Tako Jeneratör Nedir? Çalışma Prensibi DC ve AC Tako Jeneratör

Tako jeneratör: Analog hız transdüserleri Takometre Jeneratörü veya Tako jeneratör (kısaca: Tako). Genelde bir elektrik motorunun sürücü olmayan ucuna (NDE) takılan küçük bir elektromanyetik jeneratördür.

Tako jeneratörler, flanş monteli yekpare şaft veya oyuklu şaft tipindedir. Takolar genelde bağlandıkları motorlara göre küçük boyutlardadır. Flanş monteli tip, aşırı eksenel kuvvetlerden dolayı zarar görebilir. Oyuklu şaft tipindeki takolar, flanş monteli tiple karşılaştırıldığında, montajı daha kolaydır.

Devir hızının ölçümünde tako genaratör adı verilen AC veya DC elektrik generatörleri kullanılmaktadır. Endüstriyel uygulamalarda DC, AC ve dişli yapılı rotora sahip değişken relüktanslı tiplerde analog takometre kullanılır.

Tako jeneratörler, aşağıdaki gibi DC ya da AC çıkış sağlayan tiplerde olabilir.

DC Tako Jeneratör

Bu, komütatörlü ve fırçalı sargılı rotor armatürüyle sabit mıknatıslı bir statörden oluşan sabit mıknatıslı bir DC jeneratördür. DC takonun çıkışı, büyüklüğü, motorun dönüş hızıyla doğru orantılıdır ve polaritesi, dönüş yönüne bağlı olan bir DC gerilimdir. Genellikle saat yönünde dönüş için çıkış gerilimi pozitif ve saatin tersi yönde dönüş için çıkış gerilimi negatiftir. Kaliteli bir tako jeneratör, aşağıdaki koşulları sağlamalıdır:

• Çıkış gerilimi, her iki yönde de dönüş hızıyla hassas bir şekilde orantılıdır.
• Saat yönünde ve saatin tersi yönünde dönüşlerdeki spesifik hızlar için çıkış gerilimleri arasındaki fark vardır. Bu da ihmal edilebilir düzeydedir.
• Çıkış gerilimi, sıcaklığa ve zamana göre kararlıdır.
• Çıkış DC gerilimindeki dalgacık seviyesi düşüktür.
• Dönen kısımların inersiya momenti düşük seviyededir, tako jeneratör küçüktür.
• Elektriksel ve mekanik yapı yüksek seviyede güvenilirlik sağlayacak şekilde sağlamdır.
• Mahfaza koruma sınıfı, endüstriyel ortama uygundur.
• Bakımı kolaydır.
• En yaygın uygulamalar için yeterli hız aralığını sağlar.

Değişken Tako Jeneratörler

Değişken hızlı sürücü uygulamaları için kullanıldıklarında tako-jeneratörler;

Genelde maksimum hızı 5000 rpm olacak şekilde 1000 rpm için 60 volt beyan çıkış gerilimine (Hız Sabiti = 0,06 V/rpm) sahiptir. Bu, maksimum 300 volta kadar çıkış gerilimi sağlar. Ancak, spesifik şartlara uygun başka çıkış gerilimleri ve hız aralıkları da mevcuttur. Tako mahfazasının koruma sınıfının, genelde bağlandığı makinenin koruma sınıfıyla aynı olduğu belirtilir. (örneğin, IP54, IP55 ya da IP56 gibi).

DC tako generatörlerde fırça kolektör sürtünmesi sebebiyle gürültü ve aşınma sorunu vardır. Ayrıca fırça temas direncinin değişmesi sebebiyle küçük de olsa bir hata meydana gelebilir. Bu tip elemanlara periyodik bakım yapmak gereklidir.

AC Tako Jeneratör

AC tako jeneratör, DC tako jeneratöre çok benzerdir. Aralarındaki tek fark, çıkışın, büyüklüğü ve frekansı dönme hızıyla doğru orantılı olan alternatif bir AC gerilim olmasıdır. AC takometrede gerilim stator sargılarında indüklenir. Bunun için DC tako generatörlerdeki kollektör ve fırça gibi sorunlar yoktur.

AC gerilim çıkışı, genelde kontrol sistemindeki bir DC gerilime doğrultulur ve dönüştürülür. AC tako-jeneratör, çift yönlü uygulamalar için uygun değildir. Çünkü doğrultma işleminden sonraki gerilim büyüklüğü tek kutupludur. Ayrıca, düşük hızdaki gerilim sinyalinde büyük bir dalgacık bileşeni vardır. Bundan dolayı AC tako jeneratörün düşük hızlı uygulamalar için uygun olmamasını sağlar. AC tako-jeneratörler, nadiren değişken hızlı sürücülerle birlikte kullanılmaktadır.

Tako Jeneratör Çalışma Prensibi

Bir elektrik motorunda, motor sargılarına elektrik enerjisi uygulanır. Motorda bir mekanik dönme hareketi oluşur. Bu dönme hareketinin birimi “devir/dakika” dır. Motor boşta çalışırken milin dönüşünü zorlaştıran önemli bir etken yoktur. Motor belirli bir devir ile döner. Eğer motora yük bağlanırsa milin dönmesi zorlaşır. Bu halde motorun dönme hızında bir yavaşlama oluşur. Örneğin 1000 devir/dakika ile dönen motorun devri, yük miktarına göre 800 devir / dakika’ ya kadar düşer.

Devirdeki bu değişme bazı iş kollarında önemli sakıncalar doğurabilir. Makine boşta, yarı yükte veya tam yükünde de çalışsa bu motorun devrini sabit tutacak bir kontrol sistemine ihtiyaç vardır. Verilen örneğe göre kontrol edilmek istenen büyüklük, motorun dakikadaki dönüş sayısıdır. Kontrol sistemini geliştirmek için kontrol edilmesi gereken, makinenin teknik özellikleri bilinmelidir. Mesela makinenin azalan veya artan devir sayısı hangi giriş parametrelerine bağımlıdır. Ya da hangi değerlere etki edilmelidir ki motorun yüklendikçe düşme eğilimine giren devir sabit kalsın.

• Açık Çevrim Kontrol Sistemi

Açık çevrim kontrol sisteminde giriş bağımsız bir değişkendir. Çıkışın, giriş üzerinde hiçbir fonksiyonu yoktur. Çıkış, girişin bir etkenidir.

Bir elektrik motoruna elektrik enerjisi bir şalter üzerinden uygulanırsa;

motorun dönme hızı ile şalterin çalışması arasında hiçbir kontrol yoktur. Şalter motoru durdurup çalıştırma görevini yapar. Elektrik motoru yüklendiği zaman devri düşer, şalterin burada devrin düşmesini önleyici hiç bir etkisi yoktur. Motorun aşırı yüklenmesinden dolayı koruyucu özelliği olan şalterler vardır.

• Kapalı Çevrim Sistemleri

Kapalı kontrol sisteminde çıkış, yalnızca girişin bir etkeni değildir. Çıkıştan alınan bir geri besleme ile giriş her zaman kontrol altına alınır. Çıkış, giriş ile geri beslemenin toplamının bir sonucudur. Diğer bir ifadeyle bu tip sistemlerde çıkış girişi denetlemektedir. Yani geri besleme işlemi vardır.

Örneğin; Bir hidroelektrik santralinde sistemin girişi su, çıkışı ise elektrik enerjisidir. 100 MW’lık bir jeneratörü döndüren türbine akan su miktarının debisini de 100 birim olarak düşünelim. Günün her saatinde türbin aynı güç talebiyle karşılaşmaz. Bazen talep 100 MW ise bazen de 50 MW’a düşer. Türbine giren su miktarı her zaman 100 birim olmamalıdır. Talep 50 MW ise su girişi de 50 birime düşmelidir.

Yoksa su kullanımı açısından ekonomik olmadığı gibi türbin devri de sabit kalamaz. Esas olan, talep normal sınırlar içinde iken türbin devri hep sabit kalmalıdır. türbin devri sabit kalmazsa üretilen enerjisinin frekansı da 50 Hz’de sabit kalmaz. Şebeke frekansı türbin devrine bağlıdır. Elektrik abonelerinin kullandığı elektrik miktarına göre üretim devamlı değişim içerisindedir.

Abonelerin elektrik yük talebi, jeneratörü döndüren türbine yük olarak binmektedir. Türbinin hep aynı devirde dönmesi için su girişi de artmalıdır. Talep azaldığı zaman türbinden yük kalkar, bundan dolayı hızın yükselmemesi için su girişi azalmalıdır. Burada, yükün değişimine göre türbine giren su miktarı da değişmektedir.

Türbin Devir Regülatörü

Türbinin hızı tako jeneratör ile devamlı ölçülür. Ölçülen hız gerilime dönüştürülerek geri besleme olarak uygulanır. Devir yükselme durumuna girdiğinde, tako jeneratörde üretilen gerilim yükselir. Devir düşünce tako jeneratördeki gerilim de düşer.

Şekle göre devrede, tako jeneratörden elde edilen geri besleme gerilimi kontrol elemanına uygulanmıştır. Kontrol elemanının iki girişi vardır. Bir tanesi referans girişi, diğeri ise geri besleme girişidir.

Geri besleme sinyali referans girişini azaltır yöndedir. Türbinin hızı su giriş miktarına bağlıdır. Çok su girişi olduğunda devir yükselir, su azaldığında devir düşer. Devri etkileyen diğer etken ise jeneratörden çekilen elektrik akımıdır.

Çekilen akım arttıkça türbinin devri düşer, akım azaldıkça türbin devri yükselir. Devrede diğer elemanların çalışması ise stator kontrollü doğru akım motoru, buna bağlı olarak çalışan hidrolik servo sistemdir. Stator kontrollü DA motorunun statoruna gerilim uygulanırsa bir dönme hareketi oluşur. Bu hareketin yönü ise doğru akımın yönüyle alakalıdır.

Hidrolik Servo Mekanizmanın Çalışması

Motorun hareketi silindir içerisindeki pistonu hareket ettirir. Piston, su girişinde bulunan vanayı kontrol eder. Türbine giren suyu ayarlar (Su giriş kontrolü türbin üzerindeki kanatçıkların hareket açısı değiştirilerek de yapılabilir.) Jeneratörden çekilen enerji azaldığı zaman türbin devri yükselir. Buna bağlı olarak tako jeneratörün ürettiği gerilim de artar.

Referans gerilimi de fazla olacağı için kontrol elemanı motora enerji gönderir. Motor, gelen enerji miktarı kadar hareket ederek dişliyi sağa doğru döndürür. Buna bağlı olarak valf içerisindeki sıvı, silindir içerisine pistonu sağa itecek yönde bir hareket meydana getirir. Pistona bağlı savak su girişini azaltır. Jeneratörden çekilen akım arttığı zaman türbinin devri yavaşlar. Geri besleme sistemi su girişini artırarak devirdeki değişimi engeller. Böyle bir otomatik kontrol sistemi ile türbin devri denetlenerek kontrol edilir.

Bu tür kontrol sisteminde çıkış, giriş ile geri besleme sinyali farkının bir fonksiyonudur.

Geri Besleme

Geri besleme veya geri bildirim  (feedback):

Bir sürecin basamaklarındaki bir değişimin önceki bir basamağa etki etmesidir. Bu durumda neden-sonuç ilişkisi içerisinde bir döngü oluşturması olayına denir.

• Geri Besleme Çeşitleri

Çıkıştan alınan geri besleme sinyali girişi artıracak şekilde uygulanırsa buna pozitif geri besleme denir. Giriş sinyalini azaltacak yönde uygulanırsa negatif geri besleme denir. Otomatik kontrol sistemlerinde negatif geri besleme kullanılmaktadır. Otomatik kontrol sistemlerinde amaç, herhangi bir fiziksel büyüklüğü kontrol altına almaktır. Çıkıştan alınan sinyal girişi artıracak şekilde uygulanırsa giriş artınca çıkış da artar.

Çıkıştan alınan geri besleme sinyali artarak devamlı girişi artırır. Bundan dolayı çıkış da devamlı artış içerisinde olur. Bu devamlı artış bir süre sonra sistemin çıkışını sıfıra götürür. Sistem salınım yaparak kararsız çalışır. Çıkıştan alınan sinyal girişi azaltacak yönde uygulanırsa bu tip geri beslemeye “negatif geri besleme” adı verilir.

Sistem girişi ve geri besleme oranı herhangi bir değere ayarlanır. Bu değerin sabit olması istenir. Sistemde bir değişme olmazsa çalışmasını ayarlandığı gibi devam ettirir. Dışarıdan gelen bir bozucu etki sonucunda çıkışta bir azalma olursa bu azalma geri besleme sinyalini de azaltır.

Girişteki değer ile geri besleme arasındaki değer artacaktır. Böylece yükseltici devresine daha büyük bir sinyal gireceği için çıkıştaki azalmayı önleyecektir. Çıkış yükselecek olursa geri besleme sinyali de yükselecek, girişi daha fazla azaltarak çıkıştaki artışı önlemeye çalışacaktır.

• Geri Besleme Elemanları

Geri besleme elemanı bir servo sistemin hızını, motor milinin bulunduğu konumu ve yükün bulunduğu konumu ölçmek amacıyla kullanılır. Aşağıdaki diyagramda kullanılan servo motor geri besleme elemanları görülmektedir.

Geri besleme elemanı motora bağlı bir şekilde kullanılır. Genel olarak motor ile aynı hızda çalışır. Bu sebeple aşırı hızlarda ısınır ve ürettikleri işaretler, bulundukları manyetik alandan etkilenir. Geri besleme elemanlarının, sistemi olumsuz yönde etkileyecek bu etkileri azaltılmalıdır. Yatak sistemlerini elektromanyetik alandan korunması için uygun şasiler kullanılır.

Tako Jeneratör Fiyatları

Tako jeneratör fiyatları ucuzdur. Piyasada kolay bulunurlar. Bundan dolayı birçok uygulamada DC tako generatörler yaygın olarak kullanılmaktadır.