VFD (Sürücü) Nedir? Elektrik Motorlarında Yön, Hız ve Tork Kontrolü

Merhaba,

Öğrenmek ve araştırmak isteyen, araştırırken bize rastlayan takipçilerimize bilgi vermek adına bu yazıyı hazırlıyoruz. :)

VFD (Sürücü) Nedir?

VFD (Sürücü), invertör, frekans konverteri, frekans inverteri, hız kontrol cihazı, drive olarak da bilinen endüstriyel cihazlardır. VFD'ler, elektrik motorlarının aktif kontrollerini sağlayarak yön kontrolü, hız kontrolü, tork kontrolü ve akım kontrolü yapabilen gelişmiş elektronik cihazlardır. Bir önceki yazımızda bahsettiğimiz Soft Starter’dan farklı olarak, VFD’ler motor üzerinde daha esnek bir kontrol sağlar.

VFD'ler genellikle 200-240 V AC tek faz girişli, 380-480 V AC üç faz girişli veya doğrudan DC beslemeli 540 V DC şeklinde üretilebilmektedir.

Elektrik motorları kontrol VFD'lerinde, giriş ve çıkış terminalleri bağlantı kontrolü, aşırı yük, aşırı akım, düşük ve aşırı gerilim, aşırı sıcaklık, kısa devre, tanımlanan saha çalışma şartlarının (I/O board) kontrolü gibi çeşitli korumalar bulunmaktadır. Bu tür korumalar, arıza durumlarında sürücünün devre dışı kalmasına neden olur, böylece cihaz ve motor korunmuş olur. Bu da işletmeler için ekstra bakım ve onarım maliyetlerini minimuma indirir.

VFD (Sürücü) Nasıl Çalışır?

Girişine uygulanan 3 faz AC gerilimi, doğrultucu devre (rectifier devresi) ile DC voltaja dönüştürülür. Ardından, bu DC voltajın frekansı değiştirilerek evirici devre aracılığıyla tekrar AC voltaja dönüştürülür. Bu işlemle motorlar üzerinde yön, hız, tork ve akım kontrolü yapılabilir. Tüm bu işlemler, mikro işlemci kontrolü ile gerçekleştirilir. Operatör panelinden yapılan ayarlamalar ve anlık değişiklikler, mikro işlemci tarafından elektriksel sinyallere dönüştürülüp çıkış akım ve gerilim değerlerine doğrudan etki eder.

Peki, neden DC frekanslarıyla oynayarak bu işlemler yapılıyor? Doğrudan AC giriş ile yapılamaz mıydı? Cevabımız basit: Evet, yapılabilirdi. Ancak sistem boyutlarını minimumda tutabilmek, üretim maliyetlerini göz önünde bulundurmak ve DC voltajının çalışma kararlılığını sağlamak amacıyla, bu şekilde daha verimli ve ekonomik sistemler geliştirilmiştir.

VFD (Sürücü) Şeması ve Çalışma Prensibi

Farklı güçlerdeki VFD’lerde çalışma prensibi aynıdır. VFD'ler, girişlerine uygulanan AC voltajını DC voltaja dönüştürür. Ancak dönüştürülen DC voltaj her zaman 540V olarak sabit kalmaz. Motor gücüne göre seçilen VFD’nin giriş gerilimine bağlı olarak, dönüştürülen DC voltajda değişiklikler olabilir.

Örnek vermek gerekirse:

• 3 Faz 380V girişi olan bir VFD doğrultucu çıkışında 540V RMS DC üretir.
• 3 Faz 690V girişi olan bir VFD doğrultucu çıkışında ise 1000V RMS DC üretir.

Bu voltajlar, eşdeğer AC voltajlarının değerleridir ve hesaplama şu şekilde yapılır:

$\text{Vrms} = \frac{\text{Vmax}}{1.41}$.

Örneğin, şehir şebekesinde kullandığımız 220V AC üzerinde bir hesaplama yapalım:
220V AC'yi doğrultucu devre ile DC'ye çevirdiğimizde yaklaşık 311V DC elde ederiz. Bu değer, $\text{Vrms} = 220 \times 1.41$ formülüyle hesaplanır.

DC Beslemeli VFD'ler ve Avantajları

DC beslemeli VFD'ler, eşdeğer AC VFD’lere göre genellikle daha ekonomik olabilir. Bunun nedeni, DC beslemeli VFD'lerin harici bir kaynaktan doğrudan DC Link voltajı alarak çalışmalarıdır. Bu VFD'lerde AC VFD'lerdeki gibi doğrultucu devreye gerek yoktur, bu da maliyet avantajı sağlar.

Sonuç:

Sanayide, VFD’siz bir motorun çalışması neredeyse imkansızdır. Bu yazımızı daha iyi anlamak için farklı kaynaklardan araştırma yapmanızı tavsiye ederiz. Bu konuyu burada noktalıyoruz, ancak yeni paylaşımlarla serimize devam edeceğimizin müjdesini veriyoruz! :)