Asenkron Motorlar (Induction...

8 – Asenkron Motorlar (Induction Motors)

Önemli Konu Başlıkları

*Dengeli üç fazlı büyüklüklerin uzay vektörünün davranışları

*Döner manyetik akının oluşumu

*Kaymanın oluşumu (ASM’un çalışma prensibi)

*Kaymanın değişimi ile rotor direncinin, çıkış gücünün ve üretilen momentin değişimi

*Asenkron motorun elektriksel eşdeğer devre modeli

*Asenkron motora ait moment ve güç hesaplamaları

1


2


3


4

U V W

x y z


* Her motor gibi stator ve rotoru vardır.

* Statorunda 3 fazlı sargılar vardır ve bunlar dengeli bir 3 fazlı kaynağa bağlanırlar.

Rotorunda ise kısa devre edilmiş sargılar veya çubuklar vardır. Sincap kafesli (squirrel

cage) ve rotoru sargılı veya bilezikli (wound rotor or slip ring) olmak üzere rotor yapısına

göre ikiye ayrılırlar.

* Bu bakış açısı altından ASM’a trafo türevi AC elektrik motoru veya sekonderi dönen trafo

denir.

Üstünlükleri:

Basit ve dayanıklı bir yapıya sahiptir.

Ucuzdur.

Az arıza yapar ve dolayısıyla az bakım gerektirir.

Verimliliği ve güç faktörü diğer motorlara nazaran kötü değildir.

Sakıncaları:

Hız ve moment denetimi karmaşıktır. Yani, denetimleri DC motorlara göre daha zordur, bu durum bütün AC motorları için geçerlidir.

5

8 – Asenkron Motorlar: Üç Fazın Uzay Vektörü

3 faz uzay vektörünün oluşumu:

http://www.ipes.ethz.ch/ipes/Raumzeiger/e_RZ_ReIm2.html

http://demonstrations.wolfram.com/ACRotatingMagneticFieldPrinciple/

* Üç faz dengeli ise fazların arasında 120 derece vardır ve fazların tepe değerleri birbirineeşittir. Bu durumda, zamanın herhangi bir anında üç fazın toplamı sıfır çıkar. Üç fazlı dengelibir kaynağa üç fazlı doğrusal bir yük bağlandığında nötr hattındaki akımın sıfır olmasınınnedeni de budur.

6

http://www.ipes.ethz.ch/ipes/Raumzeiger/e_RZ_ReIm2.html


8 – Asenkron Motorlar (M. Riaz): Sargıların Yerleşimi

7

8 – Asenkron Motorlar: Döner Manyetik Alan

8


9


Döner manyetik alan:

http://educypedia.karadimov.info/library/rotating_field.swf

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/animations/abcvec.html

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/animations/imflux3.html

Önemli animasyon kaynakları:


http://www.ipes.ethz.ch/ipes/2002Feldlinien/feld_dreh.html

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/index.htm

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/anim/3phase_flux_distribution.html

Son linkte Bm’nin değerinin her zaman sabit olduğu görülmektedir.

10

http://educypedia.karadimov.info/library/rotating_field.swf

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/animations/abcvec.html

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/animations/imflux3.html


http://www.ipes.ethz.ch/ipes/2002Feldlinien/feld_dreh.html

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/index.htm

http://www.ece.umn.edu/users/riaz/anim/3phase_flux_distribution.html

8 – Asenkron Motorlar: Çalışma İlkesi

Çalışma ilkesi: t=0 anında statorun oluşturduğu döner manyetik akı çizgileri rotor çubuklarınıkeser ve çubuklarda bir gerilim indükler. İki uçtan kısa devre oldukları için çubuklarda birakım dolaşır. Bu akım lenz yasasına göre kendi değerindeki artışı engelleyecek yöndekutuplanmalıdır. Sonuç olarak şekilde görüldüğü gibi kutuplanır ve çubuklarda oluşan kuvvetrotorun döner manyetik akıyı izlemesini sağlar. Böylece rotor çubuklarında indüklenengerilim ve dolayısıyla çubuklarda dolaşan rotor akımı azalır. Motor çalışırken sürtünmedenve/veya yükten ötürü rotor hızı döner manyetik akının hızından daha az olur. Aradaki farkakayma denir. Asenkron motorun çalışmasını sağlayan bu kaymadır. Eğer kayma olmazsarotor çubuklarında bir gerilim indüklenmez, bir akım dolaşmaz ve bir kuvvet oluşmaz.

Kuvvet oluşmadığında ise rotor

dönmez.

11

8 – Asenkron Motorlar: Temel Büyüklükler

Statordaki frekans neye eşittir? (Şebeke frekansına eşittir.)

Rotordaki frekans neye eşittir? (kayma * şebeke frekansı’na eşittir.)

Rotorun üzerinde indüklenen gerilim kaç fazlıdır? (Üç fazlıdır)

Rotorun üzerinde bir manyetik döner alan var mıdır? (Vardır)

Yoksa neden yoktur?

Varsa hızı nedir? (Kayma hızındadır)

Rotor döner manyetik akısının statordaki döner manyetik akıya göre durumu nedir? (İkisi de aynı hızdadır)

Rotorun statora göre durumu nedir? (Rotor manyetik alanı stator manyetik alanı ile aynı hızda dönmesine rağmen rotor hızı stator manyetik alanının hızından daha düşük hızla döner.)

12

8 – Asenkron Motorlar: Hız ve Frekans İlişkisi

Statorun ürettiği manyetik akı senkron hızda döner.

Rotor bir farkla, senkron hızdaki bu döner manyetik akıyı takip eder. Buna kayma denir.

Döner manyetik akı ile rotor hızı arasındaki fark ne kadar büyük olursa, rotor çubuklarında indüklenen gerilimingenliği ve frekansı da o kadar büyük olur.

13

120 es

fn

p

100

100

1

1

sl s m

sl s m

s m

s

s m

s

m s

m s

n n n

n ns

n

s

n s n

s

r ef sf

8 – Asenkron Motorlar: Hız ve Frekans İlişkisi

208V, 10Hp, p=4, 60Hz Y bağlı bir asenkron motor tam yükte %5 kaymaya sahiptir.

a.) Senkron hız nedir?

b.) Anma yükünde motorun hızı nedir?

c.) Anma yükünde rotorun frekansı nedir?

d.) Yarı yükte kayma nedir?

e.) Yarı yükte rotor frekansı nedir?

f.) Anma yükünde rotor çubuklarında indüklenen gerilimin rms değeri 20V olduğuna göre, yarı yükteki değeri nedir?

g.) Bu motorun anma momenti nedir?

h.) Bu motor 900d/dk ile döndürülürken anma momenti ile yüklenirse çıkış gücü ne olur?

i.) Bu motor 2700d/dk ile döndürülürse üretebileceği momentin değeri ne olur?

j.) Hız moment eğrisini çizerek sabit güç sabit moment bölgelerini gösteriniz.

14

120 60.) 1800 /

4

.) 1800(1 0.05) 1710d/ dak

c.) 0.05 60 3

.) 0.5 0.05 0.025

.) 0.025 0.025 60 1.5

.) 0.5 20 10

e

e

s

r

r

r

r

a n d dak

b n

f sf Hz

d s

e f f Hz

f V V

10 746.) 41.7

171030

.) 900 41.7 393030

10 746.) 26.38

270030

Lanma

o

L

g T Nm

h P W

i T Nm

8 – Asenkron Motorlar: Hız, Moment ve Frekans İlişkisi

15

7460W

41.7Nm

1710d/dk n(d/dk)

P & T

8 – Asenkron Motorlar – Boşta Çalışma

16

Motor yüksüz olduğu için rotor hızıhemen hemen senkron hıza (yani dönermanyetik akının hızına) eşittir. Buyüzden rotorda indüklenen gerilim vedolayısı ile rotor akımı çok küçüktür. Buakım statora indirgendiğinde değeri çokdaha azalır. Bu yüzden boşta çalışmadastator akımının rotor akımı bileşeni sıfırkabul edilir. Bu durumdaki statorakımına boşta çalışma stator akımı denir.Bu stator akımının mıknatıslama bileşenidöner manyetik akıyı oluşturur. Diğerbileşeni ise demir kayıplarını karşılar.

8 – Asenkron Motorlar – Yüklü Çalışma

17

Motor yüklendiği zaman rotor devriazalır, dolayısıyla rotor gerilimi ve akımıartar. Aynı zamanda rotor frekansı daarttığı için rotor gerilimi ile akımıarasındaki rotor açısı da artar. Budurumda rotor ve stator akımı arasındakiaçı değeri artmış olur. Rotor akımındakiartış momenti artıracak yönde etkiederken açıdaki artış momenti azaltanyönde etki göstermektedir.

Motorun ilk yüklenme anlarında rotorakımındaki artış miktarı açının yol açtığıazalmanın etkisinden büyüktür, buyüzden yüklendikçe motorun ürettiğimoment artar. Fakat motorun yüklemedeğeri öyle bir noktaya gelir ki (yaklaşıkolarak etiket (anma) değerinin 1.5 – 2katı), rotor akımındaki artış açıdankaynaklanan azalmayı ancak dengeler.Bu nokta da üretilen momentmaksimum seviyededir. Bu momentdeğerine devrilme momenti denir. Buyüklemeden sonra yapılacak en küçükbir yükleme de motor durur.

8 – Asenkron Motorlar: Boşta Çalışma Vektörel Diyagram

18

𝑇𝑖𝑛𝑑 =3𝑝

4𝐿𝑚𝐼𝑚𝐼𝑟sin𝛾

8 – Asenkron Motorlar: Yarı Yük Vektörel Diyagram

19



8 – Asenkron Motorlar: Tam Yük Vektörel Diyagram

20



8 – Asenkron Motorlar: Trafo Beznzeri Eşdeğer Devre

ER0: Statora etiket gerilimi uygulanıp rotor kilitlendiğinde, rotor çubuklarında indüklenen gerilim.

XR0: Kilitli rotor durumunda rotor reaktansı

fr=sfe

21

0

0

0 00

2 2

/

/

R r R e R R

R R R RR

RR R R R R RR

X f L sf L sX

E E E s EI

RR jX R jsX R s jXjX

s

8 – Asenkron Motorlar

Gerilim sabit, empedans değişken hale gelmektedir.

22

8 – Asenkron Motorlar: Elektriksel Eşdeğer Devre

23

2

2

2

2

2 0

/

/

R eff

eff R

eff R

i i a

R a R s

X a X

8 – Asenkron Motorlar: Elektriksel Eşdeğer Devre

Rotor bakır kayıplarını modellemek için küçük bie değişklik yapılarak direnç iki terime ayrılmıştır.

24

8 – Asenkron Motorlar: Kayıplar

25

/

/

/

ind conv m

ind ag s

L o m

T P

T P

T P

2

1 1

2 222 1

2

2 2

3

3 3

3

scu

ag in scu fe

ag f

rcu ag

P I R

P P P P

RP I I R

s

P I R sP

2 222 2 2

2

2 2

3 3

13

conv ag rcu

conv

conv

P P P

RP I I R

s

sP I R

s

(1 s)

conv ag rcu

conv ag ag

conv ag

o conv

P P P

P P sP

P P

P P P


26

Örnek 7.2 ve 7.3 çalışma ödevi olarak çözülecek.


Örnek: 380V, 50Hz, 61Hp üç fazlı bir ASM tam yük durumunda 0.85 geri güç katsayısı ile 100A çekmektedir. Statorbakır kayıpları 5kW ve rotor bakır kayıpları 3kW’dır. Sürtünme ve rüzgar kayıpları 500W, demir kayıpları ise 2kW’tır.Buna göre;

a.) Hava aralığı gücünü hesaplayınız.

b.) Mekanik enerjiye çevrilen gücü hesaplayınız.

c.) Çıkış gücünü hesaplayınız.

d.) Motorun verimini hesaplayınız.

27

/

/

/

ind conv m

ind ag s

L o m

T P

T P

T P

2

1 1

2 222 1

2

2 2

3

3 3

3

scu

ag in scu fe

ag f

rcu ag

P I R

P P P P

RP I I R

s

P I R sP

2 222 2 2

2

2 2

3 3

13

conv ag rcu

conv

conv

P P P

RP I I R

s

sP I R

s

(1 s)

conv ag rcu

conv ag ag

conv ag

o conv

P P P

P P sP

P P

P P P

.) 3 380 100 0.85

55945

55945 5000 2000

48945

in

in

ag in scu fe

ag

ag

a P

P W

P P P P

P

P

.)

48945 3000

45945

conv ag rcu

conv

conv

b P P P

P

P W

c.)

45945 500

45445

o conv

o

o

P P P

P

P W

.) 45445 / 55945

%81.2

d


Örnek: 460V, 60Hz, 23Hp Y bağlı üç fazlı bir ASM’un statora indirgenmiş model parametreleri aşağıdaki gibidir.Rüzgar ve sürtünme kayıpları 500W ve demir kayıpları 700W’tır.

Buna göre;

a.) Rotor hızını hesaplayınız.

b.) Stator akımını hesaplayınız.

c.) Güç Faktörünü hesaplayınız.

d.) Mekanik enerjiye dönüştürülen gücü hesaplayınız.

e.) Çıkış gücünü hesaplayınız.

f.) Üretilen (indüklenen) momenti hesaplayınız.

g.) Verimi hesaplayınız.

28

2 2

2

2

120 60.) 1800 /

4

1800 (1 0.025) 1755d/ dk

1755 183.78 /30

460.) 265.58

3

265.583 700 3 302

1 1 1

1 1 0.0033 0.04 0.0401 1.48

302 25

24.93 1.48

0.250.5

0.025

s

m

m

an

anfe c

c c

m

m

a n d dak

n

rad s

b V V

VP W R

R R

Zj

j

Z

Z

2

1

2

tan 0.5 / (0.25 / 0.025)

10.0125 0.05Z

1 2 1 20.5 ,R 0.25 , 1 ,X 0.5 , 25 , 0.025mR X X s



Buna göre;








29

1 2 1 20.5 ,R 0.25 , 1 ,X 0.5 , 25 , 0.025mR X X s

2 2 1

1

1 1

1 1 0.0401 1.48 0.0999 0.05

24.93 1.48 10.0125 0.05

1

0.0401cos( 1.48) 0.0999cos( 0.05) 0.0401sin( 1.48) 0.0999sin( 0.05)

1 18.87 0.4

0.1034 0.0449 0.11 0.4

1 0.5 tan 1/ 0.5 1.11 1.1

f

f

f

Z

Zj

Zj

Z



Buna göre;








30

1 2 1 20.5 ,R 0.25 , 1 ,X 0.5 , 25 , 0.025mR X X s

2 2 1

1

1

8.87 0.4

1 0.5 tan 1/ 0.5 1.11 1.1

1.11cos(1.1) 8.87cos(0.4) 1.11sin(1.1) 8.87sin(0.4)

8.67 4.44 9.74 0.47

460 327.26 0.47

9.74 0.47

f

eq

eq

Z

Z

Z j

Z j

I A

in

2

.) cos( 0.47) 0.89geri

d.)P 3 460 27.26 0.89 19330

.) 19330 3 27.26 0.5 700 17515

17515 (1 0.025) 17077 W

17077 500 16577

17515 / (1800 / 30) 92.92 Nm

17302 / (1755 / 30) 90.

.

19

)

g

ag

con

d

o

L

v

inT

T

c pf

W

e P

P

N

W

P

W

f

m

.) 16577 /19330 0.85

8 – Asenkron Motorlar: Hız Denetimi

Asenkron motorların hızı, frekansı veya kutup sayısını değiştirerek denetlenebilmektedir.

Kutup sayısının değiştirilmesi ile gerçekleştirilen hız ayarı çok sınırlı kalmaktadır. Bu tür motorların statorlarındabirbirinden farklı kutup sayılarına sahip iki adet üç fazlı sargı vardır. Çift devirli motor veya dahlender motor olarakadlandırılırlar.

ASM’a uygulanan frekansın değiştirilmesi ile yapılan hız denetimi endüstriyel amaçları sağlayabilecek bir yöntemdir.Bu yöntemle ASM’un hızı anma hızının üstündeki değerleri de kapsayacak şekilde geniş bir aralıkta denetlenebilir.ASM’a uygulanan frekansın değiştirilerek hız denetiminin yapılması, skaler (uçtan) ve vektörel (içten) olmak üzere ikitemel şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Her iki yöntemin kendi doğaları gereği bir takım üstünlük ve sakıncalarıelbette vardır. Her mühendislik çalışmasında olduğı gibi, uygulamaya göre hangi yöntemin kullanılacağına iyi kararverilmelidir.

Hangi yöntem seçilirse seçilsin, sonuç olarak ASM’un ürettiği döner manyetik akının hızı (senkron hız)değiştirilmektedir. Bu duruma göre de motorun davranışları şekillenmektedir.

31

120 es

fn

p

8 – Asenkron Motorlar: Kayma ve Hız Denetimi

32

Tind,TL

Pag,Pconv, Po

ωm

ωmanma

ωs

ωm

ωmanma

s=(ωs-ωm)/ωs

fr=sfe(devir cinsinden kayma)

0.75ωs0.5ωs0.2ωs 1.3ωs 1.8ωs 2.4ωs

Anma

Anma

1

Anma

Anma

sl değişkens mr e e sabit

s s sabit

r sl

f f f

f

8 – Asenkron Motorlar: Kayma ve Hız Denetimi

Sonuç 1: Anma hızının altında, motor hangi hızda dönerse dönsün rotor frekansı sabitkalmaktadır. Diğer bir deyişle devir cinsinden kayma sabit kalmaktadır. Hız arttıkçayüzde kayma ise azalmaktadır. Dolayısıyla referans noktamız devir cinsinden kaymanınsabit kalmasıdır.

Sonuç 2: Anma hızının altındaki huzlarda devir cinsinden kayma ve anma hızınınüstündeki hızlarda yüzde kayma, yükleme momenti ile doğru orantılıdır. Çünkü küçükkayma değerlerinde rotor kaçak reaktansının değeri de küçüktür, dolayısıyla frekansındeğişmesi empedansın değerini bağıl anlamda çok fazla değiştirmez.

Sonuç 3: Anma hızının üstündeki değerlerde yüzde kayma sabit kalmakta, rotorfrekansı ise değişmektedir. Dolayısı ile referans noktamız yüzde kaymanın sabitliğidir.

NOT: Yukarıda bahsedilen her durum yaklaşık olarak (iyi tasarlanmış bir motor için çokyaklaşık olarak) doğrudur.

33


Örnek: 460V, 60Hz, 25Hp Y bağlı, 4 kutuplu üç fazlı bir ASM’un anma yükünde akımı 35A, güç katsayısı 0.85 geri,kayması %3 ve son olarak verimi %78.68 olarak verilmektedir.

Buna göre;

a.) Çıkış gücünü hesaplayınız.

b.) Giriş gücünü hesaplayınız.

c.) Toplam kayıpları hesaplayınız.

d.) Anma yük momentini hesaplayınız.

e.) Senkron hız 1000d/dk ile dönerken motor anma yükü ile yüklendiğinde hız ve kayma ne olur?

f.) Senkron hız 1000d/dk ile dönerken motor anma yükünün yarısı ile yüklendiğinde hız ve kayma ne olur?

g.) Senkron hız 2500d/dk ile dönerken anma yükü kaç Nm’ye düşer?

h.) Senkron hız 2500d/dk’da iken, g şıkkında bulunan moment değeri ile motoru yüklersek hızı ne olur?

i.) Senkron hız 2500d/dk’da iken, g şıkkında bulunan moment değerinin yarısı ile motoru yüklersek hız ne olur?

j.) Anma yükü ve anma hızında rotor direnci 10Ω’dur. Direncin 20Ω olduğunu düşünürsek anma yükünde motorunanma hızı ne olur?

34

.) 25 746 18650

.) 18650 / 0.78 23910

.) 23910 18650 5260

.) 18650 / ( 1800 (1 0.03) / 30) 102

o

in

loss

Lanma

a P W

b P W

c P W

d T Nm

.) 1800 1746 54 /

1000 54 946 /

54 /1000 %5.4

sl

m s sl

e n d dk

n n n d dk

s


Örnek: 460V, 60Hz, 25Hp Y bağlı, 4 kutuplu üç fazlı bir ASM’un anma yükünde akımı 35A, güç katsayısı 0.85 geri,kayma %3 ve son olarak verimi %78 olarak verilmektedir.

Buna göre;

f.) Senkron hız 1000d/dk ile dönerken motor anma yükünün yarısı ile yüklendiğinde hız ve kayma ne olur?

g.) Senkron hız 2500d/dk ile dönerken anma yükü kaç Nm’ye düşer?

h.) Senkron hız 2500d/dk’da iken, g şıkkında bulunan moment değeri ile motoru yüklersek hızı ne olur?

i.) Senkron hız 2500d/dk’da iken, g şıkkında bulunan moment değerinin yarısı ile motoru yüklersek hız ne olur?

j.) Anma yükü ve anma hızında rotor direnci 10Ω’dur. Direncin 20Ω olduğunu düşünürsek anma yükünde motorunanma hızı ne olur?

35

.) 0.5 54 27 /

1000 27 973 /

27 /1000 %2.7

.) 18650 / ( 2500 (1 0.03) / 30) 73.44

.) %3

2500(1 0.03) 2425d/ dk

sl

m

Lanma Lanma

m

f n d dk

n d dk

s

g T T Nm

h s

n

i.) %1.5

2500(1 0.015) 2462d/ dkm

s

n

i.) 2 0.03 %6

1800(1 0.06) 1692 / dkm

s

n d

8 – Asenkron Motorlar: Rotor Direnci, Moment ve KaymaArasındaki İlişki

36

Yandaki şekilde görüldüğü gibi,rotor direncinin artnası ile kaymada artmaktadır. Bu artış hemenhemen doğrusal olduğu içinaralarında bir doğru orantının varolduğunu düşünebiliriz.

8 – Asenkron Motorlar: Eşdeğer Devre Üzerinden Moment veGüç Hesapları

Devrilme momenti, kalkınma momenti veya herhangi bir akım değerinde üretilen birmoment bu eşdeğer devreden hesaplanır.

Güç faktörü, herhangi bir yük momenti değerinde çekilen akım, kayıplar ve verim bueşdeğer devreden hesaplanır.

37


208V, iki kutuplu, 60Hz, tam yükte s=0.05, 15Hp, Y bağlı bir ASM yukarıdaki eşdeğer devreye sahiptir.

a.) Zf=?

b.) Zeq=?

c.) IL=?

d.) Pscu=?

e.) Pin=?

f.) Pag=?

g.) Pconv=?

h.) Prcu?

i.) VTH=? ZTH=?

j.) smax=? k.) I2smax=? l.) Pagsmax=? m.) Tmax=? n.) I2start=? o.) Pagstart=? ö.) Tstart=?

p.) Sorudaki ASM’un bilezikli ASM olduğunu düşünelim ve kalkınma anında max momentin indüklenebilmesi için rotor devresidirencinin değerinin ne olması gerektiğini hesaplayalım.

38


39

1 1.)

1 1 1 1

15 2.4 0.41 15 1.57 2.43 0.16

1

0.0667 1.57 0.4115 0.16

1

0.0667cos( 1.57) 0.4115cos( 0.16) 0.0667sin( 1.57) 0.4115sin( 0.16)

1 12.34 0.3148

0.4063 0.1323 0.4273 0.3148

.) 2.3

f

f

f

f

eq

a Z

j j

Z

Zj

Zj

b Z

2

2

4cos(0.3148) 0.2 2.34sin(0.3148) 0.41 2.42 1.13

2.67 0.4369

208 / 3.) 44.9 0.4369

2.67 0.4369

.) 3 44.9 0.2 1210

.) 3 208 44.9cos( 0.4369) 14666

.) 14666 1210 13456

3

eq

L

scu

in

ag in scu

ag

j j

Z

c I

d P W

e P W

f P P P W

P I

2 2 22 3 3 44.9 2.34cos(0.3148) 13457

.) 13457(1 0.025) 13121

.) 13457 13121 336

L f

conv

rcu ag conv

RI R W

s

g P W

h P P P W


40

2 2

1 1 m(X X )

mTH an

XV V

R

1 1

1 1

m

TH

m

jX R jXZ

R j X X

2max

2

2222

max

2

2TH T

TH

H

TH

Rs

R X

RR X X

s

X


41

2

2

2 2

2 2

2

2

2 2

2 2

2

2

2

2 2

3

3

3

TH

ag

TH TH

TH

TH

ag

agind

s

TH

s TH TH

VI

Z Z

P I R s

V R sP

R R s X X

V R s

R

PT

R s X X


42

2 2 2 2

1 1

1 1

1 1

15.) 208 3 116.79 0.013

( ) 0.2 15.41

15 0.2 0.41 6.15 3 6.84 0.45

0.2 15.41 0.2 15.41 15.4113 1.55

0.44 2 0.44 1.14

0.44cos(1.14) 0.44sin(1.14)

mTH an

m

m

TH

m

TH

TH TH

Xi V V

R X X

jX R jX j j jZ

R j X X j j

Z

R jX j

2max

2 22 2

2

2 max2 2 22

2 max 2

2

max 2 max

max

2

0.18 0.4

0.12.) 0.1446

0.18 0.4 0.41

116.79 116.79.) 90.2

1.290.18 0.83 0.4 0.41

.) 3 90.2 20262

.) 20262 / 377 53.7

.)

TH TH

THs

TH TH

ags

ind

s

j

Rj s

R X X

Vk I A

R R s X X

l P R s W

m T Nm

n I

2 2 2 2

2 2

2

2

116.79 116.79123.1

0.94870.18 0.12 0.4 0.41

.) 3 123.1 5279

.) 5279 / 377 14

THtart

TH TH

agstart

indstart

VA

R R X X

o P R W

ö T Nm


Çalışma Ödevi: Örnek 7.4 ve 7.5 çözülecek.

Asenkron motor tasarım sınıfları okunacak.

43

2

2

p.)

1

/ 0.83

0.83 olmali

s

R s

R

8 – Asenkron Motorlar – Boşta Çalışma ve Kilitli Rotor Deneyleri

Boşta çalımada, kayma çok küçüktür. Dolyısıyla R2/s’den rotor direnci çok büyük, yine kaymanınçok küçük olması nedeniyle rotor gerilimi ve rotor akımı çok küçüktür. Bu yüzden I2=0 Kabul edilirböylece rotor bakır kayıpları 0 olmuş olur.

Girişten anma gerilimi uygulanır, ve güç, gerilim ve akım değerleri kaydedilir.

NOT: Kayma küçük olduğu için rotor frekansı küçüktür, bu yüzden rotor reaktansı küçüktür. Budurumda, rotor direnci rotor reaktansından çok çok büyük olmaktadır. Dolayısıyla rotor reaktansıihmal edilir. Böylelikle, rotor gerilimi ve rotor akımının aynı fazda olduğu kabul edilebilir.

44


Kilitli rotor deneyinde, rotor kilitlenir ve motora uygulanan gerilim yavaş yavaş artırılarak anma değerine ayarlanır. Bu durumda,girişten uygulanan güç, akım ve gerilim değerleri kaydedilir.

1. yol: Değerler alındıktan sonra stator sargı direnci multi metre ile ölçülür, bu durumda yapılan ölçüm sağlıklıdır çünkü statorsargıları hemen hemen normal çalışma sıcaklığına ulaşmıştır.

2. yol: Stator sargılarına DC akım uygulanarak akım anma değerine kadar çıkartılır. Bir süre sargıların ısınması beklenir ve sargıdirenci hesaplanır.

3. yol: Sargıların direnci soğukken multimetre ölçülür. Sıcaklıkla beraber deri etkisini de göz önüne almak için, ölçülen değer 1.4 ve1.5 arasında bir değerle çarpılır. Sonuç olarak elde edilen rakam, yukarıdaki yöntemler gibi yaklaşık doğru bir sonuç verecektir.

NOT: Sargılara alternatif akım uygulanarak direnç kestirimi yapılmaz çünkü endüktif reaktansta da ölçülmüş olur. Kaçak endüktansdeğerlerinin motor dönerken ve/veya yüklü ve/veya boşta iken farklı farklı değerler aldığı unutulmamalıdır.

AC sürücüler, vektör kontrolde doğal olarak 2. yolu kullanmaktadır.

NOT: Alternatif akımda deri etkisi vardır. Bu yüzden alternatif akım uygulandığında sargı direnci, doğru akım uygulandığındabulunandan daha yüksek olacaktır. Bu konuda IEEE standartları incelenerek direncin doğru değeri çok yaklaşık olarakhesaplanabilmektedir.

X1 ve X2 motorun sınıfına göre rotor ve statora dağıtılır.

45


46


47


48


Örnek: 3 fazlı Y bağlı C sınıfı bir ASM’un boşta çalışma ve kilitli rotor deneylerine ait verileraşağıdaki gibi verilmektedir. Motorun çıkış gücü 22kW, toplam kayıpları 4.5kW’dır. Stator bir fazdirenci R1=0.15Ω olduğuna göre, aşağıdaki verileri kullanarak statora indirgenmiş tam modeli eldeediniz.

Boşta çalışma

VL=400V

Pin=1770W

IL=18.5A

Kilitli rotor

VL=45V

Pin=2700W

IL=63A

49

1

2 2

0

2

2

2

01 2

2

0 0

2

1 2 2

1

400 / 3 230.94

230.94 18.5 0.15 0.1033 227.57

4500 0.075 337.5

11770 337.5 18.5 0.15

3

460.38

227.57 / 460.38 112.49

227.57

227.57 18.5 460.38

12.37

c fe

c

c

m

fe

m

m

V V

V V

P W

P P

P W

R

VX X

V I P

X X

X X

53

12.3753 0.1033 12.272mX

1

2

1 2

2 2 2

1 1

1 2 2

2 2 2

1 2 2

1 2

1

2

45 / 3 25.98

2700 / 3 900

900 / 63 0.23

25.98 63 900

63

0.3444

0.3 0.3444 0.1033

0.7 0.3444 0.2411

sc

sc

s

V V

P W

R R

V I PX X

I

X X

X X

X

X

sau

Sticky Note

18.5^2*0.15 parantezin dışında mı?

8 – Asenkron Motorlar – Yol Verme Yöntemleri

50

R

S

T

LVpV

LI

R

S

T

pV

LI

U

x

z

WV

y

W

z U

x

Vy

LV

pI

pI

U V W

x y z

/ 3

Y

/ 3

3 cos( )

3 / 3 cos( )

cos( )

3

P L

p L

P L

p L

L L

Y L L

Y L L

Y

Y

V V

I I

V V

I I

P V I

P V I

P V I

P P

P P


Y bağlantı ve ∆ bağlantıda tek esas vardır, iki durumda da güç aynı olmalıdır. İki durumda dagücün aynı kalabilmesi için faz gerilimlerinin aynı olması gerekmektedir.

Bunu sağlayabilmek için ∆ bağlantıda Y bağlantıya göre 3 kat daha düşük gerilimuygulanmalıdır.

Örnek 1.

∆/Y 220/380 17.3/10 cos(θ)=0.8

olan bir 3 fazlı ASM’da güçlerin eşit olduğunu gösteriniz.

51

3 220 17.3 0.8 5273

3 380 10 0.8 5265Y

P W

P W


Y - ∆ yol verme yönteminde, motora her zaman ∆ gerilimi uygulanır. Motor ilk önce Y

bağlanır, ve böylece normal Y çalışmaya göre 3 kat daha az akım çeker. Daha sonramotor ∆ bağlanır ve normal ∆ akımını çekmeye devam eder. Bu durumda, motornormalde çekeceği akımın yaklaşık olarak 3 kat daha azını çekerek yol almış olur.

Örnek 2.

∆/Y 220/380 17.3/10 cos(θ)=0.8

olan bir 3 fazlı ASM’a nasıl bir 3 fazlı şebeke ile Y - ∆ yol verilebilir.

Cevap: Fazlar arasındaki gerilimin rms değerinin 220V olduğu bir şebeke ile yol verilebilir.

52


53


54


55

1: Doğrudan yol verme: Tam yük altında kalkabilir fakat çok yüksek akım çeker.

2: Y-∆ yol verme: Tam yük altında kalkınamaz.

3: Yumuşak yol verme (Soft Starter): Akım ve moment profilleri olmak üzere seçenekli bir yolverme yöntemi sunar. Fakat tam yük altında kalkınmaya uygun bir yöntem değildir.


56





57

1: Değişken frekanslı sürücü: Akımı etiket değerinde tutarak tam yük altında kalkabilir.





58


59

Asenkron Motorlar (Induction...

Documents

Transcript of Asenkron Motorlar (Induction...