BİR ELEKTRİKLİ ASANSÖR SİSTEMİNİN BULANIK MANTIK TEKNİĞİ İLE DENETİMİ. Semih ÖZDEN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ

Transkript

1 BİR ELEKTRİKLİ ASANSÖR SİSTEMİNİN BULANIK MANTIK TEKNİĞİ İLE DENETİMİ Semih ÖZDEN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEMMUZ 2007 ANKARA

2 Semih ÖZDEN tarafından hazırlanan BİR ELEKTRİKLİ ASANSÖR SİSTEMİNİN BULANIK MANTIK TEKNİĞİ İLE DENETİMİ adlı bu tezin Yüksek Lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Yrd. Doç. Dr. Mahir DURSUN Tez Yöneticisi Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile Elektrik Eğitimi Anabilim Dalı nda Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Başkan : Doç. Dr. İsmail ERTÜRK Üye : Yrd. Doç. Dr. Mahir DURSUN Üye : Yrd. Doç. Dr. Ali Fuat BOZ Tarih : 20/07/2007 Bu tez, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü tez yazım kurallarına uygundur.

3 TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada orijinal olmayan her türlü kaynağa eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Semih ÖZDEN

4 iv BİR ELEKTRİKLİ ASANSÖR SİSTEMİNİN BULANIK MANTIK TEKNİĞİ İLE DENETİMİ (Yüksek Lisans Tezi) Semih ÖZDEN GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Temmuz 2007 ÖZET Bu çalışmada, yüksek kalkınma momentine, yüksek verimliliğe ve basit yapıya sahip olan Anahtarlamalı Relüktans Motor (ARM), asansör tahrik sisteminde kullanılmıştır. 8/6 kutuplu, 4 fazlı, 3,5 kw lık motorun ve sistemin denetimi için PIC 18F452 mikrodenetleyicisi tercih edilmiştir. Motorun hız denetiminde bulanık mantık algoritması kullanılmıştır. Asansör sistemi, 7 katlı çalışabilecek şekilde oluşturulmuştur. Katlar arası mesafenin fazla olduğu durumlarda diğer asansör sistemlerinin tercih ettiği sabit hız yerine değişken hız kullanılarak yolculuk süresi kısaltılmıştır. Kabin hızındaki artış (ivmelenme), içerisindeki yolcuları rahatsız etmeyecek şekilde ayarlanmıştır. Kabin konforunu belirleyen kabin titreşimleri düşük ivme ile kontrol edilerek deneysel olarak ölçülmüştür. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler : Anahtarlamalı relüktans motor, bulanık mantık, asansör Sayfa Adedi : 100 Tez Yöneticisi : Yrd. Doç. Dr. Mahir DURSUN

5 v FUZZY LOGIC CONTROLLED ELECTRICAL ELEVATING SYSTEM (M.Sc. Thesis) Semih ÖZDEN GAZI UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY July 2007 ABSTRACT In this study, Switched Reluctance Motor (SRM) which has high start-up torque, high efficiency and simple mechanical structure was used for driving elevator load. PIC 18F452 microcontroller is used to manage an elevator system containing an SRM with 8/6 poles, four phase and 3,44 kw. Elevator system prepared for using 7 floors. Contrary to traditional elevator control systems, the arrival time is shortened by using variable speed for occurring different distance. Changing of cabinet speed (acceleration) adjusted comfortable for passenger. Cabinet comfort can be determined low acceleration which controlled with low acceleration and it measure experimental. Science Code : Key Words : Switched reluctance motor, fuzzy logic, elevator Page Number : 100 Adviser : Assist. Prof. Dr. Mahir DURSUN

6 vi TEŞEKKÜR Çalışmalarım boyunca değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren, her konuda yanımda olan ve her konuda danışmanım Yrd. Doç. Dr. Mahir DURSUN a, yine kıymetli tecrübelerinden faydalandığım Hocam Öğr. Gör. Dr. Ali SAYGIN a sonsuz teşekkürü bir borç bilirim.

7 vii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... iv ABSTRACT... v TEŞEKKÜR... vi İÇİNDEKİLER... vii ÇİZELGELERİN LİSTESİ... ix ŞEKİLLERİN LİSTESİ... x RESİMLERİN LİSTESİ... xv SİMGELER VE KISALTMALAR... xvi 1. GİRİŞ ASANSÖR VE ASANSÖR TAHRİKİNDE KULLANILAN ELEKTRİK MOTORLARI Asansörlerin Mekanik Yapısı Asansör Konumunun Algılanması Asansörde Kullanılan Motor Tahrik Sistemleri DA seri motoru Üç fazlı asenkron motor Anahtarlamalı relüktans motor BULANIK MANTIK VE BULANIK MANTIK DENETİMLİ ANAHTARLAMALI RELÜKTANS MOTOR Anahtarlamalı Relüktans Motor ARM yapısı Çalışma prensibi Endüktans değişimi Faz endüktans modeli ARM eşdeğer devresi ARM de komütasyon... 24

8 viii ARM sürme devresi Bulanık Mantık Bulanık küme kuramı ve bulanık mantık Bulanık mantık denetleyicili sistem Bulanık mantık denetleyici ile ARM hız denetimi BULANIK MANTIK DENETİMLİ ASANSÖR SİSTEMİ TASARIMI Kabin Konumunun Algılanması Gray Kodunun BCD ye Çevrimi Çağırma Butonları Frenleme Devresi ARM Denetimi ARM Akım Bilgisi Okuma ARM Konum Bilgisi Okuma Mikrodenetleyici Asansör Sistemlerinde Titreşim ve Ölçümü BENZETİM VE DENEY SONUÇLARI PI ve Bulanık Mantık Denetleyicilerinin Karşılaştırılması SONUÇLAR VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ

9 ix ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 2.1. Gray kodu Çizelge 4.1. Gray kodu tablosu Çizelge 4.2. Gray kodunun BCD ye çevriminin doğruluk tablosu Çizelge 5.1. ARM parametreleri... 51

10 x ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1. Asansörlerin mekanik açıdan çalışması Şekil 3.1. Değişik ARM yapıları Şekil 3.2. ARM yapısı ve faz sargıları Şekil 3.3. Ayrık ve hizalı durumda ARM de oluşan manyetik alan çizgileri Şekil 3.4. Rotor üzerinde meydana gelen tork Şekil 3.5. ARM de idealleştirilmiş endüktans değişimi Şekil 3.6. Faz endüktanslarının değişimi Şekil 3.7. ARM de gerçek endüktans değişimi Şekil 3.8. ARM faz akımlarının değişimi Şekil 3.9. ARM nin bir faz eşdeğer devresi Şekil ARM de komütasyon işlemi Şekil ARM için çevirici devresi Şekil Klasik küme mantığındaki üyelik değerleri Şekil Bulanık küme mantığındaki üyelik değerleri Şekil Üçgen üyelik fonksiyonu eğrisi Şekil Bulanık mantık blok diyagramı Şekil Bulanık mantık üyelik değerleri Şekil Bulanık mantık denetleyici sistem Şekil 4.1. Gray kodundan BCD ye çevrim Şekil 4.2. Frenleme devresi Şekil 4.3. Balatanın mekanik yapısı... 38

11 xi Şekil Sayfa Şekil 4.4. ARM denetim blok şekli Şekil 4.5. ARM için denetim şeması Şekil 4.6. Sistemin genel akış diyagramı Şekil 4.7. Mikrodenetleyici devre şeması Şekil 4.8. Titreşim sensörü Şekil 4.9. Titreşim ölçümünün blok diyagramı Şekil Titreşim ölçümünde kullanılan sistemin şekli Şekil Çalışmada kullanılan LabVIEW programının Front Panel'i Şekil Çalışmada kullanılan LabVIEW programının Block Diagram'ı Şekil 5.1. PI denetimli ARM 'nin benzetiminde kullanılan programın ara yüzü Şekil 5.2. Bulanık mantık parametrelerinin bulunduğu programın arayüzü Şekil 5.3. Yüksüz durumda 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil 5.4. Yüksüz durumda 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil 5.5. Yüksüz durumda 1 katlık hareketin tork eğrisi Şekil 5.6. Yüksüz durumda 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil 5.7. Yüksüz durumda 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil 5.8. Yüksüz durumda 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi... 58

12 xii Şekil Sayfa Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi... 69

13 xiii Şekil Sayfa Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 2 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 2 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 2 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 3 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 3 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 3 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 4 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 4 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 4 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 5 katlık hareketin akım eğrisi... 80

14 xiv Şekil Sayfa Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 5 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 5 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi Şekil Asansörün 1 katlık hareketinde oluşan ivme Şekil Asansörün 3 katlık hareketinde oluşan ivme Şekil Asansörün 6 katlık hareketinde oluşan ivme Şekil Asansörün 1 katlık mesafede oluşan ivmelenme ve titreşim Şekil A fazı akımının dijital osiloskopta görünüşü Şekil D fazı akımının dijital osiloskopta görünüşü Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman) Şekil Kalkış anındaki PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman) Şekil Maksimum hız anındaki PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman) Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (tork zaman) Şekil Bir faz akımlarının karşılaştırılması Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (tork zaman) Şekil Bir faz akımlarının karşılaştırılması Şekil Bir faz akımlarının karşılaştırılması Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman) Şekil Kalkış anında PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman)... 90

15 iv RESİMLERİN LİSTESİ Resim Sayfa Resim 4.1. Manyetik şalterler Resim 4.2. Akım sensörü ve sürücü devre Resim 4.3. ARM sürücü devresi Resim 4.4. Tüm sistemin görünümü Resim 4.5. ARM'nin asansöre tespit edilişi ve ARM sürücüsü Resim 4.6. Sinyal Koşullandırıcı Resim 4.7. Akselerometrenin kabine tespit edilmiş hali... 49

16 v SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklama L L a,b,c,d θ i ψ w B J T TL e ce Endüktans Faz sargılarının endüktans Konum Akım Manyetik akı Hız Sürtünme katsayısı Atalet momenti Tork Yük torku Hız hatası Hız hatasındaki değişim Kısaltmalar Açıklama ARM DGM BMD AA DA BCD IGBT Anahtarlamalı Relüktans motor Darbe genişlik modülasyonu Bulanık mantık denetleyici Alternatif Akım Doğru Akım İkilik sayı sistemi Insulated Gate Bipolar Transistor

17 1 1. GİRİŞ Asansörler, bir makine dairesi aracılığıyla tahrik etmek suretiyle bir kuyu içinde kılavuz raylar boyunca hareket eden bir kabin veya bir kasa vasıtasıyla düşey doğrultuda insan ve yük taşınmasına imkân veren mekanik sistemlerdir [1]. Başka bir ifade ile, yük ve insanları, klavuz raylar arasında hareketli kabin veya platformları ile düşey doğrultuda yapının belli duraklarına taşımaya yarayan elektrikli araçlar olarak tarif edilebilir [2]. Geçen yüzyıldan itibaren sanayileşme ile birlikte hızlı bir kentleşme meydana gelmiştir. Bununla birlikte yüksek bina yapımından doğan ihtiyaç asansör ihtiyacını da beraberinde getirmiştir. Önceleri merdiven kullanımına göre sadece daha kısa sürede hedefe ulaşma aracı olarak düşünülen asansörlerde zamanla ekonomiklik, kalite ve konforluluk da aranmaya başlanmıştır. Böylece asansör teknolojisinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmuştur. Artık günümüzde ileri teknolojilerin kullanılmadığı konforsuz bir asansör düşünülemez hale gelmiştir. Asansörlerde konfor ivmelenmenin az, yolculuk süresinin ise kısa olması demektir. Eğer kabinde ani bir ivme meydana gelirse insanı rahatsız edecek bir hız değişimi meydana gelir. İnsanı etkileyen bu değişim g etkisi dir. Bu etkinin hissedilmemesi için kişiden kişiye değişen g ivmesinin aşılmaması gerekmektedir. Günümüzdeki asansör sistemlerinin tasarımında bu etkiler dikkate alınarak tasarım yapılmaya çalışılmaktadır. Tasarımı iyi yapılmış bir asansör, yüksek kapasiteli, kolay kullanımlı ve ekonomik işletim sağlamalıdır. Asansör tahrik sistemleri, asansörde güvenlik, kalite, konfor ve maliyeti önemli ölçüde etkileyen ünitedir. Asansörün işletiminin ekonomik olması için elektrik tahrik sisteminin düşük maliyetli, az bakımlı ve yüksek verimli olması gerekir. Tahrik sisteminde yüksek verimli ve ileri denetim tekniklerine uygun bir elektrik motorunun kullanılması ilk maliyeti arttırsa bile az bakım gerektirmesi ve yüksek verimli olması durumunda ilk kurulum masraflarını zamanla amorti edecektir.

18 2 Asansörün ilk geliştiği dönemlerde asansör tahrikinde doğru akım motorları (DA) tercih edilmekteydi. Kalkış torkunun yüksek olması sebebiyle bu motorlar 1970 li yıllara kadar yaygın bir şekilde kullanılmıştır. Ancak kollektör ve fırçalarından kaynaklanan bakımının zorluğu ve fiyatının yüksek olması nedeniyle, rotoru sargılı asenkron motorunun kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır. DA motorlarına göre daha ucuz ve bakımı az olmasına rağmen, üretimdeki işçiliğinin fazla, verimlerinin düşük olması sebebiyle yerlerini klasik asenkron motorlara bırakmışlardır. Bu motorların kalkış torkunun düşük olması sebebiyle yüksek güçte motor kullanımı yaygın bir uygulamadır. Kalkıştan sonraki yüksek hızlarda motorun ürettiği tork düştüğünden verimleri de oldukça düşmektedir. Bütün sakıncalarına rağmen vektör kontrollü asenkron motorlar asansörlerde en çok tercih edilen motor konumundadır [3]. Bu çalışmada kullanılacak olan Anahtarlamalı Relüktans Motor (ARM) ise yüksek kalkınma momenti ve yüksek verimliliğe sahiptir. Kalkış torku açısından DA seri motorlarına, bakımının az olması açısından da asenkron motorlara benzemektedir. Ayrıca ARM ler diğer kullanılan motorlara göre oldukça basit bir mekanik yapıya sahiptir. Bu özellikleri sayesinde ARM nin asansörde kullanımı kaçınılmaz hale gelir. ARM, rotoru ve statoru çıkıntılı kutupludur. Sadece statorunda sargı bulunur. Sargılar kutup başlarına toplu olarak sarıldığı için motor üretimindeki işçilik oldukça azdır. Ayrıca sürekli çalışma durumunda verimleri yüksektir. Fakat ARM yi sürebilmek için diğer motorlara göre özel bir sürücü devresine ihtiyaç duyulur. Ayrıca motor pozisyonunun sürekli olarak tespit edilmesi gerekir. Bu da pozisyon algılayıcısı ihtiyacını gerektirir. Her ne kadar ek çevre birimlerine ihtiyacı olsa da yüksek kalkınma momentine sahip olması ve güç/hacim oranının yüksek olması sebebiyle bu motorlar endüstride yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. ARM, günümüzde nerdeyse tüm sektörlerde kullanımı üzerine araştırmalar yapılmaktadır. Sulamadan hava kompresörlerine, uzay araçlarından elektrikli arabalara, madencilikten elektrikli ev cihazlarına kadar çok geniş bir yelpazede kendine uygulama alanı bulmaya başlamıştır. Yüksek hızlarda sağladığı tork

19 3 sayesinde, otomobil üretim tesislerinde en çok tercih edilen motorlar arasına girmektedir [4]. ARM ler tasarımı ilk yapılan elektrik motorlarından biri olmasına rağmen yarı iletkenli güç elektroniği elemanlarının yaygınlaştığı 1970 li yıllara kadar kullanılmamıştır. Bu tarihten sonra yarı iletken teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak ilk ARM patenti, 1972 yılında ABD de Bedford ve Hoft tarafından alınmıştır [5] de tristör denetimli bir ARM ilk defa Ford Motor Şirketi elemanlarından Unnewehre ve Koch tarafından, 1978 de de Bausch tarafından üretilmiştir [6]. Avrupa da ARM lerin piyasa değeri Bryne tarafından anlaşılmıştır [7] de Lawrenson ve diğerleri [8], ARM lerin değişken hızlı sürücülerde kullanılabileceğini göstermişlerdir. Bu çalışmalardan sonra ARM sürücüleri üzerine yapılan çalışmalar büyük ivme kazanmıştır te Ray ve diğerleri [9], 1986 da Obradowic [10] ARM nin çıkış karakteristiklerinin DA seri motoru ile benzer olduğunu göstermiş, kapalı döngü denetim uygulamalarındaki özellikleri Bose ve diğerleri tarafından yayınlanmıştır [11] yılında Arumugam [12], stator ve rotor kutup oranlarının motor performansı üzerine olan etkilerini incelemiştir yılında Elmas ve Z. De La Parra tarafından, bu motorun sayısal işaret işlemcileri ile çok geniş hız sınırlarında etkili olarak çalışabildiği gösterilmiştir [13] yılında Lovatt ve diğerleri [14], ARM nin asenkron motora olan üstünlüğünü, deneysel olarak ortaya koymuştur. Çetin [15], ARM'nin pozisyon algılayıcısız çalıştırılması, Krishnan ve diğerleri de ARM lerin tasarımı için gerekli yöntem ve kriterleri yayınlamışlardır [16]. Su pompasında etkili ve verimli bir kullanımı Dursun [17], deneysel olarak kanıtlamıştır de Abut ve diğerleri [18], 2003 de Cui ve diğerleri [19] ARM nin taşıma sistemleri ve özellikle de elektrikli arabada yaygın olarak kullanımı için çok uygun olduğunu belirtmiştir. ARM ler üzerine T.J.E. Miller a ait Switched Reluctance Motors and Their Control ve Electronic Control of Switched Reluctance Machines isimli iki kitap

20 4 ve R. Krishnan a ait Switched Reluctance Motor Drivers isimli bir kitap yayınlamıştır [20]. Günümüzde ARM ler hakkında yayınlar motorun sürme devresi, tork dalgalanmasının azaltılması ve denetim teknikleri üzerinde yoğunlaşmıştır. Özellikle bulanık mantık, genetik algoritma, yapay sinir ağları gibi ileri denetim teknikleri ile motorun performansını arttırmaya yönelik oldukça fazla uygulama vardır. Güvenç [21] yapay sinir uygulaması ile tork dalgalanmasını azaltmıştır. Ayrıca Yiğit [20] genetik algoritma ile motorun hızının kontrol edilebileceğini kanıtlamıştır. ARM nin asansör uygulamasını R. Krishnan Nisan 2004 de yapmıştır. Lineer anahtarlamalı relüktans motorlu sistem sağlıklı bir şekilde asansörde uygulamış ve maliyeti diğer asansörlere göre 15 kat daha ucuz olduğunu belirtmiştir [22,23]. Dursun [3], bulanık mantık hız denetimli 3,44 kw gücündeki, 4 fazlı, 8/6 kutuplu, 155 V luk bir ARM yi asansör tahrik sisteminde kullanmıştır. Ancak, katlar arasındaki geçişlerde ve kalkış anında hız sabit tutulmuştur. Yolcu konforunda ön planda olan kabin titreşimleri ölçülmemiştir. Bu çalışmada ise, motorun hızı sabit tutulmayarak kat geçişlerinde bulanık mantık ile yeni referans hızlar üretilmiştir ve motorun bu hızlarda dönmesi sağlanarak kabin konforu arttırılmıştır. ARM nin çalışması kolayca anlaşılabilmesine rağmen doğrusal olmayan manyetik özelliği sebebiyle ARM lerin modellenmesi ve benzetimi analitik yollarla oldukça güçtür [24]. Klasik denetim sistemleri ile bir sistemin denetimi için tasarım yapılırken öncelikle sistemin modellenmesi gerekir. Sistemlerin modellenmesi ARM de olduğu gibi çok zor ya da hiç mümkün olmayabilir veya modelin parametreleri zamanla büyük değişiklikler gösterebilir [25]. Bazı durumlarda ise, doğru bir dinamik model tasarlansa bile bunun kontrolör tasarımında kullanılması karışık problemlere neden olabilir. Buna benzer durumlarla karşılaşıldığında uzman kişilerin deneyim ve bilgilerinden faydanılma yoluna gidilir. Uzman kişi sistem hakkındaki bilgisini ortaya koyarak sistemin denetimini sağlar. Bunu yaparken kesin yargılardan çok, günlük hayatımızda oldukça fazla kullandığımız az, çok az, çok fazla, normal gibi dilsel ifadeler kullanır [26]. Eğer bu sözel ifadeler bilgisayara

21 5 aktarılırsa, sistem denetimi için uzman kişiye gerek kalmayacaktır. Sözel ifadelerin bilgisayara aktarılması matematiksel bir temele dayanmaktadır. Bu matematiksel temel, bulanık kümeler teorisi ve bulanık mantık olarak adlandırılır [27]. Bulanık Mantık ilk defa 1965 yılında California Üniversitesi nden Lotfi A. Zadeh in yayınladığı makalede bulanık mantık ve bulanık küme teorisi adı altında ortaya çıkmıştır [28]. Daha sonra hızla gelişerek dünya çevresindeki bilim adamların dikkatini çekmiştir lerde Mamdani, Gupta ve Sugeno gibi bilim adamları araştırma ve uygulamalarını yapmışlardır. Mamdani bir buhar türbininin hızını kontrol etmekte bulanık mantık kavramını kullanmıştır. Bu amaçla uzman bir kişinin davranışlarını ifade eden eğer buhar türbin hızı çok hızlı artıyorsa ve basınç da çok düşükse buhar vanasını biraz aç şeklindeki kurallardan oluşan bir bulanık mantık denetleyici geliştirmiştir. Böyle bir denetleyici sistem ile türbin hızının ve performansının çok başarılı bir şekilde kontrol edileceğini göstermiştir [29] yılında Japonya Sendai metrosu bulanık mantık ile başarılı bir şekilde denetimi sağlanması üzerine endüstri uygulamalarında hızlı bir artış meydana gelmiştir [30]. Bulanık mantık denetim sistem algoritması her alanda olduğu gibi motor denetiminde de kullanılmaya başlamıştır yılında Bolognani ve diğerleri [31], 1995 de Bradford ve diğerleri [32], 1997 de Rodrigues ve diğerleri [33], ARM hızını denetlerken, 1995 de Huh ve diğerleri [34] anahtarlama açısını bulanık mantık ile denetlemiştir de Azevedo ve diğerleri [35], motorun hızının yanında motor torkunu, değişken yüklere karşı tepki süresini, akım ve torku PI ile karşılaştırarak bulanık mantık denetiminin önemini kanıtlamıştır de Sharma [36] nın yayınlamış olduğu makalede, bulanık mantık denetimli ARM nin, PID ve kayma kipli denetime göre daha iyi sonuçlar verdiğini benzetim sonuçları ile ortaya koymuştur. Benzetim sonuçlarını, tork dalgalanması, ilk kalkınmadaki referans hıza ulaşma süresi ve hızdaki sürekli hata oranı üzerinde yoğunlaştırarak bulanık mantık denetleyicisinde en düşük değerlere sahip olduğunu göstermiştir [36] de Huh ve diğerleri [37], yüksek akımlı ARM nin bulanık mantık denetimi ile forklift sistemine de uygunluğunu tespit etmiştir de Liu ve diğerleri [38], bulanık mantık çıkış değerlerini PID parametrelerine uygulanmıştır.

22 yılında Tsuji ve diğerleri [39],bulanık mantık kullanarak grup kontrol denetimli asansör üzerine bir makale yayınlamışlardır. 12 katlı bir binada toplam 24 kişi kapasiteli, saatte 900 yolcu trafiğine sahip 4 asansörden aldıkları gerçek verileri kullanarak yaptıkları benzetimde, klasik denetime göre ortalama bekleme süresi %15,4, en uzun bekleme süresi ise %36 azaltılmıştır [39] de Tobita ve diğerleri [40], aynı denetim sistemi ile 15 katlı bir binadaki toplam 20 kişi kapasiteli, saatte 1680 yolcu trafiğine sahip 6 asansör üzerine makale yazmışlardır. Bekleme süresinin yanında kabinlerin taşıdığı yolcu sayısını dikkate almışlardır. Klasik denetim sistemi ile asansör, daha düşük kapasite ile taşıma yaparken, bulanık mantık denetim sonucunda kabinlerin daha yüksek kapasite ile taşıma yapması sağlayarak bekleme süresinin kısaltıldığını benzetim sonuçları ile göstermişlerdir [40] de Deven ve diğerleri [41], bulanık mantık ile ortalama bekleme süresini %15 ila %20, en uzun bekleme süresini ise %30 ila %40 arasında değişen oranlarda azaltarak, elektrik tüketimin de %5 oranında azaltıldığına dikkat çekmiştir de Ho ve diğerleri [42], aynı yılda Igarashi ve diğerleri [43], 1995 de Kim ve diğerleri [44], 1996 da Sogawa ve diğerleri [45], 1997 de Kaneko ve diğerleri [46], ve 2000 de Ishikawa ve diğerleri [47] bulanık mantığı grup kontrolünde kullanmışlardır de Nakai ve diğerleri [48], aynı yılda Imasaki ve diğerleri [49] sinirsel bulanık mantığı ve 2003 de Takahashi ve diğerleri [50] ve 2004 de Eguchi ve diğerleri [51] genetik algoritmayı kullanarak grup kontrolü üzerine benzetim yapmışlardır ve sistemin öğrenmesini sağlayarak daha verimli bir çalışmayı ortaya koymuşlardır. Sarıbaş [52], asansör kabininin hareketini yapay sinir ağları denetleyerek toplam bekleme zamanının ve kabinin gidip gelme zamanının önemli ölçüde düşürülebileceğini benzetim programı ile göstermiştir. Ancak bu benzetimin uygulaması yapılmamıştır yılında Ling ve diğerleri [53], bulanık mantığı asansör konforunu arttırmak için kullanarak, kabinden aldığı titreşim ve gürültü bilgisi ile bulanık mantık algoritmalarını oluşturmuş ve kabindeki titreşimi azaltmıştır yılında Yu ve diğerleri [54] bulanık mantık vektör kontrollü sabit mıknatıslı senkron motora, asansörlerdeki yük torkunu DA motor ile sağlayarak çalıştırmış ve PI denetimi ile farkını deneysel olarak ortaya koymuştur. Günümüzdeki çalışmalar, motorların sensörsüz çalıştırılması, güç kaybına sebep olan redüktörün kullanılmadan direkt

23 7 olarak sürülmesi ve asansör kabin hızının arttırılmasına yöneliktir. Tüm bu çalışmalarda kabinde oluşan titreşim ile birlikte ivmelenme ölçülmemiş, kabin konforu bu nokta referans alınarak geliştirilmemiştir. ARM nin denetim tekniği ile birlikte anahtarlama sinyallerinin üretileceği bir denetleyici, işlemci ya da elektronik devre elemanlarına ihtiyaç vardır. Bu çalışmada ARM yi denetlemek için Microchip firmasının PIC mikrodenetleyicisi kullanılacaktır. Geniş model yelpazesinden 40 MHz ile çalışabilen, 32 Kb program hafızasına sahip PIC 18F452 seçilmiştir. Programlama dillerinden C programlama dili tercih edilmiştir ve derleyici olarak Hi-Tech firmasının Hi-Tide programı kullanılmıştır. Bu çalışmada 7 katlı bir asansör, ARM kullanılarak çalıştırılmış ve motor hızı bulanık mantık ile denetlenmiştir. Asansör tahrik sisteminin elektrik motorunu denetleyen sistemler, farklı katlar arası mesafelerde motoru sabit hızla döndürmektedir. Bu çalışmada, yolcuları rahatsız etmeyecek düşük bir ivme ile harekete başlanmıştır ve yüksek hızlara ulaşarak yolculuk süresini kısaltılmıştır. Ayrıca kabinin hareketindeki ivme düşük değerlerde tutularak yolcu konforu sağlanmıştır. Asansör kabininde meydana gelen titreşimler ölçülerek deneysel sonuçlar verilmiştir. ARM nin bulanık mantıkla benzetimi C++ Builder paket programı ile gerçekleştirilmiştir. Benzetim programı sayesinde bulanık mantık üyelik işlevleri ve doğruluk tablosu en uygun hale getirilmiştir. Asansör sistemlerinde, yük torku sürtünmenin değişken olması haricinde her zaman sabittir. Asansör kabini hareket ederken değişken bir tork meydana gelmez. Kalkıştaki tork ile yolculuk devam eder. Ancak kabin hareketi durduktan sonra yolcuların inip binmesinden kaynaklanan ağırlığın değişmesi sebebiyle tork değişir. İkinci bölümde, asansör sistemlerinin mekanik yapısı ve kullanılan donanımları incelenmiştir. Ayrıca, asansör tahrik sistemlerinde kullanılan motor çeşitleri ve

24 8 aralarındaki farklar belirtilmiştir. Çalışmada kullanılacak olan ARM nin yapısı, matematiksel modeli, çalışma prensibi ve motor sürme devresi üzerinde durulmuştur. Üçüncü bölümde, anahtarlamalı relüktans motorun yapısı, çalışması ve bulanık mantık denetleyici sistem ile ARM denetiminin oluşturulması üzerinde durulmuştur. Dördüncü bölümde, çalışmada kullanılacak olan sistemin yapısı, sistem elemanları ve elemanların özellikleri anlatılmıştır. Beşinci bölümde, ARM nin benzetimi yapılmıştır. Ayrıca uygun bulanık mantık parametreleri de bu benzetim sayesinde çıkarılmıştır. Motorun değişik hızlardaki akım, tork ve hız eğrileri incelenmiştir. Kabinde meydana gelen titreşimler grafiksel olarak gösterilmiştir. Son bölümde, çalışmadan çıkan sonuçlar ile öneriler yer almaktadır.

25 9 2. ASANSÖR VE ASANSÖR TAHRİKİNDE KULLANILAN ELEKTRİK MOTORLARI Kaldırma makinelerine ait ilk örneklerden bir tanesi Asurlular zamanından kalma olsa da düşey taşımacılık, ilk olarak 18. yüzyılın başlarında geliştirilmeye başlanmış, 18. yüzyılın ortalarında bugün hala prensip olarak aynı mekanik özelliklere sahip sistem oluşturulmuştur. Asansörler, günümüzde elektronik ve mikroişlemci teknolojisindeki gelişmelerle birlikte daha rahat, ekonomik ve güvenilir hale gelmiştir [3-55] yılında asansörlerde ilk kez güvenlik tertibatının uygulandığı bir sistemle Elisha Graves Otis, düşmeye karşı emniyet düzeni olan bir asansörü New York ta kurarak ve asansörün halatını seyirciler önünde keserek, güvenlik kavramını literatüre sokmuş ve günümüze değin gelen bir asansör markasının doğuşunun ilk adımlarını atmıştır [56]. Daha sonraları Otis, sürekli çalışan bir güç aktarım milinden düz ve ters kayışlarla hareket almak yerine, 1855 yılında kendi buhar makinesi ile çalışan bir asansör yapmış ve buhar makinesi ile çalışan bu asansörler ilk kez 1857 yılında Broadway de kurulmuştur. New York şehrinde buhar borusu şebekesinin kurulması asansörlerin kullanımını yaygınlaştırmış, gelişimini desteklemiştir. Diğer taraftan büyük şehirlerde basınçlı su şebekelerinin kurulması da hidrolik asansörlerin gelişimine çok büyük katkılar sağlamıştır. Paris te ilk güvenli hidrolik asansör Leon Edoux tarafından yapılıp, ascenseur tabiri ile adlandırılarak 1867 Paris sergisinde tanıtılmıştır [57] yılında Otis firması, halatlar üzerinden etkili ilk dolaylı hidrolik asansörü yapmış ve aynı yıl içerisinde Otis, hız regülatörü ilavesi ile asansör paraşüt düzenini bulmuştur yılında işletmeye açılan Eiffel Kulesinde üç ayrı firmanın yaptığı hidrolik asansörler, üç kademede ve toplam yedi dakikada insanları en üst noktaya çıkarabiliyordu [57]. İlk elektrikli asansör ise 1880 yılında Werner Von Siemens tarafından yapılmıştır yılında ise Otis, sonsuz vida mekanizmalı ve halat tamburlu, elektrik motoru ile doğrudan bağlantılı asansör vinci yapmıştır de sistem geliştirilerek Ward -

26 10 Leonard tahrik düzeni uygulandı yılında ise ilk kez basma düğmeli kumanda, Otis firması tarafından gerçekleştirildi yılında De Bueren, New York ta redüktörsüz asansör vincini yaparak German - American House a kurmuş ve bu gelişmeye paralel 1904 te yine Otis, redüktörsüz ve tahrik kasnaklı asansör vincini keşfetmiştir [57]. Bugün asansörler çok çeşitli bir kullanım alanına sahip düşey taşıma araçlarıdır ve şehir yaşamının bir parçası durumundadır. Hızlı ve modern şehir yaşamında asansörsüz bir yapılaşma düşünülemez hale gelmiştir. Düşey taşıma araçları bu ihtiyaçtan dolayı son derece hızlı bir gelişme göstermişler ve şehirleşmenin de ötesinde sanayi ve ticaret alanının da önemli bir unsuru haline gelmişlerdir. Tüm bu gelişmelere paralel olarak asansörler üzerindeki çalışmalar yoğunlaşmış ve günümüzde düşey taşıma araçlarında son derece geniş bir çeşitliliğe ulaşılmıştır. Genel olarak bu sistemleri yürüyen merdiven ve bant sistemleri ile yatay ve düşey asansör sistemleri olarak ikiye ayırabiliriz. Asansör sistemleri de mekanik yapısına, tahrik sistemlerine ve kullanım alanlarına göre kendi içlerinde çok çeşitli sınıflara ayrılabilirler [55]. Günümüzde asansörler kullanım amaçlarına göre beş gruba ayrılabilir. Bunlar; konut asansörleri, konut dışı asansörler (oteller, iş hanları, resmi binalar, fabrikalar), sağlık tesis asansörleri (sedye, tekerlekli sandalye veya tıbbi malzeme taşıma amaçlı), yük asansörleri ve servis asansörleridir [55]. Bu çalışmada insanların taşındığı konut asansörleri üzerinde durulacaktır. İnsanların, şehir yaşamı içerisinde, asansörlerden beklentileri farkında olmasak da oldukça fazladır. İyi bir asansör şu özelliklere sahip olmalıdır; Binalardaki her katta hizmet temin etmek, İnsanların bir kattan diğerine gidiş süresini azaltmak, İnsanların hizmet almak için katta bekleme süresini azaltmak, İnsanları kabin içinde mümkün olduğunca en kısa sürede tutmak, Belli bir sürede mümkün olduğunca fazla kişiye hizmet vermek [58].

27 11 Sayılan tüm bu maddeler şimdiye dek tasarlanmış sistemlerde ya hiç olmamış ya da bir kısmı eksik kalmıştır. Gelişen teknolojiyle birlikte karşılaşılan sorunlara karşı arayışlar hızlanmış ve bulunmasını gereken çözümler de her zaman yeniliklere açık kalmıştır [3]. Bu çalışmada, asansör kabin hızı yüksek tutularak yolculuk süresi kısaltılmıştır. Diğer bir yandan kabin ivmesi düşük tutularak yolcu konforu arttırılmıştır Asansörlerin Mekanik Yapısı Asansör sistemleri Şekil 2.1 deki prensibe göre çalışmaktadır. Kabin hareketi, bir karşı ağırlık ile dengelenmektedir. Karşı ağırlık, kabinin ve taşıdığı yükün ağırlıklarını dengeleyen yüktür. Kabin ve karşı ağırlık özel olarak hazırlanmış raylar üzerinde hareket etmektedir. Makara sistemi sayesinde kabin yükünü karşılayacak karşı ağırlık ın ağırlığı kabin ağırlığından daha hafiftir. Şekil 2.1. Asansörlerin mekanik açıdan çalışması Ayrıca, asansör kabinin hareket etmediği durumlarda güvenlik için motor milini hareket etmesini engelleyen bir fren sistemi mevcuttur. Frenler asansör hareketsizken devrededir ve frenleme aktiftir. Asansör hareket etmeden önce fren mekanizması bir

28 12 elektromanyetik bobin vasıtasıyla açılarak elektrik motorunun hareketine izin verir [3]. Kabin durduğunda ya da acil durumlarda, asansör kabininin hareket etmesini engellemek amacı ile kullanılır Asansör Konumunun Algılanması Asansör kabinlerinin konum algılanmasında kalıcı tip manyetik şalterin kullanımı yaygındır. Kalıcı ip manyetik şalter, mıknatısın aynı kutbu ile karşılaştığında kalıcı olarak kapanan, zıt kutbu ile karşılaştığından ise kalıcı olarak açılan kontağa sahip bir anahtardır. Yani mıknatısın bir kutbunu gördüğünde kontağı açıksa kapanır ve kapalı olarak kalır. Zıt kutupla karşılaşmadan aynı kutup ile tekrar karşılaşırsa kontağın konumu değişmez ve kapalı kontak durumu devam eder. Mıknatısın zıt kutbu ile karşılaştığında ise kontak açılır ve zıt kutupla karşılaşmadığı sürece kontak açık kalır [59]. Kalıcı tip manyetik şalterlerden gelen ikilik bilgi gray kodu sistemi ile kodlanır. Bu kodun en büyük özelliği her konum değişiminde sadece bir bitin değişmesidir. Çizelge 2.1 de gray kodunun diğer sistemlere karşılık gelen değerleri görülmektedir. Çizelge 2.1. Gray kodu Onluk İkilik Gray Kodu

29 13 Çizelge 2.1. (devamı) Asansörde Kullanılan Motor Tahrik Sistemleri Yolcular açısından bakıldığında iyi bir asansör, hızlı ve güvenilir olmalıdır. Aynı zamanda, kabin hareket halindeyken meydana gelen titreşimleri az ve ivmelenmesi de düşük olmalıdır. Kısacası yolcular, asansörden konfor beklemektedirler. Asansör konforunu motor ve motor denetim sistemi doğrudan etkilemektedir. Günümüzde elektrik motorları ile tahrik edilen asansörlerde, genellikle DA seri motoru, 3 fazlı sabit hızlı asenkron motor, 3 fazlı iki hızlı asenkron motor (dahlender motor), frekans çeviriciden beslenen asenkron motor ve rotoru sargılı asenkron motor kullanılmaktadır. Son yıllardaki çalışmalarda asansör tahrikinde anahtarlamalı relüktans motorun da kullanılabileceği belirtilmiştir [60] DA seri motoru DA seri motorlarının kalkınma torku yüksektir. Bir DA seri motorda oluşan manyetik akı devrenin akımına bağlıdır. Motorun milinden alınan tork da akıma ve akıya bağlıdır. Yani oluşan tork akımın karesi ile değiştiğinden kalkınmada motorun çekmiş olduğu yüksek akım, yüksek torku da beraberinde getirecektir. Kalkınma torkunun yüksek olmasına karşın bakımlarının zorluğu bu motorların en büyük dezavantajıdır. Ayrıca üzerindeki yük arttıkça hızları oldukça azalır.

30 Üç fazlı asenkron motor Basit asansörlerin tamamına yakınında asenkron motor kullanılır ve sistem tek veya iki hızlı olabilir [12]. Bu sistemler oldukça ekonomik ve basit olmakla birlikte ani ivmelenme vardır ve konforlu değildir. Konforu bir miktar artırmak için motor çift sargılı sarılarak kalkışta düşük sonra yüksek devirde çalıştırılsa da sistem yinede konforlu olmaktan uzaktır. Sabit hızlı sistemlerde durma sırasında mekanik frenlemeden önce sargıdaki AA kesilerek yerine DA verilerek ani frenleme yaptırılabilir. Daha konforlu olması istenen yerlerde ise asenkron motorlar güç elektroniği devreleri kurularak frekans invertöründen beslenirler. Bu şekilde vektör denetimi yapılarak asenkron motorlarda da düşük devirlerde daha yüksek tork elde edilebilir. Ancak, bu sistemler oldukça karmaşık ve pahalı sistemlerdir Anahtarlamalı relüktans motor ARM lerin kalkınma torkları yüksektir. Bu özelliği DA motorlara, bakım gerektirmemeleri asenkron motorlara benzemektedir. Ayrıca ARM lerin hız kontrolü oldukça basittir. Hassas hız kontrolü ile yolcuların konforu daha yüksek tutulabilir. Tüm bu özellikleri ile ARM ler gelecekte asansörlerde çok yaygın kullanılabileceği ihtimali yüksektir.

31 15 3. BULANIK MANTIK VE BULANIK MANTIK DENETİMLİ ANAHTARLAMALI RELÜKTANS MOTOR 3.1. Anahtarlamalı Relüktans Motor Anahtarlamalı Relüktans Motorlar (ARM) verimi yüksek olan elektrik makinelerindendir. Fakat yapıları nedeniyle doğrusal özellik göstermediğinden matematik modellerinin tam olarak elde edilememesi problemi ile karşı karşıya kalınmıştır. Motorun verimli çalışması ve düzgün tork elde edilmesi, motorun performans yapısı ve matematik modeli ile ilişkilidir. ARM lerin performansını artırmak ve maliyeti düşürmek amacıyla yapılan çalışmalar motor ve çevirici tasarımı, matematiksel modelleme, sürme devreleri ve denetleme yöntemleri gibi konular üzerinde yoğunlaşmıştır [3]. ARM lerin başlıca üstünlükleri aşağıdaki gibi özetlenebilir. Basit ve dayanıklı yapıya sahip olmaları Düşük maliyette imal edilebilmeleri Yüksek akım çekmeden yüksek başlangıç momenti üretebilmeleri Diğer motorlara oranla düşük sıcaklık değerinde yüksek hızda çalışabilmeleri Birbirinden bağımsız stator faz sargılarına sahip olmaları Motor momentinin faz akımlarının yönünden bağımsız olması ve dolayısıyla faz başına bir anahtar ile denetlenebilmeleri Dört bölgede çalışabilme özelliğine sahip olmaları Moment hız karakteristiklerinde geniş sabit moment güç özelliğine sahip olmaları Yüksek verimli olmaları [15] ARM ların başlıca sakıncalar aşağıdaki gibi özetlenebilir. Anahtarlamalı denetim nedeniyle momentte dalgalanmalar ve gürültü meydana gelmesi

32 16 Yüksek moment üretebilmeleri için stator ve rotor arasında hava aralığının çok küçük olması gerekliliği nedeniyle üretimdeki toleransın düşük olması ve bu nedenle gürültünün artması Motorun çalışabilmesi için rotor pozisyon bilgisine gereksinim duyulması. Rotor pozisyonu elde etmek için pozisyon algılayıcı kullanım nedeniyle maliyetin artması ve çalışma alanının sınırlandırılması [15] ARM yapısı Anahtarlamalı relüktans motor, yapısı itibariyle en basit elektrik motorlarındandır. Rotor ve statoru çıkıntılı kutupludur. Çıkıntı kutuplar üzerine faz sargıları sarılır. Karşılıklı sargılar birbiri ile seri bağlanarak bir faz oluşturulur. Rotorunda sargı yoktur ve çıkıntılı kutupludur. ARM ler için sadece bir uyartım kaynağı vardır. Bu kaynak stator sargılarını uyarmaktadır. Bu çok önemli özelliğin anlamı, bir ARM de sadece stator üzerindeki sargıların bir direnç kaybının olması demektir. Statorun soğutulması rotora göre daha etkin ve kolay yapılabildiği için verilen güç ve gövde boyutuna göre daha küçük bir motor ortaya çıkar [61]. ARM ler rotor ve stator kutup sayıları ile adlandırılırlar. Örneğin 8/6 ARM denildiğinde statoru 8 kutuplu, rotoru 6 olduğu anlaşılmaktadır. Günümüzde en çok araştırması yapılan ve üzerinde durulan ARM ler 6/4, 8/6 ve 12/8 kutupludur. Stator ve rotor kutup sayılarının fazla olduğu ARM modellerinde tork dalgalanması aza indirgenmesine rağmen, ortalama momentte düşme yaşanır. Ayrıca her faz için kullanılan anahtarların sayısı da artacaktır. Stator ve rotor kutuplarının sayısını attırmak avantajın yanında dezavantajları da getirmektedir. Şekil 3.1 de 8/6 ve 12/8 ARM tasarımları görülmektedir. 12/8 ARM de taralı olarak gösterilen motor faz sargılarıdır. Karşılıklı sargılar bir fazı oluşturur.

33 17 Şekil 3.1. Değişik ARM yapıları Çalışma prensibi Şekil 3.2. ARM yapısı ve faz sargıları Şekil 3.2 deki D fazı (D ve D sargıları) enerjilendirildiğinde faz sargıları elektromıknatıs oluşturur ve rotoru kendine doğru çekmeye ve bu da rotoru hareket ettirmeye başlar. Rotor, D fazı ile hizalı pozisyona geldiğinde, rotor A faz sargılarının bulunduğu çıkıntı kutba yakınlaşır. Motor bu durumda ayrık durumdan hizalı duruma gelmiş olur. D fazının enerjisi kesilerek A fazı enerjilendirildiğinde rotor A fazına doğru hareket etmeye başlar.

34 18 Motorun ayrık olduğu durumda, hava aralığındaki relüktans en yüksek değerdedir. Hizalı duruma yaklaştıkça relüktans azalıp endüktans artar. Motor hizalı duruma geldiğinde o fazın enerjisi kesilmelidir. Doğru zamanda kesilmezse faydalı bir tork üretimi olmaz. Motorun oluşturduğu pozitif tork negatif torka dönüşerek fren etkisi yapar. Bu çalışma prensibine bağlı olarak uygun fazlar sırasıyla enerjilendirildiğinde üretilen torkun faz sargısındaki akımın yönüne değil rotor pozisyonuna bağlı olduğu anlaşılır. Bu nedenle motor tek bir yönde uygulanan bir akımla çalışabileceğinden anahtarlama elemanı sayısı da yarıya düşmüş olur. Fakat rotor pozisyonu motorun çalışması açısından önemli olduğundan rotor pozisyonunu algılayabilecek başka eleman ve devrelere ihtiyaç vardır. Bu da motor maliyetini artırdığı gibi çalışma alanlarını da sınırlandırmaktadır. Motorun kısıtlı çalışma alanlarını genişletmek amacıyla pozisyon algılayıcısız çalıştırılma yöntemleri üzerine yapılan çalışmalar da mevcuttur [8]. Şekil 3.3. Ayrık ve hizalı durumda ARM de oluşan manyetik alan çizgileri Şekil 3.3 de motorun ayrık ve hizalı pozisyonlarındaki oluşan manyetik alan çizgilerinin izlediği yol görülmektedir. Hizalı pozisyonda daha fazla manyetik alan yolunu rotor üzerinden tamamlar. Bu benzetimler, Ansoft programı ile elde edilmiştir.

35 19 Şekil 3.4 de ARM rotorunun üzerinde oluşan torkun değişimi görülmektedir. Rotor 5º lik aralıklarla döndürülmüştür. Her konumda rotor üzerinde oluşan tork Ansoft programı ile tespit edilmiştir. 0º rotorun hizalı pozisyonu, 30º ise ayrık pozisyonudur. Hizalı pozisyonda hiçbir tork üretimi yoktur. Rotor, sargıların bağlandığı kutup başından uzaklaştıkça üretilen tork artmaktadır. Tork (Nm) Şekil 3.4. Rotor üzerinde meydana gelen tork Endüktans değişimi Motor endüktansının idealleştirilmiş değişimi Şekil 3.5 de verilmiştir. Motor 1. bölgede iken rotor ayrık durumdadır. Hizalı duruma geçmeye başladığında (2. bölge) endüktans artmakta relüktans azalmaktadır. Motor torku endüktans değişimine bağlı olduğundan ( dl / dθ ) bu bölgeden itibaren motor tork üretmeye başlayacaktır. 3. bölgede rotor ile faz sargılarının bağlı bulunduğu çıkıntı kutup hizalı durumdadır. Bu durumda endüktans en büyük değerine ulaşmıştır ve değişim söz konusu değildir. Endüktans değişimi sıfır olması sebebiyle tork üretimi sıfırdır. Rotor kutuptan uzaklaştıkça endüktans azalamaya başlar (4. bölge). Motor bu durumda negatif bir

36 20 tork üretir. Çünkü kendisinden uzaklaşan rotoru tekrar kendine çekmek isteyecektir. Ayrıca motorun çekmiş olduğu akımın sabit olduğu varsayılmaktadır. Şekil 3.5. ARM de idealleştirilmiş endüktans değişimi Motorun bu hareketinde endüktans değişiminin idealleştirilmiş hali kullanılmıştır. Gerçek durumda değişim Şekil 3.6 deki gibidir. Ayrık pozisyonda değişim doğrusallığa daha yakındır. Hizalı duruma gelindikçe doyum sebebiyle endüktans doğrusallığını kaybeder. Şekil 3.6. Faz endüktanslarının değişimi

37 21 ARM nin davranışı manyetik akı (flux) Ψ, akım i ve rotor pozisyonu θ ile açıklanır. Bu değişkenlerin eğrileri, manyetik devrenin demir bölümünün ve hava aralığının manyetik geçirgenliğine bağlıdır [13 16]. Ayrık pozisyonda, eğri doyum olmadığı için doğrusaldır. Fakat rotor hizalı pozisyona yaklaştıkça demirdeki doymadan dolayı bu eğrilerde doğrusal değildir [12 16]. endüktans L I= sabit Motor Generatör Ayrık Hizalı Rotor konumu T Pozitif Tork + i i ref Motor - Negatif Tork Generatör Şekil 3.7. ARM de gerçek endüktans değişimi Motor sürekli çalışması için faz sargılarının sırası ile enerjilendirilmesi gerekir. Ancak sıradaki fazın ne zaman enerjilendirileceği çok önemli bir noktadır. Eğer sıradaki faz sargısı gerektiğinden önce enerjilendirilirse motorun ürettiği tork düşecektir. Geç kesilecek olursa o faz sargısı fren etkisi yaratarak motorun momentini negatif yönde etkileyecektir. Şekil 3.8 de motorun faz akımlarının benzetim sonuçlarından elde edilen eğrileri görülmektedir. Görüldüğü gibi faz akımlarında üste bir miktar binme vardır. Dört fazlı bir ARM de üst üste binme

38 22 açısının maksimum değeri, bir faz akımının kendisinden iki sonraki akım başlamadan son bulması gereken açı değeri kadardır [3]. Şekil 3.8. ARM faz akımlarının değişimi Faz endüktans modeli Endüktansın modellenmesinde diğer metotlara göre oldukça basit olan kosinüs metodu kullanılabilir. Bu yöntemle dört fazlı bir ARM için self endüktans aşağıdaki şekilde kabul edilebilmektedir. La = L 1 + L 2 * cos6θ (3.1) Lb = L + L *cos(6θ + 2 / 4) (3.2) 1 2 π Lc = L + L *cos(6θ 2 / 4) (3.3) 1 2 π Ld = L + L * cos(6θ + ) (3.4) 1 2 π Burada; L = L + ) / 2 (3.5) L 1 ( max Lmin 2 ( max Lmin = L ) / 2 (3.6) dir.

39 ARM eşdeğer devresi Şekil 3.9 da ARM nin bir faza ait eşdeğer devresi görülmektedir. i R L( i,θ) V ω dl dθ e Şekil 3.9. ARM nin bir faz eşdeğer devresi Devrenin gerilim denklemi yazılacak olursa; di V = Ri + L + e dt (3.7) Elde edilir. Eşitlikteki e değeri; e = d ψ dt = d ψ w d θ = dl i w d θ (3.8) dir. Bulunan e Eş de yerine konularak V di dl = Ri + L + i w dt dθ (3.9) elde edilir. Buradaki dl / dθ konuma göre endüktansın değişimidir ve dl ( θ, i ) dθ L L0 = θ θ 0 (3.10)

40 24 olarak ifade edilebilir. Motorda meydan gelen tork T 1 = i 2 2 dl dθ (3.11) dir. Ayrıca ARM nin ürettiği torkun dinamik denklemi T = TL + Bw + Jw' (3.12) dir ve buradan hız (ω ) hesabı yapılabilir. Burada, TL yük torku, B sürtünme katsayısı ve J atalet momentidir.ω hızın zamana göre türevidir ( d ω / dt ) ARM de komütasyon Kullanılan besleme devresinden bağımsız olarak, bir sargıdan diğerine komütasyon, depo edilmiş ve tahliye edilmesi gereken yüksek seviye enerjili bir akım komütasyonudur. Bu durum komütasyon işleminde yüksek değerli motor endüktansından kaynaklanmaktadır. ARM lerde bir fazdan diğerine komütasyon Şekil 3.10 da görülen devre ve dalga şekilleri ile açıklanabilir. Burada A fazından B fazına komütasyon dikkate alınmaktadır [3]. Pozitif tork üretmek amacıyla A sargısı, endüktansının yükselmeye başladığı anda enerjilendirilmektedir. S 1 anahtarı da anında iletime geçmekte ve t b anında kesime gitmektedir. Bu anda, S 2 anahtarı B sargısına enerji sağlamak için iletime geçirilmektedir. t b anında S 1 anahtarı kesime götürüldüğü zaman, A sargısının endüktansı ise L max ya da L max a yakın olmaktadır [3].

41 25 L max L a L min I a I b L max θ = ωt L b L a L b I a L min θ = ωt S 1 S 2 ωta θ = ωt I b ωt b a) b) θ = ωt Şekil ARM de komütasyon işlemi (a) Basitleştirilmiş devre b)dalga şekilleri Negatif tork darbeleri üretmekten kaçınmak için akım düşme zamanını azaltmak gerekmektedir. Bunun için de sargılarda depo edilen bu enerjinin hızlı bir şekilde tahliye edilmesi veya yok edilmesi gerekir. Bu problem için değişik çözüm şekilleri vardır. Bunlar; 1. Pasif toparlamada, depolanmış enerji bir direnç veya bir zener diyot vasıtasıyla yok edilmektedir. 2. Aktif toparlamada, depolanmış enerji güç kaynağına döndürülmekte veya yüksek gerilim kaynağı devresinde saklanmaktadır [62]. 3. Gerilim beslemeli çeviricide, depolanmış enerji geçici olarak bir filtre kondansatöründe saklanmakta ve takip eden faz sargısına gönderilmektedir [63]. 4. Akım beslemeli çeviricide ise depolanmış enerji komütasyon kondansatöründe saklanmaktadır [63].

42 ARM sürme devresi Motorun uygun fazı enerjilendirildiğinde motor hareketi ile birlikte motorun endüktansında değişim meydana gelecektir. İşte motorun hizalı pozisyona geçerken değişen endüktans kadar tork üretilir. Yani ayrık pozisyondan hizalı pozisyona geçerken oluşan endüktans farkı motorun torkunu etkiler ( dl / dθ ). Diğer parametre ise akımın karesidir. Akımın karesi olduğundan oluşan tork akımının yönünden bağımsız ve karesi kadardır. Motorun torkunun yönü değiştirilmek istenildiğinde anahtarlama sırasının değiştirilmesi yeterlidir. Motorun performansını ve pozitif tork üretimini çeviricinin özelliği de etkilemektedir. ARM lerde kullanılacak çeviriciler iki temel özelliği karşılamalıdır. 1. ARM de her faz diğerinden bağımsız olarak iletime geçmelidir. 2. ARM motor olarak çalışırken, generatör çalışma bölgesine geçmemelidir [21]. Bunların yanı sıra ARM nin toplam performansını arttırmak için kullanılacak olan çevirici ek olarak aşağıdaki özellikleri de sağlamalıdır. Fazlardan biri tamamen kesime gitmeden diğer faz iletime geçirilmeli Çevirici, kesime götürülen faz sargısında depo edilen enerjiyi kaynağa ya da iletime geçirilecek bir sonraki faza aktarabilmeli Komütasyon süresini kısa tutabilmeli Kıyıcı olarak çalışma esnasında anahtarlama serbest dolaşım sağlayabilmelidir [21]. ARM lerin sargılarını enerjilendirmede kullanılan çeşitli çevirici tipleri mevcuttur. Bunlardan ARM için en uygun olanı ve kullanılacak olan klasik köprü tipi çeviricidir. Şekil 3.11 de ARM için kullanılacak bir çevirici devresi görülmektedir.

43 27 Şekil ARM için çevirici devresi ARM sürücü devre tasarımındaki en büyük sorunlardan biri sargının enerjisi kesildikten sonra sargıda kalan artık enerjidir. Bu kalan enerjinin kendiliğinden sönmesi beklenmemelidir. Eğer, sargıdaki enerji bitmeden motor hizalı pozisyondan ayrık pozisyona hareket etmeye başlarsa, o sargı rotoru kendine çekmek isteyecektir. Bu durum, motorda frenleme etkisi yaratır. Bu olumsuz durumun önüne geçmek için sargıda enerjinin mümkün olduğunca kısa sürede bitirilmesi gerekmektedir. Bunun için çeşitli yöntemler vardır. Bunlardan en uygun olanı ve Şekil 3.11 de görülen aktif toparlama metodudur. Bu yöntemde sargı üzerindeki enerji kondansatörü şarj etmek için kullanılır Bulanık Mantık Bulanık mantık, tam ve kesin olmayan bilgilere dayanarak tutarlı ve doğru kararlar vermeyi sağlayan düşünme ve karar verme mekanizması olarak adlandırılmaktadır [21]. Bulanık mantık yaklaşımı, makinelere insanların özel verilerini işleyebilme ve onların deneyimlerinden ve önsezilerinden yararlanarak çalışma imkânı vermektedir. Bu yeteneği kazandırırken sayısal ifadeler yerine sözel ifadeler kullanılır. Bulanık mantık denetleyicinin temeli sözlü ifadeler ve bunlar arasındaki mantıksal ilişkiler üzerine kurulmuştur [22]. Sözel ifadelerin bilgisayara aktarılması matematiksel bir

44 28 temele dayanmaktadır. Bu matematiksel temel, bulanık kümeler teorisi ve bulanık mantık olarak adlandırılır. Bu yaklaşım ilk defa 1956 da bir konferansta duyurulmasına rağmen ilk ciddi adımlar 1965 yılında Lotfi A. Zadeh tarafından yayınlanan bir makalede bulanık mantık adı altında atılmıştır [23]. Bulanık mantığın genel özellikleri Zadeh tarafından şu şekilde ifade edilmiştir; Bulanık mantıkta, kesin değerlere dayanan düşünme yerine, yaklaşık düşünme kullanılır. Bulanık mantıkta her şey [0,1] aralığında belirli bir derece ile gösterilir. Bulanık mantıkta bilgi büyük, küçük, çok az gibi dilsel ifadeler şeklindedir. Bulanık çıkarım işlemi dilsel ifadeler arasında tanımlanan kurallar ile yapılır. Her mantıksal sistem bulanık olarak ifade edilebilir. Bulanık mantık matematiksel modeli çok zor elde edilen sistemler için çok uygundur[23] Bulanık küme kuramı ve bulanık mantık Klasik küme kuramında bir eleman o kümenin ya elemanıdır ya da değildir. Hiç bir zaman kısmi üyelik olmaz. Nesnenin üyelik değeri 1 ise kümenin tam elemanı, 0 ise elemanı değildir [24]. Örneğin motor hızı için d/d ı yavaş, 500d/d dan daha büyük hızları ise hızlı olarak alınırsa; motor 499 d/d ile dönerken yavaş, 501 d/d ile dönerken ise hızlı ile tanımlanacaktır. Motor, hem hızlı hem de yavaş kümelerine üye olamayacaktır. Bu sebeple bir durum için bir kümeye olan üyelik derecesi keskin bir nokta ile birbirinden ayrılmaktadır.

45 29 Üyelik Derecesi Yavaş Hızlı 500 Hız d/d Şekil Klasik küme mantığındaki üyelik değerleri Oysa günlük yaşantıda olayların hiçbiri böyle keskin bir ayrımı yoktur. Arabanın hızı için konuşulduğunda, çok hızlı, hızlı, yavaş, normal, çok yavaş gibi terimler kullanılır. Üyelik Derecesi 1 Yavaş Hızlı 500 Hız d/d Şekil Bulanık küme mantığındaki üyelik değerleri Üyelik fonksiyonunun değer kümesi [0,1] aralığında sürekli her gerçek sayıyı alabilecek şekilde tanımlanmış ise, bu kümeye Bulanık Küme denir. Bulanık kümeler üyelik fonksiyonları ile temsil edilirler [3]. Klasik kümede üyelik değerleri 0 dan 1 e geçişi ani olmasına rağmen, Şekil 3.13 de gösterildiği gibi bulanık kümede böyle bir durum söz konusu değildir. Motorun 500 d/d lık dönüşü için hem hızlı hem de yavaş diyebiliriz. Çünkü bu hız değerinde, hızlı

46 30 ve yavaş bulanık kümelerine üyelik değerleri %50 dir. Şöyle ki, motor hem ½ oranında hızlı bulanık kümesinin elemanı, hem de ½ oranında yavaş bulanık kümesinin elemanıdır. Elemanın kümeye olan üyelik değeri bir fonksiyon ile belirlenebilir. Bu üyelik fonksiyonu çeşitli eğrilere sahip olabilmektedir. Şekil 3.14 de üçgen üyelik fonksiyonu görülmektedir. µ Şekil Üçgen üyelik fonksiyonu eğrisi Bulanık mantık denetleyicili sistem Bulanık mantık denetleyicili sistemde öncelikle giriş ve çıkış değişkenleri tanımlanır. Giriş değişkeni ile referansın arasındaki fark yani hata değeri ( e ) hesaplanır. Aynı zamanda hatanın değişimi ( ce ) de bulunur. Bu hata ve hatanın değişiminin per unit değerine göre üyelik değeri bulunur. Üyelik değerlerinin bulunmasında çeşitli yöntemler vardır. En çok kullanılan ve matematiksel işlemlerinin daha kolay olduğu üyelik fonksiyonu üçgen üyelik fonksiyonudur (Şekil 3.14). Uzman kişinin deneyimleri bu noktada devreye girmeye başlayacaktır. Buradan elde edilen üyelik değerleri bulanık çıkarım ünitesine gelir. Burada çeşitli çıkarım yöntemleri ile değerler elde edilir. Elde edilen sayısal değerler sözel ifadelere çevrilir. Sözel değerler, EĞER - O HALDE sorgulaması ile durulaştırmaya girecek sözel ifadeleri çıkartır. Elde edilen sözel ifadeler tekrar sayısal değerlere çevrilir.

47 31 Sayısal değerler elde edilirken üyelik fonksiyonunun eğrileri kullanılır. Üyelik değerleri durulaştırma ünitesine gönderilir. Durulaştırmaya ait birçok yöntem vardır. Bunlardan biri ağırlık merkezi yöntemidir. Elde edilen sonuç per unit den kurtarılarak bulanık mantık sisteminin çıkış değeri olarak sistemde kullanılır. d / dt Şekil Bulanık mantık blok diyagramı 3.3. Bulanık mantık denetleyici ile ARM hız denetimi ARM hızının denetlenmesi için bulanık mantık denetleyici kullanılacaktır. Bulanık mantık denetleyicide sistem giriş değişkenleri hız hatası (e) ve hız hatasındaki değişim (ce) olarak tanımlanacaktır. Elde edilen hata ve hatanın değişimleri per unit değerine çevrilir. Bu değerlerin, üyelik değerlerinin hesaplanmasında kullanılacak üçgen üyelik fonksiyon eğrileri Şekil 3.16 de gösterilmiştir. Şekil Bulanık mantık üyelik değerleri

48 32 Bulanık mantık sisteminin çıkışında elde edilen du değeri per unit den kurtarılarak sisteme uygulanır. Bulanık mantık denetleyici bir sistemin tasarımı Şekil 3.17 de görülmektedir. Şekil Bulanık mantık denetleyici sistem Bulanık mantık çıkışı motorun referans akım değerini oluşturur. Motorun hızı bu şekilde denetlenmiştir. Sistemin giriş değişkenleri tanımlanacak olursa; e ω ce r ( k) ω * = ω ( k) ω ( k) ( k) = e r r ω r ( k) e r ω r ( k 1) (3.13) * r dir. Burada; ω (k) ; k ıncı örnekleme anında istenilen referans açısal hızı, ω (k) ; k ıncı örnekleme anındaki gerçek açısal hızı, (k); k ıncı örnekleme anındaki hız hatasını, ceω r (k) ; k ıncı örnekleme anındaki hız hatası değişimini ifade etmektedir. Birim değere (pu) aktarılmış giriş değişkenleri ise; eω r r e( pu) = e ω ce( pu) = ce r ( k) / GE ω r ( k) / GC (3.14) şekilde ifade edilir. Bulanık mantık denetleyicinin çıkış ifadesi ise, I = I ) ( 1 GU * du( pu) (3.15) K K +

49 33 olmaktadır. Denetleyici çıkışından elde edilen değere göre motorun hızının istenen değerde olmasını sağlayacak şekilde çeviricide anahtarlamalar yapılmaktadır. Burada I (K); k. örnekleme için denetleyici çıkış değerini, I (K-1) ; k. örneklemenin bir önceki denetleyici çıkış değerini ve GU*du(pu); ise k. örnekleme için denetleyici çıkış tepkisini vermektedir. Elde edilen I (K) değeri ile Anahtarlamalı Relüktans Motorun hız denetimini sağlayan, referans akım değeridir.

50 34 4. BULANIK MANTIK DENETİMLİ ASANSÖR SİSTEMİ TASARIMI Bir asansör sistemi, kabin, tahrik ünitesi ve klavuz raylardan oluşur. Kabin, yolcuların asansör hakkında kanaatlerinin oluştuğu en önemli bölümdür. Bu yüzden, kabinin görünümü, kullanılan malzemenin kalitesi yolcuların psikolojik yapılarını etkilediği gibi güvenlikleri için de oldukça önemlidir Kabin Konumunun Algılanması Kabin konumu, kabin üzerine yerleştirilen kalıcı tip manyetik şalterlerle algılanır. Konulması gereken manyetik şalterin sayısını toplam durak sayısı belirler. y durak sayısını ifade etmek üzere bilinirse, 2y+1 kadar ihtimali olan konum bilgisi oluşturulmalıdır. Bu sayı kadar ihtimali oluşturacak şalter sayısı, n olmak üzere 2n-1 formülü ile belirlenir. Resim 4.1. Manyetik şalterler

51 35 Bu çalışmada 7 durak vardır. O halde, 15 ihtimal (2x7+1) vardır. Eğer 4 manyetik şalter kullanılırsa, 15 (2 4 +1) ihtimal olacaktır. Böylece, sistem için gerekli olan ihtimal sayısı karşılanır. Raylar üzerine mıknatıslar yerleştirilerek manyetik şalter kontaklarının konum değiştirmesi sağlanmıştır. Değişen konumlar yardımıyla aşağıda tablo halinde verilen gray kodları üretilmiştir. Çizelge 4.1. Gray kodu tablosu Gray Kodu Kat Karşılığı 0001 Zemin Altı 0011 Zemin Katta 0010 Zemin İle 1. Kat Arasında Katta Kat ile 2. Kat Arasında Katta Kat ile 3. Kat Arasında Katta Kat ile 4. Kat Arasında Katta Kat ile 5. Kat Arasında Katta Kat ile 6. Kat Arasında Katta Katın Üstü 4.2. Gray Kodunun BCD ye Çevrimi Gray kodunun avantajlı yanı her bir değişimde sadece bir bitinin değişmesidir. Ancak bu sayıların desimal (onluk sistem) karşılığına bakıldığında sayı artışları sıralı

52 36 gitmemektedir. Bu da mikrodenetleyici sistem içinde ayrı bir algoritma kurulumu gerektirmektedir. Bu çalışmada asansör konumunu belirleyen gray kodları, mikrodenetleyiciye binary (ikilik sistem BCD) olarak girilmiştir. Gray kodundan BCD ye çevrim için kullanılan devre Şekil 4.1 de görülmektedir. 3 tane ÖZEL VEYA kapısı kullanılmıştır. Şekil 4.1. Gray kodundan BCD ye çevrim Çizelge 4.2. Gray kodunun BCD ye çevriminin doğruluk tablosu Gray3 Gray2 Gray1 Gray0 B3 B2 B1 B

53 37 Özel Veya kapılarının girişi gray kodlarında Gray0 en düşük değerlikli bittir. Aynı şekilde çıkıştaki B0 BCD nin çıkışının en düşük değerlikli bitidir. Bu dönüşümde giriş değişkenlerine göre çıkışın hangi değeri aldığını doğruluk tablosu yardımı ile tespit edilebilir. Dönüştürülen kodlar, PIC in PORTD0, D1, D2 ve D3 bacaklarına girer ve buradan asansörün hangi konumda olduğu tespit edilir Çağırma Butonları Asansör 7 ayrı yerden çağrılabilmektedir. Bu butonlardan gelen bilgi PIC in B portu tarafından alınmaktadır Frenleme Devresi Şekil 4.2 de frenleme devresinin şeması verilmiştir. Motorum ilk hareketinden önce balata sisteminin devreden çıkarılması gerekmektedir. Bu işlem için PIC den bir sinyal gönderilmektedir. Sinyal, 4N25 optocoupler a gönderilir. Böylece, balatayı çalıştıracak sistem ile denetleyici arasında elektriki olarak yalıtım sağlanır. Optocoupler BD135 transistörünü tetiklemektedir. Transistör tetiklendiğinde 5V luk rölenin normalde açık kontağı kapanarak fren bobini enerjilenir ve balata açılmış olur.

54 38 Şekil 4.2. Frenleme devresi Şekil 4.3. Balatanın mekanik yapısı 4.5. ARM Denetimi ARM nin denetim sisteminin blok halinde gösterilmiş hali Şekil 4.4 de gösterilmiştir. Burada pozisyon algılayıcısından alınan bilgi ile akım değerleri PIC mikrodenetleyicisinde yorumlanarak çeviricinin anahtarlama sinyalleri ile motor

55 39 hızını ayarlayacak DGM sinyalleri PIC de üretilir. Burada sadece ARM nin çalışması için gerekli olan donanım yer almaktadır. Asansör kısmı ayrıca incelenecektir. Şekil 4.4. ARM denetim blok şekli Oluşturulacak olan sistemin blok diyagramı Şekil 4.5 de gösterilmiştir. Motorun çalışması için uygun fazların enerjilendirilmesi gerekmektedir. Hangi konumda hangi anahtarın açılacağına karar veren sistem yine PIC in içerisindedir. Konum bilgisi sayesinde motorun sıradaki hangi fazının enerjilendirilmesi gerektiği çıkarılmaktadır. Referans akım değeri akımın maksimum değerini sınırlandırmakta kullanılır. Eğer fazın akımı referans akımı geçecek olursa sinyal kesilerek fazın enerjisi kapatılır. Anahtar tekrar açılır, böylece akım belli bir bant aralığında tutulur.

56 40 Şekil 4.5. ARM için denetim şeması Şekil incelendiğinde; PIC bloğunun içerisine konum bilgisi (θ) ile motorun akım değerleri girmektedir. Çıkışında ise çeviriciye gönderilecek anahtarlama sinyalleri bulunmaktadır. Ayrıca anahtarlama sırası için bir de PIC içinde referans bir akım değeri oluşturulur. ARM nin hız bilgisi ile referans hız eğrileri nden gelen hız değeri karşılaştırılır. Ortaya hız hatası ( e ) çıkar. Hız hatasının türevinden hız hatasının değişimi ( ce ) elde edilir. Bunlar, bulanık mantık denetleyicisinin giriş değişkenleridir. Çıkışta elde edilen değere göre DGM sinyalleri üretilir. Böylece motor hız denetimi gerçekleştirilir ARM Akım Bilgisi Okuma ARM nin faz akımları analog bilgi olarak yorumlanacak. Motor akımının istenilen değerde olması okunacak analog bilginin düzgünlüğüne bağlıdır. Tasarlanan çeviricide büyük güçlü motorların da çalıştırılacağı düşünülerek 50 A lik akım sensörleri kullanılmıştır. Akım sensörü olarak LEM firması tarafından üretilen LA 55-P modeli kullanılmıştır. Her faz için bir adet akım sensörü kullanılmıştır. Akım sensörleri PIC in analog kanallarına bağlanmıştır. 10 bit çözünürlüğe sahip olan PIC de analog dijital dönüşüm yapılarak akım bilgisi istenilen değerde tutulması sağlanır.

57 41 Resim 4.2. Akım sensörü ve sürücü devre 4.7. ARM Konum Bilgisi Okuma Pozisyon algılayıcısından gelen bilgiler motorun konumunu tayin edecek bilgiyi oluşturacaktır. Incremental tip pozisyon algılayıcısı her bir turda 1024 pals gönderir. Ayrıca her 360 lik dönüş sonunda pozisyon algılayıcısı, bir reset palsi gönderecektir. Bu pals ayrı bir kanaldan gelir. Bu da PIC in harici kesme bacağına bağlanmıştır. Böylece konumda yapılacak olan hatalar her tur sonunda sıfırlanacaktır Mikrodenetleyici Bu çalışmada, mikrodenetleyici olarak PIC 18F452 kullanılmıştır. Yaygın olarak kullanımda olan 16F877 den temel olarak farkı hafızasının büyük ve işlem hızının yüksek olmasıdır. 16F877 8 Kb program hafızasına sahiptir ve en fazla 20 Mhz lik osilatör kullanılabilmektedir. 18F452 ise 32 Kb hafızaya sahiptir. Bu da bulanık

58 42 mantık algoritmasının için yeterlidir. Pozisyon algılayıcısından gelen palslerin algılanıp anahtarlama sinyallerinin oluşturulması motor performansını etkilemektedir. Bu durum, anahtarlama sinyallerinin mümkün olduğunca hızlı yapılmasını gerektirmektedir. PIC 18F452, en fazla 40 MHz lik osilatör ile çalıştığından, işlem süresi kısaltılmıştır. Bu çalışmada, 2 adet PIC 18F452 kullanılmıştır. Tasarlanacak olan sistemde kullanılacak giriş ve çıkış değişkenleri Şekil 4.6 da görülmektedir. Giriş değişkenleri 1. Kat çağırma butonları (7 adet) 2. Asansör konum bilgisi (Binary kod 4 bitlik) 3. Ani durdurma butonları 4. Alarm butonu 5. Motor faz akım bilgisi (analog olarak 4 kanal) 6. Pozisyon algılayıcısı (pals ve reset) 7. Kapı anahtarı MHz osilatör Çıkış değişkenleri 1. ARM faz uçları 2. Alarm sireni 3. Balata 4. İç lamba 5. Kapı kilit Kullanılan denetleyicilerden 2 nolu olan, hızlı işlem gerektiren enkoderden gelen palsleri okumayı, anahtarlama elemanı olan IGBT lere gidecek anahtarlama sinyallerini üretimini yapar. Pals okuma 17 nolu pin olan RC2/CCP1 ile sağlanmıştır. Ayrıca pals her iki PIC e de verilmiştir. 2. PIC sadece pals bilgisi ile motor

59 43 pozisyonunu tespit ederken, diğer denetleyici ise konumun tespitinin yanında bir de motorun hız hesabında kullanılır. Motor konumunu, motor akımlarını okumakta kullanılır. Sistem hızını arttırmak için her zaman tüm fazların akımlarını okumak yerine sadece o anda enerjili olan fazın akım değeri okunur. DGM sinyali 1. PIC tarafından üretilmektedir. Motor hızı, pozisyon algılayıcısından gelen palsler aracılığı ile hesaplanır. Bulanık mantık tarafından hız denetimi için gereken değerler üretilir. Bu değerler DGM üretimi için kullanılır. DGM sinyali PIC in RC2/CCP1 bacağından üretilir ve sinyal IGBT ye gönderilmektedir. Şekil 4.6. Sistemin genel akış diyagramı

60 Şekil 4.7. Mikrodenetleyici devre şeması 44

61 45 Resim 4.3. ARM sürücü devresi Resim 4.4. Tüm sistemin görünümü

62 46 Resim 4.5. ARM'nin asansöre tespit edilişi ve ARM sürücüsü 4.9. Asansör Sistemlerinde Titreşim ve Ölçümü Dinamik sistemlerdeki titreşimler, dış kuvvetler ve sistemin bu dış kuvvetlere cevap verme özelliğinden kaynaklanır. Asansörde titreşim yatay ve düşey titreşim olmak üzere iki tiptir. Yatay titreşim asansör raylarının malzeme ve montajı ile kabin kılavuz pabuçlarının malzeme ve montajı ile ilgilidir. Sağlıklı projelendirilmiş, malzeme seçimi yapılmış, monte edilmiş ve bakımı düzenli yapılan asansörlerde yatay titreşim olmamalıdır. Düşey titreşimin ana nedeni tahrik sistemi veya halat askı sistemidir. Bazı tahrik sistemlerinde, asansörün kalkış, yavaşlamaya başlama ve nihayi duruş anlarında düşey darbeler olması normaldir. Yolcu konforunda düşey titreşimlerin önemi büyüktür. Bu çalışmada, titreşim sensörü olarak PCB Piezotronics firmasına ait ICP Accelerometer (akselerometre) Şekil 4.7 de görülmektedir.

63 47 Şekil 4.8. Titreşim sensörü Endüstri alanında, titreşim, ivme, gerilme, basınç, ışık şiddeti gibi büyüklükleri ölçmek amacı ile transdüserler kullanılmaktadır. Transdüserler ölçtüğü büyüklüğü, başka bir büyüklüğe çevirir. Kullanımda olan bu sensörlerin birçoğu ölçtüğü büyüklüğü elektrik sinyaline dönüştürerek, çıkışında analog bilgi üretir. Sensör çıkışındaki bu analog bilgi değişik yöntemler kullanılarak işlenebilmektedir. Sensörlerin çıkışındaki analog işaretlerin ortamdan doğru olarak, güvenilir ve emin bir şekilde alınıp bilgisayara aktarılması için işaret koşullandırmaya (signal conditioning) gereksinim duyulur. İşaret koşullandırma, ölçümlerin yalıtımını (izolasyonunu) yükseltme ve süzme için analog-sayısal dönüştürme işleminden önce, analog domende işlem yapar. DAQ Card (Data Acquisition Card) cihazları, sistemin sayısal çözünürlüğünü ve örnekleme hızını belirleyerek analog-sayısal dönüşümü sağlarlar. Girişlerindeki belirgin analog işareti, tam ve belirli bir biçimde ölçerek sayısal olarak ifade ederler. Bu teknolojilerin kullanılmasında amaç, riskli gerilim seviyeleri etrafında ve gürültülü ortamlarda işaretlerin güvenilir bir şekilde sayısallaştırılmasıdır. Şekil 4.9. Titreşim ölçümünün blok diyagramı

64 48 Şekil Titreşim ölçümünde kullanılan sistemin şekli Titreşim ölçümü için oluşturulan sistemde Şekil 4.9 da görüldüğü gibi akselerometreden çıkan analog bilgi sinyal koşullandırıcısına oradan da analog bilgiyi sayılaştırmada kullanılan DAQ a gelmektedir. Bu çalışmada National Instrument firmasına ait DAQ 6036E Card ve BNC2110 konnektörü kullanılmıştır. Bu kart aracılığı ile sayılaşan sinyal bilgisayarda bir yazılım kullanılarak görüntülenebilmektedir. Bu iş için, Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (LabVIEW) grafik programının 8.2 versiyonu kullanılmıştır. Resim 4.6. Sinyal Koşullandırıcı

65 49 Resim 4.7. Akselerometrenin kabine tespit edilmiş hali Titreşim sensörünün analog değerlerini işleme ve görüntülemede kullanılan LabVIEW programı herhangi bir kod yazılmaksızın blok diyagramları ile işlem yapabildiğinden kullanım kolaylığına sahip bir yazılımdır. Programda iki farklı arayüz bulunmaktadır. Bunlar blok diyagramının oluşturulduğu Block Diagram ve görsel öğelerin bulunduğu Front Panel dir. Çalışmada kullanılan LabVIEW programına ait ara yüzler Şekil 4.10 ve 4.11 de görülmektedir. Şekil Çalışmada kullanılan LabVIEW programının Front Panel'i

66 50 Şekil Çalışmada kullanılan LabVIEW programının Block Diagram'ı Titreşim sensöründen gelen analog sinyaller, LabVIEW programına ait özel bir uzantı ile dosyaya yazılarak Microsoft Excel programında işlenerek grafikler elde edilmiştir.

67 51 5. BENZETİM VE DENEY SONUÇLARI Bu çalışmada kullanılan ve benzetimi C++ Builder programı ile yapılan Rocky Mountain marka Emerson lisansı ile üretilen ARM nin parametreleri Çizelge 5.1 de verilmiştir. Çizelge 5.1. ARM parametreleri Değişken Değer Birimi Rotor kutup sayısı (N r ) 6 - Stator kutup sayısı (N s ) 8 - Faz sayısı 4 - Güç (P) 3 kw Maksimum hız 6000 d/d Maksimum akım (I max ) 22 A Maksimum kaynak gerilimi (V dc ) 155 V Faz direnci (R ) 0,445 W Maksimum endüktans (L max ) 38 mh Minimum endüktans (L min ) 3,14 mh Motor sürtünme katsayısı (B ) 0,0041 Nm.sn.rad -1 Atalet momenti (J ) 0,0653 kgm 2 Asansörün 1 katlık hareketinde çalışma süresi 2 saniye, 6 katlık hareketinde ise 12 saniye olarak alınmıştır. Ayrıca referans hızlar her kata göre farklı olarak elde edilmiştir. 1 katlık harekette 250 d/d olan referans hız 6 katlık harekette 1500 d/d dır. Ayrıca, benzetimde motor yüksüz durumdan başlanılarak 1 N luk artışla, maksimum 7 N a kadar yüklenmiştir. Motorun akım, hız ve tork değerlerinin grafikleri elde edilmiştir. Elde edilen ve şekillerde verilen grafiklerin yatay eksenleri saniye cinsinden zaman dır.

68 52 Şekil 5.1. PI denetimli ARM 'nin benzetiminde kullanılan programın ara yüzü Şekil 5.2. Bulanık mantık parametrelerinin bulunduğu programın arayüzü Uygulamada kullanılan BMD parametreleri benzetim programı ile tespit edilmiştir.

69 53 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile yüksüz durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.3 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.4 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.5 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 0 Nm, maksimum 0,3 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 5 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil 5.3. Yüksüz durumda 1 katlık hareketin akım eğrisi

70 54 Şekil 5.4. Yüksüz durumda 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil 5.5. Yüksüz durumda 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile yüksüz durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.6 da, hız zaman eğrisi Şekil 5.7 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.8 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 0,1 Nm, maksimum 1,5 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

71 55 Motor faz sargıları, maksimum 9 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil 5.6. Yüksüz durumda 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil 5.7. Yüksüz durumda 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil 5.8. Yüksüz durumda 6 katlık hareketin tork eğrisi

72 56 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 1 Nm yüklü durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.9 da, hız zaman eğrisi Şekil 5.10 da ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.11 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 2 Nm, maksimum 5 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 12 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi

73 57 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 1 Nm yüklü durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.12 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.13 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.14 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 1 Nm, maksimum 5 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

74 58 Motor faz sargıları, maksimum 11 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi

75 59 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 2 Nm yüklü durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.15 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.16 da ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.17 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 2 Nm, maksimum 5 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 16 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi

76 60 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 2 Nm yüklü durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.18 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.19 da ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.20 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 2 Nm, maksimum 6 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

77 61 Motor faz sargıları, maksimum 16 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi

78 62 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 3 Nm yüklü durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.21 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.22 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.23 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 4 Nm, maksimum 7,5 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi

79 63 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 3 Nm yüklü durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.24 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.25 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.26 da görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 3 Nm, maksimum 8 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

80 64 Motor faz sargıları, maksimum 18 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi

81 65 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 4 Nm yüklü durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.27 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.28 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.29 da görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 4,5 Nm, maksimum 9 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi

82 66 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 4 Nm yüklü durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.30 da, hız zaman eğrisi Şekil 5.31 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.32 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 4,5 Nm, maksimum 10 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

83 67 Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi

84 68 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 5 Nm yüklü durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.33 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.34 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.35 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 5,5 Nm, maksimum 9 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi

85 69 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 5 Nm yüklü durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.36 da, hız zaman eğrisi Şekil 5.37 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.38 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 5,5 Nm, maksimum 13 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

86 70 Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi

87 71 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 6 Nm yüklü durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.39 da, hız zaman eğrisi Şekil 5.40 da ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.41 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 6,5 Nm, maksimum 13 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi

88 72 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 6 Nm yüklü durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.42 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.43 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.44 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 6,5 Nm, maksimum 14 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

89 73 Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi

90 74 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 7 Nm yüklü durumda 0 2 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.45 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.46 da ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.47 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 8 Nm, maksimum 14 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin akım eğrisi

91 75 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 1 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 7 Nm yüklü durumda 0 4 saniye (asansör kabininin 2 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.48 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.49 da ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.50 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 8 Nm, maksimum 14 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

92 76 Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 2 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 2 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 2 katlık hareketin tork eğrisi

93 77 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 750 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 7 Nm yüklü durumda 0 6 saniye (asansör kabininin 3 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.51 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.52 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.53 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 8 Nm, maksimum 14 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 3 katlık hareketin akım eğrisi

94 78 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 3 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 3 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1000 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 7 Nm yüklü durumda 0 8 saniye (asansör kabininin 1 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.54 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.55 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.56 da görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 8 Nm, maksimum 14 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

95 79 Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 4 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 4 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 4 katlık hareketin tork eğrisi

96 80 ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1250 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 7 Nm yüklü durumda 0 10 saniye (asansör kabininin 5 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.57 de, hız zaman eğrisi Şekil 5.58 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.59 da görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 8 Nm, maksimum 14 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır. Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 5 katlık hareketin akım eğrisi

97 81 Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 5 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 5 katlık hareketin tork eğrisi ARM, Çizelge 5.1 deki parametreler kullanılarak, maksimum 1500 d/d lık çan eğrisine benzer bir hız eğrisi ile 7 Nm yüklü durumda 0 12 saniye (asansör kabininin 6 katlık mesafesi) süre aralığında çalıştırılmıştır. Elde edilen akım zaman eğrisi Şekil 5.60 da, hız zaman eğrisi Şekil 5.61 de ve tork- zaman eğrisi Şekil 5.62 de görülmektedir. Motor hızlandıkça akımın ve buna bağlı olarak torkun da arttığı görülmektedir. Motor tarafından üretilen tork, kalkışta 8 Nm, maksimum 14 Nm düzeyindedir. İlk kalkınma anında A D fazlarının yüksek hızlarda çalışma anlarına göre çok daha uzun süre iletimde olduğu görülmektedir. Hızlandıkça fazların iletim süreleri kısalmaktadır. Özetle, motor hızlandıkça bir fazın akımın frekansı azalmakta genliği ise artmaktadır.

98 82 Motor faz sargıları, maksimum 20 A düzeyinde akım çekmektedir. Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin akım eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin hız eğrisi Şekil Nm yüklü durumdaki asansörün 6 katlık hareketin tork eğrisi

99 83 Şekil Asansörün 1 katlık hareketinde oluşan ivme Şekil Asansörün 3 katlık hareketinde oluşan ivme Şekil Asansörün 6 katlık hareketinde oluşan ivme

100 84 Şekil Asansörün 1 katlık mesafede oluşan ivmelenme ve titreşim Şekil A fazı akımının dijital osiloskopta görünüşü Şekil D fazı akımının dijital osiloskopta görünüşü

101 PI ve Bulanık Mantık Denetleyicilerinin Karşılaştırılması PI ve BMD sistemlerinin karşılaştırılmasında, motor aynı şartlar altında bir katlık mesafede 2 saniye, 6 katlık mesafede ise 12 saniye çalıştırılmıştır. Tüm eğrilerde motor 7 Nm lik bir yükle yüklenmiştir. 1 katlık mesafede maksimum hız 250 d/d iken, 6 katlık mesafede çalışmada ise 1500 d/d dır. Şekil motorun hız-zaman eğrisi görülmektedir. İlk kalkınma anında ve hızın maksimuma ulaştığı noktalarda BMD, PI denetleyicisinden daha az hız salınıma sahiptir. Bu da dolayısıyla, kabinde daha az titreşime sahip olacaktır. Hız eğrileri devir/dakika, tork eğrilerinde Newton.metre, zaman saniye ve akım eğrileri Amper cinsinden alınmıştır. Bazı eğrilerde farkın daha net anlaşılabilmesi için resim odaklanarak bir bölge gösterilmiştir. Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman)

102 86 Şekil Kalkış anındaki PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman) Şekil Maksimum hız anındaki PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman)

103 87 Tork eğrisinde BMD, PI a göre çok daha az salınıma sahiptir (Şekil 5.72). ARM nin en büyük dezavantajlı yanı olarak gösterilen tork salınımı ileri denetim teknikleri ile azaltılabilineceği net olarak görülmektedir. Aynı şartlar altında aynı gücü BMD, daha az akımla sağlayabilmektedir. Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (tork zaman) Şekil Bir faz akımlarının karşılaştırılması

104 88 6 katlık çalışmada 12 saniye boyunca çalıştırılan ARM nin tork zaman eğrisi üzerinde PI ile BMD karşılaştırılması Şekil 5.74 de görülmektedir. Aynı şartlar altında tork salınımı BMD de PI a göre çok daha azdır. Yine akımın daha az olduğu Şekil 5.75 (kalkınma) ve 5.76 da (durma) görülmektedir. Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (tork zaman) Şekil Bir faz akımlarının karşılaştırılması

105 89 Şekil Bir faz akımlarının karşılaştırılması Şekil 5.77 ve 5.76 da 6 kat mesafede hız zaman eğrileri görülmektedir. BMD daha az hız salınımına sahiptir. Şekil PI ile BMD karşılaştırılması (hız zaman)