Asenkron Motorlar Çalışma Prensibi Özellikleri ve Çeşitleri

Asenkron motorlar: Statora uygulanan elektrik enerjilerini rotoru döndürerek mekanik enerjiye çevirir. Bu işe yarayan elektrik makinelerine verilen isimdir. Yapıları oldukça sağlamdır ve verimleri de çok yüksektir. Asenkron motorlar devir sayılarının yük ile çok az değişmesi sebebi ile sabit devirli motorlar olarak tanımlanır.

Asenkron motorların çalışmalarında ark oluşmaz. Momentleri oldukça yüksektir. Bundan dolayı piyasa da en fazla tercih edilen motorlardır. Çalışma prensibi bakımından asenkron motorlara indüksiyon motoru da denir.

Verimleri yüksek olduğundan üç fazın bulunmadığı yerlerde ise bir fazlı asenkron motorlar kullanılır. Asenkron motor adı verilmesinin nedeni, stator sargılarında meydana gelen manyetik alanın dönüş hızı ile rotor devir sayısının aynı olmamasıdır. Rotor hızı stator manyetik alanın hızından daima daha azdır. Bundan dolayı bu motorlara, uyumlu olmayan manasına gelen asenkron motor denir.

Asenkron Motorların Çalışma Prensibi

3 fazlı asenkron motorlarda stator sargıları oyuklara 120° faz farklı ile yerleştirilir. Bu sargılara alternatif gerilim uygulandığında sargıların etrafında döner bir manyetik alan oluşur.

Bu stator sargılarından geçen akım döner magnetik alan meydana getirir. Alanın etkisi altında kalan rotor sargıları üzerinde alternatif gerilimler endüklenir. Rotor sargıları kısa devre edilmiş ise, bu sargılar üzerinden geçen akımlar rotor döner alanını meydana getirir. Rotor döner alanı ile stator döner alanının karşılıklı etkimesi neticesinde rotor dönmeye başlar.

Bazı elektrik motorlarında stator içte, rotor dışta bulunur. Bu motorlarda dönen parça yine rotordur.

Lenz Yasası

Rotordan beslenen motorlarda rotor, döner bilezikler üzerinden akım şebekesine bağlanır. Buna rağmen stator sargıları kısa devre edilmiştir. Akım şebekesinden beslenen rotor üzerinde bir döner alan oluşur. Bu döner alan stator sargıları üzerinde endüksiyon sebebi ile bir akım ve bunun sonucu stator döner alanını oluşturur. Ancak bu defa rotor kendi döner alanının ters yönünde döner. Buna da lenz yasası denir.

Asenkron Motorların Yapısı Ve Özellikleri

Alternatif akım; motorları diğer adıyla AC motorlar asenkron motor ve senkron motor olmak üzere iki bölümden oluşurlar. Asenkron motorları senkron motorlardan ayıran en büyük özellik, dönme hızının (teoride karşılığı mil hızıdır) sabit olmayışıdır.

Asenkron Motor Parçaları

Stator

Asenkron motorun sabit bölümüdür. Alternatif akım ile çalışmakta olan motorlarda döner manyetik alan oluşturulması için stator salgılarının bulunduğu bölgedir. 0,4-0,8 mm ince silisyum sacların sıkıştırılması yöntemi ile oluşturulurlar. Stator bölümünde alternatif akım sargıları vardır. Bu sargılar stator oyukları içerisinde bulunur ve istenen kutup sayılarına göre motor üretimi yapılır.

Rotor

Asenkron motorun dönen bölümü rotordur. Sincap kafesli ve sargılı rotor (bilezikli asenkron motor) olarak iki çeşidi vardır. Her ikisi de üzerine oyuklar açılıp paketlenmiş silisli sacların bir mil üzerine sıkıca yerleştirilmesinden oluşmuştur.

Sincap kafesli olanlarda rotorun dış kısmında açılmış olan oluklara alüminyum veya bakır çubuklar yerleştirilir. Bu çubukların iki tarafı kısa devre yapılır. Bunun yanında soğutucu görevi görmesi amacı ile iki tarafta da kanatçıklar vardır. Sargılı rotorun dış yüzünde açılan oluklara 120 faz farkı olan üç fazlı alternatif akım sargıları konmuştur.

• Sincap Kafesli Rotor

Sincap kafesli asenkron motorların bilezikleri kısa devre edilmiştir. Bunlarda rotoru bilezikli motorlarla aynı özellikleri taşır. Kısa devre rotorunun ilk döndürme momenti küçük ve ilk akım çekişi büyüktür.

• Sargılı Rotor (Bilezikli Asenkron Motorlar)

Stator sargılarında olduğu gibi 120° faz farklı olarak rotor oyuklarına 3 fazlı alternatif akım sargısı konulup uçları, rotor mili ile yalıtılan üç bakır bileziğe bağlanmıştır.

Gövde ve Kapaklar

İçerisinde stator saç paketi bulunan gövde ayakları ile zemine veya kaide üzerine montajı yapılabilir. Alüminyum döküm biçiminde yapılan asenkron motor gövdesi üzerinde ufak kanatçıklar vardır. Bu kanatçıklar, gövdenin hava ile temasını  arttırarak soğumayı kolay hale getirir.

Motor kapakları, ortalarına açılan yuvalara konulan rulmanlar yardımı ile rotora yataklık yapar. Bu kapaklar, motor gövdesine cıvata ve saplamalarla sabitlenir.

Soğutma Fanı 

Isınan motorun gövde kısmının fan ile soğutulması için kullanılır.

Yatak ve Rulman

Rotorun kolay dönmesini sağlayan mekanik yapılı asenkron motor parçalarıdır. Küçük güçlü motorlarda pirinç vb. madenler kullanılarak yapılmıştır. Bilezik şeklinde yağlanmış yataklar (burç) kullanılır. Büyük güçlü motor yataklarında ise rulman bulunur.

Terminal Kutusu 

Statora yerleştirilmiş olan sargıların bağlantı kısımları, terminal kutusuna çıkarılmaktadır.

Şaft

Mıknatıslanma ile dönen ve mekanik dönmenin sağlandığı bölümdür

Motor Etiketi

Motorun özelliklerini belirtmek için üzerinde alüminyum etiketler vardır.

Asenkron Motor Çeşitleri

Asenkron motorlar, yapılarına, faz sayılarına, rotorlarına, yapılış şekillerine göre isimlendirilirler.

Özel yapım asenkron motor çeşitleri vardır:

• Rotoru dışarıda, statoru içerde bulunan dış rotorlu asenkron motor,
• Rotor sargısı bulunmayan kütlesel rotorlu asenkron motor,
• İki fazlı asenkron motor,
• İki fazlı servo motor,
• Rotoru alüminyum yada bakırdan boş bir silindir olan motorlardır. Eylemsizlik momentinin çok küçük olması istenen durumlarda kullanılır.

Asenkron Motorlar Faz Sayısına Göre

• Bir Fazlı Asenkron Motor: Küçük güçlüdür. Çamaşır makinesi, pompa, buzdolabı gibi cihazlarda kullanılırlar.
• İki Fazlı Asenkron Motor
• 3 Fazlı Asenkron Motor: Sanayide çok yaygın olarak kullanılan motor çeşididir.

Yapılarına Göre Asenkron Çeşitleri

• Kısa devre rotorlu (sincap kafesli) asenkron motorlar.
• Rotoru sargılı (bilezikli) asenkron motorlar.

Yapı Tiplerine Göre

• Açık tip asenkron motorlar
• Kapalı tip asenkron motorlar
• Flanşlı tip asenkron motorlar

Çalışma Şekillerine Göre

• Yatık çalışan asenkron motorlar
• Dik çalışan asenkron motorlar

Rotorun Yapılışına Göre

• Yüksek rezistanslı asenkron motorlar (rotor omik direnci büyük)
• Alçak rezistanslı asenkron motorlar (rotor omik direnci küçük)
• Yüksek reaktanslı asenkron motorlar (rotor endüktif direnci büyük)

Sincap Kafesli Asenkron Motor

Sincap kafesli asenkron motorların bilezikleri kısa devre edilmiştir. Bunlarda rotoru bilezikli motorlarla aynı özellikleri taşır. Kısa devre rotorunun ilk döndürme momenti küçük ve ilk akım çekişi büyüktür.

Asenkron Motora Yol Verme Yöntemleri

Asenkron motora yol verme yöntemlerinde şıklıkla şu yöntemler kullanılmaktadır;

• Sürücü Yol Verme
• Direkt Yol Verme
• Yumuşak Yol Verici Sayesinde Yol Verme
• Yıldız Üçgen Yol Verme
• Direnç Sayesinde Yol Verme
• Oto Trafosu Sayesinde Yol Verme

Asenkron Motorlarda Kayma

Alternatif akım motorlarında moment, biri stator üzerinde, diğeri ise rotor üzerinde meydana gelen iki elektrik alanının etkileşmesi sonucunda oluşur. Sabit bir momentin üretilebilmesi için, bu iki alanının, motorun hava aralığında eş zamanlı (senkronize) bir halde olması gerekir. Üretilen momentin büyüklüğü, aralarındaki faz farkı ile tespit edilir. Dengeli 3 fazlı  (3 fazlı asenkron motor) bir sistemle beslenen 3 fazlı bir sargı düzgün bir biçimde dönen bir alan oluşturabilir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan asenkron motorların birçoğu bu sebeple üç fazlıdır.

Asenkron motorlarda dönen stator alanı kısa devre edilmiş rotor sargılarında, ikisi arasındaki bağıl hıza orantılı bir frekansta akımların endüklenmesine sebep olur. Motor bilezikli türden ise rotor üzerindeki sargı, sincap kafesli ise kafes, 3 fazlı bir sargıdan beklenilen bir biçimde, rotor alanı adı verilen bir ikinci alan meydana getirir. Rotor alanı ile stator alanının hızlarının toplamı senkron hıza eşit olmalıdır.

Stator döner alan devrine senkron devir, rotor devrine asenkron devir, ikisi arasındaki devir farkına ise kayma denir. Senkron hız ile rotor hızı arasındaki fark kayma olarak tanımlanır. Yani rotor hızının senkron hızına göre bağıl hızı, kaymayı verir. Kayma “S” sembolü ile gösterilir

Asenkron Motorların Avantajları

• Devamlı bakım istemezler.
• Yük altında devir sayıları değişmez.
• Asenkron motorların güç elektroniği devre ile devir sayısı kolay bir şekilde ayarlanır.
• Çalışma anında elektrik ark yapmazlar.
• Endüstride en çok kullanılan motorlardır.
• Asenkron makinalar endüstride genel olarak motor olarak çalıştırılırlar. Ama belirli şartların sağlanması durumunda generatör olarak da çalıştırılabilirler.
• Asenkron makinaları senkron makinalardan ayıran en büyük özellik, dönme hızının sabit olmayışıdır. Bu hız motor olarak çalışmada senkron motor hızdan küçüktür. Makinanın asenkron oluşu bu özelliğinden ileri gelmektedir.
• Asenkron motor fiyatı diğerlerine göre ucuzdur.

Asenkron Motorların Kullanım Alanları

Vinç, pompa, fan, konveyör, kırıcılar, komprasör, mikser, öğütücülerde kullanılmaktadır. Ayrıca asansör ve yürüyen merdiven gibi sistemlerde de kullanılır.