Motorların Elektriksel Karakteristiği

Endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan motorların hangi parametrelerle ve nasıl çalıştığını hepimiz merak etmişizdir. Bu yazımızda ise motorların elektriksel karakteristiğini inceleyeceğiz.

A- A+

28.09.2019 tarihli yazı 17890 kez okunmuştur.

Motor Asenkron Motor Elektriksel Karakteristik Faz Akım Gerilim Frekans

1) Faz

Elektrik motorlarında faz ikiye ayrılır. Bunlar, 1 faz ve 3 faz olarak sınıflandırılır. Endüstrinin bazı bölümlerinde, işletmelerde veya ev aletlerinde 1 fazlı motorlar daha yaygın bir şekilde kullanılır. 1 fazlı asenkron motorlar, çalışma prensipleri itibariyle genellikle küçük güçlerde üretilirler. 3 fazlı motorlar ise genellikle daha büyük ticari ve endüstriyel alanlarda kullanım için daha uygundur. 3 fazlı sistemlerde her faz arasında 120 derecelik açı vardır.

Hem 1 faz hem 3 fazlı motorlar, stator ve rotor olarak iki temel bileşenden oluşur. Stator, motorun sabit parçasıdır. Rotor ise motorun hareketli parçasını oluşturur.

2) Akım

Elektrik motorlarında akım ikiye ayrılır. Bunlar, doğru akım ve alternatif akımdır. Doğru akım, elektrik yüklerinin yüksek potansiyelden alçak potansiyele doğru sabit olarak akışıdır. Doğru akım motorlarının hareketleri, düzgün ve güçlüdür. Bu motorların hızları ise kolaylıkla değiştirilebilir.

► İlginizi Çekebilir:Motor Etiketi Nasıl Okunur?

Motor tiplerinin karşılaştırılmasında, tam yük amperleri ve servis faktörü amperleri, motora uygun yüklemeyi belirlemek için anahtar parametrelerdir. Bir motor, arızadan veya verimden kaynaklanan bir durum için değiştirilecek ise kullanılacak yeni motorun etiket değerindeki özellikle akım, gerilim, güç ve faz parametlerinin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi ve iki motor arası uygunluk sağlanması gerekir.

3) Gerilim

1 fazlı motorlar için ortak 60 Hz gerilimi 115 volt, 230 volt ve 115/230 volt'tur. 3 fazlı motorlar için ortak 60 Hz gerilimi 230 volt, 460 volt ve 230/460 volt'tur. 200 volt ve 575 volt motorlara nadiren rastlanır.

115 / 208-230 volt ve 208-230 / 460 volt olarak sınıflandırılan motorlar, genellikle 208 voltta verimli bir şekilde çalışırlar ancak tork % 20 -% 25 daha düşük olacaktır. Motor, etiketinde belirtilen gerilim dışında kullanıldığında performansı ve verimi bu durumdan olumsuz yönde etkilenecektir.

4) Frekans

Motorlar için giriş frekansı genellikle 50 ya da 60 Hz'dir. Etiket üzerinde birden fazla frekans belirtilmiş ise giriş değerlerinin frekanslara göre ayrı olarak belirtilmesi gereklidir. Ülkemiz dahil olmak üzere dünyanın büyük bir kısmı frekansı 50 olan güç ile beslenir. Kuzey Amerika ise 60 Hz ortak güç kaynağını kullanır. Motor etiketinde gösterilen frekans değerinin yanında, belirtilen frekansa uygun olarak, motorun bağlantı türü gösterilebilir.

► İlginizi Çekebilir: 1 Fazlı Asenkron Motorlar

5) Hız

Motorda hız ve tork ters orantılıdır. Hız artar ise tork azalır. Tersi durumda yani hız azaldığında tork artar. Motor hız kontrolü, motora verilen gerilim ile birlikte yapılır. Belirli bir gerilimi motora verdiğimiz zaman, çıkış milini belirli hızda döndürür. Bu hız devir / dakika kısaca RPM cinsinden ölçülür.

Nominal gerilim değerinde 60 Hz ve 50 Hz'de çalışan küçük ve orta motorlar için nominal yükte yaklaşık RPM aşağıdaki gibidir.

6) Beygir Gücü

Motorlarda kullanılan güç birimi, kW ya da beygir gücü kısaca HP olarak ifade edilir. HP, yük için orantılı hızda gerekli olan torku sağlayan mekanik çıktı oranlama ifadesidir.

Bir motor % 100 verimli olarak çalışabiliyor ise 746 W elektrik enerjisi üretir. Üretilen bu 746 W elektrik enerjisi ise 1 HP’ ye eşittir. Fakat hiçbir motor % 100 verimli bir şekilde çalışamaz. %84 verimle çalışan 1 HP motorun toplam 888 W elektrik tüketimi olacaktır. Böylece, 746 W elektrik enerjisi üreten ve aynı zamanda 888 W elektrik enerjisi tüketen motorda, 142 W olan bir enerji kaybı meydana gelmiş olur.

7) Verimlilik

Verim, motor çıkış gücünün giriş gücüne bölümünün 100 ile çarpımıyla elde edilir ve yüzde olarak ifade edilir. Bir motorun verimliliği, motorun ürettiği enerjiye karşı ürettiği faydalı işlerin toplamıdır. Toplam 400 W çeken % 84 verimli bir motor 336 W faydalı enerji üretir. Geriye kalan 64 W ise ısıya dönüşür.

Yeni bir motor alınacağı zaman motor performansı ilk başta dikkat edilmesi gereken hususlar arasında yer alır. Bu nedenle motor performansını değerlendirirken, garanti edilen minimum verimliliğine dikkat edilmesi gerekir.

8) Termal Koruma

Uç çerçeveye veya sarım üzerine monte edilmiş bir otomatik veya manuel termal koruyucu, motorun aşırı ısınmasını ve motora zarar gelmesini önleyecek şekilde tasarlanmıştır. Genellikle aşırı yükleme veya uygun havalandırmanın olmadığı durumlarda, motor arızaları ortaya çıkmaktadır.

Koruyucular genellikle akım ve sıcaklığa duyarlıdır. Bir motora hangi tür koruma uygulandığını anlayabilmek için motorun etiketi incelenmelidir. İnceleme yapılırken termal koruma bölümüne bakılır. Temel aşırı yük koruyucu tipleri, otomatik sıfırlama, manuel sıfırlama ve direnç sıcaklık detektörleri olarak sınıflandırılır.

9) Yalıtım Sınıfı

Yalıtım sınıfı, motor sargılarının ısıl hata payının standart sınıflandırmasının ifadesidir ve izin verilen maksimum çalışma sıcaklıklarına göre derecelendirilmiştir. Bunlar aşağıdaki gibidir.

Yalıtım sınıfı, sargıların dayanabileceği sıcaklık değerine göre B, F ve H gibi harflerle ifade edilir. Alfabede en uzak olan harf, daha iyi performansı ifade eder. H izolasyon sınıfı F izolasyon sınıfından ve F izolasyon sınıfı B izolasyon sınıfından verilen çalışma sıcaklığında daha uzun anma ömrüne sahiptir.

Motor değişimi sırasında motoru, eşit veya daha yüksek yalıtım sınıfına sahip bir motorla değiştirmek motor ömrünün korunmasında yardımcı olur.

10) Servis Faktörü

Servis faktörü, redüktörün çalıştığı şartlar ile uyumlu olması için gerekli olan emniyet katsayıdır ve kısaca “fs” ile gösterilir. Bununla birlikte servis faktörü, gerilim, frekans ve ortam sıcaklığı gibi diğer tasarım parametrelerinin normlar dahilinde olması koşuluyla, bir motorun aşırı yük veya hasarsız çalışabileceği sürekli aşırı yük kapasitesinin bir ölçüsüdür.

Bir motor etiketindeki güçte çalışacak şekilde tasarlanmış ise sahip olduğu servis faktörü 1.0 olur. Bu durumda, motor anma gücünde %100 çalışabilir. Bazı uygulamalar motorun nominal gücünü aşmasını gerektirebilir. Bu motorların, NEMA standardından daha yüksek servis faktörleri vardır. Bu durumda, 1.15 servis faktörü ile motora güç uygulanır. 1.15 servis faktörü, motoru etiket gücünden %15 daha yüksek çalıştırır.

Maksimum potansiyel yüklemeyi hesaplamak için beygir gücünün servis faktörü ile çarpılması gerekir. Yedek motorun, değiştirilen motordan daha yüksek bir HP derecesine sahip olduğuna dikkat edilmesi gerekir.

11) Tork

Tork, motorun krank milinde oluşan döndürme kuvvetidir. Yüksek sıkıştırma oranı, yüksek torku yani çekiş kuvvetini meydana getirir. Bir motor tarafından üretilen tork miktarı genellikle hıza göre değişir. Tork hızı karakteristiği, bir motorun tipine ve tasarımına bağlıdır ve genellikle bir tork hızı grafiğinde gösterilir. Bu grafiklerde tork, 3 türe sahiptir. Bunlar, başlangıç torku, pull-up torku ve arıza torku olarak adlandırılır.

Tork, hız ve rpm gibi motor seçimi için daha birçok önemli parametreler vardır. Hepsi birbirinden önemli parametreler olup motor içinde birbirlerinden bağımsız hareket ettikleri düşünülemez.

►İlginizi Çekebilir : Asenkron Motorlarda Mekanik Arızalar

12) Kondansatör

Kondansatörler, gölgeli kutup, ayrık faz ve çok fazlı hariç tüm HP endüksiyon motorlarında kullanılır. Start kondansatörleri 3 veya 5 saniye gibi kısa bir süre içerisinde devrede kalacak şekilde tasarlanır. Çalıştırma kondansatörleri ise sürekli olarak devrededir. Kondansatörler kapasite ve voltajla derecelendirilir.

Kullanılan motor için etiketinde yazan değerden daha düşük kondansatör kullanmak, motorda arızalara neden olur. Fakat belirlenen değerden yüksek değerlerde kondansatör kullanılabilir.

►İlginizi Çekebilir : 3 Fazlı Sistemler

13) Kodlayıcı

Kodlayıcının aynı zamanda bir diğer ismi enkoderdir. Enkoderler, bir hareket kontrol sistemi için hareketin pozisyonuna veya hız geri beslemesine bakılmaksızın bir sinyali çeviren cihazlardır. İki ana enkoder tipi vardır. Bunlar, Rotary ve Linear olarak isimlendirilir ve her tip farklı algılama teknolojilerini kullanabilirler. Encoder sisteme bir kaplin vasıtası ile bağlanabileceği gibi mil üzerine geçme şeklinde de bağlanabilir. Konveyör sistemine güç veren motor, miline monte edilmiş bir kodlayıcıya sahiptir. Encoderler genellikle motor millerine bağlansa da daha hassas veya uygun ölçümler için sistemin dönen kısımlarına da bağlanabilir.

► İlginizi Çekebilir: Asenkron Motor Frenleme Sistemleri

14) Mil Topraklama Cihazları

Motor mili üzerinde oluşan gerilim, mil gerilimi olarak adlandırılır. Milin gövde ya da toprak ile bağlantısı 2 adet rulman üzerinden sağlanır. Mil topraklaması, inverter gücünden çalıştırılan motorlar için etkili bir rulman koruması aracı olarak önerilir. Bir topraklama cihazı, invertör kaynaklı şaft gerilimlerini azaltmak için yeterlidir. Yüksek frekanslı toprak akımları, kıvılcımlara, ark ve elektrik çarpmalarına neden olabilir ve yataklara zarar verebilir. Motorda oluşan bu arızalara önlem almak için motor milinin topraklanması gerekir.

Motor milinin topraklanması, bir aparat yardımıyla motor mili ile karkas arasında düşük empedanslı bir akım yolu oluşturur. Böylece, mil gerilimi nedeniyle meydana gelen akımlar, devresini rulman yerine bu aparat üzerinden tamamlar. Bu yöntemle mil gerilimi ve rulman akımı oluşumu tamamen engellenmiş olur.

Bu toprak akımlarının neden olduğu rulman hasarını en aza indirgeyen ya da ortadan kaldırabilen dört yaygın teknik vardır. Bunlar; faraday kalkanı, yalıtımlı rulmanlar, topraklama fırçası ve mil topraklama halkası olarak sınıflandırılır.

Kaynak

►Electrical Engineering Portal