Yapısı, Çeşitleri, Çalışması, Ölçüm ve Kontrolleri

Asenkron Motorlar Nedir?

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren motorlar arasında en yaygın kullanılan motor türü asenkron motorlardır. Sanayi tesislerinden atölyelere, su pompalarından kompresörlere, konveyör sistemlerinden takım tezgâhlarına kadar birçok alanda asenkron motorlar kullanılmaktadır.

Asenkron motorlar; sağlam yapıları, bakım gereksinimlerinin az olması, yüksek verimle çalışmaları ve ekonomik olmaları nedeniyle endüstride vazgeçilmez hale gelmiştir. Günümüzde kullanılan elektrik motorlarının büyük bir bölümü asenkron motorlardan oluşmaktadır.

Motorlu Araçlar Teknolojisi alanında eğitim gören öğrencilerin elektrik makineleri konusunu tam olarak anlayabilmeleri için asenkron motorların yapısını, çalışma prensibini ve kontrol yöntemlerini iyi bilmeleri gerekir.

Asenkron Motorların Tarihçesi

Asenkron motorun temelleri 1888 yılında Sırp asıllı mucit ve elektrik mühendisi Nikola Tesla tarafından atılmıştır. Tesla’nın döner manyetik alan prensibini keşfetmesiyle birlikte modern elektrik motorlarının gelişimi hız kazanmıştır.

Bugün kullanılan üç fazlı asenkron motorların temel çalışma mantığı Tesla’nın geliştirdiği döner manyetik alan prensibine dayanmaktadır.

1. ASENKRON MOTORLARIN YAPISI

Bir asenkron motor iki ana bölümden oluşur:

1. Stator
2. Rotor

Stator

Stator motorun sabit duran kısmıdır.

Görevleri:

• Döner manyetik alan oluşturmak
• Elektrik enerjisini manyetik enerjiye dönüştürmek
• Rotorun dönmesini sağlayacak manyetik alanı meydana getirmek

Stator aşağıdaki elemanlardan oluşur:

Gövde

Motorun dış kısmıdır.

Görevleri:

• İç parçaları korumak
• Mekanik dayanıklılık sağlamak
• Soğutmaya yardımcı olmak

Genellikle dökme demir veya alüminyumdan üretilir.

Nüve

İnce silisyumlu sacların üst üste preslenmesiyle oluşturulur.

Sacların kullanılmasının nedeni:

• Fuko akımlarını azaltmak
• Isınmayı düşürmek
• Verimi artırmak

Sargılar

Stator oluklarına yerleştirilen iletkenlerden oluşur.

Üç fazlı motorlarda:

• R fazı
• S fazı
• T fazı

olmak üzere üç ayrı sargı grubu bulunur.

Bu sargılardan geçen alternatif akım döner manyetik alan meydana getirir.

Rotor

Rotor motorun dönen kısmıdır.

Manyetik alanın etkisiyle dönerek mekanik enerji üretir.

Rotor mil üzerine yerleştirilmiştir.

Motor çalıştığında:

• Stator manyetik alan oluşturur.
• Rotor üzerinde akım indüklenir.
• Rotor dönmeye başlar.

Rotor Çeşitleri

Asenkron motorlarda iki farklı rotor tipi kullanılır.

1. Sincap Kafes Rotor

En yaygın kullanılan rotor tipidir.

Özellikleri:

• Bakım gerektirmez.
• Sağlamdır.
• Ekonomiktir.
• Uzun ömürlüdür.

Rotor çubukları alüminyum veya bakırdan yapılır.

Görünümü sincap kafesine benzediği için bu isim verilmiştir.

2. Bilezikli Rotor

Büyük güçlü motorlarda kullanılır.

Özellikleri:

• Yol alma akımı düşürülebilir.
• Yol alma momenti yüksektir.
• Harici direnç bağlanabilir.

Vinçlerde, ağır sanayi makinelerinde ve büyük yüklerin kaldırılmasında tercih edilir.

Asenkron Motorun Yardımcı Parçaları

Motorun verimli çalışmasını sağlayan diğer elemanlar şunlardır:

• Mil
• Rulman
• Fan
• Fan kapağı
• Klemens kutusu
• Motor ayağı
• Terminal bağlantıları

Bu parçalar motorun güvenli ve uzun ömürlü çalışmasını sağlar.

2. ASENKRON MOTOR ÇEŞİTLERİ

Asenkron motorlar farklı kriterlere göre sınıflandırılır.

Faz Sayısına Göre

Monofaze Asenkron Motor

220 Volt ile çalışır.

Kullanım alanları:

• Ev tipi su pompaları
• Klima sistemleri
• Çamaşır makineleri
• Atölye makineleri

Trifaze Asenkron Motor

380 Volt ile çalışır.

Sanayide en çok kullanılan motor tipidir.

Kullanım alanları:

• Kompresörler
• Konveyör sistemleri
• Torna tezgâhları
• Frezeler
• CNC makineleri

Rotor Yapısına Göre

Sincap Kafesli Asenkron Motor

Avantajları:

• Ucuzdur
• Dayanıklıdır
• Bakım istemez

Bilezikli Asenkron Motor

Avantajları:

• Kalkış momenti yüksektir
• Ağır yüklerde avantaj sağlar

Kutup Sayısına Göre

Motor hızını kutup sayısı belirler.

2 Kutuplu Motor

Yaklaşık:

3000 d/d

4 Kutuplu Motor

Yaklaşık:

1500 d/d

6 Kutuplu Motor

Yaklaşık:

1000 d/d

8 Kutuplu Motor

Yaklaşık:

750 d/d

Senkron ve Asenkron Devir Kavramı

Üç fazlı sistemlerde senkron hız:

$n_s=\frac{120\times f}{p}$ns​=p120×f​

Burada;

• ns = Senkron hız
• f = Frekans (Hz)
• p = Kutup sayısı

Örnek:

50 Hz frekansta çalışan 4 kutuplu bir motorun senkron hızı:

1500 dev/dakikadır.

Ancak rotor hiçbir zaman tam 1500 d/d dönemez.

Rotor hızı biraz daha düşüktür.

Bu nedenle motorlara “asenkron motor” adı verilir.

Kayma (Slip) Nedir?

Rotor ile manyetik alan arasındaki hız farkına kayma denir.

Kayma formülü:

$s=\frac{n_s-n_r}{n_s}\times100$s=ns​ns​−nr​​×100

Burada:

• s = Kayma (%)
• ns = Senkron hız
• nr = Rotor hızı

Tipik kayma:

%2 ile %6 arasındadır.

3. ASENKRON MOTORLARIN ÇALIŞMASI

Asenkron motorların çalışma prensibi elektromanyetik indüksiyona dayanır.

Döner Manyetik Alan Oluşması

Üç fazlı sargılara enerji verildiğinde:

• R fazı
• S fazı
• T fazı

arasında 120° faz farkı oluşur.

Bu durum döner bir manyetik alan meydana getirir.

6

Rotor Üzerinde Akım Oluşması

Döner manyetik alan rotor çubuklarını keser.

Bunun sonucunda rotor üzerinde gerilim indüklenir.

İndüklenen gerilim nedeniyle rotor üzerinden akım geçmeye başlar.

Rotorun Dönmesi

Rotor üzerinde oluşan manyetik alan ile stator alanı birbirini etkiler.

Bu etkileşim sonucunda rotor dönmeye başlar.

Böylece elektrik enerjisi mekanik enerjiye dönüşmüş olur.

Motorun Dönüş Yönünü Değiştirme

Üç fazlı bir motorda yön değiştirmek için iki fazın yeri değiştirilir.

Örneğin:

• R ve S fazı yer değiştirilebilir.

Böylece motor ters yönde dönmeye başlar.

Bu yöntem sanayide sıkça kullanılır.

Asenkron Motorların Avantajları

• Sağlam yapı
• Düşük bakım maliyeti
• Uzun ömür
• Yüksek verim
• Ekonomik üretim
• Kolay kullanım

Asenkron Motorların Dezavantajları

• Yol alma akımı yüksektir.
• Hız kontrolü zordur.
• Reaktif güç çeker.
• Kalkışta gerilim düşümüne neden olabilir.

4. ASENKRON MOTORLARDA ÖLÇÜM VE KONTROLLER

Bir asenkron motorun arızalı olup olmadığını anlamak için çeşitli ölçümler yapılır.

Bu ölçümler bakım ve onarım çalışmalarında büyük önem taşır.

Motorlu Araçlar Teknolojisi öğrencileri için temel motor ölçümleri mutlaka öğrenilmelidir.

Görsel Kontrol

Ölçüme başlamadan önce motor incelenmelidir.

Kontrol edilecek noktalar:

• Yanık izleri
• Kablo hasarı
• Fan kırıkları
• Rulman sesleri
• Klemens gevşekliği

Sargı Direnci Ölçümü

Multimetre ohm kademesine alınır.

U-V-W uçları arasında ölçüm yapılır.

Beklenen sonuç:

• Tüm sargılar birbirine yakın direnç göstermelidir.

Farklı değer varsa:

• Sargı kısa devresi
• Sargı kopukluğu

olabilir.

Gövde Kaçak Testi

Multimetre veya meger ile yapılır.

Kontrol:

• Faz ucu ile gövde arasında direnç ölçülür.

Sonuç:

• Sonsuz direnç görülmelidir.

Düşük direnç varsa izolasyon hatası vardır.

İzolasyon Testi

İzolasyon testi meger cihazı ile yapılır.

Sanayide yaygın olarak 500 V veya 1000 V test uygulanır.

Sağlıklı bir motorda izolasyon direnci yüksek olmalıdır.

Akım Ölçümü

Pens ampermetre kullanılır.

Motor çalışırken:

• R fazı
• S fazı
• T fazı

akımları ölçülür.

Akımlar birbirine yakın olmalıdır.

Farklılık varsa:

• Faz eksikliği
• Sargı arızası
• Yük dengesizliği

olabilir.

Gerilim Ölçümü

Fazlar arası gerilim ölçülür.

380 V sistemde:

• R-S
• S-T
• R-T

ölçümleri birbirine yakın çıkmalıdır.

Gerilim dengesizliği motor ömrünü azaltır.

Rulman Kontrolü

Arızalı rulmanlar:

• Gürültü yapar
• Isınır
• Titreşim oluşturur

Bakım sırasında mutlaka kontrol edilmelidir.

Termal Kamera Kontrolü

Modern tesislerde termal kameralar kullanılmaktadır.

Avantajları:

• Sıcak noktaları gösterir
• Arızayı erken tespit eder
• Plansız duruşları azaltır

Asenkron Motor Arızaları

Sanayide en sık görülen arızalar şunlardır:

Faz Kesilmesi

Motor:

• Gürültülü çalışır
• Aşırı akım çeker
• Isınır

Sargı Yanması

Nedenleri:

• Aşırı yük
• Faz eksikliği
• Gerilim dengesizliği

Rulman Arızası

Belirtileri:

• Ses
• Titreşim
• Isınma

Rotor Arızaları

Belirtileri:

• Düşük tork
• Dengesiz çalışma
• Aşırı akım

İş Güvenliği Kuralları

Asenkron motorlar üzerinde çalışırken:

• Enerji mutlaka kesilmelidir.
• Kilitleme ve etiketleme yapılmalıdır.
• İzole eldiven kullanılmalıdır.
• Dönen parçalara yaklaşılmamalıdır.
• Ölçü aletleri sağlam olmalıdır.

Elektrik makinelerinde iş güvenliği kurallarına uyulması hayati önem taşır.

Sonuç

Asenkron motorlar günümüz sanayisinin temel hareket elemanlarından biridir. Basit yapıları, yüksek verimleri ve uzun ömürleri sayesinde üretim tesislerinden otomotiv servislerine kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Bir asenkron motorun yapısını oluşturan stator ve rotorun görevlerini, motor çeşitlerini, döner manyetik alan prensibini ve kayma kavramını anlamak; elektrik makineleri eğitiminde önemli bir adımdır. Ayrıca sargı direnci ölçümü, izolasyon testi, akım ve gerilim kontrolleri gibi bakım işlemlerinin bilinmesi motor arızalarının erken tespit edilmesini sağlar.