tek fazli asenkron motor -...

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

TEK FAZLI ASENKRON MOTOR

196084 Yeşim Aysel BAYSAL

196107 Fatma İdil ÖZTAŞKIN

196139 Yasin YILDIZHAN

Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ

Mayıs 2012

TRABZON

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

Yeşim Aysel BAYSAL, Fatma İdil ÖZTAŞKIN ve Yasin YILDIZHAN tarafından Prof.

Dr. Cemil GÜRÜNLÜ yönetiminde hazırlanan “ Tek Fazlı Asenkron Motor ” başlıklı

lisans tasarım projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans

Bitirme Projesi olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ

Jüri Üyesi 1 :

Jüri Üyesi 2 :

Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ

V

ÖNSÖZ

Günümüzde kullanım alanı oldukça geniş olan tek fazlı asenkron motorların yapısının

ve çeşitlerinin incelenmesi, motora ait deneylerin tasarlanması, gerçekleştirilmesi ve

simülasyon çalışması yapılarak elde edilen sonuçların yapılan deneylerin sonuçlarıyla

karşılaştırılması bu lisans bitirme projesinin konusu olmuştur. Ayrıca bu proje kapsamında

deneylerin yapılabileceği bir deney seti de yapılmıştır.

Bu projenin konusunun belirlenmesinde bize fikir veren danışman hocamız Sayın Prof.

Dr. Cemil GÜRÜNLÜ’ ye, projemizin ilerlemesine katkıda bulunan Teknisyen Yüksel

SALMAN’ a, Arş. Gör. M. Şinasi AYAS‘ a ve Öğr. Gör. Oğuzhan ÇAKIR’ a

yardımlarından dolayı teşekkürlerimizi sunarız. Karadeniz Teknik Üniversitesi

Rektörlüğü’ne, Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Bölüm Başkanı Sayın Prof. Dr. İsmail Hakkı ALTAŞ hocamıza bu çalışmayı

desteklediklerinden dolayı içten teşekkürlerimizi sunarız. Ayrıca tez çalışmamız boyunca

yanımızda olan ailelerimize de teşekkür ederiz.

Mayıs 2012

Yeşim Aysel BAYSAL

Fatma İdil ÖZTAŞKIN

Yasin YILDIZHAN

http://eee.ktu.edu.tr/turkish/apersonel.html#/

http://eee.ktu.edu.tr/turkish/apersonel.html#/

VII

İÇİNDEKİLER

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU III

ÖNSÖZ V

İÇİNDEKİLER VI

ÖZET XI

ÇİZELGE LİSTESİ VIII

ŞEKİL LİSTESİ XIV

SEMBOLLER VE KISALTMALAR XVI

1.GİRİŞ 1

2. TEORİK ALTYAPI 5

2.1. TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN YAPISI 5

2.2.TEK FAZLI ASEKRON MOTORUN ÇALIŞMA PRENSİBİ 5

2.3. TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN ÇEŞİTLERİ 7

2.4. YARDIMCI SARGILI TEK FAZLI ASENKRON MOTORLAR 7

2.4.1. KONDANSATÖRSÜZ (ENDÜKTİF YOLVERMELİ) TEK FAZLI

ASENKRON MOTORLAR 7

2.4.2.TEK KONDASATÖRLÜ TEK FAZLI ASENKRON MOTORLAR 8

2.4.3. DAİMİ KONDASATÖRLÜ TEK FAZLI ASENKRON MOTORLAR 9

2.4.4. ÇİFT KONDASATÖRLÜ TEK FAZLI ASENKRON MOTORLAR 9

3. TASARIM 11

3.1. DENEY SETİNİN TASARIMI 11

3.2. ELEKTRONİK DEVRENİN TASARLANMASI 13

3.3. PIC PROGRAMININ ÇALIŞMA PRENSİBİ VE AKIŞ DİYAGRAMI 17

VIII

3.4. DENEYLERİN TASARIMI 19

3.4.1. KİLİTLİ ROTOR DENEYİNİN TASARIMI 19

3.4.2. BOŞTA ÇALIŞMA DENEYİNİN TASARIMI 20

3.4.3. TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN KARAKTERİSTİKLERİNİN

ÇIKARILMASI DENEYİNİN TASARIMI 21

3.4.4. FARKLI KAPASİTE DEĞERLERİNDE KALKIŞ AKIMININ

İNCELENMESİ DENEYİNİN TASARIMI 22

4.SİMÜLASYONLAR 24

4.1. TEK FAZLI ENDÜKTİF YOL VERMELİ ASENKRON MOTOR

SİMÜLASYONU 27

4.2. TEK FAZLI TEK KONDANSATÖRLÜ ESENKRON MOTORUN

SİMÜLASYONU 30

4.3. TEK FAZLI ÇİFT KONDANSATÖRLÜ ESENKRON MOTORUN

SİMÜLASYONU 33

5. DENEYSEL ÇALIŞMA 38

5.1. BOŞTA ÇALIŞMA DENEYİ 38

5.1.1. DENEYİN YAPILIŞI 38

5.2. KİLİTLİ ROTOR DENEYİ 38


5.3. DAİMİ KONDASATÖRLÜ TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN YÜKLÜ

HALDEKİ KARAKTERİSTİKLERİNİN İNCELENMESİ DENEYİ 42


5.4. FARKLI KAPASİTE DEĞERLERİNDE KALKIŞ AKIMININ İNCELENMESİ

DENEYİ 44

IX


6. SONUÇLAR 46

6.1. KISA DEVRE DENEY SONUÇLARIN 46

6.2. BOŞTA ÇALIŞMA DENEY SONUÇLARI 46

6.3. . DAİMİ KONDASATÖRLÜ TEK FAZLI ASENKRON MOTORUN YÜKLÜ

HALDEKİ KARAKTERİSTİKLERİNİN İNCELENMESİ DENEY SONUÇLARI 47

6.4. FARKLI KAPASİTE DEĞERLERİNDE KALKIŞ AKIMININ İNCELENMESİ

DENEYİNİN SONUÇLARI 49

7.YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME 50

7.1. MATLAB/ SIMULİNK Çalışmasının Yorumlanması 50

7.2. Deneysel Çalışmaların Yorumlanması 51

7.3. Değerlendirme 51

KAYNAKLAR

EK- 1

EK- 2

ÖZGEÇMİŞ

XI

ÖZET

Tek fazlı asenkron motorlar birçok sebeple hayatımızın hemen hemen her alanında

kullanılmaktadır. Bu sebeplerin başında ucuz ve basit yapılı olması gelir. Ayrıca üç fazlı

motorlara göre daha düşük gerilim seviyesinde çalışmaları bu motorların sık

kullanılmasının diğer bir sebebidir. Hayatımızda bu denli yeri olan tek fazlı asenkron

motorun teorik, deneysel ve simülasyon çalışmalarıyla incelenmesi ve bu çalışmaların

yapılabileceği bir deney setinin gerçekleştirilmesi bu tezin konusudur.

Projenin teorik altyapı bölümünde tek fazlı asenkron motorların temel yapısı, çalışma

prensibi ve çeşitleri hakkında bilgi verilmiştir. Tasarım bölümünde tek kondansatörlü ve

daimi kondansatörlü asenkron motora ait moment- devir (M- n), moment- akım (M- I),

moment- güç faktörü (M- cosφ) karakteristiğinin çıkarılması deneyleri, kullanacağımız

motorun parametrelerini belirlemek için boşta çalışma ile kilitli rotor deneyleri ve farklı

kapasite değerlerinin kalkış akımına etkisinin incelenmesi için deneysel çalışma

tasarlanmıştır. Ayrıca bu bölümde merkezkaç anahtar ve takometre görevi yapan bir

elektronik devre tasarımı ile deneylerin yapılacağı deney seti tasarımı yer almaktadır.

Simülasyon bölümünde MATLAB/ SİMULİNK programını kullanılarak tasarım

bölümünde tasarlanan deneylerin simülasyonu yapılmıştır. Deneysel çalışmalar bölümünde

ise tasarlanan deney seti yapılarak planlanan deneyler gerçekleştirilip gerekli veriler elde

edilmiştir. Sonuç bölümünde simülasyon çalışmalarıyla deneysel çalışmalar karşılaştırılıp

her iki çalışmada da motorun teorikte bilinen karakteristikleri elde edilmiş ve verimli

çalışma aralıkları belirlenmiştir. Böylece tasarlanan bu deney setiyle yapılan deneyler

sonucunda beklenen verilere ulaşılmıştır.

XIII

ÇİZELGE LİSTESİ Sayfa No

Çizelge 1.1. İş zaman çizelgesi 4

Çizelge 3.1. Maliyet hesabı 23

Çizelge 4.1. Simülasyondaki motor parametreleri 24

Çizelge 4.2. Endüktif yolvermeli asenkron motora ait simülasyon ölçümleri 28

Çizelge 4.3. Tek fazlı tek Kondansatörlü asenkron motora ait simülasyon ölçümleri 31

Çizelge 4.4. Tek fazlı çift kondansatörlü asenkron motora ait simülasyon ölçümleri 34

Çizelge 5.1. Boşta çalışma deney sonuçları 38

Çizelge 5.2. Kilitli rotor deney sonuçları 39

Çizelge 5.3. Tek fazlı asm’ nin yüklü haldeki davranışlarının ölçüm sonuçları 42

Çizelge 5.4. Değişik kapasitelerde akım değerleri 44

Çizelge 6.1. Kısa devre deney sonuçları 46

Çizelge 6.2. Boşta çalışma deney sonuçları 46

Çizelge 6.3. Tek fazlı asm’ nin yüklü haldeki davranışlarının hesaplama sonuçları 47

XIV

ŞEKİL LİSTESİ Sayfa No

Şekil 2.1. Kondansatör yokken ana sargı ile yardımcı sargı akımları arasında

oluşan faz farkı 6

Şekil 2.2. Kondansatör varken ana sargı ile yardımcı sargı akımları arasında

oluşan faz farkı 6

Şekil 2.3. Kondansatörsüz tek fazlı asenkron motor 8

Şekil 2.4. Tek kondansatörlü tek fazlı asenkron motor 8

Şekil 2.5. Daimi kondansatörlü tek fazlı asenkron motor 9

Şekil 2.6. Çift kondansatörlü tek fazlı asenkron motorlar 10

Şekil 3.1. Deney setinin tasarım planı 12

Şekil 3.2. n <1020 d/d iken Proteus programının çıktısı 15

Şekil 3.3. n >1200 d/d iken Proteus programının çıktısı 16

Şekil 3.4. PIC programının akış diyagramı 18

Şekil 3.5. Daimi kondansatörlü asenkron motorun elektriksel bağlantı şeması 21

Şekil 4.1. Tek fazlı asenkron motorun karakteristiğinin belirlenmesi için

projede kullanılan model 25

Şekil 4.2. Modelde kullanılan alt sistem 26

Şekil 4.3: Endüktif yol vermeli asenkron motorun zamana göre akım ve hız eğrileri 27

Şekil 4.4. Endüktif yol vermeli asenkron motorun akım- moment karakteristiği 28

Şekil 4.5. Endüktif yol vermeli asenkron motorun devir- moment karakteristiği 29

Şekil 4.6. Endüktif yolvermeli asenkron motorun güç faktörü- moment karakteristiği 29

Şekil 4.7. Tek fazlı tek kondansatörlü asenkron motorun zamana göre akım ve hız

eğrileri 30

XV

Şekil 4.8. Tek kondansatörlü asenkron motorun akım- moment karakteristiği 31

Şekil 4.9. Tek kondansatörlü asenkron motorun devir- moment karakteristiği 32

Şekil 4.10. Tek kondansatörlü asenkron motorun güç faktörü- moment karakteristiği 32

Şekil 4.11. Çift kondansatörlü asenkron motorun zamana göre akım ve hız eğrileri 33

Şekil 4.12. Çift kondansatörlü asenkron motorun akım- moment karakteristiği 34

Şekil 4.13. Çift kondansatörlü asenkron motorun devir- moment karakteristiği 35

Şekil 4.14. Çift kondansatörlü asenkron motorun güç faktörü- moment karakteristiği 35

Şekil 4.15. Tek fazlı asenkron motorlar için akım- moment karakteristiği 36

Şekil 4.16. Tek fazlı asenkron motorlar için güç faktörü- moment karakteristiği 37

Şekil 4.17. Tek fazlı asenkron motorlar için devir- moment karakteristiği 37

Şekil 5.1. Boşta çalışma deney bağlantı şeması 40

Şekil 5.2. Kilitli rotor deney bağlantı şeması 41

Şekil 5.3. Tek fazlı asenkron motorun yüklü haldeki karakteristiklerinin incelenmesi

deneyi bağlantı şeması 43

Şekil 5.4. Farklı kapasite değerlerinde kalkış akımının incelenmesi deneyi bağlantı

şeması 45

Şekil 6.1. Tek fazlı asenkron motorun Endüvi gerilimi- Akım karakteristiği 48

Şekil 6.2. Tek fazlı asenkron motorun Endüvi gerilimi- Devir karakteristiği 48

Şekil 6.3. Tek fazlı asenkron motorun Endüvi gerilimi- Güç faktörü karakteristiği 49

Şekil 6.4. Akımın kapasiteye göre değişim grafiği 49

XVI

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

: Stator akımı

: Rotor akımı

: Stator manyetik akısı

: Rotor Manyetik Akısı

: Ana Sargı Akımı

: Yardımcı Sargı Akımı

: Daimi kondansatör

: Yol verme kondansatörü

: Mıknatıslanma reaktansı

: Kilitli rotor gerilimi

: Kilitli rotor akımı

: Kilitli rotor gücü

: Kilitli rotor empedansı

: Kilitli rotor direnci

: Kilitli rotor reaktansı

: Boşta çalışma gerilimi

: Boşta çalışma akımı

: Boşta çalışma gücü

: Boşta çalışma empedansı

: Boşta çalışma direnci

: Boşta çalışma reaktansı

: Ana sargı faz açısı

: Yardımcı sargı faz açısı

PF: Güç faktörü

XVII

f: Frekans

M: Moment

: Boşta çalışma hızı

: Motor giriş gücü

: Endüvi gerilimi

: Stator direnci

: Stator reaktansı

: Rotor direnci

: Rotor reaktansı

P: Çift kutup sayısı

1. GİRİŞ

Bir çok makinanın çalışabilmesi için motorlara ihtiyaç duyulur. Bu makinalardan

özellikle günlük hayatımızda yer alanlarının çoğunda tek fazlı asenkron motorlar

kullanılmaktadır. Örneğin; evimizdeki buzdolabında, çamaşır makinesinde, bulaşık

makinesinde, mikserde, vantilatör gibi pek çok makinada tek fazlı asenkron motor

mevcuttur. Bu motorların yapımının basit olması, fiyatının ucuz olması ve düşük gerilim

değerlerinde çalışması bu motorların daha çok tercih edilmesinin sebebidir. Tek fazlı

asenkron motorların bu kadar etkin kullanımı bu motorların iyi bir şekilde öğrenilmesini

gündeme getirmektedir. Bu nedenle bu lisans bitirme tezinde tek fazlı asenkron motorlar

kapsamlı olarak incelenmeştir. Amaç bu motorların yapısını, çalışmasını ve

karakteristiklerini iyice anlamak ve bu bilgileri deneyler ve simulasyon çalışmalarıyla

desteklemektir.

Öncelikle tek fazlı asenkron motorların yapısının, çalışma prensibinin ve çeşitlerinin

incelenmesi, daha sonra motorun karakteristiklerinin MATLAB/ SIMULİNK programında

incelenmesi, son olarak da bu karakteristiklerin deneysel olarak incelenmesi bu tezin

kapsamını oluşturmaktadır.

Tasarım projesi kapsamında tasarlanan deneyleri gerçekleştirebilmek için öncelikle bir

deney seti tasarlandı. Yapılacak deneylerde akım, gerilim, güç ve devir sayısı ölçümü

gerektiğinden bu deney setinde 2 tane pano tipi AC digital ampermetre, 2 tane pano tipi

AC digital voltmetre, 1 tane wattmetre ve devir sayısını görüntülemek için de 1 tane LCD

gösterge bulunmaktadır. Devir sayısı takometreyle de ölçülebilirdi fakat daha kullanışlı bir

deney seti oluşturmak için devrin LCD ekranda gösterilmesi tercih edilmiştir. Bunun için

de elektronik bir devre tasarlammıştır. Elektronik devrede devir sayısını ölçmek için optik

çift kullanılmıştır. Devrede PIC16F628A entegresi kullanılmış olup program MPLAB

programında C dilinde yazılmıştır. Tek fazlı asenkron motorların bazı çeşitlerinde yol

verme amaçlı kullanılan yardımcı sargı ve kondansatör devreden çıkarılırken bazılarında

ise daima devrede kalmaktadır. Kondansatörün devreden çıkarılması gereken motorlarda

2

bu işlem motor nominal devrinin %75’ ine geldiğinde yapılmalıdır. Tasarlanan elektronik

devre de bu durum da göz önüne alınarak motor devri nominal devrin %75’ ine geldiğinde

yardımcı sargı ve kapasite röle aracılığıyla devre dışı bırakılmaktadır. Fakat bu projede

kullanılan motor daimi konsantörlü olduğu için devrenin bu kısmı aktif olarak

kullanılmamıştır. Deney seti kondansatörün devreden çıkarılması gereken bir motor çeşidi

için kullanılırsa kondansatörün otomatik olarak devreden çıkması için bu özellik

eklenmiştir. Aksi taktirde deneyi yapan kişinin motor devrinin ne zaman %75’ e ulaştığını

kestirmesi zor olabilir. Böyle bir durumda sargılar yanabilir. Bunu önlemek için deney

setine eklenen bu özellik oldukça kullanışlı olmaktadır. Aslında piyasadaki mevcut

motorların bazılarında motor miline takılı olan merkezkaç anahtarı aynı görevi

yapmaktadır fakat her zaman motorun kendinde böyle bir anahtar olmayabileceği göz

önüne alınarak deney setinde bu özelliğe yer verilmiştir.

Deney seti yapımı bitirildikten sonra öncelikle motorun boşta çalışma ve kilitli rotor

deneyleri yapılarak motora ait parametreler hesaplanmıştır. Daha sonra ise motora ait

moment- devir (M- n), moment- akım (M- I) ve moment- güç faktörü (M- cosφ)

karakteristiğinin çıkarılması için motorun yüklü haldeki davranışlarının incelenmesi deneyi

ve son olarak da farklı kapasitede değerlerinde motorun kalkış akımının incelenmesi

deneyi yapılmıştır. Bu deneyler yapılırken yük olarak DC bir generatör motor miline

akuple edilmiştir. Bu generatörün endüvi gerilimi tek fazlı varyak kullnılarak değiştirilmiş

böylece momentin değişmesi sağlanmıştır. Generatör DC olduğu için varyaktan alınan

çıkış gerilimi bir köprü doğrultucuyla doğrultulup o şekilde generatöre verilmiştir. Ayrıca

köprü doğrultucunun çıkışına DC gerilimdeki dalgalanmayı ortadan kaldırması için bir

kapasite eklenerek sabit bir DC gerilim elde edilmiştir. Deneyler, deneylerin yapılışı

kısmında detaylı bir şekilde anlatılmıştır.

MATLAB/ SIMULİNK’ de de motorun yüklü haldeki davranışları incelenmiştir. Bu

yapılırken Matlab’ in ‘help’ sekmesinden yararlanılmıştır. Burdaki ‘Single-Phase

Asynchronous Machine’ [1] modeli üzerinde değişikler yapılıp projeye uygun olacak

şekilde düzenlenerek simulasyon yapılmıştır. Bu model üzerinden gidilerek motor çeşidi

değiştirilip tek fazlı asenkron motorun değişik çeşitlerindeki karakteristiklerinin inceleme

fırsatı ele geçirilmiştir. Çünkü böyle bir incelemeyi pratikde gerçekleştirmek tek fazlı

asenkron motorun her çeşidine sahip olma güçlüğünden dolayı çok mümün değildir. Fakat

deneylerde kullanılan motor daimi kapasiteli bir motor olup bu motor için Matlab’ de bir

3

model mevcut değildir. Bu nedenle sonuçları birebir karşılaştırmak mümkün olmamıştır.

Elimizde mevcut tek bir motor bulunduğundan Matlab’ deki modelde kullandığımız

parametler gerçek motor parametreleri olmayıp help’ deki modele ait parametrelerdir.

Tek fazlı asenkron motorlar geniş kullanım alanından dolayı bir çok çalışmanın konusu

olmuştur. Fakat daha çok tek fazlı asenkron motorun hız kontrolü, yolverme mekanizması

ve uygun kapasite değerinin belirlemesi çalışmaları yapılmıştır.

1994’ de Alexander Domijan ve Yin Yuexin yaptıkları çalışmada örnek bir motoru

EMTP programında modelleyerek moment için deney sonuçlarını ve modelleme

sonuçlarını karşılaştırmışlardır [2].

1996’ da D. Umans tarafından yapılan çalışmada tek fazlı asenkron motorlar bilgisayar

ortamında modellenmiş ve tork ifadesi motor genel denklemlerinden elde edilmiştir. Bu

denklemlerin çözülmesi sonucunda torkun zamanla değişimi incelenmiştir [3].

Selin Özçıra, Nur Bekiroğlu ve Engin Ayçiçek tek fazlı asenkron motorların

karakteristiklerinin incelenmesi, karşılaştırılması ve uygun yolverme mekanizmasının

seçimi üzerine çalışma yapmışlardır. Bu çalışmada tek fazlı asenkron motor çeşitlerinden

yardımcı sargılı, kondansatör yolvermeli, sürekli kondansatörlü ve gölge kutuplu asenkron

motorlar için deneyler yapılmış ve deney sonuçlarından yararlanılarak motor

karakteristikleri elde edilmiş ve karşılaştırılmıştır [4].

Bu çalışmada yapılanlardan farklı olarak çift kondansatörlü tek fazlı asenkron motorun

da karakteristikleri incelenmiştir. Ayrıca kapasite ve yardımcı sargının motor devri

nominal devrin %75’ ine gelince devreden çıkarılmasının elektronik bir devreyle

gerçekleştirilmesine yapılan literatür çalışmasında rastlanmamıştır.

Bu proje boyunca yapılan çalışmalarda Çizelge 1.1.’ deki iş-zaman çizelgesi takip

edilmiştir.

4

Çizelge 1.1. İş zaman çizelgesi

Yapılan işler Başlangıç/Bitiş

Tarihi

ŞUBAT

MART NİSAN MAYIS

Tek fazlı asenkron motor

deneyinde kullanılacak

malzemelerin temini

22.02.2012

29.02.2012

Deney düzeneğinin ana

gövdesinin oluşturulması

29.02.2012

08.03.2012

Kapasite ve yardımcı

sargının devreden

çıkarılması ve aynı

zamanda LCD ekranda

devir sayısının

görüntülenmesi için

elektronik devre

tasarlanması

08.03.2012

22.03.2012

Tasarlanan devrenin PIC

programı üzerinde

çalışılması

22.03.2012

08.04.2012

Devrenin kontrolü için

PROTEUS programında

simülasyon çalışmasının

yapılması

08.04.2012

15.04.2012

Devrenin elektronik kart

olarak gerçekleştirilmesi

15.04.2012

22.04.2012

Deney setinin

hazırlanması ve deneylere

başlanması

22.04.2012

02.05.2012

Tek fazlı asenkron

motorların devre

parametrelerinin

hesaplanması

02.05.2012

08.05.2012

Daimi kondansatörlü tek

fazlı asenkron motorun

karakteristiğinin

çıkarılması deneyinin

yapılması

08.05.2012

12.05.2012

Tek fazlı asenkron

motorda yardımcı sargıya

farklı kapasite değerleri

bağlayarak kalkış

akımının incelenmesi

deneyinin yapılması

12.05.2012

15.05.2012

Tezin yazılıp bitirme

projesinin tamamlanması

15.05.2012

24.05.2012

2. TEORİK ALTYAPI

2.1. Tek Fazlı Asenkron Motorun Yapısı

Tek fazlı asenkron motorlar yapısal olarak stator, rotor ve yatakdan oluşmuştur. Stator

birer yüzeyi yalıtılmış silisli saçların paketlenmesinden yapılmış manyetik nüve ile bu

nüveyi taşıyan gövdeden oluşmuş olup, stator çevresine sargıların yerleştirilmesi için

oluklar açılmıştır. Rotoru ise kısa devre çubuklu (sincap kafesli) ve silisli saçların

paketlenmesinden meydana gelmiştir. Sargıların soğutulması için de rotor mili üzerine

soğutma (vantilasyon) pervanesi yerleştirilmiştir.

2.2. Tek Fazlı Asenkron Motorun Çalışma Prensibi

Üç fazlı asenkron motorlarda olduğu gibi tek fazlı asenkron motorların da çalışması için

döner bir manyetik alana ihtiyaç vardır. Bu alanın oluşabilmesi akı eksenleri ile arasında

90˚ faz farkı olan iki sargı ve bu sargılardan 90˚ faz farklı akım akıtmak gerekmektedir. Bu

alanı tek fazlı şebeke gerilimi ile sağlamak için tek fazlı asenkron motorun stator

oluklarına ana sargı dışında yardımcı sargı olarak adlandırılan sargılar ana sargıyla akı

eksenleri arasında 90˚ faz farkı olacak şekilde yerleştirilirler. Aynı gerilimde çalışan iki

ayrı sargıdan birinin diğerine göre endüktifliği daha çok olursa bu iki sargıdan akan

akımlar arasından akımları arasında bir faz farkı oluşur. Bu nedenle ana sargı yardımcı

sargıya göre daha kalın kesitli (omik direnci küçük) ve çok spirli (endüktansı büyük),

olarak yapılır. Yardımcı sargı ise ince kesitli (omik direnci büyük) ve az sarımlı

(endüktansı küçük) olarak hazırlanır. Buna rağmen yardımcı sargı, sarım sayısından ötürü

az da olsa endüktif özellik gösterecek, ana sargı ise uzunluk ve kesitinden ötürü tamamen

endüktif olmayacaktır. Bu sebeplerden dolayı ana sargı akımı ve yardımcı sargı akımı

arasında 90°’ den küçük bir açı farkı olacaktır. Bu açı farkını 90°’ ye ulaştırmak için

yardımcı sargı devresine seri bir kondansatör bağlanır. Böylece yardımcı sargı akımı,

gerilimden daha ileri faza alınmış olur. Şekil.2.1’ de kondansatör yokken ana sargı ile

yardımcı sargı akımları arasında oluşan faz farkı gösterilmektedir. Şekil 2.2’ de ise

6

kondansatör varken ana sargı ile yardımcı sargı akımları arasında oluşan faz farkı

gösterilmektedir. Görüldüğü gibi kondansatör varken yardımcı sargı akımı gerilimden ileri

faza geçmiş ve ana sargı ile yardımcı sargı arasındaki açı artarak 90°’ ye yaklaşmıştır. Bu

konu hakkında daha detaylı bilgi edinmek için kaynak [3]’ den faydalanabilinir.

Şekil 2.1. Kondansatör yokken ana sargı ile yardımcı sargı akımları arasında oluşan faz

Farkı

Şekil 2.2. Kondansatör varken ana sargı ile yardımcı sargı akımları arasında oluşan faz

farkı

7

2.3. Tek Fazlı Asenkron Motorun Çeşitleri

Tek fazlı asenkron motorlar çeşitlerine göre 4 gruba ayrılır.

1. Yardımcı Sargılı Asenkron Motorlar

a. Kondansatörsüz (endüktif yol vermeli)

b. Tek kondansatörlü

c. Daimi kondansatörlü

d. Çift kondansatörlü

2. Yardımcı Kutuplu Asenkron Motorlar

3. Relüktans Motorlar

4. Küçük Senkron Motorlar

Yapılan çalışmalarda yardımcı sargılı tek fazlı asenkron motoru kullanıldığından

raporda bu motor üzerinde durulmuştur.

2.4. Yardımcı Sargılı Tek Fazlı Asenkron Motorlar

2.4.1.Kondansatörsüz (Endüktif Yol Vermeli) Tek Fazlı Asenkron Motorlar

Bu motorlarda sadece ana sargıya paralel bağlı yardımcı sargı bulunmaktadır. Bu sargı

motorun devir sayısı nominal devir sayısının %75-80’ ine ulaştığında yardımcı sargıya seri

bağlı olan merkezkaç anahtar aracılığıyla devreden çıkarılır. Şekil 2.3. ‘ de kondasatörsüz

tek fazlı asenkron motorun devre modeli gösterilmektedir. Bu motorlar düşük kalkış

momentli ve yol alma zamanı küçük yüklerde tercih edilirler. Çünkü kalkış anındaki

momenti anma momentinden daha küçük olup kalkış akımı ise anma akımının neredeyse 7

katı kadardır [4].

8

Şekil 2.3. Kondansatörsüz tek fazlı asenkron motor

2.4.2. Tek Kondansatörlü Tek Fazlı Asenkron Motorlar

Tek kondansatörlü tek fazlı asenkron motorların yardımcı sargılı tek fazlı asenkron

motorlardan farkı yardımcı sargıya seri bağlanan kondansatördür. Şekil 2.4.’ de tek

kondansatörlü tek fazlı asenkron motorun devre modeli gösterilmektedir. Devredeki

kondansatör ve seri bağlı olduğu yardımcı sargılar motor hızı nominal hızın yaklaşık

olarak % 75’ ine geldiğinde bir merkezkaç anahtarıyla devreden çıkarılmaktadır.

Kondansatör reaktansından dolayı motorun şebekeden çektiği ilk kalkış akımı düşük

olmaktadır ve kondansatör değeri büyüdükçe de motorun yol alma momenti büyümektedir.

Fakat kondansatörün büyümesi yardımcı sargının daha çok akım çekerek yanmasına neden

olabilir. Bu nedenle uygun kapasite değerini belirlemek oldukça önemlidir. Yüksek

moment gerektiren yerlerde kullanımı tercih edilir.

Şekil 2.4. Tek kondansatörlü tek fazlı asenkron motor

9

2.4.3. Daimi Kondansatörlü Tek Fazlı Asenkron Motorlar

Daimi kondansatörlü tek fazlı asenkron motorlar, yardımcı sargı ile seri bağlı bir daimi

kondansatör ile çalışırlar. Bu motorlarda yardımcı sargı ve ona seri bağlı bulunan

kondansatör, hem yol alma esnasında hem de sürekli çalışmada devamlı olarak devrede

kalır [5]. Bu durum Şekil 2.5’ de gösterilmektedir.

Diğer tek fazlı asenkron motorların kullanmış oldukları merkezkaç anahtarına bu

motorlarda gerek duyulmaması daimi kondansatörlü tek fazlı asenkron motorların

avantajıdır. Bu anahtarının bulunmaması nedeniyle çok düzgün ve sessiz çalışarak az

bakım gerektirirler. [4-6]

Şekil 2.5. Daimi kondansatörlü tek fazlı asenkron motor

2.4.4. Çift Kondansatörlü Tek Fazlı Asenkron Motorlar

Çift kondansatörlü asenkron motorlarda isminden de anlaşılacağı gibi iki tane

kondansatör bulunmaktadır. bunlardan biri sürekli olarak devrede kalırken ona paralel olan

diğer kondansatör devir nominal devrin %75’inde iken merkezkaç anahtar vasıtası ile

devre dışı bırakılmaktadır. çıkan bu kondansatör motorun kalkış momentinin büyük

olmasını sağlamak için onulmuştur. Daimi olarak devrede duran kondansatör ise verimin

daha iyi olmasını sağlar. Şekil 2.6’ da anlatılan bu durum görülmektedir.

Çift kondansatörlü tek fazlı asenkron motor; tek kondansatörlü asenkron motorlara göre

verimi daha iyi, daimi kondansatörlüye göre ise kalkış momenti daha büyüktür. Diğer

10

asenkron motor türlerine olan bu üstünlüklerine karşın iki tane kondansatörün kullanılması

sisteme ek bir maliyet getirmektedir.

Şekil 2.6. Çift kondansatörlü tek fazlı asenkron motorlar

3. TASARIM

3.1. Deney Setinin Tasarımı

Deney setini tasarlarken öncelikle deneyde asıl olarak kullanılan malzemelerin üzerine

yerleştirilebileceği eni 60 cm, boyu ise 45 cm olan bir tahta kestirilecektir. Bu tahtaya

sehpa tarzında bir aparat monte edilerek motor ve yük olarak kullanılan generatörün bu

aparatın üzerine yerleştirilmesi uygundur. Böylece motor üst kısımda çalışırken ölçüm için

gerekli bağlantılardan yalıtılmış olup daha güvenli bir çalışma sağlanacaktır. Aksi taktirde

motor miline takılan herhangi bir bağlantı kablosu tehlikeli sonuçlara yol açabilir. Ölçü

aletleri ise motorun olduğu aparatla alt tahta arasına eğimli olacak şekilde yerleştirilen

parçaya monte edilecektir. Burada, deneyi yapan kişinin ölçümleri daha rahat yapması ve

değerleri sağlıklı okuyabilmesi göz önünde bulundurulmuştur. Gösterge bölümünde 2 tane

pano tipi AC digital ampermetre, 2 tane pano tipi AC digital voltmetre, 1 tane wattmetre ve

devir sayısını görüntülemek için de 1 tane LCD gösterge bulunacaktır. Aslında yapılacak

deneyler için 1 tane ampermetre ve 1 tane de voltmetre yeterli olmaktadır fakat deney

esnasında herhangi bir yerdeki akım veya gerilim ölçülmek istenirse kullanıcıya kolaylık

sağlaması düşünülerek her birinden 2’ şer tane konulması planlanmıştır.

Tek fazlı asenkron motor, AC ampermetre, voltmetre ve wattmetrenin beslemeleri için

gerekli olan 220 V şebeke geriliminin deney seti üzerinden alınması uygun görülmüştür.

Düzeneğin sol tarafına enerjiyi kesip açmak için ON-OFF anahtar ve gösterge kısmına

deney setinde enerji olup olmadığını anlayabilmek için ışıklı bir lamba ve aşırı akımda

devreyi korumak için 5 A’ lik bir sigorta konulacaktır.

Tek fazlı asenkron Motorun ana sargı ve yardımcı sargı uçları ile generatörün endüvi

sargı uçlarının alt tahtanın üzerine alınması planlanmıştır. Bu şekilde göstergelerin

üzerinden bağlantı kablosunun geçerek göstergenin üzerini kapatması önlenmiş olacak ve

ölçüm yaparken sıkıntı yaşanmayacaktır.

Devir sayısını LCD ekranda gösteren ve devir sayısı nominal devrin %75’ ine

geldiğinde kapasiteyi ve yardımcı sargıyı devreden çıkaran elektronik devrenin deney

setinin alt tahtası üzerine sabitlenmesi planlanmıştır. Devir sayısını ölçmek için

kullanılacak olan CNY70 sensörü ise motorların yerleştirildiği aparata motor mili görecek

şekilde takılacaktır. Bu sensörün çalışma aralığı dikkate alındığında motor miline yakın bir

konumda bulunması gerektiği görülmektedir. Şekil 3.1’ de deney setinin tasarım planı

görülmektedir.

12

Şekil 3.1. Deney setinin tasarım planı

13

3.2. Elektronik Devrenin Tasarlanması

Devir sayısını LCD ekranda gösteren ve devir sayısı nominal devrin %75’ ine

geldiğinde kapasiteyi ve yardımcı sargıyı röle aracılığıyla devreden çıkaran elektronik bir

devrenin tasarımı bu kısımda yapılmıştır.

Elektronik devre tasarlanırken ilk önce kullanılacak entegrenin PIC16F628A olmasına

karar verilmiştir. Daha sonra PIC16F628A entegresinin ve 16x2 karakter olan LCD’ nin

datasheetleri incelenerek giriş ve çıkış verileri için hangi bacakların kullanılacağı

kararlaştırılmış. LCD data uçları 8 pindir ve bunlardan sadece 4 tanesi kullanılacaktır.

Bunlar PIC’ in 6., 7., 8., ve 9. pinleri olarak belirlenmiştir. Bu belirlemeden sonra pic’ in

röleyi sürdüğü pinin LCD data uçlarına giden pin olmamasına dikkat edilmiştir. Aksi

taktirde LCD’ ye data gittikçe pinin durumunu değiştirecektir. Bunlar göz önünde

bulundurularak röleye çıkışın PIC’ in 17. pininden verilmesine karar verilmiştir. Son

olarak optik çiftten alınan çıkışın PIC’ in T0CLK pinine bağlanacağına karar verilmiştir.

Bu pine bağlanıldığı zaman gelen sinyalleri pic kendiliğinden sayar. Arka planda sayma

yaparken diğer işleri de yapabilir. Fakat başka bir boş pin tercih edilmiş olsaydı PIC’ in

pini sürekli sorgulaması gerekecekti. Bu durumda sadece o işle uğraşması gerekeceğinden

başka işlere bakamayacaktı. Bu nedenle T0CLK pini tercih edilmiştir. Hiç bir sinyal

kaçırılmamalıdır. Aksi taktirde devir sayısı hatalı gösterilir. Diğer pinler ise standarttır.

Datasheette belirtildiği gibi bağlanır. PIC’ in MCLR pini 4,7 K direnç üzerinden +5 V’ a

bağlanacaktır. MCLR eğer 0 V olursa PIC resetlenir. Direnç pinin akımını sınırlamak için

konulacaktır. PIC’ in besleme ucu olan 14. pinine 100 µF’ lık bir kapasite bağlanacaktır.

Bu kapasite PIC’ in beslemesindeki dalgalanmaları ortadan kaldırıp sabit gerilim

sağlayabilmek için kullanılır.

Röle devresini sürmek için PIC’ in 17. pini kullanılacaktı. PIC’ in bir pininden max 20 -

25 mA çekilebilir. PIC’ in piniyle doğrudan röle sürülemez. Aksi halde o pin bozulabilir.

Bu nedenle röle transistorle sürülecektir. PIC 5V çıkışı verdiği için röle 5V’ luk tek

kontaklı bir röle kullanılacaktır. Burada rölenin bobin uçlarına ters diyot bağlamak

gerekmektedir. Bunun sebebi ise bobine enerji verilince oluşan ters emk dan dolayı

sistemin zarar görmesini engellemektir. Bu ters diyot ters emk lari en az indirgemeye

yarar.

Devrede devir sayısını ölçmek için kullanılacak sensör CNY70 olarak belirlenmiştir. Bu

sensörde fotodiyot ile fototransistör bulunmaktadır. Fotodiyotun yaydığı ışığı fototransistör

alınca iletime geçmektedir. Fakat ikisi aynı yerde olduğundan fotodiyotun yaydığı ışığın

14

yansıyıp fototransistöre gelmesi gerekmektedir. Bunun için motor mili beyaz bantla

sarılacak sadece ufak bir kısmına siyah bant yapıştırılacaktır. Böylece siyah bantta

transistör kesimde, beyazda ise iletimde olacaktır. PIC’ e giden çıkış transistörün

kollektöründen alınacağından siyahta yani transisör kesimdeyken çıkış 5V, beyazda yani

transistör iletimdeyken ise çıkış 0V olacaktır. Yani CNY70’ in çıkışından bir kare dalga

elde edilecektir. Bu kare dalganın her yükselen kenarını PIC’ in 3. pini yani T0CLK pini 1

periyot boyunca sayacaktır. Böylece bu değer programda kullanılarak LCD’ de devir sayısı

görüntülenecektir.

Ayrıca devreye sabit 5V sağlayabilmek için bir regülatör devresi tasarlanmıştır. Bu

devrede LM7805 regülatörü kullanılacaktır.

Tasarlanan bu devre öncelikle Proteus programında oluşturulup simülasyonu

yapılmıştır. Fakat Proteus programında optik çift ve regülatör kısımları eklenmemiştir.

Çünkü sabit 5V’ u direk DC bir kaynaktan verebilme imkanız vardır. Optik çifttin

üreteceği kare dalga ise sinyal üreticiden karşılanmıştır. Sinyal üreticinin frekansını

değiştirilerek farklı hız değerleri gözlemlenmiştir. Böylece yazılan programın ve devrenin

LCD ile röle kısımlarının tasarımında hata olup olmadığı hakkında devreyi

gerçekleştirmeden önce fikir edinmiş olunacaktır.

Şekil 3.2.’ de sinyal üreticinin frekansı f= 34 Hz’ e ayarlanarak program

çalıştırıldığında elde edilen devir sayısının LCD ekranda 1020 d/d olarak elde edildiği

görülmektedir.

n=

(3.1)

(3.1)’ deki denklemde f= 34 Hz, P=2 değerleri yerine konulursa 1020 değerini verdiği

görülecektir. Bu durumda devir sayısı nominal devir sayısının %75’inin altında

olduğundan röle devreye girmemiş olacaktır. Yani kapasite hala devrede bulunmaktadır.

rölenin devreye girmediği Şekil 3.2.’ deki lambanın sönük olduğundan anlaşılmaktadır.

Şekil 3.3.’ de ise sinyal üreticinin frekansı f= 40 Hz’ e ayarlandığında ise LCD ekranda

devir sayısının 1200 d/d olarak elde edildiği görülmektedir. Değerler yine (3.1)’ deki

formülde yerine konulursa 1200 d/d elde edileceği görülmektedir. Bu durumda devir sayısı

artık nominal devrin %75’ i olan 1035 d/d’ nın üzerine çıkmış dolayısıyla röle

enerjilenmiştir. Bu durum lambanın yanmasından da gözlemlenebilir.

15

Şekil 3.2. n <1020 d/d iken Proteus programının çıktısı

16

Şekil 3.3. n >1200 d/d iken Proteus programının çıktısı

17

3.3. PIC Programının Çalışma Prensibi Akış Diyagramı

İlk başta PIC tanıtılır. Sonra LCD ile kullanılacak özel dosyalar çağrılır ve PIC giriş

çıkışları tanıtılır. Daha sonra sistem enerjilendirilerek çalışır vaziyette iken optik çift ile

motorun devri ölçülür. Optik çift ile maksimum devrin %75’e ulaşıp ulaşmadığı sorgulanır.

%75 e ulaştıysa röle devreye alınır ve sürekli olarak optik çift devrin %75 olduğunu

sorgulama yapar. Eğer ki devir sayısı %75’ in altına düşerse röle devre dışı bırakılır. Aynı

zamanda devre çalışmaya başladığı andan itibaren ekranda 0.001 s süre içerisinde LCD’ de

programda yazılmış olan komutlar görünür. Yani; DEVİR SAYISI ve d/d ifadeleri

görünür. Optik çift sayesinde devre sürekli devir sayısının % 75 in altında mı değil mi

diye sorgulama yapar. Devrede asıl istenen optik çiften gelen bilginin PIC’ e aktarılması ve

PIC’ in de bu bilgiyi RA0 çıkışından röleye göndermesidir. Optik çiftin sayımına göre

PIC’ in içine atılan yazılım içersindeki formül sayesinde (60*f/2) devir sayısı hesabı yapılır

ve bu sonuç aynı zamanda LCD’ ye aktarılır. LCD’ de değerlerin yazılış formatı ‘XXXXX

XXXXXX d/d’ şeklindedir. Devreye enerji verilir verilmez 0.001 s içersinde osilatör

tarafından hızlıca taranan yazılım devreye girer ve devre aktif duruma gelir. Devre

enerjiliyken optik çift komut beklemektedir ve komutu algılamaya başlar başlamaz sinyal

saymaya başlar ve bu bilgi PIC’ e geri dönüş sağlar. PIC’ e geri dönüş sağlayan optik çift

röleyi devreye alıp almıyacağını ayarlar ve işlemini tamamlamış olur döngü bu şekilde

sürekli devam eder. Bu programın akış diyagramı Şekil 3.4.’de görülmektedir. C dilinde

MPLAB programında yazılmış olan program EK.1’ de bulunmaktadır.

18

Şekil 3.4. PIC programının akış diyagramı

19

3.4. Deneylerin Tasarımı

3.4.1. Kilitli Rotor Deneyinin Tasarımı

Bu deneyin amacı eşdeğer devre parametrelerinden stator sargı direnci ve endüktansı ile

rotor eşdeğer sargı direnci ve endüktansını hesaplamaktır. Bu işlem yapılırken tek fazlı

asenkron motorun eşdeğer devresi göz önünde bulundurulacaktır. Kilitli rotor deneyi motor

mili mekanik olarak kilitliyken (s=1) yardımcı sargı açık devre edilerek yapılacaktır.

Bu deneyi tasarlarken öncelikle deneyi yapabilmek için gerekli malzemelerin neler

olduğu tespit edilmiştir. Yapılacak deneylerde, tasarlanan deney seti kullanılacağından

deneyler için gerekli olan ampermetre, voltmetre ve wattmetre bu setten karşılanacaktır.

Tek fazlı asenkron motor ile yük olarak kullanılan DC generatör de zaten deney seti

üzerinde bulunmaktadır. Bunun dışında iki adet varyak ve bir adet köprü doğrultucu

kullanılacaktır.

Bu deneyde öncelikle motor mili kilitlenmelidir. Bunun için motor milindeki momentin

değiştirilmesi gerekir. Momentin değiştirilmesi mile bağlı DC generatörün endüvi gerilimi

değiştirilerek sağlanır. Endüvi gerilimin değiştirilmesi için varyak ve köprü doğrultucu

kullanılacaktır. Çünkü yük DC generatördür dolayısıyla şebekeden alınan AC gerilimin

doğrultulması gerekir. Ayrıca köprü doğrultucunun çıkışına bir kapasite de bağlanacaktır.

Çünkü doğrultucunun doğrulttuğu gerilimdeki dalgalıkların süzülmesi gerekmektedir. Bu

şekilde generatöre sabit bir DC gerilim sağlanmış olacaktır. Ototrafo da generatöre uygulan

bu gerilim değerini değiştirmek için kullanılacak böylece moment değeri değişmiş

olacaktır.

Varyaktan gerilim değeri motor dönmeyene kadar arttırılacaktır. Motor durduğu anda

akım anma değerinin 1,2 katına ulaşıncaya kadar uç gerilim ikinci varyak kullanılarak

değiştirilicektir. Daha sonra ise anma akım değerine ulaşıldığındaki gerilim akım

, ve güç değerleri ölçülecektir. Ölçülen bu sonuçlar kullanılarak denklem (3.2)’

den , denklem (3.3)’ den hesaplanarak denklem (3.4) yerine konulursa değeri

bulunur.

=

olur. (3.2)

Kilitli rotor direnci, =

(3.3)

20

Kilitli rotor reaktansı,

√

olur. (3.4)

Tek fazlı asenkron motorun kilitli rotor deneyi için geçerli olan eşdeğer devresi göz

önüne alındığında denklem (3.5) ve denklem (3.6)’ daki eşitlikler yazılabilir. Bu eşitliklere

göre stator sargı direnci bilinirse rotor eşdeğer sargı direnci bulunabilir. Stator sargı

endüktansı ile rotor eşdeğer sargı endüktansı ise denklem (3.7)’ de kullanılarak

hesaplanabilir.

= + (3.5)

= + (3.6)

(3.7)

Kilitli rotor deneyi hem ana sargı için hem de yardımcı sargı için ayrı ayrı açık devre

işlemi gerçekleştirilerek yapılacaktır.

3.4.2. Boşta Çalışma Deneyinin Tasarımı

Boşta çalışma deneyinin amacı motor mıknatıslanma reaktansını hesaplamaktır. Bu

deneyi yapmak için tasarlanan deney setinden başka bir malzemenin kullanımına gerek

yoktur. Motor boşta yani yüksüz çalışırken makina nominal uç geriliminde , ,

değerleri ölçülecektir. Ölçülen bu değerler denklem (3.8)’ de ve denklem (3.9)’ da yerine

konularak ve değerleri hesaplanacaktır. Hesaplanan bu değerler denklem (3.10)’ da

kullanılarak bulunacaktır.

=

dır. (3.8)

Boşta çalışma eşdeğer devre direnci,

=

olur. (3.9)

Bu durumda boşta çalışma reaktansı,

√

olur. (3.10)

21

Tek fazlı asenkron motorun boşta çalışma deneyi için geçerli olan eşdeğer devresi göz

önüne alındığında denklem (3.11)’ deki eşitlik yazılabilir. Bu eşitlikten de bulunur.

= +0.5 + 0.5 denkleminden, (3.11)

= 2 - 2 - bulunur.

3.4.3. Tek Fazlı Asenkron Motorun Karakteristiklerinin Çıkarılması Deneyinin

Tasarımı

Bu deneyin amacı tek fazlı asenkron motora ait moment- devir (M- n), moment- akım

(M- I), ve moment- güç faktörü (M- cosφ) karakteristilerinin çıkarılmasıdır. Bu deneyi

yapabilmek için ihtiyaç duyulan malzemeler, tasarlanan deney setinden hariç 1 tane

varyak, köprü doğrultucu ve harici kapasitedir. Bu deneyde de varyak ve köprü doğrultucu

generatöre ayarlanabilir sabit bir gerilim sağlayabilmek için kullanılacaktır. Böylece

moment değeri değiştirilerek hız, gerilim, akım ve giriş gücü ölçülecektir. Bu değerler

kullanılarak ise kayma, görünür güç ve güç katsayısı hesaplanacaktır. Bu deney yapılırken

kullanılan motor çeşidi daimi kondansatörlü tek fazlı asenkron motor olduğundan yardımcı

sargı ve kondansatör devrede kalacaktır. Bu deneyin elektriksel bağlantı şeması Şekil 3.5’

de verilmektedir.

Şekil 3.5. Daimi kondansatörlü asenkron motorun elektriksel bağlantı şeması

22

3.4.4. Farklı Kapasite Değerlerinde Kalkış Akımının İncelenmesi Deneyinin

Tasarımı

Bu deneyde farklı kapasite değerlerindeki kalkış akımı ölçülerek en uygun kapasite

değerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Deneyi gerçekleştirebilmek için deney seti haricinde

analog bir ampermetre gerekmektedir. Çünkü kalkış akımını digital bir ampermetre ile

ölçmek mümkün değildir. Deney yapılırken her yeni kapasite değeri için motor durdurulup

yeniden başlatılmalıdır. Aksi taktirde motor çok ısınacağından sargılar yanabilir.

Bu projenin gerçekleştirilme maliyetinin ne kadar olacağı Çizelge 3.1’ de

hesaplanmıştır. Fakat bu proje yapılırken gerekli malzemelerin bir kısmı Karadeniz Teknik

Üniversitesi Elektrik- Elektronik Mühendisliği Bölümü’ndeki Makina Laboratuarı’ ndan

karşılanacağından bu projenin maliyeti hesaplanan 880 TL değil 155 TL olacaktır.

23

Çizelge 3.1. Maliyet hesabı

MALZEMENİN

ADI

TEKNİK

ÖZELLİKLERİ

ADET TOPLAM

ADET

TOPLAM

FİYAT

TEK FAZLI

ASENKRON

MOTOR

2 Kutuplu,250W

1.8A,1380d/d

1

1

200 TL

DIGITAL

A.C.

VOLTMETRE

250V

Kalibrasyon

1

2

100 TL

DIGITAL

A.C.

AMPERMETRE

10A

Kalibrasyon

1

2

100 TL

DIGITAL

A.C.

WATTMETRE

500W

Kalibrasyon

1

1

75 TL

OTO

TRANSFORMATÖR

220V Çevirici

Transformatör

1

2

200 TL

KAPASİTE YÜKÜ

1-20 µF

300V

1

1

50 TL

DENEY SETİNİN

YAPILMASI

---

1

1

55 TL

ELEKTRONİK

KART İÇİN

GEREKLİ

MALZEMELER

---

1

1

60 TL

KAPLİN

---

1

1

40 TL

880 TL

4. SİMÜLASYONLAR

Bu kısımda MATLAB’ in simulink ara yüzünde endüktif yolvermeli, tek kondasatörlü

ve çift kondasatörlü motorların akım-zaman ve hız-zaman eğrileri elde edilmiştir. Ayrıca

moment-hız, moment-akım ve moment-güç katsayısı karakteristikleri oluşturulmuştur. Bu

karakteristikleri elde edebilmek için kullanılan model ‘Single-Phase Asynchronous

Machine’ modeli olup Matlab’ in ‘help’ dosyasından alınmıştır. Bu modelin üzerinde

değişiklikler yapılarak yapılacak çalışmalara uygun bir şekilde düzenlenmiştir. Şekil 4.1’

de kullanılan bu modelin düzeltilmiş hali bulunmaktadır. Şekil 4.2’ de ise , verim ve

güç faktörünü gözlemleyebilmek için kullanılan subsystem gösterilmektedir.

Simülasyonlarda kullanılan motor parametreleri motorun gerçek değerleri olmayıp

simülasyondaki parametrelerdir. Simülasyonda kullanılan motor parametreleri Çizelge 4.1’

de verildiği gibidir. Bunun nedeni gerçek motorun daimi kondansatörlü tek fazlı asenkron

motor olmasıdır. Simulink’ de tek fazlı asenkron motorun bu çeşidi için bir model

bulunmamaktadır.

Çizelge 4.1. Simülasyondaki motor parametreleri

Motor plaka değerleri 186.5W 110V 60Hz

Ana sargı stator direnç

ve endüktansı

2.02 Ω 7.4 mH

Rotor direnç ve

endüktansı

4.12 Ω 5.16 mH

Mıknatıslanma

endüktansı

0.177 mH

Yardımcı sargı stator

direnç ve endüktansı

7.14 Ω 8.54 mH

Yolverme kapasite

değeri

255 µF

Daimi kapasite değeri 21 µF

25

Şekil 4.1. Tek fazlı asenkron motorun karakteristiğinin belirlenmesi için projede kullanılan model

26

Şekil 4.2. Modelde kullanılan alt sistem

27

4.1. Tek Fazlı Endüktif Yolvermeli Asenkron Motor Simulasyonu

Şekil 4.1’ deki model kullnılarak sadece motorun çeşidi endüktif yolvermeli olarak

seçilmiştir. Diğer parametreler Çizelge 4.1’ deki parametrelerle aynı alınmıştır. Program

‘run’ yapılarak scope’ dan endüktif yolvermeli asenkron motorun zamana göre akım ve

hız eğrileri gözlemlenmiştir. Şekil 4.3’ de bu eğriler görülmektedir. Program çıktısında

elde edilen verilen Çizelge 4.2’ de bulunmaktadır.

Şekil 4.3. Endüktif Yolvermeli Asenkron Motorun Zamana Göre Akım ve Hız Eğrileri

28

Çizelge 4.2. Endüktif yol vermeli asenkron motora ait simulasyon ölçümleri

Çizelge 4.2’ deki veriler kullanılarak Şekil 4.4 ’ de görünen moment-hız, Şekil 4.5 ’

de görünen moment-akım ve Şekil 4.6 ’ da görünen moment-güç katsayısı karakteristik

eğrileri MATLAB’ de çizdirilerek elde edilmiştir.

Şekil 4.4. Endüktif yol vermeli asenkron motorun akım- moment karakteristiği

Moment

(N.m)

Akım(A)

Hız(rad/s)

(W)

Güç

Katsayısı

Verim

(%)

Devir

sayısı

(d/d)

0.1 4.05 187.2 18.7 0.15 37 1787.6

0.2 4.08 186.45 37.29 0.21 52 1780.4

0.3 4.21 185.6 55.7 0.24 70 1772.3

0.4 4.29 184.8 73.93 0.28 78 1764.7

0.5 4.33 184.0 92.0 0.37 73 1757.0

0.6 4.45 183.0 109.8 0.43 72 1747.5

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.64

4.05

4.1

4.15

4.2

4.25

4.3

4.35

4.4

4.45

4.5

Moment (N.m)

Akım

(A

)

29

Şekil 4.5. Endüktif yolvermeli asenkron motorun devir- moment karakteristiği

Şekil 4.6. Endüktif yolvermeli asenkron motorun güç faktörü- moment karakteristiği

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.61745

1750

1755

1760

1765

1770

1775

1780

1785

1790

Moment (Nm)

Devir (

d/d

)

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Moment (Nm)

Güç F

aktö

rü

30

4.2. Tek Fazlı Tek Kondansatörlü Asenkron Motorun Simülasyonu

Şekil 4.1 ’ deki model kullanılarak sadece motorun çeşidi tek kondansatörlü olarak

seçilmiştir. Diğer parametreler Çizelge 4.1 ’ deki parametrelerle aynı alınmıştır. Program

‘run’ yapılarak scope’ dan tek kondansatörlü asenkron motorun zamana göre akım ve hız

eğrileri gözlemlenmiştir. Şekil 4.7 ’ de bu eğriler görülmektedir. Program çıktısında elde

edilen verilen Çizelge 4.3 ’ de bulunmaktadır.

Şekil 4.7. Tek fazlı tek kondansatörlü asenkron motorun zamana göre akım ve hız eğrileri

31

Çizelge 4.3. Tek fazlı tek kondansatörlü asenkron motora ait simülasyon ölçümleri

Çizelge 4.3’ deki veriler kullanılarak Şekil 4.8’ de görünen moment-hız, Şekil 4.9’ de

görünen moment-akım ve Şekil 4.10’ da görünen moment-güç katsayısı karakteristik


Şekil 4.8. Tek kondansatörlü asenkron motorun akım- moment karakteristiği

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.24

5

6

7

8

9

10

Moment (N.m)

Akım

(A

)

Moment

(N.m)

Akım(A)

Hız(rad/s)

(W)

Güç

Katsayısı

Verim(%)

Devir

sayısı

(d/d)

0.2 4.1 186.4 37.3 0.21 54 1780

0.4 4.2 184.8 73.9 0.31 74 1764.7

0.6 4.3 183.1 109.9 0.43 75 1748.4

0.8 4.6 181.2 145 0.49 81 1730.3

1.0 5.0 179.3 179.3 0.59 78 1712.1

1.2 5.5 177.1 212.6 0.66 76 1691.1

1.4 6.0 174.7 244.4 0.71 75 1668.2

1.6 6.7 172.1 275.4 0.76 71 1643.4

1.8 7.5 169.1 304.5 0.79 68 1614.7

2.0 8.7 165.6 331.3 0.81 65 1581.3

2.2 10.0 161.3 354.5 0.82 63 1540.3

32

Şekil 4.9. Tek kondansatörlü asenkron motorun devir- moment karakteristiği

Şekil 4.10. Tek kondansatörlü asenkron motorun güç faktörü- moment karakteristiği

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.21500

1550

1600

1650

1700

1750

1800

Moment (N.m)

Devir (

d/d

)

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.20.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Moment (N.m)

Güç F

aktö

rü

33

4.3. Tek Fazlı Çift Kondansatörlü Asenkron Motorun Simülasyonu

Şekil 4.1’ deki model kullanılarak motorun çeşidi çift kondansatörlü olarak seçilmiştir.

Diğer parametreler Çizelge 4.1’ deki parametrelerle aynı alınmıştır. Program ‘run’

yapılarak scope’ dan çift kondansatörlü asenkron motorun zamana göre akım ve hız

eğrileri gözlemlenmiştir. Şekil 4.11’ de bu eğriler görülmektedir. Program çıktısında elde

edilen verilen Çizelge 4.4’ de bulunmaktadır.

Şekil 4.11. Çift kondansatörlü asenkron motorun zamana göre akım ve hız eğrileri

34

Çizelge 4.4. Tek fazlı çift kondansatörlü asenkron motora ait simülasyon ölçümleri

Çizelge 4.4’ deki veriler kullanılarak Şekil 4.12’ de görünen moment-hız, Şekil 4.13’ de

görünen moment-akım ve Şekil 4.14’ da görünen moment-güç katsayısı karakteristik


Şekil 4.12. Çift kondansatörlü asenkron motorun akım- moment karakteristiği

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.22

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

Moment (N.m)

Akım

(A

)

Moment

(N.m)

Akım(A) Hız(rad/s) (W) Güç

Katsayısı

Verim(%) Devir

sayısı (d/d)

0.2 2.48 187.15 37.43 0.63 39 1782.2

0.4 2.50 185.8 74.33 0.74 57 1774.3

0.6 2.52 184.5 110.7 0.82 66 1761.8

0.8 2.72 183.0 146.4 0.86 72 1747.5

1.0 2.90 181.3 181.4 0.89 75 1731.4

1.2 3.10 179.8 215.8 0.91 77 1716.9

1.4 3.50 178.0 249.3 0.92 78 1699.7

1.6 4.00 176.1 281.8 0.93 77 1681.6

1.8 4.75 174.1 313.4 0.94 76 1662.5

2.0 5.4 171.8 343.6 0.94 75 1640.5

2.2 6.3 169.2 372.3 0.94 74 1615.7

35

Şekil 4.13. Çift kondansatörlü asenkron motorun devir- moment karakteristiği

Şekil 4.14. Çift kondansatörlü asenkron motorun güç faktörü- moment karakteristiği

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.21600

1620

1640

1660

1680

1700

1720

1740

1760

1780

1800

Moment (N.m)

Devir (

d/d

)

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

Moment (N.m)

Güç F

aktö

rü

36

Tek fazlı asenkron motorların endüktif yolvermeli, tek kondansatörlü ve çift

kondansatörlü çeşitlerinin moment- akım, moment- güç faktörü ve moment- devir sayısı

grafikleri karşılaştırmanın daha kolay yapılabilmesi için Şekil 4.15, Şekil 4.16 ve Şekil

4.17 ’de bir arada görülmektedir.

Şekil 4.15. Tek fazlı asenkron motorlar için akım- moment karakteristiği

0 0.5 1 1.5 2 2.52

3

4

5

6

7

8

9

10

Moment (N.m)

Akım

(A

)

tek kondansatörlü

endüktif yolvermeli

çift kondansatörlü

37

Şekil 4.16. Tek fazlı asenkron motorlar için güç faktörü- moment karakteristiği

Şekil 4.17. Tek fazlı asenkron motorlar için devir- moment karakteristiği

0 0.5 1 1.5 2 2.50.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Moment (N.m)

Güç F

aktö

rü

tek kondansatörlü



0 0.5 1 1.5 2 2.51500

1550

1600

1650

1700

1750

1800

Moment (N. m)

Devir (

d/d

)

tek kondansatörlü



5. DENEYSEL ÇALIŞMA

5.1. Boşta Çalışma Deneyi

5.1.1. Deneyin Yapılışı

1. Tek fazlı asenkron motor miline akuple edilmiş yükden ayrılır.

2. Şekil 5.1’ deki bağlantılar yapılır.

3. Sisteme enerji verilir.

4. Makina uç gerilimi 220 V iken akım, gerilim, güç ve devir sayısı değerleri ölçülür.

Ölçülen bu değerler Çizelge 5.1’ e kaydedilmiştir.

Çizelge 5.1. Boşta çalışma deney sonuçları

Boşta çalışma akımı, 0,78 A

Boşta çalışma gerimi, 220 V

Boşta çalışma gücü, 22 W

Boşta çalışma devir sayısı, 1495 d/d

5.2. Kilitli Rotor Deneyi




3. Yardımcı sargılar açık devre edilir.

4. Varyak2’ den DC generatörün endüvi gerilimi motor kilitlenene kadar değiştirilir.

5. Varyak1’ den uç gerilim akım anma değerinin 1,2 katına ulaşıncaya kadar

arttırılacaktır.

6. Akım 2,16 A’ e ulaştığında , , değerleri ölçülür.

Ölçülen bu değerler Çizelge 5.2’ ye kaydedilmiştir.

39

Çizelge 5.2. Kilitli rotor deney sonuçları

Kısa devre akımı, 2,16 A

Kısa devre gerimi, 84 V

Kısa devre gücü, 117 W

40

Şekil 5.1. Boşta çalışma deney bağlantı şeması

41

Şekil 5.2. Kilitli rotor deney bağlantı şeması

42

5.3. Daimi Kondansatörlü Tek Fazlı Asenkron Motorun Yüklü Haldeki

Karakteristiklerinin İncelenmesi Deneyi




3. Varyak2’ den DC generatörün endüvi gerilimi motor durana kadar 4V aralıklarla

değiştirilerek her bir gerilimi için gerilim, akım, güç ve devir sayısı ölçülür.

Ölçülen bu değerler Çizelge 5.3’ e kaydedilmiştir.

Aslında bu deneyde ölçülen değerler moment skalasına göre alınmak istenmiştir fakat

moment ölçer bulunmadığından dolayı gerilimine göre alınmıştır. Sonuçda

gerilimiyle moment orantılı olduğundan karakteristiğe bir etkisi olmayacaktır.

Çizelge 5.3. Tek fazlı asm’ nin yüklü haldeki davranışlarının ölçüm sonuçları

(V) Devir

sayısı(d/d)

Gerilim(V) Akım (A) (W)

0 1495 220 0,78 22

4 1494 222 0,82 38

8 1492 222 0,89 50

12 1489 222 0,96 68

16 1484 222 1,06 90

20 1479 222 1,18 116

24 1468 222 1,39 160

28 1457 222 1,59 201

32 1443 222 1,82 253

36 1422 222 2,15 328

40 1400 222 2,5 406

43

Şekil 5.3. Tek fazlı asenkron motorun yüklü haldeki karakteristiklerinin incelenmesi deneyi bağlantı şeması

44

5.4. Farklı Kapasite Değerlerinde Kalkış Akımının İncelenmesi




3.Çizelge 5.4’ de belirtilen kapasite değerlerinde sırasıyla kalkış akımı analog

ampermetreden gözlemlenir.

4. Her kapasite değeri için yapılan ölçümden sonra sistemin enerjisi kesilerek bir kaç dk

beklenir.

Bu deneyin ölçüm sonuçları Çizelge 5.4’ e kaydedilmiştir.

Çizelge 5.4. Değişik kapasitelerde akım değerleri

Kapasite (µF) Akım (A)

3 7,5

6 6,4

9 5,7

12 5

15 4,4

18 4,3

21 3,8

45

Şekil 5.4. Farklı Kapasite Değerlerinde Kalkış Akımının İncelenmesi Deneyi Bağlantı Şeması

6. SONUÇLAR

6.1. Kısa Devre Deney Sonuçları

Çizelge 5.2’ deki deney sonuçları kullanılarak stator sargı endüktansı ile rotor eşdeğer

sargı direnci ve endüktansını hesaplanmıştır. Çizelge 6.1’ de hesaplanan bu değerler

görülmektedir.

Ana sargının omik direnci ohmmetre ile 15 Ω ölçülmüştür.

Çizelge 6.1. Kısa devre deney sonuçları

=

= 38,8 Ω

=

= 25 Ω

√

29,7 Ω

-

10 Ω

= 14,8 Ω

6.2. Boşta Çalışma Deney Sonuçları

Çizelge 5.1’ deki deney sonuçları kullanılarak motorun mıknatıslanma reaktansı

hesaplanmıştır. Hesaplanan bu değerlere Çizelge 6.2’ de yer verilmiştir.

Çizelge 6.2. Boşta çalışma deney sonuçları

=

Ω

=

= 36,16 Ω

√

279,6 Ω

= 2 - 2 - =514,8 Ω

47

6.3. Daimi Kondansatörlü Tek Fazlı Asenkron Motorun Yüklü Haldeki

Karakteristiklerinin İncelenmesi Deney Sonuçları

Çizelge 5.3’ deki deney sonuçları kullanılarak kayma, görünür güç ve güç katsayısı

hesaplanacaktır. Hesaplanan bu değerlere Çizelge 6.3’ de yer verilmiştir.

Çizelge 6.3. Tek fazlı asm’ nin yüklü haldeki davranışlarının hesaplama sonuçları

(V) s (Kayma)

s=

cosɸ=

S (kVA)

S=V*I

0 0 0,128 171,6

4 0,0004 0,21 180,4

8 0,005 0,255 195,8

12 0,007 0,322 211,2

16 0,01 0,386 233,2

20 0,014 0,446 259,6

24 0,021 0,523 305,8

28 0,029 0,575 349,8

32 0,039 0,625 400,4

36 0,054 0,69 473

40 0,071 0,74 550

Motor akımının, hızının ve güç faktörünün ’ ye göre değişiminin grafikleri sırasıyla

Şekil 6.1’ de, Şekil 6.2’ de ve Şekil 6.3’ de çizilmiştir.

48

Şekil 6.1. Tek fazlı asenkron motorun Endüvi gerilimi- Akım karakteristiği

Şekil 6.2. Tek fazlı asenkron motorun Endüvi gerilimi- Devir karakteristiği

49

Şekil 6.3. Tek fazlı asenkron motorun Endüvi gerilimi- Güç faktörü karakteristiği

6.4. Farklı Kapasite Değerlerinde Kalkış Akımının İncelenmesi Deneyinin Sonuçları

Çizelge 5.4’ de ölçülen değerler kullanılarak Şekil 6.4’ deki akımın kapasiteye göre

değişim grafiği çizilmiştir.

Şekil 6.4. Akımın kapasiteye göre değişim grafiği

7. YORUMLAR VE DEĞERLENDİRME

7.1. MATLAB/ SIMULİNK Çalışmasının Yorumlanması

Bu çalışma motorun değişik çeşitlerinin karakteristiklerini inceleyerek birbirlerine göre

üstün yanları ve zayıflıkları belirlenmiştir. Ayrıca hangi uygulamalarda hangi tek fazlı

asenkron motorun optimal çalışma sağlayacağının belirlenmesi önemli bir kriterdir. Bu

nedenle güç, moment ve devir gibi motor büyüklüklerinin motorun kullanılacağı

uygulamaya uygunluğu göz önünde bulundurulmalıdır. İstenen şartlara uygun olan bir

motorun ise işletme maliyetinin düşük, veriminin yüksek olması beklenir.

Simülasyon sonuçlarından elde edilen grafikler incelendiğinde yüksek momentte

şebekeden en düşük akımı çekmesiyle çift kondansatörlü asenkron motor diğerlerine göre

daha uygun gibi görünmektedir. Bu durum Şekil 4.15’ de görülmektedir. Fakat bu

motorların diğerlerine göre bazı dezavantajları vardır. Bu dezavantajların başında;

yolverme kondansatörünün bir merkezkaç anahtar ile devre dışı bırakılması sonucunda

motorda oluşan kararsızlık, iki tane kondansatörlerle kullanılmalarından dolayı sisteme

getirdikleri ek maliyet ve sürekli olarak devrede kalan kondansatörün seçiminin zor olması

gelmektedir. Bu dezavantajlar bazı uygulamalarda endüktif yolvermeli asenkron motorun

tercih edilmesine sebep olur. Endüktif yolvermeli motorlarda ise ana ve yardımcı sargı

akımları arasındaki faz farkının küçük olması nedeniyle, bu motorların kalkış anında

çektiği akımlar oldukça yüksektir. Endüktif yolvermeli asenkron motora göre tek

kondansatörlü asenkron motorun kalkış akımı daha düşük fakat maliyeti ise daha yüksektir.

Sonuç olarak, düşük kalkış akımı gerektiren ve büyük kalkış momenti gerektiren

yerlerde çift kondansatörlü asenkron motorlar, düşük kalkış momenti gerektiren yerlerde

endüktif yolvermeli asenkron motorların kullanılması optimum çalışma sağlayacaktır. Tek

kondansatörlü asenkron motor da büyük kalkış momenti sağlamaktadır ancak çift

kondansatörlü tek fazlı asenkron motorun bütün dezavantajlarına rağmen daha çok tercih

edilmesinin nedeni veriminin daha yüksel olmasıdır.

51

7.2. Deneysel Çalışmaların Yorumlanması

Elde edilen grafikler ve sonuçlar değerlendirildiği zaman elde edilen sonuçların

teorikde bilinen sonuçlarla uyuştuğu görülmüştür. Moment arttıkça devir sayısının

azaldığı, çakilen akımın ve cosɸ’ in arttığı beklenilen sonuçlardır. Farklı kapasite

değerlerinindeki kalkış akımının incelenmesi deneyi yapılarak kalkış anında çekilen

akımın motora zarar vermemesi için uygun kapasitenin motorun nominal değerine göre

belirlenmesi gerekir. Bu amaçla bu deney oldukça önemlidir.

7.3. Değerlendirme

Yapılan deneysel çalışmada daha uygun bir tek fazlı asenkron motor kullanılsaydı daha

iyi sonuçlar elde edilebilirdi fakat çok eski, kullanılmış bir motor olduğundan bazı

ölçümlerin alınmasında zorluklar yaşanıldı.

Yapılan deney setinde momenti ölçebilmek için bir gösterge olsaydı daha iyi olabilirdi.

Bunun için anlık güç çıkışı bir portla bilgisayara alınıp moment değeri hesaplattırılarak

sete eklenebilirdi. Bunun dışında yapılan analog deney seti öğrencilerin deneyleri işin iç

yapısının nasıl olduğunu daha iyi görüp anlamaları açısından laboratuardaki deney

setlerine göre daha uygundur.

Bu lisans bitirme çalışmasıyla teorik bilgilerin pratikte kullanılma imkanı ele geçilmiş

ve tek fazlı asenkron motorlar hakkında pekçok şey öğrenilmiştir. Ayrıca sistem

gerçekleştirilirken pratik bilgiler öğrenilmiş, çıkan sorunlara alternatif çözümler üretme ve

mühendis gibi düşünme yetisini geliştirmiştir. Son olarak bu çalışma takım çalışmasının

zorluklarını göstermiştir.

KAYNAKLAR

[1] (2012) MathWork Company web sitesi [online],

http://www.mathworks.com/help/toolbox/physmod/powersys/ref/singlephaseasy

nchronousmachine.html

[2] A. Jr. Domijan and Y. Yuexin, “Single/Phase Induction Machine Simulation

Using the Electromagnetic Transient Program: Theory and Test Cases”, IEEE

Transactions on Energy Conversion, Vol.9, No: 3, pp.535-542, September 1994.

[3] D. U. Stephen, Steady – “State, Lumped –Parameter Model for Capacitor – Run,

Single-Phase Induction Motors”, IEEE Transactions on Industry Applications,

Vol.32, No:1, pp.169-179, January /February 1996.

[4] N. Bekiroğlu, , Ş, Ġ. Aybar, O. , Zorlu, S. , Aydeniz, M. , Önel, Ġ. , Ayçiçek, E.

, Özçır, S. , Elektrik Makineleri Deneyi, Birsen Yayınevi, İstanbul,2006

[5] A. H. Saçkan, „‟ Elektrik makinaları, cilt III; asenkron motorlar‟‟, Milli Eğitim

Basımevi, İstanbul, 1981

[6] T. H. Liu, “Phase Induction Motor”, IECON Proceedings v 2, p. 1140 –

1145Wang, P. C., 1993

1

EKLER

EK1. PIC Programının kodları

#include <pic.h>

#include "delay.h"

#include "lcd.h"

#include <stdio.h>

//Konfigurasyon ayarlari

__CONFIG(0XFF21);

// Optik algilayici RA0'a pinine bagli

#define SW RA0

// Global degiskenler

unsigned char kontrol=0;

unsigned char sonuc[]=" ";

unsigned int CX;

float P=2.0;

unsigned int a;

float devir;

unsigned int devir2=0,sayac=1;

//---- TIMER kesme alt programi -----------------------------------

static void interrupt

isr(void)

if(T0IF)

sayac++;

T0IF=0; // Bayragi temizle

2

TMR0=0; // TIMER'i tekrar yukle

if(TMR1IF)

if(++CX>=20) //1 saniye

devir2=60*sayac*TMR0; // 1 saniyedeki devir sayisi ile 60 carp

dakikadaki devir sayisini bul

TMR0=0;

sayac=1;

kontrol=1;

CX=0;

TMR1L=0xB0;

TMR1H=0x3C;

TMR1IF=0;

//--------- LCD alt programi----------

void LCD_yaz(void)

//lcd_clear(); // LCD'yi temizle

if(devir2<1030)

RA0=0;

else

RA0=1;

lcd_goto(0x00);

lcd_puts(" DEVIR SAYISI ");

if(kontrol)

3

sprintf(sonuc+3,"%d d/d",devir2);

lcd_goto(0x40);

lcd_puts(sonuc);

kontrol=0;

//----------- ANA PROGRAM ------------

main(void)

TRISA=0x01; // Port A'nin ilk pini giris

TRISB=0x00; // PortB'nin hepsi cikis

CMCON=0x07; // PortA sayisal giris

PORTA=0; // Baslangic durumu ayarlari

PORTB=0;

// LCD islemleri

//DelayMs(250);

lcd_init();

lcd_clear();

lcd_write(0x0C); //imleci gizle

lcd_goto(0x00);

lcd_puts(" DEVIR SAYISI ");

T0CS=1; // Dahili clock

PSA=0; // Prescaler TMR0 icin ayarli

PS0=0; PS1=0; PS2=0; // Oran 1:8

T0IF=0; // Bayrak temizle

TMR1IF=0;

T0IE=1; // TIMER baslat

TMR0=0; // 125 sayim (256-131=125)

4

TMR1IE=1;

PEIE=1;

ei(); // Butun kesmeler etkin

TMR1L=0xB0;

TMR1H=0x3C;

T1CON=1;

// Devir olcum islemleri

for(;;)

LCD_yaz(); // LCD alt programina git

// islemleri tekrarla

// Programin sonu

1

EK2. STANDARTLAR VE KISITLAR FORMU

1. Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Projemiz 40×60 cm boyutlarında deney setinden oluşmaktadır. Deney düzeneğinde bir

adet tek fazlı asenkron motor, 1 adet generatör, 2’ şer adet pano tipi DC digital

ampermetre ve voltmetre, 1 adet digital wattmetre, 1 adet LCD ekran, harici olarak

ayarlanabilir kapasite , köprü doğrultucu ve 2 adet oto transformatör bulunmaktadır.

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

Matlab/ Simulink ortamında tasarlamış olduğumuz deneyleri gerçekledik. Elektronik

devreyi gerçeklemek için PIC programını kullandık.

3. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Elektrik Makineleri I ve Electrical Machines II derslerinde edindiğimiz bilgileri

projemizde kullanma olanağı bulduk.

4. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

Maliyeti düşük tutup verimi ise yüksek tutmaya çalıştık. Referans olarak daha güvenilir

bulduğumuz akademik kaynaklardan yararlandık. Kullandığımız en önemli standart

VDE standartıdır.

5. Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi

Tasarlayacağımız deney seti için kullanacağımız malzemeler maliyet bakımından en

optimum şekilde seçilmiştir. Elektronik devrede kullanacağımız devre elemanlarının

zarar görmesine karşılık yedekleri temin edilmiştir.

b) Çevre sorunları:

Projemiz çevre için hiçbir sorun teşkil etmemektedir.

c) Sürdürülebilirlik:

Projemizin bir deney seti niteliği taşıması bizden sonra Karadeniz Teknik Üniversitesi

elektrik ve kontrol labaratuarında kullanılmasına olanak sağlayacaktır. Ayrıca üzerinde

detaylı araştırma yapılırsa yeni yaklaşımlar getirilebilir.

d) Üretilebilirlik:

Hali hazırda üretimi yapılmaktadır.

e) Etik:

Mühendislik etiği kurallarının dışına çıkılmamıştır.

f) Sağlık

Sağlık üzerinde olumlu olumsuz bir etkisi yoktur.

g) Güvenlik:

50V ‘dan yukarı gerilimlerde elektrik tesislerinde koruma önlemlerinin alınması

zorunludur.

2

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Sosyal ve politik sorunlar teşkil etmemektedir.

Projenin Adı Tek Fazlı Asenkron Motor

Projedeki Öğrencilerin

adları

Fatma İdil Öztaşkın

Yasin Yıldızhan

Yeşim Aysel Baysal

Tarih ve İmzalar 20.05.2012

ÖZGEÇMİŞ

Fatma İdil ÖZTAŞKIN, 21.04.1989 tarihinde Yozgat’ da doğdu. İlköğretim’ i,

Cumhuriyet İlköğretim Okulu’ nda okudu. Ortaokul’ u Celal Atik İlköğretim Okulu’ nda

okudu. Lise öğrenimini ise Yozgat Anadolu Lisesi’nde tamamladı. Bir yıl lise hazırlık

sınıfı okudu. Lise öğreniminden sonra Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik

Mühendisliği Bölümünü kazandı. Halen bu bölümde 4. sınıf öğrencisi olarak öğrenimine

devam etmektedir. EMOGENÇ üyeliği, Elektrik- Elektronik Kulübü üyeliği vardır.

Bunların yanı sıra çeşitli seminerlere katılmış ve sertifikalar almaya hak kazanmıştır. İleri

seviyede İngilizce bilmektedir.

Yeşim Aysel BAYSAL, 31.10.1989 tarihinde Elazığ’ da doğdu. İlköğretim’ i, 5 Nisan

İlköğretim Okulu’ nda okudu. Ortaokul’ u Mustafa Kemal İlköğretim Okulu’ nda okudu.

Lise öğrenimini ise 80. Yıl Cumhuriyet Lisesi’ nde tamamladı. Lise öğrenimini birincilikle

bitirdi. Lise öğreniminden sonra Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik

Mühendisliği Bölümünü kazandı. Halen bu bölümde 4. sınıf öğrencisi olarak öğrenimine

devam etmektedir. İleri seviyede İngilizce bilmektedir.

Yasin YILDIZHAN, 17.12.1987 tarihinde Nevşehir’ de doğdu. İlköğretim’ i, Kirazlı

İlköğretim Okulu’ nda okudu. Lise öğrenimini ise M. Niyazi Altuğ (YDA) Lisesi’ nde

tamamladı. Lise öğreniminden sonra İstanbul Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümünü

kazandı. Daha sonra bu bölümü bırakarak Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-

Elektronik Mühendisliği Bölümünü kazandı. Halen bu bölümde 4. sınıf öğrencisi olarak

öğrenimine devam etmektedir. İleri seviyede İngilizce bilmektedir.

tek fazli asenkron motor -...

Documents