ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLAR (A.S.M)

1. GİRİŞ

Asenkron motorlar genellikle bir fazlı ve üç fazlı olarak imal edilen endüstride en çok

kullanılan alternatif akım motorlarıdır. Asenkron motorların yüksek güçlü olanları üç fazlı

olarak imal edilirler. Endüstrideki fan ve pompa sistemleri, binalardaki asansörlerin motorları,

evlerdeki vantilatörler, buzdolabı motorları v.b. birçok uygulamada a.s.m'lar kullanılırlar.

Doğru akım motorları ile kıyaslandıklarında daha az maliyetle üretilmeleri, daha az bakıma

ihtiyaç duymaları, patlayıcı ve yanıcı madde bulunan ortamlarda kullanılabilmeleri gibi

sebeplerden doğru akım motorlarından daha fazla kullanım alanına sahiptirler.

Asenkron motorların yapısı birçok parçadan oluşmakla beraber (gövde, ayak, motor

mili, kapaklar, pervane , v.b) çalışma prensibi 2 ana kısımla açıklanabilir. Bu kısımlar duran

kısım olan stator ve dönen kısım olan rotordur.

Asenkron motorlar rotorlarının tipine göre sincap kafesli a.s.m ve bilezikli a.s.m olarak

iki türlü isimlendirilirler.

2. YAPISI

Stator : Asenkron motorun statoru duran kısımdır ve üç faz dengeli gerilim stator sargılarına

uygulanır. Üzerlerinde oluk bulunan birer yüzleri yalıtılmış ince silisyumlu sacların

birleştirilmesiyle stator nüvesi oluşturulur ve bu stator nüvesi demir ya da çelikten motor

gövdesine monte edilir. Stator nüvesi üzerindeki oluklara stator sargıları uygun şekilde

yerleştirilerek gerekli bobin bağlantıları yapılır ve son olarak motor dışındaki klemens

kutusuna statordan 6 adet bağlantı ucu çıkarılır. Çıkarılan bu 6 uç vasıtasıyla stator sargıları

yıldız veya üçgen bağlanarak üç fazlı gerilim uygulanır.

Şekil.1 Asenkron motorların stator yapısı

Şekil.2 Stator sargılarından klemens kutusuna çıkan uçların yıldız(a) ve üçgen(b) bağlanması

Rotor : Üzerlerinde oluklar bulunan birer yüzleri yalıtılmış ince silisyumlu sacların

birleştirilmesinden rotor nüvesi oluşturulur ve rotor miline monte edilir. İki türlü rotor tipi

vardır. Bunlardan birincisi rotordaki kanallara alüminyumdan ya da bakırdan çubuklar

yerleştirilerek her iki taraftan kısadevre edilmesiyle oluşturulan rotordur. Bu rotor tipinden

yapılan a.s.m'a kısadevre çukuklu a.s.m veya sincap kafesli a.s.m denir.

Diğer rotor tipinde oluklara aynı statorda olduğu gibi bobinler yerleştirilip birer uçları

rotor milinin üzerindeki bileziklerle irtibatlandırılmıştır. Bu tip rotorlardan yapılan a.s.m'lere

de sargılı rotorlu a.s.m veya bilezikli a.s.m denir. Bu tip rotorlarda rotor mili üzerindeki

bileziklere basan kömürler bulunur. Bilezikli a.s.m.'nin rotor devresine dışarıdan ilave direnç

eklemesi yapmak mümkündür.

Şekil.3 Asenkron motorların rotor yapısı

3. ÇALIŞMA PRENSİBİ

Asenkron motorların çalışması transformatörlerin çalışmasına benzer. Asenkron

motorların stator sargısını transformatörlerin primer sargısına, rotor devresini ise

transformatörün kısadevre edilmiş sekonder sargısına benzetebiliriz.

Asenkron motorun stator sargısına aralarında 120 şer derece faz farkı bulunan üç fazlı

gerilim uygulandığında stator sargılarında bir döner alan meydana gelir. Bu döner alanın

hızına stator döner alan hızı denir(ns). Statordaki üç fazlı döner alan rotordaki kısadevre

çubuklarında veya sargılarda gerilim endüklenmesine sebep olur. Bu durumda rotor etrafında

da aynı statordaki döner alana benzeyen bir alan oluşur. Bu iki alanın birbirini etkilemesiyle

rotor dönmeye başlar. Rotorun dönüş hızı (nr) motorlar için her zaman stator döner alan

hızından daha küçüktür. Stator döner alan hızı ile rotorun dönüş hızının aynı olmamasından

dolayı bu motorlar asenkron (senkron olmayan) motor olarak isimlendirilmiştir. Asenkron

motorun stator döner alanı rotorda gerilim indüklediği için bu motorlara aynı zamanda

indüksiyon motorları da denilmektedir.

Asenkron motorun statorundaki döner alanın oluşumunu şekil.4 ve şekil.5 üzerinden

inceleyelim;

Şekil.4 Üç fazlı alternatif gerilim

Şekil.5 Statorda döner alanın oluşumu

Şekil.6 Üç fazlı el tipi sargı (şekil.5'deki dairesel yapının 12 oluklu ve açılmış hali)

Şekil.4'deki üç fazlı dengeli gerilim dalgasının (a) anında R ve T fazının pozitif, S

fazının negatif olduğu görülmektedir. Şekil.5'de (a) anındaki durum sağ el kuralına göre

belirlenmiş ve kutup dağılımı çizilmiştir. Şekil.4'deki b-c-d-e-f anları için de şekil.5'de

kutuplar çizildiğinde bir periyotta 1 devirlik döner alan oluştuğu görülür.

Şekil.5'deki gerilim dalgasının frekansının 50 Hz olduğunu düşünürsek bu saniyede 50

periyot anlamına gelir. Şekil.5 için bir periyotta 1 devirlik döner alan oluştuğuna göre 50 Hz

frekans için saniyede 50 devirlik döner alan, dolayısıyla dakikada 60x50 = 3000 d/dk döner

alan hızı oluşur. Burada stator döner alan hızının (ns) kutup sayısına ve frekansa( f s) bağlı

olduğu açıkça görülmektedir. Stator döner alan hızı pratik olarak aşağıdaki numaralı formül

ile hesaplanır.

ns=120 f s

2 P

Burada, ( f ¿¿ s )¿ stator sargılarına uygulanan gerilimin frekansı, (2 P) kutup sayısıdır.

Asenkron motorlar hiçbir zaman senkron hızda çalışamaz. Çünkü motor senkron hızda

dönerse rotor çubuklarında gerilim endüklenmez. Bu durumda rotorda dönme momenti

meydana gelmez. Dönme momenti meydana gelmediği zaman rotor dönmez (motor milinden

mekanik güç elde alınmaz). Bundan dolayı asenkron motorların rotorları senkron hızdan bir

miktar düşük devirde döner.

Asenkron motorlarda stator döner alan hızının rotorun dönüş hızından daha büyük

olduğu belirtilmiştir. Stator döner alan hızı (ns) ile rotorun dönüş hızı (nr) arasındaki farkın

stator döner alan hızına oranına kayma(s) denir. Yüzde olarak aşağıdaki gibi hesaplanır.

s=ns−nr

ns

x100

Motor durgun iken kayma değeri 1, motor senkron hızda dönerken kayma değeri sıfır

olur. Motor senkron hızdan daha yüksek hızlarda çalışıyorsa kayma değeri negatif olur.

Normal çalışmada bir asenkron motorun kayması %1 ile %5 arasında değişir.

Kayma ve senkron devir sayısı verildiğinde motorun rotor hızı aşağıdaki şekilde

hesaplanır.

nr=(1−s )ns

Rotorda endüklenen gerilimin frekansı aşağıdaki şekilde hesaplanır.

f r=s f s

ÖRNEK: Üç fazlı iki kutuplu bir asenkron motor 50 Hz’lik frekansa sahip bir şebekede

çalışmaktadır. Motorun tam yükteki hızı 2850 d/d dır. Bu motorun yüzde cinsinden kaymasını

hesaplayınız. Rotorda endüklenen gerilimin frekansını hesaplayınız.

ns=120 f s

2 P=120 x50

2=3000d /dk

s=ns−nr

ns

x100=3000−28503000

x100=%5

f r=s f s=(0,05) x(50)=2,5Hz

4. ASENKRON MOTOR EŞDEĞER DEVRELERİ

Asenkron motorların analizinde eşdeğer devre modellerinden yararlanılır. Eşdeğer

devrenin mümkün olduğu kadar gerçek değerlere yakın olması gerekir. Asenkron motorların

eşdeğer devresi sekonder sargısı kısa-devre edilmiş transformatörlerin eşdeğer devresine

benzer. Stator eşdeğer devresi transformatörün primer sargı eşdeğer devresine, rotor eşdeğer

devresi ise transformatörün kısa devre edilmiş sekonder eşdeğer devresine benzer. Asenkron

motorun eşdeğer devresinin transformatör eşdeğer devresinden farkı rotor frekansının

kaymaya bağlı olarak değişmesidir. Transformatörlerde primer sargıdan sekonder sargıya güç

transferi manyetik nüve üzerinden gerçekleşir. Asenkron motorlarda ise statordan rotora

transfer edilen güç stator ile rotor arasındaki hava boşluğu üzerinden gerçekleşir.

Üç fazlı bir asenkron motorun bir faz eşdeğer devresi Şekil.7’de görülmektedir. V1

statora uygulanan gerilimini, R1 stator sargısı eşdeğer direncini, X1 stator sargısı reaktansını,

Rc stator demir kayıplarını ifade eden direnci, Xm is mıknatıslanma reaktansını

göstermektedir. Rotor tarafında ise Xr rotor reaktansını , Rr ise rotor direncini ifade

etmektedir. Bu devre pratik uygulamalarda pek kullanılmaz. Pratik uygulamalarda rotor

devresi stator tarafına indirgenerek eşdeğer devre elde edilir.

Şekil.7 Üç Fazlı Bir Asenkron Motorun Eşdeğer Devresi

Rotor parametrelerinin stator tarafına indirgenmesinde rotor empedansı (xr) stator

tarafına dönüştürülürken etkin dönüştürme oranının (ɑeff) karesiyle çarpılır. Rotor gerilimi

dönüştürülürken etkin dönüştürme oranıyla çarpılır, akım (IR) ise etkin dönüştürme oranına

bölünerek dönüştürülür. Etkin dönüştürme oranını elde etmek çok zordur. Fakat stator tarafına

indirgenmiş eşdeğer devre parametrelerini direkt olarak bulmak mümkündür. Şekil.8’de stator

tarafına indirgenmiş bir faz eşdeğer devresi görülmektedir.

Şekil.8 Üç Fazlı Bir Asenkron Motorun Faz Başına Eşdeğer Devresi

4.1 Eşdeğer Devre Parametrelerinin Hesaplanması

Bir a.s.m'nin faz başına devresi parametreleri boş çalışma deneyi, DC test deneyi ve

kilitli rotor deneyi yapılarak hesaplanır.

4.1.1 Boş Çalışma Deneyi

Şekil.9’da bir asenkron motora ait boş çalışma deney bağlantı şeması görülmektedir.

Deneyde üç adet ampermetre, bir voltmetre ve iki adet watt-metre kullanılır.

Motorun şebekeden çektiği güç iki watt-metrenin ölçtüğü güçlerin toplamına eşittir.

Bu güç motorda, boş çalışmada meydana gelen kayıpların toplamına eşittir. Motorun boşta

şebekeden çektiği güç nüve kayıpları ile mekanik sürtünme ve rüzgâr kayıplarının

toplamına eşit olarak kabul edilir. Boş çalışma deneyindeki eşdeğer giriş empedansı

yaklaşık olarak mıknatıslanma stator reaktansı ile mıknatıslanma reaktansının

toplamına eşittir.¿ ZBÇ∨¿ X1+X m

Şekil.9 Üç fazlı bir asenkron motorun boş çalışma deney bağlantı şekli

4.1.2 DC Test Deneyi

Eşdeğer devredeki stator sargısına ait direnç stator sargılarına DC bir gerilim

uygulanarak hesaplanır. Stator sargıları hem üçgen hem de yıldız olarak bağlı olabilir.

Şekil.10(a)’da üçgen bağlı sargı için, (b)’de ise yıldız bağlı sargı için deney bağlantı şeması

görülmektedir.

Şekil.10 Üç fazlı bir asenkron motorun stator direncinin ölçülmesi

R1=3V DA

2 IDA

(stator üçgenbağlıise); R1=V DA

2 I DA

(stator yıldız bağlı ise)

4.1.2 Kilitli Rotor Deneyi

Kısa devre deneyinde asenkron motorun rotoru dönmeyecek şekilde sabitlenir. Boş

çalışma deneyinde olduğu gibi üç adet ampermetre, bir adet voltmetre ve iki adet watt-metre

kullanılarak deney gerçekleştirilir. Kilitli rotor deneyinde ayarlı kaynak gerilimi değiştirilerek

stator sargılarından tam yük akımı geçinceye kadar artırılır. Ölçü aletlerinden okunan değerler

kaydedilir. Bu deneyde mıknatıslanma akımı ihmal edilir ve şebekeden çekilen akımın rotor

devresinden geçtiği kabul edilir. Motorun şebekeden çektiği toplam güç iki wattmetreden

okunan güçlerin toplamına eşittir. (Güç Katsayısı(gk )=cosφ)

cosφ=Pgiriş

√3V I;∨Z KR∨¿ V

√3 I;RKR=¿ ZKR∨. cosφ; ZKR=¿ ZKR∨. cosφ

RKR=R1+R2; XKR=X1+ X2

Şekil.11 Üç fazlı bir asenkron motorun kilitli rotor deney bağlantı şekli

Boş çalışma deneyi ile

1. Nüve kayıpları ve mekanik kayıpların (sürtünme ve rüzgar) toplamı bulunur.

2. Stator sargısı reaktansı ile mıknatıslanma reaktansının toplamı bulunur.

DC Test deneyi ile

1. Stator sargısı omik direnci bulunur.

Kilitli rotor deneyi ile

1. Stator ve rotor omik direnci toplamı bulunur. Bunlardan faydalanarak stator ve rotor bakır

kayıpları toplamı bulunur.

2. Stator ve rotor reaktansları toplamı bulunur. Bunlardan faydalanarak stator ve rotor nüve

kayıpları toplamı bulunur.

5. ASENKRON MOTORLARDA KAYIPLAR VE VERİM

Elektrik makinelerinde makineden alınan mekanik güç makineye verilen elektriksel

güçten küçüktür. Aradaki fark ise kayıplardan kaynaklanmaktadır.

Asenkron motorda oluşan kayıplar şunlardır;

- Stator bakır kaybı (Pscu)

- Stator demir kaybı (Pnüve)

- Rotor bakır kaybı (Prcu)

- Rotor demir kaybı (Prnüve)(Nominal devirde değeri çok küçük olduğundan ihmal edilebilir)

- Rotor sürtünme ve rüzgar kaybı (Pfw)

Asenkron motorun girişine uygulanan elektriksel güç (Pg) harfi ile

Statordan rotora hava aralığı üzerinden aktarılan güç ( Pag) harfi ile

Asenkron motor milinden alınan mekanik güç ise (P0) harfi ile gösterilecek

Pag=Pg−P scu−Pnüve ; P0=Pag−Prcu−Pfw ; Pg=√3 .V . I . cosφ

Şekil.12 Asenkron motordaki kayıplar

Asenkron motorların verimi ise diğer elektrik makinelerinde olduğu gibi çıkış gücünün

giriş gücüne oranına eşittir. Verim η ile gösterilir ve aşağıdaki şekilde hesaplanır.

η=P0

Pg

.100

Örnek: 380 V 50 Hz, 50 BG (beygir gücü) değerinde iki kutuplu, üç fazlı bir asenkron motor

0.85 geri güç faktöründe şebekeden 60 A akım çekmektedir. Stator bakır kayıpları 1,5 kW,

rotor bakır kayıpları 600 W’tır. Sürtünme ve rüzgar kayıpları 500 W, demir kayıpları 1,5 kW

olarak verilmektedir. Motorun hava aralığı gücünü, çıkış gücünü ve verimini hesaplayınız.

Pg=√3 .V . I . cosφ=(1,73 ) . (380 ) . (60 ) . (0,85 )=33 567W

Pag=Pg−P scu−Pnüve=33,567−1,5−1,5=30567W

P0=Pag−Prcu−Pfw=30,567−0,6−0,5=29 467W

η=P0

Pg

.10 0=2 9 46733 567

.100=%87,78

6. ASENKRON MOTORLARDA GÜÇ VE MOMENT

Asenkron motorların güç ve moment denklemleri motorun faz başına eşdeğer devre

modeli kullanılarak çıkartılır. Şekil.8'deki eşdeğer devre kullanılarak motorun kayıpları ve

çıkış gücü hesaplanabilir. Çıkış gücü motorun milinden elde edilen mekanik güçtür.

Motorun milindeki moment, çıkış gücünün motor devir sayısına bölünmesiyle

hesaplanır. Momentin N.m olarak çıkması için motor devir sayısının rad/s olarak kullanılması

gerekir.

T i=Pag

w s

(motorda endüklenen moment ) ;T 0=P0

wr

(mil momenti ) ;w s=ns . π

30

Örnek: Bir önceki örnekte verilen motor tam yükte %4 kayma ile çalışmaktadır. Motorda

endüklenen momenti ve mil (yük) momentini hesaplayınız.

ns=120. f s

2 P=120.50

2=3000d /d k

T i=Pag

w s

= 30567ns . π /30

= 305673000.(3,14 )

30

=30567314

=97,34 (N .m)

nr=(1−s ) . ns=(1−0,04 ) .3000=2988d /dk

T 0=P0

wr

= 29467nr . π /30

= 294672988.(3,14)

30

= 29467312,74

=94,22(N .m)

7. ASENKRON MOTORLARDA HIZ - MOMENT İLİŞKİSİ

Bir asenkron motorun moment hız ilişkisi Şekil.13’te verilmektedir. Yatay eksen iki

parametreyi göstermektedir. Birincisi motorun yüzde olarak (%) senkron hızı, ikincisi ise

kaymadır. Dikey eksen ise motorda endüklenen momenti göstermektedir. Asenkron

motorların ilk kalkınma anında kayması %100 (s = 1) değerindedir. Daha sonra rotor döner

alan yönünde dönmeye başlar. Motor boşta çalışıyorsa rotor hızı senkron hıza yakın bir

değere kadar yükselebilir. Boşta çalışan bir asenkron motorun kayması yaklaşık olarak %1

değerindedir. Motor yüklendikçe rotor hızı azalır buna bağlı olarak kayma da artar. Kayma

artıkça döner alanın rotor çubuklarını kesme hızı artar ve rotorda endüklenen gerilim akım

artar. Buna bağlı olarak motorda endüklenen moment ve motorun şebekeden çektiği akım

artar.

Motorun ürettiği maksimum momente devrilme momenti denir. Bu moment motorun

nominal yük momentinin, yaklaşık olarak, 1.5 ila 2.5 katı kadardır. Devrilme momenti

eşdeğer devre parametreleri kullanılarak yaklaşık olarak hesaplanabilir. Yol verme veya ilk

kalkınma momenti anma momentinden biraz daha düşük olur. Asenkron motorlarda

moment motora uygulanan gerilimin karesiyle değişir. Asenkron motorun rotoru senkron

hızdan daha yüksek hızda döndürülürse motorda endüklenen momentin yönü değişir ve motor

generatör olarak çalışır. Motor manyetik alan yönüne ters yönde dönüyorsa motor

yavaşlayarak duracaktır (frenlenecektir).

Şekil.13 Asenkron Motorlarda Moment-Hız İlişkisi

7. ASENKRON MOTORLARDA HIZ KONTROLÜ

Normal çalışma koşullarında bir asenkron motorun hızı senkron hızdan biraz daha

düşüktür. Yani rotor devir sayısı senkron hızın devir sayısından kayma hızı kadar daha

düşüktür. Motorun hızı birkaç şekilde ayarlanabilir. Motor hızı, stator gerilimi

değiştirilerek, kutup sayısı değiştirilerek, rotor sargılarına seri direnç bağlayarak

(sadece bilezikli asenkron motorlarda) ve besleme gerilimi frekansı değiştirilerek

ayarlanır. Kutup sayısı ve besleme gerilimi frekansı değiştirilerek yapılan hız kontrolünde

motorun senkron hızı değişir. Diğer metotlarda ise sadece motorun hız-moment karakteristiği

değiştirilerek rotor hızı değiştirilir.

Motorun ürettiği moment (Tm)) yük momentinden (Tyük) yüksek ise (Tm>Tyük)

motor hızlanır. Motorun ürettiği moment yük momentinden düşük ise (Tm<Tyük) motor

yavaşlar. Motorun ürettiği moment yük momentine eşit ise motor sabit hızda çalışır.

7.1 Besleme Gerilimi (Stator Gerilimi) Değiştirilerek Hız Kontrolü : Bu yöntemle hız-

moment karakteristiği değiştirilerek dolaylı yoldan hız kontrolü yapılır. Hız kontrolü bu

yöntemle çok dar bir aralıkta gerçekleştirilebilir. Besleme gerilimlinin değiştirilmesi seri

dirençle (seri dirençlerde güç kaybı meydana geldiği için verimli bir yöntem değildir), oto

trafosu ile veya güç elektroniği tabanlı ayarlı bir alternatif akım kaynağı yardımıyla

gerçekleştirilir. Şekil.14’de değişik değerdeki besleme gerilimleri için dört kutuplu bir

asenkron motorun hız-moment değişimi görülmektedir.

Şekil.14 Hız-moment karakteristiğinin besleme gerilimi ile değişimi

7.2 Kutup Sayısı Değiştirilerek Hız Kontrolü : Bir asenkron motorun sargıları sarıldıktan

sonra kutup sayısını değiştirmek mümkün değildir. Bununla birlikte motor sarılırken kutup

sayısı değiştirilebilecek şekilde sarılarak devir sayısı belli sınırlarda değiştirilebilmektedir.

Kutup sayısının değiştirilmesi iki şekilde gerçekleştirilir. Birinci yöntemde kutup sargılarının

bobin bağlantıları değiştirilerek kutup sayıları 2:1 oranında değiştirilir. İkinci yöntemde ise

statorda farklı kutup sayılarında sarılmış çift sargılı stator ile motor iki devirli olarak

çalıştırılabilir. Örneğin dört kutuplu bir motorun kutup sayısı değiştirilerek 6 kutuplu olarak

çalıştırılabilir. Bu motor 50 Hz’lik bir frekansta çalışıyorsa senkron hızı 1500 d/d’dan 1000

d/d’ya düşer.

7.3 Rotor Sargı Direnci Değiştirilerek Hız Kontrolü : Rotor direnci değiştirilerek asenkron

motorların hızı yine belli sınırlar arasında değiştirilebilir. Bu yöntem sincap kafesli asenkron

motorlarda kullanılmaz, sadece bilezikli (sargılı rotorlu) asenkron motorlarda kullanılır. Rotor

direnci, rotor sargılarına fırça-bilezikler üzerinden dışarıdan ekstra dirençler bağlanarak

değiştirilir. Rotor direnci değiştirildiği zaman motorun momenti ve kayması değişir. Bunun

sonucunda da motor hızı değişir. Belli bir yük momenti için rotor direnci artırılırsa motor hızı

azalır, rotor direnci düşürülürse motor hızı artar.

7.4 Besleme Gerilimi Frekansı Değiştirilerek Hız Kontrolü: Şebeke frekansı değiştirilerek

motorun senkron hızı dolayısıyla rotor hızı değiştirilir. Şebeke geriliminin frekansı yarı

iletken teknolojisi tabanlı inverterler kullanılarak geniş aralıklarda ayarlanabilir. İnverter

mortun besleme frekansını ve gerilimini değiştiren güç elektroniği tabanlı devrelerdir.

Asenkron motorun hızının inverterle kontrolünde dikkat etmek gerekir. Şebeke

frekansı değiştirildiği için motorun stator ve rotor reaktansları da değişir. Motor reaktansı

değiştiği zaman empedansı ve dolayısıyla aynı besleme gerilimi için şebekeden çektiği akım

değişir. Bundan dolayı motorun aşırı akım çekerek zarar görmemesi için şebeke geriliminin

frekansa oranı (V/f) sabit tutulur.

Bir asenkron motorun besleme frekansı değiştirilerek hız kontrolü sıfırdan nominal

senkron hızının iki katına kadar geniş bir aralıkta gerçekleştirilebilir. Sıfırla nominal hıza

kadarki aralıklarda şebeke gerilimi de frekansa bağlı (V/f sabit tutularak) değiştirilir. Frekans

azaltılıp şebeke gerilimi sabit tutulursa motor aşırı akım çekerek zarar görebilir. Nominal

hızın üzerinde frekans arttırılsa bile gerilim sabit tutulur.

Asenkron motorların devir yönünün değiştirilmesi besleme gerilimin iki fazının yer

değiştirilmesiyle gerçekleştirilir.

8. ASENKRON MOTORLA YOL VERME

Asenkron motorların enerji uygulanıp çalıştırılmasına yol verme denir. Asenkron

motorlar ilk yol verme anında nominal çalışma akımlarının 5 ile 10 katı arasında akım

çekerler. Bu durum özellikle yüksek güçlü motorlarda motorun kendisi ile beraber motorun

bağlı bulunduğu şebekeye dolayısıyla şebekeye bağlı diğer yüklere de olumsuz etki yapar. Bu

olumsuz etkinin olmaması 5 kW'ın üzerinde güce sahip motorlara özel yol verme yöntemleri

uygulanır. 5 kW'dan daha düşük güçlü motorlara ise doğrudan yol verilir. Asenkron motorlara

yol verme yöntemleri aşağıda açıklanacaktır.

8.1 Düşük Gerilimle Yol Verme Yöntemleri

Seri reaktans ile, seri direnç ile, oto trafosu ile ve yıldız üçgen yol verme metodları bu

gruba girer.

8.1.1 Seri Reaktans İle Yol Verme : Seri reaktansın güç katsayısı motorun güç katsayısına

eşit olarak tercih edilmelidir. Motor normal devir sayısına ulaştıktan seri reaktans devreden

çıkarılır. Seri reaktans tek kademede devreden çıkarıldığı gibi kademeli olarak da devreden

çıkarılabilir. Seri reaktans ile yol verme devresi elektromekanik kontaktör ve zaman rölesi

yardımıyla veya PLC kullanılarak gerçekleştirilebilir.

8.1.2 Seri Direnç İle Yol Verme : Motorun ilk kalkınma anında şebekeden çektiği akım seri

direnç üzerinden geçtiği için seri direnç üzerinde gerilim düşümüne sebep olur. Motor stator

sargılarına daha düşük bir gerilim uygulanmış olur. Seri direnç tek kademe olarak

kullanılabildiği gibi kademeli olarak da kullanılabilir. Seri direnç ile yol verme devresi

elektromekanik kontaktör ve zaman rölesi yardımıyla veya PLC kullanılarak

gerçekleştirilebilir.

8.1.3 Oto Transformatörü İle Yol Verme : Motor dönmeye başladıktan sonra oto

transformatörü ile gerilim kademeli olarak devreden çıkarılır. Motor anma hızına ulaştıktan

sonra oto transformatörü devreden tamamen çıkartılarak motor normal şebeke gerilimi ile

beslenir.

8.1.4 Yıldız-Üçgen Yol Verme : Yıldız üçgen yol verme metodunda motor stator sargıları ilk

olarak yıldız bağlanarak çalıştırılır. Motor belli bir hız değerine ulaştıktan sonra sargı stator

sargı bağlantıları üçgen bağlanarak motor çalışmasına devam eder. Yıldız üçgen yol verme

metodu en ekonomik düşük gerilimle yol verme metodudur.

Şekil.15 Motor Sargılarının Y-Δ Bağlantısı

I Y

I Δ

=√3 . I f

I f

√3

=3(üçgen çalışma akımı yıldız çalışma akımınınüçkatıdır .)

Üçgen çalışacak olan bir motor ilk kalkınma anında Y olarak yol verildiği zaman üçte

bir oranında daha az akım çeker. Motora ilk anda Y olarak yol verilir. Motor normal devir

sayısına ulaştıktan sonra Δ çalıştırılır Y-Δ yol verme devresi elektromekanik kontaktör ve

zaman rölesi yardımıyla veya PLC kullanılarak gerçekleştirilebilir.

8.2 Rotoru Sargılı Asenkron Motora Seri Direnç İle Yol Verme

Rotoru sargılı asenkron motor da sincap kafesli asenkron motorlara benzer şekilde ilk

kalkınma anında yüksek değerde akım çekerler. Rotoru sargılı asenkron motorların rotor

sargıları da stator sargılarına benzer şekilde üç fazlı olarak sarılır. Rotor direnci motorun

performansını önemli ölçüde etkilemektedir. Rotor direncinin motorun şebekeden çektiği

akıma etkisi eşdeğer devreden görülebilir. Bileziklere bağlı üç adet fırça yardımıyla rotor

sargılarına dışarıdan dirençler bağlanır. Seri direnç değeri motorun gücüne göre hesaplanır.

Direnç olarak reosta kullanılabildiği gibi kademeli dirençler de kullanılabilir. İlk kalkınma

anında dirençlerin tamamı devrededir. Motor dönmeye başladıktan sonra direncin bir kısmı

devreden çıkartılır. Motorun hızı artıkça dirençler de kademeli olarak devreden çıkartılır.

Motor normal hızına ulaştıktan sonra rotor sargıları fırça düzeneği yardımıyla kısa devre

edilerek seri dirençler tamamen devreden çıkartılır.

8.3 Yumuşak Yol Verme (Soft-Starter)

Soft starter veya yumuşak yol vericiler güç elektroniği (tristör) tabanlı devrelerdir. Bu

devreler yardımıyla bir asenkron motorun ilk kalkınma anında şebekeden çektiği akım motora

ilk kalkınmada uygulanan gerilim kontrol edilerek belli sınırlar asarında tutulur. Soft starter

motora uygulanan gerilim ve motor akımı izlenerek ayarlanır. Soft starter ile çalıştırılan bir

asenkron motora uygulanan gerilimin istenilen değerde ayarlanması, motorun kalkış ve duruş

süresinin ayarlanması mümkündür.

Soft-Starter ile yol verme

8.4 İnverter ile Yol Verme

İnverterlerin asıl fonksiyonu motor besleme gerilimini ve frekansını değiştirerek motor

hızını kontrol etmektir. İnverter ile çalışan asenkron motorlarda ilk kalkınma anında motora

uygulanan gerilim ve motorun çektiği akım izlenerek motorun istenen değerde tutulabilir.

inverter ile çalışan motorlarda herhangi bir harici yol verme metoduna ihtiyaç yoktur. İlk

kalkınma anındaki yüksek akımın kontrolü inverterin kendisi tarafından gerçekleştirilir. Buna

ilaveten inverterin kendi koruması aşırı akımlara karşı hem kendini hem de motoru korur.

9. ASENKRON MOTORLARDA FRENLEME

9.1 Dinamik Frenleme

Motorun enerjisi kesildikten sonra stator sargılarına kısa bir sure DC gerilim

uygulanır. Rotor kısa devre olduğu için endüklenen gerilim ve kısa devre akımların sonucu

motor kısa sürede durur. Motor durduktan sonra kayıpları ve motorun aşırı ısınmaması için

stator sargılarına uygulanan DC gerilim hemen kesilmesi gerekir.

9.2 Mekanik Frenleme

Motorun enerjisi kesildikten sonra, motor miline bağlı disk balatalar yardımıyla

sıkıştırılarak durdurulur. Balata sistemi tamamen mekanik olduğu gibi elektromekanik

sistemler de kullanılabilir.

9.3 Elektriksel Frenleme

Motorun enerjisi kesildikten sonar stator sargılarına kısa süre için ters yönde gerilim

uygulanır. Ters yönde gerilim iki fazın yerleri değiştirilerek gerçekleştirilir. Ters yönde

gerilim uygulandığı zaman, motor ters yönde dönmek isteyecek ve kısa sürede duracaktır.

Motor durduktan hemen sonra ters yönde uygulanan enerji kesilmelidir. Aksi takdirde

motorun sürdüğü yük/sistem de ters yönde dönmeye başlayarak tehlikeli sonuçlar doğurabilir.

10. ASENKRON MOTORUN ETİKET BİLGİLERİ

Bir asenkron motorun etiketinde aşağıdaki bilgiler bulunur