Senkron Makine Çeşitleri Nelerdir?

Senkron Makine Çeşitleri: Makine mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılıyorsa senkron alternatör denir. Elektrik enerjisi mekanik enerji dönüştürmek için kullanılıyorsa senkron motor olarak adlandırılır. Senkron makineler rotor yapısına göre ikiye ayrılırlar.

Duran endüvili, dönen endüktörlü (Rotoru Kutup Sargılı)
Duran endüktörlü, dönen endüvili (Statoru Kutup Sargılı)

Senkron makina; statör sargılarında alternatif akım bulunur. Rotor sargılarında ise doğru akım bulunan ve rotor hızı senkron devirle dönen veya döndürülen makinelerdir.

Yuvarlak (Düz) Kutuplu Senkron Makineler

Kutup sayısı az (2 – 4 kutuplu) ve yüksek hızlarda
Dar ve uzun gövdeli rotor yapısı
Büyük güçler (100 – 400MVA)
Buhar ve nükleer elektrik santrallerinde kullanılan yatay milli rotorlu

♦ Duran endüvili senkron makinelerin endüktörü hareketlidir. endüktörde uyartım sargıları bulunur. Bu sargılar için gerekli olan birkaç yüz Voltluk doğru gerilim fırça ve bilezikler yardımıyla DA kaynağından sargılara aktarılır.

♦ Aktarma sırasında gerilimin düşük olması nedeniyle herhangi bir yalıtma sorunu olmaz. Ancak duran endüktörlü senkron makinenin endüvisi hareketli olduğu için bir takım sorunlar oluşur.

♦ Endüvi 13200V gibi yüksek gerilim üreten alternatif sargılar taşır. Bunun için bu yüksek gerilimi sargılardan dış terminallere aktarmak gereklidir. Gerilimi aktarmak için fırça bilezik ve yalıtım tertibatı ekonomik olarak pahalıdır.

♦ Mümkün olduğunca senkron makinelerin endüvisi sabit endüktörü hareketli olarak yapılır.

♦ Duran endüktörlü, dönen endüvili senkron makinelerdeki maliyet yüksektir. Bundan dolayı senkron makineler genellikle duran endüvili, dönen endüktörlü olarak yapılırlar.

Statörü Kutup Sargılı

Duran Endüktörlü, Dönen Endüvili (Statörü Kutup Sargılı) Senkron Makineler

Statoru kutup sargılı senkron makineler yapılış bakımından doğru akım makinelerine benzerler. Sebebi endüvi de alternatif olarak yön değiştiren kutuplar vardır. Kutuplar ile üzerlerine alternatif gerilimler indüklenen endüvi bobinlerinin bulunmasıdır.

Birbirine çok benzeyen bu iki makine arasındaki fark;

Senkron makinede endüvi bobinlerinde indüklenen alternatif gerilimin bilezik ve fırçalar yardımıyla dış devreye alınır. Doğru akım makinelerinde kolektör ve fırçalar yardımıyla doğrultulmuş olarak dış devreye alınır.

Statoru Kutup Sargılı Senkron Makinenin Yapısı

Statör: Kutup sargılarının sarıldığı kısımdır. Silisli sacların paketlenmesiyle ve üzerine sargıların sarılmasıyla meydana gelir. Bu kutuplar aynen doğru akım makinelerinin kutupları gibidir. Kutup bobinleri dışarıdan bir güç kaynağından beslenirler.

Rotor: Silisli sacların paketlenmesiyle ve üzerine sargıların sarılmasıyla meydana gelir. Bu kısım doğru akım makinelerinin endüvisi gibidir. Burada indüklenen alternatif gerilim bilezik ve fırçalar yardımıyla dış devreye alınır.

Bilezikler: Senkron makine generatör olarak çalışıyorsa;

Rotorda indüklenen alternatif gerilimi dış devreye alınmasını sağlar. Aynı zamanda motor çalışma esnasında dış devreden rotora alternatif gerilimin uygulanmasını sağlar.

Fırçalar: Rotor da indüklenen alternatif gerilimi bilezikler yardımıyla dış devreye almaya yarar. Ya da dış devreden rotora gerilimin uygulanmasını sağlar. Fırçalar karbon veya karbon alaşımından yapılırlar.

Yataklar ve diğer parçalar: Rotorun bir eksen etrafında rahat bir şekilde dönmesini sağlayan ve dış etkilerden koruyan kısımdır. Yataklar, mil, pervane, klemens kutusu, kapaklar gibi kısımlardan oluşur.

Senkron makineler küçük güçlerde imal edilirler. Kutupları duran kısımda olan ve yapılış bakımından doğru akım makinelerine benzer.

Küçük güçlerde endüvi akımının küçük olması sebebiyle akımın fırçalar yardımıyla endüvi sargısından dışarı çekilmesinde sorun yoktur. Küçük güçlerde sargı gerilimi de küçük olduğu için hareket eden kısımda bulunan endüvi sargılarının yalıtılma problemi olmaz.

Ama güç büyüdükçe sargı geriliminin de büyük seçilmesi gerekir. santrallerde şebekelerin beslemesinde senkron generatörlerin kullanılır. Generatörün gerilimleri gücüne bağlı olarak 6 kV , 10 kV ve 15kV gibi değerlerde olur. Çok büyük güçlü generatörlerde 20kV ve bunun üzerinde uç gerilimi bulunmaktadır.

1000MVA’ in üzerindeki turbo alternatörlerde uç gerilimi 27kV’a çıkarılmıştır. Bu bakımdan çok iyi bir şekilde yalıtılması gereken alternatif akım sargısının dönen kısımda bulunması sakınca yaratmaktadır.

Rotoru Kutup Sargılı

Duran endüvili, dönen endüktörlü (Rotoru Kutup Sargılı)

Bu senkron makinelerde statörüne gerilim indüklenen sargılar vardır. Rotoruna ise kutup sargıları yerleştirilmiştir. Bu tip makineler orta ve büyük güçlü olarak imal edilirler. Şekilde de görüldüğü gibi rotoru kutup sargılı senkron makineler şu kısımlardan oluşur.

Rotoru Kutup Sargılı Senkron Makinenin Yapısı

Statör: Alternatif akım sargılarının sarıldığı kısımdır. Silisli sacların paketlenmesiyle ve üzerine sargıların sarılmasıyla oluşur. Bu kısım aynı asenkron motorun statörü gibidir.

Rotor: Silisli sacların paketlenmesiyle ve üzerine sargıların sarılmasıyla oluşur. Burası kutup sargılarının bulunduğu ve doğru akımın uygulandığı kısımdır. Senkron generatörleri döndüren sistemlerin devir sayılarına göre rotor iki tip yapılır.

Düz kutuplu senkron makineler
Çıkıntılı kutuplu makineler

Bilezikler: Rotora doğru gerilimi dış devreden fırçalar yardımıyla iletilmesini sağlayan kısımdır.

Fırçalar: Rotora doğru gerilimi dış devreden bileziklere iletilmesini sağlayan kısımdır.

Düz kutuplu senkron makinelerin rotorlarının boyları uzun ve çapları küçük olup mili yere paralel olarak kullanılır. Bu makineler yüksek hızlarda döndürülüp genel olarak az kutup sayısında yapılırlar. Endüvi (statör) ile endüktör (rotor) arasındaki hava aralığı sabit olan senkron makinelerdir.

Düz ve Çıkıntılı Kutuplu Senkron Makine Rotor (Endüktör) Yapısı

Çıkıntılı kutuplu rotorların boyları kısa, çapları büyük olup mili yere dik olarak kullanılır. Endüvi (statör) ile endüktör (rotor) arasındaki hava aralığı şekilden de görüldüğü gibi değişkendir. Bu makineler çok kutuplu olup düşük hızlarda çalıştırılırlar. Genellikle çıkıntılı kutuplu senkron makineler barajlarda kullanılır. Düz kutuplu senkron makineler buhar kazanlı türbinlerde kullanılırlar.