AC Motor Hız Kontrol Devresi

AC motor hız kontrol devresi: Asenkron motorların kutup sayısı ve frekansı değiştiğinde hızı da değişir (n=60.f/p’dir). sürücü de mikro işlemci elektronik elemanlar ile asenkron motor statoruna gerilim uygulanır. Bu gerilim frekans oranı motorun çalışma şartlarına bağlı olarak değiştirilir. İstenen devir ve moment elde edilmektedir.

Kafesli rotorlu ac motor hız kontrol devresi ayarı için motora uygulanan hız gerilimin frekansı değiştirilir. Bu amaçla frekans çeviriciler (ac motor hız kontrol cihazları) geliştirilmiştir. Motor hız kontrol devresi, 3 fazlı asenkron motorlar da kullanılır. Bir fazlı kondansatörlü asenkron motorlarda, frekans değiştirerek hız ayarı yapılamaz. Frekans değişimi, kondansatör devresinin reaktansını değiştireceğinden yardımcı sargı devresinin de özelliği değişir. Buna göre motor sargılarına uygulanan AC gerilimin frekansı değiştirildiğinde motor devir kontrol sayısı da değişir. Frekans arttıkça motorun hızı da artar.

Tek fazlı yardımcı sargılı daimi kondansatörlü elektrik motoru hız kontrolü gerilim üzerinden değiştirilir. Böylece devir ayarı yapılabilir.

Ancak Md = K x U² formülünden görüleceği gibi motorun momenti gerilimin karesi ile doğru orantılıdır. Gerilim azaltılırsa moment de azalır. Momentin düşmesinde sorun olmayan yerlerde bu metot kullanılabilir.

AC Motor Hız Kontrol Uygulaması 

Hızla gelişen elektronik, bilgisayar teknolojisi ve güç elektroniği;

otomasyon kontrol sistemleri ve kontrol teknolojisinde yeni gelişmeler sağlamıştır. AC elektrik motorların devirlerinin kontrolü büyük önem kazanmıştır.

• AC asenkron motor da devir frekansla ayarlanır.
• DC motor da devir gerilimle ayarlanır.

AC motor hız kontrolü, DC motor hız kontrolüne göre daha zordur. Ancak DC motorların üretim ve amortisman giderleri büyüktür. DC motorların fırçalarından çıkan kıvılcımlardan dolayı patlamalı alanlarda kullanılamazlar. Halbuki AC motorların üretim ve amortisman giderleri azdır. AC motorların devir ayarları yapılırken gerilim sabit kalır. Frekansla, invertör devreleri ile ayarlanabilir.

Bundan dolayı günümüzde AC motorların devir kontrolleri daha çekici hale gelmiştir. Sanayi tesislerinde kullanılan 3 fazlı asenkron motorlar, önceleri sabit devirde çalıştırılırdı. Hız ayarlamaları mekanik olarak redüktörlü motorlar ile sınırlı yapılırdı. Günümüzde ise 3 fazlı asenkron motor hız kontrolü bilgisayar ve mikroişlemci kontrollü yapılmaktadır. Güç elektroniği, invertör devreleri ile kumanda edilmektedir. Böylece piyasada mikroişlemci hız kontrol cihazı imal edilmektedir.

V/F Oranını Sabit Tutarak Hız Ayarı

Asenkron motorun fırça ve kollektörü bulunmamaktadır. Ayrıca motor fiyatları ucuz olduğu için fazla arıza yapmadan çalışırlar. Bu motorların yaygın olarak kullanılmasına ve hız ayarının yine asenkron motorlar ile yapılmasına yol açmıştır. Endüstride kullanılan kontrollü diyotlar  (tristör) asenkron motorların hız ayarı alanında yeni bir uygulama alanı açmıştır. 3 fazlı asenkron motor elektrik ile tahrikte bir uygulama alanına sahiptir. Bu durumda şönt motor karakteristikli sabit devir sayılı bir tahrik makinasıdır.

İşletme özellikleri bakımından her ne kadar doğru akım şönt motoru gibi değildir. Ancak kademeli ve sürekli devir sayısı ayar olanaklarına sahiptir. Bundan dolayı devir sayısı ayarı istenen bazı sistemlerde kullanılmaktadır.

Asenkron Motorlarda Hız Ayar Prensipleri

• Statora uygulanan gerilim frekansının ve gerilim değerinin değiştirilmesi
• Stator sargısı kutup sayısının değiştirilmesi
• Rotora bağlanan direncin değiştirilmesi ve sargılarına dış kaynaktan uygun gerilim uygulanması

Tristörlü (SCR) AC Motor Hız Kontrolü

Tristör ile doğru akım motor hız kontrolü yaygındır. Günümüzde tristörlü DA motor hız kontrol sürücüleri, reostaların yerini almıştır. Tristörlerin avantajı, reostalı yol vericilere göre enerji tasarrufu sağlar ve maliyetleri düşüktür.

Aşağıdaki devrede tam dalga doğrultma yapıldıktan sonra, 12 volt doğru gerilimle motorun hız kontrolü yapılır. Motor hızı (devir sayısı), potansiyometre ile ayarlanır. D diyodu, motor bobini üzerinden devreye dönen zıt gerilimi ortadan kaldırır. Devre, köprü tipi tam dalga doğrultmaç devresiyle beslenmelidir. Eğer regülatör devreleri ile beslenecek olursa devre çalışmaz. Doğrultucuda kondansatör bulunmamalıdır. Regülatör devreleri, şiddeti değişmeyen doğru gerilim verir. Köprü diyot doğrultmacın ise, çıkışından şiddeti değişen (gerilimin sıfıra düştüğü) gerilim elde edilir.

Triyaklı AC Motor Hız Kontrolü

Aşağıdaki şekilde olduğu gibi AC motorun triyak ile kontrol devresi bağlantı şeması ve devrenin kuruluşu verilmiştir. Bu devre ile AC seri motorların devir ayarı yapılabilir.

Kondansatörün dolma zamanı potansiyometre ile değiştirilebilir. Bu değişimde triyakın tetiklenme anı da değişir. Motordan geçen akım ayarlandığında hızı da değiştirir. Triyakın parazit sinyallerinden etkilenmemesi için iki adet filtre kullanılır. Bu RC filtresi sinyalleri üzerinden geçirerek triyakın etkilenmesini önler. Parazit önleyici bobin motora seri bağlanır. Yüksek frekanslı sinyalleri üzerinden geçirmeyerek bastırır. Motorun dönme hızı istenilen şekilde ayarlanır.

Triyak ile yapılan güç kontrol ve gerilim uygulamaları

Triyak üzerinden AC veya filtre edilmemiş DC (her alternansın bitiminde sıfır olan) akım geçirilmelidir. Normal koşullarda gate (G) tetik almadığı sürece üzerinden akım geçirmez.  Ayrıca her alternans için ayrı ayrı tetiklenmelidir ki triyaka seri bağlı yük çalışmasını sürdürebilsin. Pozitif bir alternans normalde O° den başlar 180° de biter. Triyakın iletime geçirildiği noktaya bağlı olarak alternansın izin verilen bölümünden başlayan akım geçişi meydana gelir. Akım geçtiği sürece yük üzerinde gerilim düşümü olur. Yük üzerindeki gerilimin etkin değeri tetikleme açısı değiştirilerek ayarlanabilir. Yük olarak üniversal motor, ısıtıcı, kaynak makinası, havya, lamba, kontaktör vs. kullanılabilir.

Endüktif yüklerde triyakın zarar görmesini önlemek ve paraziti engellemek:

Bu amaç ile uygulama devresinde görüldüğü gibi triyaka paralel olarak bir direnç (R2) ve kondansatör (C2) bağlanır.

Triyak ile yapılan AC motor hız kontrolü gölge kutuplu, üniversal ve bir fazlı asenkron motorlarda uygulanır. Bu kontrol daha çok elektrik süpürgesi, çamaşır makinesi, el breyzi gibi üniversal motorlu cihazlarda kullanılır. Ayrıca 3 fazlı alternatif akım motorlarına yol vermede de kullanılmaktadır. Ancak 3 fazlı motorlara yol verme yönteminde, iki tristörün bir triyak yerine kullanılması daha olumlu sonuç verir.