Asenkron motorlar

ASENKRON MOTORLARIN YAPISI
Asenkron motorlar (endüksiyon motorları) endüstride en fazla kullanılan motorlardır. Asenkron motorların devir sayılan yükle çok az değişir, bu motorlar sabit devirli motorlar ^sınıfına girerler. Doğru akım
şönt motorlarında devir sayısı büyük sınırlar içinde değiştirilebilir. Halbuki endüksiyon motorunun devir sayısı sınırlı olaraik bir veya iki kademeli değiştirilir. Bu yönden D.A şönt motoru asenkron motordan üstündür. Yalnız,
a) Asenkron motorlar daha ucuzdur.
b) Asenkron motorlar balama az ihtiyaç gösterirler.
c) Asenkron motorların çalışmaları sırasında elektrik arkı meyda
na gelmez, (D.A. motorları çalışırken kollektör dilimleri ile fırçalar ara
sında kıvılcımlar çıkar).
Bu özellikler, asenkron motorların endüstride en çok kullanılan motorlar olmalarına sebep olmuştur.
Asenkron motorların (endüksiyon motorları) yapısını inceüyelim :
Asenkron motorun bütün parçalan şekil 1.1 de detaylı olarak görülüyor. Motor parçalarının adları da numaralanmak suretiyle verilmiştir.
Asenkron motorlar genel olarak STATOR ve ROTOR olmak üzere iki
kısımdan yapılmışlardır.
A. STATOR
Stator asenkron motorun duran kısmıdır. 0,4-0,5 veya 0,8 mm kalınlığında silisyumlu saçlar özel kalıplarla preste basılır. Şekil 1.2 de
presten çıkan bir stator sacı görülüyor. Stator ve rotor saçlarını birlikle
aynı zamanda basan kalıp şekil 1.3 (a) da görülüyor. Stator ve rotor
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Stator,, ve Gövde
Motor askı halkası ve rondeiası
Stator sargısı
Stator sargısının uçları
Klemens tablosu
Motor ayağı ve tutturma vidası
Klemens kutusu ve kapağı
Rotor ve soğutma kanatçıkları
Motor mili ve kaması
ön rulman iç kapağı
ön kapak rulmanı
Yaylı rulman rondelası
ön kapak
Rulman dış kapağı ve tesbit vidası
Arka rulman iç kapağı
16.
17.
18.
19.
20.
Arka kapak rulmanı
Arka kapak ve tesbit vidası
Rulman kapağı ve vidası
Pervane ve segmanı
Pervane muhafaza tası
Şekil 1.1 Asenkron motorun parçalan
saçlarının kalıpla birlikte basılış işlemi şekil 1.3 (b) de görülüyor. Sta tor saçları şekil 1.4 (a) da görüldüğü gibi paketlenince, üç fazlı sargıların yerleştirileceği stator nüvesi elde edilir. Bu nüve şekil 1.4 (b) de
görüldüğü gibi stator gövdesinin içine sıkıca yerleştirilir. Gövdeye motorun ayakları monte edilir. Gövdeye motor kapakları takılır, motor kapakları ortalarındaki bilyalı yataklar statorun ortasında dönecek olan
rotora yataklık ederler. Motor kapakları, bilyalı yataklar ve rotor şekil
1.1 de görülüyor»
Şekil 1.2 Stator sacı
(a) Stator ve rotor saç kalıbı
(b) Sacın kalıpla basılış işlemi
Şekü 1.3 Kalıp ve sacın basılışı
•(a) Paketlenmiş stator saçları
(b) Stator nüvesinin gövdeye yerleştirilişi.
Şekil 1.4 Stator nüvesi ve gövde
B. ROTOR
Asenkron motorun dönen kısmma rotor denir. Kısa devreli rotor
(sincap kafesli rotor) ve sargılı rotor (bilezikli rotor) olmak üzere iki
•çeşit rotor vardır. Şekil 1.5 de kısa devreli rotor ve bilezikli rotor görülüyor.
(b) Bilezikli rotor Şekil
1.5 Asenkron motor rotorları
a)
Kısa Devreli Rotor (Sincap kafesli rotor) :
Stator gibi silisyumlu saçlar kalıpla preste kesilerek paket edildikten sonra rotor kanalları içine alüminyum eritilerek pres dökümle kısa
devre kafes sargıları meydana getirilir. Rotorun iki tarafında rotor çubuklarını kısa devre eden halkalarda, alüminyum döküm yapılırken küçük kanatçıklar meydana getirilir. Bu kanatçıklar pervane ödevi görerek
motorun soğumasını sağlar. Şekil 1.6 da kısa devreli rotorun kafesi ve
rotorun iki tarafındaki kısa devre halkaları ile kanatçıklar görülür.
Bazı büyük rotorlarda kanallara bakır çubuklar yerleştirilir. Roto run iki tarafına konan bakır halkalara bakır çubuklar kaynak edilerek,
sincap kafes yapılır. Bakır çubuklu sincap kafes ile bakır çubuklu kısadevreli rotor şekil 1.7 de görülüyor.
Şekil 1.6 Alüminyum pres dokumlu
kısadevreli rotor
Şekil 1.7 Sincap kafes ve batar l
fesli rotor.
b)
Sargılı Rotor (Bilezikli Rotor) :
Saçları paketliyerek silindir şeklinde yapılan rotorun üzerindeki oluklara (ankoşlara) 3 fazlı alternatif akım sargısı yerleştirilir. 120° faz
farklı olan üç fazlı sargılar yıldız veya üçgen bağlandıktan sonra çıkarılan
3 uç, rotor miline yalıtılarak yerleştirilen 3 bileziğe bağlanır. Şekil 1.8 de
sargılı rotor görülüyor. Şekil 1.9 da rotor sargılarının yıldız ve üçgen
bağlanışı, bileziklere sürtünen fırçalarla rotor sargılarına 3 fazlı reosta
Sekil 1.8 Sargılı rotor.
dirençlerinin sokuluşu görülüyor.
Sekil 1.9 Rotor sargılarının yıldız ve
üçgen bağlanışı, sargı uçlarının bileziklere bağlanışı ile 3 fazlı reostanın devreye sokuluşu.
BÖLÜM II
ASENKRON MOTORUN ÇALIŞMA PRENStBÎ,
A. Alüminyum Diskin Döndürülmesi
Şekil 2.1 de görüldüğü gibi, bir eksen etrafında serbestçe dönebilen
alüminyum bir disk ve U mıknatısını aynı mile serbestçe dönebilecek ye
alüminyum diske sürtmeye'cek şekilde yerleştirelim.
a) U şeklindeki pııknatısı saat ibresinin yönünde döndürelim. Mık
natısın N ve S kutuplarındaki manyetik kuvvet çizgileri alüminyum disk*
keseceğinden, alüminyum diskte fuko akımları endüklenir. Şekilde diskte
erıdüklenen fuko akımları gösteriliyor. Manyetik alan içinde bulunan bu
fuko akımları itileceklerinden disk mıknatısın döndürüldüğü yönde dön
meye başlar.
b) U mıknatısı hareket etmediği zaman N ve S kutuplarının man
yetik kuvvet çizgileri alüminyum diski kesmediklerinden fuko akımları
endüklemez, dolayısıyle disk de dönmez.
c) Alüminyum disk U mıknatısının döndürüldüğü yönde daha düşük
devirle döner. U mıknatısının kutuplarının meydana getirdiği manyetik
kuvvet çizgilerinin diski kesme hızı, bu iki devir arasındaki fark kadar
dır. Diskin devri mıknatısın devrine eşit olursa, disk ile mıknatıs beraber
dönüyor demektir, bu durumda mıknatısın manyetik kuvvet çizgileri alü
minyum diski kesmiyecek, fuko akımları da meydana gelmiyecektir. Bu
(b) deki durumdan farklı olmıyacaktır.
Şu halde, diskin devri mıknatısın devrine hiçbir zaman eşit olmaz.
Alüminyum diskin devri mıknatısın devrine eşit olduğundan fuko akımları endüklenmez. Dolayısiyle, diski döndüren kuvvet ortadan kalkar, diskin de devri düşer. Disk devrinin düşmesi mıknatısın kuvvet çizgilerinin
diski kesmesine sebep olur, diskte fufco akımları endüklenir ve bir
döndürme momenti meydana gelir. Disk dönmesine devam eder.
Şekil 2.1 U mıknatısı ile alüminyum diskin döndurüiüşü.
B. Kısadevreli Rotorun Döndürülmesi
Şekil 2.2 (a) da görüldüğü gibi, NS daimi mıknatıs kutuplarının ortasına kısadevreli bir rotor koyalım. Kutupların bulunduğu gövdeyi bir
motorun kasnağına kayışla bağlıyalım. Kasnaktan alınan hareketle NS
kutuplarının tesbit edildiği gövde döndürülünce, kısadevreli rotorun da
aynı yönde dönmeye başladığı görülür.
a) Kutuplar dönmediği zaman, N kutbundan çıkan manyetik kuv
vet çizgileri ratordan geçerek S kutbuna gelirler, ve iki kola ayrılarak
demir gövde üzerinden N kutbuna dönerler. Manyetik kuvvet çizgileri
sayısında bir değişme olmadığı ve rotordaki kısadevre çubuklarıu kes
medikleri îçin rotor çubuklarında bir EMK endüklenmez.
b) Kutupları saat ibresi yönünde (n) devri ile döndürelim. N kut
bundan S kutbuna giden manyetik kuvvet çizgileri, duran rotorun kısa
devre çubuklarını kestikleri için çubuklarda emk'ler endüklenir. Bakır
veya alüminyum çubuklar rotorun iki tarafındaki bakır veya alümin
yum halkalarla kısadevre edilmiş oldukları için çubuklardan endüklero
akımları geçer. Rotorun N S kutuplarının döndüğü yönde dönmesi, iki
şekilde açıklanabilir.
Sekil 1ü N S daimi mıknatıs kutuplan ile kısadevreli rotorun döndürüluşü.
1) Manyetik alan içinde bulunan rotor çubuklarından endüksiyon
-akımı geçince, herbir çubuk manyetik alanın dışına doğru itilecektir.
Şekil 2.2 (b) de görüldüğü gibi, N kutbunun altındaki çubuklarda akım
yönü kağıttan bize doğru (©), S kutbunun altındaki çubuklarda ise akı
mın yönü bizden kağıda doğrudur, (0). Çubukların manyetik kuvvet
çizgilerini kesme yönüne göre, sağ el kaidesi ile çubuklardan geçen akım
ların yönleri yukarıda açıklandığı gibi bulunur. Manyetik alan içinde
bulunan bir iletkenden akım geçtiğinde iletkenin itiliş yönü, Solel kai
desi ile bulunur, Şekil 2.2 (b) de çubukların itiliş yönleri işaretlenmiş
tir. N kutbunun altındaki çubuklar sağ tarafa, S kutbunun altındaki çu
buklarda sol tarafa doğru itilirler. Meydana gelen kuvvet çiftinin etkisi
ile rotor saat ibresi yönünde dönmeye başlar.
2) Rotor çubuklarından geçen endüksiyon akımları rotorda, şekil
2.2 (b) de görüldüğü gibi, Nr ve Sr kutuplarını meydana getirirler. Dö
nen N S kutuplarının etkisi (benzer kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar
birbirini çeker,) ile rotor saat ibresi yönünde dönmeye başlar.
c) Rotor dönmeye başlayınca, N S kutuplan manyetik akısının rotor çubuklarını kesme hızı (devri) da azalacağı için rotor çubuklarında
endüklenen emk'ler azalır. Dolayısıyle, çubuklardan geçen endüksüyon
akımları da azalır. Rotoru döndüren döndürme momenti zayıflar.
Rotoıvıı devri dönen N S kutuplarının devrine eşit olduğu zaman, rotor
çubukları manyetik kuvvet çizgileri tarafından kesilmez, ve rotor çubuklarında emk'ler endüklenmez. Dolayısıyle, çubuklardan enduksüyon
akımı geçmez. Kısadevre çubuklarından akım geçmeyince manyetik alan
tarafından itilmezler. Rotoru döndüren moment ortadan kalkınca, N Skutuplan ile beraber aynı devirde dönmekte olan rotorun devri azalır,
yani rotor geri kalır, işte bu sırada rotor çubuklan yeniden manyetik
kuvvet çizgileri tarafından kesilmeye başlar ve çubuklarda emk'ler endüklenir, endüklem akımı (endüksüyon akımı) geçer. Rotor manyetik
alan meydana getirir ve dönen N S kutuplarının peşinden sürüklenerek
dönmeye devam eder. Hiçbir zaman rotorun devir sayısı N S kutupları nın devir sayısına eşit olmaz.
C. Döner Alan
Üç fazlı asenkron motorun (endüksüyon motorun) statoruna birbirinden 120 şer derece faz farklı 3 faz sargısı yerleştirilmiştir. En basit
bir statorda her biri bir faza ait olmak üzere 3 tane bobin bulunur. Bir
stator en az iki kutuplu olarak sarılabilir. Şekil 2.3 de 2 kutuplu, 3 bo binli, 6 oluklu (ankoşlu) basit bir stator görülüyor. Stator 2 kutuplu olduğu için bir bobinin bir kenarı N kutbunun altına, diğer kenarıda S
kutbunun altına gele'cek şekilde yerleştirilir. Bobinin iki kenarı arasın da 180° lik faz farkı vardır.
Birinci faz bobininin başlangıç ucu U, son ucu X, ikinci faz bobininin başlangıç ucu V, son ucu Y ve üçüncü faz bobininin başlangıç ucu
W, son ucu da Z ile gösterilmiştir. Faz bobinlerinin başlangıç uçları U,.
V, W arasında 120 şer derece faz farkı vardır. Aynı şekilde bobinlerin
son uçları arasında da (X, Y, Z) 120 şer derecelik faz farkı vardır.
Üç fazlı alternatif akımın RST (ABC) fazları statordaki 3 fazlı
.sargılara uygulanınca statorun faz bobinlerinden geçen RST faz akımlarının meydana getirdiği manyetik akılan inceliyelim.
Şeklî 2.3 Üç faz bobininin 6 oluklu statora yerleştirilişi
Şekil 2.4 de statora uygulanan üç fazlı alternatif akımın değişim eğrileri görülüyor. ABC (R S T) faz akımları aralarında 120 şer derece lik
faz farkı olan sinüsoidal akımlardır. Statorun birinci bobininden A (R)
fazının akımı, ikinti faz bobininden B (S) fazının akımı, üçüncü faz
babininden de C (T) fazının akımı geçer. Çeşitli anlarda faz bobinlerinden
geçen akımların meydana getirdikleri manyetik alanların yönlerini ve
kutuplarını bulalım.
Şekil 2.4 üç fazlı alternatif akımın değişim eğrisi.
Şekil 2.4 de işaretli (1) anında R ve T fazlarındaki akımların yön leri pozitif, S fazının akım yönü negatiftir. Şekil 2.5 deki (1) nolu şekilde AÇ (RT) fazlarının akım yönlen giriş Ve B (S) fazın ın akım
yönü çıkış olarak işaretlenmiştir. Bu akım yönlerine göre her üç faz
bobininin kenarlarından geçen akımların yönleride işaretlenmiştir.
Bobin kenarlarından geçen akımların meydana getirecekleri manyetik alanlar Sağ El veya Tirbuşon kaidesi ile bulunarak işaretlendiğinde N ve S kutuplarının yerleri tesbit edilebilir.
Üç fazlı alternatif akımın değişim eğrileri üzerinde işaretlenen (2)
anında, A (R) fazından geçen akımın pozitif, B (S) ve C (T) fazların dan geçen akımların ise negatif yönlü' oldukları görülüyor. Şekil 2.5
deki (2) nolu şekilde A fazının akımı giriş, B ve C fazlarının akımları
da çıkış olarak alınmıştır. Faz bobinlerinden geçen akımların yönleri
işaretlendikten sonra meydana gelen manyetik alanların yönleri bulunarak N S kutuplarının yerleri tespit edilmiştir. (1) ve (2) nolu şekiller
karşılaştırıldıklarında N S kutuplarının saat ibresi yönünde 60° derece
döndükleri görülür. Dikkat edilirse statorda bir dönme yoktur, stator sabittir.
(3), (4), (5) ve (6) anlarında ABC fazlarından geçen akımların
meydana getirdikleri N S kutupları sekil 2.5 deki 3, 4, 5 ve 6 nolu şekil lerde görülüyor. Şekil 2.4 de (6) anından sonra gelen (7) anı (1) anı nın aynıdır.
Bu şekiller incelendiğinde, N S kutuplarının saat ibresi yönünde
döndüğü görülür. Üç fazlı alternatif akımdaki bir peryotluk değişme N S
kutuplarının bir devir yapmasına sebep olur. Alternatif akımın frekansı
50 Hz ise, saniyede 50 peryotluk bir değişme yapar. Dolayısıyle statordaki faz bobinlerinin meydana getirdiği N S kutuplarıda saniyede 50 devirle döner. Bu dakikada 3000 devir eder.
Şu halde, 3 fazlı bir statora üç fazlı alternatif akım uygulandığında,
sargılardan geçen akımlar dönen bir manyetik alan meydana getirirler.
Dönen alanın devir sayısı alternatif akımın frekansı ile doğru orantılıdır, iki kutuplu bir statorda döner alanın saniyedeki devir sayısı alter natif akımın frekansına eşittir.
3 fazlı, 4 kutuplu bir statora alternatif akım uygulandığında meydana gelen döner alanın devir sayısı, iki kutuplu statordaki döner alan
devir sayısının yarısına eşittir.
Şekil 2.5 Çeşitli anlarda stator sargılarından geçen üç fazlı alternatif
akımların meydana getirdiği kutuplar.
4 kutuplu bir statorda NSNS olarak 4 kutup meydana gelir. Bu
statorda N kutbu ile S kutbu arasındaki elektriki derece 180° olduğu
halde, mekanik (geometrik) derece 90° dir. N kutbu ile N kutbu ara sındaki elektriki derece 360° dir. Bir çift kutbun elektrik derecesi 360°
olduğuna göre, 4 kutuplu bir statordaki elektriki derece (360x2) dir.
Statora uygulanan alternatif akımdaki bir peryotluk (360° lik) değişme, döner alanında 360 elektrik derecelik dönmesine (yarım devir) se b£p olur.
Kutup sayısı ile döner alanın devir sayısı Ters Orantılıdır. Döner
alanın devir sayısı şu formülle bulunur.
f: frekans Hz., P: Çift kutup sayısı, n s : döner alanın dakikadaki
devir sayısı 2P: Tek kutup sayısı (Toplam kutup sayısı)
Döner alanın devir sayısına "Senkron Devir" de denir.
Döner Alanın Şiddeti
Statordaki oluklara yerleştirilmiş olan 3 fazlı sargılardan üç fazlı
alternatif akım geçirildiğinde döner alanın meydana geldiğini biliyoruz.
Sekil 2.6 Üç fazlı, 2 kutuplu, 3 bobinli stator.
Bu döner alanın manyetik kuvvet çizgileri (manyetik akı), faz bobinlerinin ayrı ayrı meydana getirdikleri manyetik akıların toplamına
eşittir.
Şekil 2.6 daki 6 oluklu, 2 kutuplu ve 3 faz bobinli basit statoru ele
alalım. Faz bobinlerinin UVW uçlarına üç fazlı alternatif akımın RST
(ABC) fazlarını uygulayalım. Şekil 2.4 de üç fazlı alternatif akımın
değişim eğrileri görülüyor. (2) anında R fazının akım yönü pozitif, akını
şiddeti ise maksimumdur. Bu anda S ve T fazlarının akımları negatif,
akımların şiddeti ise, maksimum değerin yarısıdır. Birinci faz bobini
(U - X) den geçen akımın yönünü ve meydana getirdiği maksimum manyetik akının (0m) yönünü işaretliydim. Bobin kendi ekseninde (0 m) akısını meydana getirir, ikinci faz bobininden (V - Y) geçen akımın yönünü ve üçüncü faz bobininden (W-Z) geçen akımın yönünü işaretledikten sanra bobinlerin meydana getirdiği manyetik akıların yönlerini
de Sağ El kaidesi ile bularak işaretleyelim, tkinci ve üçüncü faz bobinlerinden geçen akımlar maksimum değerin yarısına eşit olduğu için
meydana getirdikleri manyetik akılarda maksimum akının yarısına
(0m/2) eşit olur. Şekil 2.6 da (2) anında bobinlerden geçen akımların
meydana getirdikleri manyetik akılar görülüyor, îşte bu üç vektörün
toplamı bize statorun meydana getirdiği toplam (bileşke) akıyı verir.
Aralarında 60° faz farkı olan bu üç vektörün toplamını bulalım. Şekil
Sekil 2.7 Manyetik ata vektörlerinin toplanması.
2.7 den.
3, 4, 5 ve 6 anlarında stator faz bobinlerinin meydana getirdiği manyetik akıların toplamı hep (3/2) 0 m olduğu görülür. Şekil 2.8 de (4)
ve (6) aralarındaki toplam manyetik akının bulunuşu görülüyor.
Şekil 2.8 Toplam manyetik akının bulunuşu.
Şu halde, statordaki üç fazlı sargılardan geçen üç fazlı alternatif
akımların meydana getirdiği manyetik akıların toplamı, şiddeti
3
— 0,..,olan döner alandır.
£l
D. Asenkron Motorun (endüksüyon motorun) Çalışma Prensibi
Şekil 2.9 da görüldüğü gibi, 3 fazlı, 2 kutuplu asenkron bir motora
şebekenin RST faz emk'lerini uygulayalım. Statordaki sargılardan geçen
alternatif akımlar, dönen N S kutuplarını meydana getirirler. Stator sabit
olduğu halde, dönen N S kutupları ortadaki kısadevreli rotorun çubuklarını
keserek çubuklarda emk'ler endükler, kısadevreli rotor çubuklarından
endîiklem aJkımlan (endüksüyon akımları) geçer. Şekil 2.9 da .herhangi
bir anda stator sargılarından geçen akımlar ve meydana gelen N S
kutuplarının yerleri gösterilmiştir. Döner alan (N S kutupları) saat ibresi
yönünde döndüğüne göre, rotor çubuklarından geçen endüksüyon
akımlarının yönlerin? Sağ El kaidesi ile bularak işaretliyelim. Şekil 2.9 da
görüldüğü gibi, bu akımlar rotorun N S kutuplarını meydana getirirler.
Dönen stator kutupları rotorun kutuplarını etkileyerek (benzer ku tuplar
birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker) rotoru saat ibresi yö nünde
döndürürler.
Şekir incelendiğinde, üç fazlı alternatif akımın frekansı ile doğru
orantılı olarak saat ibresi yönünde dönen stator kutuplan (N S) nın, ro tor çubuklarında endüklediği akımların yönleri, N kutbunun altındaki çubuklarda kâğıttan bize doğru (©), S kutbunun altındaki çubuklarda da
bizden kağıt yüzeyine doğru (0) olduğu görülür. Manyetik alan içinde
bulunan bir iletkenden akım geçince, iletken manyetik alanın dışına
doğru itilir, iletkenin itilme yönü Sol El kaidesi ile bulunur.
Sol El, manyetik kuvvet çizgileri avuç içine girecek ve iletkenden
geçen akımın yönünü parmaklar gösterecek şekilde tutulduğunda, baş
parmak iletkenin hareket yönünü gösterir.
Şekil 2.9 da görüldüğü gibi, N kutbunun altındaki rotor çubukları
bir yöne, S kutbunun atındaki rotor çubuklanda diğer yöne doğru iti lirler. Bu itme kuvvetlerinin meydana getirdiği döndürme momenti rotoru saat ibresi yönünde, döner alanın yönünde, döndürür.
Rotorun devir sayısı (n r ) arttıkça, döner alanın rotor çubuklarını
kesmesi azalacağından, rotor çubuklarında endüklenen emk'ler ve kısadevre çubuklarından geçen endüklem akımlan (endüksiyon akımlan)
azalır. Dolayısıyle, rotoru döndüren moment azalır. Rotorun devir sayı»
smda artış olmaz. Motor boşta çalışırken rotorun devir sayısı senkron.
Şekil 2.9 üç fazlı, 2 kutuplu asenkron motor.
devir sayısına (döner alanın devrine) yaklaşır. Döner alanın devir sayısı (senkron devir) n* ile rotor devir sayısı n r arasındaki farka "Rotorun Kayması" denir. Diğer bir deyimle, rotor devrinin senkron devirden geri kalmasına "Kayma" denir. Kayma, (S) harfi ile gösterilir ve
senkron devir sayısının yüzdesi ile ifade edilir.
Şu halde, rotorun devir sayısı (n r ), hiçbir zaman döner alanın de•vir sayısına (senkron devir) n, eşit olmaz. Rotor senkron devirden daha
az bir devirle döner.
Senkron devirle dönen döner alan, statordaki oluklara yerleştirilmiş
olan 3 fazlı sargılan da kestiği için bu sargılarda da, rotor çubuklarında
endüklediği gibi, emk'ler endükler. Her faz sargısında endüklenen emk,
o sargıya uygulanan şebekenin faz emk'hie zıt yöndedir. Bu zıt emk,
transformatörlerde primer sargıdan geçen alternatif akımın meydana ge-tirdiği, nüvede dolaşan değişen manyetik akının primer sargı üzerinde
»endüklediği zıt emk'ine benzetilebilir.
ASENKRON MOTORUN BOŞ ve YÜKLÜ ÇALIŞMASI
A. Asenkron Motorun Transformatör ile Karşılaştırılması
Rotoru kilitli bir asenkron motorun, sekonderi kısa devre edilmiş bir
transformatörden farkı yoktur. Boş (sekonderi açık) bir trafonun primerine şebeke gerilimini uyguladığımızda primer sargıdan geçen 10 akımı bir manyetik akı meydana getirir. Manyetik akı nüveden geçerek devresini tamamlar ve nüve üzerine sarılı sekonder sargıyı kavrar. Değişken manyetik akı sekonder sargıda E 2 emk'ini endükler. Primer sargıyı
da saran bu manyetik akı primer sargı üzerinde Er zıt emk'ini endükler.
Trafonun boş ve yüklü çalışması şekil 6.1 de gösterilmiştir. Trafonun boş
palışma vektör diyagramı şekil 6.2 (a) da görülüyor. Zıt emk şebeke gerilimine hemen hemen eşit oldueu için trafo boşta çok az akım çeker.
Sekil 6.1 Transformatörün boş ve yüklü çalışması
U) Trafonun boş çalışma vektör
(b) Trafonun yüklü çalışma veKtor
diyagramı.
diyagramı.
Sekil 6.2 Trafonun boş ve yüklü çalışma vektör diyagramları
Transformatörün sekonderine bir yük bağlanırsa, yük 1 2 akımını
çeker. Sekonder sargılardan geçen yük akımı _primerin 0 l akısına zıt
bir manyetik akı (0 2 ) meydana getirir. Trafonun saç nüvesinde dolaşan akı azalır. Dolayısıyle primer sargıda endüklenen zıt emk E z de azalır. Primer sargının şebekeden çektiği akım artar. Şu halde, trafo yüklendikçe şebekeden çekilen akım da yükselir. Şekil 6.2 de trafonun boş
ve yüklü çalışına vektör diyagramları görülüyor.
Transformatörün sekonder .uçlan kısadevre edilirse, sekonder sargıdan geçen büyük kısadevre akımının meydana getireceği 0 2 akısı büyük olacağı için 0ı akısının büyük bir kısmını yok eder. Böylece nüvede dolaşan ortak akı (flüks) çok zayıflar. Primer sargıda endüklenen
zıt emk çok küçük olur. Primer sargıya uygulanan şebeke gerilimini
(UJ karşılayan zıt emk küçük olunca, şebekeden büyük bir akım çe kilir. 1! = (Ui — EX )/ ZL Primer ve sekonder sargıdan geçen büyük
akımlar çok kısa bir zamanda sargıların yanmalarına sebep olurlar.
Sargılı rotorlu asenkron bir motorun rotorunu kilitleyerek dönme sini önledikten sonra, stator sargılarına üç fazlı şebeke emk'lerini uygulayalım. Stator sargılarından geçen üç fazlı alternatif akımların meydana getirdiği döner alan, stator sargılarını keserek statorun faz sargı -
larında zıt emk'ler endükler. Döner alan aynı zamanda rotor sargılarımda
keservk emk'ier endükler. Rotor sargılarında endüklenen emk'lerin frekansı, stator frekansının aynıdır. Rotorun bilezikleri kısa devre edilir se, rotorun etkin direnci R r , ve (f) frekansındaki rotorun kaçak reaktansı (kilitli rotor reaktansı) Xkr olduğuna göre, rotor sargılarından ge çen faz akımı,
I Üç fazlı rotor sargılarından geçen üç fazlı rotor akımlarının frekansı
I şebeke (stator) frekansının aynı olduğu için rotor akımları da döner
I manyetik alan meydana getirir. Stator döner alanı ile aynı hızda ve aynı
l yönde dönen rotor manyetik alanı stator manyetik alanını zayıflatarak
i hava aralığındaki akının azalmasına sebep olur. Çünkü rotor kutupları
l stator kutuplarına zıttır. Hava aralığındaki döner manyetik akı azalınIca, stator sargılarında endükienen, şebekenin faz emk'lerini kar şılayan,
• zıt emk'ler azalır. Motor şebekeden büyük akımlar çeker. Rotorun ki llitli hali devam ederse, çok kısa bir zamanda motor yanar. Sekonderi
Ikısadevre edilen trafonun yandığı gibi. Rotorun kilitli durumu kaldınIlınca, (rotor dönmeye başlayınca), kısadevre hali ortadan kalkar. BoyIlece motorun şebekeden çektiği aşın akım da azalır.
I
B. Motorun Boşça Çalışması
K Kısadevre rotorlu veya sargılı rotorlu bir asenkron motoru üç fazlı
l şebeke emk'i uygulandığında, stator sargılanndan geçen üç fazlı alter[ natif akım döner manyetik alan meydana getirir. Kısadevreli rotor veya
ı sargılan kısadevre edilmiş sargılı rotor, döner aîaniD yönünde n r devri
l ile dönmeye başlar. Motorun mili üzerinde yük olmadığı için rotorun
l devri döner alanın devrine çok yakın olur. Rotor yaklaşık olarak boşta,
E döner alandan % l kadar daha düşük devirle döner. Yani rotor S = % l
l kayma ile döner. S kayma ile dönen rotorda endüklenen faz emk'i
l (Er^S. Ekr) volttur. Rotor emk'inin ve rotor sargılarından geçen
akımların frekansı (f r =S.f) Hz.dir. Rotorun bip fazının etkin direnci
gene aynı R r omdur. Rotorun bir fazının kaçak reaktansı, kilitli rotor l
reaktansının S katına eşittir, (X r = S. X kr ). S küçük olduğu için bu |
durumda, rotorun etkin direnci R r , kaçak reaktanstan X r daha büyük [
olur.
72
formülü ile bulunur. Rotor sargılarından geçen bu akımların meydana getireceği rotor manyetik alamda rotorun döndüğü yönde döner. Rotorun
kutup sayısı 2P, rotor akımlarının frekansı (f f = S.f) olduğuna göre, rotor döner alanının devir sayısı,
Şu halde, rotorun devri ile rotor döner alan devrinin toplamı sta - l
tor (ana) döner alanının devrine (senkron devire) eşittir.
l
Boşta döner alanın devrine yakın bir devirle dönen rotorun sargılarında enrüklenen emk'ler küçük olduğu için rotor sargılarından geçen
aJamlar da çok küçük olur. Dolayısıyla, rotorun manyetik akısı veya rotor
kutuplarının akısı çok küçük olur. Rotorun zayıf manyetik akısının
statorun döner alanını zayıflatmasıda ihmâl edilebilecek bir değerde olur.
Bu sebeple boşta çalışan asenkron motorlar şebekeden normal akımla rının (tam yük akımlarının) % 15'i ile % 50'i kadar akım çekerler.
Stator ile rotor arasındaki hava aralığından dolayı asenkron motor boşta, transformatörlere göre, daha büyük mıknatıslama akımı çeker. Motor şebekeden statorun demir ve rotorun sürtünme kayıplarını
karşılamak için küçük değerde watlı akım (akımın ener.ii bileşeni) çeker. Motorun şebekeden çektiği akımın enerji bileşeni (vatlı akım),
reaktif bileşeninden (mıknatıslama akımı) çok küçüktür. Bu sebeple
motorun boştaki güç katsayısı 0,1 - 0,2 veya 0,3 gibi küçük bir değer olur.
Asenkron motorun boş çalışma vektör diyagramı, trafonun yüklü
çalışma vektör diyagramına benzetilerek, şe-kil 6.3 de görüldüğü gibi, çizilebilir.
Motor şebekenin U faz geriliminden geride Î 0 akımını çeker. Î0 akımı, îm mıknatıslama akımı,ile i w vatlı akım bileşenlerinin toplamına
eşittir. Î 0 'm meydana getirdiği 0 S döner manyetik akı stator sargılarında E zıt emk'lerini, rotor sargılarında da E r faz emk'ini endükler. E r
emk'i rotorun faz empedansmda düşer. E r = îr . R r + Ir . Xr .
Sekil 6.3 Asenkron motorun boşta çalışma vektör diyagramı.
Rotor sargılarından geçen î r faz akımının meydana getirdiği manyetik akının etkisini karşılamak için stator şebekeden l'r akımını çeker.
Motorun şebekeden çektiği faz akımı îs , î'r ve Î0 akımlarının vektöryel
toplamına eşittir.
C. Motorun Yüklü Çalışması
Boşta % l kayma ile çalışan bir asenkron motorun miline yük bindikçe, rotorun devri azalır ve rotorun kayması büyür, Döner alanın rotor sargılarını kesme hızı artar. Dolayısiyle, rotorda endüklenen faz emk'i
büyür. Yük altındaki Si kaymasına göre rotor faz emk'i E r = Si . E^,
Kısadevre veya sargılı rotordan geçen faz akımları büyür. Rotor kutuplarının manyetik akısı artar. Rotor kutupları döner alan kutuplarının
meydana getirdiği manyetik akıları daha fazla zayıflatır. Hava aralığındaki döner manyetik akı zayıflayınca, stator sargılarında endüklenen zıt
emk'ler küçülür. Motorun şebekeden çektiği akım artar. Şu halde, motorun miline konan yük arttıkça motorun şebekeden çektiği faz akımları
da artar. Asenkron motorun tam yük vektör diyagramı şekil 6.4 de görülüyor.
Şekil 6.4 Asenkron motorun tam yük vektör diyagramı.
0 , : Statorun Döner manyetik akısı,
0 2 : Rotorun manyetik akısı,
î» : Rotorun faz akımı,
I'r : Rotor akımım karşılamak için statorun çektiği akım.
î.
: Motorun şebekeden çektiği akım
î o ile î'r nin vektöryel toplam
î r. Rr : Rotor etkin
direncinde düşen gerilim.
î r . X r : Rotor reaktif direncinde düşen gerilim.
t t . R. : Statorun etkin faz direncinde düşen gerilim.
î,. X, : Statorun faz reaktansında düşen gerilim.
BÖLÜM IX
ASENKRON MOTORLARA YOL VERME METOTLARI
Kısa devre rotorlu asenkron motorlar ilk kalkınmalarında, sekenden kısa devre edilmiş bir transformatöre benzedikleri için, normal (anma) akımlarının 4—6,5 katı akım çekerler. Bilhassa büyük güçlü asenkron motorlara direk olarak yol verildiklerinde ilk kalkınmada çekecekleri
büyük kalkınma akımları enerji iletim hatlarında düşen gerilimin artmasına sebep olurlar. Dolayısıyle, bu hattan beslenen alıcılar (bilhassa lambalar...) uçlanndaki gerilimin düşük olmasından etkilenirler. Meselâ,
100 Kw. lık bir asenkron motoru çalıştırdığımızda, motorun şebekeden
çekeceği a§in kalkınma akımı enerji iletim hattında gerilim düşümünün
artmasına sebep olur. Motorun çalıştığı atelyeyi aydınlatan lambaların
uçlanndaki gerilim düşeceğinden verdikleri ışıklar azalır ve 4—5 saniye
sonra da tekrar lambalar normal yanmaya başlar. Böyle büyük güçlü
motorlann her çalıştırmışında atelye ve fabrikayı aydınlatan lâmbaların
ışıklannda dalgalanmalar olur.
Asenkron motorların ilk kalkınma anında çektikleri aşın akımlar
kendi sargılanna fazla bir zarar vermez. Çünkü, üç, beş saniyede moto run devri normal değerine ulaşır. Çektiği akım da normal değerine düşer. Stator sargılarında döner alanın endüklediği zıt emk'in meydana ge lişi bir saniyeden az bir zaman alır. Motor devrinin aniden yükselmesi
ve stator sargılannda endüklenen zıt emk'lerin ani büyümeleri motorun
şebekeden çektiği kalkınma akımının 2—3 saniyede normal değerine düşmesine sebep olur.
Küçük güçlü asenkron motorların çekecekleri aşırı akımlar ihmâl
edilebilecek değerlerde olacakları için enerji iletim hatlarında hissedilebilir gerilim düşümüne sebep olmazlar.
5 Hp ve daha küçük güçlü asenkron motorlar ile yüksek reaktanslı
asonkron motorlara direk olarak yol verilebilir.
Kısa devre rotorlu asçnkron motorların ilk kalkınmada çekecekleri
aşırı akımları önlemek için motorlar düşük gerilimle çalıştırılırlar.
Asenkron motorun gücü ve döndürme momenti motora uygulanan
gerilimin karesi ile orantılıdır. Motora uygulanan gerilim düşük olunca,
motorun gücü ve döndürme momentide düşecektir.
Asenkron motorlara yol verme metotları şunlardır:
1. Direk yol verme,
2. Düşük Gerilimle Yol verme,
a)
b)
c)
d)
Seri dirençle yol verme,
Seri reaktansla yol verme,
Oto trafo ile yolverme,
Yıldız-Üçgen Şalterle yolverme,
3. Bilezikli asenkron motorların dirençle çalıştırılması,
Bu yolverme metotlarını sırayla inceliyelim :
1. Direk Yolverme :
5 Hp ve daha küçük güçlü asenkron motorlar direk olarak yol ve rilir, üç fazlı şebeke emk'inin motora uygulanışı şekil 9.1 de görül düğü gibi, elle kumandalı bir şalterle veya manyetik kumandalı bir kontaktörle olabilir. Yüksek reaktanslı ve çift sincap kafesli motorların 100
Hp. ye kadar olanları direk yol verilebilir.
Şekil 9.1 (b) deki otomatik şalterin start butonuna basınca kontaktor bobininden akım geçer, bobin nüvesini çekerek normalde açık olan
kontaklarını kapatır. R S T fazları motora uygulanmış olur, motor çalışmaya başlar. Start butonunun iki kontağı kontaktörün yardımcı kontağı
tarafından mühürlendiği için, start butonundan elimizi çeksek dahi kontaktör çalışmasına devam eder. Kontaktöre bir aşırı akım rölesi ilave
edilerek motor aşın yüklere karşı korunmuştur.
2. Düşük Gerilimle Yolverme :
Kısa devre rotorlu asenkron motorların düşük gerilimle yolverilmelerini inceliyelim.
(a) Elle' kumandalı şalterle direk yol verme.
(b) Manyetik kumandalı otomatik şalterle yolverme.
Şekil 9.1 Asenkron motora direk yolverme.
a) Seri Dirençle Yolverme :
Şekil 9.2 de görüldüğü gibi, asenkron motorun statoruna seri olarak üç eşit direnç bağlanır. A şalteri kapatılınca, dirençler stator sargılarına seri olarak devreye girer. Motorun çektiği hat akımları bu di-
rençlerden geçer, vo dirençlerde gerilim düşümüne sebep olur. Böylece
şebeke geriliminin bir kısmı dirençler üzerinde düştüğü için motora uygulanan gerilim düşük olur. Motor ilk kalkınmada aşırı akım çekmez.
' (a) Seri dirençle yolverme.
(b) Seri direnle otomatik yol vermeşeması.
ŞeMl 9.2 Motorun üç fazlı seri dirençle çalıştırılması.
Yolverme direncinin hesaplanabilmesi için motorun normal çalışma,
gerilimi, normal akımı etiketinden tesbit edilir. Motorun ilk ka lkınmada normal akımının kaç katı akım çekmesi isteniyorsa bu da motorun
büyüklüğü, yük altında mı? veya boşta mı" yol alacağı göz önüne alına rak tayin edilir.
Motorun bir fazının kilitli rotor eşdeğer faz direnci, eşdeğer faz
reaktansı, eşdeğer faz empedansı ve güç katsayısı, kilitli rotor (kısa devre) deneyinden bulunabilir. Şekil 9.3 de motorun bir faz devresi görü lüyor. Motorun devresine R dirençlerini seri bağladıktan sonra normal
faz emk'lerini uyguladığımızda motorun çekeceği kalkınma akımının
normal akımın kaç katı olması gerektiği tespit edilir.
Şu halde, şekil 9.3 deki devreden IK kalkınma akımının geçtiğini katul edelim. Bu akım R direnci üzerinde UR gerilim düşümüne ve motor
empedansı üzerinde de Um gerilim düşümüne sebep olur. Kirşofun gorilim kanununa göre, devreye uygulanan U faz gerilimi Uı< ve Um gerilim
düşümlerinin vektöryel toplamına eşittir. Bu seri devrenin vektör di yagramı şekil 9.3 (b) de görülüyor.
(a) Yol vermede bir fazın eşdeğer devresi.
l
I
(b) Vektör diyagramı.
Şekil 9.3 Motorun seri dirençle çalıştırılması.
l Vektör diyagramının çiziminde, î \ akımı yatay eksende alınır. UR diI rençte düşen gerilim akımla aynı fazda çizilir. U m gerilimi l k kalkınma l
akımından cpkr (kilitli rotor, motor Cos(p k r den, bulunur).derece ilerde l
olarak alınır. U m ile UR nin vektöryel toplamı çizilirse, U faz gerilimi I
vektörü bulunur. U vektörünün ucundan yatay eksene bir dik inelim. t
ABC dik üçgeninin AÇ ve BC dik kenarlarım BDC dik üçgoni yardımı ı
ile bulalım.
Bu eşitlikten
UR
gerilimini bulalım,
Dirençte düşen gerilim bulunduktan sonra R direnci OM (Ohm) kanunu
ile hesaplanabilir.
Seri dirençle asenkron motorun çalıştırılmasında dirençten geçen
kalkınma akımı, direncin ısınmasına sebep olur. Böylece büyük güçlü
motorların her çalıştırılırında yolverme dirençlerinde ısı şeklinde enerji
kaybolur. Bu yöntemle asenkron motorların çalıştırılması ekonomik değildir.
b) Seri Reaktansla (şok bobini île) Yolverme :
Kısa devre rotorlu asenkron motorların çalıştırılmalarında seri dirençler yerine seri reaktanslarda (şok bobinleri) kullanılabilir. Motorun
stator sargılarına seri olarak bağlanan reaktansların reaktif dirençlerin den geçen kalkınma akımı reaktif gerilim düşümüne sebep olur. Böylece motora uygulanan gerilim düşürülür. Motorun düşük gerilimle çalışması (yol alması) sağlanmış olur. Şekil 9.4 de asenkron motorun reaktanslarla yol verilişi görülüyor, önce A şalteri kapatılır. Motor yol aldıktan sonra da B şalteri kapatılarak motora normal şebeke gerilimi uygulanır.
Kısa devreli asenkron motorun çalıştırılmasında kullanılacak olan
üç fazlı seri reaktans, seri dirençlerin hesaplanmasına benzer şekilde bulunabilir.
Motorun etiketinden normal akımı ve gerilimi tespit edilir Motorun kilitli rotor (kısa devre) deneyinden, normal gerilimdeki kilitli rotor faz akımı, faz empedansı ve güç katsayısı gibi değerler alınır. Mo torun ilk kalkınmada çekeceği akımın, normal akımın kaç katı olması
gerektiği yükün cinsine göre tespit edilir.
Üç fazlı reaktansın her bir fazının reaktif dirençlerinin kaç om olması gerektiğini hesaplayalım.
Şekil 9.4 Asenkron motorun §eri reaktanslarla yol verilmesi.
Şekil 9.5 de motorun bir fazının yolvermedeki eşdeğer devresi gö rülüyor. Motorun ilk kalkınma akımı (t*), reaktans uçlarında Ux ve m otor uçlarında U ra gerilim düşümüne sebep olur. Kirşofun gerilim kanununa göre, uygulanan şebeke faz gerilimi U, Uxve Um gerilim düşüm lerinin vektöryel toplamına eşittir, U = Ux+Um (vektöryel toplam).
Sekil 9.5 Motorun seri reaktanslı faz eşdeğer devresi.
Şekil 9.5 deki devrenin ilk kalkınmadaki vektör diyagramı şekil 9.6
da görüldüğü gibi çizilebilir, îk kalkınma akımı yatay eksen üzerinde
alınır. Um gerilimi akımdan (îk), <ptr derece ilerde, Ux gerilim düşümü de
ÎL dan 90° ileride çizilir. Ux ile U, n nin bileşkesi U vektörü çizilir.
Şekil 9.6 îlk kalkınma vektör diyagramı.
l
Şekil 9.6 daki vektör diyagramından U-< gerilim düşümünü hesap* l
lamaya çalışalım.
I
ABC dik üçgeninin U hipotenüsü (uygulanan şebekenin faz gerili - l
mi), Um motorun uçlarındaki gerilim ve # kr açısı bilindiğine göre,
l
Znı : Motorun kilitli rotor faz empedansı, (a). Ux : Reaktif
dirençte düşen gerilim, volt. Um: Motorun uçlarındaki ilk
kalkınma gerilimi (volt). X : Reaktif direnç («bir fazın),
(n).
Şekil 9.7 as&nkron motorun seri reaktansla otomatik yol verilişi
görülüyor.
Şekil 9.7 Asenkron motorun seri reaktansla otomatik yol verilişi görülüyor.
c) Oto Trafo ile Asenkron Motora Yolverme :
Üç fazlı oto trafo ile asenkron motora ilk kalkınmada uygulanan gerilim normal motor geriliminin % 50, % 70 veya % 80 i gibi düşük bir
gerilimdir. Kısa devreli asenkron motorun çekeceği ilk kalkınma akımı,
direk yolvermede çekeceği ilk kalkınma akımının % 50, % 70 veya % 80 ^
kadar olur. Motorun çekeceği akım transformatörün sekonder akımı, şe-1
bekeden çekilen akım ise oto trafonun primer akımıdır. Kısa devreli l
asenkron motorun ilk kalkınmada çekeceği akım, direk yolvermede, nor-1
mal akımın 6 katı ise oto trafo ile % 50 düşük gerilim uyguladığımızda l
motor ilk kalkınmada normal akımın 3 katı akım çeker. Oto trafonun j
sekonder akımı motorun çektiği akımdır. Yani motorun normal akımı- I
nın 3 katıdır. Oto trafonun her üç faz sargısının ortalarından alınan uç- l
larla motora % 50 düşük gerilim uyguladığımıza göre, şebekeden oto l
trafonun çektiği akım sekonder akımının yarısı kadardır. Şebekeden çe- l
kilen akım, motorun normal akımının 1,5 (birbuçuk) katı olur.
l
Şu halde, oto transformatörle kısa devre rotorlu asenkron motor j
yol verildiğinde şebekeden çekilen akım, motorun çektiği kalkınma akı- j
mından da düşük olur. Bu oto trafo ile yol vermenin, diğer seri dirençle
ve seri reaktansla yol verme metotlarına olan üstünlüğüdür.
Şekil 9.8 de kısadevreli asenkron motorun oto trafo ile yol verilişi
görülüyor. Sıra ile A ve B şalterleri kapatılarak motora oto trafoJan c/o 50
düşük gerilim uygulayalım. Motor çalışarak normal devrine yükseldiğin- l
de B şalteri açılır ve C şalteri kapatılarak motora normal gerilimi (şebeke
gerilimi) uygulanır. Burada B şalteri açılmadan C şalteri kapatılmamalıdır.
Eğer B şalteri kapalı iken C şalteri kapatılırsa, oto trafonun faz
sargılarının yarısı kısa devre edilmiş olur. Buda oto trafonun yanmasına
sebep olur. Ancak B şalterini açtıktan sonra C şalterini kapatırız.
B şalterinin açılması motora uygulanan emk'in (gerilimin) kesilmesine sebep olur. Şu halde, B şalteri açıldıktan sonra C şalteri uıpanıncaya
kadar kısa bir müddet, motorun akımı kesilmiş olur. C şalterini kapatarak şebeke gerilimi motora uygulandığında motor aşırı akım çekebilir. Bu akımda sigortaların atmasına veya aşırı akım rölesinin çalışma sına sebep olabilir.
B şalteri açıldığında motorun stator akımı sıfır olur. Motorun kısa
devre rotor sargılarından geçen rotor akımı sıfır olmaz. Rotorun devir
sayısına bağlı olarak, rotor akımının meydana getirdiği manyetik akı,
stator sargılarını kestiği için (rotor dönmesine devam ediyor) şebeke
frekansına yakın emk'ler endüklenir. C şalteri kapandığında stator faz
sargısına uygulanan emk ile stator sargılarında rotor manyetik akısının
endüklediği emk birbirine ekenecek şekilde ayru fazda olabilir, bu stator
sargılarından çok yüksek akımların geçmesine sebep olur. Şebekeden çeki-
len aşırı yüksek akım, motora direk yol verildiğinde motorun şobekeden çekeceği kalkınma akımından da yüksek olabilir. Bu durum, oto trafo ile
yolverme metodunun esas amacına aykırı düşer. Bu mahzuru önlemek
için şekil 9.9 da görülen bağlantı yapılır.
Sekil 9.8 Asenkron motorun oto trafo ile yol verilişi.
D ve A şalterleri kapatılarak oto trafoya şebeke gerilimi uygulanır,
B' şalteri kapatıldığında motor % 50 düşük gerilimle çalışmaya başlar,
Motor normal devrine ulaşınc^ D şalteri açılarak oto trafonun yan sargısı seri reaktans bobini gibi motor devresine seri bağlanır. Sonra C şal-
teri kapatılarak motora normal şebeke emk'i uygulanır. A şalteri açılarak oto trafo tamamen devre dışı bırakılır. Bu yolverme yönteminde
motor akımı hiç kesilmediği için şekil 9.8 deki yolvermenin yukarıda
açıklanan mahzuru (sakıncası) giderilmiş olur. Şekil 9.10 da motor akımım kesmeden oto trafo ile otomatik olarak motorun çalıştırılış şeması
görülüyor.
Şekil 9.9 Oto trafo ile akımı kesmeden motorun çalıştırmışı.
(a) Amerikan standardına göre çizilmiş şema. Şekil 9.10 Oto
trafo ile akımı kesmeden motorun otomatik çalıştırılması.
d) Yıldız-Uçgen Yolverme :
Üç fazlı kısa devre rotorlu asenkron bir motorun stator sargıları nın normal gerilimi şebekenin fazlar arası emk'ine eşit ise, bu motor
(b) Alman standardına göre çizilmiş şoma. Şekil 9.10 Oto
trafo ile akımı kesmeden motorun otomatik çalıştırılması.
üçgen bağlı olarak çalışır. Meselâ, bir asenkron motorun faz gerilimi
380 volt ve motorun çalışacağı üç fazlı şebekenin fazlar arası emk'leri
380 volt olsun. Motorun stator sargılarını, şekil 9.11 (a) da görüldüğü
gibi, yıldız bağladıktan sonra şebekenin RST fazlarını uygulayalım.
Motorun stator sargılarına uygulanan gerilim 380/V3 = 220 volttur. Statorun faz sargılarının normal gerilimi 380 volt olduğu halde,
sargıları yıldız bağlamakla her faz sargısına 220 voltluk gerilim uygulamış oluruz.
(a) Yıldız bağlama.
(b) üçgen bağlama.
Şekil 9.11 Asenkron motorun yıldız-üçgen çalıştırılması.
Bu 220 voltluk gerilim normal 380 voltluk gerilimin % 58'i kadardır, ilk kalkınmada kısa devreli asenkron motorların çekecekleri aşırı
akımları önlemek için düşük gerilimle çalıştırmak gerekli olduğuna göre, motoru ilk kalkınmada yıldız bağlıyarak yol verirsek, 380 V. normal gerilim yerine 220 voltluk düşük gerilimle motoru çalıştırmış oluruz.
Şekil 9.11 (b) de görüldüğü gibi, asenkron motorun stator sargı larım üçgen bağladıktan sonra şebekenin R S T fazlarını uyguladığımızda motorun her faz sargısına normal gerilimleri 380'ner volt tatbik edilmiş olur.
Şu halde, ascnkron motor ön'ce yıldız bağlanarak düşük gerilimle
yolverilir, motor normal devrine yaklaştıktan sonra yıldız bağlantı üç -«
gen bağlantıya çevrilerek motorun normal çalışması sağlanır.
Motor üçgen bağlı iken yol verilse idi, ilk kalkınmada çekeceği faz
akımının ir olduğunu kabul edelim*, üçgende motorun şebekeden çekeceği hat akımı l = \/3. t olur. Motor yıldız olarak yol verildiğinde çekeceği kalkınma akımı, stator sargılarına uygulanan gerilim (380/V3)
olduğu için, î y = îı /V3 olur.
Motorun üçgende çekeceği kalkınma akımını (î A = VS.ÎrV, yıldızda çektiği kalkınma akımına bölelim.
•
şu name, oır asenıtron motor yııcıız çavıştınıaıgmaa, üçgen çaıışnI nldığında çekeceği ilk kalkınma akımının l/ 3 ti (üçte biri) kadar akırn l
çeker.
I
l
j
I
Meselâ; Bir motor üçgen çalıştırıldığında normal akımı 10 amperin
6 katı ilk kalkınma akımı çekiyorsa, bu molor yıldız çalıştırıldığında ilk
kalkınmada normal akımının 2 katı akım çeker. Yani, üçgen çalıştırıl dığında 60 A. çekerken, yıldız yol verildiğinde kalkınma akımı 20 A. olur.
l
j
Asenkron motorların yıldız olarak yol verildikten sonra üçgen olarak çalıştırılmaları Yıldız-Üçgen şalterlerle yapılır.
Şekil 9.12 de elle kumandalı, şekil 9.13 de otomatik Yıldız-Üçgen şalter
şemaları görülüyor.
j
Şekil 9.12 Elle kumandalı, yıldız-üçgen Şalter.
Sekil 9.13 Otomatik yıldız-üçgen şalter şeması.
Yıldız-üçgen şalterlerle asenkron motorların çalıştırılmasında yıldızdan
üçgen bağlantıya geçerken bir iki saniyelik kısa bir zaman için motorun akımı kesilir. Oto trafo ile asenkron motorun yolverilmesinde açıkladığımız sakınca burada da vardır. Motor yıldız olarak çalıştırıldıktan
sonra kısa bir zaman için akımı kesilir, üçgene geçince tekrar akım geçer. Daha önce açıkladığımız sebeplerden dolayı üçgene geçilerek motor sargılarına normal gerilimler uygulandığında şebekeden aşırı akımlar çekilebilir. Yıldız-üçgen şalterlerdeki yıldızdan üçgene geçişteki akımın kesilmesini önlemek için üç eşit direnç yardımı ile şekil 9.14 de görülen bağlantı yapılabilir.
RST fazları motorun UVW uçlarına uygulandıktan sonra yıldız
kontakları kapandığında yıldız köprüsü yapılmış olur. Motor yıldız olarak çalışır. Motorun devri normal devrine yükseldiğinde B kontakları
kapandığında R dirençleride yıldız olarak motor sargılarına paralel bağlanmış olur. Yıldız kontakları açıldığında motor R dirençleri aracılığı
ile üçgen bağlanmış olur. Üçgen kontakları kapandığında R dirençleri
kısa devre edilerek devreden çıkarılmış, motor da üçgen bağlanmış olur.
Bu şekilde motor sargılarından geçen akımlar hiç kesilmeden yıldız bağlantıdan üçgen bağlantıya geçilir. Büyük güçlü motorların yıldız-üçgen
şalterlerle çalıştırılmalarında yıldızdan üçgen bağlantıya geçişte, devrenin kesilmesinin büyük akımların geçmesine sebep olmamaları için şekil 9.14 deki yöntem uygulanır.
Şekil 9.14 Devre kesilmeden yıldız-üçgen yolverme.
3. Bilezikli Asenkron Motora (Sargılı Rotorla Asenkron Motora) Di*
rençle Yolvermek :
Rotor direncinin üç fazlı ascnkron motorların çalınma karekteristiklerine üç önemli etkisi vardır.
a) Rotor direnci kalkınma momentini etkiler.
b) Rotor direnci kalkınma akımını etkiler.
c) Rotor direnci değişik yüklerdeki motor devir sayısını etkiler.
Sargılı rotorlu ^senkron motorların rotor sargılarına eklenecek (ilâve edilecek) dirençlerle, normal gerilim altında motorun kalkınma momentini, kalkınma akımını ve yük altındaki devir sayısını değiştirebiliriz.
Kısa devre rotorlu asenkron motorlar ilk kalkınma anında, sekonder sargısı kısa devre edilmiş bir trafoya benzediklerinden şebekeden
aşırı akım çektiklerini biliyoruz. Asenkron motorun rotoruna, stator
sargılarına benzeyen, üç fazlı sanmlar yerleştirilir ve bu sargılar üçgen
veya yıldız bağlandıktan sonra üç uç çıkarılarak rotor miline yerleştiri len bileziklere bağlanırsa, sargılı rotorlu asenkron motor elde edilir. Şekil 9.15 de görüldüğü gibi, bileziklere sürtünen fırçalarla üç fazlı reostanın dirençleri rotor devresine ilâve edilir.
Sargılı rotorlu asenkron motorun çeşitli rotor dirençlerinde % devir ile % döndürme momenti değişimi şekil 9.16 daki karekteristik eğrilerde görülüyor.
Bilezikli asenkron motora yolverirken şu işlemler yapılır:
1. Reosta start durumuna getirilerek, üç fazlı reostanın bütün di
rençleri üç fazlı rotor sargılarına sokulur.
2. Şalter kapatılarak motorun statoruna üç fazlı şebeke uygulanır.
3. Motor aşırı akım çekmeden rotor yavaş yavaş dönmeye baslar.
Rotorun devri yükseldikçe, kademe kademe reostanın kolu hareket et
tirilerek rotor devresindeki reostanın dirençleri çıkarılır.
4. Reostanın kolu son kademeye geldiğinde rotor sargıları kısa devre
edilmiş olur. Bu durumda motor kısa devreli asenkron motor olarak
çalışmasına devam eder.
Şekil 9.15 Bilezikli asenkron motorun çalıştırılışı.
Sekil 9.16 Bilezikli asenkron motorun çeşitli rotor dirençlerindeki
devir ve moment eğrileri.
5. Bazı motorların bilczildorinin bulunduğu tarafa ilâve edilen bir
mekanik düzen yardımı ile buradaki kol çevrilmek suretiyle bileziklere
sürtünen fırçalar kaldırılırken bir pim veya kama bilezikleri kısa devre
eder. Motor böylece kısa devreli rotor olarak çalışırken fırçalar bileziklere sürtünmediği için bileziklerde ve fırçalarda aşınma olmaz. Motorun ömrü uzar. Şekil 9.17 de bilezikleri kısa devre eden ve fırçaları
kaldıran bir tertibat görülüyor.
Bilezikli Asenkron Motor Reostasının Hesabı :
S kayma ile dönen bir asenkron motorda rotor giriş gücü,
Sekil 9.17 Bilezikli asenkron motorda fırçaların kaldırılışı ve bileziklerin
kısa devre edilişi.
Motorun etiketinde yazılı olan güç, rotordan alınan güçtür. Normal
yük P(Hp.) altında S kayma ile çalışan asenkron motorun rotorundan
alınan faz bağına çıkış gücü,
İlk kalkınmada motorun şebekeden tam yük akımına eşit akını çekmesini istediğimizi kabul edelim. Bu durumda rotor sargılarından geçen
akımda tam yük rotor akımı olacaktır.
Tam yük altında S kayma ile çalışan motorun, rotor faz akımı î, ve l
rotor faz direnci de R r olduğuna göre, rotor giriş gücü,
l
îlk kalkınmada rotorun herbir faz sargısına ilâve edilen reostanır
direnci R ve bu anda kaymada S = l olduğuna göre,
R r : üç fazlı rotor sargısının *tkin faz direnci, P (Hp) : Motorun
etiketinde yazılı olan motor gücü, Hp. olarak.
î r : Tam yük altında rotor sargılarından geçen faz akımı, S :
Tam yük altındaki kayma.
R : Rotor sargılarına dışarıdan ilâve edilen üç fazlı reostanın faz
direnci.
Şekil 9.18 (a) da sargılı rotorlu asenkron motorun kademeli olarak
otomatik yol verilişi görülüyor. 1A, 2A, ve 3A kontaktörleri zaman gecikmeli olarak çalışarak kademe kademe rotor devresindeki dirençleri
çıkarırlar. 3A kontaktörü üç kontaklıdır, buda bileziklerin daha iyi kısa
<a) Sargılı rotorlu asenkron motorun kademeli olarak otomatik yol verilişi. (Ame»
rikan standardlarına göre çizilmiş.)
BÖLÜM X
ASENKRON MOTORLARIN DEViR SAYILARININ DEĞİŞTİRİLMESİ
Asenkron motorların devir sayıları doğru akım motorlarında olduğu
gibi kolayca değiştirilemez. Doğru akım şönt motorunun devir sayı sı
endüktör devresine seri bağlanan reosta i!e (uyartım reostası yar dımı
ile) çok geniş sınırlar içinde değiştirilebilir. Asenkron motorlarda devir
sayısının ayarı kademeli ve küçük sınırlar içinde yapılabilir. Endüstride
devir sayısının geniş sınırlar içinde ayar edilebilmesinin ge rekli olduğu
yerlerde, asenkroıı motor yerine doğru akım motorları tercih edilirler.
Asenkron motorlarda (endüksiyon motorları) döner alanın devir sayısı
d/d, rotor devir sayısıda
(l—S) formülleri
ile bulunur. Bu formüller incelendiğinde asenkron motorun devir sayısının, f şebeke frekansına, P çift kutup sayısına ve S kaymaya bağlı olduğu görülür.
Şu halde, asenkron motorun devir sayısını değiştirebilmek için stator sargılarının kutup sayılarını, rotorun kaymasını ve şebeke frekansını değiştirmemiz gerekir. Bu devir sayısı değiştirme yöntemlerini inceliyelim.
A. Kutup Sayısını Değiştirme Yöntemi ile Devir Ayarı:
Asenkron motorun statoruna 4 kutuplu üç fazlı sargı yerleştirildiğini kabul edelim. Şekil 10.1 de bir fazın sargı şeması görülüyor. Seri
bağlı bu iki bobinden faz akımı geçtiğinde 4 kutup meydana gelir. Bu iki
bobinden birinden geçen akımın yönünü değiştirdiğimizde, bu bobinde
diğer bobin gibi kutup meydana getirir. Böylece kutup sayısı 4 den 2 ye
düşer. Şekil 10.1 (b) de iki kutbun meydana gelişi görülüyor.
Şu halde, faz bobinlerini iki guruba ayırdıktan sonra normal kutup
sayısına göre, gurubun birinden geçen akımın yönü değiştirilmek Suretiyle kutup sayısı yarıya indirilebiliyor.
(a) 4 kutuplu faz sargısı
(b) 2 kutbun meydana gelişi
Şekil 10.1
Statordaki faz sargıları iki guruba ayrılmış olan asenkron motorun
üçgen bağlı olarak normal çalıştığını kabul edelim. Şekil 10.2 (a) da motorun üçgen çalışması görülüyor.
<a) Üç fazlı sarımın üçgen bağlanışı ve uçlarınm çıkarılışı.
(b) Üç fazlı sarımın paralel yıldız bağlanışı.
(c, Klemens
tablosundaki
bağlantı.
Şekil 10.2 Asenkron motorun iki devirli çalıştırma bağlantı şeması.
Şekil 10.2 (a) da görüldüğü gibi, 4 kutuplu olarak sarılmış olan üç
fazlı stator sargılarının her fazı iki guruba ayrıldıktan sonra üçgen bağlanmıştır, üçgen bağlantının köşelerinden Vl V1 Wx uçları, üçgen bağlantının faz ortalarından da U2 V2 W2 uçları çıkarılmıştır. Bu 6 uç mo-
torun klemens tablosuna bağlanır, üç fazlı şebekenin R S T fazları U 1 Vt
W j uçlarına bağlandığında, motor üçgende 4 kutuplu (stator sarımlarının normal kutup sayısı) olarak çalışır.
Şekil 10.2 (b) de görüldüğü gibi, t^ V l ve W1 uçlarını kısa devre
edip, şebekenin R S T fazlarını U2 V2 ve W2 uçlarına bağlayalım. Bu durumda motor sargıları paralel yıldız bağlanmış olurlar. Şekil 10.2 (a)
dald üçgen bağlantıda faz sargılarından geçen akımların herhangi bir
andaki yönleri işaretlenmiştir. Şekil 10.2 (b) deki paralel yıldız bağlantıda da faz sargılarından geçen akımların yönleri işaretlenmiştir.
Şekil 10.2 (a) daki üçgen bağlantıda birinci faz bobinlerinden ge çen akımın yönü U1 den X^e ve U0 den X0'ye doğrudur. Şekil 10.2 (b)
deki paralel yıldız bağlantıda birinci faz bobinlerinden geçen akımlar
U2 den X2 ye ve X1 den U/e doğrudur. Üçgen bağlantı ile karşılaştırdığımızda birinci fazın birinci gurup bobini (l^-Kj) den geçen akımın
yönü değiştiği hâlde, ikinci gurup bobin (U., - X.,) den geçen akımın yönü değişmemiştir. Diğer fazlar için de durum aynıdır. Bu her hangi bir
anda faz bobinlerinden geçen akımların yönleridir. Zaman geçtikçe bu
akımların yönleride birbirine bağlı olarak değişecektir. Biz burada aynı
anda üçgen bağlantı ile paralel yıldız bağlantıdan geçen akımları karşılaştırıyoruz. .
Şu halde, seri üçgen bağlantıdan paralel yıldız bağlantıya geçildiğinde bir faz sargısındaki iki gurup bobinden birinden geçen akım yö nü aynı kaldığı halde ikin'ci guruptan geçen akımın yönü değişmektedir. Bu da bobinlerin meydana getirdiği kutup sayısının yarıya düşme sine sebep olur. Kutup sayısının yarıya düşmesi devir sayısının iki kat
artmasına sebep olur. Çünkü asenkron motorun devir sayısı kutup sa yısı ile ters orantılıdır.
Motorun klemens tablosuna (bağlantı kutusuna) gelen 6 ucun 4 kutuplu ve 2 kutuplu olarak bağlanışı şekil 10.2 ('c) de görülüyor. Klemens
tablosundaki bu bağlantı incelendiğinde, bu bağlantıyı yapabilecek elle
kumandalı şalterin yıldız-üçgcn (Y/A) şaltere benzer bir şalter olacağı
anlaşılır. Şalter l durumunda, şebekenin R S T fazlarını motorun U 1 Vt
ve Wj uçlarına uygulayarak motorun düşük devirle çalışmasını sağlar.
Şalter 2 durumuna getirildiğinde, Ul V1 ve Wt uçlarım kısa devre edip,
şebekenin RST fazlarını da motorun U 2 V2 ve W2 uçlarına uygular.
Bu durumda motor yüksek devirle çalışmaya başlar, iki devirli bu sargıya "Dahlander Sargı" da denin Şekil 10.2 (d) de statora iki devirli
sargının yerleştirilişi ve uçların klemens tablosuna bağlanışı görülüyor.
Şekil 10.2 (d) Statora iki devirli sargının yerleştirilişi ve uçların klemens
tablosuna bağlanışı.
Şekil 10.2 deki üçgen ve paralel yıldız bağlantılarda motorun faz
sargılarına ve her bir faz gurubuna uygulanan gerilimleri incaliyelim.
Üçgen bağlantıda her faza 380 volt uygulanmıştır. Bir faza ait iki gurup
bobin seri bağlı olduğu için her faz gurubuna 380/2 = 190 volt uygu lanmış olur. Paralel yıldız bağlantıda, paralel bağlı olan iki gurup faz
bobinine 220 volt uygulanmıştır. Üçgen bağlantıdaki (düşük devirdeki)
bir gurup faz bobinine uygulanan gerilim 190 volt, paralel yıldız bağlantıda (yüksek devirde) bir gurup faz bobinine uygulanan gerilim 220
volttur.
Şu halde, motor düşük devirle çalışırken faz gurup bobinlerine uygulanan gerilimler 190'ar volt, yüksek devirle çalışırken de faz gurup
bobinlerine uygulanan gerilimler 220'şer volttur. Yüksek devirde faz
gurup bobinlerine 30'ar volt fazla gerilim uygulandığı için motor düşük
devirle çalışırken gücü düşük, yüksek devirle çalışırken de gücü biraz
büyük olur.
Not: iki devirli bir motorun yüksek devirde ve düşük devirde çalışırken devir yönünün aynı olması gereklidir. Motor düşük devirle saat
ibresi yönünde dönerken, şalteri yüksek devir durumuna getirdiğimizde
devir yönü aynı olursa (saat ibresi yönü) motor aşırı akım çökmeden
yüksek devire geçer.
ı
Düşük devirle saat ibresi*yönünde dönen motor, yüksek devire geçildiğinde saat ibresinin ters yönünde dönmek isterse, aşırı akım çekerek sigortanın atmasına veya aşırı akım rölesi çalıçarak motorun devreden çıkmasına sebep olur. Bu durumu önlemek için yeni sarılan bir motorun stator faz sargılarından uçlar çıkarılırken orta uçlardan ikisinin
adı değiştirilir, (W2 ile V2).
Üç fazlı bir asenkron motorun statoruna 8 ve 4 kutuplu bir sargı,
12 ve 6 kutuplu ikinci bir sargı yerleştirilirse, 750/1500 ve 500/1000
d/d lık 4 değişik devir elde edilir.
Torna, freze ve matkap gibi iş tezgâhlarında, ağaç işleri makinalarında, tekstil endüstrisinde, matbaa makinalarında çok devirli asenkron
motorlar için geniş bir uygulama sahası vardır.
Asenkron motorların iki devirli şaltere bağlanışları ile 24 ve 48
oluklu statorlara yerleştirilen 4/2 ve 8/4 kutuplu sarımların şemalarından örnekler sayfa 142 -143 de görülüyor.
B. Frekansla Devir Sayısının Değiştirilmesi :
Asenkron motorların (endüksiyon motorların) devir sayılan frekansla doğru orantılıdır. Bir asenkron motor üç fazlı bir alternatörle beslendiğinde, alternatörün devir sayışım ayarlıyaralo ürettiği alternatif
akımın frekansı değiştirilmek suretiyle, asenkron motorun devri ayarlanabilir.
Pervanesi elektrik motoru ile döndürülen bir gemide alternatörü
döndüren dizel motorunun devir sayısı değiştirilmek suretiyle alternatörün frekansı ayarlanır, böylece pervaneyi döndüren motorun devri değiştirilir.
özel makina ve cihazlarla şebeke frekansını değiştirmek suretiyle
de asenkron motorların devirleri değiştirilir. Çok yüksek devir istenencn
yerlerde 50 Hz. olan şebeke frekansı 100, 200 Hz. ve 300 Hz. gibi frekanslara çıkarmak suretiyle asenkron motorların dakikada 10000 ile
20000 devir yapması sağlanır.
Asenkron Frekans Değiştiriciler (Endüksiyon frekans değiştiriciler.)
Kısa devreli asenkron bir motor ile bir bilezikli asenkron motor
milleri akuble bağlandıktan sonra, şekil 10.3 de görüldüğü gibi, devre bağlantısı yapılırsa, endüksiyon frekans değiştirici elde edilmiş dur. Devredeki A şalterini Kapatınca, birinci motor (kısa devreli asenkron mo tor) bilezikli asenkron motorun rotorunu (n) devri ile saat ibresi yönünde döndürür. B şalterini kapadığımızda, bilezikli asenkron motorun
statoruna şebekenin RST fazları uygulanmış olur. Stator sargılarından
geçen üç fazlı alternatif akımlar döner manyetik alan meydana getirir.
B şalteri kapatıldığında döner manyetik alan saat ibresi yönünde ise,
C şalteri kapatıldığında döner alan saat ibresine ters yönde döner.
Sekil 10.3 Frekans değiştirici
145
B şalterine bastık, stator sargılan saat ibresi yönünde dönen man j yetik alan meydana getirdi. Saat ibresi yönünde dönen rotor
sargılan-I nın döner alanın manyetik aıkısı tarafından kesilmeleri bu iki
devir ara-; sındaki fark kadardır. Rotor sargılarında endüklenen üç fazlı
eniklerin ! frekansı, rotorun kutup sayısı biindiğine göre, hesaplanır.
Endüksiyon frekans değiştiricideki kısa devre rotorlu asenkron motorun 2 kutuplu, bilezikli asenkron motorun da 6 kutuplu olduğunu kabul edelim. Şebeke frekansı 50 Hz. olduğuna göre, A şalteri kapatıldığında 2 kutuplu motor ikinci motorun rotonınu yaklaşık 3000 d/d ile
döndürür. B şalterini kapatınca 6 kutuplu stator sargılarının meydana
getirdiği döner alan 1000 d/d ile saat ibresi yönünde rotor ile aynı yön de döndüğüne göre, rotor sargılarının döner alanı kesme devri.
30CO —1000 = 2000 d/d dır. Üç fazlı 6 kutuplu rotor sargıları 6 kutuplu döner alan tarafından dakikada 2000 d/d lık bir hızla kesildiğine
göre, rotor sargılarında endüklenen üç fazlı emk'lerin frekansı,
P n
^ 2000
f o = ~~r-- = —^— = 100 Hz. olur. B şalterini açıp C şalterini kapaou
60
dışımızda 6 kutuplu stator döner alanı saat ibresinin ters yönünde 1000
d d ile döner. Rotor 3000 d/d ile saat ibresi yönünde, döner manyetik
alanda 1000 d/d ile saat ibresinin ters yönünde döndüğüne göre, üç fazlı
rotor sargıları, 6 kutuplu döner alanı 3000 + 1000) = 4C30 d/d lık bir
4000 X 3
liizla keser. Rotorda endüklenen emk'lerin frekansı, f 2 = -—^ ------ = 200
Hz.
dir.
Su halde, 50 Hz. olan şebeke frekansı, 2 ve 6 kutuplu motorlardan
meydana gelen endüksiyon frekans değiştirici ile 100 ve 200 Hz. ye çıkarılabiliyor. Bilezikli asenkron motordan elde edilen 200 Hz. frekanslı
üe fazlı emk'leri 2 kutuplu bir asenkron motora uyguladığımızı kabul
fio x 900
edelim. Motorun senkron devir sayısı, ru = — ------- = 12000 d/d olur.
C, B i! ezik K Asenkron Motorların Dirençle Devirlerinin Ayarlanması *.
Sargılı rotorlu asenkron motorun rotor sargılarına ilâve edilen dirençler kaymayı artırır. Rotor sargılarına direnç ilâve ettikçe motorun
devri düşer. Motorun şebekeden çektiği enerjinin bir kısmı demir kayıpları ve stator sargılan bakır kaybı olarak çıktıktan sonra geri kalan
enerji rotora manyetik endüksiyon yolu ile aktarılır. Rotor sargılarına
dıştan ilâve edilen reostanın dirençlerinde ısı şeklinde enerji kaybı olur.
Şu halde, rotora verilen enerjinin bir kısmı dışarıya alınarak reostanın
dirençlerinde ısı şeklinde sarfedilmiş olur. Rotora verilen enerji dışarıya alındıkça rotorun devri düşer.
Yalnız, bilezikli asenkron motorlarda, üç fazlı reosta dirençleri ile
yapılan devir sayısı ayan, motorun verimini düşürür.
D. Asenkron Motorları Kaskat Bağlayarak Devir Sayısı Ayarı :
Şekil 10.4 de görüldüğü gibi, bilezikli asenkron motor ile kısa devre rotorlu asenkron motorun milleri akuple edilmiş ve mil üzerindeki
ortak yükü taşıyorlar. Bilezikli asenkron motorun stator sargılarına
R S T fazları bağlıdır. Bilezikli asenkron motorun rotor sargılarından
alınan üç uç kısa devreli asenkron motorun statoıuna uygulanmıştır.
Bilezikli asenkron motorun stator ve rotor sargıları arasındaki dönüştürme oranını bir kabul edelim.
I
E. Schrage Motor (Fırçalan kaydmla n Endüksiyon Motoru) :
l General Elektrik tarafından yapılan devir sayısı ayarlanabilen özel
itip endüksiyon motoruna "SCHRAGE MOTOR" veya "General Elekt I rik B T A Motor" adı verilir. Şekil 10.6 da Schrage motorun şeması gö I rülüyor.
Şekil 106 Schrage Motor (şırage motor)
a) Schrage Motorun Yapısı :
Bu motorun rotor oluklarına üç fazlı sargılar yerleştirilmiştir. Bu
sargılar normal asenkron motorların statorlarına yerleştirilen sargıların aynısıdır. Rotora yerleştirilen 3 fazlı sargılar yıldız veya üçgen bağlandıktan sonra üç ucu, rotor miline yerleştirilmiş olan üç bileziğe bağlanmıştır. Bu bileziklere sürtünen 3 fırça yardımı ile bu sargılara üç
fazlı şebeke uygulanır. Bu sargılara primer sargı da denir. Rotor oluklarmdaki üç fazlı sargıların üzerine, doğru akım endüvilerinde olduğu
gibi, endüvi sargılan (D. A. sargısı) yerleştirilir. Rotor milinin, bileziklerin bulunmadığı kısmına, dinamo endüvilerinde olduğu gibi kollektör yerleştirilmiştir, şekil 10.6 a ve b de görüldüğü gibi.
Rotor oluklarına yerleştirilen endüvi sargılarının (doğru akım sargılarının) uçları kollektör dilimlerine bağlanmıştır. Kısa'ca özetlersek, ro tor oluklarına üç fazlı alternatif akım sargıları ve D.A endüvi sargıları
yerleştirilmiştir. Rotor milinin bir tarafındaki 3 bileziğe 3 fazlı sargı
uçları, diğer taraftaki kollektöre de endüvi sargılarının uçları bağlan mıştır.
Rotordaki 3 fazlı sargıya primer sargı, endüvi sargısına da ayar
sargısı denir. Statora üç fazlı sargı yerleştirilmiştir. Her faz sargısının
uçları kollektör üzerindeki bir çift fırçaya bağlanmıştır. Kollektör üzerinde her faz için bir çift olmak üzere 3 çift fırça (6 fırça) vardır. Fırçalar üçer üçer iki metal halkaya yalıtılarak tutturulmuştur. Mekanik
bir düzenle, bu fırça gurupları birbirine zıt olarak kollektör dilimi üzerinde kaydırılabilir. Statora yerleştirilen 3 fazlı sargı, 3 fazlı rotor sar gıları gibidir. Stator sargılarına sekonder sargılarda denir.
b) Çalışması :
Üç fazlı alternatif akım, rotordaki 3 fazlı primer sargıya bileziklere
sürtünen fırçalarla uygulanır. 3 fazlı rotor sargılarından geçen üç fazlı
alternatif akımlar döner manyetik alan meydana getirirler, Rotordaki
endüvi sargısında şebeke frekansında (50 Hz) emk'ler döner manye tik alan tarafından endüklenir.
Statordaki 3 faz sargısının bağlı olduğu fırçaların her çifti kollektör üzerinde aynı dilime temas ederlerse, şekil 10.6 d de görüdüğü gibi,
faz sargılan kısa devre edilmiş olurlar. Rotorun meydana getirdiği döner
alan stator faz sargılarını (sekonder sargıyı) kestiği için, bu sargılarda
emk'ler endükler. Faz bobinleri fırçaların temas ettiği kollektör dilimleri
tarafından kısa devre edildiklerinden bu sargılardan akımlar geçer. Normal asenkron motorda rotorda olan kısa devre edilecek sargılar Şırage
(Schrage) motorda statorda, asenkron motordaki stator sargıları da,
sclırage motorda rotora yerleştirilmiştir.
Statordaki kısa devre edilmiş olan sargılardan geçen akımların meydana getireceği kutuplar, rotorun döner alan kutuplarını etkileyerek, rotorun döner alanın ters yönünde dönmesine sebep olur. Senkron hıza
yakın bir hızla dönen rotordaki döner alanın kutupları rotor üzerinde
duruyormuş gibi görülürler. Döner alanın kntaparının sabit olan sta tor sargılarını kesmesi, döner alanın devri ile rotorun devir sayısı ara sındaki fark (»kayma) kadardır. Dolayısıyle, stator sargılarında endüklenen emk'ler ve frekansları kaymaya bağlıdır. f g = S . fr.
Statorun her faz sargısının bağlı olduğu iki fırça birbirine zıt ola rak kollektör dilimi üzerinde kaydırıldıklarında (Şekil 10.6 c deki gibi),
bu iki fırça arasındaki dilimlere bağlı olan endüvi sargılarında cndükle nen emk'ler statorun faz sargılarına uygulanmış olur. Statorun faz sargılarına bağlı olan her çift fırça kollektör üzerinde sabit olarak durur lar, dönmezler. Rotor devir yönüne ters yönde senkron devirle dönen rotor
döner alanı, kollektördeki her çift fırça tarafından kayma devri ile
dönüyormuş gibi görülür. Dolayısıyle, bir çift fırçadan alınan emk fırçalar arasındaki kollektör dilim sayısına bağlıdır. Bu fırça emk'inin frekansı da kaymaya bağlıdır.
Şu halde, stator sargılarında endüklenen emk'lerin frekansı, kollektördeki her çift fırçanın arasındaki emk'in frekansına eşittir. Fır çalar vasıtası üe stator faz bobinlerine uygulanan emk'ler, bu faz bobinlerinde endüklenen emk'lerine eklenecek veya çıkarılacak yönde olabilirler. Bu iki emk aynı fazdadır. Fırça emk'i stator faz bobininin
emk'ine ekleniyorsa, stator sargılarından geçen akımlar artar. Dolayı sıyle motoruh devri yükselir.
Her çift fırçadan stator faz sargılarına uygulanan emk'ler, stator
sargılarmdaki emk'leri zayıflatacak yönde ise, stator sargılarından ge çen akımlar azalır. Bu durumu, bilezikli asenkron motor çalışırken ro tor sargılarına reostanın dirençlerini sokuşumuza benzetebiliriz. Schra ge motorun devir sayısı azalır.
Şu halde, schrage motor çalışırken fırçalan ileri ve geri yönde kaydırdığımızda, stator faz sargılarına uygulanan emk'leri azaltıp çoğalt tığımız gibi, fırça emk'ini stator faz emk'ine eklemiş veya çıkarmış oluyoruz. Buna göre motorun devir sayısı azalır veya yükselir. Devir sayısı senkron devir sayısının üstüne de çıkabilir. Genellikle Schrage motorlarda devir sayısı rp % 35 değiştirilebilir. Statordaki birin'ci faz sargısında endüklenen emk üe birinci faz fırçalan vasıtası ile kollektör dilimlerinden alınan emk aynı fazda veya 180° faz farklıdır. Bu iki emk'in
de frekansları aynıdır (kaymaya bağlıdır).
Schrage motoru çahşünrken, fırçalar en düşük devir durumuna getirilir ve üç fazlı şebeke emk'i rotor bileziklerine uygulanır. Schrage
motorlar genellikle 3 Hp ile 50 Hp gücünde yapılırlar. 150 Hp gütünde
schrage motorlar da yapılmıştır. 150 Hp den büyük güçler için diğer devir ayar metotları kullanılır.