87 Hz Motor Neden yapılır?

Şebeke frekansımız olan 50Hz besleme frekansına göre etiketlenmiş ve gücü belirlenmiş bir trifaze asenkron elektrik motorunu, etiket gücünden √(3) yani yaklaşık 1.7 kat daha güçlü bir motor olarak kullanma imkanı sağlamak için, bir başka şekilde söylersek: Motoru 87Hz’e kadar çıkış torkunda düşme olmadan hızlandırabilmek için yapılır.

Trifaze asenkron elektrik motorlarında etiket hazırlama:

Motorların çok büyük bir kısmının etiketinde (şebeke frekansımız olduğu için…) 50Hz’e göre çalışma gücü, devir hızı, torku, verimi vb. bilgiler yazar. Ancak bu aslında motorun çalışabileceği sonsuz bir uzayda sadece tek bir noktadır. Bir motorun gerçekten de sayısız farklı frekans ve voltaj ile beslenmesine karşılık, sayısız etiketi olabilir! Biz sadece dünya standartları olan 50/60Hz besleme frekansına göre hazırlanmış etiketleri görmeye alışığız. Halbuki bir frekans konvertörü (sürücü, inverter, hız kontrol cihazı adlarıyla da anılır…) kullanıldığında belirli sınırlar dahilinde olmakla beraber gerçekten de bir motora pratik olarak sonsuz farklı çalışma noktasında bulunma imkanı verilmiş olur. Bir motorun etiketinde yazan Voltaj / Frekans oranı değiştirilmeden farklı bir frekans/voltaj ile besleme yapıldığında motorun çıkış torku değişmez. Örneğin 50Hz’de 400V isteyen bir motora 25Hz’de 200V verirsek, yada aynı motora 100Hz’de 800V verirsek çıkış torku değişmez – gibi… Bu durumda çıkış torku sabit kalırken, değişen besleme frekansı ile doğru orantılı bir şekilde motorun devir hızı değişir. Örneğin 25Hz ile besleniyorsa, 25/50 = 0.5 yani motor artık yarı devrinde döner. Bu motor 50Hz’de 1500 devirli bir motor ise, 25Hz’de artık 750 devirli bir motor olmuştur…

87Hz ‘Numarasına’ geçmeden önce standart çözüme bakış:

Bir motor, etiketinde yazan Besleme voltajı ve besleme frekansı oranı aynı tutulduğu sürece çıkış milindeki torku değişmez – demiştik…

Hız kontrol cihazları hakkında ön bilgi: Standart sürücüler, kendi besleme voltajının üzerinde bir gerilimi, çıkışına bağladığımız yani devrini kontrol ettiğimiz motora veremez. Örneğin 400V ile beslenen bir hız kontrol cihazı, dolayısıyla çıkışına en fazla 400V verebilmektedir. Hatta bir çok hız kontrol cihazının etiketine bakarsanız bu durumdan dolayı (eğer girişi 400V ise) çıkış voltajını 0 .. 400V olarak verir. 400V üzerinde voltaj veremez ancak altında herhangi bir voltaj verebilmektedir

Bu durumda, yukarıdaki kolay matematik olması açısından yarı ve iki katı olmak üzere bahsettiğimiz iki örneğe tekrar dönersek:

Motor etiketi: 50Hz 400V standart raftaki tipik bir motor için senaryolar:

• Senaryo 1 – Hız düşümü:
  Bu motora 400V beslemeli bir sürücü, 25Hz 200V verebilir. Bu durumda motor yarı devrinde döner ve tork kaybına da uğramaz. Yükün dönmesini sağlayan temel fiziksel büyüklük (zaman zaman sanılanın aksine motorun gücü değil!) motorun çıkış torkudur. Düşük devirde tork düşümü olmadığı için pratik söylemek gerekirse yükün dönebileceği garanti denebilir.
•  Senaryo 2 – Hız artımı:
  Yine bu motora 400V beslemeli bir sürücü ile 100Hz verebiliriz ancak(!) sürücünün giriş gerilimi 400V olduğu için sürücü de motora maalesef 800V veremeyecektir, ancak yapabildiğinin en iyisini yapacak ama sadece 400V verecektir. Kısaca özetlersek; motor (torku düşmesin diye) 100Hz’de 800V istemesine rağmen sürücümüz ancak 400V verebilmektedir. 100Hz çalışmada kendince düşük voltajla beslenmiş motorumuzda ise çıkış torku düşmek zorundadır. Tork düşümü olduğu için artık aynı yükün bu hızda dönüp dönmeyeceği garanti edilemez. Ancak bu çalışma noktası baştan düşünülerek ona göre bir seçim yapılmışsa sistem sağlıklı çalışmaya devam edebilir…

Dolayısıyla; çıkış torkundan kaybetmemek adına sürücüler ile motorun hızını azaltmakta bir problem yokken, nominal frekansın üzerine (50Hz’in üzerine) hızlandıkça motorun çıkış torku düşer!

Tork düşerse ne olur:

Motorun ucuna bağlı mekanik yükü döndürebilme kabiliyeti sanıldığının aksine motorun gücü değil, motorun torkudur. 50Hz’in üzerine çıktıkça motorun torku düşmektedir… Bir nokta gelir ki artık motorun düşen bu çıkış torku yükü çeviremeyecek kadar azalmıştır ve bu durumda motor teknik tabiri ile ‘devrilir’, sahada yaygın kullanımı ile söylersek ‘motor bayılır’ ve durur.

87Hz Numarası:

Bir standart motorun üzerinde üçgen ve yıldız bağlantı durumunda göre iki voltaj değeri yazar. Örneğin 50Hz, 230VD/400VY: Bu motor bize şunu demektedir: 50Hz bir besleme varsa ve besleme voltajı trifaze 230V ise beni üçgen bağlayınız, besleme voltajı 400V ise de beni yıldız bağlayınız…

Biz ise şunu yapabiliriz. 400V beslemeli (yani çıkışına 400V verebilen) bir frekans konvertörü kullanıp, bu motoru normal şartlarda yıldız bağlamamız gerekmesine rağmen(!), üçgen bağlayabiliriz. Tabi bunun yanı sıra, sürücümüzü de 50Hz 230V yada 87Hz 400V olarak parametrelemeliyiz. Bakınız; 400/230 oranını 50Hz ile çarparsanız 87Hz değerini bulursunuz. Bir başka deyişle, 50Hz’de 230V isteyen bir motor 87Hz’de 400V istemektedir. Bu ‘87Hz’ noktası buradan gelmektedir.

Bu şekilde 87Hz’de 400V isteyecek şekilde bağlanmış bir motorumuzu bu eğriye uygun olacak şekilde çalışacak şekilde programlamak kaydıyla 400V beslemeli bir frekans konvertörü ile beslersek, motor 87Hz’e kadar tork düşmeden hızlandırılabilir. Güç = Tork x devir hızı olduğu için de, 1.7 kat artan bir hız ancak aynı kalan bir tork değeri demek motorumuzu aslında gerçekten de 1.7 kat daha güçlü bir motormuş gibi kullanmak demektir.

Bu arada seçilen frekans konvertörünün de en az motor 50Hz’deki motor gücünün 1.7 katı kadar büyük seçilmesi gerektiğini unutmamak gereklidir. Ne de olsa enerji yoktan var, vardan yo edilemez prensibi vardır…

Genellikle 2.2kW’a kadar motorlar zaten fabrikalardan 230VD/400VY olarak çıkarlar. Bu motorlar doğası gereği 87Hz uygulamasına uygundur. Ancak daha büyük motorlarda (özel istek yoksa 400/690 olarak üretilen motorlarda) bu uygulamayı yapmak için motorları özel sargılı olarak ve 230/400 istemek gerekmektedir.

Bu bilgiler neticesinde kısaca özetlersek bir motorda 87Hz uygulaması yapmak için şu adımları takip etmek gerekmektedir.

–        Motorun 230/400 sarımlı olması gereklidir.

o   Motor üçgen yani 230V’a göre bağlanır

–        400V beslemeli sürücü kullanılır

o   Sürücü motorun etiket gücünden en az 1.7 kat daha büyük seçilir. Daha teknik konuşmak gerekirse sürücü, bu motorun üçgen akımını karşılayacak kadar büyük olmalıdır.

o   Sürücü, standart olarak (50Hz – 400V değil!) 87Hz – 400V eğrisine göre çalışacak şekilde programlanmalıdır. Bu adım unutulursa sürücü hatadan kurtulmaz, ısrar edilirse arıza oluşması kuvvetle muhtemeldir.

–        Gelecekte olası bir değişim ihtimalince yeni bir sürücü ve/veya motor kullanımı olma durumunda sisteme müdahale edecek kişiye bu uygulamanın yapıldığının bilgisini verecek şekilde sistemde işaretleme, açıklama vb. uyarılar yapılması tavsiye edilir. Çünkü örneğin inverter ileride değişir ve bu konudan haberdar olmayan bir teknisyen tarafından standart parametreleri ile çalıştırılırsa yukarıda bahsedildiği gibi sistem hatadan kurtulmaz hatta arıza sebebi olabilir…

Doğru kullanıldığında oldukça avantajlı bir uygulama olan 87Hz konusunda daha fazla bilgi almak için bizlerle irtibata geçebilirsiniz.