YILDIZ TEKNK NVERSTES

ELEKTRK ELEKTRONK FAKLTES

ELEKTRK MHENDSL BLM

ELEKTRKL OTOBSLER N AIR YK

KOULLARINDA ALIABLEN ALTI FAZLI YKSEK

VERML ASENKRON MOTOR TASARIMI

10013084 lker ZTRK

LSANS BTRME TEZ

Tez Danman: Do.Dr Nur BEKROLU

STANBUL, 2015

i

NDEKLER

Sayfa

SMGE LSTES ........................................................................................................................ 4

KISALTMA LSTES ................................................................................................................ 7

EKL LSTES ......................................................................................................................... 7

ZELGE LSTES .................................................................................................................... 8

ZET .......................................................................................................................................... 9

1 GR ..................................................................................................................... 10

2 ASENKRON MOTORLAR...11 3 ELEKTRK MAKNALARININ TASARIMINDA KULLANILAN PRENSP

YASALAR VE METOTLAR14 3.1 Elektrik Makinalar Tasarmnda Kullanlan Nmerik zmler ......................... 18 3.2 Maxwellin Stres Tensr: Radyal ve Teetsel Stres ............................................. 20

4 STATOR OLUK SAYISININ BELRLENMES ................................................. 22

5 ALTI FAZLI ASENKRON MOTORUN ANALTK TASARIMI..25 5.1 Stator Byklkleri ve Ak Hesab ........................................................................ 26 5.2 Stator Oluk Byklklerinin Hesab ..................................................................... 28 5.3 Sincap Kafesli Rotor Tasarm............................................................................... 30 5.4 Mknatslanma Akm ve Ak Hesab ................................................................... 33 6 MOTORUN PARAMETRELERN MATLAB/SIMULNK ZERNDEK

HESAPLAMA PROGRAMI ................................................................................ 36

7 ASENKRON MOTORLARIN STATOR OLUK SARGILARI HESABI .......... 43

8 ASENKRON MOTORUN SONLU ELEMANLAR YNTEM LE MODELLENMES VE VERMNN FAZLI MOTOR LE KARILATIRILMASI48 9 SONULAR..66

KAYNAKLAR 67

ZGEM 68

i

4

SMGE LSTES

Rotor ubuu Alan [2]

End Ring Alan [2]

Rotor Di Alan [2]

30 Merkezden 300 Mesafedeki Ak Younluu [T]

Rotor Dilerindeki Ak Younluu [T]

1/3 Statordan 2/3 lk Kesit karlnca Kalan ap [mm]

Soutma in Braklan Kenar Genilii [mm]

Oluk Ykseklii [mm]

Soutma in Braklan Kenar Ykseklii [mm]

0 Motorun Bota ektii Akm [A]

Bara Akm [A]

Mknatslanma Akm [A]

Rotor Akm Younluu [A/2]

Hava Aral Akl [mm]

Rotor Endktans [H]

Stator Endktans [H]

Rotor Oluk Says

Stator Oluk Says

End Ring Direnci [ohm]

Krlma Torku [Nm]

Nominak Tork [Nm]

Stator letken Says

Bir Oluktaki letkenin Enine Genilii [mm]

Motor Kalk Sabiti

Motor Sarg Faktr

5

Stator Sarg Faktr

Senkron Motor Hz [d/d]

Rotor Yarap [mm]

Stator Yarap [mm]

Manyetik Geirgenlik

A Manyetik Alan Potansiyeli

ATg Hava Aral Amper Dn Says

ATSC Stator Amper Dn Says

B Manyetik Ak Younluu [T]

C0 Motor k Katsays

D Elektriksel Alan Younluu [C/2]

E Elektriksel Alan [V/m]

e Elektro Motor Kuvveti [V]

eff Motor Elektriksel Verim

F Kuvvet [N]

f Frekans [Hz]

H Manyetik Alan iddeti [A/m]

I Akm [A]

nsS letken zolasyon Malzemesi Kalnl [mm]

J Akm Younluu [A/2]

K Karter Sabiti

L Motor Uzunluu [mm]

p ift Kutup Says

pf G Faktr

Q Oluk Says

q Her Faz Kuanda Bir Kutup a Den Oluk Says

R Diren [ohm]

6

S Yzey Alan [2]

V Faz Gerilimi [V]

Z letken Says

1/3 Rotor Di Akl [mm]

Manyetik Ak [wb]

Asal Hz [rad]

c Hava Aral ve Demir ekirdek Arasnda Kalan Yzey [mm]

dc Snr Yzeylerindeki Element Uzunluu [mm]

7

KISALTMA LSTES

IEEE Institute Of Electric and Electronic Engineers

AC Alternatif Akm DC Doru Akm IEC International Electrotechnical Commission

EKL LSTES

ekil 2.1 ki Fazl Asenkron Motorun Dner Alannn ncelenmesi

ekil 3.1 Lorentz Kuvvetinin Elde Edilii

ekil 3.2 Faraday'n Uygulanmasn Gsteren Bir ekil

ekil 4.1 Rotor oluk numaralarnn 2 ve 4 kutuplu makinalara gre seim tablosu

ekil 4.2 6 kutuplu bir makinann rotor oluk says seim tablosu

ekil 4.3 En avantajl oluk says seim tablosu

ekil 7.4.1 Lohys stamping elikleri iin mknatslanma erisi

ekil 7.4.2 Oluk aklna gre Carter sabitinin deiimi

ekil 2.1 ki Fazl Asenkron Motorun Dner Alannn ncelenmesi

ekil 7.1 iki kutuplu silindirik rotorlu senkron motorun ak deiimi

ekil 7.2.3 6 fazl bir asenkron motorun faz kuann gsterimi

ekil 8 Motor Tasarmnda Kullanlan Oluk ekilleri

ekil 8.2. Asenkron Motorun 1/6 snn grnm

ekil 8.3 Alt fazl asenkron motorun akmlarnn deiimi

ekil 8.4 Alt fazl asenkron motorun torkunun zamana bal deiimi

ekil 8.5 Motor Kayplarnn Zamana gre Deiimi

ekil 8.6 Motor 110 Amperlik akm kaynandan beslendiinde kayp deerleri(Dzenli

alma Rejimi)

ekil 8.7 Alt fazl motorun ak yollarnn 2 boyutlu olarak incelenmesi

ekil 8.8 Alt fazl motorun ak younluunun iki boyutlu olarak incelenmesi

8

TABLO LSTES

Tablo 7.1 Ortalama ak younluu ve metre bana amper iletken saylarnn deiimi

Tablo 7.2 Devir ve gce bal g faktrnn yaklak deeri

Tablo 7.3 Motor gc ve devrine bal yaklak verim deerleri

Tablo 7.2.1 Stator i yarapna gre deien akm younluu tablosu

izelge 3.1 Gerekli aklama izelge ile bir satr boluk braklarak izelge stne yazlr

izelge 3.1 Gerekli aklama izelge ile bir satr boluk braklarak izelge stne yazlr

izelge 3.1 Gerekli aklama izelge ile bir satr boluk braklarak izelge stne yazlr

izelge 3.1 Gerekli aklama izelge ile bir satr boluk braklarak izelge stne yazlr

izelge 3.1 Gerekli aklama izelge ile bir satr boluk braklarak izelge stne yazlr

izelge 3.1 Gerekli aklama izelge ile bir satr boluk braklarak izelge stne yazlr

9

ZET

Bu tez, Ar yk koullarna uygun ok fazl asenkron motor tasarm zerinedir. Gnmzde,

fosil yaktlarn tkenme eilimi ve giderek sertleen emisyon standartlar nedeni ile iten

yanmal motor teknolojisinin bu standartlara erimesinde yaanan teknik problemlerden dolay,

yakn tarihte toplu tama sistemlerinde elektrikli aralarn yaygnlaaca dnlmektedir.

Trkiyede bu konu zerine bir alma yaplmas adna IEC standartlarna uygun yksek

verimli asenkron motor tasarm gerekletirilmitir, sistemi tasarm bitirilmitir. Motor

verileri %97 verim, 1054 Nm nominal tork ve 110 kW, nominal g elde edilmitir.

Anahtar Kelimeler: ok fazl, , ndksiyon Motoru, Alt Fazl, Yksek Verimli

10

1. GR

Tez ana hatlaryla, geometrik tasarm, sarglar, sonlu elemanlar yntemi ile modelleme ve

sonularn karlatrlmasndan olumaktadr.

Motorun yksek verimli tasarm sebebi ile dk frekansl uygulamalarda tercih sebebi

olabilecek bir tasarma sahiptir. Ayn gte yksek motor hzlarnda daha kk hacimli

motorlar tasarlanabilir. Balangta motorun frekans 50 Hz olarak belirlenmitir. Bu kriterden

dolay toplam arlk 293 kg ve toplam verim %97 mertebesindedir. Elektrikli aralarn

kulland asenkron motorlarn maksimum devirleri yaklak olarak 10000 devir/dakika

mertebesindedir. Sabit g hz oranlar genel olarak 2 seilmitir. Bu deerin fiziksel anlam

motorun 5000 devir/dakika ya kadar olan hz aralnda sabit tork elde edilmesi ve bu hz

deerinden sonra motor sabit g blgesinde almasdr..

Vektr kontrolnde ama, sabit g hz deerinin yakalanmas ve aracn tork bazl

haritalanmasnn gerekletirilmesidir. Motorumuz yksek tork deerine sahip olduu iin

arada bir vites sistemine gerek yoktur. Basit bir dili mekanizmas ile retilen tork direk olarak

tekerlere iletilmektedir. Karlatrma asndan bir dizel tr yaklak olarak 700 Nm tork

retmektedir. Bu torku elde etmesi iin 400 ile 800 beygir aras bir motora ihtiya duymaktadr.

Aracn yol tutuunun artrlmas ve viraj performansnn iyiletirilmesi asndan elektronik

kontrol nitesinin eki kontrol uygulamas yeterli olacaktr. Bu kontrol iin gerekli olanlar

aracn arka ve n tekerleklerinde birer hz sensrleri ve bir adet aracn tam arlk merkezine

yerletirilen iki ya da eksenli bir gyro sensre ihtiyac vardr.

Ara ii haberleme sisteminde uluslararas standart olarak Canbus iletiim sistemi

kullanlmaktadr. Tm ara ii haberleme iki adet kablo vastas ile gereklemektedir.

11

2.ASENKRON MOTORLAR

Asenkron motorlar, bir fazl ve fazl olarak retilmektedirler. Sanayide en ok tercih edilen

motor tipidir. Bakm gerektirmez, kolayca yol verilir ve retimleri kolaydr. Dc motorlara gre

avantaj fra iermemesi ve tek fazl kk gteki uygulamalarda tercih edilen indksiyon

motorlarnn src gerektirmemesidir. Bir fazl asenkron motorlar ve fazl asenkron

motorlar yapsal olarak birbirlerine benzemektedir. Bir fazl asenkron motorlarda sincap kafesli

rotor ve stator blmleri vardr. Statorunda bir ana sarg olup N-S kutuplarn oluturur, ayrca

birde yardmc sarglar vardr. Yardmc sarglar, motorun yol alma srecinde devrede kalrlar.

Yardmc sargnn kutup says, ana sargnnki ile ayndr.

Bir fazl asenkron motorlarda, ana sarg kaln kesitli ve ok sarml, yardmc sarg ise ince

kesitli az sarml olup birbirlerine doksan derece a fark ile yerletirilir.

Asenkron motorlarn alma prensibini anlamak iin, iki fazl asenkron motorlarn almasn

aklamak uygun olacaktr. ki fazl asenkron motorlar birbirlerine 90 derece faz fark ile

yerletirilmi AA ve BB sarglarndan olumaktadr.

=cos(t) (2.1)

=cos(t-90)= =sin(t) (2.2)

Burada manyetik aknn tepe deeridir. Manyetik ak nn ye 90 derece dik olduunu

gstermitir. Referans olarak denklemde grld gibi herhangi bir X noktasndaki (

asnda) manyetik ak, o noktann referans eksenine olan asna baldr.

12

ekil 2.1 ki fazl asenkron motorun dner alann incelenmesi

Asenkron motorlarn 100 kW zeri gteki trleri, dk gerilimli yada zel uygulamalar iin

yksek gerilimli trleri mevcuttur. Dk gerilimli motorlar, genelde 400 V 50 Hz

mertebesinde iken, yksek gerilimli motorlarn alma gerilimi 4 ile 6 kV arasnda

deimektedir. stenilen gteki yksek gerilimli motorlarn sarglamasnda daha kk enine

kesit seilmesi sarglamay kolaylatrmaktadr. Bu sarglamann daha genel anlam ise daha

kk enine besleme kablolarnn seilmesidir. Ancak yksek gerilimdeki asenkron motorlarn

asl sorunu izolasyon iin stator oluklarnn doluluk oranlarnn ayn gte dk gerilimdeki

motorlara gre daha kk seilmesi gerektiidir. Bu durumun sonucu olarak, Motor

bykl artmakta ve beraberinde maliyet gibi problemleri ortaya karmaktadr. Gnmzde

yar iletken teknolojisinin gelimesi ile yksek devirlere ulaan motorlar tasarlanabilmektedir.

Bu tasarmn en byk yardmcs sabit gerilim deiken frekans kontroldr. Bylece motorlar

yksek frekanslara kabilmekte ve daha kk hacimlere sahip olabilmektedir. Kesit seimleri

ise dk gerilimli motorlarda (100 kW ve zeri ) 3 mm ve alt olarak belirlenmitir. Bu ynden

iletken maliyetleri yksek gerilimli motorlara gre ok daha dk seviyededir.

Kutup says ise motor gcne bal bir parametre olarak karmza kmaktadr. Motor gc

ykseldike genel olarak kutup saysnn arttn syleyebiliriz.

13

ou indksiyon motoru sincap rotor yapsna sahiptir ancak ar kalk koullar ve frekans

kontrolnn snrl olduu uygulamalarda silindirik rotor yaps karmza kmaktadr.

Motorun bir dier tasarm parametresi ise talep edilen krlma torku, nominal tork ve akm

deerleridir. / deeri 2.5 tan byk olmas ve Li/ deerinin byk seilmesi kaak

endktans deerini azaltmaktadr.

deeri, krlma torkunu, nominal torku, Li deeri stator ve rotor endktanslarnn

toplamn ise kutup akln ifade etmektedir. Krlma torkunun yaklak deerini denklem

2.3 ten elde edebiliriz.

=31

2(

)2.

1

; =1+1 (2.3)

1 ve 1 stator ve rotor kaak endktansn ifade etmektedir. Krlma torkundaki akmn

deerinin nominal akma oran krlma torkunun nominal torka oranna eit ya da byk olmas

gerekmektedir. Bunun sebebi motor tasarmnn gvenli snrlar iinde kalmasdr. Yukardaki

koullar saland taktirde kaak endktanslar rotor ve stator blgesinde yaklak %10 ile %15

arasnda azalacaktr.

Kalk torku ve kalk akm olarak ifade edersek;

=3.()=1

2.21

1 (2.4)

=1

+=12+1

2(+=12)

(2.5)

Genel olarak 100 kW zeri motorlarda deeri 0.95 ten 0.975 e kadar seilebilir. Hedef

verim deeri hesabnda stator ekirdek kayb, yaklak nominal kayma hesap edilebilir. Alt

fazl motorda bu denklemler 3 yerine 6 yazlarak dzenlenebilir.

14

3.ELEKTRK MAKNALARININ TASARIMINDA KULLANILAN PRENSP

YASALAR VE METOTLAR

Elektrik makinalarnn tasarmnda kullanlan yasalarn temelleri Maxwellin denklerine

dayanmaktadr. Elektromanyetik alann aklamas dier fiziksel byklkler ve bilim dallarn

kullanarak kolayca yaplabilmektedir. Tm alan eitlikleri, bir grup halinde kolayca

yazlabilmektedir. Bunun iin, be adet vektr ve bir adet skaler byklk yeterlidir.

Elektrik Alan E [V/m]

Manyetik Alan iddeti H [A/m]

Elektriksel Ak younluu D [C/m]

Manyetik Ak younluu B [V.s/2].[T]

Akm younluu J [A/2]

Elektriksel Yklenme younluu

[c/3]]

Elektrik alan ve manyetik alan analizini, akm tayan bir telde meydana gelen alann rettii

kuvvet zerinden yapabiliriz. Bu kuvvet Lorentz yasas ile hesaplanr. dQ

Birim yknn v hz ile hareket ettiini kabul ederek oluturduumuz vektr denklemi ile

aada kuvveti bulabiliriz.

dF =dQ(E+vxB)=dQE +

dt x B =dQE + xB (3.1)

Bu vektrel denklem, eitli elektrik makinalarnda tork retim prensibi olarak kabul edilir.

Akm tayan telin uzunluu, olarak kabul edersek, retilen kuvvet ile uzunluunun

arpm tm elektrik makinalarnda tork deerini vermektedir.

15

ekil 3.1 Lorentz kuvvetinin elde edilii, dF Lorentz kuvveti, i akm, dl akm tayan telin

uzunluu, ,ak younluu ile akmn arasndaki a deeridir. xB deeri Bsin

olarak yazlabilir.

Elektrik mhendisliinde, dier yasalar ncelikle empirik olarak elde edilir sonra yazya

dklr. Dier zelletirilmi yasalar Maxwellin denklemlerini kullanarak elde edeceiz.

Seilmi bir noktadaki akan akm, o noktadaki elektriksel yklenmeyi (arj) drmektedir.

Elektriksel yklenmenin korunmasn diverjans bir eitlikle elde edebiliriz.

.J=

(3.2)

Yukardaki denklem, elektrik akmnn srekliliini ifade etmektedir.

Maxwellin denklemlerinin diferansiyel formda yazlmas aadaki gibidir.

xE =

(3.3)

xH =J+

(3.4)

.D = (3.5)

.B=0 (3.6)

Denklem 3.3, Faraday yasasnn aklanmasdr. Deiken bir manyetik alann etrafnda oluan

elektrik alann nasl olutuunu gstermektedir.

16

Denklem 3.4 ise deiken elektriksel alan ve bu elektriksel alann etrafnda manyetik alan

iddetinden dolay meydana gelen akm gstermektedir. Amper yasas olarak adlandrlr.

Elektrik alan her zaman, pozitif ykten negatif yke doru meydana gelmektedir. Bu cmlenin

matematiksel anlam olarak denklem 3.5 i yazabiliriz. Gauss yasas olarak bilinmektedir.

Denklem 3.6 ise gauss yasasnn manyetik alana uygulanmas olarak yazlabilir. Bu denklemler

elektrik makinalar tasarmnn temelleridir. AC ya da DC akm altnda alan tm makinalar

bu kurallar erevesinde hareket etmektedir. Maxwellin denklemleri, Faradayn indksiyon

yasalarnn kantlanmasnda sklkla kullanlmaktadr.

. =

. .

=

(3.7)

Ancak, makine dizaynnda Amper yasas ile Faraday yasalarnn kullanm ayr bir yer

tutmaktadr. Bu yasalar, basit olarak bir elektrik makinasnn sarglarnda indklenen gerilimin

hesabnda, sarg kayplarnn belirlenmesinde ve son olarak deri etkisinin incelenmesinde

nemli bir yer tutmaktadr.

ekil 3.2 Faradayn uygulanmasn gsteren bir ekil, B manyetik ak younluu, dS bir daire

zerinde seilen alan, l akm tayan kapal bir telin uzunluu, manyetik ak, I ise E.dl

denkleminden meydana gelen akm deeri

Eer bir motor sargdaki dn saysna N dersek, ideal olarak meydana gelen aknn tm

dnlerle balants olmad kabul edilmektedir. Bu durumu bir oran ile ifade etmek gerekirse

gerekte bu oran bir den kktr, bu sebepten dolay bir elektrik makinasndaki etkin dn

says kw ile ifade edilmektedir. Literatrde bu sabite motor sarg faktr denmektedir.

17

Bu bilgiler nda bir motorun sarglarnda indklenen gerilim ifadesini u ekilde yazabiliriz.

e =.N.

. =.N.

= -

(3.8)

Yukardaki denklemlerden sonra kolaylkla ak balantsn elde edeceiz. Ak balants

denklem 3.9 da grlmektedir.

=.N. =L.I (3.9)

Endktansn saysal deerini ise motorun Relktans zerinden hesap edeceiz.

L=(. )2 / (3.10)

Motor sarglar zerindeki toplam akm hesab, denklem 3.11 deki gibi yaplmaktadr.

. = . = (t) = (t) (3.11)

18

3.1 Elektrik Makinalar Tasarmnda Kullanlan Nmerik zmler

Elektrik makinalarnn, basit tasarm olarak ncelikle manyetik ve elektrik devreleri

hesaplanarak yaplr. Analitik formller bu devler zerine uygulanarak hesaplar yaplmaktadr

ancak performans analizlerinde tek bir parametrenin deiim hesabnn yaplmasnda birok

forml elektrik ve manyetik devrelere uygulanmas gerekmektedir. Bu zm yolu, karmak

sistem entegrasyonlarnda problem karmaktadr. Tasarm srecini uzatmaktadr. Gnmzde

ev bilgisayarlarnn gelimesi ile birlikte bilgisayar destekli sonlu elemanlar yntemi kolaylkla

tasarlanan motorun geometrisine uygulanarak gereki veriler elde edilmektedir. Bilgisayar

destekli sonlu elemanlar yntemi gnmzde popler bir tasarm arac olarak ortaya

kmaktadr. Analitik hesaplarla yaplan nmerik analizlerin doru sonular retememesinin

temel sebebi, elektromanyetik analizlerin boyutta gerekletirilmesidir. Fem analizlerinde

elektromanyetik analiz ksm boyutlu olabilmekte, transiyent ve zamana bal analizler

gerekletirilebilmektedir. Dier sebep ise, manyetik enerjinin tork retebilen ksm hava

aralnda depo edilmektedir. boyutta hava aralna atlan mesh sonucu retilen tork

deerini nemli lde etkilemektedir.

Sonlu elemanlar ynteminde kullanlan be farkl metot bulunmaktadr. Bu metotlar,

Maxwellin stres tensr metodu, Arkkio nun methodu, Manyetik coenerji fark, Colomb un

sanal i yntemi ve mknatslanma akm yntemidir.

Elektrik makinalarnda manyetik alan iki dzlemde ele alnmaktadr. Manyetik alann numerik

zmlenmesin de manyetik alan vektr potansiyeli kullanlmaktadr. Bu yntem zc iin

kolay ve kullanldr.

Manyetik vektr potansiyeline A dersek;

x A =B (3.1.1)

Colomb un vektr potansiyeli ak ekilde aadaki gibi tanmlanmaktadr.

.A=0 (3.1.2)

ndksiyon metodunda vektr potansiyelini yerine koyarsak;

x E = - +

(3.1.3)

Skaler elektrik potansiyeline dersek, elektrik alan iddeti vektr potansiyeline gre denklem

3.1.4 teki gibi yazlabilir.

E = -

- (3.1.4)

19

Denklem 3.1.4 elektrik alan iddetinin iki paradan olutuunu gstermektedir. Manyetik

alanda zamana bal meydana gelen dner alan ve dielektrik materyalin

polarizasyonlamasndan ve elektrik yklerinden dolay meydana gelen sabit alandr.

Akm younluu, elektrik alan iddetine baldr.

J = .E = -

- (3.1.5)

Amper yasasn vektr potansiyeli olarak ifade edersek

x (1

x A) = J (3.1.6)

Yukardaki denklemlerde grld zere iki boyutta incelenen elektrik makinalarn tek bir

deiken olan A ya gre yazdk. Alan zmleri (B,H) xy dzlemlerinde gsterilmektedir.

J, A ve E ise z dzlemi olarak gsterilir. J ve A, z dzlemine paralel olarak modellenmektedir.

Analizlerimizde vektr potansiyelini yukardaki kurallar erevesinde motorumuza sonlu

elemanlar ynteminde uygulayacaz.

20

3.2 Maxwell in Stres Tensr : Radyal ve Teet Stres

Maxwell in stres tensr, elektrik makinalarnda manyetik alandan tork ve kuvvet retmesinde

kullanlan genel matematiksel ifadedir. Elektrik makinalarnda dner alann nasl tork ve kuvvet

rettiini bir nceki blmde gstermitik. Lineer ak younluu metal yzey zerinde, teet

stres faktrn oluturmaktadr. Bu metot, ak yolu zerinde meydana gelen strese gre

Faradayn kanunlarna dayanmaktadr.

=1

20

2 (3.2.1)

Stres kuvvet izgilerinin ynnde meydana gelmektedir. Stres kuvvet izgilerine dik olarak

oluur. Stres normal ve teet birleenler olarak iki ksmdan oluur.

=1

20(

2 2 ) (3.2.2)

=0 (3.2.3)

Fem analizlerinde kolay zmlenmesinden dolay tork retiminde Arkkio nun metodu

kullanlmaktadr. Bu metotta Maxwellin stres tensrne dayanmaktadr. Hava aralndaki

hacim boyunca rotor ve stator yaraplar ile alnan integral sonucunda tork deeri elde

edilmektedir.

T= 1

0() (3.2.4)

ve srasyla S yzeyindeki radyal ve teet ak younluklarn vermektedir. ve ise

stator ve rotor yaraplarn vermektedir.

Maxwellin stres tensr metodunda kullanlan dier bir yntem ise mknatslanma akm

yntemidir. Bu metot element keleri zerindeki mknatslanma akm ve ak younluunun

hesaplanmasndan meydana gelmektedir. Bu durum demir ya da daimi mknatslar ile hava

arasnda bir snr oluturmaktadr. Genel olarak tork aadaki denklemde grld ekilde

FEM yntemi ile hesaplanmaktadr.

21

l makine uzunluu, c, hava aral ile demir ya da daimi mknatslar arasndaki ara yz

belirlenmekte kullanlr, dc, snr zerine yerletirilmi element kelerinin uzunluudur. r ise

rotor tarafnda retilen kuvvetin mile olan uzakldr.

Verilen tm denklemleri dzenlediimiz zaman motorun byklklerini hesaplamamzda

kullanacamz forml denklem 3.2.6 da verilmitir.

Yukardaki denklem, elektrik makinalar tasarmnn temel hesabdr. Bu denklemlerden elde

edilen sonularla rotor, stator aplarna, motor uzunluuna ve hava aralnn byklne

karar verilmektedir.

22

4 STATOR VE ROTOR OLUK SAYILARININ BELRLENMES

Stator ve rotor oluklarnn says motorun alma karakteri zerinde byk bir neme sahiptir.

Belirtilen kriterler dnda rotor ve stator oluklarnn seimi tork dalgalanmalarna ve rahatsz

edici motor alma rejimlerine sebep olmaktadr. Harmonik asenkron motor torkunu azaltmak

iin rotor oluk says mmkn olduunca kk seilmelidir. Genel olarak denklem 4.1 deki

eitlie bal oluk tayini yaplmaldr.

< 1.25 (4.1)

Motor hz kaybederken stator oluklarnda oluan harmoniklerden dolay retilen senkron

torku nlemek iin rotor oluk says seiminde aadaki kriter gz nnde bulundurulmaldr.

=6pg (4.2)

g, herhangi pozitif bir tamsaydr.

Stator ve rotor oluk saylar birbirlerine eit olamaz, rotor oluk says stator oluk saysnn

yars ya da iki kat olamaz.

(4.3)

1

2 (4.4)

2 (4.5)

Motor alrken senkron torku nlemek iin aadaki eitlii gz nnde bulundurmak

gerekir.

6pg 2+

g, herhangi pozitif bir tamsaydr, 2p kutup saysn ifade etmektedir.

Motorun rotor oluklar zerinde meydana gelen tehlikeli harmonikleri nlemek adna aada

verilen eitliklere dikkat edilmelidir. Formllerde belirtilen art iareti pozitif ynde dnen

motor iin, eksi iareti negatif ynde dnen motorlar iindir.

(4.6)

23

ekil 4.1 Rotor oluk numaralarnn 2 ve 4 kutuplu makinalara gre seim tablosu

[Richard,1954]

ekil 4.2 6 kutuplu bir makinann rotor oluk says seim tablosu [Richard,1954]

24

ekil 4:3 En avantajl oluk says seim tablosu [Richard,1954]

25

5 ALTI FAZLI ASENKRON MOTORUN ANALTK TASARIMI

Asenkron motorlar temelde sincap kafesli ve bilezikli asenkron motor olmak zere iki tipte

tasarlanmaktadr. Motor tasarmnda ncelikle karar vereceimiz nokta motor tipidir. Bilezikli

asenkron motorlarn kalk torklar sincap kafesli motorlara gre daha yksektir. Faz sarglarna

diren eklenerek motor devir ayar yaplabilir, ancak bu gnmzde yaplan en kt devir

ayardr. Src sistemleri gelitii iin, bu ynteme bavurulmaz. Tasarm kolayl ve

yaygnlndan dolay sincap kafesli motor tasarm zerinde almamz yapacaz.

ncelikle stator byklklerinin hesaplamasn, ardndan motorun stator sarglarnn

hesaplanmas, nc adm olarak rotor byklklerinin hesab ile son admda kayplar ve

optimizasyon problemin zmlenmesini Matlab ortamnda gerekletireceiz.

26

5.1 Stator Byklkleri ve Ak Hesab

Tasarm yaparken tablolardan faydalanacaz. Bu tablolar, ihtiyacmz olan baz deerleri

yaklak olarak verecektir.

kW 1 2 5 10 20 50 100 500

() 0.35 0.38 0.42 0.46 0.48 0.5 0.51 0.53

q(ac/m) 16000 19000 23000 25000 26000 29000 31000 33000

Tablo 7.1 Ortalama ak younluu ve metre bana amper iletken saylarnn deiimi

kW 5 10 20 50 100 200 500

1000 rpm 0.82 0.83 0.85 0.87 0.89 0.9 0.92

1500rpm 0.85 0.86 0.88 0.9 0.91 0.92 0.93

Tablo 7.2 Devir ve gce bal g faktrnn yaklak deeri

kW 5 10 20 50 100 200 500

1000rpm 0.83 0.85 0.87 0.89 0.91 0.92 0.93

1500rpm 0.85 0.87 0.88 0.9 0.91 0.93 0.94

Tablo 7.3 Motor gc ve devrine bal yaklak verim deerleri

6 kutuplu, 110 kW motor iin ortalama ak younluu Bav 0.506 T, q deeri 31754 olarak

hesaplanmtr.

Senkron hz hesab

= 120xf

p (7.1.1)

Senkron hz bu bilgiler dorultusunda 1000 devir/dakikadr.

Tablo 7.2 ve 7.3 n interpolasyon sonucu elde edilen deerleri g faktr 0.8935 ve verimi

27

0.9131 olarak belirlenmitir.

Motorun giri tarafndaki aktif gc, motor k aktif gcnn verime blnmesi ile elde edilir.

=

(7.1.2)

Faz akmnn hesab olarak, giri gerilimi belirlenmelidir. Bu deer 400 V olarak belirlenmitir.

Faz akm =1000

6 (7.1.3)

Motor sarg faktr her zaman bir den kk ve bir e yakndr. Elektrik makinalarnda genel

olarak 0.955 alnabilir.

Motor k katsays C0 n hesab denklem 7.4 te verilmitir.

C0=11xxx q x eff x pf x103 (7.1.4)

Motorun devir/saniye cinsinden hz

60 olarak bulunur.

2L=

0(

60) ( 7.1.5)

Toplam motor uzunluu L u ekilde hesap edilir.

L=.2

(0.135)2 (7.1.6)

L uzunluu 270 mm olarak hesap edilmitir.

Stator i yarap denklem 7.6 daki gibi elde edilebilir.

D=.2

(7.1.7)

Stator i yarap 430 mm olarak belirlenmitir.

Motor aksnn hesab olarak

=

106 (7.1.8)

0.0288 weber olarak hesap edilmitir.

28

5.2 Stator Oluk Byklklerinin Hesab

Stator oluk says blm 4 teki tablolar ve formller kullanlarak 72 olarak belirlenmitir.

=4.44 x f x x x N (7.2.1)

Yukardaki denklemden grld zere faz gerilimimiz, frekansmz, sarg datm

faktrmz, motor akmz bilinmektedir. Faz bana den iletken dn says N dir.

Hesaplamalarmzda kullanlmak zere bu deeri yukardaki formlden elde edebiliriz.

Faz bana den oluk says;

Qs

2p (7.2.2)

Olarak bulunur.

Oluk bana den iletken says ise denklem 7.2.3 te ki gibi hesaplanmaktadr.

Z = 2.(2)

olarak belirlenmektedir. (7.2.3)

Dn says olan N yi tekrar hesaplamak iin aadaki ifade kullanlr. Bu ekilde iletkenin

dn saysna son ekli verilmi olup, denklem 7.2.1 e bulunan ifade tekrar yazlarak, motorun

aksnn gerek deeri hesap edilmektedir.

= Z.

2.1

2 (7.2.4)

D(mm) 100 150 200 300 400 500 750 1000

A/2 4 3.8 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5

Tablo 7.2.1 Stator i yarapna gre deien akm younluu tablosu [Richard,1954]

Stator i yarapna gre belirlenen akm younluu J deerimiz 3.5 tur.

letkenin alan ifadesi

J=

(7.2.5)

olarak hesaplanabilir. Bu noktadan sonra standart tablolar kullanarak motorun, iletkenlerinin

kesiti belirlenmektedir.letkenin stator oluu boyunca olan yksekliinin, belirlenen kesite

oran 2.5 ile 3 arasnda olmaldr.

29

letken ykseklii, iletken alannn, kesite oran olarak bulunabilir.

=

(7.2.6)

letkenlerin izolasyonu iin kullanlan yaltkann kalnl 0.5 mm olarak belirlenmitir.

Bu noktadan sonra yukardaki bilgiler kullanlarak stator oluk genilii aadaki forml ile

kolayca tespit edilebilmektedir.

=[( + ) + ] (7.2.7)

slot ierisindeki iletken says, insS, izolasyon malzemesinin kalnl ve insW ise izolasyon

malzemesinin genilii olarak verilmitir.

Slot ykseklii parametresi ise,

= [( + )+ + + ] (7.2.8)

, bir oluktaki iletkenin enine geniliidir.

=

(7.2.9)

, oluk ierisindeki iletkenin yksekliidir. ve ifadeleri srasyla kenarlara ve st

noktaya braklan motorun soutma sistemi iin kullanlan noktalardr. Bu sayede hava ile olan

s transferi kolaylatrlmtr. Genel olarak,1 mm ve 4 mm deerleri sistemin soutulmasnda

uygundur.

30

5.3 Sincap Kafesli Rotor Tasarm

Tm elektrik makinalarnda en nemli tasarm parametresi olan hava aralnn hesabn

aadaki denklemde motor fiziksel parametrelerine gre hesaplayacaz.

=0.2+2x/106 (7.3.1)

Rotor ap, stator i yarapndan hava aralklarnn karlmas ile elde edilir. Bu noktada

dikkat edilmesi gereken nokta, motorun alt ve st noktalarn referans alrsak iki adet hava

araln stator i yarapndan karlmas gerektiidir..

= D- 2 (7.3.2)

Rotor akm , yaklak olarak stator akmnn 0.85 i kabul edilmitir.

Rotor sarg faktr bir, ve iletken says/oluk oran bir alnarak hesaplarmz gerekletireceiz.

ubuk ya da bar akm ifadesi;

=

(7.3.3)

, stator oluk says, stator iletken/oluk oran ve , rotor sarg faktr olarak sembolize

edilmitir.

Rotor ubuu zerindeki, akm younluu olarak ifade edilirse,

Rotor ubuu alan;

=

(7.3.4)

Bu noktadan sonra, rotor ubuunun yksekliine karar vermemiz gerekiyor. Bu tasarmcnn

kendi kriterine gre belirleyecei bir byklktr. Bu bykle dersek;

Rotor ubuunun genilii;

=

olacaktr. (7.3.5)

Rotor ubuu alannn, dzenlenmi yeni deerini hesaplarken, kelerin yuvarlak hale

getirilmesi iin, hesap edilen yuvarlama faktr 0.98 alacaz.

= . .0.98 (7.3.6)

31

Rotor ubuunun direncinin hesabn 7.3.6 nolu denklemden elde ediyoruz.

=0.021

1000 (7.3.7)

, rotor ubuunun uzunluu, olarak ifade edilmektedir.

End ring akmnn hesab; (7.3.8)

=

.

, rotor oluk says, p ift kutup saysdr. (7.3.9)

End ring alannn forml ile ifadesi amper yasasna dayanmaktadr.

=

(7.3.10)

, rotor akm younluudur.

End ring diren hesab denklem 7.3.11 kullanlarak yaplabilir.

=0.021

(7.3.11)

Rotor oluk byklkleri hesab yaparken yukardaki formllerden elde edilen bilgiler

kullanlarak yaplacaktr. Rotor apnn edeer hesabnda, end ring in olduu blgeyi kararak

elde edilen apn ortalama deerini kullanacaz. Bu sebepten dolay, tam u noktadan 1/3

orannda bir blm rotor apndan kararak hesaplarmz gerekletireceiz.

U noktadan 1/3. Di karlarak elde edilen rotor ap;

1/3=-2.2

3 (7.3.12)

Rotor oluk akl, 1/3 lk rotor ksmnda;

1/3=1/3

(7.3.13)

Di akl, rotorun 1/3 lk ksmnda;

W_tr13=1/3- (7.3.14)

Di alan, rotorun 1/3 lk ksmnda;

=13

(7.3.15)

32

Bir diteki ak younluunu hesap ederken, di alann ve nceden hesaplanan ak deerini

kullanmamz gerekmektedir.

=106

(7.3.16)

Bir diteki maksimum ak younluu ise yaklak olarak diteki ak younluunun 1.5 katna

eittir. Bu deer 1.2 ile 1.4 T aras olmas uygundur.

33

5.4 Mknatslanma Akm ve Ak Hesab

ekil 7.4.1 Lohys stamping elikleri iin mknatslanma erisi

ekil 7.4.2 Oluk aklna gre Carter sabitinin deiimi

34

Stator ekirdeindeki, amper-dnn hesab aadaki forml ile gerekletirilir.

ATSC=

261000 (7.4.1)

, ortalama stator apdr. , tablo 7.4.1 den gelen amper dn saysn temsil etmektedir.

Merkezdeki kutuptan 300 mesafedeki ak younluu;

30=1.513 (7.4.2)

13, Rotorun u ksmndan 1/3 nc dite meydana gelen ak deeridir.

Tablo 7.4.1 den yukardaki ak deeri kullanlarak yeni amper dn deeri belirlenerek

denklem 7.4.3 te ileme konularak stator dilerindeki amper dn says elde edilir.

ATST =atst

1000 (7.4.3)

Yukardaki denklemde, stator oluk yksekliidir. Birim dnm yaplarak basit bir orant

ile stator dilerindeki amper dn saysn elde ettik.

Toplam amper dn says stator ekirdeindeki ve dilerindeki amper dn saylarnn

toplam ile elde edilmektedir.

ATS=ATSC+ATST (7.4.4)

Stator oluk ak (slot opening) tasarmc tarafndan belirlenir. Belirlenen bu deerin hava

aralna blm ile elde edilen deeri, ekil 7.4.2 de yerine koyarak Carter sabitini elde

edebiliriz.

k=

(7.4.5)

Hava aral iin amper dn says,

ATg=1.360.796Lg (7.4.6)

deeri, hava aral ortalama ak deerini gstermektedir.

Motorun zerindeki tm amper dn says ATT,

ATT= ATg+ATSC+ATST (7.4.7)

Bu noktadan sonra mknatslanma akm deeri;

=2

2.1.17. (7.4.8)

35

Yksz halde faz akm,

0=2 +

2 (7.4.9)

, motorun kayplardan dolay ektii akm deerini gsterir.

Yksz halde g faktr;

0=

0 (7.4.10)

36

6 MOTORUN PARAMETRELERN MATLAB/SIMULNK ZERNDEK

HESAPLAMA PROGRAMI

eitli kitaplar zerinden derlenen bilgiler dorultusunda oluturulan analitik tasarm program

Matlab ara yznde elde edilmitir. Programdan kan sonular dorultusunda Ansys Maxwell

program zerinden gelitirme yaplarak motorun son hali verilmitir.

%%ok fazl Asenkron Motor Tasarm %Aktif G 100kW f=50 Hz 6 kutuplu V=300V %**************************************** %* LKER ZTRK YILDIZ TEKNK NV. * %* ELEKTRK MHENDSL * %* ELEKTRK MAK ve G ELEKTRON ABD * %**************************************** %----------STANDART TABLOLAR----------% SKW=[1 2 5 10 20 50 100 500]; %Aktif G SBav=[0.35 0.38 0.42 0.46 0.48 0.50 0.51 0.53]; %ortalama ak yo. Sq=[16e3 19e3 23e3 25e3 26e3 29e3 31e3 33e3];%tangential kuvvet sbt SKWa=[5 10 20 50 100 200 500]; %grnr g SPF6P=[0.82 0.83 0.85 0.87 0.89 0.9 0.92]; %1000rpm 6kutup SEFF6P=[0.83 0.85 0.87 0.89 0.91 0.92 0.93];%1500rpm 6kutup SPF4P=[0.85 0.86 0.88 0.9 0.91 0.92 0.93];%1000rpm 4 kutup SEFF4P=[0.85 0.87 0.88 0.9 0.91 0.93 0.94];%1500rpm 4kutup

%-------------ANA BYKLKLER STATOR---------------------% KW=110; V=330; f=50; P=6; nvd=2;%mm havalandrma kanal says bvd=10; %havalandrma iin alan kanallarn uzunluklar mm ki=0.92; %demir faktr Kw=0.955; %sarg datm faktr Bav=interp1(SKW,SBav,KW,'spline'); %interpolasyon ortalama ak yo. q=interp1(SKW,Sq,KW,'spline'); %interp. q faktor pf=interp1(SKWa,SPF6P,KW, 'spline'); %g faktr interp. eff=interp1(SKWa,SEFF6P,KW, 'spline'); %interp. verim KWinp=KW/eff; %giri aktif gc Iph=(KWinp*1000)/(6*V*pf); %giri akm P=6VIcos(fi) Ns=120*f/P; %motor hz RPM cinsinden ns=Ns/60; %motor hz RPS cinsinden C0=11*Kw*Bav*q*eff*pf*1e-3; %tangential kuvvet sabiti DsqL=(KW/(C0*ns)); %D^2.L deerinin hesab L1=sqrt((DsqL)/((0.135*P)^2)); %Toplam uzunluk deeri L=floor(L1*100)*10; %Uzunluun tamsayya yuvarlanmas Ls=(L-nvd*bvd); %sogutma iin ayrlan yuzeyin ana uzunluktan karlmas Li=ki*Ls; %Net iron core uzunluu D1=sqrt((DsqL)/(L/1000)); %motor i yarap belierlenmesi D=ceil(D1*100)*10; %EN YAKIN TAMSAYIYA i yarap yaklastrma PP=pi*D/P; %pitch faktor LbyPP=L/PP; %Uzunluk ve pole pitch oran 1 e yakn olmal %if(LbyPP2) % continue; %end; v=pi*D*ns/1000; %periphoral hz deeri %if (v

37

%---------STATOR SARGI HESABI---------------------% Tstrip=1.9; %iletken kalnl deeri tasarma gre deiebilir insS=0.5; %mm cinsinden iletken yaltm deeri ISO standard insW=3.4; %mm cinsinden iletken enine genilik Zsw=3; %iletken enine gre ileken says spp=2; %slot number per pole per phase Hw=4; HL=1; insH=6; %-------------Tablolar---------------------------------% SD=[0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.75 1]; % metre cinsinde inner stator buyuk. SCDSW=[4 3.8 3.6 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5]; %Akm younluu tablosu B=[0.8 1.2 1.6 2 2.4]; %Ak younluu WpKg=[7 15 24 34 50]; %kaybn kg basna w cinsinden deeri %----------------------------------------------------------%

Tphi=V/(4.44*f*FI*Kw); %faz basna iletken dn says CDSW=interp1(SD,SCDSW,D/1000,'spline'); %interpola. ak younluu

As1=(Iph/CDSW); %letken alan S=spp*P*6; %Stator slot says Spitch=pi*D/S; %sarg adm %if (Spitch25) %sarg adm kontrol % continue; %end; Zphi=Tphi*2; %faz bana iletken says sph=S/6; %faz bana den oluk says Zs1=Zphi/sph; %slot bana iletken says Zs=ceil(Zs1); %tam sayya yuvarlama Tph=Zs*sph/2; %dzeltilmi dn says FI=V/(4.44*f*Tph*Kw); %dzeltilmi ak deeri Hstrip1=As1/Tstrip; %serit ykseklii Hstrip=ceil(Hstrip1*2)/2; %tam sayya yuvarlama WbyT=Hstrip/Tstrip; %ykseklik/genilik oran slotun %if (WbyT =3.5) %oran kontrol % continue; %end; As=0.967*Hstrip*Tstrip; %dzeltilmi konnektr/erit alan Ws=(Zsw*(Tstrip+insS)+insW); %slot genilii Zsh=Zs/Zsw; %No of conductors height-wise Hs=(Zsh*(Hstrip+insS)+Hw+HL+insH+2); %slot ykseklii D13=D+2/3*Hs; %Dia at 1/3 ht from tooth tip sp13=pi*D13/S; %D13 teki slot akl Wt13=sp13-Ws; %di genilii 1/3 teki ksmn B13=FI*P*1e6/(Li*Wt13*S); %1/3 luk solt aklndaki ak deeri Btmax=1.5*B13; %maksimum ak deeri Lmt=(2*L+2.3*PP+240)/1000; %metre cinsinden iletkenin dn miktar Rph=0.021*Lmt*Tph/As; %faz bana diren deeri Pcus=6*(Iph^2)*Rph; %6 faz iin kayp deeri Wcus=Lmt*Tph*3*As*8.9e-3; % bakr arl kg cinsinden Flc=FI/2; %i ksmdaki ak younluu Bc=1.35; %i ksmdaki beklenen ak deeri Ac=Flc*1e6/Bc; %area of core Hc=Ac/Li; %heigth of core DOl=D+2*(Hs+Hc); %i ksm d cap DO=ceil(DOl/10)*10; %yuvarlama en yakn ust tam sayya Hc=(DO-D)/2-Hs; %dzeltilmi i ksm yukseklii

PitpKg=interp1(B,WpKg,Btmax, 'spline'); %interploasyon demir kayb sbt

dilerde PicpKg=interp1(B,WpKg,Bc, 'spline'); %interpolasyon i ksmdaki demir

kayb sbt

38

Wt=Li*Wt13*S*Hs*7.8e-6; %i ksm (core ) arl Dmcs=D+2*Hs+Hc; %core ortalama yarap Wc=Ac*pi*Dmcs*7.8e-6; %bakr arl Pit=PitpKg*Wt; %dilerdeki demir kayb Pic=PicpKg*Wc; %i ksmdak demir kayb %--------------------------------------------------------------------% % ***************************** % % *Sincap Kafesi Rotor Hesab * % % ***************************** % % 28/02/2015 % % 03.41 % %--------------------------------------------------------------------% kwr=1; %rotor sarg faktr Zr=1; %iletken/slot orani cdb=6; %bara ak youunluu atamas dd=50; Brc=1.35; Tb=6; %mm cinsinden bara kalnl cde=6; %kselerdeki ak younluu deeri kws=Kw; %sarg datm faktoru rotor==stator Ss=S; %Stator slotlarna yeniden isim verme Lgl=0.2+ 2*sqrt(D*L/1e6); %hava aral hesab Lg=ceil(Lgl*100)/100; %hava aral yuvarlama Dr=D-2*Lg; %rotor ap belirleme dl=Ss-3*P; %d8 e kadar rotor slot says aadaki d2=Ss-P; %denklemlere eit olamaz Sr=Ss-9 seilir d3=Ss-2*P; d4=Ss-5*P; d5=Ss-1; d6=Ss-2; d7=Ss-7; d8=Ss-8; Sr=Ss-9; sp2=pi*Dr/Sr; %rotor oluk adm Ir=0.85*Iph; %rotor akm yaklak olarak stator akmnn %85idir Ib=Ir*kws*Ss*Zs/(kwr*Sr*Zr); %bara akm deeri Abi=Ib/cdb; %bara alan mm^2 cinsinden Wb=ceil(Abi/Tb); %bara genilii Ab=Tb*Wb*0.98; %alann dzeltilmi hali 0.98 yuvarlama iin Wsr=Tb+0.5; %rotor slot genilii Hsr=Wb+0.5; %rotor slot yukseklii Lb=L+50; %bara uzunluu Rb=0.021*Lb/1e3/Ab; %ohm cinsinden bara direnci Pcub=(Ib^2)*Rb*Sr; %bara bakr kayb Ie=((Ib*Sr)/(pi*P)); %end ring akm Ae=Ie/cde; %end ring alan Dme=Dr-dd; %ORTALAMa end ring ap Lme=pi*Dme/1000; %ortalama end ring uzunluu Re=0.021*Lme/Ae; %end ring direnci Pcue=2*(Ie^2)*Re; %2 tane end ring oluu iin end ring bakr kayb Pcur=Pcub+Pcue; %rotor toplam bakr kayb Rr=Pcur/(6*(Ir^2)); %rotor direnci edeeri Dr13=Dr-2*2/3*Hsr; %u noktadan 1/3 nc uzaklktaki rotor ap spr13=pi*Dr13/Sr; %rotor slot akl Wtr13=spr13-Wsr; %Dr13 teki di genilii Atr=Wtr13*Li*Sr/P; %Dr13 teki di alan Brt=FI*1e6/Atr; %diteki ak younluu Brtmax=Brt*1.5; %diteki maksimum ak younluu Ac=FI*1e6/2/Brc; %rotor core alan dcr=Ac/Li; %core derinlii Pfw=0.01*KW*1e3; %srtnme vantilasyon kayb yaklak %1 dir PnL=Pit+Pic+Pfw; %no load kayb Iw=PnL/(6*V);

39

Wcur=Lb*Sr*Ab*8.9e-6; Wcue=Lme*2*Ae*8.9e-3; %-----------------------------------------------------------% %-----------AmperTurns ve manyetizasyon Akm Hesab---------%

Bc=1.35; Wss0=4; Wsr0=2; BB= [0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

1.9 2]; H=[50 65 70 80 90 100 110 120 150 180 220 295 400 580 1000 2400 5000 8900

15000 24000]; semilogx(H,BB); grid; xlabel('AT/m==>'); ylabel('flux denstiy(T)-->'); title('lowhys standardndaki metaller iin magnetizasyon egrisi');

%------carter sabiti hava aral iin-----% Ratio=[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12]; %oran CC=[0 0.18 0.33 0.45 0.53 0.6 0.66 0.71 0.75 0.79 0.82 0.86 0.89]; %carter

sabitleri YARI KAPALI CC1=[0 0.14 0.27 0.37 0.44 0.5 0.54 0.58 0.62 0.65 0.68 0.69 0.7]; %CARTER

SABITI TAM ACIK plot(Ratio,CC,Ratio,CC1); grid; xlabel('Slot Akl/hava_aral-->'); ylabel( 'Carter Katsays-->'); title ('Slotlar iin Carter Katsays'); legend('Yarkapal', 'Acik'); semilogx(H,BB); grid; xlabel('AT/m-->'); ylabel('Flux density(T)-->'); title('Lowhys Stamping Steel iin

Mknatslanma Erisi'); atsc=interp1(BB,H,Bc, 'spline'); Dcav=D+2*Hs+Hc; %ortalama uzunluk stator ATSC=(pi*Dcav*atsc)/(P*6*1000); %amperturns STator Core iin Bt30=B13*1.36; %merkez kutuptan 30 derece sonraki ak yo. deeri(?) atst=interp1(BB,H,Bt30, 'spline'); %interpolasyon ATST=atst*Hs/1000 ; %Stator dilileri iin amper turns hesab ATS=ATSC+ATST; %stator toplam amperturns rat1=Wss0/Lg; k01=interp1(Ratio,CC,rat1, 'spline'); %carter sabiti kgs=Spitch/(Spitch-Wss0*k01);%stator slotlar iin aralk katsays rat2=Wsr0/Lg; %slot aral/hava aral orann verir k02=interp1(Ratio,CC,rat2, 'spline'); %karter sabiti iin interpolasyon spr0=pi*Dr/Sr;%rotor slot pitch hava aralna yakndr kgr=spr0/(spr0-Wsr0*k02); %rotor iin aralk katsays kg=kgs*kgr; %hava aral katsays Lgd=Lg*kg; %efektif hava aral rat3=bvd/Lg; % havalandrma kanal kv=interp1(Ratio,CC1,rat3, 'spline'); Ld=L-kv*nvd*bvd; %efektif eksenel uzunluk Aag=pi*D/P*Ld; %hava aral alan /Pole Bg=FI*1e6/Aag;%hava aral flux denstiy B30d=1.36*Bg; %hava aral ak younluu ATg=0.796*B30d*Lgd*1e3; %hava aral amperturns Btr30=Brt*1.36; %rotor dilerindeki ak younluu maks atrt=interp1(BB,H,Btr30, 'spline'); ATRT=atrt*Hsr/1e3; %amperturns rotor dileri atrc=interp1(BB,H,Brc, 'spline'); Dcrav=Dr-2*Hsr-dcr; %rotor ortlama ap

ATRC=pi*Dcrav/1e3/P/3*atrc; %amperturns rotor core ATR=ATRC+ATRT; %AT rotor ATT=ATS+ATR+ATg; %toplam AT

40

Im=(P/2*ATT/(1.17*Kw*Tph)/100);%MIKNATISLANMA AKIMI

I0=sqrt(Iw^2+Im^2); %YUKSUZ FAZ AKIMI pf0=Iw/I0; %YUKSUZ HALDE POWER FACTOR %----------------PROGRAM SONU-----------------------% %---------------DIZAYN DOSYASI----------------------% fprintf( '110 Kw 300V 6 FAZLI 50 Hz Sincap Kafesli Ind. Motoru

Tasarm\n'); fprintf('******************************************************************

'); fprintf('\nGR DEERLER:'); fprintf('\n----------------'); fprintf('\nParamatreler

Deerler ') fprintf('\nNominal(KW)

%5.1f',KW); fprintf('\nVOLT(V)

%5.0f',V); fprintf('\nKUTUP SAYISI

%5.0f',P); fprintf('\nInterpolasyondan gelen tablo deerleri

Bav=%5.3f,q=%5.0f,eff=%5.3f,pf=%5.3f',Bav,q,pf,eff); fprintf('\nHesaplama Sonuclar:'); fprintf('\n--------------------'); fprintf('\nParametreler

Deerler'); fprintf('\nk Katsays(C0)

%6.2f',C0); fprintf('\nSenkron Hz(devir/saniye)

%5.2f',ns); fprintf('\nDsqL

%5.4f',DsqL); fprintf('\nBrt Uzunluk(mm)

%5.1f',L); fprintf('\nNet Iron Uzunluu(mm)

%5.1f',Li); fprintf('\nStator ap(mm)

%5.1f',D); fprintf('\nevresel Hz(m/s)

%5.2f (Maksimum 30)',v); fprintf('\nKutup aral(mm)

%5.1f',PP); fprintf('\nUZUNLUK/Kutup Aral oran

%6.4f(1 e yakn olmal)',LbyPP); fprintf('\nSlot Says

%5.0f',S); fprintf('\nSlot aral

%5.0f',Spitch); fprintf('\nletken/Slot oran

%5.0f',Zs); fprintf('\nDn/FAZ

%5.0f',Tph); fprintf('\nFlux/Pole

%6.5f',FI); fprintf('\nFAZ Akm

%5.1f',Iph); fprintf('\nBare Strip (w*t)mm

%5.2fX%4.2f',Hstrip,Tstrip); fprintf('\nGenilik/yukseklik oran

%5.1f',WbyT); fprintf('\nletken Alan (mm^2)

%5.1f',As);

41

fprintf('\nAkim Yogunlugu(A /mm^2)

%5.1f',CDSW); fprintf('\nW/kg in interpolasyon deerleri Statordisler=%5.2f

fandcore=%5.2f',PitpKg,PicpKg); fprintf('\nSerit says(genilikxderinlik yn)

%4.0fX%2.0f',Zsw,Zsh); fprintf('\nSlot genisligi(mm)

%6.1f',Ws); fprintf('\nSlot Yuksekligi(mm)

%5.1f',Hs); fprintf('\nd(1/3),SP(1/3),Wt(1/3)(m)

%6.4f,%6.4f,%6.4f',D13,sp13,Wt13); fprintf('\nStatator Ak younluu(1/3)

%6.4f',B13); fprintf('\nStator Maksimum Ak Yogunlugu

%6.4f',B13*1.5); fprintf('\nortalama iletken donus uzunluu (m)

%6.3f',Lmt); fprintf('\nFaz basna direc degeri

%6.4f',Rph); fprintf('\nStator Core derinlii

%6.2f',Hc); fprintf('\nStator Dis capi(mm)

%6.1f',DO); fprintf('\nStator Bakr Kayb (W)

%6.1f',Pcus); fprintf('\nStator toplam agrlk kg

%6.2+%6.2f=%6.2f',Wt,Wc,Wt+Wc); fprintf('\nDemir Kayb Kayp=Diler+Core

%5.1f+%5.1f=%5.1f',Pit,Pic,Pit+Pic); fprintf('\n---------------------------ROTOR SONUCLAR-----------------------

------------------------------------'); fprintf('\nHava araligi uzunlugu(mm)

%6.4f',Lg); fprintf('\nRotor Capi(mm)

%6.1f',Dr); fprintf('\nHesaplanan Rotor Slot Sayisi

%3.0f',Sr); fprintf('\nRotor Slot pitch(mm)

%6.4f',sp2); fprintf('\nEsdeger Rotor Akimi(A)

%6.2f',Ir); fprintf('\nRotor bar akimi(A)

%6.1f',Ib); fprintf('\nRotor bar alan (mm^2)

%6.4f',Ab); fprintf('\nBara (mm)

%5.1fX%4.1f ',Wb,Tb); fprintf('\nRotor Oluklari

%5.1fX%4.1f ',Wsr,Hsr); fprintf('\nBar uzunlugu(m)

%5.3f',Lb); fprintf('\nDirenc/bar orani (m.ohm)

%6.1f',Rb*1e3); fprintf('\nRotor barasindaki kayiplar(W)

%6.1f',Pcub); fprintf('\nEnd Ring Akimi(A)

%6.1f',Ie); fprintf('\nEnd Ring Alani(mm^2)

%5.1f',Ae); fprintf('\nEnd Ring Direnci(Ohm)

%6.4f',Re*1e3);

42

fprintf('\nRotor Bakir Kaybi = Baralar+End.Rings=%5.1f+%5.1f=%5.1f

',Pcub,Pcue,Pcur); fprintf('\nEsdeger Rotor Direci (Ohm)

%6.3f',Rr); fprintf('\nRotor(1/3) slot aciklii(mm)

%5.1f',spr13); fprintf('\nRotor(1/3) dis aciklii(mm)

%5.1f',Wtr13); fprintf('\nRotor (1/3) aki yogunlugu(T)

%6.4f',Brt); fprintf('\nRotor maksimum aki yogunlugu(T)

%6.4f',Brt*1.5); fprintf('\nRotor Core derinligi

%5.2f',dcr); fprintf('\nYuksuz Kayip (W)

%5.3f',PnL); fprintf('\nYuksuz Akim (A)

%6.4f',Iw); fprintf('\n----------------------Miknatislanma Akim Hesabi-----------------

---------------'); fprintf('\nat/m cinsinden interpolasyon degerleri

Stcore:=%5.1fandTeeth=%5.1f',atsc,atst);

%6.4f',Brt); fprintf('\nKarter Sabiti interpolasyon Sonucu

Katsayilar:k01=%5.3f,k02=%5.3f,kv=%5.3f',k01,k02,kv); fprintf('\nStator AmperTurns :Core+Disler=

%5.1f+%5.1f=%5.1f',ATSC,ATST,ATS); fprintf('\nROTOR AmperTurns :Core+Disler=

%5.1f+%5.1f=%5.1f',ATRC,ATRT,ATR); fprintf('\nToplam AT:stator+rotor+hava

araligi=5.1f+%5.1f+%5.1f=%5.1f',ATS,ATR,ATg,ATT); fprintf('\nYuksuz Akim (A) Iw=%5.2f,Im=%5.2f ve Io=%5.2f at

pf=%5.3f',Iw,Im,I0,pf); %% % % PREFORMATTED % TEXT %

43

7 ASENKRON MOTOR STATOR OLUKLARI SARGI HESABI

Tm elektrik makinalarnda, geometrinin yan sra sarglarn nemi byktr. Sarg ekilleri ve

datmlar performans zerinde byk bir etkisi vardr. Bu almamzda simetrik stator oluk

sarglamas zerinde duracaz. Sarglama yaplrken temel ama, mknatslanma ak

younluu fonksiyonunun cosinusoidal bir eriyi takip edecek ekilde oluturulmasdr. Ak

balants, edeer hava aralna uygulandnda hava aralnda alternatif ak geii gzlenir.

ekil 8.1 de silindirik rotorlu bir senkron makinann rotor akm balants ve uyarma akmnn

izledii yol gsterilmitir.

ekil 7.1 iki kutuplu silindirik rotorlu senkron motorun ak deiimi, , oluk ierisindeki

iletken says ve , alan akmdr.

Oluk akl , ve oluk as , sarglamadaki temel parametrelerdir. Oluk akl metre

cinsinden, oluk akl elektriksel a cinsinden ifade edilir.

Q stator oluk saysn ve D motor i apn ifade etmektedir.

=

(8.1.1)

=p2

(8.1.2)

p, ift kutup saysdr.

44

7.1 Faz Sarglamas

ok fazl oluk sarglamas AC makinada dner bir alan retmektedir. Her faz kua motor

zerinde 180 elektriksel derece alan kaplamaktadr. Faz says istee gre belirlenmektedir, m

ile sembolize edilir.

Kutup akl ile sembolize edilmektedir.

=

2 (8.2.1)

Bir fazn kaplad blgeye faz blgesi denir. Kutup aklnn faz saysna blm ile elde

edilir.

=

(8.2.2)

Bir faz kuanda, kutup bana den oluk saysna q dersek;

q =

2 (8.2.3)

Yukardaki formller dikkate alnarak yaplan 3 fazl bir asenkron motorun sarglamas

aadaki gibi gereklemektedir.

1 18

A A -C -C B B -A -A C C -B -B A A -C -C B B

A A -C -C B B -A -A C C -B -B A A -C -C B B

19 36

Tablo 7.1.1 36 oluklu 6 kutuplu bir asenkron motorun tek katman 3 fazl sarglamas

Grld zere motor faz sarglamas asenkron motorlarda temel olarak bu ekilde

gerekleir.

ayet fazl makinada iki katman olarak faz sarglamamz gerekletirseydik. Tablo 8.2.2

deki gibi bir sarglama tercih edecektik.

45

ekil 7.2.2 36 oluklu 6 kutuplu 3 fazl bir asenkron motorun iki katmanl kaydrmal

simetrik olmayan sarglamas

Yukarda tabloda grld zere iki katmanl sarglama gerekletirilirken bir oluu ikinci

katmanda kaydrarak sarglama ilemini gerekletirmek motorda istenmeyen harmonik

torklarn nne geecektir. Daha dzgn bir tork rejimi ve sarsntsz alma elde edilecektir.

46

Alt fazl asenkron motorun stator faz sarglamas da yukardaki kriterler erevesinde

gerekletirilecektir.

ekil 7.2.3 6 fazl bir asenkron motorun faz kuann gsterimi

47

72 oluklu 6 fazl 6 kutuplu bir makinada her faz kuana kutup bana den oluk says

ikidir.

Bu bilgiler nda motorun sarglamas u sra ile gerekleir.

AAXXCCZZBBYY

Motor src A ile X fazlar arasnda altm derece yerine otuz derecelik bir faz fark brakrsa

torkta salnmlar daha dk gerekleecektir.

1 24

A A. X X C C Z Z B B Y Y A A X X C C Z Z B B Y Y

Tablo 7.2.3 Alt fazl motorun tek katmanl olarak 72 oluundan 1-24 oluklar aras sarglama

48

8 ASENKRON MOTORUN SONLU ELEMANLAR YNTEM LE

MODELLENMES VE VERMNN FAZLI MOTOR LE

KARILATIRILMASI

Analitik hesaplamalar sonucu elde edilen geometrik deerlerin sonlu elemanlar yntemi ile

Ansys Maxwell zerinden analizi gerekletirilmitir. Motorun stator oluk ekli yksek kalk

torku retebilmesi iin yamuk olarak modellenmitir. Rotor ksmnda oluklarn alanlarna gre

oluk ekli damla oluk ekli olarak modellenmitir.

49

Genel Motor Datalar

Kutup Says 6

Faz Says 6

Stator Oluk Says 72

Rotor Oluk Says 60

Hava Aral (mm) 0.796

Stator D Yarap (mm) 530

Stator Yarap (mm) 429.8

Hs0(mm) (stator) 1

Hs1(mm) (stator) 4

Hs2(mm) (stator) 22

Bs1(mm) (stator) 17.66

Bs2(mm) (stator) 15.46

Motor uzunluu (mm) 270

Hs0 (mm) (rotor) 1.5

Hs01(mm) (rotor) 0.5

Hs2(mm) (rotor) 18

Bs0(mm) (rotor) 0.5

Bs1(mm) (rotor) 16

Bs2(mm)(rotor) 2

Rotor ubuu U Uzunluu(mm) 30

End Ring Ykseklii (mm) 30

End Ring Genilii (mm) 40

50

a)Rotor Oluk ekli b)Stator Oluk ekli

ekil 8.1 Motor Tasarmnda Kullanlan Oluk ekilleri

ekil 8.2 Asenkron Motorun 1/6 snn grnm

51

Rmexpert Dizaynda gerekletirilen fazl motorun analiz sonular

Three-Phase Induction Machine Design

File: Setup2.res

GENERAL DATA

Given Output Power (kW): 110

Rated Voltage (V): 400

Winding Connection: Wye

Number of Poles: 6

Given Speed (rpm): 980

Frequency (Hz): 50

Stray Loss (W): 1100

Frictional Loss (W): 0

Windage Loss (W): 0

Operation Mode: Motor

Type of Load: Constant Power

Operating Temperature (C): 75

STATOR DATA

Number of Stator Slots: 72

Outer Diameter of Stator (mm): 530

Inner Diameter of Stator (mm): 429.8

Type of Stator Slot: 6

Stator Slot

52

hs0 (mm): 1

hs1 (mm): 4

hs2 (mm): 22

bs1 (mm): 17.66

bs2 (mm): 15.46

Top Tooth Width (mm): 3.29019

Bottom Tooth Width (mm): 5.64564

Length of Stator Core (mm): 270

Stacking Factor of Stator Core: 0.95

Type of Steel: steel_1008

Number of lamination sectors 1

Press board thickness (mm): 0

Magnetic press board No

Number of Parallel Branches: 3

Type of Coils: 10

Coil Pitch: 12

Number of Conductors per Slot: 16

Number of Wires per Conductor: 9

Limited Wires per Coil Side: 210

in width direction 10

in thickness direction 21

Wire Width (mm): 1.5

Wire Thickness (mm): 1.02

Wire Wrap Thickness (mm): 0

Wire Direction in Slot: Horizontal

Coil Wrap (mm): 0

53

Coil Width (mm): 15

Coil Height (mm): 21.42

Bottom Insulation (mm): 0

Wedge Thickness (mm): 0

Slot Liner Thickness (mm): 0

Layer Insulation (mm): 0

Slot Area (mm^2): 421.82

Slot Fill Factor (%): 64.7771

Wire Resistivity (ohm.mm^2/m): 0.0217

Conductor Length Adjustment (mm): 0

End Length Correction Factor 1

End Leakage Reactance Correction Factor 1

ROTOR DATA

Number of Rotor Slots: 60

Air Gap (mm): 0.8

Inner Diameter of Rotor (mm): 318.826

Type of Rotor Slot: 1

Rotor Slot

hs0 (mm): 1.5

hs01 (mm): 0.5

hs2 (mm): 18

bs0 (mm): 0.5

bs1 (mm): 16

54

bs2 (mm): 2

Cast Rotor: No

Half Slot: No

Length of Rotor (mm): 270

Stacking Factor of Rotor Core: 0.95

Type of Steel: steel_1008

Skew Width: 1.98

End Length of Bar (mm): 30

Height of End Ring (mm): 30

Width of End Ring (mm): 40

Resistivity of Rotor Bar

at 75 Centigrade (ohm.mm^2/m): 0.0263158

Resistivity of Rotor Ring

at 75 Centigrade (ohm.mm^2/m): 0.0263158

Magnetic Shaft: Yes

MATERIAL CONSUMPTION

Armature Copper Density (kg/m^3): 8900

Rotor Bar Material Density (kg/m^3): 2689

Rotor Ring Material Density (kg/m^3): 2689

Armature Core Steel Density (kg/m^3): 7872

Rotor Core Steel Density (kg/m^3): 7872

Armature Copper Weight (kg): 74.29

Rotor Bar Material Weight (kg): 14.0879

55

Rotor Ring Material Weight (kg): 8.01251

Armature Core Steel Weight (kg): 91.1902

Rotor Core Steel Weight (kg): 97.5155

Total Net Weight (kg): 285.096

Armature Core Steel Consumption (kg): 280.672

Rotor Core Steel Consumption (kg): 292.951

RATED-LOAD OPERATION

Stator Resistance (ohm): 0.0478671

Stator Resistance at 20C (ohm): 0.0393745

Stator Leakage Reactance (ohm): 0.169255

Rotor Resistance (ohm): 0.0334098

Rotor Resistance at 20C (ohm): 0.0274823

Rotor Leakage Reactance (ohm): 0.203664

Resistance Corresponding to

Iron-Core Loss (ohm): 5.90893e+006

Magnetizing Reactance (ohm): 3.20436

Stator Phase Current (A): 210.833

Current Corresponding to

Iron-Core Loss (A): 3.44673e-005

Magnetizing Current (A): 63.5585

Rotor Phase Current (A): 189.35

Copper Loss of Stator Winding (W): 6383.14

56

Copper Loss of Rotor Winding (W): 3593.55

Iron-Core Loss (W): 0.0210593

Frictional and Windage Loss (W): 0

Stray Loss (W): 1100

Total Loss (W): 11076.7

Input Power (kW): 121.082

Output Power (kW): 110.005

Mechanical Shaft Torque (N.m): 1084.79

Efficiency (%): 90.8519

Power Factor: 0.821403

Rated Slip: 0.0316337

Rated Shaft Speed (rpm): 968.366

NO-LOAD OPERATION

No-Load Stator Resistance (ohm): 0.0478671

No-Load Stator Leakage Reactance (ohm): 0.169718

No-Load Rotor Resistance (ohm): 0.0334014

No-Load Rotor Leakage Reactance (ohm): 0.562203

No-Load Stator Phase Current (A): 68.4378

No-Load Iron-Core Loss (W): 0.0244167

No-Load Input Power (W): 1805.97

No-Load Power Factor: 0.0148892

No-Load Slip: 7.72308e-006

No-Load Shaft Speed (rpm): 999.992

57

BREAK-DOWN OPERATION

Break-Down Slip: 0.12

Break-Down Torque (N.m): 1968.15

Break-Down Torque Ratio: 1.81432

Break-Down Phase Current (A): 520.585

LOCKED-ROTOR OPERATION

Locked-Rotor Torque (N.m): 660.871

Locked-Rotor Phase Current (A): 779.046

Locked-Rotor Torque Ratio: 0.609217

Locked-Rotor Current Ratio: 3.69509

Locked-Rotor Stator Resistance (ohm): 0.0478671

Locked-Rotor Stator

Leakage Reactance (ohm): 0.159824

Locked-Rotor Rotor Resistance (ohm): 0.0411229

Locked-Rotor Rotor

Leakage Reactance (ohm): 0.12838

DETAILED DATA AT RATED OPERATION

Stator Slot Leakage Reactance (ohm): 0.0567947

Stator End-Winding Leakage

Reactance (ohm): 0.0964567

58

Stator Differential Leakage

Reactance (ohm): 0.0160035

Rotor Slot Leakage Reactance (ohm): 0.0916125

Rotor End-Winding Leakage

Reactance (ohm): 0.0320817

Rotor Differential Leakage

Reactance (ohm): 0.0289087

Skewing Leakage Reactance (ohm): 0.0510516

Stator Winding Factor: 0.957662

Stator-Teeth Flux Density (Tesla): 1.78543

Rotor-Teeth Flux Density (Tesla): 0.86809

Stator-Yoke Flux Density (Tesla): 1.27673

Rotor-Yoke Flux Density (Tesla): 0.158615

Air-Gap Flux Density (Tesla): 0.378641

Stator-Teeth Ampere Turns (A.T): 186.078

Rotor-Teeth Ampere Turns (A.T): 8.42097

Stator-Yoke Ampere Turns (A.T): 47.8996

Rotor-Yoke Ampere Turns (A.T): 3.58219

Air-Gap Ampere Turns (A.T): 1545.41

Correction Factor for Magnetic

Circuit Length of Stator Yoke: 0.5198

Correction Factor for Magnetic

Circuit Length of Rotor Yoke: 0.7

59

Saturation Factor for Teeth: 1.12586

Saturation Factor for Teeth & Yoke: 1.15917

Induced-Voltage Factor: 0.881895

Stator Current Density (A/mm^2): 5.93632

Specific Electric Loading (A/mm): 59.9588

Stator Thermal Load (A^2/mm^3): 355.935

Rotor Bar Current Density (A/mm^2): 4.3943

Rotor Ring Current Density (A/mm^2): 3.09111

Half-Turn Length of

Stator Winding (mm): 612.052

WINDING ARRANGEMENT

Angle per slot (elec. degrees): 15

Phase-A axis (elec. degrees): 112.5

First slot center (elec. degrees): 0

TRANSIENT FEA INPUT DATA

For one phase of the Stator Winding:

Number of Turns: 192

60

Parallel Branches: 3

Terminal Resistance (ohm): 0.0478671

End Leakage Inductance (H): 0.000307031

For Rotor End Ring Between Two Bars of One Side:

Equivalent Ring Resistance (ohm): 7.5431e-007

Equivalent Ring Inductance (H): 1.70161e-008

2D Equivalent Value:

Equivalent Model Depth (mm): 270

Equivalent Stator Stacking Factor: 0.95

Equivalent Rotor Stacking Factor: 0.95

Estimated Rotor Inertial Moment (kg m^2): 6.95096

61

ekil 8.3 Alt fazl asenkron motorun akmlarnn deiimi

62

ekil 8.4 Alt fazl asenkron motorun torkunun zamana bal deiimi

63

ekil 8.5 Motor Kayplarnn Zamana gre Deiimi

Transient alma karakteri tamamen motor sarg direnlerine ve sarg endktanslarna baldr.

Motoru 110 A seviyesinde sinusioidal akmla beslediimizde motor zerinde oluan kayplar

ekil 9.6 da gsterilmitir.

ekil 8.6 Motor 110 Amperlik akm kaynandan beslendiinde kayp deerleri(Dzenli

alma Rejimi)

64

ekil 8.7 Alt fazl motorun ak yollarnn 2 boyutlu olarak incelenmesi

65

ekil 8.8 Alt fazl motorun ak younluunun iki boyutlu olarak incelenmesi

66

9 SONULAR

Motor IEC standartlarna gre tasarlanm ve yksek verimlilik snf bir motor olarak IEEE

nin belirttii Premium efficiency IE3 kodlu etiket ve verim deerlerine sahiptir. Tasarm

srecinde temel ama bu verim snfn yakalamak ve hem elektrikli otobs hem de ar

koullara alabilmesi iin retmesi gereken tork miktarn elde etmektir. Ayn stator ve rotor

gvdesine sahip fazl ve alt fazl motorlarn sonlu elemanlar yntemi ve analitik hesaplama

yntemi ile elde edilen baz datalar tabloda ek olarak verilmitir.

DEERLER FAZLI ALTI FAZLI

Faz gerilimi 400 V 400 V

Maksimum Tork Kayma 0.1 0.1

Krlma Torku 3000 Nm 3000 Nm

Verim %90.8519 %96.54

Nominal Tork 1054 Nm 1054 Nm

Stator Dileri Ak Yo. 1.78 T 1.78 T

Hava Aral Ak Yo. 0.38641 T 0.38 T

Tasarm balangcnda belirtilen verim, tork ve g hedefleri tutturulmutur. Soutma sistemi

yaklak 3- 4 kW lk kayplardan dolay iyi bir tasarmla hava soutmal ya da sus soutmal

olarak tercih edilebilir.

Gelecekteki almalar ise motorun direk tork kontrolnn gerekletirilmesi ve sistemin

inverter tasarmlarnn gerekletirilmesidir.

67

KAYNAKA

[1] Vishnu Murty K M, "Computer Aided Design of Electric Machines , Bs Publications

2008, Romanya

[2] Pyrhonen J,Jokinen T,Hrabovcova V, Design of Rotating Electric Machines John

Wiley & Songs LTD,2008, Finlandiya

[3] Boldea I, Nasar A. S, Induction Motor Design Hand Book, Crc Press, 2010, New

York,USA

[4] Nanoty A,Chudsama A.R, "Control of Designed Developed Six Phase Induction

Motor", International Journal of Electromagnetics and Applications, 2(5)-77 84,

Hindistan

68

ZGEM

Ad Soyad LKER ZTRK

Doum Tarihi 01.02.1992

Lise 2006-2010 Baclar Osman Gazi Lisesi

Staj Yapt Yerler USKOM HABERLEME SSTEMLER A. ( 4 HAFTA)