Ward Leonard Sistemi

|

WARD LEONARD SİSTEMİ

LEONARD BAĞLI SERBEST İKAZLI BİR DOĞRU AKIM MOTORUNUN DEVİR SAYISI AYARI

Geniş bir saha üzerinde doğru akım motorunun devir sayısını sürekli olarak değiştirmek için Şekil 1.’de bağlantı kullanılır. Bu ayar sisteminde iş makinesini tahrik eden M motoru özel bir ayar generatörü tarafından beslenir.

Generatör motor ile doğrudan doğruya bağlıdır, endüvi devresin*de herhangi bir yolverme – yahut ayar direnci yoktur.

Generatör ve motorun ikaz sargıları, generatör ile aynı mil üzerin-de bulunan ayrı bir ikaz makinesinden beslenir. Generatör ve ikaz ma*kinesi üç fazlı bir DM senkron yahut, asenkron motorun sabit devir sayısı ile dönerler. Bu bağlantıda ikaz akımı düşürülerek generatör uç*larındaki gerilim oldukça küçük bir değere ayarlanabilir ki, artık mo*tor için bir yolverme direncine lüzum yoktur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG]

Şekil 1. Lıcnard ayarının prensip bağlantı şeması.

Lüzum hasıl olduğu zaman motorun dönüş yönü ikaz akımının polaritesi değiştirilerek çevrilebilir. Bu suretle generatör ve motor uçla*rının polaritesi de değişir ve dönüş yönü çevrilmiş olur. Bütün ayar iş*lemleri makinelerin ikaz devresinde yapıldığından ayar cihazları çok daha hafiftir.

Bu bağlantının esas üstünlüğü devir sayısının geniş bir saha içinde basit tarzda değiştirilebilme imkânıdır. Leonard bağlı orta güçlü mo*torların normal ayarında generatör gerilimini değiştirerek 6:1 ile 8:l’e kadar bir devir sayısı ayar sahası elde edilir.

Bu, ayar sahası M motorunun ikaz akımı değiştirilerek ortalama olarak 2 : l oranında büyütülebilir. Böylece toplam devir sayısı ayar sahası k 3 – 12 : l ilâ 16 : l değerine erişir.

Motor devir sayısının ayar sahası burada aşağıda bildirilen husus*larla sınırlıdır. Alan zayıflatılmasında üst sınır, daha önce gösterildiği gibi komütasyon şartları ile tesbit edilir; komütasyon devir sayısı yük*seldikçe fenalaşır. Alt taraftan ayar sahası generatörün artık magnetizması ile sınırlanmıştır. Bu sebepten düşük devir sayılarında tam yük altında endüvi devresindeki gerilim generatör gerilimi ile eşit farz olunabilir ve ufak yük değişmeleri oldukça büyük devir sayısı de*ğişimlerine ve hatta motorun durmasına yol açabilir. Bundan başka endüvi reaksiyonunun mıknatısiyeti kaldırıcı tesiri küçük devir sayı*larında motorun çalışma stabilitesine tesir eder.

Yük değişmeleri sırasında gerilim düşümünün otomatik olarak kompensasyonu devir sayısının tamamen sabit kalmasını ve böylece devir sayısı ayar sahasının önemli miktarda genişlemesini sağlar. Son zamanlarda elektromekanik regülâtörlerin kullanılması bu gibi sistemlerde devir sayısı ayar sahasına kb = 120 : l’e kadar çok daha fazla genişleme imkânı tanımıştır.

Karakteristiklerin sayısı ve bu suretle devir sayısı ayarının de*vamlılığı da generatör ikaz devresindeki direnç kademeleri sayısına bağlıdır.

Bu bağlantının moment karakteristikleri, endüvi reaksiyonu ih*mal edildiğinde, makinelerin endüvi devresindeki gerilim düşümü bü*tün karakteristikler için eşit olduğu zaman birbirine paralel olan doğ*ru hatlar gösterir. (Şekil 2.) un üst kısmındaki karakteristikler pa*ralel değildir; çünkü bunlar generatör geriliminin sabit ve fakat mo*tor fluksunun zayıflatılan değerlerine ait karakteristiklerdir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg[/IMG]

Şekil 2. Leonard bağlantıda motorun moment karakteristikleri. Bu bağlantıda gerilim yardımıyla devir sayısı ayarında karakteris*tikler, sabit gerilimli bir kaynaktan beslenen bir sönt motorun normal karakteristiğinden daha fazla eğiktirler. Bunun sebebi, motorun İM FM iç gerilim düşümünden başka ayrıca generatörün I RG iç gerilim düşümünün de hesaba girmiş olmasıdır.

Bundan dolayı generatör EG EMK’nin herhangi bir değeri için de*vir sayısı karakteristiğinin denklemi şu şekli alır :

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG] (1)

Bu sistemin moment karakteristiği denklemi

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG] (2)

den ibarettir.

Herhangi bir karakteristik için motorun boşta ideal devir sayısı nox, generatörün EMK’i EG ve motor fluksu ФM değerleriyle tayin olu*nur :

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.gif[/IMG] (3)

Boşta ideal devir sayısının üstündeki hızlarda motordan generatöre doğru olan enerjinin yönü değişerek motor generatör olarak çalı*şır. Bu sırada çevirici grubun generatörü de motor çalışma durumuna geçer ve bu durumda asenkron motor bağı bulunduğu şebekeyi besler.

Leonard grubunda adı geçen generatör – motor – sisteminin iki ay*rı hız ayar sahası vardır. Sabit momentte gerilim yardımıyla, buna mukabil sabit güçte de alanı zayıflatarak ekonomik şekilde devir sa*yısı ayarlanır.

Devir sayısının geniş bir saha içinde sürekli olarak ayarlanabil*meği, bu ayar sırasında karakteristiklerin durumlarını muhafaza edişi ve ekonomik faydalarından dolayı bugün bu bağlantı, metalürji endüs*trisindeki büyük güçlü haddelerin tahrikinde, metal isleme endüstri*sinde planya makineleri, alın frezeleri ve hassas torna tezgâhları, taşı*ma makineleri ve diğer tesislerin tahrikinde geniş ölçüde kullanılmak*tadır.

LEONARD BAĞLI BİR TAHRİKE YOLVERME

Leonard bağlı bir tahrike yolverme, frenleme, dönüş yönünün de*ğiştirilmesi .ve _ aynı zamanda hızının ayan generatörün ikaz devresi bağlantısında yapılan uygun değişikliklerle elde olunur.

İkaz sargısının endüktansı nisbeten büyük olduğundan elektromagnetik zaman sabiti büyüktür ve makinenin ikaz devresindeki geçici re*jim olayı rölâtif olarak daha yavaş cereyan eder.

Elektrik makineleri endüvi sargılarının elektromagnetik zaman sa*bitelerinin değeri kaide olarak saniyenin yüzde bir hattâ binde biri mer*tebesindedir ve bu sebepten geçici rejim olaylarının hesabında keseriya hesaba katılmaz. Buna karşılık makinelerin ikaz sargılarında Te zaman sabitinin mutlak değeri küçük güçlü makineler için onda birden büyük güçlü makinelerde birkaç saniyeye kadar çıktığından artık büyük bir önem kazanır. Aşağıdaki Tablo 1’de muhtelif güçlü makineler için ikaz sargı*larına ait elektromagnetik zaman sabitlerinin değerleri verilmiştir.

Şimdi, Leonard bağlantı örneğinde, metal endüstrisinde geri dönüş*lü büyük hadde tesislerinde olduğu gibi, ikaz devresinin geçici rejim ola*yını çabuklaştırmak için kullanılan bazı metodlar anlatılacaktır. Bu ara*da elde edilen bilgiler bu gibi doğru a kimli tahrikler için mühim netice*lerdir. Adı geçen hadde tesislerinde teknolojik şartlara göre bir dakika

içinde tesisin dönüş yönü 15 ilâ 20 defa değiştirilmesi icabeder. Aşağıda*ki tablodan anlaşılacağı veçhile generatörün ikaz sargılarının Te elektro-magnetik zaman sabiti bazı hallerde iki ilâ dört saniyelik değerlere çıkar ki, bu gibi tesislerde hiçbir tedbir alınmadığı takdirde bir dakikalık müddet içinde dönüş yönü yalnız üç veya dört defa değiştirilebilir.

Tablo 1. Makine gücü, kW olarak

İkaz sargısının zaman sabiti Te s olarak

1,5 0.2 15 0,8 75 1,2 3000 ve daim yukarısı 2 ilâ 4 (Şekil 3.) de Leonard ayarındaki makinelerin prensip bağlantı şeması gösterilmiştir, l no. lu esas akım devresi generatör ve tahrik motorunu birbirine bağlar. 2 no. lu generatörün ikaz devresi EM ikaz makinesinin endüvisinden beslenir. 3 no. lu ikaz makinesinin ikaz dev*resi bir dış akım kaynağından yahut bizzat ikaz generatöründen besle*nebilir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg[/IMG]

Şekil 3. Leonard ayar sisteminin prensip bağlantı şeması.

Her şeyden önce generatörün ikaz devresindeki akımın yükselmesi olayını etüd edelim. S anahtarı kapatıldığı zaman ikaz akımı bilindiği gibi

İ2 = I2n [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.gif[/IMG] (4)

bağıntısına göre değişir.

Bu bağıntıda

I2n = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.gif[/IMG] generatörün ikaz devresindeki akımın sürekli rejim değeri;

T2 = [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.gif[/IMG] bu akım devresinin elektromagnetik zaman sabiti;

E2n R2 ve L2 sıra ile ikaz makinesi EMK nin, generatör ikaz devre*si direnç ve endüktansının nominal değerleridir.

Geçici rejim olayı i2 = 0,95 L2n değerinde sona erdiği kabul edilirse, geçici rejim olayının pratik olarak devam süresi hesaplanabilir.

Bu halde to,95 = 3 T2 dir. İkaz makinesi endüvisi ve bağlantı telleri*nin endüktans ve direnci ihmal edilir ve generatör ikaz sargısının za*man sabiti endüktans ve direnci TG, LG ve RG ise, bu takdirde

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.gif[/IMG]

elde edilir.

Bundan, adı geçen bağlantı da elektromagnetik ikaz olayı hızının generatör ikaz sargısı zaman sabitinin değerine de bağlı bulunduğu ne*ticesine varılır.

Bu elektromagnetik olayı hızlandırmak için kullanılan metodlar, yolverme esnasında generatör ikaz sargısına yükseltilen bir gerilimin tatbik edilmesi esasına dayanır. Sürekli rejim akımını I2n nominal de*ğerine sınırlandırmak için ikaz devresine ya bir ek direnç bağlanır ya*hut sürekli rejim durumunda gerilimi sınırlandırmak için diğer tedbir*lere baş vurulur.

Leonard – ayarında ikaz olayının geçici rejim süresini kısaltmak için çok defa (Şekil 4.) deki .bağlantı kullanılır, yolverme esnasında devredeki R direnci St anahtarı ile köprülenir. Bu bağlantı için keza, daha yüksek bir U’2 gerilimini haia bir ikaz makinesi seçilir. Bu esnada generatörün ikaz akımı nominal değerini aşmaz. Hızlandırma sabitesi bundan evvelki gibi

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.gif[/IMG]

bağıntısından bulunur.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.jpg[/IMG]

Şekil 4. Yolverme esnasında köprülenen direnci haiz bağlantı.

Geçici rejim olayı esnasında generatör ikaz sargısına devamlı olarak yüksek tutulan U’ gerilimi uygulanır ve i2 akımı [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image026.gif[/IMG] değerine ilk şekildeki bağlantıda olduğu gibi aynı zaman sabiti ile erişir.

Geçici rejim olayı esnasında ikaz akımının matematik ifadesi aşa*ğıdaki şekli alır:

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG] (5)

Bu denklemin t ye göre çözümü akımın nominal değerine erişinceye kadar olan zamanı verir :

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image030.gif[/IMG] (6)

Hızlandırma katsayısında daha büyük bir artış ikaz akımının çıkış zamanında ancak çok az bir azalma meydana getirir.

Geçici rejim olaylarının bu hızlandırma metodları karşılaştırıldı*ğında, yolverme esnasında en etkili hızlanmanın kısa devre edilen di*rençle elde edilen daha yüksek bir gerilim vasıtasıyla meydana geldiği neticesine varılır. Bu metodla aynı şartlarda en hızlı geçici rejim ola*yı elde edilir. Bundan başka ikaz akımının yükselmesi hemen hemen, esas makinenin endüvi devresindeki akım eğrisinin şekline uygun şe*kilde etkili olan bir doğru hatta göre değişir.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Yasin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image032.jpg[/IMG]

T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

… FAKÜLTESİ

.. BÖLÜMÜ

ELEKTRİK

DANIŞMAN

……..

HAZIRLAYAN

……..

……

ISPARTA – 2002

Previous

Elektrik Direnç Kaynağı

Elektrik Motoru İle Tahrik

Next

Yorum yapın