ALTERNATİF AKIM MOTORLARI

Alternatif akım ile çalışan elektrik makinalarında manyetik döner alanlar oluşur. Şayet rotorun dakikada yapmış olduğu devir sayısı stator-döner alanının dakikada yaptığı devir sayısı ile aynı ise, böyle bir makineye senkron makine denilir. Rotorun devir sayısı döner alan devir sayısından küçük ya da büyük ise, bu tür makine asenkron makine olarak anılır (senkron eşlemeli; asenkron =eşlemesiz).

1-ASENKRON MOTORLAR

Giriş

Günümüzde sanayide kullanılan elektrik makinaları arasında en sağlam olanı,en az arıza yapanı ve en ucuz olup en  çok tercih edileni asenkron makinalardır.Bu makinalara İndüksiyon Makineları da denilmektedir.Bu makinalar sanayide genellikle motor olarak kullanılır ama jeneratör olarak kullanımları da  mevcuttur.Aşağıda bir asenkron motorun kabaca gösterilimi verilmiştir.

Şekil 3.1
Asenkron makinaların senkron makinalara göre en önemli farkları dönme hızının sabit olmayışıdır.Makinanın adının,asenkron makine olmasının sebebi bu özelliktir.Asenkron makinelar bir fazlı,iki fazlı,üç fazlı ve çok fazlı olarak imal edilebilmektedirler.

Günümüzde bu bir ve çok fazlı asenkron motorlar fabrikalarda ve evlerde sıkça kullanılmaktadırlar.Bu makinalar motor olarak çalıştırıldıklarında hızları doğru akım motorları gibi kolayca kontrol edilemez.Ama günümüz teknolojisi ile ‘Tristör’ kullanılarak bu motorların hızları kontrol edilebilmektedir. Asenkron motorlar doğru akımla çalışan motorlara göre:Bakıma daha az ihtiyaç duyarlar.
-Daha ucuzdurlar.
-Çalışırken elektrik arkı oluşturmazlar.
-Motor olarak birkaç Watt’dan 300MW gücüne kadar üretilebilmektedirler.
-Yüksek momente sahiptirler.

-Günümüz teknolojisi sayesinde frekans değiştiriciler ile asenkron motorların devir sayıları  değiştirilebilmektedir.

Asenkron motorların çalışma teorisi ve ilkeleri 19. yüzyılın ilk yarısında ortaya atılmıştır.Ancak sanayide kullanılan asenkron motor 1890’larda yapılabilmiştir.

3.1.1 YAPISI

Asenkron makinaların başlıca iki kısmı vardır.
a)Stator
b)Rotor

a) Stator

Stator Asenkron motorun duran kısmıdır. 0,4 - 0,5 veya 0,8 mm ka­lınlığında silisyumlu saçlar özel kalıplarla preste basılır.Sacların yüzeyleri yalıtkan ve ince bir lak tabakası ile kaplanır.Laklama işleminden sonra saclar 300 C’de kurutulur.Stator ve rotor saclarının olukları özel tezgahlarda kesilir.Önce stator sacının dış çevresi,rotor olukları,mil,kama yeri kesilerek açılır.Sonra stator olukları açılır.Hava aralığına göre de stator sacının iç çapı ve rotor sacının dış çapı kesilerek stator ve rotor sacları elde edilir.Şekil 1.2’de stator sacı görülmektedir.

Şekil 3.2. Stator sacı, sac paketi ve sargılı stator

Stator ve rotor sacları bir araya getirilip 10 kg/cm2’lik bir kuvvet kullanılarak sıkıştırılır.Stator saclarının oluşturduğu sac paketi eksenel yönde soğumayı kolaylaştırmak amacıyla 3,5,…7 cm’lik paketlere ayrılır.Bu paketler arasında radyal kanallar bırakılır.Büyük motorlarda stator paketinin soğutulması amacıyla eksenel kanallar oluşturulur.Bunun dışında soğuma yüzeyi artsın diye stator saclarının dış yüzeyi girintili çıkıntılı yapılır.Diğer bazı büyük motorlarda ise soğutma hem radyal hem eksenel kanallar kullanılarak yapılır.

Asenkron makinelar alternatif akımla çalıştıkları için statorlarındaki manyetik alan şiddeti zamanla değişir.Bu değişim ‘fuko’ ve ‘histerezis’ kayıplarına sebep olur.Bu kayıpları azaltmak ve ısınmayı önlemek için,statorda yüzleri yalıtılmış ince silisyumlu saclar kullanılır.Ayrıca sac paketlerini sıkıştıran civatalar saclardan yalıtılıp kısa devrenin önüne geçilir.Eğer bu cıvata yalıtımı yapılmazsa değişen manyetik akı sebebiyle indüklenen gerilimler,kısa devre yolundan büyük kısa devre akımları geçirir ve aşırı ısınma oluşur.

Rotora etkiyen moment,statorun sac paketine de etkir.Momentin etkisi ile rotor dönerken,monent etkisine maruz kalan stator sac paketi stator gövdesine,stator gövdesi de ayak ya da flanşlar üzerinden civatalarla sabit ortama bağlanır.Sta­tor saçları paketlenince, üç fazlı sargı­ların yerleştirileceği stator nüvesi elde edilir. Bu nüve  stator gövdesinin içine sıkıca yerleştirilir. Gövdeye mo­torun ayakları monte edilir. Gövdeye motor kapakları takılır, motor ka­pakları ortalarındaki bilyeli yataklar statorun ortasında, dönecek olan rotora yataklık ederler. Asenkron motorlar kısa devreli rotor(sincap kafesli)’da olsa veya sargılı rotor(bilezikli)’da olsa statorları aynıdır.Ama bunların rotorları farklı yapıdadır.Statorun gövdesi,stator sac paketini ve sargılarını taşır.Ayrıca rotorun yataklanması ve motorun sabit bir yere bağlanması görevini üstlenir.Motorların standart büyüklükleri mil yüksekliği H (mm) diye tanımlanan bir ölçüyle tanımlanır.Standart büyüklükleri 80-90mm olan küçük motorlarda stator gövdesi alüminyumdan yapılır.Alüminyum gövde stator sac paketi dışına yüksek basınçla dökülür.Rotorun yataklanmasını sağlayan motor kapakları ise alüminyum veya pik dökümden yapılır.Gövdeyi taşımakla görevli ayaklar ise çelikten yapılır.Büyük motorların gövdelerinde ve kapaklarında ise pik döküm kullanılır.Stator gövdesi ayaksız olan motorlar da vardır,bunlar sabit bir zemine bağlanmak için flanşlı yapılırlar.Bu motorlara ‘flanşlı motorlar’ denir.

Şekil 3.3 Değişik biçimlerde stator olukları ve oluk yalıtkanlıkları

1.Yuvarlak Tellerin yerleştirildiği stator oluğu ve oluk yalıtkanlığı bir tabakalı sargı ve oluk yapısı, 2. 500 V’tan büyük stator gerilimleri için oluk izolasyonu (yuvarlak iletkenli), 3. İki tabakalı yuvarlak iletkenlerden oluşan bobinler için oluk yapısı, 4. İki tabakalı alçak gerilimli yassı iletkenlerden oluşan sargı bobini ve oluk yapısı, 5. İki tabakalı yassı iletkenli büyük gerilimi stator oluğu

b)Rotor
Rotor,asenkron motorun dönme hareketi yapan kısmıdır.Rotor saç paketi ile rotor sargılarından oluşur.Rotorun saç paketi 0.5 mm kalınlığındaki saçlardan yapılır.Bu saçların yüzeyleri çok ince bir film tabakası ile yalıtılmıştır.Saçlar özel kalıplarda pres altında oluk , dişler ve sıkıştırma cıvata delikleri oluşacak şekilde saç şeritlerden kesilerek çıkartılır.Saçlar bir araya getirilerek pres altında sıkıştırılır ve cıvatalarla bu halde kalması sağlanır.Asenkron makinalarda stator ile rotor arasında kalan hava aralığı diğer dönen elektrik makinalarına göre çok küçüktür.Motorun gücüne göre hava aralığının boyu 0.25-4.25 mm kadar olabilir.Bu kadar küçük bir hava aralığı boşta çalışma akımını küçük tutmak için gereklidir,motorların hava aralığı büyüdükçe boşta çalışma akımı da büyür.Rotor olukları motorun elektrik karakteristiklerini etkileyen değişik biçimlerde yapılır. Rotor oluklarına rotor sargıları yerleştirilir.Şekil 1.4.’de rotor sacı ve paketi görülebilmektedir.

Şekil 3.4.Rotor sacı,sac paketi,kafesli rotor

            Asenkron motorun genel yapısı Şekil 3.5.’te görülebilmektedir.

Şekil 3.5.