1 ELEKTRİK MAKİNELERİ II -...

ELEKTRİK MAKİNELERİ II1

Dersin Adı Dönemi Dersin Kredisi AKTS

Elektrik Makineleri II Bahar Dönemi 4 + 0 5

Başarı Değerlendirmesi Yılsonu Notuna Katkısı

Vize (Ara) Sınav %30

2 Tane Kısa Sınav %10

Deney Föyü ve Uygulamalar %10

Final Sınavı %502

ELEKTRİK MAKİNELERİ II

YILSONU NOTU

KATKI ORANLARI

Haftalık Ders Planı

I.HaftaAsenkron Makineler ile ilgili genel tanım ve kavramlar.

ASM’ların kullanıldıkları yerler, motor seçimi

ARA

SINAV25 Mart – 31 Nisan 2019

II.HaftaAsenkron makinenin (ASM) yapısı, ve döner manyetik

alanın meydana gelişi, çalışma prensibi kayma.X.Hafta

1 fazlı ASM çeşitleri; yardımcı sargılı ASM, gölge kutuplu

motorlar

III.HaftaASM stator sargıları, 3 fazlı ASM sargılarının yapısı

ve tasarımıXI.Hafta

Üç fazlı senkron jeneratörler (SG) yapıları, çalışma

prensipleri, SG de elde edilen emk, SG in uyarılması, gerilim

regülasyonu, örnek problem çözümleri.

IV.HaftaASM stator ve rotor sargılarında indüklenen elektro

motor kuvvetin (emk) in hesaplanmasıXII.Hafta Senkron generatörlerde güç, kayıplar ve verim

V.HaftaAsenkron motorun boşta ve yüklü çalışması, eşdeğer

devrelerin elde edilmesiXIII.Hafta Senkron generatörlerin paralel çalışması ve yük paylaşımı.

VI.HaftaASM da güç, döndürme momenti, verim, konu ile ilgili

problem çözümleriXIV.Hafta

Senkron motorların (SM) yapısı, SM lara yol verme

yöntemleri, eşdeğer devreleri, SM’ da V eğrileri

VII.HaftaASM da yol verme yöntemleri, devir sayısı ayarı

metotları, ASM’ nin çalışma modlarıXV.Hafta

SM da güç, güç açısı, döndürme momenti, güç katsayısının

düzeltilmesi, SM da salınım, örnek problem çözümleri. Sabit

mıknatıslı senkron motorlar ve SM ların kullanım yerleri.

VIII.Hafta1 fazlı ASM çeşitleri; yardımcı sargılı ASM, gölge

kutuplu motorlar

FİNAL

SINAVI20 Mayıs – 02 Haziran 2019

3

ELEKTRİK MAKİNELERİ

DERS İÇERİĞİ

GENEL TANIM VE KAVRAMLAR4

• Mekanizma: Belli bir sonuca ulaşmak için karmaşık bir biçimde düzenlenmiş organ veya

parçalar birleşimi, sistem, düzenek

• Makine: Bir makine; herhangi bir faaliyeti gerçekleştirmek amacıyla enerji kullanan bir

cihazdır. Daha farklı bir tanımda; herhangi bir enerjiyi başka bir enerji şekline dönüştüren

aletlerdir. Basit yada karmaşık çeşitli şekillerde makineler mevcuttur.

• Makineler iki gruba ayrılırlar.

Kuvvet (enerji üreten) makineleri: Doğal kaynaklardaki mevcut enerjiyi, günlük yaşamda

ve endüstride kumanda edilebilir olarak kullanılabilir hale getiren makinelerdir.

İş makineleri

• Motor: Herhangi bir enerjiyi (elektrik, ısı, kimyasal, hidrolik vb.) yararlı mekanik enerjiye

dönüştürmek için kullanılan bir makinedir.

Motorlar kuvvet makinalarıdır.

MAKİNE NEDİR? 5

ASENKRON MAKİNELER – Motor ve Makine Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

../Videolar/Makine nedir 3 idiots (Türkçe Dublaj).mp4

6Çark ve Dişliler (Mekanik saatler, buharlı gemiler, hız ve moment ayarında)

Çıkrık (Yün eğirme, iplik üretimi,

kuyudan su çekme)



7

Palanga, makara

(basit yük taşımacılığı, vinç)

Yelkenli araçlar

(rüzgar gücünün kullanımı)

Kayış kasnaklı sistemler

(hız ve moment ayarı, hareket dönüşümü,

merkezden tahrik sistemleri, otomatik kapılar)



8

Pervane

(Havacılık sanayinde, elektrik üretimi,

kuyudan su çekimi, değirmenler)



Flaplar ve Dümen (Deniz

ve hava araçlarının

yönlendirilmesi)

9

Kaldıraç

(Basit yük taşımacılığı, el arabaları)

Vida

(Enerji aktarımı)

Kriko

(Yük kaldırma)



10

Yay

(Sıkıştırma Kuvveti)

Pantograf

(Enerji aktarımı, asansör)

Elektrik makinesi

(Enerji dönüşümü)



11

Mekanik makine

(Mekanik – Elektrik güç dönüşümü)

Bilgisayar makinesi

(Enerji dönüşümü)

Hidrolik makine

(Sıkıştırılmış Sıvı - Mekanik güç

dönüşümü)

Pnömatik makine

(Sıkıştırılmış Hava - Mekanik güç dönüşümü)



12

Dizel ve Benzinli makine

(Isı – Mekanik – Elektrik güç dönüşümü)

Isı pompası

(Isı enerjisi ile iş üretimi, soğutma tekniği)

Türbinler (Mekanik güç üretimi)



13Elektronik malzemeler (Analog dijital

dönüşümler)

Saatler

(Elektronik ve mekanik)

Biyolojik Makine

(İnsan)



14Chambers‘ın ansiklopedisinden basit makineler tablosu, 1728

Basit makineler daha karmaşık makineleri anlamada bilgi verir.



15



16

• Motor: Herhangi bir enerjiyi (elektrik, ısı, kimyasal, hidrolik vb.) yararlı mekanik enerjiye

dönüştürmek için kullanılan bir makinedir.

• Motorlar, kuvvet makinalarıdır.

• Kuvvet makinaları yakacak maddelerini (kömür, benzin, motorin, LPG) veya doğal enerji

kaynaklarındaki (akarsular, rüzgar) enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren makinelerdir.

• Taşıtlarda, jeneratörlerde kullanılan kuvvet makineleri ısı makinalarıdır.

Isı pompası çevrim şeması:

1. Yoğuşturucu (Kondansör)

2. Genişleme vanası (Kısılma vanası

olarak da rastlanabilir)

3. Buharlaştırıcı (Evaporatör)

4. Kompresör



17

ASENKRON MAKİNELER – AC Motorların Sınıflandırılması


18

• Motor; enerjiyi yararlı mekanik enerjiye dönüştürmek için tasarlanmış bir makinedir.

• Isı makineleri, içten yanmalı (benzinli ve dizel motorlar) ve dıştan yanmalı motorları (buhar

türbinleri) içine alan, ısı oluşturmak ve sonrasında hareket elde etmek için bir yakıt yakarlar.

• Elektrik motorları elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürürler, pnömatik motorlar

sıkıştırılmış hava ve diğerlerini, kurmalı oyuncaklar elastik enerjiyi kullanır.

• Myosin (kasların kasılmasını sağlayan proteinler) gibi biyolojik sistemler hareket üretmek

için kimyasal enerjiyi kullanır.



Elektrik Makinesi

• Bir elektrik makinesi mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek, elektrik enerjisini

mekanik enerjiye dönüştürmek yada alternatif akımı bir gerilim seviyesinden farklı gerilim

seviyesine değiştiren aygıt için kullanılan genel isimdir.

• Mekanik olarak elektrik makineleri iki ana parçadan meydana gelir.

Rotor, elektrik makinesinin dönen kısmı

Stator, elektrik makinesinin duran kısmı.

19

ASENKRON MAKİNELER – Elektrik Makinesi


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/1d/Transformer.filament.agr.jpg

20

Elektrik makineleri endüstride kullanım olarak enerjiyi değiştirme şekillerine göre üç

kategoriye ayrılır.

• Generatörler mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.

• Motorlar elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür.

• Transformatörler alternatif akımın gerilimini değiştirirler.



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/1d/Transformer.filament.agr.jpg

21

Elektrik Generatörü

• Elektrik generatörü, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir aygıttır.

• Elektrik enerjinin mekanik enerjiye dönüşümü, elektrik motorları tarafından gerçekleştirilir ve

generatörler ile benzer özelliklere sahiptir. Aslınca çoğu motor elektrik üretmek için mekanik

olarak sürülebilir ve çok sıklıkla uygun generatörlerde yapılabilir.

• Generatör elektronları harici bir elektrik devresine doğru akmaya zorlar. Bu durum, su akışını

meydana getiren ama içeride su oluşturmayan bir su pompasına biraz benzer.

• Ana güç olan mekanik enerjinin kaynağı pistonlu veya türbinli buhar makinesi, bir türbine veya

su çarkına düşen su, içten yanmalı bir motor, rüzgar türbini, el manivelası, sıkıştırılmış hava

yada herhangi bir mekanik enerji kaynağı olabilir.



22

• Mekanik yada elektriksel olarak açıklanabilen generatörün iki ana kısmı vardır.

• Mekaniksel anlamda

Rotor, elektrik makinesinin dönen kısmı

Stator, elektrik makinesinin duran kısmı.

• Elektriksel anlamda

Endüvi (armatür), elektrik makinesinin güç üreten kısmıdır. Endüvi (Armatür), rotor yada

stator olabilir.

Endüktör (Kutup), elektrik makinesinin manyetik alan bileşenidir. Manyetik alan,

elektomıknatıs yada rotor veya statora monte edilmiş kalıcı mıknatıs tarafından üretilebilir.

• Generatörler iki tipte sınıflandırılır.

AC Generatörler

DC Generatörler



23

• Elektrik motoru: Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren elektromekanik sistemlerdir.

• Elektrik generatörlerinin tersi bir sürece sahip çoğu elektrik motoru, manyetik alan ve akım

taşıyan iletkenlerin etkileşimi yoluyla dönme kuvveti oluşturur.

• Motor ve generatörler benzerliğe sahiptir ve elektrik motorlarının bir çok çeşidi generatör olarak

yani tam tersi şekilde çalıştırılabilir.

• Elektrik motorları, endüstriyel fanlar, üfleyiciler ve pompalar, takım tezgahları, elektrikli ev

aletleri, elektrikli el aletleri ve disk sürücülere kadar uygulamalarda bulunur.

• AC motor ve DC motor olarak iki ana sınıfa ayrılmasına yol açan Doğru yada Alternatif akım ile

enerjilendirilebilirler.



24

• Transformatör: Parçaları arasında bağıl hareket gerektirmeden elektrik enerjisini manyetik

kuplaj yoluyla bir devreden bir değerine aktaran makinelerdir.

• Genellikle iki veya daha fazla bağlantılı sargılardan ve çoğu durumda manyetik alanın

yoğunlaştığı bir nüveden oluşur.

• Alternatif akım uygulanmış bir sargı manyetik nüve üzerinde diğer sargıda gerilim indükleyen

zamana göre değişen bir manyetik akı meydana getirir.


• Primer ve sekonder sargılar arasındaki sarımların sayısı

arasındaki değişken oran giriş ve çıkış gerilimleri arasındaki

oranı belirler. Bu yüzden gerilim devreler arasında kademeli

şekilde aşağı yada yukarı değerlere dönüştürülür.

ASENKRON MAKİNELER25

Asenkron Motorların Tarihçesi

• 1824 yılında François Arago (Fransız) tarafından geliştirililen döner manyetik alan fikri Walter

Baily tarafından uygulandı. Walter Baily, akım kullanarak herhangi bir yük için uygun

olmayan etrafında dönen bir bakır disk yaptı. Bu, ilk alternatif akım motoru olarak kabul edilir.

• Döner manyetik alan fikrine dayanan pratik indüksiyon motorlar birbirinden habersiz Galileo

Ferraris (İtalyan) ve Nikola Tesla (Sırp) tarafından icat edildi. 1915’teki otobiyografisinde

Tesla, 1882 yılında döner manyetik alanı tasarladığını ve 1883 yılında döner manyetik alanı

kullanan ilk indüksiyon motorunu icat ettiğini yazmaktadır.

• Ferraris 1885 yılında fikri geliştirerek ve 1888 yılında motor işleyişinin temellerini

detaylandırdığı araştırmasını Turin Royal Academy of Sciences’de yayınladı; Tesla, aynı yıl

motoru için US 381968 Patentini aldı.

• Sincap kafesli indüksiyon motor bir yıl sonra Mikhail Dolivo Dobrovolsky (Rus) tarafından icat

edildi. Aynı zamanda ilk üç fazlı transformatörü icat etmiştir.

26

ASENKRON MAKİNELER – Tanımlar



U.S. Patent 381968:

• Kademe kademe değişen elektrik motorunun

çalışma şekli ve planı

• Alan mıknatısı

• Endüvi

• Elektriksel çevrim

• Ekonomik

• Enerjinin İletimi

• Basit Yapı

• Kolay Yapı

• Döner Manyetik Alan Prensipleri

27




Nikola Tesla’nın büyük uzaklıklar arasında

elektrik iletimi için kullanılan AC üretimi için

AC dinamosu

28




Alternatif elektrik akım üreteci

(jeneratörü),

10 Mart 1891

29

Bugün, endüstri ve ev uygulamaları için asıl güç olan

orjinal Tesla Elektrik Motorlarından biri 1888. Tesla’nın

elektrik motoru Dünya’da yapılmış bütün icatlar içinde

en iyi 10 taneden birisidir.




Londra British Science Museum (İngiliz Bilim Müzesi)’da gösterimde olan orijinal AC Tesla İndüksiyon

Motorlarından biri. Bu motor İngiltere’de Prof. Aytron için Tesla tarafından kiralandığı T.C. Martin’in

kitabında bahsedilmiştir. 1892’de Prof. Ayrton’ a orijinal indüksiyon motorunu verdiği Londra’da bulunan

Institution of Electrical Engineers and the Royal Institution of Great Britain (Elektrik Mühendisleri ve

Büyük Britanya Kraliyet Enstitüsü)’de ünlü dersini verdi.30




Washington D.C.’de Smithsonian Institution’de kurulmuş Tesla’nın Alternatif Akım Motoru 31




Senkron ve Asenkron Kavramı

• Alternatif akım makinelerinin isimlendirilmesi ürettikleri döner manyetik alanın (stator

manyetik alanı), döner mekanik kısım (rotor) ile eş zamanlı oluşu yada olmayışına göredir.

Senkron: Uyumlu Olan, Eş zamanlı olan (Synchronous)

Asenkron: Uyumlu Olmayan, Eş zamanlı olmayan, (Asynchronous)

• Senkron Makine: Stator manyetik alanı döner kısım devrine eşit olan makine.

• Asenkron Makine: Stator manyetik alanı döner kısım devrinden her zaman büyük olan

makine.

32




33

ASENKRON MAKİNELER – Asenkron Motorlar

Asenkron Motorlara Giriş

• İndüksiyon motor yada asenkron motor (ASM), rotor için gerekli gücü komitatör yada

bileziklerden ziyade elektromanyetik indüksiyon yoluyla aktaran AC motor tipidir.

• Asenkron motorlar; stator, rotor, rotor yatakları, pervane ve yan kapaklardan meydana gelir.

Bu motorlara, stator sargılarında oluşan manyetik alanın dönme hızı ile rotor dönme hızı aynı

olmadığından uyumlu olmayan motor anlamına gelen Asenkron Motor adı verilmiştir.

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİRTesla’nın İndüksiyon Motoru

• Asenkron motorlar indükleme prensibine göre

çalıştıklarından İndüksiyon Motor olarak da

bilinirler.

• Asenkron makineler endüstride genellikle motor

olarak çalıştırılırlar, fakat belirli koşulların

sağlanması durumunda generatör olarak (rüzgar

türbinleri) da çalıştırılabilirler.

Asenkron Motor Üretimi

../Videolar/BALDOR - Athens, Georgia Plant.mp4

34

ASENKRON MAKİNELER – Asenkron Motorlar


Asenkron Motorların Üstünlükleri

• Ucuz olması, az bakım gerektirmesi ve çalışma sırasında ark meydana gelmemesi sebebiyle

DA motorlara göre daha çok tercih edilirler.

• Çalışma anında ark (kıvılcım) üretmezler.

• Devir sayıları yük ile fazla değişmediğinden sabit devirli motor olarak kabul edilirler.

• Kademeli(çift sargılı-dahlender) olarak birkaç devirli veya Elektronik devreler yardımıyla

(frekans dönüştürücüleri) devir sayısı kolayca ayarlanabilir.

• Küçük güçlerden çok büyük güçlere kadar imal edilirler.

• Bir ve üç fazlı olarak üretilebilir.

35

Üç Fazlı Asenkron Motor Yapısı

İndüksiyon Motor Nasıl Çalışır?

ASENKRON MAKİNELER – Yapısı


../Videolar/Nasıl Yapılır - Nasıl Çalışır - Elektirik Motoru.avi.mp4

Asenkron motorun yapısı

36



37



38

Toz Emme Makinesi ve Freze

Planya (Düzleme) Makinesi Kırma Makinesi

ASENKRON MAKİNELER – Kullanım Yerleri


Yürüyen Bant

39

Su PompalarıŞerit Testere

Kompresör



40

Kenar Bant Makinesi

DaireTestere

Buzdolabı Ekovatı

Dalgıç Pompa



Redüktörlü Asenkron Motorlar

41

Dahlander Motor – Değişken

Moment 8/4 Kutup



Asenkron motorlar çalışma gerilimine göre iki çeşittir.

• Bir fazlı asenkron motorlar

Santrifüj Anahtarlı ASM

Kalkış Kondansatörlü (Kondansatör Yolvermeli) ASM

Daimi (Sürekli) Kondansatörlü ASM

Kalkış + Daimi (Çift) Kondansatörlü ASM

• Üç fazlı asenkron motorlar

Bir fazlı asenkron motorlar küçük güçlü olarak 3kW’a kadar imal edilirler.

Çamaşır makinesi, pompa, buzdolabı motorlar gibi ev ve işyerlerinde kullanılan bir fazlı

alıcılarda kullanılırlar.

Üç fazlı asenkron motorlar fazlar arası gerilimin 380V olduğu sanayi tesislerinde çok

yaygın olarak kullanılan motor çeşididir.

42

ASENKRON MAKİNELER – Çeşitleri

Çalışma Gerilimine Göre


Asenkron motorlar rotorlarının yapısına göre iki çeşittir.

Rotoru kısa devre çubuklu (sincap kafesli) asenkron motorlar

Rotoru sargılı (bilezikli) asenkron motorlar

• Sincap kafesli asenkron motor rotor sac paketi oluklarında, alüminyum yada bakırdan yuvarlak

ve kanatçık seklinde çubuklar bulunur. Bu çubuklar her iki ucundan kısa devre bilezikleriyle

elektriksel olarak kısa devre edilmiştir.

• Rotoru bilezikli asenkron motorun rotoru stator içinde yataklanmıştır. Rotor mili üzerinde rotor

sac paketi ve döner bilezikler bulunur. Rotor sac paketi üzerine açılmış oluklara rotor sargıları

döşenmiştir.

• Hemen hemen bütün rotorlarda uç sargı (üç faz sargısı) bulunmaktadır. Bu sargılar genellikle

yıldız; ender olarak üçgen bağlanırlar.

• Döner bileziklerle, akım devresi arasındaki bağlantı kömür fırçalar yardımıyla sağlanır.

43

ASENKRON MAKİNELER – Çeşitleri

Rotor Yapılarına Göre


44

Asenkron motorlar kullanıldığı yer, iş alanına göre çeşitli inşa tiplerinde imal edilirler.

ASENKRON MAKİNELER – İnşa Tipleri (IEC 34 – 7)


45

ASENKRON MAKİNELER – İnşa Tipleri


46

ASENKRON MAKİNELER – İnşa Tipleri


47

Bir asenkron motor sipariş edilirken verilmesi gereken bilgiler aşağıdaki gibidir.

• İşletme gücü: 2,2kW veya 10HP

• İşletme gerilimi: 380Volt - 50Hz.

• İnşa tipi: Ayaklı “B3”, Flanşlı “B5”, Ayaklı Flanşlı “B3 B5”

• Motor devir sayısı: 6 kutup 1000d/d, 4 kutup 1500d/d. gibi

• Koruma tipi: IP54, IP55, IP56 gibi

• İşletme tipi: (Çalışma rejimi TS 3205 EN 60034-1’e göre): S1 yada S5 gibi

• Varsa eksenel yükün büyüklüğü: 750kg

• Çalıştırılacağı ortamın sıcaklığı: 45°C

• Çalıştırılacağı ortamın rakımı: 1500m

• Varsa diğer özellikler: Çift çıkış mili istenip istenmediği, Aşırı radyal yükün büyüklüğü,

Çalışma katsayısı (ED faktörü): %100, 60, 40, 25 gibi, Çalıştırılacağı ortamın rutubet

derecesi (İzafi nem)

ASENKRON MAKİNELER – Genel Özellikler


48

KAYNAKLAR

• SAÇKAN, A. Hamdi; Elektrik Makineleri III

• ALTUNSAÇLI, Adem; ALACALI, Mahmut; Elektrik Makineleri II

• ÇOLAK, İlhami; Asenkron Motorlar

• BAL, Güngör; Özel Elektrik Motorları

• ÇOLAK, İlhami; Senkron Motorlar

• CHAPMAN, Stephen J.; Electrıc Machinery Fundamentaly 4.Edition

• FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, Charles Jr.; UMANS, Stephen D.; Electric Machinery Sixth Edition

• PAREKH, Rakesh; AC Induction Motor Fundamentals; Microchip Technology Inc., Microchip AN887

• Three-phase Asynchronous Motors, Generalities and ABB proposals for the coordination of protective

devices

• www.wikipedia.org

http://www.wikipedia.org/

1 ELEKTRİK MAKİNELERİ II -...

Documents

Transcript of 1 ELEKTRİK MAKİNELERİ II -...