Asenkron Motorlar |
2. Bölüm

Yazımızın birinci bölümünde asenkron motorların çalışma prensiplerini, konstrüksiyonunu, çeşitlerini ve kullanım alanlarını anlatmıştık. İkinci bölümde ise asenkron motorlarda kayma faktöründen bahsedeceğiz. Kayma faktörünün makinenin eşdeğer devresine ve momente etkisinden bahsedeceğiz ve asenkron motorların moment karakteristiğini anlatacağız.

A- A+

14.07.2014 tarihli yazı 72674 kez okunmuştur.

Kayma Faktörü Nedir?

Asenkron motor, döner manyetik alanın oluşturduğu senkron hızda hiçbir zaman dönemez. Zaten dönse rotor dönmez ki bu imkansızdır. Yani bu demektir ki rotorun döndüğü hız ile senkron hız farklı. Aralarında bir fark mevcut. İşte bu farkı kayma olarak belirtiyoruz.

Kayma “s” ile gösterilir ve formülü şu şekildedir:

► S=1: Kayma faktöründe rotor hızı (n_r) eğer sıfır olursa kayma 1’e eşit olur. Bu şu demektir; rotor henüz dönmeden önce statora bir gerilim uyguluyorsunuz, o gerilimin oluşturduğu manyetik alan sayesinde rotorda bir gerilim indükleniyor birazdan rotor dönecek. Bu çalışma mantığı transformatör çalışmadır. Yani asenkron motorun statoruna gerilim uygulandığında rotor henüz dönmeden önce makine, uçları kısa devre edilmiş bir transformatör gibi çalışır.

► S<0: Eğer kayma sıfırdan küçük olursa n_r rotor hızı n_s senkron hızdan büyük anlamına gelir. Makine kendiliğinden senkron hızı geçemeyeceğinden dolayı demek ki motor dışardan tahrik makinesi ile döndürülüyordur. Yani generatör modunda çalışıyordur.

► S=0: Kaymanın sıfıra eşit olması demek formülden de anlaşılacağı üzere n_r rotor hızının n_s senkron hıza eşit olması demektir. Rotorun senkron hıza eşit olacağını gösterir ancak bu durumun gerçekte mümkün olmayacağını önceden belirtmiştik. Teoride bu durum geçerli olsa da makine bu durumda statora gerilim uygulanıyor ancak rotordan akım geçmiyor yani rotor uçlarını açık devre gibi düşünürsek bu durum makinenin boşta çalışmasını temsil etmektedir.

► S>1: Kayma 1’den büyük ise senkron hız ters yönde dönüyordur yani rotoru yönüyle aynı yönde. Bu durumda makine fren çalışma modunda çalışır. Asenkron motoru frenlemek için çeşitli yöntemler vardır. R,S,T fazlarının ikisinin yeri değiştirilerek döner alanın yönü değiştirilebildiği gibi, stator sargılarına DC gerilim uygulayarak, stator faz sargılarını asimetrik bağlayarak gibi birçok frenleme yöntemi vardır.

Asenkron makinenin motor olarak çalışabilmesi için s kayma faktörünün 0 ile 1 arasında olması gerekir. Yani n_r rotor hızı senkron hızdan küçük olmalı.

Asenkron Motorun Eşdeğer Devresi

Yukardaki devrede asenkron makinelerin L tipi eşdeğer devresi gösterilmektedir. Transformatördeki primer sargıyı stator temsil ettiği gibi sekonder tarafı da rotor temsil etmektedir.

Burada önemli olan nokta kayma faktörünün devredeki akım ve gerilime önemli derecede etki etmesidir. Normalde makinenin çıkışındaki direnç hayali bir dirençtir. Çünkü kaymaya göre rotor tarafındaki direnç değeri değişmektedir.

Im ile gösterilen boşta çalışma akımı, stator ile rotor arasında bulunan ince fakat büyük direnç gösteren hava aralıklarından dolayı transformatördekinden daha büyüktür.

Asenkron Motorların Moment Karakteristiği

Asenkron motorun L tipi eşdeğer devreye göre moment formülü aşağıdaki gibidir:

Buradaki Z ile gösterilen eşdeğer devrenin L tipindeki empendasını ifade ederken, m faz sayısını, p kutup çifti sayısını, V₁ ve f statora uygulanan gerilim ve frekansını göstermektedir.

Moment formülüne ve makinenin hızına göre asenkron motorun hız-moment grafiği aşağıdaki şekilde olur:

Asenkron motor hız-moment karakteristiği

Grafiği yorumlayacak olursak; Makine senkron hızdayken (gerçekte mümkün olmadığını söylediğimiz) rotorun hızı sıfır olduğu grafikte de açıkça görülüyor. Makinenin kalkınması için belli bir kalkış momenti (M₀) vardır. Bu durumda rotor hızı sıfırdır bunu makinenin yenmesi gerekir ki makine kalkınsın ve harekete başlasın. Makine kalktıktan sonra belli bir hız değerinden sonra veriminin düştüğü görülmektedir. Yani devrilme momentini (M_k) aşmıştır. Makinenin devrilme momentini aşmaması gerekir. Bu durumdaki hızına devrilme hızı (n_k), kaymasına ise devrilme kayması (s_k) denir. Bu parametrelere göre moment formülünden devrilme momenti hesaplanır.

Asenkron motorlar kullanılırken, hız ayarı yapılırken, yol verilirken hep bu durumlar göz önüne alınır. Yani kalkış momentini yenmesi ve devrilme momentini aşmaması gerekmektedir.