Elektrik Makinaları 1 - Bülent Ecevit Üniverstesi - Asenkron Makinalar

m ri. co. w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ ALAPLI MESLEK YÜKSEK OKULU. ASENKRON MAKİNALAR ÖĞR. GÖR. FİGEN ALTINTAŞ. 1.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. ASENKRON MAKİNALAR Günümüzde yaygın bir şekilde kullanılan asenkron makinalar genellikle motor çalışma durumunda bir veya üç fazlı olarak imal edilirler. Asenkron motor bir alternatif akım makinasıdır. İlk defa Nikola Tesla tarafından 1888 de patenti alınmıştır. Motorun imalatı ise Westinghouse firmasında Nikola Tesla yönetiminde gerçekleştirilmiştir. Yapıldığı tarihten günümüze kadar teknolojideki gelişme nedeniyle aynı bir güç için ağırlığı onda bire ve fiyatı da onda bire inmiştir. Çalışma ilkesi bakımından asenkron motorlara endüksiyon motorları da denir. Asenkron motorların devir sayıları yükle çok az değişir, bu nedenle bu motorlar sabit devirli motorlar sınıfına girerler. DC şönt motorlarda devir sayıları geniş sınırlar içinde değiştirilebilir. Asenkron motorun devir sayısı bir veya iki kademeli olarak değiştirilir. Bu yönüyle DC şönt motor asenkron motordan üstündür. Asenkron motorların çalışmaları sırasında elektrik arkı meydana gelmez. DC motorlar çalışırken kollektör dilimleri ile fırçalar arasında kıvılcımlar çıkar. Ayrıca diğer elektrik makinalarına göre daha ucuzdur ve bakıma daha az ihtiyaç gösterirler. Bu özellikleri nedeniyle asenkron motorlar endüstride en çok kullanılan elektrik makinalarıdır. Özellikle devir ayarı gerektirmeyen sabit devirli iş makinalarında (su motorları, sanayi bantlarında, kağıt fabrikalarında vb.) sıkça rastlanır. Asenkron makineler endüstride genellikle motor olarak çalıştırılırlar, fakat belirli koşulların sağlanması durumunda generatör olarak da çalıştırılabilirler. Asenkron makineleri senkron makinelerden ayran en büyük özellik, dönme hızının sabit olmayışıdır. Bu hız motor olarak çalışmada senkron hızdan küçüktür. Makinenin asenkron oluşu bu özelliğinden ileri gelmektedir. Sanayide ve diğer birçok alanda büyük çoğunlukla kullanılan kafesli tip yapımı en kolay, en dayanıklı, işletme güvenliği en yüksek, bakım gereksinimi en az ve en yaygın, elektrik motorudur. Normal kafesli asenkron motorun sakıncası, kalkış 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.. 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.. 2.

3. m de r. .e e. w. w. w. ri. co. tla. sn o. m.

.e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. ASENKRON MOTORLARIN YAPISI Asenkron motor; stator sargılarına uygulanan alternatif akım elektrik enerjisini, rotorundan dönme hareketi yaparak mekanik enerjiye çeviren bir elektrik makinasıdır. Bir ve üç fazlı asenkron motorlar yapı bakımından birbirine benzer. Asenkron motorlar genel olarak aşağıdaki parçalardan oluşur. - Stator - Gövde - Rotor - Yataklar - Kapaklar - Pervane - Muhafaza tası Bunların dışında yapı parçaları (vidalar, segmanlar, mil ucu kaması, conta, kablo giriş rekoru, disk yay, vb.) olmak üzere tekrar kısımlara ayrılır.. w. w. w. • Gövde: Stator sac paketinin sıkıca içine yerleştirildiği asenkron motorun en dış kısmıdır. Alüminyum veya pik dökümden yapılır. En dış yüzeyinde motorun soğutulması amacıyla gövde boyunca uzanan, birbirine paralel soğutma kanalları vardır. Gövdenin; her iki yan tarafına motor kapakları takılır, üst tarafında kaldırma halkası vardır. Gövdenin alt tarafına da motor ayakları monte edilir. Ancak küçük boyutlu asenkron motorlarda ayaklar gövdeye sabit olarak dökülerek imal edilir. Gövde motorun bütün kısımlarını taşır. • Yataklar: Genellikle bilyeli tip ve silindirik makaralı rulmanlı yataklar kullanılır. Her iki motor kapağının ortasına takılan rulmanlı yataklar, rotorun stator içinde rahatça dönmesine yataklık yaparlar. • Kapaklar: Gövdenin her iki tarafına takılan, ortalarında yataklar (bilyeli rulmanlar) bulunan, alüminyum alaşım veya pik dökümden preslenerek yapılır. Kapak üzerinde kapağı gövdeye tutturmak için uygun delikler vardır. Motoru dış etkilere karşı koruma ve rotora yataklama görevi yapar. Rotoru taşıyan kısımdır.. 4.

ri. co. m. • Pervane: Asenkron motorun soğutulması amacıyla kullanılır. Yüksek nitelikli plastik malzemeden imal edilmiştir. Soğutma pervanesi motorun arka tarafındaki rotor mili çıkışına takılır. Pervane dönüş yönüne bağlı olmaksızın çalışır. Muhafaza tasından emilen hava, gövde havalandırma kanallarına üflenerek motorun soğutulması sağlanır. Soğutma ve havalandırma bakımından motorlar kendiliğinden soğuyan, kendi kendini soğutan ve yabancı soğutmalı yapılırlar. Açık tip motorlarda iç kısma motorun mili üzerine pervane takılır. Kapalı tip motorların soğutulması için rotorun dış kısmına pervane takılır ve üzerine bir kapakla kapatılır.. m de r. sn o. tla. • Muhafaza tası: Pervaneyi korur ve pervanenin emdiği havanın gövde üzerine yöneltilmesini sağlar.. Üç fazlı AC motor ve aksamları. Asenkron motorlar başlıca iki kısımdan meydana gelir. Bunlar; hareket etmeyen (duran) stator ve stator sargıları ile dönme hareketi yapan (dönen) rotor ve rotor sargılarıdır.. w. w. w. .e e. STATOR: Asenkron motorun duran kısmıdır. İnce silisyumlu sacların birleştirilerek paketlenmesiyle stator nüvesi meydana gelir. DC makinaların indüktörüne benzer. Üç fazlı döner manyetik alan sargıları burada bulunur. Döner manyetik alan bu kısımda oluşur. Asenkron motorun statoru; gövde, stator-sac paketleri ve stator sargılarından oluşmuştur. Üç fazlı döner manyetik alan sargıları burada bulunur. Şekilde değişik statorlar görülmektedir.. Değişik statorlar. 5.

ri. co. m. Statorun manyetik kısmı birer yüzü yalıtılmış 0,4- 0,5 veya 0,8 mm kalınlığında Silisyumlu saçların preslenmesiyle yapılmıştır. Bu kısma stator saç paketi de denir. Stator saç demetinin iç kısmına belirli sayıda oluklar açılır ve bu oluklara stator sargıları yerleştirilir. Stator saç demeti demir karkas, demir saç ve daha çok dökümden yapılmış bir gövde içine yerleştirilir. Oluklar açık, yarı açık ve kapalıdır. Rotoru sincap kafesli asenkron motorun ve bilezikli asenkron motorun statoru aynı şekilde yapılmıştır.. w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ROTOR: Asenkron motorun dönen kısmıdır. Rotor manyetik nüvesinin yapılışı stator sac paketine (stator nüvesine) benzer. Sargı tipine göre; kısa devreli rotor (Sincap kafesli rotor) ve sargılı rotor (Bilezikli rotor) olmak üzere iki çeşit rotor vardır. Her ikisi de üzerine oluklar açılıp paketlenmiş silisli sacların bir mil üzerine sıkıca yerleştirilmesinden meydana gelmiştir. KISA DEVRELİ ROTOR: Silisyumlu sacların özel kalıplı baskılarda basılması ve demet haline getirilen sacların paketlenmesiyle oluşur. Sac paketinin tam ortasından rotor mili geçer. Rotorun çevresine dar yarıklı veya tam kapalı oluklar açılır. Bu olukların içine alüminyum eritilerek, baskı dökümle kısa devre sincap kafes sargıları oluşturulur. Rotorun her iki tarafında rotor oluklarındaki alüminyum çubuklar yine alüminyum halkalarla kısa devre edilir. Rotorun iki tarafında rotor çubuklarını kısa devre eden halkalarda¸alüminyum döküm yapılırken küçük kanatçıklar meydana getirilir. Bu kanatçıklar pervane ödevi görerek motorun soğumasını sağlar. Rotor çubukların kısa devre edilmesi nedeniyle bu tip rotorlara kısa devre çubuklu rotor da denir. Üç fazlı asenkron motorların çalışması sırasında stator oluklarına nazaran rotor olukları hareket etmektedir. Bu nedenle rotorda distürsiyon oluşabilir. Büyük güçlü rotorlarda kanallara bakır çubuklar yerleştirilir. Rotorun her iki tarafına konan bakır halkalara bakır çubuklar kaynak edilerek sincap kafes yapılır. Rotor oluk sayısı stator oluk sayısına eşit olduğu zaman motor kalkınmaz. Rotor oluk sayısı stator oluk sayısının %70-85’i veya %115-120’si kadar olmalıdır. Manyetik sesleri azaltmak ve iyi bir kalkınma momenti elde etmek için rotor olukları mile paralel değil meyilli olarak açılır. Şekilde görüldüğü gibi alüminyum çubuklar kafes şeklindedir.. Sincap kafesin içi boş hali. 6.

Sincap kafesli rotor. w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. Sincap kafesli asenkron motorun, rotor sac paketi oluklarında sargılar yerine alüminyum ya da bakırdan yuvarlak ve kanatçık seklinde çubuklar bulunur. Bu çubuklar her iki ucundan kısa devre bilezikleriyle elektriksel olarak kısa devre edilmiştir.. 7.

m de r. sn o. tla. ri. co. m. Üç fazlı alternatif akımın oluşturduğu döner alan içerisinde hareket eden sincap kafesli rotor şekilde gösterilmiştir.. Sincap kafesli AC motor. Sincap kafesli rotorun stator içerisindeki pozisyonu şekilde görülmektedir.. w. w. w. .e e. SARGILI ROTOR (BİLEZİKLİ ROTOR) : Bu motorun statoru; gövde, stator-saç paketleri ve stator-sargılarından oluşmuş olup, rotoru stator içinde yataklanmıştır. Rotor mili üzerinde rotor sac paketi ve döner bilezikler bulunur. Saçları paketleyerek silindir şeklinde yapılan rotorun üzerine açılmış oluklara birbirinden 120’şer derece faz farklı üç fazlı alternatif akım sargıları yerleştirilir. Bu sargılar yıldız veya üçgen bağlandıktan sonra çıkarılan üç uç, rotor miline yalıtılarak yerleştirilen üç bileziğe bağlanır. Bu bilezikler, rotor sargılarına üç faz enerji taşıyan fırçalara basar. Akım, bileziklere basan fırçalar aracılığı ile sargılara uygulanır. Döner bileziklerle, akım devresi arasındaki bağlantı kömür fırçalar yardımıyla sağlanır. Üç sargılı motorların sargı uçları döner bilezikler üzerinden motor kutusundaki (u), (v) ve (w) terminallerine bağlantı halindedir. Bilezikli Rotorlu da denilen bu tip motorlarda devir sayısı ile hareket momenti, fırçalar ve rotor devresine sokulan dirençlerle kolayca ayarlanabilir. Bilezikli rotorlara 3 fazlı dengeli bir sargının sarılabilmesi için rotor oluk sayısının uygun olması gerekir. Rotor olukları yarı açık veya yarı kapalıdır.. 8.

m ri. co tla sn o. Sargılı rotor bilezikleri ve rotor. w. w. w. .e e. m de r. Şekilde sargılı rotor görülmektedir. Kısa devre kafesli rotorlu motorların rotoru normal sargılı ve bilezikli motorlara olan üstünlüğü basit ve ucuz olmasındandır. Kısa devre kafesli rotorlu motorlarda bilezikli motora oranla daha az bakır tüketilir. Böylece gerek malzeme tüketimi ve gerekse işçilik bakımından kısa devre kafesli rotoru bulunan asenkron motor rotoru, bilezikli olan asenkron motora oranla daha ucuzdur. Fakat kısa devre kafesli asenkron motorun yol alma özellikleri iyi değildir. Yol almasını kolaylaştırmak için yüksek çubuklu veya çift kafesli olarak yapılırlar. Bugün 250 kW gücüne kadar kısa devre kafesleri Al’dan yapılmış asenkron motorlar vardır.. Sincap kafesli rotor Bilezikli asenkron motorun rotorunda, aynı statorunda olduğu gibi üç fazlı alternatif akım sargısı vardır. Rotor sargı uçlarının bir tarafı bileziklere bağlanır, diğer tarafı kısa devre edilerek üç fazlı sargının yıldız noktasını oluşturur. Bilezikler üzerindeki fırça sistemi ile rotor alternatif gerilim kaynağından ayrıca beslenir. Bugün 33,25 kW gücünde stator sargısı 7800 V’luk, rotoru bilezikli üç fazlı asenkron motorlar imal edilmektedir.. 9.

m ri. co tla. Bilezikli rotor. m de r. sn o. Motor Bağlantıları AC motorlar kullanım isteğine göre şebekeye değişik şekillerde bağlanabilir. Yıldız ve Üçgen Bağlantı R fazı için; giriş ucu: U çıkış ucu: X S fazı için; giriş ucu: V çıkış ucu: Y T fazı için; giriş ucu: W çıkış ucu: Z Tork Hızı ve Beygir (Hp) Gücü İçin Değişik kalkınma akımı ve çalışma gücü için motorlar yıldız veya üçgen çalıştırılır.. .e e. 1.Yıldız Bağlı Motorlar Bobinlerin giriş uçlarına (U,V,W) üç faz uygulanıp, bobin çıkış uçları (X,Y,Z) kısa devre edilirse bu bağlantıya Yıldız Bağlantı denir. [λ]: Yıldız bağlantıda sargılar arasında 1200’lik faz farkı olduğundan hat gerilimi faz geriliminin 3 katıdır. Faz akımı ise hat akımına eşittir. Uh = 3 .Uf Ih = If. w. w. w. Yıldız bağlı olarak çalıştırılan motorlar kalkınma anında şebekeden daha düşük akım çeker. Devir sayısı aynı olmasına rağmen çalışma gücü üçgen bağlı motora göre zayıftır. AC üç fazlı motorlar doğrudan yıldız çalıştırılabilir. Şekilde üç faz bobinleri ve yıldız bağlı bobinler görülmektedir.. 10.

m ri. co tla sn o. Üç faz bobinleri ve yıldız bağlantı. w. w. w. .e e. m de r. Köprü atılan üç uç yıldız bağlı olup, diğer üç uca şebekeden R-S-T fazları bağlanır.. Üç fazlı AC motor klemens kutusu (a), yıldız bağlantı şekli (b). 2.Üçgen Bağlı Motorlar Üçgen bağlantıda birinci fazın çıkış ucu ikinci fazın giriş ucu ile ikinci fazın çıkış ucu üçüncü fazın giriş ucu ile üçüncü fazın çıkış ucu birinci fazın giriş ucu ile bağlanır. Hat akımı faz akımının 3 katıdır. Faz gerilimi ise hat gerilimine eşittir. Ih = 3 .If Uh = Uf Üçgen bağlı motorlar kalkınma anında şebekeden yüksek akım çeker. Üçgen bağlı motorların çalışma güçleri yıldız bağlantıya göre daha yüksektir. 4 kW’tan büyük güçlü motorların doğrudan üçgen çalıştırılmaları sakıncalıdır. Büyük güçlü motorlar yıldız olarak kalkındırılıp ardından üçgene geçirilir. Şekilde üç faz bobinleri ve üçgen bağlı bobinler görülmektedir.. 11.

m ri. co tla sn o. .e e. m de r. Üç faz bobinleri ve üçgen bağlantı. Üç fazlı AC motor klemens kutusu (a),Üçgen bağlantı şekli (b) ve (c). w. w. w. Asenkron makinalar bir, iki ve üç fazlı olarak yapılırlar. Pratikte en fazla bir ve üç fazlı motorlar kullanılır. Bir kaç wattan 35.000 kW’a kadar güçte imal edilen asenkron motorlarda küçük güçlerde stator sargı gerilimi olarak 110 ~ 380 V alınırken, büyük güçlerde sargı geriliminde 15000 V’a kadar çıkılmaktadır. Statorundan beslenen motorlarda stator sargısı şebekeden akım çeker. Sargının çok fazlı olması durumunda döner alan meydana gelir. Bu bakımdan bu makinaya döner alan makinası denir. Burada döndürme momenti döner alan ile sargıda döner alanı indükleyen akımlar tarafından üretildiğinden, bu makinalara endüksiyon makinaları da denir. Endüksiyon makinasında rotor döndürülmeyip durdurulacak olursa, döner alan makinaları transformatör olarak çalışır. Mil tutulmayıp serbest bırakılacak olursa, motor olarak senkron altında bir hızla çalışır ve bu nedenle asenkron motor adı da verilir.. 12.

tla. ri. co. m. Senkron hız üzerinde uyartıldığında endüksiyon makinası asenkron generatör olarak şebekeye enerji verir. Döner alana ters yönde uyartıldığında rotor sargısında şebeke frekansı üstünde frekanslarda gerilim üretme imkanı vardır. Gerek statorda ve gerekse rotorda alternatif alanlar söz konusu olduğundan Foucault kayıplarını küçültmek için dinamo saçından yapılırlar. Mıknatıslanma akımını küçük tutmak için stator ile rotor arasındaki hava aralığı çok küçüktür. Her endüksiyon makinasında histerisizden dolayı bir histerezis momenti meydana gelir ve senkron altında motor, senkron üstünde de generatör etkisi yapar. Şayet bir motorda döndürme momentini yalnız histerisiz kuvvetleri meydana getiriyorsa, böyle bir motora histerisiz motoru denir. Böyle bir motorun rotorunda sargı bulunmaz. Histerisiz motorları asenkron olarak yol alıp işletmede senkron olarak çalışmalarına devam ettiklerinden, senkron motor olarak da kabul edilebilirler.. sn o. ASENKRON MOTORUN ÇALIŞMA PRENSİBİ. w. w. w. .e e. m de r. A- ALÜMİNYUM DİSKİN DÖNDÜRÜLMESİ. U mıknatısı ile Alüminyum diskin döndürülmesi Bir eksen etrafında serbestçe dönebilen Al bir disk ve U mıknatısını aynı mile serbestçe dönebilecek ve Al diske sürtmeyecek şekilde yerleştirelim.. 13.

m. ri. co. a) U şeklindeki mıknatısı saat ibresi yönünde döndürelim: Bu durumda mıknatısın N ve S kutuplarındaki manyetik kuvvet çizgileri Al diski keseceğinden, Al diskte fuko akımları indüklenir. Manyetik alan içinde bulunan bu fuko akımları itileceklerinden disk mıknatısın döndürüldüğü yönde dönmeye başlar. b) U şeklindeki mıknatısı hareket ettirmeyelim: Bu durumda N ve S kutuplarının manyetik kuvvet çizgileri Al diski kesmediklerinden fuko akımları indüklenmez, dolayısıyla disk de dönmez.. m de r. sn o. tla. c) Diskin devri mıknatısın devrine eşit olsun: Bu durumda disk ile mıknatıs beraber dönüyor demektir. Mıknatısın manyetik kuvvet çizgileri Al diski kesmez, fuko akımları da meydana gelmez. O halde, diskin devri hiçbir zaman mıknatısın devrine eşit olmaz. Al disk mıknatısın döndürüldüğü yönde ve ondan daha düşük devirle döner. U mıknatısının kutuplarının meydana getirdiği manyetik kuvvet çizgilerinin diski kesme hızı, bu iki devir arasındaki fark kadardır. Diskin devri mıknatısın devrine eşit olduğunda Al diskte fuko akımları indüklenmeyeceğinden, diski döndüren kuvvet ortadan kalkar ve diskin devri düşer. Disk devrinin düşmesi mıknatısın kuvvet çizgilerinin diski kesmesine neden olur, diskte fuko akımları indüklenerek bir döndürme momenti meydana gelir ve disk dönmesi devam eder.. w. w. w. .e e. B – KISA DEVRELİ ROTORUN DÖNDÜRÜLMESİ N S daimi mıknatıs kutuplarının ortasına kısa devreli bir rotor yerleştirerek, kutupların bulunduğu gövdeyi bir motorun kasnağına bağlayalım. Kasnaktan alınan hareketle N S kutuplarının bağlandığı gövde döndürülünce, kısa devreli rotorunda aynı yönde dönmeye başladığı görülür.. a) Kutuplar dönmediği zaman, N kutbundan çıkan manyetik kuvvet çizgileri rotordan geçerek S kutbuna gelirler ve iki kola ayrılarak demir gövde üzerinden N kutbuna dönerler. Manyetik kuvvet çizgilerinin sayısında bir değişme olmadığı ve rotordaki kısa devre çubuklarını kesmedikleri için rotor çubuklarında bir e.m.k indüklenmez. b) Kutupları saat ibresi yönünde n devri ile döndürdüğümüz zaman, N kutbundan S kutbuna giden manyetik kuvvet çizgileri, duran rotorun kısa devre çubuklarını keser ve çubuklarda. 14.

sn o. tla. ri. co. m. e.m.k’ler indüklenir. Bakır veya Alüminyum çubuklar rotorun iki tarafındaki bakır veya alüminyum halkalarla kısa devre edilmiş oldukları için çubuklardan endüksiyon akımları geçer. Rotorun N S kutuplarının döndüğü yönde dönmesi, iki şekilde açıklanabilir.. m de r. N S daimi mıknatıs kutupları ile kısa devreli rotorun döndürülmesi. w. w. w. .e e.  Manyetik alan içinde bulunan rotor çubuklarından endüksiyon akımı geçince,her bir çubuk manyetik alanın dışına doğru itileceklerdir.Şekilde görüldüğü gibi N kutbunun altındaki çubuklarda akımın yönü (-), S kutbunun altındaki çubuklarda ise akımın yönü (+) dır. Çubukların manyetik kuvvet çizgilerini kesme yönüne göre, sağ el kaidesi ile çubuklardan geçen akımların yönleri bulunur. Manyetik alan içinde bulunan bir iletkenden akım geçtiğinde iletkenin itiliş yönü, sol el kaidesi ile bulunur. Buna göre N kutbunun altındaki çubuklar sağ tarafa, S kutbunun altındaki çubuklar sol tarafa doğru itilirler. Meydana gelen kuvvet çiftinin etkisi ile rotor saat ibresi yönünde dönmeye başlar.  Rotor çubuklarından geçen endüksiyon akımları rotorda, şekilde görüldüğü gibi, Nr ve Sr kutuplarını meydana getirirler. Dönen N S kutuplarının etkisi (Benzer kutuplar birbirine iter, zıt kutuplar birbirini çeker) ile rotor saat ibresi yönünde dönmeye başlar. c) Rotor dönmeye başladığında, N S kutupları manyetik akısının rotor çubuklarını kesme hızı da azalacağından rotor çubuklarında indüklenen e.m.k’ler ve dolayısıyla çubuklardan geçen endüksiyon akımları azalır. Rotoru döndüren döndürme momenti zayıflar. Rotorun devri dönen N S kutuplarının devrine eşit olduğu zaman, rotor çubukları manyetik kuvvet çizgileri tarafından kesilmez ve rotor çubuklarında e.m.k’ler indüklenmez, çubuklardan endüksiyon akımları geçmez. Kısa devre çubuklarından akım geçmeyince manyetik alan tarafından itilmezler. Rotoru döndüren moment ortadan kalkınca, N S kutupları ile birlikte aynı devirde dönmekte olan rotorun devri azalır, yani rotor geri kalır. Bu anda rotor çubukları yeniden manyetik kuvvet çizgileri tarafından kesilmeye başlar, çubuklarda e.m.k’ler indüklenir, indüksiyon akımları geçer. Rotor manyetik alan meydana getirir ve dönen N S kutuplarının döndüğü yönde dönmesine devam eder. Hiç bir zaman rotorun devir sayısı N S kutuplarının devir sayısına eşit olmaz.. 15.

sn o. tla. ri. co. m. ÜÇ FAZLI ALTERNATİF AKIMLARIN MEYDANA GETİRDİĞİ ALAN. 3 fazlı Alternatif Akımın değişim eğrisi. w. w. w. .e e. m de r. Simetrik üç fazlı bir sargıda, her fazdaki bobin sayısı ve bobinlerin sarım sayıları eşitse bütün fazların empedansları da eşittir. Üç fazlı asenkron motorun statoruna birbirinden 1200 lik faz farklı 3 faz sargısı yerleştirelim. En basit bir statorda her biri bir faza ait olmak üzere 3 tane bobin bulunur. Bir stator en az iki kutuplu olarak sarılabilir. Şekilde görülen 2P = 2 kutuplu, 3 bobinli, 6 oluklu statorda, bir bobinin bir kenarı N, diğer kenarı da S kutbunun altına gelecek şekilde yerleştirilir. Bobinin iki kenarı arasında 1800’lik faz farkı vardır.. Birinci faz bobininin başlangıç ucu U, son ucu X, ikinci faz bobininin başlangıç ucu V,son ucu Y ve üçüncü faz bobininin başlangıç ucu W, son ucu da Z ile gösterilmiştir. Faz bobinlerinin başlangıç uçları U,V,W arasında 1200, son uçları X,Y,Z arasında da 1200lik faz farkı vardır.. 16.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. Üç fazlı alternatif akımın R S T fazları statordaki üç fazlı sargılara uygulandığında statorun faz bobinlerinden geçen R S T faz akımlarının meydana getirdiği manyetik akıları inceleyelim.. 17.

18. m de r. .e e. w. w. w. ri. co. tla. sn o. m.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. R S T faz akımları aralarında 120’şer derecelik faz farkı olan sinüzoidal akımlardır. Statorun 1.faz bobininden R, 2.faz bobininden S ve 3.faz bobininden T fazının akımı geçer. Çeşitli anlarda faz bobinlerinden geçen akımların meydana getirdikleri manyetik alanların yönlerini ve kutuplarını bulalım. Üç fazlı alternatif akımın değişim eğrileri üzerinde işaretlenen 1 anında, R ve T fazlarındaki akımların yönleri (+), S fazının akım yönü (-) dir. Buna göre R ve T fazlarının akım yönleri giriş ve S fazının akım yönü çıkış olarak işaretlenir. Bobin kenarlarından geçen akımların meydana getirecekleri manyetik alanlar Sağ El veya Tirbuşon Kuralı ile bulunarak N ve S kutupların yerleri tespit edilir. 2 anında, R fazının akım yönü (+), S ve T fazlarındaki akımların yönleri (-) dir. Buna göre R fazının akım yönü giriş, S ve T fazlarının akım yönleri çıkış olarak işaretlenir. Daha sonra meydana gelen manyetik alanların yönleri bulunarak N ve S kutupların yerleri tespit edilir. 1. ve 2. şekiller karşılaştırıldığında N ve S kutuplarının saat ibresi yönünde 600 döndükleri görülür. Dikkat edilirse statorda bir dönme olmamıştır, stator sabittir. 3- 4- 5 ve 6 anlarında da aynı şekilde R S T fazlarındaki akımların yönlerine göre, her üç faz bobininin kenarlarından geçen akımların yönleri de işaretlenerek, meydana gelen manyetik alanların yönleri bulunur ve N-S kutuplarının yerleri tespit edilir.6 anından sonra gelen 7 anı 1 anı ile aynıdır. Bu şekiller incelendiğinde, N-S kutuplarının saat ibresi yönünde döndüğü görülür. Döner alan: Asenkron motorlarda stator sargılarına uygulanan üç fazlı akımın meydana getirdiği alana döner alan denir. Üç fazlı alternatif akımdaki 1 periyotluk değişme N-S kutuplarının bir devir yapmasına neden olur. Alternatif akımın frekansı 50 Hz ise, saniyede 50 periyotluk bir değişme yapar. Dolayısıyla statordaki faz bobinlerinin meydana getirdiği N-S kutupları da saniyede 50 devirle döner, bu da dakikada 3000 devir demektir. 3 fazlı bir statora üç fazlı alternatif akım uygulandığında, sargılardan geçen akımların meydana getirdiği döner manyetik alanın devir sayısı alternatif akımın frekansı ile doğru orantılıdır. İki kutuplu (2P= 2) bir statorda döner alanın saniyedeki devir sayısı alternatif akımın frekansına eşittir. 3 fazlı, 4 kutuplu (2P= 4) bir statorda döner alanın devir sayısı, 2 kutuplu (2P= 2) statordaki döner alan devir sayısının yarısına eşittir. 4 kutuplu (2P= 4) bir statorda N-S-N-S olarak 4 kutup meydana gelir. Bu statorda N kutbu ile S kutbu arasındaki elektriksel derece 1800 olduğu halde, mekanik (geometrik) derece 900dir. N kutbu ile N kutbu arasındaki elektriksel derece 3600dir. Bir çift kutbun elektriksel derecesi 3600 olduğuna göre, 4 kutuplu (2P = 4) bir statordaki elektriksel derece (360x2) dir. Statora uygulanan alternatif akımdaki 1 periyotluk (3600’lik) değişme, döner alanın da 360 elektrik derecelik dönmesine (yarım devir) neden olur. Döner alanın devir sayısı kutup sayısı ile ters orantılıdır. Döner alanın devir sayısı; 120. f 60. f ns= = (d/d) 2P P f = Frekans 2P = Tek kutup sayısı (Toplam kutup sayısı) P = Çift kutup sayısı ns = döner alanın dakikadaki devir sayısı Döner alanın devir sayısına Senkron Devir de denir.. 19.

m. Üç fazlı asenkron motorda, motorun dönüş yönünü değiştirmek için döner alan yönünün değiştirilmesi gerekir. Bunun için de iki fazın yerleri değiştirilir.. sn o. tla. ri. co. DÖNER ALANIN ŞİDDETİ Statordaki oluklara yerleştirilmiş olan 3 fazlı sargılardan üç fazlı alternatif akım geçirildiğinde meydana gelen döner alanın manyetik kuvvet çizgileri (manyetik akı), faz bobinlerinin ayrı ayrı meydana getirdikleri manyetik akıların toplamına eşittir.. Üç fazlı,2 kutuplu,3 bobinli stator. w. w. w. .e e. m de r. Üç fazlı, iki kutuplu (2P= 2), 6 oluklu statorun faz bobinlerinin U,V,W uçlarına üç fazlı alternatif akımın R S T fazlarını uygulayalım. Üç fazlı alternatif akımın değişim eğrileri üzerinde işaretlenen ( 2 ) anında R fazının akım yönü (+), akım şiddeti ise maksimumdur. S ve T fazlarının akım yönleri (-), akımların şiddeti ise maksimum değerin yarısıdır.. Manyetik akı vektörlerinin toplanması. 1. faz bobini (U - X) den geçen akımın yönünü ve meydana getirdiği maksimum manyetik akının (Φm) yönünü işaretleyelim. Bobin kendi ekseninde Φm akısını meydana getirir. 2. faz bobini (V – Y) den ve 3. faz bobini (W - Z) den geçen akımın yönünü ve meydana getirdikleri manyetik akıların yönlerini sağ el kuralına göre işaretleyelim. 2. ve 3. faz bobinlerinden geçen akımlar maksimum değerin yarısına eşit olduğu için, meydana getirdikleri manyetik akılarda maksimum  akının yarısına ( m ) eşit olur. 2 (2) anında bobinlerden geçen akımların meydana getirdikleri manyetik akıların vektörlerinin toplamı, statorun meydana getirdiği toplam (bileşke) akıyı verir.. 20.

m ri. co. sn o. tla. Aralarında 600 faz farkı olan üç vektörün toplamı;   1 Φt = Φm + 2. m . Cos 600 = Φm + 2. m . 2 2 2  3 Φt = Φm + m = . Φm 2 2 3 Buna göre döner manyetik akı . Φm değerindedir. 2. m de r. Toplam manyetik akının bulunması. 3, 4, 5 ve 6 anlarında da stator faz bobinlerinin meydana getirdiği manyetik akıların toplamı 3 . Φm değerindedir. 2 Statordaki üç fazlı sargıdan geçen üç fazlı alternatif akımların meydana getirdiği manyetik 3 akıların toplamı, şiddeti . Φm olan döner alandır. 2. w. w. w. .e e. ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORUN ÇALIŞMA PRENSİBİ Üç fazlı AC makinalarda üretilen üç fazlı gerilim, endüstride R S T (L1-L2-L3) olarak bilinir. R S T gerilimleri, aralarında 120’şer derece faz farkı bulunan gerilimlerdir Üç fazlı gerilim generatörlerde üretilir. Generatör bobinleri içerde yıldız bağlanırken dışarıya üç uç alınır. Yıldız noktasında gerilim sıfırdır. Bu noktadan nötr hattı alınır. Üç fazın da gerilimleri eşittir. Generatör fiziki yapısı gereği üç faz sinüs eğrisi şeklinde ortaya çıkar. Üç fazlı makinelerde nötr hattı kullanılmaz. Üç faz, kendi aralarında sıra ile nötr görevi görür. Zaman eğrisi akımın yön değişim noktasıdır. Zaman eğrisinin altında ve üstünde akım yönleri farklıdır. Üç faz gerilimde her fazın değeri ayrı olmak üzere, zamanla artı ve eksi maksimum değerleri arasında değişim gösterir. İndüksiyon prensibi: "Dönen bir manyetik alan içerisinde bulunan iletkenlerde gerilim indüklenir." "Dönen bir manyetik alan içerisinde bulunan iletkenlerden bir akım geçirilirse, iletkenler manyetik alan tarafından itilirler.". 21.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. Asenkron motorların çalışması şu üç prensibe dayanır: 1- Alternatif akımın uygulandığı stator sargılarında dönen bir manyetik alan olmalıdır. 2- Manyetik alan içerisinde bulunan bir iletkenden akım geçirilirse o iletken, manyetik alanın dışına itilir. 3- Aynı adlı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker. Döner manyetik alanın meydana gelmesi için birbirinden faz farklı en az 2 tane manyetik alana ihtiyaç vardır. Bunun için üç fazlı motorlarda: a) Üç fazlı stator sargıları stator oyuklarına, birbirinden 1200’lik elektriksel açı farkıyla yerleştirilir. b) Üç fazlı stator sargılarına, aralarında 1200 faz farkı olan alternatif gerilim uygulanmalıdır. Döner manyetik alan içerisinde bulunan iletkende bir emk indüklenir. İletkenin iki ucu kısa devre edilirse, iletkenden kısa devre akımı geçer. Geçen bu akımdan dolayı iletken, manyetik alanın dışına doğru itilir. Döner manyetik alan içerisine iletken yerine, iki ucundan yataklanmış mil üzerine sarılı bobin koyarsak, bobinlerin iki ucu kısa devre edildiğinden mil, döner manyetik alan yönünde dönmeye başlar.. Asenkron motor transformatörün en genel halidir. Motor dönmez durumda iken stator ve rotor sargıları bir transformatör gibi çalışır. Şöyle ki, transformatörde yalnız gerilim, akım ve faz sayısı transformasyona uğrarken, asenkron makinada bunlara ilave olarak frekans ve enerji şekli de transformasyona uğrar. Bu bakımdan asenkron makinanın e.m.k denklemleri yazılıp akım için çözülecek olursa, transformatör ile aynı olan bir eşdeğer devre elde edilir. Elde edilen eşdeğer devrelerden birçok problemlerin çözülmesi ile daire diyagramının çizilmesinde yararlanılır. Rotorda ortaya çıkan akım Lenz kuralına göre kendisini oluşturan nedeni yok etmek isteyecek ve bu akım rotoru stator döner alanı yönünde çevirecek şekilde akacaktır. Rotorun dönme hızı arttıkça stator döner alanı - manyetik akısının, rotor sargılarını tarama hızı gitgide azalacaktır. Endüksiyon motorlarında rotor devir sayısının artması rotorda indüklenen gerilimi ve bu gerilimin frekansını düşürür.. 22.

m. Asenkron motorlar transformatörler gibi indükleme esnasına göre çalıştığından Endüksiyon Motoru da denir. Transformatörler statik, motorlar ise dinamiktir.. w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. Bir rotorun dönebilmesi için, 1- Rotor iletkenlerinden bir akım geçmesi, 2- Rotor iletkenlerinin dönen bir manyetik alan içinde bulunması gerekir. Asenkron motorda stator ile rotor arasında hiç bir elektriksel bağlantı yoktur. Rotor dışarıdan bir kaynak tarafından beslenmez. Stator da dışarıdan döndürülmez, daimi mıknatıs da yapılamaz. Asenkron motorlarda dönen daimi mıknatısın görevini, stator sargılarına uygulanan üç fazlı alternatif akımın meydana getirdiği döner alan yapar. Asenkron motorlarda rotor sürtünmelerden dolayı senkron hızla dönemez. Senkron makinede ise akım ikazla dışarıdan verilerek sürtünme momenti yenilmektedir. Kısa devre rotorlu asenkron motorların normal çalışmasında rotor çubuklarında 10 V civarında gerilim indüklenir. Bu nedenle çubuklar saç paketlerinden yalıtılmaz. Asenkron motorun çalışması sırasında kayma ve rotor frekansı küçük olduğundan rotor akımı da küçüktür. Çubukların kısa devre edilmesinde bir sakınca yoktur. Rotor çubukları kısa devre edilmeyip dirençler üzerinden bağlanacak olursa motor gereksiz yere yüklenmiş olacağından mekanik yüklenmesi azalır ve verim düşer. Üç fazlı kısa devre kafesli bir asenkron motorun statorundaki üç fazlı sargıyı alternatif akım şebekesinden beslediğimizde, iletken kesitleri ve sarım uzunlukları aynı olan bu sargılardan dengeli üç fazlı akımlar geçer. Bu akımlar stator sargısında bir döner alan (N-S kutupları) meydana getirirler. Bu döner alan senkron devirle döner. Stator sabit olduğu halde dönen N-S kutupları ortadaki kısa devreli rotorun çubuklarını keserek çubuklarda e.m.k’ler indükler (e = B.l.v).Kapalı bir devre oluşturan rotor iletkenlerinden akım geçer ve rotorda N-S kutupları oluşur. Rotorun kutupları döner alan kutuplarından etkilenerek (itme-çekme şeklinde) dönmeye başlar İçinden akım geçen iletkenler bir alan içinde olduklarından Biot – Savart Kanununa göre, bunlara kuvvet etkir ve rotor dönmeye başlar. Bu endüksiyon akımları rotoru stator döner alan yönünde uyarıp, rotor devir sayısını stator döner alan devir sayısına yaklaştırmaya çalışan döndürme momentleri meydana getirirler. Rotor döner alan yönünde ve ondan daha düşük devirle döner. Rotor hızı hiçbir zaman stator döner alanı hızına çıkamaz. Döner alanın devir sayısı ile rotor devir sayısı arasındaki farka rotorun kayması denir. Diğer bir ifade ile, rotor devrinin senkron devirden geri kalmasına kayma denir. n  nr S= s .100 ns Herhangi bir şekilde teorik olarak rotor hızının stator döner alanı hızına çıkacağı düşünülürse, rotora göre döner alan hızı sıfır olacağından, rotor sargısında gerilim indüklenemez ve böylece rotoru döner alan yönünde uyaracak döndürme momenti oluşmaz. Motorun miline büyük bir fren momenti uygulandığında, rotor yavaşlar yani kayma büyür. Kaymanın büyümesiyle rotor sayısında indüklenen gerilim ve dolayısıyla kısa devre kafesindeki iletkenlerden geçen akımlar da o oranda artar. Akımın artması rotorda indüklenen döndürme momentinin artmasını sağlar. Bu artış ancak belirli bir değere kadar devam eder, bunun üstüne çıkılmak istenirse motor durur. Bu sınır döndürme momentine devrilme momenti denir. Asenkron motorun çalışma prensibini üç fazlı, 2 kutuplu bir asenkron motorda inceleyelim. Asenkron motora şebekenin R S T faz e.m.k’lerini uyguladığımızda, statordaki sargılardan geçen alternatif akımlar, dönen N- S kutuplarını meydana getirirler. Stator sabit olduğu halde dönen. 23.

sn o. tla. ri. co. m. N- S kutupları ortadaki kısa devreli rotorun çubuklarını keser, bu çubuklarda e.m.k’ler indüklenir ve bu çubuklardan indüksiyon akımları geçer. Şekilde herhangi bir anda stator sargılarından geçen akımlar ve meydana gelen N- S kutuplarının yerleri görülmektedir.. Üç fazla 2 kutuplu asenkron motor.. w. w. w. .e e. m de r. Döner alan (N- S kutupları) saat ibresi yönünde döndüğüne göre, rotor çubuklarından geçen indüksiyon akımlarının yönleri Sağ El Kuralı ile bulunur. Bu akımlar rotorun N- S kutuplarını meydana getirirler. Dönen stator kutupları rotorun kutuplarını etkileyerek (Benzer kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker) rotoru saat ibresi yönünde döndürürler. Üç fazlı alternatif akımın frekansı ile doğru orantılı olarak saat ibresi yönünde dönen stator kutuplarının, rotor çubuklarında indüklediği akımların yönleri, N kutbunun altındaki çubuklarda , S kutbunun altındaki kutuplarda olduğu görülür. Manyetik alan içinde bulunan bir iletkenden akım geçince, iletken manyetik alanın dışına doğru itilir. İletkenin itilme yönü Sol El Kuralı ile bulunur. Sol El, manyetik kuvvet çizgileri avuç içine girecek ve iletkenden geçen akımın yönünü parmaklar gösterecek şekilde tutulduğunda, başparmak iletkenin hareket yönünü gösterir. Buna göre, N kutbunun altındaki rotor çubukları bir yöne, S kutbunun altındaki rotor çubukları da diğer yöne doğru itilirler. Bu itme kuvvetlerinin meydana getirdiği döndürme momenti rotoru saat ibresi yönünde, yani döner alanın yönünde döndürür. Rotor devri arttıkça, döner alanın rotor çubuklarını kesmesi azalacağından rotor çubuklarında indüklenen e.m.k’ler ve kısa devre çubuklarından geçen indüksiyon akımları azalır. Dolayısıyla rotoru döndüren moment azalır. Rotorun devir sayısında artış olmaz. Motor boşta çalışırken rotor devri senkron devre yaklaşır. PROBLEMLER 1- 2P=2 kutuplu statora üç fazlı,50 Hz’li e.m.k uygulandığında döner alanın devir sayısını hesaplayınız. 2- 60 Hz’li, üç fazlı alternatif akım iki kutuplu, üç fazlı statora uygulandığında senkron devir sayısını hesaplayınız. 3- Üç fazlı, 50 Hz’li şebekede çalışan asenkron motorun senkron devri 1000 d/d olduğuna göre statoru kaç kutuplu olarak sarılmıştır?. 24.

sn o. tla. ri. co. m. 4- Üç fazlı, 50 Hz’li, 4 kutuplu asenkron motor tam yük altında % 5 kayma ile çalıştığına göre senkron devir sayısını ve rotorun devrini hesaplayınız. 5- Döner alan devir sayısı 750 d/d olan üç fazlı,50 Hz’li asenkron motorun kutup sayısını hesaplayınız. 6- Tam yük altında % 5 kayma ile çalışan asenkron motor 950 d/d ile döndüğüne göre kaç kutuplu olarak sarılmıştır? 7- Üç fazlı, 2P= 8 kutuplu statora 50 Hz’li üç fazlı alternatif akım uygulandığında döner alan kaç devirle döner? 8- Yük altında 60 Hz’li şebekede çalışan asenkron motorun devir sayısı 1710 d/d dır. Kayma % 5 olduğuna göre senkron devri ve kutup sayısını hesaplayınız. 9- Tam yük altında % 4 kayma ile çalışan asenkron motor 50 Hz’li şebekede 2880 d/d ile dönüyor. Döner alan devir sayısını ve motorun kutup sayısını hesaplayınız. 10- Boşta 980 d/d ile dönen 2P= 6 kutuplu,3 fazlı,50 Hz’li asenkron motorun; a) Boştaki rotor frekansını, b) Motor tam yük altında % 5 kayma ile çalıştığına göre rotor devrini, rotor frekansını ve rotor döner alanının devrini hesaplayınız.. .e e. m de r. STATOR VE ROTOR SARGILARINDA ENDÜKLENEN E.M.K’LERİN HESAPLANMASI Üç fazlı stator sargılarına şebekeden üç fazlı sinüzoidal e.m.k’ler uygulandığında sargılardan geçen üç fazlı sinüzoidal akımlar döner manyetik alan meydana getirirler. Döner manyetik alanın hava aralığındaki dağılışı sinüzoidaldir. Herhangi bir iletken 1sn’de 108 maxwell’lik (1 weber’lik) akıyı keserse, iletkende indüklenen e.m.k’in ortalama değeri 1V’dur. Stator oluğundaki bir iletkende indüklenen e.m.k; Döner alanın bir devrinde stator oluğundaki iletkenin kestiği manyetik akı = 2P.Φ (maxwell) n İletkenin 1 sn’de kestiği akı = 2P. Φ. s (max/sn) 60 İletkende indüklenen e.m.k.’in ortalama değeri;. w. w. w. Eort = ns =. 2 P..n s (V) 60.10 8. 60. f (d/d) P. Eort =. 2 P. 60. f 2. f . . = = 2.f.Φ.10-8 (V) 8 8 P 60.10 10. İletkende indüklenen e.m.k’in etkin (efektif) değerini bulmak için ortalama değer, sinüzoidal e.m.k.’lerin şekil faktörü olan 1,11 ile çarpılır. E eff =1,11.E ort Stator oluğundaki bir iletkende indüklenen e.m.k’nın etkin değeri; E = 2,22.f.Φ.10-8 (V) Φ = Bir kutbun hava aralığında meydana getirdiği manyetik akı (sinüzoidal akı). 25.

ri. co. m. Stator oluklarına tam adımlı olarak yerleştirilen bir sarımlı bobinde indüklenen e.m.k’nin etkin değeri, bir iletkende indüklenen e.m.k’nin 2 katına eşittir. Bir sarımlı bobinde indüklenen e.m.k; E = 4,44.f.Φ.10-8 (V) Sarım sayısı N olan bir bobinde indüklenen e.m.k’nin etkin değeri; E = 4,44.f.Φ.N.10-8 (V) N sarımlı bobindeki iletken sayısı,. tla. Z = 2N E = 2,22.f.Φ.Z.10-8 (V) E faz = 2,22. f.Φ.Zf.10-8 (V). sn o. Statorda bir faza ait seri bağlı iletkenlerin sayısı Zf olduğuna göre, faz e.m.k’i; Statorda bir faza ait seri bağlı sarım sayısı Nf olduğuna göre, faz e.m.k’i; E faz = 4,44. f.Φ.Nf.10-8 (V). Bir kutbun akısı Φ weber birimiyle verilmişse 10-8 kullanılmaz.. m de r. E faz = 4,44. f.Φ.Nf (V) = 2,22. f.Φ.Zf (V). w. w. w. .e e. Şebeke frekansı f olan U gerilimini asenkron makinanın stator sargılarına uyguladığımızda, 60. f makinada meydana gelen faydalı manyetik akı (Φ), ns = (d/d) devrinde dönerken stator P sargılarında E e.m.k’ini indükler. Döner alanın indüklediği bu üç fazlı e.m.k’lere zıt e.m.k’ler denir. Bu e.m.k’ler faz sargılarına uygulanan şebekenin R S T faz e.m.k’lerine zıt yöndedir. Aynı sargının X1k kaçak reaktansı ve R1 omik direncinden dolayı endüktif ve omik gerilim düşümleri meydana gelecektir. Asenkron motorun stator sargılarına uygulanan üç fazlı şebekenin birinci fazının e.m.k’i, birinci faz sargısında indüklenen zıt e.m.k‘i ile bu sargının empedansından dolayı düşen gerilimin toplamına eşittir. U = E + I.( R+ j X ) Z=R+jX U = E + I.Z (V) İkinci ve üçüncü fazlar içinde aynı şeyler geçerlidir. Motorun şebekeden çektiği faz akımı, U E I= (A) Z Boşta çalışan bir asenkron motorun faz sargısında indüklenen zıt e.m.k, uygulanan şebeke gerilimine eşit kabul edilebilir. ( U = E ) Hava aralığındaki toplam manyetik akı; Φt =  .D.L.B (max) Döner alanın bir kutbunun manyetik akısı;   .D.L.B Φ= t = (max / kutup) 2P 2P. 26.

m. P.n s (Hz) 60 B =Stator ve rotor arasında bulunan hava aralığındaki manyetik akının ortalama yoğunluğu (max / cm2) D = Stator çapı (cm) L = Statorun boyu (cm) P.n s  .D.L.B E faz = 4,44. . . Nf.10-8 (V) 2P 60 2,22 E faz = .  .D.L. B.Nf. ns.10-8 (V) 60 2,22 .Φt.Nf.ns.10-8 (V) E faz = 60 1,11 E faz = . Φt. Zf. ns.10-8 (V) 60 Asenkron motorlarda hava aralığındaki ortalama manyetik akı yoğunluğu 3000 ~ 6000 gauss (max / cm2) arasında değişir. Stator oluklarına yerleştirilen üç fazlı bobinlerin adımları kutup adımına eşitse, bu bobinlere Tam Adımlı Bobinler denir. Bu bobinlerin her birinde indüklenen zıt e.m.k’ler en büyük değerde olur. Bobinlerin adımları kısaltılırsa her bobinde indüklenen zıt e.m.k’ler de küçülür. Bir kutbun altında bir faza ait oluk sayısı bir olan sarımlara Dağıtılmamış Bobinler denir. Statorun oluk sayısı arttırıldığında, bir kutbun altında bir faza ait oluk sayısı 2, 3, 4…olursa, bir faza ait bobin 2, 3, 4, …bobine dağıtılır. Dağıtılmış 2 veya 3 bobinden meydana gelen bobin grubunun gerilimi, dağılmamış bobin geriliminden daha küçüktür. O halde, asenkron motorun statorunun her faz sargısında indüklenen zıt e.m.k’ler, statora yerleştirilen bobinlerin adımlarına ve bobinlerin dağılışlarına bağlı olarak normal değerinden daha küçük olur. Her faz sargısında indüklenen zıt e.m.k’inin gerçek değerini bulmak için adım ve dağıtım katsayılarını da hesaba katmak gerekir. E f = 2,22. f. Φ. Zf. ka. kd.10-8 (V) E f = 4,44. f. Φ. Nf. ka. kd.10-8 (V) ka = Adım katsayısı kd = Dağıtım katsayısı ks = Sarım katsayısı ks = ka. kd  ka = Cos 2. w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. f=. SinC kd =. CSin. . 2. . 2 β = Bobinin tam adıma göre kısalma açısı. α = İki bitişik oluk arasındaki açı Y = Adım X = Oluk sayısı C = Bir kutbun altında bir faza ait oluk sayısı, yan yana gelen renk sayısı, bobinin dağılma sayısı. Tam adımlı sarımlarda β = 00 ve ka =1 27.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. Dağıtılmamış sarımlarda C =1 ve kd =1 X Y= 2P β = Kısaltılan adım sayısı. α 360.P α= X X (oluk /faz. kutup) C= 2 P.m Stator sargılarından geçen üç fazlı alternatif akımların meydana getirdiği döner alan, stator sargılarını keserek zıt e.m.k’ler indüklediği gibi, sargılı rotorlu asenkron motorun rotor sargılarını keserek rotor sargılarında da e.m.k’ler indükler. Rotor devresi açık ve sabit duran (dönmeyen) sargılı bir rotorun bir oluğundaki bir iletkende döner manyetik alanın indüklediği e.m.k, bu döner manyetik alanın statorun bir oluğundaki bir iletkende indüklediği e.m.k’e eşittir. Duran (kilitli) rotorun bir fazında indüklenen e.m.k; E kr = 4,44. f. Φ.Nr. kr.10-8 (V) Rotor yıldız bağlı ise bilezikler arası e.m.k (fazlar arası e.m.k), faz e.m.k’inin 3 katına eşittir. Φ = Döner alanın bir kutbunun akısı. Nr = Üç faz sargılı bir rotordaki bir faza ait sarım sayısı. kr = Rotorun sarım katsayısı. Duran rotorun sargılarında indüklenen e.m.k’in frekansı, stator sargılarından geçen şebeke akımlarının frekansına eşittir. Stator ve rotorda indüklenen faz e.m.k’lerini oranladığımızda, trafolardaki dönüştürme oranını elde ederiz. N .k 4,44. f ..N s .k s .10 8 Es = = s s =a 8 N r .k r E R 4,44. f ..N r .k r .10 Sargılı rotorlu asenkron motorun rotorunu, döner alanın yönünde diğer bir motorla döndürdüğümüzde, döner alanın rotoru kesme hızı azalır. Dolayısıyla rotorda indüklenen e.m.k ve rotor frekansı azalır. E.m.k’in ve frekansın azalması, döner alanın kesme hızındaki azalma ile doğru orantılıdır. Rotor döner alanın yönünde senkron hızla döndürülürse, döner alanın rotor sargılarını kesme hızı sıfır olur. Dolayısıyla, rotor sargılarında hiçbir e.m.k indüklenmez. (ns = nr olduğundan S = 0, fr = 0, Er = 0) Asenkron motor dururken, stator sargılarına gerilim uygulandığı anda rotor dönmeye başlamadan, kesme hızı en yüksek değerde olduğundan, gerilim ve frekans da en büyük değerini alır. Gerilim alan değişiminden dolayı değil, döner alandan dolayı meydana gelir. Rotor dururken nr = 0 olduğundan kayma en yüksek değerdedir (S = 1). Stator frekansı rotor frekansına eşit olur (fr = f). Dönüştürme oranı (a=1) ise, stator sargılarında indüklenen e.m.k ile rotor sargılarında indüklenen e.m.k birbirine eşittir. Rotor nr devri ile döner alanın yönünde döndürüldüğünde (0 < S < 1), rotor sargısında indüklenen e.m.k; n  nr Er = s .Ekr ns. 28.

m. n s  nr .100 ns Ekr = Sabit (kilitli) rotorda indüklenen faz e.m.k’i Er = Dönen rotorda indüklenen faz e.m.k’i Er = S.Ekr Dönmekte olan rotor sargısında indüklenen faz e.m.k’i, duran rotorda indüklenen faz e.m.k’inin kayma ile çarpımına eşittir. Stator sargılarından geçen alternatif akımın frekansı; P.n s f= (Hz) 60 Rotor sargılarında indüklenen e.m.k’in ve rotor akımlarının frekansı; n  nr n fr = s .P = 2 .P (Hz) 60 60 n2 = ns – nr = Rotor iletkenlerinin döner alan tarafından kesilmesi. Rotor döner alanının devir sayısı ns  nr .P n  nr fr 60 = = s =S P.n s ns f 60 fr = S.f (Hz). w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. S=. Rotor ve stator alanlarının birbirine göre rölatif hızları sıfır olur. Yani rotor ve statorun manyetik eksenleri birbiriyle senkrondur. Böylece stator ile rotor arasında tek yönlü bir kuvvet oluşacak ve bu kuvvet direnç kuvvetlerini yenerek rotorun nr devri ile dönmesini sağlayacaktır. Senkron hız altında indüklenen rotor e.m.k’i ile senkron hız üstünde indüklenen rotor e.m.k’i arasında 1800’lik faz farkı vardır.. 29.

w. m ri. co tla sn o. w. w. .e e. m de r. Üç fazlı bilezikli asenkron motorun bağlantı şeması Asenkron makinanın rotor devresine Ry omik direncini seri olarak bağlayalım. Ayrıca ısınma ile direnç değişimi ve skin effekt etkisini ihmal edelim. Bu durumda rotor devresinin toplam omik direnci; R = R 2 + Ry Bu direncin statora indirgenmiş değeri; R = R2’ + Ry’ olur. Rotorun hareketsiz (S = 1) durumundaki kaçak reaktansı X2kr =  1.L2k = 2π.f1.L2k L2k = Rotor sargısının dağılma (kaçak) endüktansı. Kaçak akı devresini genellikle havadan tamamladığından L2k yaklaşık olarak sabit kalır. Rotor döndüğünde kaçak reaktans; X2k =  2.L2k = 2π.f2.L2k X2k = 2π.f1.S.L2k = S.X2kr Kaçak reaktansın statora indirgenmiş değeri; X2k’ = S. X2kr Dönmekte olan rotorun statora indirgenmiş kaçak reaktansı, durmakta olan rotorun kaçak reaktansı ile kaymanın çarpımına eşittir.. PROBLEMLER 1- 4,5 kW, Uh = 380V, yıldız bağlı, 2870 d/d’lı, 9,1 A, η = % 85,5, Cosφ = 0.88, f = 50 Hz’li asenkron motorun stator iç çapı D = 10,4 cm, boyu L = 11,8 cm, oluk sayısı 24, manyetik akı yoğunluğu 3500 gauss dur. Boş statorun sarımı için bir oluktaki iletken sayısını; a) Adım ve dağıtım katsayılarını göz önüne almadan. b) Motora tam adımlı, tam kalıp sargı sarılacağına göre, adım ve dağıtım katsayılarını göz önüne alarak hesaplayınız. Uh = 380 V λ f = 50Hz D = 10,4 cm L = 11,8 cm. 30.

sn o. tla. ri. co. m. nr = 2870 d/d X = 24 oluk B = 3500 gauss a) nr = 2870 d/d, f = 50 Hz olduğuna göre senkron devir ns = 3000 d/d dır. O halde motor 2P = 2 kutupludur. 60. f (d/d) ns = P 60.50 60. f P= = =1 3000 ns 2P = 2   .D.L.B  .10,4.11,8.3500 Φ= t = = = 6,75.105 max/kutup 2 P 2 2P U 380 Uf = h = = 220 (V) 3 3. w. w. w. .e e. m de r. Ef = 2,22.f.Φ.Zf.10-8 (V) 380 8 .10 E f .10 8 3 Zf = = = 294 iletken/faz 2,22. f . 2,22.50.6,75.10 5 X 24 Xm = = = 8 oluk/faz m 3 Zf 294 Zx = = = 37 iletken/oluk Xm 8 Tam kalıp sargı sarıldığında, bir oluğa iki bobin kenarı geleceği için bir oluktaki iletken sayısının çift sayı olması gerekir. Bu nedenle oluktaki iletken sayısı 37 yerine 38 iletken alınır. Tam kalıp sarımda bir bobinin sarım sayısı ise; Z 38 N= = = 19 sarım 2 2 E f .10 8 220.10 8 Nf = = = 148 sarım/faz 4,44. f . 4,44.50.6,75.10 5 X 24 b) Y = = = 12 (1-13) 2P 2 360.P 360.1 α= = = 150 X 24 X 24 C= = = 4 oluk/faz. kutup 2 P.m 2 .3 Tam adımlı sarımlarda β = 00, ka =1  15 SinC Sin 4. 2 = 2 = 0,5 = 0,96 kd =  15 0,522 CSin 4 Sin 2 2 31.

=. 220.10 8 = 306 iletken/faz 2,22.50.6,75.10 5.1.0,96. ri. co. 2,22. f ..k a .k d Zf 306 Zx = = = 38,25 iletken/oluk Xm 8 Bir oluktaki iletken sayısını 40 kabul edersek, tam kalıp sargı için 20 sarımlı bobinler kullanılır.. .e e. m de r. sn o. tla. 2- 4 kW, Uh = Uf = 380 V, üçgen bağlı, 8 A, 50 Hz, 2880 d/d’lı bir asenkron motorun statoru 24 olukludur. Statorun iç çapı 91 mm, boyu 116 mm, hava aralığındaki manyetik akı yoğunluğu 4000 gauss dur. Stator (1-11) adımlı olarak sarılacağına göre statorun bir oluğundaki iletken sayısını hesaplayınız. Uh = Uf = 380 V ∆ f = 50 Hz nr = 2880 d/d D = 91 mm = 9,1 cm L = 116 mm = 11,6 cm B = 4000 gauss X = 24 oluk (1-11) nr = 2880 d/d, f = 50 Hz olduğuna göre senkron devir ns = 3000 d/d dır. O halde motor 2P = 2 kutupludur. 60. f ns = (d/d) P 60.50 60. f P= = =1 3000 ns 2P = 2 Φt = π.D.L.B = π.9,1.11,6.4000 = 1325833 max  1325833 Φ= t = = 6,63.105 max/kutup 2 2P 360.P 360.1 α= = = 150 X 24 X 24 Y= = = 12 (1-13) 2P 2 Tam adım (1-13) 12 oluk Kısa adım (1-11) 10 oluk Kısaltılan oluk sayısı = 12-10 = 2 oluk X 24 C= = = 4 oluk/faz. kutup 2 P.m 2 .3. w. w. w. m. Zf =. E f .10 8. β = Kısaltılan oluk sayısı.α = 2.15 = 300  15 SinC Sin 4. 2 = 2 = 0,5 = 0,96 kd =  15 0,522 CSin 4 Sin 2 2. 32.

m.  30 = Cos = 0,96 2 2 E f .10 8 380.10 8 Zf = = = 560 iletken/faz 2,22. f ..k a .k d 2,22.50.6.63.10 5.096.0,96 X 24 = = 8 oluk/faz Xm = m 3 Zf 560 Zx = = = 70 iletken/oluk Xm 8 70 Tam kalıp sargı sarılacaksa bir bobinin sarım sayısı = 35 spir olur. Yarım kalıp sargıda bir 2 bobin 70 spirli olur.. tla. ri. co. ka = Cos. w. w. w. .e e. m de r. sn o. 3- 1 HP, 380 V, yıldız bağlı, 1450 d/d’lı, 50 Hz’li asenkron motorun oluk sayısı 36, stator iç çapı 9 cm, boyu 9,8 cm, hava aralığındaki manyetik akı yoğunluğu 3800 gauss dur. Tam adımlı yarım kalıp sargı sarılacağına göre, bu motorun bir oluğundaki iletken sayısını hesaplayınız. Uh = 380 V λ nr = 1450 d/d f = 50 Hz X = 36 oluk D = 9 cm L = 9,8cm B = 3800 gauss nr = 1450 d/d, f = 50 Hz olduğuna göre senkron devir ns = 1500 d/d dır. O halde motor 2P = 4 kutupludur. 60. f ns = (d/d) P 60.50 60. f = =2 P= 1500 ns 2P = 4 Φt = π.D.L.B = π.9.9,8.3800 = 1,053.106 max t 1,053.10 6 Φ= = = 2.63.105 max 4 2P X 36 Y= = = 9 (1- 10) 2P 4 360.P 360.2 α= = = 200 X 36 X 36 C= = = 3 oluk/faz. kutup 2 P.m 4 .3 Tam adımlı bobinlerde ka = 1. 33.

sn o. tla. ri. co. Sin 3. m de r. 4- Üç fazlı,50 Hz’li,4 kutuplu asenkron motorun boştaki devir sayısı 1490 d/d,tam yükteki devir sayısı 1450 d/d’dır. a) İlk kalkınmada rotorda indüklenen e.m.k’inin (ya da kısa devre çubuklarından geçen akımın) frekansını, b) Motor tam yükte çalışırken rotor akımının frekansını, c) Motor boşta çalışırken rotor akımının frekansını hesaplayınız. 5- Boşta 980 d/d ile dönen üç fazlı, 6 kutuplu, 50 Hz’li asenkron motorun; a) Boşta çalışmada rotor akımının frekansını, b) Motor tam yük altında % 5 kayma ile çalıştığına göre rotor devrini, rotor akımının frekansını ve rotor döner alanının devrini hesaplayınız.. .e e. ASENKRON MOTORUN BOŞTA ÇALIŞMASI Rotoru serbestçe dönebilen asenkron motorun miline dışarıdan bir fren momenti uygulanmadığı zaman motor boşta çalışır. Bu çalışma durumunda rotor iyice senkron hıza yaklaşır, fakat sürtünme kayıplarından dolayı hiçbir zaman senkron hıza ulaşamaz. Boşta çalışmada rotor çok küçük bir kayma ile (S = % 1) stator döner alanını izler. Asenkron motorun rotor sargısından çok küçük bir akım geçer. Bu akım boşta çalışmada yalnız sürtünme (hava, yatak, fırça sürtünmeleri) ve demir kayıplarına karşılık gelen ve oldukça küçük olan kayıp momentin karşılanmasını sağlar. Rotor akımının rotor sargısından geçmesini sağlayan, rotorun omik ve reaktif gerilim düşümlerini karşılayan e.m.k’nin de küçük olması gerekir. Sargı uçları serbest rotorun dönmemesi durumundaki e.m.k’nin kayma ile çarpımı boşta rotor sargısında indüklenen e.m.k’ini verir. Er = S.Ekr (V) İndüklenen e.m.k’in ve rotor sargılarından geçen akımın frekansı, fr = S.f (Hz) Kayma küçük olduğu için rotorun bir fazının etkin direnci (Rr), rotor kaçak faz reaktansından (Xr) daha büyüktür. Rotorun kaçak faz reaktansı kilitli rotor reaktansının kayma ile çarpımına eşittir. Xr = S.Xkr (Ω). w. w. w. m. . 20 2 = 2 = 0,5 = 0,96 kd =  20 0,52 CSin 3.Sin 2 2 Uh 380 Uf = = = 220 (V) 3 3 E f .10 8 220.10 8 Zf = = = 785 iletken/faz 2,22. f ..k a .k d 2,22.50.2,63.10 5.0,96.1 X 36 = = 12 oluk/faz Xm = m 3 Zf 785 Zx = = = 66 iletken/oluk Xm 12 Yarım kalıp sargı sarılacağına göre bir bobin 66 spirli olur. SinC. 34.

Rr  X r 2. 2. =. Rr  ( S . X k r ) 2 2. ri. co. Zr =. m. Rotor empedansı,. Rotor sargısından geçen faz akımı, S .E kr E Ir = r = 2 Zr R  (S.X ) 2 r. kr. w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. Rotor sargılarından geçen akımların meydana getireceği rotor manyetik alanı da rotorun döndüğü yönde döner. Rotor döner alanının devir sayısı, 60. f r 60.S. f n2 = = = S.ns P P 60. f ns = (d/d) P Rotorun devir sayısı kayma formülünden bulunur. n  nr .100 S= s ns S.ns = ns – nr nr = ns - S.ns = ns.(1 - S) (d/d) Rotorun devir sayısı ile rotorla aynı yönde dönen rotor döner alanının devir sayısının toplamı, stator döner alanının devir sayısına yani senkron devre eşittir. nr + n2 = ns.(1 - S) + S.ns nr + n2 = ns Boşta çalışmada rotor akımının küçük olması nedeniyle rotorun manyetik akısı (rotor kutuplarının akısı) da küçük olur. Rotorun zayıf manyetik akısının statorun döner alanını zayıflatması ihmal edilebilir. Iμ mıknatıslama akımının büyük olması nedeniyle motor boşta çalışmada, şebekeden nominal akımının % 20-50’si kadar akım çeker. Stator ile rotor arasındaki hava aralığından dolayı asenkron motorun boşta çektiği Iμ mıknatıslama akımı büyüktür. Motor bu hava aralığının manyetik direncini yenerek gerekli olan döner alanı yaratmak için çok akım çekmek zorundadır. Iμ mıknatıslama akımı ortak akıyı meydana getiren akımdır. Motor şebekeden statorun demir ve rotorun sürtünme kayıplarını karşılamak için küçük değerde wattlı akım çeker. Iγ akımı boşta çalışma akımının enerji bileşenidir. Boşta çalışmada kayma küçük olduğundan, rotorda pratik olarak demir kayıpları yok denecek kadar azdır. Motorun boştaki güç katsayısı 0,1-0,2-0,3 gibi küçük değerdedir. Boşta çalışmada eşdeğer devreyi göz önüne alarak devre denklemlerini yazalım. U1 = - E1 + I10.R1.j I10.X1k E2’ = S.E20’ = I20’.R2 + j I20’.X2k’.S + U20’. 35.

m ri. co. tla. Rotor direnç ve reaktansı ihmal edilmiş asenkron motorun eşdeğer devresi. w. w. w. .e e. m de r. sn o. Boşta çalışmada motor şebekeden U1 faz geriliminden φ0 açısı kadar geride I10 akımını çeker. Rotor akımı (I20) sürtünme ve vantilasyon kayıplarını karşılar.I0 akımına ideal boşta çalışma akımı denir. Asenkron makina dışarıdan uyarılıp, rotor senkron hıza çıkarılacak olursa S = 0 olacağından rotorda indüklenen e.m.k ve rotor akımı sıfır olur. Bu durumda sürtünme ve vantilasyon kayıpları uyartım motoru tarafından karşılanacağından stator sargısının şebekeden çekeceği I10 akımı, mıknatıslama akımı (Iμ) ile stator demir kayıplarını karşılayan akım (Iγ) vektörlerinin toplamından oluşan I0 akımına eşit olur.. Boşta çalışma vektör diyagramı I10 + I20’ = I0 = Iμ + Iγ. 36.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. Boşta çalışmada çekilen akımın meydana getirdiği döner manyetik akı stator sargılarında E1 zıt e.m.k’lerini, rotor sargılarında da E2’ faz e.m.k’lerini indükler. Er e.m.k’i rotorun faz empedansında düşer. Er = Ir. Rr + Ir. Xr Rotor sargılarından geçen rotor faz akımının meydana getirdiği manyetik akının etkisini karşılamak için, stator şebekeden Ir’ akımını çeker. Motorun şebekeden çektiği Is faz akımı, Ir’ ve I0 akımlarının vektöriyel toplamına eşittir. Iγ = I0.Cosφ0 Iμ = I0.Sinφ0. Asenkron motorun boşta çalışması Asenkron motor boşta ( milinde yük yokken ) nominal gerilimde çalıştırılır. Motorun şebekeden çektiği güç, akım ve motorun güç katsayısı ölçü aletlerinden okunarak tespit edilir. 37.

ri. co. m. Bu bağlantıda wattmetrenin gösterdiği güç bir fazın gücüdür. Toplam güç bir fazın üç katına eşittir. P0 = 3 .Uh. I0.Cosφ0 (W). sn o. tla. Motora uygulanan gerilim üç fazlı ayarlı oto trafosuyla kademeli olarak nominal gerilimin % 25’ine kadar düşürülür. Her kademede akım, güç ve güç katsayısı değerleri ölçü aletlerinden okunarak kaydedilir. Motorun devir sayısındaki düşme çok küçük olduğu için ihmal edilebilir. Gerilimi daha fazla düşürdüğümüzde motorun devir sayısındaki düşme artar. Normal frekanslı, şebeke gerilimi altında çalışan asenkron motorun şebekeden çektiği güç, stator demir kayıpları ile sürtünme ve vantilasyon kayıplarının toplamını verir. Boşta çalışan motorun devir sayısı döner alanın devir sayısına yakın olduğundan, rotorun demir ve bakır kayıpları ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Normal şebeke gerilimi altında boşta çalışan asenkron motorun stator sargılarından geçen akımlar bu sargılarda bakır kayıplarına neden olurlar. Bu kayıp motorun şebekeden çektiği güçten çıkarılırsa, stator demir kayıpları ile sürtünme ve vantilasyon kayıplarının toplamı bulunur. P0 = PsFe + P0scu + Psürt+vant Psbt = PsFe + Psürt+vant = P0 - P0scu = P0 – Rs. I02 P0scu = Rs. I02. w. w. w. .e e. m de r. Motora uygulanan gerilim düştükçe, stator demir kaybı ile bakır kaybı azaldığı halde, sürtünme ve vantilasyon kayıpları sabit kalır. Çünkü motorun devir sayısındaki düşme ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Motora uygulanan gerilimin değerini sıfıra yakın yaptığımızda, motor yine aynı devirde dönmesine devam etseydi, şebekeden çektiği güç doğrudan doğruya sürtünme ve vantilasyon kayıplarına eşit olurdu. Çünkü bu gerilim değerinde stator demir ve bakır kayıpları sıfır olur.. Gücün gerilim ile değişim eğrisi. Akımın ve Cosφ’nin gerilim ile değişim eğrisi. Güç eğrisi nokta nokta çizgi ile uzatılarak düşey eksen kestirildiğinde, düşey güç ekseni üzerindeki nokta bize sürtünme ve vantilasyon kayıplarını verir. Bu noktadan yatay eksene paralel çizildiğinde, sabit olan sürtünme ve vantilasyon kayıpları diğer kayıplardan ayrılmış olur. Demir ve sürtünme, vantilasyon kayıpları değişmeyen kayıplardır. Çünkü bu kayıplar manyetik alan ve devir sayısı ile orantılıdır. Döner alan boşta ve yükte hiç değişmez. Devir sayısı ise çok az değişir.. 38.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. ASENKRON MOTORUN YÜKLÜ ÇALIŞMASI Boşta % 1 kayma ile çalışan asenkron motorun milini, bir fren aracı veya bir iş makinası yardımıyla yüklediğimizde, motorun çok küçük olan boşta çalışma akımı bu mekanik yüke karşılık gelen döndürme momentini karşılayamaz. Bütün tahrik makinalarında olduğu gibi, yük artması sonucunda motor kendisinden istenen enerji artmasını önce dönen kısımların kinetik enerjisinden karşılayacak ve böylece rotorun hızı düşecek, kayma büyüyecektir. Bu durumda döner alanın rotor sargılarını kesme hızı artar, rotorda daha büyük e.m.k indüklenir, rotor akımı büyür.. Asenkron motorun yüklü çalışması Yük altındaki S1 kaymasına göre rotor faz e.m.k’i, Er = S1.Ekr Rotor faz empedansı, Zr =. Rr  X r 2. 2. =. Rr  ( S 1 . X k r ) 2 2. Xr = S1.Xkr. 39.

w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla. ri. co. m. Rotor faz akımı, S1 .E kr E Ir = r = 2 Zr Rr  ( S1 . X kr ) 2 Rotor kayması fren momentinin gerektirdiği döndürme momenti verecek rotor akımına ulaşıncaya kadar büyüyecektir. Döndürme momenti (Φ.I2) ile orantılıdır. Rotor akımının büyümesi ile rotor kutuplarının manyetik akısı artar, döner alan kutuplarının meydana getirdiği manyetik akıları daha fazla zayıflatır. Hava aralığındaki döner manyetik akı zayıflayınca stator sargılarının şebekeden çektiği akım artar. Stator sargılarında indüklenen zıt e.m.k ‘ler küçülür. Sonuç olarak motorun miline konan yük arttıkça motorun şebekeden çektiği faz akımları da artar. Kayma asenkron motorun milinden alınan döndürme momentine bağlıdır ve çok büyük olmayan yüklerde de yaklaşık olarak döndürme momenti ile orantılıdır. Φ ana manyetik akı eşdeğer devrenin mıknatıslama akım devresi uçları arasındaki E1 = E20’ e.m.k’lerini indüklemektedir. I1 akımı U1 uç gerilimine göre φ1 açısı kadar geridedir. –E1 ile I1 arasında ψ1 (iç faz açısı) kadar bir faz farkı vardır.φ1 motorun dış faz açısıdır.. Yüklü çalışmada vektör diyagramı Statora indirgenmiş rotor akımı E20’ e.m.k.' ine göre ψ2 açısı kadar geridedir ve akımın genliği ' Rr rotor devresinin empedansı Z2’ = + jX2k’ tarafından belirlenmiştir. I0 ideal boşta çalışma S akımı stator akımı ile statora indirgenmiş rotor akımının vektöriyel toplamına eşittir. I0 = I1 + I2’ U1 = -E1 + I1.(R1 + jX1k). 40.

m. '.  . w. w. w. .e e. m de r. sn o. tla.  . ri. co. R E20’= 2 . I2’ + jX2k’. I2’ + U20’ S ' ' ' E E 20 U 20 I2’= 20' = = 2 2 Z2  R2 '   R2 '  ' 2 ' 2    X 2k    X 2k  S   S  U20’ = Akım devresi açık ve durmakta olan rotorun sargı uçlarında ölçülen gerilimin statora indirgenmiş değeri U1 = Stator sargısına uygulanan şebeke gerilimi  φ1 açısı ’den küçük olduğu için stator sargısının şebekeden çektiği güç P1 = m1.U1.I1.Cosφ1 2 pozitiftir. Bu makinanın tüketici olarak şebekeden enerji çektiğini belirtmektedir. Mildeki yükün artması kaymanın büyümesine neden olur. Çünkü daha büyük döndürme momenti indüklenebilmesi için rotor akımının büyümesi gerekir. Bunun sonucu olarak rotorda indüklenen e.m.k büyümelidir. Yükün büyümesiyle rotor akımı ve bununla birlikte şebekeden çekilen akım da büyür. Akımların büyümesiyle gerilim düşümleri büyür ve şebeke gerilimi sabit durumunda E1 = E20’ e.m.k’leri, Φ akısı ve Iμ mıknatıslama akımı küçülürler. Boşta çalışma durumundan nominal yük kadar olan yük değişmelerinde Φ ortak akısındaki küçülme azdır. Bu nedenle yaklaşık hesaplarda U1 = sbt durumunda Φ = sbt kabul edilir. Transformatörde yapıldığı gibi burada da rotoru statora indirgenmiş, asenkron motorun rotor vektör diyagramı 1800 döndürülüp E20’ vektörü –E1 vektörü üzerine getirilir. Böylece asenkron motorun potansiyel diyagramı elde edilir.. U20’= 0 ise, I2’=. E2 2. '.  R2 '  '    X 2k  S .  . 2. Asenkron motor yüklü durumda çalışırken yük momenti çok artar ve yükü karşılar.. 41.