ASENKRON MOTORLARIN YAPISI VE OZELLİKLERİ




BOLUM 1: ASENKRON MOTORLARIN YAPISI VE OZELLİKLERİ

1.1. Giriş

Asenkron motorlar, endustride en fazla kullanılan elektrik makineleridir. Calışma ilkesi bakımından asenkron motorlara enduksiyon motorları da denir. Asenkron motorların calışmaları sırasında elektrik arkı meydana gelmez. Ayrıca diğer elektrik makinelerine gore daha ucuzlardır ve bakıma daha az ihtiyac gosterirler. Bu ozellikler, asenkron motorların endustride en cok kullanılan motorlar olmalarına sebep olmuştur. Asenkron makineler endustride genellikle motor olarak calıştırılırlar, fakat belirli koşulların sağlanması durumunda generator olarak da calıştırılabilirler. Asenkron makineleri senkron makinelerden ayran en buyuk ozellik, donme hızının sabit olmayışıdır. Bu hız motor olarak calışmada senkron hızdan kucuktur. Makinenin asenkron olusu bu ozelliğinden ileri gelmektedir.

Asenkron motorlar genel olarak stator ve rotor olmak uzere iki kısımdan yapılmışlardır. Stator, asenkron motorun duran kısmıdır. Rotor ise donen kısmıdır. Asenkron motorun rotoru, kısa devreli rotor (sincap kafesli rotor) ve sargılı rotor (bilezikli rotor) olmak uzere iki ceşittir. Asenkron motor, rotorun yapım bicimine gore bilezikli ve kafesli asenkron motor olarak tanımlanır.

Rotoru sincap kafesli asenkron motorun ve bilezikli asenkron motorun statoru ayni şekilde yapılmıştır. Asenkron motorun statoru; govde, stator-sac paketleri ve stator sargılarından oluşmuştur. Rotoru bilezikli asenkron motorun rotoru stator icinde yataklanmıştır. Rotor mili uzerinde rotor sac paketi ve doner bilezikler bulunur. Rotor sac paketi uzerine acılmış oluklara rotor sargıları doşenmiştir. Hemen hemen butun rotorlarda uc sargı (uc faz sargısı) bulunmaktadır. Bu sargılar genellikle yıldız; ender olarak ucgen bağlanırlar. Bazı durumlarda rotorlarda, cift sargıya da (cift faz sargısı) rastlanmaktadır. Bu tur sargılar motor icinde V-devresi seklinde bağlanırlar. İster cift, ister uc sargılı olsun, sargı ucları rotor uzerinde bulunan doner bileziklere bağlanır. Doner bileziklerle, akim devresi arasındaki bağlantı komur fırcalar yardımıyla sağlanır. Sincap kafesli asenkron motorun ise rotor sac paketi oluklarında sargılar yerine aluminyum yada bakırdan yuvarlak ve kanatcık seklinde cubuklar bulunur. Bu cubuklar her iki ucundan kısa devre bilezikleriyle elektriksel olarak kısa devre edilmiştir.

Asenkron motorun bircok ozel yapım turu vardır. Rotoru dışarıda, statoru icerde bulunan dış rotorlu asenkron motor, ayrıca rotor sargısı bulunmayan kutlesel rotorlu asenkron motor, iki fazlı asenkron motor, iki fazlı servo motor, eylemsizlik momentinin cok kucuk olması istenen hallerde kullanılan ve rotoru aluminyum veya bakırdan bos bir silindir olan ferraris motoru vb. Kafesli ve bilezikli asenkron motor dahil, butun yapım turleri arasında calışma ilkesi bakımından fark yoktur.

Sanayide ve diğer bir cok alanda buyuk coğunlukla kullanılan kafesli tip yapımı en kolay, en dayanıklı, isletme guvenliği en yuksek, bakim gereksinimi en az ve en yaygın, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakıncası kalkış momentinin nispeten kucuk, kalkış akımının buyuk olmasıdır. Bu sakıncayı gideren akim yığılmalı asenkron motorlarda kafes yuksek cubuklu, cift cubuklu gibi ozel bicimlerde yapılır. Cok kucuk ve kucuk guclerde yapılan tek fazlı asenkron motorlar da genellikle kafes rotorludur.

Bilezikli asenkron motorun yararı, ek direncler yardımı ile kalkış akiminin istendiği kadar azaltılabilmesi, kalkış ve frenleme momentinin arttırabilmesidir. Şebekelerin cok guclenmesi ile kalkış akimini sınırlamanın onemi azalmıştır, fakat yuksek kalkış momenti ve uzun kalkış suresi bazı tahriklerde bilezikli asenkron motorun uygulamasını gerektirebilir.

1.2. Bilezikli Asenkron Motor

Bilezikli asenkron motorun dondurme momenti, stator ve rotorda oluşan doner alanların magnetik akılarına bağlıdır. Magnetik akılar sargılardan cekilen akımlarla doğru orantılı olduklarından, dondurme momentinin, motorun akım cekisine bağlı olduğu sonucuna varılır.

Doner bilezikler kısa devre edildiği takdirde, rotor akimi devresinde rotor sargılarının tepkin direnci (enduktansı) buyuk olcude soz konusudur. Enduktif direnc halinde, rotorda enduklenen gerilim ile rotor akımı arasındaki faz farkı 90 olmaktadır. Ortaya cıkan bu faz farkı rotor doner alanını 90 kaydırır ve rotor doner alan kutupları ile stator doner alanının ozdeş kutupları tam olarak karşı karşıya gelir. Bunun sonucu yalnızca rotor mili yonunde etkiyen bir kuvvet ortaya cıkar ve rotorun donmesi artık soz konusu olmaz. Ancak, anlatılan bu oluşumlar sadece bir varsayımdır. Yani sargıların sadece tepkin direnci goz onune alınarak ileri surulmuştur. Oysaki, sargıların cok kucuk dahi olsa, bir miktar etkin direncinden dolayı gerilim ile akım arasındaki faz farkı 90 den daima kucuktur. Bu nedenle rotor durmaz, ancak dondurme momenti en kucuk değerine ulaşır.

Rotor doner alan yonunde dondurulduğunde, rotor akiminin frekansı kuculmeye baslar.

Bununla birlikte rotor sargısının tepkin direnci : XL = 2Ğ¿fL azalır, ancak etkin direncte bir değişiklik olmaz. Bunun sonucu faz farkı kuculerek motor kutuplarının rotor kutuplarına uyguladığı dondurme momenti buyur. Rotor sargılarındaki akim ile gerilim arasında, faz farkı ne kadar kucuk olursa, dondurme momenti o kadar buyuk olur.

Diğer bir acıdan rotor devir sayısının yukselmesi rotorda enduklenen gerilimi duşurduğu ve bunun sonucu rotor akımı ile dondurme momentinin tekrar azaldığı soylenebilir. Faz farkı kuculmesi ağır bastığında, dondurme momenti buyuyecek, buna karsın enduklenen gerilim ağır basarsa, dondurme momenti kuculecektir.

Bugun uygulamada bulunan asenkron motor talimatlarına gore, motoru sukunet durumdan cıkarmak icin gerekli moment ilk dondurma momenti ve en buyuk dondurme momenti devrilme momenti olarak tanımlanır. Motorun anma devri ile donmesi anında milinden uygulayacağı dondurme momentine anma momenti denilir. Devrilme momenti anma momentinin en az 1,6 katı buyukluğunde olmalıdır.

Bazı motorlarda dondurme momenti motorun yol almasından sonra ikinci kez duşmektedir. Motorun yol almasından sonra ortaya cıkan en kucuk moment gecit-momenti olarak anılmaktadır. Nitekim rotor akim devresine yol verme direnclerinin bağlanmasıyla, rotor devresinin etkin direnci buyutulmekte ve dolayısıyla akım ile gerilim arasındaki faz farkı kucuk tutulmaktadır. Bunun sonucu cok kucuk devir sayılarında dondurme momenti buyuk olur. Buna karsın, devir şayisi yukseldikce rotordan gecen akım şiddetle azalır.

Rotoru bilezikli asenkron motorlarda, komur fırcalar uzerinden rotor akimi gecerken, guc kayıpları oluşur. Ayrıca komur fırcalar ve doner bilezikler devamlı aşınır. 20 kilowatt gucun ustundeki motorlarda genellikle fırca kaldırma sustaları vardır. Cok yuksek devirler sonucu doner bilezikler arası dolarak kısa devreler ortaya cıkar. Bu gibi durumlarda fırca kaldırma sustaları calışarak fırcaları doner bileziklerden ayrılır.

Yol verme direnclerinin uzerinden gecen akım nedeni, ısı kayıplarının ortaya cıkması istenmeyen bir oluşumdur. Direncler yerine bobinlerin yol verme devresinde kullanılması daha buyuk sorunlar getirir. Cunku bobin uzerinde enduktans nedeni ile oluşan faz farkı motordaki faz farkını buyultmekte ve bunun sonucu yol alma momenti duşmektedir. Bu nedenle sakıncalarına rağmen direnclerin kullanılması zorunlu olmaktadır.

Rotoru bilezikli asenkron motorların kalkış akımları nominal akımlarından cok buyuk olmadığından, bu motorlar, orneğin : buyuk su pompaları, tas kırma makineleri ve buyuk takım tezgahları gibi yuksek guc gereksinen makinelerin işletmesinde tercih edilir. Bilezikli rotorun ilk dondurme momenti cok buyuk olduğundan, buyuk vincler gibi cok kuvvetli yukler altında devamlı calışacak makinelerin kuvvet ureten kesimlerinde bu motorlardan yararlanılmaktadır. Ayrıca devir sayıları ayarlanabildiğinden kren ve ayarlı makine tezgahlarında sık sık kullanılmaktadır.
__________________