ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLERİ - Ali Özdemir
ÖNSÖZ
7 milyar nüfuslu dünya üzerinde 70 milyonluk bir nüfusa sahip olan Türkiye dünyadaki insanların yüzde 1 'ini barındırmaktadır. Öte yandan dünya ekonomi pastasından aldığımız pay ise yüzde 0,2 olup 5 kat azdır.
21. yüzyılda daha güçlü bir Türkiye'de yaşamak için üretmekten, çalışmaktan başka bir seçeneğimiz söz konusu değildir.
Teknoloji hızla ilerlemektedir. Toplum olarak bizim de bilgi üretmemiz bunu teknolojiye uygulamamız şarttır. Ayrıca üretimde kullandığımız donanımların uzun ömürlü olması ve verimli kullanılabilmesi için bilgili, becerili bireylere de çok ihtiyacımız vardır.
Oyuncaktan uzay aracına kadar üretilen aygıtların hemen hemen tümünde elektrik enerjisiyle çalışan motorlar mevcuttur. Bu kitap elektrik enerjisinin mekanik enerjiye ya da mekanik enerjinin elektrik enerjisine çevrilmesinde kullanılan donanımlar ve transformatörler hakkında bilgi vermek için yazılmıştır.
Yayın üniversiteler, meslek yüksek okulları, meslek liseleri ve konuyla ilgili teknik elemanlar için hazırlanmıştır. Kitaptaki konular açıklanırken mümkün olduğu kadar öztürkçe terimler kullanılmış, gereksiz ayrıntılara ve hesaplamalara girilmemiştir.
11 bölümden oluşan kitapta kuramsal (teorik) anlatımların yanı sıra deney yaprakları da mevcuttur. Bu sayede derste öğrenilen konuların uygulamasının laboratuvar ortamında pekiştirilmesi de mümkün hale gelecektir.
1995 yılından bu yana devam eden kitap yazım çalışmalarımın 26.'sı olan bu eserin yayınlanmasına aracılık eden Birsen Yayınevi yetkililerine sonsuz teşekkürlerimi arz ederim.
Ali Özdemir
DOĞRU AKIM MAKİNELERİ
Doğru akım makinelerinin tanıtılması
Doğru akım makinelerinin genel yapısı
DC makinelerin endüvisinin yapısı İndüktörün yapısı Kolektör ve fırçaların yapısı Yataklar ve rulmanların yapısı Rulmanın montajı Rulmanın sökülmesi DC makinelerin diğer parçalarının yapısı Yardımcı kutuplar ve sargıları Kompanzasyon sargısı
Doğru akım makinelerinin çalışma ilkesi Doğru akım makinelerinde indüksiyon ilkesi Bir iletkende indüklenen EMK’nın yönü ve değeri Sağ el kuralı Sağ el üç parmak kuralı Dönen bir bobinde indüklenen EMK’nın değeri İndüklenen EMK’nın doğrultulması DC makinelerde zıt EMK kavramı Elektromotor kuvvet ve gerilim İndüksiyon EMK'nın yönü ve Lenz kanunu Öz indüksiyon ve zıt EMK İçinden akım geçen bir iletkenin manyetik alan içindeki □urumu ve sol el kuralı
İçinden akım geçen bobinin manyetik alan içindeki durumu
Uyartım kavramı ve doğru akım makinelerinin uyartım şekli bakımından çeşitleri Giriş
Doğru akım makinelerini uyartım şekilleri Yabancı (haricî, dış kaynaktan) uyartı mlı DC makineler Kendinden uyartı mİ ı DC makineler
DC şönt makineler
DC şönt makinelerin yapısı Tanım
Bağlantı şeması
Şönt DC makinelerin uyartım şartları (koşulları)*
DC şönt makinelerin özellikleri DC şönt makine deneyleri DC şönt dinamonun boş çalışma deneyi DC şönt dinamonun yüklü çalışma (dış karakteristik) deneyi
Şönt DC motorlara yol verilmesi, devir yönü değiştirilmesi, devir sayısının ayarlanması Doğru akım motorlarında zıt EMK Doğru akım motorlarına yol verme Doğru akım motorlarının devir yönünün değiştirilmesi Doğru akım motorlarının devir sayısının ayarlanması DC şönt motorun yüklü çalışma deneyi Şönt motorun dış karakteristiği Dış karakteristik deneyinin yapılışı
DC seri makineler
DC seri dinamolar DC seri dinamoların yapısı Seri dinamoların dış karakteristiği Seri dinamoların kullanım alanları Seri motorlar Seri motorların yapısı Seri motorlara yol verme Seri motorların dış karakteristiği Seri motorların devir yönünün değiştirilmesi Seri motorların özellikleri ve kullanım alanları
DC kompunt makineler Kompunt makinelerin tanıtılması Kompunt dinamolar
Kompunt dinamonun boş çalışma karakteristiği Kompunt dinamonun dış karakteristiği DC kompunt motorlar
Kompunt makinelerin bağlantı şekilleri ve özellikleri Kompunt makinelerin kullanım alanları
Doğru akım makinelerinde kayıplar ve verim
Bakır kayıpları
Endüvinin bakır kayıpları
Şönt sargının bakır kayıpları
Seri sargının bakır kayıpları
Yardımcı kutubun ve kompanzasyon sargısının bakır kayıpları Demir kayıpları Histerezis kayıpları Fuko kayıpları
Rüzgâr ve sürtünme kayıpları Doğru akım makinelerinde verim
DC makine deneyleri
Deney no 1: Şönt dinamoyu boşta çalıştırmak ve remenans gerilimini ölçmek.
Deney no 2: Şönt dinamoyu yükte çalıştırmak ve yüklü çalışmanın elektriksel karakteristik eğrilerini çizmek.
Deney no 3: Kompunt dinamonun yüklü çalışmasının incelenmesi ve elektriksel karakteristik eğrisinin çıkarılması. Deney no 4: Şönt motora yol vermek ve devir yönünü değiştirmek.
Deney no 5: Şönt motorun devir sayısını ayarlamak ve devir karakteristiğini çıkarmak.
Deney no 6: Şönt motorda yük ile devir sayısı nın değişiminin incelenmesi.
BİR FAZLI TRANSFORMATÖRLER
Bir fazlı trafoların önemi ve tanıtılması
Bir fazlı trafolann genel yapılan
Bir fazlı trafoların çalışma ilkesi
Çekirdek tipi nüveli trafoların özellikleri Manto tipi nüveli trafoların özellikleri Dağıtılmış tip nüveli trafoların özellikleri Spiral göbekli tip nüveli trafoların özellikleri
Bir fazlı trafolarda indüklenen EMK’nın değeri ve dönüştürme oranı
Bir fazlı trafoların boş çalışması ve vektör diyagramının incelenmesi
Boş çalışma akımı ve etkileri
Bir fazlı trafoların yüklü çalışması
Bir fazlı trafolarda kaçak akının önemi ve azaltıcı önlemler
Trafolann eşdeğer devreleri
Trafonun yüklü çalışma anındaki vektör diyagramları Trafonun omik yükü beslemesi anındaki vektör diyagramı ve eşdeğer devresi
Trafonun indüktif yükü beslemesi anındaki vektör diyagramı ve eşdeğer devresi Trafolarda regülasyon
Bir fazlı trafolarda kayıplar ve verim
Bir fazlı trafoların demir kayıpları ve bulunması
Bir fazlı trafoların bakır kayıpları
H. Bir fazlı trafoların kısa devre çalıştırılması ve bakır kayıplarının bulunması
Bir fazlı trafolarda verimin bulunması
Direkt yöntemle verimin bulunması Endirekt yöntemle verimin bulunması
Bir fazlı trafoların kullanım alanları
Bir fazlı trafolarda polarite
Polaritenin önemi
Çeşitli yöntemlerle trafoların sargı uçlarının poiaritesinin j bulunması
Voltmetreyle trafoların poiaritesinin bulunması Pil ve DC ölçen ampermetreyle trafoların poiaritesinin bulunması
Ölçü trafoları
Ölçü trafolarının tanıtılması, özellikleri, nüve ve sargı yapıları ile kullanım alanları Ölçü trafolarının çeşitleri Akım trafosu Gerilim trafosu
Bir fazlı trafo deneyleri
Deney no 1: Bir fazlı trafonun açık devre deneyi Deney no 2: Bir fazlı trafonun kısa devre deneyi.
Deney no 3: Bir fazlı trafonun yüklü çalışması, regülasyon I ve verim deneyi.
Deney no 4: Trafoların polaritelerinin belirlenmesi.
Deney no 5: Bir fazlı trafoların paralel bağlanması.
ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLAR..
Asenkron motorların endüstrideki önemi
Bir fazlı asenkron motorlar Üç fazlı asenkron motorlar
DC ile çalışan motorlarla AC ile çalışan motorlarının karşılaştırılması
Asenkron motorların yapısı
Statorun yapısı Sincap kafesli rotor Bilezikli ve sargılı rotor Gövde ve kapaklar Soğutucu pervane Yatak ve rulmanlar Motorun etiketinin özellikleri Klemens kutusu
Üç fazlı asenkron motorların sargılarının bağlanış şekilleri
Üç fazlı motorun sargılarının yıldız bağlantısı ve özelliği j Üç fazlı motorun sargılarının üçgen bağlantısı ve özelliği Motor etiketine bakılarak alıcının yıldız mı yoksa üçgen mi bağlanacağının saptanması Üç fazlı asenkron motorun devir yönünün değiştirilmesi
Asenkron motorun sökülüp takılmasında işlem sırası
Üç fazlı asenkron motorun çalışma ilkesi
İndüksiyon ilkesi, manyetik döner alanın oluşumu ve döner alan içindeki rotorun dönüşü
Senkron hız, asenkron hız ve kayma
Asenkron motorlara yol verme
Kalkış akımının şebeke üzerindeki etkisi Kalkış akımını düşürme yöntemleri Yıldız/üçgen yol vermenin önemi Yıldız/üçgen yol vermede kalkış ve sargı akımının oranlan Yıldız/üçgen yol vermede yıldız çalışma süresinin önemi Yıldız/üçgen yol vermede termikaşırı akım rölesi, sigorta kontaktör seçimi Mekanik ve manyetik şalterlerle yol vermenin karşılaştırılması
Üç fazlı asenkron motora yıldız/üçgen pako şalterle yol verme
Yıldız/üçgen yol verme devre şemasının TSE standartlarına göre çizilmesi
Asenkron motorlarda devir ayarı
Devir ayarının önemi
Elektronik yapılı frekans değiştiricilerle devir ayarı Dahlender bağlama ile devir ayarı Sabit güçlü, iki devirli dahlender motorlar Sabit momentli, iki devirli dahlender motorlar Değişik momentli ve değişik güçlü, iki devirli dahlender motorlar
Statora birbirinden bağımsız birden çok sarım yaparak devir ayarı Dişli sistemleri kullanarak devir ayarı
Üç fazlı asenkron motorlarla ilgili ek bilgiler
Enterkonnekte sistem Standartlaştırılmış gerilim grupları Alçak gerilim şebekesi Asenkron motorların bazı temel özellikleri Asenkron motorlarla ilgili temel kavramları
Asenkron motorlarda ortaya çıkan kayıplar
Stator sargılarının bakır kayıpları Stator demir kayıpları Rotor bakır kayıpları Sürtünme ve rüzgâr kayıpları
Asenkron motorlarda güç, döndürme momenti ve verim
Asenkron motorların hızının frekans ayarlama cihazlarıyla ayarlanması
Temel bilgiler Frekans çeviriciler Değişken momentli yüklerdeki çalışma Hız kontrol cihazı seçimi
Asenkron motorların işletme yerlerine montajı ve çalıştırmada dikkat edilmesi gereken hususlar
Motorların işletme yerine montajı
Asenkron motorlarda oluşan arızalar
Yatak arızalan Hatalı eksenel ayarlamalar Stator arızalan Sargı yalıtımının bozulması Sargılarda kirlilik Sargı kopukluğu Sargı kısa devresi Gövde kaçağı
Üç fazlı gerilimin dengesiz koşulları Dengesiz empedans Motorun aşırı akım çekerek çalışması Rotor arızalan Bir fazlı motorlarda merkezkaç anahtar ve kondansatör arızalan
BİR FAZLI ASENKRON MOTORLAR
Bir fazlı asenkron motorların üç fazlı asenkron^ motorlarla karşılaştırılması ve çeşitleri
Bir fazlı, yardımcı sargılı asenkron motorların genel I yapıları
Merkezkaç anahtarlı düzenek Yol verme röleli düzenek Yaylı pako şalterli düzenek Kontaktör ve zaman röleli devreyle bir fazlı, yardımcı sargılı asenkron motora yol verme devresi
Bir fazlı, kondansatörlü asenkron motorlar
Bir fazlı, yardımcı sargılı, kondansatörlü asenkron motorun yapısı, yardımcı sargıya seri olarak bağlanacak kondansatörün kapasitesinin saptanması, çalışma özellikleri ve kullanım alanları Klemens kutusu
Bir fazlı, yardımcı sargılı asenkron motorların çeşitleri Yol verme şekillerine göre sınıflandırma Kalkış kondansatörü ile yol verilen bir fazlı motorlar Daimi devre kondansatörü ile yol verilen ve çalışan bir fazlı motorlar
Silümin kafes rotorlu daimi devre kondansatörlü bir fazlı motor
Çift kondansatörlü bir fazlı motorlar
Bir fazlı, kondansatörlü asenkron motorlarda klemens tablosu bağlantıları ve dönüş yönünün değiştirilmesi Motor tanıtım etiketindeki bilgilerin anlamlan
Ek (gölge) kutuplu bir fazlı asenkron motorlar
Yapıları, özellikleri ve kullanım alanları
Relüktans tipi motorlar
Yapıları, çalışma özellikleri ve kullanım alanları Repülsiyon motorlar
Alternatörün endüvi sargısı ile asenkron motorların stator sargıları arasındaki benzerlik
Alternatörlerin çalışma ilkesi
SENKRON MOTORLAR
Alternatörün motor olarak kullanılması
Senkron motorun yapısı ve çalışma ilkesi
Senkron motorlara yol verme yöntemleri
Yardımcı bir döndürme makinesiyle senkron motora yol verme
Aynı mil üzerinde bulunan uyartım dinamosuyla yol verme
Senkron motoru asenkron motor olarak çalıştırıp yol verme
Uyartım akımı sabit senkron motorun değişik yükte çalışması
Fırçasız DC motorlar
Adım (step, stepper) motorlar
Doğal mıknatıslı adım motorlar (PM, permanent magnet stepper)
Dört adet bobinli ve iki kutuplu adım motorların çalışma ilkesi
Dört adet bobinli ve dört kutuplu adım motorların çalışma ilkesi
Disk biçiminde sabit mıknatıs rotorlu hafif tip (PM) adım motorların yapısı
Değişken relüktanslı (VR, variable reluctance stepper)
motorlar
Hibrid (hybrid, melez) adım motorlar
Adım motorların çalıştırılmasında kullanılan dijital devreler
Servo motorlar
AC servo motorlar DC servo motorlar
ADIM MOTORLARIN KONTROLÜYLE İLGİLİ EK BİLGİLER
Elektrikli motorların çeşitli türleriyle ilgili ek bilgiler ve uygulamalar
Giriş
Adım motorun tek fazlı olarak çalıştırılması Adım motorun iki fazlı olarak çalıştırılması Adım motorun transistörlerle sürülmesi Adım motorun ULN2003 adlı entegreyle sürülmesi Adım motorun 4017 adlı onlu sayıcı entegreyle sürülmesi Adım motorun 74191 adlı aşağı/yukarı sayıcı entegresiyle tam adımlı olarak çalıştırılması ^dım motorun 74191 adlı aşağı/yukarı sayıcı entegresiyle yarım adımlı olarak çalıştırılması
MOTOR SÜRME (KONTROL) SİSTEMLERİ
Motorların sürülmesiyle ilgili temel bilgiler
Diyotlarla DC beslemeli mini motorun hızının kontrol
edilmesi
Transistörle DC beslemeli mini motorun hızının kontrol edilmesi
Tristörle DC beslemeli mini motorun hızının kontrol edilmesi
Tristörlü, yarım dalga kontrollü dimmer devresi Tristörlü, tam dalga kontrollü dimmer devresi DC ile beslenen seri sargılı motorun hızının tristörlü kısıcı devresiyle denetlenmesi DC ile beslenen şönt sargılı motorun hızının tristörlü kısıcı devresiyle denetlenmesi
Triyaklı motor kontrol devreleri
AC ile beslenen seri sargılı motorun hızının triyaklı kısıcı devresiyle denetlenmesi
Diyotlar ve tristörlerle AC’nin DC’ye çevrilmesi
Diyotlu doğrultmaç devreleri Tristörlü doğrultmaç devreleri Tristörlü, yarım dalga kontrollü doğrultmaç devresi Tristörlü, orta uçlu trafolu, tam dalga kontrollü doğrultmaç devresi
Tristörlü, üç fazlı yarım dalga kontrollü doğrultmaç devresi Dijital devreli motor kontrol devreleri
OTOTRANSFORMATÖRLER
Ototrafosunun (varyak) yapısı ve çalışması
ÜÇ FAZLI TRANSFORMATÖRLER
Üç fazlı trafoların temel özellikleri
Üç fazlı transformatörlerin yapısı
Üç fazlı transformatörlerin soğutulması
Üç fazlı transformatörlerin sargılarının bağlanış şekilleri
KAYNAKÇA
Bir fazlı AC seri (üniversal) motorlar
Küçük güçlü senkron motorlar
Relüktans senkron motorları
Histerisiz senkron motorlar
ALTERNATÖRLER
Alternatörlerin önemi
Alternatörlerin yapısı ve çeşitleri
Stator
İndüktör
FIRÇASIZ DC MOTORLAR VE ADIM MOTORLAR