Senkronlanan bilezikli asenkron makinanın asenkron ve sekron sürekli çalışma durumlarının karşılaştırılması / null

To Co

FIRA T

ÜNİVERSİTESİ

FEN Bi

LİMLERİ ENSTİTÜSÜ

SENI(RONLANAN

BİLEZİI(Lİ

ASENI{RON

MAI(İNANIN

ASENKRONVESENKRONSÜREKLİÇALIŞMA

DUR UMLARlNIN

IURŞILAŞTIRILMASI

YlTI(SEK LiSANS

SEI\1İNERİ

ELEI(TH.İI(- ELEI(TRONİI( MÜHENDİSLİGİ

ANABİLİI\1

DALI

Fırat üniversitesi Merkez Kütüphanesi

111111111111111111111111111 11111 11111 \lll \lll *0068019*

255.07.02.03.00.00/08/0068019 EM YL/9

Mehınet İlyas

BA YlNDIR

Y. Lisans

Öğrencisi

f!ttJFıy~

l il ' • . H

'""''··;;r~

K'üt0ph3ı·

(ı

Danışman

Yrd. Doç.

Dro Mehmet

ÖZDEMİR

ELAZIG- 1995

...

·---~--~1~

..

o'~

bt-\

.)i?f>

H('.ıl

O

l\11

'1

·ı

.

ı

.

Bilnzkli

i\sr:nkrnn

ı\/lotnr ·ı

.

.2.t·;(·:mkroıı

Makinalar

·ı.2.

'1.

''(uvaı-lak Kı.ıluplu

:3cnkron i\llakinalar

·1.).2.

Çıkık Kutt.ıph.ı

.SHnhrnn

i\llnkinalar

l ..

:l..J.

Uairrıi l\tlıknatı~;ıı ~:xmkrnn Ma~.:-inalr.u·

·1.3.

;:·;~~likı·oılli:~nan nilfızikli /\;~enkrnn

lVIotor

'1.3. '1.

~:;enkronlanan Bilez.ikli /\senkron lVIotor

için

Deüişik Hotor naülantı

Şekillf~ri

H()IJ.tM

?

. ., Y"' ' ! .. - ") •-. 1 r•·• (\ "> .... '\ r ("1 , .. ,

l' ··

~ ı

(' /\

r'"' •• "~ "" ı.,r ı

[')

l ") lJ

ll ( j"'> '" f'' . ı ·> ı

r:

hi ,

"-h

t. .. ı

hi

\fı.::: J .. , ::) Lı

'1 h.

ı\ ı..J •J

çh L

...;>

M

ı .. ,

,·AJ L

Lı·-..

L .

J

h

1\,. 1\IL)

ı.J 1::~

Ll..

ı:::

H

2.

··ı ./\~:~~·~ıü~ron Çalışnıa ~:~;on:·ddi Dun.ırn Mod(·~li

2.

·ı. ·ı.

Sh.üor Direnci "fesU

2.

·ı

.2.

Hoşda Çalışnıa

IJnne-yi

.? .

'1 . :3.

t(, ı ~-~a

DHvre

Df:neyi

2.

·ı

A-.

1

h')~~i:tplarnaıw·

vn

Biluisf~yar Programı

~>.2.

Sr;nkron

Çalışrntı

SOrf)kli

Dun.ırn 1\ltnd(·~li

2.2..

·ı. Boşda Çalışnıa Dfwıoyi

2 .

.2 ..

2.

!<.ısa

Devre Deneyi

2.2.3. Senkron

Ernpedansın Bulunrnası

2.2 .

.f.L

He~~aplarnalar vt-:~

BBuisayar

Prourarnı

2.3. Sonw;

1-\/\ "(

l\1 /\K. Ll\ H

[!-( .. -/\

DENE'{

GEM/\(~1

Xm:

mıknatıslanma n~aktansı

HFe:demir

kayıplarını

temsil

eç~en

direnç

P

_{0 : boşda çalışma {~UcU}

1

_{0 :} boşda çalışrna akımı

veya orta kol

akımı

Zk:

kısa

devre em

pedansı

ls:stator

akım ı

Ir:

rotor

akım ı

R1

:stator

direnel

H

_2:

statora

dönUştürUimUş

rotor direnci

X(stator kaçak

n~aktansı

x

_2:statora

dönüştürülmüş

rotor kaça k

reaktansı

M:

iilOfrHHlt

P

eı:elektriksel

goç

Pmek:makanik güç

E: endUklenen

gerilinı

\1

a:cndUvi

uç

gerilimi

V

n:

no m i

nal gerilim

ık: kısa deverakını ı

En,hava a.:

hava

aralığı doğrus~ UZ.('~rindeki

nominal gerilim

değeri

ıa·:

norninal

~Jerilirni

endUkleyen

uyartırnın kısa

devre

akımı

Z

₅

:sHnkron empedans

occ:açık devn~ karakteristiği

Şekil

1.1 H

otor sarg

ısı

için Danielson

bağlantısı

Şekil

1.2.

s~~nkron çalışma

için rotor faz

sargılannm

seri

bağlantı şekli Ş~~kil

1.3

Rotor sarg

ılannın

bilezikl(·}r üZt:}rinden seri

bağlantısı

.

Şekil

1.4.

S(·}nkron

çalışma

için

kullanılabilecek diğer

rotor

ba~lantılarından

örn(}kler

Ş(·}kil

2.1.

/\senkron makina tam

(·}Şdeğer

devresi

Ş~~kil

2.2.

S(·}nkron makina

(~Şd~~ğ(}r ci~}vresi

Ş(}kil

2.3.

Kısa

dev(·}

d(·~neyi bağlantısı V(~ eğrisi

Şekil

2.4.

Doymuş

senkron reaktans için

açık

ve

kısa

devre

eğrilerinin

inc~}l(·}nm~}Si

·

Şekil

2.5.

s(~ri uyartırnil senkronianmış

asenkron motorun

fazör'diyagramı

Ş(~kil

2.6

1-\S(}nkron

çalışmada d(~vir sayısına karşılık akım

ve moment

eğrih;}ri

Ş~}kil

2. 7. ·J\s(·}nkron

çalışmada

dHvir

saayısı-Giriş

gucu

eğrisi

Şekil

2.8.

J\s~}nkron çalışmada akım--moment eğris.i

Ş(~kil

2.9.

Asenkron

çalışmada çıkış

gUcU- verim

eğrisi

Ş(·}

kil

2.1 O

J\s(~nkron çalışmada

güç ·faktörUnUn

değişimi

Ş~}kil

2.11

S(·}nkron

çalışmada

yük

açısma karşılık akım

ve moment

~}ğrisi

ŞHkil

2.12

Senkron

çalışmada

yOk

açısına karşılık giriş

gücü ve güç faktörü

(·}ğrileri

Şek.il

2.13

S(}nkron

çalışmada

V(}rjm

(·}ğrisi

Gliıı::~jjş

Endih.~t-ride kulanılan (·:~k~~drik

makinalanndan

(·~n sağlamt

nn

az

arıza

y:-).panı,

on ueuz

olf\nı V<·~ f.·~n

çok

kullanılanı

asHnkron

makinalardır. Çalışma

ilk(·}Si

bakımından

bu makinalara

indüksiyon

lllakinaları

da dHnir. Bu makinalar

f~ndOstrido

gHn(·}llikiH

rootor olarak

çalıştırılırlar

; fakat

bHiirli

şartların

sağlanması halind(·~

g(·}neratör olarak da

kullanıla

bilirler.

J.\sHnkron

makinaların

, S(·}nkron makinalardan

f~n

bUyUk

ayrımlarından

biri,

döıım~~ hızının

sabit

olrnayışıdır.

Bu

hız

, motor

olr.trak

çalışnıada

,

snnkron

hızdan kO~;oı-.:tur. lVIakinanın adının

asenkron makina

oluşu

bu

öz.elliktHn

ilori

t10irrıHk1Hdir

(San

oğlu,

1983).

/\senkron makinalar rotor

yapısı

vo rotor

sargılarının yapılışma

göre iki

gruba

ayrılırlar.

1.

Hotonı

sineap ka-fHsli

(kısa dr~vn~)

olan motorlar.

2. H

ot

oru

bil(·)Zi kli

V(·J

sarg

ılı

olan motorlar.

Bii(·~Zil<li (HH-Hıkron motorların

n'tor

sargı uçları

bilozik

v~~

'frrça

sish~mi il(·~

dışarıya alınması

sHb(·)biyl(·),

bu

motorlarm

UZ(·)rind(·~ d~)ğişik çalişma Şl~killori

ar(.'ştırılm ı ştır.

Sonkronlanan hiiHzikli asenkron motorta ilgili

çalişma şekli d(·~

bunlardan bir tanosidir.

S(~nkronlanan

bii(·)Zikli

asmıkron

motor ilk olarak

lsvHç •

te, asenkron

rootorun

oüç

katsayısını

düznitrnek

amacı

iln Daninison

('1901),

tarafından düşünüldü.

Motora

ilişkin

ilk

çahşnıaların

isvoç•

tH

yapılroasına

rağmnn

motor lnoiltore •

dH

geliştiriidi

ve ondüstridH

uygulandı.

Bu

seb(·)blf~

dilnya litHratilründe

ıı

British

rnadıino"

olarak

adlandırılir. Motonın

tarihi

Sonuç olarak da

gHn~kon kalih~

vo

soğutma

yönUyi(·J

bu tip bir motorun

pahalı olı...ıp şimdilik

pratik

olrnadığı isbatlanmışt:ır.

1 .. 1

IBiille:;;r.~

Ikiiii

Asenll(noır'n

~\lilıotoır-Bil~·rz.ikli

vo

sincap kaf(·Jsli

aS(·}tıkron motorların, statorları

ih·)

bunların

taşıdığı

stator

sarg

ı ları gmı(·~llikh·} aynı özHIIik:h~ yapılır"'

Yani st at

or sac

paketinin

oluklarına yayılmış ıı

sim(·)trik

Uç

·fazlı sargılar

..

diy(~ anılan

vo

S(~nkron

makina statorunda da

kullanılan sargılardtr.Sincap ka'f(·~sli motorların

rotor

~>!UTJISI kısa

dovro

edilnıiş

çubuklardan iban}t

kaf(·~s şeklinde

bir

saroıdır. Dış

dovreyo uç

~;ıkarılrnarnıştır.

Bu durum, rotor dc·)VrHsinin

Hl(·~ktrik:sel yönd(·~n

hemnn hernan

hi(~~ ba!(ım ish)m(:~m(·}Si

d(·)mok

olduğu

için, asenkron

makinaların

pratikh: en çok

kull~nılan

HIHktrik

makinası

halini

almasında payı

bUyUktilr.

Zira bu oran

yOzrh·}

sBf<sHnin

Ustünd«·~

olup,

bunun da

büyük

çoğunluğunu

sincap

kaf(·H~Ii

asHnkron

makina

h'şkil otme~iodir

(ilhami

Ç~~tin,

1987).

Bilezikli

nıotorlarda isr.·~,

rotorda

yalıtılrnış

çok

'fazlı sargı vardır.

Bu

sarg

ının uçları biiHzı

k ..

:fırça sish·~mi il(·~ dış

d(·)Vroy(·}

ba~jlantılandlrtlm ıştır.

Hotorlannda

g(·~nnllikiH

üç

·fa:z.h

sargılar vardır. Sargılar yalıtılarak

rotor

olukları

na

y(n·IHştirilir.

Oç

'fazlı

rotor sarg

ısı yıldız

olarak

bağlan ır

V(·}

yıldız

noktası

g(·}nHIIil<IH

dışarıya çıkarılnıaz. ~\nil UZ(·~ritu} bağlı

vo

mild~}n yalitıimış

Uç

'bilezik

rotor

ile

birliktH

dönerler. H

otonın

Uç ·fazh

sarg

ısının giriş uçları

bu

bilezikh:~n} ba~jlanır.

Bii(·}ZikiHr

lJZ(·}rind(·} sabit duran

·fırçalar yardımı

ile rotor

sargı

sistHminH,

dış

kaynaktan

g(·}nliği

ya

da

·frekansı d(·)ğiştirilebilen

gerilim

uygulanabildiği

gibi,

sargılara dışandan

(·}mpHdans da

bağlanabilir.

1\senl<ron

makinaların

rotor

din:~ncinin d(·~ğorinin

sabit

olarak

b(o~lirlenr11Hsind(·}

bir

uzlaşma yerin(·~

gHimolidir. Normal

çalışma şartları attında

4

anında

stator

akımı

bUyOk, gUç 'faktörO

vı:~ kalkış mom(~nti

kOçUk olur.

Sargılı

rotor

kullanım ı uzlaştırıcı

bir

dHğ(·~r ihtiyacından

kurtulmak için

(·~tkin

bir yoldur.

Yol alma

sOrHsinc(·~

rotora

dışarıdan S(·~ri

olarak

kad(·~nu~li dirençl~~r bağlanır.

Netic(·~

olarak

kalkınma

momHnti artacak ve

akım azalacaktır.

Zaten yol alma

işk~minden

de

bHkl(·~nen

budur (Fitzgerald, 1983).

Don~~yl(·)rimizde

bu durumu

açıklayıcı

mornent .. devir

sayısı HğriiHri

öiÇ(·)kli olarak

v.:~rilecektir.

Seri

bağlanan

harici dirençler

kısmen devn~d(·)n çıkarılarak hızlanma araliğındaki

moffi()l1t

ck~ğnri arttırıltr.

H

otor sarg

ılan kısa d(~Vn~ (·)diline(·~

sUrHkli

çalışmaya

geçilir.

Eğ(·~r kalkış arıında

yUksHk

rnom~~nt

ish)niyorsa df)Vrilm(·} momonti

kalkış

anında sağlanabilir.

BöyiHce

rnotor tam

yOk

ik~ kalkınabilir.

Bu durum bilezikli

asHnkron

motorun

başlica OstüniOğUdUr.

Burada bir avantaj da

ıst şo;)klind(·~

kaybolan

f)f1(·)~iinin dış

çevn)y(·)

yayılması;

motorun

k~~ndi içind~~ kalmamasıdır

(EI .. ·Hawary, '1986).

Hotor

sargıtarı

normal

alh~rnati'f akım sargıtarı vr:~ya

iki

tabakalı doğru

akım sargısı

tipindH olabilir. Bu

sargılar,

stator

sargıtarında olduğu

gibi,

normal ilotkHniHrden

V(·~va

çubuk

sargılardan oluşur.

H.otor

sargıları, çoğunlukla

bir olukta

~·~n azından

iki bobin

yanı

hutunan,

iki tabakall.

sargılardır.

Bir rotor

'fazı

bobininin bir

yanı oluğun

alt tabakasmda,

diğer yanı

iso,

başka

bir

oluğun

üst

tabakasında

bulunur.

1 .. 2 ..

Seırnlkroııı 11\lllalkiiırnallaır

S(·~nkron

makinalar

g(·~ıu~ratör V(·~

motor

olarak

çalişmak Oı.on)

imal

olunurlar. Bundan

başka bağlı olduğı..ı şebek(·;yH

çok

bUyük

st{Ja göstorebiiHn

dinarnik

~~ığa

olarak

çalışrnak

OzHrH

dH

yapılabilirler.

Botün

S(·~nkron

d(·~niiHn

sabit bir

hızda dönm(·~sidir.Çahşma

karakh}ristiklerinde

yOk

açısı V(·~

gü(;

·faktör(] en

~;ok

rol

alır.

Sincap kafesli

indüksiyon

makinalarının maliy~}tl(·}ri

vo

arıza

yapma

oranları diğ(·~rlerin(·} gön:~

daha

dUşük kalmaktadır.

Buna

karşılik

da bu

ma

ki

na la

rı

n

V(·~

ri m l(·}ri

V~} go~;

·fa ktöriHri

düş

U ktOr.

Dolayısıyla b~}Sil·}m H tarafı

n

ı

n

görünür

tıücil

yüksek olmak:

zorundadır.

\/Hrimin

V(·}

güç 'faktörünün

ön(~m

kazandığı

uygulamalarda

indUksiyon

makinasına

alternati'f,

S(·nıkron

makina

olrnah1adır. ~n\1\1

'

lar

rru~rh~lx~sind(·}ki gUçiHrk~ yapılan

tahrikl(}rdf} S(}nkron

motorlar alb}rnaUfsizdir.

Bunun

S(·}bf~bi bOyU~

gUçiHrdt:},

doğru akım

rnakinalarııım

komotai:orOnOn

kullanışsız

hale

g(~!m(~Si,

indUksiyon

makinasının

verirııinin

daha da

düşrrH·}Sidir.

ÇUnki bUyük makinalarda hava

aralıği

da

aynı

oranda

bUyUy()GHğindon V(·~

statorun rotorda

indüki(~Y(·H;(~ği geriliml~~r d(~

hava

aralığıyla tf~rs orantılı dt~}ğiştiğind\·~n

indUksiyon

makinalannın

verimi

dUşUk

olacaktır.

Snnkron makinalarda indUksiyon

makinalarından

farkli olarak

hava

aralığının bOyUm~~si

fazla

d(~z.avanta.i h)Şkil ~}tmez,.

ÇUnki hava

aralığı akısmın

tamamı

stator

trafından m(~ydana

getirilm(·}Z.

Hatta hava .

aralığının

bUyUmosiyiH harrnonikiHr azalir. Bunlarm

yanında

gUç

(·~lektronğinin yakın

zamanlardaki

golişinıi d(·~ öıu:~mlidir.

Bu say(·ld(·}

S(·)nkron motorun devrinin hiç

değişm(·~mesi V(·) şok

yükl(·)rd()

kararlilığın bozulması probl(~mleri

de

hall(·~dil(·}bilmiştir. D(·~ğişik konv~~rh~r

topolo.jileri,

çoğunlukla

bir rotor pozisyon

S(·~nsoruyla yapılan

bir

kapalı

çovrim kontroluyla

başarılan "S(·~I·f

Kontrollu

Senkron

Motorıı

tahrik

sish~rnh·~rind(·) kullanılmaya başlanmıştır.

Si(·)m(·}ns

·firrnası

·t968

ı d~)

ilk

iııcHIHmHI(·:rini yapmış,

1969

ı

dan

itibarf~n

S(·}nkron motor

Bununla

biriHd~l

MV\1 •

lar ffi(·ntHbesind(·)

gOçk~rde,

senkron motorun güç

'fafctörünün

iyiiHştirilm(·lsiyle

tristörl(·}rin

doğal

komutasyonunun

sağlanması

mUmkUndUr. Bu da kumutasyon için

g(·~n)kli

ilave

devn~l~~rin kalkmasıyla

maliyHtton, hacimden,

işk}tmo

ve

bakım

yönUnd(·ln kazanç g(·)tirir.

Bu

yüzden

bUyük

güçlenJ(·~,

gUç

~;lnktroniği

il(·l

b.:~raber

ÖIU)mi hayli

artmıştşır.

St:}nkron motorun

aynı

gUçh-)ki bir

doğru akım makinasına

göre

gOrUitüsO az,

ağtrlık

V(·) atal(·)ti küçüktür. Ancak sincap

ka'f(~Sii

asenkron

rnakinadan maliy(·lt:ÇH ·fazla,

hacimc(·~

daha büyUk V(·) de

bakım ihtiyaçları

daha

'fazladır.

Buna

karşılik

rotoru

sargıll V~)ya

daimi

mıknatslı

sonkron motorlarda

iso:)

V(·~rim V(·)

gUç ·faktörO daha iyidir.

D(·)ğişk~}n hızlı

tahrikl(·)rd(·},

düşük güçl(·)n~

gidildikçe daimi

mrknatısh

(pt:lrmatnlnt magn(·lt) motorlar h:rcih

edilmekh~dir.

S(·lnkron makinalar rotor

yapısi V(·)

rotordaki

uyartım şekline

göre Uç

g

ru bta

incHI(~Y(~

biliriz.

1.Yuvarlak kutuplu S(·;nkron makinalar .

.2.Çıkık

kutuphJ

S(~nkron

makinalar.

3.Daimi

mıknatıslarla uyartılmış S~)nkron

makinalar.

1 .. 2 .. 11 ..

YaHvaırllallt IKu.ntıuı ıpllıuı Sreırn ıın·oırn ııvııaıı,ıııroa~aır

Bu

makinaların

h(·)m rotor

ço:~vresi hc-~m

de stator

iç

Ç(~vresi

sabit

yarıçapli

silindirik

yUZ(·~yklnJ(·)n oluşurlar. Başka

bir d(·)yiml(·), yuvarlak kutuplu

sHnkron

makinaların

statoru

il~~

rotoru

arasında

çapsal

doğrultuda

kalan hava

araliğının

boyu

sabittir.()(·nu-;llikk~

kutup

sayısı

kOçük, sHnkron devir

sayısı

yOkS(·~k V(·~

buna uygun olarak rotor

çapı

kUçUk ,

boyu

uzun

olarak imal

7

Yuvarlak kutuplu senkron makinalar, sabit k1s1m stator ve dönen k1s1m

rotor

vo

bunlann

taşıdıklan sargıtardan oluşur.Hotorda do~ru

ak1mla beslenen

uyartim sarg

ı sına ilaV(·)h~n

rotorun

d1ş çevn-~si

boyunca k1sa devn)

~)dilmiş

çubuklardan

oluşan V(·~

asenkron olarak kalkinmaya

V(·)

sUrekli

çalişmada

kararlı çalışmayı d(~vam Httirm~~ye

imkan tan1yan

amortisman sarg1lan

vardir.

11.2 .. 2 ..

Çnll(ııll~ IKlllltu.ıııplhuı ~)teırn ~(ıroırn IIV!Ia~dırnallaır

Çıkık

kutuplu S(·)nkron makinalar çapsal

doğrultuda

stator ile rotor

arasında

kalan hava

aralığ 1

hor nok1ada sabit olmayan

s~)nkron

makinalardlr.

(3Hn(·~llikle

bUyUk

kutup

sayisında

ve

kllçUk senkron

hızlar

için imal edilirk)r.

Buna uygun olarak da rotor

çapı

bUyük

V(·)

boyu k1sa olarak imal

~)dilirl(~r.

Çı kı

k kutuplu S(·)nkron makinalarda da yuvarlak kutuplu makinalar gibi,

sabit

kısım

stator ve dönen

kısım

rotor vo bunlann

taşldikiarı

rotor ve stator

sarg

ılanndan oluşurlar (Sarı oğlu,

'1994).

Her

iki

tip makinadadarotor

sargıs1,

uyartim Vf:)ya alan

sargısı

olarak;

stator sarg

ısı

is(·) indUkk)nmH

olayının ffi(·~ydana Q(·)ldiği yt~r olması

itibariyle

()ndUvi

sargısı

olarak da isiml(·)ndirilirlor.

11

M

2 .. 3 ..

ıı:~aliırınıll

IMin

~~ırnatnsllıı s~ewn ııu·oırrı 11\lllalldırna~aır

i\nakina

yapımeılan tarafından

bu

motora .. bir stator

içindc-~

iki motor ..

ismi

vorilmiştir.

Stator

yapısı

yino dönor

alan

makinalarınin aynısıdır.

l..evha

paketind(·~n oluşan

statorda dönor alan

sargısı

bulunur. Bu makinalan

diğ(1r

makinalarsan

ayıran

tOm özelliklor rotorundan

g(·}lm(~kh~dir (Aid(~mir,

197'7).

Hotorda rootorun

k(·:ndiliğind(~n

yol

almasmı sağlayacak

yol vermo

kaf(·)Si

bulunur.

Hoton~a ayrıea

daimi

mıknatıslar

ve kaçak

akı

oluklan

yer

çalışroasını sağlarlar.

Kaçak

akı

oluklan

iS(·~

stator

alanlarına yayılma

yolu

olarak

gön·~v

yaparlar

V(·) böyk}C(·~ mıknatıslan

bu

alanların mıknatıslanmayı

giderici etkisinden korurlar. Kaçak

akı oluklarının

makina

davranışı

UZf:lrindeki

etkisi büyUktür.

~mı

ya rnagnotik olmayan mal:l.(·lm(·ld(·)n

yapılır

ya da rotor ile

mil

arasına magn(·~tik

(J(·lçirgenligi

kötU olan bir tabaka

y(·;rl(·lştirilir.

11 .. 3 .. Sen

lkroını

ll

aıru

arn

ıı::~ii

ll

e

ı.

ii

Ikil ii A$;

eıru lkır«)n ~\111

o·h)lr'

SHnkronlanan

as(·~nkron

motor,

bil(~zikli

as(·)nkron motorta Sf:)nkron

motorun bir

biri(·}Şimidir. Böyk~likl(·l

as(·;nkron motorun Ustun

kalkış

özHIIiklf:;ri ile

senkron motorun yUks(·;k

V(·~rinı V(·~

güç

katsayısının dUZ(~Itilm(·lsi

gibi

sUn~kli

çalışrna

ÖZ(·}IIikl(·;ri bir araya

g(·;tirilmiştir. Birl(·;ştiril(·ln h(~r

iki motorun mahsurlan

iS(·l, motorun

yapısında d(·~ğişiklikl(·;r

yaparak (·ln aza

indirilm(·;y~; çallşıllr. Yapı

olarak bik;zikli

a~:a~nkrmı

rnal<inaya

bonz(·;r. J.\neak, rotor

sargıtarı g(·;neld(~

biiHzikli as(·:mkron motordan

·farklıdır (im(·~ryUz V(~

Çetin, 1991 ). S(·lnkronlanan

asHnkron motor, rotor

d(~Vn)sifu) bağlanan

yol verm(·)

din)nÇI(~ri

UzHrinden

as(·)nkron olarak yol

alır.

Makina

smıkrnn hız yakınlarmda çalışırk~)n

rotor

sarg

ı sına doğru

gorilim uygulayara k motor

S(~nkronlanır.

Senkronlama

sün)sincH yuvarlak rotorlu sonkron makina için

geliştirilen i·fad(~l(·)r g(~Çerlidir

(Cottan,

1925).

Öz(·ll

tasarlanmamış,

bil(·;zikli as(·;nkron motorun rotor

sargısında

bağlantı d(·)ğişikliği yapılarak Hld~;

(·ldiiHn sHnkronlanan

as~;nkron motorların

st:)nkron d(·)Vrilm(·) monu)ntl(·)ri

kOçUk

V(·)

yUklema

aralığı smırhdır. Uyartım

için

rotorun

doğru

aktm

boslnmesi,

tlHI1HIIikl(·) yOk

akımına bağli

köprU

doğrultuculu

dHvn~lerlo salanır.

().zJ-:;1

tas~ulanan S(·~nl<ronlanan bii~)Zikli

as(·)nkron motorun

1()

Dani(·}lson

1

un S(·)nkron

~;alışrna

için

kullandığı Ş~)kil

1.1

1

d.:)ki rotor

sargı

bağlantısı

hala

yaygın

olarak

kullanılrnaktadır.

imHryU:z. ve Çetin ('199'1 ), sHnkronlanan asf)nkron motorun senkron

çalişma

ÖZ.(·)IIiklerinin

iyileştirilm(·}Si

için

Ş(·)kil

1.2

1

dHki rotor

bağlantısını

dUşUnmOştür.

Hotor

sargısı

yol

alırk(·)n

gUcUn

artması

için

yldız. bağlamr,

sHnkron

çalışmada

isH, rotor ·faz

sargıları

birbirine seri

bağlanarak

tek ·fazh

uyarma

sargısı

(·)Id(·)

edilrniştir.

BöyiHiikl«·) S(·)nkronlanan bilezikli asenkron

motorun

uyartımı,

S(·}nkron makinada

olduğu

gibi h)k

'fazlı

bir

yapıya

dönUştUrOlUr

ve uyarma sarg

ıs

m

ın (·}tkinliği arttırıhr. Hotqtın V(·~ya uyartım ın

magn(·}tomotor kuVV(·)t

dağ ılı

m

ı

daha kuvv(·)tlenir. H otor

akım ı aynı uyartım

için

daha kUçük; gHrilimini daha bOyUk S(·}Çilir. BUyük gerilimli küçük

doğru akımın

sa{ılanması dahkolaydır. N(·)f:iC(·)d(~ uyartım

gücU art m

ı ştır.

ÇOnki

motor daha

V(·}rirnli

kullanılmış olacaktır. Ba~1lantınm kullamlması

için rotorda mekanik ve

(:~IHktriksel d(·}ğişiklikl(·)r yapılmalidır.

Hotorun

yiidız noktası

sökOiüp

sad~~C(·)

iki

sarg

ının

biror ucu

birloştirilir.

Sonuçta rotorun

mililu~ b(·)Ş ad(~t bilezik-fırça

y(·)rl(·~ştirm(·)k g~)n~k(·)Cf)ktir.

Bundan sonra

boş

uç, kontaktörl(·)r

yardımıyla

önce

yıldıza

görH, ilk iki biiHzik

k(·:ndi

arasında di{jc-~r

Uç bilezik

kr~ndi arasında kısa

d(·)VrH

(büyUk

yUk

vHya ataiHt momHnti

altında

dirençl(·)r

Uzerind(:~n)

, sonra seri

bağlantıya

gön) dört hiiHzik ..

:fırça yardımıyla

(iki

sargının biri(·)Ştirilmiş

ortak ucu

boşta)

makina

S(·)nkronlanaeak1ır (ŞHkil1.3

a,b).

11

L1+-

Lt-(b)

Ş(·}kil

1.3

J{otor sarg

ı ları

n

m

bilezikler yoluyla seri

bağlantlSI

a)

Kalkış

antndaki

şekli

b)

SOn~kli

durumda seri ba{;jlantt

şekli

S(·lnkronlanan bil(·)zikli

as(·~nkron

motorda, senkron

çalişma

için

kltllanılabiiHC~)k diğ(·lr

rotor sarg

ı bağlantıları Ş~lkil

1.4 •

de

V(~rilmiştir

(Brosan

ve

H

aydl~n,

1966).

D~)öişik

rotor sarg1

bağlantılannın

tumonda yol alma

anında

rotor

sarg tl

an

Oç

·fazi

ı Vl~

simetrik olup. motorun

go

co.

yOk

ve toplam atafetine

gön~

ya rotor

sargısına bağlanan

yol verml·)

din~nçl(·lri

Uzerind(·ln

V(·Jya

doğrudan

m oto

ra yol V(·)rilir.

/\yrıca bazı bağlanti Ç(·lşidl(·)rinde

ise rotor bir faz

sargtsı boşda

bıraktimayıp

k(·)ndi

UzJ~rindf;n kısa

d(·)Vre edil(·)nlk

amortisman gön)vini

12

r - - - 4

+

+

.__

_

__...-(a)

(b)

+

(c)

(d)

Ş(·~kil1.4. S~~nkron Çalişma

Için

Kullanılabil(·~c~~k Diğ(~r

Hotor Sarg1s1

Bağlanti

Ş(·~ l<ill~~rind(~n

örnekler

(a) Bir faz sarg1s1

açık d(·~vn~

(c) Çi'ft

yıldız

(b)

Çift ''

sarg 111

13

II::~ÖII....ÜII\11

2

sm:~INIKIRON

VII:E

ASıı::::INKIF~ON

ÇAt ..

IŞ~\IliA SÜI:~E:.KLi

[)lJRUM

11\n O ID

ıı:::.ıı..

..

t..

ın::: ~:~jj

Bu bölüm

dr:~ bilin(·~n (·~Şdl·~ğer d(·~Vn)

Vf:)

d(·)nkl(·ıml(~rden

yola

çı kılarak

tf:~orik

VH

den(·)YS(·~I

sonuçlarm

karşılaştınlması yapılacaktır. Yapılan den(~yler

V(·~ alınan

ölçUml(·)r

V(·~

bunlara dayanarak

yapılan

h(·)Saplamalar, bir asenkron

vr:) bir d(·) S(·)nkron

çalışma durumlarında

ayn ayn olarak

yapılmıştır.

Buna göre

h~)r

iki durumun mod()ll(·)ri ayn

ayrı

kurulup

inc(~l(·)nec(·)k.tir.

2/t

Asıeıro ıım·oırn Çallıışırrnıa Sti.üır\elldll l:)ll.llınuıırırrı ~VIIod~~ıı

J.\senkron

rnakinanın

bilinen tam

(·)Şd(·)ğ(·)r d(·)Vn~si

el(·)

alınacaktır (Şekil

2.1).

Bazı

halk)rd(·) orta kol sola

alınarak

veya

d(·~mir kayıplannı hımsil

(·)den

din~nç

ihmal

r:~den~k yaklaşımlar yapılabilmek.t(·~dir.

~s:

H.u

Xıı

x 2

nı

Şt:)kil

2.1.

J.\s(·~nkron ~nakina

Tam

Eşd(·){jer

Devn)si

1-s

ı

Bu d(·lVr<·)

elmanlarının bulunması

için

bazı

testl()r g(·)rekmektedir. Test

sonuçlanndan

elomanların h(~saplanması il(·)

as(·)nkron

makinanın sUn~kli

14

!t

1 .. 1"

Statoır ~liıreırnci Test~

Bir ohmmetre

yardımıyla doğru akım şartlannda

stator direnci ölçOIOr.

AltemaUf

akım şartlarında

V(·)

çalışma sıcaklığında bakır kayıplarına

sebeb

olan etkin

din~nç ölçOI(·~n d(·)ğerden

daha bOyUktOr. c;,enellikle

bu

1.1

ile

1.4

arasında

bir

katsayıyla

ölçUit:)n

d(·)ğ(·)rin çarpımına eşit olmaktadır. Bazı

kaynaklardaysa

doğrudan

ölçOlan

değer alınabilmektedir. Makinanın kısa

d(·)vre

dent:)yind(~n

h(·)men sonra

ölçOm

yapılırsasıcaklığın ·farkı

hesaba

alınabilir.

2 .. 1 .. 2 ..

W:~oşda Ça~nşırrrna ~:)ewney~

Makinanın

milinde mekanik bir yOk olmadan, nominal gerilim

altında

çaliştırıiması dır.

J.\s(·lnkron

makinanın karakterin(~

göre yUksiz durumda kayma

düşük olacaktır. Eşdt~ğf:r

d(·)Vred(·)n

görüleceği

gibi mekanik yUkU temsil eden

direnç veya rotor

(·)mpedansı

çok

büyOyeceğind()n

rotor

çok

akımı

.

azalacaktır.

Bu

akım

is(·} dönme

kayıpianna karşılik

gelen momenti

Un~tecek:tir. ~n(·)ydana

gf:}len

kayıplarm

Vf:)ya çekilen akti'f gOcUn,

bir

trans'formatördeki gibi,

çoğunluğu

demir

kayıplarından oluşur. Ayrıca hıza

bağımlı

olan sUrtUnme

kayıplan

da

dahil olup demir

kayıplarıyla

beraber sabit

kayıplar

olarak

alınır.

Bu durumdarotor

tara-fı

ihmal (·)dilip

(·)Şde{)er

devrenin sadece orta kolu

g<Sz OnUn(·)

alinır.

ÖlçUI(·)n akti'f

gUçh~n

stator

bakır kayıpları çıkanlarak

kalan

kısım

sabit

kayıplar

olarak ..

Hı::e" d(·~mir

direnci ile temsil

(~dilir.

Çekilen

akımın

iki

bil(·~şen(·~ ayrıhnasıyla yaklaşık

olarak

"Xm"

değeri

de bulunur.

P

₀ :::::

3

*

1

₀

2

.*

H1

+

3

·k (

Vn2

1

HFe )

(2.1)

15

2.1 . 3.

Kı

sa

D(·)Vn~ ()(~nHyi

_;.-

~nakinanm

mili tosbit (·)diiHrek, statora nominal

akımı akıtacak

kadar

bir gerilim tatbik edilir.

~nakina,

hava

arall~ı

olan bir trans·formatör gibi

çalişır.

Kayma, s:::::1

olduğuı:ıdan m~)kanik

yOkO temsil ed("" din)nç de

kısa

d(·}Vft:)

olduğundan

rotor

akım 1

büyOyecektir.

(3~)rilim

ayarlanarak bu

akım

nominal

d~:ğ(·)rdH sınırlanır.

(~(~rilimin dUşm(·)siyl(~ d~Jmir kayıpları düşer.

Hotor

(·)mpedansı

da çok

küçük

kaldığından v_(·)

dönm(·)

kayıpları

da

olmadığından eşde~er

devredeki

orta

kol ihmal

(~dilir.

Ç(·)kii(·Jn akti'f güç V(·)ya

oluşan kayıplar, bakır kayıpları;

stator

din~nci V(·) dönüştUrOlmUş

rotor din)ncind(·)

oluşan kayıplar

olarak

alınır.

Kısa d(·)Vn~ (~ffip(·)dansından

toplam nJaktans bulunursa, stator ve rotor kaçak

H)akt~nsları (:~şit

alinarak buradan

yaklaşık değHrl(·)ri

Ç(·}kilebilir.

pk

:~::

3

·k (

H-1

+

H2 )

·k

1n2

lk::::: \/k/In, (X1

+

X2 }::::( Zk2 - (H1

+ f:t2 )2 ) 112 ,

Xf=X2

2 .. 11

M~t ll·«esapllaırınıallaır vıe ıı:lllllgllsayaır !f»w·ogıraırrnıu

Eşdeğ(~r

d(·)Vrey(·) dayanarak

aşağidaki ·formull(~r V(~rilebilir.

1:2.f.i)

...

:ıı:~

llır

... -... _, .. ____ ,. ... ,_ .. ,

... ,,_,,,, .. ,, __ ... --···-.... -... __ ,_,

') .. .t. ( ]:l ,.

/t• ...

*rv;ı· ~·)

*(

1/·l:ı T'

J·lv· )

•• r • • \.]. .~

J

.ll •.

.1.

..

\.:ı:.•e

...

..1'-..ın

(l.t:i.)

(2.3.)

(2.4.)

(2.7.)

(2.8.)

16

~,el

:::::

3

*

\1

s

·k

Co s

(2.9.)

\1 eri m:;::

pm ek/ pel

(2.10.)

Bir basic

programı as(~nkron

makinamn

sun~kli

durum

performansını

bHiirleyen

(2.~)-

1 O)

denklt:~mlt~rini d(·~ğişik

kayma

d.:}ğorl(~ri

için çözer.

2 .. 2.. Sewn

~[w·own Ça~ıışırrrııa

Sü

ır\e ~du

OlUI

ınuı ırrnı IMode~~

Yuvarlak kutuplu S(·}nkron makina

eşdeöf'r

devresi bu durumda ele

alinacaktır (Ş(·,kil

2.2.). Bu

d(·~vn,nin

t'lde

edilm(~Si

için. öne(·}

trans·formauır

(·~Şdf}~(~ri d(·lvn~

kurulur. Sonra, uyarma

akımının

endOvi

(·~Şd(·~~erinin akım

kaynağı Ş(·~klind(·) mıknatıslanma n)aktansına

paralfJI olarak

gösterildiği

d(·~vn,ye

g(·,çilir. Bu d(·)Vreden

d(·)

(·)ndUvi din,nci kaçak reaktans ve

mıknatıslanma n'aktansuıın toplamı

olan

s~'nkron emıx·,dansdan V(·}

endOklen(;~n g(·)rilimd(·~n oluşan

d(·)Vn:ye g(·lçilir. Bu hal d(·)Vrenin (·)n sadt:' Vf'

Q(·)n(~l

hali olur.

Ra :~i.:t::::FR~ ·ıtj~r.t

"'· ·r;o..····[--==] ..

·mllmllt-·--T

f.

V

]

..,

•• •1 ;i}) .. ~

ıl

=

--·--··-a

Zs

U'NUUiaiUium&UtıUUUIUUUUttuUIUU:IUUIIIUIWIUIIUUIUUtnatUt»lllntflttiUUUUUUWIIUU

Ş(·)

kil

2. 2. S(·}n kron Ma ki na

Eşdeğer Devn~si

Bu

d(·}VrHd€·}, S(·}nkron Hm p(·)dans

bileŞf!nl(·)ri dc~vre

parametreleri olup

d~)ğHrh:~rinin b(~liriHnmesi

için

yapılacak d~}n(·)yl~'rin

ismi as(·}nkron makina için

yapılan

den(·}yf(·}rlt)

aynıdır.

Fakat

gerç(~kte

sadocf' stator din:}ncinin test

2 ..

~t ·~ ıı:lcşda Çallıışwrnıa (A~iH

ll'

ll:)evır\e)

Oewoeyll

Makina,

s~)nkron hızda

döndUrOlUrken uyarma

akımı if(~

ondOvi

açık

devn} geriliminin

degişimini V~lrir

(

Şekil

2.3.b).

Şekild(~ "occııkısaltması

17

ölçUI(·~bilirs.:~ boşda çalişma kayıplan

veya sabit

kayıplar

bulunabilir.

Hız

ve

buna

bağli

dönme

kayıplan

sabit

ik~~n

demir

kayıplan açık

devre geriliminin

parabolik fonsiyonudur.

Uyartımsız

durumda iso sad(·)Ce dönmf)

kayıplan

meydana

g~)lir.

Bu

kayıplar,

nominal gerilimin

Uretildiği

zamadaki

kayıplardan

çıkarılırsa

demir

kayıpları

bulunur. (Fitzgerald, 1983).

r,

ICC ~

b

s

---

.,

~

o'

(a)

Şekil

2.3. (a)

Kısa d~~vre

d(·)neyi

ba{:llantısı,

(b)

J.\çık d~)Vf(-) V(·) kısa

devre

karak:h)ristikf(~ri

2 .. 2 .. 2 ..

IKıısa ıı:~ıevırıe ll)ıeırn~y~

Bir

g~)neratör

olarak,

S(~nkron hızda

tahrik «·njilf)n bir S(·lnkron

makinanın

endOvi

uçları

uygun am

p«·)rm(·)İflo)l(~r

Uz.erinden

kısa d(·)Vn~

fJdilir

(Ş(·)

kil 2.3.a).

Uyarma

akımı,

(·)ndOvi

akımı

<·)mniy(·)tli olan «·ln bOyUk

değerini (yaklaşık

nominal

akımın

iki misli) ahneaya kadar

artırılırsa

(·)ndUvi

akımının

uyarma

akımına karşı değişimi

çizilir. Bu

bağ ıntıya kısa

devre karakteristi{)i denir

18

S(·)nkron

n~aktans (·~ndUvi dinnıc:ine

gönl çok bUyUk

oldu~undan

endllvi

ak1m1 uç

g~~rilirrıini

(90

dfJH)COY(·)

yakin) geriden takib ed(·)r.

Dolayıstyla

endUvi

n)aksiyon magn(·)tomotor kuvvHt

dalgası,

uyarma kutup (·)kseni

il(·)

hemfjn

h(·)m(·)n aym

eksond~l

vo

uyarmanınkin(·)

ztt y(iniUdUr. Hava arah§t gerilimi

V(~ya

endüvi din)nei V(·) kaçak n·)aktans Uzerindeki g(·)rilinl

dUşUmU, bileşke

magn(·)tomotor kuVV(·)t taraftndan Un)tilir.

Bu durumda makina

doymamiş

durumda

çalişır.

Bu yUz.den endUvi

kısa

d(·)Vr(·)

akımı

nominal

dHğ(·lrinin

üst

kisimiarında

da uayrma

akımi

ile

doğru

orantılidir

(Fitzgorald,

1983).

2 .. 2 .. 3 ..

S~ırn lloroırn ~:~ırrrııp~«taırnsııırn H:hıı~tuıH'owrnıasn

Doymuş V(·) doymamış

S(·)nkron (·lnlpedans

d(·lğ~ırl~)ri

aç1k ve ktsa devre

dHn(·)yl(·)rinin sonuçlarmdan bulunabilir.

Doymamış

durum için

açık

devre

karakt(·)ristiğinin

ilk

doğrusal kısmına h~ğ(·)t

çizilir. Bu

tr-~ğr-Jtin

nominal

g(~rilime

karşı gHidiği

uyarma

akımı

osas

al1nır.

Nominal

g(~rilimin,

bu uyarma ak1m1na

karşi g(·)l~)n kısa

d(·)Vrf,

akımma

oranlanmas1yla senkron empedans

doymamış

durum için bulunur.

Ş(·)kil

2..3.b. d(·) bu

d(·)ğer

"OaJo•

bu

olur. Dikkat

fHiilirs(·) g(·)rilim

d(·)ğ(·~ri

karakteristikten

d(·lğil

hava

aralıği doğrusundan almır.

ÇUnki

kısa

d(·)Vn)

don(·)yind~) doymamış

durumda

çaltşıhr.

(2.11.)

Nominal

çalişma şartları

gen(·)l olarak doyumsu bölgede

gerçekleşir.

Dolayısıyla çoğu

zaman

doymamış

duruma gön)

S(~nkron

empedans

alınabilmHkh}dir.

Fakat f)ndUvi

akımi

kapasiti'f

d(·)ğerli olmasıyla

veya

aş1n

uyartım sHb(~biyl.:)

(:)fldüvi n)aksiyonu magnotomotor kuwet

dağılimı

uyarmay1

d(·)Sh~kl(·~rS(·)

makina

doyurna

gin)r V(·) bu durumda

doymamış

senkron

19

Doymuş S(·~nkron n~aktansnı b(·~lirlenmesind(·l

de

açık

devre ve

kısa

d<~vn·~ eğrih:~ri kullanılabilmekh}dir.

Bunun için nominal

g~~rilimi

Un·)ten uyarma

akımı (·}Sas alınır

V<·)

bu

akımın akıttığı kısa

d(·lVH-)

akımı kullanılir. ~nagnf)tik

.

doymanın

(·)tkil(·)rini

iç~}rHn

bu

yaklaşım,

·fazla hassasiyet

isb)nmf,diği

zaman

doğru

sonuçlar V(·}rm(·lkt(·}dir. Bu bUyüklükler

Şflkil

2.4. • te görOimt:lkt<·ldir.

Z

_{5 :::::}

Vn /1

_{3 '}

;;:::\fn

1

O'c

(2.12.)

oc c

I'

c

o.-!

~~ it'~ G

'.5

~

~

c=

~\.U ~---~---~

o'

o

t'

'lA

y=t r

ll"'r

f\

k.1

m

t

Ş<·)

kil 2.4.

Doymuş

S<·}nkron

H~)aktans

Için

J.\çık

ve

~ısa

Devre

Eğril<·~rinin lnc~)lenm(·)Si

2 .. 2 .. 4 ..

~·«ıesaı~ııaırrnıallaır '~ıe ıı:~llllglisayaır ıı:~ıro~ıraırırrııı

s~}nkron

makina

<·lşd.;}ğ(·}r

d<·}Vf(·)sin<·)

bakıldığında,

yukanda

açıklandığı

Şf,kild(~

sHnkron

~~mp(·ldans

bulunduktan sonra dHnklemde bilinmesi

g(~reken

· sad(·}C(·} ..

E..

doğ(~ridir. Endükl~ln(~n

gerilim bilinirse, yOk

açısının değişik

d(·~ğ(·)rl(·)rin(·~

gön),

(·~ndUvi akımt V<·) açısı

bulunabilir.

Sabit

uyartım altında

makinanın

yUkk:nmHsi

il(·~

"E ..

d~)ğ(·~ri boşda çalişma d(·)ğerind(·~n

·fazla

farklı

olmaz. EndOvi

n~aksiyonu g(·lrHğince

kapasitif durumda

E

artar, fakat

doymadan dolayi bu

dHğHr

fazla

yüksolm~~ kayd(·~d~)m(~Z.

Sabit uyart1m iiH

çallştrkf~n,

uyarma

akımi

öylo tasarlan1r

ki

birim

gUç

20

E • yi ·fazla

dHğiştirm(·~z, sad(·~CH aşırı yüklerd(~

indUk:Uf davranarak E • nin

d(~ğori azalır.

Bu

durumun

g(~tin~c(~ği

hata

rahatlıkla

göz

<inOn~) alınabilir.

Fakat

bu

hataya endUvi din}ndnin

V(·~ mıknatıslanma reaktansımn değişimi

de ilave

(·~dilirse,

hata

bUyUr.l·-h·~saplamalarda

kapasiti'f durumlarda

doymuş

senkron

n-~aktans alınmış; açı azalınca

nominal

d(·~ğ~)r

civartannda

doymamış S(~nkron

H}aktans

alınmıştır.

Bu

yaklaşımlarla yapılan h~}sap sonuçlarıyla· deneys(~l

sonuçlar

karşılaştırlacaktır.

J.\yrıca, dönüştUrm(·) oranı

bilinmHk

şartıyla b~)t1Z(·)ri şartlar altında

endUvi

n~aksiyonu

Htkisi h(·)saba

alınabilir.

\1\lilliamson

(1980),

seri

uyartırnit

sHnkronlanan

bik~ı.ikli

asHnkron mak.inada yUk

akımıyla

uyarma

akımının

b(·~rabf~r dH(jişimi fa~tn)biyh·~ böyl(·~

bir

rnod<·~ll(·~m(·)yi yapmıştır.

Bu

mod~)ldt:l

uyarma

al<ımının

stator

HşdnğHri, d(inUştürm(·) oranına

gönl hesaplanarak

(·~ndüvi akımıyla biiHşkesind(~n rnıknatıslanma akımı bulunrnuştur.

Bu

akıma

gön·)

E hosaplanarak

df~nkh·}miHr çözülmUştUr.

Bu

işl(~mlfJri

yapmak için,

(·}ndüvi

akımı n~HI

kabul

Hdilmiştir.

Uyarma

akımının

stator

(·~Şd(~ğf~ri

reel ve

imajin(·~r kısımlarına ayrılır. H(·~(·~l kısımlar

toplanarak

bil(·}şke mıknatıslanma

akımı bulunmaktadır (Şf~kil

2.5.).

/\çık

devre denHy sonuçlanndan

v~~rilerldı:~n

E::::'f(lf) polinomu,

g(~n(·~lliklf:}

"Hn

kUçü~<

kan}l(·}r ..

yönh~miyll~ V(·~va doğrudan

bir

hazır yazıhimdan

bulunur .

. BöyiHco

bulun~u'ı mıknatıslanma akımı h:~krar

rotora

dönUştUrUI~}H}k

E

d(·}ğ(~ri

bulunur.

Mıkntıslanma akımından

90

d(·~n~C(·)

ih::}ridl:} olan E gHrilimi

d(~ (Ş(~kil

2.5.)

nH~I

ve ima,iin(·}r

kısımlarına

aynllr.

Endüvi

akımmın b(:~lli düğHriHri

için, uyarma

akımının

stator

(·~Şd(·)ğeriyle

21

düştimleri toplamı

sabit uç

f~l~rilimini

verinee

ib~rasyon

sonuçlamr. Buradan

kolayca yUk

ar;ısı, akım, moml·~nt V(·~

gUç gra'fiki(·Jri

çıkarılabilir.

Şl·}kil

2.5. Seri

Uyartırnil S(·~nkronlanmış

J.\s(·)nkron

~notorun Faz<ır Diyağramı

Bu

çalişmada yapılan

hf}Saplamalarda ise

eşdf~ğer

d(·)Vrenin tem(·)l

'formOU.ind(~n

yola

çı kılmıştır.

Bu ·formUI H)(·)l

V(·) ima.iin~)r

olarak

;~

·

.~ ayrılir.

EndUvi

akımı

V(·)

açısı

iki tan(·)

bilinm(·)Yf~n

olup, iki

tan~)

dnklr ·

~·)lde (~dilir.

Sabit

uyartırn

için E

dHğori boşda çalışma değ(·)ri

olarak

?:·

ınştır.

EndOVi

akımının

·fazla kapasiUf

olduğu

halde

doymuş

senkron n)akr,=-.•

i~; diğer halll~rde

doymamış

Sl·)nkron n:aktans h(:saba

alınmıştır. Bağımsız değişk(·)n

olarak yUk

,.

22

bulunur.

~nom<·}nt

V(·} güç buradan kolayca

h(·)saplanır.

Sabit

kayıplar

V(·)ya

boşda çalışma kayıplan yaklaşık

50 watt

alınmıştır.

Uyarma

d(~VrHsi kaybı

is(~;g(·)rilim

14.5\/,

akım

3.51.\.

sabitk(~n

50

watt •

dır.

Yapılan d(~nf:~yiHrin Ş(·~ması f:)kt(·) V(·)rilmiştir.

Den(·}ydf, magnetik tozlu

'fn-)n

makinası

V(·) takogonHr;atorl(·)

uyarılan

kontrollu

mom(·)nt"hız

ölçUm birimi

kullanılmıştır.

Yük

açısının

ölçümü

için ise motor milin(·) bir tel

ba~lanarak,

arkasında,

sabit,

açı taksimatlı l~:)vha konmuştur.

50

H~}rtz·t~

kilitli bir

stroboskop

vasıtasıyla

h)lin sapma

açısı ()lçUimUşdUr.

2 .. 3 ..

Soırntuı~;

Tf:orik

kısımlarda

bahs(·)dil(·)n hatalar V(·) ölçUml(·)rd(·)n gelen hatalana

bHraber bahs(·)dil(·)n özellikl(·)r

gösterilmiştir.

Uyarma df,vresi

kayıplarıyla

b(·)rab(·)r

S(~nkron makinanın

V(·)rimi as(·)nkron

makinanınkine yaklaşmıştır. c:ıuç

'faktörü yönOyla senkron

makinanın

daha iyi

olduğu görülmUştUr. YUklen(~bilme

kapasitesi yönüyk) asHnkron

makinanın UstUniUğO isbatlanmıştır.

Ek'b)

Vf:}rilen as(·)nkron motorun rotor diH)ncinin

df:}ğişimiyl(~ kalkış

akım ı

n

ı

n

düş

m

(·)s

iyi

e

b(·~

ra

b(~r

m om

~~ntinin

yO kselm esi

g

üsterilmiştir.

SHnlıcron çalişmada V(·~rimin

daha

yOkst:~k olması is(~

akim

1n

mom(·}ntl~~

değişimind(·}n görOI~~bilir.Senkron

makina

aynı akım d~~ğ(·}rl(·~rinde

daha bUyUk

23

2

ı

4

---~

:

---~

:

---:

---

. .

---

~

:

-:~

.

ı.

9

···.--··--·--···----··-···--·--·--··~·-·-···-····-···-···~---···--·-····

....

,---··-···~---···-···--···--···-··-·---··-:

: :

~

""~~

: . : : .

.

.

:

:

:

:

~

'~

i

1.3 ...

!···ı···;-.\···-~

! i \

o. s

·-···-·-··---·--·--···-···f·-·-···-···-···-···-····-···r···-···-···f···\···

.

.

: :

.

.

.

.

. .

.

.

0.3

L---..1---l---'---._.,.;:,ı

15.0

386.2

( a)

75?.5

Devir

sayısı

1128.7

Ş<-:kil

2.6.

l\s<-~nkron Çahşrnada D(·~vir Sayısma Karşı

(a)

1\kım,

(b)

~nom(-~nt

Eürileri

1500.0

4.0~---~~---~--~--~~~---, . ·

~

~·

..---

:

:.

.

:

3.

o

-···---~~~.-ı':'"

...

i····---··---·----·-·----··-···i····: ... [··· ···-··

_.---

:·

:

: : . . . . . . : :

.

. : :

...

c:

OJ

2.0

... ~ ... -~-... -... -~·-

.

... ----~ . ... .. : :

t

.

. : :

o

ı:

. . . . . .

.

.

1.

o ...

~

...

:--·-····---···--····-···--··-~---··----····----····---·--

.... .

.

.

: :

.

.

0.0 ,___ _ _ _ _

_ t _ _ _ _ _ _ _ ....J.-_ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ _ _ .

15,

Q

336

ı

2

?57

ı5

1128a?

1500, O

~)

Devir

sayısı

24

1429.1

r--====::::::::=---~----~---y----ı

~---.

.

ı

os

ı.

6

--···:···f···~···----

··-·-··----···r··-···-·-···-···-··-·--···--·----::ı

(J

=:l

fS1

735.1

u'l·

.

. ---ı--- ---~---;---

---ıJIIII

!...

ıpııt

eı

388.6 ···; ...

L

...

···-:

1

1

42.1

L _ _ _ _ _ _i.._ _ _ _ _ _

1__j_51-.5---112...1-8-.1----1_...500.0

15.0

386.2

Devir

sayısı

Ş(·~kil2.'/.

!\senkron

Çalışmada D(·~vir Sayısına Karşı (~iriş (~UcU Eğrisi

4.0

3.

o ···•···;;;/: ... , ... :-···· .

:~

: :

.,

L:

(U

2.0

...

~---···

A

...

:

,

...

:

,

... .

r

o

ı:

~

~

~

1.0 ... / ... , ... ..

/

:

:

-

:

. 1

A

!

1

ı

o. o

0.3

0.8

1.3

akıM

<Is>

Şnl<il 2.B.J.\sm·ıkron Çalışmada /\kırr1

il;;:} MomHntin

Değişimi

:::1

r..

:o

+ı'

25

0.8 - - - . . . , . - - :

~--_...-:::::=:===----r---===:::::----ı---,

/r

/ .

0.6

---ı---r---~---­

·~

o.

4 --- ---·---... -... ---

---+---;---

---J

... ; ... .

o. o

L::::::::::__ _ _ _

....i_._ _ _ _ _

22...i...6.-2

----3--L39-.2----4~52.3

0.0

113.1

çıkış_göcü

_<W>

Ş(~kil

2.9. J.\snnkron

Çalışnlada Çıkış (3ücUyl(·~ \f(·~rimin D(·~ğişimi

o.

9

ı----=--====!.

======;::!.

===::::::::===--~---.ıı::~-.

o

ı

8

···-~·-···f···~···~·-··· ···~

i

1

1

.

.

.

---4---4---

-4---0.2

.

.

;

15.0

_386.2

_?57.5

hız

ŞHkil

2.1 O.

1\S(·~nkron Çahşrnada C~üç

FldörünOn

D(·~{jişimi

26

. ..-...

--~,

;,..--

X

... ~: _/

....

/

:

/...-

X :

: . / :

,., 2.6 ··· ···'···

···•··7~(·

... , ... .

t

;

... /'\

,/~-~

i 1 . / "

l ,/'\ :

~

3

_{1. 9 ··· ... ···;/(;·; . .}

_.~

_{.... ': ... , ... , ... .}

_Ll : /

A

:

:

..

/

.

.

c

//:

~

j

ııı

_./ \':

:

ı:

_/'

/

k

o

//

:

:

ı:

1

o ...

'l/. ... , ... ~---·---·--··--··---·--·-~---··----··--····---·---··· ı ./ : :

ı

//x

i

/

:

/ :

1

./

/ / / 0.1~'---~---~---~---~

4.

o

23

ı

o

42

ı

o

61.

o

80

ı

o

lb)

Delta

(yük

a~ısı)

Şekil

2.11. S(·}nkron

Çalışnıada

YUk

Açısına Karşı

(a)

Akım,

(b)

Moment

Egril(·~ri 1.0~---~---~---~---_-/~/

/

•

•

:./X

o .s

L. ... ~---· ...

---·r···-···---.. --..

·---~;f;--"---···---·--··--···---··

// :

X

.

, /.-X

~

'

:

:

/v/

:

; 0.7

···f···;>·'\···:···;~;r·-·1

... , ... .

:

/ \

/(:

.

.

;'

t //

:

:

= / . . /

X

~

:

:

. / .

0.5

··--··---·-···~·/:~/·~:~---·--·----·--···--····-·-··-·-·--···;

...

~

... _

/ .

X

,-/

:

... ' / / ,~/~ __ _,...,./· _,..._,.../···/"·· 0.3~---~---~---~---~

4ı0

23.0

42.0

61.0

so.o

21

0.8 ···

··y;····-~···-~--~···!--···

"2

ı

i

1

:0

_...

~

~

:

.

: ~

0.6 ________________

---·---·---~---

.. ---..

·---0 o.4 --····

···-·-···-···-···-i--·---·---····--·-····--·-···-·--f---·-···---·---r·----····---·-···---!

!

i

0

·\L.o _____

2

_i..

3

.-

0

---42...__.o _____

6__,ı_.o

_____

ao.o

~l

Delta (yük

a~ısı>

ŞHkil

2.12. S(·}nkron

Çalışmada

Yük

1\çısma Karşı

(a)

(~iriş (~Uc;U

,

(b)

(~Uç

Fa ktörU

Eğri

si

619.5

.---,---r---:---=:::::=ı

4?1.2

···-~---···--···~·---···

... X ...

~---···

.

:

:

~

/

u

322.

s

···-+··;/·-··x···-+···f···--·d

/

•

:

/·

:

:

/X~

~

~

/ / / . . ~ :

....

/ : :

.: 114.5 ...

,.t!'.. ...

L

...

~

...

~---···--y

:

:

:

/

:

~

;

/

•

i

ı

26.2 /

.

.

4.

o

23

1

o

42

B

o

6L

o

...

ı:

OJ

ı=

O.

t

28

0.8

0.5 ···

·•···•···~···

o

•

3 ... ··· •·· ···•···---·

···d•···

o. o

o o o o ooooooooooooooOOooooooOOooOOooooooo••fooooooooooooooo•o•ooooooooooooooooooOOOOOOOO.OOooooooOoooOoo••ooOd0dddd00d0dOdo~o--0ddd0dOdd0dddddddddodOOdO : : ~

j

-o._ı16L.?

_ _ _ _ _

l....i.21-.6---25..i...9.-9 _ _ _ _ _

3...~98""-.a---ıl\'lt

r:

~1kı.:S

ctücü

(W)

Şekil

2.13.

S(·~nkron Çalışnıada Çıkış (::iUcUyl~~ \/f~rimin Dt~öişimi

2.5

···t···-···r···

···r···

.

.

: :

.

.

.

.

. . .

.

.

.

.

.

.

. .

.

. _.

.

_.

.

.

.

.

.

.

1.6

o

ı

1

l O O d O O O O O d 0 0 0 o o o

7

d O 0 o d O O 00 O O d O . O d O O O d O O O 0 0 0 O O d O O d 0 0 0 O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 d 0 d 0 d 0 , d d 0 d 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 , 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 o O o O O O O O

!

ı

-0.2

fL_ _ _ _ _ ____i_ _ _ _ _ _ _ __ı_ _ _ _ _ _ .,ı__ _ _ _ _ - . J

0,3

Q,5

Ou?

0.9

1,0

akıM

29

IKayırnall(llaır

J.\l..DEMIH., H., 1 ':JTI.

Sün~kli 1\nıknatıslarla Uyanımı ş S(·~nkron

Makinalar

Oz1~rin(·}

Bir

lnc(·}lernH ,

Doçt)ntlik

"f(·}Zi,

K.·r.

O.,

"rrabı.on.

BJ~OSl\N,

(3. S.

V(·}

H/\YDEN, J.'T.,

1966,

1\dvanc(·~d

Ek}ctrical

Po\N(·}f

and

· MachinHs, Sir lsaac Pitrnan, London

ÇETIN,

i.,

'198'7, Eloktrik

~/loHiriHri 1.Kısım,

Fatih

Yayınt:}Vi,

Istanbul.

Fl"l"Z.<:~EHAl..D,

J.\.

E.,

KIN(~Sl..E'f

C.

Jr.,

UMANS, S., '1983,

~ne

<3raw Hill,

El.:~ctric

Machin(·}ry.

1

M ERYÜ.l, M.

,ve

ÇE"l"l

N,

1.,

'1991.

Senkronlanan 1\S(·}nkron Motor

lnc(~l(:~m(~si

V(·~ Kullanılabilirlik

Analizi.

Ek~k:trik ~/IUhHndisliği

4. Ulusal

Kongn~si

DEO,

izrn

ir:

·ı3

... ·t6.

ÖZDEMIH,

~n.,

1993, S(·}ri

Uyartırnil

Bir

S(·~nkron

Motorun

Tasanmına

'(ön(·}lik

Bilgisayar

Benz(·~tirn

'fönh-nni, Doktora

"f'(·~zi, Elazığ.

SJ.\I~IO(~~l..U,

K., 1994 Ek}ktrik

1\/lakinalarının ·r(~m~~ll(·~ri 2.,1.T.O.Yayınları,

lstanhul

Sl\f{IO(~t..U,

K., 1983

J.\s(·~nkron ~\,la kinalarÇağlayan Kitab(·~vi,

Istanbul

·ruBBS, S.P., 19Hn,

Superconducting Synchronous lnduction

~notor

Perfornlanc(·~.

Proe. lEE,

131:'120. .. 12·4.

\1\/ll..l..I/\M SO N

ı

/\.C., 1980

ı / \

N

e'ılv Conn~~ction

For Synchronous

M

otor

ElL-A

- :--=-=-==.,

G2

ı-ı ı 1 ı

_P8

P6

:ı;\]__

.

_lı:__

A

81

!5:-

1 1

M1

'o

jj __ ,

F~IL

M F2

G3

G-

L1 L2 L3

~ ı ı ı

03

y

l:,_

U2 V2 W2

lı

i

~

1

~ı w_ı

4=.-·

1

.

ı

-k'~\

\f..\

"'~

;\ k. \

..-..b...- '

l[CA.v~

Q..o~

Dr~c.

·

...

_i_.

o-cı-i\. 2-0_n_

2

i.

:lSA

~O

.

2..

S.Jl. .

s

1.

(,sA

_S

₁

_S..Jt

c.

2

.Og

~.

z.~

Jt.

z;.

2.

J~

t4

ıl.

1.

~JL

.

(,.

2.SbA

o .

.J?. . _{( \L •}

_So

_devte)