Tek fazlı şebekede hız kontrol cihazı kullanımı

LS Electric S100 serisinin tek faz 200 V girişli 0.4-2.2 kW modelleri, tek fazlı (monofaze) şebekeye doğrudan bağlanabilmektedir. Kılavuzda bu modellerin giriş değerleri tek faz 200-240 V AC (-%15 ile +%10) ve 50-60 Hz (±%5) olarak verilmektedir. Üç fazlı bir hız kontrol cihazını (inverter, AC motor sürücü) tek fazlı şebekeden beslemek ise güç düşürme (derating) ve giriş reaktörü gerektirir; kılavuzdaki tek faz akım değerleri yalnız 60 Hz giriş için geçerlidir.

Bu yazı, LS Electric S100 kullanım kılavuzunun (V4.2) 11.1 teknik özellik tablolarına ve Applying Drives to Single-Phase Input Application başlıklı 12. bölümüne dayanmaktadır. Başka marka ve modellerde ayrıntılar farklılık gösterebilir. Kaynak: LS S100 kullanım kılavuzu (İngilizce, PDF).

Tek faz girişli S100 modelleri

Kılavuzun 11.1 bölümündeki Single Phase 200V (0.4-2.2 kW) tablosu S100–1 modellerini kapsar:

• Modeller: 0004, 0008, 0015 ve 0022. Ağır yükte (heavy load) motor gücü sırasıyla 0.4 kW, 0.75 kW, 1.5 kW ve 2.2 kW'tır.
• Giriş: tek faz 200-240 V AC (-%15 ile +%10), 50-60 Hz (±%5).
• Çıkış gerilimi: 3 faz 200-240 V.

Bu modellerin giriş frekansı ve gerilim toleransı, aşağıda anlatılan üç fazlı modellerin tek fazla beslenmesindeki koşullardan farklıdır.

Üç fazlı modeli tek fazla beslemek: sürücünün içinde ne değişir?

Kılavuzun 12. bölümü üç fazlı S100 modelleri için hazırlanmıştır ve bu modellerin tek fazlı girişle kullanımındaki kısıtları anlatır. Standart PWM sürücülerde giriş, 6 darbeli (6-pulse) diyot doğrultucudan geçer. Kılavuzun saydığı değişiklikler şunlardır:

• Üç fazlı 60 Hz beslemede DC bara dalgalanması (ripple) 360 Hz'dir. Tek fazlı kullanımda bu değer 120 Hz olur ve aynı gücü verebilmek için DC bara devresi daha fazla zorlanır.
• Giriş akımları ve harmonikler, üç fazlı girişte görülen değerlerin üzerine çıkar.
• Tek fazlı girişte %90 THD ve üzeri giriş akımı bozulması beklenir; üç fazlı girişte bu değer yaklaşık %40'tır.
• Diyot köprüsünde kalan iki fazdan geçen giriş akımı yaklaşık iki katına çıkar.

Bu nedenle kılavuz, doğrultucu ve DC ara devre (DC link) elemanlarını aşırı zorlamamak için üç fazlı sürücünün güç değerinin düşürülmesini gerekli görmektedir.

Güç ve akım değerinin düşürülmesi (derating)

Tek fazlı girişle kullanılan üç fazlı sürücüde çıkış akımı ve beygir gücü (HP) değeri düşürülür. Kılavuz bunun iki nedenini verir: DC bara dalgalanma gerilimi ve akımının artması ile diyot köprüsünde kalan iki fazdaki giriş akımının yaklaşık iki katına çıkması.

Kılavuzdaki seçim ölçüsü açıktır: seçilen sürücünün tek faz akım değeri, motorun akım değerine eşit ya da ondan büyük olmalıdır. Motor, sürücünün üç fazlı değerine göre seçilip tek fazlı girişle çalıştırılırsa düşük performans ve sürücünün erken arızalanması sonucu doğabilir.

Üç fazlı S100 modellerinin tek faz akım değerleri, kılavuzun 11.1 bölümündeki 3 Phase 200V ve 3-Phase 400V tablolarında Rated current [Single-Phase input] (A) satırında verilmektedir. Aynı tablolarda tek faz giriş gerilimi 200 V modeller için Single phase 240VAC(-5% to +10%), 400 V modeller için Single phase 480VAC(-5% to +10%) olarak yazılıdır. Giriş frekansı için ise şu not yer alır: In case of single phase input, input frequency is only 60Hz(5%).

Giriş reaktörü neden şart?

Tek fazlı beslemede giriş akımındaki harmonik bozulma, üç fazlı beslemedekinin üzerine çıkar ve toplam giriş güç faktörü düşük kalır. Kılavuza göre reaktör kullanılmadan tek fazlı koşullarda %100'ün üzerinde giriş akımı bozulması olasıdır. Bu yüzden kılavuz, tek fazlı kullanımda reaktörün her zaman gerekli olduğunu belirtmektedir.

Şebeke frekansı, gerilim toleransı ve motor gerilimi

• Frekans: Tek faz akım değerleri yalnız 60 Hz giriş için geçerlidir.
• Gerilim aralığı: Motorun gücünü en yüksek düzeyde üretebilmesi için 240/480 Vac AC besleme gerilimi +%10 ile –%5 aralığında olmalıdır. Üç fazlı girişte izin verilen aralık +%10 ile –%15'tir; tek fazlı beslemede daha dar olan +%10 ile –%5 toleransı uygulanır.
• En düşük giriş gerilimi: 240 volt modellerde 228 Vac'nin, 480 volt modellerde 456 Vac'nin altına inilmemelidir. Bu sınırlar sırasıyla 207 Vac ve 415 Vac motor gerilimi üretilmesini sağlar.

Tek fazlı girişte ortalama DC bara gerilimi, eşdeğer üç fazlı girişe göre daha düşüktür; bu nedenle en yüksek çıkış gerilimi (motor gerilimi) de düşük kalır. Motorun temel hıza yakın çalışmada (tam güçte) tam torku üretmesi gerekiyorsa, yeterli motor gerilimi için giriş hattı geriliminin sağlam tutulması gerekir. Kılavuz, gerilim yetersizliğinin etkisini azaltmak için iki yol daha vermektedir:

• Motoru düşük hızda (düşük güçte) çalıştırmak.
• Temel gerilimi giriş AC besleme değerinden düşük bir motor kullanmak: 240 VAC giriş için 208 V motor, 480 VAC giriş için 400 V motor.

Kısa kontrol listesi

1. Kullanılacak sürücü tek faz girişli bir model mi (S100–1, 0.4-2.2 kW), yoksa tek fazla beslenecek üç fazlı bir model mi?
2. Üç fazlı modelde: 11.1 tablosundaki tek faz akım değeri ([Single-Phase input]) motorun akım değerine eşit ya da ondan büyük mü?
3. Girişte reaktör var mı?
4. Şebeke frekansı uygun mu? Kılavuz bu bölümde 50 Hz tek faz giriş için akım değeri vermez; 50 Hz şebekede bu bölümün değerleri geçerli değildir.
5. Gerilim +%10 ile –%5 aralığında ve en düşük gerilim sınırının (228 Vac / 456 Vac) üzerinde mi?
6. Tam güçte tam tork gerekiyorsa hat gerilimi sağlam tutulabiliyor mu; tutulamıyorsa düşük hız ya da daha düşük temel gerilimli motor seçeneği uygun mu?

Sürücü seçeneklerine AC motor sürücü (hız kontrol cihazı) kategorimizden ulaşabilirsiniz; S100 serisinin ayrıntıları LS S100 sayfasında yer almaktadır. Tek fazlı uygulamanız için teklif iste sayfasından teklif alabilirsiniz.