Asansör frenleme direncinin önemi nedir?
Asansör panolarında kullanılan frenleme dirençleri ile ilgili bir bilgilendirme yazısı paylaşacağım. Çok fazla teknik bilgi vermeden genel amaçlı bilgilendirme olacağını düşünüyorum. Şimdiye kadar hiç bahsedilmeyen bazı konuların ilginizi çekeceğini düşünüyorum.
Yeni nesil de olsa eski nesil de olsa bütün asansör panolarında mutlaka kullanılan genel olarak pano dışına yerleştirilen bazen kuyu içinde montaj edilmiş ihtiyaca göre farklı tipleri mevcut olan frenleme dirençleri, asansör haricinde elektrik motoru kullanan ve yüksek güç gerektiren uygulamalarda da kullanılmaktadır.
Motor sürücüleri olmadan tek hızlı veya çift hızlı asansör motorları kullanıldığında frenleme direnci kullanılmaz. Bunun sebebi şebekeyi araya hiç bir cihaz girmeden direk motora anahtarlama yaptığımız için zarar görecek bir sürücü, elektronik kart veya başka bir ekipman olmamasından kaynaklanmaktadır. Daha açık bir ifade ile motor çalışma periyodu boyunca fiziksel olarak kullandığı elektrik enerjisi dışında bu enerjiye ters bir enerji de üretiyor, diyebiliriz ki motor enerji tüketiyor ve bazen de enerji üretiyor. Bu üretilen elektrik enerjisi ters EMK (elektro motor kuvveti) elektronik cihazlara zarar verebiliyor. Çünkü ters, yüksek ve planlanmayan bir çevrim periyodu içinde rastgele oluşmuş bir enerji bu. Söz ettiğimiz üretilen enerji tam olarak bilinebilen ve kontrol edilebilen bir matematikte olmadığı için faydalı olarak kullanılmakta da zorlanılıyor. Bir batarya sistemini şarj etmek için kullanıldığı uygulamalar mevcut ancak bu uygulamalarda dahi yine bir bloke direnci kullanılıyor.
Peki, öyle ise çift hızlı veya tek hızlı asansör motorları ile dizayn edilmiş asansör sistemlerinde motorun ürettiği bu enerji ne oluyor? Sistemlere zarar vermiyor mu? Açıkladığımız sebeplerden dolayı hiçbir sisteme zarar vermiyor. Aslında bir hız kontrol cihazı, motor sürücüsü ile sürülmeyen, direk şebeke voltajına bağlı motor ile dizayn edilmiş asansörler bahsi geçen şartlarda üretilen bu ters enerji açısından daha verimli olabilir. Çünkü motor rejeneratif çalışırken (yani enerji harcamak yerine enerji üretici çalışma) asansörün bulunduğu binada aynı anda kullanılan şebeke elektriğine katkıda bulunuyor diyebiliriz.
Ancak konumuz sürücülü sistemler, senkron veya asenkron yapılı asansör motorları olduğu için anlaşıldığı üzere frenleme direnci asansör kontrol panosunun koruyucusu bir nevi sigortasıdır. Doğru güç ve OHM seçilerek dizayn edilmiş bir direnç ile kontrol panolarının elektronik aksamlarını motorun ürettiği bu yüksek elektrik enerjisinden koruya biliriz.
Peki, hangi durumlarda motor elektrik üretir ve neden? Bildiğimiz gibi jeneratörler ve alternatörler de motora benzer fiziksel teori ile çalışmaktadır. Bir motora elektrik verilince motor mili hareket ederek mekanik enerjiye dönüşüm sağlanır ki tam tersi durum da geçerlidir. Mekanik olarak bir motor milini çevirdiğimizde bu sefer mekanik enerji benzer teori ile elektrik enerjisine dönüşür. Motor ve elektrik üreteçleri (Alternatör, jeneratör gibi) yapısal olarak amaçlarına uygun farklılıklar içermektedir. Yani bir motoru alıp milini çevirerek elektrik üretmede kullanmak yerine bu iş için üretilmiş bir alternatör kullanmak çok daha verimli olacaktır. Fakat asansör motorları da bu teori ile istemediğimiz bir elektrik üretebilmektedir. Asansör motoru milinde mekanik olarak irtibatlı kasnak sürtünme tahrikli halatlar vasıtası ile kabini yukarı aşağı hareket ettirmektedir. kasnağın halat yuvalarına sıkışan halatların bir ucunda kabin diğer ucunda karşı ağırlık vardır. Karşı ağırlık da kabin de asansör kuyusu boyunca sabitlenmiş raylar eşliğinde hareket ederek yatay sapmalar engellenmiş olmaktadır. Karşı ağırlık olmasa kasnak tambur sistemi halatları saracak biçimde olması gerekirdi ki bu sistemler artık yüksek binalar için ve taşıma kapasitesi fazla yüklerde kullanılmamaktadır. Böyle bir durumda kabini yukarı çekmek için yer çekimi ile de mücadele etmek durumunda kalınırdı. Motor gücü çok fazla olmak zorunda kalınırdı. Kabin aşağı inecekse bu sefer serbest düşme ile mücadele edilmek zorunda kalınacak bunu önlemek için ayrıca farklı fiziksel tasarımlar gerekecekti. Anlıyoruz ki asansörde olmazsa olmaz karşı ağırlık hem motor gücünü düşürüyor verimi artırıyor hem de konforlu bir yolculuk imkanı sunuyor. Ayrıca çelik halatların bir tambura sarılması gibi mecburiyetlerden kurtarıyor bizi.
Eğer kabin ve karşı ağırlık her durumda tam eşit ağırlıkta olsalardı kontrol biraz daha kolay olacaktı, böyle bir durumda motorun ürettiği rejenaratif enerji daha düşük olurdu. Ancak kabine binecek yolcu sayısı ve ağırlığı değişken olduğu için bu analize en yakın olan; yarı yük + kabin ağırlığı karşı ağırlığa eşit olacak şekilde bir uygulama yapmaktayız. Böylelikle kabin ve karşı ağırlık arasındaki fark, kabin dolu iken de kabin boş iken de en aza indirilmiş oluyor. Kabin ve karşı ağırlık arasındaki fark yerçekiminden dolayı motor tahrik yönüne ters bir kuvvet doğuruyor. basit bir örnekle izah edebilirim; eğer kabin boş ve en üst katta bekliyorsa karşı ağırlık en altta ve kabinden daha fazla ağırlıktadır. böyle bir durumda motor karşı ağırlığı en alttan yukarı çekmek için elektrik enerjisi harcar. Ama kabin tam dolu en üst katta ise bu sefer karşı ağırlık kabinden daha hafif olacak motor freni açıldıktan sonra daha ağır olan kabin yerçekimi etkisi ile aşağı doğru inmek isteyecek motor elektrik enerjisi harcamak yerine elektrik enerjisi üretmeye başlayacak burada frenleme direnci devreye girecek üretilen istenmeyen elektrik frenleme direnci üzerinden ısı enerjisine dönüştürülerek bertaraf edilecek hız kontrol cihazı motoru kontrollü bir şekilde hareket ettirerek kabini aşağıya indirebilecektir. Eğer yerçekimi etkisi olmasa dahi kabinin ataletinden dolayı, yavaşlama ve hızlanma durumlarında da motor istenmeyen elektrik üretmektedir. Ancak karşı ağırlık ve yerçekimi etkisi bu etkilerden daha büyüktür. Zaten fiziksel olarak da düşündüğümüzde yüksekte duran bir kabinin potansiyel enerjisi vardır ve kabin konum değiştiğinde bu enerji bir şekilde dönüşmek zorundadır. Asansördeki durum ise önce potansiyel enerji fazlası motor tarafından elektrik enerjisine dönüşür sonra frenleme direnci üzerinde ısı enerjisine dönüşerek enerji korunumu prensibi gereği potansiyel enerji dönüşümü tamamlanır.
Özetlemek gerekirse asansörde kabin ile karşı ağırlığın kütle farkından dolayı oluşan potansiyel enerji de farklı olmaktadır ve bu fark motorda bir rejenatif enerji ortaya çıkarır. Bir taraf daha ağır olup yerçekimi hareket yönüne ters veya doğru yönde etki yapar. Eğer hareket yönüyle aynı yönde etki ederse motor enerji harcamadan hareketi sağlar ancak motor fazla enerjiyi frenleme direnciyle harcamak zorundadır. Böylece sürücü içindeki ve motor ile bağlantılı elektronik kompanentler zarar görmesi engellenmiş olunur.
frenleme direncinin güç seçimi önemli bir iştir. şimdiye kadar anlatılanlara bakarak basit hesaplarla güç hesabı yapmanın mümkün olmadığı anlaşılabilir. Ancak güç gereken güçten biraz fazla seçilebilir. Gerekli güç için motor gücü , asansör çalışma sıklığı , asansör durak sayısı, kabin kapasitesi gibi veriler değerlendirilebilmesine rağmen sürücü üreticileri gerekli frenleme direnci OHM ve gücünü belirlemektedirler.
Frenleme direnci üretici firmaları da hesaplamalar yapabilmekte hesap ile ilgili bilgiler ve tablolar oluşturmaktadır. Sürücü üretici firmaları kendi hazırladıkları dokümanlarda frenleme direnç değerini belirleyip listelemişlerdir. Söz gelimi A markalı sürücü 5.5kw asenkron asansör motor sürücüsü için 50 ohm ve 1500w direnç talep edebilir.