Motor sürücüsü - Motor drive
Motor sürücüsüveya basitçe sürücü, makinelerin hızını kontrol etmek için kullanılan ekipmanları açıklar. Montaj hatları gibi birçok endüstriyel işlem, farklı ürünler için farklı hızlarda işlemelidir. Proses koşullarının bir pompa veya fandan akışın ayarlanmasını gerektirdiği durumlarda, sürücünün hızının değiştirilmesi, akış kontrolü için diğer tekniklerle karşılaştırıldığında enerji tasarrufu sağlayabilir.
Hızların önceden ayarlanmış birkaç farklı aralıktan seçilebildiği durumlarda, genellikle sürücünün ayarlanabilir hız olduğu söylenir. Çıkış hızı bir aralıkta kademesiz olarak değiştirilebilirse, sürücü genellikle şu şekilde adlandırılır: değişken hız.
Ayarlanabilir ve değişken hızlı sürücüler tamamen mekanik olabilir ( varyatörler ), elektromekanik, hidrolik veya elektronik.
Elektrik motorları
AC elektrik motorları, motordaki stator kutup çifti sayısına göre belirlenen sabit hızda çalıştırılabilir ve Sıklık alternatif akım kaynağının. İki, bazen üç hız elde edilecek şekilde kutup sayısını değiştirmek için stator sargısını yeniden bağlayarak "kutup değiştirme" işlemi için AC motorlar yapılabilir. Örneğin, 8 fiziksel kutbu olan bir makine, 4 veya 8 kutup çifti ile çalışmaya izin verecek şekilde bağlanabilir ve iki hız sağlar - 60 Hz'de bunlar 1800 RPM ve 900 RPM olacaktır. Hız değişiklikleri nadiren görülürse, motor başlangıçta bir hız için bağlanabilir, ardından proses koşulları değiştikçe diğer hız için yeniden bağlanabilir veya prosesin dalgalanması gerektiğinden iki hız arasında geçiş yapmak için manyetik kontaktörler kullanılabilir. Üçten fazla hız için bağlantılar ekonomik değildir.
Bu tür sabit hızlı işlem hızlarının sayısı, kutup çifti sayısı arttıkça maliyetle sınırlanır. Çok sayıda farklı hız veya sürekli değişken hız gerekiyorsa, başka yöntemler de gereklidir.
Doğru akım motorları, şönt alan akımını ayarlayarak hız değişikliklerine izin verir. Doğru akım motorunun hızını değiştirmenin bir başka yolu da armatüre uygulanan voltajı değiştirmektir.
Ayarlanabilir hızlı bir sürücü, bir elektrik motorundan ve kontrolör Bu, motorun çalışma hızını ayarlamak için kullanılır. Sabit hızlı bir motor ve sürekli olarak ayarlanabilen bir mekanik hız değiştirme cihazının kombinasyonu, aynı zamanda ayarlanabilir hızlı sürücü olarak da adlandırılabilir. Güç elektroniği tabanlı değişken frekanslı sürücüler, eski teknolojiyi hızla gereksiz hale getiriyor.
Motor sürücü kullanma nedenleri
Süreç kontrolü ve enerji tasarrufu ayarlanabilir hızlı sürücü kullanmanın iki ana nedenidir. Tarihsel olarak, proses kontrolü için ayarlanabilir hız sürücüleri geliştirildi, ancak enerji tasarrufu da eşit derecede önemli bir hedef olarak ortaya çıktı.
Hızlanma kontrolü
Ayarlanabilir hızlı bir sürücü, alternatif bir sabit hızlı çalışma moduna kıyasla genellikle daha yumuşak bir çalışma sağlayabilir. Örneğin, bir kanalizasyon kaldırma istasyonunda, kanalizasyon genellikle yerçekimi kuvveti altında kanalizasyon borularından nemli bir kuyu konumuna akar. Oradan bir tedavi sürecine pompalanır. Sabit hızlı pompalar kullanıldığında pompalar, ıslak kuyudaki sıvı seviyesi bir miktar yüksek noktaya ulaştığında başlayacak ve seviye düşük bir noktaya düştüğünde duracak şekilde ayarlanır. Pompaların açılıp kapanması, motorlarda ve güç kontrol ekipmanında elektromanyetik ve termal gerilimlerle sonuçlanan motorları başlatmak için sık sık yüksek elektrik akımı dalgalanmalarına neden olur, pompalar ve borular mekanik ve hidrolik gerilimlere ve kanalizasyon arıtma işlemine maruz kalır. süreç boyunca kanalizasyon akışındaki dalgalanmaları karşılamaya zorlanır. Ayarlanabilir hızlı sürücüler kullanıldığında, pompalar ıslak kuyu seviyesi arttıkça artan bir hızda sürekli olarak çalışır. Bu, çıkışı ortalama girişle eşleştirir ve sürecin çok daha sorunsuz çalışmasını sağlar.
Verimli ayarlanabilir hızlı sürücüler kullanarak enerji tasarrufu
Fanlar ve pompalar, endüstriyel elektrik motorları tarafından kullanılan enerjinin büyük bir bölümünü tüketir. Fanların ve pompaların değişen bir işlem yüküne hizmet ettiği durumlarda, verilen sıvı miktarını değiştirmenin basit bir yolu, artan basınç düşüşü ile işlemdeki akışı azaltan fanın veya pompanın çıkışında bir damper veya valf kullanmaktır. Ancak bu ek basınç düşüşü enerji kaybını temsil eder. Bazen, aksi takdirde kaybedilen bu enerjiyi geri kazandıran bir cihaz takmak ekonomik olarak pratiktir. Pompa veya fan üzerinde değişken hızlı sürücü ile besleme, talebe uyacak şekilde ayarlanabilir ve fazladan kayıp oluşmaz.
Örneğin, bir fan doğrudan sabit hızlı bir motorla çalıştırıldığında, hava akışı sistemin maksimum talebi için tasarlanır ve bu nedenle genellikle olması gerekenden daha yüksek olacaktır. Hava akışı, bir sönümleyici ancak fan motor hızını doğrudan düzenlemek daha verimlidir. Takiben yakınlık yasaları, hava akışının% 50'si için değişken hızlı motor, giriş gücünün (Amper) yaklaşık% 20'sini tüketir. Sabit hızlı motor, akışın yarısında hala giriş gücünün yaklaşık% 85'ini tüketir.
Sürücü türleri
Bazı ana taşıyıcılar (içten yanmalı motorlar pistonlu veya türbinli buhar motorları, su çarkları ve diğerleri) sürekli olarak değiştirilebilen (yakıt oranını veya benzer araçları ayarlayarak) bir dizi çalışma hızına sahiptir. Ancak, hız aralığının uç noktalarında verimlilik düşük olabilir ve ana hareket ettirici hızının çok düşük veya çok yüksek hızlarda muhafaza edilememesinin sistem nedenleri olabilir.
Elektrik motorları icat edilmeden önce, su çarkları ve buhar motorları tarafından sağlanan mekanik gücü kontrol etmek için mekanik hız değiştiriciler kullanılıyordu. Elektrik motorları devreye girdiğinde, hızlarını kontrol etme araçları neredeyse anında geliştirildi. Günümüzde, endüstriyel tahrikler pazarında çeşitli mekanik tahrikler, hidrolik tahrikler ve elektrikli tahrikler birbirleriyle rekabet etmektedir.
Mekanik sürücüler
İki tür mekanik sürücü, değişken hatveli sürücüler ve çekiş sürücüleri vardır.
Değişken hatveli tahrikler, bir veya her iki kasnağın hatve çapının ayarlanabildiği kasnak ve kayış tahrikleridir.
Çekiş tahrikleri gücü, eşleşen metal silindirlere karşı çalışan metal silindirler aracılığıyla iletin. Giriş / çıkış hız oranı, temas yolunun çaplarını değiştirmek için silindirleri hareket ettirerek ayarlanır. Birçok farklı silindir şekli ve mekanik tasarım kullanılmıştır.
Hidrolik ayarlanabilir hızlı sürücüler
Üç tür hidrolik tahrik vardır, bunlar: hidrostatik tahrikler, hidrodinamik tahrikler ve hidroviskoz tahrikler.
Bir hidrostatik tahrik bir hidrolik pompa ve bir hidrolik motordan oluşur. Pozitif deplasmanlı pompalar ve motorlar kullanıldığından, pompanın veya motorun bir devri, hız veya hızdan bağımsız olarak deplasman tarafından belirlenen ayarlanmış bir sıvı akışı hacmine karşılık gelir. tork. Hız, bir valf ile sıvı akışını düzenleyerek veya pompanın veya motorun yer değiştirmesini değiştirerek düzenlenir. Birçok farklı tasarım varyasyonu kullanılmıştır. Bir eğik plâka sürücü bir eksenel pistonlu pompa ve / veya eğik plaka açısının yer değiştirmeyi ayarlamak ve böylece hızı ayarlamak için değiştirilebildiği motor.
Hidrodinamik sürücüler veya sıvı kaplinleri Sabit hızlı giriş mili üzerindeki bir pervane ile ayarlanabilir hızlı çıkış mili üzerindeki bir rotor arasında torku iletmek için yağ kullanın. tork dönüştürücüsü bir arabanın otomatik şanzımanında hidrodinamik bir tahriktir.
Bir hidroviskoz sürücü, benzer bir diske veya çıkış şaftına bağlı disklere bastırılan giriş şaftına bağlı bir veya daha fazla diskten oluşur. Tork, diskler arasındaki bir yağ filmi vasıtasıyla giriş milinden çıkış miline iletilir. Aktarılan tork, diskleri birbirine bastıran bir hidrolik silindirin uyguladığı basınçla orantılıdır. Bu etki, bir el çantası, benzeri Hele-Shaw debriyajı veya değişken hızlı bir sürücü olarak, örneğin Beier değişken oranlı dişli.
Sürekli değişken şanzıman (CVT)
Mekanik ve hidrolik ayarlanabilir hızlı sürücüler genellikle iletim veya sürekli değişken şanzımanlar araçlarda, tarım ekipmanlarında ve diğer bazı ekipman türlerinde kullanıldıklarında.
Elektrikli ayarlanabilir hızlı sürücüler
Kontrol türleri
Kontrol, manuel olarak ayarlanabilir anlamına gelebilir - bir potansiyometre veya doğrusal salon etkisi cihaz (toza ve yağa daha dayanıklıdır) veya örneğin bir rotasyonel detektör kullanılarak otomatik olarak kontrol edilebilir. Gri kod optik kodlayıcı.
Sürücü türleri
Üç genel elektrikli sürücü kategorisi vardır: DC motoru sürücüler, girdap akımı sürücüler ve alternatif akım motoru sürücüler. Bu genel türlerin her biri ayrıca çeşitli varyasyonlara ayrılabilir. Elektrikli sürücüler genellikle hem bir elektrik motoru hem de bir hız kontrol ünitesi veya sistemi içerir. Dönem sürücü genellikle kontrolöre motorsuz uygulanır. Elektrikli sürücü teknolojisinin ilk günlerinde elektromekanik kontrol sistemleri kullanıldı. Daha sonra, elektronik kontrolörler çeşitli tipte vakum tüpleri kullanılarak tasarlandı. Uygun katı hal elektronik bileşenleri kullanıma sunulduğunda, yeni kontrolör tasarımları en son elektronik teknolojisini içeriyordu.
DC sürücüler
DC sürücüler DC motoru hız kontrol sistemleri. Bir DC motorun hızı, armatür voltajıyla doğru orantılı olduğundan ve motor akısı (alan akımının bir fonksiyonu olan) ile ters orantılı olduğundan, hızı kontrol etmek için armatür voltajı veya alan akımı kullanılabilir. Çeşitli DC motor türleri aşağıda açıklanmıştır. elektrik motoru makale. Elektrik motoru makalesi ayrıca çeşitli DC motor türleri ile kullanılan elektronik hız kontrollerini açıklar.
Eddy akımı sürücüleri
Bir girdap akımı sürücü (en yaygın marka isimlerinden birinin ardından bazen Dinamik sürücü olarak adlandırılır) sabit hızlı bir motordan (genellikle bir endüksiyon motoru ) ve bir girdap akımı kavraması. Debriyaj, sabit hızlı bir rotor ve küçük bir hava boşluğu ile ayrılmış ayarlanabilir hızlı bir rotor içerir. Bir alan bobinindeki doğru akım, onu belirleyen bir manyetik alan üretir tork giriş rotorundan çıkış rotoruna iletilir. Kontrolör, debriyaj akımını değiştirerek kapalı döngü hız düzenlemesi sağlar ve sadece debriyajın istenen hızda çalışması için yeterli torku iletmesine izin verir. Hız geri beslemesi tipik olarak entegre bir AC takometre aracılığıyla sağlanır.
Girdap akımı sürücüleri, kayma enerjisinin tümü mutlaka ısı olarak dağıtılan kayma kontrollü sistemlerdir. Bu tür sürücüler bu nedenle genellikle daha az verimlidir AC / DC-AC dönüşümü tabanlı sürücüler. Motor, yükün gerektirdiği torku geliştirir ve tam hızda çalışır. Çıkış mili yüke aynı torku iletir, ancak daha yavaş bir hızda döner. Güç, hız ile çarpılan torka orantılı olduğundan, çıkış gücü, çıkış hızı çarpı çalışma torku iken, giriş gücü motor hızı çarpı çalışma torku ile orantılıdır. Motor hızı ile çıkış hızı arasındaki farka kayma hızı. Kayma hızı ve çalışma torku ile orantılı güç, debriyajda ısı olarak dağıtılır. Değişken hızlı uygulamaların çoğunda değişken frekanslı sürücü tarafından aşılmış olsa da, girdap akımı kavraması, damgalama presleri, konveyörler, kaldırma makineleri gibi sık sık durdurulan ve başlatılan yüksek ataletli yüklere motorları bağlamak için hala sıklıkla kullanılmaktadır. ve mekanik debriyaj veya hidrolik şanzımandan daha az bakımla kademeli çalıştırmaya izin veren bazı daha büyük takım tezgahları.
AC sürücüler
AC sürücüler alternatif akım motoru hız kontrol sistemleri.
Bir kayma kontrollü yara rotoru endüksiyon motoru (WRIM) sürücüsü Stator barasına geri beslenen kayma gücünü elektronik olarak geri kazanarak veya rotor devresindeki harici dirençlerin direncini değiştirerek rotor kayma halkaları aracılığıyla motor kaymasını değiştirerek hızı kontrol eder. Girdap akımı sürücüleriyle birlikte, direnç tabanlı WRIM sürücüler popülerliğini kaybetti çünkü AC / DC-AC tabanlı WRIM sürücüler ve yalnızca özel durumlarda kullanılır.
Kayma enerjisi geri kazanım sistemleri, enerjiyi WRIM'in stator veri yoluna geri döndürür, kayma enerjisini dönüştürür ve onu stator beslemesine geri besler. Bu tür geri kazanılan enerji, aksi takdirde direnç tabanlı WRIM sürücülerinde ısı olarak boşa harcanacaktır. Kayma enerjisi geri kazanımı değişken hızlı sürücüler, büyük pompalar ve fanlar, rüzgar türbinleri, gemide tahrik sistemleri, büyük hidro pompalar / jeneratörler ve yardımcı enerji depolama volanları gibi uygulamalarda kullanılır. Elektromekanik bileşenler kullanan erken kayma enerjisi geri kazanım sistemleri AC / DC-AC dönüşüm (yani doğrultucu, DC motor ve AC jeneratörden oluşan) olarak adlandırılır Kramer sürücüler, kullanan daha yeni sistemler değişken frekanslı sürücüler (VFD'ler) olarak anılıyor statik Kramer sürücüleri.
Genel olarak bir VFD en temel yapılandırmasında bir indüksiyon veya senkron motora sağlanan gücün frekansını ayarlayarak motor.
Değiştirirken VFD Hertz başına Volt (V / Hz) kontrolü kullanan standart düşük performanslı değişken torklu uygulamalarda frekans, AC motorun voltaj-frekans oranı sabit tutulabilir ve gücü minimum ve maksimum çalışma arasında değiştirilebilir baz frekansına kadar frekanslar. Temel frekansın üzerinde ve dolayısıyla azaltılmış V / Hz oranı ile sabit voltaj çalışması, azaltılmış tork ve sabit güç kapasitesi sağlar.
Rejeneratif AC sürücüler, motor hızından (bir revizyon yükü) daha hızlı hareket eden bir yükün frenleme enerjisini geri kazanma ve güç sistemine geri döndürme kapasitesine sahip bir AC sürücü türüdür.
VFD makale, çeşitli AC motor türleriyle kullanılan elektronik hız kontrolleri hakkında ek bilgi sağlar.
Ayrıca bakınız
- Sürekli Değişken Şanzıman
- Rejeneratif değişken frekanslı sürücüler
- Değişken frekanslı sürücü
- DC enjeksiyonlu frenleme
- Çift beslemeli elektrikli makine
Referanslar
- Spitzer, David W. (1990). Değişken Hızlı Sürücüler. Instrument Society of America. ISBN 1-55617-242-7.
- Campbell, Sylvester J. (1987). Katı Hal AC Motor Kontrolleri. New York: Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-7728-X.
- Jaeschke, Ralph L. (1978). Güç İletim Sistemlerinin Kontrolü. Cleveland, OH: Penton / IPC.
- Siskind, Charles S. (1963). Endüstride Elektrik Kontrol Sistemleri. New York: McGraw-Hill, Inc. ISBN 0-07-057746-3.