YUMUŞAK YOLVERİCİLER NE ZAMAN TERCİH EDİLMELİDİR? Teknolojideki gelişmeler endüstrideki uygulamalara yansıdıkça işletmelerin kalitesi artmaktadır. Bunun sonucu olarak işletmeler kullandıkları makinaları iyileştirme ya da yenileme yönünde adım atmaktadırlar. Burada önemli olan nokta, doğru yatırımın yapılarak gereksiz haracamalardan kaçınılmasını sağlamaktır. Konveyörler Fanlar ve yüksek ataletli makinalar Yapılan araştırmalar endüstriyel tesislerde kullanılan enerjinin % 70 inden fazlasının elektrik motorlarında harcandığını gösteriyor. Motorlara elektronik yolverme çözümleri için yumuşak yolvericilerden (softstarter) veya hız kontrol cihazlarından (inverter) bahsetmek mümkündür. Amaç; sisteme geçici hal durumunda ciddi şekilde zarar veren kontrolsüz ivmelenmenin, kontrolsüz duruşun ve yüksek mekanik ve/veya hidrolik zorlanmanın ortadan kaldırılması, kararlı hal durumunda cihazın ve motorun termik korumasının yapılması, kilitli rotor algılaması, aşırı yük vb. gibi korumaların yapılması ise hız kontrol cihazlarından daha uygun fiyata sahip olan yumuşak yolvericilerle yolverme tercih edilmelidir. Santrifüj pompaları, fanlar, konveyörler, yürüyen merdivenler, araba yıkama makinaları vb.. gibi yerlerlerde sıklıkla yumusak yolvericiler kullanılmaktadır. Pompalar Kompresörler Yumuşak yolvericilerin çalışma prensibi, motora uygulanan gerilimin yumuşak ve karalı bir ivmelenme için kademeli olarak arttırılmasıdır. Bu sayede gerilimdeki ani değişimlerin oluşması ve dolayısıyla başlangıçta çekilen aşırı akım değerleri (demeraj akımını) engellenir. Şekil.1 Yumuşak yolvericinin temel diagramı Her fazda 2 tristörden oluşan tristor koprülerinin tetikleme açılarının değiştirilmesi ile şebeke frekansı değiştirilmeden, başlangıç geriliminin kademeli olarak arttırılması dolayısı ile başlangıç akımının kontrol edilmesi sağlanır. 1
nominal güçte ortalama %50 lik bir azalma sağlar. Şekil.2 Tristörlerin tetiklemesi ile gerilimin kademeli arttırılması Yol alma süresinin sonunda nominal gerilime ulaşan sistemde yumuşak yolvericiler yavaşlama anında tekrar devreye girmek üzere bir by-pass kontaktörü üzerinden motorun şebekeye bağlanmasını sağlar. Böylece tristörlerin aşırı ısınması engellenerek cihazın ömrü uzatılmış olur. Motorun çalıştığı bütün bu süreç boyunca yumuşak yolvericiler sisteme sürekli koruma (termik koruma, faz kaybı algılaması vb.) sağlamaya devam eder. Bunun yanı sıra yumusak yolvericilerin enerji tasarrufu sağlaması, satış argumanı olarak zaman zaman kullanılmaktadır. Yumuşak yolvericiler için, sıklıkla devreye girip çıkan sistemlerde, başlangıçta çekilen demaraj akımını engellemesi nedeniyle yapılan enerji tasarrufundan söz edilse de bu, sistemdeki devreye giriş çıkış sayısına ve sistemin çektiği başlangıç akım değerine göre değişmektedir. Buna ek olarak, bir sistemin başlangıçta çektiği akım değeri, sisteme direk yol verildiği takdirde nominal akımın yaklaşık 6 katı iken, bir yumusak yol verici kullanıldığında nominal akımın 3-5 katı ve bir hız kontrol cihazı kullanıldığı zaman ise nomial akımın 1-1,5 katı olmaktadır. Enerji tasarrufu çoğunlukla, motor hızının bir hız kontrol cihazı yardımıyla değiştirilmesi ile sağlanır. Hız kontrol cihazından farklı olarak, yumuşak yolvericiler motor hızını değiştiremezler. Frekans 50 Hz veya 60 Hz şebeke frekansı olup sabittir. Bir yumusak yolverici ile harcanan gücü azaltmanın yolu, manyetik alanı zayıflatarak motor uçlarındaki gerilimi düşürmektir. Düşük yük ve manyetik alanın zayıflatılması (nominal gerilimin altındaki gerilim) motor akımını azaltır. Fakat aktif gücü belirleyen tek faktör motor akımı değildir, diğer bir faktörde cosφ olup değeri manyetik alan azaldığında artmaktadır. Aşağıdaki eşitliğe göz atacak olursak; 1 = T t Ρ t T 3Phases 3 us ( t) is ( t) dt = u 2 i S max S max cosϕ = 3 u i cosϕ S S rms Us= Fazlar arası gerilim (rms) Is = Motor akımı (rms) Cosφ= Faz gerilimi ve motor akımı arasındaki geçikme Aktif güç(p); akıma, gerilime ve cosφ değerine bağlı olarak değişmektedir. Hat gerilimi (Us) sabit oldugu için aktif güç Is ve Cosφ ye bağlıdır. Bu nedenle aktif güç nerdeyse sabit kalmaktadır. Sonuç olarak bir yumusak yolvericinin sağlayacağı enerji tasarrufu ile bir hız kontrol cihazının sağlayacağı enerji tasarrufunu kıyaslamak çoğu zaman doğru olmayacaktır. Schneider Electric in Yumuşsak yolverici çözümleri: Trifaze 4 kw-1200 kw asenkron motorlar için Altistart 48 Yumuşak Yolverme ve Durdurma Üniteleri. (230-690 V gerilim aralığı için) Enerji tasarrufu sağlanan temel uygulamalar fan ve pompa uygulamalarıdır. Nedeni ise bu tip uygulamalarda yükün hızın karesiyle, gücün ise hızın küpüyle orantılı olarak değişmesidir. Örneğin %20 lik bir hız değişimi 2
Pompa uygulamalarındaki avantajları ATS48 Yumuşak Yolvercileri TCS Moment Kontrol Sistemi ATS48 e özgü Schneider Electric patentli TCS moment kontrol sistemiyle mekanik sistemlerdeki zorlanma sınırlanarak makinaların yol alma ve yavaşlamaları mükemmel bir biçimde gerçekleştirmektedir. ATS48 Moment kontrol sayesinde; Yüksek atalete rağmen nominal hıza kadar düzgün (lineer) hızlanma Daha uzun bant ve makina ömrü Koç darbelerini ve valf sıkışmalarının azaltılması Pompa yüküden bağımsız, yumuşak ivmelenme ve yumuşak duruş sağlanır. Akım sınırlayan klasik sistemlerde ise aşağıdaki olumsuzluklar yaşanmaktadır. Motor sıcaklığının artmasına neden olan yolvermeler Mekanik zorlanmalara neden olan ani hızlanmalar Zor ayarlar Rampa sonunda hidrolik şoklara (boruların ani basınçlara maruz kalması) neden olan hızlanmalar. ATS48 Moment kontrol ile, Yolverme anı: Yumuşak yolverme sağlanırken, kalkış momenti ayarlanabilir Düşük hızlarda minimum zaman Hattaki akışkanın kademeli basınç altında tutulması Vana sıkışmalarını ve koç darbelerini engeller Filtrelere gelecek hasarları ortadan kaldırır Boru yıpranmalarını ortadan kaldırır (yüksek basınç, düşük basınç) Durdurma Anı: Dur komutu alınır alınmaz hızda düşüş başlar Pompalarda koç darbesini engellemek için yavaşlama rampası ayarlanabilir Akış çok az hale geldiği andan itibaren motor serbest duruşa geçer ve böylece pompanın gereksiz yere ısınması engellenmiş olur ATS48 in diğer avantajları Pompa uygulamalarına özel fonksiyonlar Termik koruma Düşük yük algılama Rotorun kilitlenmesinin algılanması Faz kaybı algılaması Faz dönüş yönü algılamaaı Kademeli yolverme ve durdurma Yüksek ataletli makinalar ve fan uygulamalarındaki avantajları ATS48 Moment kontrol ile, Hızlanma anında mekanik dengesizliğin kompanzasyonu Makina aksamındaki bantların veya zincirlerin kaymasını engellemek için yumuşak kalkış İşletmenin kurulu gücünü düşürecek düşük kalkış akımları 3
Presler veya eziciler için ayarlanabilir kalkış momenti Dönen yükü yaklama Rejeneratif frenleme ATS 48 fonksiyonları ile, Ters yönde dönen fanın yükünün otomatik yakalanması Sıkışma nedeniyle yüksek yük veya kopan hat nedeniyle düşük yük durumlarının algılanması Frenleme momenti Motorun termik koruması Uzaktan bakım için haberleşme Duman boşaltma fonksiyonu Dijital ekran, yük durumunun, toplam çalışma saatlerinin anlık izlenebilmesi, Lojik çıkışlarla hata teşhisi: hata tipi ve zaman bilgisi PC üzerinden parametrelerin izlenebilmesi Modbus haberleşme imkanı Kolay devreye alma Bir çok uygulama için uygun fabrika ayarları EMC standartları ile uyumluluk Uzaktan izleme Kompresör uygulamalarındaki avantajaları PowerSuite PC ATS48 moment kontrol ile; Akım tepe değerlerinin sınırlandırılması ATS 48 fonksiyonları ile; Faz dönüş yönünün değişiminin algılanması Bakım için çalışma saatinin belirtilmesi Kademeli yolverme Akım ölçümü ile bypass kontaktörünün kontrolü Uzaktan izleme Taşımada uygulamarındaki avantajları Moment kontrol ile, Şokları ve bant kaymalarını engellemek,için düzgün bir yolverme sağlayan lineer hızlanma momenti Anında yolverme Kademeli yol alma bant kaymalarını şokları azaltır Şekil.3 ATS48 in parametrelerinin bilgisayar üzerinden izlenmesi ve değiştirilmesi ATS48 in Opsiyonlarını aşağıdaki gibi sıralamak mümkündür. Haberleşme arabirimleri Ethernet, Fipio, Profibus, DeviceNet PowerSuite Harici grafik paneli Şok bobinleri Hızlı sigortalar Tip-2 koordinasyon Schneider Electric in basit uygulamalar için yumuşak yolverici çözümü, ATS 48 fonksiyonları ile, Kazaları, sıkışan noktaları algılamak için aşırı yük kontrolü Mekanik kopmayı algılamak için düşük yük algılaması sağlar. ATS48 çalışma sırasında da destek sağlar, ATS 01 Yumuşak Yolvercileri 4
Altistart 01 0.37 kw -75 kw (3A- 85A) yumuşak yolverme ve durdurma üniteleridir. Monofaze 110V - 480 V, Trifaze 110V - 690V Klasik yolverme sistemlerine göre uygulamalarda sağladığı avantajlar, Kolay ayar Yolalma süresi ayarlanabilir Mekanik şokları engeller, makina ömrünüzü uzatır Yolverme sırasında oluşacak akımları sınırlar Yumuşak duruş sağlar Bakım ihtiyacını ortadan kaldırır ATS01 in Uygulama Alanları Fanlar, pompalar, konveyörler, otomatik kapılar, araba yıkama makinaları, vb. ATS01 in kullanıldığı uygulamala alanlarıdır. 5