29
ASENKRON MOTORLARDA MOMENT 1

1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

  • Upload
    others

  • View
    12

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT1

Page 2: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

2

Moment

• Tork, Moment yada Kuvvet Momenti, bir eksen, destek noktası yada mil etrafında nesneyi

döndürmek için bir kuvvet uygulanmasıdır.

• Tıpkı kuvvette olduğu gibi, cismi döndüren itme yada çekme etkisi moment olarak

düşünülebilir.

• Matematiksel olarak dönme eğilimi gösteren manivela kolu uzunluğu ile kuvvetin çarpımı

olarak tanımlanır.

Sadece düzlemde dönmeye zorlanmış bir

sitemdeki kuvvet F ile moment M (τ), lineer

momentum p ve açısal momentum L

arasındaki ilişki

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 3: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

3

Dönen bir nesne için dönüş radyanında çevreyi kapsayan lineer uzunluk açısal hızla birlikte

yarıçapın ürünüdür.

𝑳𝒊𝒏𝒆𝒆𝒓 𝒉𝚤𝒛 = 𝒀𝒂𝒓𝚤ç𝒂𝒑. 𝑨ç𝚤𝒔𝒂𝒍 𝑯𝚤𝒛 ( 𝑽 = 𝒓.𝝎𝒓)

𝑳𝒊𝒏𝒆𝒆𝒓 𝑼𝒛𝒖𝒏𝒍𝒖𝒌 = 𝑳𝒊𝒏𝒆𝒆𝒓 𝒉𝚤𝒛. 𝒁𝒂𝒎𝒂𝒏 ( 𝒍 = 𝑽. 𝒕)𝑳𝒊𝒏𝒆𝒆𝒓 𝑼𝒛𝒖𝒏𝒍𝒖𝒌 = 𝒀𝒂𝒓𝚤ç𝒂𝒑. 𝑨ç𝚤𝒔𝒂𝒍 𝑯𝚤𝒛. 𝒁𝒂𝒎𝒂𝒏 (𝒍 = 𝒓.𝝎𝒓. 𝒕)

𝑴𝒐𝒎𝒆𝒏𝒕 = 𝑲𝒖𝒗𝒗𝒆𝒕. 𝒀𝒂𝒓𝚤ç𝒂𝒑 (𝑴 = 𝑭. 𝒓)

𝑮üç =İş

𝒁𝒂𝒎𝒂𝒏=

𝑲𝒖𝒗𝒗𝒆𝒕.𝒀𝒐𝒍

𝒁𝒂𝒎𝒂𝒏⟹ 𝑷 =

𝑭.𝒍

𝒕

𝑮üç =𝑲𝒖𝒗𝒗𝒆𝒕.𝒍𝒊𝒏𝒆𝒆𝒓 𝒖𝒛𝒖𝒏𝒍𝒖𝒌

𝒁𝒂𝒎𝒂𝒏=

𝑴𝒐𝒎𝒆𝒏𝒕

𝒀𝒂𝒓𝚤ç𝒂𝒑.(𝒀𝒂𝒓𝚤ç𝒂𝒑.𝑨ç𝚤𝒔𝒂𝒍 𝒉𝚤𝒛.𝒁𝒂𝒎𝒂𝒏)

𝒁𝒂𝒎𝒂𝒏

𝑷 =𝑭.𝒍

𝒕=

𝑴

𝒓.(𝒓.𝝎𝒓.𝒕)

𝒕= 𝑴.𝝎𝒓

𝑮üç = 𝑴𝒐𝒎𝒆𝒏𝒕. 𝑨ç𝚤𝒔𝒂𝒍 𝑯𝚤𝒛

𝑷 = 𝑴.𝝎𝒓 ⟹ 𝑴 =𝑷

𝝎𝒓𝑷 = 𝑴.

𝟐𝝅

𝟔𝟎. 𝒏𝒓 ⟹ 𝑴 =

𝑷𝟐𝝅

𝟔𝟎.𝒏𝒓

(𝑵𝒎)

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 4: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

4

Hız – Kayma Arasındaki İlişki

• Asenkron motora enerji verildiği anda rotor devri 𝒏𝒓 = 𝟎 olduğundan Kayma 𝒔 = 𝟏 ‘e eşit olur.

• Yüklü veya boş çalışmada s kayması 0 ile 1 arasında değişecektir. Motor hızlandıkça kayma

sıfıra doğru azalırken yavaşladıkça 1’e doğru yükselir.

• Kaymanın hıza göre değişimi 𝟎 ≤ 𝒏𝒓 < 𝑺𝒆𝒏𝒌𝒓𝒐𝒏 𝒉ı𝒛 ⟹ 𝟎 < 𝒔 ≤ 𝟏

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Hız – Kayma Arasındaki İlişki

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 5: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Asenkron Motorlarda Moment

Asenkron motorun moment – hız karakteristik eğrisi, 3 bölge olarak ayrılıp analiz edilebilir.

Birinci bölge, düşük kayma bölgesidir. Bu bölgede kayma sıfıra yakındır.

İkinci çalışma bölgesi, kararsız bölgedir. Maksimum moment burada elde edilir.

Üçüncü bölge yüksek kayma bölgesidir. Bu bölgede kayma 1’e yakındır.

5

Asenkron motor hız - moment grafiği

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 6: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Asenkron Motorda İndüklenen Momentin Hıza Bağlı Değişim Eğrisi 6

• Asenkron motorun maksimum moment değerleri tam yükteki moment değerlerinin %200 ile

%250’si arasında, başlangıç momentleri ise %150’si kadardır.

• Senkron motorların tersine asenkron motorlar tam yük altında kalkınabilirler.

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 7: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Asenkron indüksiyon motorun 4 tip moment eğrisi

A) Bir fazlı ASM

B) Üç fazlı sincap kafesli ASM

C) Üç fazlı derin çubuk sincap kafesli ASM

D) Üç fazlı çift sincap kafesli ASM 7

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 8: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

8

Mk - Kalkış Momenti

Ms - Semer Momenti

Md - Devrilme Momenti

Mn - Anma Momenti

Ml - Yük Momenti

Mar - Hızlanma Momentinin Aritmetik Ortalaması

Ma - Hızlanma Momenti

nL - Anma Hızı

Mmot - Motor momenti

Asenkron motorda indüklenen momentin hıza bağlı değişim eğrisi

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 9: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

• Asenkron motorlarda hava aralığı gücünün PAG’ nin senkron açısal hız ωs’ ye bölümü motorda

İndüklenen Momenti verir.

𝑴𝒊𝒏𝒅 =𝑷𝑨𝑮

𝝎𝒔(𝑵𝒎)

• Hava aralığı gücü rotor devresindeki 𝑹𝒓′ /𝒔 direncinde harcanan güce eşittir. Rotor direnci ve

kayma cinsinden

Hava aralığı gücü 𝑷𝑨𝑮 = 𝟑. 𝑰𝒓′ 𝟐.

𝑹𝒓′

𝒔

Hava aralığı gücü cinsinden indüklenen moment 𝑴𝒊𝒏𝒅 =𝑷𝑨𝑮

𝝎𝒔= 𝟑.

𝟏

𝝎𝒔. 𝑰𝒓′ 𝟐.

𝑹𝒓′

𝒔

9

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 10: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

• Motorda indüklenen moment aynı zamanda elektrikten mekaniğe dönüştürülen güç Pmek’ nın rotor

açısal hızına bölümüne eşittir.

𝑴𝒊𝒏𝒅 =𝑷𝒎𝒆𝒌

𝝎𝒓‘ dir. Mind; Motorda indüklenen moment (Nm)

Pmek; Elektrikten mekaniğe dönüştürülen güç (W)

PAG; Hava aralığından rotora aktarılan güç (W)

ωs; Senkron açısal hız (rad/s)

ωr; Rotor açısal hız (rad/s)

s; Kayma

𝑷𝒎𝒆𝒌 = 𝟑. 𝑰𝒓′ 𝟐. 𝑹𝒓

′ 𝟏−𝒔

𝒔

𝑷𝒎𝒆𝒌 = 𝟏 − 𝒔 . 𝑷𝑨𝑮

• Asenkron motorun yük momenti (yüke aktarılan moment) rotor açısal hızı cinsinden

𝑴𝑨 =𝑷𝑨

𝝎𝒓(𝑵𝒎) ile bulunur.

10

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 11: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Asenkron motorun milindeki döndürme momenti Md(kgm) ve dakikadaki devir sayısı nr ise

motorun milinden alınan mekanik güç beygir gücü (HP) ve kilowatt (Kw) olarak;

𝑷𝒂(𝑯𝑷) =𝑴𝒅.𝒏𝒓

𝟕𝟏𝟔𝑷𝒂(𝑲𝒘)=

𝑴𝒅.𝒏𝒓

𝟗𝟕𝟓

Motordan alınan güç ve motorun devir sayısı bilindiğine göre üretilen döndürme momenti;

𝑴𝒅 =𝑷𝒎𝒆𝒌 𝑯𝑷 .𝟕𝟏𝟔

𝒏𝒓𝒌𝒈𝒎 𝒗𝒆 𝑴𝒅 =

𝑷𝒎𝒆𝒌 𝑲𝑾 .𝟗𝟕𝟓

𝒏𝒓𝒌𝒈𝒎

Motordan alınan güç rotorun açısal hızına bölünürse Nm ve Kgm cinsinden elde edilen yük

(mil-alınan) momenti elde edilir.

𝑴𝑨 =𝑷𝑨

𝝎𝒓=

𝑷𝑨𝟐𝝅

𝟔𝟎.𝒏𝒓(𝑵𝒎)

𝑴𝑨 =𝑷𝑨 𝒌𝑾 .𝟗𝟕𝟓

𝒏𝒓𝑲𝒈𝒎

11

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 12: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

12

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı – Örnek1

Örnek1: Etiketinde Δ bağlı – 380V – 11,3A – 5,5kW – cosφ=0,90 – nr=2880d/d – f=50Hz

yazılı olan motorun verimini, toplam kayıplarını ve tam yükte iken yüke aktarılan momenti bulunuz.

Giriş (Verilen) gücü 𝑷𝑽 = 𝟑.𝑼. 𝑰. 𝒄𝒐𝒔𝝋

𝑷𝑽 = 𝟑. 𝟑𝟖𝟎. 𝟏𝟏, 𝟑. 𝟎, 𝟗𝟎𝑷𝑽 = 𝟔𝟔𝟗𝟑, 𝟔𝟖𝟒𝑾

Motor verimi 𝜼 =𝑷𝑨

𝑷𝑽=

𝟓𝟓𝟎𝟎

𝟔𝟔𝟗𝟑,𝟔𝟖𝟒= 𝟎, 𝟖𝟐𝟏𝟔𝟕

%𝜼 = %𝟖𝟐, 𝟏𝟔𝟕ASM tam yükte %82,167 verim ile çalışmaktadır.

Motordan alınan moment Nm cinsinden

𝑴𝑨 =𝑷𝒂

𝝎𝒓=

𝑷𝒂𝟐𝝅

𝟔𝟎.𝒏𝒓

=𝟓𝟓𝟎𝟎

𝟐.𝝅

𝟔𝟎.𝟐𝟖𝟖𝟎

= 𝟏𝟖, 𝟐𝟑𝟕𝑵𝒎

Motordan alınan moment Kgm cinsinden

𝑴𝑨 =𝑷𝑨 𝒌𝑾 .𝟗𝟕𝟓

𝒏𝒓=

𝟓,𝟓.𝟗𝟕𝟓

𝟐𝟖𝟖𝟎= 𝟏, 𝟖𝟔𝟐𝑲𝒈𝒎

Verilenler

Δ bağlı U=380V

I=11,3A PA=5500W

cosφ=0,90 nr=2880d/d

2P=2 f=50Hz

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 13: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Örnek2: NM-160M-2 Üç fazlı 15kW’lık 50Hz, 2 kutuplu 2925d/d ve 380V, 28,5A’ lik

asenkron motor 0,91 geri güç katsayısına sahiptir. Bu motorun stator bakır kayıpları 765W, rotor

bakır kayıpları 485W, sürtünme ve rüzgar kayıpları 160W, nüve kayıpları 535W ve kaçak yük

kayıpları 125W’tır Buna göre;

a) Hava aralığı gücünü, üretilen mekanik gücü,

b) Beygir gücü cinsinden çıkış gücünü ve verimini,

c) Üretilen momenti ve çıkış momentini bulunuz.

Giriş (Verilen) gücü

𝑷𝑽 = 𝟑.𝑼. 𝑰. 𝒄𝒐𝒔𝝋

𝑷𝑽 = 𝟑. 𝟑𝟖𝟎. 𝟐𝟖, 𝟓. 𝟎, 𝟗𝟏𝑷𝑽 = 𝟏𝟕𝟎𝟔𝟗, 𝟖𝟖𝑾

Güç diyagramından motorun hava aralığı gücü

𝑷𝑨𝑮 = 𝑷𝑽 − 𝑷𝒔𝒄𝒖 + 𝑷𝒇𝒆𝑷𝑨𝑮 = 𝟏𝟕𝟎𝟔𝟗, 𝟖𝟖 − (𝟕𝟔𝟓 + 𝟓𝟑𝟓)𝑷𝑨𝑮 = 𝟏𝟓𝟕𝟔𝟗, 𝟖𝟖𝑾 13

Verilenler

U=380V I=25,8A

2P=2

f=50Hz

cosφ=0,91 geri

nr=2925d/d

Pscu=765W

Prcu=485W

PF&W=160W

Pfe=535W

Pkaçak=125W

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı – Örnek2

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 14: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Güç diyagramından motorun ürettiği mekanik gücü

𝑷𝒎𝒆𝒌 = 𝑷𝑨𝑮 − 𝑷𝒓𝒄𝒖 = 𝟏𝟓𝟕𝟔𝟗, 𝟖𝟖 − 𝟒𝟖𝟓𝑷𝒎𝒆𝒌 = 𝟏𝟓𝟐𝟖𝟒, 𝟖𝟖𝑾

Motor milinden alınan güç

𝑷𝑨 = 𝑷𝒎𝒆𝒌 − 𝑷𝑭&𝑾 + 𝑷𝒌𝒂ç𝒂𝒌𝑷𝑨 = 𝟏𝟓𝟐𝟖𝟒, 𝟖𝟖 − (𝟏𝟔𝟎 + 𝟏𝟐𝟓)𝑷𝑨 = 𝟏𝟒𝟗𝟗𝟗, 𝟖𝟖𝑾

Motor verimi 𝜼 =𝑷𝑨

𝑷𝑽=

𝟏𝟒𝟗𝟗𝟗,𝟖𝟖

𝟏𝟕𝟎𝟔𝟗,𝟖𝟖= 𝟎, 𝟖𝟕𝟖𝟕𝟑 %𝜼 = %𝟖𝟕, 𝟖𝟕𝟑

ASM tam yükte %87,873 verim ile çalışmaktadır.

Motorda indüklenen moment Nm cinsinden

𝑴𝒊𝒏𝒅 =𝑷𝒎𝒆𝒌

𝝎𝒓=

𝑷𝒎𝒆𝒌𝟐𝝅

𝟔𝟎.𝒏𝒓

=𝟏𝟓𝟐𝟖𝟒,𝟖𝟖𝟐.𝝅

𝟔𝟎.𝟐𝟗𝟐𝟓

= 𝟒𝟗, 𝟗𝟎𝟏𝑵𝒎14

PV(Pin)

PA(Pout)

PscuPfe

PrcuPF&W

Pkaçak

PAG Pmek

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı – Örnek2

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 15: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Motorda indüklenen moment kgm cinsinden

𝑴𝒊𝒏𝒅 =𝑷𝒎𝒆𝒌 𝒌𝑾 .𝟗𝟕𝟓

𝒏𝒓=

𝟏𝟓,𝟐𝟖𝟒𝟖𝟖.𝟗𝟕𝟓

𝟐𝟗𝟐𝟓= 𝟓, 𝟎𝟗𝟒𝟗𝟔𝑲𝒈𝒎

Motordan alınan moment Nm cinsinden

𝑴𝑨 =𝑷𝑨

𝝎𝒓=

𝑷𝑨𝟐𝝅

𝟔𝟎.𝒏𝒓

=𝟏𝟒𝟗𝟗𝟗,𝟖𝟖𝟐.𝝅

𝟔𝟎.𝟐𝟗𝟐𝟓

= 𝟒𝟖, 𝟗𝟕𝟎𝑵𝒎

Motordan alınan moment Kgm cinsinden

𝑴𝑨 =𝑷𝑨 𝒌𝑾 .𝟗𝟕𝟓

𝒏𝒓=

𝟏𝟒,𝟗𝟗𝟗𝟖𝟖.𝟗𝟕𝟓

𝟐𝟗𝟐𝟓= 𝟒, 𝟗𝟗𝟗𝟗𝟔𝑲𝒈𝒎

15

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı – Örnek2

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 16: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

ASENKRON MOTORLARDA İNDÜKLENEN

MOMENTİN ANALİZİ16

Page 17: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

17

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

Asenkron Motorlarda İndüklenen Momentin Analizi

• Asenkron motorlarda senkron hız değerinde motorda indüklenen moment sıfırdır. Çünkü rotor

çubukları stator manyetik akısı tarafından kesilmediğinden rotorda gerilim indüklenmemekte ve

rotor akımı dolayısıyla indüklenen moment sıfır olmaktadır.

• Senkron hıza yakın noktalarda, boş ve yüklü çalışma noktalarında üretilen moment ile hız

arasındaki bağıntı lineerdir.

• Motorun başlangıçta yani hızı sıfır iken kalkınabilmesi

için üretmiş olduğu moment tam yük momentinden bir

miktar büyüktür. Motor kalkındıktan sonra da tam

yükünde çalışırken bu yük momentini

karşılayabilmelidir.

• Asenkron motorun herhangi bir kayma değerine

karşılık gelen moment değeri uygulanan gerilimin

karesiyle değişmektedir.

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 18: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Sincap Kafesli ASM’ nin Dört Bölgedeki Moment – Hız Karakteristikleri18

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

• Asenkron motorun rotor hızı senkron hızın üzerine çıkartılırsa kayma negatif olur ve üretilen

moment yön değiştirerek makine motor çalışma bölgesinden (I.Bölge) generatör çalışma bölgesine

(II.bölge) geçer.

• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı mekanik

enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 19: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

• Eğer motor ileri yönde döndürülürken hızı stator döner alan hızına bağlı olarak ters yönde

döndürülür ise motor momenti çok hızlı bir şekilde düşer ve motor durur. Frenleme olarak da

bilinen bu yöntem motorları durdurmak için kullanılır.

• Rotor ters yönde döndürülür ise asenkron motor frenleme bölgesinde (IV. bölge) çalışmasını

sürdürür.

• Asenkron motor dururken ileri yön yerine geri yöne çalıştırılır ise motorun üreteceği moment ve

rotor hızı negatif olacağından motor III. Bölgede çalışır.

19

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

• Asenkron motorlarda devir

yönünün değiştirilmesi motor

fazlarından herhangi ikisinin yer

değiştirilmesi ile gerçekleştirilir.

Page 20: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Sincap Kafesli ASM’ nin Dört Bölgedeki Moment – Hız Karakteristikleri

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

Bir endüksiyon motoru için tork kayma eğrisi, kayma ile torkun değişimi hakkında bilgi verir.

Kaymanın değişimi, hız farklılaştığında kaymanın değişmesi ve bu hıza karşılık gelen tork da

değişecek olan hız değişimi ile elde edilebilir. Eğri, üç çalışma modunda tanımlanabilir:

Moment-kayma karakteristik eğrisi kabaca üç bölgeye ayrılabilir:

Düşük kayma bölgesi

Orta kayma bölgesi

Yüksek kayma bölgesi

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

20

Page 21: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Üç Fazlı ASM Moment – Hız (Kayma)

Karakteristikleri

21

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Frenleme Bölgesi, Hız negatif iken tork pozitiftir.

𝒏𝒓 < 𝟎 𝒔 > 𝟏

Güç dönüşüm denklemi 𝑷𝒎𝒆𝒌 = (𝟏 − 𝒔)𝑷𝑨𝑮

olduğu göz önüne alınarak dönüştürülen güç negatif ise

(𝑷 = 𝝉𝝎 'dan) hava boşluğu gücü pozitif olduğu görülür. Yani

güç, statordan rotora ve ayrıca mekanik sistemden rotora

akmaktadır. Bu işlemlere Tıkanma denir.

Bu çalışma modu, bir makineyi hızlı bir şekilde

durdurmak için kullanılabilir. Asenkron motor, üç fazın ikisiyle

değiştirerek durdurulabilir. İki fazın değiştirilmesi, stator

manyetik alanının hareket yönünü değiştirmenin sonucunu

doğurur ve ters yöne doğru frenleme moduna geçirilir.

Page 22: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Üç Fazlı ASM Moment – Hız (Kayma)

Karakteristikleri

22

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Motor Çalışma Bölgesi, Moment(Tork) ve hareket aynı

yöndedir. Bu en yaygın kullanım modudur.

𝟎 < 𝒏𝒓 < 𝒏𝒔 𝟎 < 𝒔 < 𝟏

Generatör Çalışma Bölgesi, Bu modda, hız negatif iken tork

yine pozitiftir.

𝒏𝒓 > 𝒏𝒔 𝒔 < 𝟎

Bununla birlikte, frenlemenin aksine,

𝑷𝒎𝒆𝒌 = (𝟏 − 𝒔)𝑷𝑨𝑮

denklemi dönüştürülen güç negatifse, hava boşluğu gücünün

de öyle gösterir. Bu durumda, güç mekanik sistemden rotor

devresine, daha sonra hava boşluğu boyunca stator devresine

ve harici elektrik sistemine akar.

Page 23: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

• Asenkron motorun hızı sıfır ve üretmiş olduğu moment değeri sıfırdan büyük iken mekanik güç

değeri sıfırdır. Çünkü dönme hareketi olmadığından mekanik kayıplar sıfırdır.

• Asenkron motorda üretilen maksimum momentin meydana geldiği hız ile maksimum gücü

üretildiği hız değerleri birbirinden farklıdır.

𝑷𝒎𝒆𝒌 = 𝟑. 𝑰𝒓′ 𝟐. 𝑹𝒓

′ 𝟏−𝒔

𝒔

Mekanik Gücün Hıza Bağlı Değişim Eğrisi

23

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 24: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Asenkron Motorda İndüklenen Momentin

Hıza Bağlı Değişimi

24

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

• Yük eğrisi ve motorun moment – hız eğrisi incelenirse bu

yük altında motorun kalkınamayacağı görülür. Çünkü

motorun ürettiği kalkınma momenti yük momentinden

küçüktür.

• Motor kalkındıktan sonra böyle bir karakteristik eğriye

sahip yük ile yüklenirse, yük eğrisi motor eğrisini iki

noktada keser.

• Motorun bu noktalarda kararlı çalışıp çalışmayacağı

kesişim noktalarının ilerisi ve gerisinden iki nokta seçilerek

test edilir.

• Motor bu noktalarda çalıştırıldığında kesişim noktalarına geri dönebiliyorsa bu noktada kararlı

çalıştığı anlamına gelir. Eğer bu noktaya geri gelemiyorsa motor bu noktada kararsız çalışır.

• Kaymanın büyük olduğu noktada motor kararsız, kaymanın küçük olduğu noktada motor

kararlı çalışır.

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Page 25: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

25

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Asenkron Motorların Yük Karakteristikleri

ELP-13204 Elektrik Makineleri II Öğr.Gör. Volkan ERDEMİR

Asenkron Motorda Yüke Bağlı Verim ve

Güç Katsayısının Değişimi

Page 26: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

Çalışma Soruları

Soru1 . Aşağıda verilmiş olan asenkron motorların her birine ait tam yükteki kayma, verim ve

yüke aktarılan momentlerini bulunuz.

26

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

Çalışma Soruları

Motor1

PA =1kW

nr =1400d/d

220/380V

5/2,9A

cosφ=0,80

Motor2

PA =0,37kW

nr =2800d/d

220/380V

1,9/1,1A

cosφ=0,75

Motor3

PA =0,75kW

nr =1370d/d

220/380V

3,6/2,1A

cosφ=0,75

Motor4

PA =1,5kW

nr =1385d/d

220/380V

6,2/3,6A

cosφ=0,80

Page 27: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

2. Aşağıdaki şekilde iki adet asenkron motorun moment – hız karakteristikleri verilmiştir. Buna

göre her iki motoru verilen yüke ve birbirine göre karşılaştırınız.

27

Verilen iki ASM’ye ait hız moment grafikleri incelendiğinde ASM1 motorunun ürettiği kalkış

momenti yük eğrisinin üzerinde ve ASM2 motorunun ürettiği kalkış momenti yük eğrisinin altında

olduğu görülür. Bu nedenle ASM1 yük altında normal şekilde çalışırken, ASM2’nin kalkış momenti yük

momentinin altında olduğundan motor yol alamaz.

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

Çalışma Soruları

Page 28: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

28

• ASM2’nin bu yükü döndürebilmesi için motor boşta çalıştırılarak normal devrine ulaşması sağlanır.

Daha sonra yüklenir.

• Aynı hız değerinde çalışıyorken ASM1, ASM2’ye göre daha fazla moment üretir. Yani aynı hızda

ASM1 daha fazla yükü döndürebilir.

• Aynı yük altında çalışken ASM1, ASM2’ye göre daha hızlı çalışmaktadır.

ASENKRON MOTORLARDA MOMENT – Moment Kavramı

İndüklenen Momentin Analizi

Çalışma Soruları

Page 29: 1 ASENKRON MOTORLARDA MOMENTtbmyoelektrik.klu.edu.tr/dosyalar/birimler/tbmyoelektrik/...• Bu durumda motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmek yerine milinden aldığı

KAYNAKLAR

• SAÇKAN, A. Hamdi; Elektrik Makineleri III

• ALTUNSAÇLI, Adem; ALACALI, Mahmut; Elektrik Makineleri II

• ÇOLAK, İlhami; Asenkron Motorlar

• BAL, Güngör; Özel Elektrik Motorları

• ÇOLAK, İlhami; Senkron Motorlar

• CHAPMAN, Stephen J.; Electric Machinery Fundamentaly 4.Edition

• FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY, Charles Jr.; UMANS, Stephen D.; Electric Machinery Sixth

Edition

• PAREKH, Rakesh; AC Induction Motor Fundamentals; Microchip Technology Inc., Microchip

AN887

• Three-phase Asynchronous Motors, Generalities and ABB proposals for the coordination of

protective devices

• www.wikipedia.org

• https://www.electrical4u.com

29