Asenkron motorlar, ilk kalkış anında şebekeden nominal akımından çok daha yüksek kalkış akımı (Yaklaşık 8xIn) ile çalışmaya başlar. Bu ani kalkış akımı motorunuzda elektriksel ve mekanik olarak motorunuzda istenmeyen stresler oluşturur. Motorunuza uzun vadede zarar verir veya kullanım ömrünü azaltan zararlar oluşturabilir. Tesisinizde istenmeyen arızalar ve bunun sonucunda önceden öngörülemeyen duruşlar yaşanabilir. Günümüzde artık bu tip arızaların önüne geçebilmek için doğrudan yolverme yerine çeşitli yol verme sistemleri geliştirilmiştir. Bu makalemizde ise, bu yöntemlerden oto trafo ile yol verme, tristörlü yumuşak yol verme (soft starter) veya OG VFD (VSD, OG Frekans Konvertörü) yöntemlerini sizlere anlatmaya çalışacağız. Her üç yöntemi de ayrı ayrı bilgi vermeye çalışacağız.
- Yöntem: Oto Trafo ile Yol Verme :
Orta Gerilim motorlarında doğrudan yolverme yerine başlangıç akımını sınırlamak veya motorlardaki mekanik torku azaltmak oto trafo ile yol veririz. Oto trafolar, gerilim ayarlama görevi yapan bir çeşit transformatördür. Bu yol verme yönteminde şebeke gerilimi oto trafoya bağlanır. Kademeli olarak sarılan oto trafonun sekonder ucundan alınan gerilim motora uygulanır. Bu yöntem ile yol alma akımı, nominal çalışma akımının %65’ine kadar düşebilmektedir. Ancak her kademe geçişlerinde motor doğrudan yolverme de görüldüğü kadar daha sert olmasa da motor elektrik ve mekanik olarak streslere yine maruz kalır.
- Yöntem: OG Yumuşak Yol verici (Soft Starter) ile Yol Verme :
Tristörler, yapısı ve tasarımından dolayı akım ile yol verilebilen yarı iletkenlerdir. Motora ilk kalkış anında nominal gerilim değerini değiştirerek daha düşük akım değeri ile motora kalkışı sağlanmış olur. Örneğin fan/pompa uygulamalarında nominal akımın 3-4 katı akımla yol vermek mümkündür.
Tristör kontrollü yumuşak yol vericiler, motorlarda hem yumuşak kalkış hem yumuşak duruş imkanı sağlamaktadır. Böylece yukarıda bahsedilen elektriksel ve mekanik streslere uğramadan yol verilmiş olur. Özellikle motor bir kere yol verildikten sonra çalışması boyunca hız ayarı gerekmeyen uygulamalarda önemli bir tercih olabilir. Motorda hız ayarı yapılmayan yerlerde çok yaygın kullanılır.
Tristör kontrollü yumuşak yol vericiler şebeke ile motor arasına bağlanırlar. Yumuşak Yolverici, motora uygulanan gerilim ve motor akımı sınırlayarak yol verme işlemi yapmış oluruz.
Yumuşak yol vericiler, günümüzde artık mikroişlemci kontrollü olmasıyla ilave kontrol sistemleri ile donatılmış motordaki tork-akım ilişkisini zamana bağlı olarak ayarlamasıyla, motorun devreye girmesi çıkması darbe (oto trafo yol verme şekline göre) yapmadan gerçekleşmektedir. Yumuşak yol verici ile motora tatbik edilen gerilim ve akım sınırlaması, yükün tipine göre uygun rampa tipini seçerek, kalkış-duruş süresi ayarları yapmakla mümkündür. Ayrıca dahili by-pass kontaktörlü yapıda olduğundan dolayı ilave kontaktöre gerek yoktur. Yumuşak yol vericiler gelişmiş koruma parametreleri ile motora yol verdikten sonra by-pass ‘a geçince motor koruma parametreleri aktif olarak korumaya devam etmektedir. Dijital ekranı sayesinde de izlemek mümkündür. Arıza bilgisi olduğunda kendi hafızasında istatiksel bilgilerden bakılabilir.
- Yöntem: OG Frekans Konvertörü (VFD, VSD) ile Yol Verme :
Devir ayarı gereken tüm orta gerilim motorlar için uygun yol verme ve kontrol yöntemidir. Uygulamaya göre enerji tasarrufu yaparak kısa sürede kendini amorti edebilir. Orta ve büyük ölçekli fabrika/endüstriyel sahaların neredeyse birçoğunda orta gerilim (OG) elektrik motorları kullanılmaktadır. Bazen fan / pompa uygulamasında bazen de ağır şartlarda değirmen uygulamalarında çeşitli uygulama alanlarında karşımıza çıkarlar. İşletmelerin üretimi aksamaması için bu motorların uygun çalışma koşullarında çalıştığından emin olmak gerekir. Zamanla motor üzerinde oluşan mekanik ve elektriksel stresler motorun ömrünü azaltmaktadır. Bu etkileri azaltmak için, ilkel yolverme yöntemleri yerine motorda hız ayarı yapmak istenen yerlerde, frekans konvertörleri (OG Sürücü veya MV VFD) ile yol verilmesi gerekmektedir.
İstenilen Orta gerilim seviyesi, alçak gerilim Güç hücrelerinin sayılarının arttırılması ile sağlanır. Örneğin, 6 kV mertebesinde her faz için 5 adet Alçak gerilim güç hücrelerinin seri bağlanması ile yapılır. Yine benzer şekilde 11 kV mertebesi için her faza 9 adet alçak gerilim güç hücrelerinin seri bağlanması ile 11 kV mertebesi elde edilir.
Aşağıdaki kV mertebesine göre toplam kaç adet güç hücresi kullanıldığı gösterilmiştir.
Alçak gerilim güç hücresinin temel yapısı aşağıdaki gibidir:
Orta gerilim seviyesinde frekans konvertörlerinin harmonikleri azaltıcı etkisi bulunur. Örneğin 6,3 kV seviyesinde 36 pals güç hücresi kullanmak şebekedeki harmoniklerin etkisi azaltılmış olur. Piyasada ticari olarak daha uygun fiyat çıkarabilmek için bazı rakip firmalar 6,3 kV mertebesi için, 24 pals veya 30 pals ürünler önerebiliyorlar. Bu noktada tüketicinin bilinçli davranması gerekmektedir. Yüksek pals çıkışlı ürünleri tercih etmesi gerekir.
By-Pass yapısı (Opsiyonel):
Orta gerilim Frekans konvertörleri mikroişlemci kontrollü elektronik ürünlerdir. Bu avantaj hem motor hemde sürücü için gelişmiş koruma parametrelerini de beraber getirmiş ve motorun işletme içinde olası zarar görmelerinin önüne geçer. Olası arızaların daha büyümeden önüne geçilmesi, işletme içinde bakım ekibinin de daha planlı ve daha küçük masraflar ile bakım yapma avantajını yakalar. Bakım amaçlı OG frekans konvertörleri devre dışı bırakılmak istenirse, manuel by-pass veya otomatik by-pass kabinlerine ihtiyaç vardır. Böylece, zorunlu ihtiyaç duyulan uygulamalarda ilgili motor doğrudan şebeke üzerinden (DOL) yol verilebilirler.
Orta gerilim frekans konvertörleri (MV VFD), sektöre göre hava ile soğutma dışında su ile soğutmalı frekans konvertör modelleri de vardır. Hiconics marka OG frekans konvertörlerimizde, hem hava ile hemde su ile soğutmalı çözümleri bulunmaktadır. Örneğin demir çelik, su sektörü, enerji santralleri, ağaç sektörü gibi birçok sektör hava soğutmalı OG VFD tercih ederken maden sektörü gibi patlamalı (exproof) ortamlarda su soğutmalı OG VFD tercih edilebilir. Ayrıca, motorun dört bölgede çalışma durumlarında rejeneratif ürünlere ihtiyaç olabilir. Hiconics OG VFD ürünlerde rejeneratif frekans konvertörleri de üretilebilmektedir. Bu ürünlerde motorun çalışma bölgesine göre şebekeden enerji çekerken, şebekeye enerji de verebilmektedir. Orta gerilim frekans konvertörleri de, alçak gerilim seviyesinde olduğu gibi asenkron ve senkron motor tiplerine yolverebilen farklı modelleri vardır.
OG frekans konvertörleri gelişmiş koruma parametreleri ile işletmede işlerinizi kolaylaştırır. OG elektrik motorları yapıları itibariyle çok büyük ve ağırdır. En ufak bir eksiklikte motorlarda büyük bakım maliyetleri çıkabilir. Elektrik motorları; Aşırı akım, Aşırı sıcaklık ve Aşırı gerilim etkisine maruz kalarak istenmeyen etkilere kalırlar. Motorun ömrünün uzatılması için bu üç değerinde izlenmesi gerekmektedir.
Farklı gerilim seviyelerinde çalışma (Saha şartlarına göre) :
Orta gerilim frekans konvertörleri içinde kendine özel multi çıkışlı OG trafo bulunmaktadır. Her güç hücresi için, trafoda ayrı ayrı sekonder çıkış uçları vardır. Örneğin işletme içinde 10 kV gerilim seviyesi varsa ve OG sürücü ile yol verilecek motor 6,3 kV mertebesinde ise, bu dönüşümü imalat esnasında OG VFD içindeki trafonun uygun seçilmesi ile sağlanır. Yani enerji alınan nokta ile OG frekans konvertörü arasına ayrıca bir güç trafosuna gerek duyulmaz. Bu da işletme içinde ilave maliyetlerden tasarruf demektir. İşletme maddi açıdan da avantaj sağlamış olur. Hiconics Orta gerilim frekans konvertörleri IEEE 519 standartlarına göre imal edilmektedir. Ürün içinde kullanılan OG trafo kuru tip, %8 empadanslı, bakır sargılıdır.
Cell By-Pass yapısı (Opsiyonel) :
Orta gerilim frekans konvertörleri devrede iken güç hücrelerinin birisinde bir sıkıntı olduğunda üretimin aksamaması gereken yerler olabilir. Bu nedenle frekans konvertörlerinde opsiyonel “cell by-pass“ dahil alınmışsa sürücü arızalı güç hücresini tespit ederek onu by-pass eder. Böylece motor nominal hızından daha düşük bir hızda da olsa çalışmaya devam eder. Dengesiz yüklenmelerin önüne geçmek için yıldız noktasını yeniden ayarlar ve her fazda aynı gücü üretecek şekilde yeni yıldız noktasını oluşturur. Arızalı güç hücresi değişim yapıldığında orta gerilim frekans konvertörü yine önceki set değeri neyse hızını arttırarak ilk hız değerine geri çıkar. Böylece, üretim aksamamış olur. Güç hücreleri kolayca yenisi ile değiştirebilecek yapıdadır. Cell by-pass özelliği her faz için 1 adet ile sınırlıdır ve toplamda 3 adete(3 faz) kadar bu özellik çalışır. Aynı fazda birden fazla güç hücresi zarar görürse, bu durum ciddi bir arıza sebebidir ve OG frekans konvertörü duruşa geçer.
Dikkat edilmesi gereken konuları maddeler halinde sıralamak istersek;
- Motor yapısına göre ürün tercihi yapılmalıdır.
(Örn: Asenkron veya senkron motorlara göre)
- OG VFD giriş gerilimi ve Motora uygulanacak uygulama gerilimi nedir?
(OG VFD içindeki trafo özel sarımlı olabilir. Giriş: 10 kV Çıkış: 6,3 kV gibi)
- Uygulama tipine göre seçilmelidir.
(Örn: Fan, Pompa, Karıştırıcı…v.b) - Sürücünün kayıpsız güç verecek şekilde çalışma sıcaklığı seçilmelidir.
- Uygulama tipine göre yüklenme oranı
(Örneğin 60 sn’de %120 yüklenme veya 60 sn %150 yüklenme)
- Özel bir haberleşme yapısı isteniyor mu?
(Örneğin Modbus RTU, Profibus DP, Ethernet,)
- IP koruma sınıfı (Bazı özel uygulamalarda IP koruması yüksek istenebilir.)
Özetleyecek olursak;
Günümüz şartlarında; doğrudan yolverme klasik yöntem hala kullanılsa da, biraz iyileştirilmiş hali oto trafo ile kademeli yolverme yöntemi gün geçtikçe azalmaktadır. Eski nesil bu yolverme yöntemi yerine, mikroişlemci kontrollü, Güç elektronik ürünlerini kullanarak (Tristör veya IGBT) teknolojik ürünlerle motorlara yolverme çözümleri daha güvenlidir. Koruma parametreleri daha üst seviyeye taşınmış durumdadır. İlk yolverme anında, motorda oluşan elektrik ve mekanik stresler azaltılmış olacaktır. İşletmenin enerji aldığı trafoda daha güvenli noktada çalışmış olacaktır.
İşletme gereksinimlerine göre, hız ayarı gereken yerlerde OG VFD (frekans konvertörü), hız ayarı gerekmeyen sadece yumuşak alkış/duruşun yeterli olduğu projelerde ise, OG Soft starter ürünler tercih edilmektedir.
OG Yumuşak Yol Verici (Soft Starter) ’ın Oto Trafoya Göre Avantajları :
- Motorun ani duruş ve kalkışlarını engelleyerek mekanik ekipmanların kullanım ömürlerini uzatması,
- OG ve AG bölümleri fiberoptik olarak haberleşir ve birbirinden tamamen izole durumdadır
- Gelişmiş motor koruma özellikleri ile (Aşırı akım koruması, Yüksek-Düşük gerilim koruması, Toprak kaçağı koruması, Faz koruması …) motorun ömrünü uzatması,
- Kalkış ve duruş rampaları seçilebilir.
- RS485 Modbus ve Profibus haberleşme imkanı (opsiyonel)
- Ağır şartlara göre tasarlanmışlardır
- IP30 ‘dan IP 54 ‘e kadar farklı koruma sınıflarında yapılabilir.
- Bakım gereksinimlerin az olması,
- OG VFD’ye göre daha az yer kaplar.
- Motor durma süresinin ayarlanması.
- OG VFD’ ye göre daha ekonomiktir.
OG VFD(VSD) ‘nin OG Yumuşak Yol Verici (Soft Starter) ’a Göre Avantajları :
- Devir ayarı gereken tüm orta gerilim motorlar için uygun yol verme ve kontrol yöntemidir. Uygulamaya göre enerji tasarrufu yaparak kısa sürede kendini amorti edebilir.
- Kalkış anında, motorun nominal akımı ile yolverme imkânı
- Skaler veya Vektör kontrollü çalışabilme.
- Özel bir trafo veya besleme gerektirmeyen tasarım
- Cell by-pass ve/veya yedekli (Redundant) cell özelliği.
- Modüler yapısı ile kolay işletme ve servis olanağı.
- Giriş ve çıkışında filtre gerektirmeyen IEEE 519-1992 uyumlu düşük harmonik değerleri (THD < %5, Çıkış THDI <%3).
- Standart veya mevcut motorlarda (retrofit) kullanılabilir.
- Motorun ani duruş ve kalkışlarını engelleyerek mekanik ekipmanların kullanım ömürlerini uzatması,
- Yüksek verimlilik
- 50 °C ‘de çalışma imkanı
- Gelişmiş motor koruma özellikleri ile (Aşırı akım koruması, Yüksek-Düşük gerilim koruması, Toprak kaçağı koruması, Faz koruması …) motorun ömrünü uzatması,
- RS485 Modbus, Ethernet, Profibus ve Devicenet haberleşme seçenekleri
- Dayanıklı ve uzun ömürlü çalışma
- OG Yumuşak yolvericiye göre daha pahalıdır.
Her türlü Orta gerilim Yumuşak Yol verici ve frekans konvertörü (VFD, VSD) ihtiyaçlarınızda, teknik destek ve teklif çalışmalarında sizlere yardımcı olabiliriz. Projenize ve ihtiyacınıza özel çözümler üretebiliriz. İhtiyacınız olduğunda www.cedetas.com.tr web sitemizden veya 0 216 311 3069 nolu telefondan bizlere ulaşabilirsiniz.
