ÜÇ fazli asenkron motorlarin tek fazli ġebekeden...

T.C.

KARADENĠZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARIN

TEK FAZLI ġEBEKEDEN BESLENMESĠ

Muhammet ÖZKURT

Mehmet Ali GÜRLER

Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ

Mayıs 2012

TRABZON

LĠSANS BĠTĠRME PROJESĠ ONAY FORMU

Muhammet ÖZKURT, Mehmet Ali GÜRLER tarafından Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ

yönetiminde hazırlanan “Üç Fazlı Asenkron Motorların Tek Fazlı ġebekeden Beslenmesi”

baĢlıklı lisans bitirme projesi tarafımızdan incelenmiĢ, kapsamı ve niteliği açısından bir

Lisans Bitirme Projesi olarak kabul edilmiĢtir.

DanıĢman : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ ………………………………

Jüri Üyesi 1 : ………………………………

Jüri Üyesi 2 : ………………………………

Bölüm BaĢkanı : Prof. Dr. Ġsmail H. ALTAġ ………………………………

iii

ÖNSÖZ

Bu çalıĢma, KTÜ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Bölümünde Bitirme Projesi kapsamında hazırlanmıĢtır. Bu çalıĢmanın, üç fazlı asenkron

motorların tek fazlı olarak çalıĢtırılması sırasında ortaya çıkacak motor performansındaki

değiĢiklikler konusunda araĢtırma yapacak kiĢilere yardımcı olacağı düĢünülmektedir.

BaĢta bizden hiçbir zaman desteklerini esirgemeyen ailemiz olmak üzere, projenin

gerçekleĢtirilebilmesi ve izlenecek yollar konusunda yardımcı olan değerli hocalarımız

Sayın Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ’ ye, Sayın Prof. Dr. Ġsmail H. ALTAġ’ a, Sayın Öğr.

Gör. Emre ÖZKOP’ a, Sayın ArĢ. Gör. Mehmet Ali USTA’ ya, ve Sayın Teknisyen Yüksel

SALMAN’ a Ģükranlarımızı sunmak istiyoruz. Ayrıca, proje kapsamında yaptığımız

deneysel çalıĢmalarda malzeme ve laboratuvar ihtiyacımızı karĢılayan KTÜ Elektrik-

Elektronik Mühendisliği Bölüm BaĢkanlığına, Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve KTÜ

Rektörlüğüne teĢekkürlerimizi sunarız.

Mayıs 2012

Muhammet ÖZKURT

Mehmet Ali GÜRLER

iv

ĠÇĠNDEKĠLER

Sayfa No

LĠSANS BĠTĠRME PROJESĠ ONAY FORMU ................................................................................ ii

ÖNSÖZ ............................................................................................................................................. iii

ĠÇĠNDEKĠLER ................................................................................................................................. iv

ÖZET................................................................................................................................................. vi

SEMBOLLER VE KISALTMALAR .............................................................................................. vii

1. GĠRĠġ ..................................................................................................................................... 1

1.1. Üç Fazlı Asenkron Motorların Tek Fazlı ġebekeden Beslenme Sebepleri .................... 1

2. ASENKRON MAKĠNALAR ................................................................................................. 4

2.1. Üç Fazlı Asenkron Motorlar .......................................................................................... 4

2.1.1. Asenkron Motorların Fayda ve Sakıncaları ............................................................ 4

2.1.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Yapısı ....................................................................... 5

2.1.3. Üç Fazlı Asenkron Motorun ÇalıĢma Prensibi ve EĢdeğer Devresi ....................... 6

2.1.4. Üç Fazlı Asenkron Motorların Tek Fazlı ġebekeden Beslenmesi .......................... 9

2.1.4.1. Bağlantı ġekilleri ................................................................................................ 9

2.1.5.Tek Fazlı ġebekeden Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorun ÇalıĢma Özellikleri ... 11

3. PROJE TASARIM ÇALIġMALARI ................................................................................... 12

3.1. Yapılacak Deneylerin Belirlenmesi .............................................................................. 12

3.1.1. EĢdeğer Devre Parametrelerinin Çıkarılması ....................................................... 12

3.1.1.1. Sargı Dirençlerinin Bulunması ......................................................................... 12

3.1.1.2. BoĢta ÇalıĢma ve Kısa Devre Deneyleri .......................................................... 13

3.1.2. Üç Fazlı Asenkron Motora Ait Hız-Moment, Kayma-Moment, Hız-Kayma

Grafiklerinin Çıkarılması ..................................................................................................... 16

3.1.3. Tek Fazlı Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorların Performans Deneyleri .......... 16

3.2. Deney Düzeneğinin Tasarımı ....................................................................................... 16

3.3. Malzeme ve Fiyat Listesi ............................................................................................. 18

4. SĠMÜLASYONLAR ............................................................................................................ 19

4.1. Üç Fazlı Asenkron Motorun Üç Fazlı ÇalıĢması ......................................................... 19

4.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Tek Fazlı ÇalıĢması ........................................................ 22

4.3. Simülasyonların Yorumlanması ................................................................................... 24

5. DENEYLER ......................................................................................................................... 26

5.1. Üç Fazlı Asenkron Motorun EĢdeğer Devre Parametrelerinin Çıkarılması ................. 27

5.1.1. Sargı Dirençlerinin Ölçümü ................................................................................. 27

v

5.1.2. BoĢta ve Kısa Devre ÇalıĢma Deneyleri .............................................................. 27

5.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Karakteristiklerinin Çıkarılması ..................................... 29

5.3. Tek Fazlı Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorun Performans Deneyleri ..................... 30

5.3.1. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma ................................................. 30

5.3.2. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma ................................................ 31

5.3.3. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma ................................................ 33

5.3.4. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma ............................................... 34

5.4. Çevreye Etkiler ............................................................................................................. 36

5.5. Kısıtlamalar .................................................................................................................. 36

6. SONUÇLAR ........................................................................................................................ 37

6.1. EĢdeğer Devre Parametrelerinin Belirlenmesi ............................................................. 37

6.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Karakteristiklerinin Çıkarılması ..................................... 38

6.3. Tek Fazlı Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorun Performans Deneyleri ..................... 41

6.3.1. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma ................................................. 41

6.3.2. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma ................................................ 42

6.3.3. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma ................................................ 44

6.3.4. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma ............................................... 46

7. YORUMLAR VE DEĞERLENDĠRMELER ...................................................................... 49

KAYNAKLAR ................................................................................................................................ 51

EK-1 ................................................................................................................................................. 52

STANDART VE KISITLAR FORMU ............................................................................................ 52

ÖZGEÇMĠġ ..................................................................................................................................... 54

vi

ÖZET

Asenkron motorlar ucuz olmaları ve yapılıĢlarının kolay olması gibi özelliklerinden

dolayı günümüzde en çok tercih edilen motor türleridir. Özellikle üç fazlı asenkron

motorlar sanayi alanında yaygın bir Ģekilde kullanılmaktadır. Dolayısıyla bu motorlar

üzerinde yapılan araĢtırmalar da oldukça yaygındır. Bu tezin ana konusu üç fazlı asenkron

motorların tek fazlı Ģebekeden beslenmesi ve bu koĢullar altında motorun performans

deneylerinin gerçekleĢtirilmesidir. Tez kapsamında öncelikle üç fazlı asenkron motorların

genel yapısı hakkında temel bilgiler verildi. Daha sonra bu motorları tek fazlı olarak

çalıĢtırma sebeplerine ve kondansatör yardımı ile tek fazlı olarak çalıĢtırma yöntemine

değinildi. Üç fazlı asenkron motorlar üç faz ile çalıĢırken fazlardan biri kopsa dahi motor

çalıĢmaya devam eder. Ancak durduktan sonra tekrar kalkıĢ yapamaz. Tek fazlı asenkron

motorlarda olduğu gibi bir kondansatör ile yardımcı faz gerilimi oluĢturulurken aynı

zamanda fazlar arasında faz farkının oluĢması sağlanır. Böylece tek fazlı olarak çalıĢtırılan

üç fazlı asenkron motor kendiliğinden kalkıĢ yapabilir.

Tezin devamında, MATLAB/Simulink ortamında üç fazlı bir asenkron motorun hem üç

fazlı hem de tek fazlı olarak çalıĢtırılmasına iliĢkin simülasyonlar yapıldı. Bir sonraki

aĢamada ise asenkron motor için eĢdeğer devre parametrelerinin bulunmasına, bazı önemli

karakteristiklerinin çıkarılmasına ve tek fazlı olarak beslenen üç fazlı bir asenkron motorun

akım, hız, güç gibi büyüklüklerindeki değiĢimlerinin gözlenmesine yönelik deneyler

yapıldı. Deneylerin sonucunda yorum ve değerlendirmeyi kolaylaĢtırıcı grafikler çizildi.

Elde edilen grafikler ve simülasyonlar çalıĢmanın son bölümünde yorumlandı.

vii

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

ns Döner alan hızı

n Rotor hızı

nr Döner alanın rotor iletkenlerini kesme hızı

s Kayma

p Çift kutup sayısı

fs Stator alanı frekansı

⍵ Açısal hız

RFE Demir kayıpları direnci

Xm Mıknatıslanma reaktansı

Rs Stator sargı direnci

Xs Stator sargı reaktansı

R’r Statora indirgenmiĢ sargı direnci

X’r Statora indirgenmiĢ sargı reaktansı

Im Mıknatıslanma akımı

Me Elektriksel moment

N.m Newton metre

µF Mikro Farad

kw kilo watt

J Eylemsizlik momenti

Tm Yük momenti

F Sürtünme

A Amper

V Volt

I0 BoĢta çalıĢma akımı

V0 BoĢta çalıĢma gerilimi

P0 BoĢta çalıĢma gücü

Ik Kısa devre akımı

Vk Kısa devre gerilimi

Pk Kısa devre gücü

1. GĠRĠġ

Günlük yaĢantımızın bir parçası haline gelen elektrik motorları birçok alanda yaygın

olarak kullanılmaktadır. Özellikle asenkron motorlar endüstrinin vazgeçilmez bir parçası

haline gelmiĢtir. Basit yapıları ve uygulamadaki avantajlarından dolayı üç fazlı asenkron

motorlar geniĢ bir kullanım alanına sahiptir. Yapı olarak sağlam ve ucuz olmaları, ağır iĢ

koĢullarında çalıĢabilmeleri üç fazlı asenkron motorların baĢlıca tercih nedenleri olarak

sıralanabilir. Bazı durumlarda üç fazlı asenkron motorları tek fazlı olarak çalıĢtırmak

zorunda kalabiliriz. Böyle bir çalıĢma için motorun stator sargıları yıldız veya üçgen olarak

bağlanır. Motorun sargı giriĢ uçlarının ikisine faz ve nötr uygulanırken boĢta kalan sargı

ucu ile diğer sargı uçlarından biri arasına kondansatör bağlanır. Kullanılan bu

kondansatörün amacı iki fazlı döner alan oluĢturma koĢullarını ve motorun tek fazlı

beslenmesine rağmen ilk kalkıĢ hareketini sağlamaktır.

Bu projede üç fazlı asenkron motorların tek fazlı Ģebekeden beslenmesi konusu ele

alınmıĢtır. Konuyla ilgili literatürde bulunan çalıĢmaların çoğu üç fazlı asenkron

motorların tek fazlı olarak çalıĢtırılabilmesi için en uygun kondansatör değerinin simetrili

bileşenler yöntemiyle hesaplanmasına yöneliktir [1], [2]. Ancak bu tezde, üç fazlı asenkron

motorun eĢdeğer devre parametreleri hesaplandı ve bazı önemli karakteristikleri çıkarıldı.

Daha sonra, tek fazlı çalıĢma durumundaki güç, akım, hız gibi büyüklüklere ait değiĢimler

çeĢitli deneyler yapılarak incelendi.

1.1. Üç Fazlı Asenkron Motorların Tek Fazlı ġebekeden Beslenme Sebepleri

Üç fazlı asenkron motorların bazı durumlarda tek fazlı Ģebekeden beslenmesi

gerekebilir. Bu durumlara aĢağıdaki örnekleri verebiliriz:

Üç fazlı besleme hattını asenkron motorun kullanılacağı yere taĢımak ekonomik

açıdan uygun değilse motor tek fazlı olarak çalıĢtırılabilir.

Aynı kapasiteye ( güç, verim vb. ) sahip üç fazlı ve tek fazlı asenkron motorları

karĢılaĢtırdığımızda tek fazlı asenkron motorun üretim maliyeti daha fazladır. Bu

yüzden motor üretilirken hem üç fazlı hem de tek fazlı olarak çalıĢabilecek Ģekilde

tasarlanabilir.

2

Bir iĢ makinesini çalıĢtırmak için üç fazlı motora ihtiyaç olabilir. Eğer iĢ

makinasının bulunduğu yere üç fazlı hat çekmek mümkün değilse bu durumda üç

fazlı asenkron motoru tek fazlı çalıĢtırma zorunluluğu doğabilir.

Üç fazlı bir asenkron motorda fazlardan birisi koparsa veya sigortalardan birisi

devresini açarsa sargı kollarından biri Ģebekeden ayrılır. Dolayısıyla üç fazlı

asenkron motor tek fazlı olarak çalıĢma durumuna düĢer.

Motoru çalıĢtıracak bir enerjinin olmadığı bir durum ile karĢılaĢılırsa, doğal

kaynaklardan faydalanılarak motor tek faz olarak çalıĢtırılabilir. Buna örnek olarak

güneĢten elde edilen enerji ile motorun çalıĢtırılması verilebilir.

Evler, küçük dükkanlar ve bunlara benzer az enerji kullanan yerlere tesisat

masrafının çok olmaması için tek faz verilir. Dolayısıyla bu tip yerlerde

kullanılacak motorların tek fazlı olması gerekir.

Projede kullanılacak ana eleman üç fazlı bir asenkron motordur. Dolayısıyla konunun

anlaĢılabilmesi için asenkron makinaya ait temel yapının ve üç fazlı asenkron motorların

çalıĢma prensibinin bilinmesi gerekir. Ancak asenkron motorların yapısı doğrudan bu

projenin konusu olmadığından, bu konuya yüzeysel olarak değinildi. Daha detaylı bilgi

sahibi olabilmek için çeĢitli kaynaklara baĢvurulabilir [3].

Yapılan projeyi bir düzen içerisinde yürütebilmek ve uygun zamanda bitirebilmek için

çizelge 1.1 deki iĢ-zaman grafiği hazırlandı.

3

Çizelge 1.1. ĠĢ-zaman grafiği.

YAPILAN ĠġLER

AYLAR VE HAFTALAR

ġubat Mart Nisan Mayıs

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Literatür taraması ve gerekli

konuların araĢtırılması

Zaman planlaması ve

laboratuvardaki malzemelerin

tespiti

Eksik malzemelerim

sipariĢinin verilmesi

Gerekli ölçümler için deney

düzeneğinin hazırlanması

Motor parametrelerinin

hesaplanması

Motorun üç fazlı Ģebekeden

beslenmesine ait ölçümlerin

gerçekleĢtirilmesi

Motorun tek fazlı Ģebekeden

beslenmesine ait ölçümlerin

gerçekleĢtirilmesi

Yapılan bitirme çalıĢmalarının

düzenlenmesi

2. ASENKRON MAKĠNALAR

Asenkron makinalar yapı bakımından sağlam olmaları, bakıma çok fazla ihtiyaç

duymamaları ve ağır ortam Ģartlarında çalıĢabilmelerinden dolayı uygulamada sıklıkla

kullanılırlar. Bu makinalar temel olarak iki kısımdan oluĢur. Bunlar makinanın

hareketsiz kısmını oluĢturan stator ve hareketli kısmını oluĢturan rotordur. Asenkron

makinalar eğer stator üzerine sarılmıĢ sargılardan aldığı elektrik enerjisini rotor

aracılığıyla mekanik enerjiye dönüĢtürüyorsa motor, rotordan aldığı mekanik enerjiyi

stator sargılarında elektrik enerjisine dönüĢtürüyorsa generatör olarak çalıĢırlar.

Endüstriyel uygulamalarda bu makinalar daha çok motor olarak kullanılırlar. ġekil 2.1

de bir elektrik makinasının motor veya generatör olarak çalıĢmasına ait enerji dönüĢüm

yönleri gösterilmektedir.

ġekil 2.1. Motor ve generatör çalıĢmaya ait enerji dönüĢüm yönleri.

2.1. Üç Fazlı Asenkron Motorlar

Asenkron motorlar en çok kullanılan motorlardır. ÇalıĢma ilkelerinden dolayı bu

motorlara indüksiyon motorları da denir.

2.1.1. Asenkron Motorların Fayda ve Sakıncaları

Asenkron motorlar günümüzde en çok kullanılan motor türleridir. Vantilatörler, su

tulumbaları, asansörler gibi çeĢitli kullanım alanları bulunmaktadır. Piyasada bu tür

motorları bulmak çok kolayken diğer türdeki motorları bulmak zaman zaman çok zor

5

olabilmektedir. Asenkron motorların çok kullanılmalarının sebepleri Ģöyle sıralanabilir:

YapılıĢları kolaydır.

Oldukça ucuzdur.

Özellikle sincap kafesli rotora sahip olanlarda rotorun izole edilmemesinden

dolayı bu türden motorlar çok sağlamdır ve bakımları kolaydır. Ayrıca bu türden

motorların rotorları yanmaz.

Asenkron motorların hızları yük ile çok az değiĢir.

Yüklü haldeyken kendi kendilerine yol alabilirler.

Kollektörlü alternatif akım motorlarında olduğu gibi akım fırçalar üzerinden

verilmeyip doğrudan statora verildiğinden, yüksek gerilim için üretilebilirler.

Asenkron motorlar bu olumlu özelliklerine rağmen bazı sakıncalara da sahiptir.

Bunlar:

Asenkron motorlar çalıĢma ilkelerinden dolayı, bağlı oldukları devreye endüktif

bir yük olarak etki ederler. Dolayısıyla Ģebekenin güç katsayısını bozarak arzu

edilen 1 değerinden uzaklaĢmasına neden olurlar. Normal yükle çalıĢırken bile

bozuk güç katsayıları kalkıĢ anında ve az yüklü olarak çalıĢtıklarında çok

küçüktür.

Özellikle sincap kafesli türleri, bozuk olan güç katsayıları yüzünden kalkıĢ

anında devreden çok yüksek akım çekerler. Bu da devre üzerinde ani gerilim

düĢümlerine neden olur.

Doğru akım motorlarında ve kollektörlü asenkron motorlarda olduğu gibi

kayıpsız ve kademesiz hız değiĢimi yapılamaz.

2.1.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Yapısı

Stator: Makinanın hareket etmeyen kısmını oluĢturur. YaklaĢık 0.5mm kalınlığında,

elektriksel olarak birbirinden yalıtılmıĢ silisyumlu saçların paketlenmesiyle oluĢan bir

yapıdır. Saçların bu özellikleri demir kayıpların azaltılmasını sağlar. Statorun iç

yüzeyine döner manyetik alan oluĢturan sargıların yerleĢtirilmesi için oluklar açılır.

Rotor: Rotor asenkron makinaların döner kısmını oluĢturur. Statorda olduğu gibi

rotor da silisyumlu saçlardan oluĢturulmuĢtur. Stator ile rotor arasındaki hava aralığı

6

küçük tutulur. Çünkü bu hava aralığının küçük tutulması bize boĢta çalıĢma akımını

küçük tutma olanağı verir. Rotor sargıları rotor üzerine açılan oluklara yerleĢtirilir.

Asenkron motorlar rotor sargılarının bağlanıĢ Ģekline göre bilezikli tip veya sincap kafes

tip olarak adlandırılırlar.

Bilezikli tip asenkron motorların rotorlarında üç faz sargıları bulunur. Bu üç sargının

birer uçları rotor içinde kendi aralarında bağlıyken, diğer uçları ayrı ayrı birer bileziğe

gelir. Rotor döndükçe bilezikler de döner. Üç adet bileziğin üzerine birer fırça

yerleĢtirilmiĢtir ve bu fırçalar üzerinden rotor sargı uçları ile dıĢ ortam arasında bağlantı

kurulur. DıĢ ortama çıkarılan sargı uçları bize bazı durumlarda büyük avantaj sağlar.

Örneğin, motorun kalkıĢ anında çektiği aĢırı akımı önlemek için dıĢ ortama çıkarılan

sargı uçlarına direnç bağlanır ve motora yol verilir.

Sincap kafes tip motorlarda ise rotor oluklarına yerleĢtirilen iletkenler rotorun her iki

ucunda halkalarla kısa devre edilir. Rotor iletkenleri rotorun her iki ucunda kısa devre

edildiği için bu iletkenlerin dıĢ ortama çıkarılma olanağı yoktur. Ayrıca rotor oluklarına

yerleĢtirilen iletkenler bakır veya alüminyum olarak seçildiği için rotorun yanacak

hiçbir kısmı yoktur. Sağlam yapılı ve ucuzdur.

Gövde: Makinayı dıĢtan gelecek mekanik darbelere karĢı korur. Ucuz olmasından

dolayı genellikle dökme demirden yapılır. Ayrıca gövde çıkıntılı yapılarak dıĢ ortamla

temas eden yüzey arttırılıp motorun soğumasına katkı sağlanır. Gövde üzerinde motorun

zemine monte edilmesi için ayaklar, taĢımayı sağlamak için kullanılan bir halka,

motorun nominal büyüklükleri ve diğer özelliklerinin bulunduğu iĢaret plakası ve stator

ile rotor sargı uçlarının bulunduğu terminal kutusu yer alır.

2.1.3. Üç Fazlı Asenkron Motorun ÇalıĢma Prensibi ve EĢdeğer Devresi

Üç fazlı asenkron motorlarda statora yerleĢtirilen sargılardan yararlanarak (2.1)

denklemiyle verilen ns devir sayısına veya (2.2) denklemiyle verilen ⍵s açısal hızına

sahip bir döner manyetik alan oluĢturulur. Bu alan rotor iletkenlerini tarar ve indüksiyon

yasasına göre iletkenlerin ucunda bir gerilim indükler. Eğer rotor iletkenleri kapalı bir

devre oluĢturuyorsa ( sincap kafes tür gibi ) iletkenlerden akım akar. Manyetik alan

içindeki iletkenden akım aktığı için bir kuvvet oluĢur ve bu kuvvet rotoru (2.3)

denklemiyle verilen n hızında döndürür. Motor çalıĢmada rotor hızı senkron hızın

altındadır. Rotor hızı (2.4) denklemiyle verilen kayma nedeniyle döner alan hızının

7

gerisinde olacak Ģekilde döner alanı takip eder. Böylece stator sargılarından alınan

elektriksel enerji dönüĢtürülerek rotor milinde mekanik enerji olarak elde edilir.

ns =60.fs

p ( 2.1 )

⍵s =2.π .fs

p ( 2.2 )

n = ns − nr ( 2.3 )

s =ns−n

ns ( 2.4 )

Asenkron motorun çalıĢmasında döner alanın çok büyük rolü vardır. Statora

yerleĢtirilen sargılar döner manyetik alan oluĢturacak Ģekilde olduğundan, her bir

sargının oluĢturduğu akılar genlikleri eĢit, fazları 120° farklı alternatif alanlardır. ġekil

2.2 de bir demir çekirdek üzerine sarılmıĢ sargılardan AC akım akıtılınca oluĢan

alternatif alan gösterilmektedir. Statora üç faz sargısı yerleĢtirildiği için üç ayrı

alternatif alan oluĢur. Bu üç alternatif alanın bileĢkesi dairesel bir döner alandır. Döner

alanın oluĢması için gerekli koĢullar:

Sargıların sarım sayısı, kesit gibi özellikleri özdeĢ olmalıdır.

Sargılar akı eksenleri 120° farklı olacak Ģekilde statora yerleĢtirilmelidir.

Sargılara genlikleri aynı, fazları 120° farklı alternatif gerilimler uygulanmalıdır.

Bu koĢullardan biri sağlanmaz ise döner alan yerine eliptik alan oluĢur. Eliptik alanın

dairesel bileĢeni moment üretirken alternatif bileĢeni üretemez. Alternatif alandaki karĢı

düĢen akılar kayıplara yol açtığı için eliptik alan oluĢumu istenmez.

ġekil 2.2. Demir çekirdek üzerine yerleĢtirilen sargılar ile alternatif alan oluĢumu.

8

ġekil 2.3 de üç fazlı bir asenkron motorun tek fazına ait, statoruna indirgenmiĢ

eĢdeğer devresi verilmektedir. Bu eĢdeğer devreye ait parametreler motorun boĢta ve

kısa devre çalıĢmalarından yararlanılarak bulunabilir.

ġekil 2.3. Rotoru statora indirgenmiĢ üç fazlı bir asenkron motorun tek fazına ait

eĢdeğer devresi.

Bu eĢdeğer devrede gösterilen:

RFE = Demir kayıplarını temsil eder

Xm = Mıknatıslanma kayıplarını temsil eder

Rs = Stator sargı direnci

Xs = Stator sargı reaktansı

R′r = Statora indirgenmiĢ rotor sargı direnci

X′r = Statora indirgenmiĢ rotor sargı reaktansı

s = Kayma

R′𝐫. (1−s)

𝐬= Gerçekte olmayan, ancak motorun çalıĢma

özelliğinden ortaya çıkan ve rotordaki s

kayması ile değiĢen direnç değeridir.

9

2.1.4. Üç Fazlı Asenkron Motorların Tek Fazlı ġebekeden Beslenmesi

Üç fazlı bir asenkron motor çalıĢırken herhangi bir nedenden dolayı fazlardan biri

devre dıĢı kalırsa, motor çalıĢmasını sürdürebilir. Örneğin üç fazlı motorun yıldız bağlı

çalıĢmasında fazlardan biri devre dıĢı kalınca diğer iki faz birbirine seri bağlı olur,

motor tek fazlı olarak çalıĢmasına devam eder. Ancak böyle bir durumda motor

kendiliğinden kalkıĢ yapamaz. Bu yüzden motorun kendi kendine yol alabilmesi için bir

yöntem geliĢtirilmiĢtir. Steintmetz tarafından bulunduğu için Steintmez Bağlaması adı

verilen kondansatörlü yol verme yöntemi üç fazlı bir asenkron motoru tek fazlı olarak

çalıĢtırmada büyük önem taĢımaktadır. Uygun bir kondansatör ile yardımcı faz gerilimi

elde edilir ve motorun kendiliğinden yol alması sağlanır. YapılmıĢ olan birçok

araĢtırmada üç fazlı asenkron motorların tek fazlı Ģebekeden beslenmesi durumunda

dinamik davranıĢlardaki değiĢimler incelenmiĢtir [4]. Dinamik davranıĢlar incelenirken

de özellikle simetrili bileĢenler metodundan faydalanılmıĢ ve üç fazlı asenkron motoru

tek fazlı Ģebekeden beslerken fazlar arasına konulması gereken en uygun kondansatör

değeri hesaplanmıĢtır. Ancak bu projede simetrili bileĢenler yöntemine girilmedi. Üç

fazlı asenkron motora ait eĢdeğer devre parametreleri hesaplandı ve bazı önemli

karakteristikleri çıkarıldı, tek fazlı çalıĢma durumundaki güç, güç faktörü, akım, hız gibi

büyüklüklere ait değiĢimler çeĢitli deney ve simülasyonlar yapılarak incelendi.

2.1.4.1. Bağlantı ġekilleri

Üç fazlı bir asenkron motorun stator sargılarının üçgen veya yıldız bağlı olma

durumlarına göre, kondansatör yardımıyla tek fazlı Ģebekeden beslenmesine ait Ģekiller

Ģekil 2.4 ve Ģekil 2.5 de gösterilmiĢtir. Her iki Ģekilde de kondansatörün görevi sargılar

arasında faz farkı yaratıp motorun tek fazlı Ģebekeye bağlandığında kendi kendine

kalkıĢ yapabilmesini sağlamaktır. Kondansatör olmazsa faz farkı oluĢmaz ve eğer

dıĢarıdan bir müdahale olmazsa motor kalkıĢ yapamaz.

10

ġekil 2.4. Stator sargıları yıldız bağlı üç fazlı asenkron motorun tek fazlı Ģebekeye

bağlantısı.

ġekil 2.5. Stator sargıları üçgen bağlı üç fazlı asenkron motorun tek fazlı Ģebekeye

bağlantısı.

Bu bağlantılarda kullanılacak en uygun kapasite değerini belirlemek için deney

sonuçlarına göre oluĢturulmuĢ kapasitenin güç ile değiĢim grafikleri kullanılabilir.

Pratik olarak da bu kapasite değerleri belirlenebilir. Örneğin vantilatör gibi kolay

harekete geçen motorlar için kw baĢına 55-60 µF, kalkıĢ momenti büyük motorlar için

kw baĢına 95-110 µF, çamaĢır makinesi ve sıkma presi motoru için kw baĢına 130 µF

değerlerindeki kondansatörler seçilebilir.

11

2.1.5. Tek Fazlı ġebekeden Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorun ÇalıĢma

Özellikleri

Üç fazlı asenkron motorlar tek fazlı Ģebekede çalıĢtırılıyorsa, çalıĢma

karakteristikleri bakımından değiĢimler gözlenir. Bu değiĢimleri Ģöyle sıralayabiliriz:

Tek fazlı olarak çalıĢtırılan üç fazlı asenkron motorun:

Maksimum momenti daha küçük olur.

BoĢta çalıĢma akımı daha büyük olur.

ÇıkıĢ gücü daha küçük olur.

Kayıpları daha büyük olur.

Verimi daha düĢük olur.

3. PROJE TASARIM ÇALIġMALARI

3.1. Yapılacak Deneylerin Belirlenmesi

Bu proje kapsamında yapılacak olan baĢlıca deneyler Ģunlardır:

Üç fazlı asenkron motorun eĢdeğer devre parametrelerinin çıkarılması.

Üç fazlı asenkron motora ait hız-moment grafiğinin çıkarılması.

Üç fazlı asenkron motora ait hız-kayma grafiğinin çıkarılması.

Üç fazlı asenkron motora ait kayma-moment grafiğinin çıkarılması.

Tek fazlı beslenen üç fazlı asenkron motorun performans deneyleri.

3.1.1. EĢdeğer Devre Parametrelerinin Çıkarılması

Yapılan simülasyonlarda ve deneysel ölçümlerde eĢdeğer devre parametreleri

oldukça önemlidir. Üç fazlı asenkron motorun eĢdeğer devre parametrelerini bulurken

yukarıda verilen Ģekil 2.3 deki rotoru statora indirgenmiĢ, tek faza ait eĢdeğer devre

kullanılır.

3.1.1.1. Sargı Dirençlerinin Bulunması

Statorun ve rotorun sargı dirençlerini bulurken ampermetre-voltmetre yöntemi ya da

bu mantığa göre doğrudan ölçüm yapmayı sağlayan multimetre kullanılır. Öncelikle

Ģekil 3.1 de verilmiĢ olan üçgen veya yıldız bağlı olma durumuna göre gerekli

bağlantılar oluĢturulur. Sonra sargılar doğru gerilim kaynağından beslenir, ampermetre

ve voltmetreden yararlanılarak ölçülen değerler ile sargı dirençleri hesaplanır.

13

ġekil 3.1. Yıldız veya üçgen bağlı stator sargı dirençlerinin ölçümü için gerekli bağlantı

Ģeması.

a) Stator sargıları yıldız bağlı

b) Stator sargıları üçgen bağlı

Statorun yıldız bağlı olması durumunda sargı dirençlerinin ölçümü deneyi iki sargı

üzerinden yapılır, üçüncü sargı ise boĢta kalır. Dolayısıyla iki sargı direnci seridir.

AĢağıda verilmiĢ olan (3.1) numaralı formülden yararlanarak tek bir sargıya ait direnç

hesaplanır.

Rs =V

2.I ( 3.1 )

Statorun üçgen bağlı olması durumunda besleme tek sargı üzerinden verildiği için

diğer iki sargı seri ve kaynağın bağlandığı sargıya paraleldir. Bu durumda sargı direnci

(3.2) denkleminden faydalanarak bulunur.

Rs =3.V

2.I ( 3.2 )

3.1.1.2. BoĢta ÇalıĢma ve Kısa Devre Deneyleri

BoĢta çalıĢma deneyinde motor, miline bağlı bir yük bulunmadan senkron hızda

döndürülür. Senkron hızda döner alan hızı ile rotor hızı eĢit olduğu için, boĢta çalıĢmada

rotor sargı akımı Ir' sıfır olur.

n ≅ ns olduğundan,

s =ns−n

ns= 0 ve

Rr′

s= ∞ olur.

Ġlk olarak statorun boĢta çalıĢmasına ait boĢta çalıĢma gücü P0, boĢta çalıĢma gerilimi

14

VS0 ( faz nötr gerilimi ) ve boĢta çalıĢma akımı IS0 Ģekil 3.2 deki devreden yararlanılarak

ölçülür.

ġekil 3.2. Tek faza ait boĢta çalıĢma eĢdeğer devresi.

Daha sonra bu ölçüm sonuçları denklem (3.3), (3.4), (3.5) ve (3.6) da yerine

yazılarak RFE ( demir kayıplarını temsil eden direnç ) ve Xm ( mıknatıslanma

kayıplarını temsil eden reaktans ) bulunur.

RFE =3.Vso

2

Po −3.Rs .Iso2 Ω ( 3.3 )

IFE ≅Vso

RFE (A) ( 3.4 )

Im = Iso2 − IFE

2 A ( 3.5 )

Xm ≅Vso

Im Ω ( 3.6 )

Kısa devre deneyinde rotor milinin dönmesi mekaniksel olarak engellenir.

Dolayısıyla;

n = 0 olduğundan,

s =ns−n

ns= 1 ve

Rr ′

s= Rr′ olur.

Tek faza ait kısa devre eĢdeğer devresi Ģekil 3.3 de verilmektedir. Rotorun statora

indirgenmiĢ direnci küçük olduğundan dolayı direnç üzerinden büyük akımlar akabilir.

Bu durumu önlemek için stator akımı yavaĢ yavaĢ, nominal akıma kadar arttırılır.

Böylece sargıların zarar görmesi önlenmiĢ olur. Daha sonra Pk kısa devre gücü, Vsk

15

kısa devre gerilimi ve Isk kısa devre akımı ölçülür. Ölçümler yapılırken statorun yıldız

veya üçgen bağlı olma durumlarına dikkat edilmelidir. Sonra bu ölçümler kullanılarak

(3.7), (3.8) ve (3.9) denklemleri yardımıyla kısa devre parametreleri hesaplanır.

ġekil 3.3. Tek faz kısa devre eĢdeğer devresi.

Zk =Vsk

Isk Ω ( 3.7 )

Rk =Pk

3.Isk2 Ω ( 3.8 )

Xk = Zk2 − Rk

2 Ω ( 3.9 )

Bulunan bu parametreler kullanılarak statora indirgenmiĢ rotor direnci R′r , stator

reaktansı Xs ve statora indirgenmiĢ rotor reaktansı X′r (3.10) ve (3.11) denklemleriyle

elde edilir.

R′r = Rk − Rs Ω ( 3.10 )

Xs = X′r =Xk

2 Ω ( 3.11 )

16

3.1.2. Üç Fazlı Asenkron Motora Ait Hız-Moment, Kayma-Moment, Hız-

Kayma Grafiklerinin Çıkarılması

Bu deneyde motor milinin kademeli olarak frenlenmesi gerekmektedir. Böylece mil

hızı değiĢik değerlere ayarlanır ve motorun tek faz eĢdeğer devresinden yararlanarak her

hız değerine karĢılık gelen moment değerleri hesaplanır. Moment değerini

hesaplamanın bir diğer yolu (3.12) ile ifade edilen moment denklemidir [3]. Ayrıca

yukarıda (2.4) denklemiyle verilen formül ile de hız değerlerine karĢılık gelen kayma

değerleri hesaplanır. Daha sonra elde edilen karĢılıklı değerler kullanılarak üç fazlı

asenkron motorun hız-moment, kayma-moment ve hız-kayma grafikleri kolayca

çıkarılabilir.

Me =ms .R

′r .p

s.ωs

Vs2

Rs +R ′ r

s

2

+ m s

2 Xsσ +

m r2

X ′ rσ 2

N. m ( 3.12 )

3.1.3. Tek Fazlı Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorların Performans Deneyleri

Bu deneyler üç fazlı asenkron motorun tek fazlı beslenmesi durumunda meydana

gelecek performans değiĢimlerini gözlemek amacıyla tasarlanmıĢtır. Deneylerin

gerçeklenmesi sırasında iki temel koĢul dikkate alınacaktır. Bu koĢullar:

Motor stator sargılarının yıldız veya üçgen bağlı olması.

Motorun yüklü veya boĢta çalıĢması.

Deneylerin sonucunda motorun değiĢik çalıĢma Ģartlarındaki performans değiĢimleri

gözlenecektir.

3.2. Deney Düzeneğinin Tasarımı

Yapılacak olan deneylerin belirlenmesinden sonra sıra deneylerin

gerçekleĢtirilebileceği bir deney seti tasarlamaya gelir. Yukarıda belirtilen deneyleri

yapabilmek için Ģekil 3.4 de verilen sistem tasarlandı.

17

ġekil 3.4. Deneyleri gerçekleyebilmek için yapılan sistem tasarımı.

Yukarıda görülen sistemde zemine sabitlenmiĢ iki adet motor bulunmaktadır.

Motorların ikisi de üç fazlı sincap kafes tür asenkron motordur. Bu yüzden dıĢ ortama

çıkan rotor sargı ucu yoktur. Stator sargı uçları ise dıĢ ortama çıkarılarak deney setine

bağlandı. Ayrıca deney seti üzerine 5 adet birbirinden bağımsız, 3 adet birbiriyle üçgen

bağlı 400 V’luk kondansatörler yerleĢtirildi. Ayrık kondansatörler 3x10 µF, 25 µF, 30

µF değerlerine sahiptir ve tek faz ile beslenen üç fazlı asenkron motorun performans

deneylerinde kondansatör değerinin etkisini gözleyebilmek için kullanıldı. Birbiriyle

üçgen bağlı 3x30 µF değerine sahip kondansatörler ise ikinci motoru generatör olarak

çalıĢtırıp birinci motorun milini frenlemek için gerekli mıknatıslanmayı sağlamak için

kullanıldı.

Bu deney düzeneğinde deneylerin yapılacağı ana motor birinci motordur. Birinci

motorun parametreleri bulunurken, boĢta ve kısa devre olmak üzere iki çalıĢma Ģekli

göz önüne alınır. Kısa devre deneyi yapılırken motor milini kilitlemek için bir mengene

kullanılması düĢünülmektedir. Tasarlanan sistem, birinci motorun karakteristikleri

çıkarılırken motor mil hızını değiĢtirmek için iki farklı frenleme yöntemi

uygulanabilecek Ģekilde tasarlandı. Bu yöntemler:

Ġki motoru ayrı kaynaklardan besleyip ikinci motoru frenleyici olarak

kullanmak.

18

Motorları kaplin ile birbirine bağlayıp ikinci motoru generatör olarak

çalıĢtırmak.

Deneyler sırasında yapılacak ölçümler için pano üzerine ve deney setinin yanına ölçü

aletleri koyuldu. Ayrıca motorlara yol verirken oto trafo ile yol verme yönteminin

uygulanması düĢünüldü.

3.3. Malzeme ve Fiyat Listesi

Yapılan deneylerde kullanılan malzemelerin listesi ve fiyatları çizelge 3.1 de

gösterilmiĢtir.

Çizelge 3.1. Malzeme ve fiyat listesi

Adet

Birim Fiyat

(TL) Toplam (TL)

Üç Fazlı Asenkron motor (1,5 kw) 1 190 190

Üç Fazlı Asenkron motor (3 kw) 1 250 250

Bağlantı Kablosu 20 3 60

Kaplin (6 cm çap) 1 90 90

Takometre 1 98 98

Wattmetre 1 300 300

Voltmetre 2 16 32

Ampermetre 2 20 40

Avometre 1 53,6 53,6

10 µF AC Kondansatör (400 V) 3 10 30



Genel

Toplam 1.215,60

4. SĠMÜLASYONLAR

4.1. Üç Fazlı Asenkron Motorun Üç Fazlı ÇalıĢması

Deneylere ait bazı MATLAB/Simulink modelleri ve simülasyon çıktıları aĢağıda

gösterilmiĢtir. Kullanılan simülasyon programında motorun stator sargılarının üçgen

bağlanamamasından dolayı sadece yıldız bağlı duruma ait simülasyonlar yapıldı.

Simülasyonlarda kullanılan motor parametreleri çizelge 4.1 de verilmiĢtir.

Çizelge 4.1. Simülasyonda kullanılan parametreler.

UN 380 (V) Rr’ 4.149 Ω

IN 3.7(A) LS 0.01667 (H)

nN 1375 (dev/dak) Lr’ 0.01667 (H)

Cosφ 0.8 Lm 0.334 (H)

p 2 F 0.0170 (N.m)

f 50 Hz J 0.01242 (kg.m2)

RS 5.2 Ω Tm 0 (N.m)

Çizelge 4.1 deki parametreler, kullanılan üç fazlı asenkron motorun boĢta ve kısa

devre çalıĢma deneyleri sonucu elde edilen ve plakası üzerinde yazan parametreleri

içermektedir. Ayrıca motor sincap kafes tür bir rotora sahiptir. ġekil 4.1 de üç fazlı

asenkron motorun üç faz ile beslenmesini temsil eden MATLAB/Simulink modeli

gösterilmektedir. Motorun boĢta çalıĢtırıldığı bu modelde stator akımının zamanla

değiĢim grafiği Ģekil 4.2 de, rotor hızının zamanla değiĢim grafiği 4.3 de ve motor

momentinin zamanla değiĢim grafiği Ģekil 4.4 dedir.

20

ġekil 4.1. Üç fazlı asenkron motorun üç faz ile beslenmesine ait Simulink modeli.

ġekil 4.2. Üç fazlı asenkron motorun üç faz ile beslenmesine ait stator akımı-zaman

grafiği.

21

ġekil 4.3. Üç fazlı asenkron motorun üç faz ile beslenmesine ait rotor hızı-zaman

grafiği.

ġekil 4.4. Üç fazlı asenkron motorun üç faz ile beslenmesine ait moment-zaman

grafiği.

22

4.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Tek Fazlı ÇalıĢması

ġekil 4.5 de üç fazlı asenkron motorun tek faz ile beslenmesini temsil eden

MATLAB/Simulink modeli gösterilmiĢtir. Motorun boĢta çalıĢtırıldığı ve 30 µF’ lık

kondansatörün kullanıldığı bu modelde stator akımının zamanla değiĢim grafiği Ģekil

4.6 da, rotor hızının zamanla değiĢim grafiği Ģekil 4.7 de ve motor momentinin zamanla

değiĢim grafiği Ģekil 4.8 dedir.

ġekil 4.5. Üç fazlı asenkron motorun tek faz ile beslenmesine ait Simulink modeli.

ġekil 4.6. Üç fazlı asenkron motorun tek faz ile beslenmesine ait stator akımı-zaman

grafiği.

23

ġekil 4.7. Üç fazlı asenkron motorun tek faz ile beslenmesine ait rotor hızı-zaman

grafiği.

ġekil 4.8. Üç fazlı asenkron motorun tek faz ile beslenmesine ait moment-zaman

grafiği.

24

4.3. Simülasyonların Yorumlanması

Üç fazlı asenkron motorların tek fazlı olarak çalıĢtırılması ile ilgili daha önce yapılan

araĢtırmalar [5] motor tek faz ile çalıĢtırılırken dinamik davranıĢın değiĢimine ve

motorun kalkıĢ yapabilmesi için gerekli olan en uygun kondansatör değerinin

saptanmasına yönelik yapılmıĢtır. Ancak bu çalıĢmanın konusu daha farklıdır. Üç fazlı

asenkron motorun eĢdeğer devre parametreleri hesaplandı ve bazı önemli

karakteristikleri çıkarıldı. Daha sonra, tek fazlı çalıĢma durumundaki güç, güç faktörü,

akım, hız gibi büyüklüklere ait değiĢimler çeĢitli deneyler yapılarak incelendi. Bu

doğrultuda, yapılan performans deneylerine ıĢık tutması açısından, MATLAB/Simulink

ortamında motorun üç faz ve tek faz ile ayrı ayrı beslenmesine iliĢkin simülasyonlar

yapıldı. Bu simülasyonların sonuçları yukarıda verilmiĢtir.

Üç fazlı asenkron motorun üç faz ile çalıĢtırılmasına ait Simulink modeli Ģekil 4.1

de, tek faz ile çalıĢtırılmasına ait model ise Ģekil 4.5 de verilmiĢtir. Her iki durumda da

çizelge 4.1 deki motor parametreleri kullanıldı ve motor boĢta çalıĢtırıldı. Bu koĢullar

altında yapılan simülasyon sonuçları incelenecek olursa:

ġekil 4.2 ve Ģekil 4.6 daki grafikleri karĢılaĢtırdığımızda, motorun kalkıĢ

anındaki ve sürekli durumdaki stator akımı üç fazlı çalıĢmada daha büyüktür.

Sürekli duruma geçiĢ süresi ise tek fazlı olarak çalıĢmada daha uzundur. Bu süre

kondansatör değeri ile değiĢtirilebilir. Tek fazlı olarak çalıĢmada akımın

dengesiz çalıĢmadan dolayı salınımı daha fazladır. Oysa üç faz ile çalıĢmada

dengesiz bir durum oluĢmadığından dolayı böyle bir sorun yoktur.

ġekil 4.3 ve Ģekil 4.7 deki rotor hızı-zaman grafiklerini karĢılaĢtırdığımızda tek

fazlı çalıĢmada sürekli duruma geçiĢ süresi daha uzun ve sürekli durumdaki

rotor hızının değeri daha düĢüktür. Ancak rotor hızındaki bu düĢüĢ çok fazla

olmamaktadır.

ġekil 4.4 ve Ģekil 4.8 deki moment-zaman grafiklerini karĢılaĢtırdığımızda, tek

fazlı çalıĢmada baĢlangıç momenti daha küçük, sürekli duruma geçiĢ süresi daha

uzun ve dengesizlikten dolayı salınım miktarı daha çoktur.

Yapılan simülasyonlarda MATLAB programı kullanıldı. MATLAB/Simulink’ te

asenkron motorun stator sargıları yalnızca yıldız bağlı olarak seçilebildiğinden stator

sargılarının üçgen bağlı olduğu duruma ait simülasyonlar yapılmadı. Yapılan

deneylerde motorun stator sargılarının yıldız veya üçgen bağlı oluĢunun motor

25

performansına etkilerini incelendi. Ayrıca, simülasyonlarda sadece 30 µF’ lık

kondansatör kullanılmasına rağmen deneylerde farklı kondansatör değerlerinin de motor

performansı üzerindeki etkileri gözlendi.

5. DENEYLER

Bu deneylerde kullanılan genel deney düzeneği Ģekil 5.1 deki gibidir. Deneyler

yapılırken bu düzenek kullanıldı ve sadece üzerindeki bağlantılar değiĢtirildi.

Deneylerde kullanılan baĢlıca malzemeler:

2 adet üç fazlı asenkron motor

2 adet voltmetre

2 adet ampermetre

1 adet wattmetre

1 adet oto trafo

1 adet takometre

1 adet mengene

4 adet 30 µF değerli kondansatör



Bağlantı kabloları

ġekil 5.1. Genel deney düzeneği.

27

5.1. Üç Fazlı Asenkron Motorun EĢdeğer Devre Parametrelerinin Çıkarılması

Bu deney sargı dirençlerinin ölçümü, boĢta çalıĢma ve kısa devre deneyi olmak üzere

üç bölümden oluĢur. Deneye iliĢkin teorik bilgiler daha önce anlatıldığından burada

tekrar değinmeye gerek duyulmadı.

5.1.1. Sargı Dirençlerinin Ölçümü

Üç fazlı asenkron motorun sargı direnci iki farklı Ģekilde ölçülebilir. Birinci yönteme

göre sargıların arasına DC gerilim uygulanır ve akım, gerilim değerleri ölçülerek sargı

direnci hesaplanır. Ġkinci yönteme göre ise aynı ilkeye göre çalıĢan bir ohmmetre

kullanılarak sargı direncinin ölçülmesidir. Deneyde ikinci yöntem kullanıldı. Stator

sargı uçlarına ohmmetre bağlandı ve sargı direnci 5.2 Ω olarak ölçüldü.

5.1.2. BoĢta ve Kısa Devre ÇalıĢma Deneyleri

BoĢta çalıĢma deneyinin amacı mıknatıslanma kayıplarını temsil eden Xm reaktansı

ve demir kayıplarını temsil eden RFE direncinin bulunmasıdır. Deney bağlantı Ģeması

Ģekil 5.2 de ve gerekli deney düzeneği Ģekil 5.3 de gösterildi.

ġekil 5.2. BoĢta çalıĢma deneyi bağlantı Ģeması.

28

ġekil 5.3. BoĢta çalıĢma deney düzeneği.

BoĢta çalıĢma deneyi yapılırken sırasıyla:

Öncelikle Ģekil 5.3 deki deney düzeneğine ait bağlantılar yapıldı.

Birinci ve ikinci motor birbirinden ayrıldı.

Oto trafo yardımıyla motorun stator sargılarına nominal gerilim uygulandı.

Ölçü aletlerinden akım, gerilim, güç değerleri okunarak kaydedildi.

Kısa devre deneyinin amacı üç fazlı asenkron motorun stator sargı reaktansı Xsσ ,

statora indirgenmiĢ rotor sargı reaktansı Xrσ' ve direnci Rrσ' nın bulunmasıdır. Deney

bağlantı Ģeması Ģekil 5.4 de verilen kısa devre deneyinin düzeneği Ģekil 5.3 dekinin

aynısıdır.

29

ġekil 5.4. Kısa devre deneyi bağlantı Ģeması.

Kısa devre deneyi yapılırken sırasıyla:

ġekil 5.3 deki deney düzeneğine ait bağlantılar yapıldı.


Birinci motorun mili mengene ile sıkıĢtırıldı.

Birinci motorun stator sargısına sargı akımı nominal akıma ulaĢıncaya kadar oto

trafo ile gerilim uygulandı.

Ölçü aletlerinden akım, gerilim, güç değerleri okunup kaydedildi.

5.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Karakteristiklerinin Çıkarılması

Bu deneyde motor milinin herhangi bir frenleme yöntemi ile yavaĢlatılması gerekir

ve sonra sabit hız değerlerine göre denklem (2.4) ve (3.12) kullanılarak sırasıyla kayma

ve moment değerleri elde edildi. DeğiĢik hız değerlerine göre kayma ve moment

değerlerinden oluĢan bir çizelge hazırlandı. Çizelgeden yararlanılarak hız-moment, hız-

kayma, kayma-moment grafikleri Excel programında çizdirildi. Deney sonuçları elde

edilirken formüllerin kullanılma nedeni, uygulanan frenleme yöntemlerinin motor milini

yavaĢlatacak moment değerlerine ulaĢamamasıydı. Frenleme yöntemi olarak:

30

Milleri birleĢtirilmiĢ iki motordan ikincisi ters yönde döndürüldü.

Fuko freni kullanıldı.

Mengene kenarlarına odun / alüminyum parçalar konularak mil sıkıĢtırıldı.

Uygulanan bu yöntemler sağlıklı sonuç vermeyince yukarıda sözü edilen formüllere

göre hesap yapıldı ve grafikler oluĢturuldu.

5.3. Tek Fazlı Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorun Performans Deneyleri

Bu deneylerin amacı üç fazlı bir asenkron motorun herhangi bir nedenden dolayı tek

fazlı olarak çalıĢtırılması gerektiğinde, motorun stator sargılarının bağlanıĢ biçimine ve

yük durumuna göre performans değiĢimlerinin gözlenmesidir.

5.3.1. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma

Deneyin amacı, değiĢik değerli kondansatörler kullanarak stator sargıları yıldız bağlı

üç fazlı asenkron motorun tek fazlı ve boĢta çalıĢtırılırken Ģebekeden çektiği akım ve

gücün kondansatör değerine göre değiĢimlerini gözlemektir. Deneye ait bağlantı Ģeması

Ģekil 5.5 de, deney düzeneği ise Ģekil 5.6 da gösterildi.

ġekil 5.5. Yıldız bağlı boĢta çalıĢma deney bağlantı Ģeması.

31

ġekil 5.6. Yıldız bağlı boĢta çalıĢma deney düzeneği.

Deney yapılırken sırasıyla:


ġekil 5.6 daki bağlantılar oluĢturuldu.

Birinci motorun faz giriĢ uçlarından ikisi arasına 25 µF’ lık kondansatör

bağlandı.

Birinci motorun diğer faz ucu ile herhangi bir faz ucu arasına 220 V AC

gerilim uygulandı.

Birinci motorun Ģebekeden çektiği akım ve güç değerleri kaydedildi.

Aynı iĢlemler 60 µF değerine kadar 5 µF aralıklarla tekrarlanıp sonuçlar

kaydedildi.

5.3.2. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma

Deneyin amacı, değiĢik değerli kondansatörler kullanarak stator sargıları üçgen bağlı

üç fazlı asenkron motorun tek fazlı ve boĢta çalıĢtırılırken Ģebekeden çektiği akım ve

32

gücün kondansatör değerine göre değiĢimlerini gözlemektir. Deneye ait bağlantı Ģeması

Ģekil 5.7 de, deney düzeneği ise Ģekil 5.8 de gösterildi.

ġekil 5.7. Üçgen bağlı boĢta çalıĢma deney bağlantı Ģeması.

ġekil 5.8. Üçgen bağlı boĢta çalıĢma deney düzeneği.

33

Deney yapılırken izlenen sıra yıldız bağlı boĢta çalıĢma deneyi ile aynı olduğundan

burada tekrar yazılmadı. Aralarındaki tek fark üçüncü adımda gerekli bağlantıların Ģekil

5.8 e göre yapılmasıdır.

5.3.3. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma

Deneyin amacı, değiĢik değerli kondansatörler kullanarak stator sargıları yıldız bağlı

üç fazlı asenkron motorun tek fazlı ve yüklü çalıĢtırılırken Ģebekeden çektiği akım ve

gücün, mil hızının, yük uçlarındaki gerilimin kondansatör değerine göre değiĢimlerini

gözlemektir. Deneye ait bağlantı Ģeması Ģekil 5.9 da, deney düzeneği ise Ģekil 5.10 da

gösterildi.

ġekil 5.9. Yıldız bağlı yüklü çalıĢma deney bağlantı Ģeması.

34

ġekil 5.10. Yıldız bağlı yüklü çalıĢma deney düzeneği.

Deney yaparken sırasıyla:

Birinci ve ikinci motorun milleri kaplin ile birbirine bağlandı.

ġekil 5.10 daki bağlantılar oluĢturuldu.

Ġkinci motor generatör olarak çalıĢtırılacağı için faz giriĢ uçlarına 3 fazlı omik

bir yük bağlandı.

Birinci motorun faz giriĢ uçlarından ikisi arasına 25 µF’ lık kondansatör

bağlandı.

Birinci motorun diğer faz ucu ile herhangi bir faz ucu arasına 220 V AC gerilim

uygulandı.

Birinci motorun Ģebekeden çektiği akım ve güç değerleri, mil hızı, ikinci

motorun stator sargı uçlarında üretilen gerilim değerleri ölçülerek kaydedildi.

Aynı iĢlemler 60 µF değerine kadar 5 µF aralıklarla tekrarlanıp sonuçlar

kaydedildi.

5.3.4. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma

Deneyin amacı, değiĢik değerli kondansatörler kullanarak stator sargıları üçgen bağlı

üç fazlı asenkron motorun tek fazlı ve yüklü çalıĢtırılırken Ģebekeden çektiği akım ve

gücün, mil hızının, yük uçlarındaki gerilimin kondansatör değerine göre değiĢimlerini

35

gözlemektir. Deneye ait bağlantı Ģeması Ģekil 5.11 de, deney düzeneği ise Ģekil 5.12 de

gösterildi.

ġekil 5.11. Üçgen bağlı yüklü çalıĢma deney bağlantı Ģeması.

ġekil 5.12. Üçgen bağlı yüklü çalıĢma deney düzeneği.

36

Deney yapılırken izlenen sıra yıldız bağlı yüklü çalıĢma deneyi ile aynı olduğundan

burada tekrar yazılmadı. Aralarındaki tek fark ikinci adımda gerekli bağlantıların Ģekil

5.12 ye göre yapılmasıdır.

5.4. Çevreye Etkiler

Üç fazlı bir asenkron motorun tek fazlı olarak çalıĢtırılması çevreyi olumsuz yönde

çok fazla etkilemez. Ancak çalıĢma koĢulları yeterince iyi değilse, ortaya çıkaracağı

gürültü insanları rahatsız edebilir. Bu yüzden en uygun kondansatör değeri seçilmelidir.

Ayrıca enerjili haldeki motorda oluĢabilecek bir arıza sonrasında motorun gövdesi

gerilim altında kalabilir. Bu durumu önlemek için motorun koruma topraklaması

mutlaka yapılmıĢ olmalıdır. Aksi takdirde motorun gövdesine dokunan insanlar tehlikeli

temas gerilimine maruz kalırlar. Bu da ölümcül olaylara neden olabilir.

5.5. Kısıtlamalar

Bu çalıĢma Türkiye Ģartlarında yapıldığı için, motor üç faz ile beslenirken

380V– 50Hz, tek faz ile beslenirken de 220V–50Hz’ lik gerilim ve frekans

değerleri standart değerlerdir. Oto transformatör gibi elemanlar kullanılarak bu

değerler üzerinde değiĢiklikler yapılabilir ve motor farklı koĢullarda

çalıĢtırılabilir. Ancak bu durum ekonomiklik açısından uygun değildir. Motor

kalkıĢ anında yaklaĢık olarak nominal akımının 3-5 katı kadar akım çeker. Bu

aĢırı akımlara dikkat edilmelidir. Aksi takdirde motor sargıları zarar görebilir.

Üç fazlı asenkron motoru tek fazlı olarak çalıĢtırırken yardımcı faz gerilimi

oluĢturan kondansatörün değeri motorun gücüne göre seçilmelidir. Uygun

kondansatör değerinin seçimi için hesap yöntemleri olmasına rağmen bunlar

oldukça karmaĢıktır. Bu yüzden, çeĢitli deneyler sonucu oluĢturulmuĢ

tablolardan yararlanarak motorun gücüne göre kondansatör seçimi yapılır.

Kısa devre deneyi yapılırken nominal akımın üzerine çıkılmamalıdır ve uzun

süreli deney yapılmamalıdır. Aksi takdirde motor sargıları yanar.

6. SONUÇLAR

6.1. EĢdeğer Devre Parametrelerinin Belirlenmesi

Öncelikle asenkron motorun stator sargılarının yıldız bağlı oluĢu hatırda tutularak,

bir direnç ölçer ( ohmmetre ) yardımıyla stator faz sargısına ait direnç değeri 5.2 Ω

olarak ölçüldü.

BoĢta çalıĢma ve kısa devre deneylerinden elde edilen sonuçlar çizelge 6.1 dedir.

Çizelge 6.1. BoĢta çalıĢma ve kısa devre deneylerinin sonuçları

BoĢta ÇalıĢma Deneyi Sonuçları Kısa Devre Deneyi Sonuçları

V0(f-n) 220 V Vk(f-n) 51.96 V

I0 2.1 A Ik 3.7 A

P0 150 W Pk 384 W

Elde edilen bu değerler kullanılarak motorun eĢdeğer devre parametreleri daha önce

verilen formüllerden yararlanarak hesaplandı.

RFE =3. Vso

2

Po − 3. Rs . Iso2 =

2202

50 − 5,2x2,12 = 1788,09 Ω

IFE ≅VsoRFE

=220

1788,09= 0,123 (A)

Im = Iso2 − IFE

2 = 2,12 − 0,1232 (A)

Xm ≅VsoIm

=220

0,96= 104,96 Ω

Zk =VskIsk

=51,96

3,7= 14,04 Ω

38

Rk =Pk

3. Isk2 =

128

3,72= 9,349 Ω

Xk = Zk2 − Rk

2 = 14,042 − 9,3492 = 10,474 Ω

R′r = Rk − Rs = 9,349 − 5,2 = 4,149 Ω

Xsσ = Xrσ ′ =Xk2

=10,474

2= 5,237

6.2. Üç Fazlı Asenkron Motorun Karakteristiklerinin Çıkarılması

Çizelge 6.2 de asenkron motora ait eĢdeğer devre parametreleri, çift kutup sayısı ve

denklem (3.12) ye ait bazı parametrelerin değerleri verildi.

Çizelge 6.2. Hesaplamalarda kullanılan parametreler.

ωs Xrσ' Xsσ Rr' Rs Vs ms mr p

157 5.237 5.237 4.149 5.2 220 3 3 2

Asenkron motorun değiĢik mil hızlarına karĢılık gelen kayma ve moment değerleri

çizelge 6.3 de verildi.

39

Çizelge 6.3. DeğiĢik motor mil hızlarına karĢılık gelen kayma ve

moment değerleri.

n ⍵ s Me

1500 157 0 0

1450 151,7667 0,03333 6,801869

1400 146,5333 0,06667 12,35886

1350 141,3 0,1 16,75866

1300 136,0667 0,13333 20,14379

1250 130,8333 0,16667 22,67485

1200 125,6 0,2 24,50773

1150 120,3667 0,23333 25,78188

1100 115,1333 0,26667 26,6159

1050 109,9 0,3 27,10749

1000 104,6667 0,33333 27,33534

950 99,43333 0,36667 27,36197

900 94,2 0,4 27,23654

850 88,96667 0,43333 26,99743

800 83,73333 0,46667 26,67451

750 78,5 0,5 26,29089

700 73,26667 0,53333 25,86445

650 68,03333 0,56667 25,40895

600 62,8 0,6 24,93499

550 57,56667 0,63333 24,45068

500 52,33333 0,66667 23,96221

450 47,1 0,7 23,47427

400 41,86667 0,73333 22,99039

350 36,63333 0,76667 22,51322

300 31,4 0,8 22,04468

250 26,16667 0,83333 21,58614

200 20,93333 0,86667 21,13858

150 15,7 0,9 20,70263

100 10,46667 0,93333 20,27866

50 5,233333 0,96667 19,86687

0 0 1 19,46727

Çizelge 6.3 de elde edilen değerlere göre hız-moment, hız-kayma, moment-kayma

grafikleri çizildi. Hız-moment grafiği Ģekil 6.1 de, hız-kayma grafiği Ģekil 6.2 de ve

moment- kayma grafiği Ģekil 6.3 de verildi.

40

ġekil 6.1. Üç fazlı asenkron motorun hız-moment grafiği.

ġekil 6.2. Üç fazlı asenkron motorun hız-kayma grafiği.

0

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 5 10 15 20 25 30

Hız

(d

/dk

)

Moment (N.m)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Hız

(d

/dk

)

Kayma, s

41

ġekil 6.3. Üç fazlı asenkron motorun moment-kayma grafiği.

6.3. Tek Fazlı Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorun Performans Deneyleri

6.3.1. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma

Stator sargıları yıldız bağlı üç fazlı asenkron motor tek fazlı ve boĢta çalıĢırken,

kullanılan çeĢitli kondansatör değerleri için kaydedilen ölçüm sonuçları çizelge 6.4 de

verildi.

Çizelge 6.4. Farklı kondansatör değerleri için kaydedilen ölçüm

sonuçları.

Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma

Kondansatör

(µf) Hız (d/dk)

Uygulanan

Gerilim (V) Akım (A) Güç (W)

25 1500 220 0,57 122,5

30 1500 220 0,72 152,5

35 1500 220 1,14 210

40 1500 220 1,51 270

45 1500 220 2,04 355

50 1500 220 2,48 440

55 1500 220 3 545

60 1500 220 3,53 660

0

5

10

15

20

25

30

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Mom

ent

(N.m

)

Kayma, s

42

Kaydedilen deney ölçümlerini kullanarak oluĢturulan akım-kondansatör değiĢim

grafiği Ģekil 6.4 de, güç-kondansatör değiĢim grafiği Ģekil 6.5 de verildi.

ġekil 6.4. Yıldız bağlı iken boĢta çalıĢmada Ģebekeden çekilen akımın

kondansatör değeriyle değiĢimi.

ġekil 6.5. ġebekeden çekilen akımın kondansatör değeriyle değiĢimi.

6.3.2. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken BoĢta ÇalıĢma

Stator sargıları üçgen bağlı üç fazlı asenkron motor tek fazlı ve boĢta çalıĢırken,


verildi.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Akım

(A

)

Kondansatör (µf)

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Güç

(W)

Kondansatör(µf)

43

Çizelge 6.5. Farklı kondansatör değerleri için kaydedilen ölçüm sonuçları.

Stator Sargıları Üçgen Bağlıyken BoĢta ÇalıĢma

Kondansatör

(µf) Hız (d/dk)

Uygulanan

Gerilim (V) Akım (A) Güç (W)

25 1500 220 4,65 260

30 1500 220 4,47 255

35 1500 220 4,17 254

40 1500 220 3,93 250

45 1500 220 3,6 247

50 1500 220 3,45 255

55 1500 220 3,23 265

60 1500 220 3,03 274


grafiği Ģekil 6.6 de, güç-kondansatör değiĢim grafiği Ģekil 6.7 de verildi.


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Akım

(A

)

Kondansatör (µf)

44

ġekil 6.7. ġebekeden çekilen gücün kondansatör değeriyle değiĢimi.

6.3.3. Stator Sargıları Yıldız Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma

Stator sargıları yıldız bağlı üç fazlı asenkron motor tek fazlı ve yüklü çalıĢırken,

kullanılan çeĢitli kondansatör değerleri için kaydedilen ölçüm sonuçları çizelge 6.6 da

verildi.


020406080

100120140160180200220240260280300

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Gü

ç (w

)

Kondansatör (µf)

Stator Sargıları Yıldız Bağlıyken Yükte ÇalıĢma

Kondansatör

(µf) Hız (d/dk)

Uygulanan

Gerilim (V)

GiriĢ Akımı

(A)

GiriĢ Gücü

(W)

25 1360 220 3,49 740

30 1360 220 3,5 745

35 1380 220 3,52 760

40 1382 220 3,54 785

45 1390 220 3,78 835

50 1392 220 4 890

55 1392 220 4,41 960

60 1392 220 4,71 1030

45


grafiği Ģekil 6.8 de, güç-kondansatör değeri değiĢim grafiği Ģekil 6.9 da ve hız-

kondansatör değiĢim grafiği Ģekil 6.10 da verildi.



0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Akım

A)

Kondansatör (µf)

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Güç

(W)

Kondansatör (µf)

46

ġekil 6.10. Motor hızının kondansatör değeriyle değiĢimi.

6.3.4. Stator Sargıları Üçgen Bağlı Ġken Yüklü ÇalıĢma

Stator sargıları üçgen bağlı üç fazlı asenkron motor tek fazlı ve yüklü çalıĢırken,


verildi.


Stator Sargıları Üçgen Bağlıyken Yükte ÇalıĢma

Kondansatör

(µf) Hız (d/dk)

Uygulanan

Gerilim (V)

GiriĢ Akımı

(A)

GiriĢ Gücü

(W)

ÇıkıĢ

Gerilimi(V)

25 1450 220 5,74 940 261

30 1456 220 5,64 940 267

35 1460 220 5,45 920 267

40 1460 220 5,3 915 268

45 1460 220 5,1 910 268

50 1460 220 5 910 268

55 1460 220 4,89 910 268

60 1460 220 4,77 910 268

0

150

300

450

600

750

900

1050

1200

1350

1500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Hız

(d

/dk

)

Kondansatör (µf)

47


grafiği Ģekil 6.11 de, güç-kondansatör değiĢim grafiği Ģekil 6.12 de ve hız-kondansatör

değiĢim grafiği Ģekil 6.13 de verildi.



00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

55,5

6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Akım

(A

)

Kondansatör (µf)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Güç

(W)

Kondansatör (µf)

48

ġekil 6.13. Motor hızının kondansatör değeriyle değiĢimi.

0

150

300

450

600

750

900

1050

1200

1350

1500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Hız

(d/d

k)

Kondansatör (µf)

7. YORUMLAR VE DEĞERLENDĠRMELER

Asenkron motorun hız-moment grafiği incelendiğinde moment yokken yani

boĢta çalıĢma durumundayken hızın senkron hıza yaklaĢık olarak eĢit olduğu

gözlendi. Yük momenti yani motorun miline etkiyen moment arttıkça, devrilme

( kritik ) momenti değerine kadar hızın yaklaĢık doğrusal olduğu, motor miline

etkiyen moment kritik moment değerini aĢtığında ise hızın aniden düĢtüğü

gözlendi.

Asenkron motora ait hız-kayma grafiği incelendiğinde kaymanın hız ile ters

orantılı olarak değiĢtiği gözlendi. Zaten (2.4) denklemiyle verilmiĢ olan kayma

denkleminden kayma ile hız değiĢiminin doğrusal olduğu açıkça görülmektedir.

Stator sargıları yıldız bağlı iken boĢta çalıĢma deneyi yapıldığında elde edilen

grafikler incelendi. Üç fazlı asenkron motor tek fazlı Ģebekeden yüksüz ve stator

sargıları yıldız bağlı iken faz sargılarına nominal gerilim uygulanarak beslendi.

Motorun çalıĢması için gerekli kondansatör değeri kademeli olarak arttırıldı.

Motorun Ģebekeden çektiği akım ve güç, kondansatör değeri ile birlikte artıĢ

gösterdi. Bu artıĢın sebebi artan kondansatör değeri ile azalan eĢdeğer

empedanstır. Kondansatör değeri 60 µF’ a ulaĢtığında motor yaklaĢık olarak

nominal akımını çekti. Devir sayısı ise 1500 d/dk senkron hızında sabit kaldı.

Stator sargılarının üçgen bağlı iken boĢta çalıĢma deneyi yapıldığında elde

edilen grafikler incelendi. Bu çalıĢma durumunda kondansatör değeri

arttırıldıkça motorun Ģebekeden çektiği akımın değeri düĢtü. Kondansatör değeri

kademeli olarak arttırıldığında motorun Ģebekeden çektiği güç kondansatörün 45

µF değerine kadar düĢtü. Daha büyük kapasite değerlerine çıkıldığında ise

çekilen gücün yeniden artmaya baĢladığı gözlendi. Gücün 45 µF’ da minimum

değere düĢmesi rezonans olayıyla bağdaĢtırıldı.

Stator sargıları yıldız bağlı iken yüklü çalıĢma deneyi yapıldığında elde edilen

grafikler incelendi. Bu çalıĢma durumunda yük olarak birinci motora bağlanan

ikinci asenkron motor generatör modunda çalıĢtırıldı. Generatörün her bir fazına

50 W’ lık 2 ampul seri olarak bağlandı. Kondansatör değeri kademeli olarak

arttırıldığında birinci motorun çektiği akım değeri 45 µF değerine kadar

50

sabit ve nominal akıma yakın çıktı. 45 µF’ tan sonra çekilen akım ve güç

değerlerinde artıĢ olmasına rağmen birinci motorun hızı 1392 d/dk’ da

sabitlendi. Bu çalıĢma durumunda 45 µF’ lık kondansatör değeri aĢılmamalıdır.

Çünkü bu değerin üzerinde motorun çektiği akım nominal akımın üzerine

çıkmaya baĢladı. Dolayısıyla motor sargıları yanabilir.

Stator sargıları üçgen bağlı iken yüklü çalıĢma deneyi yapıldığında elde edilen

grafikler incelendi. Kondansatör değeri kademeli olarak arttırıldığında

Ģebekeden çekilen akımın düĢtüğü, kondansatör değerinin 40 µF’ ı aĢmasından

sonra çekilen gücün sabit kaldığı, devir sayısının ise kondansatör değerleri için

yaklaĢık 1460 d/dk’ da sabit kaldığı gözlendi.

51

KAYNAKLAR

[1]. S. S. Murthy and G. J. Berg, “Transient analysis of a three phase induction motor

with single phase supply”, IEEE Trans. Power App. Syst., vol. PAS-102, no. 1, pp.

28-37, Jan. 1983.

[2]. J. E. Brown, C. S. Jha, “The starting of a three-phase induction motor connected to

a single-phase supply system”, Proc. IEE, Pt. A, Vol. 106, 1959, pp. 183-190.

[3]. M. K. Sarıoğlu, M. GökaĢan, S. Boğosyan, “Asenkron Makinalar ve Kontrolü”,

Birsen Yayınevi, Y. 0029, 7-18, 29-41, 78-96, Ġstanbul, 2003.

[4]. E. Yalçın, “ Tek Fazlı ġebekeden Beslenen Üç Fazlı Asenkron Motorun Dinamik

DavranıĢı”, KTÜ Elektrik-Elektrik Mühendisliği Yüksek Lisans Tezi, Trabzon,

1991.

[5]. S. E. M. De Oliviera, “Operation of three-phase induction motors connected to one

phase supply”, IEEE Trans. Energy Convers. , vol. 5, no. 4, pp. 713-718, Dec.

1990.

52

EK-1

STANDART VE KISITLAR FORMU

Bitirme Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aĢağıdaki soruları

cevaplayınız.

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Üç fazlı asenkron motorun tek fazlı Ģebekeden beslenmesi ile ilgili simülasyonlar

yapıldı. Üç fazlı asenkron motorun parametreleri çıkarıldı. Tek fazlı beslenen üç fazlı

ASM’nin performans deneyleri yapıldı.

2. Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

Mühendislik problemi çözmedik.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Elektrik Makinaları I dersinden üç fazlı asenkron motorların yapısı, karakteristikleri

ve döner alanın nasıl oluĢtuğuna ait bilgileri kullandık. Matlab/Simulink bilgilerimizi

simülasyonları gerçekleĢtirmek için kullandık. Grafikleri oluĢtururken de Excel

programından faydalandık.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Türkiye’de kullanılan Ģebeke gerilimi ve frekansı dikkate alınarak proje

gerçekleĢtirildi. Ayrıca arızalara karĢı topraklama gibi önlemler dikkate alındı.

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi:

Üç fazın kullanılamadığı bir ortamda motoru tek fazlı olarak çalıĢtırıp, üç fazın

veya tek fazlı motorun temin edilmesi gibi problemler ortadan kaldırılmıĢ olur.

b) Çevre sorunları:

Üç fazlı asenkron motor tek fazlı Ģebekeden beslendiğinden dolayı dengesiz

yüklenme söz konusudur. Bu durum gürültüye sebep olabilir ve çevreye

olumsuz yansıyabilir.

53

c) Sürdürülebilirlik:

Bu proje sürdürülebilirlik özelliğine sahiptir. Çünkü, motorun performansında

düĢüĢ olmasına rağmen birçok durumda pratik çözümler sunmaktadır.

d) Üretilebilirlik:

Üç fazlı asenkron motorlar tek fazlı olarak da çalıĢabilecek donanıma sahip bir

Ģekilde üretilebilir. Bu da ekonomiklik sağlar.

e) Etik:

Bu proje etik bir projedir. Ancak yukarıda da belirtildiği gibi çevreye olan etkileri

göz önünde bulundurulmaz ve gerekli güvenlik önlemleri alınmazsa, projeyi

gerçekleĢtiren kiĢi ya da kiĢiler etik kurallarına aykırı hareket etmiĢ olur.

f) Sağlık:

Projenin uygulanma aĢamasında motorun koruma topraklaması yoksa motorda bir

arıza olduğunda motora dokunan kiĢi zarar görebilir.

g) Güvenlik:

Motorun hem üç fazlı hem de tek fazlı çalıĢma durumlarında, “f” Ģıkkında da

belirtildiği gibi, motora dokunabilecek bir canlının arıza anında yüksek gerilim

altında kalmaması için koruma topraklamasının yapılması gereklidir. Ayrıca

çalıĢır haldeki motorun milinden uzak durulmalıdır.

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Bu projenin sosyal ve politik açıdan bir sorunu bulunmamaktadır.

Projenin Adı

Üç Fazlı Asenkron Motorların Tek Fazlı Şebekeden Beslenmesi

Projedeki Öğrencilerin adları 240016 Muhammet ÖZKURT 220715 Mehmet Ali GÜRLER

Tarih

İmzalar

30.05.2012

54

ÖZGEÇMĠġ

1987 yılında Kocaeli ilinin Körfez ilçesinde doğdu. Ġlköğretim eğitimini Yarımca

Ġlköğretim Okulu’nda (2001), lise eğitimini Kocaeli Endüstri Meslek Lisesi’nde (2004),

önlisans eğitimini Kocaeli Üniversitesi Endüstriyel Elektronik bölümünde (2007)

tamamladı. Lisans eğitimine Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik

Mühendisliği bölümünde son sınıf öğrencisi olarak devam etmektedir.

Mehmet Ali GÜRLER

1989 yılında Trabzon ilinin Akçaabat ilçesinde doğdu. Ġlköğretim eğitimini Mevlüt

Selami Yardım Ġlköğretim Okulu’nda (2003), Lise eğitimini Akçaabat Yabancı Dil

Ağırlıklı Lisesi’nde (2007) tamamladı. . Lisans eğitimine Karadeniz Teknik Üniversitesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği bölümünde son sınıf öğrencisi olarak devam etmektedir.

Muhammet ÖZKURT

ÜÇ fazli asenkron motorlarin tek fazli ġebekeden...

Documents