[h=2]ASENKRON MOTORLAR[/h][h=3]1.1. Asenkron Motorun Yapısı ve Parçaları[/h]
[h=4]1.1.1. Stator[/h]
Alternatif gerilimle çalışan motorlarda döner manyetik alan oluşturmak için sargıların bulunduğu kısımdır. Stator, 0,350,8 mmlik silisyum katkılı birer tarafları yalıtılmış ve iç yüzeyine oluklar açılmış sacların pres edilerek paketlenmesiyle elde edilir.
[h=4]1.1.2. Rotor[/h]
Alternatif gerilimle çalışan motorlarda statorun meydana getirdiği döner manyetik alanın içinde dönen ve mekanik enerjinin alındığı kısımdır. İki şekilde üretilirler. Sincap Kafesine Benzeyen Kısa Devre Çubuklu RotorRotorun dış yüzeyine açılmış oluklara alüminyum veya bakır çubuklar yerleştirilerek çubukların her iki tarafı kısa devre edilir. Ayrıca soğutucu görevi için her iki tarafa kanatcıklar konmuştur.
Resim l.3: Sincap kafesli rotorun yapısı Sargılı (Bilezikli) RotorRotor dış yüzeyine açılan oluklara 1200 faz farklı üç fazlı alternatif akım sargısı yerleştirilen rotorlardır. Sargı uçları, yıldız ve üçgen bağlandıktan sonra üç uç rotor mili üzerinde bulunan milden yalıtılmış üç adet pirinç bronzdan yapılmış bileziklere bağlanır. Sargılara akım, bu bileziklere basan fırçalar ile sağlanır.[h=4]1.1.3. Gövde ve Kapaklar[/h]
Dış etkilere karşı alüminyum, demir ya da demir alaşımından üretilir. Rotorun stator içinde merkezi olarak yataklanması görevini kapaklar yapar.
Resim l.4: Asenkron motor gövde ve kapak[h=4]1.1.4. Yatak ve Rulmanlar[/h]
Rotorun kolayca dönmesini sağlayan mekanik yapılı parçalardır. Küçük güçlü motorlarda pirinç vb. madenler kullanılarak yapılmış bilezik biçimli, yağlanmış yataklar (burç) kullanılır. Büyük güçlü motor yatakları ise rulman kullanılır.[h=4]1.1.5. Soğutma Pervanesi[/h]
020 kW güce sahip motorlarda hava ile soğutulur. Motorun dönen miline bağlanan plastik ya da metal pervane gövdenin sıcaklığını kolayca atmasını sağlar.[h=4]1.1.6. Klemens Tablosu[/h]
Statora yerleştirilen sargıların bağlantı uçları, klemens tablosuna çıkarılır. Üç fazlı motorların klemens altı adet bağlantı noktası vardır. Giriş uçları U-V-W, çıkış uçları X-YZdır.
[h=4]1.1.7. Motor Etiketi[/h]
Motorların özelliklerini belirtmek amacıyla alüminyum etiketler, motorun üzerine monte edilir.
[h=3]1.2. Asenkron Motor Çeşitleri[/h][h=4]1.2.1. Faz Sayısına Göre[/h]
- Bir fazlı asenkron motorlar
- İki fazlı asenkron motorlar
- Üç fazlı asenkron motorlar
[h=4]1.2.2. Yapılarına Göre[/h]
- Kısa devre rotorlu ( sincap kafesli ) asenkron motorlar
- Rotoru sargılı asenkron motorlar
[h=4]1.2.3. Yapılış Tiplerine Göre[/h]
- Açık tip asenkron motorlar
- Kapalı tip asenkron motorlar
- Flanşlı tip asenkron motorlar
[h=4]1.2.4. Çalışma Şartlarına Göre[/h]
- Yatık çalışan asenkron motorlar
- Dik çalışan asenkron motorlar
[h=4]1.2.5. Rotor Yapılışına Göre[/h]
- Yüksek rezistanslı asenkron motorlar ( rotor omik direnci büyük )
- Alçak rezistanslı asenkron motorlar ( rotor omik direnci küçük )
- Yüksek rezistanslı asenkron motorlar ( rotor endüktif direnci büyük )
- Rotoru çift sincap kafesli motorlar
[h=3]1.3. Asenkron Motorun Çalışma Prensibi[/h]
Asenkron motorlar, transformatörler gibi indükleme esasına göre çalıştığından asenkron motorlara endüksiyon motorları da denir. Transformatörler statik (duran), motorlar ise (hareketli) dinamiktir. Sincap kafesli asenkron motorlar ile bilezikli asenkron motorların çalışma prensipleri aynıdır. Sadece rotorda indüklenen gerilimin kısa devre edilerek rotordan akım geçimi farklıdır.Sincap kafesli asenkron motorların rotorunda indüklenen gerilim, kısa devre çubuklarının bakır halkaları yardımıyla kısa devre edilmekte ve rotordan akım geçimi sağlanmaktadır. Sincap kafesli asenkron motorların stator sargılarışekil 1.2de görüldüğü gibi yıldız veya üçgen bağlanabilir.
(a) (b) Şekil 1.2: Sincap kafesli asenkron motorlarındevreye bağlantısı a) Yıldız bağlı b) Üçgen bağlı
Bilezikli asenkron motorların rotorunda ise indüklenen gerilim, bilezikler ve fırça yardımıyla kısa devre edilmekte ve rotordan akım geçişi sağlanmaktadır. Bilezikli asenkron motorların devreye bağlantısışekil 1.3te görüldüğü gibidir.Burada asenkron motorların genel çalışma prensibi anlatılacaktır.[h=4]1.3.1. İndüksiyon Prensiplerinin Hatırlatılması[/h]
Dönen bir manyetik alan içerisinde bulunan iletkenlerde gerilim indüklenir.Bir rotorun dönebilmesi için gerekli şartlar:1.Rotor iletkenlerinden bir akımın geçmesi2. Rotor iletkenlerinin dönen bir manyetik alan içerisinde bulunması gerekir.Normal olarak asenkron motorlarda stator ile rotor arasında herhangi bir elektriki bağ yoktur. Rotor, dışarıdan bir kaynak tarafından beslenmez. Stator da dışardan döndürülmez. Statorlar, daimi mıknatıslı yapılmaz. Asenkron motorlarda dönen daimi mıknatısın görevini, stator sargılarına uygulanan üç fazlı akımın meydana getirdiği döner alan yapar.[h=4]1.3.2. Manyetik Döner Alanın Oluşması[/h]
Döner alan: Asenkron motorlarda stator sargılarına uygulanan üç fazlı akımın meydana getirdiğini alana döner alan denir.Statordaki 6 oluğa, aralarında faz farkı bulunan üç bobin yerleştirilmiş ve üç fazlı şebeke bağlı bir asenkron motorda üç fazlı döner alanın oluşumunu, şekil 1.4te görüldüğü gibi inceleyebiliriz.
a durumunda: (00 de) Üç fazlı akımın sinüs eğrilerinin I. faz ( + ) maksimum değerde, II. ve III. fazlar ( -) değerdedir. I. faz için akımın girişi Adan Eye doğru, II. faz için Eden Aya doğru ve III. faz için de yine Eden Aya doğrudur. Bu durumda üst bölgede akımlarının girişleri, alt bölgede de akımların çıkışları, dolayısıyla alan yönü sağdan sola doğru olacak ve sağda N kutbu, solda da S kutbu meydana gelecektir.b durumunda: (450 de)I. veII. fazlar (+) değerde, III. faz ( -) değerdedir. Akım girişleri a durumuna göre sağa doğru kaydığından, alan da buna uyarak, a durumuna göre biraz yukarıya doğru dönmüştür.c durumunda: (900de ) I. faz sıfır, II. faz ( + )veIII. Faz ( -) değerdedir. I. fazdan hiç akım geçmediğinden II. ve III. fazın girişleri sağda, çıkışları da solda olup alan yönü aşağıdan yukarıya doğrudur.d durumunda: ( 1800 de ) II. ve III. fazlar ( + ) I. faz ( -) değerdedir. Bu durumda akım çıkışları üst oluklarda, girişleri de alt oluklarda olması nedeni ile alan yönü, a durumunun tamamen aksi olup soldan sağa doğrudur.e durumunda: ( 2700 de ) I. faz yine sıfır, II. faz(-)III. faz(+)değerde olup alan yönü yukarıdan aşağıya doğrudur.Sonuç olarak statorda R,S,T fazlarının akımlarının dolaşması için birbirinden bağımsız üç sarım vardır. R, S, T uygulandığı zaman sargılara değişken ve sürekli olarak dönen bir manyetik alan oluşur. Bu alanın kuvvet çizgileri, sincap kafesli rotorun içinden yüksek akımların geçmesine neden olur.Rotorun içinde başlayan elektron akışı ( akım ), ikinci bir manyetik alanın oluşmasına neden olur. Bu durum, stator ve rotor manyetik alanlarının birbirini itip çekmesini sağlayarak dönüşü başlatır.1.3.3. Döner Alan İçerisindeki Rotorun Dönüşü
Şekil 1.5te stator sargılarından geçen üç fazlı alternatif akım, stator sargılarında döner bir manyetik alan oluşturduğunu ve dönen manyetik alan içerisinde bulunan iletkenlerde bir gerilim indüklendiğini, böylece kısa devre edilmiş rotordan bir akım geçeceğini biliyoruz. Rotordan geçen bu akımlar, rotor üzerinde N ve S kutuplarını meydana getirirler.Dönen stator kutupları, rotor kutuplarını etkileyecek ve aynı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker prensibiyle rotoru saat ibresi yönünde döndürecektir.[h=3]1.4. Bir Fazlı Asenkron Motorun Yapısı ve Çalışması[/h]
AC 220 voltluk elektrik enerjisiyle çalışabilen motorlardır. Bunlar çamaşır makinesi, su pompası, buzdolabı, mini torna tezgâhlarında vb. kullanılır. Güçleri yaygın olarak 1/21 1,52 HP şeklindedir.(Not: 1 HP, 736 Wtır). Yardımcı sargılı motorların statorunda ana (AS) ve yardımcı sargı (YS) olmak üzere iki ayrı sargı vardır. Ana sargı U-X ile yardımcı sargı W-Z ile gösterilir. Statora yerleştirilmiş iki sargı öyle yerleştirilir ki bunların oluşturduğu manyetik alanlar arasında 90° lik elektriksel açı meydana gelir.Bu tip motorların ana sargısı, kalın kesitli telden az sipirli; yardımcı sargısı ise ince telden çok sipirli olarak sarılmıştır. Ana sargı, kalın kesitli az sarımlı olduğundan omik direnci (RAS) küçük, reaktif direnci (XAS ) büyüktür. Yardımcı sargı, ince kesitli ve çok sarımlı olduğundan omik direnci (RYS) büyük, reaktif direnci (XYS ) küçüktür. Bu sebeple ana sargıdan geçen akım gerilimden 90°ye yakın geri kalır. Ana sargı, motorun esas görev yapan kısmıdır. Yardımcı sargı ise sadece yol almayı kolaylaştırır. Yani 24 saniye çalıştıktan sonra devreden çıkar. Bazı modellerde ise yardımcı sargı, sürekli devrede kalmaktadır.
[h=3]1.5. Motor Etiketini İnceleme[/h]
Motorun etiketinde şu bilgiler bulunur.
- Motoru yapan firmanın adı ( GAMAK, SİEMENS vb.)
- Motorun model tipi ( GM 9052vb.)
- Motorun kullanıldığı akım( DC, AC )
- Motorun sargılarının bağlanış şekli ( ?, ? )
- Motorun normal çalışma akımı ( 3,5 / 6 A )
- Motorun güç kat sayısı ( cos?:0,89 )
- Motorun çalışma gerilimi ( 220/380 V )
- Motorun çalışma gücü ( 2 HP 1,5 kW )
- Motorun frekansı ( 50 Hz )
- Motorun devir sayısı ( 2840 d/d )
- Motorun imal tarihi ( 2003 )
- Motorun dayanabileceği sıcaklık ( 40-500 )
- Motorun ağırlığı ( 30 kg-185kg )
- Motor koruma tipi ( IP 39 )
| GAMAK | TİP: GM 9052 | |
|---|
| 3 FAZLI AC MOTOR | NR:9000752148 | |
|---|
| YILDIZ/ÜÇGEN ( ? / ? ) | 220/380V 3,5/6 A | |
|---|
| 2 HP 1,5 KW | Cos? :0,89 | |
|---|
| 2840 d / d | 50 Hz | |
|---|
| 3-981 | iz K1 B | IP 39 |
|---|
Tablo 1.1: Motor etiketi
[h=3]1.6. Motor Teknik Özellikleri[/h]
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 standartları için çalışmaktadır.Türkiyede ise konu ile ilgili düzenleme Türk Standartları Enstitüsü (TSE) tarafından IECye dayanarak yapılmıştır.[h=4]1.6.1. Çalışma Şartları[/h]
IEC bunu 8 kısımda derecelendirmiştir. Bunlar:
- S1Sürekli 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. 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.
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 kat sayısı verilir. Örnek S3 % 25, S6 % 40 gibi.Yukarıdaki paragrafta belirtilen çalışma rejimlerinin genelde (standart değer değildir) motor çıkış gücüne kat sayı olarak etkileri ise aşağıdaki tablo 1.2de verildiği gibidir.
| Çalışma rejimi | Açıklama | | 10 dk. | 30 dk. | 60 dk. | |
| | Motor çıkış gücü kat | 1.6 | 1.3 | 1.05 | |
| | sayısı | Süre (toplam çalışma süresinin %si) | | | |
| S2 | Kısa süreli çalışma | | %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 |
Tablo 1.2: Asenkron motor çalışma rejimi
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 tablo 1.3te belirtilmiştir.
| 40 ° C nin üzerindeki ortam ısılarının motor gücüne etkisi (1000 mden küçük rakımlar için) | 1000 mnin üzerindeki rakım yüksekliklerinin motor gücüne etkisi (40 ° C den düşük ortam ısıları için) | | |
|---|
| Ortam Isısı ° C | Rakım Yüksekliği | Önerilen Çıkış Gücü | Önerilen Çıkış Gücü |
|---|
| 40 | 1000 m | 100% | 100% |
|---|
| 45 | 1500 m | 97% | 96.5% |
|---|
| 50 | 2000 m | 94.5% | 93% |
|---|
| 55 | 2500 m | 92% | 90% |
|---|
| 60 | 3500 m | 86.5% | 86.7% |
|---|
| 70 | 4000 m | 83.5% | 79% |
|---|
Tablo 1.3: Ortam ısısının motor gücüne etkisi
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.[h=4]1.6.2. Motorun Faz Sayısı[/h]
Asenkron motorlar; bir fazlı, iki fazlı ve üç fazlı olmak üzere üç çeşittir.Evlerde, bürolarda, küçük tamir atölyelerinde vb. yerlerde bir fazlışebekeler bulunduğundan küçük güçlü tahriklerde bir fazlı motorlar kullanılır.Üç fazlışebekelerin bulunduğu yerlerde üç fazlı asenkron motorlar kullanılır. Motorların faz sayısının üç fazlı olmasının üstünlüğü, kayıpların küçük ve bu sayede verimlerinin çok yüksek olmasıdır.[h=4]1.6.3. Motorun Normal Çalışma Akımı[/h]
Her asenkron motorun yapım standartlarına göre şebekeden çektiği bir akım vardır. Bu akım, boşta çalışmasına ve yükte çalışmasına göre değişiklik gösterir. Motorun normal akımı dendiği zaman asenkron motorun tam yük altında çalışması sonucu çektiği akımdır.
| Asenkron bulunmaktadır. | motorun | çalışma | akımı, | kataloglarında | ve | motor | etiketlerinde | | |
|---|
| 1.6.4. Motorun Güç Kat sayısı | | | | | | | | | |
| Güç kat sayısı, şebekeden çekilen kosinüsüdür. Cos? olarak isimlendirilir. | akım | | ile | şebeke | gerilimi | | aras | ındaki | açının |
Asenkron motorların güç kat sayısı, motor yüküne bağlıdır. Boşta çalışan motorun güç kat sayısı çok küçüktür. Motor etiketine yazılı olan güç kat sayısı, anma yükteki güç kat sayısıdır. Anma yükünün altında ve üstünde güç kat sayısı küçüktür. Bir motorun, anma yükünün çok altında yüklerde çalıştırılması veya gereğinden büyük güçte motor seçilmesi, motorun düşük güç kat sayılı çalışacağı sonucunu getirir.Güç kat sayısı (Cos?) değeri, motorun şebekeden çektiği görünür gücün hangi oranda enerji dönüşümüne katıldığını gösterir. Güç kat sayısının küçük olması, kayıpları artırır ve motor verimini düşürür.Motorun yapımı, rotor ve stator arasındaki hava aralığı, güç kat sayısını etkiler. Hava aralığı, mekanik koşulların izin verdiği oranda küçük olmalıdır.Motorlarda güç büyüdükçe güç kat sayısı büyür. 2 kutuplu motorların güç kat sayısı, 68 kutuplu motorların güç kat sayılarından büyüktür. Ayrıca sincap kafesli rotorlu motorların güç kat sayıları, sargılı rotorlu motorların güç kat sayılarından büyüktür.[h=4]1.6.5. Motorun BağlantıŞekli[/h]
Elektrik makinelerinde uçların hatasız ve kısa sürede bağlanmasını kolaylaştırmak için uçlar, standart simgelerle işaretlenir.Tablo 1.4te kullanılan belli başlı uç işaretlerinin eski ve yeni karşılıkları gösterilmiştir:
| Sıra Nu | Anlamı | VDE DIN 42401 Eski simgeler | IEC 34-8 Yeni simgeler |
| 1 | Üç fazlı şebeke | R -S -T | L1 -L2 -L3 |
| 2 | Bir ve üç fazlı şebeke nötr hattı | 0 | N |
| 3 | Bir fazlı şebeke | R -0 S -0 T -0 | L1 -N L2 -N L3 -N |
| 4 | Üç fazlı tek hızlı stator sargısı (6 bağlantı uçlu ) | U -X V -Y W -Z | U1 -U2 V1 -V2 W1 -W2 |
| 5 | Üç fazlı tek hızlı stator sargısı (3 bağlantı uçlu ) | U -V -W | U -V -W |
| 6 | Bir fazlı motor sargısı Ana sargı Yardımcı sargı | U -V Z1 -Z2 | U -V Z1 -Z2 |
| 7 | Üç fazlı iki hızlı Dahlander sargı Düşük hız Yüksek hız | | 1U -1V -1W 2U -2 V -2W |
| 8 | Üç fazlı iki hızlı PAM sargı veya iki ayrı sargı Düşük hız Yüksek hız | | 8U -8V -8W 6U -6V -6W |
| 9 | Üç fazlı Rotor sargısı ( 3 bağlantı uçlu) | K -L -M | K -L -M |
Tablo 1.4: Asenkron motor sargı uç işaretleri
[h=4]1.6.6. Motorların YapıŞekilleri[/h]
Açık TipMotor gövde ve kapaklarında soğutma gereksiniminden dolayı açıklıklar vardır. Koruma bakımıdan zayıftırlar.
Kapalı TipEn çok kullanılan yapı tipidir. Koruma bakımından en güvenilir yapı tipidir.
Flanşlı Tip
[h=4]1.6.7. Anma Gücü[/h]
Anma gerilim ve frekansta tam yükte çalışan motorun, milinden alınan mekanik güçtür. Birimi watt, kilowatt veya beygir gücü ( HP )dür.[h=4]1.6.8. Aşırı Yüklenme[/h]
Asenkron motorlar, 1,2 katına kadar aşırı yükleme yapılabilmektedir. Bu aşırı yükleme her firmanın ürettiği asenkron motor kataloglarında bulunmaktadır. Fakat bu aşırı yüklemede fazla süre çalıştırılmamalıdır. Özelliklede bu verilen 1,2lik aşırı yüklemeyi geçtiği an motor zarar görme sınırında olduğundan devreden çıkartılmalıdır.[h=4]1.6.9. Gürültü Düzeyi[/h]
Elektrik motorlarının ( 1 kW 400 W arası güçler için geçerlidir.) 600 d/d ile 3750 d/d 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 IECnin 34 9 bölümünde verilmiştir oradan bakınız. Ayrıca TSnin 3213 kitapçığında da belirtilmiştir. Bakınız.[h=4]1.6.10. Kutup ve Devir Sayıları[/h]
Asenkron motorlarınkutup sayılarına göre devir sayıları değişmektedir. Kataloglarda ve motor etiketlerinde devir sayıları bulunmaktadır.Tablo 1.5te kutup sayılarına göre devir sayıları verilmiştir.
| Kutup sayısı ( 2P ) | ŞEBEKE FREKANSI | |
|---|
| 50HZ | 60HZ | |
|---|
| SENKRON DEVİR D/DAK | | |
|---|
| 2 | 3000 | 3600 |
|---|
| 4 | 1500 | 1800 |
|---|
| 6 | 1000 | 1200 |
|---|
| 8 | 750 | 900 |
|---|
| 10 | 600 | 720 |
|---|
| 12 | 500 | 600 |
|---|
Tablo 1.5: Değişik frekans ve kutup sayılarındaki devir sayıları
[h=4]1.6.11. Montaj Boyutları[/h]
Asenkron motorlarda güçler, eksen yükseklikleri ( gövde büyüklükleri ) ve bazı dış boyutları standardlaştırılmıştır. Motor sipariş ederken motorun çalışma gerilimini, gücünü, devir hızını, gövde büyüklüğünü, koruma türünü, yapı biçimini belirtmek yeterli olamaktadır.IEC 72-1e göre asenkron motorun standardlaştırılan boyutlarışunlardır:
- Eksen yüksekliği(H)
- Tespit deliklerinin enine ve boyuna mesafeleri ( A,B )
- Mil faturasından en yakın ayaktaki tespit deliği eksenine olan uzaklık (C)
- Mil ucu çapı (D)
- Mil faturasından itibaren mil uzantısı uzunluğu (E)
- Tespit deliğinin çapı (K)
- Kama yuvası genişliği (F), kama kalınlığı (GD), kama yuvası derinliği (GE), kama tepesinden eksenin karşı tarafındaki mil yüzeyine olan uzaklık (GA)
[h=4]1.6.12. İşletme Gerilimi ve Frekansı[/h]
Asenkron motorlar, kullanıldıkları yerlere göre 220 volt veya 380 volt gerilimlerde üretilirler. Dünyada Amerika ve Kanadada frekans 60 Hz iken ülkemizde ve diğer devletlerde 50 Hzdir.[h=4]1.6.13. Koruma Sınıfı ( IEC 345 )[/h]
Motorlar, koruma derecelerine göre I P_ _ koduyla sınıflandırılmışlardır. I P _ _ (Ingress Progress) diziminde ilk rakam, katı maddelere karşı korumayı tarif ederken; ikinci rakam sıvılara karşı korumayı belirtmektedir.Tablo 1.6da anlatılan standardın Türk Standartlarındaki (TS) karşılığı TSEnin TS3209 / Nisan 1999 kitapçığında detaylı olarak anlatılmıştır.
| İlk Rakam Katı Maddelere Karşı | İkinci Rakam Sıvı Maddelere Karşı |
| 0 -Korumasız | 0 -Korumasız |
| 1 -50 mmden büyük cisimlere karşı koruma. El teması gibi. | 1 -Dikey olarak gelen sulara karşı koruma. Su damlaması gibi. |
| 2 -12 mmden büyük cisimlere karşı koruma. Parmak gibi. | 2 -Dikeyden 15 ° ye kadar açıyla gelen sulara karşı koruma. |
| 3 -2.5 mmden büyük cisimlere karşı koruma. El aletleri gibi. | 3 -Dikeyden 60 ° ye kadar açıyla gelen sulara karşı koruma. |
| 4 -1 mmden 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. |
Tablo 1.6: Koruma sınıfı
[h=4]1.6.14. İzolasyon (yalıtım) Sınıfı (IEC 34 1)[/h]
IEC standartlarının 34 1 bölümünün içerisinde izolasyon değerlerinin derecelendirilmesine de yer verilmiştir.Motorların sargıları ve kullanılan izolasyon malzemeleri, dayandıklarıısıya göre sınıflandırılmış ve bu ayrım harflerle ifade edilmiştir.
| | | İzolasyon Sınıfı | | | | |
|---|
| A | 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 |
Tablo 1.7: İzolasyon sınıfı
Pek kullanım alanları bulunmasa da Y ve C sınıfı izolasyon sınıfları da mevcuttur. Bunlardan Y sınıfı (eski gösterimi Odur) 90 °C sıcaklık sınırını belirtirken, C sınıfı 180 °Cden büyük sıcaklık sınırını belirtmektedir.Tablo 1.7de anlatılan standardın Türk Standartlarındaki (TS) karşılığı TSEnin TS3336 / Mart 1979 kitapçığında detaylı olarak anlatılmıştır.[h=4]1.6.15. Siparişte Dikkat Edilecek Hususlar[/h]
Bir asenkron motor sipariş verileceği zaman kullanacağımız iş alanı (buna bağlı olarak gücü ), inşa tipi göz önünde bulundurulur.Aşağıda örnek sipariş bilgileri verilmiştir. Mutlaka verilmesi gereken bilgiler ÖrnekGüç(kwveya hp) 11kw Devir sayısı 1500 d/d İnşa tipi B3 Verilmesi ihtiyari olan bilgilerMotor tipi NM 132 M-6 Gerilim 380 volt Frekans 50 Hz Koruma tipi IP 54 Yalıtım sınıfı F Çalışma rejimi S 1 Ortam sıcaklığı 40 0C Eksenel yük ( varsa ) 600 kg Varsa diğer özellikler gibi ters klemens kutusu, çift milNOT: Verilmesi ihtiyari bilgiler verilmediği taktirde katalogdaki standart değerler alınır.[h=3]1.7. Asenkron Motor BağlantıŞekli ve Özellikleri[/h]
Asenkron motorlar, yıldız ve üçgen bağlantı olmak üzere iki şekilde bağlanırlar.[h=4]1.7.1. Motorun Yıldız Bağlantısı ve Özelliği[/h]
Asenkron motorun stator sargı uçlarından X-Y-Z uçları birleştirilir ve U-V-W uçlarından R-S-T fazları verilerek yıldız bağlantı gerçekleştirilir. ? ile sembolize edilir. Bu şekilde bağlanmış motora fazlar arası 380 volt olan gerilim uygulandığında her faz sargısına şebeke geriliminin 1/3 veya % 58i uygulanmış olur. Yani 380 × 0.58 = 220 volt, ayrıca yıldız bağlantıda faz akımı hat akımına eşittir.Yıldız bağlantıda gerilim Uhat=?3×Ufaz yani Uhat=1,73×Ufaz, akım ise Ihat =Ifazdır.
[h=4]1.7.2. Motorun Üçgen Bağlantısı ve Özelliği[/h]
Asenkron motorun stator sargı uçları UileY, VileZ, WileX kısa devre edilip U-VW uçlarından R-S-T fazları uygulanarak üçgen bağlantı gerçekleştirilir. ? ile sembolize edilir. Bu bağlantışeklinde hat gerilimi, faz gerilimine eşittir. Ancak hat akımı, faz akımının 1,73 katına eşittir veya faz akımı, hat akımının % 58i kadardır.Üçgen bağlantıda gerilim Uhat=Ufaz, akım ise Ihat =?3×Ifaz yani Ihat =1.73×Ifazdır.NOT: Üçgen çalıştırılacak motor, yıldız çalıştırılacak olursa 1/3ü kadar akım çeker.
Şekil:1.8: Asenkron motorun üçgen bağlanmasıNOT: Motor etiketinde bulunan güç ve gerilim değerlerine bakılarak sargıların yıldız mı yoksa üçgen mi bağlanacağışöyle anlaşılır:
- Motor gücü 4 kWtan (5 HP) küçükse motor, yıldız bağlanarak çalıştırılır.
- Etiketinde?/ ? 220/380 volt değeri bulunan motor üçgen bağlı olarak çalıştırılmak istenirse fazlar arası 220 volt gerilim bulmak gerekir. Türkiyede fazlar arası gerilim 380 V olduğundan motor, yıldız bağlanarak çalıştırılır.
[h=3]1.8. Asenkron Motorun Kataloglarını Okuma ve Kullanma[/h]
Asenkron motorları, ülkemizde ve diğer ülkelerde farklı firmalar üretmektedir. Dolasıyla her firmanın üretimle ilgili kendi katalogları bulunmaktadır.Bu kataloglarda kullanacağınız asenkron motor hakkında gücü, gerilimi, akımı, bağlantışekli, inşaa şekli vb. özellikleri bulunmaktadır.Tablo 1.8de asenkron motorlar için sigorta, termik ve iletken seçimi cetveli katalog inceleme açısından örnek olarak verilmiştir.
| ANMA GÜCÜ | ANMA AKIMI | İLETKEN KESİTİ | TERMİK RÖLE ATARLAMA SINIRLARI | SİGORTA DEĞERLERİ ( Normal buşonlu, geçikmeli buşonlu, bıçaklı ) | | | |
|---|
| kW | HP | Amper | mm2 | Amper | AMPER | AMPER | AMPER |
|---|
| 0,75 | 1 | 1,95 | 2,5 | 1,62,4 | 410 | 46 | 6 |
|---|
| 1,1 | 1,5 | 2,85 | 2,5 | 2,23,3 | 10 | 6 | 6 |
|---|
| 1,5 | 2 | 3,8 | 2,5 | 34,5 | 1020 | 10 | 14 |
|---|
| 2.2 | 3 | 5,4 | 2,5 | 46 | 1620 | 1016 | 1016 |
|---|
| 3 | 4 | 7,1 | 2,5 | 5,38 | 1620 | 16 | 16 |
|---|
| 4 | 5,5 | 8,8 | 2,5 | 7,39 | 20 | 16 | 16 |
|---|
| 5,5 | 7,5 | 11,7 | 4 | 812 | 2535 | 2025 | 2025 |
|---|
| 7,5 | 10 | 15,6 | 6 | 1116 | 35 | 25 | 25 |
|---|
| 11 | 15 | 22 | 10 | 1224 | 5063 | 3550 | 3550 |
|---|
| 15 | 20 | 28 | 10 | 2022 | 63 | 50 | 50 |
|---|
| 18,5 | 25 | 37,5 | 16 | 2445 | - | - | 6380 |
|---|
| 22 | 30 | 43,5 | 16 | 2446 | - | - | 6380 |
|---|
| 30 | 40 | 53 | 25 | 3263 | - | - | 80100 |
|---|
Tablo 1.8: Motor anma gücüne göre termik röle ve sigorta seçimi
23Tablo 1.8den verilen akım değerlerinden yararlanarak 7,5 kW lik bir asenkron motorda kullanılacak elemanların değerlerini belirleyelim:Motor gücü: 7,5 kW ( 10 HP )Motorun çektiği anma akımı: 15,6 AmperMotorun beslenmesinde kullanılması gereken iletken kesiti: 6 mm2Termik aşırı akım rölesinin akım değerini ayarlama sınırı: 1116 AmperMotoru besleyen hatta bağlanacak gecikmeli tip sigortanın akım değeri: 25 Amper
[h=4]1.1.1. Stator[/h]Alternatif gerilimle çalışan motorlarda döner manyetik alan oluşturmak için sargıların bulunduğu kısımdır. Stator, 0,350,8 mmlik silisyum katkılı birer tarafları yalıtılmış ve iç yüzeyine oluklar açılmış sacların pres edilerek paketlenmesiyle elde edilir.
[h=4]1.1.2. Rotor[/h]Alternatif gerilimle çalışan motorlarda statorun meydana getirdiği döner manyetik alanın içinde dönen ve mekanik enerjinin alındığı kısımdır. İki şekilde üretilirler. Sincap Kafesine Benzeyen Kısa Devre Çubuklu RotorRotorun dış yüzeyine açılmış oluklara alüminyum veya bakır çubuklar yerleştirilerek çubukların her iki tarafı kısa devre edilir. Ayrıca soğutucu görevi için her iki tarafa kanatcıklar konmuştur.
Resim l.3: Sincap kafesli rotorun yapısı Sargılı (Bilezikli) RotorRotor dış yüzeyine açılan oluklara 1200 faz farklı üç fazlı alternatif akım sargısı yerleştirilen rotorlardır. Sargı uçları, yıldız ve üçgen bağlandıktan sonra üç uç rotor mili üzerinde bulunan milden yalıtılmış üç adet pirinç bronzdan yapılmış bileziklere bağlanır. Sargılara akım, bu bileziklere basan fırçalar ile sağlanır.[h=4]1.1.3. Gövde ve Kapaklar[/h]Dış etkilere karşı alüminyum, demir ya da demir alaşımından üretilir. Rotorun stator içinde merkezi olarak yataklanması görevini kapaklar yapar.
Resim l.4: Asenkron motor gövde ve kapak[h=4]1.1.4. Yatak ve Rulmanlar[/h]Rotorun kolayca dönmesini sağlayan mekanik yapılı parçalardır. Küçük güçlü motorlarda pirinç vb. madenler kullanılarak yapılmış bilezik biçimli, yağlanmış yataklar (burç) kullanılır. Büyük güçlü motor yatakları ise rulman kullanılır.[h=4]1.1.5. Soğutma Pervanesi[/h]020 kW güce sahip motorlarda hava ile soğutulur. Motorun dönen miline bağlanan plastik ya da metal pervane gövdenin sıcaklığını kolayca atmasını sağlar.[h=4]1.1.6. Klemens Tablosu[/h]Statora yerleştirilen sargıların bağlantı uçları, klemens tablosuna çıkarılır. Üç fazlı motorların klemens altı adet bağlantı noktası vardır. Giriş uçları U-V-W, çıkış uçları X-YZdır.
[h=4]1.1.7. Motor Etiketi[/h]Motorların özelliklerini belirtmek amacıyla alüminyum etiketler, motorun üzerine monte edilir.
[h=3]1.2. Asenkron Motor Çeşitleri[/h][h=4]1.2.1. Faz Sayısına Göre[/h]
(a) (b) Şekil 1.2: Sincap kafesli asenkron motorlarındevreye bağlantısı a) Yıldız bağlı b) Üçgen bağlı
Bilezikli asenkron motorların rotorunda ise indüklenen gerilim, bilezikler ve fırça yardımıyla kısa devre edilmekte ve rotordan akım geçişi sağlanmaktadır. Bilezikli asenkron motorların devreye bağlantısışekil 1.3te görüldüğü gibidir.Burada asenkron motorların genel çalışma prensibi anlatılacaktır.[h=4]1.3.1. İndüksiyon Prensiplerinin Hatırlatılması[/h]Dönen bir manyetik alan içerisinde bulunan iletkenlerde gerilim indüklenir.Bir rotorun dönebilmesi için gerekli şartlar:1.Rotor iletkenlerinden bir akımın geçmesi2. Rotor iletkenlerinin dönen bir manyetik alan içerisinde bulunması gerekir.Normal olarak asenkron motorlarda stator ile rotor arasında herhangi bir elektriki bağ yoktur. Rotor, dışarıdan bir kaynak tarafından beslenmez. Stator da dışardan döndürülmez. Statorlar, daimi mıknatıslı yapılmaz. Asenkron motorlarda dönen daimi mıknatısın görevini, stator sargılarına uygulanan üç fazlı akımın meydana getirdiği döner alan yapar.[h=4]1.3.2. Manyetik Döner Alanın Oluşması[/h]Döner alan: Asenkron motorlarda stator sargılarına uygulanan üç fazlı akımın meydana getirdiğini alana döner alan denir.Statordaki 6 oluğa, aralarında faz farkı bulunan üç bobin yerleştirilmiş ve üç fazlı Şebeke bağlı bir asenkron motorda üç fazlı döner alanın oluşumunu, şekil 1.4te görüldüğü gibi inceleyebiliriz.
a durumunda: (00 de) Üç fazlı akımın sinüs eğrilerinin I. faz ( + ) maksimum değerde, II. ve III. fazlar ( -) değerdedir. I. faz için akımın girişi Adan Eye doğru, II. faz için Eden Aya doğru ve III. faz için de yine Eden Aya doğrudur. Bu durumda üst bölgede akımlarının girişleri, alt bölgede de akımların çıkışları, dolayısıyla alan yönü sağdan sola doğru olacak ve sağda N kutbu, solda da S kutbu meydana gelecektir.b durumunda: (450 de)I. veII. fazlar (+) değerde, III. faz ( -) değerdedir. Akım girişleri a durumuna göre sağa doğru kaydığından, alan da buna uyarak, a durumuna göre biraz yukarıya doğru dönmüştür.c durumunda: (900de ) I. faz sıfır, II. faz ( + )veIII. Faz ( -) değerdedir. I. fazdan hiç akım geçmediğinden II. ve III. fazın girişleri sağda, çıkışları da solda olup alan yönü aşağıdan yukarıya doğrudur.d durumunda: ( 1800 de ) II. ve III. fazlar ( + ) I. faz ( -) değerdedir. Bu durumda akım çıkışları üst oluklarda, girişleri de alt oluklarda olması nedeni ile alan yönü, a durumunun tamamen aksi olup soldan sağa doğrudur.e durumunda: ( 2700 de ) I. faz yine sıfır, II. faz(-)III. faz(+)değerde olup alan yönü yukarıdan aşağıya doğrudur.Sonuç olarak statorda R,S,T fazlarının akımlarının dolaşması için birbirinden bağımsız üç sarım vardır. R, S, T uygulandığı zaman sargılara değişken ve sürekli olarak dönen bir manyetik alan oluşur. Bu alanın kuvvet çizgileri, sincap kafesli rotorun içinden yüksek akımların geçmesine neden olur.Rotorun içinde başlayan elektron akışı ( akım ), ikinci bir manyetik alanın oluşmasına neden olur. Bu durum, stator ve rotor manyetik alanlarının birbirini itip çekmesini sağlayarak dönüşü başlatır.1.3.3. Döner Alan İçerisindeki Rotorun Dönüşü
Şekil 1.5te stator sargılarından geçen üç fazlı alternatif akım, stator sargılarında döner bir manyetik alan oluşturduğunu ve dönen manyetik alan içerisinde bulunan iletkenlerde bir gerilim indüklendiğini, böylece kısa devre edilmiş rotordan bir akım geçeceğini biliyoruz. Rotordan geçen bu akımlar, rotor üzerinde N ve S kutuplarını meydana getirirler.Dönen stator kutupları, rotor kutuplarını etkileyecek ve aynı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker prensibiyle rotoru saat ibresi yönünde döndürecektir.[h=3]1.4. Bir Fazlı Asenkron Motorun Yapısı ve Çalışması[/h]AC 220 voltluk elektrik enerjisiyle çalışabilen motorlardır. Bunlar çamaşır makinesi, su pompası, buzdolabı, mini torna tezgâhlarında vb. kullanılır. Güçleri yaygın olarak 1/21 1,52 HP şeklindedir.(Not: 1 HP, 736 Wtır). Yardımcı sargılı motorların statorunda ana (AS) ve yardımcı sargı (YS) olmak üzere iki ayrı sargı vardır. Ana sargı U-X ile yardımcı sargı W-Z ile gösterilir. Statora yerleştirilmiş iki sargı öyle yerleştirilir ki bunların oluşturduğu manyetik alanlar arasında 90° lik elektriksel açı meydana gelir.Bu tip motorların ana sargısı, kalın kesitli telden az sipirli; yardımcı sargısı ise ince telden çok sipirli olarak sarılmıştır. Ana sargı, kalın kesitli az sarımlı olduğundan omik direnci (RAS) küçük, reaktif direnci (XAS ) büyüktür. Yardımcı sargı, ince kesitli ve çok sarımlı olduğundan omik direnci (RYS) büyük, reaktif direnci (XYS ) küçüktür. Bu sebeple ana sargıdan geçen akım gerilimden 90°ye yakın geri kalır. Ana sargı, motorun esas görev yapan kısmıdır. Yardımcı sargı ise sadece yol almayı kolaylaştırır. Yani 24 saniye çalıştıktan sonra devreden çıkar. Bazı modellerde ise yardımcı sargı, sürekli devrede kalmaktadır.
[h=3]1.5. Motor Etiketini İnceleme[/h]Motorun etiketinde şu bilgiler bulunur.
Kapalı TipEn çok kullanılan yapı tipidir. Koruma bakımından en güvenilir yapı tipidir.
Flanşlı Tip
[h=4]1.6.7. Anma Gücü[/h]Anma gerilim ve frekansta tam yükte çalışan motorun, milinden alınan mekanik güçtür. Birimi watt, kilowatt veya beygir gücü ( HP )dür.[h=4]1.6.8. Aşırı Yüklenme[/h]Asenkron motorlar, 1,2 katına kadar aşırı yükleme yapılabilmektedir. Bu aşırı yükleme her firmanın ürettiği asenkron motor kataloglarında bulunmaktadır. Fakat bu aşırı yüklemede fazla süre çalıştırılmamalıdır. Özelliklede bu verilen 1,2lik aşırı yüklemeyi geçtiği an motor zarar görme sınırında olduğundan devreden çıkartılmalıdır.[h=4]1.6.9. Gürültü Düzeyi[/h]Elektrik motorlarının ( 1 kW 400 W arası güçler için geçerlidir.) 600 d/d ile 3750 d/d 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 IECnin 34 9 bölümünde verilmiştir oradan bakınız. Ayrıca TSnin 3213 kitapçığında da belirtilmiştir. Bakınız.[h=4]1.6.10. Kutup ve Devir Sayıları[/h]Asenkron motorlarınkutup sayılarına göre devir sayıları değişmektedir. Kataloglarda ve motor etiketlerinde devir sayıları bulunmaktadır.Tablo 1.5te kutup sayılarına göre devir sayıları verilmiştir.
[h=4]1.7.2. Motorun Üçgen Bağlantısı ve Özelliği[/h]Asenkron motorun stator sargı uçları UileY, VileZ, WileX kısa devre edilip U-VW uçlarından R-S-T fazları uygulanarak üçgen bağlantı gerçekleştirilir. ? ile sembolize edilir. Bu bağlantışeklinde hat gerilimi, faz gerilimine eşittir. Ancak hat akımı, faz akımının 1,73 katına eşittir veya faz akımı, hat akımının % 58i kadardır.Üçgen bağlantıda gerilim Uhat=Ufaz, akım ise Ihat =?3×Ifaz yani Ihat =1.73×Ifazdır.NOT: Üçgen çalıştırılacak motor, yıldız çalıştırılacak olursa 1/3ü kadar akım çeker.
Şekil:1.8: Asenkron motorun üçgen bağlanmasıNOT: Motor etiketinde bulunan güç ve gerilim değerlerine bakılarak sargıların yıldız mı yoksa üçgen mi bağlanacağışöyle anlaşılır:
