Ac motor kontrol sistemleri - motor sürme teknikleri
Motor kontrolü, Fabrika Otomasyon sisteminin en önemli konularından birisidir. Bu
modül sonunda, Fabrika Otomasyon (FO) sisteminde kullanacağımız servo motor ve bunun
sürücüsü ile inverter ve indüksiyon motoru hakkında bilgi sahibi olacaksınız. Bu sistemlerin
kendilerine göre çok sayıda avantajları vardır. Bunlardan birkaçını şu şekilde sıralayabiliriz.
İndüksiyon motorunun kontrolünün normal şehir şebeke frekansı ile yapılması
durumunda motorun torkunda bir değişiklik yapamayız.
Özellikle yükün sürekli değişiklik
gösterdiği durumlarda sabit bir torkla motoru çalıştırmak oldukça zordur. İnverter ile
motorun torku yüke göre değiştirilebilir.
Öte yandan motorun çalışma hızı da yine inverter ile sabitlenebilir. Özellikle
otomasyon sisteminde birbirinden bağımsız motorların aynı hızda çalışması istenir. Bu
senkronizasyon sağlanmazsa sistemden çıkan üründe ciddi hatalar oluşabilir.
Daha ötesinde, bir motorun hızının istenilen hıza ulaşma süresi veya çalışılan hızdan
hızın sıfıra düşme süresini ayarlamak için de inverter kullanılır.
Otomasyon sistemlerinin önemli bir konusu da pozisyon kontrolüdür. Pozisyon
kontrolü denilince akla gelen en ideal motor servo motordur. Servo motorlar yapısal olarak
enkoder içerdiklerinden motorun hızı, dönüş yönü, torku ve konumu çok hızlı bir şekilde
belirlenir.
Özellikle konumlandırmanın önemli olduğu yerlerde (cnc, robot, enjeksiyon sistemleri vs)
makinelerde servo motorlar kullanılmaktadır.
Bir servo motoru sisteminize yerleştirdiğinizde, sistemde hata oluşma riski yok
denecek kadar azdır. Bu modülde servo motorları yapısal olarak tanıyabilecek ve çok sayıda
uygulama yapabileceksiniz.
Motorun dönme halindeki gücüne tork denir. Genelde lineer hareketlerde “N” olarak
isimlendirilir. Ancak motorun dönme durumunda ise Tork, dönüş gücünün sebebiyle
“Nm”şeklinde isimlendirilir. Motorun Tork’unun oranı değişik formülle hesaplanır.
Tork nedir?
Motora yük bağlandığı zaman, motorun dönme hızı belirli oranda azalacaktır. Dönme
hızındaki bu açısal kayma “Tork” olarak isimlendirilir. Bu sapma oranı aşağıdaki formülle
orantılı olur.
* Başlangıç durumunda kayma %100 dür. (Dönme Hızı 0). (Normalde bu olay
“Tork” diye tanımlanır.)
* İnverter yardımıyla frekans yavaş yavaş arttırılır. Bu durumda tork azalır.
* Genelde motora yüklenildiğinde bu sapma %3 ile %5 arasında değişir.
* Yük torku arttırıldığı zaman kayma oranı ve motorun çektiği akım da artacaktır.
* Sapmanın negatif olduğu durumda dönme hızı (N), senkronizeli dönme
hızından (No) daha fazladır. (N>N0)
Tork kontrol Eskiden Dc motorlarla yapılmaktaydı. Oldukca düşük hızlarda bile yüküne kuvvet uygulamasından
dolayı ve Ac motor sürüş tekniklerinin pahalı ve zayıf olması Dc motorları ön plana çıkarmıştı.
Modern inverter sürücüleri ile birlikte artık her frekans aralığında ve her güçte tork kontrolü yapılabilmektedir.
Özellikle sarım uygulamalarında Dc motor yerine Ac motor kontrol sistemlerini tercih edebilirsiniz.
Tork kontrol konusu herkesin aklına Dc sürücü ve dc motorları getirmektedir.
Tork kontrol sistemleri
Tork güvenliği her otomasyon türünde önemli bir husustur.
Personel ve mal varlıklarının korunması kapsamlı faydalarıyla, daima yüksek önceliğe sahiptir.
Bununla birlikte, geçmişte güvenlik çözümlerinin uygulanması genellikle verimlilikten
fedakarlık etmek anlamına gelmiştir. Tork kontrollü sürücüler planlanmamış arıza
sürelerini azaltırken personel ve ekipmanınıza koruma sağlamaya yardımcı olarak bu
zor durumu çözmekte size yardımcı olabilir.
Tork kontrollü AC sürücüler uygulamanızın ihtiyaçlarını en iyi şekilde karşılamanız amacıyla
tasarlanmış güvenlik seçenekleri sunar.Bir çok ac motor kontrol sürücüleri
Safe-off kontrolü sunan opsiyonel Safe Torque-Off (DriveGuard) özelliğiyle birlikte temin edilebilir.
Safe Torque-Off , sürücü kapatılmadan motora giden döndürme gücünün kaldırılmasını gerektiren
güvenlik ile ilgili uygulamalar için idealdir. Safe Torque-Off özelliği güvenlik sistemindeki bir
gereksinmenin ardından hızlı başlatmanın avantajını sağlar ve tekrarlayan
başlatmalarda yıpranmanın azaltılmasına yardımcı olur.PLe/SIL CL3 ve CAT 3 de dahil olmak
üzere, güvenlik gerekliliklerini sağlar.
Güvenli Hız Monitörü, kısıtlı hareket kontrolü ile güvenlik bölgesine ulaşma sağlayarak çözüm sağlar.
İlave olarak, Güvenli Hız Monitörünün ilave panel alanı yerleştirme işini koruyacak entegre
bir takip rölesi vardır.
Bu seçenek PLe/SIL CL3 ve Cat 4 de dahil olmak üzere bir güvenlik gereksinimlerini yerine getirir.
Güvenli Hız torku
Seçeneği ile operatörlerin makineyi durdurmadan proses
veya bakım işi yapmalarını sağlayarak proses veya bakım
işleminin gerçekleşmesi sağlanır.
Güvenlik opsiyonu olmayan sürücüler aynı güvenli
sınırlandırılmış hız özelliğine ve güvenlik sınıfl andırmasına
sahip olmak için MSR57P Güvenlik Rölesi ile
donatılabilirler.
Güvenli Hız Monitörü opsiyonu aşağıdaki fonksiyonları sağlar:
• Safe Torque-Off
• Duruş Kategorileri 0 ve 1
• Güvenli Duruş
• Güvenli Sınırlandırılmış Hız
• Güvenli Maksimum Hız
• Güvenli Yön
• Güvenli Maksimum İvme
• Sıfır Hız İzleme
• Geçit Kontrolü ve İzleme
• Switch girişini aktif hale getirme
Normal Sürücü Çalışması
KAPI İZLEME İLE GÜVENLİ SINIRLANDIRILMIŞ HIZ
GÜVENLİ HIZ LİMİTİ
Güvenli,Sınırlandırılmış Hız
Temel tork kontrol amacı, dışarıdan gelebilecek
herhangi bir bozulmaya karşı koyarak makinayı istenilen
hızda tutmaktır. Gerilim beslemeli
bir PWM inverter ile hem gerilim hem de frekans sabit bir
oranda tutularak makinanın akısı aynı değerde tutulur .
Burada kullanılacak olan kapalı çevrim kontrol yöntemi ile
PI kompanzatörü ve kayma sınırlayıcı yardımıyla senkron
açısal hız ve hız hatası etkin olarak belli bir değerde
tutulmaktadır. Böylelikle daha efektif bir kontrol
sağlanmış olacaktır.
Tork Hesabı
Tork ihtiyacı sabit ve ivmeli harekete göre değişmektedir. Sabit tork, motorun üstesinden geleceği
sabit ve daimî bir torktur.
Kolaylıkla ölçülür ya da hesap edilir. Genelde sürtünme kuvvetlerine karşı mücadele edilir.
İvmeli torkun hesabı biraz zahmetlidir. Hareket hâlindeki bir yükte kısa zaman aralığında tork anahtarı
ile ölçüm yapmak mümkün olmadığından aritmetik hesap gerekir. İvmeli tork sistemin atalet momentinin
ve hızlanma miktarının bir fonksiyonu olduğundan her
iki değeri de hesaba katmalıyız. Atalet(eylemsizlik) momentini biraz açalım.
Atalet(Eylemsizlik) Momenti ;
Cisimlerin belirli bir Ģekli olduğundan uygulanan kuvvet sonucunda hem ötelenme hem de dönme
hareketine maruz kalır.
Hareketin ötelenmesine sebep olan kuvvet Newton’un ikinci kanunu olan F = ma kuvvetidir.
Cismin dönmesine sebebiyet
veren unsur ise M = Ia ile verilen momentdir. Buna göre;
Kuvvet, F à Moment, M
Kütle, m à Eylemsizlik Momenti, I
İvme, a à Açısal İvme, a
karşılıkları vardır.
Eylemsizlik momenti, diğer bir ifadeyle kütlesel atalet momenti, sabit bir eksen etrafında dönmekte
olan bir cismin dönmede meydana gelebilecek bir değişikliğe karşı göstermiş olduğu dirençtir.
Cisimler daima yaptığı hareketi korumaya çalışır.
Dönüyorsa daima dönmek ister, durmak istemez. Duruyorsa da hareket etmekte zorlanır.
Tork kontrol nedir?
Toshiba inverter teknolojisi Tork kontrolüne
en verimli cevap verebilen markalardan biridir.
Aynı anda hem hız kontrolü hemde
tork kontrolünü mümkün kılan teknolojiler
geliştirilmiştir.