ASENKRON MOTORLARIN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ


[INDENT]Asenkron motorlar, endustride en fazla kullanılan elektrik makinalarıdir. Calisma ilkesi bakımından asenkron motorlara enduksiyon motorları da denir. Asenkron motorların calısmaları sırasında elektrik arkı meydana gelmez. Ayrıca diğer elektrik makinalarina gore daha ucuzlardır ve bakıma daha az ihtiyac gösterirler. Bu özellikler, asenkron motorların endüstride en çok kullanilan motorlar olmalarina sebep olmuştur. Asenkron makinalar endustride genellikle motor olarak calıstırılırlar, fakat belirli koşulların sağlanması durumunda generatör olarak da calıstırılabilirler. Asenkron makinaları senkron makinalardan ayıran en büyük özellik, dönme hızının sabit olmayışıdır. Bu hız motor olarak calışmada senkron hızdan kücüktür. Makinanın asenkron oluşu bu özelliğinden ileri gelmektedir.[/INDENT][INDENT]Asenkron motorlar genel olarak stator ve rotor olmak üzere iki kısımdan yapılmışlardır. Stator, asenkron motorun duran kısmıdır. Rotor ise dönen kısmıdır. Asenkron motorun rotoru, kısa devreli rotor (sincap kafesli rotor) ve sargılı rotor (bilezikli rotor) olmak üzere iki çeşittir. Asenkron motor, rotorun yapım biçimine göre bilezikli ve kafesli asenkron motor olarak tanımlanır. [/INDENT][INDENT]Rotoru sincap kafesli asenkron motorun ve bilezikli asenkron motorun statoru aynı şekilde yapılmıştır. Asenkron motorun statoru; gövde, stator-saç paketleri ve stator sargılarından oluşmustur. Rotoru bilezikli asenkron motorun rotoru stator içinde yataklanmıştır. Rotor mili üzerinde rotor saç paketi ve döner bilezikler bulunur. Rotor saç paketi üzerine açılmış oluklara rotor sargıları doşenmiştir. Sincap kafesli asenkron motorun ise rotor saç paketi oluklarında sargılar yerine aluminyum yada bakırdan yuvarlak ve kanatçık şeklinde çubuklar bulunur. Bu çubuklar her iki ucundan kısa devre bilezikleriyle elektriksel olarak kısa devre edilmiştir. [/INDENT][INDENT]Sanayide ve diğer bir çok alanda büyük çoğunlukla kullanılan kafesli tip yapımı en kolay, en dayanıklı, işletme guvenliği en yuksek, bakım gereksinimi en az ve en yaygin, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakıncası kalkiş momentinin nispeten küçük, kalkış akımının büyük olmasıdır. Bu sakıncayı gideren akım yığılmalı asenkron motorlarda kafes yüksek çubuklu, çift çubuklu gibi özel biçimlerde yapılır. Çok küçük ve küçük güçlerde yapılan tek fazlı asenkron motorlar da genellikle kafes rotorludur.[/INDENT][INDENT]Bilezikli asenkron motorun yararı, ek dirençler yardımı ile kalkış akımının istendiği kadar azaltılabilmesi, kalkış ve frenleme momentinin arttırabilmesidir. Şebekelerin çok güçlenmesi ile kalkış akımını sınırlamanın önemi azalmıştır, fakat yüksek kalkış momenti ve uzun kalkış süresi bazı tahriklerde bilezikli asenkron motorun uygulamasını gerektirebilir.[/INDENT][INDENT] [/INDENT][INDENT]ASENKRON MOTORLARIN ÇALIŞMA ŞEKLİ [/INDENT][INDENT]Asenkron motorun stator sargılarından geçen akım manyetik döner alan üretir. Bu döner alanın etkisi altinda kalan rotor sargıları üzerinde alternatif gerilimler enduklenir. Rotor sargıları kısa devre edilmiş ise, bu sargılar üzerinden geçen akımlar rotor doner alanını oluşturur. Rotor döner alanı ile stator döner alanının karşılıklı etkimesi sonucu rotor dönmeye başlar.[/INDENT][INDENT]Bazı motorlarda stator içte, rotor dışta bulunur. Ancak dönen parça yine rotordur. Oto frenlerinin kontrol edildiği sistemlerde, bazı yürüyen merdivenlerde ve özel aspiratörlerde kullanılan bu tür motorlar yukarıda anlatılan asenkron motor prensibine gore çalışır.[/INDENT][INDENT]Rotordan beslemeli motorlarda, içte bulunan rotor döner bilezikler üzerinden akım şebekesine bağlanır. Buna karşın stator sargıları kısa devre edilmiştir. Doğrudan doğruya akım şebekesinden beslenen rotor üzerinde bir döner alan oluşur. Bu döner alan stator sargıları üzerinde endüksiyon nedeni ile bir akım ve bunun sonucu stator doner alanını ortaya çıkarır. Ancak bu kez rotor kendi döner alanının ters yönünde (lenz kuralı) döner. [/INDENT][INDENT]BİLEZİKLİ ASENKRON MOTORLAR [/INDENT][INDENT]Bilezikli asenkron motorun döndürme momenti, stator ve rotorda oluşan döner alanların magnetik akılarına bağlıdır. Magnetik akılar sargılardan çekilen akımlarla doğru orantılı olduklarından, döndürme momentinin, motorun akım çekişine bağlı olduğu sonucuna varılır.[/INDENT][INDENT]Döner bilezikler kısa devre edildiği takdirde, rotor akımı devresinde rotor sargılarının tepkin direnci (endüktansı) büyük ölçüde söz konusudur. Endüktif direnç halinde, rotorda endüklenen gerilim ile rotor akımı arasındaki faz farkı 90 olmaktadır. Ortaya çıkan bu faz farkı rotor döner alanını 90 kaydırır ve rotor döner alan kutupları ile stator döner alanının özdeş kutuplari tam olarak karşı karşıya gelir. Bunun sonucu yalnızca rotor mili yönünde etkiyen bir kuvvet ortaya çıkar ve rotorun dönmesi artık söz konusu olmaz. Ancak, anlatılan bu oluşumlar sadece bir varsayımdır. Yani sargıların sadece tepkin direnci göz önüne alınarak ileri sürülmuştür. Oysaki, sargıların çok küçük dahi olsa, bir miktar etkin direncinden dolayı gerilim ile akım arasındaki faz farkı 90 den daima küçüktür. Bu nedenle rotor durmaz, ancak döndürme momenti en küçük değerine ulaşır.[/INDENT][INDENT]Diğer bir açıdan rotor devir sayısının yükselmesi rotorda endüklenen gerilimi düşürdüğü ve bunun sonucu rotor akımı ile döndürme momentinin tekrar azaldığı söylenebilir. Faz farkı küçülmesi ağır bastığında, döndürme momenti büyüyecek, buna karşın endüklenen gerilim ağır basarsa, döndurme momenti küçülecektir. [/INDENT][INDENT]Bugün uygulamada bulunan asenkron motor talimatlarina göre, motoru sukunet durumdan çıkarmak için gerekli moment ilk döndürme momenti ve en büyük döndürme momenti devrilme momenti olarak tanımlanır. Motorun anma devri ile dönmesi anında milinden uygulayacağı döndürme momentine anma momenti denilir. Devrilme momenti anma momentinin en az 1,6 katı büyüklüğünde olmalıdır.[/INDENT][INDENT]Bazı motorlarda döndurme momenti motorun yol almasından sonra ikinci kez düşmektedir. Motorun yol almasindan sonra ortaya çıkan en küçük moment geçit-momenti olarak anılmaktadır. Nitekim rotor akım devresine yol verme dirençlerinin bağlanmasıyla, rotor devresinin etkin direnci büyütülmekte ve dolayısıyla akım ile gerilim arasindaki faz farkı küçük tutulmaktadir. Bunun sonucu cok kucuk devir sayilarinda dondurme momenti buyuk olur. Buna karsin, devir sayisi yukseldikce rotordan gecen akim siddetle azalir. [/INDENT][INDENT]Yol verme direnclerinin uzerinden gecen akim nedeni, isi kayiplarinin ortaya cikmasi istenmeyen bir olusumdur. Direncler yerine bobinlerin yol verme devresinde kullanilmasi daha buyuk sorunlar getirir. Cunku bobin uzerinde enduktans nedeni ile olusan faz farki motordaki faz farkini buyultmekte ve bunun sonucu yol alma momenti dusmektedir. Bu nedenle sakincalarina ragmen direnclerin kullanilmasi zorunlu olmaktadir.[/INDENT][INDENT]Rotoru bilezikli asenkron motorlarin kalkis akimlari nominal akimlarindan cok buyuk olmadigindan, bu motorlar, ornegin : buyuk su pompalari, tas kirma makinalari ve buyuk takim tezgahlari gibi yuksek guc gereksinen makinalarin isletmesinde tercih edilir. Bilezikli rotorun ilk dondurme momenti cok buyuk oldugundan, buyuk vincler gibi cok kuvvetli yukler altinda devamli calisacak makinalarin kuvvet ureten kesimlerinde bu motorlardan yararlanilmaktadir. Ayrica devir sayilari ayarlanabildiginden kren ve ayarli makine tezgahlarinda sik sik kullanilmaktadir. [/INDENT][INDENT] [/INDENT][INDENT]Sincap kafesli (kisa devre rotorlu) asenkron motorlar isletme aninda bilezikleri kisa devre edilmis rotoru bilezikli motorlarla hemen hemen ayni ozellikleri gosterir. Kisa devre rotorunun ilk dondurme momenti daha kucuk ve ilk akim cekisi daha buyuktur.[/INDENT][INDENT]Kisa devre rotorlu motorlarin ilk akim cekisi : anma akiminin 8-10 kati buyuklukte olmaktadir. Gecit momentini kucuk tutmak amaci ile rotor cubuklari yatik yada V- basamaklari halinde tertiplenirler. Bazi kafes rotorlu motorlarin rotorlari ilk devre baglama aninda yuksek bir etkin direnc ve motor yuksek devire geldikten sonra kucuk bir etkin direnc gosterir. Bir tur kendinden yol verme direncli olan bu rotorlarda ilk devre baglama aninda akim cekisi kucuk ve ilk dondurme momenti buyuk olmaktadir. Bunun sonucu motor daha yumusak yol alir. Motor yuksek devire ulastiginda rotor direnci kendiliginden kuculur ve yuklenmeler karsisinda devir sayisi degisikliklerini buyuk olcude onler. Bu tur otomatik direnc ayarli bir rotor, deri etki prensibine gore calisir. Ve bunlara bu nedenle deri etkili rotor da denir. Deri etkili rotorlarin sac paketi uzerinde alt alta iki sincap kafesi bulunur. Alttaki kafes isletme kafesi; ustteki kafes yol verme kafesi olarak anilmaktadir. Ä°lk devre baglama aninda hem isletme kafesinin, hem de yol verme kafesinin cubuklari uzerinden alternatif akimlar gecer. Uzerinden akim geciren cubuklar cevresinde magnetik alanlar olusur. Her bir cubugun magnetik alani hem kendisine hem de komsu cubuga etkiyerek cubuk direnclerinin yukselmesine neden olur (deri etkisi). Ä°sletme kafesinin cubuklari altta bulundugundan, bunlarin alan cizgileri daha cok demir uzerinden gecmekte ve magnetik akinin buyuk olmasindan dolayi direncleri daha buyuk olmaktadir. Rotor devir sayisi arttikca, motor frekansi duser ve deri etkisi akim frekansi ile dogru orantili oldugundan cubuklarin direnci kuculur. [/INDENT][INDENT]Deri etkili rotorların ilk döndürme momentleri büyük ve ilk adım çekişleri küçüktür. Bunların en büyük sakıncalı tarafı, oluk kesitlerinin, yani diğer bir deyişle hava aralıklarının oldukça büyük olmasıdır. Bu nedenle bunlarda akı kaçakları büyük, güç faktoru ve verimi küçük olmaktadır.[/INDENT][INDENT]Daha hafif ve ucuz olan kafes rotorlu motorlar çok az bir bakıma gereksinim duyarlar ve fırçaları olmadığından kıvılcım; yani parazit oluşturmazlar. Bu üstünluklerinden dolayı rotoru bilezikli motorlara yağ tutulur. Sincap kafesli asenkron motorlardan, örneğin: iş makinalarinda, kaldırma düzenlerinde ve tarım makinalarında yararlanılmaktadır.[/INDENT][INDENT] [/INDENT][INDENT][/INDENT][INDENT]ASENKRON MOTORLARDA KAYMA [/INDENT][INDENT]Alternatif akım motorlarında moment, biri stator üzerinde, diğeri de rotor üzerinde oluşan iki elektrik alanının etkileşimi sonucu ortaya çıkar. Sabit bir momentin üretilebilmesi için, bu iki alanının, motorun hava aralığinda eş zamanlı (senkronize) bir durumda olması gerekir ve üretilen momentin büyüklüğü aralarındaki faz farkı ile belirlenir. Dengeli üç fazlı bir sistemle beslenen uç fazlı bir sargı düzgün bir şekilde dönen bir alan meydana getirebilir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan asenkron makinaların çoğu bu nedenle üç fazlıdır.[/INDENT][INDENT]Asenkron motorlarda dönen stator alanı kısa devre edilmiş rotor sargılarında, ikisi arasındaki bagıl hıza orantılı bir frekansta akımların endüklenmesine neden olur. Motor bilezikli turden ise rotor uzerindeki sargi, sincap kafesli ise kafes, uc fazli bir sargidan beklenilen bir şekilde, rotor alanı olarak adlandırılan bir ikinci alan oluşturur. Rotor alanıyla stator alanının hızlarının toplamının senkron hıza eşit olması gerekir. Senkron hız ile rotor hızı arasindaki fark kayma olarak bilinir. Yani rotor hizının senkron hızına göre bagıl hızı bize kaymayı verir. Kayma S sembolü ile gösterilir.[/INDENT]