ELEKTROMEKAN K LABORATUVARI DENEYLERø · EEM322 Elektromekanik LaboratuvarÕ Deneyleri, Uzm. Engin ÇETøN, 2008 Ba÷lantÕ ùemasÕ ùekil 2. Polarite tayini deneyi ba÷lantÕ úemasÕ

EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008

ELEKTROMEKAN KLABORATUVARI

DENEYLER

Uzm. Engin ÇET NElektrik-Elektronik Y. Müh.

Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisli i Bölümü – 2008


NDEK LER

Transformatörlerde Polarite Tayini Deneyi

Transformatörlerde Bo ta Çal ma Deneyi

Transformatörlerde K sa Devre Deneyi

Transformatörlerde Yüklü Çal ma Deneyi

Alan Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü

Armatör Ak n Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü

Do ru Ak m Kaynakl DC Motor Karakteristiklerinin Gözlenmesi

1 Fazl Asenkron Motorun Bo ta Çal ma Deneyi

1 Fazl Asenkron Motorun K sa Devre Deneyi

Kaynaklar


Transformatörlerde Polarite Tayini Deneyi

Teorik Bilgi

Bu deneyin amac , bir fazl transformatörlerin sarg polaritelerinin bulunmas ve böylelikle uçaretlemelerinin yap lmas r.

Transformatörlerin birbirleriyle seri ve paralel ba lant lar n sa kl yap labilmesi için,ba lanacak transformatörlerin polaritelerinin bilinmesi zorunludur. Polarite, transformatörünbobin gerilimlerinin ani yönlerini belirtir.

Transformatörlerin primer ve sekonder sarg lar n her iki uçlar , alternatif geriliminfrekans na ba olarak zaman zaman i aret de tirirler. Bunun için, transformatörün hangiucunun hangi i areti ta n yani polaritesinin bilinmesi çok önemlidir. Polarite,transformatör sarg lar nda endüklenen gerilimlerin ani yönlerini veya sarg uçlar n

aretlerini belirtir. Sarg lar n polaritelerinin bilinmesi, transformatörlerin birbirleri ile paralelba lanmalar nda veya çe itli sarg lar n kendi aralar nda ba lanmalar nda büyük kolayl ksa lar. Bir fazl transformatörlerin paralel ba lanmalar nda veya bir fazl transformatörlerleçok fazl sistemlerin olu turulmas nda, primer ve sekonder uçlar n belli bir andaki

aretlerinin bilinmesi zorunludur.

Bir transformatörde, yan yana bulunan primer ve sekonder uçlar birbirine ba lan r ve primerenominal gerilim uygulan rsa, bo ta kalan di er uçlar aras na voltmetre ba land nda birgerilim de eri okunur. Bu de er; primer ve sekonder gerilimlerinin toplam verirsetransformatör art polariteli, fark verirse eksi polaritelidir ( ekil 1).

ekil 1. (a) Eksi Polariteli, (b) Art polariteli transformatör

Soru 1 : Bir transformatörün polaritesini de tirmek için neler yap labilir? Ara z.

Soru 2 : Polarite tayini deneyinde primere nominal gerilim vermek her art alt nda do rumudur, neden?


Ba lant emas

ekil 2. Polarite tayini deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 2’deki devre emas kurunuz. Dü üren tip transformatörün giri ve ç uçlar ndanbirer tanesini birbiriyle k sa devre ediniz. Bo ta kalan di er uçlar aras na bir voltmetreba lay z. Transformatörün giri ine 220V/50Hz gerilim uygulayarak voltmetrede okunande eri kaydediniz. E er voltmetrede okunan de er, giri gerilim de erinden fazla isetransformatör pozitif (+) polariteli, dü ük ise negatif polaritelidir (-).


Transformatörlerde Bo ta Çal ma Deneyi

Teorik Bilgi

Bu deneyin amac , transformatörün primer uçlar nominal gerilime ba ve sekonderiyüklenmemi (bo ta) durumda iken; demir kay plar n, demir aç n ve transformatörünbo taki dönü türme oran n tespitidir.

Transformatörün bo ta çekti i ak m (Ib) çok küçük oldu undan, bo ta çal madaki bak rkay plar (Ib.R1) ihmal edilerek bo ta okunan güç, demir kay plar (nüve) olarak bilinir. Demirkay plar ; histeresiz ve fuko kay plar ndan olu ur.

Demir kay plar n ölçüsü olarak demir aç kavram üzerinde durulur. Demir aç ne kadarküçük olursa, transformatör demir kay plar da o kadar küçük olur. Demir aç ;

Sin = P12 / (E2.Ib)

formülünden hesaplan r. Burada E2 sekonder gerilimi, P12 ise sekonder taraf ndan yap lan güçölçümü de eridir.

Deneyin Ba lant emas

ekil 3. Transformatörlerde bo ta çal ma deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 3’deki devre emas kurunuz. Ototransformatör ç 0V iken sistemi enerjilendiriniz.Primere uygulanan gerilim de erini nominal de erin %140-150’sine kadar 25’er voltlukkademeler halinde artt z. Her kademede; ak m, gerilim ve güç de erlerini ilgili ölçüaletlerinden okuyarak tablo1’e kaydediniz. Sistemin enerjisini keserek deneyi bitiriniz.Transformatörün primer ve sekonder dirençlerini multimetre ile ölçüp tabloya kaydediniz.Ölçülen de er DC gerilim artlar nda geçerli oldu undan, AC gerilim artlar için ölçtü ünüzde erleri 1.3 katsay ile çarp z. Tablodaki ilgili bölümleri hesaplay p kaydediniz.


Tablo 1. Bo ta çal ma deneyinde elde edilen veriler

Giri Gerilimi(U1, Volt)

Wattmetre(Pb, Watt)

Primer Ak(Ib, Amper)

Bak r Kayb(P=Ib

2.R1, Watt)Demir Kayb

(Pfe, Watt)

Primer ACDirenci

(RAC, Ohm)


Transformatörlerde K sa Devre Deneyi

Teorik Bilgi

Bu deneyin amac , transformatörün bak r kay plar n, e de er direnç ve e de er reaktansde erlerinin bulunmas r. Wattmetrede okunan güç, k sa devre gücüdür.

sa devre deneyinde okunacak güç, primer ve sekonder devre bak r kay plar ile demirkay plar ndan ibarettir. Ancak k sa devre deneyinde gerilim, nominal gerilimin çok küçük biryüzdesidir. Histeresiz kayb gerilimin, ayn zamanda magnetik ak n 1.6’nc kuvveti ile fukokayb n da magnetik ak n dolay yla gerilimin karesi ile ters orant olmas nedeniyle dedemir kay plar çok küçüktür. Böylece k sa devre deneyinde okunan güç;

Pk = I12R1 + I2

2R2 = I12Re1 = I2

2Re2

eklinde yaz labilir. Burada Re1 ve Re2, transformatörün primer ve sekonder devreye görede er etkin dirençleridir. Bu e itlikten;

Re1 = Pk / I12 ve Re2 = Pk / I2

2

yaz labilir. Primer devreye göre e de er reaktans ve empedans da;

21e

21e1e RZX ohm ve Ze1 = Uk / I1 ohm

olarak bulunur.


ekil 4. Transformatörlerde k sa devre deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 4’teki devre emas kurunuz. Ototransformatör ç 0V iken sistemi enerjilendiriniz.Primere uygulanan gerilimi yava yava artt rarak primerdeki ampermetreden 1.18A de eriniokuyunuz. Di er ölçü aletlerinden okunan de erleri kaydederek deneyi sonland z. Ze1,Re1 ve Xe1 de erlerini hesaplay z.


Transformatörlerde Yüklü Çal ma Deneyi

Teorik Bilgi

Bu deneyin amac , transformatörün yüklü çal mas durumundaki karakteristiklerinin eldeedilmesidir.

Transformatörlerde verim, ç gücünün giri gücüne oran r. Verim çok yüksekoldu undan, her iki devreye ba lanan wattmetrelerin gösterece i de erler birbirine çokyak nd r. Transformatörlerde verim, daha çok kay plar n bilinmesi ile bulunabilir.

Transformatörlerde regülasyon, belirli bir güç katsay nda sekonder devrenin bo ve tam yükçal ma gerilimleri aras ndaki fark n sekonder devre tam yük geriliminin yüzdesi olarakifadesidir. Yani;

%Reg = [(U2’ – U2) / U2].100

eklindedir. U2’ gerilimi, bo ta çok az bir hata ile U1.N2/N1 ifadesine e ittir. Bu durumdaregülasyon;

%Reg = {[U1.(N2 / N1)-U2] / U2}.100

eklini al r.


ekil 5. Transformatörlerde yüklü çal ma deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 5’teki devre emas kurunuz. Sekonder devre anahtar S2 aç k iken S1 anahtarkapat z ve ölçü aletlerinde okunan de erleri yaz z. Sekonder devrenin yükü s r iken S2anahtar kapat z. Transformatörü s rdan ba layarak nominal yüke kadar be -alt kademeyükleyerek her kademe için ölçü aletlerinde okunan de erleri yaz z. Ölçülen tüm de erleritablo 2 ve 3’e kaydederek deneyi sonland z. Her kademe için transformatörün verimini


bulunuz. Transformatörün demir kay plar ve her kademe için bak r kay plarhesaplay z. Primer ve sekonder devreye göre e de er direnç de erlerini bulunuz vetransformatörün tam yükteki regülasyonunu hesaplay z.

Tablo 2. Yüklü çal ma deneyinde S2 anahtar aç k, S1 anahtar kapal iken elde edilen veriler

P1, Watt A1, Amper V1, Volt V2, Volt

Tablo 3. Yüklü çal ma deneyinde S1 ve S2 anahtarlar kapal iken elde edilen veriler

Kademe P1, Watt A1, Amper V1, Volt P2, Watt A2, Amper V2, Volt

12345


Alan Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü

Teorik Bilgi

Bu deneyin amac , alan ak ve buna ba olarak ak de iminin DC önt motor üzerindekietkilerinin gözlemlenmesidir.

Bir DC önt motorun üretti i armatör gerilimi (E), dakikadaki devir say (n) ve ak ( )ileorant r (k, motor sabiti).

E = k. .n

Armatör direncine R, armatör uçlar ndaki gerilime E ve armatörden akan ak ma i denilirse,ohm kanununa göre;

V – E = R.i

elde edilir. E yerine yukar daki ilk ifade yaz rsa;

V – k. .n = R.i

veya

n = (V-R.i) / k.

elde edilir. Buna göre n h , ak veya armatöre uygulanan gerilimin de imi ileayarlanabilir. E er motor direnci çok küçük ve buna ba olarak R.i gerilim dü ümü ihmaledilebilecek bir seviyede ise, formül;

n = V / k.

halini al r. Görüldü ü üzere h z, V gerilimi ile do ru, ak ile ters orant r.

ekil 6. DC önt motor e de er devresi



ekil 7. Alan kontrolü ile DC önt motor h z kontrolü deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 7’deki devre emas kurunuz. Devreyi enerjilendirmeden önce, motor çal lsa vemotorun sabit bir h za ula mas na izin verilse, alan kayna nda meydana gelen ufak birazalma h n artmas na m yoksa azalmas na m yol açar, dü ününüz.

Deneye maksimum alan ak ile ba lay p alan ak yakla k 10mA’lik kademeler halindeazalt z. Her bir durum için okunan de erleri tablo 4’e kaydediniz. H z 2500 devir/dkoldu unda deneyi sonland z. d/d olarak gösterilen h n binde birinin, takogeneratörün

geriliminin yar na e it oldu u kabul edilmektedir.

Anahtar açarak deneyi bitiriniz.

Tablo 4. Alan Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Deneyi Veri Tablosu

Alan Ak (mA) Armatör Ak(mA)

TakogeneratörGerilimi (V) z = Tako V / 1000

Armatör ak , tako generatör gerilimi ve alan ak aras ndaki ili kiyi tek bir düzlemde çizipyorumlay z.

Çizilen grafiklerde de erler artt kça e rilerin lineerlikten ayr ld göreceksiniz. Sebebiniara z.

Alan ak birden s r yap rsa ne olur? Ara z.



Armatör Ak n Kontrolü ile DC önt Motor H zKontrolü

Teorik Bilgi

Bu deneyin amac , armatör ak n de imi ile motor h n de imini gözlemlemektir.


ekil 8. Armatör ak n kontrolü ile DC önt motor h z kontrolü deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 8’deki devre emas kurunuz. Alan ak sabit tutulurken armatör akde tirilebilir.

Armatör geriliminde meydana gelecek ufak bir azal h ne ekilde etkiler, deneyeba lamadan önce cevaplay z.

, 1000dev/dk’da sabit tutarak deneye ba lay z. Armatör gerilimini iki er voltlukkademelerle 26V’a kadar artt p her kademe için tablo 5’te ilgili yerleri doldurunuz. A daverilen grafikleri çizerek yorumlay z.


Tablo 5. Armatör Ak n Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Deneyi Veri Tablosu

Alan Ak (A) Armatör Ak(A)

ArmatörGerilimi (V)

TakogeneratörGerilimi (V) z (dev/dk)


Do ru Ak m Kaynakl Motor KarakteristiklerininGözlenmesi

Teorik Bilgi

Bu deneyin amac ; armatör ak , ak ve moment aras ndaki ili kinin bulunmas ve sonuçlaragöre h z regülasyonunun yap lmas r.

DC motor taraf ndan üretilen moment, armatör ak ve ak ile orant r. Armatör gerilimi(V), d devre taraf ndan belirlenir. Yük momentindeki art motor h n azalmas na yolaçar. Dolay yla armatörde üretilen ters e.m.k.’n n azalmas na sebep olur. Yük momentindekiart armatör direncine uygulanan gerilimi artt r, bu sebepten i ak artar. Bu i lem, artanmoment ihtiyac kar lamak için i ak belirli bir seviyeye gelinceye kadar devam eder.

DC motorda R.i gerilimi genellikle V’ye göre oldukça dü üktür; bu yüzden motorunyüklenmesi h n azalmas nda oldukça az bir rol oynar.


ekil 9. Do ru ak m kaynakl motor karakteristiklerinin gözlenmesi deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 9’daki devre emas kurunuz. Yükleme ünitesini yüksüz konuma getiriniz. Yükbirimini kademe kademe artt rarak al nan de erleri tabloya kaydediniz. Sonuçlaryorumlay z.


Tablo 6. Do ru ak m kaynakl motor karakteristiklerinin gözlenmesi deneyi veri tablosu

Alan Armatör TakogeneratörYükKademesi A

(Amper) V (Volt) A(Amper) V (Volt) z

(dev/dk) V (Volt)

01234567


Asenkron Motor Bo ta Çal ma Deneyi

Teorik Bilgi

Güç, döndürme momenti, kalk nma ak , güç katsay ve çe itli yüklerdeki verim hesaplariçin motorun e de er devresi bilinmelidir. Deney, bu amaçla yap r.

Deneyde kullan lan motor, daimi kondansatörlü motordur. Bu motorda, yard mc sarg ve onaseri ba olan kondansatör daima devrede kal r. Bu motorlarda santrifüj anahtar yoktur. lkkalk nma momenti biraz dü ük, %50-%100 tam yük momenti civar ndad r. Bu tip motorlarçok düzgün ve sessiz çal r. Santrifüj anahtarlar olmad için, daha az bak ma ihtiyaçgösterirler. Genellikle vantilatör, aspiratör, brulörlerde ve sessiz çal man n arzu edildi iyerlerde kullan rlar.

ekil 10. Daimi kondansatörlü yard mc sarg motor


ekil 11. 1-faz asenkron motor bo ta çal ma deneyi ba lant emas


Deneyin Yap

ekil11’deki devre emas kurunuz. Motorun bo ta çal rken çekti i ak , gerilimi vegücü kaydediniz. Devir say takometre ile ölçünüz. Motorun stator direncini multimetre ileölçünüz, buldu unuz de erden AC stator direncini hesaplay z (bkz. trafo polarite tayinideneyi). A daki formüllere göre e de er direnci (Rc), reaktans (Xm) ve kaymayhesaplay z.

Pwattmetre = U.I.cos

Pwattmetre -Pr,s-PCUst = PFe

Ic = I.cos Rc=U/Ic

Im = I.sin Xm = U/Im

s = (netiket-nölçülen) / netiket

Pr,s ; rüzgar ve sürtünme kay plar (W)PCUst ; stator bak r kay plar (W)PFe ; demir kay plar (W)Rc ; uyart m devresi ve nüve kay p direnci ( )Xm ; uyart m devresi ve nüve kay p reaktans ( )s ; kaymaI ; motorun çekti i ak mn ; devir


Asenkron Motor K sa Devre Deneyi


ekil 12. 1-faz asenkron motor k sa devre deneyi ba lant emas

Deneyin Yap (nr=0, s=1)

ekil 12’deki deney emas kurulduktan sonra, 0-270VAC de erli oto trafo ç , motorunnominal ak n 1,5 kat na kadar artt r. Örne in motor nominal ak m de eri 1A ise,wattmetrenin ak m kademesinden 1,5A okununcaya kadar oto trafo ç artt r. Bu andakigüç, ak m ve gerilim de erleri kaydedilir. Bütün bu i lemler esnas nda, motor mili izole birpense ile tutulur ve milin hareket etmesi önlenir. De erlerin kaydedilmesinden sonra,hesaplamalara geçilir. Wattmetrede okunan de er, k sa devre kay plar r (bak r kay plar ). Ensonunda motor e de er devresi ve e de er devrenin son hali, a daki gibi elde edilir. Örnekhesaplamalar u ekildedir;

Pk=414W, Ik=1,92A, Vk=Uk=232V, Re=Pk/Ik2, Pk=Ik

2.Re, Re=R1+Rr , Ze=Uk/Ik,

Xe=(Ze2-Re

2)1/2, X1=Xr =Xe/2=X2 , Ze=? , Re =? , X1=X2 =? , Rr =?

R1 Bo ta çal mada elde edilen de er


Kompanzasyon Deneyi


ekil 13. Kompanzasyon deneyi ba lant emas

Deneyin Yap

ekil 13’deki deney emas (kondansatör hariç) kurulduktan sonra oto trafo ç , 40V’aayarlan r. Bu durumda wattmetreden güç, ak m ve gerilim de erleri kaydedilir. Daha sonradevrenin enerjisi kesilerek devreye paralel kondansatör ba lan r. Bu durumdaki güç, ak m vegerilim de erleri okunup kaydedilir. Bulunan de erlere göre a daki örne e görekondansatör ba land nda sistemde olu an kompanzasyon ve sistemin davran (kapasitif yada indüktif) belirlenir.

Tablo 7. Kompanzasyon deneyi de er tablosu

Örnek Hesaplama

Kondansatör ba lanmadan önce (güç, ak m ve gerilim de erleri wattmetreden okunur)

Pilk = U1. I1. cos 1, 35 = 40.7 x 1 x cos 1, 1 = 30.680, QC1 = U1. I1. sin 1 = 20.76 VAR

Kondansatör ba land ktan sonra (güç, ak m ve gerilim de erleri wattmetreden okunur)

Pson = U2. I2. cos 2, 36 = 41.3 x 0.9 x cos 2, 2 = 14.410, QC2 = U2. I2. sin 2 = 9.25 VAR

QC1 > QC2 Sistem ndüktif

QC1 < QC2 Sistem Kapasitif

oldu una göre, bu durumda bu sistem indüktiftir.

Sistemde Bulunan Elemanlar Direnç ( ) Güç (W) Ak m (A) Gerilim (V)Reosta + ReaktörReosta + Reaktör + Kondansatör


Kaynaklar

/1/ Elektrik Makinalar Laboratuvar Uygulama K lavuzu, K. Tanr öven & T. Aktekin, PAÜElk.-Elo. Müh. Böl., Denizli-1997.

/2/ Elektrik Makinalar , Cilt 1, Do ru Ak m, Necati O uz & Muhittin Gökkaya, MEBYay nlar , stanbul, 1996.

/3/ Elektrik Makinalar , Cilt 2, Transformatörler, M. Adnan Pe int & Abdullah Ürkmez, MEBYay nlar , stanbul, 1996.

/4/ Elektrik Makinalar , Cilt 3, Asenkron Motorlar, Ahmet Hamdi Saçkan, MEB Yay nlar ,stanbul, 1996.

/5/ Feedback Electrical Power & Machines, PE480 Power Electronics System DC ShuntMotor Control Kit Manuel, Type PE482, England.

Documents

ELEKTROMEKAN K LABORATUVARI DENEYLERø · EEM322 Elektromekanik LaboratuvarÕ Deneyleri, Uzm. Engin ÇETøN, 2008 Ba÷lantÕ ùemasÕ ùekil 2. Polarite tayini deneyi ba÷lantÕ úemasÕ