Değişken Frekanslı Sürücüler
Değişken Frekanslı Sürücüler (VFD): Nasıl Çalışır ve Uygulamaları
Günümüzde elektrik motorları, günlük yaşamımızın birçok farklı alanında kullanılmaktadır. Ancak bu motorların optimal tork ve hızı sağlayabilmesi için doğru miktarda elektrik enerjisine ihtiyaç duyarlar. Elektrik motorlarını kontrol etmek için Değişken Frekanslı Sürücüler (VFD) kullanılır. Bu cihazlar, AC akımını güç kaynağından DC akıma dönüştürmek için kullanılır. Bu makalede, VFD’lerin nasıl çalıştığına ve önemine dair detaylı bilgilere yer vereceğiz.
VFD’lerin Tarihçesi
VFD’lerin kökleri, Nikola Tesla’nın 1887’de üç fazlı AC motorunu patente almasıyla başlar. Bu motorlar, Thomas Edison’ın DC motorlarına göre daha verimli ve dayanıklı olmasına rağmen, AC motor hızının kontrolü zordu. Bu nedenle, DC motorlara olan bağımlılık devam etti. Ancak, teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, VFD’lerin kullanım alanı giderek genişledi. Kontrol donanımının ve mikroişlemcilerin gelişimi sayesinde, VFD’ler çok yönlülük sağladı ve motorlara daha az yük bindirdi.
VFD Bileşenleri ve İşlevleri
VFD’ler, Dönüştürücü, DC Bağlantısı, İnverter, Kontrol Mantığı ve Kullanıcı Arayüzü olmak üzere 5 ana bileşenden oluşur.
Dönüştürücü
Dönüştürücü, AC gerilimini DC gerilime dönüştürmeye yardımcı olan bir bileşendir. Dönüştürücü, birbirine paralel bağlı olan birden fazla diyottan oluşur ve sadece akımın bir yönde akmasına izin verir. Dönüştürücüden geçen elektrik, DC gerilime dönüştürülünceye kadar çevrilen bir döngüden geçer.
DC Bağlantısı
DC Bağlantısı, filtre bobinleri ve kondansatörlerden oluşan bir filtreleme bölümüdür. DC Bağlantısı, önceki adımdaki doğrultucu devresinden elde edilen dalgalı DC gerilimini düzleştirmek için kullanılır. Süzülen çıkış, inverterin girişine beslenir.
İnverter
İnverterin amacı, DC bağlantısının çıkışını, yani süzülen DC gerilimini tekrar AC’ye dönüştürmektir. İnverter, değişken gerilimli, değişken frekanslı çıkışı motora kontrol etmek için kullanılır. İnverter, elektrik akışını kontrol etmek için çift olarak bağlı IGBT anahtarlarından oluşur. Bu genellikle bir mantık kontrol cihazına bağlıdır ve operatörün motora gerilim ayarlamasına olanak tanır. Darbeli genlik modülasyonu ile elektrik akışının yolunu kontrol ederek DC kaynağından AC gerilim üretilebilir.
Kullanıcı Arayüzü
Optimal güç kullanımı veya enerji tasarrufu sağlamak için VFD’yi yapılandırmak için bir kullanıcı arayüzüne ihtiyaç vardır. Kullanıcı arayüzü, VFD’ye bağlanan bir kontrol panelidir ve manuel kullanıcı girişine izin verir. Bunlar, klavyeden LCD dokunmatik ekranlara kadar değişebilir. Yeni sistemler Bluetooth kablosuz kontrol panelleri sunar.
Kontrol Mantığı
Kullanıcı tarafından belirlenen ayarlar, Kontrol mantığı tarafından yorumlanır. Kontrol mantığı, VFD’nin kullanıcı arayüzü ve motor üzerindeki geri bildirim cihazı ile iletişim kurabilmesi için gereken yazılımdır. Yazılım genellikle bir durum diyagramına dayanır ve bir görevi başlamadan bitirmek için belirli bir dizi izler. Bu, VFD’nin tamamen otomatik olmasını sağlar.
VFD’lerin Önemi ve Faydaları
VFD’ler temel olarak AC gerilimini daha stabil bir akıma dönüştüren bir rafineri gibidir. DC’ye dönüştürülerek daha da rafine edilebilir ve sonra AC olarak tekrar gönderilebilir. Gönderilen bu gerilim, geleneksel sinüzoidal form yerine kare şeklindedir, bu da akımın kademeli olarak verilmesine olanak tanır. VFD’lerin diğer bazı faydaları şunları içerir:
- Enerji tüketiminin azalması
- Kullanıcı dostu olması
- Yüksek güç çıkışı
- Tork ve hız kontrolü
- Motor için yumuşak başlatıcıya ihtiyaç duyulmaması
VFD’ler, elektrik ve motor kontrollü sistemlerde geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu sistemler, gücün gerektiğinde korunması için güç düzenlemeye ihtiyaç duyar.
Basınç Artırıcı Pompalar
Otel gibi ticari veya büyük binalar, tuvaletler ve duşlar dahil olmak üzere tüm birimlere yeterli yüksek su basıncına sahip olmak için bir basınç artırıcı pompa kullanır. Basınç kontrol vanalarına göre VFD’ler daha iyi bir alternatif olabilir, çünkü daha iyi enerji tasarrufu sağlar ve bakım maliyetlerini ortadan kaldırır.
HVAC Sistemleri
VFD’ler, HVAC sistemlerinde uzun yıllardır kullanılmaktadır. Geleneksel olarak kapasite modülasyonu için kullanılmış olsalar da, son yıllarda fan ve pompa dengelemesi, ekipman izleme ve pik yük koşullarında ekipman enerji tüketimini azaltma gibi amaçlarla da kullanılmaktadır. VFD’ler, motoru başlatmak için daha az enerji gerektirdikleri için HVAC sistemlerinin bileşenlerinin aşınmasını azaltmaya yardımcı olabilir.
PLC’ler ve VFD’ler
VFD’ler, motor hızını ayarlamak için bir kullanıcının arabirim sağlayan bir arayüze ihtiyaç duyar. PLC’ler veya hatta DCS sistemleri, bir motorun çalışacağı sürücü hızını otomatik olarak ayarlayarak bir VFD’yi uzaktan kontrol etmek için kullanılabilir. PLC’ler ayrıca operatörün motor hızını manuel olarak ayarlamasına izin veren bir insan makine arayüzü (HMI) ile bağlanabilir. Bu, daha fazla elektrik gerektiğinde sürekli gerilim çıkışına olanak sağlar.
VFD’lerin HVAC ve elektrik endüstrisinde yaygın ve güvenilir bir şekilde kullanılmasıyla, elektrik teknisyenleri ve otomasyon teknisyenleri, VFD’lerin nasıl çalıştığını ve uygulamalarını anlamaları durumunda fayda sağlarlar.
