Asenkron Motor Arızalarının Tespiti

Bu çalışmada üç fazlı asenkron motorda meydana gelen arızaların tespit edilmesine ait PLC tabanlı bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Motorun çalışmasını normal sınırlar içinde sürdürdüğü durumlarda; fazlara ait akım-gerilim değerleri, motor devri ve sargı sıcaklığı gibi motora ait sayısal ve analog bilgiler Siemens S7 200 serisi PLC kullanılarak bilgisayara aktarılmıştır.

Seri port üzerinden haberleştirilen PLC ve bilgisayar arıza algılanması durumunda geri besleme sinyali göndererek motoru durdurulabilmektedir. Yapılan çalışma sonunda geliştirilen koruma sisteminin, geleneksel koruma rölelerine göre elektromekanik elemanlardan arındırılmış, daha hassas, bakım gerektirmeyen bir yapıya sahip olduğu görülmüştür.



1.GİRİŞ



Endüstride çok yaygın olarak kullanılan asenkron motorların sürekli izlenmesi ve arızalarının en aza indirilmesi büyük önem kazanmıştır. Üretim aşamasında arızalardan dolayı oluşan kesintinin en aza inmesi, hatta mümkünse sistemin hiç aksamadığı ve arıza yapmadığı kesintisiz üretim idealde istenilen bir durumdur. Dolayısıyla, sistemin sürekli denetlenmesi ve arızalara karşı gerekli önlemlerin hızla alınması zorunlu hale gelmiştir. Çünkü sistemdeki asenkron motorlardan birinin arızalanması üretimin aksamasına neden olacaktır.



Bu nedenle, bu çalışmada Programlanabilir Lojik Kontrolör (PLC) arabirimli bilgisayar tabanlı arıza tespit ve koruma rölesi olarak adlandırılabilecek bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Literatür incelendiğinde; üç fazlı asenkron motorların izlenmesi, mekanik ve elektriksel arızaların tespiti için değişik yöntemler mevcuttur (1-3). Motor arızalarının tespitinde ve motorların korunmasında kullanılan klasik koruma uygulamalarında aşırı akım röleleri, sıcaklık röleleri, düşük/yüksek gerilim koruma röleleri gibi değişik tip koruma röleleri, elektromanyetik anahtarlar, kontaktörler zaman röleleri geleneksel motor koruma uygulamalarında kullanılmaktadır.



Klasik koruma yöntemleri elektronik ve bilgisayar ile yapılan koruma sistemleri ile karşılaştırıldığında mekanik parçalara sahip olması arızalara karşı cevap verme süresini artırmakta ve sistemin hassasiyetini ve verimini düşürmektedir. Ayrıca ekonomik olarak düşünüldüğünde günümüzde klasik yöntemler sistemin maliyetini artırırken, sayısal sistemlerle yapılan kontrollerin maliyeti azalttığı görülmektedir (4, 5). Asenkron motorlardaki mekanik hataların belirlenmesi için literatürde çok sayıda yayına rastlamak mümkündür (6-11). Literatürde bazı çalışmalarda ise motorlardan bilgi alarak değerlendiren, üç fazlı asenkron motorların arıza tespitini PC yardımıyla gerçekleştiren benzetim çalışmaları mevcuttur (12, 13).



Referans (14)’de benzer bir çalışma olarak, asenkron motor bilgisayar kullanılarak arızaların karşı gerçek zamanlı izlenmesi sağlanmıştır. Asenkron motorlar ile ilgili tüm ölçümler yapılmış ve asenkron motorun arızalara karşı korunması başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Fakat, şebekeden alınan akım ve gerilim bilgilerinin algılayıcı çıkışları bilgisayara analog/sayısal dönüştürücü bir kart yardımıyla aktarıldığından, maliyet artırılmıştır.

Bu çalışmada kullanılan sincap kafesli asenkron motor ;

1.5 kW, 2800 d/d, Cosϕ= 0.87, f=50 Hz, yıldız bağlı ve 380 V

etiket özelliklerine sahiptir. Bu üç fazlı motora ait akım ve gerilim bilgileri ile motor sargı sıcaklığı PLC analog modülü kullanılarak, motor devri ise PLC sayısal modülü kullanılarak ölçülmüştür. Bu ölçümlerin sonucunda, algılayıcılardan gelen sinyaller PLC ara birim üzerinden bilgisayara aktarılmıştır. Motor normal çalıştığı durumlarda, motorun elektriksel parametreleri gerçek zamanlı olarak bilgisayar ekranında görsel bir zenginlik içinde izlenebilmekte, arıza yaptığı veya arıza yapabileceği durumda ise motor durdurularak belirlenen arıza ekrana yazdırılmaktadır.



2. KONTROL DEVRESİ TASARIM VE UYGULAMASI



Deneysel çalışmada Siemens S7-200 model 24 adet sayısal giriş, 16 adet sayısal çıkış adresine sahip (24*DI 24V DC, 16*DO 24V DC) CPU 226 tercih edilmiştir. Kullanılan PLC kalıcı program hafızası 4096 word, kullanıcı veri hafızası ise 2560 word’dür. Analog değerleri okumak için Siemens S7-200 model 4 adet girişe (4AI) ve 12 bit çözünürlüğe sahip olan 2 adet EM231 analog modül kullanılmıştır. Yazılım olarak MicroWin 4.0 programı kullanılmıştır. PLC’nin çalışması için gerekli yazılım bilgisayarda hazırlanarak RS232-RS485 PC/PPI kablosu ile PLC’ye yüklenmiştir.

Hazırlanan programı bilgisayar ortamından PLC ortamına aktarırken en önemli husus PLC ile bilgisayar arasında haberleşme hızının uygun olmasıdır (15).Şekil 1’de geliştirilen sistemin blok diyagramı verilmiştir. Şekil 1’deki bilgisayar kontrollü asenkron motor koruma uygulaması üç fazlı bir asenkron motor, ölçme devresi, alternatif akım/doğru akım (AA/DA) dönüşüm devresi, PLC ve bilgisayardan oluşmaktadır.Sistem içerisindeki motoru çalıştırmak için PLC girişlerinden okunan bilgiler alındıktan sonra, bu bilgiler seri port yardımıyla bilgisayara iletilir. Okunan değerler belirlenen sınırlar içerisinde ise bilgisayardan geri besleme olarak PLC motoru çalıştırmak üzere bir sinyal göndererek, PLC çıkışlarına bağlı bir rölenin (d1) kontağını enerjilendirir. Bu röle kontağı yardımıyla motora ait kontaktör (M1) kontrol edilmektedir. Kontaktör yardımıyla asenkron motorun güç devresine 380 V uygulanmıştır.

PLC’den gelen komuta göre çalışacağı için, PLC’nin sayısal çıkışı asenkron motorun güç devresini kontrol etmektedir. PLC’nin sayısal çıkışı 400 mA seviyesinde akım ürettiğinden, M1 kontaktörünü kumanda edebilmesi için küçük güçlü bir röleye (d1) ihtiyaç duyulmuştur.
devamı için tıklatın