Benim ödevim

ASENKRON MOTORLAR HAKKINDA GENEL BİLGİ
Elektrik enerjisinin kural olarak üç fazlı A.C. şeklinde üretim , tasıma ve dağıtımı A.C.
motorların elektrikle tahrikinde geniş ölçüde kullanılmalarının başlıca nedeni olmuştur.
Elektrikle tahrik sisteminde kullanılan şönt ve seri karakterislikli pek çok çeşit A.C. motoru
vardır. Özellikle yapısı basit ve ucuz , pratik olduğu için son derece kullanışlı olduğundan dolayı
irili ufaklı bir çok tahrikte üç fazlı asenkron motorlar kullanılır. Üç fazlı asenkron motor üç fazlı
dağıtım sisteminde dengeli endüktif bir yük teşkil eder. Asenkron motorun farklı iki yapısı vardır.
1 - ) Kısa devre rotorlu ( Sincap Kafesli ) asenkron motorlar
2 - ) Rotoru sargılı ( Bilezikli ) asenkron motorlar
Bu iki tip asenkron motorun statorlarını tamamen aynı , yalnız rotorların yapı tarzları
farklıdır. Normal olarak statorlarında yıldız veya üçgen olarak bağlanabilen üç fazlı bir sargı
mevcuttur. Kısa devre rotorlu asenkron motorun rotorunda kısa devre halinde sincap kafesli ;
bilezikli tip asenkron motorun rotorunda ise kural olarak yıldız bağlı üç fazlı diğer bir sargı
bulunur.
Her iki tip asenkron motorda üç fazlı stator sargısının uçları ( üç giriş ile üç çıkış ) bir
bağlantı kutusuna bundan ayrı olarak sadece rotoru sargılı üç fazlı asenkron motorun yıldız bağlı
olan rotor sargısının sadece üç giriş ucu bilezik ve fırça takımı üzerinden diğer bir bağlantı
kutusuna taşınmıştır.
Çünkü asenkron motorlarda Us = k * F1 * ø bağıntısından anlaşılacağı gibi manyetik alanın
değişmesi için U / f oranın sabit olması gerekmektedir.
Demek ki primer şebeke frekansı ile birlikte şebeke gerilimi de aynı oran dahilinde
değiştirildiğinde motorun manyetik alanı ve netice olarak devrilme momenti ve yüklenilebilirlik
kabiliyeti sabit kalır. Aslında düşük frekanslarda statordaki gerilim düşümünün artmasından dolayı
devrilme momentinde bir miktar düşme görülür.
Endüstride birçok makinesi , değişik birkaç dönme sayısı yada çoğu zaman sürekli hız ayarı
yapılabilen motora ihtiyaç gösterir. Tahrik motorlarına olan bu talep tahrik makinelerine olan ihtiyacı
artırmıştır. Elektrik enerjisinin üretilmesi ile birlikte elektrik makineleri önem kazanmıştır. Elektriğin
kolayca taşınması , istenildiği zaman kullanılması , elektrik makinelerin verimini diğer makinelere
göre yüksek olusu , elektrikle çalışan makinelerin daha fazla kullanılmasını şağlamıştır.
1
Günümüzde endüstride en çok kullanılan hareketli elektrik makinesi asenkron motorlardır. Çalışma
ilkesi bakımından bu makinelere endüksiyon makinesi de denilebilir. Ucuz olması, fırça ve kolektörün
bulunmaması nedeni ile az arıza yaparak çalışmaları daha sık uygulamalarda kullanılmalarına sebep
olmuştur. Alternatif akım makinelerinden olan asenkron motorların üretimleri doğru akım makinelerine göre
daha ucuz ama kontrol edilmeleri daha zor ve pahalıdır.
Bir asenkron makinenin devir sayısı kontrolü için ( mil momenti sabit kalmak ) şartı ile
diğer asenkron makineye yada güç elektroniği elemanlarına ihtiyaç vardır. Gelişmiş birçok ayar sistemi
arasında son yıllarda endüstride yaygın olarak kullanılan kontrollü diyotlar ( tristörler ) asenkron
motor hız ayarı alanında hiç kuşkusuz yeni bir çığır açmıştır.
ASENKRON MOTORLARIN ÇALIŞMA PRENSİBİ
Asenkron motorlar stator ve rotordan ibaret olup stator ve rotor üzerine açılan oluklara
yerleştirilen sargılardan oluşur. Stator üzerine yerleştirilen sargılar ya üçgen şeklindeki sargılardan
yada yıldız bağlı sargılardan oluşmaktadır.
Stator sargılarından geçen akım alternatif akım olduğundan manyetik devrede periyodik olarak
değişen bir alan meydana getirir. Bu alana alternatif alan denir. Bu alternatif alanı fourier serisi ile
yazmak mümkündür. Alternatif alanın her bir harmoniğini iki döner alana ayırabiliriz. Bu döner
alanlardan birisi saat ibresi yönünde dönüyorsa diğeri saat ibresi tersi yönünde döner ve her ikisinin
de dönüş açısal hızı aynıdır. Üç fazlı asenkron motorlarda birbirinden 120 derecelik farklı olan
akımlar stator sargılarından geçerek üç adet alternatif alan meydana getirecektir. Üç alternatif alanın
sadece birinci harmoniğini dikkate alırsak altı adet döner alan meydana gelir. Bu altı adet döner
alandan üçü saat ibresi yönünde , üçü de saat ibresinin tersi yönündedir. Bunların açısal hızları aynı
olup Ws tir. Sağa doğru dönen döner üç alan çakışık olarak döndüğü taktirde sola döner alanlar
arasında 120 derecelik faz farkı olduğu için bileşke değeri sıfır olur, ve motor sağa doğru dönen
çakışık üç döner alanın oluşturduğu moment ile sağa doğru döner . bu açıklamadan anlaşılabileceği
gibi stator sargılarından geçen akımlar Ws açısal hıı ile döner stator alanı oluşturur.
Motora ilk gerilim uygulandığı anda motor duracaktır. ns hızıyla dönen stator döner alanı
durmakta olan rotor iletkenini aynı hızda keser ve rotor alternatif gerilimin oluşmasını sağlar. Bu
gerilim frekansı f1 olup bu değer şebeke frekansına eşittir.
Motor senkron devir sayısında dönseydi bu taktirde senkron devirde dönen stator alanı rotor
iletkenlerini kesmeyecekti. Sonuçta rotor sargılarında alternatif gerilim meydana gelmeyecektir. Akım
geçmeyince döndürme momenti de sıfır olacaktır. Bu nedenle rotor devir sayısı senkron devir sayısını
altında olacaktır. Bu açıklamadan anlaşılacağı gibi asenkron motorun motor halinde çalışması halinde
rotorun senkron devirde dönmesi mümkün değildir. Rotor senkron devirde daha küçük olan ve yük ile
değişen devirde döner.
Elektrik ile tahrikte geniş bir uygulama alanına sahip olan asenkron motor esas itibariyle
şönt karekterislikli sabit devir sayılı bir tahrik makinesidir. Genellikle motor olarak kullanılmakla
birlikte bazı koşulların sağlanması ile birlikte generatör olarak çalışabilirler.
Asenkron motorlar eş zamanlı olmayan makinelerden , yani stator sargılarının oluşturduğu
döner alan hızı ile rotorun dönme hızı birbirinden farklıdır. Rotor dönme hızı motor çalışmada
asenkron hızdan küçük , generatör çalışmada ise senkron hızdan büyüktür. İşletme özellikleri
bakımından doğru akım şönt motoru ile boy ölçüşebilecek şekilde değilse bile sürekli devir sayısı
ayar imkanına sahiptir.
Bir, iki, üç ve çok fazlı olarak imal edilebilirler. En fazla kullanılan motorların birisi yukarıda da
belirtildiği gibi kısa devre rotorlu veya sincap kafesli asenkron motor ve de rotoru sargılı veya
bilezikli asenkron motorlardır.
Bilezikli asenkron makinelerin rotor oluklarına genellikle üç fazlı sargılar yerleştirilir. Üç
fazlı rotor sargısı yıldız olarak bağlanır ve yıldız noktası dışarı çıkartılmaz . Mil üzerine bağlı ve
milden yalıtılmış üç bilezik rotor ile birlikte döner. Bilezikler üzerinde sabit duran fırçalar yardımı ile
dış kaynaktan gerilimi ve frekansı değiştirilebilen gerilim uygulanabildiği gibi sargılara dışarıdan
empedansa bağlanabilir. Rotor bileziklerine yol alam direnci bağlayarak yol alam akımı sınırlayarak
yol alam direnci büyütülebilir. Ayrıca rotora frekans ve güç faktörü kontrolü yapılabilir. Rotoru
sargılı asenkron makinelere uygulanan bu kontrol sistemi sincap kafesli motora uygulanan hız
kontrolün den daha ucuzdur. Bununla rotor sargıları rotorda oldukça yer kapladığı için sincap
kafesli motorlara göre bilezikli asenkron motorlardan daha az güç elde edilir.
2
Sincap kafesli asenkron motorların statorlarında döner alan oluşturan sargılar vardır. Rotor
kısa devre çubuklarının oluşturduğu hacim sincap kafesinkine benzediği için motora bu isim
verilmiştir. Normal çalışma şartlarında rotor çubuklarında endüklenen gerilim 10 V altındadır. Bu
yüzden kısa devre çubukları rotor saç paketinden yalıtılmaz . Rotorda yalıtkan malzeme için yer
kaplanmadığı için bu motorda birim hacime düşen güç bilezikli asenkron motorlardan daha fazladır.
Bilezikli asenkron motorlarda rotorun sargılı olması ile bileziklerin getirdiği avantaj devir
sayısının kolaylıkla ayarlanmasını kalkış momentinin değiştirilebilmesi üstünlüğünü sağlar . Sincap
kafesli makinede ise
rotor sayısı yerine
kısa devre edilmiş
iletken çubukların bulunuşu
makinenin hem kalkış momentini , hem de devir sayısı ayarı yapabilme yeteneklerini kısıtlamaktadır.
Bu nedenle sincap kafesli makineler daha çok kalkış momenti değişmeyen ve devir sayısı mümkün
olduğu kadar sabit olan iş makinelerinin tahrikinde kullanılır. Ancak yapım kolaylığından dolayı
bilezikli makineye göre iki kat daha ucuzdur.
AS MOTORUN YAPISI
1-Stator :
Asenkron motorun duran bölümüdür. 0,4-0,8 mm kalınlığında bir tarafı yalıtılmış
sacların özel kalıplarda paketlenmesiyle üretilir (resim 4.2).
Stator, motorun en önemli parçasıdır. Bu parçanın iç kısmında emaye izoleli bakır telden yapılan sarımlar
bulunur. Sarımların görevi AC enerji uygulandığında manyetik alan doğurarak rotorun dönmesini
sağlamaktır.
Şekil-2
2-Rotor :
Asenkron motorun dönen bölümüdür. Rotor, ince çelik sacların üst üste paketlenmesiyle oluşturulmuştur. Bu
elemanın, stator manyetik alanının etkisiyle ikinci
bir manyetik alan oluşturabilmesi için gövdesi üzerine açılan oyuklara alüminyum
çubuklar yada sargılar konulmuştur. Rotor asenkron motorların en önemli parçasıdır.
Şekil-3
Rotor Çeşitleri :
a-) Kısa devre kafesli rotor :
Kısa devre kafesi, rotor oyuklarına yapılan alüminyum dökümle elde edilir. Rotor çubukları da denilen bu
çubukların iki tarafı alüminyum halkalarla kısa devre edilir. Bu halkaların üzerinde bulunan kanatçıklar
soğumayı sağlar. Havalandırma kanatları kısa devre halkaları ile birlikte dökülür.
Üç fazlı asenkron motorların çalışması sırasında stator oyuklarına nazaran rotor oyukları hareket etmektedir.
Bu nedenle rotorda uğuldama ,ıslık çalma gibi sesler oluşur.Bundan başka rotor ve stator içlerini stator
çevresinde bir noktada üst üste gelmesiyle stator ile rotor arasında bir yönlü çekme kuvvetleri meydana gelir
3
ki bu kuvvetlere sarsıcı kuvvetler denir.asenkron motorun çalışmasına kötü etkiler yapan bu sarsıcı
kuvvetleri yok etmek gerekir. Bunun için en etkili çare rotor veya stator oyuklarını eğik yapmaktır.
Metottaki gürültüyü azaltmak amacıyla bazen eğik oyuklar zikzak şeklinde de yapılır. Rotor boyuna yönde
iki eşit parçaya bölünür ve bir kısmındaki diğer kısmındakilere göre bir miktar kaydırılır.her iki kısmında da
ortak bir halka ile birleştirilir.
Möllerin yaptığı araştırmalar sonucunda rotor oyuk sayılarının çift sayı olmasının, motorun gürültüsün
önlediği anlaşılmıştır. Buna göre örneğin 24 oyuklu bir statorun rotor oyuklarının 18,30,34,38 gibi çift sayılı
olarak yapılması tavsiye edilmiştir.
b-) Sargılı (bilezikli) rotor :
Stator sargılarında olduğu gibi 120 faz farklı olarak rotor oyuklarına üç fazlı alternatif akım sargısı
yerleştirilip uçları, rotor mili ile yalıtılan üç bakır bileziğe bağlamıştır. Akım, bileziklere basan fırçalar
aracılığı ile sargılara uygulanır. Sargılı motorlara yol verme kafesli sargılara göre daha kolaydır. Bileziklere
seri sargılar sarılarak yol verme gerçekleştirilebilir. Kafesli sargılar daha ucuz olmasına rağmen yol vermedi
kolaylığı nedeniyle sargılı asenkron motorlar daha çok tercih edilir.
3-Gövde :
Asenkron motorların diğer bir parçası da gövde ve kapaklardır. İçerisinde stator sac paketi bulunduran
gövde, ayakları ile zemine veya kaide üzerine monte edilir. Alüminyum döküm şeklinde yapılan asenkron
motor gövdesi üzerinde ufak kanatçıklar bulunur. Bu kanatçıklar gövdenin havayla temas yüzeyini arttırarak
soğumayı kolaylaştırır. Motor kapakları ortalarına açılan yuvalara yerleştirilen rulman aracılığı ile rotora
yataklık yaparlar.
Gövdeye cıvata veya saplamalarla tespit edilir.
ASENKRON MOTORUN BOŞ ve YÜKLÜ ÇALIŞMASI
MOTORUN BOŞTA ÇALIŞMASI
Kısadevre rotorlu veya sargılı rotorlu bir asenkron motora üç fazlı şebeke EMK'i uygulandığında, stator
sargılarından geçen üç fazlı alternatif akım, döner manyetik alan meydana getirir. Kısadevreli rotor veya
n
sargıları kısadevre edilmiş sargılı rotor, döner alanın yönünde r devri ile dönmeye başlar. Motorun mili
üzerinde yük olmadığı için rotorun devri döner alanın devrine çok yakın olur. Rotor yaklaşık olarak boşta,
döner alandan %1 kadar daha düşük devirle döner. Yani rotor S = %1 kayma ile döner. S kayma ile dönen
rotorda indüklenen faz EMK'i (Er = s . Ekr) volttur. Rotor EMK'inin ve rotor sargılarından geçen akımların
frekansı (fr = S . f) Hz. dir. Rotorun bir fazının etkin direnci gene aynı Rr om dür. Rotorun bir tazının kaçak
reaktansı, kilitli rotor reaktansının S katma eşittir, (Xr = S . Xkr). S küçük olduğu için bu durumda, rotorun
etkin direnci Rr, kaçak reaktanstan Xr daha büyük olur.
Zr  Rr2  X r2  Rr2  (s.X kr )2
Rotorun empedansı,
 r  arctan
Empedansın açışı da,
Rotorun güç katsayısı Cos
S . X kr
 0o
Rr
 r = 1 olur.
4
(
nr ) devri ile dönen motorun rotor akımı,
ir 
S .Ekr
Rr2  ( S . X kr ) 2
(1)
formülü ile bulunur.
Rotor sargılarından geçen bu akımların meydana getireceği rotor manyetik alanı da rotorun döndüğü yönde
döner. Rotorun kutup sayısı 2P, rotor akımlarının frekansı (fr = s . f) olduğuna göre, rotor döner alanının
devir sayısı
60. f r
P
veya
f
n 2  (60. ).S
P
n2 
n2 
60.s. f
P d/d
(2)
n 2  S .ns
formülü ile bulunabilir.
Rotorun devir sayısını kaymayı veren formülden s = (ns - nr)/ns bulalım:
nr  ns (1  s)
(3)
Rotorun devir sayışı ile rotorla aynı yönde dönen rotor döner alanının devir sayısını (n2) toplayalım.
nr  n2  ns (1  s)  s.ns
nr  n2  ns
(4)
Şu halde, rotorun devri ile rotor döner alan devrinin toplamı stator (ana) döner alanının devrine (senkron
devire) eşittir.
Boşta döner alanın devrine yakın bir devirle dönen rotorun sargıların da indüklenen EMK'ler küçük olduğu
için rotor sargılarından geçen akımlar da çok küçük olur. Dolayısıyla, rotorun manyetik akışı veya rotor
kutuplarının akışı çok küçük olur. Rotorun zayıf manyetik akısının statorun döner alanım zayıflatması da
ihmal edilebilecek bir değerde olur. Bu sebeple boşta çalışan asenkron motorlar şebekeden normal
akımlarının (tam yük akımlarının) %15'i ile %50'i kadar akım çekerler.
Stator ile rotor arasındaki hava aralığından dolayı asenkron motor boşta, transformatörlere göre, daha büyük
mıknatıslama akımı çeker. Motor şebekeden, statorun demir ve rotorun sürtünme kayıplarım karşılamak için
küçük değerde watlı akım (akımın enerji bileşeni) çeker. Motorun şebekeden çektiği akımın enerji bileşeni
(watlı akım), reaktif bileşeninden (mıknatıslama akımı) çok küçüktür. Bu sebeple motorun boştaki güç
katsayısı 0,1 - 0,2 veya 0,3 gibi küçük bir değer olur.
Motor şebekenin U faz geriliminden geride
akım bileşenlerinin toplamına eşittir.
zıt EMK'lerini, rotor sargılarında da
I0
Er
I0
akımını çeker,
I0
akımı,
Im
mıknatıslama akımı ile
Iw
watlı
’ın meydana getirdiği 0s döner manyetik akı, stator sargılarında Ez
faz EMK'sını indükler.
Er
EMK'i rotorun faz empedansında düşer.
Er  ir .Rr  ir . X r
Rotor sargılarından geçen ir faz akımının meydana getirdiği manyetik akının etkisini karşılamak için stator
I
r akımım çeker. Motorun şebekeden çektiği Is faz akımı,
şebekeden
toplamına eşittir.
5
Ir
ve
I0
akımlarının vektörel
MOTORUN YÜKLÜ ÇALIŞMASI
Boşta %1 kayma ile çalışan bir asenkron motorun miline yük bindikçe, rotorun devri azalır ve rotorun
kayması büyür. Döner alanın rotor sargılarım kesme hızı artar. Dolayısıyla, rotorda indüklenen faz EMK'i
büyür. Yük altındaki Sı kaymasına göre rotor faz EMK'i
Rotor faz empedansı,
Z r  Rr2   S1. X kr 
İr 
Rotor faz akımı,
olur.
Er  S1.Ekr
2
S1.Ekr
Rr2   S1. X kr 
2
Motor yüklendikçe, kısadevre veya sargılı rotordan geçen faz akımları büyür. Rotor kutuplarının manyetik
akışı artar. Rotor kutupları, döner alan kutuplarının meydana getirdiği manyetik akıları daha fazla zayıflatır.
Hava aralığındaki döner manyetik akı zayıflayınca, stator sargılarında indüklenen zıt EMK'ler küçülür.
Motorun şebekeden çektiği akım artar. Şu halde, motorun miline konan yük arttıkça, motorun şebekeden
çektiği faz akımları da artar. Asenkron motorun tam yük vektör diyagramı Şekil 5.4. de görülüyor
BÎR FAZLI ASENKRON MOTORLAR
Çok geniş kullanma sahası olan küçük motorlar bir fazlı olarak yapılırlar. Bir fazlı motorlar genellikle bir
beygir ve daha küçük güçte olurlar. Evlerde kullanılan elektrikli cihazların motorları bir fazlıdır. Birçok
işyerinde, çiftliklerde, bürolarda çok değişik tipte ve güçte bir fazlı motorlar kullanılır. Bir fazlı asenkron
motor çeşitleri şunlardır.
1) Yardımcı sargılı motor
2) Yardımcı kutuplu (gölge kutuplu) motor
3) Relüktans motor
4) Küçük senkron motor
A. YARDIMCI SARGILI MOTORLAR
Bir fazlı endüksiyon motorları içinde en büyük güçte yapılan ve en fazla kullanılan yardımcı sargılı asenkron
motorlardır.
1) Motorun Yapısı
Yardımcı sargılı motorun statoru üç fazlı asenkron motorun statoru gibidir. Stator oluklarına 90° faz farklı
olarak ana sargı ve yardımcı sargı yerleştirilmiştir. Ana sargı kalın telden fazla sarımlı olarak sarılmış ve
stator oluklarının 2/3 ünü kaplar, stator oluklarının geri kalan 1/3 ünü de ince telden az sarımlı olarak
sarılmış olan yardımcı sargı yerleştirilmiştir. Genel olarak ana sargının R si küçük, L si büyük, yardımcı
sargının R si büyük, L si küçük olur.
Ana sargı ile yardımcı sargı paralel bağlanır ve bir fazlı A.A uygulanır. Yardımcı sargının devresine seri
olarak bir santrifüj anahtar bağlanmıştır. Motor çalıştıktan sonra, devir sayışı belirli bir değere ulaştığında,
santrifüj anahtar açılarak yardımcı sargıyı devreden çıkarır. Motor yalnız ana sargı ile çalışmasına devam
eder. Yardımcı sargılı motorun rotoru üç fazlı asenkron motorlarda olduğu gibi, kısa devre rotorlu (sincap
kafesli rotor) dür.
Çalışma Prensibi
stator oluklarına 90° faz farklı olarak iki faz bobini yerleştirdiğimizde, iki kutuplu iki fazlı en basit sargı elde
edilmiş olur. (U - X) birinci faz sargısının, (W - Z) ikinci faz sargısının uçları olsun, şekil 9.2.a. da iki fazlı
sinüzoidal EMK'lerin değişim eğrileri görülüyor. Stator sargılama iki fazlı alternatif akım uyguladığımızda,
6
birinci faz sargısından A tazının akımı, ikinci faz sargısından da B tazının akımı (A dan 90° geride)
geçecektir.
İki fazlı stator sargılarından geçen iki fazlı alternatif akımlar düzgün bir döner alan meydana getirirler. Bu üç
fazlı alternatif akımın üç fazlı stator sargılarından geçince meydana getirdiği döner alana benzer.
Statorun ortasındaki sincap kafesli (kısa devreli) rotor döner alanın etkisi ile dönmeye başlar. Döner alan
rotorun kısa devre çubuklarım keserek çubuklarda EMK'ler indükler. Kısa devre çubuklardan indüklem
akımları geçer ve rotorda manyetik alan meydana gelir. Rotor kutupları, döner alanın kutupları tarafından
çekilir ve rotor döner alanın yönünde dönmeye başlar.
Şu halde, yardımcı sargılı motorların kısa devreli rotorlarının dönebilmesi için, stator sargılarından geçen
akımların düzgün bir döner alan meydana getirmesi gerekir.
Ana sargıdan geçen la ve yardımcı sargıdan geçen Iy akımları arasında 90° ye yakın faz farkı meydana
getirebilirsek, ana ve yardımcı sargıdan geçen bu akımlar döner alan meydana getirir.
Ana sargı ile yardımcı sargıdan geçen akımlar arasında 90° ye yakın faz farkı meydana getirebilmek için
şunlar yapılır.
1) Ana sargının sarım sayışı fazla ve tel çapı kalın seçilir. Bu arada yardımcı sargıda ince telden az sarımlı
olarak sarılır. Ana sargının Ra etkin direnci küçük, Xa reaktif direnci de büyük olacağından, ana sargıdan
geçen akım (la) gerilimden 90° ye yakın geri kalır (mesela 80°).
Yardımcı sargının Ry etkin direnci büyük, Xy reaktif direnci de küçük olacağından, yardımcı sargıdan geçen
akımın (Iy) gerilimden geri kalma açışı küçük olur (mesela 30°).
U gerilimi ve akımlar vektör diyagramı görülüyor. Ana sargı ile yardımcı sargıdan geçen akımlar arasındaki
(9) açışı, 90° ye ne kadar yaklaşırsa döner alan o kadar düzgün olur.
Ana ve yardımcı sargılardan geçen faz farklı akımların meydana getireceği döner alan kısa devreli rotorun
dönmesine
2) Yardımcı sargıya, bir kondansatör seri olarak bağlanırsa, yardımcı sargıdan geçen akım kondansatörün
etkisi ile gerilimden ilerde olur. ana sargının akımı ile yardımcı sargının akımı arasında 90° lik faz farkı
meydana gelir. Statora 90° faz farklı olarak yerleştirilmiş olan ana ve yardımcı sargılardan geçen 90° faz
farklı la ve ly akımları düzgün bir döner alanın, Şekil 9.2. de olduğu gibi, meydana gelmesine sebep olur.
B. YARDIMCI KUTUPLU (GÖLGE KUTUPLU) MOTORLAR
Yapımı en ucuz ve en basit olan motorlardan biri de yardımcı kutuplu (gölge kutuplu) motorlardır. Bu
motorlar çok küçük güçten 0,15 Hp ye kadar yapılırlar.
Motorun Yapısı
Stator: Bu motorlarda statorlar çıkıntılı kutuplu olarak saç paketlerinden yapılırlar. Kutupların birer
kenarlarına yarık açılmış ve buraya bakır halkalar takılmıştır. Çıkıntılı kutuplara bobinler yerleştirilir.
Rotor: Yardımcı kutuplu motorların rotorları kısa devreli rotorlardır. Üç fazlı asenkron motorun kısa devreli
rotorundan hiçbir farkı yoktur.
2) Motorun Çalışma Prensibi
Yardımcı kutuplu motorun stator sargılarına 1 fazlı alternatif EMK uyguladığımızda sargılardan sinüzoidal
akım geçer. Bu akım dalgalı bir manyetik akı meydana getirir. Stator sargılarından geçen akım yön
değiştirince, manyetik akı da akıma bağlı olarak yön değiştirir.
Yardımcı kutuplu motorun bir kutbunu ele alarak, akımın yarım peryotluk değişmesinde kutbun manyetik
akısındaki değişiklikler meydana gelir.
Kutup bobininden geçen akım, O dan pozitif maksimuma yakın (a) değerine doğru anarken, kutbun manyetik
akısı da artacaktır. Artan manyetik akı, bakır halka üzerinde bir emk indükler, buda bakır halkadan indüklem
akımının geçmesine sebep olur. Lenz Kanunu'na göre, bakır halkadan geçen indüklem akımı kendisini
meydana getiren manyetik akının artışına mani olacak şekilde (yani zıt yönde) manyetik alan meydana
getirir. Yardımcı kutbu meydana getiren bakır halkanın bulunduğu kutup parçasındaki manyetik akı
zayıflamış olur. Kutup ekseni kutbun bir taratma doğru kaymış olur.
7
b) Kutup bobininden geçen akım a ve b arasında maksimuma çok yakındır. Bu kısımda akımdaki değişme
çok küçüktür. Kutbun meydana getireceği manyetik akı da çok az değişecek yani akı sabit olacaktır. Sabit
manyetik alan içindeki bakır halkada hiçbir EMK indüklenmez ve bakır halkadan geçen akım sıfır olur.
Bakır halkanın etkisi olmayınca, manyetik akı kutup yüzeyine düzgün olarak yayılır. Manyetik akının ekseni
kutbun ortasına doğru kayar
c)Maksimum değeri geçmiş olan akım azalarak sıfıra düşer. Kutbun manyetik akışı da azalmaya başlar.
Manyetik akının azalması bakır halkada bir EMK indükler ve bakır halkadan indüklem akımı geçer. Bakır
halkadan geçen indüklem akımının meydana getireceği manyetik akının yönü, azalan kutup akısının
azalmasını önlemek için kutup alanı ile aynı yöndedir. Bu durumda bakır halkanın bulunduğu kutup
yüzeyinde manyetik alanın yoğunluğu artar. Böylece, manyetik akının ekseni bakır halka (yardımcı kutup)
taratma doğru kayar.
Kutup bobininden pozitif yarım peryotluk akım geçince, N kutbu meydana geldi ve manyetik akı kutup
yüzeyinde bakır halkaya doğru kaydı. Bobinden akımın negatif yarım peryodu geçerse, S kutbu meydana
gelir ve manyetik akı gene kutup yüzeyinde kutbun bir tarafından bakır halkaya doğru kayar. Şu halde, akım
yön değiştirdikçe kutup değişiyor (N ise S kutbu oluyor), yalnız, manyetik akının kutup yüzeyinde kayması
hep aynı yönde, bakır halkaya (yardımcı kutba) doğru olur.
Yardımcı kutuplu motora 1 fazlı alternatif emk uyguladığımızı kabul edelim. Bobinden sinüzoidal bir akım
geçer. Akımın pozitif yarım peryodu geçerken N ve S kutupları meydana gelir ve manyetik akılar kutup
yüzeyinde bakır halkaya doğru kayarlar. Akım yön değiştirdikten sonra, negatif yarım peryot geçerken
kutuplar değişir (N kutbu S, S kutbu da N olur). Manyetik akının kutup yüzeyinde kayması gene bakır
halkaya doğru olur. iki kutbun ortasındaki kısa devreli rotor çubukları üzerinde değişen manyetik akı
EMK'ler indükler ve kısa devreli rotor çubuklarından da indüklem akımları geçer. Rotor manyetik alan
meydana getirir. Kutup yüzeyinde manyetik akının kayması rotorun bir tarafındaki kutupda bir yöne ise,
rotorun diğer tarafındaki kutupda ise ters yöne doğrudur.
Manyetik akının kutup yüzeyinde kayması sanki kutup dönüyormuş gibi rotor üzerinde bir etki yapar.
Meydana gelen döndürme momentinin etkisi ile rotor manyetik akının kayma yönünde, yani yardımcı
kutuplara doğru, dönmeye başlar.
Yardımcı Kutuplu Motorların Özellikleri
Yardımcı kutuplu motorlar, yapılarının basitliği, sebebi ile ucuza mal olurlar. Bu motorların en önemli
özelliklerinden biri de çok sessiz çalışmalarıdır. Bu motorların istenilmeyen özellikleri şunlardır.
1) Yardımcı kutuplu motorların kalkınma (start) momentleri düşüktür.
2) Yardımcı kutuplu motorların aşırı yük kapasiteleri çok düşüktür.
3) Yardımcı kutuplu motorların verimleri düşüktür.
Yardımcı kutuplu motorlar, en büyük, yaklaşık olarak, (1/6) Hp gücünde, en küçük de (1/250) Hp gücünde
olmak üzere çok değişik güçte yapılırlar.
Yardımcı kutuplu motorların tam yük momentleri genellikle % 10 - % 25 gibi oldukça yüksek kaymalarda
meydana gelir. Bu motorların maksimum momentleri tam yük momentinin 1,25 katı kadardır.
Çok küçük güçlü yardımcı kutuplu motorların verimleri % 5 gibi küçük bir değerdir. Büyük güçlü
motorlarda verim % 35'e kadar çıkabilir.
Yardımcı kutuplu motorlar aspiratör ve vantilatörlerde kullanıldıkların da motoru soğutmak için ayrıca
motorun rotoruna pervane koymaya gerek yoktur; vantilatörün, motorun etrafında meydana getirdiği hava
akımı aynı zamanda motoru soğutur.
Yardımcı kutuplu (gölge kutuplu) motorların devir sayıları uygulanan gerilimle değişir. Yük altında çalışan
yardımcı kutuplu motora uygulanan gerilim düşürülerek devir kontrol edilebilir. Motora uygulanan gerilim
üç şekilde değiştirilir:
8
a. Kademeli oto trafo ile motora değişik gerilimler uygulanır.
b. Kademeli bir reaktans bobini (şok bobini) veya direnç, motora seri bağlanır. Reaktans bobini ve direnç
kademeli olarak motor devresine sokularak bunlarda düşen gerilim artırılmak suretiyle motorun uçlarındaki
gerilim değiştirilir.
c. Motorun stator bobinlerinden uçlar çıkarılır, şebeke gerilimi stator sargısının tamamına veya bir kısmına
uygulanır.
Devir yönünü değiştirme yöntemi
Şekil 9.19 yardımcı kutuplu motorlarda devir yönünün değiştirilmesi
Yardımcı kutuplu motorlarda devir yönü sabittir değiştirilemez. Bakır halkalar yerine Şekil 9.19.d. de
görüldüğü gibi yardımcı kutuplar sargılı yapılır ve bir anahtarla çapraz olarak kısa devre edilirse, devir yönü
değişir.
4) Kullanıldığı yerler
Sessiz çalıştıkları için bu motorlar pikap ve teyplerde çok kullanılırlar. Küçük vantilatör ve aspiratörlerde de
yardımcı kutuplu motorlar kullanılır.
9
Kaynakça











Electrical Machines, Drivers And Power Systems Theodore WILDI
www.ödevim.com
www.Özmak.com.tr
www.electricmotor.com
www.ödevim.com
http://turkcadcam.net
www.siemens.com
Elektrik Makineleri III –Ahmet Hamdi SAÇKAN-M.E.B
Özel Elektrik Makineleri –Doç. Dr. Güngör BAL-Seçkin
http://electricmotor.com
www.kou.edu.tr
10