elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

AC Motor Hız Kontrol Cihazlarında Bobin ve EMC Filtre Kullanımı

AC motor hız kontrol cihazları, herhangi ilave bir aksesuara gereksinim duymadan girişlerine sadece enerji verilerek motor kontrolü yapabildikleri gibi çalıştıkları ortam ve sistem ihtiyacına göre bazen opsiyonel olarak şok bobinleri ve/veya filtrelerle beraber de kullanılmaktadır. Detaylar makalenin devamında...



A- A+
04.02.2022 tarihli yazı 2185 kez okunmuştur.
Sürücülerle beraber;

 Giriş şok bobini (Line Reactor)
 Çıkış şok bobini (Motor Reactor)
 L/C sinüs filtre
► EMC / RFI filtre gibi seçenekler vardır.

 

Giriş Şok Bobini


Giriş şok bobini olarak ifade edilen devre elemanları, “L” endüktans özelliğine sahiptir.

 

İlginizi Çekebilir: SIMOGEAR Motorlu Redüktörler


Bobin içersindeki kuvvet çizgilerinin değişimi, bobinde zıt elektromotor kuvvet adı verilen bir gerilim endükler ve bu gerilimin yönü, kaynak gerilimine ters yöndedir. Dolayısıyla da zıt EMK; bobinden, kaynak geriliminin oluşturduğu akıma ters yönde bir akım akıtmaya çalışır. LENZ kanununa göre zıt EMK, büyümekte olan devre akımını küçültücü, küçülmekte olan devre akımını ise büyültücü yönde etki yapar. Bobinin içinden geçen AC akıma karşı gösterdiği direnç, endüktif reaktans olarak adlandırılır. Endüktif reaktans XL ile gösterilir. Birimi ise "Ohm" dur.
 

 Bir sistemde yaşanan harmonik problemlerinden korunmanın iki yolu vardır.

1) Kompanzasyon ile sistemsel çözüm

2) Giriş şok bobinleri ile lokal çözüm.


Giriş şok bobinlerinin kullanılmasının en önemli sebebi, harmonik etkileri azaltmaktır. Ayrıca bu bobinler kullanılarak şebekede meydana gelen bozucu etkilere karşı sürücünün de korunması sağlar. Hız kontrol cihazlarda yer alan kondansatör, IGBT gibi güç elektroniği devre elemanları akım harmoniğine sebep olur (Sürücüler, doğrudan gerilim harmoniğine sebep olmazlar). Gerilim harmoniğine sebep olan temel unsur SİSTEM’dir. Sürücülerin gerilim harmonik bozulum seviyeleri, trafo bilgisi ve hat empedansı gibi sistem bilgileri kullanılarak hesaplanabilir.

Örnek: Sürücü, çok yüksek akım harmoniğine sahip olsa bile, aşağıdaki denklemden de görüleceği üzere hat empedansı sıfırdan farklı ise sebep olacağı gerilim harmoniği de o kadar büyük olmaktadır. Hat empedansı sıfır ya da sıfıra çok yakın ise, sürücünün sebep olacağı akım harmoniği yüksek de olsa, çarpım işlemi sonucunda gerilim harmoniği sıfır ya da sıfıra yakın bir değer olur. Bunun anlamı hız kontrol cihazları akım harmoniği üretse bile sisteme vereceği etkiyi hat empedansı ve trafo gibi sistemin kendisi belirler.

V= I . R

V= Gerilim harmonik bozulum

I= Akım harmonik bozulum

R= Hat empedansı
 




Harmoniklerin Sebep Olduğu Olumsuz Durumlar;


Elektronik kart arızaları yaşanır,
Motor problemleri yaşanır,
 Elektriksel donanımda daha kısa ömür.

Şok bobini

Tüm bu durumlar, sürücü ve diğer elektronik elemanları olumsuz yönde etkiler. Bu bozucu işaretlerin olumsuz etkilerini önlemek için şok bobinleri kullanılır. Bu olumsuzlukları önlemek için sürücü reaktörleri kullanılmasında fayda vardır.


Giriş Şok Bobinlerin Avantajları:


 Harmonikleri azaltır,
Dalga şekli üzerinde oluşan anlık darbe ve parazitleri önler,
 Sağladığı gerilim düşümü ile sürücüyü yüksek gerilimden korur,
 Sistem ömrünü uzatır.

 

Çıkış Şok Bobini 


Sürücü çıkışında kullanılan şok bobinleri, motor tarafında oluşan kapasitif etkiyi azaltmak ve motoru korumak içindir. Çıkış şok bobinleri, sadece harmonikleri azaltmak için kullanılmaz. Motor sürücü arasında kullanılan kablo tipi ve uzunluğu kapasitif etkiyi belirler. Kapasitif etkiyi azaltmak için sürücü çıkışlarında “L” endüktans özelliğine sahip bobinler kullanılır. Ekranlı kablolar, ekransız kablolara göre daha fazla kapasitif etkiye sebep olduklarından çıkış şok bobini olmadan kullanılabilecek kablo uzunluk toleransları daha kısadır.
 

Çıkış şok bobini

Basit bir örnekle açıklamak istersek; Ekransız kablo C1 kadar kapasitif etkiye sahipken, ekranlı kabloda bu kapasitif (C2) değer daha büyük olacağından, ekranlı kablolarda çıkış şok bobinin olmadan kullanılabilecek kablo uzunluğu daha kısadır.
 

Sürücülerin inverter katında Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM-Pulse Width Modulation) ile motor için gerekli gerilim üretilir. Sürücü çıkışındaki gerilim, darbeler şeklinde olduğundan motorun sürücü ile çalışmaya uygun olması gerekir. Sürücü ile beslenen motorların çalışma sıcaklığı normal şebeke gerilimi ile beslenen motorlardan daha yüksektir. Bunun nedeni sürücü çıkışında PWM nedeniyle yüksek frekanslı harmoniklerin oluşmasıdır. Bu harmoniklerin motorda ek kayıplar oluşmasına ve motor çalışma sıcaklığının artmasına neden olurlar. Sürücü çıkışında reaktör kullanılması ile motorun çalışma sıcaklığı da düşecektir.

Sürücünün PWM işaretini oluşturan inverter kısmının anahtarlama frekansı, kHz seviyelerindedir. Bu anahtarlama frekansı, insan kulağının duyma sınırları içinde olduğundan, sürücüler üzerinden beslenen motorlarda yüksek frekansta istenmeyen sesler duyulur. Reaktörler yüksek frekans bileşenleri önemli ölçüde ortadan kaldırdıklarından motorların daha sessiz çalışmalarını sağlarlar.

Sürücü ile motor arasında bulunan kabloda veya motorda kısa devreler oluşabilir. Sürücüde çoğunlukla kısa devre koruma sistemleri olmasına rağmen bazı kısa devre durumlarında akım bir anda çok yüksek değerlere ulaşabileceğinden koruma sistemi devreye girinceye kadar sürücünün inverter kısmındaki yarı iletken anahtarlar zarar görebilir. Reaktörler, kısa devre anında akımın bir anda artmasına engel olacağından sürücünün kısa devre koruma sisteminin devreye girmesine zaman tanırlar ve sürücüyü korurlar.



 

L/C Sinüs Filtre


Sürücü motor arasında kullanılan LC Sinüs filtrelerin motor reaktörlerden tek farkı, “L” endüktans ile beraber “C” kondansatörlerin de kullanılmasıdır. Kullanım amacı çıkış şok bobinleri ile aynı olmakla beraber motor üzerinde olaşabilecek stresleri azaltmaktır. Motor çok eski üretim ise başka bir deyişle sargı izolasyonu çok kötü ise, darbeler şeklindeki gerilim motoru yakabilir. Motor beslemesindeki gerilimin daha çok sinüse benzer olması için bu filtreler kullanılır.
 

Giriş şok bobini ile çıkış şok bobinleri görünüş itibariyle birbirlerine benzemesine rağmen asla birbirleri yerine kullanılamazlar. Örneğin; herhangi bir güçte seçilmiş sürücü için giriş şok bobini sürücü çıkışına bağlanarak çıkış şok bobini gibi çalışması beklenmemelidir. Çünkü sürücü çıkışındaki pik gerilimlerine göre, çıkış şok bobini özel sarılır ve endüktans değeri farklıdır. Aksi taktirde bobin zarar görebilir.

 

EMC / RFI Filtre


Bir iletken telden akım geçtiğinde çevresinde manyetik alan oluşturur. Telden geçen akım ne kadar büyükse oluşturacağı manyetik alan da bu oranda daha büyük olacaktır.
 

Yüksek enerjili motor kablosunun yanından, küçük sinyalli PLC, profibus gibi haberleşme kabloları geçirilirse, elektromanyetik girişim nedeniyle haberleşmede kesintiler ve parazitler oluşabilir. Eğer sistemde elektromanyetik problemler varsa öncelikle topraklamanın kontrol edilmesi gerekmektedir. Daha sonra kablo tipi ve kablo güzergâhların kontrol edilmesi gerekir ve en son çözüm olarak EMC filtre kullanılmadır. Sürücüde EMC filtre olması hiçbir sorun yaşanmayacak anlamına gelmez. Kablo güzergâhında ve/veya topraklamada bir problem var ise EMC filtre kullanmak tek başına bir çözüm olmayacaktır.

Sürücü çalışırken, çevresindeki cihazları da etkileyebileceği gibi, dışarıdaki cihazlar da benzer şekilde sürücüyü olumsuz yönde etkileyebilir. Radyo frekanslarında bir filtreleme yapılmak isteniyorsa RFI filtre kullanılabilir. Ancak, bu sadece tek yönlü bir çözüm olacağından EMC filtre kullanmak RFI filtreye göre daha doğru bir seçim denebilir.


Aykut TEKER
Siemens Hareket Kontrol Bölümü- Grup Yöneticisi
Elektrik Yüksek Müh. & Elektronik ve Haberleşme Müh. 




Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar