Mekanik güç aktarma organları test düzeneği için enerji kazanımlı bır kontrol sistemi tasarımı
Design of an energy saving control system for the mechanical power transmission components test setup
Yazar: OKAY GEZER
Danışman: PROF. DR. ALİ TANGEL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aktarma organları = Drivetrain elements ; Asenkron motorlar = Induction motors ; Enerji geri kazanımı = Energy recovery ; Gerilim kontrolü = Voltage control ; Pardus = Pardus

Özet:
Bu çalışmada temel amaç, çeşitli sanayi kollarında çokça kullanılmakta olan mekanik güç aktarma organlarının fonksiyon ve ömür testlerinde kullanılan bir düzenek için bir kontrol sisteminin tasarlanması ve çeşitli benzetimlerle fonksiyonel doğrulamasının yapılmasıdır. Bu kontrol sisteminde üzerinde en çok durulması gereken nokta enerji kazanımı sağlanmasıdır. Ayrıca kontrol sistemi kullanıcı ara yüzünün yerli işletim sistemi PARDUS üzerinde gerçeklenmesi de diğer bir önemli tasarım özelliğidir.
Mekanik güç aktarma organları dediğimizde anlaşılması gereken temel elemanlar dişli kutuları, kayış kasnak sistemleri, şaftlar, kavramalar ve benzerleri gibi genel olarak dönme hareketini belli bir tork altında karşı tarafa ileten yapılardır. Bu aktarma organları otomotiv sanayi, makine imalat sanayi ve savunma sanayi gibi pek çok alanda çok önemli bir kullanım alanına sahiptir. Bu mekanik elemanların sahada kullanılmadan önce test edilmesi de günümüz kalite sistemleri için vazgeçilmezlerindendir. Bu testler fonksiyonel ve ömür testleri olmak üzere iki temel gruba ayrılabilir.
Bu makine elemanlarının test edilmesi için genel olarak sistem girişine toplam tork ihtiyacını karşılayabilen bir elektrik makinesi ile tahrik verilmesi ve eleman çıkışında bu makineye karşı direnen mesela fren gibi bir mekanizma ile yük sağlanması ile elemanın belli bir dönüş ve tork altında zorlanması mantığı yatmaktadır. Tez çalışmasında gerçekleştirilen düzenekte ise hem tahrik için, hem de yük amaçlı olarak bir asenkron elektrik makinesi kullanılmıştır. Bu düzenek temelde örneğin bir otomotiv dişli kutusunun hem rampa çıkarken, hem de rampa inerken maruz kaldığı etkilerin incelenebilmesini sağlarken, aynı zamanda klasik metotlara göre %80 enerji kazanımı da sağlayabilmektedir. Çünkü fren olarak çalışan elektrik makinesi elektrik üretmekte ve bu elektrik tahrik, elektrik makinesinde tekrar kullanılabilmektedir.
Piyasada en problemsiz ve ucuz elektrik makinaları olarak kabul edilen asenkron elektrik makineleri bu tasarımda yine karmaşık olmayan V/f yöntemi ile çalışan hız kontrol cihazları ile sürülerek, fiyat etkin bir tasarım yapılmıştır. Hız kontrol cihazları PLC tabanlı bir kontrol sistemi tarafından kontrol edilmektedir. Böylece zor şartlar altında bile aylarca sürecek ömür testleri organize edilebilmektir. PLC kullanıcı arayüzü olarak ise düşük maliyetli kişisel bilgisayar üzerinde kurulmuş olan PARDUS işletim sistemi üzerinde geliştirilmiş olan bir yazılım test düzeneği yazılımı gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
The main purpose of this study is to design a control system for a mechanism used in the functional and life tests of mechanical power transmission organs, which are widely used in various industries, and to perform functional verification with various simulations. The most important point to focus on in this control system is to provide energy gain. In addition, the realization of the control system user interface on our local operating system PARDUS is another important design feature.
The basic elements that need to be understood when we say mechanical power transmission components should be structures such as gearboxes, belt-pulley systems, shafts, clutches and the like that generally transmit the rotational motion to the other side under a certain torque. These powertrains have a very important usage in many areas such as automotive industry, machinery manufacturing industry and defense industry. Testing these mechanical elements before they are used in the field is also indispensable for today's quality systems. These tests can be divided into two basic groups as functional and life tests.
In order to test these machine elements, the logic is that the system input is driven by an electrical machine that can meet the total torque requirement, and the element is forced under a certain rotation and torque by providing a load with a mechanism that resists this machine at the exit of the element. Our assembly is based on the use of an asynchronous electric machine for both drive and load purposes. This setup basically enables an automotive gearbox to examine the effects that it is exposed to while ramping and descending, while at the same time providing 80% energy gain compared to conventional methods. Because the electric machine that works as a brake generates electricity and this electricity can be reused in the Drive electric machine.
Asynchronous electric machines, which are regarded as the most problem-free and inexpensive electrical machines in the market, are driven by speed control devices working with the uncomplicated V / f method in this design, and it appears as a price-effective design. Speed control devices are controlled by a PLC-based control system. Thus, even under difficult conditions, life tests that will last for months can be organized. As PLC user interface, it will be used to use a test setup software developed by us on the PARDUS operating system and installed on a low cost personal computer.