- Asenkron Motorun Çalışma Prensibi
- Faradays Elektromanyetik İndüksiyon Yasası
- Tek Fazlı Asenkron Motor
- Üç Fazlı Asenkron Motor
Endüksiyon motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir AC elektrik makinesidir. Asenkron motor, temel ev aletlerinden ağır sanayilere kadar çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Makine sayılması zor pek çok uygulamaya sahiptir ve küresel olarak üretilen elektrik gücünün neredeyse% 30'unun endüksiyon motorları tarafından tüketildiğini bilerek ölçeği hayal edebilirsiniz. Bu şaşırtıcı makine, büyük bilim adamı Nikola Tesla tarafından icat edildi ve bu buluş insan uygarlığının gidişatını kalıcı olarak değiştirdi.
İşte günlük hayatta bulabileceğimiz tek fazlı ve üç fazlı asenkron motorların birkaç uygulaması.
Tek Fazlı Asenkron motorların uygulamaları:
- Evde elektrikli fanlar
- Delme makineleri
- Pompalar
- Öğütücüler
- Oyuncaklar
- Elektrikli süpürge
- Egzoz fanları
- Kompresörler ve elektrikli tıraş makineleri
Üç Fazlı Asenkron motorların uygulamaları:
- Küçük ölçekli, Orta ölçekli ve büyük ölçekli endüstriler.
- Asansörler
- Vinçler
- Sürüş torna tezgahları
- Yağ çıkarma değirmenleri
- Robotik kollar
- Konveyörler bant sistemi
- Ağır kırıcılar
İndüksiyon motorları çeşitli boyutlarda ve nispi özellikleri ve elektriksel derecelendirme sahip şekillerde gelir. Boyutları birkaç santimetreden birkaç metreye kadar değişir ve güç değerleri 0.5Hp ile 10000Hp arasındadır. Kullanıcı talebini karşılamak için modeller okyanusundan en uygun olanı seçebilir.
Önceki makalede Motorların Temellerini ve çalışmasını zaten tartışmıştık. Burada İndüksiyon Motorunun yapısını ve çalışmasını ayrıntılı olarak tartışacağız.
Asenkron Motorun Çalışma Prensibi
Bir endüksiyon motorunun çalışma prensibini anlamak için, önce şekilde gösterildiği gibi basit bir kurulum düşünelim.
Buraya,
- Eşit boyutlarda iki demir veya ferrit çekirdek alınır ve belli bir mesafede havada asılır.
- Üst göbeğe emaye bakır tel sarılır, ardından alttaki bir ve iki uç şekilde gösterildiği gibi bir tarafa alınır.
- Buradaki çekirdek, çalışma sırasında bobin tarafından üretilen manyetik akıyı taşımak ve yoğunlaştırmak için bir ortam görevi görür.
Şimdi, bakırın iki ucuna alternatif bir voltaj kaynağı bağlarsak, aşağıdaki gibi bir şey elde ederiz.
AC'nin pozitif döngüsü sırasında:
Burada ilk yarı döngü sırasında, 'A' noktasındaki pozitif voltaj kademeli olarak sıfırdan maksimuma gidecek ve sonra tekrar sıfıra dönecektir. Bu süre zarfında sargıdaki akım akışı olarak gösterilebilir.
Buraya,
- AC güç kaynağının pozitif döngüsü sırasında, her iki sargıdaki akım kademeli olarak sıfırdan maksimuma artar ve ardından kademeli olarak maksimumdan sıfıra geri döner. Bunun nedeni, Ohm yasasına göre, bir iletkendeki akımın terminal voltajıyla doğru orantılı olmasıdır ve bunu önceki makalelerde birçok kez tartıştık.
- Sargılar, her iki sargıdaki akımın aynı yönde akacağı şekilde sarılır ve aynısını diyagramda temsil edildiğini görebiliriz.
Şimdi, ilerlemeden önce daha önce incelediğimiz Lenz yasası adlı bir yasayı hatırlayalım. Lenz yasasına göre, ' Akım taşıyan bir iletken, yüzeyinin etrafında bir manyetik dolgu oluşturacaktır',
ve yukarıdaki örnekte bu yasayı uygularsak, her iki bobindeki her döngü tarafından bir manyetik alan üretilecektir. Bobinin tamamı tarafından üretilen manyetik akıyı eklersek, o zaman önemli bir değer alacaktır. Bobin çekirdek gövdeye sarılırken tüm bu akı demir çekirdek üzerinde görünecektir.
Kolaylık sağlamak için, her iki uçtaki demir çekirdek üzerinde yoğunlaşan manyetik akı çizgilerini çizersek, aşağıdaki gibi bir şey elde ederiz.
Burada manyetik çizgilerin demir çekirdekler üzerinde yoğunlaştığını ve hava boşluğundaki hareketini görebilirsiniz.
Bu akı yoğunluğu, her iki demir gövdeye sarılmış bobinlerde akan akımla doğru orantılıdır. Bu nedenle, pozitif yarı döngü sırasında, akı Sıfırdan Maksimuma gider ve ardından Maksimumdan Sıfıra doğru tonlanır. Pozitif döngü tamamlandığında, hava aralığındaki alan yoğunluğu da sıfıra ulaşır ve bundan sonra negatif bir döngüye sahip oluruz.
AC'nin negatif döngüsü sırasında:
Sinüzoidal voltajın bu negatif döngüsü sırasında, 'B' noktasındaki pozitif voltaj kademeli olarak sıfırdan maksimuma gidecek ve sonra sıfıra geri dönecektir. Her zaman olduğu gibi, bu voltaj nedeniyle bir akım akışı olacaktır ve aşağıdaki şekilde sargılarda bu akımın akışının yönünü görebiliriz.
Akım voltajla doğrusal olarak orantılı olduğundan, her iki sargıdaki büyüklüğü kademeli olarak sıfırdan maksimuma artar ve ardından maksimumdan sıfıra düşer.
Lenz yasasını düşünürsek, pozitif döngüde incelenen duruma benzer akım akışı nedeniyle bobinlerin etrafında bir manyetik alan görünecektir. Bu alan, şekilde gösterildiği gibi ferrit çekirdeklerin merkezinde yoğunlaşacaktır. Akı yoğunluğu, her iki demir gövdeye sarılmış bobinlerde akan akımla doğru orantılı olduğundan, bu akı da Sıfırdan Maksimuma gidecek ve ardından akımın büyüklüğünün ardından Maksimumdan Sıfıra doğru tonlanacaktır. Bu pozitif bir döngüye benzese de bir fark vardır ve bu manyetik alan çizgilerinin yönüdür. Akı yönündeki bu farkı diyagramlarda görebilirsiniz.
Negatif döngüsünden sonra pozitif bir döngü gelir ve ardından başka bir negatif döngü gelir ve AC sinüzoidal voltaj kaldırılıncaya kadar böyle devam eder. Ve bu değişen voltaj döngüsü nedeniyle, demir çekirdekler üzerindeki merkezdeki manyetik alan hem büyüklük hem de yönde değişmeye devam ediyor.
Sonuç olarak, bu kurulumu kullanarak,
- Demir çekirdeklerinin merkezinde manyetik alan yoğun bir alan geliştirdik.
- Hava boşluğundaki manyetik alan yoğunluğu hem büyüklük hem de yönde değişmeye devam ediyor.
- Alan, AC sinüzoidal voltaj dalga biçimini takip eder.
Faradays Elektromanyetik İndüksiyon Yasası
Şimdiye kadar tartıştığımız bu kurulum, Faradayların elektromanyetik indüksiyon yasasını gerçekleştirmek için en uygun olanıdır. Bunun nedeni, sürekli değişen bir manyetik alanın elektromanyetik indüksiyon için en temel ve en önemli gereksinim olmasıdır.
Bu yasayı burada inceliyoruz çünkü İndüksiyon motoru Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası ilkesine göre çalışıyor.
Şimdi elektromanyetik indüksiyon fenomenini incelemek için, aşağıdaki kurulumu ele alalım.
- Bir iletken alınır ve her iki ucu kısa devre ile bir kare haline getirilir.
- Kurulumun ekseni olarak hareket eden iletken karenin ortasına metal bir çubuk sabitlenmiştir.
- Artık iletken kare eksen boyunca serbestçe dönebilir ve buna rotor denir.
- Rotor, hava boşluğunun ortasına yerleştirilir, böylece iletken döngü, rotor bobinleri tarafından üretilen maksimum alanı deneyimleyebilir.
Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, ' değişken bir manyetik alan bir metal iletkeni kestiğinde, iletkende bir EMF veya voltaj indüklendiğinde' biliyoruz.
Şimdi, bir Endüksiyon motorunun çalışmasını anlamak için bu yasayı uygulayalım :
- Bu elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, merkeze yerleştirilen rotor iletkeninde, deneyimlediği değişen manyetik alan nedeniyle bir EMF indüklenmelidir.
- Bu indüklenen EMF ve iletken kısa devre olduğundan, şekilde gösterildiği gibi tüm döngüde bir akım akar.
- İşte Asenkron motorun çalışmasının anahtarı geliyor, Lenz yasasına göre akım taşıyan bir iletkenin etrafında yoğunluğu akımın büyüklüğüyle orantılı olan bir manyetik alan oluşturduğunu biliyoruz.
- Yasa evrensel olduğundan, rotorun iletken halkası da bir manyetik alan oluşturmalıdır çünkü akım elektromanyetik indüksiyon nedeniyle içinden akmaktadır.
- Stator sargıları ve demir çekirdek kurulumunun ürettiği manyetik alanı Ana akı veya Stator akısı olarak adlandırırsak. Daha sonra rotorun iletken döngüsünün ürettiği manyetik alanı Rotor akısı olarak adlandırabiliriz.
- Ana akı ve Rotor akısı arasındaki etkileşim nedeniyle rotor tarafından bir kuvvet deneyimlenir. Bu kuvvet, rotorun konumunu ayarlayarak EMF indüksiyonuna rotora karşı koymaya çalışır. Dolayısıyla bu sırada şaft pozisyonunda bir hareket yaşayacağız.
- Artık manyetik alan, alternatif voltaj nedeniyle değişmeye devam ediyor, kuvvet ayrıca durmadan rotor konumunu sürekli olarak ayarlamaya devam ediyor.
- Böylece rotor, alternatif voltaj nedeniyle dönmeye devam eder ve böylece şaftta veya rotor ekseninde mekanik çıktı elde ederiz.
Bununla birlikte, rotora Elektromanyetik indüksiyon nedeniyle şaftta nasıl mekanik çıktı elde ettiğimizi gördük. Dolayısıyla bu kurulum için verilen isim Asenkron Motor olarak adlandırılır.
Şimdiye kadar tartıştığımız şey asenkron motorun çalışma prensibidir, ancak hem teorinin hem de pratikliğin farklı olduğunu unutmayın. Ve endüksiyon motorunun çalışması için aşağıda tartışacağımız ek bir kuruluma ihtiyaç vardır.
Tek Fazlı Asenkron Motor
Tek fazlı AC güçle çalışan endüksiyon motoruna Tek Fazlı Asenkron Motor denir .
Evlerimizde kullanabileceğimiz güç hattı 240V / 50Hz AC tek fazlı güç hattı olup, günlük yaşamımızda evlerimizde kullandığımız Endüksiyon motorlarına Tek Fazlı Asenkron Motorlar denir.
Tek fazlı asenkron motorun çalışma prensibini daha iyi anlamak için, Tek Fazlı Asenkron Motorun yapısına bakalım.
Buraya,
- Birden fazla iletken alıp bunları şekilde gösterildiği gibi serbestçe dönen şafta monte edeceğiz.
- Ayrıca, tüm iletkenlerin uçlarını bir metal halka ile kısaltarak, daha önce çalıştığımız çoklu iletken döngüleri oluşturacağız.
- Bu rotor düzeni daha yakından bakıldığında bir sincap kafesine benziyor ve bu nedenle buna sincap kafesli Endüksiyon Motoru deniyor. İşte sincap kafesli rotorun 3 boyutlu yapısına bir göz atalım.
- Tam bir demir parçası olarak kabul edilen stator, aslında üst üste dizilmiş bir grup ince demir sacdır. Birbirlerine o kadar sıkı sıkıya bağlılar ki aralarında tam anlamıyla hava olmayacak. Tek bir demir parçası yerine bir yığın demir sac kullanıyoruz, çünkü bir güç transformatörü durumunda demir kayıplarını azaltmak için haddelenmiş saclar kullanıyoruz. İstifleme yöntemini kullanarak, performansı aynı tutarken güç kaybını önemli ölçüde azaltacağız.
Bu kurulumun çalışması, asenkron motorun çalışma prensibini açıklamada kullanılan kuruluma benzer .
- İlk olarak, AC voltajını sağlayacağız ve bu voltaj nedeniyle akım hem üst hem de alt segmentlerde sarılı stator sargısından akar.
- Akım nedeniyle, hem üst hem de alt sargılarda bir manyetik alan üretilir.
- Demir sacların büyük kısmı, bobinlerin ürettiği manyetik alanı taşımak için bir çekirdek ortam görevi görür.
- Demir çekirdek tarafından taşınan bu değişken manyetik alan, kasıtlı yapısal tasarım nedeniyle merkezi hava boşluğunda yoğunlaşır.
- Şimdi rotor bu hava boşluğuna yerleştirildiğinden, rotora sabitlenmiş kısa iletkenler de bu değişen alanı deneyimlemektedir.
- Alan nedeniyle, rotorun iletkenlerinde bir akım indüklenir.
- Akım rotor iletkenlerinden geçtiği için rotor çevresinde de bir manyetik alan oluşacaktır.
- Üretilen rotor manyetik alanı ile stator manyetik alanı arasındaki etkileşim üzerine, rotor tarafından bir kuvvet yaşanır.
- Bu kuvvet, rotoru eksen boyunca hareket ettirir ve böylece dönme hareketimiz olur.
- Voltaj sürekli olarak sinüzoidal voltajı değiştirdiğinden, rotor da ekseni boyunca sürekli olarak dönmeye devam eder. Böylelikle verilen tek fazlı giriş voltajı için sürekli bir mekanik çıktımız olacaktır.
Tek fazlı motora güç verildikten sonra rotorun otomatik olarak döneceğini varsaydık, ancak durum böyle değil. Tek fazlı bir endüksiyon motoru tarafından üretilen alan, dönen bir manyetik alan değil, alternatif bir manyetik alan olduğundan. Böylece motorun başlangıcında, rotor pozisyonuna kilitlenir çünkü alt bobin ve üst bobin nedeniyle maruz kaldığı kuvvet aynı büyüklükte ve ters yönde olacaktır. Yani başlangıçta rotorun maruz kaldığı net kuvvet sıfırdır. Bundan kaçınmak için, endüksiyon motorunu kendi kendine çalışan bir motor yapmak için yardımcı sargı kullanacağız. Bu yardımcı sargı, başlangıçta rotorun hareket etmesini sağlamak için gerekli alanı sağlayacaktır. Bu duruma örnek günlük hayatımızda gördüğümüz elektrikli fan,Bu, bir kapasitör başlatır ve kapasitör ile seri bağlanmış yardımcı sargılı bir endüksiyon motoru çalıştırır.
Üç Fazlı Asenkron Motor
Üç fazlı AC elektrik gücüyle çalışan endüksiyon motoruna Üç Fazlı Asenkron Motor denir. Genellikle, Üç Fazlı Asenkron Motorlar endüstrilerde kullanılır ve ev uygulamaları için uygun değildir.
Endüstriler için mevcut güç hattı 400V / 50Hz'dir Üç fazlı dört hatlı AC gücü ve endüstrilerde bu besleme üzerinde çalışan Endüksiyon motorları Üç Fazlı Asenkron Motorlar olarak adlandırılır.
Üç fazlı asenkron motorun çalışma prensibini daha iyi anlamak için Üç Fazlı Asenkron Motorun yapımına bakalım.
Buraya,
- Aşama A sargısı şekilde gösterildiği gibi üst segmentten başlar, ardından alt segment gelir.
- Fazın iki ucuna gelince, bir sargı üç fazlı güç kaynağının Faz A güç hattına bağlanırken, diğer ucu aynı üç fazlı dört hatlı güç kaynağının nötrüne bağlanır. Bu mümkündür, çünkü üç fazlı dört hatlı bir güç kaynağında, dördüncü hat nötr iken üç hat voltajı taşıyan ilk üç hattımız vardır.
- Diğer iki fazlı sargılar, Faz A ile aynı modeli takip eder.Faz B sargısının iki ucundan biri, üç fazlı güç kaynağının Faz B güç hattına, diğer ucu ise aynı üç fazın nötrüne bağlanır. dört hatlı güç kaynağı.
- Rotorun yapısı bir sincap kafesine benzer ve tek fazlı bir endüksiyon motorunda kullanılanla aynı tip rotordur.
Şimdi, statorun üç fazlı sargılarına elektrik gücü sağlarsak, akım her üç sargıda da akmaya başlar. Bu akım akışı nedeniyle, bobinler tarafından bir manyetik alan üretilecek ve bu alan, lamine çekirdek tarafından sağlanan daha az manyetik direnç yolundan akacaktır. Burada motorun yapısı, çekirdeğin taşıdığı manyetik alan rotorun yerleştirildiği merkezdeki hava boşluğunda yoğunlaşacak şekilde tasarlanmıştır. Böylece merkez boşlukta çekirdek tarafından yoğunlaştırılan manyetik alan rotordaki iletkenleri etkiler ve böylece içlerinde bir akım indükler.
İletken akımın varlığında rotor, herhangi bir zamanda stator alanıyla etkileşime giren bir manyetik alan da üretir. Ve bu etkileşim nedeniyle rotor, motorun dönmesine neden olan bir kuvvete maruz kalır.
Burada stator tarafından üretilen manyetik alan, tek fazlı bir motorda tartıştığımız alternatif tipin aksine, üç fazlı güç nedeniyle dönen tiptedir. Ve bu dönen manyetik alan nedeniyle, ilk itme olmadığında bile rotor kendi kendine dönmeye başlar. Bu, Üç Fazlı motoru kendi kendine çalışan bir tip yapar ve bu tip motor için herhangi bir yardımcı sargıya ihtiyacımız yoktur.