elektrik - hsk.com.tr filebasit bir elektrik motoru temelde manyetik alan de - ğişimlerinden...

1

teknik bülten 04 • Şubat 2011

lektrik motorları, elektrik enerjisini meka-nik enerjiye dönüştüren aygıtlardır. elekt-rik motoru biri sabit (Stator) ve diğeri ken-

di çevresinde dönen (Rotor ya da Endüvi) iki ana parçadan oluşur. Bu ana parçalar, elektrik akımını ileten parçalar (örneğin: sargılar), manyetik akıyı ileten parçalar ve konstrüksiyon parçaları (örneğin: vidalar, yataklar) olmak üzere tekrar kısımlara ayrılır. Basit bir elektrik motoru temelde manyetik alan de-ğişimlerinden faydalanarak çalışır. Elektrik motorla-rının temel gruplama yöntemlerinden biri yukarıda görünmektedir.

DOĞRU AKIM (DC) MOTORLARI

Hareketleri düzgün, kesin ve güçlüdür. Hızları ko-laylıkla değiştirilebilir; ama bunlar çalışırken kıvıl-cım çıkarır. Eğer bir motor hem sık sık durup çalışa-cak, hem hassas hız ayarlarına elverişli olacak hem de yük altındayken ani frenlemeler yapacaksa, böy-le bir motorun seçimi kolay değildir. Bu koşullar, en yüksek verimin istendiği uygulamalarda aranır. Bu durumda, güçleri onlarca megawatta ulaşan doğru akım motorları kullanılır.Bu tip motorun en büyük kusuru, bir kolektörü akımla besleyebilmek için fırçaların kullanılması zo-

Teknik BültenNo: 4

ŞUB

AT

20

11

elektrik

E runluluğudur. Fırçalar bu işi kolektöre sürtünerek gerçekleştirir, dolayısıyla da kolektörü hem aşındırır, hem de kıvılcım üretir. Bu nedenle doğru akım mo-torları tümüyle kapalı bir çerçevenin içinde bulun-durulur ve içeriye toz veya nem girmesine izin ve-rilmez. Akaryakıt deposu gibi patlama tehlikesinin bulunduğu yerlerde bu tip motorlar kullanılmaz. Buna karşılık, doğru akım motorlarının çok geniş bir çalışma düzenine sahip olma gibi bir üstünlüğü var-dır. Bu motorların hızı, bağıl değer olarak 1 ile 300 arasında değişebilir, oysa aynı güçteki bir asenkron motorun çalışma aralığı üç kez daha dardır.

Fırçalı Doğru Akım Motoru (Brush DC Motor) En temel doğru akım motoru fırçalı doğru akım mo-torudur. Motor, manyetik alanda merkezi dışarıya mekanik enerji aktaran bir şafta bağlı ola-rak dönen bir kısmı içerisinde barındıran mıknatıslı bir yapıdır. Manyetizma konusunda anla-tılan yasalara göre bir manyetik alanda üzerinden akım geçen bir iletkene manyetik alan tarafından kuvvet uygulanır (Lorentz Force). Sabit manyetik alanı oluşturan ve içerdeki dönen kısmı çevreleyen yapıya stator denir. Üzerinde sar-gılar bulunduran ve şafta bağlı olarak manyetik

��

��

��

��

��

��

��

2


alanda dönen iç kısma ise rotor (bazen armatür) denir.

Armatür, Lorentz kuv-vetleri etkisinde hareket ederken yandaki resime göre dik dikey pozisyo-nu geçtiğinde kuvvetler zıt yönde etki etmeye başlar. Bu da dönme hareketinin durmasına neden olur. Bu nedenle armatürdeki sargılara

akımın geçmesini sağlayan çeviriciler (commuta-tors) besleme voltajından gelen iletkenlere fırça-larla bağlıdır. Bu fırçalar sayesinde motor kuvvetin yön değiştireceği dikey pozisyonu geçtikten sonra sargılardaki akımın yönü değişir ve kuvvetler aynı yönde etki etmeye devam eder.

Fırçasız Doğru Akım Motorları (Brushless DC Motor)Fırçasız doğru akım motoru (brushless DC motor), komütasyon işlemini mekanik olarak değil elektro-nik olarak sağlayan bir motor türüdür. Fırça içeren DC motorlarda, rotordaki sarımlara elektrik iletimi fırça-kollektör yapısı ile sağlanır. Dilimli bir yapıda olan kollektör düzeneği sayesinde, rotor sarımla-rından geçen akımın yönü motor dönerken ken-diliğinden değişir. Bu sistemin kıvılcım oluşturma, bakım gerektirme ve fırçalarda aşınma gibi prob-lemleri vardır.

Fırçasız doğru akım motorlarında fırça-kollektör dü-zeneğinin görevini elektronik bir denetleyici (kont-rolör) üstlenir. Denetleyicide, yüksek akımı anahtar-lama görevini yürüten yarıiletken devre elemanları ve anahtarlama ile ilgili zamanlamayı sağlayan mik-ro denetleyici bulunur. Motorun dönüşünde aksa-

ma olmaması için denetleyicinin uygun bir hızda rotoru takip etmesi gerekir. Bu işlem, rotor pozis-yonunun bilinmesini gerektirir. Çoğu uygulamada Hall effect sensör-leri kullanılarak ro-tor pozisyonu ko-layca tespit edilir.

Fırçasız doğru akım motorları iki farklı tasarıma sahip ola-bilir. İlkinde, sürekli mıknatıslar, dö-nen rotor üzerine monte edilmiş va-ziyettedir ve stator bobinleri rotoru çevreleyecek şekil-de yerleştirilmiştir. Elektronik komü-tasyon tekniği ile bobinler uygun zamanlama ile enerjilendirildiğinde rotor dönmeye başlar. Diğer tasarımda ise bunun tersi söz konusudur. Stator sa-bit şekilde motorun merkezinde bulunur ve onun çevresindeki sürekli mıknatıslı rotor döner. Bu tür motor yapısı, bilgisayar kasalarının içindeki soğut-ma fanlarında bulunur.

Fırçasız doğru akım motorları, fırçalı olan türlere göre daha verimli çalışır. Yani, aynı giriş gücü uygu-landığında, fırçasız motor fırçalı olana göre elektrik gücünü mekanik güce daha verimli olarak dönüş-türür. Fırçasız motorlar, sahip olduğu avantajlar nedeniyle pek çok cihazda tercih edilmektedir. Ör-neğin, hardisk, CD/DVD oynatıcı, PC soğutma fanla-rında bu motorlar kullanılır. Daha yüksek güçlü uy-gulamalar ise direct-drive olarak adlandırılan motor sürme yönteminde, endüstriyel uygulamalarda ve elektrikli taşıtlarda kullanılır. Örneğin, ülkemizde son zamanlarda bazı firmalar tarafından fırçasız doğru akım motoru içeren bulaşık makinesi üretimi gerçekleştirilmektedir. Böylece, şebeke gerilimdeki dalgalanmalardan (düşüş ve yükselişlerden) kay-naklanan problemlerin giderilmesi sağlanmaktadır

Stepper (Adım) Motor Elektrik motorlarının uygulama alanlarında sürekli hareketin (fırçalı doğru akım motoru) olduğu kadar hassas konumlandırmanın da önemi çok büyüktür.

3


Bu nedenle hassas, adım adım hareket edebilen ve toplanmayan çok düşük hatalarla çalışan adım (stepper) motorları gelişti-rilmiştir. Adım motorlar te-melde fırçasız doğru akım motorlarıdır. Ancak hassas konumlandırma için bir-kaç farklı özelliğe sahiptirler. Adım motorları da di-ğer doğru akım motorları gibi temelde 2 kısımdan

oluşur; Şafta bağlı, genelde sabit mıkna-tıstan oluşan dönel kısım (rotor) ve üze-rinde sargıları bulun-duran motorun sabit kısmı (stator).

ALTERNATİF AKIM (AC) MOTORLARI

Alternatif akım ile çalışan elektrik makinalarında manyetik döner alanlar oluşur. Şayet rotorun daki-kada yapmış olduğu devir sayısı stator-döner alanı-nın dakikada yaptığı devir sayısı ile aynı ise, böyle bir makineye senkron makine denilir. Rotorun de-vir sayısı döner alan devir sayısından küçük ya da büyük ise, bu tür makine asenkron makine olarak anılır (senkron eşlemeli; asenkron = eşlemesiz).Bu motorların asenkron tipleri standart bir aygıt olmuştur. Senkron tipleriyse, büyük güç gerektiren yerlerde kullanılabilir. Alternatif akım motorları iki grupta toplanabilir: asenkron motorlar (indüksiyon motorları) ve senkron motorlar. Bütün bu motorla-rın temel ilkesi, metalden yapılmış bir kütlenin, dö-

ner bir elektromanyetik alan yardımıyla sürüklen-mesine dayanır.Bu iki grup motorlarda da eksenli iki armütür bu-lunur: bunların ilki olan stator sabit, ikincisi rotor-sa hareketlidir. Senkron motorun statoru asenkron motorun statoruyla aynı şekilde ve aynı yapıdadır; birbirinden vernikle yalıtışmış manyetik saçlardan oluşan bir bilezik biçimindedir; bu saçların üzerin-deki yivlere üç fazlı akımlarla beslenen bir sargı sa-rılmıştır.Bir senkron motorda manyetik alanı, rotorun sargı-sını besleyen bağımsız bir doğru akım yaratır; bu-rada rotorun çalışma hızı vardır. Bu tip motorların başlıca yetersizliği, rotorun kendi başına harekete geçmemesi sorunudur. “Özsenkron” denen motor-larda, rotorun sargısı yerine sabit mıknatıslar kulla-nılır.

SERVO motorlarKüçük çaplı ve genellikle içerisinde kompanzasyon sargısı olan, kuvvetli man-yetik alanı boyu uzun doğ-ru akım motorlarına servo motor denir. D.C. motorlar gibi imal edilirler.1 devir/dakikalık hız bölge-lerinin altında bile kararlı çalışabilen, hız ve moment kontrolü yapan yardım-cı motorlardır. Örneğin hassas takım tezgâhlarında ilerleme hareketleri için genellikle servo motorlar kullanılır. Servo motorların AC ile çalışan modelleri fırçasız, DC ile çalışan modelleri ise fırçalıdır. Bunlar, elektronik yapılı sürücü/programlayıcı devrelerle birlikte kullanılır. Günümüzde yapılan servo motor çalıştırma sürücüleri, tamamen mikroişlemci kont-rollü ve dijital yapılıdır.

EX-PROOF motorlarExproof motorlarda koruma sınıflarına göre yüzey sıcaklıkları limitlenmiştir ve yine koruma sınıfına göre alev, kıvılcım ve ark sızdırmazlık özellikleri bu-lunmaktadır.

ELEKTRİK MOTORLARINDA VERİMLİLİK

Türkiye net elektrik enerjisi tüketiminin yaklaşık %48’i sanayi sektöründe, sektörden sektöre farklı olmakla birlikte sanayide tüketilen elektrik enerjisinin de ortalama %70’i Şekil: Asenkron Motor

4


elektrik motor sistemlerinde tüketilmektedir. Ayrıca sanayide kullanılan elektrik motorlarının %90’ı üç fazlı alternatif akım asenkron motorlarıdır.

CEMEP (Avrupa Elektrik Makinaları ve Güç Elektro-niği İmalatçıları Komitesi) elektrik motorları enerji verimliliği için farklı verim sınıfları belirlemiştir. 1,1 - 90 kW, 2 (3000 devir/dak) ve 4 (1500 devir/dak) kutuplu 3-Fazlı Asenkron Sincap Kafesli Motorlar için belirlenmiş 3 farklı verim sınıfı; EFF1 yüksek verimli > EFF2 verimi arttırılmış > EFF3 düşük verimli Elektrik motorlarında harcanan toplam enerjinin %80 ‘i 1,1-90 kW 2 ve 4 kutuplu motorlar tarafından tüketilmektedir.

IEC 60034-30 (2008) Elektrik Motorları Enerji Verim-liliği Standardı : IEC 60034-30:2008 standardına göre tek hızlı, 3 fazlı, kafesli endüksiyon motorları için 3 IE (International Efficiency) verim sınıfı tanımlamaktadır.

Standart ayrıca IE3 premium verim sınıfından daha verimli olan IE4 (Super Premium Verim) verim sını-fını da ortaya çıkarmaktadır. Fakat IE4 verim sınıfı ürünlerin ticari olarak kullanımı henüz mümkün değildir.

IE3 PremiumIE2 Yüksek VerimliIE1 Standart verimli

5


Asenkron Motorların Toplam Enerji MaliyetiStandart 5,5 kW 1500 devir/dak asenkron motor• İlkMaliyet=326TL• Verimi=%85,7(EFF2)ise;Çıkış Gücü %90 yüklenme ile 5,5 x 0,9 = 4,95 kW Giriş Gücü = 4,95 / 0,857 = 5,775kW Yıllık 4.000 saat çalışma ile 5,775 kW x 4000h = 23103 kWh Harcanan Enerji Maliyeti ;23103 kWh x 0,16 TL/kWh = 3697 TL 15 yıllık çalışmada = 55449 TL İlk maliyet fiyatı, toplam enerji maliyetinin ~%0,58‘iMotorun tüm yaşamı içerisinde maliyetinin %2-2,5’u satın alma, %1,5’u bakım, %96‘sı tükettiği elektriği verir.

3 kW 4 Kutuplu EFF3 motor yerine EFF2 motor kullanımı• ÇıkışGücü(P2)%90yüklenmeile3x0,9=2,7kW• VerimEFF3η=%80,0• VerimEFF2η=%82,6Harcanan enerji (Giriş Gücü - P1);EFF3 2,7 / 0,80 = 3,38 kW EFF2 2,7 / 0,826 = 3,27 kW Tasarruf 3,38 - 3,27 = 0,11 kW Yıllık 4000 saat çalışmada 0,11kW x 4000 h = 440 kWh Yıllık tasarruf miktarı 440 kW x 0,16 TL = 70,4 TL

3 kW 4 Kutuplu EFF2 motor yerine EFF1 motor kullanımıEFF2η=%82,6EFF1η=%87,4Tasarruf 3,27 - 3,09 = 0,18 kW 0.18 x 4000 h = 720 kWh x 0,16 TL = 115,2 TL

3 kW 4 Kutuplu EFF3 motor yerine EFF1 motor kullanımıTasarruf 3,38 - 3,09 = 0,29 kW 0,29 x 4000 h = 1.160 kWh x 0,16 TL = 185,6 TL

MOTOR STANDARTLARI

Elektrik Motorlarının standartlarını belirleyen ve bunları yayınlayan iki temel kurum IEC ve NEMA‘dır. IEC (International Electrotechnical Commission) Avrupa tabanlı bir kuruluş iken NEMA (National Electrical Manufacturers Association) Amerikan standartlarını için çalışmaktadır. Türkiye’de ise konu ile ilgili düzenleme Türk Standartları Enstitüsü (TSE) tarafından IEC’ye dayanarak yapılmıştır. Koruma Sınıfları IEC 34 - 5 : Motorlar, koruma derecelerine göre I P_ _ koduyla

Güç kW

1500 dev/dk

EFF1-EFF2 Fiyat

Farkı (TL)

*Yıllık 4000h çalışmada elde edilen tasarruf

(kW)

Yıllık Tasarruf

(TL)

Geri Ödeme Süresi

1,1 33 471,3 75,4 5 ay2,2 44 611,1 97,8 5 ay5,5 72 906,5 145,0 6 ay7,5 87 1067,8 170,8 6 ay15 148 1579,2 252,7 7 ay37 298 2474,9 396,0 9 ay

EFF2 yerine EFF1 motor kullanımı

* Yüklenme oranı %90 olarak hesaplanmıştır.

İlk Rakam Katı Maddelere Karşı İkinci Rakam Sıvı Maddelere Karşı

0 - Korumasız 0 - Korumasız

1 - 50 mm’den büyük cisimlere karşı koruma. El teması gibi. 1 - Dikey olarak gelen sulara karşı koruma. Su damlaması gibi.

2 - 12 mm’den büyük cisimlere karşı koruma. Parmak gibi. 2 - Dikeyden 15 ° ‘ye kadar açıyla gelen sulara karşı koruma.

3 - 2.5 mm’den büyük cisimlere karşı koruma. El aletleri gibi. 3 - Dikeyden 60 ° ‘ye kadar açıyla gelen sulara karşı koruma.

4 - 1 mm’den büyük cisimlere karşı koruma. İnce teller gibi. 4 - Tüm yönlerden gelen sıçrayan sulara karşı koruma.

5 - Toza karşı koruma 5 - Tüm yönlerden gelen fışkıran sulara karşı koruma.

6 - Toza karşı tam koruma 6 - Tüm yönlerden gelen güçlü su fışkırmalarına karşı koruma.

7 - Geçici süre suya daldırmaya karşı koruma. 0.15 m. ile 1 m. arası.

8 - Sürekli suya daldırmaya karşı koruma.

6


sınıflandırılmışlardır.

I P _ _ (Ingress Progress) diziminde ilk rakam katı maddelere karşı korumayı tarif ederken ikinci rakam sıvılara karşı korumayı belirtmektedir. Aşağıda anlatılan standardın Türk Standartlarındaki (TS) karşılığı TSE’nin TS3209 / Nisan 1999 kitapçığında detaylı olarak anlatılmıştır.

İZOLASYON SINIFLARI IEC 34 -1

IEC standartlarının 34-1 bölümünün içerisinde izolasyon değerlerinin derecelendirilmesi de yer verilmiştir. Motorların sargıları ve kullanılan izolasyon malzemeleri dayandıkları ısıya göre sınıflandırılmış ve bu ayrım harflerle ifade edilmiştir.

Pek kullanım alanları bulunmasa da Y ve C sınıfı izolasyon sınıfları da mevcuttur. Bunlardan Y sınıfı (eski gösterimi O’dur) 90 °C sıcaklık sınırını belirtirken, C sınıfı 180 °C’den büyük sıcaklık sınırını belirtmektedir. Standart motorlar 40°C ortam ısısına ve 1000 m. rakım yüksekliğine göre imal edilmişlerdir. Bu değerleri aşan çalışma şartları motorun performansına etki edecektir. Etkilenme oranları aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

Uzun yılların tecrübelerine ve gözlemlerine dayanarak ısınma ve izolasyon hakkında şu iki saptama yapılabilir ; 1 – Motor yükündeki % 4 ‘lük bir artış, ısıda % 10’ luk bir artışa neden olmaktadır. 2 – İzolasyon sınıfının, kızgın noktasının % 10 aşılması, izolasyon ömrünün % 50 kısalması ile sonuçlanmaktadır.

ÇALIŞMA REJİMLERİ (DUTY) IEC 34 – 1

NEMA standardı çalışma rejimini sadece sürekli, aralıklı ve özel (genelde dakika ile ifade edilir) olarak üçe ayırmış iken IEC bunu 8 kısımda derecelendirmiştir. Bunlar ; S1 – Sürekli çalışma. Motor sabit yükte ısı dengesine ulaşmaya yetecek zaman kadar çalışır. S2 – Kısa süreli çalışma. Motor sabit yükte ısı dengesine ulaşmaya yetecek zaman bulamadan çalışır. Durma süreleri motorun ortam ısısına dönmesine yetecek zaman kadardır. S3 – Aralıklı periyodik çalışma. Sabit yük ile, ardışık (birbirini izleyen), özdeş çalışma ve durma dönemleri. Isı denge noktasına asla ulaşılmaz. Başlangıç akımının ısı yükselmesine çok az etkisi vardır. S4 – Kalkışlı, aralıklı periyodik çalışma. Sabit yük ile, ardışık, özdeş kalkma, çalışma ve durma dönemleri.

İzolasyon SınıfıA E B F H

Isı yüksekliği 105 120 130 155 180

Maksimum sargı ısısı 100 115 120 140 165

Ortam ısısı 40 40 40 40 40

Kızgın nokta için sınır 5 5 10 15 15

40 ° C ‘nin üzerindeki ortam ısılarının motor gücüne etkisi (1000 m.’den düşük rakımlar için)

Ortam Isısı ° C

Önerilen Çıkış Gücü

40 % 100

45 % 96.5

50 % 93

55 % 90

60 % 86.7

70 % 79

1000 m.‘nin üzerindeki rakım yüksekliklerinin

motor gücüne etkisi (40 ° C ‘ den düşük ortam ısıları

için)

Rakım Yüksekliği Önerilen Çıkış Gücü

1000 m. % 100

1500 m. % 97

2000 m. % 94.5

2500 m. % 92

3500 m. % 86.5

4000 m. % 83.5

7


Isı dengesine asla ulaşılmaz fakat kalkış akımı ısı yükselmesi üzerinde etkilidir. S5 – Elektrik frenleme ile aralıklı periyodik çalışma. Ardışık, özdeş kalkış dönemleri, sabit yükte çalışma, elektrik frenleme ve durma. Isı denge noktasına ulaşılmaz. S6 – Aralıklı yük ile sürekli çalışma. Sabit yükte ve yüksüz, ardışık, özdeş çalışma dönemleri. Durma periyodu yoktur. S7 – Elektrik frenleme ile sürekli çalışma. Ardışık, özdeş kalkış dönemleri, sabit yükte çalışma ve elektrik frenleme. Durma periyodu yoktur. S8 – Yük ve hızda periyodik değişmeler ile sürekli çalışma. Ardışık, özdeş kalkış, sabit yükte ve belli bir hızda çalışma, diğer bir yük ve hızda çalışma dönemleri. Durma yoktur. TSE tarafından yayımlanan TS3205 / Nisan 1978 kitapçığında aynı bahis derinlemesine şekillerle ve çizelgelerle yer almaktadır. En sık kullanılanlar açısından kısaca özetlemek gerekirse; S2 türü çalışma rejimi için simgeden sonra rejim süresi belirtilir. Örnek S2 30 dakika. S3 ve S6 çalışma rejimi türleri için simgelerinden sonra çalışma katsayısı verilir. Örnek S3 % 25, S6 % 40 gibi. Yukarıdaki paragrafta belirtilen çalışma rejimlerinin genelde (standart değer değildir) motor çıkış gücüne katsayı olarak etkileri ise aşağıdaki tabloda verildiği gibidir.

SOĞUTMA ŞEKİLLERİ IEC 34 - 6

IEC standartlarının 34-6 bölümü elektrik motorlarının soğutma şekillerine ayrılmıştır. International Cooling’in kısaltması olan IC harfleri ile ifade edilen bölümde kısaltmayı iki haneli

rakamlar takip eder. Bunlardan birincisi soğutma devresinin düzenlemesini, ikincisi ise soğutucunun dolaşımını sağlayan gücün beslenme yöntemini gösterir. Konu ile ilgili detaylı bilgi TSE 3210/Nisan 1978 kitapçığında bulunmaktadır.Soğutma şeklini daha detaylı ifade eden karmaşık düzenlemeler mevcut iken (örneğin, soğutucu

Çalışma Rejimi

Açıklama 10 dk.

30 dk.

60 dk.

S2 Kısa süreli çalışma

Motor Çıkış Gücü

Katsayısı

1.6 1.3 1.05

Süre(toplam çalışma süresinin % ‘si)

%10 %20 %40 %60

S3 Aralıklı periyodik çalışma

1.6 1.4 1.25 1.1

S6 Aralıklı yük ile sürekli çalışma

1.6 1.5 1.4 1.25

İlk Rakam soğutma devresinin düzeni

İkinci Rakam soğutucu gücün beslenme yöntemi

0 - Serbest dolaşım. 0 - Serbest yayılımlı

1 - Giriş borulu havalandırma. 1 - Kendinden dolaşımlı

2 - Çıkış borulu havalandırma. 2 - Havalandırma, motordan ayrılmaz olan ve ayrı bir mile bağlanmış aygıt ile sağlanmış

3 - Giriş ve çıkış borulu havalandırma.

3 - Havalandırma, motor üzerine takılmış bağımlı bir düzen ile sağlanmış.

4 - Gövde yüzeyinden soğutma. 4 - Kullanılmıyor

5 - Çevreleyen ortam kullanılarak, motoru, motordan ayrılmaz bir soğutucu ile soğutma

5 - Havalandırma, motordan ayrılmaz olan bağımsız bir düzen ile sağlanmış

6 - Çevreleyen ortam kullanılarak, motoru, motor üzerine takılmış bir aygıt ile soğutma

6 - Havalandırma, motorun üzerine takılmış bağımsız bir düzen ile sağlanmış

7 - Çevreleyen ortam kullanılmadan, motoru, motordan ayrılmaz bir aygıt ile soğutma

7 - Havalandırma, motordan bağımsız ve ayrı bir aygıt ile sağlanmış

8 - Çevreleyen ortam kullanılmadan, motoru, motor üzerine takılmış bir aygıt ile soğutma

8 - Havalandırma, bağıl yer değiştirme ile sağlanmış.

9 - Bağımsız monte edilmiş soğutma aygıtı ile havalandırma.

8


akışkanının cinslerinde hava A ile, hidrojen H ile, azot N ile, karbondioksit C ile, su W ile, yağ U ile kısaltılmaktadır) bu tür ayrıntılara burada girilmemiştir. Son olarak, bazı NEMA standartlarının IEC 34 - 6’ya karşılıkları ise şöyledir : IC 01 ifadesi NEMA’nın açık dizayn (open design) karşılığıdır. IC 40 ifadesi NEMA’nın TENV (Totally Enclosed Non-Ventilated) karşılığıdır. IC 41 ifadesi NEMA’nın TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled) karşılığıdır. IC 48 ifadesi NEMA’nın TEAO (Totally Enclosed Over) karşılığıdır.

YAPI ŞEKİLLERİ IEC 34-7

Motorların yapım (inşa) tiplerinin ve kurma (montaj) düzenlemelerinin çeşitlerinin sınıflandırılması

IEC 34 – 7 bölümünde yayınlanmıştır ve kolaylık açısından IM (International Mounting) olarak kısaltılmıştır. Bu bölümün simgelemesi iki ayrı kodlamadan oluşmuştur. Kod I : Yalnızca yan kapaklardan yataklanmış ve tek mil çıkıntılı motorları kapsamaktadır. B harfi yatay milli motorları ifade ederken, V harfi düşey motorları simgelemek için seçilmiştir. Bu tip motorlar (yan kapaklardan yataklanmış ve tek mil çıkıntılı) B veya V harflerini takip eden bir sayı ile gösterilir. En çok kullanılan bazıları aşağıda belirtilmiştir. Kod II : Bu kısım genel ve özel kullanım için tasarlanmış tüm elektrik motorlarını kapsamaktadır. IM harflerini takip eden 4 adet rakam ile sınıflandırılmıştır. Rakamların anlamları ise aşağıda belirtilmiştir. 1. rakam Yapım tipinin sınıfını gösterir 2. ve 3. rakam Kurulma (montaj) düzenini gösterir 4. rakam Mil uzantısını gösterir.

1. rakam 2. ve 3. rakam 4. rakam

1 - Yalnızca yan kapak yataklı ayaklı motorlar

Pek çok kombinasyon mevcut olduğundan detaya girilmemiştir.

(bkz. TS 3211 çizelge 1-9)

0 - Mil uzantısı yok

2 - Yalnızca yan kapak yataklı ayak ve flanş üzerine kurulu makineler

1 - Silindirik bir tek mil uzantısı

3 - Flanşı yan kapak üzerinde olan yalnızca yan kapak yataklı ve flanş üzerine kurulu makineler

2 - Silindirik iki mil uzantısı

4 - Flanşı gövde üzerinde olan yalnızca yataklı flanşı üzerine kurulu makineler

3 - Konik bir tek mil uzantısı

5 - Yataksız makineler 4 - Konik iki mil uzantısı

6 - Yan kapaklı ve ayaklı yataklı makineler 5 - Flanşlı bir tek mil uzantısı

7 - Yalnızca ayaklı yataklı makineler 6 - Flanşlı iki mil uzantısı

8 - 1-4 sayılarında kapsanma yan düşey makineler

7 - D-ucu uzantısı flaşlı N-ucu uzantısı silindirik

9 - Özel kurulma düzenli makineler 8 - Diğer tüm mil uzantısı

9


Kod I ile Kod II arasındaki bağıntıyı gösteren tablo ise aşağıdadır.

Yukarıda anlatılan kurulma ve yapı tipleri ile ilgili detaylı bilgi TS 3211 / Nisan 1978 fasikülünde mevcuttur. Ayrıca, kurulum ve yapı tipleri şekillerle de ifade edilerek anlaşılması kolay hale getirilmiştir.

GÜRÜLTÜ SINIRLARI IEC 34-9

Elektrik motorlarının (1 KW – 400 KW arası güçler için geçerlidir) 600 r.p.m. ile 3750 r.p.m. hız aralığında ve boşta çalışırken hava ortamına yaydıkları ses gücü düzeyinin maksimum sınırlarını ve yine hava ortamında yaydıkları ve motor yüzeyinden 1 metre mesafe uzaklıktaki gürültü için ortalama ses basıncının maksimum sınırları IEC’nin 34-9 bölümünde anlatılmıştır. Bahsi geçen değerlerin tablo halinde gösterimi IEC’nin bahsi geçen bölümünde anlatıldığı gibi TS’nin 3213 kitapçığında da belirtilmiştir. Konu edilen tablolara genişliğinden dolayı burada yer verilmemiştir. İstek halinde Femsan’dan talep edilmesi rica olunur.

TİTREŞİM DEĞERLERİ SINIRLARI IEC 34-14

Elektrik motorlarının (56 mm eksen yüksekliğinden büyükler için geçerlidir) 600 r.p.m. ile 3600 r.p.m. hız aralığında ve boşta çalışırken sahip olmaları gereken maksimum mekanik titreşim değerleri IEC 34-14 kısmında ve TS 9555 / Kasım 1991 kitapçığında belirtilmiştir. Ölçüm yapılacak motor serbest asılma ile elastik şekilde monte edilmiş olmalıdır. Kama yuvasına yarım kama takılmalıdır. Doğru akım motorları nominal hızında çalışacağı voltajla beslenmelidir. Ölçüm yapılması gereken noktalar atıfta bulunulan standartların detayında belirtilmiştir. Elde edilmesi gereken maksimum değerlerin belirtildiği tablo ise aşağıdadır.

Kod I Kod II Kod I Kod II

IM B 3 IM 1001 IM V 6 IM 1031

IM B 5 IM 3001 IM V 8 IM 9111

IM B 6 IM 1051 IM V 9 IM 9131

IM B 7 IM 1061 IM V 10 IM 4011

IM B 8 IM 1071 IM V 14 IM 4031

IM B 9 IM 9101 IM V 15 IM 2011

IM B 10 IM 4001 IM V 16 IM 4131

IM B 14 IM 3601 IM V 18 IM 3611

IM B 15 IM 1201 IM V 19 IM 3631

IM B 20 IM 1101 IM V 21 IM 3015

IM B 30 IM 9201 IM V 30 IM 9211

IM B 34 IM 2101 IM V 31 IM 9231

IM B 35 IM 2001 IM V 36 IM 2031

Derece Nominal Hız Devir /

dakika

56 ≤ H ≤ 132

132 < H ≤ 225

H > 225

Normal 600 ≤ 1800 1.8 1.8 2.8

> 1800 ≤ 3600

1.8 2.8 4.5

Düşük 600 ≤ 1800 1.71 0.12 1.8

> 1800 ≤ 3600

1.12 1.8 2.8

Özel 600 ≤ 1800 0.45 0.71 1.12

> 1800 ≤ 3600

1.71 1.12 1.8

Değerler mm/s (milimetre saniye) cinsindendir.

Ex-Proof Motor Sıcaklık Sınıfları ve Kullanım Alanları

Sıcaklık Sınıfları

Maksimum Motor Yüzey Sıcaklığı

Patlayıcı Gazın Ateşlenme Sıcaklığı

T1 450 >450

T2 300 >300

T3 200 >200

T4 135 >135

T5 100 >100

T6 85 >85

10


Thermal Switches Termal switch’lerde termistör gibi sargı üzerine monte edilip aşırı ısınma durumunda motor enerjisinin kesilmesini sağlarlar. Termal switch’ler fiziki olarak daha büyük olduklarından dolayı daha yüksek akım kapasitesine sahiptirler ve kontrol devresine seri olarak bağlanabilirler.

Yoğuşma Önleyici Isıtıcı(Anti Condensation Heater- Space Heater)Yoğuşma önleyici ısıtıcı; motorun sargısına monte edilen bir ısıtıcıdır. Motorun enerjisi kesildiğinde devreye girer, yoğuşma ve buhar oluşumunu engelleyerek motor sargılarının sıcak ve kuru kalmasını sağlar. Motor büyüklüğüne göre farklı güç ve gerilimlerde üretilirler.

Tropikal İzolasyon (Tropical Insulation) Motor sargılarının mantar ve yoğuşmaya karşı ilave bir vernikle verniklenmesiyle sağlanır. Sargı arasındaki boşluklar doldurularak daha pürüzsüz bir yüzey elde edilir ve böylece yoğuşmanın etkileri azaltılmış olur. Tropik bölgeler için kullanılır.

FREKANS KONVERTÖRLERİ

Frekans konvertörleri; İnvertör, Değişken Hızlı Sürücüler (VSD), Değişken Frekanslı Sürücüler (VFD) veya Frekans dönüştürücüsü gibi birçok isimle bilinmektedirler. Tüm bunların tanımladığı şey elektrik motorlarında kademesiz hız ayarını sağlayan bir elektronik cihazdır. Günümüzdeki VFD sistemleri, sistem içerisindeki diğer elemanların

Kullanım Alanı Grup İşareti

Kullanım Alanı ve Patlayıcı Karışımın Tanımı

Tipik Gaz Türü

Madencilik I Yeraltı, Maden ocakları, gaz ve kömür tozu

Metan

Diğer Endüstriler

II A Madencilik hariç tüm endüstriyel gazlar ( metan dahil )

Propan

Diğer Endüstriler

II B Madencilik hariç tüm endüstriyel gazlar ( metan dahil )

Etilen

Diğer Endüstriler

II C Madencilik hariç tüm endüstriyel gazlar ( metan dahil )

Hidrojen ve Asetilen

Koruma Tipi EEx d EEx de EEx e EEx n Zone21

İsim Explosion ProofPatlama Korumalı

Explosion Proof with increased safetyGüvenliği Artırılmış Terminal Kutulu, Patlma Korumalı

Increased SafetyGüvenliği Artırılmış

Non SparkingKıvılcım Üretmeyen

DIP

Hedef Dahili bir patlamanın dış ortama yayılmasına izin vermez

Özel klemens kutulu. Dahili bir patlamanın dış ortama yayılmasına izin vermez

Kalkışta ve normal çalışmada kıvılcım ve aşırı ısınmaya sebep olmaz

Normal çalışmada kıvılcım ve aşırı ısınmaya sebep olmaz

Kıvılcım ve aşırı yüzey ısısı sebebiyle ortamdaki tozun tutuşmasına sebep olmaz

Konstrüksiyon Kuvvetli gövde Özel klemens kutulu kuvvetli gövde

Özel klemens kutulu standart motor benzeri

Özel klemens kutulu standart motor benzeri

IP66 koruma sınıfında standart motor benzeri

ELEKTRİK MOTORLARINDA OPSİYONEL ÖZELLİKLER

Termistör (PTC Thermistors)Termistörler her faza bir tane ve seri bağlantılı olmak üzere motor sargılarına monte edilirler.Aşırı yüklenme,düşük yada aşırı gerilim gibi sargının aşırı ısınması durumunda kumanda panosuna sinyal vererek motorun enerjisinin kesilmesini sağlar.PTC termistörler çok düşük akım kapasitesine sahip olduklarından doğrudan kumanda devresine bağlanmamalıdırlar, mutlaka bir PTC rölesi yada amplifikatörü ile birlikte kullanılmalıdırlar.

11


kontrolü ve korunması gibi farklı fonksiyonları da yerine getirirler.Vantilatörler, pompalar ve kompresörler gibi akış üreten cihazlar genellikle hız ayarı olmadan kullanılmaktadırlar. Bunun yerine akış geleneksel metodla regülatörler, valfler ve supaplar yardımı ile kontrol altına alınmaktadır. Akış değişken motor hızıyla kontrol edilmediğinde, motor sürekli tam hızda çalışır, bu da enerji israfına neden olmaktadır. Frekans konvertörü ile motor hızının ayarlanması %70’e varan bir enerji tasarruf imkanı sunmaktadır.

FAN EŞİTLİKLERİ;

• Debi devir ile doğru orantılı değişir.

• Toplam basınç fan devrinin karesi ile orantılı değişir.

• Çekilen güç fan devrinin üçüncü Kuvveti ile orantılı değişir.

Bu kanunlardan, debinin hız ile doğru orantılı olarak arttığı ve basıncın da hızın karesi ile orantılı olarak arttığı görülmektedir. Enerji tasarrufu bakımından en önemli nokta, güç tüketiminin hızın kübü ile orantılı olarak artmasıdır. Bunun anlamı, devir sayısının en küçük seviyede azalmasının dahi elektrik tüketiminde büyük tasarruflara sebep

olacağıdır. Dolayısıyla, hızı %75 mertebesine çekmek, debiyi %75’e çekerken harcanan güç, tam hızda çalışan motorun enerjisinin %42’sidir. Debi %50’ye çekildiğinde bu güç tüketimi %12,5 seviyesine iner.Sonuç olarak, tipik bir sistem nadiren ihtiyaç duyulan maksimum talebi karşılayabilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu, vantilatör ve pompaların işletim sürelerinin büyük bir bölümü için gerektiğinden daha büyük seçildiğini gösterir. Dolayısı ile çalışma esnasında çoğunlukla kullanılan kapasite %100’ün altındadır. Pompa veya vantilatör motorlarının devir sayıları ayarlanabilir olduğu takdirde yılın büyük bir bölümünde tam kapasite çalışmak zorunda k a l ı n m a y a c a k , böylece büyük bir enerji tasarrufu sağlanmış olacaktır.

Kaynaklar

MEGEP - Elektrik Elektronik Teknolojisi - Kumanda Devre Elemanları Enerji ve Tabii Kaynaklar BakanlığıODTÜ Robot Topluluğu Notları CentraLine c/o Honeywell GmbH

12


lk ticari motor 1880’lerde, elektrik ve manyetizmada 1820’lerin başlarında yapılan temel keşiflerden yarım asır

sonra ortaya çıkmıştır. İlk defa 1821’de Mic-hael Faraday, bir mıknatıs ve hareketli telden sürekli bir dönme hareketi elde edebileceğini göstermiştir. Bir Amerikalı demirci olan Thomas Davenport 1837’de elektrik motoru için ilk pa-tenti almıştır. 1860 ve 1870’lerde çok çalışmalar yapılmış, hatta bu sırada doğru akım jenera-törünün tersine çalışabileceği, yani başka bir doğru akım jeneratörü tarafından bir doğru akım motoru gibi çalıştırılabileceği anlaşılmış-tır. 1888’lerin sonlarında doğru akım motorları büyük miktarlarda imal edilmeye başlanmıştır. Büyük şehirlerdeki ulaşım ihtiyacı motorlar için yeni imkanlar ortaya koymuştur. Atla çekilen arabaların elektrik motorlarıyla da hareket etti-rilebileceği fikri ortaya atılmış, bu arada elektrik motorlarının teorisinde de gelişmeler kaydedil-miştir. 1888’de İtalyan Galileo Ferrari birbi-rinden 90° faz farkı olan iki alternatif manyetik

alanının sabit dönen bir manyetik alan olarak görülebileceğini göstermiştir. Ayrıca, bir tek akımın, fazları farklı iki manyetik alan doğuran fazları farklı iki akıma ayrılabileceğini göster-miştir. Dönen tek bir manyetik alanın moto-run rotasında bir dönme meydana getirdiğini gözlemlemiştir. Böylece ilk indüksiyon motoru doğmuşsa da bunun sanayideki uygulamasını Ferrari devam ettirememiştir. 1888-1896 ara-sında Nikola Tesla bağımsız olarak geliştirdiği indüksiyon motorunun patentlerini almıştır. George Westinghouse, Tesla’nın patentlerini alarak ileri çalışmalar yaptırmış ise de, ekono-mik kriz ve elektrik akımı tekniğinin gelişmeleri bu çalışmaları engellemiştir. 1890’lardan itiba-ren çeşitli ülkelerde alternatif akım motorları ortaya çıkmıştır. Çok fazlı elektrik motorları ge-liştirilmiştir. Böylece elektrik motorunun temel-leri atılmıştır. Bundan sonraki gelişmeler genel-likle esası değiştirmeden yapılan geliştirmeler olmuştur.

bunları biliyor musunuz?

ELEKTRİK MOTORU

İ


bulmaca

E K O N V E R T Ö R

I L F I R Ç A S I Z

E C E M E P T F A Ş

C P A K O V R E S E

A N A H T A R D C B

S A R G I İ A S T E

A N A M L U R D T K

S E N K R O N İ I E

I L A Ç R I F O K M

R Ö T S İ M R E T R

1) Komütasyon işlemini mekanik olarak değil elektronik olarak sağlayan bir motor türü 2) Isı ile direncini degistiren bir direnç 3) Avrupa elektrik makinaları ve güç elektroniği imalatçıları komitesi kısaltması 4) International Electrotechnical Commission kısaltması 5) Millerin istenen yöndeki hareketlerine müsaade eden, istenmeyen yönlerdeki hareketlerini de engelleyen dönen elemanlar 6) Açısal konumu adımlar halinde değiştiren, çok hassas sinyallerle sürülen motorlar 7) Kademe kademe gövdelere sahip, paket tipi şalterlerin genel adı 8) Elektrik motorlarında akımın iletilmesinde kullanılan temel parçalardan 9) Elektrik motorlarında kademesiz hız ayarını sağlayan elektronik bir cihaz 10) Elektrik devrelerindeki akımı kesmeye ya da akımın bir iletkenden başka bir iltkene yön değiştirmesini sağlayan devre elemanı 11) Motorda bulunan elektromıknatısların kutuplarını değiştirmek için fırça kullanan motorlar

1) GOST 2) GERİLİM 3) KARBON 4) KAPASİTE 5) ENERJİ 6) TERMAL 7) İLETKENLİK 8) İZOLASYON 9) SES

10) HERTZ 11) DESİBEL 12) KAÇAK 13) SERTİFİKA 14) EUROVENT 15) BİNA

Kelime:MUKAVEMET

12) Rotor sargılarına uygulanan dc gerilimi sayesinde, statorundan uygulanan şebeke ile aynı frekansda dönen motorlar 13) Ülke çapında yaygınlaştırılmış ulaşım ve iletişim örgüsü, ağ14) Maddenin Elektron, pozitron, proton vb. parçacıklarının hareketleriyle ortaya çıkan enerji türü15) Bir makinenin dönme devinimini iletmeye yarayan ve ucuna dişli çarklar, tekerlekler ya da pervane bağlanan mil16) Küçük çaplı ve genellikle içerisinde kompanzasyon sargısı olan, kuvvetli manyetik alanı boyu uzun doğru akım motorları17) Doğru akım kısaltması

Aşağıdaki tanımlara karşılık gelen kelimeleri bulunuz. Kelimeler yukarıdan aşağıya, aşağı-dan yukarıya, sağa-sola yatay ve her yönde çapraz şekilde bulunabilir. Aynı harf birden faz-la kelimenin ortak harfi olabilir. KALAN HARF-LERDEN OLUŞAN KELİMEYİ BULUNUZ

Önceki bulmacanın çözümü

HazırlayanlarSefa BULUT • HSK AR-GE Baş Mühendisi - Merve ÜNVEREN • HSK AR-GE Mühendisi

elektrik - hsk.com.tr filebasit bir elektrik motoru temelde manyetik alan de - ğişimlerinden...

Documents