ASENKRON MOTORLARIN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ASENKRO MOTORLARIN YAPISI VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

Transkript

1 ASENKRON MOTORLARIN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ASENKRO MOTORLARIN YAPISI VE ÇALIŞMA PRENSİBİ Giriş Asenkron motorlar, endüstride en fazla kullanılan elektrik makineleridir. Çalışma ilkesi bakımından asenkron motorlara endüksiyon motorları da denir. Asenkron motorların çalışmaları sırasında elektrik arkı meydana gelmez. Ayrıca diğer elektrik makinelerine göre daha ucuzlardır ve bakıma daha az ihtiyaç gösterirler. Bu özellikler, asenkron motorların endüstride en çok kullanılan motorlar olmalarına sebep olmuştur. Asenkron makineler endüstride genellikle motor olarak çalıştırılırlar, fakat belirli koşulların sağlanması durumunda generatör olarak da çalıştırılabilirler. Asenkron makineleri senkron makinelerden ayran en büyük özellik, dönme hızının sabit olmayışıdır. Bu hız motor olarak çalışmada senkron hızdan küçüktür. Makinenin asenkron olusu bu özelliğinden ileri gelmektedir. Asenkron motorlar genel olarak stator ve rotor olmak üzere iki kısımdan yapılmışlardır. Stator, asenkron motorun duran kısmıdır. Rotor ise donen kısmıdır. Asenkron motorun rotoru, kısa devreli rotor (sincap kafesli rotor) ve sargılı rotor (bilezikli rotor) olmak üzere iki çeşittir. Asenkron motor, rotorun yapım biçimine göre bilezikli ve kafesli asenkron motor olarak tanımlanır. Rotoru sincap kafesli asenkron motorun ve bilezikli asenkron motorun statoru ayni şekilde yapılmıştır. Asenkron motorun statoru; gövde, stator-sac paketleri ve stator sargılarından oluşmuştur. Rotoru bilezikli asenkron motorun rotoru stator içinde yataklanmıştır. Rotor mili üzerinde rotor sac paketi ve döner bilezikler bulunur. Rotor sac paketi üzerine açılmış oluklara rotor sargıları döşenmiştir. Hemen hemen bütün rotorlarda uç sargı (üç faz sargısı) bulunmaktadır. Bu sargılar genellikle yıldız; ender olarak üçgen bağlanırlar. Bazı durumlarda rotorlarda, çift sargıya da (çift faz sargısı) rastlanmaktadır. Bu tur sargılar motor içinde V-devresi seklinde bağlanırlar. İster çift, ister uç sargılı olsun, sargı uçları rotor üzerinde bulunan döner bileziklere bağlanır. Döner bileziklerle, akim devresi arasındaki bağlantı kömür fırçalar yardımıyla sağlanır. Sincap kafesli asenkron motorun ise rotor sac paketi oluklarında sargılar yerine alüminyum yada bakırdan yuvarlak ve kanatçık seklinde çubuklar bulunur. Bu çubuklar her iki ucundan kısa devre bilezikleriyle elektriksel olarak kısa devre edilmiştir. Asenkron motorun birçok özel yapım türü vardır. Rotoru dışarıda, statoru içerde bulunan dış rotorlu asenkron motor, ayrıca rotor sargısı bulunmayan kütlesel rotorlu asenkron motor, iki fazlı asenkron motor, iki fazlı servo motor, eylemsizlik momentinin çok küçük olması istenen hallerde kullanılan ve rotoru alüminyum veya bakırdan bos bir silindir olan ferraris motoru vb. Kafesli ve bilezikli asenkron motor dahil, bütün yapım türleri arasında çalışma ilkesi bakımından fark yoktur. Sanayide ve diğer bir çok alanda büyük çoğunlukla kullanılan kafesli tip yapımı en kolay, en dayanıklı, isletme güvenliği en yüksek,

2 bakim gereksinimi en az ve en yaygın, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakıncası kalkış momentinin nispeten küçük, kalkış akımının büyük olmasıdır. Bu sakıncayı gideren akim yığılmalı asenkron motorlarda kafes yüksek çubuklu, çift çubuklu gibi özel biçimlerde yapılır. Çok küçük ve küçük güçlerde yapılan tek fazlı asenkron motorlar da genellikle kafes rotorludur. Bilezikli asenkron motorun yararı, ek dirençler yardımı ile kalkış akiminin istendiği kadar azaltılabilmesi, kalkış ve frenleme momentinin arttırabilmesidir. Şebekelerin çok güçlenmesi ile kalkış akimini sınırlamanın önemi azalmıştır, fakat yüksek kalkış momenti ve uzun kalkış suresi bazı tahriklerde bilezikli asenkron motorun uygulamasını gerektirebilir Bilezikli Asenkron Motor Bilezikli asenkron motorun döndürme momenti, stator ve rotorda oluşan döner alanların magnetik akılarına bağlıdır. Magnetik akılar sargılardan çekilen akımlarla doğru orantılı olduklarından, döndürme momentinin, motorun akım çekisine bağlı olduğu sonucuna varılır. Döner bilezikler kısa devre edildiği takdirde, rotor akimi devresinde rotor sargılarının tepkin direnci (endüktansı) büyük ölçüde söz konusudur. Endüktif direnç halinde, rotorda endüklenen gerilim ile rotor akımı arasındaki faz farkı 90 olmaktadır. Ortaya çıkan bu faz farkı rotor döner alanını 90 kaydırır ve rotor döner alan kutupları ile stator döner alanının özdeş kutupları tam olarak karşı karşıya gelir. Bunun sonucu yalnızca rotor mili yönünde etkiyen bir kuvvet ortaya çıkar ve rotorun dönmesi artık söz konusu olmaz. Ancak, anlatılan bu oluşumlar sadece bir varsayımdır. Yani sargıların sadece tepkin direnci göz önüne alınarak ileri sürülmüştür. Oysaki, sargıların çok küçük dahi olsa, Üç Fazlı Asenkron Motorlar 1. Üç Fazlı Asenkron Motorların Yapısı Sanayi tesislerinde elektrik enerjisini dairesel harekete çevirebilmek için motorlar kullanılır. Uygulamada onlarca çeşitte elektrikli motor karşımıza çıkmaktadır. Ancak, asenkron motorların kullanılma oranı en yüksek olup % 90lar seviyesindedir. Yani, kullanımdaki her 100 motorun 90ı asenkron tiptedir. Bu bölümde yaygın bir kullanım alanına sahip asenkron motorların yapısı, özellikleri, çalışması hakkında temel bilgiler verilecektir Asenkron Motorların Üstünlükleri

3 I. Sürekli bakım istemez. II. Yük altında devir sayıları çok değişmez. III. Elektronik devreyle devir sayısı kolayca ayarlanabilir. IV. Fiyatı diğerlerine oranla ucuzdur. V. Çalışma anında ark (kıvılcım) üretmez. VI.Bir ve üç fazlı olarak üretilebilir Asenkron Motor Çeşitleri Asenkron motorlar faz sayısına göre iki çeşittir: I. Bir Fazlı Asenkron Motorlar: Küçük güçlüdür. Çamaşır makinesi, pompa, buzdolabı gibi cihazlarda kullanılırlar. II. Üç Fazlı Asenkron Motorlar: Sanayide çok yaygın olarak kullanılan motor çeşididir. Asenkron motorlar rotorlarının yapısına göre iki çeşittir: I. Rotoru kısa devre çubuklu asenkron motorlar. II. Rotoru sargılı (bilezikli) asenkron motorlar Üç Fazlı Asenkron Motorların Parçalarının Yapısı ve Özellikleri Uygulamada çok yaygın olarak kullanılan asenkron motorlar çeşitli bölümlerden olu²ur. Şimdi bunları inceleyelim Stator Asenkron motorun duran bölümüdür. 0,4-0,8 mm kalınlığında bir tarafı yalıtılmış sacların özel kalıplarda paketlenmesiyle üretilir (resim 4.2). Stator, motorun en önemli parçasıdır. Bu parçanın iç kısmında emaye izoleli bakır telden yapılan sarımlar bulunur. Sarımların görevi AC enerji uygulandığında manyetik alan doğurarak rotorun dönmesini sağlamaktır Rotor Asenkron motorun dönen bölümüdür. Rotor, ince çelik sacların üst üste paketlenmesiyle oluşturulmuştur. Bu elemanın, stator manyetik alanının etkisiyle ikinci bir manyetik alan oluşturabilmesi için gövdesi üzerine açılan oyuklara alüminyum

4 çubuklar yada sargılar konulmuştur Rotor Çeşitleri şunlardır: I. Alüminyum Çubuklu (Sincap Kafesli) Rotor Rotor sac paketinin dış yüzeyine açılan oyuklar içine pres döküm ile eritilmiş alüminyum konulur. Rotor çubukları kısa devre edilir. II. Sargılı (Bilezikli) Rotor Stator sargılarında olduğu gibi rotor oyuklarına sargılar yerleştirilir. Sargıların uçları üç bakır bileziğe bağlanır. Bileziklere basan fırçalar aracılığıyla sargı uçları dışarı taşınır. Bilezikli rotorlu motorlarda devir sayısıyla döndürme momenti rotor devresine sokulan dış (harici) dirençlerle ayarlanabilir. (Bilezikli rotorlu motorlar çok az kullanılmaktadır) Gövde Asenkron motorların gövdesi soğutmanın çabuk olması için çıkıntılı ( kanatçıklı ) olarak üretilir. Resim 4.4te motor gövdeleri görülmektedir Kapaklar Motorun statoru iki kapak ile dış ortamdan ayrılır. Kapakların tam merkezinde rotoru tutan rulmanlar yada yataklar bulunur. Küçük güçlü motorlarda rotorun kolayca dönmesini sağlayan eleman olarak metal yataklar kullanılırken, büyük güçlü motorlarda rulmanlar kullanılır. Resim 4.5te motor kapağı görülmektedir.

5 Soğutucu Pervane Asenkron motorların sargılarının aşırı ısınması sakıncalı durumlar ortaya çıkarabilir. İşte bu nedenle gövdenin soğutulması için plastik yada alüminyumdan yapılmış soğutucu pervaneler (fan) kullanılır. Resim 4.6da soğutma pervanesi görülmektedir Rulmanlar ve Yataklar Rotorun kolayca dönebilmesi için rulman yada metal yataklar kullanılır. Yatak ve rulmanlar kullanımdan dolayı zamanla özelliğini kaybeder. Bozulan rulman motorun verimini düşürür. İşte bu nedenle belli aralıklarla motor rulmanları kontrol edilerek arızalananlar yenisiyle değiştirilir. Metal yataklar küçük güçlü motorlarda kullanıldığından uzun yıllar çalışabilir. Şekil 4.1de yatak ve rulmanlar görülmektedir Üç fazlı Asenkron Motorların Çalışma İlkesi R-S-T fazlar½ motorun statorunda bulunan sargılara uygulandığında döner bir manyetik alan oluşur. Statordaki manyetik alanın dönen sayısı şebekenin frekansı ve sargıların kutup sayısına göre değişir. Statorda oluşan döner alan rotorun çubuklarını (yada sarımlarını) etkiler ve bu çubuklardan akım dolaşmaya başlar.rotordan geçen akım ikinci bir alan oluşturur. Statorun alanıyla rotorun alanı birbirini itip çekerek dönüşü başlatır. Not: Aynı adlı kutuplar birbirini iter.zıt kutuplar birbirini çeker.

6 2. Üç Fazlı Motorların Etiketindeki Bilgilerin Açıklanması Sanayide yaygın olarak kullanılan motorların özellikleri gövdeye konmuş olan bilgi etiketlerinde bulunur. Motor etiketinde bulunan bilgileriyle şöyle sıralanabilir: a. Motoru üreten kuruluşun adı (Gamak, Siemens, Asea, BBC, vb.) b. Motorun kullanıldığı akım ( DC,AC) c. Motorun tipi d. Motorun seri numarası e. Motorun bağlantı şekli f. Motorun normal (nominal, anma) akımı g. Motorun güç katsayısı (Cos φ) h. Motorun normal (nominal, anma) gerilimi ı. Motorun g c (watt yada beygir gücü cinsinden) i. Çalışma frekansı j. Dakikadaki devir sayısı (d/d, rpm) k. Motorun dayanabileceği maksimum sıcaklık l. Motor ağırlığı m. Motorun üretim tarihi 3. Üç Fazlı Asenkron Motorların Bağlantı Klemensinin Tanıtılması, Yıldız ve Üçgen Bağlantı Üç fazlı asenkron motorların statoruna yapılan sarımların uçları klemens kutusuna (bağlantı terminali) çıkarılır. Klemens kutusu dışardan gelen besleme uçlarının

7 kolayca bağlanabilmesini sağlayacak şekilde dizayn edilir. Klemens kutusunda bulunan harflerin anlamları şunlardır: R Fazı İçin: Giriş ucu: U, Çıkış ucu: X S Fazı İçin: Giriş ucu: V, Çıkış ucu: Y T Fazı İçin: Giriş ucu: W, Çıkış ucu: Z harfleriyle gösterilir. Üç fazlı asenkron motorların klemens kutusunda altı adet uç bulunur. Bu uçlar motorun gücü göz önüne alınarak yıldız yada Üçgen şeklinde bağlandıktan sonra R-ST ile besleme yapılır. Yıldız yada Üçgen bağlantısı yapılmamış Üç fazlı asenkron motor asla çalışmaz. 4. Üç Fazlı Asenkron Motorların Devir Yönünün Değiştirilmesi Üç fazlı asenkron motorların devir yönünü değiştirmek son derece kolaydır. Motora uygulanan R-S-T fazlarından herhangi ikisinin yeri şekil 4.4te görüldüğü gibi değiştirildiğinde stator sargılarının oluşturduğu manyetik alanın dönüş yönü değişir ve rotor önceki dönüş yönünün tersinde hareket etmeye başlar Üç Fazlı Asenkron Motorların Yapısı ve Çalışma Prensibi Asenkron motorlar 1824 yılında Aragon un alternatif akım motorlarının çalışma prensibini bulması ile başlar. Daha sonra bilimadamlarınca yapı ve çeşit olarak muhtelif değişiklikler yapılmış ve hala da bu gelişmeler sürmektedir. Asenkron motorlar ucuz olması, az bakım gerektirmesi ve çalışma sırasında şerare oluşturmaması nedeniyle doğru akım motorlarına göre daha çok tercih edilirler. Asenkron motorların devir sayıları yük ile çok az değişmesi nedeniyle sabit devirli motorlar olarak kabul edilirler. Doğru akım motorlarının devir sayıları istenilen değerler arasında ayarlandığı halde, asenkron motorları devir sayıları ancak kademeli olarak ayarlanır. Bu nedenle devir ayarlama bakımından DA motorları, AA motorlarına göre daha çok tercih edilir. Bu motorlara asenkron motor denilmesinin sebebi, stator sargılarında oluşan manyetik alanın dönme hızı stator devir sayısının aynı olmasındandır. Rotor hızı stator manyetik alanının hızından daima daha azdır. Bu yüzden bu motorlara, uyumlu olmayan anlamına asenkron motor denir. Aynı zamanda endükleme

8 prensibine göre çalışmaları sebebiyle endüksiyon motor da denir. Asenkron motorlar az bakım gerektirdiğinden ve maliyeti düşük olduğundan günümüz sanayisinde hemen hemen her alanda kullanılabilirler. Özellikle devir ayarı gerektirmeyen sabit devirli iş makinalarında (su motorları, sanayi bantlarında, kağıt fabrikalarında vb.) sıkça rastlanır. Asenkron Motor Çeşitleri A) Faz sayısına göre: 1- Bir Fazlı Asenkron Motorlar 2- Üç Fazlı Asenkron Motorlar B) Yapılarına göre: 1- Kısadevre rotorlı (Sincap kafesli) asenkron motorlar 2- Sargılı rotorlu (bilezikli) asenkron motorlar C) Yapı tipine göre: 1- Açık tip asenkron motorlar 2- Kapalı tip asenkron motorlar 3- Flanşlı tip asenkron motorlar D) Çalışma şekillerine göre: 1- Yatık çalışan asenkron motorlar 2- Dik çalışan asenkron motorlar E) Rotorun yapılışına göre: 1- Yüksek rezistanslı asenkron motorlar 2- Alçak rezistanslı asenkron motorlar 3- Yüksek reaktanslı asenkron motorlar 4- Rotoru çift sincap kafesli asenkron motorlar Üç fazlı Asenkron Motorların Yapısı Bu motorlar 3 ana kısımdan oluşur: Stator,rotor, gövde ve kapaklar. Stator Asenkron motorun duran bölümüdür. 0,4-0,8mm kalınlığında bir tarafı silisyum ile yalıtılmış sacların, özel kalıplarda paketlenmesiyle imal edilir. Bu kısma stator sac paketi denir. Stator sac paketinin iç kısmına belirli sayıda oyuklar açılır ve bu oyuklara sargılar yerleştirilir. Rotor Asenkron motorun dönen bölümüdür. Genel olarak sincap kafesli veya sargılı rotor olarak iki tipte imal edilirler. Her ikisi de üzerine oyuklar açılıp paketlenmiş silisli sacların bir mil üzerine sıkıca yerleştirilmesinden meydana gelmiştir.

9 1) Sincap kafesli Rotor Rotor sac paketinin dış yüzüne yakın açılan oyuklar içine pres dökümlü eritilmiş alüminyum konur. Rotor çubukları da denilen bu çubukların iki tarafı alüminyum halkalarla kısadevre edilir. Bu halkaların üzerinde bulunan kanatçıklar soğumayı kolaylaştırır. Rotor çubukların kısadevre edilmesi nedeniyle bu tip rotorlara kısadevre çubuklu rotor da denir. Üç fazlı asenkron motorların çalışması sırasında stator oyuklarına nazaran rotor oyukları hareket etmektedir. Bu nedenle rotorda distürsiyon oluşabilir. 2) Sargılı Rotor Stator sargılarında olduğu gibi birbirine 120 faz farklı olarak rotor oyuklarına üç fazlı alternatif akım sargısı yerleştirilip; uçları, rotor miliyle yalıtkan üç bakır bileziğe irtibatlandırılmıştır. Akım, bileziklere basan fırçalar aracılığı ile sargılara uygulanır. Bilezikli Rotorlu da denilen bu tip motorlarda devir sayısı ile hareket momenti, fırçalar ve rotor devresine sokulan dirençlerle kolayca ayarlanabilir. Gövde Kapaklar İçerisinde stator sac paketi bulunan gövde, ayakları ile zemine veya kaideye monte edilir. Alüminyum döküm şeklinde yapılan asenkron motor gövdesi üzerinde ufak kanatçıklar bulunur. Bu kanatçıklar, gövdenin hava ile temas yüzeyini arttırarak soğumayı kolaylaştırır. Motor kapakları, ortalarına açılan yuvalara yerleştirilen rulman aracılığı ile rotora yataklık yaparlar. Üç Fazlı Asenkron Motorların Çalışma Prensibi ve Döner Alanı Asenkron motorların çalışması şu üç prensibe dayanır: 1. Alternatif akımın uygulandığı stator sargılarında dönen bir manyetik alan olmalıdır. 2. Manyetik alan içerisinde bulunan bir iletkenden akım geçirilirse o iletken, manyetik alanın dışına itilir. 3. Aynı adlı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker. Döner manyetik alanın meydana gelmesi için birbirinden faz farklı en az 2 tane manyetik alana ihtiyaç vardır. Bunun için üç fazlı motorlarda Asenkron motorlar, endüstride en fazla kullanılan elektrik makineleridir. Çalışma ilkesi bakımından asenkron motorlara endüksiyon motorları da denir. Asenkron motorların çalışmaları sırasında elektrik arkı meydana gelmez. Ayrıca diğer elektrik makinelerine göre daha ucuzlardır ve bakıma daha az ihtiyaç gösterirler. Bu özellikler, asenkron motorların endüstride en çok kullanılan motorlar olmalarına

10 sebep olmuştur. Asenkron makineler endüstride genellikle motor olarak çalıştırılırlar, fakat belirli koşulların sağlanması durumunda generatör olarak da çalıştırılabilirler. Asenkron makineleri senkron makinelerden ayran en büyük özellik, dönme hızının sabit olmayışıdır. Bu hız motor olarak çalışmada senkron hızdan küçüktür. Makinenin asenkron olusu bu özelliğinden ileri gelmektedir. Asenkron motorlar genel olarak stator ve rotor olmak üzere iki kısımdan yapılmışlardır. Stator, asenkron motorun duran kısmıdır. Rotor ise donen kısmıdır. Asenkron motorun rotoru, kısa devreli rotor (sincap kafesli rotor) ve sargılı rotor (bilezikli rotor) olmak üzere iki çeşittir. Asenkron motor, rotorun yapım biçimine göre bilezikli ve kafesli asenkron motor olarak tanımlanır. Rotoru sincap kafesli asenkron motorun ve bilezikli asenkron motorun statoru ayni şekilde yapılmıştır. Asenkron motorun statoru; gövde, stator-sac paketleri ve stator sargılarından oluşmuştur. Rotoru bilezikli asenkron motorun rotoru stator içinde yataklanmıştır. Rotor mili üzerinde rotor sac paketi ve döner bilezikler bulunur. Rotor sac paketi üzerine açılmış oluklara rotor sargıları döşenmiştir. Hemen hemen bütün rotorlarda uç sargı (üç faz sargısı) bulunmaktadır. Bu sargılar genellikle yıldız; ender olarak üçgen bağlanırlar. Bazı durumlarda rotorlarda, çift sargıya da (çift faz sargısı) rastlanmaktadır. Bu tur sargılar motor içinde V-devresi seklinde bağlanırlar. İster çift, ister uç sargılı olsun, sargı uçları rotor üzerinde bulunan döner bileziklere bağlanır. Döner bileziklerle, akim devresi arasındaki bağlantı kömür fırçalar yardımıyla sağlanır. Sincap kafesli asenkron motorun ise rotor sac paketi oluklarında sargılar yerine alüminyum yada bakırdan yuvarlak ve kanatçık seklinde çubuklar bulunur. Bu çubuklar her iki ucundan kısa devre bilezikleriyle elektriksel olarak kısa devre edilmiştir. Asenkron motorun birçok özel yapım türü vardır. Rotoru dışarıda, statoru içerde bulunan dış rotorlu asenkron motor, ayrıca rotor sargısı bulunmayan kütlesel rotorlu asenkron motor, iki fazlı asenkron motor, iki fazlı servo motor, eylemsizlik momentinin çok küçük olması istenen hallerde kullanılan ve rotoru alüminyum veya bakırdan bos bir silindir olan ferraris motoru vb. Kafesli ve bilezikli asenkron motor dahil, bütün yapım türleri arasında çalışma ilkesi bakımından fark yoktur. Sanayide ve diğer bir çok alanda büyük çoğunlukla kullanılan kafesli tip yapımı en kolay, en dayanıklı, isletme güvenliği en yüksek, bakim gereksinimi en az ve en yaygın, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakıncası kalkış momentinin nispeten küçük, kalkış akımının büyük olmasıdır. Bu sakıncayı gideren akim yığılmalı asenkron motorlarda kafes yüksek çubuklu, çift çubuklu gibi özel biçimlerde yapılır. Çok küçük ve küçük güçlerde yapılan tek fazlı asenkron motorlar da genellikle kafes rotorludur. Bilezikli asenkron motorun yararı, ek dirençler yardımı ile kalkış akiminin istendiği kadar azaltılabilmesi, kalkış ve frenleme momentinin arttırabilmesidir. Şebekelerin çok güçlenmesi ile kalkış akimini sınırlamanın önemi azalmıştır, fakat yüksek

11 kalkış momenti ve uzun kalkış suresi bazı tahriklerde bilezikli asenkron motorun uygulamasını gerektirebilir Bilezikli Asenkron Motor Bilezikli asenkron motorun döndürme momenti, stator ve rotorda oluşan döner alanların magnetik akılarına bağlıdır. Magnetik akılar sargılardan çekilen akımlarla doğru orantılı olduklarından, döndürme momentinin, motorun akım çekisine bağlı olduğu sonucuna varılır. Döner bilezikler kısa devre edildiği takdirde, rotor akimi devresinde rotor sargılarının tepkin direnci (endüktansı) büyük ölçüde söz konusudur. Endüktif direnç halinde, rotorda endüklenen gerilim ile rotor akımı arasındaki faz farkı 90 olmaktadır. Ortaya çıkan bu faz farkı rotor döner alanını 90 kaydırır ve rotor döner alan kutupları ile stator döner alanının özdeş kutupları tam olarak karşı karşıya gelir. Bunun sonucu yalnızca rotor mili yönünde etkiyen bir kuvvet ortaya çıkar ve rotorun dönmesi artık söz konusu olmaz. Ancak, anlatılan bu oluşumlar sadece bir varsayımdır. Yani sargıların sadece tepkin direnci göz önüne alınarak ileri sürülmüştür. Oysaki, sargıların çok küçük dahi olsa, b ASENKRON MOTORLARDA V/F ORANI SABİT TUTULARAK HIZ AYARI YAPILMASI ASENKRON MOTORLAR HAKKINDA GENEL BİLGİ Elektrik enerjisinin kural olarak üç fazlı A.C. şeklinde üretim, tasıma ve dağıtımı A.C. motorların elektrikle tahrikinde geniş ölçüde kullanılmalarının başlıca nedeni olmuştur. Elektrikle tahrik sisteminde kullanılan şönt ve seri karakterislikli pek çok çeşit A.C. motoru vardır. Özellikle yapısı basit ve ucuz, pratik olduğu için son derece kullanışlı olduğundan dolayı irili ufaklı bir çok tahrikte üç fazlı asenkron motorlar kullanılır. Üç fazlı asenkron motor üç fazlı dağıtım sisteminde dengeli endüktif bir yük teşkil eder. Asenkron motorun farklı iki yapısı vardır. 1 - ) Kısa devre rotorlu ( Sincap Kafesli ) asenkron motorlar 2 - ) Rotoru sargılı ( Bilezikli ) asenkron motorlar Bu iki tip asenkron motorun statorlarını tamamen aynı, yalnız rotorların yapı tarzları farklıdır. Normal olarak statorlarında yıldız veya üçgen olarak bağlanabilen üç fazlı bir sargı mevcuttur. Kısa devre rotorlu asenkron motorun rotorunda kısa devre halinde sincap kafesli ; bilezikli tip asenkron motorun rotorunda ise kural olarak yıldız bağlı üç fazlı diğer bir sargı bulunur. Her iki tip asenkron motorda üç fazlı stator sargısının uçları ( üç giriş ile üç çıkış ) bir bağlantı kutusuna bundan ayrı olarak sadece rotoru sargılı üç fazlı asenkron motorun yıldız bağlı olan rotor sargısının sadece üç giriş ucu bilezik ve fırça takımı üzerinden diğer bir bağlantı kutusuna taşınmıştır. Çünkü asenkron motorlarda Us = k * F1 * ø bağıntısından anlaşılacağı gibi manyetik alanın değişmesi için U / f oranın sabit olması gerekmektedir. Demek ki primer şebeke frekansı ile birlikte şebeke gerilimi de aynı oran dahilinde değiştirildiğinde motorun manyetik alanı ve netice olarak devrilme momenti ve yüklenilebilirlik kabiliyeti sabit kalır. Aslında

12 düşük frekanslarda statordaki gerilim düşümünün artmasından dolayı devrilme momentinde bir miktar düşme görülür. Endüstride birçok makinesi, değişik birkaç dönme sayısı yada çoğu zaman sürekli hız ayarı yapılabilen motora ihtiyaç gösterir. Tahrik motorlarına olan bu talep tahrik makinelerine olan ihtiyacı artırmıştır. Elektrik enerjisinin üretilmesi ile birlikte elektrik makineleri önem kazanmıştır. Elektriğin kolayca taşınması, istenildiği zaman kullanılması, elektrik makinelerin verimini diğer makinelere göre yüksek olusu, elektrikle çalışan makinelerin daha fazla kullanılmasını şağlamıştır. Günümüzde endüstride en çok kullanılan hareketli elektrik makinesi asenkron motorlardır. Çalışma ilkesi bakımından bu makinelere endüksiyon makinesi de denilebilir. Ucuz olması, fırça ve kollektörün bulunmaması nedeni ile az arıza yaparak çalışmaları daha sık uygulamalarda kullanılmalarına sebep olmuştur. Alternatif akım makinelerinden olan asenkron motorların üretimleri doğru akım makinelerine göre daha ucuz ama kontrol edilmeleri daha zor ve pahalıdır. Bir asenkron makinenin devir sayısı kontrolü için ( mil momenti sabit kalmak ) şartı ile diğer asenkron makineye yada güç elektroniği elemanlarına ihtiyaç vardır. Gelişmiş birçok ayar sistemi arasında son yıllarda endüstride yaygın olarak kullanılan kontrollü diyotlar ( tristörler ) asenkron motor hız ayarı alanında hiç kuşkusuz yeni bir çığır açmıştır. ASENKRON MOTORLARIN ÇALIŞMA PRENSİBİ Asenkron motorlar stator ve rotordan ibaret olup stator ve rotor üzerine açılan oluklara yerleştirilen sargılardan oluşur. Stator üzerine yerleştirilen sargılar ya üçgen şeklindeki sargılardan yada yıldız bağlı sargılardan oluşmaktadır. Stator sargılarından geçen akım alternatif akım olduğundan manyetik devrede periyodik olarak değişen bir alan meydana getirir. Bu alana alternatif alan denir. Bu alternatif alanı fourier serisi ile yazmak mümkündür. Alternatif alanın her bir harmoniğini iki döner alana ayırabiliriz. Bu döner alanlardan birisi saat ibresi yönünde dönüyorsa diğeri saat ibresi tersi yönünde döner ve her ikisinin de dönüş açısal hızı aynıdır. Üç fazlı asenkron motorlarda birbirinden 120 derecelik farklı olan akımlar stator sargılarından geçerek üç adet alternatif alan meydana getirecektir. Üç alternatif alanın sadece birinci harmoniğini dikkate alırsak altı adet döner alan meydana gelir. Bu altı adet döner alandan üçü saat ibresi yönünde, üçü de saat ibresinin tersi yönündedir. Bunların açısal hızları aynı olup Ws tir. Sağa doğru dönen döner üç alan çakışık olarak döndüğü taktirde sola döner alanlar Sürekli bir döner manyetik alan ve döner manyetik alan içerisinde kalan rotorda iletken malzeme oldugu için dönme hareketi yapacaktir. Rotor demir çubuklar ile donatilmis bir kafes seklindedir. Tüm çubuklar kisa devre edilmis halde oldugu için üzerinde tek yönlü küçük bir akim dolasir. Manyetik alanin dönüs yönü ve hiziyla ayni sekilde dönmeye çalisir. Manyetik alanin

13 dönüs hizi ile rotorun dönüs hizinin ayni olmaz. Yani rotor ile manyetik alan senkron degildir. Asenkron adini bu özelliginden alan motorlarda iki hiz arasindaki fark kayma faktörü ile açiklanir. Kayma faktörü yani manyetik alanin hizi ile rotorun hizi arasindaki fark rotorun üzerinde az miktarda gerilim indüklenmesine yol açar. Bu gerilimin rotorda olusturdugu manyetik alan statorda olusan manyetik alana etkilesim içinde oldugundan(itme veya çekme seklinde) birbirini kovalayarak dönme hareketini sürekli hale getirir. Ancak kayma faktörü ne kadar büyürse rotorda indüklenen gerilim o kadar artacaktir. Rotor kisa devre oldugu için üzerinden geçen akim artacaktir. Rotorun ve motorun asiri isinmasi ise sargilarin yanmasina yol açacaktir. Rotor dönmediginde stator sargilarinda olusan manyetik alan maximum miktarda rotorun üzerinde gerilim olusturacagindan, rotoru sikisik olan bir motor kisa devre edilmisçesine derhal sigortanin atmasina neden olur. Manyetik alanin hizi, kutup sayisi ve frekansa bagimli olarak degistirilebilir. Imalati bitmis bir motorda kutup sayisini degistirme sansiniz olmadigi için devri ayarlamak frekans modülasyonu ile yapilabilir. Modülasyondan kasit frekansin degerinin arttirilmasi veya azaltilmasidir. Frekans modülasyonu için önce bir fazin sinüsoidal olan yapisi elektronik olarak dogrultularak dogru akima yakin bir deger elde edilir. Daha sonra önce kare dalgalarla sonrasinda sinüsoidale yakin 3 fazli alternatif akim yaratilir. Bu islem esnasinda genlik ve frekans degerlerini istedigimiz gibi ayarlamak mümkündür. Üreticiler inverter devresi bozuldugunda kompresör sabit hizli olarak çalistirilamasin mantigiyla genlik degerini degistirdiklerinden, bu kompresörler dolayisi ile motorlar sebeke gerilimi sartlarinda çalistirilmak istendiginde sonuç alinamaz. 3 fazli motorlarda devir yönünü degistirmek için 3 fazdan herhangi 2 sinin yerleri degistirilmesi gerekir. Bu tip motorlar düsük kalkis akimina sahip olup momenti 1 fazliya göre daha yüksektir. Salteri açmanizla beraber derhal döner alan olusturur ve tam devrine ulasma süresi kisadir. Yük altinda kalkinmasi gereken yerlerde rotoru sargili asenkron motorlarda kullanilabilir ancak sogutma

14 sistemlerinde baslangiç esnasinda yük düsük oldugu için özel motorlara ihtiyaç duyulmamaktadir. Özellikle ev içi (Domestic) uygulamalarda tek fazli motorlar (Kompresörler) kullanilmaktadir. Bir fazli asenkron motorlar üç fazlilara çok benzerdir. Rotor kisa devre edilmis çubuklardan olusur.(sincap kafesli) Statorundaki ana sargi N ve S kutuplarini olusturur. Kolay anlasilabilmesi için N ve S kutup sargilarini iki ayri bobin olarak düsündügümüzde baslangiç aninda iki bobinde birbirine zit yönde dönen iki manyetik alanin varligi ortaya çikmaktadir. Her bir alan birbirine zit yönde moment üretirler. Eger motor duruyorsa, ileri-moment ters-momente esit ve zit yöndedir. Bu momentlerin toplami olarak elde edilen momentte sifirdir. Moment yani döndürme kuvveti sifir oldugu için 1 fazli asenkron motorlar kendi kendine yol alamaz kalkinamaz. Yol alma islevini yerine getirebilmek için statorun üzerinde ana sargidan ayrica yardimci sargi vardir. Bu sargi motorun yol alma süreci boyunca yada sürekli devrede kalir(daimi kondansatörlü motorlar). Bir fazli motorlarda ana sargi kalin kesitli ve çok sarimli, yardimci sargi ince kesitli ve az sarimli olup birbirlerine 90 açi farki ile yerlestirilirler. Iki sargi birbirlerine paralel olarak baglanmistir. Yardimci sargilar manyetik veya merkezkaç anahtarlar vasitasi ile rotor hizi senkron hizin % 75 ine ulastiginda devreden çikarilir. Normalde baslama (Kalkinma) akimi yüklü çalisma akimindan 6-7 kat fazladir. Yardimci sarginin devre disi birakildigi motorlar 0,125 HP-0,33 HP arasindaki düsük güçlü motorlardir. Daimi devre kondansatörlü motorlarda yardimci sargi ile ana sargi arasinda 80 civarinda faz farki olusturan bir kondansatör baglidir. Yardimci sarginin sarim sayisi daha fazla olup ana sargi sarim sayisina kadar çikabilir. Ayni sartlardaki bu iki tip motorda daimi kondansatörlünün sargi akimi digerinden 2 kat düsüktür. Yani yarisidir. Bundan dolayi isinmasi daha yavastir. Kalkinma akimi da normal yük akiminin 4-5 katidir. Kalkinma momentinin yüksek tutulmasi gereken yerlerde daimi kondansatöre paralel bir ilk hareket kondansatörü daha kullanilabilir. Motorun devrini almasiyla bu kondansatör devre disi birakilacak ve devrede sadece daimi devre kondansatörü kalacaktir. Bu tip motorlara da

15 çift kondansatörlü motorlar denir.