Bir hız kontrol cihazını yalnızca kW, amper ve besleme gerilimine bakarak değerlendirmek yeterli değildir. Aynı cihazın elektriksel güvenliği, elektromanyetik uyumluluğu, fonksiyonel güvenlik özellikleri, muhafaza koruması, harmonik etkisi, enerji kayıpları ve satılacağı ülkenin uygunluk kuralları birbirinden farklı standartlara bağlı olabilir.

Bu nedenle cihaz etiketinde görülen IEC 61800-3, CE, UL, IP55, NEMA 4X, STO, SIL3 veya IE2 gibi ifadeler aynı şeyi söylemez. Bunların biri EMC'yi, biri ürün güvenliğini, biri muhafazayı, biri fonksiyonel güvenliği, diğeri ise enerji kayıplarını anlatabilir. Doğru seçim için önce her işaretin neyi kanıtladığını ve neyi kanıtlamadığını anlamak gerekir.

Hız kontrol cihazları  ›  IEC 61800  ›  EMC  ›  Sürücü güvenliği  ›  SIL / fonksiyonel güvenlik  ›  IP  ›  NEMA  ›  ATEX / IECEx

Hız kontrol cihazları için temel standart ailesi: IEC 61800

IEC 61800, ayarlanabilir hızlı elektrikli güç sürücü sistemleri için oluşturulmuş geniş bir standart ailesidir. Burada tek bir “IEC 61800 sertifikası” varmış gibi düşünmek doğru değildir. Serinin farklı bölümleri farklı teknik konuları ele alır.

Eski kullanım kılavuzlarında IEC 61800-4 numarasına da rastlanabilir. Bu bölüm yüksek gerilimli AC sürücü sistemleriyle ilgiliydi; güncel IEC 61800-2:2021 yapısında ilgili gereksinimler IEC 61800-2 içine alınmıştır. Dolayısıyla 15–20 yıllık bir sürücü kataloğundaki standart listesini bugünkü ürün için olduğu gibi kopyalamak doğru değildir.

IEC 61800-3: Sürücünün EMC standardı

Hız kontrol cihazları IGBT veya diğer güç yarı iletkenlerini yüksek frekansta anahtarladığı için hem şebeke tarafında hem motor kablosu tarafında elektromanyetik bozucu etkiler oluşturabilir. Bu nedenle IEC 61800-3 hız kontrol cihazları açısından en önemli EMC referanslarından biridir.

Ancak cihazın katalogda IEC 61800-3 ile uyumlu yazması, makinenin her kurulum biçiminde otomatik olarak EMC uyumlu olduğu anlamına gelmez. Motor kablosunun uzunluğu, ekranın 360° sonlandırılması, PE bağlantısı, pano yerleşimi, kontrol kablolarının güç kablolarından ayrılması ve gerekiyorsa EMC/RFI filtresi sonucu doğrudan etkiler.

Bu nedenle EMC problemi yaşayan bir sistemde sadece hız kontrol cihazı giriş filtresine bakmak yeterli değildir. EMC filtresi, giriş reaktörü ve aşırı gerilim koruma cihazı farklı görevler yapar ve birbirinin yerine kullanılan parçalar değildir.

IEC 61800-5-1: Elektriksel ve termal güvenlik

IEC 61800-5 sürücü güvenliği ailesi içinde IEC 61800-5-1; elektrik çarpması, termal etkiler, yangın, mekanik ve enerji kaynaklı tehlikeler gibi ürün güvenliği konularını ele alır.

Bu standardı STO veya SIL ile karıştırmamak gerekir. Elektriksel olarak güvenli tasarlanmış bir sürücüde hiç STO fonksiyonu bulunmayabilir. Bunun tersine üzerinde STO bulunan bir sürücünün de bütün makineyi tek başına güvenli hale getirdiği söylenemez.

IEC 61800-5-2, STO ve fonksiyonel güvenlik

Makine tehlikeli bir hareket oluşturabiliyorsa sürücünün normal RUN/STOP komutundan farklı olarak güvenlikle ilgili fonksiyonlar gerekebilir. STO – Safe Torque Off, sürücünün motor torku oluşturmasını güvenlikle ilgili bir yöntemle engelleyen en yaygın fonksiyonlardan biridir.

IEC 61800-5-2, güvenlikle ilgili güç sürücü sistemleri için fonksiyonel güvenlik gereksinimlerini ele alır. Burada SIL, PFH/PFD, donanım mimarisi, teşhis ve güvenlik fonksiyonunun doğrulanması gibi konular devreye girebilir.

STO bir mekanik fren değildir. Özellikle vinç, asansör veya düşey eksen gibi yerçekimi etkisindeki yüklerde torkun kaldırılması yükün fiziksel olarak tutulduğu anlamına gelmez. Mekanik fren ve komple güvenlik mimarisi ayrı değerlendirilmelidir.

IEEE 519: Hız kontrol cihazı standardı değil, sistem harmonik standardı

Diyot doğrultuculu klasik altı darbeli hız kontrol cihazları şebekeden sinüzoidal olmayan akım çekebilir ve harmonik oluşturabilir. Bu nedenle sürücü projelerinde IEEE 519 sık sık karşımıza çıkar.

Burada önemli ayrım şudur: IEEE 519-2022 doğrudan “bu hız kontrol cihazı şu kadar harmonik üretmelidir” şeklinde tek cihazı sınıflandıran bir ürün standardı değildir. Harmonik gerilim ve akım hedeflerini elektrik sistemi ile yüklerin birleştiği PCC – Point of Common Coupling noktasında ele alır.

Dolayısıyla bir fabrikada harmonik değerlendirmesi yapılırken yalnız sürücünün yüzde THDi değerine bakmak yetmez. Trafo gücü, kısa devre gücü, tesisteki diğer doğrusal olmayan yükler, aynı baraya bağlı sürücü miktarı, giriş reaktörleri, DC choke, pasif/aktif harmonik filtreleri ve aktif ön uç sürücüler birlikte değerlendirilir.

IP20, IP55 veya IP65 neyi anlatır?

Bir hız kontrol cihazındaki IP derecesi, cihazın muhafazasının katı yabancı cisimlere, tehlikeli parçalara erişime ve su girişine karşı sağladığı korumayı IEC 60529 sistemiyle ifade eder.

Örneğin açık tip pano sürücüleri çoğunlukla düşük IP sınıfında olup uygun bir elektrik panosunun içine monte edilmek üzere tasarlanır. IP55 veya IP65 gibi daha yüksek korumalı modeller ise belirli miktarda toz ve su maruziyetinin olduğu ortamlarda avantaj sağlayabilir.

Fakat IP65 = dışarıda her koşulda kullanılabilir şeklinde bir denklem yoktur. UV, güneş altında sıcaklık artışı, yoğuşma, korozif gaz, tuz sisi, titreşim ve kimyasal ortam gibi etkiler IP kodunun tek başına anlattığı konular değildir.

NEMA Type ile IP aynı şey midir?

Hayır. Kuzey Amerika'da NEMA enclosure type sınıfları sık kullanılır. NEMA Type 1, Type 12, Type 4 ve Type 4X gibi ifadeler cihaz veya muhafazanın belirli çevre koşullarına karşı koruma sınıfını belirtir.

IP ve NEMA arasında bazı koruma özellikleri açısından karşılaştırma yapılabilse de bunlar birebir dönüştürülebilen iki ölçek değildir. Özellikle NEMA 4X gibi sınıflar korozyonla ilgili ek gereksinimler içerirken yalnız IP numarasına bakarak tam eşdeğerlik kurulamaz.

UL 508C neden eski kataloglarda görülüyor?

Eski Amerikan sürücü kataloglarında UL 508C ifadesine çok sık rastlanır. Bu normaldir; çünkü standart uzun yıllar güç dönüşüm ekipmanlarında kullanılmıştır. Ancak UL 508C, motor sürücüleri için 1 Şubat 2020'den itibaren geri çekilmiş ve güncel ürün güvenliği yaklaşımı UL 61800-5-1 üzerine taşınmıştır.

Bu nedenle yeni bir ürünün Kuzey Amerika uygunluğunu incelerken eski “UL 508C var mı?” sorusu tek başına yeterli değildir. Sürücü standardı yanında pano ve tesisat tarafında UL 508A, NEC/NFPA 70, NFPA 79 ve SCCR gibi konular da projeye göre önem kazanabilir.

SCCR neden kW değerinden farklıdır?

SCCR – Short Circuit Current Rating, cihazın veya komple kontrol panosunun belirtilen koşullar altında dayanabileceği kısa devre akımıyla ilgilidir. 22 kW bir hız kontrol cihazının 22 kW olması, onun herhangi bir kısa devre seviyesine sahip tesise bağlanabileceği anlamına gelmez.

Özellikle Kuzey Amerika projelerinde sürücü, sigorta veya devre kesici, kontaktör ve diğer pano elemanları birlikte değerlendirilir. Kullanılan koruma elemanının tipi ve üreticinin belirttiği kombinasyon SCCR sonucunu değiştirebilir.

CE işareti gerçekte ne söyler?

CE bir kalite sertifikası değildir. Avrupa Ekonomik Alanı'nda CE kapsamındaki bir ürün için üretici, uygulanabilir mevzuatı belirlemek, gerekli uygunluk değerlendirmesini yapmak, teknik dosyayı hazırlamak ve AB Uygunluk Beyanını düzenlemekten sorumludur.

Bu nedenle cihaz üzerinde CE işareti bulunması, “Avrupa Birliği bu ürünü test etti ve onayladı” anlamına gelmez. Ayrıca bir hız kontrol cihazının CE uygunluğu, o cihazın monte edildiği makinenin tamamının otomatik olarak uygun olduğu anlamına da gelmez.

Motor kablosunun tipi, EMC bağlantısı, koruma cihazları, pano düzeni, güvenlik devresi ve makine üzerindeki kullanım şekli komple sistem seviyesinde ayrıca değerlendirilir. Daha geniş çerçeve için endüstriyel standartlar ağacını inceleyebilirsiniz.

ATEX yazması her hız kontrol cihazının patlayıcı bölgeye konabileceği anlamına gelir mi?

Hayır. ATEX ve IECEx değerlendirmesinde sürücünün nerede bulunduğu, motorun hangi zone içerisinde çalıştığı, motorun Ex koruma tipi ve termal koruma yöntemi önemlidir.

Birçok uygulamada hız kontrol cihazı patlayıcı bölgenin dışında, elektrik odasında veya güvenli bir panoda bulunurken Ex motor tehlikeli alanda bulunur. Bu durumda motor sıcaklığının ve korumasının sürücüyle birlikte doğru değerlendirilmesi gerekir.

ATEX 2014/34/EU ayrıca bazı güvenlik, kontrol ve düzenleme cihazlarını patlayıcı atmosferin dışında bulunsalar bile patlama riskine karşı güvenli çalışmaya katkıları nedeniyle kapsam içine alabilir. Bu yüzden “ATEX sürücü” ifadesi tek başına yeterli teknik açıklama değildir.

RoHS bir performans standardı değildir

RoHS, cihazın motor kontrol performansını veya elektriksel güvenliğini sınıflandırmaz. Elektrikli ve elektronik ekipmanlarda belirli tehlikeli maddelerin kullanımının kısıtlanmasıyla ilgilidir.

Dolayısıyla “RoHS uyumlu” bir hız kontrol cihazı daha iyi vektör kontrol yapıyor, daha yüksek aşırı yük taşıyor veya daha iyi EMC performansına sahip demek değildir. Bunlar birbirinden ayrı teknik başlıklardır.

IEC 61800-9 ve IE2 sürücü verimliliği

Hız kontrol cihazının kendi güç elektroniğinde de kayıplar oluşur. Bu nedenle IEC 61800-9 ailesi sürücü sistemlerinin ecodesign ve enerji verimliliğinin değerlendirilmesine yönelik yöntemler sağlar.

Burada önemli bir ayrım vardır: motorun IE3 veya IE4 olmasıyla sürücünün IE2 sınıfında olması aynı sınıflandırma değildir. Aynı “IE” harfleri kullanılsa bile motor ve sürücü için değerlendirme yöntemi farklıdır.

Avrupa Birliği'nde kapsam dahilindeki değişken hızlı sürücüler için (EU) 2019/1781 Ecodesign düzenlemesi, 1 Temmuz 2021'den itibaren ilgili güç aralığındaki sürücülerin maksimum kayıplarının IE2 verimlilik seviyesine karşılık gelen sınırı aşmamasını öngörmektedir.

Etiketteki kW neden tek başına seçim kriteri değildir?

Hız kontrol cihazındaki kW veya HP değeri, belirli motor ve çalışma koşulları için pratik bir güç sınıflandırmasıdır. Fakat sahada asıl kritik değer çoğu zaman cihazın sürekli çıkış akımıdır.

Örneğin fan ve santrifüj pompa gibi değişken torklu bir yük için katalogdaki Normal Duty değeri kullanılabilirken, konveyör, kırıcı, ekstrüder veya ağır mikser gibi uygulamalarda Heavy Duty / Constant Torque akım ve aşırı yük değerleri gerekebilir.

Aynı gövde içindeki bir cihazın katalogda örneğin 22 kW normal duty fakat 18,5 kW heavy duty olarak verilmesinin nedeni budur. Motor gücünü görmek yetmez; motor etiket akımı + gerçek yük karakteristiği + aşırı yük süresi birlikte değerlendirilmelidir.

Gerilim değeri de sadece “400 V” demek değildir

Bir sürücünün 200 V, 400 V, 480 V veya 690 V sınıfında olması; giriş besleme aralığı, çıkış gerilimi, izolasyon tasarımı ve kullanılacak motorla ilişkilidir. Üreticinin katalogda verdiği nominal sınıf ile izin verilen gerçek giriş gerilim aralığı aynı şey değildir.

Ayrıca motor 400 V etiketli diye her 400 V sınıfı hız kontrol cihazının uygulamaya otomatik uyduğu düşünülmemelidir. Besleme faz sayısı, çıkış akımı, motor bağlantısı, frenleme ihtiyacı ve çalışma ortamı da kontrol edilmelidir.

Bir sürücü etiketine bakarken hangi sırayı izlemeliyim?

Editörün notu: Sahada sürücünün üzerinde CE, UL, IP54 ve STO yazdığını görüp “bu cihaz her şeyi karşılıyor” sonucuna varmak en kolay hatalardan biridir. Ben önce motor akımına ve yük tipine, sonra ortam ve pano şartlarına, ardından EMC/frenleme ve güvenlik gereksinimlerine bakarım. Standart işaretlerini en son kontrol listesi gibi üstüne koyarım. Çünkü yanlış boyutlandırılmış 30 kW bir sürücüyü üzerine on tane logo basarak doğru sürücü haline getiremezsiniz.

İlgili konular

Hız kontrol cihazı nedir? — motor sürücülerinin ana rehberi
Endüstriyel standartlar — IEC, EN, ISO, UL, NEMA ve global uygunluk ağacı
IEC 61800 nedir? — güç sürücü sistemleri standart ailesi
IEC 61800-3:2022 — hız kontrol cihazlarında EMC
IEC 61800-5 — sürücü güvenliği ve fonksiyonel güvenlik
STO nedir? — Safe Torque Off fonksiyonu
SIL nedir? — güvenlik bütünlüğü seviyeleri
IP koruma sınıfları — IP20'den IP69'a muhafaza koruması
NEMA standartları — Kuzey Amerika muhafaza sınıfları
ATEX ve IECEx — patlayıcı ortam ekipmanları
Kuzey Amerika pano standartları — UL 508A, NFPA ve SCCR
IEC 61800-9 — sürücü enerji verimliliği
Global standartlar — farklı ülkelerin uygunluk sistemleri