Bir Elektrik Motorunun Kısımları. Bir elektrik motorunun parçaları: Rotor, stator içinde döner.

Transkript

1 Bir Elektrik Motorunun Kısımlrı Bir elektrik motorunun prçlrı: Rotor, sttor içinde döner.

2 İki kutuplu bir DA motoru -kutuplu mkinnın kısımlrı ve elemnlrı

3 Dört kutuplu bir DA motoru-endüktör Kutup nüvesi Srgılı bir kutup

4 Bir DA motorunun endüvisi Bir DA mkinsının endüvi elemnlrı 4

5 Bir DA motorunun endüvisi

6 Bir DA mkinsı endüvü srgılrı () Prlel srım ve prlel kol devresi (b) Seri srım ve prlel kol devresi

7 Bir DA motorunun endüvisi ve ırçlrı DA mkinsının kollektörü, ve 4-kutup için ırçlr

8 AA genertörlerinin çlışm esslrı yük ırç x ω y A B N mnyetik kı srgı Bsit bir AA genertörü bilezik S E xy E xy E m E m 0 o 90 o 70 o çı π 180 o 360 o π zmn, sniye -E m -E m 1 sykıl 1

9 DA genertörlerinin çlışm esslrı mıkntıs N yük x y ω A B mnyetik kı srgı Bsit bir DA genertörü kollektör ırç S E xy E m çı, derece

10 Dlg şeklinin iyileştirilmesi 4-srgılı ve 4-kollektör dilimli bir DA genertör E xy E m çı, derece

11 Fırçlrın konumu

12 Yüklü Genertör: Enerji çevirme işlemi

13 Endüvi reksiyonu ve komutsyon nötr ekseni x x N mmk S mmk y Sdece ln srgısı dönüş yönü x yeni nötr ekseni y Sdece endüviden kımın geçmesi N mmk y S Hem ln srgısı uyrtımlı hem de endüviden kım geçmekte

14 Endüvi reksiyonunun iyileştirilmesi: Fırçlrı kydırmk Komutsyon kutuplrı kullnmk

15 Genertör özellikleri Bir genertörün üzerindeki etiket; güç, gerilim, devir syısı ve mkin hkkındki diğer yrıntılrı gösterir. Bu özellikler vey nm krkteristikleri üretici irm trındn grnti edilir. Örneğin, 1.5 kw bir genertörün etiketinde şu bilgiler vrdır. Güç 1.5 kw Endüvi Gerilimi 495 V Uyrtım Gerilimi 300 V Devir Syısı 1500 d/d

16 Genertör özellikleri Endüvi Akımı 9.9 A Uyrtım kımı.18 A Ylıtım Sınıı F İzolsyon sınıı Mx. Srgı Sıcklığı ( o C) Mx. sınm ( o C) A E B F H sınm tolernsı ( o C)

17 DA genertörlerinin elektrik devre modelleri ve krkteristikleri Endüvi srgılrı ln kısın göre sbit bir hızd döndürülür ise, mnyetik kı: λ( t) = Nφ cosωt N srgı srım syısı, φ bir kutup kısı, ω çısl hız (rd/s). Endüklenen gerilim ise Frdy Knunun göre; dλ e( t) = = dt E v = 1 π e( t) π 0 Nωφ sinωt Endüklenen sinüsoidl gerilim kollektörler vsıtsıyl doğrultulur ve ortlm değeri: dωt Nφω E v = π 1

18 DA genertörlerinin elektrik devre modelleri ve krkteristikleri Endüvi iletkeni syısı "Z" ve prlel kol syısı "" ise, prlel koldki iletken syısı: Z N = Endüklenen gerilim: Zn pφ E g = 60 Z, p, sbittir. Endüklenen gerilim: E g = K g φ ω Uyrtım kımı ile kının değişiminin doğrusl olduğu durumlr için Endüklenen gerilim: E g = Kω

19 Endüvi ve uyrtım devresi modelleri R E g V V R endüvi devresi modeli uyrtım devresi modeli Endüvi çıkış uçlrı gerilimi V, kımı ise ile temsil edilir. Genertör için endüvi çıkış gerilimi denklemi; V = E g R 3

20 Endüvi ve uyrtım devresi modelleri Endüvi çıkış gücü: R V = E g R P = P in R E g V endüvi devresi modeli LP11 4

21 Genertör bğlntılrı DA genertörler ln (uyrtım) gerilimi kynğın göre sınılndırılır: Ybncı uyrtımlı Kendinden uyrtımlı Ybncı uyrtımlı genertörler R L V R E g V = V R L uyrtım devresi modeli endüvi devresi modeli yük 5

22 Ybncı uyrtımlı genertörler R L V R E g V = V R L V uyrtım devresi modeli endüvi devresi modeli yük E g boş çıkış gerilimi R Endüvi reksiyonu nm çıkış gerilimi Anm yük kımı L Ybncı uyrtımlı genertörün yük eğrisi 6

23 Kendinden uyrtımlı genertörler 1 Seri genertör: Aln srgılrı endüvi devresine seri bğlıdır. Uyrtım kımı endüvi kımıyl ynıdır.. Şönt genertör: Aln srgılrı endüvi devresine prlel (şönt) bğlıdır. Aln gerilimi ile endüvi gerilimi ynıdır. 3. Kompunt genertör: Bu durumd iki det ln srgısı kullnılır. Endüviye seri bğlnn seri ln srgısı büyük kesitli iletkenlerden srılır. Endüviye prlel bğlnn Şönt ln srgısı ise ince kesitli iletkenlerden srılır. 7

24 Seri genertörler R s g ( R s V = E R ) R = E K g = ω E g V V [ K R ] R s V = ω ( ) V V Seri genertörün yük eğrileri () idel (b) gerçek 8

25 Şönt genertörler V = E g R R L L = E g V R s h V = V R V E g = V Kω R Anm yük gerilimi Anm yük kımı şönt genertörün yük eğrisi L 9

26 Adım 1:hrik mkinsı DA genertörü nm devrinde döndürürse, rtık mıkntısiyetden dolyı endüvide E go gerilimi üretilir. Bunun sonucu uyrtım kımı sıır değerinden o = Ego / R değerine ulşır Adım :Üretilen gerilim E go dn E g1 değerine yükselir. Çünkü mmk Adım 3: sıırdn N o değerine yükselmiştir. 1 = Şönt genertörlerde gerilim E R g1 olduğu için uyrtım kımı 0 ' dn 1 değerine yükselmiştir. Adım 4:Akımın 1 'e yükselmesi ile üretilen gerilim E g değerine yükselir.. Bu işlem ynı şekilde nüve doyuncy kdr devm eder. 10

27 V Şönt genertörlerde gerilim V R c R 1 R R 3 E g E g E g E g Şönt genertörün endüvi uç gerilimi Aln direncinin üretilen gerilime etkisi V R 1 > R > R 3 V R 1 R Anm yük gerilimi R 3 Anm yük kımı Şönt genertörün ln direnci eğrisi şönt genertörün yük eğrisi L 11

28 Kompunt genertörler R s R s R L R L E g V R sh V E g V R sh V () uzun şönt ln (uyrtım) (b) kıs şönt ln (uyrtım) Şönt uyrtım doğrudn endüvi uçlrın prlel bğlnırs ve seri ln srgısı endüvi-şönt uyrtım srgılrı uçlrın seri olrk bğlnırs "kıs şönt kompunt" bğlntı elde edilir. İki ln srgısı bğlntısı kılrı birbirini kuvvetlendirecek yönde ypılırs, bu mkiny "rtırmlı kompunt, iki ln srgısı kılrı birbirini zltck (yok edecek) yönde bğlnırs, bu mkiny "rklı vey zltmlı kompunt" denir. 1

29 uzun şönt genertör V = E R R ) = E g = φ = g V R sh Kω φ K K s ( s sh Kompunt genertörler V kıs şönt genertör V = E R = L = φ = R g V sh s L K K şırı sh R s R s düz rtırmlı kompunt R L R L düşük şönt E g V R sh V E g V R sh V zltml ı kompunt () uzun şönt ln (uyrtım) (b) kıs şönt ln (uyrtım) Pro. Dr. Güngör Bl, gunbl@gzi.edu.tr Gzi Üniversitesi Kompunt genertörlerin yük krkteristikleri 13 L

30 DA genertörlerinin prlel bğlnmsı DA güç sistemlerinde bzen birden zl genertörün prlel bğlnmsı ve böylece güç sisteminin beslenmesi gerekebilir. Bu işleme iki n nedenden dolyı gerek duyulur: 1. Yüke, bir genertörün sğlybileceği güçten dh zl güç gerekebilir.. Yüklere ktrıln güç kesilmeksizin bir genertör bkım vey tmire lınbilmelidir. 14

31 DA genertörlerinin prlel bğlnmsı İki genertörün prlel bğlnbilmesi için: 1. Bir genertörün poziti çıkış ucu diğer genertörün poziti ucun bğlnmlıdır.. Genertörler prlel bğlnmdn önce çıkış gerilimlerinin eşit olmsın dikkt edilmelidir. 15

32 Şönt genertörlerinin prlel bğlnmsı A 1 A R sh1 E g1 R 1 V 1 1 L yük V E g R R sh Genertör-1 V Genertör- Genertör-1 Genertör- 1 (A) 1 (A) L= 1 Çıkış krkteristikleri ynı oln prlel bğlı şönt genertörler yükü eşit olrk pylşırlr. Pro. Dr. Güngör Bl, gunbl@gzi.edu.tr Gzi Üniversitesi 16

33 Şönt genertörlerinin prlel bğlnmsı V 1 vey ω 1 rtırılır ise V' V Genertör-1 Genertör- 1 (A) ' 1 ' 1 (A) L= ' 1 ' Prlel bğlı şönt genertörlerin yük pylşımlrı. Genertör-1 in hızı vey uyrtım kımı yükseltilmiştir. 17

34 DA motorlrının elektrik devre modelleri Srgılr 1

35 DA motorlrının elektrik devre modelleri Endüvi devresi modeli V = E R ω c E 1 c = K φ Endüvi devresine giren güç: P = V i R Endüvide üretilen güç: V P = E c Net çıkış gücü: E c P o = P P rot Net çıkış torku: = o Po ω endüvi devresi modeli ω = 0 ise E c = 0 olur.

36 Uyrtım devresi modeli φ = K = V R V R E c = K1φ ω Ec = K1K ω 3

37 Motor bğlntılrı DA motorlrı d DA genertörleri gibi ln (uyrtım) srgısının beslenmesine göre sınılndırılırlr. Kendinden uyrtımlı motorlr-seri motorlr = = = L V = V s R s V L R s = S seri ln srgısı V E c R V = E R ) c ( R s E c = K1K ω uyrtım devresi endüvi devresi modeli 4

38 Seri motorlr Endüvi Güç-Akım (P - ) Krkteristiği Endüvide üretilen güç: P = E c V L R s = S seri ln srgısı V E c R [ V ( R R s )] P = ( R R ) V P = 0 V P s V ± = m 4P V 4P ( R Rs ) ( R R ) s ( R R ) = 0 V = 4 ( R R ) s s m = V ( R R ) P = V s = V = uyrtım devresi endüvi devresi modeli V s ( R R ) 0 4P ( R Rs ) ( R R ) s 5

39 Seri motor için güç-kım krkteristiği P P P m nm gücü P m P om P P rot döner kyıplr P o norml çlışm bölgesi nm yük kımı Seri motorun endüvisinde üretilen gücün yük kımı ile değişimi [ V ( R R s )] P = m m Seri motorun endüvisinde üretilen güç ve çıkış gücünün yük kımı ile değişimi Endüvi ve seri ln dirençleri ihml edilirse, kımının yklşık değeri: P V 6

40 Seri motor için kım ile moment ve hızın değişimi Endüvide üretilen moment (iç moment): = P ω doğrusl değişim = K K 1 kresel değişim Seri motor endüvi momenti-kımı ilişkisi ω ( R R ) V = K K ω 1 s ω = R R V s 1 K1K K K Seri motor yük kımı-hız ilişkisi 7

41 Seri motor için hız-moment eğrisi Endüvi kımı, çısl hız ile tnımlnbilir: = V K K ω ( R R 1 s ) = K1KV [ K1Kω ( R Rs )] ω Seri motorun moment-hız eğrisi Pro. Dr. Güngör Bl, gunbl@gzi.edu.tr Gzi Üniversitesi 8

42 Seri motor için kım ile moment ve hızın değişimi Yolverme (Bşlm): Motor dururken, motor devir syısının ve zıt emk'in sıır olduğu çıktır. Endüvi devresine sbit kynk geriliminin uygulnmsı çok yüksek kım ile sonuçlncktır. E c =0 iken bşlm kımı:, st = V R R s Bşlm kımını sınırlmk için iki tedbir lınbilir. Birincisi ve en gerçekcisi olnı motor yrlı DA gerilim kynğındn zltılmış gerilim uygulmktır. İkincisi ve klsik olnı ise kım değerini kbul edilebilir sınırd tutck yolverme (strting) direnci (R st ) kullnmktır. Bu direnç yrlı olup motor devir syısı rttıkç devreden çıkrılrk sıır ypılır. Motor, yolldıktn sonr eğer motor direnci devrede bırkılırs, motor düşük devir (perormns) ile çlışcktır. 9

43 in Seri motor- Güç kyıplrı ve verim P = V P l = ( R Rs ) Prot P = P o in P l η = P P o in Endüvi kımı rttıkç mksimum verime ulşıncy kdr verim de rtr. Akımın dh zl rtırılmsıyl verim düşer. Mksimum verime krşılık gelen endüvi kımını bulmk için endüvi kımın göre verimin türevi sıır eşitlenir. dη P = 0 = 0 d o P P in Pin Po in Pl P in Pin ( Pin Pl ) = 0 d P in Pl P = Pl in Pl = ( R R ) ( R R ) = V ( R R ) s P = V in s [ ] P V s rot 10

44 Seri motor için kım ile moment ve hızın değişimi Mksimum verim şrtı: rot ( R R ) P = Döner kyıplr olrk temsil edilen sbitlenmiş kyıplr ve ile temsil edilen srgı kyıplrı birbirine eşit olduğund verim mksimum olur. η,mx mx vey η mx = = P = 1 P rot R R in,mx P s in,mx P [ ( R R )] l 1 P rot s V s R Mksimum verim: Döner kyıplrın, endüvi ve seri ln srgı dirençlerinin ve terminl (uç) geriliminin onksiyonudur. Motorun mksimum verim değeri terminl gerilimin rtırılmsı vey endüvi ve seri ln dirençlerinin zltılmsı ile rtırılbilir. 11

45 DA şönt motorlr V = V = V L = L V V R V E c R = V R V = V = E c R uyrtım devresi endüvi devresi Ec = K1K E c = K sh ω V R ω Ksh = K1K V R 1

46 Şönt motor için endüvi güç-kım krkteristiği Endüvide üretilen güç: P = E c P = ( V R ) Seri motor endüvi gücünde R s =0 ypılırs, şönt motor endüvi güç denklemine eşit olur. [ V ( )] [ ( )] R V R R s Şönt motor endüvi gücü seri motor endüvi gücü = V ± V 4P R R 13

47 Şönt motor için endüvi güç-kım krkteristiği Endüvide üretilen gücün mksimum değeri; V P, mx = 4R V, mx = R P m P nm gücü V = V 4P R R norml çlışm bölgesi nm yük kımı m şönt motord endüvi gücü-kımı ilişkisi P = ( V R ) R = 0 P V 14

48 Şönt motor için endüvi kımı-hız krkteristiği Endüvide üretilen moment: = P ω = K sh ω Endüvide kımı ile hız terimi: V ω = K sh R = 0 ise ω = ω = ω o R K o sh V K sh ω o Anm hızı Anm kımı ve momenti şönt motord hız-endüvi kımı ilişkisi, 15

49 Şönt motor için moment-hız krkteristiği Endüvide üretilen moment-hız ilişkisi: = = P ω K R sh ( V K ) shω ω Ksh = o R ω = V K sh ( ) ω ω sh K R ω = ω o R K sh ω o Anm hızı Anm kımı ve momenti şönt motord hız-endüvi kımı ilişkisi 16

50 Şönt motor-güç Kyıplrı ve Verim Motorun giriş gücü: P = V in L Motorun çıkış gücü: Yük kımı: = L P = V o R P rot P = V in P L V P = = V R V V R V E c R uyrtım devresi endüvi devresi 17

51 Şönt motor için moment-hız krkteristiği Motorun verimi: η = P P o in Mksimum verim durumu: dη = 0 d Mksimum verim şrtı: ( V P )( V - R )-( V -R - Prot) V = 0 R R ( Prot P ) = 0,mx R P P rot P in P P o o P Po in = V P in = V R = 0 18

52 DA motorlrı Yük seçimi Devir yönü değiştirme Yol verme Pro. Dr. Güngör Bl, Gzi Üniversitesi 1

53 DA motorlrı-yük krkteristikleri DA motorlrın moment-hız krkteristikleri motor bğlntılrın göre değişir Seri motor: = [ K K ω R R )] 1 K 1 K c = K1K ω E V ( s ω Şönt motor: Ksh = o R o = V K sh ( ) ω ω E c = K sh ω Arttırmlı kompunt motor: V KK ω ( V KK ω) = K K K 1 3 sh 1 3 sh 1 3 sh 4 R Rs KK 1 4ω ( R Rs KK 1 4ω) E = K( K K) ω c 1 3 sh 4

54 Meknik yüklerin hız-moment krkteristikleri Sbit momentli yük: Çlışm hızı rlığınc momenti değişmeyen yüklerdir. Konveyör (nkledici, tşıyıcı), öğütücü, hddne ve vinç-snsör uygulmlrı sbit momentli yüklere örnek verilebilir. Hızl orntılı olrk momenti değişen yük: Bu tip yüke örnek olrk silindirler rsındn kğıt ve kumşlrın geçirilerek perdhlnmsı vey düzeltilmesinde kullnıln mkinlr verilebilir. Sbit güçlü yük: Momenti, çlışm hızı ile ters orntılı olrk değişen yüklerdir. Diresel testereler ve torn motorlr bu tip yüklerdendir. Momenti hızın kresiyle orntılı olrk değişen yük: Moment isteği hızın kresiyle rtn yüklerdir. Sntrüj vntiltör, komproser ve üleyicilerin ynı sır ısıtmd, vntilsyond ve klimlrd kullnıln bütün hv ile ilgili nlr bu tip yüklerdendir. ω ω Sbit moment Sbit güç ω Meknik yüklerin genel moment-hız krkteristikleri 3

55 Yük Krkteristikleri ipik yük krkteristikleri Bir DA motoru ve sürücüsü kullnırken, yükün güç, tork ve hız krkteristiklerini bilmek gerekir. Sbit Güçlü Yükler: Hız rtrken yük zlır. Güç sbit klır. Sbit orklu Yükler: Yük hızl değişmez. Hız rtrken güç doğrusl olrk rtr. Değişken orklu Yükler: Hız rtrken yük rtr. Güç hızl doğrusl olmyn bir şekilde yüke bğlı olrk değişir. 4

56 Motor-Yük eşleşmesi Genel olrk yükün moment-hız krkteristiği: L = L (ω) yük Yük ve motorun moment-hız krkteristiklerinin * motor kesiştiği nokt, motor ve yükün uyumlu olrk çlışbilecekleri moment * ve krşılığı oln hız ω* değerlerini verir. Motorun bir yükü sürebilmesi için: Motor bşlngıç momentinin yükün bşlngıç momentinden büyük olmsı, Motor ve yükün hız moment krkteristiklerinin nm hızı içinde kesişmesi gerekir. ω* Motor ve yükün moment-hız krkteristiklerinin uyumu ω 5

57 DA motorlrı-devir yönünün değiştirilmesi DA motorlrd devir yönünü değiştirmek için: Endüvi kımının yönünü vey Aln kımının yönünü değiştirmek gerekir. Her iki devrenin (endüvi ve ln) kımlrının yönlerini değiştirmek devir yönünü değiştirmez. Genel kurl olrk endüvi devresi kımının yönünü değiştirmek tercih edilir. Çünkü ln srgısı endüktnsı yüksektir ve lnd depolnn enerjiyi hrcmdn ypılck oln yön değiştirme işlemi tehlikeli olbilir. 6

58 DA motorlrı-devir yönünün değiştirilmesi L Uyrtım (ln) devresi R V Şönt Seri Kompunt bğlntı E c ileri yönde dönme L Uyrtım (ln) devresi R V Şönt Seri Kompunt bğlntı E c ters yönde dönme 7

59 DA motorlrı-dört çlışm bölgesi BÖLGELER BİRİNCİ İKİNCİ ÜÇÜNCÜ DÖRDÜNCÜ EYLEM Yük çekme Yükün motoru yenmesi Yük indirme Frenleme Çlışm Durumu Motor Genertör Motor Genertör (V -E c ) ve - - P ω - - 8

60 DA motorlrı-dört çlışm bölgesi Dört-bölge çlışm: Belirli yüklerin dinmikleri dörtbölge çlışmyı gerektirir. Dönen bir motorun gerilimi niden zltılırs, yük tletinden dolyı motor negti tork üretir. Motor bir genertör gibi dvrnır. Ştındki meknik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Bu ilve güç sürücüye geri döndürülür. Bu oly, bir rcın yokuş şğı sürülürken motorunun iren olrk kullnılmsın benzerdir. Frenleme ve V bölgelerinde meydn gelir. 9

61 DA motorlrı-yol verme r 1 r r 3 r n-1 r n V = E R c R ω = 0 E = 0 c V E c st = V R R 1 R r 1 ω Motor nm hızı R r R 3 r 3 R 4 0 t t 3 t 1 r 4 =R m t 0 t t 3 t 1 t E c mx E 3 min E E 1 t 1 t t 3 t 0 t 1 t t 3 t 10