elektr k mak neler - SABİS

ELEKTRİK MAKİNELERİ
(MEP 112)
Yazar:
Yrd. Doç. Dr. Mustafa Turan
S1
MEP112-H5-1
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ
Adapazarı Meslek Yüksekokulu
Bu ders içeriğinin basım, yayım ve satış hakları
Sakarya Üniversitesi’ne aittir.
"Uzaktan Öğretim" tekniğine uygun olarak hazırlanan bu ders içeriğinin
bütün hakları saklıdır.
İlgili kuruluştan izin almadan ders içeriğinin tümü ya da
bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt
veya başka şekillerde çoğaltılamaz,
basılamaz ve dağıtılamaz.
Copyright
© 2005 by Sakarya University
All rights reserved
No part of this course content may be reproduced
or stored in a retrieval system, or transmitted
in any form or by any means mechanical, electronic,
photocopy, magnetic, tape or otherwise, without
permission in writing from the University.
Sürüm 1
Sakarya........ 2005
S
1
MEP112-H5-1
Doğru Akım
Makineleri,Dinamolar
Bu Haftanın Hedefi:
Doğru akım makinelerinin tanınıması
ve yapısının öğrenilmesi.
Bu Haftanın Materyalleri
Kullanılan semboller
Animasyon
Soru
Veritabanı
Bağlantılı Soru
Simülasyon
Püf Noktası
1
MEP112-H5-1
Giriş
Doğru Akım (DA) makineleri denince akla döner tipteki DA jeneratörleri (dinamo da denir)
ve DA motorları gelir.
Aslında DA jeneratör yada DA motorlarının yapıları arasında fark bulunmamakta, sadece
sırçaların yerleştirilme noktaları arasında ufak sapmalar bulunmaktadır. Yeri geldiğinde bu
farklılık belirtilecektir. Motor yada jeneratör kullanım sadece makinenin çalışma kipidir. Bu
tip makineler işletildikleri şartlara göre –hatta bağlantı yapısı değiştirilmeden- motor yada
jeneratör olarak çalışabilirler.
Günümüzde doğru gerilimi alternatif akımdan elde etmek oldukça kolay olduğundan, DA
üretmek için dinamo kullanımı yok denecek kadar azalmıştır. Jeneratör çalıştırma kipi
sadece belirli özel uygulamalarda kullanılır hale gelmiştir. Bu jeneratörler devir sayısı ile
doğru orantılı gerilim ürettiklerinden, çoğunlukla devir sayısı ölçümünde DA Tako-jeneratör
olarak kullanılırlar.
Motor kullanımda üstün başarımları (moment, yüksek devirlere çıkabilmeleri ve hız kontrol
özellikleri ve kontrol kolaylıkları) nedeniyle bazı uygulamalar için hala en uygun
olmaktadırlar. Bunlara örnek taşıt araçları (trenler, elektrikli otomobiller, forkliftler vb),
vinçler, yüksek devir kullanan iş makineleri, otomobiller endüstrisinde marş, silecek ve
hassas devir sayısı ayarı gerektiren tekstil tezgahları gibi uygulamalar için cazip
olmaktadırlar. Günümüzde aynı prensipler kullanılarak kolektörlü alternatif akım motorları
(üniversal motor da denir) da üretilmektedir. Bu tip motorlar ise saç kurutma makinesi,
elektrik süpürgesi, mutfak araçları, el matkabı ve benzeri takım araçlarında yaygın olarak
kullanmaktadır. Bu tip mekanik araçların ortak özellikleri; ya yüksek devir ihtiyacı yada
yüksek döndürme momentidir. Ve DA Motoru prensibinde çalışan tüm motorlar bu
yönlerden oldukça yüksektir.
2
MEP112-H5-1
Doğru Akım Makinelerinin Yapısı
Bütün hareketli makinelerde olduğu gibi; duran kısma STATOR ve döner kısma ise ROTOR
denir. Gövde manyetik sistemin bir parçasıdır, dökme çelikten yapılır. Gövdeye bağlı
kutupların tamamı yada rotora yakın kısımları (kutup başı) ve endüvi (rotor) silisyum
alaşımlı sacların paketlenmesiyle oluşturulur.
2000hp’lik bir doğru akım motoru
Rotor (endüvi)
Stator
3
MEP112-H5-1
Büyük doğru akım motorları
DA Makinesinin Ana Parçaları
Gövdenin demirden, kutuplar ve endüvinin
silisyumlu sac paketinden oluşturulduğuna
dikkat ediniz.
4
MEP112-H5-1
Doğru akım makinesinin endüvisi (rotor) ve kutup sargılarının montajlanmadan önceki hali
DA ile çalışan küçük bir oyuncak motoru
DA makinesinde bulunan temel parçalara dikkat ediniz: Endüvi, endüvi sargısı, kolektör,
kutuplar, gövde, mil. Çok küçük DA makinelerinde kutuplar elektromıknatıs yerine sabit
mıknatıslar ile oluşturulur.
5
MEP112-H5-1
DA makinesinde bulunan temel parçalara dikkat ediniz: Fırçalar, kapak, terminaller ve
toplanmış motor
6
MEP112-H5-1
Gövdeye yerleştirilmiş bir çift kutup
Gövde
Rotor sargıları
Rotor sargıları bileziklere bağlanırsa, fırçalardan
alternatif gerilim elde edilir. Bu durum DA
makinesinin çalışmasına elverişsiz bir durum
oluşturur.
7
MEP112-H5-1
Kolektör fırça düzeni
DA Makinelerinde,
Dinamo çalışmada endüklenen alternatif gerilim, kolektör
–fırça düzeni ile doğru gerilime, Motor çalışmada ise
endüklenen alternatif kuvvetler kolektör –fırça düzeni ile
aynı yönlü kuvvetlere dönüştürülür.
Kolektör fırça düzeneği, bu tip makinelerin çalışması için
önemli bir düzenektir.
Günümüzde bizim özel elektrik makineleri sınıfına
aldığımız fırçasız DA makineleri, elektronik komitasyon
devreleri kullanılarak yapılır.
Kolektör fırça düzeni
8
MEP112-H5-1
DA Jeneratörleri (Dinamolar)
Dinamolar, mekanik enerjiden elektrik enerjisi üreten makinelerdir.
Temel bir sarımda endüklenen emk alternatif gerilimdir. Aşağıda bilezik ve fırça düzeni ile
bu alternatif gerilim, döner ortamdan duran ortama alınmaktadır.
Makinede endüklenen alternatif gerilim, bilezik-fırça düzeni yerine, KOLLEKTÖR-FIRÇA
düzeni ile doğru gerilime çevrilmektedir. Tüm dinamolar bu prensip ile DA üretirler.
9
MEP112-H5-1
DA Makinesinde Güç Akışları
Aşağıdaki şekilde, dinamo ve motor için güç akışları verilmiştir. Burada kutup sargısının
hep dışarıdan beslendiğine (güç tükettiğine) dikkat ediniz.
DA Makinesinin Endüvisinde Endüklenen Gerilim
Doğru akım makinesi ister dinamo, isterse motor olarak çalışsın, kutup manyetik alanı
içerisinde dönen endüvi (rotor) sargılarında emk endüklenir.
10
MEP112-H5-1
Endüklenen emk nın en büyük değeri:
Endüvi sargılarında endüklenen emk [V]
Makine
yapısının
[(V.dak)/(wb.devir)]
fonksiyonu
olan
gerilim
endükleme
z
Endüvideki toplam iletken sayısı. Bir sarım 2 iletkenden oluşur.
p
Makinenin çift kutup sayısı (2 kutup, 1 çift kutup yapar; p en az 1 dir)
katsayısı
Paralel kol sayısı; + fırçalara bağlı olan iletken sayısıdır.
a
DA makinelerinde yaygın kullanılan 2 sargı tipi vardır. Seri sargı için a=2,
paralel sargı için a=p dir.
Maksimum kutup akısı [wb]
11
MEP112-H5-1
Doğru Akım Makineseinde Endüklenen Döndürme Momenti
Moment; mildeki burulma enerjisidir. Motorda; mildeki yüke verilen moment; jeneratörde
ise elektrik üretmek için jeneratör miline verilen momenti ifade eder.
[Nm]
Mekanik dünyada moment; mildeki mekanik gücün milin açısal
hızına oranıdır.
sürtünme
ve
vantilasyon
kayıpları ihmal edilirse
Endüklenen iç güç Pm ise; endüvide endüklenen emk ve endüvi
akımının çarpımına eşittir.
Açısal hız; milin 1 saniyede kat ettiği raydan cinsinden açı
miktarıdır.
[Nm]
Endüvi sargılarında endüklenen moment [Nm yada J]
Makine yapısının fonksiyonu olan moment endükleme katsayısı
Bakırdan yapılmış olsa bile her sargının bir iç direnci vardır. Rotordaki endüvi sargısının iç
direnci Ra, kutup sargısının iç direnci ise genel olarak Rf dir. Daha sonra belirtileceği üzere
kutup sargıları endüviye; ŞÖNT (paralel) , SERİ ve SERBEST (endüviye değilde, başka bir
kaynağa) bağlanacak şekilde , farklı farklı tasarlanabilmektedir. Dolayısı ile farklı
bağlanacak şekilde tasarlanmış sargıların iç dirençleri de farklı olacaktır.
Solda tipik bir şönt motor deney bağlantısı görülmektedir.
Ve devre üzerinde kutup ve endüvi sargısının dirençleri ve Eq
gösterilmiştir. Böylelikle devre teorileri kullanılarak çeşitli
hesaplamalar geliştirilebilir.
12