21 Nisan 2011 Perşembe

Bir Kavşağa Ait Trafik Lambası Sinyalizasyonu Uygulaması

Tasarımı yapılacak sinyalizasyon sisteminde iki adet yolun birleşmiş olduğu bir
kavşak bulunmaktadır. Bu yollardan bir tanesinin trafik akışı diğerine göre biraz daha
yoğundur. Bu nedenle trafik yoğunluğu fazla olan yoldaki yeşil ışığın süresi diğerinden biraz
daha uzundur.



Şekil 2.1’de ok işareti ile gösterilen A yolunda trafik yoğunluğu fazla, B yolu olarak
ifade etmiş olduğumuz yolda trafik yoğunluğu azdır. Buna göre süreler aşağıdaki gibi
olacaktır.
Yol Kırmızı Sarı Yeşil
A 30 saniye 3 saniye 45 saniye
B 45 saniye 3 saniye 30 saniye
A yolu yaya 48 saniye -------- 30 saniye
B yolu yaya 33 saniye -------- 45 saniye


Bu sürelere ek olarak, herhangi bir bakım işlemi yapılacağı zaman, yukarıdaki süreler
iptal olarak, sarı ışığın 0,5 saniye aralıklarla yanıp sönmesi gerekmektedir.

Program Adımlarını Belirlemek İçin Sistemin Akış Şemasını Çıkarmak
Sistemin akış şeması aşağıda çıkarılmıştır. Akış şemasında gösterilen adımlar PLC
çalışma mantığının gereği olarak sürekli olarak tekrarlanmaktadır. PLC içersine yüklenen
programdaki komutlar tek tek işlenir. Bu şekilde bir çevrim yerine getirilmiş olur. Çevrim
PLC çalıştığı sürece sürekli olarak tekrarlanır.




Güvenli Çalışma İçin Güvenlik Önlemlerini Tespit Etmek

Kavşak kontrolü işleminde güvenlik tedbirlerinden biri sarı ışıkla sağlanmıştır. Sarı
ışık sayesinde kavşakların birinin yolunun kesilip diğerinin yolu açıldığı sırada 3 saniyelik
boşluk sağlanmıştır. Bu şekilde yeşil ışık kırmızı ışığa geçerken hızla geçmekte ve güvenli
bir şekilde duramayacak araçlar için gerekli zaman sağlanmış olmaktadır. Aynı durum
yayalar için de geçerlidir.
Ek güvenlik tedbiri olarak, sisteme yapılacak bir bakım sırasında, sarı ışığın aralıklarla
yanıp sönmesi sağlanmıştır. Bu şekilde bakım sırasında sürücülerin ışıktan bağımsız ve
dikkatli bir şekilde geçmeleri için işaret verilmiştir. Bu uygulamada acil stop işlemi yerine
sarı ışığın yanıp sönmesi tercih edilmiştir.

Çalışma İçin Gerekli Malzemeleri Seçmek

Çalışma için gerekli malzemeleri aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.
Ø Başlatma butonu
Ø Durdurma butonu
Ø Sarı ışığın yanıp sönmesi için anahtar
Ø Trafik lambalarının çekeceği akıma uygun röle veya kontaktör
Ø Trafik lambaları
Ø PLC programlama yazılımı
Ø Bilgisayar
Ø Programlama kablosu
Ø Giriş ve çıkış sayısı yeterli bir PLC cihazı
Giriş ve çıkış sayısının tespiti için aşağıdaki tablo kullanılabilir. Burada dikkat edilirse
iki kavşak içinde sarı, kırmızı ve yeşil ışıklar olmasına rağmen bunlar için birer çıkış
kullanılmıştır. Bunun nedeni bir kavşakta kırmızı yanarken aynı anda diğer tarafta yeşil
yanmaktadır. Dolayısıyla Q0.0 çıkışına bir yolun kırmızı ışığı bağlanırken, diğer yolun yeşil
ışığı bağlanacaktır. Yaya geçişleri içinde aynı yöntem kullanılacaktır. Bu şekilde PLC’ nin
çıkış sayısından tasarruf sağlanacaktır. Unutulmamalıdır ki PLC’nin giriş veya çıkış
sayısının artması PLC maliyetini etkileyen faktörlerden biridir.
Tüm bu anlatılanların ışığında aşağıdaki tabloyu düzenleyebiliriz. Buna göre 3 girişli
3 çıkışlı bir PLC bizim için yeterli olacaktır. Ancak tam bizim kullanacağımız giriş ve çıkış
sayısında PLC bulunmayacağı için buna yakın özellikte bir PLC seçmeliyiz. Giriş çıkış
sayısı belirttiğimiz rakamın üstünde olabilir. Ancak altında olamaz.




Kontrol Programını Yapmak
Hazırlayacağımız kontrol programında en önemli eleman zamanlayıcı olacaktır. Ek
olarak karşılaştırma elemanları kullanılacaktır.




Güç ve Kumanda Devresini Çizmek
Daha önce belirtildiği PLC kumanda güç devresi klasik kumanda devresinden biraz
daha farklıdır. Şekil.2.4’te PLC bağlantı ve güç devresi şeması görülmektedir.



Programı PLC Cihazına Yüklemek
Programlama işlemi tamamlandıktan sonra araç çubuğu üzerinde düğmesine
tıklanır. Programın başarılı bir şekilde yüklendiğini gösteren bir mesajın ekranda
görüntülenmesi gerekmektedir.

Asenkron Motor AC Motorun yıldız üçgen yol verme Yöntemi

Endüstride yaygın olarak kullanılan,endüstriyel uygulamalarda kullanıcıya büyük kolaylık sağlayan asenkron motorlardan ve onlara yol verme metodların biri olan ve hala yaygın olarak kullanılan yıldız/üçgen yol vermeden bahsedeceğiz.
Öncelikle neden bu motora asenkron denmiş biraz ondan bahsedelim. 3 fazlı bir asenkron motora enerji uygulandığında birbirlerine belli açılarla ve aralıklarla motor gövdesinin içine(stator) yerleştirilen sargılarda bir döner manyetik alan oluşur, bu döner manyetik alanın hızı 2 kutuplu asenkron motorlarda 3000 d/dk, 4 kutuplu asenkron motorlarda 1500 d/dk.dır.
 
Fakat bu sadece döner manyetik alanın meydana getirdiği ve gözle görülmeyen olduğu kabul edilen bir yaklaşımdır.
 
Asenkron motorun mili(rotor)ise bu manyetik alan içine girdiği anda dışarı doğru itilmekle birlikte döner manyetik alanla birlikte aynı yönde dönmeye başlar, işte bu motor adını da buradan alır, çünkü döner manyetik alanın devri ile rotor devri birbirine asenkron motorlarda hiçbir zaman eşit değildir.
 
Çeşitli kayıplardan dolayı rotor devri yaklaşık 2800-2950 arası değişir. Böyle olmasının sebebi de çeşitli sürtünme kayıpları,zıt e.m.k. ve hava aralığından kaynaklanır.Şimdi bu motorun neden yıldız/üçgenle yol verilmesi gerektiğini ve yıldız/üçgene ait kumanda ve güç devrelerini inceleyelim;
 
Yukarıda bahsettiğimiz sebeplerden dolayı asenkron motorlar ilk harekete başlarken şebekeden 4-8 katı daha fazla akım çekerler, çekilen bu akım kısa süreli olduğundan ve rotor hareket kazanmaya başladıktan sonra azalmaya başlar.Bu olay küçük güçlü motorlarda şebekeye üzerinde olumsuz bir etkisi görülmez,ancak 4 KW ve üzeri motorlarda direk yol almaları sırasında şebeke üzerinde olumsuz etkilere sebep olur, şebeke büyük gerilim düşümlerine sebep olur işte bunu önlemek için asenkron motorlara çeşitli yol verme metodları kullanılır bunun en yaygın olanıda yıldız/üçgen yol vermedir.
 
Image
 
 
Motor sargılarını yıldız bağladığımızda sargılara 220V vermiş oluruz, üçgen bağlantıda ise sargılara 380V uygulamış oluruz, bağlantıdan da anlaşılacağı gibi ilk kalkınmada motor sargıları yıldız bağlanarak şebekeden aşırı akım çekmesi engellenmiş olur daha sonra kumanda devresi motor sargılarını üçgen bağlayıp yıldız bağlantıyı devreden cıkardığında sargılara 380 volt vermiş oluruz böylelikle asenkron motora kademeli bir şekilde yol vermiş oluruz.
 
Image
 
Image 

20 Nisan 2011 Çarşamba

Servo Motorun PLC ile Kontrolü

servo motorların plc ile kontrolü
SERVO MOTORLARIN PLC İLE KONTROLÜ
3.1. Servo Motorun PLC ile Kontrolü İçin Programın Yazılması
3.1.1. PLC ile Servo Sürücüsü Arasındaki Bağlantı
Bu faaliyette CX-Programmer Ver.5.0 yazılım programı ile Omron SYSMAC CJ1GCPL44S tipi PLC cihazının bilgisayar (PC) ile bağlantısı, programlanması, programının yazılması, programın okunması, komutları kullanarak çeşitli örnekler yapılacaktır.
Yapılan programın uygulanabilmesi için PC ile PLC arasında bağlantı yapmak gerekir. Bağlantı için Şekil 3.1 ile gösterilen RS-232 kablo kullanılır. Ayrıca PLC ile servo motor sürücü arasında haberleşme kablosu (RS-485) ile bağlantı yapmak gerekir. Bu bağlantıları yaptıktan sonra kullanacağımız PLC ‘nin yazılım programı yüklenir.
servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü
Şekil 3.2: PLC Program yazılımının yüklenmesi
Program yüklendikten sonra program çalıştırılmak istendiğinde Resim 3.2’deki sıralama takip edilerek program çalıştırılır. Program açıldığında ise Resim 3.3 penceresi açılacaktır.
servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü
Resim 3.3 program penceresinde “File” dosyasından yeni’yi seçiniz veya sembolünü tıklayınız.Ekrana gelen menüden CPU tipi seçilir ve settigs tıklanır.(Resim 3.5)Bu sürücünün tipi Resim 3.6 menüsünden, sürücünün haberleşme protokolü Resim 3.7 menüden seçilir.En son olarak sürücünün bağlantı portu ve veri hızı Resim 3.8 menüsünden seçilir. Artık proje
yazılmaya hazır hale gelmiştir. Karşımıza aktif haldeki menü çıkacaktır.Burada projede kullanılacak elemanlar seçilerek proje hazırlanır.
servo motorların plc ile kontrolü
Şekil 3.4: Program penceresinden yeni dosyanın seçilmesi Resin 3.7: Servo sürücünün haberleşme tipinin seçilmesi
servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü
Resim 3.10’dan projede kullanılan kontaklar seçilir ve ne amaçla kullanıldığı yazılabilir. Sırasıyla kontaklar ve elemanlar yerleştirilerek proje tamamlanır.
servo motorların plc ile kontrolü servo motorların plc ile kontrolü
3.1.2. Ayarlanan Zaman Süresince İleri-Geri Çalıştırma
Bir programın çalıştırıla bilmesi için programlama dilleri kullanılır. Bunlar 1-Ladder (merdiven) programlama, 2-Komut Liste Programlama (STL), 3-Foksiyon Blok Diyagram Programlama (FBD)’dir. Bu diller PLC Programlama teknikleri modülünde anlatıldığı için burada anlatılmayacaktır.
Ayarlanan zaman süresince ileri –geri çalışma devresi ladder diyagramışeklinde program yazılmıştır.

IP yönlendirme

Ip yönlendirme
IP YÖNLENDİRME
IP yönlendirme TCP/IP ağlarının bel kemiği denilebilir. Ağlar arası IP paket aktarımı, paketlerin en uygun yolları takip ederek bilgisayar sistemleri arasında gidip gelmesi IP yönlendirme tarafından gerçekleştirilir. Yönlendirme görevi, temel olarak yönlendiriciler ve geçit yolu cihazlarına bırakılmıştır. Komple ağ oluşturulmasında, bağlantı/geçit noktası konumuna sahip bu cihazların başarısı ve yönlendirmede kullandıkları algoritmalar göz önüne alınması gereken önemli unsurlardır.
Yalın (tek segmentli) bir TCP/IP ağda IP yönlendirmeye o kadar gerek yoktur. Sistemlere yalnızca IP adresi ve ağ maskesinin ayarlarının yapılması yeterli olur. Çünkü bütün aktarım LAN içerisinde kalmaktadır. Ancak bir ağ, birkaç tane LAN’ ın birleşmesinden oluşmuşsa veya internet gibi global bir ağa bağlıysa, sistemlere yerleştirilen IP bilgilerine ek olarak, yönlendirme bilgileri de verilmelidir. Bu bölümde IP yönlendirme ile ilgili konular teorik açıdan ele alınmıştır. Yönlendirme işinin gerçekleşmesinde ana görev yönlendirme protokollerine (routing protocols) düşer. Birçok yönlendirme protokolü vardır. En uygun yolun bulunması ve yönlendirme kararının verilmesi yol uzunluğu, yolun bant genişliği, ara düğümlerin sayısı gibi göz önüne alınan birçok parametre vardır. Yönlendirme protokolleri, türüne göre bu parametrelerden birini veya birkaçına bakarak görevlerini yerine getirir.
Yönlendirme işinin gerçekleştirilmesi için sistemler üzerinde yönlendirme tablosu (routing table) tutulur. Bu tablo, gönderilecek veri paketlerinin alıcısına ulaşması için hangi yolun izleneceğini belirten yönlendirme bilgilerini tutar. Bu bilgiler, ya ağ yöneticisi (network administrator) tarafından elle verilir ya da kullanılan yönlendirme algoritmasınca doldurulur ve güncellenir.
Yönlendirme algoritmaları, protokolleri ve tabloları IP yönlendirme işinin temel taşıdır. TCP/IP tabanlı ağlarda, ağlar arası paket aktarımını sağlayan IP yönlendirme, uygulama alanına göre en uygun olacak şekilde gerçekleştirilmektedir. Dengeler göz önüne alınarak, ağ içersindeki sistemlerde en uygun yönlendirme protokolü yürütülmeli ve yönlendirme tabloları bilinçli bir şekilde oluşturulmalıdır. Tabloların gereksiz yere şişmesi, sistemin işlem gücünü azaltacağı gibi, gerekli uygun yönlendirme bilgilerinin olmaması da IP paketlerini çok uzaklara sürükleyebilir; doğal olarak veri kaybolması olasıdır.
3.1. Bir Ağda Yönlendirme
Yerel bir ağ olan LAN üzerinde yönlendirme işi kolayca yapılır. Bu tür ağlarda yapılması gereken, sistemlere TCP/IP’nin yüklenmesi ve sistemlere atanacak IP adresi ile ağ maskesinin ayarlarının yapılması yeterlidir.
Ip yönlendirme
Eğer mevcut ağŞekil 3.1’deki gibi ise yönlendirme işleri biraz karışır. Şekilde internet, Bitnet, torosnet gibi üç tane geniş alan ağı (WAN) ve farklı topolojilere sahip dört tane de LAN görülmektedir. Bu bağlantışekli, aslında var olan uygulamanın bir kesitidir denilebilir. Şekildeki LAN’lar herhangi bir kurumdaki LAN’lar olabilir.
Şekil 3.1’e bakıldığında farklı topolojilere sahip LAN’ların birbirine köprü cihazlar ile bağlandığı ve daha sonra iki ayrı noktadan yönlendirici ile internet ve bitnet ağlarına bağlandığı görülür.
Genel olarak bir IP paketi alıcısına ulaşıncaya kadar birçok noktadan geçer. Her nokta, gelen veri paketi kendisine ait değilse, onu alıcısına ulaşacak biçimde doğru yönlendirmelidir. Bunun için, yönlendirme görevi yapılan her noktada, yönlendirme parametrelerine bakılarak gelen veri paketleri ileriye doğru aktarılır.
3.2. Yönlendirici Cihazlar İçin Ip Bilgisi
İnternet üzerinde büyüklü küçüklü binlerce IP yönlendirici cihazlar vardır. Küçük bir yerel ağdaki bilgisayarların internete girebilmesi için IP yönlendiricili cihazlar kullanılır. Ağ üzerindeki IP yönlendiriciler, internetin temel çatısını oluştururlar ve minumum IP bilgisine ek olarak başka bilgilerin yerleştirilmesine gerek duyar. Minumum IP bilgisi yönlendirici için gerekli şarttır, ancak bu yeterli değildir. Çünkü IP bilgisi yönlendiricinin ağa eklenmesini, yani ona ağ üzerinden erişilmesini sağlar, ancak onun asıl işlevi olan yönlendirme görevini yerine getirmesini sağlamaz. Yönlendiricilere minumum IP bilgisi dışında WAN portu kurulumu için gerekli parametreler ve hangi yönlendirme algoritmasının yapılacağı bilgisi verilmektedir.
3.3. IP Yönlendirme Cihazları ve Yönlendirme
Birbirinden bağımsız LAN’ların birbiriyle iletişim kurabilmesi için IP yönlendirici (router) cihazlar kullanılır. Eğer LAN’lar birbirine çok yakınsa Şekil 3.2’de olduğu gibi aynı yönlendirici cihazın LAN portları üzerinden bağlanabilir. Ancak uzak iseler Şekil 3.3’te görüldüğü gibi, her LAN tarafına bir yönlendirici koyulur veya var olan yönlendiricinin diğer WAN portu üzerinden bağlantı yapılır. Bu durumda yönlendiriciler arasındaki bağlantılar da birer alt ağ gibi davranır.
Ip yönlendirme Ip yönlendirme
IP yönlendirici cıhazlar kendilerine gelen paketleri, paket başlığı içersindeki alıcı adres kısmına ve kendinde tanımlı ağ maskesi değerine bakarak gitmesi gereken ilgili porta aktarır. Yönlendiriciler tekil olarak IP adresinin kendisiyle değil de ağ adresiyle ilgilenir.
Yönlendirici, yalnızca bir LAN’ı bağlayan bir kenar yönlendirici ise fazla karmaşa yoktur. Ancak merkez yönlendiricilerde birçok port vardır. Yönlendirme tablosu oldukça dolu ve karmaşık olabilir. Meselâ, paket başlığındaki alıcı IP adresi ile kendine girilmiş olan ağ maskeleri işleme sokulduğunda, aynı paket için birden çok alıcı portu çıkabilir. Bu durumda hangi porta yönlendirme yapacağı, en uzun uyuşma gösteren algoritmaya göre belirlenir. Yani en küçük altağa yönlendirme yapılır. Bundan dolayı, karmaşık yönlendirme tabloları düzenlenirken dikkatli olunmalıdır. Aksi durumda bazı IP adreslerine ulaşılmıyor olabilir.

AC jeneratörler

ac jeneratörler

AC GENERATÖRLER

4.1. AC Generatörlerin Çalışması

Generatörler mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren elektrik makineleridir. Manyetik alan içerisinde dönen bir iletkende endüksiyon yolu ile bir elektromotor kuvvet oluşması prensibine göre çalışır. Doğru akım generatörünün çalışmasına benzer. Generatörlerde kolektör yerine bilezikler kullanılmıştır. Generatörler duran endüvili veya dönen endüvili olarak iki türlü yapılır. Şekil 4.1’de döner endüvili generatörün prensip şeması verilmiştir.
ac jeneratörler
Şekil 4.2, 4.3, 4.4 ve 4.5’te, kutupları doğal mıknatıstan oluşan döner endüvili bir generatörde alternatif akımın elde edilişi görülmektedir.
ac jeneratörler ac jeneratörler
Şekil 4.3 c’de iletken manyetik alana paralel hareket ettiği için akım oluşmamaktadır. Bu noktada akım, yön değiştirmektedir.
ac jeneratörler ac jeneratörler
Şekil 4.5 G’de iletken manyetik alana paralel hareket ettiğinden akım oluşmamakta fakat, akım yön değiştirmektedir.
Bobinde oluşan akım ve gerilimin eğrisi sinüs grafiğine benzediğinden sinüoidal olarak adlandırılır. Şekil 4.6’da N-S alanı içinde döndürülen bobinde oluşan AC’nin şekli verilmiştir.
ac jeneratörler

4.2. Statordaki AC Gerilim

Küçük güçlü generatörlerin endüvileri rotorda olmasına rağmen, büyük güçlü generatörlerin endüvileri duran kısımda (stator) imal edilir. Endüvinin statorda olmasının; üretilen enerjinin dışarı alınmasında, bakım onarımda, soğutmada ve çalışma düzeninde çeşitli faydaları vardır.
Endüvinin statorda olması, generatörün ürettiği enerjinin stator sargılarında indüklendiği anlamına gelmektedir.
Stator sargılarında indüklenen gerilim;
E = 4,44 *f * f * N *10-8………….Volt formülü ile bulunur.
Formüldeki değişkenler;
? :Bir kutup çiftinin manyetik akısı………………..Maxwell
  1. f : Frekans…………………………………………..Hz
  2. N : Spir sayısı
2 p * n
Burada frekans f = …….Hz formülü ile bulunur.
120 2p : Kutup sayısı
n : Devir sayısı……………d/dk.

4.3. Üç Faz Gerilim Üretme

AC üreten generatörün içine yerleştirilen bobin bir adet ise elde edilen enerji de tek fazlı olur. Ancak uygulamada kullanılan generatörlerin içinde Şekil 4.7’de görüldüğü gibi birbirine 120° açılı olarak yerleştirilmiş üç bobin vardır. Bu üç bobinin birer ucu köprülenmiş ve elde edilen dördüncü uca nötr hattı denilmiştir. Üç bobinin çıkış uçlarının adları R-S-T’dir.
ac jeneratörler
Generatör içine yerleştirilmiş olan üç sargışekil 4.8’de görüldüğü gibi, N-S manyetik alanı altından geçirildiği zaman kuvvet çizgilerinin etkisiyle sargıların içindeki elektronlar ve oyuklar hareket etmeye başlayarak akımı oluşturmaktadır. Oluşan bu üç fazlı alternatif akım üç fazlı alıcılar tarafından kullanılır.
ac jeneratörler
Generatörün ürettiği elektrik enerjisinin gerilim değeri şekil 4.9’da görüldüğü gibi değişim gösterir. Bobinden AC alabilmek için bilezikler kullanılır (Bakınız şekil 4.1).
ac jeneratörler
Aşağıdaki şekilde deney amaçlı yapılmış basit bir döner mıknatıslı generatör görülmektedir.
ac jeneratörler
Generatör milini çevirmek için uygun düzeneklerle su, rüzgar, Lpg, petrol ürünleri, kömür, yer altı termal kaynakları gibi maddeler kullanılır. Elektrik motoru ile de çevrilebilir fakat, üretilen enerji motora harcanan enerjiden daha küçük olacağından, faydadan çok zarar ettirir.

4.4. Generatörlerin Bakımı ve Arıza Giderme

Generatörlerde meydana gelen arızalar iki bölümde incelenebilir. Bunlar, generatörün dışındaki ve generatörün içindeki arızalar olarak ayrılır.
    • Generatörün dışında meydana gelen arızalar:
      • Aşırı yüklenme,
      • Gerilim yükselmesi,
      • Dengesiz yükleme,
      • Geri güç akışı gibi kaynağı generatör dışında olan arızalardır.
    • Generatörün içinde meydana gelen arızalar:
      • Faz – faz kısa devresi
      • Bir fazın kendi sargıları arsındaki kısa devre
      • Faz – toprak kısa devresi
      • İndüktör sargılarından toprağa kaçak akım.
Generatörlerin bu arızalara karşı korunması için çeşitli koruma düzenleri geliştirilmiştir. Bu düzenekler çeşitli tiplerdeki rölelerden oluşmakta olup, herhangi bir tehlike anında generatörü devreden çıkararak meydana gelecek zarardan generatörü korur.
Generatörler devreye bağlanırken bazı basit kontrollerin yapılması gerekir. Bunlar;
  • Genel göz kontrolü
  • Yakıt seviyesi
  • Motor yağ ve su durumu
  • Motor hava emiş ve çıkış rahatlığı
  • Akü bağlantı kablolarının durumu
    • Çıkış şalteri ve acil stop butonunun pozisyonları
    • Devreye alınan generatör; dizel motor çalıştığı halde enerji vermiyorsa sırasıyla;
  • Transfer panosunu,
  • Kontrol panelini,
  • Klemens kutusunu,
  • Uyartım (tahrik) akımı diyotlarını,
  • Uyartım ve ana sargıları kontrol ediniz.
Şekil 4.11’de piyasada kullanılan 2500kVA’lık bir dizel generatör ve kısımları görülmektedir.
ac jeneratörlerac jeneratörler
Generatör bağlantısı yapılırken; generatör klemens çıkışı ile şebeke sayaç çıkışı transfer panosu adlı kontrol panosuna bağlanır. Transfer panosunda birbirleri ile elektriki kilitlemeli iki adet kontaktör bulunur. Biri generatörü diğeri şebekeyi taşır (Şekil 4.12).
ac jeneratörlerin çalışma mantığı
Şebeke kesildiği anda şebeke kontaktörü devreden çıkar ve generatör devreye girer. Generatörün devreye girmesi 10-25sn arasıdır. Bu sürede sırası ile; dizel motor çalışır, uyartım akımı geçmeye başlar, generatör enerji vermeye başlar, generatör enerjisi istenilen seviyeye ulaşır ve yük generatöre geçer. Şekil 4.13’te generatör klemens kutusu verilmiştir.
ac jeneratörlerin çalışma mantığı

Servo Motorlar

Servo Motorlar

servo motor çalışma prensipi
1.1. Servo Motor Tanımı
Servo motor, bir mekanizmada son kontrol elemanı olarak görev yapan motordur. Genellikle güç sağlayan motorlar belirli bir hızda dönmeye göre tasarlanırken servo motorlar çok geniş bir hız komutunu yerine getirecek şekilde tasarlanır. Servo motorlar kullanıcının komutlarını yerine getiren motorlardır. Komutlar, pozisyon ve hız komutları veya hız ve pozisyonun birleşimi olabilir. Bir servo motor şu karakteristiklere sahip olmalıdır:
a.
Geniş bir hız sınırı içinde kararlı olarak çalışabilmelidir.
b.
Devir sayısı, hızlı ve düzgün şekilde değiştirilebilmelidir. Yani küçük boyuttan büyük moment elde edilebilmelidir.
servo motor çalışma prensipi
1.2. Servo Motor Çeşitleri
  • DA Servo motor
  • AA Servo motor
Servo motor AA ya da DA olarak bulunur. İlk zamanlarda servo motor genelde DA motorlardır. Çünkü uzun yıllar yüksek akımlar için tek kontrol yöntemi tristör kullanılmaktaydı. Transistörler yüksek akımları kontrol etme yeteneği kazandıkça ve yüksek akımları yüksek frekanslarda anahtarlandıkça servo motorlar daha sık kullanılmaya başlandı. İlk servo motor özellikle güçlendiriciler için tasarlanmıştı. Step motor kullanılmayan kapalı devre (çıkışın kontrol edildiği) sistemlere servo sistem diye adlandırılmaktadır. Bu yüzden hız kontrolcüye bağlanmış basit bir AA endüksiyon motorunun da servo motor olarak adlandırmak mümkündür.
Servo motor olarak tasarlanmış bir motorda yapılması gereken değişiklikler; ısıtma yapmadan bir hız aralığında çalışma kabiliyeti, sıfır hızda çalışırken yükü belirli bir pozisyonda tutmaya yeterli torku sağlama yeteneği ve uzun süreler için aşırıısınmadan çok düşük hızlarda çalışma kabiliyetidir. Eski tip motorlarda doğrudan motor şaftına bağlanmış bir motor fanı bulunur. Motor düşük hızda çalışırken fan, motoru soğutmak için yeterli havayı hareket ettiremez. Daha yeni motorlarda ayrı bir fan monte edilmiştir. Bu fan, ideal soğutucu havayı sağlar. Bu fan sabit bir gerilim kaynağıyla güçlendirilmiştir. Böylelikle servo motorun hızından bağımsız olarak her zaman maksimum devirde döner.
1.2.1. DA Servo Motor
Bu motorlar konvansiyonel DA motorlar gibi üretilirler; ancak boyutları minyatürdür ve kutupsal hareketsizlik momentini minimize etmek için endüvide uzunluk/yarıçap oranı yüksektir. Alan sarılabilir, bu durumda ayrık ya da merkeze bitişik olur. Alternatif olarak alan sistemi sabit mıknatıslarla (genellikle ferrit) kurulabilir, bu durumda motor sabit mıknatıslı motor olarak bilinir ve sadece endüvi (armatör) kontrol edilebilir Endüvi ya komütatör iki taraflı baskı devre olabilir ve böyle motorlar DA motor olarak bilinir. Kutupsal eylemsizlik momentini düşük tutmak için düşük endüvi kütlesi düşük uzunluk/yarıçap oranını dengeler.
servo motor çalışma prensipi
1.2.2. DA Motorun Yapısı
Klasik tip DA motorlarda komütasyon (DA makinelerinde endüvi sargılarında akımın yönünü değiştirme işlemi) için kullanılan komütatör ve fırçalardan kaynaklanan mekanikselelektriksel problemleri ve sınırlamaları yenmek için fırçasız motorlar tasarlanmıştır. Sonuçta klasik DA motorun performansını sağlaması hedeflenmiştir. Fırçasız motorlar; stator, rotor, sürme devresi (invertör) ve rotor konum algılayıcısından oluşur.
Motor tek olarak ele alındığında, sürücü ve konum algılayıcı motor üzerinde olmayabilir. Fakat fırçasız motorun sürücüsüz ve konum algılayıcısız(geri besleme elemanı) olarak bir DA güç kaynağından çalışması mümkün değildir.
servo motor çalışma prensipi
Şekil 1.1: Fırçasız servo motorun yapısı
servo motor çalışma prensipi
Şekil 1.2: Fırçasız servo motor çalışma prensibi
  • Rotorda sabit mıknatıslar bulunan, modern elektronik sürücüler ile kontrol edilen senkron motorlardır.
  • DA servo motorlardaki gibi komütatör ve fırça elemanları olmadığından güvenilir, kararlı ve küçük boyutlarda imal edilir.
  • Üç faz sargılarında uygulanan sinüs şeklindeki akım ile hava aralığında bir döner alan oluşturur.
1.2.2.1. Stator
Stator, makinenin duran kısmıdır. Stator saclar ve sargılardan oluşur. Saclar, asenkron veya senkron motorlarda olduğu gibi birer yüzeyi silisli olup üzerlerine kalıplarlar stator oyukları açılır. Biçimlendirilen stator sacları sıkıştırılarak perçinlenir veya somunla sabitlenir.
Saclara toplu sarıma vedağılımlı sarıma göre şekiller verilmiştir. Sacların kalınlığı kaynak gerilimin frekansı, maliyet ve nüve kayıplarının dikkate alınmasına bağlıdır.
Kalıcı mıknatıslı makinenin büyük çoğunluğunda, özellikle güç uygulamalarında kullanılan makinelerde, bir veya çok fazlı sargıları AA makinelerine benzer. Aşağıdaki Şekil1.3 toplu ve dağılımlı sarım için stator sac şekilleri gösterilmiştir.
servo motor çalışma prensipi
Şekil 1.3: Stator sac şekilleri, a)Toplu sarım için, b)Dağılımlı sarım için sac şekli
1.2.2.2. Rotor
Motorun uyartım akısı rotora yerleştirilen kalıcı mıknatıslar tarafından sağlanmaktadır. Kalıcı mıknatıs malzemelerin yüksek kalıcı mıknatısiyet ve yüksek giderici kuvvet özelliklerine sahip olması gerekir. Rotor sinterlenmiş veya bağlanmış ferrit, nadir bulunan malzemeler, nidyum-demir-boron veya alnico (Alüminyum-Nikel-Kobalt) tipi mıknatıs malzemelerden yapılır.
1.2.2.3. Yatak Gövde
Stator, içerisine sabitlendiği bir yatak gövde ile desteklenir ve yatak gövde makinenin manyetik olmayan yapıya sahip kısmı olup bir makinenin bütün esas elemanları içerisinde bulundurur. Yatak gövdeler kapalı veya havalandırmalı olabilir. Yatak gövde makine ısısını kolaylıkla iletecek, rotor yataklarına destek verecek yük ve bağlantılarına uygun olacak özellikte (alüminyum gibi) olmalıdır.
1.2.2.4. Sargılar
Kalıcı mıknatıslı makinelerin büyük çoğunluğunda, özellikle güç uygulamalarında kullanılan makinelerde, bir ve çok faz sargıları AA makinelerine benzer. Sargılar genellikle çift katmanlı (iki sargının birer kenarları bir oyuğa) ve paralel sarım kullanılırken, tek katmanlı toplu sarımlar da kullanılmaktadır. Sargılar, faz grupları ve fazlar oyukların dışında kalan bölgelerinden yalıtılmalıdır. Oyukların içerisine yerleştirilen teller hem yalıtımı güçlendirmek hem de yapısal destek için verniklenir ve fırınlanır.
Komütatör ve fırçaların kaldırılması için sargıların statora yerleştirilmesi gerekmektedir. Statorda genellikle iki tip sarım kullanılmaktadır. Toplu sarım ve dağılımlı sarım.
servo motor çalışma prensipi
Şekil 1.4: Stator sarım şekilleri a)Toplu sargılı 3-kutuplu ve 3-oyuklu stator kesiti b-Dağılımlı sargılı 24 oyuklu, 4-kutuplu,3-fazlı stator kesiti
1.2.3. Servo Motorun Çalışması
DA servo motorların iki farklı sargısı vardır. Statora konulan alan sargısı ve rotora konulan endüvi (armatör) sargısı. Her iki sargı da DA gerilim kaynağına bağlıdır. Servo uygulamalarda sargılar farklı DA kaynaktan tarafından beslenir.
DA motorun alan sargısı genelde şematik olarak çekirdek biçiminde gösterilir. Alan sargısı da VF ile gösterilen DA gerilim kaynağına bağlıdır. Endüvi sargısı ise şematik olarak iki kareyle temas eden bir daire ile gösterilir Bu DA endüvinin silindir şeklinde olması ve yüzeyinde iki fırçanın baskı yapmasından dolayıdır. Endüvi sargısı VA gösterilen DA gerilim kaynağına bağlıdır.
DA motorların çoğu büyük yükler için kullanılan sabit mıknatıslı tiptir. DA motorun dönme yönü ve hızı endüvi akımı ile belirlenir. Endüvi akımındaki artış, hızı da artırır Motorun endüvi akımının yönünü değiştirmek motorun dönüş yönünü de değiştirir.
DA servo motorların temel çalışma prensibi klasik DA motorlarla aynıdır. DA servo motor genellikle endüvi gerilimi ile kontrol edilir. Endüvi, büyük dirence sahip olacak şekilde tasarlanır. Böylece moment-hız karakteristikleri doğrusal olmaktadır. Endüvi mmk’i ve uyartım alanı mmk’i bir doğru akım makinesinde diktir. Bu özellik, hızlı moment tepkisi sağlar. Çünkü moment ve akı birbirinden bağımsızdır. Bundan dolayı endüvi gerilimindeki ve akımındaki adım şeklindeki bir değişim sonucunda, rotorun hızında veya konumlamada hızlı değişiklikler gerçekleşir.
servo motor çalışma prensipi
Şekil 1.5: a) DA Servo motor alan ve endüvi sargısı b) Kararlı hız-VA grafiği c)Moment-hız grafiği
1.2.4. DA Servo Motor Çeşitleri
DA servo motor yabancı uyartımlı DA motorlar veya kalıcı mıknatıslı DA motorlardır. Servo sistemde çalıştığında, motor alan ya da endüvi kontrollü olabilir ve endüvi ya gerilim kaynağından ya da akım kaynağından beslenir. Her kombinasyon farklı tork hız karakteristiği sunar. Bunların bağlantılarını DA servo motor çeşitleri olarak adlandırabiliriz. Fakat çok fazla kullanılmadığı için açıklamayacaktır.
Bunlar:
  • Alan Kontrollü-Sabit Endüvi Gerilimli Beslemeli
  • Alan Kontrollü-Sabit Endüvi Akım Beslemeli
  • Endüvi Kontrollü-Sabit Alan Beslemeli
  • Seri Ayrık Alanlı Servo Motorlardır.
servo motor çalışma prensipi
Şekil 1.6: DA Servo motor çalışma prensip şeması
1.3. AA Servo Motorlar
DA servo motorların güçleri birkaç Watt’an birkaç yüz Watt’a kadar olabilir. DA servo motorlar, yüksek güçlü uygulamalarda kullanılır. Günümüzde, AA servo motorlar hem düşük hem de yüksek güç uygulamalarda kullanılmaktadır. AA motorların yapıları basit ataletleri düşüktür. Ancak, genellikle doğrusal olmayan özellik gösteren ve yüksek manyetik bağa sahip makinelerdir. Ayrıca moment-hız karakteristikleri DA servo motorlarınki gibi ideal değildir, bunların yanı sıra AA servo motorları aynı boyuttaki DA servo motor ile karşılaştırıldıklarında daha düşük momente sahiptir.
servo motor çalışma prensipi
Resim1.3: Çeşitli tip AA servo motorlar
1.3.1. İki-faz Servo Motor
Kontrol sisteminde kullanılan çoğu servo motor AA servo motorlar, iki faz sincap kafesli asenkron makinelerdir. Frekansları normal olarak 60 Hz veya 400 Hz olabilir. Yüksek frekans hava yolu sitemlerinde kullanılmaktadır.
İki faz AA servo motorun şematik diyagramıŞekil 1.7’de gösterilmiştir. Stator birbirinden 90° elektriksel açılı dağıtılmış iki sargıdan oluşur. Sargının biri, referans fazı veya sabitlenmiş faz olarak adlandırılır ve genliği sabit bir AA gerilim kaynağına (Vm<-0) bağlanır. Diğer kontrol fazı olarak adlandırılır ve referans fazı ile aynı frekansa sahip genliği ayarlı bir AA gerilimle beslenir. Ancak kontrol fazı ile referans fazı arasında 90 elektrik derecesi vardır. Kontrol fazının gerilimi genellikle bir servo yükselteçten sağlanır. Motorun dönüş yönü, kontrol fazı ile referans fazı arasında ki faz ilişkisinin ileri veya geri olmasına bağlıdır. Dengeli iki –faz geriliminin genlikleri eşit( Va=Vm ) olduğunda motorun moment – hız karakteristiği üç faz asenkron motora benzerdir. Düşük rotor dirençlerinde bu karakteristik doğrusal değildir (Şekil 1.7.a), Böyle bir moment-hız karakteristiği, kontrol sistemlerinde kabul edilemez. Ancak, rotor direnci yüksek ise moment hız karakteristiği Şekil 1.7.b’deki gibi geniş bir hız aralığında; özellikle sıfır hız seviyelerinde aslında doğrusaldır. İki faz asenkron makineyi kontrol etmek için referans sargısı genliği sabit bir alternatif gerilim ile kontrol sargısı ise genliği ayarlanabilen bir alternatif gerilimle beslenir.
servo motor çalışma prensipi
a) b) Şekil 1.7: a) İki-Faz AA Servo motor b) İki faz AA servo motorun moment-hız grafiği
1.3.2. Üç Fazlı Servo Motorlar
DA servo motorlar, yüksek güç servo sistemlerin uygulama alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak son yıllarda yüksek-güç sistem uygulamalarında üç-faz asenkron motorun servo motor olarak kullanımı üzerine yapılan araştırmalar başarıya ulaşmış ve 3 ~ ‘lı asenkron motor yüksek-güç uygulamalarında hızlı bir şekilde yerini almaya başlamıştır. 3 ~’lı asenkron motor yapı olarak dayanıklı olmakla beraber doğrusal olmayan bir özelliğe sahiptir ve bundan dolayı kontrolü karmaşıktır.
Son yirmi yıldaki çalışmalar, 3 ~’lı asenkron motorun yabancı uyartımlı DA motoru gibi kontrol edileceğini göstermiştir. 3 ~’lı asenkron motorun stator akım vektörünün, birbirine dik, birbirinden bağımsız iki bileşenle temsil edildiği ve dik bileşenlerden biriyle momentin, diğeriyle akının kontrol edileceği tekniğe vektör moment tepkisi sağlanmaktadır (Şekil:1.8). Vektör kontrollü 3 ~’lı asenkron motorun servo motor olarak kullanılmasına ilişkin bir blok diyagramı verilmiştir.
servo motor çalışma prensipi
Resim1.4: AA servo motor
servo motor çalışma prensipi
1.4. Servo Motorların Kullanıldığı Yerler
Servo motorlar, bazen kontrol motorları olarak da adlandırılır, elektrik motorları olup özellikle kontrol sistemlerinde çıkış hareketini kontrol edici olarak kullanılmak üzere tasarlanır ve üretilir.
Servo motor birkaç Watt’an birkaç yüz Watt’a kadar olabilir. Servo motorlar, yüksek hız tepkisine sahiptir. Bu özellik ise servo motorların düşük rotor ataletine sahip olmalarını gerektirir. Bu motorlar daha küçük çaplı ve daha uzundur. Servo motor normal olarak düşük veya sıfır hızda çalışır; bundan dolayı moment veya güç değerleri aynı olan klasik motorlara göre boyutları daha büyüktür. Hassas devir sayısı ayarı yapılabilir, ayrıca devir sayıcı gerekmez.
Servo motorların kullanım alanı çok geniştir. Servo motorlar; robotlar, radarlar, nümerik kontrollü makinelerde (CNC),otomatik kaynak makinelerinde, pres makinelerinde, paketleme makinelerinde, sargı yarı iletken üretim ünitelerinde, yüksek hızlı çip yerleştiricilerinde, tıbbi cihazlarda, anten sürücüleri vb. yerlerde kullanılır.
  • Dinamik yük ve hız değişikliği
  • Yüksek kararlılık
  • Pozisyonlama
  • Periyodik çalışma
1.5. Servo Motor Sürücülerinin Teknik Özellikleri
1.5.1. Servo Sürücüler
Motor, aktarma organı ve yükten oluşan mekanik servo sistemin hız, moment veya pozisyon değişkenlerinden herhangi birinin bu değişkenle ilgili verilen referans değerine uygun olarak hareket ettirilmesini sağlayan elektronik güç elemanıdır. Servo sürücüleri DA servo sürücüler ve AA servo sürücüler olarak ikiye ayrılır.
1.5.1.1. DA Servo Sürücüler
Darbe genişlik modülasyonu ile çalışan, genellikle analog ya da dijital sürücülerdir. Geri besleme olarak tako jeneratör, hall sensör veya artırımlı enkoder kullanılır. Dinamik performansı düşük kullanımı kolay ve ucuz sürücülerdir.
servo motor çalışma prensipi
Şekil 1.9: DA Servo motor sürücü çalışma prensip şeması Resim1.5: Çeşitli tip DA servo sürücüler
servo motor çalışma prensipi
1.5.1.2. AA Servo Sürücüler
Sinüsoidal darbe genişlik modülasyonu ile çalışan, analog veya dijital yapıda sürücülerdir. Geri besleme olarak hall sensör, çözümleyici artırımlı enkoder veya mutlak (sin/cos) encoder kullanılır. Dinamik performansı yüksek kullanımı bilgi gerektiren DA servo sürücülere göre daha pahalıdır.
servo motor çalışma prensipi
Resim1.6: AA servo motorlar ve sürücüleri
servo motor çalışma prensipi
İnvertörlerde kullanılan transistörler rotor konum bilgisine uygun göre uygun sırada iletime veya kesime geçirilerek motor kontrolü yapılır.
1.5.1.3. Geri Besleme Elemanlarının Seçimi
Servo motorların en önemli özelliği sürücü devresinin olmasıdır. Fakat tek başına sürücünün bulunması bir anlam ifade etmez. Çünkü sürücü, kendisine gelen bilgileri(verileri) servo motora iletir ve pozisyonunun uygun yerde ve hızda olup olmadığını, geri besleme elemanları ile kontrol edilir. Sistemin özelliğine göre bu elmanlar seçilir.
Mutlak pozisyon ölçümü gereksinimi >>> Resolver veya Sin-Cos enkoder
Yüksek hız çalışması >>> Artımlı encoder
Düşük hız çalışması >>> Resolver veya enkoder
Doğruluk(hassasiyet ) >>> Artımlı enkoder
Yüksek sıcaklıkta çalışma >>> Resolver
servo motor ve çeşitleri
Resim1.7: Sürücü ve ilave modülleri Resim1.9: Hall sensörü
servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri
1.6. Sürücü ile Servo Motorların Bağlantıları
Şekilde 1.14’te görüldüğü gibi servo motor ile sürücü arasında iki bağlantı vardır. Bunlardan güç bağlantısı üçü faz biri nötr iletkeni 4 damarlı iletkenle yapılır. Geri besleme elemanı ile RS-232 veya RS-485 bağlantı kabloları ile bağlanarak veri alış verişinde bulunabilmesi için kontrol bağlantısı yapılır. Motorun mili istenen sisteme bağlanır. Örneğin; dişli kutusu, sonsuz vida, taşıyıcı, kayış-kasnak vb.
servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri
1.7. Servo Motor ve Sürücü Seçimi
Servo sistemlerde her firmanın boyutlandırma programı vardır. Bunlardan biri de Control Technıques ‘CTSS’ bir servo sistem programıdır.
Mekanik detayları belirlenen servo sistemler için servo motor boyutları işlemi seçimi gerçekleştirilir.
Belirlenen servo motora uygun servo sürücü seçimi gerçekleştirilir.
    • Uygulama Adımları
      • Sistem elemanları çalışma sayfasına eklenir.
      • Elemanlar arası bağlantı kurulur.
      • Seçilen elemanların özellikleri sisteme uygun olarak hesaplanır.
      • Servo sistem detayları dinamik olarak hesaplanır.
      • Kurulan sistem yapısı ile dosya olarak saklanabilir veya yazılı raporlanabilir.
    • Sistem Elemanları
      • Dişli kutusu “Gear box”
      • Sonsuz vida “lead Screw”
      • Kayış-kasnak “Belt-dulley”
      • Taşıyıcı dişli “Roct Pinion”
      • Taşıyıcı “Conveyor”
      • Silindir sürücü “Cylinden DRive”
      • Besleme merdanesi “Feed Roll”
      • Mekanik bağlantı “Coupling”
      • Çeşitli eylemsizlik “Misc Inertia”
servo motor ve çeşitleri
Resim1.16: Boyutlandırma programının ön görünüşü
servo motor ve çeşitleri
Resim1.17: Boyutlandırma programının ön görünüşü
servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri
23
servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri
25
servo motor ve çeşitleri servo motor ve çeşitleri
Resim 1.25: Yukarıdaki örneğin hareket profili
servo motor ve çeşitleri