Motor üstü (decentral) frekans inverter kullanımı

Tevfik Akkuş

Elektronik Ürünler

Uygulama ve Satış Müdürü

1- Giriş

3 fazlı asenkron motorların kontrolünde birçok firma pano tipi frekans inverteri üretmekte ve piyasaya sürmektedir. Pano tipi inverterlerin kullanıldığı sistemler konvansiyonel sistemler, motor üstü inverterlerin kullanıldığı sistemler ise dağıtık (decentaralised) sistemler olarak bilinir. NORD Drivesystems olarak, bu ürünlerin üretimi, 1984 yılından bu yana Almanya, Aurich’teki merkezimizde kurulu bulunan fabrikamızda gerçekleştirilmektedir.

2- Pano tipi frekans inverterleri

NORD Drivesystems pano tipi inverterleri NORDAC Pro ismiyle adlandırılmaktadır. 1~ faz girişli modeller 2.2 KW güce kadar, 3~ faz girişli modeller ise 160 kW güce kadar üretilmektedir. İnverterlerin bazı modellerinin dahili 24 volt çıkışı olup bazı modellerin harici 24 volt beslemesiyle güç girişinden bağımsız kontrol kartı beslenebilmekte ve parametrelendirme yapılabilmektedir. Pano tipi inverterlerin en baz modelinde 5 dijital giriş, 2 röle çıkışı, 2 analog girişi, 1 analog çıkış ve motor ısı sensör (TF) girişleri bulunmaktadır. Bazı modellerde STO (EN 60204-1, Section 5.4. Safe Torque Off function) özelliği bulunmaktadır.

PID kontrolü, VFC Open-loop çalışma, CFC Open-loop çalışma, CFC Closed loop (servo mod) çalışma modları sayesinde tüm asenkron motorların yanı sıra servo motorlar da 0-400 Hz frekans aralığında sürülebilmektedir. Tüm modellerde dijital girişlere HTL enkoder, üst modellerde buna ilave olarak TTL enkoder, SSI enkoder, Resolver, CAN absolute encoder bağlanabilmektedir. 50 Hz, 87 Hz, 100 Hz çalışma modlarını desteklemektedir. LCD parametre kutusu ile kolay parametre ayarlama ve devreye alma imkânı sağlamaktadır. Bunun yanı sıra ücretsiz olarak temin edilebilen NORDCON yazılımı ile kolay parametre ayarlama ve devreye alma imkânı vardır. Üst sınıf modellerde POSICON özelliği sayesinde 63 farklı pozisyon girebilme imkânı mevcuttur. NORDCON yazılımı ile dahili PLC’de IEC 61131-3’e göre Instruction List (IL) veya Structured Text (ST) formatında program yazılabilmektedir. Profinet, Ethernet/IP, Ethercat, Powerlink, Profibus, DeviceNet, CanOpen, Interbus-S, AS-I interface haberleşme modüllerini desteklemektedir. LCD paramete modülü, potansiyometre modülü gibi birçok faydalı opsiyon modülü frekans inverteri üzerine kolayca takılabilmektedir. Ayrıca takılan tüm haberleşme modüllerindeki harici 24 volt besleme özelliği sayesinde, modülün takılı olduğu frekans inverterlerinin arıza durumunda dahi haberleşme kesilmemektedir.

3- Motor üstü (decentralised) frekans inverterleri

NORD Drivesystem motor üstü inverterleri NORDAC Flex ismiyle adlandırılmaktadır. 1~ faz girişli modeller 1.1 KW güce kadar, 3~ faz girişli modeller ise 22 kW güce kadar üretilmektedir. İnverterler standart IP55 koruma sınıfı ile üretilmekte olup sipariş aşamasında belirtildiğinde IP66 koruma sınıfında da üretilebilmektedir. Tamamen alüminyum gövdeden imal IP69K koruma sınıfı ürün modeli de mevcuttur. Motor üstü inverterlerin yer darlığı motor üstünde kullanılamadığı uygulamalarda duvara montaj kiti kullanılarak motora yakın uygun bir yere montaj imkânı bulunmaktadır. İnverterlerin bazı modellerinde dahili 24 volt çıkışı olup bazı modellerinde harici 24 volt beslemesiyile güç girişinden bağımsız kontrol kartı beslenebilmekte ve parametrelendirme yapılabilmektedir.

Motor üstü inverterlerin en baz modelinde 4 dijital giriş, 2 dijital çıkış, 2 analog giriş ve motor ısı sensörü (TF) girişleri bulunmaktadır. İnverter üzerinde bulunan sökülebilir EPROM modülü ile kolay parametre transferi sağlanabilmektedir. Bazı modellerde STO (EN 60204-1, Section 5.4. Safe Torque Off function) özelliğiyle birlikte baz üst modellerde hem STO hem de SS1 (EN 60204-1, Stop Category 1) özelliği bulunmaktadır. PID kontrolü, VFC Open-loop çalışma, CFC Closed loop (servo mod) çalışma modları sayesinde tüm asenkron motorların yanı sıra servo motorlar da 0-400 Hz frekans aralığında sürülebilmektedir. 50 Hz, 87 Hz, 100 Hz çalışma modları desteklenmektedir.

Dahili Can Bus haberleşme sistemiyle 4 adet inverterin birbiriyle haberleştirme imkânı vardır. CANopen modülü ile CANopen absolute enkoder bağlanabilmektedir. Inverter üzerinde bulunan dip anahtarlarla inverterlerin kolay konfigurasyonu ve devreye alma imkânı sağlanmaktadır. LCD parametre kutusu ile kolay parametre ayarlama ve devreye alma imkânı vardır. Bunun yanı sıra ücretsiz olarak temin edilebilen NORDCON yazılımıyla kolay parametre ayarlama ve devreye alma imkânı mevcuttur. Üst sınıf modellerde POSICON özelliği sayesinde 63 farklı pozisyon girebilme imkânı vardır. NORDCON yazılımıyla dahili PLC’de IEC 61131-3’e göre Instruction List (IL) veya Structured Text (ST) formatında program yazılabilmektedir.

İnverter iç veya dış kısmına ilave IO modülü, Profinet, Ethernet/IP, Ethercat, Powerlink, Profibus, DeviceNet, CanOpen, Interbus-S, AS-I interface haberleşme modülleri, elektromekanik fren doğrultucu modülü, 380/24 volt modülü, 220/24 volt modülü, fren direnci, harici fren direnci, potansiyometre modülü, bakım salter modülü gibi birçok faydalı opsiyon modülü takılabilmektedir.

4- Kablolama ve pano montaj işçilik maliyetleri

Aşağıdaki şekilde, konvansiyonel pano tipi frekans inverterlerinin kullanılması durumu gösterilmiştir. Pano tipi frekans inverterleri kullanılması durumunda merkezi bağlantı şekli ön plana çıkmaktadır ki günümüzde en çok kullanılan yöntemdir:

1. Tüm frekans inverterleri pano içerisine yerleştirildiğinden elektrik panosu boyutları ve maliyeti artar.
2. Elektrik panosu girişinde çok sayıda giriş/çıkış güç ve kumanda klemens karmaşıklığı ve artan işçilik maliyeti vardır.
3. Motorlar ile pano arasındaki kablo tavalarında çok fazla kablo karmaşıklığı ve işçilik maliyeti vardır.
4. Pano işçiliği yüksektir.
5. Kablo tavasında frekans inverteri çıkış voltajı ile sinyal kablolarının yan yana motora gitmesinden dolayı elekromanyetik alan girişimi (EMI) oluşur.
6. Arıza takibi zordur.
7. Pano tipi inverteler IP20 koruma sınıfına sahiptir ki bazı durumlarda yeterli olmayabilir.

Aşağıdaki şekilde motor üstü (decentral ) frekans inverterleri kullanılması durumu gösterilmiştir:

1. Frekans inverterleri motor üzerinde olduğundan pano boyutları ve maliyeti azalır.
2. Her bir motora sadece bir güç kablosu ve bir bus kablosu girişi verilir, bu da kolay kablaj imkânı sağlar.
3. Elektrik panosu girişindeki giriş/çıkış güç ve kumanda klemens sayıları daha azdır.
4. Elektrik panosu içerisinde bulunan güç ve kumanda kablajı daha azdır.
5. Motorlar ile pano arasında kablo tavalarında dah az kablo vardır.
6. Kısa pano toplama süresi sayesinde düşük işçilik maliyeti sağlanır.
7. Kablo tavasında yüksek frekanslı ve harmonikli güç kablolarının olmaması nedeniyle daha az elekromanyetik alan girişimi (EMI) oluşur.
8. Arıza takibi kolaydır.
9. Motor üstü invertelerde yüksek IP55, IP66, IP69K koruma sınıfları ile daha zorlu çalışma şartlarında uygulanabilir.
10. ATEX Zone22 çalışma ortamına uyumludur.