1.GR 1.GR Endstride kullanlan elektrik makinelerinden; en salam olan, en az arza yapan, en ucuz olan ve en ok kullanlan asenkron makinelerdir. Asenkron motorlarn almalar srasnda elektrik ark meydana gelmez. Bu zellikler, asenkron motorlarn endstride en ok kullanlan motorlar olmalarna sebep olmutur. Asenkron makineler endstride genellikle motor olarak altrlrlar, fakat belirli koullarn salanmas durumunda generatr olarak da altrlabilirler. Asenkron makineleri senkron makinelerden ayran en byk zellik, dnme hznn sabit olmaydr. Bu hz motor olarak almada senkron hzdan kktr. Makinenin asenkron olusu bu zelliinden ileri gelmektedir.

ekil.1- asenkron motor Asenkron motorun rotoru, ksa devreli rotor (sincap kafesli rotor) ve sargl rotor (bilezikli rotor) olmak zere iki eittir. Asenkron motor, rotorun yapm biimine gre bilezikli ve kafesli asenkron motor olarak tanmlanr.

ekil.2- Sincap kafesli ve bilezikli rotor

1

Sanayide ve dier birok alanda byk ounlukla kullanlan kafesli tip yapm en kolay, en dayankl, isletme gvenlii en yksek, bakm gereksinimi en az ve en yaygn, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakncas kalk momentinin nispeten kk, kalk akiminin byk olmasdr. Bu sakncay gideren akim ylmal asenkron motorlarda kafes yksek ubuklu, ift ubuklu gibi zel biimlerde yaplr. ok kk ve kk glerde yaplan tek fazl asenkron motorlar da genellikle kafes rotorludur. Asenkron motorlarda 1, 2, 3 ya da ok fazl sarglar bulunu. Bu sarglara stator sarglar denir ve sarg ularna alternatif gerilim uygulanr. Dner rotorda 1, 2, 3 ya da ok fazl sarglar bulunur bu sarglara rotor sarglar denir ve bu sarglarda gerilim ve akm stator sarglar alanndan endksiyon yoluyla indklenir. zel amalar dnda rotor sargsna bir d kaynaktan gerilim uygulanmaz. Bizim burada inceleyeceimiz bir fazl asenkron makineleridir.

Senkron ve Asenkron Motorlar Arasndaki Farklar Nelerdir? Asenkron motorlarda yalnz statora AA gerilim uygulanr, rotora uygulanmaz. Rotoru sargl asenkron motorlarn rotor sarglar yk altnda kalknmalar iin kademeli diren veya oto-trafosu ile kademeli ksa devre edilir. Senkron motorlarn statorlarna alternatif gerilim verilir. Rotorlar ise mutlaka sargldr. Rotorlarn senkron dnmesi iin rotora doru akm tatbik edilir. Asenkron motorlarda demir, bakr ve srtnme kayplarndan dolay senkron devir ( statorda meydana gelen manyetik alann devri) ile asenkron ( rotor ) devri birbirine eit deildir, yani rotor devri senkron devirden daha dktr. Senkron motorlarda ise, rotor sarglarna uygulanan doru gerilim, rotor zerinde sabit mknats meydana getirir. Bu sabit mknats, kayplarndan dolay meydana gelen kaymay ortadan kaldrr ve senkron devirle asenkron devir birbirine eit olur. Senkron motorlarn cos leri (g katsays- power factor - pf ) asenkron motorlara gre daha yksektir. kaz gerilimleri yksek tutulursa ebeke g katsaysn ykseltici olarak etki eder. Senkron motorlarn randmanlar asenkron motorlardan daha yksektir. Senkron motorlarda ebeke gerilimi deiimleri dnme momentine etkisi asenkron motorlardan daha azdr

2

2. BR FAZLI ASM YAPISI

ekil.3- Asenkron motorun genel yaps

Bir fazl asenkron motorlar fazllara ok benzerler, sincap kafesli rotor ve statordan olumaktadrlar. Statorunda bir ana sarg olup N-S kutuplarn oluturur, ayrca bir de yardmc sarg vardr ve bu sarg motorun yol alma sresince devrede kalr. Yardmc sargnn kutup says ana sargnn ki ile ayndr. Statorun sarm ileminde nce oluklar yaltlr, sonra ana sarg oluklara yerletirilir ve son olarak yardmc sarglar yerletirilir. Ana sargnn her bir kutbu 4 adet konsantirik sargnn birbirine seri balanmasyla ekil. 4 deki gibi gerekletirilir. Dier kutuplar N-S polaritesi retecek ekilde balanrlar. Her kutbun merkezindeki bo oyuklar yardmc sarglar yerletirmek iin kullanlrlar. Bylece bir kutup iki sarg tarafndan meydana getirilmi olur(ekil 5). Bir fazl motorlarda ana sarg kaln kesitli ve ok sarml, yardmc sarg ise ince kesitli az sarml olup birbirine 90 yerletirirler.o

a farkl

3

ekil. 4- 4 kutuplu motorun ana sarglar

ekil. 5- 4 kutuplu motorun yardmc sarglarnn yerletirilmesi

3. ALIMA PRENSBNN EMATK OLARAK AIKLANMASI ekil 6 deki motorun rotoruna ilk hareket verildiinde rotor sarglar stator aksn keser ve hza oranl bir emk (E) endklenir. Rotor gerilimi hz ile doru orantl olarak artar ve rotor iinde bir Ir akmnn dolamasna neden olur. Bu akm ise rotor manyetik aksn (r) retir. s ile r arasndaki a 90o olup birbirlerine diktirler. s maksimum deerine ulatnda r ayn zamanda maksimum deerine ulaamaz. nk r rotor endktansndan dolay s den 90 o geridedir. s ile r nin bileik etkisi dner bir manyetik alan meydana getirirler. 3 fazl asenkron motordaki gibi r deeri hzn artmas ile arttndan, senkron hzda hemen de s ye eit olmaktadr.

4

ekil.6 - Stator ve rotor akm ve manyetik aklar

Bu durum, rotor hznn senkron hza doru yaklatka motorun niin daha fazla moment rettiini aklamaktadr. Motorun senkron hzn olduka altnda alt kabul edilirse r deeri s den olduka kk olacaktr. Manyetik aknn yatay eksende ok kuvvetli dikey eksende ise ok zayf olduu grlmektedir. Manyetik ak rotor gibi saat ynnn tersine dner ve hz rotor hzna bal olmakszn senkron hza eittir. Rotor hz senkron hza yaklatka r deeri s ye yaklar ve bylece yaklak olarak tam bir dnel alan retilir.

5

ekil.7-

Bir fazl motorun ana sargs uyartlm iken akm ve manyetik

aknn ani deiimi Bir fazl motorlarda balama momenti retebilmek iin herhangi bir ekilde dner alan retilmelidir. Bu ise ekil 8daki gibi yardmc sarg eklenerek baarlabilir. Ana ve yardmc sarglar bir AA kaynaa balandklar zaman ana(main) sarg bir m aks retirken yardmc (auxilary) sarg bir a aks retecektir eer bu aklar farkl fazlarda iseler yani a nn faz m ye gre ileri veya geri ise bir dner alan retilir. Sonuta a nin r yi kuvvetlendirdii ve bylece motorun hem dururken hem de dk devirlerde gl moment retecei grlecektir.

6

ekil.8Ana ve yardmc sarglar uyartl ve rotoru duran motorun akmlar ve manyetik aklar Kilitli motor momenti (torku) T=k Ia Im sina Burada;, T : kilitli rotor momenti(Nm) Ia : rotor kilitli iken yardmc sarg akm (A) Im : rotor kilitli iken ana sarg akm (A) a : Ia ile Im arasndaki faz as (derece) k : motor yapsna bal sabit bir katsaydr Ia ve Im arasndaki istenen faz asn salamak iin yardmc sargya seri bir empedans eklenir. Bu empedans istenen balang momentine bal olarak omik, endktif veya kapasitif zellikte olabilir. ou durumlarda, istenen empedans yardmc sarg iinde yerletirilir. zel bir anahtar yardmc sargya seri balanarak rotor hz senkron hzn %75i civarnda ulatnda anahtar alarak yardmc sarg devreden kartlr. Hza duyarl olan bu anahtarlar merkezka anahtarlar olarak bilinirler ve rotor mili zerine yerletirirler.

7

4.BR FAZLI ASENKRON MOTORDA DNER MANYETK ALAN Bir fazl asenkron motorlarn alma prensibini anlamak iin nce iki fazl motorlarn almasn aklamak daha uygun olacaktr. ekil 9 de gsterildii gibi iki fazl makine birbirine 900 dik iki sargdan, AA ve BB , olumaktadr. VA ve V gerilimleri 900 faz fark dengeli iki faz gerilimleridir. Eer iki sargnn ayn zellikte olduu kabul edilirse meydana gelecek manyetik aklar A ve A = M* cos (wt) B = M* cos (wt-90) = M* sin(wt) olur. Burada , M manyetik aknn tepe deeridir. ekil 9 de manyetik ak A nn B ye gre 900 dik olduu gsterilmitir. Yukardaki denklemlerden anlalaca gibi AB

B

B

fazr ilikisi ekil 9 de gsterilmitir. Burada A referans alnmtr.

Herhangi bir P noktasndaki manyetik ak, o noktann referans eksenine olan asna baldr. P = PA + PB Burada PA ve PB bileenleri, A ve B manyetik aklarnn OP eksenine etkileridir.Bu durum ekil.9de gsterilmitir.

8

ekil.9-Dengeli iki fazl stator iin (a) sarg emas (b) manyetik ak (c) fazr diyagram (d) uzay fazr diyagram

PA= A*cos() PB= B*sin () P= M*(coswt*cos +sinwt*sin ) veya P= M*cos(-wt)

ekil.10- t=0 ileri ynde dner manyetik alan

ekil.11- t=t1 ileri ynde dner manyetik alan

ekil.12- Bir fazl asenkron motor emas ki fazl motorun almas bylece aklandktan sonra, bir fazl asenkron motorun almasn aklamak iin ekil.12deki motor yaps kullanlacaktr. Stator bir fazl sargdan, rotor ise sincap kafesten olumaktadr.Eer bir faz stator sargs zerinde durulursa manyetik ak A; A = M* cos (wt) P= A*cos() ki denklem tek denklem olarak yazlrsa;

9

P= M*coswt*cos Toplam formllerinden; P= 1/2*M[cos(-wt)+ cos(+wt)] eklinde yazlabilir. P noktasndaki manyetik ak iki dalga eklinin , f ve b toplam olarak grlr., f =1/2*M*cos(-wt) b=1/2*M*cos(+wt) f nin dalga ekli iki fazl motorda elde ettiimiz (P= M*cos(-wt) ) yarsdr.( f deki f indisi saat ynnde olduunu ; b tersi olduunu gsterir.) t=0 iken b= f =1/2*M*cos t=t1 iken 1/2*M *cos(+wt) fazr faz eksenine gre wt1 asndadr. dalgann deki b indisi saat ynnn

ekil.13- Ters ynde dner dalga (a) t=0 (b) t=t1 5. HIZ MOMENT KARAKTERST Bir fazl asm de ters ynde dnen iki manyetik alann varl ortaya kmaktadr. Her bir alan birbirine zt ynde moment retirler.

10

ekil.14- Bir fazl asm nin hz moment karakteristii Eer motor duruyorsa;ileri moment ters momente eit ve zt yndedir.Bu momentlerin toplam olarak elde edilen moment sfr(0)dr.Buradan grlyor ki; 1 fazl asm dururken moment retemez ve dolaysyla kendi kendine yol alamaz(kalknamaz).

ekil.15- Rotoru kilitli motorun akmlar (meydana gelen kuvvetler birbirini yok ettii iin moment retilmez) Bu eriler ekil 14 de kesikli izgilerle gsterilmitir. ki erinin toplamndan elde edilen toplam hz- moment erisi ise srekli izgi ile gsterilmitir. nceki ksmda teorik olarak aklanan hz-moment teorisi ekil 15 de ematik olarak gsterilmitir. Rotorun kilitte olduu ve statora AA gerilim uyguland kabul edilirse; stator sarg akm bir AA manyetik aks retecektir. Manyetik ak ileri ve ters ynde alternatif olarak deiecektir. Manyetik ak rotor zerinde bir AA gerilim endkler ve bylece byk bir rotor akm retir. Gerekte ise rotor, sekonder ular ksa devre edilmi bir transformatr gibi davranr ve sonuta, motorun kendi kendine kalknmas (yol almas) mmkn olamaz. Eer rotor herhangi bir ynde harici bir kuvvetle dndrlrse; dndrme ynnde rotor dnmesine devam edecektir. Ksa bir sre ierisinde rotor hz senkron hzn altnda bir deere ulaacaktr. Motor yol almaya balar balamaz (+)moment retmeye balar. Sadece ana sarg enerjili ve harici bir kuvvetle motora yol verilmi iken hz moment erisi ekil 16da verilmitir. Yol alma balangcnda moment sfr olmasna ramen senkron hza doru ok gl moment retilmektedir.

11

ekil.16- Bir fazl motorun hz moment erisi 6. BR FAZLI ASENKRON MOTORA YOL VERME Tek fazl asenkron motorlarn ekecekleri kalk akmlar ihmal edilebilecek deerlerde olaca iin enerji iletim hatlarnda bir gerilim dmne neden olmazlar. Fakat 3 fazl asenkron motorlara direk yol verildiinde ilk kalknmada ekecei akm ok byk olaca iin iletim hatlarnda gerilim dmne neden olurlar. Bu sebepten de tek fazl asenkron motora direk yol verilebilir. Tek sargl asmnin dururken moment retmeye uygun olmadn sylemitik. Pm=(1-s)(Pgf-Pgb); denkleminden grld gibi s=1 iken moment sfrdr. Motora herhangi bir ekilde yol verilir ve rotor dnmeye balarsa, rotor dnmesine devam edecektir. nk ileri-alan momenti, ters-alan moment bileenini yenecektir. Yani iki bileenin toplam sfr olmayacaktr. Not: Senkron hz ile rotor hz arasndaki fark kayma olarak bilinir. Yani rotor hznn senkron hzna gre bal hz bize kaymay verir. Kayma S sembol ile gsterilir.

12

ekil.17- Bir fazl asenkron motor sarglar Bir fazl asmye yol verme ilemi 90 derece faz farkl iki sarg(stator)metodu zerine kurulmutur. Eer bir sargnn manyetik aks dier sargnnkinden belirli as kadar geriyse bir balama momenti retilecektir.

7. TEK FAZLI ASENKRON MOTOR ETLER 7.1-NVERSAL(SER)MOTORLAR NVERSAL(SER)MOTORLAR niversal motor doru akm seri motoruna benzer. Statoru sa paketlerinden kntl kutuplu olarak yaplm kutuplara kutup bobinleri yerletirilmitir. Rotor doru akm makinesi endvisi gibidir. Sa paralarndan yaplmtr. 750 W nin altndaki glerde ve yksek devirlerde (5000-10000 devir) alrlar.

alma prensibi; niversal motora bir fazl alternatif EMK prensibi; uyguladmzda statordaki kutup bobinlerinden ve endvi sarglarndan alternatif akm geer. Kutup bobinlerinden geen akm manyetik alan meydana getirir kutuplarn meydana getirdii manyetik alann iinde bulunan endvi sarglarndan akm geince manyetik alan iinde bulunan bir iletkenden akm getiinde, iletken manyetik alann dibine doru itilir prensibine gre endvi oluklarndaki iletkenler itilir, endvi dnmeye balar.

Kullanm alanlar; elektrik sprgeleri, tra makineleri, matkaplar v.b.

7.2-YARDIMCI SARGILI MOTORLAR

13

Bir fazl asenkron motorlarn iinde en byk gte yaplan ve en fazla kullanlan yardmc sargl asenkron motorlardr. Stator sarglar bir ana sarg (alma sargs) ile yardmc (yol verme) sargdan oluur. Ana sarg; omik direncinin kk olmas iin kaln kesitli iletkenlerden yaplr. Ayrca reaktansnn byk deerde olmas iin de hem alt kata yerletirilir, hem de sarm says yardmc sargdan daha fazladr. Yardmc sarg ise; ince kesitli olup omik direnci ana sargya gre daha fazladr ve st kata yerletirilir. Motor yol aldktan sonra yardmc sargy ana sargdan ya da devreden karmak iin genellikle rotorun zerinde merkez ka kuvveti ile alan anahtar sistemi bulunur. Bu sistemi olmayan motorlarda yardmc sargy ayrma ilemi manyetik rle ile ya da zel yol alma alterleri ile yaplr. Bir fazl yardmc sargl asenkron motorlarda ana sarg ve yardmc sarglar aralarnda 90 elektrik faz fark bulunacak ekilde statora yerletirilir. Kullanm alanlar; amar makinesi, buzdolab, pompa motoru v.b. zellikleri; Yardmc sargl motorlarn, kondansatrsz, start da kondansatrl, devaml almada ve yol vermede kondansatrl, ift kondansatrl olmak zere eitli tipleri vardr. zel Yol Verme: Start alteri (motora hem yol vermek, hem de motoru devaml altrmak iin kullanlan alter) ekil 18-a da grld gibi kutuplu ve konumludur. O durumunda iken kontaklarn hepsi aktr. Motoru altrmak iin alterin kolu tamamen saa evrilip start (yol verme) durumuna getirilir ( ekil 18-b) Bu anda kontaklarn hepsi kapanr. Ana ve yardmc sarg devreye girdiinden motor yol almaya balar. Devir says ykseldiinde alter kolu braklr. Yay etkisi ile kol I konumuna gelir ekil 18-c de grld gibi, yardmc sargy balayan kontak ayrlr ve yardmc sarg devre d edilir. Dier kontaklar kapal kaldndan motor yalnz ana sarg ile dnmesine devam eder.

14

ekil.18-zel yol verme start alteri ile a) ak b) yol verme c) altrma konumlar 7.2.(a) Bir Fazl Yardmc Sargl Motorlarn Devir Ynnn Deitirilmesi: Motorun devir ynn deitirmek iin ya yardmc sarg ularnn yeri veya ana sarg ularnn yeri deitirilir. ekil 19-adaki balantda, her iki sargdan geen akm yn ayndr( rnein,motor saa dnyor). ekil 19-b de yardmc sarg ular deitirildiinde yardmc sarg akm yn, ana sarg akm ynne ters olacandan dner alann yn deiir ve motor bu sefer sola dner.

ekil.19-Bir fazl yardmc sargl motorlarn devir ynnn deitirilmesi Bir fazl yardmc sargl motorlarn kondansatrl ve yardmc diren sargl olmak zere eitli tipleri vardr. 7.2.(a) .1 KONDANSATRL MOTORLAR

15

Kondansatrl motorlar da kendi aralarnda farkl trlere ayrlrlar: 1. Kondansatr Balatmal Motorlar Kondansatr sadece kalk srasnda devreye girer. Kalk sonu merkezka alteri ile devreden karlr. 3 Hp deerine kadar, genel amalar iin retilir. Monofaz sanayi motoru olarak bilinen motorlardr. 2. Daimi Kondansatrl Motorlar Kondansatr kalkta ve almada yardmc sargy srekli devrede tutar. Kondansatr deeri, kondansatr balatmalya gre onda bir kadardr. Genellikle bir Hpden kk ev aleti, amar makinesi, havalandrma fan, vantilatr motorlar bu tiptir. 3. ift Kondansatrl Motorlar nceki iki tipin birlemesi gibidir. Kalktan sonra byk deerli kondansatr merkezka alteri devreden kar, daimi kondansatr devrede kalr. Monofaz motorlarn daha yksek gte olanlar bu tiptir.

7.2.(a).2 YARDIMCI DREN SARGISI OLAN TEK FAZLI MOTORLAR Motora diren zerinden verilen akm ile direkt verilen akm arasnda bir faz fark olumaktadr. Tpk kondansatrl motorda olduu gibi bu motorda da eliptik bir dner alan ortaya kar. Ana sargs ve yardmc sargs kondansatrl motorlarda olduu gibi tertiplenmi olup diren eleman yardmc sarg iine yerletirilmitir. Bugn uygulamada, bu tr motorlarn yardmc sarglar diren telinden sarlmaktadr. inde yardmc diren sargs bulunan motorlar, terminallerinden direkt olarak akm ebekesine balanabilir.Bunlar kondansatrl motorlardan daha ucuzdur, ancak verimleri daha dktr. Bu motorlar kondansatrl motorlar gibi ayn amalarla ve zellikle buzdolaplarnda kullanlmaktadr. 7.3- YARDIMCI (GLGE) KUTUPLU MOTORLAR Glge kutuplu bir motorun statorunda son derece dzgn profili ve dardan fark edilemeyen kutuplar bulunur, Yapm en ucuz ve en basit olan motorlarda biri de yardmc kutuplu motorlardr. Bu motorlar ok kk gten 0,15 hp ye kadar yaplrlar. Bu motorlarda statorlar kntl kutuplu olarak sa paketlerinden yaplrlar. Kutuplarn birer kenarlarnda yark alm ve buraya bakr halkalar taklmtr. kntl kutuplara bobinler yerletirilir. Yardmc kutuplu motorun stator sarglarna 1fazl alternatif EMK uyguladmzda sarglardan sinzoidal akm geer. Bu akm

16

dalgal bir manyetik ak meydana getirir. Stator sarglarndan geen akm yn deitirince, manyetik akda akma bal olarak yn deitirir.

ekil.23-Glge-kutuplu motor Bunun sonucu stator sargsndan geen akm ile ksadevre bileziklerinden geen akm arasnda bir faz fark ortaya kar. Birbirine gre faz farkl bu iki akm, birbiri ardndan hareketli kutuplar olan bir manyetik alan retir. Simetrik olmayan bu dein bir dner alan bir ksa devre - rotorunu dndrr.

zellikleri; *Yardmc kutuplu motorlarn kalknma momentleri dktr. *Yardmc kutuplu motorlarn ayrk yk kapasiteleri ok dktr. *Yardmc kutuplu motorlarn verimleri dktr. Kullanm alanlar; aspiratrler, teyplerde, meyve skclarda, fotokopi makineleri v.b.

8. TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN KULLANIM ALANLARI Genellikle fazl alternatif akmn bulunmad yerlerde veya kk gl olduklarndan iyerlerinde bir fazl kolon hattna balanrlar Bir fazl asenkron motorlar, kk i tezgahlar ile buzdolab, amar makinesi, kk su pompalan, mikser, vantilatr, aspiratr, teyp, pikap, tra makinesi, vb. yerlerde kullanlr.

17

KAYNAKLAR zel Elektrik Makinalari ( Prof. Dr. Gngr BAL) http://www.turkyasam.com/showthread.php?t=189734 http://www.elektrotekno.com/archive/o_t__t_10418__asenkronmotorda-parametre-kestirimi.html

http://www.cokacayip.com/elektronikotomasyon/motorlar.php http://www.etmd.org.tr/teknik_yazilar/no2544.doc http://www.germesonline.com/catalog/17/25/396/273298/electronic_motor.html www.easy2source.com/products/images/1403.jpeg

18