Otomasyon

Motorlar insanların günlük hayatta kullandığı çoğu eşyada çoğu aygıtta mevcutlar, mesela her gün evden çıkmadan kullandığımız diş fırçasında ya da evden çıkarken kullandığımız asansörde mevcut olmakla birlikte yediğimiz çikolatadan kullandığımız peçetelerin üretimine kadar her yerde kullanılmaktadır. Bu motorlar kullanıldıkları yerlere ya da kullanıldıkları amaçlara göre yapısal farklılıklar gösterebilirler bu farklılıklardan bir tanesi motorların kullandığı elektrik tipidir mesela bir diş fırçasında kullanılan ya da bir mutfak robotunda kullanılan motor dc motor iken endüstri de çikolata yapmak için kullanılan motor ac bir motor olabilir bu yazımda ben endüstride çokça kullanılan 3 fazlı ac indüksiyon motorlarından, servo motorlardan ve PMAC (kalıcı mıknatıslı ac motor)’lardan bahsedeceğim ve bu motorların belirli özellikleri üzerine bir karşılaştırma yapacağım.

1-3 fazlı asenkron motorlar

3 fazlı asenkron motorlar endüstride yaygın olarak kullanılan maliyeti uygun elektrik motorlarıdır. Kullanım yerleri olarak imalat sanayide, pompalarda, hidroforlarda, kompresörlerde, vantilatörlerde, asansörlerde, vinçler gibi birçok kullanım alanı mevcuttur. Yapısından biraz bahsedecek olursak bu motor iki ana kısımdan oluşur bunlar stator ve rotor kısımlarıdır. Stator kısmı motorun sabit olan kısmıdır, rotor ise motorun hareket eden kısmıdır. Motor hareketi stator sargılarına verilen 3 faz ac gerilimin oluşturduğu manyetik alanın içinde kalan rotorun dönmesiyle oluşur fakat bu oluşan manyetik alanın hızıyla rotor hızı bir olmadığı için manyetik alan ve rotor hızı senkron bir şekilde dönmezler motorun isminin asenkron olmasının sebebi de budur. Bu motoru sürmek için birkaç tane yol vardır. Bunları şöyle sıralayabiliriz:

  • Doğrudan yol verme
  • Yıldız/üçgen yol verme
  • Oto trafosuyla yol verme
  • Dirençle yol verme
  • Soft starter ile yol verme
  • İnvertör ile yol verme

Bu yöntemlerin çıkma sebebi asenkron motor ilk kalkışında normal çalışma akımının 6-7 katı daha fazla akım çeker fakat biz bu motora yıldız/üçgen yol verirsek motor normal çalışma akımının 2 katı fazla akım çekmiş olur ya da oto trafosuyla yol verirsek motor 1.5 katı fazla akım çekmiş olur bu yüzden motorun hem kendine hem de şebekeye zarar vermemesi için yol verme işlemleri uygulanır. Birazda bu motorların avantajları ve dezavantajları gibi konulardan bahsedelim.

Avantajları

  • Diğer motor türlerine göre çok ucuzdurlar
  • Şebekeye direkt bağlanarak çalışabilirler (Düşük güçte olanları)
  • Sürekli bir bakım istemezler
  • Yük altında devir sayıları çok değişmez
  • Hız kontrol cihazlarıyla devir sayısı kolayca ayarlanabilir
  • Bu motorlar verim sınıflarına göre %85-%97 arası değişen tam yük verimine sahip verimli motorlardır
  • Fırçalı olmadıkları için bir arc oluşturmazlar

Dezavantajları

  • Başlangıç torku düşük olduğu için yüksek başlangıç torku gerektiren uygulamalar için kullanılmaz
  • Düşük yükte çalışırken verimliliği azalır.

2-Servo motorlar

Servo motorlar geri besleme gerektiren, belirli bir açı ile dönme ve hassas konum gerektiren çoğu uygulamada bulunur. Bu motor verimi indüksiyon motorlarına göre yüksek olup indüksiyon motorlarının yapamadığı belli bir açı derecesiyle dönme işlemini yapabilen motorlardır, bunu yaparken normal bir motor kullanmasının yanı sıra ekstra olarak geri besleme için sensörleri mevcuttur. Bir servo motor alırken bakmamız gereken 3 ana husus vardır. Bunlar motorun AC veya DC mi olduğu, komütasyon türü, fırça kullanıp kullanmadığı ve rotor kısmının senkron mu asenkron mu olduğudur. AC servolarla DC servolar arasındaki temel fark hızı kontrol etme yeteneğidir. Bir DC servoda hız sabit yüke sahip besleme voltajıyla doğru orantılıyken bir AC servoda hız frekans ve statordeki kutup sayısına bağlıdır. Bunun dışında AC servolar daha yüksek akımlara dayanır, son olarak fırçalımı değil mi durumu ise fırçalı servolar daha ucuz ve çalıştırılması daha kolayken fırçasız tasarımlar daha güvenilir daha verimli ve daha az gürültülüdür. Servo motorların avantaj ve dezavantajlarından bahsedecek olursak.

Avantajlar

  • Hem döner hem de doğrusal harekelerinin kontrolü kolaydır.
  • Yüksek hızlıdır.
  • Yüksek doğruluk hassasiyetleri vardır.
  • Hızlanma zamanları kısadır.
  • Aynı boyuttaki indüksiyon motorlarına göre daha büyük tork gücüne sahiptirler
  • Kompaktırlar
  • Sıfır hızda tam tork sağlar.

Dezavantajları

  • İndüksiyon motorlarına göre daha pahalıdırlar.
  • Bir sürücü ihtiyacı vardır direkt olarak hattan beslenip çalışamaz.

3-PM Motorlar

PM motorlar diğer motorlarda olduğu gibi manyetik alanını statördeki sargılara uygulanan gerilim sayesinde oluşturur, diğer motorlardan farklı olarak PM motorun rotorunda sargı yerine mıknatıslar bulunur bu mıknatıslar sayesinde manyetik alanda dönmeye başlar. Bu mıknatısların bulunması diğer motorlara göre kayıpları azalttığı için bu motorların verimi daha yüksektir. PM motorlar senkron makinelerdir yani startorde oluşan manyetik alanın hızıyla aynı hızdadırlar. PM motorları, sürücü ve uygulama parametrelerinin motora herhangi bir hızda ne kadar tork üreteceğini belirlediği değişken veya sabit torklu uygulamalar için uygundur. Bu esneklik, PM motorları ultra yüksek motor verimliliği gerektiren değişken hızlı işlemler için de uygun hale getirir. PM motorların avantajlarından ve dezavantajlarından bahsedecek olursak.

Avantajlar

  • PM bir motor tam yük verimi bir indüksiyon motoruna göre daha yüksektir.
  • Rotorunda bobin olmadığı için ısı üretimi indüksiyon motoruna göre azdır
  • Daha kompakt ve daha az bobini olduğu için güç yoğunluğu daha fazladır.
  • PM motorda herhangi bir fırça olmadığı için bakım maliyeti düşüktür

Dezavantajlar

  • PM motor Rotoru sabit bir manyetik alana sahiptir ancak değişken manyetik alana ihtiyaç duyar, bu nedenle bu motorlar başlamak için değişken frekanslı güç kaynağına ihtiyaç duyar. Kalıcı mıknatıslı senkron motorların çalışması için bir sürücü gerekir, sürücü olmadan çalışamaz.
  • Temel olarak motorları kontrol etmenin iki yöntemi, armatür akımı kontrolü ve alan akımı kontrolüdür. Ancak bu tip motorlarda sadece stator akımını değiştirebiliriz. Bu motorda statordaki AC beslemesinde yalnızca bir kaynak vardır, bu nedenle motoru kontrol etmenin tek yolu stator üzerindeki AC beslemesini kontrol etmektir. Bu, güç elektroniği ve mikro denetleyicileri içeren karmaşık bir kontrol sistemine ihtiyaç duyar.
  • PM motorların maliyetleri indüksiyon motorlarına göre fazladır.

3 motor içinde bir özet yapılacak olursa;

İndüksiyon motorları, satın almak için en ucuz olanlarıdır, fakat uzun vadede daha fazla bakım maliyeti çıkarabilirler, yalıtımı çıkan ısıdan dolayı zarar görebilir, düşük yüklerde düşük verimlilikleri vardır. Bu dezavantajlara rağmen, bakımlı bir endüksiyon motoru, derecelendirmesinin ötesinde yıllarca çalışabilir. PM motorlara göre hız aralığı ve güç yoğunluğu düşük olsa da doğruluğu yüksektir.

Kalıcı mıknatıslı motorlar, endüksiyon motorlarından daha pahalıdır, ancak aynı zamanda çok daha kompakt ve enerji tasarrufludur ve düşük işletme maliyetleri vardır. Büyük verimlilikleri, düşük çalışma sıcaklıkları ve güçlü yapıları ile daha da öne çıkarlar. Servo motorlardan daha yavaş ve daha az hassas olmasına rağmen, PM motor, boyutuna göre torku çok yüksektir.

Servo motorlar, çok pahalı olduklarından bir proje için düşünülen son seçenektir. Buna karşılık, herhangi bir motorun en yüksek hızlarına ulaşırlar. Servo motorlar çok geniş bir voltaj aralığında çalışabilir, ancak daha düşük voltajlarda verimlilik kaybedilir. Servo motorlar diğer motorlara göre daha az fiziksel sorunla karşılaşır. Servo motorlar hızlı kalkış ve olağanüstü doğruluk sağlar.

https://www.youtube.com/watch?v=VubcSybtdI4

Yorum Yap

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.