AC motorlar

AC MOTORLAR

3.1. Üç Faz Gerilimin Karakteristikleri

Üç fazlı AC makinelerde 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. Şekil 3.1’de üç faz gerilim eğrisi görülmektedir.

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 ayrı olmak üzere, zamanla artı ve eksi maksimum değerleri arasında değişim gösterir.

3.2. Üç Faz Motor Parçaları

3.2.1. Stator

Stator üç fazlı motorun hareket etmeyen kısmıdır. DC makinelerin indüktörüne benzer. Üç fazlı döner manyetik alan sargıları burada bulunur. Şekil 3.2’de değişik statorlar görülmektedir.

3.2.2. Rotor

Üç fazlı motorların dönen kısmına rotor denir. Sincap kafesli ve sargılı olmak üzere iki çeşidi vardır. Bunlar;

3.2.2.1. Sincap Kafesli Rotor

Stator gibi silisli saclardan preslenerek paket edildikten sonra, üzerindeki kanallara eritilmiş alüminyum dökülüp, dökülen alüminyum çubukların iki baştan kısa devre edilmesi ile elde edilir. Şekil 3.3’te görüldüğü gibi alüminyum çubuklar kafes şeklinde görülür.

Üç fazlı alternatif akımın oluşturduğu döner alan içerisinde hareket eden sincap kafesli rotor Şekil 3.4’te gösterilmiştir.

Sincap kafesli rotorun stator içerisindeki pozisyonu Şekil 3.5’te görülmektedir.

3.2.2.2. Bilezikli (Sargılı) Rotor

Rotor sacları da endüvileri gibi kanallı olarak preslenir. Kanallara 120’şer derece faz farklı üç fazlı AA sargıları yerleştirilir. Sargılar yıldız veya üçgen bağlandıktan sonra çıkarılan üç uç, rotor miline sabitlenmiş olan bileziklere tutturulur. Her bilezik, milden ve diğer bileziklerden yalıtılmıştır. Bu bilezikler, rotor sargılarına üç faz enerji taşıyan fırçalar

3.2.3. Motor Yan Kapakları

Motoru dış etkilere karşı koruma ve rotoru yataklama görevi yapar. Şekil 3.7’de AC motor ve aksamları görülmektedir.

3.3. AC Endüksiyon Motorunun Çalışması

Stator sargılarına uygulanan üç fazlı alternatif akım bu sargılarda döner bir manyetik alan meydana getirir. Bu döner alan rotorda endüksiyon akımları meydana getirir. Rotorda oluşan endüksiyon akımları da, rotorda N-S kutuplarını oluşturur. Sonuçta rotorun kutupları döner alan kutuplarından etkilenerek (itme-çekme şeklinde) dönmeye başlar.

3.3.1. Rotorda İndüklenen Akım

Statorda oluşan döner alan rotor sargılarını keserek bu sargılarda bir EMK indükler.

3.4. Motor Bağlantıları

AC motorlar kullanım isteğine göre şebekeye değişik şekillerde bağlanabilir.

3.4.1. Tork Hızı ve Beygir (Hp) Gücü İçin

Değişik kalkınma akımı ve çalışma gücü için motorlar yıldız veya üçgen çalıştırılır.

3.4.1.1. Yıldız Bağlı Motorlar

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. Şekil 3.8’de üç faz bobinleri ve yıldız bağlı bobinler görülmektedir.

Şekil 3.9: Üç fazlı AC motor klemens kutusu (a), yıldız bağlantışekli

3.4.1.2. Delta Bağlı Motorlar

Delta (üçgen) bağlı motorlar kalkınma anında şebekeden yüksek akım çeker. Üçgen bağlı motorların çalışma güçleri yıldız bağlantıya göre daha yüksektir. 4KW’tan büyük güçlü motorların doğrudan üçgen çalıştırılmaları sakıncalıdır. Büyük güçlü motorlar yıldız olarak kalkındırılıp ardından üçgene geçirilir. Şekil 3.10’da üç faz bobinleri ve üçgen bağlı bobinler görülmektedir.

Şekil 3.11 a’da klemens kutusu, b’de ve c’de üçgen bağlantı görülmektedir.

Şekil 3.11: Üçgen bağlantı klemens kutusu

3.4.2. Dönüş Yönünü Değiştirmek İçin

Motor dönüş yönünü değiştirmek için motora gelen herhangi iki fazın yerini değiştirmek yeterlidir.

3.4.3. Gerilim Değişimi İçin

AC motorlar oto trafosu ile, ön direnç (yolverme) ile ve yıdız üçgen dönüşümü ile değişik gerilimler altında çalıştırılır.

3.4.4. Hız Değişimi İçin

Üç fazlı AC motorların devir sayıları, frekans ve kutup sayısı değiştirilmek sureti ile değiştirilebilir.

• Elektronik yapılı frekans değiştiricilerle (Şekil 3.12)
• Dahlender bağlama ile
• Birbirinden bağımsız stator sargıları ile
• Dişli sistemleri (redüktör) kullanarak (Şekil 3.12)

3.4.4.1. Klemens Bağlantı Diyagramları ve Tabloları

Şekil 3.13’te klemens kutusu (a), üçgen bağlı klemens kutusu (b) ve yıldız bağlı

3.5. Motor Bilgi Levhaları

Motor gövdelerinin üzerinde genellikle alüminyumdan yapılmış dikdörtgen şeklinde etiketler bulunur. Etiket üzerine silinmeyecek şekilde bazı bilgiler yazılmıştır. Bu bilgiler bize motor hakkında kapsamlı bilgiler verir. Etiketlerde bulunan bilgiler şunlardır:

• Kimlik numarası

Üretim seri numarasıdır. Örneğin No:22986 vb.

• Gövde tipi
• Motor tipi

Motor model tipidir. Örneğin AGML4a , TypGm200L vb.

• Fazı

Motorun kaç fazla çalıştığını gösterir. Örneğin 1 faz , 3faz vb.

• Beygir gücü oranı (hp)

Motor KW gücünün beygir gücü cinsinden karşılığını verir. Örneğin 0.55KW/5.5Hp

• Hızı (rpm)

Motorun devir sayısını gösterir. Örneğin 1350d/d, 1120rpm , 2850U/min vb.

• Gerilim

Motorun normal çalışma gerilimini gösterir. Örneğim 380V, 220V vb.

• Akımı

Motorun normal çalışma akımıdır. Örneğin 3A, 5.7A, 4.2A vb.

• Frekans

Motorun çalışma frekansıdır. Örneğin 50 Per./sn,50Hz vb.

• Servis faktörü
• Çalışma periyodu

Motorun bağlantışeklidir. Örneğin yıldız-üçgen

• İzolasyon sınıfı
• Ortam sıcaklığı

Motorun çalışma ortam ısısıdır. Örneğin 1200C, 1800C vb.

• Nema kodu

Şekil 3.14’te motor etiketi görülmektedir.

3.6. Üç Fazlı Senkron Motorlar

Senkron devirle dönen motorlara senkron motor denir. Senkron devir, 3 faz alternatif manyetik döner alanın devir sayısıdır. Asenkron motorlarda rotor, döner alan devrinden bir miktar (kayma oranı kadar) yavaş döner. Örneğin senkron devri 3000 d/d olan bir asenkron motor %5 kayma ile dönerse rotor devri 2850 d/d olur. Senkron motorlar da ise rotor devir sayısı döner manyetik alan devir sayısına eşittir. Örneğin senkron devri 3000 d/d olan bir senkron motorun rotor devri de 3000 d/d olur.

Senkron devir aşağıdaki formül ile bulunabilir.

Bir fazlı asenkron motorlar, üç fazlı asenkron motorlar gibi stator ve rotor olmak üzere iki ana kısımdan oluşur. Bir fazlı asenkron motorlar kendi aralarında yardımcı sargılı ve gölge kutuplu motorlar olmak üzere iki gruba ayrılır.

3.8. Tek Fazlı Motor Parçaları

3.8.1. Stator

Bir fazlı motorların sabit duran kısmıdır. Görevi kutup manyetik alanını oluşturmaktır. 3 fazlı asenkron motorun statoru gibidir. Stator oluklarına 900 faz farklı olarak ana sargı ve yardımcı sargı yerleştirilmiştir. Ana sargı kalın telden çok spirli olarak sarılmıştır. Statorun 2/3’ünü kaplar. Statorun 1/3’üne de yardımcı sargı yerleştirilir. Yardımcı sargı ince telden az spirli olarak sarılır.

3.8.2. Klemens (Terminal) Bağlantısı

Motora enerji girişi için kullanılan, 3 fazlı motorların klemens kutusuna benzeyen bir terminaldir.

3.8.3. Rotor ve Yan Kapaklar

Yardımcı sargılı motorun rotoru asenkron motorların rotoru gibi sincap kafeslidir. Yan kapaklar motoru korur ve rotorun yataklanmasını sağlar.

3.8.4. Merkezkaç Anahtarı

Ana sargı ve yardımcı sargı ile kalkınan motor normal devrine ulaştığı zaman yardımcı sargının devreden çıkarılması gerekir. Merkezkaç anahtarının görevi, yardımcı sargıyı devreden çıkarmaktır. Motor miline yerleştirilmiş olan yardımcı sargıyı devrede tutan merkezkaç anahtarı motor belli bir devre ulaştığı zaman, merkez kaç kuvvetinin etkisiyle açılarak yardımcı sargıyı devreden çıkarır.

3.8.5. Aşırı Akım Rölesi

Motoru aşırı akımın zararından koruma amaçlı bir elemandır. Motor devresine seri bağlanır. Şekil 3.15’te pistonlu tip manyetik aşırı akım rölesi görülmektedir.

Şekil 3.16’da direkt ve endirekt ısıtmalı termik aşırı akım röleleri görülmektedir.

3.9. Tek Fazlı Motorların Hızını ve Gerilimini Değiştirme

Devir sayıları üç fazlı asenkron motorlarda olduğu gibi kutup sayısı ve şebeke frekansına bağlıdır.

Yük altında çalışan yardımcı sargılı motora uygulanan gerilim düşürülürse motor devrinin düştüğü görülür. Motora uygulanan gerilim oto trafosu ile değiştirilerek motorun devir ayarı yapılabilir.

3.10. Tek Fazlı Motorun Başlangıç Torkunu Artırma

Tek fazlı motorun başlangıç torkunu artırmak için yardımcı sargıya seri bağlı kondansatör kullanılır.

3.11. Küçük (Kesirli) Güçlü Motorlar

Çok küçük güçte ve iki tipte imal edilir.

• Relüktans senkron motor (Şekil 3.17)
• Histerisiz senkron motor (Şekil 3.18)

3.11.1. Küçük (Kesirli) Güçlü Motorların Çalışma Karakteristikleri

Devir sayıları sabittir yalnızca şebeke frekansıyla değişir.

3.12. Yardımcı Sargılı Bir Fazlı Motorlar

Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda, stator sargıları bir ana sargı (çalışma sargısı) ile yardımcı (yol verme) sargıdan oluşur. Ana sargı; omik direncinin küçük olması için kalın kesitli iletkenlerden yapılır. Ayrıca reaktansının büyük değerde olması için de hem alt kata yerleştirilir, hem de sarım sayısı yardımcı sargıdan daha fazladır. Yardımcı sargının ise; kesiti, ince olup omik direnci ana sargıya göre daha fazladır. Yardımcı sargı, üst kata yerleştirilir. Şekil 19’da, yardımcı sargılı asenkron motor parçaları görülmektedir.

Şekil 3.20’de bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorun prensip şeması verilmiştir.

3.12.1. Zıt EMK (Elektromotor Kuvvet)

Ana ve yardımcı sargı, stator oluklarına 90’ar derece faz farklı olarak yerleştirilmiştir. Stator sargılarına uygulanan gerilim bu iki sargının birincisinden normal geçerken ikinci sargıdan 900 faz farklı geçer. Oluşan bu faz farkından dolayı iki fazlı bir döner alan meydana gelir. Döner alan içerisindeki sincap kafesli rotor çubuklarında EMK meydana gelir.

3.12.2. Kullanım Alanları (Uygulamalar)

Yardımcı sargılı motorlar buzdolabı, çamaşır makinesi, aspiratör, vantilatör, küçük matkaplar gibi birçok ev aletinde kullanılır.

3.13. Yardımcı Sargılı Kalkış Kondansatörlü Bir Fazlı Motorlar

Motor gücüne göre seçilen bir kondansatörün yardımcı sargı devresine seri bağlanması ile elde edilir. İlk kalkınma momentleri normal yük momentlerine göre 3,5-4,5 kat yüksektir.

3.13.1. Elektrik Diyagramı

Elektrik diyagramışekil 3.21’de verilmiştir.

3.13.2. Çift Hız veya Çift Gerilim Kullanımıİçin Motor Bağlantısı

İki devirli yardımcı sargılı motor elde etmek için iki ayrı ana sargıya ve iki ayrı yardımcı sargıya ihtiyaç vardır. Oto trafosu ile ana sargı ve yardımcı sargı gerilimleri birbirlerinden farklı olarak ayarlanabilir. Bu yöntemle devir ayarı yapılabilir.

3.13.3. Devir Yönü Değiştirme

Motorun devir yönünü değiştirmek için ya yardımcı sargı uçlarının yeri veya ana sargı uçlarının yeri değiştirilir.

3.13.4. Kullanım Alanları (Uygulamalar)

Kondansatörlü motorlar uygulamada santrifüjlü çamaşır sıkıcılarda, brülörlerde, mutfak makinelerinde, bazıelektrikli aletlerde ve teyplerde (ses kart aygıtı) kullanılmaktadır.

3.13.5. Akım Rölesinin Çalışması

Bazı yardımcı sargılı asenkron motorlarda merkezkaç anahtar yerine elektromanyetik anahtar kullanılır. Şekil 3.22’de elektromanyetik anahtarın kullanımıgörülmektedir.

3.14. Yardımcı Sargılı Kalkış ve Daimi Kondansatörlü Bir Fazlı Motorlar

İlk kalkınmada yüksek kondansatöre gerek vardır. Motor normal devrine ulaştığında daha küçük kondansatör yeterlidir. Kalkıştan sonra büyük değerli kondansatör merkezkaç şalteri devreden çıkar, daimi kondansatör devrede kalır. Şekil 3.23’te prensip şeması görülmektedir.

Şekil 3.23:Yardımcı sargılıkalkış ve daimi kondansatörlü bir fazlı motor

3.14.1. Potansiyel Rölesinin Kullanımı

Gerilim değerindeki değişime göre çalışan röledir.

3.15. Yardımcı Sargılı Daimi Kondansatörlü Bir Fazlı Motorlar

Kondansatör kalkışta ve çalışmada yardımcı sargıyı sürekli devrede tutar. Kondansatör değeri, kondansatör başlatmalıya göre onda bir kadardır. Bu motorlarda merkezkaç anahtarı yoktur. Genellikle bir Hp’den küçük ev aleti, çamaşır makinesi, havalandırma fanı, vantilatör motorları bu tiptir. Şekil 3.24’te daimi kondansatörlü motorun prensip şeması verilmiştir.

3.15.1. Hız Değiştirme

Oto trafosu ile gerilim ayarı yapılmak sureti ile devir ayarı yapılabilir.

3.15.2. Gerilim Değiştirme

Oto trafosu ile, ana sargı ve yardımcı sargılara farklı gerilimler uygulanmak suretiyle devir ayarı yapılabilir.

3.15.3. Devir Yönü Değiştirme

Motorun devir yönünü değiştirmek için ya yardımcı sargı uçlarının yeri veya ana sargı uçlarının yeri değiştirilir.

3.16. Gölge (Ek) Kutuplu Motorlar

Gölge kutuplu bir motorun statorunda son derece düzgün profili ve dışarıdan fark edilemeyen kutuplar bulunur. Bu kutuplardan küçük bir kısmına içe doğru yarıklar açılmış ve bu yarıkların iç kısımlarına kısa-devre bilezikleri oturtulmuştur. Bu kısa devre bilezikleri (ya da sargıları) stator sargıları ile birlikte sekonderi kısa devre edilmiş bir transformator gibi düşünülürse, bu tür bir motorun çalışması kolayca anlaşılır. Stator sargısından akım geçmesiyle oluşan manyetik alan çizgilerinin bir kısmı yarıklarda bulunan bilezikler içinden de geçer. Bilezikler kısa devre durumunda olduğu için stator üzerindeki akı kaçakları büyük olur. Bunun sonucu, stator sargısından geçen akım ile kısa devre bileziklerinden geçen akım arasında, bir faz farkı ortaya çıkar. Birbirine göre faz farklı bu iki akım, birbiri ardından hareketli kutupları olan bir manyetik alan üretir. Kısa devre rotoru manyetik sert bir malzemeden yapılmış ise (Histerisiz rotoru), bu halde bu motor yol aldıktan sonra bir senkron motor gibi dönüşüne devam eder.

Gölge kutuplu motorlarda dönüş yönü daima ana kutuptan, yarık kutba doğrudur. Dönüş yönü değiştirilmek istendiğinde, yatak burçları ve rotor çıkartılır ve değişik yönde tekrar yerlerine takılır. Dönüş yönü sürekli olarak bir şalter ile ayarlanmak isteniyorsa, ikinci bir kısa devre sargısının daha bulunması zorunludur. Gölge kutuplu motorların verimleri düşüktür. 1 W -250W arasında küçük güçler için yapılır ve pikaplarda, teyplerde, ısıtıcı vantilatörlerinde ve meyve sıkıcılarda çok sık kullanılır. Şekil 3.25’te gölge kutuplu motorun kesit şeması görülmektedir.

3.17. Repülsiyon Motorlar

Repülsiyon motorların statorları üç fazlı motorların statoruna benzer. Yalnız ana sargısı bulunan yardımcı sargılı motorun statoru ile de aynıdır.

Repülsiyon motorun rotoru DC dinamonun endüvisi ile aynıdır. Yalnız repülsiyon motorda fırçalar kısa devre edilmiştir. Şekil 3.26’da repülsiyon motor kesit şeması görülmektedir.

Repülsiyon motorda fırçalar kutup ekseninde olduğunda motorda dönme olmaz. Fırçalar kutup ekseninden kaydırılınca dönme gerçekleşir. Motor fırçaların döndürüldüğü yöne doğru dönme yapar. Repülsiyon motorların rotor sargılarının altına sincap kafes yerleştirilmiştir. Motor, devrine ulaşınca, fırçalar merkezkaç anahtarına benzer bir düzenekle rotordan ayrılır ve motor sincap kafes ile çalışmasını sürdürür. Şekil 3.27 a’da fırçalar kutup ekseninde olup motor durmaktadır. Şekil 3.27 b’de ise fırçalar sağa kaydırılmıştır. Bu durumda motor sağa doğru dönüşe başlayacaktır.

3.18. Üç Fazlı ve Bir Fazlı Motorlarda Arıza Giderme

3.18.1. Enerji Uygulandığında Motorun Dönmemesi

Bu durumda aşağıdaki arızalardan şüphelenilmelidir:

• Sigortalar atıktır.
• Termik atıktır.
• Motor iki faza kalmıştır.
• Kablolarda kopukluk vardır.
  • Motor yanıktır.
  • Arızanın giderilmesi için;
• Sigortalar düzeltilir veya yenisi ile değiştirilir.
• Termiğin reset düğmesine basılır veya yenisi ile değiştirilir.
• Enerji taşıyan kablolar kontrol edilip gerekli ise değiştirilir.
• Bobinler yanık ise, motor yenisi ile değiştirilir veya sarılır.

3.18.2. Enerji Uygulandığında Rotorun Dönmemesi (İnilti)

• Motor iki faza kalmıştır.
• Motor tek faza kalmıştır.
• Gerilim düşüktür.
• Aşırı yük binmiştir.
• Rulmanlar sıkışmıştır.
• Giderilmesi:
• Motora giden fazlar kontrol edilir.
• Motora giden gerilim kontrol edilir.
• Motor yükü kontrol edilir.
• Rulmanlar ve rotor dengesi kontrol edilir.