Motor sürücüsü (Frekans konvertörü) nedir?
Otomasyon endüstrisinde frekans konvertörü, invertör, hız kontrol cihazı, drive adları ile de bilinen motor sürücüleri gelişen teknoloji ile birlikte elektrik panolarının vazgeçilmezi olmuşlardır. Oldukça geniş kullanım alanlarına sahip olan bu ürünler çok özgün bir çalışma prensibine sahiptir.
Motor sürücüsü nedir?
Motor sürücüsü asenkron motorların hızını, frekansı değiştirerek ayarlayan elektriksel ekipmandır. Asenkron motorun ortaya çıkışından bu yana, değişken frekanslı çalışma, her zaman bir gereksinim olmuştur. Bir motorun dönüş hızını değiştirmek için çıkış frekansını değiştirmek yeterlidir. Frekans konvertörü olarak da bilinen motor sürücüsü bu işi yapar.
Bu cihaz hız kontrolü yapmasının yanında üstün koruma, kontrol ve haberleşme özellikleri ile donatılmıştır.
Motor sürücüsü kullanılarak enerji tüketimi azaltılabilir, daha sıkı proses kontrolüyle üretim artırılabilir, ekipman ömrü uzatılıp, bakım masrafları azaltılabilir.
Motor sürücüsü elektrik-elektronik sektöründe ayrıca konvertör, invertör, hız kontrol cihazı, drive gibi farklı isimlerle de adlandırılmaktadır.
Motor sürücüsü ne işe yarar?
Motorun farklı hızlarda çalışması sürücüler tarafından ayarlanabilir. Sürücüler hızı değiştirirken motorun torkunu, empedansını, manyetik akısını etkilemezler. Gerekli hız komutlarının alınması ve parametre ayarlarının yapılabilmesi için üzerlerinde ekranları bulunur. Endüstride sıklıkla kullanılırlar.
Direkt, yıldız üçgen, soft starterla yol verme ve çalıştırma şekillerinde motor sabit hızda çalışır. Hızın bir kontrolü yoktur. Sürücülerde ise hız kontrol edilir. Herhangi bir AC motorun hızı, stator kutup sayısı ile ters orantılı ve besleme geriliminin frekansı ile doğrudan orantılıdır. Bu nedenle, bir AC motorun hızını değiştirmek için, frekansı veya stator kutup sayısını değiştirmemiz gerekir. Her motor için stator kutuplarının sayısı sabit olduğundan çalışma esnasında değiştirilemez. Besleme geriliminin frekansı değiştirilerek, motorun hızı değiştirilebilir. Motor hızı düşürülmek istenirse frekans azaltılır, hız artırılmak istenirse frekans artırılır.
Bir frekans invertörünün amacı, özellikle yukarıdaki parametrelere kesinlikle uyarak bir AC motorun hızını kontrol etmeyi amaçlar. Burada, motorun hızı, giriş geriliminin büyüklüğünün yanı sıra frekansın sabit bir oranda değiştirilmesiyle de değişmektedir ve böylece motor, düşük hızlarda bile sabit bir tork sağlayabilmektedir.
Sürücüler yükün gerektirdiği hız seviyesini optimum koşullarda ayarlayarak çalışırlar. Hızdaki ufak bir değişiklik bile enerji tüketimini ciddi oranda azaltabilir. Örneğin kullandığımız sürücünün bir su pompasını kontrol ettiğini düşünelim. Motor sürücüsü kullanılmadığında pompa her koşulda tam hızda çalışır. Sürücü kullanıldığında ise suyun ve ihtiyacın azaldığı zamanlarda pompa motorunun hızı azaltılarak enerji tasarrufu sağlanabilir. Dünyadaki elektrik enerjisinin %40’ının motorlarda tüketildiğini düşünürsek AC sürücülerin motor uygulamalarında verimli bir şekilde kullanılması global enerji tüketimini %10 oranında azaltabilir.
Ayrıca sürücüler kalkıştaki demeraj akımlarını da sınırladıkları için motor üzerindeki mekanik zorlanmaları da minimuma indirir. Motorun ömrünü uzattığı gibi bakım masraflarını da azaltır. Aynı zamanda motoru güvenli ve rampa aşağı yumuşak bir biçimde durdurabilirler.
Frekans konvertörleri haberleşme özellikleri sayesinde herhangi bir otomasyon sistemine kolayca adapte edilebilirler. Tüm asenkron motor tiplerinde uygulama fark etmeksizin kullanıma uygundurlar.
Peki nasıl oluyor da sabit gerilim ve frekans değişken gerilim ve frekansa dönüştürülüyor?
Motor sürücüsü çalışma prensibi
1-İlk olarak girişteki 3 fazlı AC güç doğrultucu diyotlar ile DC’ye dönüştürülür.
2-Daha sonra kondansatörler yardımı ile temiz bir DC elde edilir. DC düzeltilir.
3-En son olarak da sürücü motorun ihtiyaç duyduğu gerilim ve akımı hesaplar. DC güç tekrar AC’ye çevrilir ve motor ihtiyaç duyduğu ölçüde akım ve gerilimle çalıştırılır.
4-Sürücüler akım ve gerilimi sürekli hesaplayarak motoru ihtiyacı oranında enerjiyle çalıştırır ve enerji tasarrufu sağlanmış olur. Bu döngü sürekli devam eder.
Motor sürücüsü çeşitleri
Piyasada çok farklı markaların ürettiği birçok çeşit motor sürücüsü mevcuttur. Sürücüler kullanım alanlarına ve kabiliyetlerine göre marka içerisinde bile farklılaşmalar gösterir. Sürücü seçerken üreticilerin kataloglarındaki teknik değerler mutlaka okunmalıdır. Motor karakteristiği, gücü, kullanım alanı ile sürücü özelliklerinin eşleşip eşleşmediği kontrol edilmelidir. Koruma sınıfları, kontrol paneli özellikleri, giriş çıkış sayıları, haberleşme protokolleri, EMC uyumlulukları, parametre özellikleri modelden modele değişim göstermektedir.
Sürücüler lineer olmayan elemanlar oldukları için harmonik oluşturmaları muhtemeldir. Eğer tesisinizde harmoniklerin çok büyük problemlere yol açma durumu varsa düşük harmonikli sürücüler veya aktif filtreler kullanılabilir.
Motor sürücüler nerelerde kullanılır?
Motor sürücüleri birçok farklı uygulamada ve alanda kullanılabilmektedir. Bunlardan bazıları:
- Yiyecek ve içecek endüstrisi
- Otomotiv endüstrisi
- Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme (HVAC)
- Su ve atık su endüstrisi
- Kağıt endüstrisi
- Petrol tesisleri
- Kimyasal endüstri
- Lojistik
- Rüzgar türbinleri, hidroelektrik güç ve fotovoltaik sistemler
- Denizcilik
