Vinç ve haddane tahrikleri, motoru kesintisiz değil çevrimli bir rejimde çalıştırır. Kalkış, yüklü çalışma, frenleme ve duruş birbirini yineler; motor ısıl dengeye hiç ulaşmaz.
Görev tipi kavramı
Motorun ısınması, yük altında geçen sürenin çevrim içindeki payına bağlıdır. IEC 60034-1, bu rejimleri görev tipi olarak sınıflandırır. Kesintisiz çalışan bir pompa S1 rejimindedir ve ısıl dengeye ulaşır. Vinç tahrikleri ise kalkış ve durmanın yinelendiği S3, S4 ve S5 rejimlerinde çalışır. Bu rejimlerde motor, dinlenme aralıklarında soğuduğu için anma gücünün üzerinde bir yükü kısa süreli taşıyabilir.
S3, S4 ve S5 ayrımı
S3 rejimi, kalkış akımının ısınmaya etkisinin ihmal edilebildiği kesintili çevrimleri tanımlar. S4 rejiminde kalkış akımı ısınmaya katkı verir ve hesaba katılır. S5 rejimi ise elektriksel frenlemenin de çevrime eklendiği durumu kapsar. Kaldırma tahrikleri çoğunlukla S4 ya da S5 rejiminde değerlendirilir. Rejim seçimi, kalkış ve frenlemenin çevrim içindeki payına göre yapılır.
Yüklenme süresi oranı
Kesintili rejimlerde motorun etiketi, görev tipinin yanında bir yüzde değeri taşır. Bu değer, yüklü geçen sürenin toplam çevrim süresine oranıdır. Yüzde kırk yüklenme oranı, on dakikalık bir çevrimde dört dakika yüklü çalışmayı anlatır. Oran düştükçe motorun aynı gövdeden verebileceği güç yükselir. Seçim, sahadaki gerçek çevrim sayılarıyla yapılır; tahminle belirlenen bir oran motoru yakar.
Saatteki kalkış sayısı
Görev tipinin ikinci girdisi, saatteki kalkış sayısıdır. Her kalkış, sargıdan anma akımının katlarında bir akım geçirir. Sık kalkan bir tahrikte sargı, iki çevrim arasında soğuyacak zaman bulamaz. Motor etiketinde izin verilen kalkış sayısı verilir ve kumanda devresi buna göre kurulur. Sargıya gömülü termistör, bu rejimlerde termik röleden daha güvenilir bir koruma sunar.
Kaldırma tahrikinde frenleme
Kaldırma tahrikinde yük, serbest bırakıldığında kendi ağırlığıyla iner. Frenin görevi, durdurulan yükü mekanik olarak tutmaktır. Yay baskılı fren enerji kesildiğinde kapanır ve mili kilitler. Fren torku, kaldırma düzeneklerinde motor anma torkunun yaklaşık iki katı dolayında seçilir. Frenin yapısı ve torkun ayarı konusundaki ayrıntılar frenli elektrik motoru çerçevesinde toplanmıştır.
Yük indirmede generatör bölgesi
Yük indirilirken motor, yükün ittirmesiyle senkron hızının üzerine çıkar. Bu bölgede motor generatöre dönüşür ve enerjiyi geri üretir. Frekans invertörüyle sürülen bir tahrikte bu enerji ara devrede birikir. Fren direnci, biriken enerjiyi ısıya çevirerek ara devre gerilimini sınırlar. Şebekeye geri besleyen invertörler ise bu enerjiyi tesise geri kazandırır.
Haddane tahrikinin darbeli yükü
Haddane tezgâhında malzeme merdanelere girdiği anda tork bir anda yükselir. Bu darbe, anma torkunun katlarına varan bir tepe yaratır. Motorun devri kısa süreli düşer ve ardından toparlanır. Yüksek ataletli bir volan ya da tahrik grubu, bu darbeyi yumuşatır. Motor, tepe torkunu kısa süreli taşıyacak bir devirme torku payıyla seçilir.
Kayma torku ve devirme torku
Asenkron motorun üretebileceği en büyük tork, devirme torku olarak adlandırılır. Yük bu değeri aştığında motor devrini toparlayamaz ve durur. Haddane gibi darbeli tahriklerde tepe tork, anma torkunun katlarına çıkabilir. Motor, bu tepeyi devirme torkunun altında kalacak bir payla karşılamalıdır. Şebeke geriliminin düşmesi, devirme torkunu gerilimin karesiyle azaltır.
Eşdeğer akım yöntemi
Kesintili bir çevrimde motorun ısınması, çevrim boyunca çektiği akımların karesel ortalamasıyla değerlendirilir. Bu eşdeğer akım, çevrimin sürekli çalışmadaki karşılığıdır. Hesap, kalkış, yüklü çalışma, frenleme ve duruş sürelerini ayrı ayrı alır. Eşdeğer akım motorun anma akımının altında kalıyorsa seçim yeterlidir. Yöntem, görev tipi tablolarının sahaya uymadığı çevrimlerde kullanılır.
Yataklama ve mil yükü
Vinç ve haddane tahrikleri, motor miline hem darbeli tork hem radyal kuvvet bindirir. Kayış ya da açık dişli tahrikinde radyal kuvvet doğrudan mile geçer. Frenli motorlarda mil ucundaki fren diski, yatağa ek yük bindirir. Yataklar, ortalama değil tepe yüküne göre boyutlandırılır. Rulman ömrü hesabı, çevrim içindeki yük dağılımıyla yapılır.
Kayma halkalı motor ve rotor direnci
Eski vinç tahriklerinde kayma halkalı asenkron motor yaygındır. Rotor devresine dışarıdan bağlanan direnç kademeleri, kalkış torkunu yükseltip akımı sınırlar. Dirençler kademeli olarak devreden çıkarıldıkça motor hızlanır. Bu yöntem, yüksek kalkış torku isteyen kaldırma tahriklerinde etkiliydi. Günümüz tesislerinde aynı görevi frekans invertörü daha az kayıpla üstlenir.
Verimin sektörel karşılığı
Vinç tahrikleri, yılın büyük bölümünü durarak geçirir. Bu nedenle verim farkının yıllık gidere karşılığı, sürekli çalışan bir pompadaki kadar büyük değildir. Verim sınıfları IEC 60034-30-1 standardında tanımlanır. Haddane ana tahrikleri ise saatlerce yük altında kaldığından verim yeniden önem kazanır. Sektörün çalışma saati, verimin ağırlığını doğrudan belirler.
Köprü ve arabanın yürüyüş tahrikleri
Bir vinçte kaldırma dışında iki tahrik daha bulunur: köprünün ve arabanın yürüyüşü. Bu tahriklerde yük, kaldırmadaki gibi düşey değil yatay yönde taşınır. Kalkış ve duruşta yükün sallanması, hassas konumlandırmayı zorlaştırır. Frekans invertörünün rampa süreleri, salınımı sınırlayacak biçimde ayarlanır. Yürüyüş tekerleklerinin kaymaması için ivme de sınırlanır.
Kumanda ve güvenlik devresi
Acil durdurma butonuna basıldığında motorun beslemesi kesilir ve fren kapanır. Fren bobininin beslemesi de aynı anda kesilmelidir; ayrı bir hattan beslenen bir fren açık kalır ve yük serbest hareket eder. Kaldırma tahriklerinde uç konum anahtarları, yükün üst ve alt sınırını denetler. Aşırı yük düzeneği, tahrikin kaldıramayacağı bir yükte hareketi başlatmaz. Bu devrelerin işlevi düzenli aralıklarla sınanır.
Vinç Motoru Seçiminde Karar Ölçütleri
Vinç ve haddane tahrikinde seçim, çevrim süresi ve yüklenme oranıyla başlar. Görev tipi bu iki değerden çıkar ve motorun gövdesini belirler. Frenleme biçimi, geri kazanılan enerjinin nasıl harcanacağını belirler. Darbeli yükte tepe torku ve yatak boyutlandırması öne çıkar. Sektörel çerçeve uygulamaya göre motor seçimi yaklaşımıyla, tahrik grubunun redüktör tarafı servis faktörü belirleme yöntemiyle kurulur.
Vinç ve haddane motorunda belirleyici olan sürekli güç değil, çevrim içindeki yüklenme oranıdır. Doğru görev tipi, doğru fren torku ve tepe yüküne göre boyutlandırılmış bir yataklama, bu tahriki güvenli kılar.
