Elektrik Kumanda Teknikleri Frenleme Teknikleri

FRENLEME TEKNİKLERİ > ANİ FRENLEME

Motor bir yönde dönerken şebekeden ayrılır ve ters yönde dönecek şekilde hemen şebekeye bağlanırsa motorda ters yönde bir döndürme momenti meydana gelir. Devir sayısı hızla azalır ve sıfır olur.Motor ters yönde dönmeden şebekeden ayrılırsa frenlenmiş veya ani olarak durdurulmuş olunur. Bu tip elektriksel frenlemeye ani durdurma denir. Bir motora ani durdurma işlemi uygulanmadan önce motorun yol alma karakteristiğinin ve bağlı olduğu tezgahın durumunun iyice incelenmesi gerekir.

Üç Fazlı Asenkron Motorların Ani Frenlemesi

Bu devrede ileri butonuna basıldığında, (I) kontaktörü enerjilenir. Normalde kapalı (I) kontağı açılır, normalde açık (I) kontakları kapanır. Motor ileri yönde dönmeye başlar. (A) ani durdurma anahtarının ileri dönüş yönündeki kontağı kapanır. Normalde kapalı olan (I) kontağı açıldığından, bu durumda (G) kontaktörü enerjilenmez. (R) fazından gelen akım (A) ani durdurma anahtarının ileri dönüş yönündeki kontağından, geri butonu üst kontaklarından ve normalde kapalı (G) kontağından geçerek (I) kontaktörünü sürekli olarak çalıştırır. Böylece motor ileri yönde sürekli olarak döner. Motorun ileri yöndeki dönüşü, durdurma butonuna basılıncaya kadar devam eder.

Güç devresi

Kumanda devresi

İlgili animasyon için tıklayınız…

Durdurma butonuna basıldığında, (I) kontaktörünün enerjisi kesilir. Güç devresinde (I) kontakları açılır ve motor şebekeden ayrılır. Kumanda devresinde açılmış olan (I) kontağı kapanır. Rotor ileri dönmekte olduğundan, (A) ani durdurma anahtarının ileri dönüş yönündeki kontağı kapalı kalır. Bu kontak ve normalde kapalı (I) kontağı üzerinden geçen akım (G) kontaktörünü enerjilendirir. Güç devresinde (G) kontakları kapanır. İki fazın yeri değişmiş olarak, motor tekrar şebekeye bağlanır. Rotoru ileri yönde dönmekte olan motorda, ters yönde bir döndürme momenti meydana gelir. Devir sayısı hızla düşer ve sıfır olur. Ani durdurma anahtarı normal konumuna döner. (G) kontaktörünün enerjisi kesilir. Motor şebekeden ayrılır. Ters yönde dönmeye başlamadan motor ani olarak durmuş olur.

DC Motorların Ani Frenlemesi

DC motorlarında ani olarak durdurulmasında ani durdurma anahtarı veya röleleri kullanılır. Ani durdurmada, endüvide indüklenen gerilim (zıt E.M.K) şebeke gerilimine eklenir.Bu nedenle motor şebekeden yol alma akımın iki katına yakın akım çeker. Bu akımı sınırlandırmak için, devrede (Rf) ani durdurma direnci kullanılır. (Rf) ani durdurma direncinin değeri yaklaşık olarak (Ry) yol verme direncini iki katına eşittir. Ani durdurmayı otomatik olarak gerçekleştirmek için, devrede otomatik çalışan bir anahtar kullanılır. (A) harfi ile işaretlenmiş bu anahtar, mildeki sürtünme kuvvetiyle veya merkezkaç kuvvetiyle çalışır.

Yol verme momentinin yüksek olmasını sağlamak için devrede şönt sargı devamlı olarak şebekeye bağlı olarak tutulur. Bu devrede başlatma butonuna basıldığında, (M) kontaktörü enerjilenir. Kapanan (M) kontağı başlatma butonunu mühürler ve sürekli çalışmayı sağlar. Güç devresinde (M) kontakları kapanır. Endüvi şebekeye bağlanır. Endüviden yukarıdan aşağıya olmak üzere bir akım geçer. Motor şekilde gösterilen yönde döner. Mildeki sürtünme veya merkezkaç kuvveti nedeniyle, (A) ani durdurma anahtarı kapanır. Normalde kapalı (M) kontağı önceden açıldığından, bu durumda (G) kontaktörü enerjilenmez. Motor çalışması durdurma butonuna basılıncaya kadar devam eder.

Durdurma butonuna basıldığında, (M) kontaktörünün akımı kesilir ve endüvi şebekeden ayrılır. Önceden açılmış olan (M) kontağı kapanır. Ataleti nedeniyle endüvi dönmekte olduğundan, (A) ani durdurma anahtarı kapalı kalır. Bu nedenle (G) kontaktörü enerjilenir. (G) kontakları kapanır ve endüvi tekrar şebekeye bağlanır. Bu durumda endüviden aşağıdan yukarıya olmak üzere bir akım geçer. Bu akım ters yönde bir döndürme momenti yaratır. Ok yönünde dönen endüvinin devir sayısı hızla düşer. Devir sayısı sıfır olduğunda, (A) ani durdurma anahtarı açılır. (G) kontaktörünün enerjisi kesilir. (G) kontakları açılır ve endüvi şebekeden ayrılır. Motor ters yönde dönmeden, çok kısa bir zaman içinde durdurulmuş olur.

FRENLEME TEKNİKLERİ > DİNAMİK FRENLEME

Hareket eden bir cismin üzerindeki yük arttırılırsa o cismin hızı da gittikçe azalacaktır. Örneğin, çalışan bir generatör yüklendikçe, generatörün devir sayısı da düşer. Bir doğru akım motoru çalışırken endüvisi şebekeden ayrılırsa, üzerindeki kinetik enerji nedeniyle, bu enerji sıfırlanana dek endüvi bir süre daha dönmeye devam eder. Eğer motorun milinde yük yoksa ve sürtünme vantilasyon kayıpları da küçükse motorun durma süresi de uzar.

Endüvi kendi kendine dönerken, kutuplar da manyetik alan yaratmaya devam ederlerse, motorun endüvi iletkenlerinde gerilim indüklenir. Yani motor dinamo gibi çalışmaya başlar. Dinamo gibi çalışan motor, dirençle yüklenirse, dönmekte olan endüvi daha çabuk durur. Bu şekildeki frenlemeye de dinamik frenleme adı verilir. Tamamen elektriksel yolla gerçekleştirilir. Dinamik frenleme yönteminde rotordaki kinetik enerji elektriksel olarak harcanır ve rotorun frenlenmesi sağlanır.

Güç devresi

Kumanda devresi

İlgili animasyon için tıklayınız…

Şekildeki devrede başlatma butonuna basıldığında motor dönmeye başlar. M kontaktörü enerjilendiğinde kendisine ait M kontağı kapanarak mühürlemeyi sağlar ve dönme işinde süreklilik başlar. Hareketin herhangi bir anında Fren butonuna basıldığında motora giden enerji kesilir ve enerji alt kolu takip ederek zaman rölesiyle fren kontaktörünü aktif hale getirir.

Bu frenleme işlemi zaman rölesinin sayacağı süre boyunca devam eder. Bu esnada F kontağı mühürleme yaparak enerjinin sürekli bu kesime akmasını sağlar. Zaman rölesinin sayması bittiğinde gecikmeli açılan zaman rölesi kontağı açılır ve frenleme kesimine enerjinin ulaşmasını engeller. Böylece zaman rölesinin saydığı süre boyunca frenleme gerçekleştirilmiş olur.

Frenleme Gerilimi ve Direnç Hesabı

Frenleme gerilimi hesabı yapılırken önce frenlenecek motorun bir faz sargısı omik direnci ölçülür. Motorun bağlantı şekline göre hesap şu şekilde yapılır.

Motor yıldız bağlı ise;

Motor üçgen bağlı ise;

Burada dikkat edilecek nokta frenleme akımının sargılara zarar vermeyecek değerde olmasıdır. Frenlemenin daha kuvvetli olmasını istiyorsak frenleme akımı olarak yıldız akımının seçilmesidir. Frenleme süresi kısa olduğundan sargılar zarar görmeyecektir.

Örnek 1 : Etiketinde 220/380V, 1.73/1A yazılı 3 fazlı bir asenkron motorun U-X uçlarına 10V DC gerilim uygulanmış ve devreye bağlı ampermetreden 0.5A okunmuştur. Bu motor için frenleme gerilimini hesaplayınız. (Motor fazlar arası gerilimi 380V olan şebekeye bağlanacaktır.)

Bu motorun yıldız bağlanması gerekir. Buna göre;

UF = (I / 1,11)*(3R / 2)
UF = (1 / 1,11)*(3 / 2)*(10 / 0.5)
UF = 27V olarak bulunur.

DC Motorlarda Dinamik Frenleme

DC motorların frenlenmesindeki prensip AC motorların frenlenmesi prensibi ile aynıdır. Ancak burada frenleme direnci kullanılarak frenleme akımının belli bir değerin üstüne çıkması önlenir. Böylece fırçaların, kollektörün ve sargıların zarar görmesi önlenir. AC motorlarda rotor çubukları geçecek büyük değerli akımlara dayanabildiği için bir sakınca yoktur.

Bir DC motorun endüvi akımı kesildikten sonra endüktör akımı devam ettirilirse DC motor generatör gibi çalışmaya başlar. Bu durumda endüvi ıçları arasına bir yük (direnç) bağlananırsa bu yükten geçen akıma bağlı olarak motorun devir sayısı hızla azalacak ve frenlenecektir.

FRENLEME TEKNİKLERİ GENEL

Durdurulacak motoru daha kısa zamanda durdurmada veya yükün yer çekimi nedeniyle motorun devrinin artmasına sebep olduğu anlarda elektriksel frenleme yapılır. Elektriksel frenleme de mekanik, dinamik ve ani frenleme olarak üçe ayrılır.

Mekanik frenleme, motor kasnağının iki balata ile sıkılması nedeniyle balatalı frenleme olarak da anılır. Ani frenleme ve dinamik frenleme ise tamamen elektriksel yolla gerçekleştirilir. Alt kesimde her iki yönteme ait güç devreleri görülmektedir.

Mekanik frenleme için güç devresi		Dinamik frenleme için güç devresi

FRENLEME TEKNİKLERİ > MEKANİK FRENLEME

Motorun frenlenmesi için motor kasnağının iki balata ile sıkıştırılmasına balatalı veya mekanik frenleme denilir. Şekilde görüldüğü gibi enerjisiz durumda motor miline bağlı volan (büyük demir disk) balata tarafından A yayı vasıtasıyla sıkılır ve volanın dönmesi engellenir.

Motor enerjilendirildiğinde aynı anda fren bobini de enerjilenmiş olacağı için balata mekanizması açılır ve motor hareket etmeye başlar. Motorun enerjisi kesildiğinde fren bobininin de enerjisi de kesileceği için balata mekanizması tekrar volanı sıkarak motorun dönmesini engellemiş olur.

Mekanik frenlemede balataya sürtünmeden dolayı toz ve koku meydana gelir. Bundan dolayı genellikle insansız ortamlarda kullanılır. Asansör ya da vinç gibi sistemlerde motorların kapalı alanda frenlenmesi için tercih edilirler. Balatalı fren bobinleri alternatif akımla kullanılabilse de, genellikle doğru akımda kullanılırlar.

Bölüm-6 Elektrik Kumanda Örnekleri

Hazırlayanlar: Haluk KARAHAN ve Savaş KILINÇ

Ana Yazı: Elektrik kumanda teknikleri ders notları