1.2 Üç Fazlı Asenkron Motorlar
-
Upload
amit-kumar -
Category
Documents
-
view
200 -
download
6
Transcript of 1.2 Üç Fazlı Asenkron Motorlar
ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLAR (A.S.M)
1. GİRİŞ
Asenkron motorlar genellikle bir fazlı ve üç fazlı olarak imal edilen endüstride en çok
kullanılan alternatif akım motorlarıdır. Asenkron motorların yüksek güçlü olanları üç fazlı
olarak imal edilirler. Endüstrideki fan ve pompa sistemleri, binalardaki asansörlerin motorları,
evlerdeki vantilatörler, buzdolabı motorları v.b. birçok uygulamada a.s.m'lar kullanılırlar.
Doğru akım motorları ile kıyaslandıklarında daha az maliyetle üretilmeleri, daha az bakıma
ihtiyaç duymaları, patlayıcı ve yanıcı madde bulunan ortamlarda kullanılabilmeleri gibi
sebeplerden doğru akım motorlarından daha fazla kullanım alanına sahiptirler.
Asenkron motorların yapısı birçok parçadan oluşmakla beraber (gövde, ayak, motor
mili, kapaklar, pervane , v.b) çalışma prensibi 2 ana kısımla açıklanabilir. Bu kısımlar duran
kısım olan stator ve dönen kısım olan rotordur.
Asenkron motorlar rotorlarının tipine göre sincap kafesli a.s.m ve bilezikli a.s.m olarak
iki türlü isimlendirilirler.
2. YAPISI
Stator : Asenkron motorun statoru duran kısımdır ve üç faz dengeli gerilim stator sargılarına
uygulanır. Üzerlerinde oluk bulunan birer yüzleri yalıtılmış ince silisyumlu sacların
birleştirilmesiyle stator nüvesi oluşturulur ve bu stator nüvesi demir ya da çelikten motor
gövdesine monte edilir. Stator nüvesi üzerindeki oluklara stator sargıları uygun şekilde
yerleştirilerek gerekli bobin bağlantıları yapılır ve son olarak motor dışındaki klemens
kutusuna statordan 6 adet bağlantı ucu çıkarılır. Çıkarılan bu 6 uç vasıtasıyla stator sargıları
yıldız veya üçgen bağlanarak üç fazlı gerilim uygulanır.
Şekil.1 Asenkron motorların stator yapısı
Şekil.2 Stator sargılarından klemens kutusuna çıkan uçların yıldız(a) ve üçgen(b) bağlanması
Rotor : Üzerlerinde oluklar bulunan birer yüzleri yalıtılmış ince silisyumlu sacların
birleştirilmesinden rotor nüvesi oluşturulur ve rotor miline monte edilir. İki türlü rotor tipi
vardır. Bunlardan birincisi rotordaki kanallara alüminyumdan ya da bakırdan çubuklar
yerleştirilerek her iki taraftan kısadevre edilmesiyle oluşturulan rotordur. Bu rotor tipinden
yapılan a.s.m'a kısadevre çukuklu a.s.m veya sincap kafesli a.s.m denir.
Diğer rotor tipinde oluklara aynı statorda olduğu gibi bobinler yerleştirilip birer uçları
rotor milinin üzerindeki bileziklerle irtibatlandırılmıştır. Bu tip rotorlardan yapılan a.s.m'lere
de sargılı rotorlu a.s.m veya bilezikli a.s.m denir. Bu tip rotorlarda rotor mili üzerindeki
bileziklere basan kömürler bulunur. Bilezikli a.s.m.'nin rotor devresine dışarıdan ilave direnç
eklemesi yapmak mümkündür.
Şekil.3 Asenkron motorların rotor yapısı
3. ÇALIŞMA PRENSİBİ
Asenkron motorların çalışması transformatörlerin çalışmasına benzer. Asenkron
motorların stator sargısını transformatörlerin primer sargısına, rotor devresini ise
transformatörün kısadevre edilmiş sekonder sargısına benzetebiliriz.
Asenkron motorun stator sargısına aralarında 120 şer derece faz farkı bulunan üç fazlı
gerilim uygulandığında stator sargılarında bir döner alan meydana gelir. Bu döner alanın
hızına stator döner alan hızı denir(ns). Statordaki üç fazlı döner alan rotordaki kısadevre
çubuklarında veya sargılarda gerilim endüklenmesine sebep olur. Bu durumda rotor etrafında
da aynı statordaki döner alana benzeyen bir alan oluşur. Bu iki alanın birbirini etkilemesiyle
rotor dönmeye başlar. Rotorun dönüş hızı (nr) motorlar için her zaman stator döner alan
hızından daha küçüktür. Stator döner alan hızı ile rotorun dönüş hızının aynı olmamasından
dolayı bu motorlar asenkron (senkron olmayan) motor olarak isimlendirilmiştir. Asenkron
motorun stator döner alanı rotorda gerilim indüklediği için bu motorlara aynı zamanda
indüksiyon motorları da denilmektedir.
Asenkron motorun statorundaki döner alanın oluşumunu şekil.4 ve şekil.5 üzerinden
inceleyelim;
Şekil.4 Üç fazlı alternatif gerilim
Şekil.5 Statorda döner alanın oluşumu
Şekil.6 Üç fazlı el tipi sargı (şekil.5'deki dairesel yapının 12 oluklu ve açılmış hali)
Şekil.4'deki üç fazlı dengeli gerilim dalgasının (a) anında R ve T fazının pozitif, S
fazının negatif olduğu görülmektedir. Şekil.5'de (a) anındaki durum sağ el kuralına göre
belirlenmiş ve kutup dağılımı çizilmiştir. Şekil.4'deki b-c-d-e-f anları için de şekil.5'de
kutuplar çizildiğinde bir periyotta 1 devirlik döner alan oluştuğu görülür.
Şekil.5'deki gerilim dalgasının frekansının 50 Hz olduğunu düşünürsek bu saniyede 50
periyot anlamına gelir. Şekil.5 için bir periyotta 1 devirlik döner alan oluştuğuna göre 50 Hz
frekans için saniyede 50 devirlik döner alan, dolayısıyla dakikada 60x50 = 3000 d/dk döner
alan hızı oluşur. Burada stator döner alan hızının (ns) kutup sayısına ve frekansa( f s) bağlı
olduğu açıkça görülmektedir. Stator döner alan hızı pratik olarak aşağıdaki numaralı formül
ile hesaplanır.
ns=120 f s
2 P
Burada, ( f ¿¿ s )¿ stator sargılarına uygulanan gerilimin frekansı, (2 P) kutup sayısıdır.
Asenkron motorlar hiçbir zaman senkron hızda çalışamaz. Çünkü motor senkron hızda
dönerse rotor çubuklarında gerilim endüklenmez. Bu durumda rotorda dönme momenti
meydana gelmez. Dönme momenti meydana gelmediği zaman rotor dönmez (motor milinden
mekanik güç elde alınmaz). Bundan dolayı asenkron motorların rotorları senkron hızdan bir
miktar düşük devirde döner.
Asenkron motorlarda stator döner alan hızının rotorun dönüş hızından daha büyük
olduğu belirtilmiştir. Stator döner alan hızı (ns) ile rotorun dönüş hızı (nr) arasındaki farkın
stator döner alan hızına oranına kayma(s) denir. Yüzde olarak aşağıdaki gibi hesaplanır.
s=ns−nr
ns
x100
Motor durgun iken kayma değeri 1, motor senkron hızda dönerken kayma değeri sıfır
olur. Motor senkron hızdan daha yüksek hızlarda çalışıyorsa kayma değeri negatif olur.
Normal çalışmada bir asenkron motorun kayması %1 ile %5 arasında değişir.
Kayma ve senkron devir sayısı verildiğinde motorun rotor hızı aşağıdaki şekilde
hesaplanır.
nr=(1−s )ns
Rotorda endüklenen gerilimin frekansı aşağıdaki şekilde hesaplanır.
f r=s f s
ÖRNEK: Üç fazlı iki kutuplu bir asenkron motor 50 Hz’lik frekansa sahip bir şebekede
çalışmaktadır. Motorun tam yükteki hızı 2850 d/d dır. Bu motorun yüzde cinsinden kaymasını
hesaplayınız. Rotorda endüklenen gerilimin frekansını hesaplayınız.
ns=120 f s
2 P=120 x50
2=3000d /dk
s=ns−nr
ns
x100=3000−28503000
x100=%5
f r=s f s=(0,05) x(50)=2,5Hz
4. ASENKRON MOTOR EŞDEĞER DEVRELERİ
Asenkron motorların analizinde eşdeğer devre modellerinden yararlanılır. Eşdeğer
devrenin mümkün olduğu kadar gerçek değerlere yakın olması gerekir. Asenkron motorların
eşdeğer devresi sekonder sargısı kısa-devre edilmiş transformatörlerin eşdeğer devresine
benzer. Stator eşdeğer devresi transformatörün primer sargı eşdeğer devresine, rotor eşdeğer
devresi ise transformatörün kısa devre edilmiş sekonder eşdeğer devresine benzer. Asenkron
motorun eşdeğer devresinin transformatör eşdeğer devresinden farkı rotor frekansının
kaymaya bağlı olarak değişmesidir. Transformatörlerde primer sargıdan sekonder sargıya güç
transferi manyetik nüve üzerinden gerçekleşir. Asenkron motorlarda ise statordan rotora
transfer edilen güç stator ile rotor arasındaki hava boşluğu üzerinden gerçekleşir.
Üç fazlı bir asenkron motorun bir faz eşdeğer devresi Şekil.7’de görülmektedir. V1
statora uygulanan gerilimini, R1 stator sargısı eşdeğer direncini, X1 stator sargısı reaktansını,
Rc stator demir kayıplarını ifade eden direnci, Xm is mıknatıslanma reaktansını
göstermektedir. Rotor tarafında ise Xr rotor reaktansını , Rr ise rotor direncini ifade
etmektedir. Bu devre pratik uygulamalarda pek kullanılmaz. Pratik uygulamalarda rotor
devresi stator tarafına indirgenerek eşdeğer devre elde edilir.
Şekil.7 Üç Fazlı Bir Asenkron Motorun Eşdeğer Devresi
Rotor parametrelerinin stator tarafına indirgenmesinde rotor empedansı (xr) stator
tarafına dönüştürülürken etkin dönüştürme oranının (ɑeff) karesiyle çarpılır. Rotor gerilimi
dönüştürülürken etkin dönüştürme oranıyla çarpılır, akım (IR) ise etkin dönüştürme oranına
bölünerek dönüştürülür. Etkin dönüştürme oranını elde etmek çok zordur. Fakat stator tarafına
indirgenmiş eşdeğer devre parametrelerini direkt olarak bulmak mümkündür. Şekil.8’de stator
tarafına indirgenmiş bir faz eşdeğer devresi görülmektedir.
Şekil.8 Üç Fazlı Bir Asenkron Motorun Faz Başına Eşdeğer Devresi
4.1 Eşdeğer Devre Parametrelerinin Hesaplanması
Bir a.s.m'nin faz başına devresi parametreleri boş çalışma deneyi, DC test deneyi ve
kilitli rotor deneyi yapılarak hesaplanır.
4.1.1 Boş Çalışma Deneyi
Şekil.9’da bir asenkron motora ait boş çalışma deney bağlantı şeması görülmektedir.
Deneyde üç adet ampermetre, bir voltmetre ve iki adet watt-metre kullanılır.
Motorun şebekeden çektiği güç iki watt-metrenin ölçtüğü güçlerin toplamına eşittir.
Bu güç motorda, boş çalışmada meydana gelen kayıpların toplamına eşittir. Motorun boşta
şebekeden çektiği güç nüve kayıpları ile mekanik sürtünme ve rüzgâr kayıplarının
toplamına eşit olarak kabul edilir. Boş çalışma deneyindeki eşdeğer giriş empedansı
yaklaşık olarak mıknatıslanma stator reaktansı ile mıknatıslanma reaktansının
toplamına eşittir.¿ ZBÇ∨¿ X1+X m
Şekil.9 Üç fazlı bir asenkron motorun boş çalışma deney bağlantı şekli
4.1.2 DC Test Deneyi
Eşdeğer devredeki stator sargısına ait direnç stator sargılarına DC bir gerilim
uygulanarak hesaplanır. Stator sargıları hem üçgen hem de yıldız olarak bağlı olabilir.
Şekil.10(a)’da üçgen bağlı sargı için, (b)’de ise yıldız bağlı sargı için deney bağlantı şeması
görülmektedir.
Şekil.10 Üç fazlı bir asenkron motorun stator direncinin ölçülmesi
R1=3V DA
2 IDA
(stator üçgenbağlıise); R1=V DA
2 I DA
(stator yıldız bağlı ise)
4.1.2 Kilitli Rotor Deneyi
Kısa devre deneyinde asenkron motorun rotoru dönmeyecek şekilde sabitlenir. Boş
çalışma deneyinde olduğu gibi üç adet ampermetre, bir adet voltmetre ve iki adet watt-metre
kullanılarak deney gerçekleştirilir. Kilitli rotor deneyinde ayarlı kaynak gerilimi değiştirilerek
stator sargılarından tam yük akımı geçinceye kadar artırılır. Ölçü aletlerinden okunan değerler
kaydedilir. Bu deneyde mıknatıslanma akımı ihmal edilir ve şebekeden çekilen akımın rotor
devresinden geçtiği kabul edilir. Motorun şebekeden çektiği toplam güç iki wattmetreden
okunan güçlerin toplamına eşittir. (Güç Katsayısı(gk )=cosφ)
cosφ=Pgiriş
√3V I;∨Z KR∨¿ V
√3 I;RKR=¿ ZKR∨. cosφ; ZKR=¿ ZKR∨. cosφ
RKR=R1+R2; XKR=X1+ X2
Şekil.11 Üç fazlı bir asenkron motorun kilitli rotor deney bağlantı şekli
Boş çalışma deneyi ile
1. Nüve kayıpları ve mekanik kayıpların (sürtünme ve rüzgar) toplamı bulunur.
2. Stator sargısı reaktansı ile mıknatıslanma reaktansının toplamı bulunur.
DC Test deneyi ile
1. Stator sargısı omik direnci bulunur.
Kilitli rotor deneyi ile
1. Stator ve rotor omik direnci toplamı bulunur. Bunlardan faydalanarak stator ve rotor bakır
kayıpları toplamı bulunur.
2. Stator ve rotor reaktansları toplamı bulunur. Bunlardan faydalanarak stator ve rotor nüve
kayıpları toplamı bulunur.
5. ASENKRON MOTORLARDA KAYIPLAR VE VERİM
Elektrik makinelerinde makineden alınan mekanik güç makineye verilen elektriksel
güçten küçüktür. Aradaki fark ise kayıplardan kaynaklanmaktadır.
Asenkron motorda oluşan kayıplar şunlardır;
- Stator bakır kaybı (Pscu)
- Stator demir kaybı (Pnüve)
- Rotor bakır kaybı (Prcu)
- Rotor demir kaybı (Prnüve)(Nominal devirde değeri çok küçük olduğundan ihmal edilebilir)
- Rotor sürtünme ve rüzgar kaybı (Pfw)
Asenkron motorun girişine uygulanan elektriksel güç (Pg) harfi ile
Statordan rotora hava aralığı üzerinden aktarılan güç ( Pag) harfi ile
Asenkron motor milinden alınan mekanik güç ise (P0) harfi ile gösterilecek
Pag=Pg−P scu−Pnüve ; P0=Pag−Prcu−Pfw ; Pg=√3 .V . I . cosφ
Şekil.12 Asenkron motordaki kayıplar
Asenkron motorların verimi ise diğer elektrik makinelerinde olduğu gibi çıkış gücünün
giriş gücüne oranına eşittir. Verim η ile gösterilir ve aşağıdaki şekilde hesaplanır.
η=P0
Pg
.100
Örnek: 380 V 50 Hz, 50 BG (beygir gücü) değerinde iki kutuplu, üç fazlı bir asenkron motor
0.85 geri güç faktöründe şebekeden 60 A akım çekmektedir. Stator bakır kayıpları 1,5 kW,
rotor bakır kayıpları 600 W’tır. Sürtünme ve rüzgar kayıpları 500 W, demir kayıpları 1,5 kW
olarak verilmektedir. Motorun hava aralığı gücünü, çıkış gücünü ve verimini hesaplayınız.
Pg=√3 .V . I . cosφ=(1,73 ) . (380 ) . (60 ) . (0,85 )=33 567W
Pag=Pg−P scu−Pnüve=33,567−1,5−1,5=30567W
P0=Pag−Prcu−Pfw=30,567−0,6−0,5=29 467W
η=P0
Pg
.10 0=2 9 46733 567
.100=%87,78
6. ASENKRON MOTORLARDA GÜÇ VE MOMENT
Asenkron motorların güç ve moment denklemleri motorun faz başına eşdeğer devre
modeli kullanılarak çıkartılır. Şekil.8'deki eşdeğer devre kullanılarak motorun kayıpları ve
çıkış gücü hesaplanabilir. Çıkış gücü motorun milinden elde edilen mekanik güçtür.
Motorun milindeki moment, çıkış gücünün motor devir sayısına bölünmesiyle
hesaplanır. Momentin N.m olarak çıkması için motor devir sayısının rad/s olarak kullanılması
gerekir.
T i=Pag
w s
(motorda endüklenen moment ) ;T 0=P0
wr
(mil momenti ) ;w s=ns . π
30
Örnek: Bir önceki örnekte verilen motor tam yükte %4 kayma ile çalışmaktadır. Motorda
endüklenen momenti ve mil (yük) momentini hesaplayınız.
ns=120. f s
2 P=120.50
2=3000d /d k
T i=Pag
w s
= 30567ns . π /30
= 305673000.(3,14 )
30
=30567314
=97,34 (N .m)
nr=(1−s ) . ns=(1−0,04 ) .3000=2988d /dk
T 0=P0
wr
= 29467nr . π /30
= 294672988.(3,14)
30
= 29467312,74
=94,22(N .m)
7. ASENKRON MOTORLARDA HIZ - MOMENT İLİŞKİSİ
Bir asenkron motorun moment hız ilişkisi Şekil.13’te verilmektedir. Yatay eksen iki
parametreyi göstermektedir. Birincisi motorun yüzde olarak (%) senkron hızı, ikincisi ise
kaymadır. Dikey eksen ise motorda endüklenen momenti göstermektedir. Asenkron
motorların ilk kalkınma anında kayması %100 (s = 1) değerindedir. Daha sonra rotor döner
alan yönünde dönmeye başlar. Motor boşta çalışıyorsa rotor hızı senkron hıza yakın bir
değere kadar yükselebilir. Boşta çalışan bir asenkron motorun kayması yaklaşık olarak %1
değerindedir. Motor yüklendikçe rotor hızı azalır buna bağlı olarak kayma da artar. Kayma
artıkça döner alanın rotor çubuklarını kesme hızı artar ve rotorda endüklenen gerilim akım
artar. Buna bağlı olarak motorda endüklenen moment ve motorun şebekeden çektiği akım
artar.
Motorun ürettiği maksimum momente devrilme momenti denir. Bu moment motorun
nominal yük momentinin, yaklaşık olarak, 1.5 ila 2.5 katı kadardır. Devrilme momenti
eşdeğer devre parametreleri kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanabilir. Yol verme veya ilk
kalkınma momenti anma momentinden biraz daha düşük olur. Asenkron motorlarda
moment motora uygulanan gerilimin karesiyle değişir. Asenkron motorun rotoru senkron
hızdan daha yüksek hızda döndürülürse motorda endüklenen momentin yönü değişir ve motor
generatör olarak çalışır. Motor manyetik alan yönüne ters yönde dönüyorsa motor
yavaşlayarak duracaktır (frenlenecektir).
Şekil.13 Asenkron Motorlarda Moment-Hız İlişkisi
7. ASENKRON MOTORLARDA HIZ KONTROLÜ
Normal çalışma koşullarında bir asenkron motorun hızı senkron hızdan biraz daha
düşüktür. Yani rotor devir sayısı senkron hızın devir sayısından kayma hızı kadar daha
düşüktür. Motorun hızı birkaç şekilde ayarlanabilir. Motor hızı, stator gerilimi
değiştirilerek, kutup sayısı değiştirilerek, rotor sargılarına seri direnç bağlayarak
(sadece bilezikli asenkron motorlarda) ve besleme gerilimi frekansı değiştirilerek
ayarlanır. Kutup sayısı ve besleme gerilimi frekansı değiştirilerek yapılan hız kontrolünde
motorun senkron hızı değişir. Diğer metotlarda ise sadece motorun hız-moment karakteristiği
değiştirilerek rotor hızı değiştirilir.
Motorun ürettiği moment (Tm)) yük momentinden (Tyük) yüksek ise (Tm>Tyük)
motor hızlanır. Motorun ürettiği moment yük momentinden düşük ise (Tm<Tyük) motor
yavaşlar. Motorun ürettiği moment yük momentine eşit ise motor sabit hızda çalışır.
7.1 Besleme Gerilimi (Stator Gerilimi) Değiştirilerek Hız Kontrolü : Bu yöntemle hız-
moment karakteristiği değiştirilerek dolaylı yoldan hız kontrolü yapılır. Hız kontrolü bu
yöntemle çok dar bir aralıkta gerçekleştirilebilir. Besleme gerilimlinin değiştirilmesi seri
dirençle (seri dirençlerde güç kaybı meydana geldiği için verimli bir yöntem değildir), oto
trafosu ile veya güç elektroniği tabanlı ayarlı bir alternatif akım kaynağı yardımıyla
gerçekleştirilir. Şekil.14’de değişik değerdeki besleme gerilimleri için dört kutuplu bir
asenkron motorun hız-moment değişimi görülmektedir.
Şekil.14 Hız-moment karakteristiğinin besleme gerilimi ile değişimi
7.2 Kutup Sayısı Değiştirilerek Hız Kontrolü : Bir asenkron motorun sargıları sarıldıktan
sonra kutup sayısını değiştirmek mümkün değildir. Bununla birlikte motor sarılırken kutup
sayısı değiştirilebilecek şekilde sarılarak devir sayısı belli sınırlarda değiştirilebilmektedir.
Kutup sayısının değiştirilmesi iki şekilde gerçekleştirilir. Birinci yöntemde kutup sargılarının
bobin bağlantıları değiştirilerek kutup sayıları 2:1 oranında değiştirilir. İkinci yöntemde ise
statorda farklı kutup sayılarında sarılmış çift sargılı stator ile motor iki devirli olarak
çalıştırılabilir. Örneğin dört kutuplu bir motorun kutup sayısı değiştirilerek 6 kutuplu olarak
çalıştırılabilir. Bu motor 50 Hz’lik bir frekansta çalışıyorsa senkron hızı 1500 d/d’dan 1000
d/d’ya düşer.
7.3 Rotor Sargı Direnci Değiştirilerek Hız Kontrolü : Rotor direnci değiştirilerek asenkron
motorların hızı yine belli sınırlar arasında değiştirilebilir. Bu yöntem sincap kafesli asenkron
motorlarda kullanılmaz, sadece bilezikli (sargılı rotorlu) asenkron motorlarda kullanılır. Rotor
direnci, rotor sargılarına fırça-bilezikler üzerinden dışarıdan ekstra dirençler bağlanarak
değiştirilir. Rotor direnci değiştirildiği zaman motorun momenti ve kayması değişir. Bunun
sonucunda da motor hızı değişir. Belli bir yük momenti için rotor direnci artırılırsa motor hızı
azalır, rotor direnci düşürülürse motor hızı artar.
7.4 Besleme Gerilimi Frekansı Değiştirilerek Hız Kontrolü: Şebeke frekansı değiştirilerek
motorun senkron hızı dolayısıyla rotor hızı değiştirilir. Şebeke geriliminin frekansı yarı
iletken teknolojisi tabanlı inverterler kullanılarak geniş aralıklarda ayarlanabilir. İnverter
mortun besleme frekansını ve gerilimini değiştiren güç elektroniği tabanlı devrelerdir.
Asenkron motorun hızının inverterle kontrolünde dikkat etmek gerekir. Şebeke
frekansı değiştirildiği için motorun stator ve rotor reaktansları da değişir. Motor reaktansı
değiştiği zaman empedansı ve dolayısıyla aynı besleme gerilimi için şebekeden çektiği akım
değişir. Bundan dolayı motorun aşırı akım çekerek zarar görmemesi için şebeke geriliminin
frekansa oranı (V/f) sabit tutulur.
Bir asenkron motorun besleme frekansı değiştirilerek hız kontrolü sıfırdan nominal
senkron hızının iki katına kadar geniş bir aralıkta gerçekleştirilebilir. Sıfırla nominal hıza
kadarki aralıklarda şebeke gerilimi de frekansa bağlı (V/f sabit tutularak) değiştirilir. Frekans
azaltılıp şebeke gerilimi sabit tutulursa motor aşırı akım çekerek zarar görebilir. Nominal
hızın üzerinde frekans arttırılsa bile gerilim sabit tutulur.
Asenkron motorların devir yönünün değiştirilmesi besleme gerilimin iki fazının yer
değiştirilmesiyle gerçekleştirilir.
8. ASENKRON MOTORLA YOL VERME
Asenkron motorların enerji uygulanıp çalıştırılmasına yol verme denir. Asenkron
motorlar ilk yol verme anında nominal çalışma akımlarının 5 ile 10 katı arasında akım
çekerler. Bu durum özellikle yüksek güçlü motorlarda motorun kendisi ile beraber motorun
bağlı bulunduğu şebekeye dolayısıyla şebekeye bağlı diğer yüklere de olumsuz etki yapar. Bu
olumsuz etkinin olmaması 5 kW'ın üzerinde güce sahip motorlara özel yol verme yöntemleri
uygulanır. 5 kW'dan daha düşük güçlü motorlara ise doğrudan yol verilir. Asenkron motorlara
yol verme yöntemleri aşağıda açıklanacaktır.
8.1 Düşük Gerilimle Yol Verme Yöntemleri
Seri reaktans ile, seri direnç ile, oto trafosu ile ve yıldız üçgen yol verme metodları bu
gruba girer.
8.1.1 Seri Reaktans İle Yol Verme : Seri reaktansın güç katsayısı motorun güç katsayısına
eşit olarak tercih edilmelidir. Motor normal devir sayısına ulaştıktan seri reaktans devreden
çıkarılır. Seri reaktans tek kademede devreden çıkarıldığı gibi kademeli olarak da devreden
çıkarılabilir. Seri reaktans ile yol verme devresi elektromekanik kontaktör ve zaman rölesi
yardımıyla veya PLC kullanılarak gerçekleştirilebilir.
8.1.2 Seri Direnç İle Yol Verme : Motorun ilk kalkınma anında şebekeden çektiği akım seri
direnç üzerinden geçtiği için seri direnç üzerinde gerilim düşümüne sebep olur. Motor stator
sargılarına daha düşük bir gerilim uygulanmış olur. Seri direnç tek kademe olarak
kullanılabildiği gibi kademeli olarak da kullanılabilir. Seri direnç ile yol verme devresi
elektromekanik kontaktör ve zaman rölesi yardımıyla veya PLC kullanılarak
gerçekleştirilebilir.
8.1.3 Oto Transformatörü İle Yol Verme : Motor dönmeye başladıktan sonra oto
transformatörü ile gerilim kademeli olarak devreden çıkarılır. Motor anma hızına ulaştıktan
sonra oto transformatörü devreden tamamen çıkartılarak motor normal şebeke gerilimi ile
beslenir.
8.1.4 Yıldız-Üçgen Yol Verme : Yıldız üçgen yol verme metodunda motor stator sargıları ilk
olarak yıldız bağlanarak çalıştırılır. Motor belli bir hız değerine ulaştıktan sonra sargı stator
sargı bağlantıları üçgen bağlanarak motor çalışmasına devam eder. Yıldız üçgen yol verme
metodu en ekonomik düşük gerilimle yol verme metodudur.
Şekil.15 Motor Sargılarının Y-Δ Bağlantısı
I Y
I Δ
=√3 . I f
I f
√3
=3(üçgen çalışma akımı yıldız çalışma akımınınüçkatıdır .)
Üçgen çalışacak olan bir motor ilk kalkınma anında Y olarak yol verildiği zaman üçte
bir oranında daha az akım çeker. Motora ilk anda Y olarak yol verilir. Motor normal devir
sayısına ulaştıktan sonra Δ çalıştırılır Y-Δ yol verme devresi elektromekanik kontaktör ve
zaman rölesi yardımıyla veya PLC kullanılarak gerçekleştirilebilir.
8.2 Rotoru Sargılı Asenkron Motora Seri Direnç İle Yol Verme
Rotoru sargılı asenkron motor da sincap kafesli asenkron motorlara benzer şekilde ilk
kalkınma anında yüksek değerde akım çekerler. Rotoru sargılı asenkron motorların rotor
sargıları da stator sargılarına benzer şekilde üç fazlı olarak sarılır. Rotor direnci motorun
performansını önemli ölçüde etkilemektedir. Rotor direncinin motorun şebekeden çektiği
akıma etkisi eşdeğer devreden görülebilir. Bileziklere bağlı üç adet fırça yardımıyla rotor
sargılarına dışarıdan dirençler bağlanır. Seri direnç değeri motorun gücüne göre hesaplanır.
Direnç olarak reosta kullanılabildiği gibi kademeli dirençler de kullanılabilir. İlk kalkınma
anında dirençlerin tamamı devrededir. Motor dönmeye başladıktan sonra direncin bir kısmı
devreden çıkartılır. Motorun hızı artıkça dirençler de kademeli olarak devreden çıkartılır.
Motor normal hızına ulaştıktan sonra rotor sargıları fırça düzeneği yardımıyla kısa devre
edilerek seri dirençler tamamen devreden çıkartılır.
8.3 Yumuşak Yol Verme (Soft-Starter)
Soft starter veya yumuşak yol vericiler güç elektroniği (tristör) tabanlı devrelerdir. Bu
devreler yardımıyla bir asenkron motorun ilk kalkınma anında şebekeden çektiği akım motora
ilk kalkınmada uygulanan gerilim kontrol edilerek belli sınırlar asarında tutulur. Soft starter
motora uygulanan gerilim ve motor akımı izlenerek ayarlanır. Soft starter ile çalıştırılan bir
asenkron motora uygulanan gerilimin istenilen değerde ayarlanması, motorun kalkış ve duruş
süresinin ayarlanması mümkündür.
Soft-Starter ile yol verme
8.4 İnverter ile Yol Verme
İnverterlerin asıl fonksiyonu motor besleme gerilimini ve frekansını değiştirerek motor
hızını kontrol etmektir. İnverter ile çalışan asenkron motorlarda ilk kalkınma anında motora
uygulanan gerilim ve motorun çektiği akım izlenerek motorun istenen değerde tutulabilir.
inverter ile çalışan motorlarda herhangi bir harici yol verme metoduna ihtiyaç yoktur. İlk
kalkınma anındaki yüksek akımın kontrolü inverterin kendisi tarafından gerçekleştirilir. Buna
ilaveten inverterin kendi koruması aşırı akımlara karşı hem kendini hem de motoru korur.
9. ASENKRON MOTORLARDA FRENLEME
9.1 Dinamik Frenleme
Motorun enerjisi kesildikten sonra stator sargılarına kısa bir sure DC gerilim
uygulanır. Rotor kısa devre olduğu için endüklenen gerilim ve kısa devre akımların sonucu
motor kısa sürede durur. Motor durduktan sonra kayıpları ve motorun aşırı ısınmaması için
stator sargılarına uygulanan DC gerilim hemen kesilmesi gerekir.
9.2 Mekanik Frenleme
Motorun enerjisi kesildikten sonra, motor miline bağlı disk balatalar yardımıyla
sıkıştırılarak durdurulur. Balata sistemi tamamen mekanik olduğu gibi elektromekanik
sistemler de kullanılabilir.
9.3 Elektriksel Frenleme
Motorun enerjisi kesildikten sonar stator sargılarına kısa süre için ters yönde gerilim
uygulanır. Ters yönde gerilim iki fazın yerleri değiştirilerek gerçekleştirilir. Ters yönde
gerilim uygulandığı zaman, motor ters yönde dönmek isteyecek ve kısa sürede duracaktır.
Motor durduktan hemen sonra ters yönde uygulanan enerji kesilmelidir. Aksi takdirde
motorun sürdüğü yük/sistem de ters yönde dönmeye başlayarak tehlikeli sonuçlar doğurabilir.
10. ASENKRON MOTORUN ETİKET BİLGİLERİ
Bir asenkron motorun etiketinde aşağıdaki bilgiler bulunur