32,88
35,174

AC ELEKTRİK MOTORLARI

AC Motorlar, asenkron motorlar

Modüler sistemimiz; AC motorlar için milyonlarca farklı tahrik kombinasyonu sunuyor. Dünya üzerinde bu; AC motorlarımızın, IE4 verimlilik sınıfına kadar ve 0,09-225kW güç aralığı içerisindeki talepleri karşılaması demektir. Geniş bir yelpaze sunan fren, enkoder, konnektör, soğutma fanları, özel kaplama ve yüzey koruma seçeneklerinden sizin için mükemmel motoru oluşturun.


AC motor nedir?

 
AC motor AC motor

Bu grup endüksiyon makineleri elektrik makinelerini de içermektedir. Elektrik makinelerinin çalışma prensibi; stator ve rotor arasında kalan hava boşluğundaki döner manyetik alana dayanır. Bu grup içerisinde en önemli ve en çok kullanılan makine sincap kafesli asenkron AC endüksiyon motorudur.

Karakteristik özellikleri:

  • Basit ve sağlam tasarım
  • Yüksek çalışma güvenilirliği
  • Düşük bakım ihtiyacı
  • Düşük fiyat

Elektrik tahrik teknolojisinde genelde kullanılan elektrik motorları:

  • Asenkron AC motorlar(sincap kafesli rotorlar, slip-ring rotorları, tork motorları)
  • Asenkron tek faz AC motorları
  • Asenkron ve senkron servo motorlar
  • DC motorlar

Frekans dönüştürücülü AC motorlar; hız kontrolünü daha iyi, daha basit ve daha az bakım ihtiyaçları ile sağlamaya başladığından beri DC motorlar ve slip-ringli AC motorlar git gide daha az tercih edilir oldu. Diğer tip AC asenkron motorların da tahrik teknolojisinde düşük bir önemi bulunuyor. Bu yüzden diğer tipler hakkında burada detaylı bilgi bulamayacaksınız.

Bir elektrik motorunu örneğin bir AC motoru bir redüktör ile birleştirdiğinizde redüktörlü motor elde edersiniz. Motorun elektrik prensibine bakılmaksızın; motorun mekanik tasarımı redüktör üzerine nasıl monte edileceğinde önemli rol oynamaktadır. SEW-EURODRIVE bu düşünce ile özel uyarlanmış motorlar kullanıyor.


AC motor nasıl çalışır?

Yapı

Rotor

Rotor sac paketinin oyuklarında enjekte edilmiş ya da yerleştirilmiş sargılar (alüminyum ve/veya bakır yapılmış)bulunur. Bu sargının iki bitimi de aynı malzemeden yapılmış halkalar ile kısa devre yapılır. Kısa devre halkalı çubuklar bir kafesi andırır. AC motorların ikinci kullanılan ismi buradan gelmektedir: “sincap kafesli motor”.

Stator

Sentetik reçine ile kapsüllenmiş sargı stator sac paketinin yarı kapalı oyuklarına yerleştirilir. Farklı kutup sayıları (hız) elde etmek için bobin sayısı ve genişliği değiştirilir. Motor gövdesi ile birlikte sac paket statoru oluşturur.

Kapaklar

Kapaklar çelik, gri dökme demir ya da alüminyum pres dökümden yapılır ve motorun içini dış A ve B tarafından kapatarak dış ortamdan ayırır. Statora geçişteki yapısal tasarım motorun koruma sınıfını (IP) belirler.

Rotor mili

Rotor tarafındaki sac paket çelik bir mil üzerine yerleştirilir. Milin iki sonu A ve B tarafındaki kapakların içine kadar yetişir. Çıkış mili A tarafından çıkacak şekilde yerleştirilir (redüktörlü motorlar için pinyon mil olarak tasarlanmıştır); B tarafına kendi soğutması için kullandığı fan ve kanatları ve/veya mekanik frenler ve enkoderler gibi tamamlayıcı sistemler yerleştirilir.

Gövde

Eüer güç aralığı düşük ile orta seviye arasında ise; motor gövdesi alüminyum pres dökümden üretilebilir. Yani bu güç seviyesinin üzerindeki tüm motorlar gri dökme demirden üretiliyor. Stator sarımının sonundaki klemens kutusu müşterideki elektrik bağlantısı için gövdede yer alır. Soğutma kanalları gövde yüzeyini genişletir ve çevreye (açığa çıkan)ısının atılmasını arttırır.

Soğutucu Fan ve Koruması

B tarafındaki mil çıkışında bulunan fan bir kapak ile kapatılmıştır. Bu kapak, dönme esnasında (rotor dönme yönüne bakmaksızın) oluşan havanın akışının gövdedeki kanal üzerinden olmasına yardımcı oluyor. Montaj pozisyonu dik ise; seçenek olarak sunulan ve tente görevi gören bir kaplama ile fan koruma kafesinden (küçük) parçaların düşmesi engelleniyor.

Rulmanlar ve Yataklar

A ve B tarafındaki kapaklarda bulunan rulmanlar dönen ve duran parçaların birbirine mekanik olarak bağlanmasını sağlar. Genellikle sabit bilyalı rulmanlar kullanılır. Silindirik makaralı yataklar nadiren kullanılır. Rulman büyüklüğü üzerine gelen kuvvet ve hıza bağlı olarak değişmektedir. Farklı tiplerdeki sızdırmazlık sistemleri rulman bakımını sağlayacak olan gerekli yağlamanın yapılmasını sağlar ve yağ ve/veya gres yağının dışarı çıkmasını engeller.



Çalışma Prensibi

Statorun simetrik, 3-fazlı sargı sistemi trifaze/3-fazlı şebekeye uygun voltaj ve frekans ile bağlıdır. Aynı genişlikteki sinüs akımları her bir sargı fazından geçmektedir. Her bir akım birbirine 120°lik zamanlar ile ayarlanmıştır. Fazlar da120°lik olarak ayarlanmıştır. Böylelikle stator bir manyetik alan oluşturur ve bu manyetik alan verilen gerilimin frekansı ile döner.

Bu döner manyetik alan ya da kısaca döner alan rotor sargısında ya da rotor çubuklarında elektrik gerilimine sebep olur. Sargı halka üzerinden kontaklandığı için kısa devre akımları geçer. Döner alan ile birlikte bu akımlar kuvvet oluşturur ve rotor radiusu üzerinde tork üretirler. Bu da rotor hızını döner alan yönünde ivmelendirir. Rotor dönme hızı artmasıyla rotorda oluşan gerilim frekansı düşer. Bunun sebebi döner alan hızı ile rotor hızı arasındaki farkın azalmasıdır.

Neticede oluşan gerilim azalmış olur ve düşük akımları rotor kafesine ulaşmasına ve beraberinde düşük kuvvet ve torklara sebep olur. Eğer rotor ve döner alan aynı hızla dönseydi; senkron bir dönme oluşur, hiçbir gerilim oluşmaz ve motor hiçbir tork üretemezdi. Rulmanlardaki yük ve sürtünme torkları döner alan ve rotor hızı arasındaki farklara götürür ve bu da ivme torkları ve yük torkları arasında dengeyi sağlar. Motor asenkron dönme gerçekleştirir.

Motordaki yüklenmeye bağlı olarak bu fark artar ya da azalır ama hiçbir zaman sıfır olmaz; çünkü sürtünme her zaman var olacaktır, boşta çalıştırdığınızda bile. Eğer yük torku motorda üretilen ivmelenme torkunu geçer ise motor izin verilmeyen bir duruma geçerek durur ve termik hasara yol açabilir.

Çalışması için gerkli olan döner alan hızı ve mekanik hız arasındaki bağıl hareket “s” harfi (“slip” kelimesinden gelir; motor kayması manasında) ile tanımlanır ve döner alan hızının yüzde değeri ile verilir. Düşük güçlü motorlar %10 ile %15 arasında “motor kaymasına” sahiptir. Yüksek güçlü AC motorlar yaklaşık %2 ile %5 arasında “motor kaymasına” sahiptir.


İşletme Performansı

AC motor; elektrik enerjisini gerilim besleme sisteminden alır ve onu mekanik enerjiye çevirir; hız ve tork. Eğer motor kayıplar olmadan çalışabilseydi; çıkış mekanik enerjisi Pout, giriş elektrik enerjisi Pin ile aynı olurdu.

Bir enerji dönüştürüldüğünde oluşan kayıplar kaçınılmaz olduğu gibi AC motorlarda da kayıplar olmaktadır: Akım geçen iletkendeki sıcaklık artışı nedeniyle oluşan bakır kayıpları PCu ve (kısa devre)çubuk kayıpları PZ. Sac paketinin şebeke frekansı ile yeniden mıknatıslanması sonucu oluşan sıcaklık nedeni ile Demir kayıpları PFe. Soğutma için kullanılan havadan oluşan hava kayıpları ve rulmanlardaki sürtünmeden kaynaklı sürtünme kayıpları PRb. Makine verimliliği giriş ve çıkış enerjisi arasındaki oran ile tanımlanır.


Verimliliğin önemi gün geçtikçe artıyor.

Geçtiğimiz yıllarda yasal mevzuatlara bağlı olarak yüksek verimlilikteki motorların kullanımlarına verilen dikkat arttı. Kuralların bulunduğu anlaşmalara ve teknik bilgi içeren dokümanlara enerji verimliliği sınıfları tanımları eklendi. Makine tarafından oluşan kayıpları azaltmak elektrik motoru tasarımı için şunları ifade ediyor:

  • Motor sargısında bakır kullanımının azaltılması( PCu)
  • Sac malzemesinin kalitesinin arttırılması (PFe)
  • Fan geometrik yapısının optimize edilmesi (PRb)
  • Enerji bakımından optimize edilmiş rulmanlar

Eğer tork ve akım hız üzerinden kaydedilirse AC motorun hız-tork karakteristiğini elde edersin. Motor stabil çalışma noktasına ulaşana kadar her açıldığında bu karakteristik eğilimi gösteriyor. Karakteristik eğilimi; kutup sayısından, yapının tasarımından ve rotor sarımının malzemesinden etkilenir. Bu karakteristik eğilimin bilgisi karşı torklar ile çalışan tahrik sistemlerinde büyük önem taşır(kaldırma düzenekleri,..gibi).

Makinenin karşı torku eğer ki çekme torkundan yüksekse rotor hızı “asılı kalıyor”.

Motor artık nominal çalışma noktasına ulaşamıyor ( stabil; güvenli operasyon noktası). Karşı tork, çalıştırma torkundan daha büyük olur ise motor durur. Eğer tahrik sistemi çalışırken aşırı yükleme olur ise (ağır yüklü konveyör,..gibi) artan yükleme ile hız düşer. Eğer karşı tork kırılma torkunu geçer ise motor “stop eder” ve hız çekme hızına hatta sıfıra kadar yavaşlayarak iner. Bütün bu senaryolar rotor ve statorda çok yüksek akımlara sebep olur; bu da ikisinin de çok hızlı bir şekilde ısınması demektir. Bu etken motorda geri dönüşü olmayan termik hasarlara yol açar ve eğer uygun koruma cihazları bulunmuyor ise yanmaya kadar gider.


Termik Sınıflar

İçerisinden akım geçen bir elektrik iletkeninde oluşan ısı bu iletkenin direncine ve iletkenin içerisinden geçen akımın büyüklüğüne bağlıdır. Çok sık açma(karşı torklu) ve kapama AC motor üzerinde çok büyük bir termik yüklenme oluşturur. Motorda izin verilen ısı çevresini saran soğutucu ortama( hava,..gibi) ve sargıdaki izolasyon malzemesinin termik direncine bağlıdır.

Motorlarda maksimum izin verilen yüksek ısılar, termik sınıflar( önceleri “izolasyon sınıfı” olarak tanımlı) içerisinde toplanmıştır (IEC 60034). Bir motor zarar almayacağı şekilde tasralandığı sıcaklık değerinde sürekli olarak çalışmaya dayanabilmelidir. Maksimum 40° C lik soğutma sıcaklığı olan bir durumda izin verilen maksimum yüksek sıcaklık H termik sınıfında 180(H)³= 125° C’dir.


Mevcut Çalışma Modları

  • En basit çalışma modu sabit bir tork ile yükleme operasyonudur. Bu sabit yükleme ile belirli bir süre sonunda motor termik olarak kararlı duruma gelir. Bu çalışma moduna sürekli çalışma S1 adı verilir.
  • Kısa süreli çalışma S2 modunda, motora belirli bir zaman aralığında(tB) sabit yükleme yapılır. Bu süre zarfında motor termik kararlı evresine geçmez. Bunu bir rölanti süresi takip eder; motor tekrardan soğutucu maddenin sıcaklığına ulaşana kadar.
  • Aralıklı çalışma S3 modunda, motora belirli bir zamanda(tB) sabit yükleme yapılır. Bu durumda ilk çalıştırmanın motorun ısınmasına etkisi olmaz. Bunu belirli bir rölanti zamanı takip eder (tSt). Görev döngüsü faktörü (cdf) bu operasyonda 60034-1 standardına göre; çalışma modu ile döngü süresinin oranına bağlıdır; örneğin 10 dakika.

Örnek: Çalışma modu S3/40% görülür; eğer motor dört dakika çalışmada ve altı dakika kapalı ise.


Çalıştırma frekansı ne kadardır?

İzin verilen başlatma frekansı; motorun bir saat içerisinde termik aşırı yükleme olmadan kaç kere çalıştırıldığını verir. Bağlı olduğu etkenler aşağıdaki gibidir:

  • İvmelendirilecek atalet momenti
  • Hız arttırma süresi
  • Ortam sıcaklığı
  • Döngü süresi faktörü

İzin verilen başlatma frekansı; aşağıdaki eylemler ile arttırılabilir:

  • Termik sınıfın arttırılması
  • Bir büyük motorun seçilmesi
  • Bir soğutucu fan eklenmesi
  • Redüktör tahvil oranlarının değiştirilmesi ve böylelikle atalet oranlarının değişmesi

Kutup değiştiren AC Motorlar nelerdir?

AC motorların farklı hızlarda çalışması kutup değişimi ile gerçekleşebilir. Statora daha fazla sargı yerleştirilerek ya da her bir sarımdan geçen akımın yönü terse değiştirilerek kutup sayısında değişim sağlanır. Çok kutup seçenekli motorlarda her kutup sayısının gücü aynı gövdedeki tek hızlı motorun gücünün yarısı kadardır.

Kutup değiştiren AC redüktörlü motorlar hareket tahrikinde kullanılır. Kutup sayısı az operasyonlarda hareket hızı yüksek olur. Pozisyonlama için düşük hızlı yüksek pol sayılı sarıma değiştirilir. Bu değişimde motor ataletinden dolayı motor en yüksek devir sayısına ulaşır. Bu faz esnasında AC motor jeneratör gibi çalışır ve yavaşlar. Kinetik enerji elektrik enerjisini dönüşür ve şebekeye geri döner. Bu operasyonun dezavantajı değişim esnasındaki yüksek tork adımıdır. Bu dezavantajın etkisi değişim esnasında alınacak önlemler ile azaltılabilir.

Uygun fiyatı ve güncel gelişimi ile inverter teknolojisi tek hızlı, frekansı kontrol edilebilen motorları kupu değişen motorlara göre birçok uygulamada daha cazip hale getirdi.


Tek fazlı motorlar

Tek fazlı motor uygulamanız için iyi bir seçim olacaktır; eğer uygulamanızın çalışması için başlatmada yüksek torka ihtiyacınız yok ise, tek fazlı bir şebekeye bağlı ise ve fazla güç uygulanmayacak ise(<= 2.2 kW). Tipik örnekler; vantilatörler, pompalar ve kompresörler. Burada iki adet temel tasarım farkı bulunuyor:

Bir yandan; klasik asenkron AC motor sadece faza ve nötr iletkene bağlıdır. Üçüncü faz bir kapazitör yardımı ile gerçekleştirilen faz kayması ile oluşturulur. Kapazitör; 120° değil sadece 90° faz sapma oluşturabildiğinden bu tip tek fazlı motorlar karşılaştırılabilir diğer AC motorların gücünün 2/3’ü kadar güç ile ölçülür.

Diğer yandan; tek fazlı bir motor yapabilmek sargıların teknik açıdan uygunluğuna bağlıdır. Üç fazlı sarım yerine iki fazlı sargı yerleştirilir; bunlardan biri ana faz ve diğeri yardımcı fazdır. Bobinler hacimsel olarak 90° olarak dengelenirken aynı zamanda bir kapazitör yardımı ile zamansal olarak da 90° akımlandırılıyor. Böylelikle döner alan oluşuyor. Ana faz ve yardımcı faz arasındaki akım oranları farkı normalde aynı büyüklükteki bir AC motorun 2/3 kadar performans göstermesini sağlıyor. Bir fazlı operasyonlar için tipik motorlar kondansatör motorları ve kapazitörü bulunmayan kutup gölgeli motorlar ya da marş motorları.

SEW EURODRIVE portfolyosu iki tip tek fazlı motor tasarımını da kapsamaktadır; DRK..motorları. İkisi de entegre edilmiş kapazitör ile tedarik edilir. Bu direkt klemens kutusunda olduğu için karıştırıcı etkenlerden kaçınılmıştır. Bir kapazitör ile 45-50% arası bir nominal tork ile çalışma başlatılır.


Tork Motorları

Tork motorları AC motorların sincap kafesli rotoru olan özel tasarımlarıdır. Tasarımlarında; 0 hızında iken kendilerine geri dönüşü olmayan termik hasarlar bırakmayacak kadar akım çekerler. Bu özellik açılan kapılar, nokta ayarlama ve pres makineleri gibi uygulamalara yardım eder; eğer bir pozisyona gelindiyse ve bu pozisyonun güvenli bir şekilde elektrik motoru tarafından bakımının yapılması gerekli ise.

Diğer bir kullanışlı çalışma modu karşı akım frenleme operasyonudur: Dışardan gelen bir yük rotorun, döner alanın dönme yönünün tersine dönmesine sebep olabilir. Döner alan devir sayısını azaltır ve sistemden şebekeye gidecek rejeneratif(kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren) enerji çeker- aynı mekanik bir frenleme olmadan döner frenleme gibi.

SEW EURODRIVE DRM.. ile 12-kutuplu tork motorlarını öneriyor. Bu motorlar boşta oluşan tork ile uzun ömürlü çalışma için termik açıdan tasarlanmıştır. SEW EUODRIVE tork motorları çok farklı taleplere ve hızlara cevap verecek çeşitliliktedir. Çalışma moduna göre üç sınıflandırılmış tork ile mevcuttur.

Patlamadan korumalı AC motorları

 
Patlamadan korumalı AC motorları Patlamadan korumalı AC motorları

Eğer patlama riski bulunan bir alanda elektrik motorları kullanıyor iseniz; (EU Direktifi 2014/34/EU; ATEX), belirli önleyici aksiyonlar alınmalıdır.

Hibrid motorlar: Bir motorda hem "asenkron" hem "senkron"

SEW EURODRIVE direkt olarak şebekeden beslenen ve senkron hız ihtiyacı olan uygulamalar için geniş yelpazeli LSPM motorlar sunuyor. LSPM, "Line Start Permanent Magnet" kısaltmasıdır. LSPM motor ekstra mıknatıslı bir AC asenkron motordur. Asenkron olarak çalışır, kendini operasyon frekansı ile senkronize eder ve o andan itibaren senkron olarak çalışmaya devam eder. Bu motor teknolojisi, tahrik teknolojisinde bir çok yeni ve esnek uygulamaya imkan vermektedir.

Bu kompakt hibrid motorlar, operasyon esnasında hiçbir rotor kaybına sebep olmaz ve yüksek verimlilikleri ile karakterize edilir. DR..J serisi LSPM teknolojisi ile birlikte aynı güçteki ve enerji verimliliği sınıfındaki seri ile karşılaştırıldığında iki kademe daha küçüktür.

PlatinMarket® E-Ticaret Sistemi İle Hazırlanmıştır.