Sponsor
Sponsor

VF Sürücüler

Sponsor
VF sürücüsü, bir merkezi işlem birimi ve kullanıcı arabirimi içeren, mükemmel işlevselliğe sahip karmaşık bir cihazdır. Solda, çevreye uygun bir muhafaza içine yerleştirilmiştir.

İnsanlar yüzyıllardır asansörleri kullandılar, ancak elektrik motorunun ortaya çıkmasına kadar gerçek ilerlemeler mümkün olmadı. Suyla çalışan hidrolik asansörler ve onlardan önce insan ve hayvan gücüyle çalışan makineler vardı. İnsani sonuçları görmezden gelebilsek bile, bu düzenlemelerin günümüzün büyük şehir yüksek katlı uygulamaları bağlamında işe yarayacağını hayal etmek zor olurdu.

Öğrenme hedefleri

Bu makaleyi okuduktan sonra şunları öğrenmiş olmalısınız:
♦ Neden elektrik motorunun asansör uygulamalarına egemen olduğu
♦ DC ve AC motorların göreceli avantajları
♦ Senkron ve asenkron motorların karşılaştırılması
♦ Değişken frekanslı (VF) bir sürücünün temel parçaları
♦ Bir VF sürücüsünün sorunlarını gidermek için bir multimetre nasıl kullanılır?

Sonra buhar oldu. Bununla birlikte, ısıtılmış su buharı sadece ortamdı; hala bir güç kaynağı olması gerekiyordu. Odun veya kömürün (hala insan ve hayvan yoluyla) elde edilmesi, ardından ateşlenmeden önce taşınması gerekiyordu. Buna karşılık, 20. yüzyılın başındaki elektrik motoru temiz, sessiz ve kompakt bir motordu. Neredeyse her zaman beklendiği gibi çalıştı, enerjisi iki veya üç ince metal iletken aracılığıyla sahaya ulaştı.

İlk başta, AC yoktu. DC, bugünün standartlarına göre çok verimsiz sayılacak kimyasal pillerden elde edilebiliyordu. Erken deneycilerin prototip DC motorlar inşa etmesine izin vermek için yeterli elektrik gücü mevcuttu, ancak bunlar yalnızca gösteri projeleri ve bilimsel meraklar için yeterliydi. Çok az faydalı iş yapılabilir, ancak bir asansör kabinini yerden kaldırmak için asla yeterli değildir. Geçerli elektrik motorları, bir dağıtım sistemi ile gerçek zamanlı güç üretiminin gelişimini beklemek zorundaydı. Bu sistemlerden ilki Thomas Edison tarafından öncülük edilmiştir. Başlangıçta, Edison iktidara motive oldu. homes ve işletmeler, öncelikle ışıklara sahip olabilmeleri için. Bu amaçla, aşağı Manhattan'daki birçok yerel dağıtım sisteminin ilkini kurdu. Mevcut DC dinamo teknolojisini geliştirerek çok daha fazla gücün kullanılabilirliğini sağladı.

DC gücü kolayca dönüştürülemediğinden (yani, artırılıp azaltılamadığından), AC, baskın güç protokolü olarak DC'yi hızla gölgede bıraktı. Kısa süre sonra AC motorlar, transformatörler ve üç fazlı teknoloji su yüzüne çıktı. AC endüksiyon motorunun Galileo Ferraris ve Nikola Tesla tarafından bağımsız olarak icat edildiği görülüyor. Sadeliği ve ekonomik yapısı nedeniyle baskın hale geldi. Şu anda hizmette olan AC motorların %90'ının asenkron (asenkron) makineler olduğu tahmin edilmektedir.

Yeni AC motorlar (özellikle endüksiyon türleri), bazı yönlerden DC atalarından çok daha üstündü, çünkü komutasyon, şebeke tarafından sağlanan AC gücünün döngüsel doğasının bir sonucu olarak hariciydi. DC motor ise çalışması için dahili komütasyona ihtiyaç duyuyordu. Bu, rotorun manyetik alanının üretilen statik manyetik alanla etkileşime girebilmesi için gerektiğinde bu akımın polaritesini periyodik olarak tersine çevirirken, dönen rotora mıknatıslanma akımı ilettiği için zarif bir durum olan fırça/komütatör kombinasyonu ile sağlandı. enerjili stator tarafından Ancak fırça/komütatör kombinasyonu elektromekanik olduğundan aşınmaya maruz kalır ve bakım gerektirir. DC motorun ömründeki işçilik ve malzeme maliyetleri önemlidir, özellikle fırça bakımı ihmal edilirse, bu nedenle komütatörde genellikle bir motor sökme ve makine atölyesi çalışmasını içeren hasar meydana gelir.

Senkron AC motorlar, hat voltajının frekansı tarafından kesin olarak belirlenen bir hızda çalışır, diğer tek faktör faz başına kutup sayısıdır. Formül NS = 120f/P'dir; burada NS, motorun senkron hızıdır, f, motor giriş terminallerindeki AC kaynağının frekansıdır ve P, faz başına manyetik kutup sayısıdır.

P'nin denklemin sağ tarafındaki ifadenin paydasında olduğuna dikkat edin, bu nedenle motorun yapısına ne kadar çok kutup dahil edilirse, çalışma hızı o kadar düşük olur. 60 Hz'de, ortak mil hızları iki kutuplu bir motor için 3,600 rpm, dört kutuplu bir motor için 1800 rpm, altı kutuplu bir motor için 1,200 rpm, sekiz kutuplu bir motor için 900 rpm, 720-kutuplu bir motor için 10 rpm'dir. 600 kutuplu bir motor için kutuplu motor ve 12 rpm. Bu değerler, besleme voltajı ayarlanarak düşürülebilir, ancak bu, hızı düzenlemek için iyi bir yol olmayacaktır, çünkü bu, motoru daha ağır bir şekilde yüklemeye ve onu durma durumuna yaklaştırmaya eşdeğer olacaktır. Sonuç, daha fazla ısı ve daha kısa motor ömrü olacaktır. Bir AC motorun hızını düzenlemenin doğru yolu frekansı değiştirmektir ve bu, VF sürücüsünün sahneye çıktığı AC motorun icadından onlarca yıl sonrasına kadar pratik bir seçenek değildi.

Asenkron motorun mil hızı da hat frekansına bağlıdır, ancak elektrik girişine tam olarak senkronize değildir ve bu nedenle asenkron motor olarak bilinir. Şaft hızı her zaman senkron hızdan belirli bir oranda daha azdır ve yüzde olarak ifade edilen bu ilişkiye “kayma” denir. Kayma hakkında hatırlanması gereken iki önemli şey vardır. Birincisi, kalitesiz bir tasarımın sonucu olan, boşa harcanan veya kaybedilen enerji değildir. İkincisi, reaktif elektrik yükündeki gibi bir faz gecikmesi değildir. Kayma nedeniyle, asenkron motorun rotoru aslında stator tarafından üretilen dönen manyetik alandan daha yavaş döner. Statordan rotora endüktif güç aktarımı yapan, ikisi arasındaki hız farkıdır, bu nedenle rotor hızı statorun dönen manyetik alanının hızına yetişecekse (kayma sıfıra düşürülecek olsaydı) ), artık güç aktarımı olmayacak ve motor dönmeyecekti. Bu nedenle, bir asenkron motor için sıfır kayma durumu imkansızdır. Artan bir yük nedeniyle rotor ne kadar yavaşlarsa, yükün büyüklüğü motorun durmasına neden olan noktaya kadar tork o kadar büyük olur. Her zaman yük, hız, tork ve kaymayı içeren bir denge vardır. Tam yüklerde büyük asenkron motorlar %1'den fazla kaymaya sahip olabilirken, küçük motorlar tipik olarak %5'e yakın bir kaymaya sahiptir.

Asenkron motor, ucuz ve bakımı kolay olmasına rağmen, onlarca yıl boyunca sonsuz artışlarla yumuşak hız regülasyonu gerektiren asansörlere ve diğer yüklere güç sağlamak için uygun değildi. Bu uygulamalar için DC motor ihtiyacı karşılamaya devam etti. Fırça/komütatör bakımı olağandı. DC motorlara bir AC kaynağından güç sağlamak hiçbir zaman büyük bir engel olmadı. Bir döner dönüştürücü, vakumlu tüp veya katı hal doğrultucu yeterli olacaktır ve bu gerçekçi bir şekilde bir DC motor çalıştırma maliyetinin bir parçası olarak düşünülebilir.

Tüm bunlar, VF sürücüsü kullanıma girdiğinde değişti. Bu her yerde bulunan ekipman parçası aynı zamanda “değişken hızlı sürücü”, “ayarlanabilir hızlı sürücü”, “ayarlanabilir frekanslı sürücü”, “AC sürücü”, “mikro sürücü” ve “inverter sürücü” olarak da bilinir. Bu terimler, "hız" kelimesini içerenlerin aynı zamanda elektrikli olmayan veya hidrolik sistemlere de atıfta bulunabilmeleri dışında, esasen eş anlamlıdır. VF sürücüsü, kullanıcı arayüzü ve ek aşırı akım koruması (varsa) ve çeşitli diğer aksesuarlar ile birlikte doğrultucu, DC bara ve invertörü içerir. Terim motoru dahil etmek için kullanılabilir veya kullanılmayabilir.

Gördüğümüz gibi, senkron veya asenkron (endüksiyon) bir AC motorun hızı, motor terminallerine sağlanan gücün frekansına bağlıdır. Buradan, frekansı değiştirerek motorun hızını düzenlemenin mümkün olduğu sonucuna varılabilir. Bir VF sürücüsünde olan budur. Bir VF sürücüsü herhangi bir AC motora (senkron veya endüksiyon) bağlanabilir ve hızını kontrol etmek için kullanılabilir, ancak uyulması gereken bazı sınırlar vardır:

  • Birçok AC motorda dahili bir soğutma fanı bulunduğundan, motor yük altında düşük hızda çalıştırıldığında, azalan ısı dağılımı nedeniyle sıcaklık artışı yaşayacaktır. Bu eğilim, harici hava veya sıvı soğutma sağlanarak veya ortam sıcaklığının düşürülmesi için ya iklimlendirme yoluyla ya da makine odasının havalandırılmasıyla azaltılabilir.
  • Motorun nominal hızdan daha hızlı çalıştırılması, rulman ömrünün kısalmasına neden olabilir.
  • VF sürücüsü, AC motorların başarılı olduğu mükemmel sinüs dalgasından sapan bir çıktı üretebilir. İlkel elektronik invertörler, AC motorun aşırı ısınmasına neden olacak bir kare dalga çıkışı üretti. Ek olarak, dalga biçimindeki hızlı yükselme ve düşme süreleri nedeniyle, inverterin bulunduğu tesisin içindeki (ve hatta dışındaki) diğer ekipmanları etkileyecek güç kalitesi sorunları olacaktır.

Mükemmel bir sinüs dalgası, dönen bir jeneratörün dairesel doğasının bir sonucudur. Zamana (yatay eksen) karşı çizilen voltaj seviyesini (dikey eksen) gösteren bir grafiğin incelenmesi, sinüs dalgasının özünü ortaya çıkarır: voltajın değişim hızı, voltaj en düşük olduğunda (sıfıra en yakın) ve en düşük olduğunda en küçüktür. voltaj seviyesi en yüksektir (negatif/pozitif kutuplara en yakın). Trigonometrik olarak, dönen bir rotorun elektrik çıkışı bir sinüs dalgası olacaktır, çünkü bir açının sinüsü, bir dik üçgenin hipotenüsü üzerinde karşısındaki taraftır. Bu, dönen bir vektör tarafından üretilir.

Yıllar geçtikçe, elektronik (döner yerine) AC invertör, çıkışının saf sinüs dalgasına daha yakın olması için gelişti. Bu, AC motor için iyi bir haber oldu, çünkü zararlı harmonikler ve elektromanyetik parazit oluşturmadan motorun giriş terminallerindeki frekansı değiştirerek hızını düzenlemek mümkün hale geldi.

Bir VF sürücü kullanmanın bir nedeni, elektrik tüketimini azaltırken, kullanıcının motoru uygun bir şekilde başlatıp durdurmasını, yönünü tersine çevirmesini, hızını kontrol etmesini ve motorun çalışmasında diğer değişiklikleri yapmasını sağlamaktır. Bu komutlardan herhangi biri otomatik olarak başlatılabilir ve parametreleri programlamak ve izlemek ve teşhisleri görüntülemek mümkündür.

Bir motoru çalıştırması istendiğinde, VF sürücüsü tipik olarak düşük frekans ve voltajda güç sağlar. Doğrudan çevrimiçi yolverme özelliğine sahip bir motorda görülen yüksek ani akım yoktur. Motor dönmeye başladığında, çalışma hızına ulaşılana kadar voltaj ve frekans düzgün kontrollü bir oranda artırılır. Bu prosedür, sık çalıştırmalar varsa önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar. Ek olarak, mekanik ve elektrikli bileşenlerde daha az aşınma olacaktır. Aynı mantık, yumuşak rampalı yavaşlamanın fayda sağlayabileceği durumlarda motoru durdurmak için de geçerlidir.

Düşük hızda çalıştırma bir seçenek olduğunda ek güç kullanımı ve makine aşınması tasarrufu sağlanır. Örneğin, bir havalandırma fanı için VF sürücüsü, ortam sıcaklığı belirli bir seviyenin altına düştüğünde veya ekipman daha az aktif olduğunda, bu koşullardan herhangi biri daha az ısıya neden olduğunda daha düşük bir hızda çalışacak şekilde programlanabilir.

Bir VF sürücüsünü kullanmanın diğer bir nedeni, amaçlanan uygulama için değişken hızlara ihtiyaç duyulmasıdır. Bir asansör motorunun birden fazla hızda çalışması gerekir ve yumuşak rampalı geçişler istenir. Bu durumlarda VF sürücüler kullanılır ve bunlar modası geçmiş dişli kutusu veya çoklu kasnak çözümlerinden çok daha üstündür.

Operatör arayüzüne sahip bir VF sürücüsü, arıza durumunda teknisyene neden hakkında bilgi verebilen ve önerilen çözümleri gösterebilen faydalı tanılama sağlar. Alfanümerik okuma bir hata kodu görüntüler. Genellikle orijinal kurulumun bir parçası olarak verilen kullanıcı kılavuzu anahtarı sağlayacaktır. Bu kılavuz eksikse, üreticinin web sitesinden ücretsiz olarak indirilebilir olmalıdır. Önleyici bakım programının bir parçası olarak, her makine odasında doğru kılavuzun kopyalarının bulunması ve bakım atölyesinde dosyalanması önerilir.

Motoru sürücünün bir parçası olarak saymazsak, VF sürücüsü, güç aktarma sistemini oluşturan ana bölümlere sahiptir. Ön uç, AC'den AC'ye VF sürücüsü için gerekli olan bir tam dalga doğrultucudan oluşur. (Ayrıca bir güneş fotovoltaik sisteminde olduğu gibi elektrik beslemesi DC olduğunda kullanılan DC-AC VF sürücüsü gibi bir şey de vardır.) Genel kurulum üç fazlı giriş ve üç fazlı çıkıştır. üç fazlı asenkron motor, ancak bazen tek fazlı ekipman kullanılır ve bazen motor özel uygulamalar için senkronizedir (endüksiyonsuz). Yarım dalga doğrultucu kullanılabilir, ancak mevcut gücün daha az verimli kullanılmasını sağlar ve çıkışın filtrelenmesi daha zor olur.

Sürücü içindeki ikinci aşama DC veriyoludur. İki ağır iletken, doğrultulmuş gücü iletir. Bu aşamanın bir kısmı, DC bara boyunca şöntlenen bir veya daha fazla kapasitörden oluşur. Bir kapasitör, DC'ye dalgalı bir voltaj seviyesinden çok daha fazla empedans sunduğundan, kapasitör, aksi takdirde doğrultucu çıkışında öne çıkacak olan dalgalanmayı filtreleme amacına hizmet eder. Bu sürece yardımcı olmak için DC bara içine seri olarak bir endüktif bobin yerleştirilebilir. Amaç saf DC elde etmektir. DC barasında ne kadar az dalgalanma olursa, sistem o kadar iyi performans gösterecektir.

DC barası, her biri seri olarak bağlanmış iki cihazdan oluşan üç paralel bağlı dizi olarak yapılandırılmış altı katı hal cihazı içeren evirici aşamasını besler. Motora giden üç fazlı çıkış, her biri seri dizilerden birinin orta noktasına bağlı üç iletken tarafından taşınır. Evirici aşamasının cihaz konfigürasyonu ve kablolamasının, doğrultucu aşamasınınkilere çok benzediğine dikkat edin. VF sürücüsü, girişinde üç akım taşıyan hat ve çıkışında üç akım taşıyan hat ile simetrik olarak görselleştirilirse ve DC barası ortada ise, bir multimetre ve/veya bir osiloskop kullanarak sorun giderme büyük ölçüde basitleştirilmiş olacaktır. .

Katı hal cihazları, bir modül içine yerleştirilebilir veya önemli ısı alıcıları olan ayrı bileşenler olabilir. Bir zamanlar, yarı iletken cihazlar silikon kontrollü doğrultuculardı, ancak 1980'lerin ortalarından beri, yalıtılmış kapılı bipolar transistör (IGBT), VF-sürücü invertör aşamasında olağan bileşen haline geldi. Bu her yerde bulunan aktif cihazlar, çok yüksek giriş empedansı ile karakterize edilir. Sonsuz küçük akım çekerler ve bu nedenle kontrol devresi tarafından neredeyse görünmezdirler.

IGBT, teknisyenin gövdesindeki statik yük veya topraklanmamış bir alet tarafından yok edilebileceğinden, kullanılırken büyük özen gösterilmelidir. Bu tür yedek cihazlar genellikle iletken köpük içinde paketlenmiş olarak gönderilir, böylece köpüğe sokulan uçlar birbirine şöntlenir ve statik bir voltaj farkı elde edemez. Montaja kadar bu ambalajda muhafaza edilmelidir.

Hem doğrultucu hem de evirici aşamalarının kablo düzenlemeleri, aktif bileşenlerin kontrol edilmesini kolaylaştırır. İlk olarak, tüm güç sonlandırmaları (giriş, çıkış ve motorda) gevşeklik veya korozyon açısından inceleyin. Aktif bir bileşenin (kapasitör veya indüktör) yanmış veya bozulmuş görünüp görünmediğini görmek için bunları görsel olarak inceleyin. Giriş voltajı, her üç bacak için de aynı olmalıdır (%5'ten fazla olmayan bir farkla) ve kesinlikle bir düşme fazı olmamalıdır. Motor kapatıldığında, her bir bacak çifti arasında tek tip DC direnci ve her bacağın toprağa karşı çok yüksek megohm direnci olmalıdır.

VF sürücü bileşenlerini kontrol etmek için üniteyi kapatın. Büyük elektrolitik kapasitörlerin, ekipmanın güç kaynağıyla bağlantısı kesildikten çok sonra bile ölümcül elektrik enerjisi tutabileceğini unutmayın. Bu voltajın nasıl alınacağını ve ölçüleceğini bilmiyorsanız VF sürücüsü üzerinde çalışmayın.

Multimetreniz "diyot kontrolü" işlevine sahipse, bu modu kullanmak daha iyidir, çünkü gerçek voltaj düşüşünü (sahte direnç yerine) ohmmetre yanlılık sağlayarak ölçer. Negatif multimetre probunu pozitif DC barasına bağlayın. Ardından, art arda üç giriş terminalinin her birine pozitif proba dokunun. Her bir bacak ile pozitif DC bara arasında küçük bir ileri-gerilim voltajı düşüşü görüyorsanız, şimdiye kadar çok iyi. Ardından, probları ters çevirin. Aynı ileri yönlü voltaj düşüşünü görüyorsanız, VF sürücüsünün bu kısmı iyidir. Kısa bir işaret, doğrultucuda bir veya daha fazla arızalı diyot bulunduğunu gösterir. Bir açık okursanız, açık bir şarj direnci arayın. Bu ön prosedür bir sorun olduğunu gösteriyorsa, tek tek bileşenler kontrol edilmelidir.

Çıkış aşaması da benzer şekilde kontrol edilir. Pozitif probu negatif DC barasına bağlayın ve negatif proba sırayla çıkış terminallerinin her birine dokunun. İleriye dönük bir voltaj düşüşü arayın. Ardından, negatif probu pozitif DC barasına ve pozitif probu çıkış terminallerinin her birine dokundurun. Yine, ileri yönlü voltaj düşüşünü arayın. Kısa okursanız, invertör aşaması arızalıdır. Bir açık, invertör hasarını veya atmış bir DC bara sigortası olduğunu gösterir. Durum buysa, ona başka bir sigorta atmamak ve en iyisini ummak daha iyidir. Ağır akım akışına neden olan bir arıza olasılığı yüksektir ve sigorta diğer bileşenleri hasardan korumuştur. En iyi yaklaşım, altta yatan kusuru saptamak için her türlü çabayı göstermektir. Bara kapasitörlerini kontrol etmek için pozitif ve negatif bara iletkenleri arasında bir ohm kontrolü yapın. Kısa görmemelisin.

Bir osiloskop ile daha gelişmiş testler yapılabilir. İlk olarak, girişe bakın: güç kaynağı sorunları, ekipman tesisi genelinde zarar verebilecek kötü oluşturulmuş sinüs dalgalarına veya harmoniklere neden olabilir. Ardından, DC barasındaki voltaja bakın: önemli bir dalgalanma olmayan güzel, temiz bir DC olmalıdır. DC barasında bir AC bileşeni varsa, evirici aşaması düzgün çalışmayacaktır.

Öğrenme-Takviye Soruları

www.elevatorbooks.com veya sf.95'de çevrimiçi olarak bulunan Sürekli Eğitim Değerlendirme Sınavına çalışmak için aşağıdaki öğrenme-pekiştirme sorularını kullanın. Bu konunun XNUMX.
♦ Asenkron motorların avantajları nelerdir?
♦ DC motorda komütatörün iki işlevi nedir?
♦ Bir senkron motorun hızını hangi iki faktör belirler?
♦ Bir asenkron motor için "kayma" neden gereklidir?
♦ Neden bir VF-sürücü/motor kombinasyonunu çalıştırmak düz bir AC motordan daha ucuzdur?

Sürücü çıkışındaki veya motor terminallerindeki voltajlara bakın. Çok daha yüksek frekans taşıyıcı dalganın üzerine bindirilen sinüzoidal darbe, yüksek endüktif motor yüküne bağlandığında, motorun hızını düzenlemek için gerektiği gibi değişmesi gereken bir sinüs dalgası akımı oluşturur.

VF-Sürücüler-Şekil-2
Asenkron motor, bir analog sinüs dalgası veya ona çok yaklaşan bir dijital işleme üzerinde gelişir.
İlgili Etiketler
Sponsor
Sponsor

David Herres, New Hampshire Master Elektrikçi lisansına sahiptir ve bu eyaletin kuzey kesiminde uzun yıllar elektrikçi olarak çalışmıştır. ELEVATOR WORLD, Electrical Construction and Maintenance, Cabling Business, Electrical Business, Nuts and Volts, PV Magazine, Electrical Connection, Solar Connection, Solar Industry Magazine, Fine gibi dergilerde yazılar yazarak 2006 yılından itibaren yazmaya ağırlık vermiştir. HomeDergi ve Mühendislik Haberleri oluşturma.

Asansör Dünyası | Şubat 2014 Kapak

kitapçık

Sponsor
Sponsor