Trifaze motorun kalkış akımı, anma akımının katlarına çıkar ve hem şebekeyi hem tahriki zorlar. Yol verme yöntemi, bu akımı ve kalkışın mekanik darbesini sınırlamak için seçilir. Dört yöntemin çalışma mantığı, tork bedeli ve uygulama karşılıkları aşağıda karşılaştırılmıştır.
Doğrudan yol verme
En basit yöntemde motor, bir kontaktörle doğrudan şebekeye bağlanır. Kalkış akımı anma akımının altı ile sekiz katı arasına çıkar, kalkış torku ise tam değerinde üretilir. Küçük güçlü ve kolay kalkan tahriklerde bu akım şebekeyi zorlamaz. Büyük güçlerde ise gerilim çökmesi yaratır ve aynı hatta bağlı diğer yükleri etkiler. Mekanik olarak da kaplin ve redüktöre ani bir burulma darbesi biner.
Yıldız-üçgen yol verme
Bu yöntemde motor kalkışa yıldız bağlantıda başlar, hızlanınca üçgene geçirilir. Yıldız bağlantıda her sargıya düşen gerilim, üçgendekinin kök üç katı kadar azalır. Şebekeden çekilen kalkış akımı yaklaşık üçte bire iner. Ancak kalkış torku da aynı oranda, yaklaşık üçte bire düşer. Yöntem bu yüzden yalnızca yüksüz ya da hafif yükle kalkabilen tahriklerde kullanılır.
Motorun altı sargı ucunun klemens kutusuna çıkması ve üçgen bağlantının şebeke gerilimine uygun olması gerekir. Yıldızdan üçgene geçiş anında kısa bir akım darbesi oluşur.
Yumuşak yol verici
Yumuşak yol verici, tristörlerle motorun uçlarındaki gerilimi kademeli olarak yükseltir. Akım, ayarlanan bir sınırın altında tutularak kalkış yumuşatılır. Tork gerilimin karesiyle orantılı olduğundan, gerilimi yarıya indirmek torku dörtte bire düşürür. Bu nedenle yumuşak yol verici de yüksek kalkış torku isteyen yüklerde sınırlıdır. Kalkış tamamlandığında bir baypas kontaktörü tristörleri devreden çıkarır.
Frekans invertörü
Frekans invertörü, gerilimi ve frekansı birlikte ölçekleyerek motoru düşük frekanstan kaldırır. Gerilim-frekans oranı sabit tutulduğundan manyetik alan korunur ve tork tam değerinde üretilebilir. Kalkış akımı anma akımının biraz üzerinde kalır. Yöntem, kalkışın yanında çalışma devrini de sürekli denetler. Ek maliyet, pano hacmi ve mil topraklama gibi önlemler getirir.
Yöntemlerin tork bedeli
Kalkış akımını gerilimi düşürerek sınırlayan yöntemlerde tork, gerilimin karesiyle azalır. Yıldız-üçgen ve yumuşak yol verici bu gruba girer. Frekans invertörü ise akımı gerilimi düşürerek değil frekansı düşürerek sınırlar. Bu fark, yüklü kalkan tahriklerde yöntem seçimini belirler. Yüksüz kalkan bir pompada ise ucuz yöntemler yeterli kalır.
Kalkış süresi ve ısınma
Kalkış süresi, motorun torku ile yükün torku arasındaki farka ve yükün ataletine bağlıdır. Fark küçüldükçe kalkış uzar ve sargı daha uzun süre yüksek akım taşır. Motorun kilitli rotor dayanım süresi, kalkış süresinin üst sınırını belirler. Yüksek ataletli bir kırıcı ya da blowerda bu sınır kolayca zorlanır. Kalkış süresi hesaplanmadan yöntem seçimi eksik kalır.
Saatteki kalkış sayısı
Her kalkış, sargıya ve rotora bir ısı yükü bırakır. Sık kalkan bir tahrikte motor iki kalkış arasında soğuyacak zaman bulamaz. Motor etiketinde izin verilen kalkış sayısı verilir. Frekans invertörüyle sürülen bir tahrikte motor durmadan düşük devirde dönmeyi sürdürebilir. Bu davranış, kalkış sayısını düşüren en etkili önlemdir.
Yıldız-üçgen geçişindeki akım darbesi
Yıldızdan üçgene geçiş anında motor bir an için şebekeden ayrılır. Bu kısa kesinti sırasında rotorun manyetik alanı hemen sönmez ve motor uçlarında bir artık gerilim doğar. Üçgen kontaktörü kapandığında bu artık gerilim şebeke gerilimiyle faz uyumsuz olabilir. Ortaya çıkan akım darbesi, doğrudan yol vermedeki kalkış akımını bile aşabilir. Geçiş süresi bu yüzden kısa ama sıfır olmayacak biçimde ayarlanır.
Yol vericinin motorla eşleştirilmesi
Yumuşak yol vericinin akım sınırı, motorun kalkış torkunu doğrudan belirler. Sınır çok düşük ayarlanırsa motor yükü kaldıramaz ve kalkış uzayıp sargıyı ısıtır. Sınır yüksek ayarlanırsa yöntem doğrudan yol vermeye yaklaşır. Ayar, yükün tork eğrisi bilinerek yapılır. Yol verici ayrıca kalkış süresini de sınırlar ve süre dolduğunda arıza verir.
Şebeke tarafındaki etkiler
Doğrudan yol vermede kalkış akımı, besleme trafosunda ve kablolarda gerilim düşümü yaratır. Aynı hatta bağlı hassas cihazlar bu düşümden etkilenir. Yumuşak yol verici ve invertör, akım tepesini sınırlayarak bu etkiyi azaltır. Bunun aksine tristörlü ve invertörlü sürüşler şebekeye harmonik akım basar. Harmonik filtre ya da reaktör, bu akımı sınırlar.
Kısmi sargılı ve ototrafolu yol verme
Kimi büyük motorlarda stator sargısı iki paralel kola ayrılmıştır. Kalkışta yalnızca bir kol beslenir ve çekilen akım azalır; hızlanınca ikinci kol devreye alınır. Ototrafolu yol vermede ise motora bir ara kademe geriliminden başlanır. Her iki yöntemde de tork, uygulanan gerilimin karesiyle azalır. İki yöntem de yerini büyük ölçüde yumuşak yol verici ve invertöre bırakmıştır.
Mekanik darbe
Doğrudan yol vermede motorun ürettiği ani tork, kaplinden redüktöre ve yüke sertçe geçer. Kayış kayar, dişli boşluğu tıkırdar, uzun bir konveyör bandı gerilir. Yumuşak yol verici ve invertör, torku kademeli yükselterek bu darbeyi yumuşatır. Mekanik yorulma ömrü, kalkış darbelerinin sayısıyla doğrudan ilişkilidir. Tahrik grubunun boyutlandırılması servis faktörü belirleme yöntemiyle yapılır.
Kalkış sırasında akımın izlenmesi
Devreye alma sırasında kalkış akımı bir pens ampermetreyle ya da panodaki analizörle kaydedilir. Ölçülen tepe değeri, katalogdaki kilitli rotor akımıyla karşılaştırılır. Kalkış süresi de kronometreyle alınır ve motorun dayanım süresiyle kıyaslanır. Beklenenden uzun bir kalkış, yükün ataletinin ya da gerilim düşümünün fazla olduğunu gösterir. Kayıt, sonraki bakımlarda karşılaştırma zemini kurar.
Yol Verme Yönteminin Seçim Ölçütleri
Yöntem seçimi, yükün kalkıştaki tork ihtiyacıyla başlar. Yüksüz kalkan bir tahrikte yıldız-üçgen ya da yumuşak yol verici yeterlidir. Yüklü kalkan ya da yüksek ataletli bir tahrikte frekans invertörü gerekir. Devir denetimi de gerekiyorsa karar kendiliğinden invertör yönünde verilir. Rotorun kalkış torkuna etkisi rotor tasarım sınıflarında, motorun genel seçimi ise trifaze elektrik motoru çerçevesinde ele alınmıştır.
Yol verme yöntemi, kalkış akımı ile kalkış torku arasında kurulan bir ödünleşmedir. Gerilimi düşüren yöntemler torku karesel oranda kaybeder; frekansı düşüren invertör ise torku koruyarak akımı sınırlar.
