21. ÜNİTE FREKANS-GÜÇ KATSAYISI VE DEVİR SAYISININ ÖLÇÜLMESİ KONULAR 1. Frekansın Ölçülmesi 2. Güç Katsayısının Ölçülmesi 3. Devir Sayının Ölçülmesi
21.1.Frekansın Ölçülmesi 21.1.1. Frekansın Tanımı Frekans, yönü ve şiddeti değişen alternatif akım için geçerli bir terimdir. Doğru akımda yön ve şiddette bir değişme olmadığı için frekansta sıfırdır. Burada alternatif akımın yapısını inceleyerek frekans tanımına geçelim. Saykıl: Alternatif akım veya gerilim sıfırdan başlar, maksimum değerini alır ve sıfıra döner, ters yönde de aynı işlem gerçekleşerek tekrar başlangıç noktası sıfıra döner. Akım veya gerilimin her iki yöndeki bütün değerleri almasına saykıl denir. Alternans: Her bir yarım saykıla alternans denir. Gerilim veya akımın aldığı değerler bulundukları bölgelere göre pozitif ve negatif olarak adlandırılır. Peryot: Bir saykılın tamamlanması için geçen zamana peryot denir. T harfi ile gösterilir. Bu tanımlar şekil 21.1 deki sinüsoydal eğri üzerinde gösterilmiştir. Frekans: Şekil 21.1 Sinüsoidal eğri üzerinde, değerlerin gösterilmesi Bir saniyede oluşan saykıl sayısına frekans denir. f harfi ile gösterilir. Frekansın birimi hertz dir. AC nın frekansı, gerilimi üreten alternatörün devir sayısı ve kutup sayısına bağlıdır. Dünyada genelde ülkelerin şebeke frekansları 50 veya 60 Hz olup ül- 435
kemizdeki frekans değeri 50 Hz dir. 50 hz lık frekans, 1 saniyede 50 saykılın oluşması anlamına gelir (Şekil 21.2). AC da frekansının değişmesi, bobin ve kondansatörlerin endüktif ve kapasitif reaktanslarının değişmesine, alternatif akım motorlarının devir sayılarının değişmesine neden olmaktadır. formülü ile hesaplanabil- Peryodu bilinen bir alternatif akımın frekansı, diği gibi frekansmetre ile direkt olarak da ölçülebilir. Örnek: Peryodu 0,01 saniye olan alternatif akımın frekans değerini hesaplayınız. Hz, olarak frekans değeri hesaplanır. Şekil 21.2 50 Hz lik şebekede 1 sn oluşan saykılların görünümü 21.1.2. Frekans Metrenin Yapısı ve Çeşitleri Elektrik devrelerinde frekans, frekansmetreler ile ölçülür. Frekansmetreler devreye paralel bağlanır ve frekansmetrenin gösterdiği değer bir saniyedeki saykıl sayısıdır. Frekansmetreler yapı olarak analog, dijital ve dilli olmak üzere sınıflara ayrılır. Analog ve dijital frekansmetrelerin yapısı diğer ölçü aletleri ile aynı olup dilli frekansmetrelerde skala ve değer ekranı yerine belirli frekans değerlerini temsil 436
eden metal çubukların titreşimi ile frekans değeri tespit edilir. Resim 21.1 de çeşitli frekansmetreler görülmektedir. Resim 21.1: Dilli - Anolog ve Dijital frekansmetreler 21.1.2.1.Yapısı Alternatif akım devrelerinde devre frekansını hertz ölçen cihazlara frekansmetre denir. Dilli frekansmetreler, yapı olarak diğer ölçü aletlerinden farklıdır. Dilli frekansmetrenin içerisinde bir elektromıknatıs ve buna bağlı metal levhalar vardır. Levha kalınlıkları birbirinden farklıdır. Dolayısıyla titreşim frekansları birbirinden farklı olmaktadır. Levhaların titreşim frekansları bir öncekine göre 0,5 Hz. kadar farklı olacak şekildedir. Her levhanın ucunda beyaz bir plaka bulunur. En büyük titreşimi yapan dile göre okuma yapılır. 21.1.2.2. Çeşitleri Dilli Frekansmetre: Yapısı üstte anlatılan bu tür frekansmetreler hâlen frekans ölçümünde kullanılmaktadır. Analog Frekansmetre: Yapı olarak ampermetreler yapısında anlatılan elektro dinamik ölçü aletleri türüne girerler. DijitalFrekansmetreler: Elektronik malzemelerden oluşturulan frekansmetrelerdir. Resim 21.2 Analog ve dijital cosfimetreler 437
21.1.2.3. Devreye Bağlanışı Devreye paralel bağlanır. Bağlantıları oldukça kolaydır. Şekil 2134 te frekansmetrenin devreye bağlantısı gösterilmiştir. Frekansını ölçmek istediğimiz devrede faz ve nötr ucundan birer uç alarak frekansmetremizin uçlarına bağlarız. 21.2.Güç Katsayısının Ölçülmesi 21.2.1. Cosfimetreler 21.2.1.1. Yapısı Güç katsayısını ölçen cihazlara cosfimetre denir. Analog bir fazlı cosfimetrelerde sabit olan bir akım bobini içerisine manyetik eksenleri birbirine göre dik olan iki gerilim bobini çapraz olarak hareket edebilecek şekilde yerleştirilmiştir. Üç fazlı analog cosfimetrelerde ise hareketli olan gerilim bobini, 120 olacak şekilde çapraz olarak birbirine bağlanır. Dijital olan cosfimetreler elektronik elemanlardan yapılmıştır. 21.2.1.2. Devreye Bağlanışı Bu aletlerin akım bobinleri devreye seri, gerilim bobinleri devreye paralel bağlanır. Genellikle güncel cosfimetrelerde bağlantı şeması aletin arkasında verilmiştir ya da aletle birlikte gelen katalogda verilmiştir. 21.3.Devir Sayının Ölçülmesi Şekil 21.3 AC Motor hız kontrol cihazı 438
Şekil 21.4 AC motor hız kontrol cihazı bağlantı Şeması Şekil 21.5 AC motor hız kontrol cihazı bağlantı Şeması 439
Şekil 21.6 AC motor hız kontrol cihazı bağlantı şeması Resim 21.3 Değişik AC motor hız kontrol cihazları 21.3.1. İnvertör ile Asenkron Motorun Devir Ayarı Uygulaması Günümüzde, değişik firmaların üretmiş olduğu birçok invertör cihazı bulunmaktadır. Bu cihazlar ile uygulama yapılacaksa öncelikli olarak bu cihazların kullanım kitapçığına göre bağlantı ve ayarları yapılmalıdır. Bu kitapçıklarda cihazın işlevsel ve yapısal özellikleri, montaj ve bağlantı şemaları, cihazla ilgili ayarlar ve giriş 440
parametreleri listesi, kurulumunda ve çalıştırılmasında dikkat edilecek hususlar gibi birçok konuda bilgi bulunmaktadır. İnvertör ile asenkron motorun devir ayarı yapılırken önce motor etiketine uygun invertör seçilmelidir. Standart çalışma şekli uygulanacak ise invertörün faz giriş uçlarından şebeke gerilimi uygulanır. Daha sonrada cihazla motor arasındaki iletkenler bağlanır. Çalışma şekline uygun olarak motorla ilgili parametreler, cihaza dikkatlice sırayla girilir. Resim 21.4 de asenkron motorun invertörlerle hız kontrol uygulamaları verilmiştir. Resim 21.4: AC motor hız kontrol uygulaması Resim 21.5 AC Motor hız kontrol cihazı ve ön paneli 441
Resim 21.6 AC motor hız kontrol uygulaması 21.3.2. Devir Ölçü Aletleri 21.3.2.1.Takometre En çok kullanılan devir ölçme aracı takometre (turmetre) dir. Takometrenin de yapısına, kullanım yerine ve hassasiyetine göre birçok modeli mevcuttur. Bir takometre, devri ölçülecek motorun miline değdirilerek motorla aynı hızda dönen hareketli bir parça ve bu hareketi dakikadaki tur sayısına çeviren bir sistemden oluşur. Jeneratörlü ve dijital modelleri vardır (Resim 21.7). Resim 21.7 Çeşitli takometre örnekleri Jeneratör, dönüş hızıyla doğru orantılı olarak gerilim üreten bir makinedir. Buna göre jeneratör çıkışındaki gerilim değeri okunarak devir sayısı bulunur. Dijital modellerde ise takometrenin milinin motor miline değdirilerek beraber dönmesiyle birlikte her bir turda elektronik bir devreye bir sinyal yollanır. Bu sinyaller elektronik devre tarafından sayılarak devir sayısı bulunur. 442
Resim 21.8: Analog ve dijital takometreler ve çeşitli bağlantı uçları 21.3.2.2.Stroboskop Hızla dönen bir tekerleğe baktığımızda bazen tekerin duruyor veya geriye doğru dönüyor gibi göründüğünü hissederiz. Bu bir göz yanılgısıdır. Buna stroboskopik etki denir. Bu etki kullanılarak dönen cisimlerin devir sayıları ölçülebilir (Resim 21.9). Stroboskop, ayarlanabilir frekansta yanıp sönen bir lambadan oluşan devir ölçü aletidir. Yanıp sönen ışığı devir sayısı ölçülecek motorun miline tutularak frekansı mil duruyor gözükene kadar ayarlanır. Frekans ayarlandıkça ışığın yanıp sönme hızı değişecek ve bir noktada motor mili sanki dönmüyormuş gibi görünecektir. İşte bu anda stroboskopin frekansı motor devrine eşitlenmiş demektir. Stroboskop üzerindeki frekans göstergesinden o anki değer okunarak motor devir sayısı ölçülmüş olur. Stroboskobun bize sağladığı yarar, takometrede olduğu gibi motor miline fiziksel bir temas olmasına ihtiyaç duymamasıdır. Bazı yerlerde devri ölçülecek sisteme dokunamayabiliriz. Veya takometreyle dokunduğumuzda dönüş hızını etkilemiş oluruz ve ölçümümüz yanlış çıkar. Stroboskop kullanımıyla bu tür sakıncalar giderilmiş olur. Resim 21.9 Dokunmalı tip, dijital yapılı turmetre ve Optik tip dijitalyapılı turmetre 443
21.3.2.3.Dijital Takometreler Elektro-optik takometrelerdir. Elektro optik bir algılayıcıdan bir ışık huzmesi gönderilir. Dönen cismin üzerindeki bir noktadan periyodik olarak geri dönen ışık toplanır. Bu yansıma elektronik devre tarafından algılanır. Bu ışığın periyodu dönen cismin periyodu ile aynıdır. Frekansı gerilime çeviren devre sayesinde devir sayısı ölçülmüş olur. Resim 21.9 de optik tip, dijital yapılı turmetre örneği görülmektedir. 444
DEĞERLENDİRME SORULARI Aşağıdaki cümlelerin başında boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız. 1. ( ) Takometreler motorun dakikadaki tur sayısını ölçer. 2. ( ) Kutup sayısını değiştirerek devir sayısı ayarı yapılamaz. 3. ( ) Motorun devir sayısı, kutup sayısına ve frekansa bağlıdır. 4. ( ) Dahlender motorda iki ayrı sargı vardır. 5. ( ) Çift devirli asenkron motorun stotoruna iki ayrı sargı sarılır. 445