUT (Çıkış) = SET ESET S TE (Zamanlayıcı) TON N PT TXXX TXXX TON N PT TON TX,PT TON TX,PT COUNTE (Sayıcı) CXXX CTU CU CXXX CTUD CU CTU CX,PV PV CD CTUD CX,PV PV COPAE (Karşılaştırma) LOC PUSH LOC EAD LOC POP END N1(<, >,,,==)N2 LDW N1(<, >,,, ==)N2 LPS LD LPP END PLC de bir program işlerken, bilgi alanına özgü adresler dışında, yığın (stack) bellek denilen bir bellek de kullanılır. S7-200 de 9 seviyeli bir yığın bellek vardır. Yeni bir bilgi yığın belleğe yüklendiğinde en üstteki bilgi bir alta indirilir ve en alttaki bilgi hafızadan silinir. Şimdi bu komutları ayrıntılı olarak inceleyelim: OUT Komutu PLC de röleler çıkış ismini almıştır ve OUT (=) komutuyla sürülür. Bobin girişi lojik 1 ise işlem sonucu lojik 1, giriş lojik 0 ise işlem sonucu lojik 0 dır. Şekil 8.3 de OUT komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. Şekil 8.3: OUT komutu için LAD ve STL örneği 142

147 LOAD Komutu LOAD (LD) komutuyla o anki kontağın değeri yığın belleğin en üst seviyesine yüklenir. Yığın elemanları bir kaydırılır, en son eleman silinir. Şekil 8.4 de LOAD komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. 1.1 Q0.1 LD 1.1 =Q0.1 %1.1 girişindeki bilgiyi oku %1.1 girişindeki bilgiye göre Q0.1 çıkışını 1 veya 0 yap LOAD NOT Komutu Şekil 8.4: LOAD komutu için LAD ve STL örneği LOAD NOT (LDN) komutuyla o anki kontağın değerinin tümleyeni yığın belleğin en üst seviyesine yüklenir. Yığın elemanları bir kaydırılır, en son eleman silinir. Şekil 8.5 de LOAD NOT komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. 1.1 Q1.1 %1.1 girişindeki bilginin tümleyenini oku %Okunan bilgiye göre Q1.1 çıkışını 1 veya 0 yap AND Komutu Şekil 8.5: LOAD NOT komutu için LAD ve STL örneği AND (A) komutu o anki değerini yığın belleğin en üst seviyesindeki değer ile lojik AND işlemine tabi tutar ve elde edilen değeri yığın belleğin en üst seviyesine yükler. Şekil 8.6 da AND komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir Q1.1 LDN 1.1 A 0.1 =Q1.1 %1.1 girişindeki bilginin tümleyenini oku %Okunan bilgi ile 0.1 adresindeki bilgiyi lojik AND işlemine tabi tut %İşlemin sonucuna göre Q1.1 çıkışını 1 veya 0 yap AND NOT Komutu Şekil 8.6: AND komutu için LAD ve STL örneği AND NOT (AN) komutu o anki değerin tümleyenini yığın belleğin en üst seviyesindeki değer ile lojik AND işlemine tabi tutar ve elde edilen değeri yığın belleğin en üst seviyesine yükler. Şekil 8.7 de AND NOT komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir Q1.1 LD 1.1 AN 0.1 =Q1.1 %1.1 girişindeki bilgiyi i oku %Okunan bilgi ile 0.1 adresindeki bilginin tümleyenini lojik AND işlemine tabi tut %İşlemin sonucuna göre Q1.1 çıkışını 1 veya 0 yap Şekil 8.7: AND NOT komutu için LAD ve STL örneği 143

148 O Komutu O (O) komutu o anki değeri yığın belleğin en üst seviyesindeki değer ile lojik O işlemine tabi tutar ve elde edilen değeri yığın belleğin en üst seviyesine yükler. Şekil 8.8 de O komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. 1.1 Q1.1 LD 1.1 O 0.1 =Q1.1 %1.1 girişindeki bilginin tümleyenini oku %Okunan bilgi ile 0.1 girişindeki bilgiyi lojik O işlemine tabi tut %İşlemin sonucuna göre Q1.1 çıkışını 1 veya 0 yap 0.1 O NOT Komutu Şekil 8.8: O komutu için LAD ve STL örneği O NOT (ON) komutu o anki değerin tümleyenini yığın belleğin en üst seviyesindeki değer ile lojik O işlemine tabi tutar ve elde edilen değeri yığın belleğin en üst seviyesine yükler. Şekil 8.9 da O NOT komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. 1.1 Q1.1 LD 1.1 O 0.1 =Q1.1 %1.1 girişindeki bilgiyi oku %Okunan bilgi ile 0.1 girişindeki bilginin tümleyenini lojik O işlemine tabi tut %İşlemin sonucuna göre Q1.1 çıkışını 1 veya 0 yap 0.1 AND BLOCK Komutu Şekil 8.9: O NOT komutu için LAD ve STL örneği AND BLOCK (ALD) komutu yığın belleğin en üst seviyesindeki iki değeri birbiri ile lojik AND komutuna tabi tutar. Sonuç yine yığın belleğin en üst seviyesine yüklenir. Şekil 8.10 da AND BLOCK komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir Q1.1 LD 0.1 LD 1.1 O 2.1 ALD =Q1.1 %0.1 girişindeki bilgiyi oku %1.1girişindeki bilgiyi oku % Okunan bilgi (1.1) ile 2.1 girişindeki bilgiyi lojik O işlemine tabi tut %Yığın belleğin en üst seviyesindeki iki bilgiyi (1.1 O 2.1 ve 0.1) ile işlemine tabi tut %İşlemin sonucuna göre Q1.1 çıkışını 1 veya 0 yap 2.1 Şekil 8.10: AND BLOCK komutu için LAD ve STL örneği Şekil 8.10 da verilen PLC komutlarının işlenmesi sırasında yığın bellekte meydana gelen değişimler Şekil 8.11 de gösterilmiştir. 144

149 Yığın bellek LD 0.1 LD 1.1 O 2.1 ALD Seviye 1 Seviye 2 Seviye 8 Seviye 9 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 0.1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 DY1 0.1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 DY1=1.1 O 2.1 DY2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 X DY2=DY1 AND 0.1 O BLOCK Komutu Şekil 8.11: Yığın bellekteki değişiklikler O BLOCK (OLD) komutu yığın belleğin en üst seviyesindeki iki değeri birbiri ile lojik O komutuna tabi tutar. Sonuç yine yığın belleğin en üst seviyesine yüklenir. Şekil 8.12 de O BLOCK komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. 1.1 Q1.1 LD 1.1 LD 0.1 A 2.1 OLD =Q1.1 % 1.1 girişindeki bilgiyi oku % 0.1girişindeki bilgiyi oku % Okunan bilgi (0.1) ile 1.1 girişindeki bilgiyi lojik AND işlemine tabi tut %Yığın belleğin en üst seviyesindeki iki bilgiyi ( 0.1 AND 1.1 ve 1.1) ile lojik O işlemine tabi tut. %İşlemin sonucuna göre Q1.1 çıkışını 1 veya 0 yap NOT Komutu Şekil 8.12: O BLOCK komutu için LAD ve STL örneği NOT (NOT) komutuyla yığın belleğin 1. seviyesindeki değer durum değiştirir. Eğer bu değer lojik 1 ise lojik 0, lojik 0 ise lojik 1 olur. NOT komutunu örnekleyen LAD ve STL Şekil 8.13 de verilmiştir. NOT Q0.0 STL NOT =Q0.0 SET Komutu Şekil 8.13: NOT komutu için LAD ve STL örneği SET (S) komutu bir hafıza alanının istenen bitinden itibaren n adet biti set ( lojik 1) yapmak için kullanılır. Set yapılan çıkışlar hafızaya alınır ve reset yapılana kadar lojik 1 olarak kalır. Şekil 8.14 de SET komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. 1.1 Q0.1 LD 1.1 S Q0.1,2 %1.1 girişindeki bilgiyi oku % 1.1 girişindeki bilgi lojik 1 ise Q0.1 ve Q0.2 çıkışlarını lojik 1 yap; 1.1 girişindeki bilgi lojik 0 a dönüşse bile Q0.1 ve Q0.2 çıkışları lojik 1 kalsın. Şekil 8.14: SET komutu için LAD ve STL örneği 145

150 ESET Komutu ESET () komutu bir hafıza alanının istenen bitinden itibaren n adet biti reset (lojik 0) yapmak için kullanılır. eset yapılan çıkışlar hafızaya alınır ve set yapılana kadar lojik 0 olarak kalır. Şekil 8.15 de ESET komutunu örnekleyen LAD ve STL verilmiştir. 1.1 Q0.1 LD 1.1 Q0.1,2 %1.1 girişindeki bilgiyi oku % 1.1 girişindeki bilgi lojik 1 ise Q0.1 ve Q0.2 çıkışlarını lojik 0 yap; 1.1 girişindeki bilgi lojik 0 a dönüşse bile Q0.1 ve Q0.2 çıkışları lojik 0 kalsın. Şekil 8.15: ESET komutu için LAD ve STL örneği Örnek 8.1: Şekil 8.16 da LAD gösterimi verilen PLC programını STL dili ile yazalım Q Q END Şekil 8.16: Örnek 8.1 için LAD gösterimi PLC programının LAD gösterimini STL dili ile yazılan programı basitleştirmek için yeniden düzenleyebiliriz. Düzenlenmiş LAD gösterimi ve STL dili ile yazılan program Şekil 8.17 de verilmiştir. NETWOK 1 NETWOK Q1.1 LD 0.1 LD 1.1 O 2.1 ALD =Q NETWOK 2 NETWOK Q1.2 LD 0.1 LD 0.2 A 1.2 O 3.1 ALD =Q1.2 NETWOK NETWOK 3 END END Şekil 8.17: Örnek 8.1 için farklı bir LAD ve STL 146

151 Zamanlayıcı Komutu PLC de zamanlayıcılar iki gruba ayrılır: 1. ecikmeli Zamanlayıcı (TON) 2. ecikmeli Kalıcı Tip Zamanlayıcı (TON). Şekil 8.18(a) ve 8.18 (b) de sırasıyla TON tipi ve TON tipi zamanlayıcı görülmektedir. TON tipi zamanlayıcı enable girişine pozitif bir akım geldiğinde zamanlama işlemini başlatır. Enable girişindeki pozitif akım gittiğinde ise zamanlayıcı reset olur. Zamanlayıcıyı sıfırlamak için reset komutu da kullanılabilir. TON tipi zamanlayıcı enable girişine pozitif bir akım geldiğinde zamanlama işlemini başlatır. Enable girişindeki pozitif akım gittiğinde ise zamanlayıcı durmaz, sayılan zaman bellekte tutulur. Enable girişine tekrar pozitif bir akım geldiğinde, zaman sayıcı kaldığı yerden saymaya devam eder. Zamanlayıcıyı sıfırlamak için sadece reset komutu kullanılabilir. TON ve TON tipi zamanlayıcılar maksimum değerine kadar sayabilir. Heriki zamanlayıcıda Preset Time (PT) ve 1 msn, 10 msn ve 100 msn lik çarpan değerler vardır. Zamanlayıcının sağladığı gecikme zamanı= PT*çarpan değer ile hesaplanır. S7-200 deki CPU 212 de 64 adet zamanlayıcı vardır. S7-200 deki CPU 212 için zamanlayıcı tipleri ve çarpanların dağılımı Tablo 8.3 de gösterilmektedir. Tabloda da görüldüğü gibi T0-T31, değişik çarpanlara sahip TON tipi zamanlayıcıları, T32-T63 de yine değişik çarpanlara sahip TON tipi zamanlayıcıları göstermektedir. TON N PT TXXX (a) TXXX TON N PT (b) Şekil 8.18: (a) TON tipi ve (b)ton tipi zamanlayıcılar Tablo 8.3:.Zamanlayıcı tipleri ve çarpanların dağılımı Çarpan değer TON TON 1msn T0 T32 10 msn T1-T4 T33-T msn T5-T31 T37-T63 Örnek 8.2: Bir kumanda devresinde butona basıldıktan 7 sn sonra lambanın yanması isteniyor. Bu sistemi gerçekleyen PLC programında, butonun 0.1 girişine, lambanın da Q1.1 girişine bağlandığını kabul edelim. TON 37 tipi zamanlayıcıyı tercih edersek, gecikme zamanının 7 sn olması için PT=70 alınmalıdır. PLC programının LAD, STL ve zaman diyagramı Şekil 8.19 da verilmiştir. 147

152 STL Zaman Diyagramı 0.1 TON N 70 T37 LD 0.1 TON 37,70 LD T37 =Q T37 T37 zamanlayıcı Q1.1 T37 biti Şekil 8.19: Örnek 8.2 için LAD, STL ve zaman diyagramı 7sn Sayıcı Komutu PLC de sayıcılar iki gruba ayrılır: 1. Yukarı Sayıcı (CTU) 1. Yukarı/Aşağı Sayıcı (CTUD). Şekil 8.20 (a) ve (b) de sırasıyla CTU tipi ve CTUD tipi sayıcılar görülmektedir. CTU tipi sayıcılarda sayıcı girişi lojik 0 dan lojik 1 e değiştiğinde sayıcının değeri 1 artar. Sayıcı değerine gelince sayma işlemi durur, reset komutunun işlemesiyle sıfırlanır. CTU sayıcıda CU yukarı sayıcının sayma girişi, reset girişidir. CXXX sayıcının değeri PV girişinin değerine eşit ya da büyük olduğunda sayıcı biti (counter bit) lojik 1 durumuna geçer. CTUD sayıcının CTU dan farkı sayıcıya fazladan CD girişinin eklenmesidir. CTUD sayıcıda CU yukarı sayıcı girişidir, bu giriş lojik 0 dan lojik 1 e değiştiğinde sayıcının değeri 1 artar; CD aşağı sayıcı girişidir, bu giriş aktif olduğunda sayıcının değeri 1 azalır. ve PV girişlerinin işlevi CTU sayıcıdakiyle aynıdır. S7-200 deki CPU 212 de 48 adet (0-47) adet CTU ve 16 adet (48-63) CTUD sayıcı vardır. CXXX CTU CU PV CXXX CTUD CU CD PV (a) (b) Şekil 8.20: (a) CTU tipi ve (b) CTUD tipi zamanlayıcılar 148

153 Örnek 8.3: Şekil 8.21 de sayıcı kullanan bir PLC programı için LAD, STL ve zaman diyagramı verilmiştir. Zaman Diyagramı NETWOK CTUD CU CD C50 LD 1.1 LD 1.2 LD 1.3 CTUD C50,2 LD C50 =Q1.1 END PV NETWOK 2 C50 biti C50 NETWOK 3 Q1.1 C50 sayıcı END Karşılaştırma Komutu Şekil 8.21: Örnek 8.3 için LAD ve STL gösterimi Karşılaştırma komutları iki değeri büyüklük, küçüklük ve eşitlik ölçütlerine göre karşılaştırır. LDW bu komutlardan bir tanesidir. LDW verilen iki değeri verilen ölçüte göre karşılaştırır, elde edilen lojik değeri yığın belleğin en üst seviyesine yükler. LOİC PUSH Komutu LOC PUSH (LPS) komutu yığın belleğin 1. seviyesinin değerini bir kere daha yığın belleğin üzerine yazarak yığını aşağı kaydırır. LOİC EAD Komutu LOC EAD (LD) komutu yığın belleğin 2. seviyesini yığın belleğin 1. seviyesine kopyalar. LOİC POP Komutu LOİC POP (LPP) komutu yığın belleği bir yukarı kaydırıp 1. seviyedeki elemanı atar. END Komutu END (END) komutu programın bittiğini CPU ya bildirir. gösteriniz. LPS ve LD komutlarının işlemesi sırasında yığın bellekteki değişimi 149

154 KUANDA SİSTELEİNDE PLC UYULAALA Uygulama 1 3 fazlı asenkron motorun elektriksel kilitleme ile dönüş yönü değiştirmesine ait PLC programını oluşturunuz. Programa ait PLC adresleri şu şekildedir: 1.1 İleri butonu Q0.0 İleri yön kontaktörü 1.2 eri butonu Q1.1 eri yön kontaktörü 0.1 Durdurma butonu Q Q1.1 Q0.0 Q0.0 Q1.1 LDN 0.1 LD 1.1 O Q0.0 ALD AN Q1.1 =Q0.0 LDN 0.1 LD 1.2 O Q1.1 ALD AN Q0.0 =Q1.1 Q1.1 Şekil 8.22: Uygulama 1 için LAD ve STL İki asenkron motor kumanda edilecektir. Başlatma butonuna basıldığında 1.motor çalışacak, 5 sn sonra 2.motor çalışmaya başlayacaktır. Bundan sonra, başlatma butonu bırakılırsa 1. motor duracak, 2. motor çalışmaya devam edecektir. Durdurma butonuna basıldığında her iki motor da duracaktır. Bu sistem için PLC programını oluşturunuz. Programa ait PLC adresleri şu şekildedir: 0.0 Durdurma butonu Q0.1 1.motor 0.1 Başlatma butonu Q0.2 2.motor Uygulama 2 Yıldızda çalışma süresi 7 sn olacak şekilde 3 fazlı asenkron motora yıldız üçgen yol vermeye ait PLC programını oluşturunuz. Programa ait PLC adresleri şu şekildedir: 0.0 Durdurma butonu Q0.0 Yardımcı röle 0.1 Başlatma butonu Q1.1 Yıldız çalışma kontaktörü Q1.2 Üçgen çalışma kontaktörü 150

155 NETWOK 1 NETWOK Q0.0 LDN 0.0 LD 0.1 O Q0.0 ALD =Q0.0 NETWOK 2 Q0.0 Q0.0 T37 TON N 70 NETWOK 2 LD Q0.0 TON T37,70 NETWOK 3 NETWOK 3 Q0.0 Q1.2 T37 Q1.1 LD Q0.0 AN Q1.2 AN T37 =Q1.1 NETWOK 4 NETWOK 3 Q0.0 Q1.1 T37 Q1.2 LD Q0.0 AN Q1.1 A T37 =Q1.2 Şekil 8.23: Uygulama 2 için LAD ve STL 3 fazlı asenkron motora yıldız üçgen yol verilecektir. otorun yıldızda çalışma süresi 5 sn dir. otor 10 sn de üçgende çalışıp duracaktır. Bu sistem için PLC programını oluşturunuz. Programa ait PLC adresleri şu şekildedir: 0.0 Durdurma butonu Q0.0 Yardımcı röle 0.1 Başlatma butonu Q1.1 Yıldız çalışma kontaktörü Uygulama 3 Q1.2 Üçgen çalışma kontaktörü Bir paketleme tesisisinde, PLC nin 0.0 girişine bağlanan başlatma butonu ile 0.1 girişine bağlanan sensörün önünden geçen paketler sayılacaktır. Sayılan paket sayısı 9 olduğunda sarı ikaz lambası yanacaktır. Toplam paket sayısı 10 olduğunda ise kırmızı ikaz lambası 1 sn süreyle yanacak ve ardından sayıcı sıfırlanacaktır. Bu sisteme ait PLC programını oluşturunuz. Programa ait PLC adresleri şu şekildedir: 0.0 Başlatma butonu Q0.0 Yardımcı röle 0.1 Sensör Q0.1 Sarı ikaz lambası Q0.2 Kırmızı ikaz lambası 151

156 0.0 C1 Q0.0 LD 0.0 O Q0.0 AN C1 =Q0.0 Q0.0 Q C C1 CTU LD Q0.0 A 0.1 LD T37 A C1 CTU C1,10 T37 C1 10 PV C1==9 LDW C1==9 =Q0.1 Q0.1 C1==10 C1 T37 T37 TON N 10 Q0.2 LDW C1==10 AN T37 =Q0.2 LD C1 TON T37,10 Uygulama 4 Şekil 8.24: Uygulama 3 için LAD ve STL Bir asenkron motor başlatma butonuna basıldığında hemen çalışmaya başlamakta, 15 sn sonra durmakta ve 5 sn sonra tekrar çalışmaya başlamaktadır. otoru durdurmak için durdurma butonuna basmak gerekmektedir. Bu sistemin PLC programını oluşturunuz. Programa ait PLC adresleri şu şekildedir: 0.0 Başlatma butonu Q0.0 Yardımcı röle 0.1 Durdurma butonu Q0.1 otor 152

157 NETWOK 1 NETWOK Q0.0 LDN 0.0 LD 0.1 O Q0.0 ALD =Q0.0 NETWOK 2 Q0.0 T35 TON N NETWOK 2 LD Q0.0 TON T35,1500 Q NETWOK 3 T37 TON N NETWOK 3 LD Q0.0 TON T37,200 Q NETWOK 4 NETWOK 4 Q0.0 T35 Q0.1 LD Q0.0 LDN T35 O T37 ALD =Q0.1 T37 Uygulama 5 Şekil 8.25: Uygulama 4 için LAD ve STL 3 fazlı bir asenkron motor aşırı akım rölesi ile korunmakta, uzaktan kumandalı, sürekli olarak çalıştırılmaktadır. otor Başlatma_1 veya Başlatma_2 butonuna basıldığında sürekli çalışacak, Durdurma_1 veya Durdurma_2 butonuna basıldığında duracaktır. otor çalışırken yeşil, aşırı akım rölesi ile devre açıldığında kırmızı, dururken sarı lamba yanmaktadır. Bu sistemin PLC programını yazınız. Programa ait PLC adresleri şu şekildedir: 0.0 Durdurma_1 butonu Q0.0 Yardımcı röle 0.1 Durdurma_2 butonu Q0.1 Yeşil ikaz lambası 0.2 Başlatma _1 butonu Q0.2 Kırmızı ikaz lambası 0.3 Başlatma_2 butonu Q0.3 Sarı ikaz lambası 0.4 Aşırı akım rölesi 153

158 Q0.0 LDN 0.0 AN 0.1 LD 0.2 O 0.3 O Q0.0 ALD AN 0.4 =Q0.0 Q0.0 LD Q0.0 =Q0.1 Q0.0 Q0.1 LD 0.4 =Q Q0.2 LDN Q0.0 =Q0.3 Q0.0 Q0.3 Şekil 8.26: Uygulama 5 için LAD ve STL 154

159 Özet PLC ler otomasyon sistemlerinin kumandasında yaygın olarak kullanılan endüstriyel denetleyicilerdir. Siemens, eneral Elektrik, itsubishi, Toshiba gibi birçok firma PLC üretmiştir. Bu bölümde Türkiye de geniş kullanım alanı bulunan Siemens in ürettiği S7-200 serisi PLC ler ele alınmıştır. Bir PLC nin temel kısımları şu şekildedir: Programında yer alan lojik işlemleri gerçekleştiren ve modüller arasındaki haberleşmeyi sağlayan işlemci (CPU), Kontrol programını saklamaya yarayan bellek, Kontrolü yapılan sistemden algılayıcılar yoluyla aldığı sinyali, lojik gerilim seviyelerine dönüştürerek kullanılmasını sağlayan giriş birimi, Kontrolü yapılan sistem için çıkış sinyalleri sağlayan ve bu sinyalleri çıkışlarına bağlı elemanlara aktaran çıkış birimi, PLC deki elektronik devrelerin çalışması için gerekli olan enerjiyi temin eden güç birimi. PLC lerde zamanlama, sayma, sıralama ve her türlü kombinasyonel lojik işlemler programlama ile gerçekleştirilir. PLC programlamada kullanılan çeşitli programlama teknikleri arasında en yaygın olarak kullanılanlar grafiksel bir gösterime sahip olan merdiven diyagramı (ladder diagram, LAD) ve deyimsel komutlar kullanılarak boolean dilinde yazılan deyim listesi (statement list, STL) olarak sıralanabilir. PLC lerde lojik işlemler için kullanılan komutlar AND, AND NOT, O, O NOT NOT, AND BLOCK, O BLOCK vb. gibidir. Bu PLC lojik komutları kullanılarak çeşitli durumların mantıksal doğrulukları tespit edilir. PLC lerde zaman tabanlı işlemler için zamanlayıcılar kullanılır. Bu zamanlayıcılar, ecikmeli Zamanlayıcı (TON) ve ecikmeli Kalıcı Tip Zamanlayıcı (TON) olmak üzere iki gruba ayrılır. S7-200 deki CPU 212 de 64 adet zamanlayıcı vardır. PLC de sayım tabanlı işlemler için ise sayıcılar kullanılır. Bu sayıcılar Yukarı Sayıcı (CTU) ve Yukarı/Aşağı Sayıcı (CTUD) olmak üzere iki gruba ayrılır. S7-200 deki CPU 212 de 48 adet (0-47) adet CTU ve 16 adet (48-63) CTUD sayıcı vardır. Bu bölümde, Türkiye de en yaygın kullanılan PLC serisi olan Siemens tarafından üretilen S7-200 serisi PLC ler temel alınarak, PLC ler ve programlama teknikleri tanıtılmış ve kumanda sistemlerinde PLC kullanımına ilişkin uygulamalar verilmiştir. 155

160 Kendimizi Sınayalım 1. Aşağıdakilerden hangileri doğrudur?. CPU, PLC programında yer alan lojik işlemleri gerçekleştirir,. PLC lerde, PLC ye ilişkin değişmeyen bilgiler O da saklanır.. Programlayıcı ünite, PLC nin yapısında bulunmalıdır. a. Yalnız b. Yalnız c. Yalnız d. ve e. Hepsi 2. Aşağıdakilerden hangisi doğrudur? a. STL, klasik kumanda devrelerinin çizimlerine benzeyen grafiksel gösterime sahip bir PLC programlama dilidir. b. 0.2 bir çıkış adresidir. c. Zamanlaycılar 1ms, 10ms ve 100ms lik zaman sürelerini sayarlar. d. PLC de çıkış modülü, kontrolü yapılan sistem için lojik gerilim seviyeleri üretir. e. Birden fazla komut bloğunu paralel bağlamak için ALD komutu kullanılır. 3. PLC de sayıcı için adres belirteci hangisidir? a. T b. C c. d. Q e. W 4. Zaman çarpanı 10 ms olan bir zamanlayıcı ile 12 sn zaman geçikmesi elde etmek için PV değeri kaç olmalıdır? a. 12 b. 120 c d e Aşağıdakilerden hangisi PLC nin avantajlarından değildir? a. Enerji ve bakım maliyeti düşüktür. b. ontajı kolaydır. c. Kolay programlanabilir. d. Elektro-mekanik röle sistemleri kullanır. e. Az yer tutar. 6. PLC ye ilişkin değişmeyen bilgilerin saklandığı sadece okunur belleğe ne ad verilir? a. O b. A c. Yığın bellek d. EPO e. Hiçbiri 156

161 7. Şekilde LAD ı verilen PLC programına ait zaman diyagramı aşağıdakilerden hangisidir? 8. Şekildeki LAD için hangi STL yanlış sonuç verir? T37 TON N Q T37 Q0.1 a. 0.1 a. LD 0.0 LD 0.1 OLD =Q Q b. c Q sn sn b. LD LD 0.0 O 0.1 =Q0.0 c. LD 0.0 OLD O 0.1 =Q0.0 d. LD 0.1 O 0.0 =Q0.0 e. LD 0.0 LPS O 0.1 =Q0.0 d. Q sn e. Q sn Q sn 157

162 Aşağıda bir asenkron motoru (Q0.0) kontrol eden bir kumanda devresi verilmiştir. 0.1 başlatma butonu ve 0.0 durdurma butonu olmak üzere, 9 ve 10. soruları aşağıdaki LAD a göre cevaplayınız. 0.0 Q Q0.0 TON N 10 T37 T37 9. Aşağıdakilerden hangileri doğrudur? Q0.0. otor sürekli çalıştırılmaktadır.. Başlatma butonuna basıldıktan sonra motor 1 sn süreyle çalışmakta ve sonra durmaktadır.. otoru durdurmak için zamanlayıcıyı resetlemek yeterli olur. a. Yalnız b. Yalnız c. Yalnız d. ve e. Hepsi 10. Verilen LAD için hangi STL doğrudur? a. LDN 0.0 LD 0.1 O Q0.0 ALD AN T37 =Q0.0 LD Q0.0 TON T37,10 b. AN 0.0 A 0.1 O Q0.0 AN T37,10 =Q0.0 LD Q0.0 TON T37,10 c. LDN 0.0 LD 0.1 ALD O Q0.0 =Q0.0 LD Q0.0 TON T37,10 d. LD 0.1 LDN 0.0 AN T37,10 =Q0.0 LD Q0.0 TON T37,10 e. LDN 0.0 LD Q0.0 LD A 0.1 AN T37 LD Q

163 Kendimizi Sınayalım Yanıt Anahtarı 1. d Yanıtınız yanlış ise PLC başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 2. c Yanıtınız yanlış ise Zamanlayıcılar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 3. b Yanıtınız yanlış ise Sayıcılar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 4. c Yanıtınız yanlış ise Zamanlayıcılar başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 5. d Yanıtınız yanlış ise PLC başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 6. a Yanıtınız yanlış ise PLC başlıklı konuları gözden geçiriniz. 7. a Yanıtınız yanlış ise PLC Programlaması başlıklı konuları gözden geçiriniz. 8. c Yanıtınız yanlış ise PLC Programlaması başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 9. d Yanıtınız yanlış ise PLC Programlaması başlıklı konuyu gözden geçiriniz. 10. a Yanıtınız yanlış ise PLC Programlaması başlıklı konuyu gözden geçiriniz. Sıra Sizde Yanıt Anahtarı Sıra Sizde 1 Seviye 1 Seviye 2 Seviye 8 Seviye 9 LPS den önce D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 Sıra Sizde 2 NETWOK 1 LPS den sonra D1 Seviye 1 D1 Seviye 2 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Seviye 8 D8 Seviye Q0.1 NETWOK 2 Q0.1 NETWOK 3 T37 TON N T37 Q0.2 Sıra Sizde 3 LD den önce D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 LD den sonra D2 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 NETWOK Q0.0 NETWOK 2 Q0.0 Q0.0 T37 TON N 50 NETWOK 3 Q0.0 Q1.2 T37 Q1.1 NETWOK 4 Q0.0 Q1.1 T37 T38 Q1.2 NETWOK 5 Q1.2 T38 TON N

164 Yararlanılan Kaynaklar Küçük S. (2005).Otomasyon Sistemleri. Birsen Yayınevi. İstanbul. Badur Ö. (2001). Elektrik Kumanda Devreleri. İstanbul. Çolak İ. Ve Bayındır. (2007) Elektrik Kumanda Devreleri. Seçkin Yayınevi, Ankara. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) (2011). Elektrik Elektronik Teknolojisi, Temel PLC Sistemleri. Ankara. T.C. illî Eğitim Bakanlığı, EEP (eslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin üçlendirilmesi Projesi) (2011). Elektrik Elektronik Teknolojisi, PLC ile otor Kontrolü. Ankara. 160