• asenkron motorlar fazlarina gore tek fazli * ve uc fazli * olarak ikiye ayrilirlar. tek fazli motorlar bildigimiz 220v luk tek fazli sehir sebekesinden beslenir, tri fazlar ise sanayi gerilimi olarak bilen 380v luk uc fazli gerilim altinda calisirlar bu fazlar arasi 120 derecedir ve 120 derecelik aciyla sarilan stator bobininde surekli donen bir elektrik alani olustururlar donen alanin uyguladigi kuvvet rotoru dondurur ve elektrik enerjisini, mekanik enerjiye cevirmis oluruz. mono fazlarda ise rotorun donmesi icin ilk moment gerekir cunku tek fazda donen alan olusturulmaz, rotorun donusune gorece donen alan olusturulur *. gerekli olan ilk moment devreye kondansator eklenerek saglanir, soyleki; kondansator yaklasik 90 derecelik bir faz farki yaratir bu farkli akim yardimci sargi denen stator icine genellikle 90 derece aciyla sarilan daha ince bi sargidan gecirilir rotora ilk momenti verir.yardimci sargi daha "hassas" oldugu icin, uzun sureli kullanimda yanar, bunu engellemek icin motor ilk momenti aldiktan sonra kondansatoru devreden cikartacak bir role sistemi yada merkezkac anahtari kullanilir.yardimci sargi devreden cikincaya kadar motor 2 fazli bir sistem gibi davranir. bazi motorlarda %efficiency'yi arttirmak icin daimi kondansator kullanilir. son olarak motorun gucu uygulanan gerilime bagli iken (v*i) hizi bagli degildir. motorun donus hizi 120*f/p formulunden bulunur. formulde f: frekans p: kutup sayisidir. kutup sayisi motorun yapim asamasinda sarim sirasida belirleneceginden motorun hizini degistirmek sadece frekansi degistirmekle mumkundur.unutulmamalidir ki her iki motor tipinde de donen alan rotordan onde donmelidir eger ayni hizla donselerdi gorece hiz farklari olmaz ve indukleme olmazdi dolayisiyla calisan hicbir motorun ideal hiza ulasmasi beklenemez. yani staj yaptiginiz fabrikada teknisyenin teki amerikalilar yapmis ayni hizda donen motor derse inanmayin.ben inandim, dasak oglani oldum ciktim. son bilgi icten patlamali motorlarin ideal sistemi olan otto nun %faydasi ~%50 iken * yani bir araba motoru potansiyel enerjinin ~%50 sini ise cevirebiliyor iken bu oran elektrik motorlarinda %90 a dayanir.. elektrik-elektronik muhendisligi okuyan arkadaslara selam eder, eklerim; herkez hata yapar mumkunse hatalari * artislik yapmadan makul bir dille bildiriniz.
  • iki tip asenkron motor vardır; tarihi değeri dışında pek bir önemi olmayan bilezikli asenkron motorlar ve günümüzde yaygın olarak kullanılan sincap kafesi de denilen kısa devre çubuklu asenkron motorlar.

    bileziklilerde rotor sargısı bulunur ve bu sargı(lar)ın uçları bilezikler yardımıyla dışarı alınmıştır. kalkış sırasında düşük dirençli rotor sargılarından akan akımı sınırlamak için yol verme reostası ile çalıştırılırlar. sürtünmeye maruz kalan parçalar yüzünden bakım gerektirirler.

    sincap kafesli motorlarda ise rotor, iki uçtan birbirlerine kısa devre edilmiş çubuklardan ibarettir. yol verme reostası bulunmaz; elektriği verirsiniz ve çalışmaya başlarlar. sürtünmeli parçaları bulunmadığı için bakım gerektirmezler. günümüzde kullanılan elektrik motorlarının önemli bir kısmı bu cinstir.

    senktron motorların aksine asenkron motorların kalkış momentleri nominal momentten düşüktür; normal şartlar altında tam yük altında kalkamazlar - lakin günümüzde sürücüler sayesindedir ki böyle problemleri kalmamıştır.
  • "asenkron motorlar kalkış anında nominal akımın üç dört katını çekerler" şeklinde bir kural kendisiyle ilgilenen tüm elektrik mühendisliği öğrencilerine döve döve belletilir. her asansöre binildiğinde bu cümlenin pisssmi edasıyla söylenmesi bu mühendis namzetlerine farzedilmiştir.
  • kendisini dönen transformatör olarak tanımladığım motor gibi motordur. sağda solda gördüğünüz bir motor için bu bir asenkron motordur derseniz %60-70 oranında yalan söylememiş olursunuz, o derece yaygındır. hatta imrendiğimiz tesla model s bu motor ile yürür.

    •giriş

    asenkron motoru** uzun uzun anlatacağım bir yazı dizisi olacak. aslında tek bir entryde baştan sona yazacaktım fakat hem entry çok çok uzun olacaktı hem de tek seferde o kadar şey yazmak için gereken motivasyonu kendimde bulamadım. zamanım oldukça entrylere devam edeceğim. en azından öyle planlıyorum.

    asenkron motor entrylerimi okuyanın motoru daha iyi kavraması ve kendi açısından işi basitleştirmesi için şu transformatör entrymi okuması, tamamını olmasa bile manyetik devre, endüktans, histerezis eğrisi bölümlerini okuması şiddetle tavsiye edilir. bunu söylememin nedeni elektrik makineleri ile ilgili en temel kısımların o entryde bulunması ve bu entryde bahsedilmeyecek olması ile başta söylediğim gibi asenkron motoru dönen bir transformatör olarak tanımlamamdır. ayrıca entryler boyunca sık sık transformatör entrysine göndermede bulunacağım.

    not1: entrylerden tam anlamıyla istifade etmek için maxwell denklemlerine hakim olmak gerek. matematiksel karmaşadan öte bu denklemler ne diyor, fiziksel olarak ne ifade ediyor kavranması gerekir. yardımcı olması için şu, şu, şu videolara göz atılabilir.

    not2: hemen yukarıdaki not1 kısmındaki 3 videodan sonra şu ve şu videolar izlenerek motorun çalışma ilkesi en temel haliyle öğrenilebilir. devam entrylerinde bu videolara tekrar tekrar dönülüp bakılabilir.

    • asenkron motor 1. entry

    ----------konstrüksiyon----------
    asenkron motorun yapısı temel olarak stator ve rotor olarak iki kısımda incelenebilir. stator, motorun durağan haldeki bölümüdür. rotor ise dönen kısmıdır. statorda, motoru mıknatıslandıran yani motordaki manyetik alanı oluşturacak manyetomotor kuvveti yaratan sargılar bulunur. bir başka deyişle motoru fişe taktığımızda stator sargılarını enerjilendirmiş oluruz. transformatör entryimde bir transformatörde değişken manyetik alandan dolayı oluşan demir kayıplarını açıklamıştım. asenkron motor da bir alternatif akım makinesi olduğundan histerezis ve foucault kayıplarının oluşturduğu demir kayıplarına sahiptir. (burada sert bir giriş oldu. bu yüzden transformatör entrysinin okunması gerektiğini tekrar vurguluyorum.) demir kayıplarının bir bölümünü oluşturan foucault kayıplarını minimize etmek için transformatör nüvesinin sac paketlerden oluşturulması gibi asenkron motorun statoru ve rotoru da sac paketlerden oluşturulur. şekilde görülen saclardaki oluklar* stator oluklarıdır ve stator sargıları bu oluklara yerleştirilir.

    statorun içinde ise rotor bulunur. stator ile rotorun arasında ise bir hava aralığı vardır. stator sargılarının yarattığı manyetik akı hava aralığından geçerek rotora ulaşır. hava aralığının uzunluğu motorun performansına ciddi şekilde etki eder. havanın manyetik geçirgenliği* stator ve rotorun yapıldığı malzemeye göre çok çok düşüktür. dolayısıyla hava aralığının büyük olması demek stator tarafından oluşturulan manyetik akının rotora ulaşırken daha büyük bir relüktans ile karşılaşması demektir. bu da motoru (basit bir bobin olarak düşünürsek) mıknatıslandıracak endüktansın (endüktans ile relüktans arasında ters orantı olduğu transformatör entryimde görülebilir.) azalması anlamına gelir. dolayısıyla motor kendini mıknatıslandırmak için daha fazla akıma ihtiyaç duyar (mıknatıslanma endüktansı düştüğünden). ayrıca hava aralığının artmasıyla stator sargılarının ve rotor sargılarının/çubuklarının kaçak endüktansları, dolayısıyla kaçak reaktansları da artacaktır. sonuç olarak motor, herhangi bir çalışma noktasında daha fazla reaktif güç, daha düşük güç faktörü ve verimle çalışır. bir de örnek verelim; hava aralığı farklı aynı yapıdaki iki motoru kıyasladığımızda aynı yüklenme koşullarında hava aralığı büyük olan daha düşük devirlerde dönecektir (bir başka deyişle bu iki motor aynı devirde dönerse hava aralığı daha büyük olan daha az tork/moment üretecektir.). basit bir mantıkla yaklaşırsak hava aralığı büyüdüğünde motor aynı yükü tahrik ederken hava aralığının düşük manyetik geçirgenliğini yenmek için devir sayısından fedakarlık yapar. hava aralığını bir miktar büyük olmasının avantajı da yok değildir. demir kayıpları ve sargılardaki kayıplardan dolayı ortaya çıkan ısı enerjisi hava aralığının büyük olmasıyla daha iyi uzaklaştırılır. böylece motorun aşırı yüklenme kapasitesi de artar.

    rotor tipi asenkron motorun temel sınıflandırmalarından biridir. en yaygın asenkron motor sincap kafesli* asenkron motordur. sincap kafes ifadesi rotor yapısından gelir. bu rotor tipinde iletken (alüminyum ya da bakır) çubuklar rotor sargılarına tekabül eder. rotordaki kafes yapısını sağlayan bu çubuklar alüminyum/bakır enjeksiyon (bakır alüminyuma göre daha iyi bir iletken olsa da genelde alüminyum enjeksiyon kullanılır zira bakır enjeksiyon işlemi daha zahmetli ve pahalıdır. dolayısıyla tasarımlar da bu yöndedir.) ile rotor oluklarını doldurarak üretilir. rotordaki foucault kayıplarının en aza indirilmesi için yine laminasyon yönteminden yararlanılır.

    rotorunda sargılar bulunanlar ise bilezikli asenkron motor** olarak bilinir. bu tip asenkron motorlarda statorunda olduğu gibi rotorunda da sargılar bulunur (ayrıca, rotor yine sac paketlerden üretilir.) ve rotor sargı uçları fırça-bilezik düzeneğiyle dışarıdan müdahale edilecek şekildedir. elektrik motorlarının tarihine bakıldığında tahrik sistemlerinde dc motorun* tahtını alan motor bilezikli asenkron motordur. bilezik-fırça düzeneği yardımıyla dönen rotor sargılarına sadece direnç eklenerek hem motora yol vermede hem de hız ayarında büyük bir kolaylık sağlaması nedeniyle bilezikli asenkron motor bir döneme damgasını vurmuştur. yaygın olmasa da hala kullanılmaktadır (örnek olarak rüzgar türbinlerinde generatör olarak, ağır endüstri koşullarında yüksek kalkış momenti gerektiren uygulamalarda kullanılır.). daha sonraki yıllarda ise güç elektroniği çeviricilerindeki ve motor kontrol tekniklerindeki gelişmelerle beraber sincap kafesli asenkron motorların kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır.

    rotor yapısına göre sınıflandırdığımızda bir başka tür olanı kütlesel rotorlu* asenkron motordur. basit yapısı ile özellikle yüksek hız isteyen (kompresör gibi) uygulamalar için geliştilirler. isminden de anlaşılacağı üzere rotor bir kütle halindedir, sac paketlerden oluşmaz. ayrıca rotorda ne bir çubuklu kafes yapı ne de sargı bulunur. dolayısıyla rotoru döndüren (rotora kuvvet etki etmesi için gereken akım) eddy akımlarından başka bir şey değildir. bilezikli ve kafesli asenkron motorun rotorunda istenmeyen eddy akımları kütlesel roturu döndürür. anlaşılacağı üzere kütlesel rotorlu asenkron motorun verimi de düşük olacaktır (sac paketlerden oluşturulmayan rotor büyük eddy akımları demek, bu da yüksek demir kayıpları ile düşük verim anlamına gelir.). fakat basit yapısı ile yüksek devirlere olan uygunluğu, daha küçük hacimlerde daha büyük güçler elde edilen kütlesel rotorlu asenkron motora uygulama alanları açar (motorda "güç = tork x açısal hız" formülü ile hesaplanır. yüksek hızlı motor tasarımı yaparak küçük hacimlerde büyük güçlü motorlar elde etmek elektrik motorları tasarımında günümüz itibariyle popüler bir konudur.)

    aslında, konstrüksiyonu sincap kafesli asenkron motor üzerinden incelemekte yarar var zira asenkron motor denildiğinde o gelir akıllara. bu yüzden öyle devam edelim. klasik endüstriyel tip bir tefc (totally enclosed fan cooled) asenkron motora şöyle dışarıdan baktığımızda genelde ilk göze çarpan şey kanatçıklara sahip gövdedir. (özel tasarım motorları hariç tutuyorum. asenkron motorların büyük çoğunluğu bu tip bir gövdeye sahiptir.) ayrıca çoğunlukla, rotora bağlı bir soğutma fanı görülür. anlaşılacağı üzere demir kayıpları ve sargılardan akan elektrik akımı sonucu oluşan bakır kayıpları (transformatördeki gibi) motorun ısınmasına neden olacağından kanatçıklı yapı ile yüzey alanı genişletilmiş gövde ve soğutma fanı ile bu duruma karşı basit bir önlem alınmış olur. motorun üretiminde gövde, sargılı statora sıkı geçme ile geçirilir. şekilde sincap kafesli bir asenkron motorun konstrüksiyonu görülmekte. gövde, kapaklar, soğutma fanı, stator, rotor vs. gösterilmiş. şekilde görülen gövdedeki kutu gibi yapı ise bağlantı/klemens kutusudur. stator sargıları buradan beslenir ve stator sargı uçları motor içinden buraya alınarak (sargı uçlarına gerekli yalıtkan elemanlar ile beraber bağlantı için kullanılan pabuç gibi bağlantı elemanları da takılır. ya da yalıtkanlı hazır bağlantı grubu, sargı uçlarına lehimlenir.) işletmedeki bağlantı tipi (üç fazlılardaki yıldız ve üçgen gibi.) (daha sonra değinilecektir.) oluşturulur. motorun mili yani mekanik yükü ile bağlandığı kısmı ise rotora sıkıca geçirilir (yine sıkı geçme ile) ve rotor, motordaki hava aralığı aynı kalacak şekilde rulmanlar (mile sıkı geçme ile geçirilirler.) ile yataklanır. mekanik olarak bir elektrik motorunun en önemli ve en değerli (evet paha açısından da) parçası aslında rulmandır. elektrik ve sıcaklık izolasyonu/koruması açısından doğru şekilde tasarlanmış bir asenkron motorda rulmanlar direkt olarak motorun ömrünü belirler. şekilde asenkron motorda kullanılan bir rulman görülmekte. anlaşılacağı üzere iç bilezik motor miliyle beraber döner. dış bilezik ise sabittir. (sabitlendiği yer aslında motorun kapaklarıdır. segman, keçe gibi yardımcı mekanik elemanlarla rulmanların dış bileziklerinin kapaklara sabitlenmesi ile rotor yataklanmış olur. dolayısıyla, kapaklar rotoru taşıyan kısımlardır denilebilir.) rulmanın kalitesi motorun ömrünü belirlediği gibi mekanik kayıplardan olan sürtünme kayıplarını da etkileyecektir.

    elektrik motorlarını işletenler için ise konstrüksiyondaki en önemli kısım motorun plakasıdır. şöyle gamak firmasına ait bir asenkron motorun plakasını vereyim. şekilde plakada hangi bilgiler bulunur çok güzel açıklanmış. entryler devam ettikçe plaka değerlerinin ne ifade ettiği daha da anlamlaşacaktır. o yüzden burayı şimdilik detaylandırmayacağım.
    ----------konstrüksiyon----------
  • bunlarin 3 fazli olanlarinda kalkinma momentini saglamasi icin motora yildiz yolverilir. motor kalkindiktan sonra ucgen baglantiya gecilir.
  • asenkron makinada devir sayısı frekans oynanarak değiştirilmek istendiğinde aslında sürekli birşeylerden fedakarlık etmek zorunda kalırsınız:

    frekansı artırdığınız vakit, stator sargısı ve rotor oluklarındaki kaçak reaktansların (2*pi*f*l) değerlerini de otomatik olarak artırırsınız, makinanın plakasında yazan bazı parametrelerini değiştirmiş olursunuz. ayrıca kaçak reaktansın artması, güç faktörüne de olumsuz etki ederek şebekeyi daha fazla endüktif yüklemenize neden olur. bununla beraber frekans dönüştürücüler hiç de ucuz olmayan cihazlardır.

    frekansı azalttığınız zaman ise, manyetik akı yoğunluğu-manyetik endüksiyon grafiğinde "dirsek" olarak tabir edilen, doyma bölgesi sınırındaki küçük bir aralıkta çalıştırılan makinanın doyma bölgesine girme olasılığı vardır. bu da sargıların dolaştığı demir çekirdekteki faydalı akıyı azaltır, makinadan alınan verimin/döndürme momentinin düşmesine neden olur.

    frekans değiştirme yöntemi her ne kadar pratiğe uygun olsa da, 2 veya 4 hızlı makinalar varken verimli bir yöntem değildir.
  • ilginç bir moment-hız eğrisine sahip olan motor.
  • çilekeş rotorun, önüne havuç uzatılmış eşek misali döner alan hızına yetişmeye çalıştığı sanat eseri.
  • döner alan hızı ile rotor hızı arasında fark olan motorlardır.ayrıca indüksiyon motorları diyede geçer.

    peki döner alan nedir?

    döner alan oluşmasından önce alanın nasıl olduğunu konu alalım. alandan kasıt aslında yapay mıknatıslanmadır. şöyle ki eğer siz bir bobinin üzerinden akım geçirirseniz, elektromanyetizma yasalarına göre kutuplanmalar meydana gelir
    (bkz: manyetik kutup)
    eğer siz arasında faz farkı bulunan akımları bobinlerden geçirirseniz ve bu bobinleride aralarında faz açısı kadar açı olucak şekilde dizerseniz döner alan meydana gelir.aslında aşağıdaki verdiğim görsel daha güzel açıklıyor.
    döner alan

    döner alanımızıda oluşturduğumuza göre şimdi rotoru yerleştirme vakti.

    rotoru güzelce yataklayıp merkeze yerleştirdiğimizde rotor döner alanı takip etmek isteyecektir.fakat hiç bir zaman döner alanı yakalayamıyacaktır.işte buna kayma diyoruz.
    asenkron motorlarda kayma bütün motorun karakteristiğini belirler diyebiliriz.ayrıca motorun en verimli çalıştığı kayma değeri vardır yani kaymanın sıfır olması asenkron motor için müthiş bişeydir diyemeyiz tork kayma yada güç kayma grafiklerine baktığımız zaman kaymanın belli bir değeri için tork ve güç maksimumdur.
    aynı şekilde senkron motorlardada baskın faktör güç açısı yada diğer bir deyimle tork açısı.güç faktörü ile karıştırma evladım.güç açısı farklı güç faktörü farklı.

    ee elektronikten bahsetmişken matlab'den bahsetmemek olur mu?tabi ki olmaz şimdi bir asenkron motorun matlab yardımı ile biraz inceleyelim.aslında aşağıda vericeğim örnek script'i başka herhangi bir programlama diliyle yada hesap makinesiylede çok rahat bir şekilde gerçekleştirenilirsiniz fakat ben formulleride göstermek istiyorum.

    clc, clear all, close all;
    f = 5; %frekans
    w = 2*pi*f; %elektriksel açısal hız
    v1 = 127.017; %faz gerilimimiz.
    %rc = bu değer sonsuzdur ve xm'ye paraleldir.bu eş değer olarak direk xm alınabilir.

    %kayıplar için direnç ve bobin değerlerimiz aşağıdadır.
    r1 = 0.294;
    x1 = 0.503;
    x2 = 0.209;
    r2 = 0.144;
    xm = 13.25;
    p = 3; %kutup çifti sayımız.
    we = f*60/p; %döner alan açısal hızı

    vin = v1*f/60

    %thevenin eş değer devresi için değerler.
    vth = vin*(3.25225+0.0701i)
    zth = ((r1+x1)*((xm)/(xm)))/((r1+x1)+((xm)/(xm)))+x2
    xth = imag(zth)
    rth = real(zth)
    v = abs(vth)

    s = 0.02; %kayma
    sr = s*60/f
    wr = we*(1-sr) %mekanik açısal hız
    smax= r2/abs(xth) %maksimum güç için gereken kayma

    zin = (((r2/sr)+x2)*((xm)/(xm)))/(((r2/sr)+x2)+((xm)/(xm)))+(r1+x1)
    ı1 = vin/zin
    ı2 = vth/(zth+r2/sr)
    i1 = abs(ı1)
    i2 = abs(ı2)

    zin1 = (((r2)+x2)*((xm)/(xm)))/((r2+x2)+((xm)/(xm)))+(r1+x1)
    ı1sta= vin/zin1
    i1sta= abs(ı1sta)
    ı1rot= ı1sta*(((xm)/(xm))/(((xm)/(xm))+r2+x2))
    i1rot= abs(ı1rot)
    tstart= 3*r2*(i1rot^2)/((we*2*pi/60))

    wcu = 3*((r1*(i1^2))+(r2*(i2^2)))

    q = atan(imag(ı1)/real(ı1));
    pf = cos(q) %güç faktörü
    tmax= (3*r2*(v^2/(((rth+r2/smax)^2)+xth^2)))/(we*smax*(2*pi/60))%maksimum tork
    pm = 3*r2*(1-sr)*i2^2/sr %maksimum güç
    t = pm/(wr*(2*pi/60))
    pin = sqrt(3)*480*i1*cos(q) %giriş gücü
    n = pm/pin %verim
  • pek kullanışlı elektrik motoru.
    motor namına ortalıkta görebileceğiniz hemen tüm motorlar asenkron motorlardır.
    asenkron motoru asenkron yapan şey; manyetik alanın dönme hızıyla (senkron hız), rotor hızının eşit olmamasıdır. rotor dünyayı yıksa, senkron hıza erişemez. çok zorlanıp manuel olarak eriştirilse bile rotor devresinde gerilimdi akımdı, bir randıman beklenilemez. senkron hız ve rotor hızı arasındaki bu farkın senkron hıza oranı da asenkron motorların en karakteristik değerlerinden olan kayma değerini verir.
    kafesli ve bilezikli asenkron motorlar görür görmez ayırt edilebilir. en basitinden bilezikli asenkron motorların rotorları ortalık yerde durur. fırça kömür düzeneği vasıtasıyla sağlanan bu konstrüksiyon sayesinde direnç eklenip çıkarılır, üzerinden oynama yapılır, yolvermede kullanılır. gelgelelim kafesli motorlarda imalattan sonra rotora ulaşmak mümkün değildir. bu yüzden kalkış yapmak için gereken yöntemler farklılık gösterebilir...
hesabın var mı? giriş yap