ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DES 03 Özer ŞENYU Mrt 0 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLANN ELEĐ DEE MODELLEĐ E AAEĐSĐLEĐ ENDÜĐ DEESĐ MODELĐ Endüviye uygulnn gerilim (), zıt emk (E), endüvi srgı direni () ile temsil edilir. Zıt emk; ln kısı ve endüvi çısl hızı ω vey devir syısı n ile değişir. E +. E.φ sbiti; endüvideki iletken syısı, kutup syısı gibi mkine prmetrelerine bğlıdır. Motor dururken, motor devir syısının ω0 ve böylee yol lm bşlngıınd motor zıt emk nın E0 olduğu görülür. Özer ŞENYU Mrt 0
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ ENDÜĐ DEESĐ MODELĐ Endüvi devresine giren güç; P Net çıkış güü (P) ise endüvi güünden döner kyıplrın (Prot) çıkrılmsı sonuu elde edilir. P i o P Endüvi güç kyıplrını ve endüvi güünü krşılr. P + P i P rot Endüvide üretilen güç P; P E. Net çıkış güü motor milinden elde edilen güçtür. Newton metre olrk çıkış momenti Po o ω Burd ω çısl hızdır. Özer ŞENYU Mrt 0 3 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ UYAM DEESĐ MODELĐ Uyrtım devresi bir DA kynğı () ve ln srgısını temsil eden bir direnç () ile modellenir. E.φ φ. E.. Burd uyrtım kımı, φ ise kutup kısıdır. Doğru kım seri motord ln srgısı endüvi srgısın seri olrk bğlnır. Şönt motord ise ln srgısı endüvi srgısın prlel bğlnır. Bu iki bğlntının birleşiminden DA kompunt motor elde edilir. Özer ŞENYU Mrt 0 4
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DOĞU AM SEĐ MOO DA seri motorlrd endüvi srgısı ile ln srgısı seri bğlıdır. Aln srgısı direni s ile gösterilir. L s Endüvi kımı, uyrtım kımı ve yük kımı ynıdır. E E + +. s.( + s ) Uç gerilimi () ise endüvi uç gerilimi ile uyrtım direninde düşen gerilimlerin toplmın eşittir. Özer ŞENYU Mrt 0 5 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DOĞU AM SEĐ MOO Moment hız krkteristiği Endüvide üretilen moment; P ω.. Nüvenin doymdığı bölgede moment endüvi kımının kresi ile değişirken doyum bölgesinde ise moment kıml doğrusl olrk rtr. P E. E +.( + s )... ω +.( + s Özer ŞENYU Mrt 0 6 E.. Endüvi kımı terimleri ile çısl hız + s ω... Endüvi kımının küçük bir değerinde bile motorun çok yüksek devir ypbildiğini gösterir. Bu sebepten motor yüksüz iken çlıştırılırs motor devir syısı çok şırı yükselir ve tehlikeli durumlr meydn gelebilir. Bu skıny meydn vermemek için DA seri motorlr hep motor miline bğlı olduğu uygulmlrd kullnılır. )
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DOĞU AM SEĐ MOO Doğru kım seri motorun endüvi kım-hız ilişkisi + s ω..... ω + ( + s ).... [.. ω + ( + )] s DA seri motorun moment-hız krkteristiği Özer ŞENYU Mrt 0 7 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DOĞU AM SEĐ MOO Yol Alm Motor dururken, motor devir syısının ve zıt emk nın sıır olduğu çıktır. Endüvi devresine sbit kynk geriliminin uygulnmsı çok yüksek kım ile sonuçlnktır. E +.( + s ) E 0 Bşlm kımını sınırlmk için iki tedbir lınır. Birinisi; motor yrlı DA gerilim kynğındn zltılmış gerilim uygulmktır. + Đkinisi; kım değerini kbul edilebilir sınırd tutk yol verme direni st kullnmktır. Bu direnç yrlı olup motor devir syısı rttıkç devreden çıkrılrk sıır ypılır. Motor yol ldıktn sonr eğer motor direni devrede bırkılırs motor düşük devir ile çlışktır. Seri motor yüksek yol lm momenti krkteristiğine iptir. s Özer ŞENYU Mrt 0 8
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DOĞU AM ŞÖN MOO Şönt motord ln srgısı ile endüvi srgısı prlel bğlıdır. Uyrtım srgısı direni ile gösterilir. Ht kımı vey yük kımı L, endüvi kımı ile uyrtım kımının toplmın eşittir. + L Endüvi uç gerilimi uyrtım gerilimi ve uygulnn kynk gerilimi vey terminl gerilimi ynıdır. E.. E +... E.. E Özer ŞENYU Mrt 0 9 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DOĞU AM ŞÖN MOO Moment hız krkteristiği Endüvide üretilen moment; P ω P E.. E.. E DA şönt motord endüvi iç momentinin endüvi kımı ile doğru orntılı olrk değiştiği çok çıktır.. Đhml edilir ω ω ω 0. ω 0 Yüksüz durumd 0 olduğundn çısl hız, Özer ŞENYU Mrt 0 0
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DOĞU AM ŞÖN MOO Moment hız değişimi; (. ω) Endüvi momenti; ( 0 ω ω) Motor hızının moment ile değişimi; ω.. ω ω0 Özer ŞENYU Mrt 0 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLANDA YÜ SEÇĐMĐ DA motorlrın moment hız krkteristiği motor bğlntılrın bğlıdır. Seri motor Moment hız krkteristiği [.. ω + ( + )].. s E.. ω ω) ( 0 Şönt motor Moment hız krkteristiği ω0 E. ω. Artırmlı kompunt motor. 3.. ω. +. + +.. ω ( ) ( ). 3.. ω + s +. 4. ω 3. 4 s 4 E (. +.. )ω. 3 4 Özer ŞENYU Mrt 0
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLANDA YÜ SEÇĐMĐ DA vey AA elektrik motoru trındn döndürülen yük kendisine it moment hız krkteristiğine iptir. Meknik yüklerin moment hız krkteristikleri deney ile belirlenir ve şöyle sınılndırılbilir: Sbit momentli yük: Çlışm hızı rlığın momenti değişmeyen yüklerdir. onveyör (tşıyıı), öğütüü, hddehne ve vinç snsör uygulmlrı sbit momentli yüklerdir. Hızl orntılı olrk değişen yük: Bu tip yüke örnek olrk silindirler rsındn kâğıt ve kumşlrın geçirilerek perdhlnmsı vey düzeltilmesinde kullnıln mkineler verilebilir. Sbit güçlü yük: Momenti, çlışm hızı ile ters orntılı olrk değişen yüklerdir. Diresel testereler ve torn motorlr bu tip yüklerdendir. Momenti hızın kresiyle orntılı olrk değişen yük: Moment isteği hızın kresiyle rtn yüklerdir. Sntriüj vntiltör, kompresör ve üleyiilerin ynı sır ısıtmd, vntilsyond ve klimlrd kullnıln bütün hv ile ilgili nlr bu tip yüklerdendir. Genel olrk yükün moment hız krkteristiği L L Özer ŞENYU Mrt 0 3 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLANDA YÜ SEÇĐMĐ Yük ve motorun moment hız krkteristiklerinin kesiştiği nokt, motor ve yükün uyumlu olrk çlışbileekleri moment * ve krşılığı oln hız ω* değerlerini verir. Özer ŞENYU Mrt 0 4
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLANN HZ ONOLÜ E SÜÜCÜLEĐ Birçok uygulmd DA motor devir syısının geniş sınırlr içerisinde yrlnmsı gerekir. Bunun için birkç yöntem vrdır. Genel kontrol prensipleri ise temel ilişkilerden elde edilmektedir. Zıt emk ve motor çısl hızı, E. E.φ. ω. ω. φ Endüviye uygulnn gerilim değişirse motor hızı d değişir. Ayrı ln kısındki değişiklik de motor hızının değişmesine sebep olur. Bu iki değişkeni yrlmk için yrlı DA gerilim kynğı ve yrlnbilir direnç kullnılbilir. SEĐ MOOLAN HZ ONOLÜ ŞÖN MOOLAN HZ ONOLÜ AYALANABĐLĐ HZL DOĞU AM MOO SÜÜCÜLEĐ DA MOOLA ĐÇĐN AA-DA SÜÜCÜLEĐ DA MOO SÜÜCÜSÜNÜN APAL DEE HZ ONOLÜ Özer ŞENYU Mrt 0 5 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ SEĐ MOOLAN HZ ONOLÜ DA seri motorlrın hızını yrlmk için şğıdki yöntemler kullnılbilir. Seri dirençle endüvi gerilim kontrolü Şönt dirençle ln kımı kontrolü Seri dirençlerle endüvi ve ln kımlrının kontrolü Seri ln srgısın şönt direnç bğlmk Ayrlı gerilim kynklr Özer ŞENYU Mrt 0 6
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ SEĐ MOOLAN HZ ONOLÜ Seri dirençle endüvi gerilim kontrolü Burd seri direnç gerilim bölüü olrk görev ypmkt ve direnç değeri yrlnrk istenen gerilim motor uygulnmktdır. Seri direnin (b) etkisi moment hız eğrisinden görülebilir. b direnine bğlı değilken moment denklemi.... + ( + ) [ ω ] A s b direnine bğlı iken moment denklemi [.. ω + ( + + )] Özer ŞENYU Mrt 0 7. b değerinin rtmsı ile moment hız krkteristiği kötüleşmektedir. Aynı moment için hız,. ω + ( + ).. ω + ( + +. A s B s b ) B. s b b ωb ωa. ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ ŞÖN MOOLAN HZ ONOLÜ DA şönt motorlrın hız kontrolü için birçok yöntem vrdır. Seri dirençle ln kımı kontrolü Seri dirençle endüvi ve ln kımlrının kontrolü Ayrlı gerilim kynklr Özer ŞENYU Mrt 0 8
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ ŞÖN MOOLAN HZ ONOLÜ Seri dirençle ln kımı kontrolü Aln srgısın yrlı bir direnç () seri bğlnrk ln direni rtırılır ve böylee ln kımı zltılır. Bu işlem sonuund elde edilen moment hız krkteristiği düz bir ht şeklindedir. Đlve direninin etkisi moment sıır iken hızı rtırır ve yrı nm yükünde de motor hızı dh yüksektir. Özer ŞENYU Mrt 0 9 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ ŞÖN MOOLAN HZ ONOLÜ Seri dirençlerle endüvi ve ln kımlrının kontrolü Ayrlı dirençler şönt srgıy ve endüvi devresine seri bğlnırlr. Bu yöntemde hem ln devresi direni hem de endüvi devresi direni yrlnbilmektedir. Şönt motorun hız yrın yrlı b direninin etkisi; Eğer b direni sürekli devrede klırs moment hız krkteristiği kötüleşir. Özer ŞENYU Mrt 0 0
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ AYALANABĐLĐ HZL DOĞU AM MOO SÜÜCÜLEĐ Ybnı uyrtımlı DA motoru çit uyrtımlı bir mkinedir. Hem endüvi devresi hem de ln devresi trındn kontrol edilebilir. Mevut gerilim kynğın göre kontrol işlemi; kontrollü doğrultuunun kullnıldığı AA-DA sürüü ile vey kıyıı kullnılrk DA-DA sürüü ile ypılbilir. üçük güçlü AA-DA sürüüde bir zlı AA gerilim kynğı kullnılbilir. Özer ŞENYU Mrt 0 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ AYALANABĐLĐ HZL DOĞU AM MOO SÜÜCÜLEĐ DA motorlrı kontrol etmek için prtikte uygulnn strteji ilgilenilen hız rlığını iki bölgeye yırmktdır. Şekilde gösterildiği üzere motor nm hızı, iki bölgeyi birbirinden yırmktdır. Đlk bölgede ln uyrtımı nm değerine sbitlenirken hız yrı endüvi güç devresinin tetikleme çısı kontrol edilerek gerçekleştirilir. Birini bölge sbit moment vey endüvi gerilim kontrol bölgesi olrk dlndırılır. Anm hızının üstündeki hız bölgesinde ln zyıltm işlemi uygulnır ve bu bölge ln kontrol vey sbit güç bölgesi (ikini bölge) olrk dlndırılır. Đkini bölge norml olrk nm hızının iki ktın kdr genişletilir. Özer ŞENYU Mrt 0
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ Birini bölge (sbit moment bölgesi) Bu bölgede çıkış momentinin sıır ile nm hızı ωb rlığınd tutulmsı istenir. Anm motor hızı, nm endüvi gerilimi ve nm ln kısı trındn belirlenir. Bu rlık boyun ln kısı nm değerinde sbit tutulur. Bu şrtlr ltınd sbit moment isteğini krşılmk için endüvi kımı d sbit tutulmlıdır. P Çıkış Momenti 0 P E. 0 ω. 0 φ. E E.φ. ω Endüvi gerilimi ve güü 0. φ. ω +. P. φ.. ω. φ Birini bölgede çıkış güü motor hızın orntılı olrk rtr. Bu bölgede endüvi kımı sbittir. Çıkış momenti, Anm değerinde sbittir. Çünkü ln kısı ve endüvi kımı sbittir. Bşk bir ide ile güün çısl hız ornı sbittir.. 0 φ. Özer ŞENYU Mrt 0 3 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ Đkini bölge (Sbit güç bölgesi) Motor hızının nm y d temel hız değerini ştığı hız bölgesinde rtık endüvi gerilim kontrolü ypılmz. Çünkü endüvi uçlrın nm değerinde bir gerilim uygulnmıştır, gerilim dh zl rttırılmz. Bu durumd endüvi gerilimi nm değerinde sbit tutulur ve ln kısı kontrolü ypılır. Aln srgısın uygulnn gerilim, dolyısıyl kım zltılrk ln zyıltılır. Böylee hız rtrken moment zlır ve çıkış güü sbit tutulur. Çıkış güünü sbit tutmk için ln kısı ile hız çrpımının sbit bir değerde tutulmsı gerekir. φ. ω P. Đkini bölgede, hız istenen değerde rttırılırken ln zyıltılır, endüvi kımı sbit tutulurken zıt emk nm değerinde tutulur. Özer ŞENYU Mrt 0 4
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLA ĐÇĐN AA-DA SÜÜCÜLEĐ DA motorlr değiştirilebilir krkteristiklere iptirler ve yrlnbilir hız uygulmlrınd yygın olrk kullnılırlr. Hızlı tşımılık, elektrik trenleri, elektrikli tşıtlr, elektrikli vinçler gibi uygulmlrd elektrik motorlrını beslemek için yrlı DA kynğı kullnılır. DA motorlr yüksek klkınm momenti sğlrken geniş bir rlıkt hız kontrolünü mümkün kılrlr. AA sürüüler ile kıyslndığınd DA hız kontrol yöntemleri hem bsit hem de uuzdur. Modern endüstriyel sürüülerde DA motorlr önemli rol oynrlr. Genellikle hem ybnı uyrtımlı hem de seri motorlr yrlnbilir hızlı sürüülerde kullnılırlr. Seri motorlr çekme, er gibi uygulmlrınd geleneksel olrk kullnılmktdırlr. DA motorlrd özellikle kollektör yüksek hızlrd çlışmy uygun değildir ve AA motorlr göre çok dh zl bkım gerektirir. Güç elektroniğindeki, mikroişlemilerdeki ve kontrol tekniklerindeki gelişmeler AA motor sürüüleri DA sürüülere iddi rkip durumun getirmiştir. Günümüzdeki eğilim her ne kdr AA sürüülere doğru ols d, DA sürüüler hlen birçok endüstriyel uygulmlrd kullnılmktdır. DA motorlrınd endüvi ve ln srgılrın DA gerilim sğlmk için kullnıln DA sürüüler genel bir sınılmy göre üç tipte yrılbilir. Bir zlı sürüüler Üç zlı sürüüler ıyıılr DA sürüülerde dikkt edilmesi gereken önemli bir etken doğrultuu çıkış gerilimindeki dlglnmdır. Özer ŞENYU Mrt 0 5 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLA ĐÇĐN AA-DA SÜÜCÜLEĐ ontrollü doğrultuulr ile endüvi gerilim kontrolü Bir zlı yrım dlg doğrultuu çıkışı, kynk sykılının sdee birisini sğlr ve böylee doğrultuu çıkış gerilimi hrmonik bkımındn çok zengin olur. Yüksek hrmonikler şırı ısınm ve moment dlglnmsın neden olurlr. 50Hz çlışm reknsındki yrım dlg doğrultmd sniyede 50 sykıl yrım dlg vrken, tm dlg doğrultmd sykıl syısı 00 e çıkmktdır. Bunun sonuu tm dlg doğrultuu çıkışı dh z dlglıdır. 5HP ve dh düşük güçlü motorlrd bir zlı doğrultuulr kullnılır. Çünkü bir zlı doğrultuulr uuz ve bsittir. Dh büyük güçlü motorlrd ise üç zlı doğrultuulr kullnılır. Çünkü 3 zlı doğrultuulr bir sniyede 360 sykıl iptirler ve hrmonik bileşenleri dh zyıtır. Gerilimin dlg şekli düz doğruy dh ykındır. Sdee AA gerilim kynğı mevut ise endüvi devresine kontrollü gerilim sğlmk için kontrollü doğrultuu devreler kullnılır. ontrol işlemi tristörlerin tetikleme çılrının kontrolü ile ypılır. Özer ŞENYU Mrt 0 6
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ Bir zlı AA kynğı: DA MOOLA ĐÇĐN AA-DA SÜÜCÜLEĐ Motor endüvi devresine uygulnn ortlm gerilim tristörlerin α tetikleme çısının bir onksiyonudur. Ortlm endüvi kımı, Özer ŞENYU Mrt 0 7 m.osα π. E α tristör tetikleme çısıdır. Akım denkleminden zıt emk değeri, m.osα E. π DA motor eşdeğer devresi terimleri ile endüvi gerilimi.osα m π Alternti bir ideyle kynk geriliminin etkin değeri kullnılrk endüvi gerilimi yzılbilir.os π α ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ Üç zlı AA kynğı: Endüviye uygulnn gerilimin ortlm değeri 3 π m.osα ynk ht geriliminin etkin değeri LL kullnılrk endüvi gerilimi 3 π LL.osα Özer ŞENYU Mrt 0 8
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLA ĐÇĐN AA-DA SÜÜCÜLEĐ ontrollü doğrultuu ile ln kımı kontrolü Aln srgısın değiştirilebilir bir DA gerilim sğlmk için yrlı doğrultuu kullnılır. Bir z yrım dlg doğrultuu için ln srgısı kımı m osα π Bir zlı tm dlg doğrultuu için ln srgısı kımı m osα π.. Üç zlı tm dlg doğrultuu kullnıldığı durumd ln srgısı ortlm gerilimi ve kımı 3 m π. osα 3 m. π osα Burd m ht geriliminin tepe değeridir. Aln kımı ortlm değerinin α tetikleme çısının bir onksiyonu olduğu çıktır. Bu ilişki osα b emel ln kımı b nm ln kısının krşılığıdır ve bir zlı tm dlg doğrultuu geriliminin etkin değeri ile tnımlnır. b π. Üç zlı tm dlg doğrultuu için temel ln kımı 3 b LL π. Özer ŞENYU Mrt 0 9 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOOLA ĐÇĐN AA-DA SÜÜCÜLEĐ Hız tetikleme çısı ilişkisi Birini bölge (sbit moment bölgesi) Endüvi devresi gerilimini tetikleme çısı α nın bir onksiyonu olrk yzmk uygun olktır. Bir zlı tm dlg doğrultuu için değeri π Motor hızı ile tetikleme çısı ilişkisi.osα ω.os α 0. φ. φ Üç zlı tm dlg doğrultuu için değeri 3 LL π Sbit moment bölgesinde α tetikleme çısındki rtışın motor hızınd düşüşe neden olğı çık bir şekilde görülmektedir. etikleme çısı büyürse gerilimin etkin değeri zlır ve dolyısıyl motor hızı d zlır. Đkini bölge (Sbit güç bölgesi) ω Motor hızı P... b.osα Burd α ln srgısı tetikleme çısıdır. Sbit güç bölgesinde α ln srgısı tetikleme çısındki rtışın motor hızını rttırğı çıkç görülmektedir. Çünkü α tetikleme çısının rtmsı ile (ln srgısı gerilimi, kımı ve ln kısı zlk) hız zlktır. Özer ŞENYU Mrt 0 30
ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ DA MOO SÜÜCÜSÜNÜN APAL DEE HZ ONOLÜ DA motor sürüü için kplı devre hız kontrolü blok şemsı şekilde verilmiştir. Hız ve uyrtım kımını kontrol etmek için iki yrı kplı devre kullnılmıştır. Dış döngüde reerns hız ile tkojenertör trındn ölçülen gerçek hız rsındki rk göre endüvi devresine uygulnn gerilim yrlnmktdır. Đç döngüde ise reerns zıt emk ile gerçek zıt emk krşılştırılmkt ve elde edilen rk denklemine göre uyrtım gerilimi dolyısıyl uyrtım kımı yrlnmktdır. Gerçek zıt emk değeri ise ölçülen endüvi çıkış geriliminden endüvi direninde düşen gerilim çıkrılrk elde edilir. Özer ŞENYU Mrt 0 3 ELEĐ MOOLA ve SÜÜCÜLEĐ Özer ŞENYU Mrt 0 3