Tesisat Dergisi 190. Sayı (Ekim 2011)

MAKALE 138 Tesisat Dergisi Say ı 190 - Ekim 2011 1. Giri ş Enerji verimlili ğ i günümüzde, her alanda oldu- ğ u gibi sirkülasyon pompalar ı için de en önemli konulardan biridir. Gerek Binalarda Enerji Per- formans ı Yönetmeli ğ i ve Eko-tasar ı m Direktifi [1] (641/2009) gibi yasal düzenlemeler, gerek tüketicilerin bilinçlenmesi gerekse üretici fir- malar ı n daha duyarl ı davranmas ı yla yüksek verimli pompalar kullan ı lmaya ba ş lanm ı ş t ı r. Sirkülasyon pompas ı motoru gibi, nispeten küçük güçlü motorlarda en yüksek verimi sa ğ - lamak amac ı yla farkl ı tasar ı mlar uygulanmak- tad ı r. Bunlar Sabit M ı knat ı sl ı Senkron Motor (SMSM – Permanent Magnet Synchronous Motor-PMSM) veya F ı rças ı z Do ğ ru Ak ı m Moto- ru (FDAM – Brushless DC Motor-BLDC) olarak adland ı r ı lan motorlard ı r. F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motorlar ı nda yüksek ve- rimi komutasyon i ş lemini elektronik olarak sa ğ layan “sürücü” sa ğ lar.[2] Bu tip motorlar ı sürmek için literatürde farkl ı kontrol yöntem- leri mevcuttur. Çal ı ş ma ş artlar ı ve motor ta- sar ı m ı na göre bu kontrol yöntemlerinden biri belirlenir. Analiz yapabilmek için kontrol algo- ritmas ı ndaki de ğ i ş tirilebilir parametrelerin sis- tem çal ı ş mas ı na etkisi farkl ı de ğ erlerde ince- lenmelidir. Kontrol parametreleri belirlendikten sonra de ğ i ş imlerinin sistem çal ı ş mas ı na etkisi matematiksel olarak ifade edilebilir. Böylece sirkülasyon pompas ı n ı n çal ı ş ma karakteristi ğ i hakk ı nda önemli bilgiler elde edilir. 0 =++ c b a i i i [ ] a c b a d a E E E Ri V ML i 2 3 2 ) (3 1 − + + − + =′ [ ] b c a b d b E E E Ri V ML i 2 3 ) (3 1 − + + − − + =′ [ ] c a c d c E Eb E Ri V ML i 2 3 ) (3 1 − + + − − + =′ 0 = c i 0 = + b a i i [ ] a b a d a E E Ri V ML i − + − + =′ 2 ) (2 1 [ ] b a a d b E E Ri V ML i − + − − + =′ 2 ) (2 1 ( ) Bw T T J w m e − − =′ 1 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Sirkülasyon Pompas ı nda Kullan ı lan Sabit M ı knat ı sl ı Motor Sürücüsünün Bilgisayar Ortam ı nda Fonksiyonel Modellemesi Bu çal ı ş mada, f ı rças ı z do ğ ru ak ı mmotoru ve sürücüsü Matlab/Simulink program ı nda modellenerek farkl ı matematiksel parametreler ile analiz sonuçlar ı n ı n elde edilmesi amaçlanm ı ş t ı r. Matematiksel modelde kullan ı lan motor parametreleri motor tasar ı m program ı ndan al ı nm ı ş t ı r. Sürücü ve kontrol algoritmas ı çal ı ş malar ı sirkülasyon pompas ı n ı n çal ı ş ma özelliklerine göre belirlenmi ş tir. Sürücü modelini farkl ı anahtarlama frekanslar ı nda ve doluluk oranlar ı nda çal ı ş t ı rarak motorun h ı z ı ve torku üzerindeki etkileri incelenmi ş tir. Motorun h ı z ve tork ç ı kt ı lar ı n ı n matematiksel ifadeleri elde edilmi ş tir. Bu ş ekilde de ğ i ş ken h ı zl ı sirkülasyon pompalar ı nda kullan ı lan f ı rças ı z do ğ ru ak ı m motorlar ı n ı n çal ı ş ma karakteristikleri elde edilerek motor ve sürücü parametrelerinin pompan ı n üzerindeki etkileri yorumlanm ı ş t ı r. Alarko - Carrier San. ve Tic. A. Ş . Deniz GÖRÜ Ş 2. F ı rças ı z Do ğ ru Ak ı m Motoru F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motoru komutasyon i ş le- mini mekanik olarak de ğ il, elektronik olarak sa ğ layan bir motor türüdür. Uygulamam ı zda kulland ı ğ ı m ı z motorda sürekli m ı knat ı slar, dönen rotor üzerine monte edilmi ş vaziyettedir ve stator bobinleri rotoru çevreleyecek ş ekilde yerle ş tirilmi ş tir. Elektronik komutasyon tekni ğ i ile bobinler uygun zamanlama ile enerjilendi- rildi ğ inde rotor dönmeye ba ş lar. F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motorunun matematiksel ifadesi ş u ş ekildedir:[3] 1) Komutasyon süresince faz ak ı mlar ı na ait durum denklemleri: 3) Motorun mekanik denklemleri fazlar ı n ko- mutasyon ve iletim süresinde ayn ı d ı r: 2) İ letim süresince ak ı mlara ili ş kin denklemler: SürücümodelindeMatlab/Simulink program ı n- da bulunan “Permanent Magnet Synchronous Machine” kullan ı lm ı ş t ı r. Trapezoidal besleme ile çal ı ş an “PMSM motor” uygulamam ı zdaki f ı rças ı z do ğ ru ak ı m motoru ile ayn ı matema- tiksel denklemlere ve modele sahiptir. Motor modelinde kullan ı lan ve Tablo 1 ’de verilen pa- rametreler motor tasar ı m program ı ndan elde edilen analizler sonucunda elde edilmi ş tir. Tablo 1. V d DC bara gerilimi E a ,E b ,E c Z ı t Elektromanyetik Kuvvet gerilimleri R Stator direnci L Özendüktans M Kar ş ı l ı kl ı endüktans T e Elektriksel yük momenti T m Mekanik yük momenti J Eylemsizlik momenti B Sönüm katsay ı s ı w Aç ı sal h ı z 3. Sürücü Devresi F ı rças ı z do ğ ru ak ı m motorlar ı nda komutasyo- nun sa ğ lanmas ı için sürücüye rotorun konum bilgisinin sensörlerle aktar ı lmas ı gerekir. Sü- rücü devresi ise sensörlerden gelen bilgileri de ğ erlendirerek o andaki yük profiline göre bu POMPA-VANA DOSYASI