6. ünite bir fazlı asenkron motorlar

6. ÜNİTE
BİR FAZLI ASENKRON MOTORLAR
KONULAR
1. Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Motorlar
2. Yardımcı Kutuplu (Gölge Kutuplu) Motorlar
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
6.1. Bir Fazlı Asenkron Motorlar
Üç fazlı motorlar, tek fazlı motorlardan daha iyi çalışma performansı olmasına
rağmen, çoğu zaman üç faz bulunmayabilir. Gücü 3 kW’ tan büyük olan motorlar
üç fazlı olarak çalıştırılır. Bir fazlı motorların çoğu küçük güçlü motorlardır. Bir fazlı
asenkron motorlar, küçük el tezgâhları ile buzdolabı, çamaşır makinesi, küçük su
pompaları, mikser, vantilatör, aspiratör, teyp, pikap, tıraş makinesi vb. yerlerde kullanılır.
6.1.1 Çalışma Prensibi
Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorlarda ana ve yardımcı sargı olmak üzere iki çeşit sargı bulunur. Ana sargı ile yardımcı sargı bir birine 900 açı farklı olarak
statora yerleştirilir. Ana sargı kalın telden çok sipirli (sarımlı) olarak yapılır ve stator
oluklarının 2/3 kaplar. Yardımcı sargı ise ince telden az sipirli (sarımlı) olarak yapılır.
Yardımcı sargılı motorların rotorları genelde sincap kafesli (kısa devre çubuklu) rotordur. Bir fazlı asenkron motorlarda yalnız ana sargı ile döner manyetik alan oluşmaz. Bu nedenle bir fazlı motorlarda ana sargının yanında bir de yardımcı sargı bulunur. Ana ve yardımcı sargılar birbirine paralel bağlanıp aralarında 900 elektriki açı
olacak şekilde oyuklara yerleştirilir.
Bu sargılara bir fazlı alternatif gerilim uygulandığında her iki sargıda da manyetik alanlar meydana gelir. Oyuklar arasında 900 elektriki açı olmasına rağmen sargılara uygulanan gerilimler aynı fazda olduğundan, meydana gelen manyetik alanlarda aynı fazda olacaktır. Bu nedenle iki sargıda meydana gelen manyetik alanlar
döner alan meydana getiremez. İki sargı manyetik alanları arasında bir faz farkı meydana gelmesini sağlamamız gerekir. Bunun içinde;
a. Sürekli olarak devrede kalan ana sargı kalın telli çok sipirli, ana sargıya
paralel bağlanan yardımcı sargı ise ince kesitli az sipirli olarak yapılır.
Yardımcı sargının sipir sayısı ana sargıya göre %25,iletken kesiti ise 1/3
veya 1/4 oranında daha küçüktür. Böylece ana sargının omik direncinin
küçük, endüktif reaktansının büyük olması ve akımın gerilimden 900
ye yakın geri kalması sağlanmış olur. Ayrıca uygulamada ana sargı alta
yardımcı sargı üste yerleştirilerek endüktif reaktansın daha da büyümesi
sağlanır.
b. Yardımcı sargıdan geçen akımın gerilimden ilerde olması içinde, yardımcı
sargıya seri olarak bir kondansatör bağlanır. Kondansatör sayesinde ana
ve yardımcı sargı akımları arasında 900’ lik faz farkı meydana gelir.
Şekil 6.1’de a-b-c-d anlarında stator sargılarından geçen akımların yönleri ve
bu anlarda meydana getirdikleri kutupların yerleri gösterilmiştir. ( d ) anından sonra
tekrar ( a ) anına dönülür. Statorun iki faz bobininden geçen iki fazlı alternatif akımın
167
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
bir periyotluk değişmesinde statorda meydana gelen (N-S) kutuplarının bir devir
yaptığı görülmektedir.
Şekil 6.1 Bir fazlı motorda döner alanın oluşması
Bu durumda motor sargılarına bir fazlı alternatif gerilim uygulandığında sargıların meydana getirdiği manyetik alanlar rotor kısa devre çubuklarını kestiğinde,
bu çubuklar üzerinde e.m.k indükler. Rotor çubukları her iki tarafından da kısa devre
edildiği için kısa devre akımları geçer ve rotorda bir manyetik alan oluşur. Stator
döner manyetik alanı, rotor döner manyetik alanını peşinden sürüklemesi sonucu
rotor döner.
6.1.2 Çeşitleri
Bir fazlı asenkron motor çeşitleri şunlardır:
• Yardımcı sargılı asenkron motorlar
• Direnç yol vermeli
• Kondansatör yol vermeli • Kalkış kondansatörlü motor
• Daimi kondansatörlü motor
• Kalkış ve daimi kondansatörlü motor
• Yardımcı kutuplu ( gölge kutuplu ) asenkron motorlar
• Relüktans Motorlar
6.1.3 Yardımcı Sargılı Motorlar
Yardımcı sargılı motorlar yardımcı sargıya bağlanan devre elamanlara göre çeşitlendirilir. Yardımcı sargı bulunmayan motorlarda motor milini hareket ettirmek
için elle hareket verilir. Yardımcı sargılı motorlarda miline yol vermek için dört çeşit
yöntem kullanılır.
168
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
6.1.4 Direnç Yol Vermeli Motor
Bu tip motorlarda yardımcı sargıya seri olarak bir direnç bağlanır. Direnç yardımıyla yardımcı sargı akımının gerilimden geri kalma açısı küçülmektedir. Ana sargı
akımı ise gerilimden 900 yakın geridedir. Sonuçta motor statorunda bir birinden
900 ‘ye yakın faz farkı bulunan iki manyetik alan oluşur. Bu manyetik alanların etkileşimi sonucu rotor dönecektir. Rotor devrini aldıktan sonra yardımcı sargı devreden
çıkartılır. Bu tip motorlar günümüzde pek kullanılmamaktadırlar (Şekil 6.2).
Şekil 6.2 Direnç yol vermeli motor
6.1.5 Kondansatörlü Motorlar
Kalkış Kondansatörlü Motorlar:
Kalkış kondansatörlü yardımcı sargılı motorlarda ilk kalkınma momenti tam yük momentinin 3,5 ila 4,5 katına kadar çıkabilir. Kalkış kondansatörlü motorların bir üstünlüğü de yardımcı sargıya seri bağlı kondansatör sayesinde motorun ilk kalkınmada
şebekeden çektiği akımın azalmasıdır.
Kalkış kondansatörlü motorlar, ilk kalkınmadan sonra yalnız ana sargı ile çalıştıklarından stator paketinden diğer kondansatörlü motor çeşitlerine göre daha
az güç elde edilir. Kalkış kondansatörlü motorların kalkınma momentleri yüksek olmasına rağmen verimleri düşüktür. Kalkış kondansatörlerinin kapasiteleri yüksektir.
Kısa süreli çalışma için tasarlanmış kondansatörlerdir. Kalkış kondansatörleri üç saniyeden fazla devrede kalmamalıdırlar (Şekil 6.3).
169
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Şekil 6.3 Kalkış kondansatörlü motor
Daimi Kondansatörlü Motor :
Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda uygun bir sargı ve kondansatör ile yardımcı sargı
sürekli devrede bırakılabilir. Yardımcı sargısı ve kondansatörü sürekli olarak devrede
olan motorlara daimi kondansatörlü motorlar denir. Bu motorlarda kullanılan kondansatörler devamlı devrede kalacak tipte olan metalik polipropilen film kondansatörlerdir. Bu motorlarda merkez kaç anahtarı yoktur (Şekil 6.4).
Bu sebepten daha az bakıma ihtiyaç duyar. İlk kalkınma momentleri biraz
düşüktür. Daimi kondansatörlü motorlar çok sessiz ve düzgün çalışır. Genellikle vantilatör, aspiratör vb. gibi sessiz çalışmanın arzu edildiği yerlerde kullanılır.
Şekil 6.4 Daimi kondansatörlü motor
170
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Kalkış ve Daimi Devre Kondansatörlü Motor :
Motorun ilk kalkınma anında büyük kapasiteli kondansatöre ihtiyaç vardır. Motor
normal devrini aldıktan sonra daha küçük kapasiteli kondansatörde yeterlidir. Kalkış
kondansatörü ilk kalkınma anında devrededir. Motor normal devrinin % 75 aldığında merkez kaç anahtarı kalkış kondansatörünü devreden çıkartır. Kalkışını tamamlayan motor daimi kondansatörlü motor gibi çalışır. Kalkış ve daimi devre kondansatörlü motorlar, en iyi kalkış ve işletme değerlerinin elde edildiği motorlardır .
6.2. Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Motorlar
6.2.1. Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Motorların Çalışması
Yalnız ana sargısı olan bir motora bir fazlı EMK uygulandığında ana sargıdan
geçen akım, düzgün bir döner alan meydana getirmez. Yardımcı sargılı motorların
kısa devreli rotorlarının dönebilmesi için stator sargılardan geçen akımların düzgün
bir döner alan meydana getirmesi gerekir.
Yalnız ana sargı ile döner alan oluşmayacağı için yardımcı bir sargıya ihtiyaç
vardır. Her iki sargıda da faz farkı yok ise yine bir döner alan oluşması söz konusu
değildir. Şekil 6.5’de görüldüğü gibi rotor oluklarına 90° faz farklı olarak iki faz bobini
yerleştirdiğimizde iki kutuplu, iki fazlı en basit sargı elde edilmiş olur.
Şekil 6.5 İki fazlı alternatif akımın değişim eğrileri ve iki fazlı döner alan oluşumu
171
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Stator sargılarına iki fazlı alternatif akım uygulandığında şunlar oluşur:
Şekil 6.5.a: 1 numaralı bobinden akım geçmektedir. II numaralı bobinde ise
akımın değeri sıfırdır. Statorda yönü sağdan sola doğru olan bir alan meydana gelir.
Şekil 6.5.b: Her iki bobinden de pozitif yönde akım geçmekte ve bu anda manyetik alan, bu akımlara uyarak şekil 1. 1. a’ya göre sağa doğru kaymaktadır.
Şekil 6.5.c: (90° de) I faz sıfır, II faz (+) maksimum değerdedir ve alan yönü aşağıdan yukarı doğru olur.
Şekil 6.5.d: (180° de) II faz sıfır, I faz (-) maksimum değerdedir ve alan yönü
soldan sağa doğru olur.
Şekil 6.5. e: (270° de) I faz sıfır, II faz (-) maksimum değerdedir ve alan yönü
yukarıdan aşağıya doğru olur.
Şekil 6.5’de görüldüğü gibi stator alanı, alternatif akımın alanına uyarak dönmektedir. Bu bakımdan bu alana iki fazlı döner alan adı verilir.
Sonuç olarak iki fazlı stator sargılarından geçen iki fazlı alternatif akımlar
düzgün bir döner alan meydana getirir. Bu, üç fazlı alternatif akımın üç fazlı stator
sargılarından geçince meydana getirdiği döner alana benzer. Statorun ortasındaki
sincap kafesli (kısa devreli) rotor döner alanın etkisi ile dönmeye başlar. Döner alan
rotorun kısa devre çubuklarını keserek çubuklarda EMK’ler indükler. Kısa devre çubuklardan indükleme akımları geçer ve rotorda manyetik alan meydana gelir. Rotor
kutupları, stator döner alanın kutupları tarafından çekilir ve rotor, döner alanın yönünde dönmeye başlar. Yalnız ana sargısı bulunan bir fazlı motorun yol alabilmesi
için ilk hareketin verilmesi gerekir.
6.2.2. Yardımcı Sargıyı Devreden Ayırma Nedenleri
Motorun ilk kalkınması anında yardımcı sargı, ana sargının manyetik alanını
destekleyecek yöndedir. Fakat rotor devri, normal devrine yaklaştıkça bu kez yardımcı sargı hem ana sargı hem de rotor sargısı üzerinde ters etki yapar. Motorun
normal çalışmasını engellemesi nedeniyle yardımcı sargı devreden çıkartılır. Eğer
motor, normal devrine ulaştığı hâlde yardımcı sargı devreden çıkartılmazsa ince kesitli yardımcı sargıdan fazla akım geçeceğinden sargılar ısınır ve bir süre sonra da
yanar.
6.2.3. Yardımcı sargının yol verme paket şalteri ile devreden çıkarılması
Start konumunda bir fazlı motorun ana ve yardımcı sargısı paralel bağlanır.
Yardımcı sargı devrede iken motor yol alır. Elimizi mandaldan çektiğimizde yardım-
172
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
cı sargı devresindeki kontak açılacağından yardımcı sargı devre dışı kalır. Bu şalter,
kullanılırken dikkat edilecek husus, mandal çevrilerek start(başlama) konumuna girildiğinde elin mandaldan hemen çekilip şalterin (1) konumuna getirilmesidir.
Paket şalter ile yol vermenin bazı sakıncaları:
• Paket şalter bulunan devrede enerji kesildiğinde devre, kapalı
kalacağından enerji tekrar geldiğinde alıcılar kontrolsüz çalışır.
• Paket şalter ile birden fazla yerde kumanda yapılamaz.
• Paket şalter devrelerine motor koruma röleleri bağlanamaz.
• Yardımcı sargıyı devreden çıkarma zamanı kişinin insiyatifinde olduğundan
ideal bir çalışma gerçekleşmez.
Yardımcı sargının manyetik (yol verme) röle ile devreden çıkarılması:
Kapalı tip soğutma cihazlarında merkezkaç anahtarın tamiri için kompresörün açılması gerekir. Bu yerlerde yardımcı sargının devreden ayrılması işlemi, manyetik röle
ile yapılabilir. Manyetik röle motorun dışında olduğu için bozulduğunda değiştirilmesi kolaydır.
Motor dururken manyetik röle kontakları açık konumda ve röle bobini ana sargıya seri bağlıdır. Motora gerilim uygulandığında yalnız ana sargı üzerinden akım
geçecek, bu akım rotoru döndüremeyecektir. Rotor dönemeyince ana sargının çektiği akım artar. Bu akım röle bobininden de geçeceğinden bobinde oluşan manyetik
alan artarak nüveyi hareket ettirir.
Kontaklar kapanarak yardımcı sargıyı devreye alır, motor yol almaya başlar.
Motor yol aldıkça ana sargı akımı düşeceğinden röle bobininden geçen akımda azalır. Nüve ilk konumuna döner, kontakları açar, yardımcı sargıyı devreden çıkarır. Motor yalnız ana sargı ile çalışmasına devam eder.
Triyaklı devreyle yardımcı sargının devreden çıkarılması:
Devreye A.C. uygulanınca ilk önce ana sargıdan akım geçer. Ancak motorun rotoru
dönemez. Rotor dönmeyince ana sargının çektiği akım yükselir. Akımın yükselmesi,
ana sargıya seri bağlı durumdaki ayarlı direnç (P) üzerinde oluşan gerilimi yükseltir.
Ayarlı direncin geriliminin yükselmesi, triyakın geytinin tetiklenmesine neden olarak yardımcı sargıdan akım geçmesini sağlar. İşte bu sırada rotor döner. Ana sargının
çektiği akım normal düzeyine iner. Ana sargının akımının normal düzeye inmesi, pot
üzerindeki gerilimin düşmesine yol açar. P’nin geriliminin düşmesi, triyakı kesime
sokar ve yardımcı sargı devreden çıkar.
Devrede ana sargıya seri bağlı olarak kullanılan ayarlı direncin gücü, ana sargının gücüne yakın değerde seçilir. Bu yöntem uygulamada yaygın değildir.
173
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
6.2.4. Yardımcı Sargılı Motorların Çeşitleri
6.2.4.1. Yardımcı sargılı bir fazlı motorlar
Şekil 6.6’da yardımcı sargılı bir fazlı asenkron motorun yol alma sırasındaki ana
sargı (esas sargı) veya yardımcı sargı çalıştırıldığında momentin düşük olduğu ve
esas sargı ile yardımcı sargının beraber çalıştırıldığında ise momentin yüksek olduğu görülecektir.
Şekil 6.6 Merkezkaç anahtarlı yardımcı sargılı motor
Kullanıldığı yerler:
Bu motorlar, genel olarak 0,05 – 0,33 HP aralığında güç momenti gerektiren çok sık
başlatma-durdurma gerektirmeyen ve yol alma momenti düşük olan yüklerde kullanılır. El aletleri, çamaşır makinesi, buzdolabı, brülör, kurutucu, aspiratör, pompa vb.
küçük uygulamalar bu motorun başlıca kullanım alanlarıdır.
6.2.4.2. Yardımcı sargılı ve kalkış kondansatörlü bir fazlı
motorlar
Bir fazlı yardımcı sargılı motorun kondansatörlü olanıdır. Yardımcı sargıya bir
kondansatör seri olarak bağlanırsa yardımcı sargıdan geçen akım kondansatörün
etkisi ile gerilimden ileride olur. Şekil 6.7’de prensip şeması verilen yardımcı sargılı
ve kalkış kondansatörlü 1 fazlı asenkron motorun bağlantı şeması görülmektedir.
Bu tip motorlar, bir fazlı yardımcı sargılı motorun yardımcı sargısına bir kondansatörün seri bağlanmasıyla oluşur. Kalkınma süresince ana ve yardımcı sargı birlikte
çok yüksek başlama momenti üretir. Motor, yeterli hıza ulaştıktan sonra merkezkaç
anahtarı açılarak yardımcı sargı ve kondansatör devre dışı bırakılır. Bu aşamadan
sonra sadece ana sargı, moment üretmeye devam eder. Yardımcı sargının devreden
çıkmasıyla moment bir miktar düşerek kararlı duruma geçer.
174
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Kullanıldığı yerler:
Bu motorlar, yüksek başlama momenti gerektiren uygulamalarda tercih edilir ve
120 W ile 7,5 KW aralığındaki güç değerlerinde imal edilir. Kompresörler, büyük vantilatörler, pompalar ve yüksek ataletli yükler başlıca kullanım alanlarıdır.
Şekil 6.7: Yardımcı sargılı ve kalkış kondansatörlü bir fazlı asenkron motorun prensip şeması
6.2.4.3. Yardımcı sargılı ve daimi kondansatörlü bir fazlı
motorlar
Şekil 6.8: Yardımcı sargılı ve daimi kondansatörlü bir fazlı asenkron motorun prensip şeması
Şekil 6.8’de prensip şeması verilen yardımcı sargılı ve daimi kondansatörlü bir
fazlı asenkron motorun şekli görülmektedir.Bu motorlarda santrifüj anahtar yoktur.
İlk kalkınma momenti, tam yük momenti civarındadır. Burada kullanılan kondansatör hem yol alma momentini biraz yükseltir hem de çalışma anında güç kat sayısını
l’ e yaklaştırır. Daimi kondansatörlü motor, çok düzgün ve sessiz çalışır.
175
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Santrifüj anahtarın olmamasından dolayı daha az bakıma ihtiyaç gösterir. Genellikle vantilatör, aspiratör, brülörlerde ve sessiz çalışmanın arzu edildiği yerlerde
bu motorlar kullanılır. Bu tip motorlar, bir fazlı yardımcı sargılı motorun yardımcı
sargısına bir kondansatörün seri bağlanmasıyla oluşur. Kalkınma süresince ana ve
yardımcı sargı, birlikte çok yüksek başlama momenti üretir.
Kullanıldığı yerler:
Bu motorlar yüksek başlama momenti gerektiren uygulamalarda tercih edilir ve 120
W ile 3 KW aralığındaki güç değerlerinde imal edilir. Kompresörler, büyük vantilatörler, pompalar ve yüksek ataletli yükler başlıca kullanım alanlarıdır.
6.2.4.4. Yardımcı sargılı, kalkış ve daimi kondansatörlü bir fazlı
motorlar
Şekil 6. 9’da prensip şeması verilen yardımcı sargılı, kalkış ve daimi kondansatörlü bir fazlı asenkron motorun senkron hız-moment karakteristiğinde sadece
devamlı kondansatörlü çalıştırıldığında momentin düşük olduğu ve yol alma kondansatörü ile beraber çalıştırıldığında ise kalkış momentinin yüksek olduğu görülür.
Ayrıca kalkış kondansatörü, devre dışı kaldıktan sonra moment düşmektedir.
Şekil 6.9: Yardımcı sargılı, kalkış ve daimi kondansatörlü bir fazlı asenkron prensip şeması
Bu tip motorlarda yardımcı sargı ve ona seri bağlı kondansatör, motorun çalıştığı süre içerisinde sürekli devrede kalır. Kalkınma momentleri düşüktür ve güç kat
sayısı yüksektir.
Bu motorlar, özel amaçlı yerlerde kalkınma momentinin düşük, normal yük
momentinin yüksek olduğu yerlerde kullanılır. 0,001 HP ile 0,75 HP aralığındaki güçlerde üretilir. Bu motorun en önemli özelliği sessiz çalışmasıdır.
176
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Kullanıldığı yerler:
Hastane, stüdyo, fabrikaların sessiz çalışılması gereken bölümleri gibi sessiz çalışmanın gerekli olduğu uygulamalarda bu motor tercih edilir.
6.2.5. Devir Yönünün Değiştirilmesi
Motorun dönüş yönünü değiştirmek için ana veya yardımcı sargıdan herhangi
birinin uçları yer değiştirilir. Bu sargıların herhangi birinin uçlarının yer değiştirmesiyle stator alanının dönüş yönü ters çevrilir. Sonuç olarak da rotorun dönüş yönü
değiştirilir.
Aspiratör, vantilatör, kompresör, küçük çamaşır makinesi gibi motorlar daima
bir yönde döner. Bu nedenle sargı uçları, stator içinde bağlanarak dışarıya üç uç çıkartılır. Uçlardan ikisi ana sargı, diğeri ise yardımcı sargı ucudur ve bu uç, santrifüj
anahtara bağlanır. Devir yönü sık sık değiştirilen motorlarda ise klemens tablosuna
dört uç çıkartılır.
Devamlı sağa ve sola çalışan tezgâhlarda, motorun devir yönünü değiştirmek
için devir yönü değiştirme şalteri kullanılır.
6.2.6. Bir Fazlı Motorlarda Devir Ayarı
Üç fazlı asenkron motorlarda olduğu gibi yardımcı sargılı motorların devir sayıları, kutup sayılarına ve şebeke frekansına bağlıdır.
Ayrıca gerilimi değiştirerek devir ayarı yapılabilir. Ancak Md = KxU2 formülünden de görüleceği gibi motorun momenti gerilimin karesi ile doğru orantılıdır.
Gerilim azaltılırsa moment de azalır. Momentin düşmesinde sakınca olmayan uygulamalarda bu yöntem kullanılabilir. Yardımcı sargılı motorların boştaki devir sayıları
ile tam yük altındaki devir sayıları %2, 5 ile %5 arasında değişir. Bunun için üç fazlı
asenkron motorlarda olduğu gibi bu motorların da devirleri sabittir.
Kutup sayısının değiştirilmesi:
iki devirli yardımcı sargılı motor elde edebilmek için iki ayrı ana sargıya ve iki ayrı
yardımcı sargıya ihtiyaç vardır. Örneğin, statora 4 kutuplu ana ve yardımcı sargılar
yerleştirildikten sonra 2 kutuplu ana ve yardımcı sargılar yerleştirilir. Böylece İki değişik devir elde edilir.
Frekans değiştirici ile bir fazlı motorun devir ayarı:
Bir fazlı motorlar 0 ile 650 Hz arasındaki frekanslarda çalıştırılarak geniş aralıklı bir
devir ayarı imkânı vardır. Bir fazlı motorlar, küçük güçlü olarak yapıldıklarından devir
ayarı problemi üç fazlı olan motorlara göre daha az ve frekans değiştirici ile bir fazlı
177
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
motor devir ayarı masraflıdır. Bu nedenle bir fazlı motorlarda frekans değiştirici ile
devir ayarı kullanılmamaktadır.
6.2.6.1. Yardımcı Sargılı Motorlarda Devir Ayarı
Ön dirençlerle devir sargısının değiştirilmesi:
Çok küçük güçteki bir fazlı motorlarda bazen statora seri bağlanan dirençle devir
ayarı yapılır. Ancak yaklaşık olarak düşen gerilimin karesi İle motorun devrilme ve
kalkış momenti düşer. Bu nedenle bu tür devir ayarı kullanılmamaktadır.
Uygulanan gerilimin düşürülmesi:
Yük altında çalışan bir yardımcı sargılı motora uygulanan gerilim düşürülürse motorun döndürme momenti, uygulanan gerilimin karesine bağlı olarak azalacaktır.
Döndürme momentinin azalması, motorun devrinin düşmesine, kaymanın büyümesine neden olur. Kaymanın artması, rotordaki bakır kayıplarının artmasına sebep
olduğu hâlde, küçük motorlarda bu kayıp ihmal edilebilir (Rotor bakır kaybı önemsenmeyecek bir değerdedir.). Bu da motorun devrinin düşmesine neden olur.
6.2.7. Yardımcı Sargılı Motorların Kullanma Alanları
Yardımcı sargılı motorların çok geniş bir kullanma alanı vardır. Bir fazlı motorlar içinde en büyük güçlü olarak bu motorlar yapılır. En büyük yardımcı sargılı motor
1,5 - 2 Hp gücündedir. Yardımcı sargılı motor çeşitlerine göre kullanım alanları şunlardır:
• Yardımcı sargılı motorların kullanım alanları: Aspiratörler, üfleyici motorlar,
bulaşık makinesi gibi düşük veya orta dereceli yol alma momenti gereken
yerlerdir.
Resim 6.1 Aspiratör ve üfleyici motorları
• Yardımcı sargılı ve kakış kondansatörlü motorların kullanım alanları:
Kompresör, pompa, vinç, buzdolabı, çamaşır makinesi gibi yol alması zor
178
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
olan yerlerdir.
Resim 6.2 Klima ve buzdolaplarında kullanılan kompresör motoru
• Yardımcı sargılı ve daimi kondansatörlü motorların kullanım alanları:
Aspiratör, üfleyici motorlar, pompa gibi az gürültülü yerlerdir.
• Kalkış ve daimi kondansatörlü motorların kullanım alanları: Kompresör,
pompa, üfleyici motorlar gibi az gürültü ve yüksek moment gerekli
yerlerdir.
Şekil 6.10 Buzdolabı kompresör motoru ve motor devre şemaları
179
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Kontaktör yardımı ile bir yönde sürekli çalıştırma:
Şekil 6.11 Bir fazlı asenkron motorun sürekli çalışma güç ve kumanda şeması
Bir fazlı yaylı paket Şalter ile bir yönde sürekli çalıştırma:
Şekil 6.12 Bir fazlı asenkron motorun sürekli çalışma diagramı ve şeması (yaylı paket şalter ile)
180
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Enversör paket Şalter yardımı ile devir yönü değişimi :
Şekil 6.13 Bir fazlı asenkron motorun devir yönünün değiştirilmesi (enversör paket şalter yardımı ile)
6.2.8. Merkezkaç Anahtar
Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda, motor kalkınırken yardımcı sargıyı devrede tutan normal devrinin %75’ine ulaştığında yardımcı sargıyı devreden ayıran
anahtara merkezkaç veya santrifüj anahtar denir (Resim 6.4 ve Resim 6.5).
181
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Resim 6.3 Merkezkaç anahtarı hareketli parça ve kontağı
6.2.8.1. Çalışma Prensibi
Merkezkaç anahtarı isminden de anlaşılacağı gibi merkezkaç kuvvetinin etkisiyle çalışır. Dairesel hareket yapan her cismi merkez dışına itmeye çalışan bir
kuvvet vardır. Bu kuvvete merkezkaç kuvveti denir. Motor çalışmaz iken merkezkaç
anahtarın kontakları kapalıdır ve yardımcı sargıyı devreye sokar. Motor çalışmaya
başladığında devir sayısı artıkça merkezkaç kuvvetinin etkisi de artar. Motor normal
devrinin %75’ine ulaştığında hareketli kısım merkezkaç kuvvetinin etkisiyle dışarı
doğru çekilerek kontak üzerindeki basıncı kaldırır. Bu sırada kontak açılarak yardımcı sargıyı devreden çıkartır.
Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda yardımcı sargıyı devreden çıkartmak için
en çok kullanılan yöntem merkezkaç anahtarıdır. Yapısı basit sağlam ve kullanışlıdır.
Tek olumsuz yanı herhangi bir arıza sonucu, merkezkaç anahtarının kontrol edilmesi
için motorun sökülmesi gerektiğidir. Kullanılan diğer ayırma elemanları motorun dışında yer alır. Herhangi bir arızada kontrol işlemi için motoru sökmeye gerek yoktur.
6.2.8.2. Yapısı
Merkezkaç anahtarı iki kısımdan meydana gelir. Duran kısmı motor arka kapağında, hareketli kısmı ise rotor üzerindedir. Hareketli kısmı bir göbek sacı, bir itme
bileziği, iki adet palet ve iki adet yaydan oluşur. Duran kısım ise motorun arka kapağına monte edilmiş kontaktan meydana gelir.
Merkezkaç anahtarının hareketli kısmı arka rulmandan önce arka milin tırtıklı
yerine monte edilir. Göbek sacı ile itme bileziği mil üzerine monte edilir. Göbek sacı
ile itme bileziği arasına ikişer adet palet ve yay takılır. Kontak motorun arka kapağına monte edilir. Normal durumda merkezkaç anahtarının itme bileziği kontağa
bastığından, kontak kapalıdır (Resim 6.7). Merkezkaç kuvveti ile itme bileziğinin çekilmesini sağlayan hız değerini etkileyen elemanlar, paletler ve yaylardır (Resim 6.6).
Kullanılacak palet ve yaylar motorun hız değerine uygun seçilmelidir.
182
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Resim 6.4/A Hareketli kısım parçaları ve anahtarının kontağı
Resim 6.5 Merkezkaç anahtarının rotor üzerindeki hareketli parçaları
Merkezkaç anahtarının arka kapağında bulunan kontaklar değişik yapı şekillerinde yapılabilmektedir (Resim 6.9).
Resim 6.6 Merkezkaç anahtarında kullanılan çeşitli kontak yapı tipleri
183
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
6.2.8.3. Çeşitleri
Merkezkaç anahtarları kullanılacak motorun devir sayısına göre değişmektedir. Motor hızına bağlı olarak merkezkaç kuvvetinin yaptığı etki de değişmektedir.
Bu sebepten merkezkaç anahtarlarda devir sayısına göre kullanılacak yaylar ve paletlerde değişir. Genel olarak hıza göre merkezkaç anahtarları şu şekilde sınıflandırılır.
• 2 kutuplu ( 3000 d/d ) motorlarda kullanılan merkezkaç anahtarları
• 4 kutuplu ( 1500 d/d) motorlarda kullanılan merkezkaç anahtarları Resim 6.7: 3000 devirde kullanılan yaylar ve kullanılan palet
Resim 6.8/A: 1500 devirde kullanılan yaylar ve paletler
Resim 6.8’de görüldüğü gibi 4 kutuplu ( 1500 d/d) motorlarda kullanılacak
merkezkaç anahtarının paletlerine ağırlıklar konmuştur. Böylece merkezkaç kuvvetinin etkisiyle daha erken bir devirde kontakların açılması sağlanmıştır.
• 6 kutuplu ( 1000 d/d) motorlarda kullanılan merkezkaç anahtarları
Kullanılan parçalar 1500 devirde kullanılanlarla aynıdır. Sadece yaylar
farklılık gösterir. Ayrıca motorun gövde büyüklüğüne göre de merkezkaç
anahtarları büyük boy ve küçük boy olmak üzere iki çeşittir.
184
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
6.3 Yardımcı Kutuplu (Gölge Kutuplu)
Motorlar
6.3.1. Gölge Kutuplu Motorlar
Gölge kutuplu motorlar küçük güçlü motorların en ucuzu ve en basit yapılı
olanıdır. Genellikle 100 Watt’ a kadar olan güç uygulamalarında kullanılır. Başlama
momenti güç katsayısı ve verimi düşüktür. Motorun devir yönü değiştirilemez.
6.3.1.1. Yapısı
Stator:
Resim 6.9’da yardımcı kutuplu motorun iki tipi görülüyor. Bu motorlarda statorlar
çıkıntılı kutupu olarak saç paketlerinden yapılırlar. Kutupların birer kenarlarına yarık
açılmış ve buraya bakır halkalar takılmıştır. Çıkıntılı kutuplara bobinler yerleştirilir.
Resim 6.9: Stator
Rotor:
Yardımcı kutuplu motorların rotorları kısa devreli rotorlardır. Üç fazlı asenkron motorun kısa devreli rotorundan hiçbir farkı yoktur.
Resim 6.10 Gölge kutuplu motorun yapısı
185
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
Resim 6.11: Rotor ve kapaklar
6.3.1.2. Motorun Çalışma Prensibi
Yardımcı kutuplu motorun stator sargıların a1 fazlı alternatif emk uyguladığımızda sargılardan sinisoidal akım geçer. Bu akım dalgalı bir manyetik akı meydana
getirir. Stator sargılarından geçen akım yön değiştirince, manyetik akıda akıma bağlı
olarak yön değiştirir. Yardımcı kutuplu motorun bir kutbunu ele alarak, akımın yarım
periyotluk değişmesinde kutbun manyetik akısındaki değişiklikleri inceleyelim. Kutbun meydana getirdiği manyetik alanın değişimi şekil 6.14’te görülüyor.
Kutup bobininden geçen akım 0’dan pozitif maksimuma yakın (a) değerine
doğru artarken, kutbun manyetik akısıda artacaktır. Artan manyetik akı, bakır halka
üzerinde bir emk endükler, buda bakır halkadan endükleme akımının geçmesine
sebep olur. Lenz Kanununa göre, bakır halkadan geçen endükleme akımı kendisini
meydana getiren manyetik akının artışına engel olacak şekilde (yani zıt yönde) manyetik akı meydana getirir. Yardımcı kutbu meydana getiren bakır halkanın bulunduğu kutup parçasındaki manyetik akı zayıflamış olur. Kutup yüzeyinde manyetik
akının düzgün dağılışı bozulduğu için manyetik akı ekseni kutbun bir tarafına doğru
kaymış olur (Şekil 6.14 A).
Kutup bobininden geçen akım a ve b arasında maksimuma çok yakındır. Bu
kısımda akımdaki değişme çok küçüktür. Kutbun meydana getireceği manyetik akıda çok az değişecek yani akı sabit kalacaktır. Sabit manyetik alan içinde kalan bakır
halkada hiçbir emk endüklenmez ve bakır halkadan geçen akım sıfır olur. Bakır halkanın etkisi olmayınca, manyetik akı kutup yüzeyine düzgün olarak yayılır. Manyetik
akının ekseni kutbun ortasına doğru kayar. Şekil 6.14 B’de bu durum görülüyor.
Şekil 6.14 C’de görüldüğü gibi maksimum değeri geçmiş olan akım azalarak sıfıra düşer. Kutbun manyetik akısıda azalmaya başlar. Manyetik akının azalması bakır
186
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
halkada bir emk endükler ve bakır halkadan endükleme akımı geçer. Bakır halkadan
geçen endükleme akımının meydana getireceği manyetik akının yönü, azalan kutup akısının azalmasını önlemek için kutup alanı ile aynı yöndedir.
Bu durumda bakır halkanın bulunduğu kutup yüzeyinde manyetik alanın yoğunluğu artar. Böylece, manyetik akının ekseni bakır halka (yardımcı kutup) tarafına
doğru kayar. Kutup bobininden pozitif yarım peryotluk akım geçince, N kutbu meydana geldi ve manyetik akı kutup yüzeyinde bakır halkaya doğru kaydı. Bobinden
akımın negatif yarım peryodu geçerse, S kutbu meydana gelir ve manyetik akı yine
kutup yüzeyinde kutbun bir tarafından bakır halkaya doğru kayar.
Şekil 6.14 Kutup bobininden geçen akıma göre meydana gelen manyetik akının değişimi
Şu halde, akım yön değiştirdikçe kutup değişiyor (N ise S kutbu oluyor) yalnız,
manyetik alanın kutup yüzeyinde kayması hep aynı yönde bakır halkaya (yardımcı
kutba) doğru olur. İki kutbun ortasındaki kısa devreli rotor çubukları üzerinde değişen manyetik akı emk’ler endükler ve kısa devreli rotor çubuklarından da indükleme
akımları geçer. Rotor manyetik alan meydana getirir.
Kutup yüzeyinde manyetik akının kayması rotorun bir tarafındaki kutupta bir
yöne ise, rotorun diğer tarafındaki kutupta ise ters yöne doğrudur. Manyetik akının
kutup yüzeyinde kayması sanki kutup dönüyormuş gibi rotor üzerinde bir etki yapar. Meydana gelen döndürme momentinin etkisi ile rotor manyetik akının kayma
yönünde, yani yardımcı kutuplara doğru, dönmeye başlar.
Kullanıldığı Yerler: Yapısının basitliği, boyutunun küçüklüğü ve ucuz olmasından dolayı küçük güç ve kalkınma momenti gerektiren aspiratör, saç kurutma makinesi,
elektrikli ısıtıcı ve oyuncaklar gibi birçok uygulamada yaygın olarak kullanılır.
187
1. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI
ELEKTRİK MAKİNALARI VE LABORATUVARI
DEĞERLENDİRME SORULARI
Aşağıdaki cümlelerin başında boş bırakılan parantezlere, cümlelerde
verilen bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
1. ( ) Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda, yardımcı sargının görevi kalkınma
momentini artırmaktır.
2. ( ) Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda kondansatör kullanılarak ana sargı ile
yardımcı sargı arasında faz farkı oluşturulur.
3. ( ) Bir fazlı motorlarda en fazla görülen arıza kalkış kondansatörünün açık
devre olması sebebiyle, motorun fazla akım çekerek yanmasıdır.
4. ( ) Bir fazlı kalkış kondansatörlü motorların kalkınma momentleri düşüktür.
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere getirilecek bilgilerin bulunduğu
seçeneği işaretleyiniz.
5. Merkezkaç anahtarı yardımcı sargıya ……………. bağlanır.
6. Merkezkaç etki ile itme bileziğinin çekilmesini sağlayan hız değerini etkileyen
elemanlar ……………….. ve ………………dır.
7. Merkezkaç anahtarının duran kısmını motor kapağında bulunan …………..
oluşturur.
8. Merkezkaç anahtarının kontakları normalde ( motor dururken ) …………….dır.
9. Yardımcı sargıyı devreden ayırmak için en çok kullanılan yöntem ............
anahtarı kullanmaktır.
188