1 ASENKRON MOTORLARA YOL...

38
ASENKRON MOTORLARA YOL VERME 1

Transcript of 1 ASENKRON MOTORLARA YOL...

ASENKRON MOTORLARA YOL

VERME

1

Üç Fazlı Asenkron Motorlara Yol Verme Yöntemleri

• Kısa devre rotorlu asenkron motorlar sekonderi kısa devre edilmiş transformatöre

benzediklerinden kalkış anında normal akımlarının 4-6 katı akım çekerler.

• Rotor hızlanıp normal hızına ulaştıktan sonra akım azalarak normal seviyesine düşer.

• Akımın normale dönme süresi birkaç saniye olduğundan asenkron motorların bu yol alma

akımları kendi sargılarına fazla zarar vermez.

2

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

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

• Özellikle büyük güçlü asenkron motorlara direk

olarak yol verildiğinde çekecekleri yüksek kalkış

akımı enerji iletim hatlarında düşen gerilimin

artmasına sebep olur.

• Küçük güçlü asenkron motorların çekecekleri

kalkış akımları ihmal edilebilecek değerlerde

olacağı için enerji iletim hatlarında kayda değer bir

gerilim düşümüne sebep olmazlar.

3

Asenkron motorun ilk kalkınma

anındaki eşdeğer devresi

Asenkron Motorlarda Yol Alma Akımı

• Asenkron motorlar yol alma sırasında büyük akım çekerler. Bu akıma yol alma akımı veya kalkış

akımı denir.

• Motor milindeki mekanik yükü temsil eden direnç

𝑹𝒚 = 𝑹𝟐(𝟏 − 𝒔)/𝒔

• Motorun devreden çektiği faz akımı

𝑰𝒔 =𝑼𝒇

(𝑹𝒔+𝑹𝟐𝒔)𝟐+𝑿𝒆

𝟐(𝑨)

Rs Xs R2

Uf

Is

Ry=R2(1-s)/s

Xr'

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

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

• Asenkron motora enerji verildiği anda rotor devri

𝒏𝒓 = 𝟎 olduğundan kayma 𝒔 = 𝟏 ‘e eşit olur.

Dolayısıyla eşdeğer devrede mekanik gücü

karşılayan yük direncinin değeri 𝑹𝒚 = 𝟎 olur.

4

• Asenkron motorun ilk kalkınmadaki şebekeden çektiği faz akımı;

𝑰𝒔𝒌𝒂𝒍𝒌ış =𝑼𝒇

(𝑹𝒔+𝑹𝟐)𝟐+𝑿𝒆𝟐(𝑨) olur.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Rs Xs R2

Uf

Is

Ry=R2(1-s)/s

Xr'

• Kaymanın hıza göre değişimi

𝟎 ≤ 𝒏𝒓< 𝑺𝒆𝒏𝒌𝒓𝒐𝒏 𝑯𝚤𝒛 ⟹ 𝟎 < 𝒔 ≤ 𝟏

• Yüklü veya boş çalışmada s kayması 0 ile 1 arasında değişecektir. Motor hızlandıkça kayma sıfıra

doğru azalırken yavaşladıkça 1’e doğru yükselir.

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

5

Direk Yol Verme

• 3 fazlı asenkron motorlar üç fazlı sistemlerden beslenirler ve sargıları bağlantı şekline göre 220

yada 380V’luk gerilime göre sarılırlar.

• Asenkron motor (ASM) tam yük altında Üçgen çalışacak biçimde imal edilmişse stator sargıları

380V’a göre sarılmıştır.

• Asenkron motor tam yük altında Yıldız çalışacak biçimde imal edilmişse stator sargıları 220V’a

göre sarılmıştır.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

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

Üç fazlı Asenkron motor direk Yol verme

Kumanda ve Güç Şeması

• ASM kalkınma anında sekonderi kısa devre edilmiş bir

trafo gibi çalışır. Dolayısıyla rotor devresinden ve buna

bağlı olarak stator devresinden kalkınma anında tam

yük akımının 4–6 katı kadar bir akım çekilir.

• 5HP ve daha küçük güçlü asenkron motorlara direk

olarak yol verilebilir.

6

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

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

• Yıldız – Üçgen Yol Verme

• Stator Ön Direnciyle Yol Verme

• Oto Trafosu İle Yol Verme

• Rotor Sargılarına Ön Direnç Bağlayarak Yol Verme

• Soft Starter (Yumuşak Başlatıcı) İle Yol Verme

ASM’lerin kalkınma anında çektiği yüksek akımın belli bir değerde tutulabilmesi amacıyla

bazı yol verme metotları kullanılmaktadır.

Yıldız – Üçgen Yol Verme

• Yıldız – üçgen yol verilen motorlarda amaç, motorun stator sargılarının üçgen bağlantıda

maruz kalacağı gerilim değerinin etkisinden dolayı aşırı akım ve güç çekilmesinin ilk kalkınma

anında önüne geçilmesidir.

Yıldız

Bağlantıda

Üçgen

Bağlantıda

Sargı Gerilimi 1/√3 1

Sargı Akımı 1/√3 1

Hat Akımı 1/3 1

Güç 1/3 1

Kalkınma Torku 1/3 1

Yıldız ve Üçgen Bağlantı durumlarına göre akım, gerilim, güç ve moment ifadeleri 7

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

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

Asenkron Motorların Yıldız Bağlantıları

• Yıldız bağlantıda; sargıların çıkış uçları (X-Y-Z) bakır lamalar ile kısa devre edilir.

• Sargıların giriş uçlarına (U-V-W) şebeke gerilimi uygulanır.

8

Asenkron motorun yıldız sargı ve klemens bağlantısı

R S T

U V W

X Y Z

R

S

U

W

XZ

Y

V

T

URS=Uh=380VUR=Uf=220V

Ih

If

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

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

9

• Motora uygulanan hat gerilimi 𝑼𝒉 = 𝟑𝟖𝟎𝑽’tur. Motorun statorundaki her bir sargıya uygulanan

gerilim; hat geriliminin 𝟑 'te biri kadardır.

Faz gerilimi 𝑼𝒇 =𝑼𝒉

𝟑= 𝟐𝟐𝟎 𝑽 Hat gerilimi 𝑼𝑯 = 𝟑.𝑼𝒇

• Yıldız bağlantıda faz sargıları 220V’luk gerilimde çalışacak şeklide imal edilmiştir.

𝑰𝒉 = 𝑰𝒇 (Hat akımları faz akımlarına eşittir)

𝑼𝑯 = 𝑼𝑹𝑺 = 𝑼𝑺𝑻 = 𝑼𝑻𝑹 = 𝟑𝟖𝟎𝑽

𝑼𝒇 = 𝑼𝑹 = 𝑼𝑺 = 𝑼𝑻 = 𝟐𝟐𝟎𝑽

𝑰𝑯 = 𝑰𝑹 = 𝑰𝑺 = 𝑰𝑻

Üç fazlı AC motor klemens kutusu Yıldız bağlantı şekli

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

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

Asenkron Motorların Üçgen Bağlantıları

• Üçgen bağlantıda; her bir motor faz sargısı giriş ucu diğer faz sargısının çıkış ucuna bağlanır.

• Üçgen bağlantıda motorun statorundaki her bir sargıya 380V uygulanır. Bu gerilim, sargının normal

çalışma gerilimidir.

𝑼𝒉 = 𝑼𝒇 = 𝟑𝟖𝟎𝑽

Asenkron motorun üçgen sargı ve klemens bağlantısı10

R S T

U V W

X Y Z

R

SY

W

V

ZU

X

T

URS=Uh=380V UR=Uf=380V

Ih

IfIf

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

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

11

Motorun statorundaki her bir sargıdan geçen akım (𝑰𝒇) hat akımının (𝑰𝒉) 𝟑 'te biri kadardır.

Faz akımı 𝑰𝒇 =𝑰𝒉

𝟑

Hat akımı 𝑰𝑯 = 𝟑. 𝑰𝒇

𝑼𝑯 = 𝑼𝑹𝑺 = 𝑼𝑺𝑻 = 𝑼𝑻𝑹 = 𝟑𝟖𝟎𝑽

𝑼𝒇 = 𝑼𝑹 = 𝑼𝑺 = 𝑼𝑻 = 𝟑𝟖𝟎𝑽

𝑰𝑯 = 𝑰𝑹𝑺 = 𝑰𝑺𝑻 = 𝑰𝑻𝑹

Üçgen bağlantı klemens kutusu

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

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

12

Asenkron Motorun Yıldız – Üçgen Yol Verilmesine İlişkin Kumanda ve Güç Devresi

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

• Bir asenkron motorun üçgen çalışma gerilimi, şebeke gerilimine eşitse (380Δ) rahatlıkla Yıldız -

Üçgen yol verilebilir.

• Yıldız - üçgen şalter veya kontaktör - zaman rölesi ile yapılarak uygulanabilir.

• En ekonomik kalkış akımını düşürme yöntemi olduğundan küçük güçlü motorlarda çok kullanılır.

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

13

Asenkron Motorun Yıldız – Üçgen Yol Verilmesine İlişkin Kumanda ve Güç Devresi

R S T

M Y

ASM

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

• Yıldız üçgen yol vermede eğer yük momenti motorun yıldız bağlama durumundaki motor

momentine eşit veya küçükse kavramaya gerek kalmadan motor kusursuz bir şekilde yol alarak

üçgene geçer.

• Asenkron motor önce yıldız bağlanarak düşük gerilimle yol verilir.

• Motor normal devrine ulaşınca üçgen bağlanarak çalışmasına devam eder.

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

14

• Üçgen çalışan ve çalışma gerilimi 380V olan asenkron motora yıldız yol verildiğinde uygulanan

gerilim normal gerilimin %58’i kadar olur. Normal bağlantıda 𝑰𝒔 olan sargı akımı yıldız bağlantıda

𝑰𝒔

𝟑= 𝟎, 𝟓𝟖. 𝑰𝒔 olur.

• Yıldız bağlantıda şebekeden çekilen akım, sargıdan geçen akıma eşit olduğundan 𝑰𝒉 = 𝑰𝒔/ 𝟑olur. Motor üçgen bağlantıda çalıştırıldığında sargılara şebeke gerilimi uygulanır. Şebekeden

çekilen hat akımı ise 𝑰𝒉 = 𝟑. 𝑰𝒔 olur.

• Motorun Y çalışmada çekeceği hat akımı Δ çalışmada çekeceği hat akımına oranlarsak;

𝑰𝒉𝒀

𝑰𝒉∆=

Τ𝑰𝒇 𝟑

𝑰𝒔. 𝟑=

𝟏

𝟑

• Bir asenkron motor yıldız çalıştırıldığında, üçgen çalıştırıldığında çekeceği akımın 1/3’ü kadar

akım çeker.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

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

15

Yıldız-Üçgen Yol vermede dikkat edilmesi gerekenler şu şekildedir.

• Yıldız-üçgen yol verme, yüksek kalkınma akımlarını önlemek için kullanılmaktadır.

• Yıldız bağlantı durumunda devir sayısı yaklaşık nominal devir sayısına çıkıncaya kadar

beklenir ve üçgen bağlantıya geçerken bağlantı değiştirme süresinin kısa olmasına dikkat

edilir.

• Eğer bağlantı değiştirme süresi kısa olmazsa, devir tekrar düşeceğinden üçgene geçiş anında

darbe akımları oluşur.

Yıldızdan üçgene geçiş için iki şart aranmalıdır.

Yük momenti motor momentine eşit olmalıdır.

Yıldız bağlamada motorun devri nominal devre yakın olmalıdır.

• Eğer yıldız çalışma süresi kısa olursa; motor nominal devrine ulaşamamış olduğundan

üçgene geçişte ani akım yükselmeleri olur. Motor akımı sınırlanmamış olur. Bu akım da

kontaktör kontaklarında hasarlara yol açar.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

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

16

• Eğer yıldız çalışma süresi uzun olursa; bu durumda motor yaklaşık 1/3 değerinde bir momentle

yükü karşılama durumunda bırakılır. Eğer yük momenti bu momentin üstünde ise motor aşırı

yüklenmiş olur.

• Yıldız bağlanma süresinin belirlenmesinde, motor üçgen bağlı olarak direk çalıştırılır ve devreye

bağlanan ampermetre yardımıyla kalkış akımının ne kadar sürede normal değerine düştüğü tespit

edilir. Bu süre yıldızdan üçgene geçiş süresi olarak belirlenir. Yıldız üçgen yol vermede en ideal

yol verme süresi en çok 10 saniye civarındadır.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yıldız – Üçgen Yol Verme

Yıldız ve Üçgen Bağlantı durumlarına göre akım, gerilim, güç ve moment ifadeleri

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

Yıldız

Bağlantıda

Üçgen

Bağlantıda

Sargı Gerilimi 1/√3 1

Sargı Akımı 1/√3 1

Hat Akımı 1/3 1

Güç 1/3 1

Kalkınma Torku 1/3 1

17

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Stator Ön Direnci İle Yol Verme

Stator Ön Direnci İle Yol Verme

• Stator sargılarının kalkınma anında yüksek gerilime maruz kalmasını önlemek için ayarlı veya

kademeli ön dirençler kullanılır.

• Kullanılacak olan dirençler sadece gerilim bölücü olarak iş görürler. Ayarlı olanlar reosta veya

statik direnç (yarı iletken kontrollü direnç) olabilir.

• Kademeli olanlarda ise kademe sayısı istenilen sayıda olabilmektedir.

Asenkron Motorun Stator Ön Direnci İle Yol

Verilmesine İlişkin Güç Devresi

R S T

M

M2

M1R1

R2

ASM

M2

M1R1

M2

M1R1

R2 R2

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

18

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Oto Trafosu İle Yol Verme

Oto Trafosu İle Yol Verme

• Asenkron motorun stator sargılarına düşük gerilim uygulamanın bir diğer yöntemi de sargıları üç

fazlı ayarlı bir güç kaynağından beslemektir.

• Ayarlı güç kaynağı yardımıyla istenilen değerde kademesiz gerilim ayarı yapmak mümkündür.

Ancak uygulanacak gerilim değeri belli değerlerin altına düşerse motorun üreteceği moment yük

momentini yenemeyeceğinden motor kalkınamaz.

• Motorun stator sargılarına uygulanan düşük gerilim nedeniyle asenkron motor kalkınma anında

düşük akım çeker, anma hızına çıktığında motora uygulanan gerilim yavaş yavaş arttırılır. Bu

durumda normal gerilim altında kalkınması durumunda aşırı akımın sebep olacağı zararlar

giderilmiş olur.

• Asenkron motorun ürettiği moment stator sargılarına uygulanan gerilimin karesiyle orantılı

olduğundan düşük gerilimlerde üretilen moment da azalacaktır. Bu durum göz önünde

bulundurularak gerilim ayarı yapılmalıdır.

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

Oto trafosu ile akımı kesmeden motora yol verme şeması 19

R S T

A C

D B

AA

MASM

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Oto Trafosu İle Yol Verme

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

20

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Rotor Sargılarına Ön Direnç Bağlayarak Yol Verme

Rotor Sargılarına Ön Direnç Bağlayarak Yol Verme

• ASM’ların kalkınma anında aşırı akım çekmesinin nedeni hız sıfır iken rotorda indüklenen

gerilimin yüksek olması ve bu gerilim değerinin çok küçük bir rotor empedansı üzerinden kısa

devre edilmesidir.

• Rotor devresine dış devreden bağlanacak dış dirençler yardımıyla rotorun toplam empedansı

arttırılacağından rotor devresinden geçen akım azalacak ve rotor geriliminin kısa devre olması

önlenecektir.

• Harici direncin değeri arttıkça motorun ürettiği kalkınma momenti artmakta ancak anma hızında

çalışırken kayması da artmaktadır. Bundan dolayı motorun kalkınma anında rotor direnci büyük,

anma hızında çalışırken rotor direnci küçük yapılarak kayma en aza indirilir.

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

Rotor Sargılarına Ön Direnç

Bağlayarak Yol Verme Güç Şeması

21

R S T

M

Bilezikli

ASM

M2

M1

R2

R1M1 M1

M2 R2 M2 R2

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Rotor Sargılarına Ön Direnç Bağlayarak Yol Verme

• Rotor devresine çok büyük değerli direnç bağlanırsa yada rotor

sargı uçları açık devre yapılırsa açık devre yapılan rotor

devresinden akım geçmeyeceğinden motorun kalkınması mümkün

olmayacaktır.

• Rotor akımının sıfır olması durumunda rotor moment üretmez,

dolayısıyla rotor devresine bağlanacak harici direnç motoru

kalkındıracak kadar moment üretilebilen değerde olmalıdır.

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

22

Soft – Starter (Yumuşak Başlatıcı) İle Yol Verme

• Asenkron motorlara yol vermenin diğer bir şekli de mikroişlemci tabanlı kontrol sistemleri ile

donatılmış yumuşak yol vericilerdir. Yumuşak yol verme – yumuşak durdurma ünitesi, kalkış

akımını belirgin miktarda sınırlarken, yol verme momentini kontrol etmede ve yumuşak

durdurmada kullanılır.

• Yumuşak kalkışlı (soft-starter) asenkron motorlar sağlam, güvenilir, standart ve ucuz olmaları

nedeniyle oldukça geniş olarak kullanılırlar.

• Motordaki moment(tork)-akım ilişkisinin zamana bağlı olarak yavaş yavaş ayarlanması

neticesinde motorun devreye girmesi, şebekede ve motorda herhangi bir anormal durum

oluşturmamaktadır.

• Motor yumuşak yol verici, yol verme süresince motorun güç aktarımında yük ve momenti geçici

olarak azaltmak için AC motorlar ile kullanılan bir aygıttır. Bu aygıt, motor ve mildeki mekanik

gerilmeyi hem de güç kablolarına ve elektrik dağıtım şebekesine eklenen elektrodinamik baskıyı

azaltarak sistemin ömrünü uzatır.

• Yumuşak yol vericiler, vuruntulu olmayan yumuşak kalkış ve duruş yapılması istenen pompalar,

kompresörler, yürüyen merdivenler, asansörler gibi uygulamalarda kullanılabilmektedir.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Soft – Starter (Yumuşak Başlatıcı) İle Yol Verme

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

23

Soft starter ile yol verme prensip şeması

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Soft – Starter (Yumuşak Başlatıcı) İle Yol Verme

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

24

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Soft – Starter (Yumuşak Başlatıcı) İle Yol Verme

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

25Motor akımı - Tepe noktası indirilmiş

Motor momenti – Düşük yükleme

Motor gerilimi - Daha yumuşak yol verme

1. Direk yolverme

2. Yıldız-Üçgen yolverme

3. Yumuşak yolverici (Soft starter) ile yol verme

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yol Verme Yöntemlerinin Karşılaştırılması

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

26

Direk Yol Verme

• Orta güçlerden düşük güçlere kadar üç fazlı ASM’lerde

• Motor bağlantıları için üç iletken

• Yüksek yol alma akımı

• Yüksek tepe akımı

• Gerilim düşüşü

• Tek bir basit yol verme aygıtı

Yıldız-Üçgen Yol Verme

• Yüksek güçlerden düşük güçlere kadar üç fazlı ASM’lerde

• Motor bağlantıları için altı iletken

• Nominal momentin 1/3’ü kadar olan düşük yol alma momenti

• Yıldızdan üçgene geçiş sırasındaki pik akım nedeniyle yüksek şebeke yüklemesi

• Yıldızdan üçgene geçiş sırasındaki moment dalgalanması nedeniyle yüksek mekanik gerinim

• İki yada üç yol verme aygıtı, daha fazla bakım.

Yumuşak yolverme

• Yüksek güçlerden düşük güçlere kadar olan üç fazlı ASM’lerde

• Motor bağlantıları için üç iletken

• Değişebilen yol alma momenti

• Pik akım yok

• Pik moment yok

• İhmal edilebilir voltaj düşüşü

• Bir tek basit yol verme aygıtı

• İsteğe bağlı olarak ayarlanmış yumuşak durdurma, koruma fonksiyonları vs.

• Sıfır bakım

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARA YOL VERME YÖNTEMLERİ

Yol Verme Yöntemlerinin Karşılaştırılması

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

27

Üç Fazlı Asenkron Motor Hız Kontrol Yöntemleri

• Geçmiş yıllarda kontrol olanaklarının daha basit olması nedeni ile değişken hızlı tahrik

uygulamalarında doğru akım motorları yaygın olarak kullanılmıştır. Ancak kontrol ve güç

elektroniğindeki gelişmeler sonucu günümüzde asenkron motorun hız kontrol

olanakları, doğru motorunun olanaklarına ulaşmıştır.

• Asenkron motorlarda senkron hız frekansla doğru, kutup sayısı ile ters orantılıdır.

𝒏𝒔 =𝟏𝟐𝟎.𝒇

𝟐𝑷fs; Stator sargılarına uygulanan gerilimin frekansı (Hz)

2P; Motorun toplam kutup sayısı

• Asenkron motorun kayması 𝒔 =𝒏𝒔−𝒏𝒓

𝒏𝒔

• Rotor hızı 𝒏𝒓 = 𝟏 − 𝒔 . 𝒏𝒔 (𝒅/𝒅)

• Rotor hızı senkron hız, frekans ve kutup sayısı cinsinden

𝒏𝒓 =𝟏𝟐𝟎.𝒇

𝟐𝑷. 𝟏 − 𝒔 (𝒅/𝒅)

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

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

28

• Rotor hızı senkron hız, frekans ve kutup sayısı cinsinden

𝒏𝒓 =𝟏𝟐𝟎.𝒇

𝟐𝑷. 𝟏 − 𝒔 (𝒅/𝒅)

• Asenkron motorun hızına etki eden parametreler şunlardır.

• Stator frekansı (fs) Hız sınırları içerisinde hız kontrolü

• Motor kutup sayısı (2P) Kademeli hız kontrolü

• Rotor kayması (s) Sadece belli bir bölgede sınırlı hız kontrolü

Stator gerilimini değiştirerek

Rotor direncini değiştirerek

Rotor direncine harici kaynaktan gerilim uygulayarak

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

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

29

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

Stator Frekansı Değiştirmek

• Sincap kafesli motorların hız kontrolünde en elverişli yöntem, statora değişken frekans

uygulamasıdır.

• Stator frekansının değiştirilmesi ile stator manyetik alanı ve buna bağlı olarak rotor hızı istenilen

değere getirilebilir.

• Asenkron motorun hız kontrolünü frekans değişimi ile sağlarken frekans arttıkça elde edilen

maksimum moment düşer.

• Üretilen momentin sabit tutulabilmesi için değişen frekansa bağlı olarak gerilim de değiştirilmelidir.

• Normal çalışma koşullarındaki 𝑼/𝒇𝒔 değeri değişik frekans değerleri için sabit tutulmalıdır.

• Motor hızı döner alanın hızına bağlı olduğundan hız kontrolü motora uygulanan alternatif akımın

hızını değiştirmek suretiyle yapılabilir. Değişken frekans normal olarak inverter ile sağlanabilir.

• Çoğu makinede olduğu gibi asenkron motorlarda da en uygun verim değerini elde edebilmek için

doyum noktasına yakın akı yoğunluğunda çalışacak şeklide tasarlanmıştır.

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

30

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

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

Motor Kutup Sayısını Değiştirerek

• Motorun kutup sayısı ancak motor stator sargıları arasında yapılan uygun bağlantı değişikliği ile

elde edilir.

• Bir grup üç fazlı sargıdan ikinci bağlantı şekli değiştirilerek 2:1 oranında kutup değişimi elde edilir.

31

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

FAZLARBAĞLANTI

ADIFAZLAR

BAĞLANTI

ADIFAZLAR

BAĞLANTI

ADI

R S T Paralel Yıldız R S T Seri Üçgen R S T Seri Yıldız

Düşük T1 T2 T3T4-T5-T6

Açık devreT4 T5 T6

T1-T2-T3

Kısa devreT1 T2 T3

T4-T5-T6

Açık devre

Yüksek T4 T5 T6T1-T2-T3

Kısa devreT1 T2 T3

T4-T5-T6

Açık devreT4 T5 T6

T1-T2-T3

Kısa devre

Sincap kafesli bir asenkron motorda tek sargıdan iki

farklı kutup elde edilmesi

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

32

Tek sargılı iki devirli (Dahlender

bağlantılı) bir asenkron motora düşük

devirde yol verme

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

Sincap kafesli asenkron motorda

tek sargıdan iki farklı sayıda kutup

elde edilmesi

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

33

Rotor Kaymasını Değiştirerek

Rotor hızını etkileyen üçüncü etki de rotor kaymasını değiştirmektir. Rotor kaymasının

değiştirilmesi için üç yöntem bulunmaktadır.

Stator gerilimini değiştirmek

Rotor direncini değiştirmek

Rotor direncine harici kaynaktan gerilim uygulamak

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

Stator gerilimini değiştirmek

• Asenkron motorun hızının kontrol edilmesinin en basit

ve en ucuz yoludur.

• Sabit frekans değerinde stator gerilim değiştirilerek

rotor hızı sıfır ile anma değerleri arasında kontrol

edilebilir.

• Motorda indüklenen moment gerilimin karesi ile

değiştiğinden düşük gerilimlerde elde edilen moment

değeri düşük olmaktadır.Sincap kafesli bir asenkron motorun farklı

stator gerilimlerindeki moment – hız

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

34

Rotor direncini değiştirerek

• Rotor gücü kontrol edilerek kaymanın değişmesi ve buna bağlı olarak da rotor hızının

değiştirilmesi amaçlanır.

• Rotoru sargılı asenkron motorların rotor sargı uçları dışarı çıkarıldığından rotor sargı uçlarına

harici dirençler eklenerek motorun yüksek kalkınma momenti ile kalkınması sağlanır.

• Harici direnç değeri azaldıkça motorun ürettiği momenti maksimum olduğu hız değeri de artarak

anma değerine yaklaşır.

Üretilen moment direnç

değerlerine göre

R1 < R2 < R3 < R4

Kararlı Çalışma Hızları

n1 < n2 < n3 < n4

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

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

35

Rotor direncine harici kaynaktan gerilim uygulamak

Rotor direncine harici kaynaktan gerilim uygulayarak

• Rotorda indüklenen gerilim tekrar kaynağa aktararak veya ikinci bir asenkron motor üzerinde

harcayarak rotor kayması değiştirileceğinden rotor hızı da kontrol edilmiş olur.

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR HIZ KONTROL YÖNTEMLERİ

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

36

Deneysel Çalışma 3

Deney Adı: Üç Fazlı Asenkron Motorlarda Yüklü Çalışma

• Motor 1,1kW – 1415d/d Manyetik Frenli ASM

Motor Manyetik Frenli ASM

PA =1,1kW

nr =1415d/d

Δ/Y 220/380V

4,6/2,7A

cosφ=0,80

37

Deneysel Çalışma 4

Deney Adı: Üç Fazlı Asenkron Motorlarda Hız Kontrolü

• Motor 1kW - 1400d/d Bilezikli ASM

• Motor 0,75kW – 1370d/d Sincap Kafesli ASM

• Motor 0,37kW – 2800d/d Sincap Kafesli ASM

• Motor 1,1kW – 1415d/d Manyetik Frenli ASM

Motor1 Bilezikli ASM

PA =1kW

nr =1400d/d

Δ/Y 220/380V

5/2,9A

cosφ=0,80

Motor2 Sincap Kafesli

ASM

PA =0,75kW

nr =1370d/d

Δ/Y 220/380V

3,6/2,1A

cosφ=0,75

Motor3 Sincap Kafesli

ASM

PA =0,37kW

nr =2800d/d

Δ/Y 220/380V

1,9/1,1A

cosφ=0,75

Motor4 Manyetik Frenli

ASM

PA =1,1kW

nr =1415d/d

Δ/Y 220/380V

4,6/2,7A

cosφ=0,80

38

KAYNAKLAR

• SAÇKAN, A. Hamdi; Elektrik Makineleri III

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

• ÇOLAK, İlhami; Asenkron Motorlar

• BAL, Güngör; Özel Elektrik Motorları

• ÇOLAK, İlhami; Senkron Motorlar

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

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

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

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

devices

• www.wikipedia.org