Asenkron Motorların Yapısı Ve Özellikleri

'Genel Bilgi (Elektrik)' forumunda semyav5mitq tarafından 3 Aralık 2008 tarihinde açılan konu

  1. Sponsorlu Bağlantılar
    Asenkron Motorların Yapısı Ve Özellikleri konusu Asenkron Motorların Yapısı Ve Özellikleri


    Asenkron motorlar, endustride en fazla kullanilan elektrik makinalaridir. Çalışma ilkesi bakımından asenkron motorlara enduksiyon motorlari da denir. Asenkron motorların calismaları sırasında elektrik arkı meydana gelmez. Ayrica diger elektrik makinalarina gore daha ucuzlardir ve bakima daha az ihtiyac gosterirler. Bu ozellikler, asenkron motorlarin endustride en cok kullanilan motorlar olmalarina sebep olmustur. Asenkron makinalar endustride genellikle motor olarak calistirilirlar, fakat belirli kosullarin saglanmasi durumunda generator olarak da calistirilabilirler. Asenkron makinalari senkron makinalardan ayiran en buyuk ozellik, donme hizinin sabit olmayisidir. Bu hiz motor olarak calismada senkron hizdan kucuktur. Makinanin asenkron olusu bu ozelliginden ileri gelmektedir.

    Asenkron motorlar genel olarak stator ve rotor olmak uzere iki kisimdan yapilmislardir. Stator, asenkron motorun duran kismidir. Rotor ise donen kismidir. Asenkron motorun rotoru, kisa devreli rotor (sincap kafesli rotor) ve sargili rotor (bilezikli rotor) olmak uzere iki cesittir. Asenkron motor, rotorun yapim bicimine gore bilezikli ve kafesli asenkron motor olarak tanimlanir.

    Rotoru sincap kafesli asenkron motorun ve bilezikli asenkron motorun statoru ayni sekilde yapilmistir. Asenkron motorun statoru; govde, stator-sac paketleri ve stator sargilarindan olusmustur. Rotoru bilezikli asenkron motorun rotoru stator icinde yataklanmistir. Rotor mili uzerinde rotor sac paketi ve doner bilezikler bulunur. Rotor sac paketi uzerine acilmis oluklara rotor sargilari dosenmistir. Hemen hemen butun rotorlarda uc sargi (uc faz sargisi) bulunmaktadir. Bu sargilar genellikle yildiz; ender olarak ucgen baglanirlar. Bazi durumlarda rotorlarda, cift sargiya da (cift faz sargisi) rastlanmaktadir. Bu tur sargilar motor icinde V-devresi seklinde baglanirlar. İster cift, ister uc sargili olsun, sargi uclari rotor uzerinde bulunan doner bileziklere baglanir. Doner bileziklerle, akim devresi arasindaki baglanti komur fircalar yardimiyla saglanir. Sincap kafesli asenkron motorun ise rotor sac paketi oluklarinda sargilar yerine aluminyum yada bakirdan yuvarlak ve kanatcik seklinde cubuklar bulunur. Bu cubuklar her iki ucundan kisa devre bilezikleriyle elektriksel olarak kisa devre edilmistir.

    Asenkron motorun bircok ozel yapim turu vardir: Rotoru disarida, statoru icerde bulunan dis rotorlu asenkron motor, ayrica rotor sargisi bulunmayan kutlesel rotorlu asenkron motor, iki fazli asenkron motor, iki fazli servo motor, eylemsizlik momentinin cok kucuk olmasi istenen hallerde kullanilan ve rotoru aluminyum veya bakirdan bos bir silindir olan ferraris motoru vb. Kafesli ve bilezikli asenkron motor dahil, butun yapim turleri arasinda calisma ilkesi bakimindan fark yoktur.

    Sanayide ve diger bir cok alanda buyuk cogunlukla kullanilan kafesli tip yapimi en kolay, en dayanikli, isletme guvenligi en yuksek, bakim gereksinimi en az ve en yaygin, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakincasi kalkis momentinin nispeten kucuk, kalkis akiminin buyuk olmasidir. Bu sakincayi gideren akim yigilmali asenkron motorlarda kafes yuksek cubuklu, cift cubuklu gibi ozel bicimlerde yapilir. Cok kucuk ve kucuk guclerde yapilan tek fazli asenkron motorlar da genellikle kafes rotorludur.

    Bilezikli asenkron motorun yarari, ek direncler yardimi ile kalkis akiminin istendigi kadar azaltilabilmesi, kalkis ve frenleme momentinin arttirabilmesidir. Sebekelerin cok guclenmesi ile kalkis akimini sinirlamanin onemi azalmistir, fakat yuksek kalkis momenti ve uzun kalkis suresi bazi tahriklerde bilezikli asenkron motorun uygulamasini gerektirebilir.

    Asenkron Motorların Çalışma Şekli

    Asenkron motorun stator sargilarindan gecen akim magnetik doner alan uretir. Bu doner alanin etkisi altinda kalan rotor sargilari uzerinde alternatif gerilimler enduklenir. Rotor sargilari kisa devre edilmis ise, bu sargilar uzerinden gecen akimlar rotor doner alanini olusturur. Rotor doner alani ile stator doner alaninin karsilikli etkimesi sonucu rotor donmeye baslar.

    Bazi motorlarda stator icte, rotor dista bulunur. Ancak donen parca yine rotordur. Oto frenlerinin kontrol edildigi sistemlerde, bazi yuruyen merdivenlerde ve ozel aspiratorlerde kullanilan bu tur motorlar yukarida anlatilan asenkron motor prensibine gore calisir.

    Rotordan beslemeli motorlarda, icte bulunan rotor doner bilezikler uzerinden akim sebekesine baglanir. Buna karsin stator sargilari kisa devre edilmistir. Dogrudan dogruya akim sebekesinden beslenen rotor uzerinde bir doner alan olusur. Bu doner alan stator sargilari uzerinde enduksiyon nedeni ile bir akim ve bunun sonucu stator doner alanini ortaya cikarir. Ancak bu kez rotor kendi doner alaninin ters yonunde (lenz kurali) doner.

    Bilezikli Asenkron Motorlar

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

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

    Rotor doner alan yonunde donduruldugunde, rotor akiminin frekansi kuculmeye baslar. Bununla birlikte rotor sargisinin tepkin direnci : XL = 2.п.f.L azalir, ancak etkin direncte bir degisiklik olmaz. Bunun sonucu faz farki kuculerek motor kutuplarinin rotor kutuplarina uyguladigi dondurme momenti buyur. Rotor sargilarindaki akim ile gerilim arasinda, faz farki ne kadar kucuk olursa, dondurme momenti o kadar buyuk olur.

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

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

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

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

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

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

    Sincap Kafesli Asenkron Motorlar

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

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

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

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

    Asenkron Motorlarda Kayma

    Alternatif akim motorlarinda moment, biri stator uzerinde, digeri de rotor uzerinde olusan iki elektrik alaninin etkilesimi sonucu ortaya cikar. Sabit bir momentin uretilebilmesi icin, bu iki alaninin, motorun hava araliginda es zamanli (senkronize) bir durumda olmasi gerekir ve uretilen momentin buyuklugu aralarindaki faz farki ile belirlenir. Dengeli uc fazli bir sistemle beslenen uc fazli bir sargi duzgun bir sekilde donen bir alan meydana getirebilir. Endustriyel uygulamalarda kullanilan asenkron makinalarin cogu bu nedenle uc fazlidir.

    Asenkron motorlarda donen stator alani kisa devre edilmis rotor sargilarinda, ikisi arasindaki bagil hiza orantili bir frekansta akimlarin enduklenmesine neden olur. Motor bilezikli turden ise rotor uzerindeki sargi, sincap kafesli ise kafes, uc fazli bir sargidan beklenilen bir sekilde, rotor alani olarak adlandirilan bir ikinci alan olusturur. Rotor alaniyla stator alaninin hizlarinin toplaminin senkron hiza esit olmasi gerekir. Senkron hiz ile rotor hizi arasindaki fark kayma olarak bilinir. Yani rotor hizinin senkron hizina gore bagil hizi bize kaymayi verir. Kayma S sembolu ile gosterilir.
     

Bu Sayfayı Paylaş