Üç Fazlı Asenkron Motorlar

[Murat]

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLAR​

Üç fazlı akım ile çalışan asenkron motorlar kendi aralarında farklı türlere ayrılır. Bu farklar rotorların çeşitli yapılarda olmasından ileri gelmektedir.

DÖNER BİLEZİK-ROTORLU MOTOR(SARGILI ROTORLU MOTOR)
Bu motorun statoru: gövde, stator-saç paketleri ve stator-sargılarından oluşmuş olup,rotoru stator içinde yataklanmıştır. Rotor mili üzerinde rotor saç paketi ve döner bilezikler bulunur. Rotor saç paketi üzerine açılmış oluklara rotor sargıları döşenmiştir. Hemen hemen bütün rotorlarda üç sargı (üç 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 bağlanır. Döner bileziklerle, akım devresi arasındaki bağlantı kömür fırçalar yardımıyla sağlanır. Üç sargılı motorların sargı uçları döner bilezikler üzerinden motor kutusundaki (u), (v) ve (w) terminallerine bağlantı halindedir.

Çalışma Şekli :
Motor dönmez durumda iken stator ve rotor sargıları bir transformatör gibi çalışır. Statorda oluşan döner alan rotor sargıları üzerinde bir gerilim endükler. Rotor dönmez durumda iken üzerinde endüklenen bu gerilim Rotor sükunet gerilim olarak anılır. Rotor sükunet gerilimi motor etiketi üzerinde stator gerilimi yanı sıra belirtilir. Rotorda endüklenen gerilim rotor sargı terminallerinin birbiriyle bağlanması sonucu bir akım ortaya çıkarmaktadır. Statorun döner alanı ile rotor üstünde ortaya çıkan bu akım bir döndürme momenti oluşturmakta ve bunun sonucu rotor dönmektedir. Bu prensibe dayanarak çalışan motorlar Endüksiyon motoru olarak tanınır.Endüksiyon motorlarında rotor akımı endüksiyon sonucu oluşur.Motora gerilim uygulandığında rotor sargıları üzerinden bir alternatif akım geçmektedir. Rotor sükunet durumunda iken, rotordan geçen akımın frekansı uygulanan gerilimin frekansına (örneğin: 50 Hz) eşittir.

Rotorda ortaya çıkan akım Lenz kuralına göre kendisini oluşturan nedeni yok etmek isteyecek ve bu akım rotoru stator döner alanı yönünde çevirecek şekilde akacaktır. Rotorun dönme hızı arttıkça stator döner alanı - manyetik akısının, rotor sargılarını tarama hızı gitgide azalacaktır.Bu azalma motorun sargılarından gelen seslerin pesleşmesiyle kendini belli etmektedir.
Endüksiyon motorlarında rotor devir sayısının artması rotorda endüklenen gerilimi ve bu gerilimin frekansını düşürür.

 

[Murat]

Rotor sükunet gerilimi büyük bir rotor akımı doğuracağı için, rotor sargıları kısadevre edilmiş döner bilezikli asenkron motorlarında büyük ölçüde devre-bağlama akımları gerekir. Bu nedenle, rotor-akım devresinin direnci bir yol verici ile büyültülür. Bunun sonucu devre-bağlama akımı daha küçük olur ve motor hareketine daha yumuşak başlar. Ancak, endüklenen gerilim düştüğü için, devir sayısının artmasına paralel olarak yol-verme dirençleri de küçültülür.Rotordan geçen alternatif akımların birbirlerine göre faz farkları vardır,yani rotorda üç fazlı bir akım söz konusudur. Bu üç fazlı akım rotor üzerinde bir rotor-döner alanı ortaya çıkarır. Rotor devir sayısının yükselmesi, rotor akımının frekansını aynı oranda düşürmektedir. Bunun sonucu, rotor - döner alanı rotorun devir hızından etkilenmeksizin stator döner alanına göre olan durumunu korur. Bu nedenle asenkron motorlar «adım» yitirmezler. Asenkron motorunda rotorun devir sayısı, döner alanın devir sayısından daima biraz küçüktür. Aksi halde rotorda gerilimler endüklenmiyecek ve rotorun dönmesi söz konunu olamayacaktı.

Özet olarak: Asenkron motorunda stator sargılarından geçen akım, manyetik 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.
Kimi motorlarda stator içte, rotor dışta bulunur. Ancak dönen parça yine rotordur. Oto
- frenlerinin kontrol edildiği sistemlerde, bazı yürüyen merdivenlerde ve özel aspiratörlerde 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 kısadevre edilmiştir. Doğrudan doğruya 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) dönecektir.



İşletme Karakteristiği:
Döner bilezikli bir deney motorunun (u), (v), (w)-rotor terminalleri birbiriyle bağlanmıştır. Stator, akım devresinde bir ampermetre bulunan ayarlı bir gerilim kaynağına bağlı durumdadır.

Gerilim gitgide yükseltilerek uygulandığında, rotorun bir süre dönmediği, ancak belirli bir akım değerinin (ampermetreden izlenir) üstüne çıkıldığında, dönmeye başladığıizlenecektir.Bir asenkron motorun döndürme momenti, stator ve rotorda oluşan döner alanların manyetik akılarına bağlıdır. Manyetik akılar sargılardan çekilen akımlarla


doğru orantılı olduklarından, döndürme momentinin motor akım çekişine bağlı olduğu sonucuna varılır.Döner bilezikler kısadevre edildiği takdirde, rotor akımı devresinde rotor sargılarının tepkin direnci (endüktansı) büyük ölçüde söz konusudur. Saf tepkin direnç halinde,rotorda endüklenen gerilim ile rotor akımı arasındaki faz farkı 900 olmaktadır. Ortaya çıkan bu faz farkı rotor döner alanını 900 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 olamaz. Ancak, anlatılan bu oluşumlar sadece bir varsayımdır.Yanisargıların sadece tepkin direnci gözönüne alınarak ileri sürülmüştür. Oysaki,
sargıların çok küçük dahi olsa, bir miktar etkin direncinden dolayı gerilim ile akım arasındaki faz farkı 90° den daima küçüktür. Bu nedenle rotor durmaz, ancak döndürme momenti en küçük değerine ulaşır.Aynı deney motoruna bu kez düşük bir gerilim uygulanmış ve mile ilk hareket el ile verilmiştir. Bu durumda rotorun kendi kendine gittikçe artan bir şekilde devir aldığı görülecektir.Rotor döner alan yönünde döndürüldüğünde, rotor akımının frekansı küçülmeye başlar. Bununla birlikte, rotor sargısının tepkin direnci:XL = 2.π.f.L azalır, ancak etkin dirençte bir değişiklik olmaz. Bunun sonucu faz farkı küçülerek motor kutuplarının rotor kutuplarına uyguladığı döndürme momenti büyür.
Rotor sargılarındaki akım ile gerilim arasında, faz farkı ne denli küçük olursa,döndürme momenti o değin büyük olur.Diğer bir açıdan “rotor devir sayısının yükselmesi rotorda endüklenen gerilimidüşürdüğü ve bunun sonucu rotor akımı ile döndürme momentinin tekrar azaldığı”söylenebilir. Faz farkı küçülmesi ağır bastığında döndürme momenti büyüyecek,buna karşın endüklenen gerilim ağır basarsa, döndürme momenti küçülecektir.
Bugün uygulamada bulanan asenkron motor talimatlarına göre, motoru sükunet durumdan çıkarmak için gerekli moment ilk döndürme ya da yol alma momenti ve en büyük döndürme momenti devrilme momenti olarak tanımlanır. Motorun anma devri ile dönmesi anında milinden uygulayacağı döndürme momentine anma momenti denilir. Devrilme momenti anma momentinin en az 1,6 katı büyüklüğünde olmalıdır.Bazı motorlarda döndürme momenti motorun yol almasından sonra ikinci kez düşmektedir. Motorun yol almasından sonra ortaya çıkan en küçük moment geçit momenti olarak anılmaktadır.
Yeni bir sınamadan geçirmek amacı ile aynı deney motorunun (u), (v), (w) terminallerine yol verme dirençleri bağlanmış ve statora ayarlı bir gerilim kaynağının gerilimi yavaş yavaş yükseltilerek uygulanmıştır.Akım devresinde bulunan ampermetreye bakıldığında. rotorun önceki sınamalara değinle daha büyük bir akım ile yol almaya başladığı görülecektir.Nitekim rotor akım devresine yol verme dirençlerinin bağlanmasıyla, rotor devresinin etkin direnci büyültülmekte ve dolayısıyla akım ile gerilim arasındaki faz farkı küçük tutulmaktadır. Bunun sonucu çok küçük devir sayılarında döndürme momenti büyük olur. Buna karşın, devir sayısı yükseldikçe rotordan geçen akım şiddetle azalır.
Döner bilezik rotorlu-motorlarda, kömür fırçalar üzerinden rotor akımı geçerken, güç kayıpları oluşur. Ayrıca kömür fırçalar ve döner bilezikler devamlı aşınır. 20 kW gücün üstündeki motorlarda genellikle fırça kaldırma sustaları vardır. Çok yüksek devirler sonucu döner bilezikler arası dolarak kısa devreler ortaya çıkar. Bu gibi durumlarda fırça kaldırma sustaları çalışarak fırçaları döner bileziklerden ayırır.Yol-verme dirençlerinin üzerinden geçen akım nedeni ısı kayıplarının ortaya çıkması istenmeyen bir oluşumdur. Dirençler yerine bobinlerin yol verme devresinde kullanılması daha büyük sorunlar getirir. Çünkü bobin üzerinde endüktans nedeni ile oluşan faz farkı motordaki faz farkını büyültmekte ve bunun sonucu yol – alma momenti düşmektedir. Bu nedenle sakıncalarına rağmen dirençlerin kullanılması zorunlu olmaktadır Bir asenkron motor yüklendiğinde, rotorun devir sayısında düşme görülür. Döner alanın devir sayısına göre rotor devir sayısının düşmesi sürçme ya da kayma olarak anılır. Kayma formüllerde döner alan devir sayısının yüzdesi (%) halinde verilir ve kullanılır.

Kaymanın büyümesi endüklenen gerilimi ve dolayısıyla rotor akımını yükseltir. Büyük kaymalarda motorda daha büyük bir döndürme momenti ortaya çıkar ve ve rotor akımının frekansı yükselir.
Asenkron motorlarının anma devirlerinde ortaya çıkan anma kayması % 3-%8 arasındadır. Rotor akım devresine dirençlerin bağlanmasıyla kayma yükseltilebildiğinden, döner bilezik-rotorlu motorların devir sayıları sınırlı olarak
ayarlanabilmektedir.

Uygulamalar :
Döner bilezik-rotorlu motorlarının ilk akım çekişleri anma akımlarından çok büyükolmadığından, bu motorlar, örneğin; büyük su pompaları taş kırma makineleri vebüyük takım tezgahları gibi yüksek güç gereksinen makinelerin işletmesindekullanılır. Döner bilezik-rotorunun ilk döndürme momenti çok büyük olduğundan,büyük vinçler gibi çok kuvvetli yükler altında devamlı çalışacak makinaların kuvvet üreten kesimlerinde bu motorlardan yararlanılmaktadır. Ayrıca devir sayıları ayarlanabildiğinden ayarlı makine tezgahlarında sık sık kullanılmaktadır.

 

[Murat]

KISA DEVRE-ROTORLU MOTORLAR(SİNCAP KAFES MOTORLAR)​

Kısa devre-rotorlu motorlar üç fazlı motorların en önemlilerinden olup kısadevre çekirdekli motorlar ve kafes-rotorlu motorlar olarak da anılmaktadır. Ülkemizde bir benzetme nedeni ile kafes - rotorlarına sincap kalesi deyimi yakıştırılmıştır.

Bu motorların statoru Döner bilezik - rotorlu motorlarda olduğu gibi yapılmıştır. Buna karşın rotor saç paketi oluklarında sargılar yerine alüminyum ya da bakırdan yuvarlak veya kanatçık şeklinde çubuklar bulunur. Bu çubuklar her iki ucundan kısadevre bilezikleriyle elektriksel olarak kısadevre edilmiştir. Bu değin oluşturulmuş bir düzen şekli rotor saç paketi ile birlikte sincap kalesi olarak tanınır.
Alüminyum kafes doğrudan doğruya rotor saç paketi üzerinde pres - döküm yöntemi ile elde edilir. Bakır kafesin yapılması için: önce, rotor saç paketi oluklarına bakır -dökümü yapılarak, çubuklar elde edilir, sonra bu çubukların her iki tarafına kısadevre bilezikleri sert lehim ile birleştirilir.Bu türde kısadevre edilmiş kafesli bir rotorun, bilezikleri dışarıdan kısadevre edilmiş döner bilezikli bir rotora göre çalışma şekli bakımından bir ayrıcalığı yoktur.

İşletme Karakteristikleri:
Kısadevre-rotorlu motorlar işletme anında bilezikleri kısadevre edilmiş döner bilezik -rotorlu motorlarla hemen hemen aynı özellikleri gösterir. Kısadevre rotorunun yol
alma momenti daha küçük ve yol alma akımı çekişi daha büyüktür.Kısadevre-rotorlu motorların yol alma akımı, anma akımının 8-10 katı büyüklükte olmaktadır. Geçit - momentini küçük tutmak amacı ile rotor çubukları yatık ya da V -basamakları halinde
tertiplenirler. Bazı kafes-rotorlu motorların rotorlarıilk devre bağlama anında yüksek bir etkin direnç ve motor yüksek devire geldikten sonra küçük bir etkin direnç gösterir. Bir tür kendinden yol-verme dirençli olan bu rotorlarda ilk devre bağlama anında akım çekişi küçük ve yol alma momenti büyük olmaktadır. Bunun sonucu motor daha yumuşak yol alır. Motor yüksek devire ulaştığında rotor direnci kendiliğinden küçülür ve yüklenmeler karşısında devir sayısı değişikliklerini büyük ölçüde önler. Bu tür otomatik direnç ayarlı bir rotor Skin efekti prensibine göre çalışır ve bunlara bu nedenle Skin efektli rotor da denir. Skin efektli
rotorların saç paketi üzerinde alt alta iki sincap kalesi bulunur. Alttaki kafes işletme kafesi; üstteki kafes yol-verme kafesi olarak anılmaktadır. İlk devre bağlama anında hem işletme kafesinin, hem de yol-verme kafesinin çubukları üzerinden alternatif akımlar geçer. Üzerinden akım geçiren çubuklar çevresinde manyetik alanlar oluşur.
Her bir çubuğun manyetik alanı hem kendisine hem de komşu çubuğa etkiyerek çubuk dirençlerinin- yükselmesine neden olur (Skin efekti ve Proximity efekti). İşletme kafesinin çubukları altta bulunduğundan, bunların alan çizgileri daha çok demir üzerinden geçmekte ve manyetik akının büyük olmasından dolayı dirençleri büyük olmaktadır. Rotor devir sayısı arttıkça, rotor frekansı düşer ve skin efekti akım frekansı ile doğru orantılı olduğundan çubukların direnci küçülür.Skin-efektli rotorların yol alma momentleri (MA) büyük ve yol alma akımları küçüktür. Bunların en büyük sakıncalı tarafı, oluk kesitlerinin, yani bir deyimle hava aralıklarının oldukça büyük olmasıdır. Bu nedenle bunlarda akı kaçakları büyük, güç faktörü ve verimi küçük olmaktadır.
Daha hafif ve ucuz olan kafes-rotorlu motorlar çok az bir bakıma gereksinim duyarlar ve fırçaları olmadığından kıvılcım; yani parazit oluşturmazlar. Bu üstünlüklerinden dolayı döner bilezik rotorlu motorlara göre daha çok tercih edilirler. Kafes – rotorlu motorlardan, örneğin: iş makinalarında, kaldırma düzenlerinde ve tarım,

 

[Murat]

Asenkron Motorların Devreye Bağlanması:
Bir motoru sükunet durumundan işler duruma getirmek için, motoru akım devresine bağlamak, yani komuta etmek gereklidir. Komuta etmek için şalterler ve yol – vericiler gibi bir takım komuta organlarına gereksinme vardır. Şalterler komuta organı olarak kullanıldığı takdirde motorun direkt olarak akım şebekesine bağlanması olanaklıdır.Ancak bilindiği gibi, motorların ilk bağlanma anında akım çekişleri çok yüksek olmaktadır. Bu nedenle yol - verici aygıtlar kullanılarak motorlar akım şebekesine bir kaç basamakta bağlanır. Yol - vericilerin yapısı son derece basittir. Bunlar içinde bir dizi direnç bulunur. Bu dirençler motor akım devresine bir şalter ya da kontaktör üzerinden seri sokularak ilk akım çekişinin çok büyük olması önlenir.Bugünkü kent-akım şebekesinden istenildiği kadar yükseklikte akımlar gelişigüzel çekilemez. Aksi halde hat üstünde büyük gerilim düşmeleri ortaya çıkar.

Kısa Devre Rotorlu Motorlara Yol Verme Şekilleri:
1-Direk yol verme:
Kısa devre rotorlu motorların kalkınma anındaki yol alma momentleri düşük, yol alma akımları ise büyük değerdedir. Bu durum, gerek çalışma yerleri gerekse santraller için elverişli değildir. Büyük güçlü kısa devre rotorlu motorlara yol vermede bazı özel koşulların yerine getirilmesi gerekir.Asenkron motorlara direk yolvermede motorun yüksüz, yol almasını sağlamak için,motor miline santrifüj kaplin konabilir. Böylece motora boşta yol verilmiş olur. Motor belirli bir devir sayısına çıktıktan sonra santrifüj kaplin aracılığı ile iş makinesi bağlanır.
Torna, matkap, freze gibi iş tezgahlarında, ilk anda talaş verilmediğinden, motor yüksüz olarak yol alır. Fakat bir asansör veya vinç motoru yüklü olarak yol almak zorundadır.


2-Direnç veya reaktörle yol verme:
Motorları düşük gerilimle başlatmada kullanılan yöntemlerden biri de dirençle veya reaktörle yol vermedir. Dirençle veya reaktörle yol vermede temel ilke gerilimin bir kısmının yol verme direncinde veya reaktöründe düşürmek geriye kalanını motora uygulamaktır.

Aşağıdaki durumlarda yol alma akımını sınırlamak gerekir:
→ Güç sisteminin kapasitesi tam gerilimle yol verme için yeterli değilse,
→ Tam gerilimli yol verme şebekede önemli arızalara neden olacaksa (Örneğin;
aydınlatma devreleri, Elektronik devreleri, çok sayıda motorun eşzamanlı yol alması
ya da motorun kaynaktan uzak olması şebekedeki dalgalanmalardan etkilenebilir.).

Kontrol edilecek motorun büyüklüğüne bağlı olarak otomatik primer dirençli yol vericiler, bir ya da daha fazla hızlanma kademesi kullanabilir. Bu yol vericiler, oto transformatörlü düşük gerilim yol vericilerde normal olarak görülebilen hat akımı dalgalanması olmaksızın düzgün bir hızlanma sağlarlar.Primer dirençli yol vericiler, kapalı geçiş yol vermesi sağlar. Kapalı geçiş, motorun ilk devreye bağlandığı andan tam yük gerilimi ile çalışıncaya kadar enerjisinin hiç kesilmediğini ifade eder. Bu özellik, gerilim değişikliklerine duyarlı olan sistemlerde önemli olabilir. Primer dirençli yol vericiler ısı kaybı olarak dirençlerinde bir enerji harcarlar.Bununla birlikte diğer yol verme yöntemlerinden çok daha yüksek bir güç katsayısı ile motor yol alır.Hızlanma süreçleri fazla olan çok yüksek ataletli yüklerde ya da şebekenin akım dalgalanmasının verilen aralıklarda belirli aralıklarla sınırlı olmasını istediği yerlerde özel yol vericilere gereksinim duyulur.

 

[Murat]

3-Oto transformatörü ile yol verme:
Oto transformatörlü düşük gerilim yol vericileri primer dirençli yol vericilere benzer ve
özellikle sincap kafesli A.C. motorlarda darbe akımını sınırlamak ya da çalıştırılan makine üzerindeki yol verme darbesini (torkunu) azaltmak için kullanılır. Bu tip yol
vericilerde motorun yol verme gerilimini düşürmek için motorla besleme hatları arasında oto transformatörleri kullanılır.Yol verme transformatörleri endüktif yüklerdir ve bu nedenle güç katsayısını etkilerler.Bu yol vericiler yol ama suresi uzun olan makinalar için uygundur.


4- Yıldız-üçgen yol verme:
Asenkron motorların üçgen çalıştırılması: Bilindiği gibi asenkron motorun statorunda sarım tekniğine uygun olarak üç adet sargı yerleştirilmiştir. Bu sargılar 1200 faz farkı yaratacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu motorların üçgen çalışabilmesi için; şekilde görüldüğü gibi motorun her sargısına şebeke gerilimi(Uh) uygulanacağından motorun her bir sargısı şebeke geriliminde çalışacak şekilde hesaplanır ve sarılır.Motor etiketlerinde genellikle iki gerilim yazılıdır. Küçük gerilim, sargı yada çalışma gerilimidir. Bir motorun 380 V’luk şebekede üçgen çalıştırılabilmesi için motor etiketinde 380 V ∆ veya ∆/λ 380 V/ 658 V yazması gerekir. Motor etiketinde ∆/λ 220 V/ 380 V yazılı ise bu motor 380 V’luk şebekede yıldız olarak çalıştırılabilir.

 

[Murat]

Özet:
• Yıldız-üçgen yol verme yalnız bobin gerilimleri ile şebeke gerilimleri aynı olan
üç fazlı endüksiyon motorları için uygundur.
• İlk hareket akımı, yıldız bağlı ise üçgen bağlı olarak yol verilenin 1/3’ü
kadardır.
• Yıldız bağlamada ise ilk hareket momenti üçgen bağlı olanların 1/3’ü kadardır.

Üç Fazlı Asenkron Motorların Devir Yönünün Değiştirilmesi:
Mekanik Kilitleme: Mekanik kilitlemeden amaç ileri ve geri çalışan bir asenkron motorun devir yönünü değiştiren iki kontaktörün aynı anda çalışmasının mekani kolarak önleme esasına dayanır. Bu iki kontaktör mekanik olarak birbirine bağlı olup ileri dönüş yapan kontaktör kapalıyken diğer kontaktör açık devre durumundadır.Böylece faz karşılaşması dolayısıyla da kısa devrenin oluşması önlenmiş olur.Kontaktörlerin aynı anda çalışmasının önlenmesi mekaniği kilitleme yönteminden başka, butonlar ve yardımcı kontaklarla da sağlanır.

 

[electraw7]

teşekkür ederim

 

[coban82]

slm ben neden mesaj yazamıyorummm

 

[Yusuf7074]

selamün aleyküm arkadaşlar size bi sorum olacak hocamız bi ödev verdi nerden arasam bulamıyorum. Ödevi açıklayayım: Üç fazlı döner alanın oluşumunda şekillerdeki (yuvarlaklardaki) nokta ve x ler ne işe yarar ? Yardım ederseniz çok sevinirim. Teşekkür ederim...