Bir Fazlı Asenkron Motor Çalışma Prensibi

Bir fazlı asenkron motor: Genellikle üç fazlı alternatif akımın bulunmadığı yerlerde kullanılır. Ayrıca küçük güçlü oldukları için işyerlerinde bir fazlı kolon hattına bağlanırlar. Kalkınma akımları fazla olduğu için çoğunlukla 1/8, 1/6, 1/4, 1/2, l, 1/5 ve 2 HP gibi küçük güçlerde imal edilirler.

Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Asenkron Motor Yapısı

Asenkron motorlar; alternatif elektrik enerjisini, mekanik enerjiye dönüştürür. Bu elektrik makinalarına asenkron motor denir. Bir ve üç fazlı olarak asenkron motor imalatı yapılır. Bir fazlı asenkron motor ve 3 fazlı asenkron motorlar yapısı bakımından birbirine benzerler.

Statör sargılarında oluşan manyetik alanın hızı ile rotorun dönme hızı aynı değildir. Rotorun dönme hızı, statör manyetik alanının hızından daima azdır. Bundan dolayı  bu motorlara asenkron motor adı verilmiştir. Bir fazlı endüksiyon motorlarının en çok kullanılan tipidir. Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorlar; statör, rotor, gövde ve kapaklardan oluşur.

Asenkron Motorda Statör

3 fazlı asenkron motorun satatörüne benzer. İnce silisli sacların iç yüzlerine presle oluklar açılarak paketlenmesi ile oluşmuştur. Oyuklar içine, hem birbirine karşı hem de statöre karşı yalıtılmış 90° faz farklı olarak ana sargı ve yardımcı sargı sarılır.

Kullanılan iletkenler yalıtılmış iletkenlerdir. Ana sargı, kalın telden fazla sarımlı olarak sarılmış ve statör oluklarının 2/3’ünü kaplar. Geri kalan 1/3’üne de ince telden az sarımlı olarak sarılmış olan yardımcı sargı yerleştirilmiştir. Yardımcı sargı, ana sargıya paralel bağlanır.

Bir Fazlı Asenkron Motorlarda Yardımcı Sargının Görevi

Bir fazlı asenkron motorlarda sadece bir sargıyla ile döner alan oluşmaz. Bu sebeple ana sargının dışında başka bir yardımcı sargıya ihtiyaç duyulur. Ana sargıyla yardımcı sargı, birbirlerine paralel bağlanır. 90° açı değişik oluklara yerleştirilirler.

Bu sargılara bir fazlı gerilim uygulandığında aynı fazlı olduğu için oluşan manyetik alanlar da aynı fazlıdır. Bundan dolayı iki sargı, döner alan oluşturamaz. Motorun kendi kendine yol alması için motorun ana sargısına dik, ikinci bir yardımcı sargı statöre yerleştirilmelidir.

Yardımcı sargı akımı ile ana sargı akımı arasında yapay bir faz farkı meydana getirilir. Bu durumda iki fazlı bir sistem meydana getirilerek bir döner alan oluşturulur. Ana sargı ile yardımcı sargı akımları arasındaki 90°’ye yakın faz farkı üç yöntem ile meydana getirilebilir. Yardımcı sargı devresine seri olarak:

• Omik direnç
• Kapasitör (kondansatör)
• Endüktans (bobin) bağlanır.

Asenkron Motorda Rotor

Silisli sacların dış yüzüne presle oyuklar açılıp ve birleştirilmesi ile sac paket meydana getirilir. Rotor oyuklarına, iki ucundan kısa devre edilmiş alüminyum rotor çubukları yerleştirilir. Rotor çubukları sincap kafesi biçiminde olup enjeksiyon yöntemiyle yerleştirilir. Sonra bu sac paket, bir mil üzerine sıkı bir şekilde yerleştirilir ve rotor oluşturulur.

Asenkron Motorda Gövde ve Kapaklar

Rotorun yataklanmasında ve statörün kapalı olmasını sağlayan dökme alüminyumdan üretilir. Küçük güçlü motorlarda gövde düz yüzeyli, orta güçlü motorlarda ise ısıyı havaya aktarmak amacıyla gövde çıkıntılı yüzeyli olarak yapılır. Genel olarak kapaklar gövdeye saplamalarla sabitlenir. Kapakların içerisine açılan yataklara rotor mili üzerine geçirilmiş rulmanlar yerleştirilir.

Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Asenkron Motorların Çalışma Prensibi

Sadece ana sargısı olan bir motora bir fazlı EMK uygulandığı zaman ana sargıdan geçen akım, düzgün bir döner alan oluşturmaz. Yardımcı sargılı motorların rotorlarının dönmesi için statör sargılardan geçen akımların düzgün bir döner alan oluşturmalıdır. Yalnız ana sargı ile döner alan oluşmayacağı için yardımcı bir sargıya ihtiyaç vardır. Her iki sargıda da faz farkı yok ise yine bir döner alan oluşması söz konusu değildir.

Bir fazlı yardımcı sargılı motora enerji verildiği zaman ana sargıyla devrede olan yardımcı sargı enerjilenir. Özelliğinden dolayı meydana getirdikleri  döner manyetik alan rotoru hareket ettirir. Normal devrin % 75 ulaştığı zaman merkezkaç anahtarı olan santrifüj anahtar yardımı ile yardımcı sargı devreden çıkar.

Motor sadece ana sargı ile çalışmasını sürdürür. Eğer yardımcı sargı olmasaydı motor sadece ana sargı ile kalkınmazdı. Bunun nedeni ilk anda ana sargının meydana getirdiği alan rotoru sağa ve sola döndürebilecek yönde olmasıdır. Yardımcı sargı bu iki eşitliği bir yöne doğru bozar ve motorun o yönde dönmesini sağlar.

Örneğin; Yardımcı sargı devrede olmadığında, ana sargıya enerji verilir. Fakat motor kalkınamaz, elimizle mili hangi yöne döndürürsek motor o yöne doğru yol alır. El ile  yapılan bu işlemi yardımcı sargı yapar.

Yardımcı sargının görevi elektrik motoru kalkındıktan sonra biter ve devreden çıkması gerekir (Daimi kondansatörlüler dışında). Eğer devreden çıkmazsa  yardımcı sargı yanabilir ( Yalıtımı bozulur).

Şeklimizdeki gibi rotor oluklarına 90° faz farklı olarak iki faz bobini  yerleştirir. Böylece iki kutuplu, iki fazlı en basit sargı elde edilir.

Statör sargılarına iki fazlı alternatif akım uyguladığımızda;

Şekil-a): Bir nolu bobinden akım geçer. İki nolu bobinde akım oluşmaz, değeri sıfırdır. Endüktörde (statörde) yönü sağdan sola doğru olan bir alan oluşur.

Şekil-b):  Her iki bobinden de pozitif yönde akım geçer. Bu sırada manyetik alan, geçen akımlara uyum sağlayarak  şekil a’ ya göre sağa doğru kayma yapar.

Şekil-c): (90° de)Birinci faz sıfırdır. İkinci faz pozitif (+) en maksimum. Alan yönü aşağıdan yukarıya doğrudur.

Şekil-d): (180°de) İkinci faz sıfırdır. Birinci faz negatif (-) maksimum değerde olur. Alan yönü soldan sağa doğrudur.

Şekil-e): (270°  de) Birinci faz sıfırdır. İkinci faz (-) maksimum değerde olur. Alan yönü yukarıdan aşağıya doğrudur.

Yukarıdaki şekil de görüldüğü gibi; statör alanı, alternatif akımın alanına uyum sağlayarak döner. Bundan dolayı, bu alana iki fazlı döner alan denir.

Kısacası, iki fazlı statör sargılarından geçerek iki fazlı alternatif akımlar düzgün bir döner alan oluşturur. Bu oluşan alan 3 fazlı alternatif akımın statör sargılarından geçince oluşturduğu döner alana benzemektedir. Statörün ortasında bulunan sincap kafesli (kısa devreli), rotor döner alanın etkisi altında dönmeye başlar.

Döner alan rotorun kısa devre çubuklarını keser ve çubuklarda elektromotor kuvvet (EMK)’ ler indükler. Böylece kısa devre çubuklardan indükleme akımları geçerek rotor da manyetik alan oluşturur. Rotor kutupları statör döner alanın kutupları tarafından çekilir. Rotor döner alanın yönünde dönmeye başlar.

Önemli not: Sadece ana sargısı olan bir fazlı motorun yol alabilmesi için ilk hareket verilmelidir.

Yardımcı Sargıyı Devreden Ayırma Sebepleri

Motorun ilk kalkınmasında yardımcı sargı, ana sargının manyetik alanını destekleyecek yöndedir. Ama rotor devri, normal devrine yaklaştığında bu defa yardımcı sargı, ana sargı ve rotor sargısı üzerinde ters etki yapar.

Motorun normal çalışmasına mani olduğundan yardımcı sargı devreden çıkartılır. Eğer motor devreden çıkartılmazsa, ince kesitli yardımcı sargıdan fazla akım geçeceği için sargılar ısınır ve yanar. Bu sebeple yardımcı sargının motor anma devrinin %75-80’ine ulaştığı anma devreden çıkarılmalıdır.

Yardımcı Sargıyı Devreden Çıkarma Yöntemleri 

Yardımcı Sargıyı Santrifüj Anahtarı (Merkezkaç Anahtar) İle Devreden Çıkarma.

Motor kalkınırken yardımcı sargıyı devrede tutan, motor normal devrin %75’ine ulaştığında devreden çıkmasını sağlayan anahtardır. Merkezkaç (santrifüj anahtar) kuvvet özelliğinden yararlanılarak yapılmıştır.

Santrifüj anahtar iki bölümden meydana gelir. Santrifüj anahtarın duran kısmı  kapak içine, hareketli kısmı ise rotor miline montajı yapılır. Duran kısımda bulunan iki kontak, motor çalışmazken kapalı durumdadır ve yardımcı sargıyı devreye sokar.

Motor normal devrinin %75’ine ulaştığında ise hareketli kısım, merkezkaç kuvvetin etkisi ile dışarı doğru çekilir. Bu durumda kontak üzerindeki basıncı kaldırır. Bu sırada kontak açılarak yardımcı sargı devreden çıkar. Bir yay yardımı ile yeniden eski konumuna gelerek kontağı kapatır.

Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motor, başlatma, durma gerektirmeyen yol alma momenti düşük olan yükler için uygundur. El aletleri, aspiratör, çamaşır makinası, brülör, kurutucu ve pompa gibi kullanım alanları vardır.

Yardımcı Sargıyı Yol Verme Pako (Paket) Şalteri İle Devreden Çıkarma

Start konumunda bir fazlı motorun ana ve yardımcı sargısı paralel bağlanır. Yardımcı sargı devredeyken motor yol alır. Elimizi mandaldan çektiğimiz zaman yardımcı sargı devresindeki kontak açılacağı için yardımcı sargı devre dışı kalır. Bu şalter, kullanılırken dikkatli olunmalıdır. Gereken tek şey, mandal çevrilerek start konumuna girilir. Girildiği zaman elin mandaldan hemen çekilip şalterin (1) konumuna getirilmesidir.

Pako şalter ile yol vermenin sakıncaları vardır:

• Pako şalter olan devrede enerji kesildiği zaman devre, kapalı kalır. Devre kapalı kalacağı için enerji yeniden geldiğinde alıcılar kontrolsüz çalışır.
• Pako şalterle  birden fazla yerde kumanda yapılamaz.
• Paket şalter devrelerine motor koruma röleleri bağlanmaz.
• Yardımcı sargıyı devreden çıkarma zamanı kişinin sorumluluğunda olduğu için ideal bir çalışma gerçekleşmez.

Yardımcı Sargıyı Manyetik Röle İle Devreden Çıkarma

Kapalı tip soğutma aletlerinde merkezkaç anahtarının tamir edilmesi için kompresör açılmalıdır. Bu ortamlarda yardımcı sargının devreden ayrılması manyetik röleyle gerçekleşir. Manyetik röle motorun dışında olduğundan bozulursa kolay değiştirilebilir.

Motor dururken manyetik röle kontakları açıktır. Yol verme anında yalnız ana sargı devreye girdiğinde motor dönemez ve fazla akım çekmek zorunda kalır.

Röle ana sargıya seri bağlıdır. Bobininden geçen bu akım rölenin hareketli kontağını yardımcı sargının bağlı olduğu sabit kontakla birleştirir. Bu durumda yardımcı sargı devreye girer. Motor yol aldıktan sonra röle bobinin akımı azalır. Bundan dolayı, hareketli kontak sabit kontaklardan ayrılarak yardımcı sargıyı devreden çıkarır. Bundan sonra motor sadece ana sargıyla çalışmasını sürdürür.

Triyaklı Devre ile Yardımcı Sargıyı Devreden Çıkarma

Devreye AC uygulandığında önce akım ana sargıdan geçer. Ancak motorun rotoru dönemez. Rotor dönmezse ana sargının çektiği, akım yükselir. Bu şekilde akımın yükselmesi, ana sargıya seri bağlı haldeki ayarlı direnç (P) üstünde meydana gelen gerilimi yükseltmiş olur.

Ayarlı direncin geriliminin yükselmesi, triyak’ın geytinin tetiklenmesine sebep olur. Böylece yardımcı sargıdan akım geçer. Bu sırada rotor  döner. Ana sargının çekmiş olduğu akım normal seviyesine  iner. Ana sargının akımının normal seviyeye inmesi, pot üstündeki gerilimin düşmesine neden olur.

P’ nin geriliminin düşmesi, triyakı keser böylece yardımcı sargı devreden çıkar.  Burada önemli olan; devrede ana sargıya seri bağlı olarak kullanılan ayarlı direncin gücüne yakın değerde seçilmelidir.

Yardımcı Sargılı Motorların Çeşitleri

Bir Fazlı Asenkron Motor Çeşitleri

1 – Yardımcı Sargılı Asenkron motorlar

• Direnç yol vermeli
• Kondansatör yol vermeli

1. Tek kondansatörlü
2. Çift kondansatörlü
3. Daimi kondansatörlü

2 – Üniversal (Seri) motorlar
3 – Yardımcı kutuplu (Gölge kutuplu) asenkron motorlar
4 – Repülsiyon motorlar
5 – Relüktans motorlar
6 – Senkron motorlar

Bir fazlı asenkron motor çeşitleri aşağıdaki gibi sıralanabilir.

1. Santrifüj Anahtarlı Kalkış Kondansatörlü (Kondansatör Yol Vermeli)
2. Sürekli (Daimi) Çalışma Kondansatörlü Kalkış
3. Sürekli Çalışma (Çift) Kondansatörlü

Bu motorlar, genel olarak 0,05 – 0,33 HP aralığında güç momenti gerektiren çok sık başlatma-durdurma gerektirmeyen durumlarda kullanılır. Ayrıca yol alma momenti düşük olan yüklerde de kullanılır. El aletleri, çamaşır makinesi, buzdolabı, brülör, kurutucu, aspiratör, pompa vb. küçük uygulamalar bu motorun başlıca kullanım alanlarıdır.

• Santrifüj Anahtarlı Kalkış Kondansatörlü (Kondansatör Yol Vermeli)

Genel olarak yardımcı sargılı motorlara benzer, ancak kondansatörlü kalkış bobine sahiptir. Yardımcı sargılı motor gibi kondansatör yol vermeli motorun da transistörlü yada mekanik elektronik anahtarla çalışan kalkış mekanizması vardır. Bu mekanizma yalnız kalkış bobinini aynı zamanda motor normal hızının % 75 ine ulaştığında kondansatörü de devreden çıkarır.

Kondansatör kalkış devresine seri olarak bağlı olduğundan, kalkış momentini yaratır. Kalkış momenti genelde nominal momentin % 200-400 ü kadardır. Devrilme momenti de sürekli kondansatörlü motorlarda biraz daha yükseltilmiştir. Nominal momentin % 350 si kadardır. Ayrıca, yardımcı sargılı motorlara kıyasla daha kalın tel kullanılması sebebiyle kalkış devresinin akımı daha düşüktür.

Bu sebeple daha yüksek devirlerde güvenilir bir termal koruma sağlar. Kondansatör yol vermeli asenkron motorlar ile yardımcı sargılı motorlarla karşılaştırıldığında;

Kalkış kondansatörünün getirdiği ek maliyeti nedeniyle daha pahalı oldukları görülür. Ancak nominal motor gücü ile kıyaslandığında yüksek kalkış momenti ve daha düşük kalkış akımı sayesinde bu motorlar kullanım alanlı daha geniştir.

Bu motorlar, yüksek başlama momenti gerektiren uygulamalarda tercih edilir. 120 W ile 7,5 KW aralığındaki güç değerlerinde imal edilir. Kompresörler, büyük vantilatörler, pompalar ve yüksek ataletli yükler başlıca kullanım alanlarıdır.

Sanayide, kondansatör yol vermeli asenkron motorlar kullanılır. Orta boy havalandırma ve pompalar kayışla ve dişliyle tahrik edilen uygulamalarda da kullanılır. Küçük taşıma düzenekleri yanında tahrik mekanizmalı uygulamalarında dahil olduğu geniş kullanım sahaları için idealdir.

• Sürekli (Daimi) Çalışma Kondansatörlü Kalkış

Sürekli kondansatör lü asenkron motorlarda  kalkış anahtarı veya kalkışı vermek için ayrı bir kondansatör yoktur. Bunların yerine sürekli kondansatör lü motorlarda kalkış bobinine seri olarak sürekli bağlı kalan ve değeri kondansatör yol vermenin 1/10 kadar olan bir çalışma kondansatörü bulunur. Böylece kalkış bobini motor nominal hızına eriştikten sonra yardımcı bobin olarak görev yapar.

Çalışma kondansatörünün sürekli kullanıma uygun tasarlanması gerektiği için, kalkış kondansatörü gibi kısa süreli yüksek güç vermesi beklenemez. Bu sebeple sürekli kondansatörlü motorların kalkış momenti aralığı düşük değerdedir.

Kalkış momenti, nominal momentin %30-150 si kadardır ve kalkışı zor olan uygulamalarda kullanılması sakıncalıdır. Ancak yardımcı sargılı motorlardan farklı olarak sürekli kondansatör lü motorlarda kalkış akımı genellikle nominal tam yük akımının %200’ü kadardır. Yüksek devirli uygulamalar için idealdir.

Yardımcı sargılı asenkron motorlara göre avantajları şunlardır:

• Kalkış mekanizmasına ihtiyaç duymadıklarından, kolaylıkla ters yönde çalışabilirler.
• Yüksek verim ve yüksek nominal yük değerleri taşıyacak şekilde tasarlanabilirler.
• Kalkış mekanizmasına gerek olmadığında, en güvenilir bir fazlı motorlar olarak kabul edilirler.

Bu motorlar yüksek başlama momenti gerektiren uygulamalarda tercih edilir. 120 W ile 3 KW aralığındaki güç değerlerinde imal edilir.

• Kompresör, büyük vantilatörler, pompalar ve yüksek ataletli yükler,
• Ev aletleri, çamaşır makinası, doğrudan tahrik mekanizmalı fanlar,
• Otomatik garaj kapıları, kapı mekanizmaları,
• Düşük kalkış momentine sahip havalandırma sistemleri,
• Valf hareketlendirici gibi uygulamalarda kullanılırlar.

Bu uygulamaların birçoğunun özelliği ters yönde çalışmayı gerektirmeleridir.

Sürekli Çalışma (Çift) Kondansatörlü

Çift kondansatörlü motorlarda, kondansatör yol vermeli asenkron motorların en iyi özellikleri ile sürekli kondansatörlü bir aradadır. Bu motorlarda yüksek kalkış momenti üreten yol verme kondansatörü ile yüksek nominal yük taşıyacak sürekli kondansatör yardımcı sargıya seri olarak bağlanır.

Yol verme kondansatörü nominal hızının % 75′ ine ulaşınca yol verme kondansatörü devreden çıkmaktadır. Kondansatör yol vermeli sürekli kondansatörlü tip motorlar, kullanılan bir veya daha fazla ek kondansatör ve (ek kalkış anahtarı) sebebiyle daha yüksek bir fiyata mal olmaktadır.

Kullanım alanları, marangoz makinaları, hava kompresörleri, yüksek basınç yaratan su pompaları, vakum pompaları veya 10 HP değerinde yüksek moment gerektiren uygulamalar başta gelir.

Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Asenkron Motorlarda Devir Yönü Değiştirme

Tek fazlı asenkron motorlarda, motorun devir yönü değiştirme için ana ve yardımcı sargıdan birinin uçları yer değişir. Bu sargıların birinin uçlarının yer değiştirmesiyle stator alanının dönüş yönü ters çevrilir. Böylece rotorun dönüş yönü değiştirilir.

Kompresör, vantilatör, aspiratör küçük çamaşır makinesi gibi motorlar bir yönde dönerler. Bu sebeple sargı uçları, stator içerisinde bağlanarak dışarıya üç uç çıkarılır. Uçlardan ikisi ana sargı, diğer biri yardımcı sargı ucudur.

Bu uç, santrifüj anahtara bağlanır. Devir yönü sık değiştirilen motorlarda, klemens tablosuna dört uç çıkartılır. Sürekli sağa ve sola doğru çalışan tezgahlarda, motorun devir yönü değiştirilirken  devir yönü değiştirme şalteri kullanılır.

Bir fazlı motorlar, bazen farklı bir yönde döndürmek istenebilir daha fazla tork veya moment bu sayede üretilir. Motorun dönmesi için konulan yardımcı sargı yalnız motorun çalışması anında moment üretir ve motorun kalkmasını sağlar.

Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Asenkron Motor Fiyatları

Elektrikli motorlar motor gücü, işleyiş ve diğer farklı özelliklerine göre fiyat aralığında farklılıklar göstermektedir.

3 Fazlı Motorların Bir Fazlı Motor Olarak Çalıştırılması Detaylı bilgi için tıklayınız.