Gölge Kutuplu Motorun Verimlilik Hesabı

Gölge kutuplu motorlar vantilatör, mikrodalga fırın, küçük fan, hava temizleyici, konserve açacağı, buzdolabı, narenciye sıkacağı gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Ancak bu motorların verimi, üç fazlı asenkron motorlar ile karşılaştırıldığında oldukça düşük olduğu görülmektedir. Bu yazıda gölge kutuplu motorların tam yükte kayıp ve verimlilik hesabını bulabilirsiniz.

A- A+

24.01.2018 tarihli yazı 12876 kez okunmuştur.

Gölge kutuplu motor, asenkron motor olarak sınıflandırılan elektrik motorudur. Asenkron motorlardaki gibi statorda oluşan döner manyetik alan sayesinde moment üretilen sincap kafese sahiptir. Ancak üç fazla beslenen asenkron motorların aksine gölge kutuplu motorlar bir fazlı alternatif gerilimle çalışır. Kutup tipinde olan statorun iç kısmının üzerinde çıkıntılı kutuplar bulunmaktadır. Motorun kutupları, laminalardan kesilen yivlerden oluşur. Çıkıntılı kutbun küçük kısmı bir bobin yardımıyla kısa devre yaptırılmıştır. Bobinler bakırdan yapılmıştır ve doğada oldukça endüktiftirler. Bu bobin gölgelendirici bobin olarak bilinir. Kutubun bobin kısmına gölgeli kısım, diğer kısmında gölgesiz kısım denir. Bu tip motorun dönüş yönü değiştirilemez. Çünkü bakır halkaların konumuna göre sabitlenirler.

►İlginizi Çekebilir: Motor Kontrol Donanımı | Kontaktör

Gölge kutuplu motorların küçük ve basit olması, güvenilir olması ve ucuz olması avantajlarındandır. Düşük başlatma torkuna sahip olduklarından güç istenen yerlerde tercih edilmezler. Yüksek kayıplar ve düşük güç faktörü, aşırı yük kapasitesi ve verimliliğinin düşük olması dezavantajlarındandır.

Gölge kutuplu motorlar, tork değerinin düşük olabildiği durumlarda ve verimlerinin çok düşük olmasından dolayı yalnızca motorun küçük olduğu veya kısa sürelerle çalıştığı uygulamalarda kullanılırlar. Örneğin, röleler gibi küçük cihazlar, küçük fanlar ve saç kurutma makineleri, elektrik saatleri, kaydediciler, fotoğraf kopyalama makinesi, soğutma fanları, duş fan motoru vb. alanlarda kullanılabilirler.

Gölge Kutuplu Motor Kayıp ve Verimliliği

Dört kutuplu gölge kutuplu bir motor ile ilgili aşağıdaki veriler bilinmektedir. Bu veriler kullanılarak, tam yükte kayıplarının ve verimliliğinin hesabını yapalım.

► Nominal gerilim 120 V
► 2.5 mhp'lik tam yüklü güç (milihorsepower)
► Frekans 60 Hz
► 350 mA tam yük akımı
► 12 W'lık tam yük güç girişi
► 1525 r / dk tam yük hızı
► 1760 r / dk yüksüz hız
► 6,6 W yüksüz güç girişi
► 235 mA yüksüz akım
► Stator direnci DC ölçümle 30 Ω

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Motorlarında Neden Tekrar Sarım Yapılamaz?

İlk olarak dönme kaybı, tam yükte stator-bakır kaybı, kayma ve tam yükte rotor bakır kaybını hesaplayıp, ardından da verimlilik hesabını sırasıyla bulalım.

Adım 1: Dönme Kayıplarının Hesabı

Yüksüz koşullarda, sürtünme ve rüzgar dönme kayıplarının, daha az güç girişine sahip olan stator-bakır kaybına eşit olduğunu göz önünde bulundurulsun. Stator direncinin dc ölçümle 30 Ω olduğu bilinmektedir.

Bu problem için %15'lik bir değer varsayılsın. Dönme kayıpları P_fw :
P _fw = P _No-Load – (I _No-Load)².(R_DC) = 6.6 W - (235 x 10 ^-3 A) ² (30 Ω) (1.15) = 6.6 W - 1.905 W = 4.69 W
( R_DC, DC-AC direnç düzeltme faktörüdür)

Adım 2: Stator-Bakır Kaybının Tam Yükte Hesabı

Tam yükte stator-bakır kaybı P_scu :
P_scu = (I_Full-Load)².(R_DC) = (350 x 10 ^-3 A)².(30 Ω) (1.15) = 4.23 W

Adım 3: Kayma Hesabı:

Dört kutuplu bir makine için senkron hız:
n = 120 f / p (f, frekans (Hz) ve p, kutup sayısı )
Böylece, n = (120).(60) / 4 = 1800 r / dk
Gerçek hız tam yükte 1525 r / dk olduğu için kayma hızı 1800 - 1525 = 275 r / dk ve kayma (275 r / dk) / (1800 r / dk) = 0,153 veya %15,3'tür.

Adım 4: Rotor-Bakır Kaybının Tam Yükte Hesabı

İndüksiyon makinelerinde, rotor-bakır kaybı, hava boşluğu boyunca aktarılan güç ile kaymanın çarpımına eşittir. Hava boşluğu boyunca aktarılan güç, giriş gücü ile stator-bakır kaybının farkıdır. Böylece, tam yükte rotor-bakır kaybı:
P _rcu = (12 W - 4.23 W).(0.153) = 1.2 W

Adım 5: Tam Yük Kaybı

Adım 6: Verimlilik Hesabı

Motor 2,5 mhp üretiyor. Giriş 12 W veya (12 W).(1 hp / 746 W) = 16.1 mhp'dir.

Verimlilik:

η = (çıktı) (%100) / giriş = (2.5 mhp).(%100) / 16.1 mhp = %15.5

Geliştirilmiş mekanik güç, hava boşluğu boyunca aktarılan güçile (1-s)’in çarpımına eşittir.

(12 W - 4.23 W).(1-0,153) = 6.58 W

Buradan, sürtünme ve rüzgar kayıpları çıkarılmalıdır:

6.58 W - 4.69 W = 1.89 W veya (1.89 W) (1 hp / 746 W) = 2.55 mhp

Verimlilik:

η = (giriş - kayıplar) (%100) / girdi = (12 W - 10.12 W) (%100) / 12 W
η = %15.7'dir.

Yazar: Merve Sever

Kaynak:

►electrical-engineering-portal