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,
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. 1.2. 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.
1.1. Asenkron Motorların Üstünlükleri
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.
1.2. 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.
1.3. Üç Fazlı Asenkron Motorların Parçalarının Yapısı ve Özellikleri
Uygulamada çok yaygın olarak kullanılan asenkron motorlar çeşitli bölümlerden
olu²ur. Şimdi bunları inceleyelim.
1.3.1. 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.
1.3.2. 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
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).
1.3.2. Gövde
Asenkron motorların gövdesi soğutmanın çabuk olması için çıkıntılı ( kanatçıklı )
olarak üretilir. Resim 4.4te motor gövdeleri görülmektedir.
1.3.3. 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.
1.3.4. 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.
1.3.5. 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.
1.3.7. 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.
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
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
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.
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
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
kalkış momenti ve uzun kalkış suresi bazı tahriklerde bilezikli asenkron motorun
uygulamasını gerektirebilir.
1.2. 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
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
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
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
çift kondansatörlü motorlar denir.
Download

asenkron motorların yapısı ve özellikleri asenkro motorların yapısı ve