Merhaba, değerli arkadaşlar; bu yazıda aslında ağırlıklı olarak bir ve uc fazlı asenkron motorlar uzerinde dururken, ayni anda diğer motorlarla olan bazı calışma farkları uzerinde de durmaya calışacağım.
Motorlarda bir donmenin oluşması icin stator (sabit kısım) veya rotorun (hareketli kısmın) herhangi birisinin rotor-stator arasında oluşan itme ve cekmelerle (Kuvvet ciftleri, fizikte ters yonde ve ayni eksende birden fazla oluştuğunda bir donme etkisini yapar) donmesi ve bu donmenin duzenli olarak sağlanabilmesi gerekir.
Doğru akım motorlarında bu donme sabit mıknatıslı veya elektromıknatıslı (universal) motorlarda verilen elektrik akımının oluşturduğu mağnetik alanın mıknatıs veya elektromıknatıslı statorun elektromıknatıs haline gelen rotora uyguladığı mağnetik alanların itme ve cekmesi veya kuvvet ciftleri ile bu donme olayı gercekleşir.
Asenkron (induksiyon) motorlarında, rotora akım uygulanmıyor, rotor elektromıknatıs haline gelmeden bu donmeyi nasıl ve belirli bir yonde gercekleşiyor? Burada bunun uzerinde ağırlıklı olarak durmaya calışacağım.
Asenkron motorlara induksiyon motorları denmesinin nedeni; asenkron motorlarında rotorda statora AC akım uygulandığında rotor kısa devreli cubuklarında (sincap kafesi) yuksek amperli induksiyon akımları (trafolu tabanca havyaların kalın cıkış sarımlarında oluştuğu gibi) oluşur. oluşan bu induksiyon akımları rotordaki demir nuveyle etkileşime girerek stator tarafında, 3 fazlı elektrik akımlarıyla oluşan doner mağnetik alan tarafından kuvvet ciftleriyle itilerek rotor mili donmeye başlar. hangi yone doneceği 3 fazlı akımların faz sırasına goredir. Saat yonunde donerken 2 fazın yeri değişirse ters yone doner, motorun donuş yonu değişir.
Bir trafonun sekonder (ikincil) sarımlarının kısa devre edilmiş ve donmeye uygun dairesel hale getirimiş hali olarak duşunulebilir. Trafoyu ikincil sargısında kısa devre ederseniz, bu sargılar primer sargıların oluşturduğu mağnetik alanla donmek isteyecek ama donemeyecektir, cunku yerinde sabittir. Artan sıcaklı tarfonun berlirli bir sure sonra yanarak patlaması demektir. Asenkron motordaki rotor milini kilitleyip durdurur ve elektrik vermeye de devam edersek, ayni sekonder (ikincil) sarımları kısa devre edilmiş trafolar gibi olur, asenkron motorun statorundaki 3 fazlı sarımları kolayca yanar.
Motorun donuş yonunun nasıl değiştiğini anlayabilmek icin daire veya ucgenin 3 koşesine yerleştirilmiş ve sırayla yanan sarı, yeşil ve kırmızı LED ’leri duşunelim. Bu 3 adet LED 3 fazlı elektrikle elektrik verilen statordaki 3 fazlı sargıları gorsel animasyonla canlandırmış olsun. Bu LED ’lerin yanış sırası sarı –yeşil – kırmızı olduğunda donuş yonu saatin donuş yonunde ise, sarı- kırmızı- yeşil olduğunda saatin tersi yonunde olur. Bu 2 LED ’in yerinin değişmesiyle gercekte de asenkron motorların donuş yonu 2 fazın sırası yer değiştirdiğinde donuş yonu boylece değişmiş olur.
Asenkron motora senkron motorlardan (rotoru sabit mıknatıslı olanları) farklı olarak asenkron denmesinin asıl sebebi ise; statorda oluşan doner alanlarla rotorda oluşan doner alanlar arasında kayma oranı dediğimiz bir farkın her zaman olabilmesi. Bu kayma olmadığında asenkron motorda statorun oluşturduğu mağnetik alan kuvvet cizgileri, rotorun kısa devre edilmiş rotor bakır cubuklarında AC induksiyon akımı veya hicbir elektromotor kuvvet oluşturamaz ve bu rotor donemez. Yani rotorun elektrik verildiği surelerde oluşan bu kayma oranıyla rotor kısa devreli bakır cubuklarında induksiyon ( AC elektrik akımı) oluşturması ve oluşan itme ve cekmelerle, eksende oluşan kuvvet ciftleriyle surekli donmesi sağlanabilir, kaymanın olmadığı statoru ayni rotoru sabit mıknatıs olan benzer bir motor turu senkron motorlardır. Bunlarda kayma oranı olmayıp statorda ve rotorda oluşan doner alanlar arasında kayma oranı yoktur, stator ve rotor ayni hızda veya uyumlu doner, bu nedenle senkron motor adı verilir. Senkron motorları millerinden bir kuvvetle (ruzgar, su, icten yanmalı motorlarda şarj dinamosu ,vb.) dondurursek 3 fazlı sarımlarının olduğu statorundan 3 fazlı elektrik akımını alırız, bu şekilde kullanılan ureteclerin diğer adı alternator veya jenerator olur.
Asenkron motorların şebekede calışırken cok ilginc olan ozellikleri vardır. Orneğin şebekede gerilim (volt) % 20 den daha fazla aşağı veya yukarı yonde (+ ve – yonde) artarsa şebekeden cektikleri akım fazlalaşır. Bu nedenle aşırı gerilim koruma roleleri bu amacla sanayide koruma amaclı bu motorlardan once konulur.
Miline bağlanan yuk (dişli reduktor, kasnak, sonsuz vidalı reduktor, vb.) motor kataloglarında yazılan değerde olmalıdır, fazla olursa veya az olup, mili boşta donerse motor şebekeden yine fazla akım (amper) ceker. oysa ki matkap, şarjlı vidalamada kullanılan DC motorlarının mili zorlanırsa normalden 3-4 kat fazla akımı cekerken, boşta veya cok zorlanmadıklarında daha az akımı (amperi) cekiyor, asenkron motorlar ise hem boşta, hem daha az yuklenmede, hem de fazla olan mil yuklenmelerinde daha fazla akımı (amperi) cekiyorlar, aradaki farklı yuklerle olan calıştırma farkları budur.
Tek fazlı olan asenkron motorlarında ise tek bir sargıya verilen elektrik akımında, stator ve rotor arasında eşit itme ve cekmeler oluşup bunlar da birbirlerini yok edeceğinden ancak elle ilk donme hareketini belirli bir yonde verdiğimizde bu motorlar donebilir, kendi başlarına donmeleri mumkun değildir. İşte bu nedenlerle, tek fazlı asenkron motor sarımlarında biz suni (yapay) bir doner alan oluşturabilmek amaclı yardımcı sargı (kondansatorle faz farkı oluşturulan) veya yalancı (golge) kutup denilen (Doner alan oluşturulup kendiliğinden belirli yonde donmenin sağlanmasında) statora bazı eklemeleri yapmaktayız. Bu eklemeleri yapmazsak bu motorlar kendiliğinden kalkışla (demeraj) ilk donmeye başlayamaz.
3 fazlı akımlar arasında zaten doğal olarak faz farkı (120 derecelik) vardır ve bu yuzden 3 fazlı asenkron motorlar 3 fazlı AC akımları bu motorlara uygulandığı anda, faz farkının yarattığı doner alanla, uygulanan faz sırasına gore ilk donme momentini kolayca alır ve donerler. Tek fazlı motorlarda ise yardımcı sargıya yol verme sabit (daimi) veya gecici kondansotor seri bağlantılı sargılarla 2 fazlı yapay bir doner alan oluşturuyoruz. 3 fazlı asenkron motorları tek fazlı (monofaze) akımlarla calıştırmak icin de yine klemens (motor bağlantı) kutusunda uygun sığalı kondansator bağlantısıyla 3 fazlı akımları yapay olarak oluşturup 3 fazlı sargılara uygulayarak bu donmeyi yine sağlıyoruz. Ancak bu donme normal 3 fazla akımla calışan asenkron motorların calışma veriminden ve milinden alınan enerji (guc) cıktı veriminden cok daha aşağıda kalmış oluyor, mecbur kalınmadıkca bu yolla calıştırmayı tavsiye etmiyoruz. 3 fazlı asenkron motorların calışırken rotor ve statorları arasında uğultu olmaması icin rotordaki kısa devreli cubuklar belirli bir eğimde veya uygun acıyla yapılır. Bu şekilde istenmeyen bu uğultuların onune de gecilmiş olur. Stator (sarımlar ve dış dokum govde) soğutulması rotora bağlı fanla onun cektiği havanın motor govdesindeki kanatcıklardan gecirebildiği havayla (cebri) yoldan olur. Bir de rotora bağlı ic dokum cıkıntıları, bu donmeler sırasında surekli hava akımları yaratıp, hem rotorun hem statorun kolay soğutulmasına destek olur.
Asenkron motorlar sanayide 3 fazlı olarak, evlerimizdeki beyaz eşya makinelerinde (buzdolabı, camaşır makinesi sirkulasyon pompa motoru, aspirator motoru, vb.) kullanım ve uygulama alanına sahiptir. Ayni zamanda Elon Musk ’ın Tesla Motor ’un elektrikli araclarında (EV) arac tahrik motoru ve yeniden enerji kazanımlı motor olarak uygulaması vardır. 3 fazlı asenkron motorların ruzgar turbinlerinde ve elektrikli arabalarda uretec (jenerator) olarak nasıl kullanıldığından da bahsetmeye calışayım.
3 fazlı asenkron motorlarda eksi yonde kayma olduğunda motor olarak calışıp motorun guc (elektrik) cekerek calışmasından bahsetmiştik. Bu kaymayı eğer artı yonde yaparsak yani saatin donme yonunun tersiyken saatin yonunde (bunun icin sargılara elektrik uygulanırken ekstra mekanik gucu milinden vermemiz gerekli) yapabilirsek motor bu defa stator sarımlarından AC elektrik akımın,ı tıpkı normal jeneratorlerde olduğu gibi uretmeye başlar. Ancak farklı fazda veya zamanlamada oluşan bu 3 fazlı AC akımlarını, asıl uygulanan stator akımlarından doğrultarak diyotlarla doğrultarak alarak, elektrikli araclarda yokuş aşağıya doğru inerken akunun geri kazanımlı şarjında, ruzgar turbinlerinde ise artan ruzgar gucunde akulerin şarjında guc olarak biriktirebiliriz, bu mumkundur. Ruzgar turbini jeneratorlerinde ve elektrikli araclarda rejenerasyon (bataryalara geri kazanılan elektrikte) bunun uygulaması mevcuttur. Bu konu başlıklarını detaylı inceleyerek bu bilgilere daha detaylı olarak da ulaşabilirsiniz. Kolay gelsin.