16 Nisan 2015 Perşembe

INFRARED KONTROLÖRLERİN ÇALIŞMA YAPISI


                                                    INFRARED KONTROLÖRLER

Endüstride ısıtıcı sistemlerinin çok geniş ve özel uygulama alanları bulunmaktadır. Termoform, Şişirme, Kurutma, Enjeksiyon presleri, Elyaf dokuma, Isıl işlem fırınları, Ahşap işleme makinaları, Cam sertleştirme fırınları vb. uygulama alanlarına sahiptir.  Isıtıcı (Yük veya yayıcı) olarak kullanılan maddelerin sıcaklıkla değişen direnç değerleri, bize karakteristikleri hakkında önemli bilgiler vermektedir. Proses kontrolünü, yük karakteristiğine göre yapmamız gerekmektedir. Endüstri de birçok uygulamada kullanılan rezistanslı ısıtıcılar, gerek nominal sıcaklık değerleri, gerek bu değerlere çıkma süreleri, gerekse de enerji verimliliği açısından kullanıcıya çok büyük handikaplar sunmaktadır. Lineer karakteristiğe sahip, yani hassas sıcaklık değişimine karşı direnç değişimi minumum seviyede olan prosesleri tipik ON-OFF kontrolör ile kontrol edilebilmekteyiz. Ancak özellikle son dönemde yaygınlaşmaya başlayan Super Kanthal, Silicum Carbide, Infrared Lambalar vb. Trafo yükleri, sıcaklık değişimlerine karşı direnç değişimleri maximum seviyede olan yüklerdir.Bu yüklerin direnç zaman eğrisine bakıldığında non-lineer bir eğri karşımıza çıkmaktadır. Bu tip uygulamaların kontrolünü, ON-OFF kontrolör ile yapmak mümkün değildir. Bu da proses kontrolünü kullanıcı açısından zorlaştırmaktadır. Genel olarak kontrol edilecek yük özelliklerine bakacak olursak;

1-Rezistanslı Yükler: Klasik tel rezistanslar orta ve büyük termal atalete sahiptir. Direnç değerleri zamanla çok az değişir. Anahtarlama anında çekilecek yüksek akım değerlerinden koruma için gücün yüke özel bir sürücü tarafından kademeli olarak verilmesi gerekmektedir. Çok yüksek sıcaklık değerlikli uygulamalardan daha ziyade daha orta ölçekli sıcaklık uygulamalarda kullanılır. Sıcaklık değişimlerine karşı düşük direnç değişimleri göstermesi kullanıcı açısından kontrolü daha basit kılar.

2-Infrared Lambalar: Düşük termal ataletlere sahiptirler. Özellikle Infrared yükler enerjisiz (soğuk) durumda normalde sahip olduğu direnç değeri 15-20 kat daha düşüktür, ilk enerji verildiğinde ise çok yüksek akım değeri çekilmesine sebep olur, bunu önlemek için özel soft-start ve akım sınırlamasına gidilmesi gerekir. Sıcaklık değişimlerine karşı yüksek direnç değişimleri gözlenir. Direnç zaman karakteristiğine baktığımız zaman non-lineer bir eğri karşımıza çıkar.

3-Super Kanthal: Yüksek sıcaklık (1700-1900°C) uygulamalarda kullanılır. Medium termal atalete sahiptir. Sıcaklık değişimlerine karşı hassas direnç değişimleri gösterir. Anahtarlama anında yüksek akım peak’leri oluşturur. Super Kanthal’lı yüklerin kontrol edilebilmesi için; max-nominal akım sınırlaması yapılarak, akım feedback alınıp akım regülasyonunun sağlanması gerekmektedir.

4-Silicon Carbide: Kullanıldığı uygulamalarda 1600°C ‘ e kadar çıkmak mümkündür. Yüksek termal atalete sahiptir. Anahtarlama anında yüksek peak oluşturmamalarına rağmen başlangıç anında soft-start gerekmektedir. 1000°C ’e kadar nominal direnç değerini sağlamasına rağmen daha yüksek sıcaklıklarda direnç değerinde değişimler gözlenmektedir. Kontrol edilebilmesi için; max-nominal güç sınırlaması yapılarak, güç feedback alınıp akım regülasyonunun sağlanması gerekmektedir.

Trafolu Kullanımı: Super Kanthal, Silicon Carbide ve Infrared Lambalar çok yüksek sıcaklık değerlikli uygulamalar da kullanılabilen ve bu sıcaklık değerlerine çok kısa süre de çıkabilen ürünlerdir. Yüksek sıcaklık değerlerinin sağlanabilmesi, yük üzerinden geçirilecek yüksek akımlarla mümkündür. Uygun güçteki sürücü trafo kombinasyonu ile bu uygulamayı gerçekleştirmek mümkündür.

Trafolu yükler kontrol edileceği zaman; zero crossing, gecikme zaman ayarı (delay-triggering), faz açısı kontrolü ve soft-start yapılması gerekmektedir.

Yükün karakteristiğini iyi bilmemiz bize uygun sürücü seçiminde büyük kolaylık sağlamaktadır. Gefran’nın son dönemde özellikle ısıtıcı sektörüne yönelik çıkarmış olduğu Infrared Sürücüler,  IR ( non-lineer) yüklerini sürmek için geliştirilmiş, dahili akım trafosu, hızlı sigortası, soğuk/sıcak bağımsız PID kontrolürü, ayarlanabilir alarm çıkışı ve faz acısı kontrolü ile tamamen ısıtıcı sektörüne yönelik mükemmel bir üründür. Infrared Sürücülerin kullanıcıya sağlamış olduğu faydalara gelecek olursak;

IR Sürücüler:
Özellikle non-lineer karakteristiğine sahip yüklerin kontrolü için geliştirilmiş içinde özel yazılım ve donanımı bulanan özel bir sürücüdür. Tipik ısıtma güç kontrol ünitelerine göre çok daha üstün özelliklere sahip ve ısıtıcı sektöründe en çok tercih edilen üründür. IR sürücüleri sayesinde kontrol edilen prosesin verimliliği artarken, elektrik sarfiyatı minumum seviyeye iner.

  • HSC (Half Single Cycle)
   
       IR sürücüsüyle gerçekleştirilen HSC yöntemi, faz açısı kontrolü ve zero crossing yaparak
       yük üzerinde oluşan titreşimler önlenmekte aynı zaman da EMC filtre gereksinimi
       ortadan kaldırmaktadır.
      .
  • Soft-Start
Trafo tipi yükler düşük direnç değerlerine sahip oldukları için yüksek akım çekmektedir. IR sürücülerinin gücün başlangıçta kademeli olarak artışı sağlayarak başlangıçta çekilen  yüksek akımları sınırlandırırken aynı zamanda  yayıcı ömründe de artış sağlanır.

  • PA (Phase Angle Control)
    
     
          IR sürücülerindeki dahili akım trafosu sayesinde akım geri besleme (feedback)
          alıp faz açısı modülasyonu( kontrolü) yapıp güç yönetimi yapar. Non-lineer yüklerin
          karakteristikleri sebebiyle iç dirençleri sıcaklıkla sürekli değişmektedir. Prosesin    
          sağlıklı çalışabilmesi için gücün orantılı olarak prosese verilmesi gerekir. IR sürücüleri
          faz açısı kontrolü yaparak, tam uyumlu proses kontrolü gerçekleştirmiş olur.

  • DT (Delay Triggering)
IR sürücüleri trafolu indüktif yüklerde; SCR korumalı yüksek hızlı sigortanın devreye    girmesi ile oluşacak ark’ lar önlenir, max akım sınırlaması yapılır ve kısa devre kontrolü  sağlanmış olunur.

IR sürücülerinin en önemli özelliklerinden biride sahip olduğu hızlı kontrolörü sayesinde prosesi her an kontrol altında tutmakta ve kısa devre durumunda hızlı sigortayı devreye sokarak proses güvenliğini maximum seviyeye getirmektedir. Set ettiğimiz akım, gerilim ve güç değeri için çok yüksek doğrulukta regülasyon sağlamaktadır. Kontrol prosesine yönelik çoklu çözümler sunmakta özellikle zero crossing anında EMC gürültüsü meydana getirmemekte ve extra EMC filtre ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır. IR sürücüleriyle çok yüksek 25A ‘ den 250A akım değerlerine kadar çıkılabilmektedir.

IR sürücülerinin öne çıkan en önemli özellikleri;

  • Hızlı kontrolör, zero crossing, analog giriş çıkışı, SCR koruması, IGBT anahtarlaması ve yüksek değerlikli akım seçeneği ile rakiplerine nazaran komple bir çözümdür.
  • Başlangıç anında, çok yüksek akım çekilen non-lineer karakteristikli prosesler için geliştirilmiş özel soft-start ve akım sınırlamasıyla mükemmel bir çözüm sunar.
  • Çok hızlı zero crossing ve faz açısı kontrolü yaparak; ürünün daha fazla işlem için, hızlı bir şekilde transferi gerçekleşir.
  • Yüke verilecek enerjinin değeri, dalga boyu,  şekli proses verimliliği açısından önemlidir. IR sürücüleri sayesinde, prosesin anlık ihtiyacına uygun güç modülasyonu yapılarak enerji tasarrufu max seviyeye çıkarılır..
  • IR sürücüleriyle tek, çift ve üç fazlı kontrol mümkündür. Ayrıca arttırılabilir birden fazla  PID bölge kontrolü sayesinde, kullanıcıya büyük kolaylık sağlar. Özellikle sıcaklığın anlık yükselmesinin istenmediği durumda kullanılır.
  • IR sürücüleri sahip olduğu, hızlı işlemci ve elektronik sigorta sayesinde proses her an kontrol altında tutulur. Akımdaki anlık yükselmeden dolayı prosese vereceği zararın önüne geçilmiş olunur. Bu sayede akımın anlık yükselmesinden etkilen proses elemanlarının ömrünün uzaması sağlanır.  

Sürekli halde, infrared lamba ömrü 5.000 saat olarak tanımlanmaktadır. Doğru sıcaklık kontrolürü sayesinde, yayıcı ömründe kayda değer bir artış gözlemlenmektedir. Tipik ON-OFF anahtarlama hem yayıcı ömründe azalmaya hem de maliyet de büyük artışlara sebep olmaktadır. IR sürücüsü kullanarak bu olumsuzluk tamamen ortadan kalkmaktadır. Ölçümler sonucunda, proses kontrolünde IR sürücüsü kullanılarak maliyette önemli bir azalma meydana geldiği gözlemlenmiştir.
 Spesifik IR  soft-start sayesinde maliyette %20’lere varan tasarruf sağlanır.

Kaynak: Faruk Çim -- ELSİM A.Ş.

daha fazla bilgi için aşağıdaki linke tıklayınız.
www.gos-otomasyon.com

1 yorum: