Asenkron Motorların Yapısı Ve Özellikleri

Makaleler elektrik 258 views
sponsorlu reklam

Asenkron Motorların Yapısı Ve Özellikleri

Asenkron motorlar, endüstride en fazla kullanilan elektrik makinalarıdır. Çalışma ilkesi bakımından asenkron motorlara endüksiyon motorları da denir.

Asenkron motorların çalışmaları sırasında elektrik arkı meydana gelmez.

Ayrıca diğer elektrik makinalarına göre daha ucuzlardır ve bakıma daha az ihtiyaç gösterirler.

Bu özellikler, asenkron motorların endüstride en çok kullanılan motorlar olmalarına sebep olmuştur. Asenkron makinalar endüstride genellikle motor olarak çalıştırılırlar, fakat belirli koşulların sağlanması durumunda generator olarak da çalıştırılabilirler.

Asenkron makinaları senkron makinalardan ayıran en büyük özellik, dönme hızının sabit olmayışıdır. Bu hız motor olarak çalışmada senkron hızdan küçüktür. Makinanın asenkron oluşu bu özelliğinden ileri gelmektedir.

Asenkron motorlar genel olarak stator ve rotor olmak üzere iki kısımdan yapılmışlardır.

Stator, asenkron motorun duran kısmıdır. Rotor ise dönen 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 aynı şekilde yapılmıştır. Asenkron motorun statoru; gövde, stator-saç paketleri ve stator sargılarından oluşmuştur. Rotoru bilezikli asenkron motorun rotoru stator içinde yataklanmıştır. Rotor mili uzerinde rotor saç paketi ve döner bilezikler bulunur. Rotor saç paketi üzerine açılmış oluklara rotor sargıları döşenmiştir. Hemen hemen bütün rotorlarda üç sargı (üc faz sargısı) bulunmaktadır.

Bu sargılar genellikle yıldız; ender olarak üçgen bağlanırlar. Bazı durumlarda rotorlarda, çift sargıya da (çift faz sargısı) rastlanmaktadır. Bu tür sargılar motor içinde V-devresi şeklinde bağlanırlar. İster çift, ister üç sargılı olsun, sargı uçları rotor üzerinde bulunan döner bileziklere baglanır. Döner bileziklerle, akım devresi arasındaki baglantı kömür fırçalar yardımıyla sağlanır.

Sincap kafesli asenkron motorun ise rotor saç paketi oluklarında sargılar yerine aluminyum yada bakırdan yuvarlak ve kanatçık şeklinde çubuklar bulunur. Bu çubuklar her iki ucundan kısa devre bilezikleriyle elektriksel olarak kısa devre edilmştir.

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 aluminyum veya bakırdan boş 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, işletme güvenliği en yüksek, bakım gereksinimi en az ve en yaygın, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakıncası kalkış momentinin nispeten küçük, kalkış akımının büyük olmasıdır. Bu sakıncayı gideren akım 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 akımının istendiği kadar azaltılabilmesi, kalkış ve frenleme momentinin arttırabilmesidir. Şebekelerin çok güçlenmesi ile kalkış akımını sınırlamanın önemi azalmıştır, fakat yüksek kalkış momenti ve uzun kalkış süresi bazı tahriklerde bilezikli asenkron motorun uygulamasını gerektirebilir.

Asenkron Motorların Çalışma Şekli

Asenkron motorun stator sargılarından geçen akım magnetik döner alan üretir. Bu döner alanın etkisi altında kalan rotor sargıları üzerinde alternatif gerilimler endüklenir. Rotor sargıları kısa devre edilmiş ise, bu sargılar üzerinden geçen akımlar rotor döner alanını oluşturur. Rotor döner alanı ile stator döner alanının karşılıklı etkimesi sonucu rotor dönmeye başlar.

Bazı motorlarda stator içte, rotor dışta bulunur. Ancak dönen parça yine rotordur. Oto frenlerinin kontrol edildiği sistemlerde, bazı yürüyen merdivenlerde ve özel aspiratorlerde kullanılan bu tür motorlar yukarıda anlatılan asenkron motor prensibine göre çalışır.

Rotordan beslemeli motorlarda, içte bulunan rotor döner bilezikler üzerinden akım şebekesine bağlanır. Buna karşın stator sargıları kısa devre edilmiştir. Doğrudan dogruya akım şebekesinden beslenen rotor üzerinde bir döner alan oluşur. Bu döner alan stator sargıları üzerinde endüksiyon nedeni ile bir akım ve bunun sonucu stator döner alanını ortaya çıkarır. Ancak bu kez rotor kendi döner alanının ters yönünde (lenz kuralı) döner.

Bilezikli Asenkron Motorlar

Bilezikli asenkron motorun dondurme momenti, stator ve rotorda olusan doner alanlarin magnetik akilarina baglidir. Magnetik akilar sargilardan cekilen akimlarla dogru orantili olduklarindan, dondurme momentinin, motorun akim cekisine bagli oldugu sonucuna varilir.

Doner bilezikler kisa devre edildigi takdirde, rotor akimi devresinde rotor sargilarinin tepkin direnci (enduktansi) buyuk olcude soz konusudur. Enduktif direnc halinde, rotorda enduklenen gerilim ile rotor akimi arasindaki faz farki 90 olmaktadir. Ortaya cikan bu faz farki rotor doner alanini 90 kaydirir ve rotor doner alan kutuplari ile stator doner alaninin ozdes kutuplari tam olarak karsi karsiya gelir. Bunun sonucu yalnizca rotor mili yonunde etkiyen bir kuvvet ortaya cikar ve rotorun donmesi artik soz konusu olmaz. Ancak, anlatilan bu olusumlar sadece bir varsayimdir. Yani sargilarin sadece tepkin direnci goz onune alinarak ileri surulmustur. Oysaki, sargilarin cok kucuk dahi olsa, bir miktar etkin direncinden dolayi gerilim ile akim arasindaki faz farki 90 den daima kucuktur. Bu nedenle rotor durmaz, ancak dondurme momenti en kucuk degerine ulasir.

Rotor doner alan yonunde donduruldugunde, rotor akiminin frekansi kuculmeye baslar. Bununla birlikte rotor sargisinin tepkin direnci azalir, ancak etkin direncte bir degisiklik olmaz. Bunun sonucu faz farki kuculerek motor kutuplarinin rotor kutuplarina uyguladigi dondurme momenti buyur. Rotor sargilarindaki akim ile gerilim arasinda, faz farki ne kadar kucuk olursa, dondurme momenti o kadar buyuk olur.

Diger bir acidan rotor devir sayisinin yukselmesi rotorda enduklenen gerilimi dusurdugu ve bunun sonucu rotor akimi ile dondurme momentinin tekrar azaldigi soylenebilir. Faz farki kuculmesi agir bastiginda, dondurme momenti buyuyecek, buna karsin enduklenen gerilim agir basarsa, dondurme momenti kuculecektir.

Bugun uygulamada bulunan asenkron motor talimatlarina gore, motoru sukunet durumdan cikarmak icin gerekli moment ilk dondurme momenti ve en buyuk dondurme momenti devrilme momenti olarak tanimlanir. Motorun anma devri ile donmesi aninda milinden uygulayacagi dondurme momentine anma momenti denilir. Devrilme momenti anma momentinin en az 1,6 kati buyuklugunde olmalidir.

Bazi motorlarda dondurme momenti motorun yol almasindan sonra ikinci kez dusmektedir. Motorun yol almasindan sonra ortaya cikan en kucuk moment gecit-momenti olarak anilmaktadir. Nitekim rotor akim devresine yol verme direnclerinin baglanmasiyla, rotor devresinin etkin direnci buyutulmekte ve dolayisiyla akim ile gerilim arasindaki faz farki kucuk tutulmaktadir. Bunun sonucu cok kucuk devir sayilarinda dondurme momenti buyuk olur. Buna karsin, devir sayisi yukseldikce rotordan gecen akim siddetle azalir.

Rotoru bilezikli asenkron motorlarda, komur fircalar uzerinden rotor akimi gecerken, guc kayiplari olusur. Ayrica komur fircalar ve doner bilezikler devamli asinir. 20 kilowatt gucun ustundeki motorlarda genellikle firca kaldirma sustalari vardir. Cok yuksek devirler sonucu doner bilezikler arasi dolarak kisa devreler ortaya cikar. Bu gibi durumlarda firca kaldirma sustalari calisarak fircalari doner bileziklerden ayirir.

Yol verme direnclerinin uzerinden gecen akim nedeni, isi kayiplarinin ortaya cikmasi istenmeyen bir olusumdur. Direncler yerine bobinlerin yol verme devresinde kullanilmasi daha buyuk sorunlar getirir. Cunku bobin uzerinde enduktans nedeni ile olusan faz farki motordaki faz farkini buyultmekte ve bunun sonucu yol alma momenti dusmektedir. Bu nedenle sakincalarina ragmen direnclerin kullanilmasi zorunlu olmaktadir.

Rotoru bilezikli asenkron motorlarin kalkis akimlari nominal akimlarindan cok buyuk olmadigindan, bu motorlar, ornegin : buyuk su pompalari, tas kirma makinalari ve buyuk takim tezgahlari gibi yuksek guc gereksinen makinalarin isletmesinde tercih edilir. Bilezikli rotorun ilk dondurme momenti cok buyuk oldugundan, buyuk vincler gibi cok kuvvetli yukler altinda devamli calisacak makinalarin kuvvet ureten kesimlerinde bu motorlardan yararlanilmaktadir. Ayrica devir sayilari ayarlanabildiginden kren ve ayarli makine tezgahlarinda sik sik kullanilmaktadir.

Sincap Kafesli Asenkron Motorlar

Sincap kafesli (kisa devre rotorlu) asenkron motorlar isletme aninda bilezikleri kisa devre edilmis rotoru bilezikli motorlarla hemen hemen ayni ozellikleri gosterir. Kisa devre rotorunun ilk dondurme momenti daha kucuk ve ilk akim cekisi daha buyuktur.

Kisa devre rotorlu motorlarin ilk akim cekisi : anma akiminin 8-10 kati buyuklukte olmaktadir. Gecit momentini kucuk tutmak amaci ile rotor cubuklari yatik yada V- basamaklari halinde tertiplenirler. Bazi kafes rotorlu motorlarin rotorlari ilk devre baglama aninda yuksek bir etkin direnc ve motor yuksek devire geldikten sonra kucuk bir etkin direnc gosterir. Bir tur kendinden yol verme direncli olan bu rotorlarda ilk devre baglama aninda akim cekisi kucuk ve ilk dondurme momenti buyuk olmaktadir. Bunun sonucu motor daha yumusak yol alir. Motor yuksek devire ulastiginda rotor direnci kendiliginden kuculur ve yuklenmeler karsisinda devir sayisi degisikliklerini buyuk olcude onler. Bu tur otomatik direnc ayarli bir rotor, deri etki prensibine gore calisir. Ve bunlara bu nedenle deri etkili rotor da denir. Deri etkili rotorlarin sac paketi uzerinde alt alta iki sincap kafesi bulunur. Alttaki kafes isletme kafesi; ustteki kafes yol verme kafesi olarak anilmaktadir. İlk devre baglama aninda hem isletme kafesinin, hem de yol verme kafesinin cubuklari uzerinden alternatif akimlar gecer. Uzerinden akim geciren cubuklar cevresinde magnetik alanlar olusur. Her bir cubugun magnetik alani hem kendisine hem de komsu cubuga etkiyerek cubuk direnclerinin yukselmesine neden olur (deri etkisi). İşletme kafesinin cubuklari altta bulundugundan, bunlarin alan cizgileri daha cok demir uzerinden gecmekte ve magnetik akinin buyuk olmasindan dolayi direncleri daha buyuk olmaktadir. Rotor devir sayisi arttikca, motor frekansi duser ve deri etkisi akim frekansi ile dogru orantili oldugundan cubuklarin direnci kuculur.

Deri etkili rotorlarin ilk dondurme momentleri buyuk ve ilk adim cekisleri kucuktur. Bunlarin en buyuk sakincali tarafi, oluk kesitlerinin, yani diger bir deyisle hava araliklarinin oldukca buyuk olmasidir. Bu nedenle bunlarda aki kacaklari buyuk, guc faktoru ve verimi kucuk olmaktadir.

Daha hafif ve ucuz olan kafes rotorlu motorlar cok az bir bakima gereksinim duyarlar ve fircalari olmadigindan kivilcim; yani parazit olusturmazlar. Bu ustunluklerinden dolayi rotoru bilezikli motorlara yag tutulur. Sincap kafesli asenkron motorlardan, ornegin: is makinalarinda, kaldirma duzenlerinde ve tarim makinalarinda yararlanilmaktadir.

Asenkron Motorlarda Kayma

Alternatif akım motorlarında moment, biri stator üzerinde, diğeri de rotor üzerinde oluşan iki elektrik alanının etkileşimi sonucu ortaya cıkar. Sabit bir momentin üretilebilmesi için, bu iki alanının, motorun hava aralığında eş zamanlı (senkronize) bir durumda olması gerekir ve üretilen momentin büyüklüğü aralarındaki faz farkı ile belirlenir. Dengeli üç fazlı bir sistemle beslenen üç fazlı bir sargı düzgün bir şekilde dönen bir alan meydana getirebilir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan asenkron makinaların çoğu bu nedenle üç fazlıdır.

Asenkron motorlarda dönen stator alanı kısa devre edilmiş rotor sargılarında, ikisi arasındaki bağıl hıza orantılı bir frekansta akımların endüklenmesine neden olur. Motor bilezikli türden ise rotor üzerindeki sargı, sincap kafesli ise kafes, üç fazlı bir sargıdan beklenilen bir şekilde, rotor alanı olarak adlandırılan bir ikinci alan oluşturur. Rotor alanıyla stator alanının hızlarının toplamının senkron hıza eşit olması gerekir. Senkron hız ile rotor hızı arasındaki fark kayma olarak bilinir. Yani rotor hızının senkron hızına göre bağıl hızı bize kaymayı verir. Kayma S sembolü ile gösterilir.

Sosyal Ağlarda Paylaş

{elektrik}

1988 Karabük dogumluyum ilköğretim ve ortaöğretimimi karabükte tamamladım.Ankara Üniversitesi Endüstriyel Otomasyon Mezuniyet=2008, Gazi üniversitesi Elektrik Öğretmenligi Mezuniyet=2012, Katü Elektrik-Elektronik Mühendisligi Devam ediyor. facebooktan takip etmek için; https://www.facebook.com/yasinhocammm

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir