Elektrik Makinaları Ders Notumun Sunusu 3. Bölüm Asenkron Motorlar – Mehmet Tosuner – www.kumanda.org

KOCAELİ TEKNİK LİSESİ ELEKTRİK BÖLÜMÜ OTOMASYON ATÖLYESİ – www.kumanda.org
KOCAELİ TEKNİK LİSESİ ELEKTRİK BÖLÜMÜ OTOMASYON ATÖLYESİ
ELEKTRİK MAKİNALARI DERS NOTU – Bölüm 3
MEHMET TOSUNER
2008

Asenkron (indüksiyon) motorları ( Döner alan devri, rotor devrinden faklı olan motorlar )
Tek fazlı asenkron motorlar
Yardımcı sargılı motorlar
Kondansatörlü motorlar
Kondansatör başlatmalı
Daimi kondansatörlü
Çift kondansatörlü
Yardımcı direnç sargısı olan tek fazlı motorlar
Gölge kutuplu motorlar
Üç fazlı asenkron motorlar
Döner bilezik-rotorlu motor (sargılı rotorlu motor)
Kısa devre-rotorlu motor (sincap kafes motor)
Senkron motorlar ( Döner alan devri, rotor devri ile aynı olan motorlar )
Tek / çok fazlı motorlar
Alan sargılı
Sabit mıknatıslı
Relüktans
Histeresis
Değişebilir hızlı kutup anahtarlamalı

Asenkron motorların yapısı:
Asenkron motorlar bir ve üç fazlı olarak imal edilirler. Asenkron motorlar yapı açıcından temelde
Stator ve rotordan meydana gelmektedir.
Stator :
Asankron motorun duran kısmıdır. Silisli saç paketlerinden oluşmuştur ve motor sargıları açılan
oluklar içerisine yerleştirilmiştir.
Stator sac paketler alüminyum dökümden yapılmış olan motor gövdeleri içerisinde bulunur. Motor
mil yükü arttıkça artan yükü karşılamak için motor bağlı olduğu elektrik şebekesinden daha fazla
akım çekmeye başlayacaktır. Artan akım yükü karşıladığı gibi stator sargılarında ısı olarak ta
kendisini gösterecektir. Isınan bu stator sargılarının ısısını kolaylıkla atabilmesi için alüminyum
gövde hava yüzeyini arttırmak için petekli şekilde imal edilirler. Ayrıca hava sirkülasyonunu
arttırmak için motor miline soğutucu bir pervanede takılır.
3 fazlı asenkron motorlarda stator gövdesindeki oluklara her bir faz için bir grup olmak üzere
toplam 3 grup sargı sarılır.

Örnek stator sarımları:

- El tipi sarım : Bir bobinde bir oluk kenarı olan çok katlı sarım şekli.

- Yarım kalıp sarım : Bir bobinde bir oluk kenarı olan tek katlı sarım şekli.

- Tam kalıp sarım : Bir bobinde iki oluk kenarı olan tek katlı sarım şekli.

Rotor:
Asenkron motorun dönen kısmıdır. Sac paketlerden oluşmuştur. Kısa devre çubuklu ve sargılı
olmak üzere temelde iki çeşittir.
Kısa devre çubuklu (Sincap kafesli) rotor: Üzerinde herhangi bir sargı yoktur. Rotor üzerinde
bulunan oluklara küçük güçlerde alüminyum büyük güçlerde bakır çubuklar yerleştirilmiş olup bu
çubukların iki uçları rotor başlarında birbiri ile kısa devre edilmiştir.
Kısa devre çubuk başlarındaki küçük kanatçıklar motor içerisinde vantilasyon yaparak oluşan
ısının eşit dağılımı ve soğutmayı sağlamak içindir.

Bu rotorlara sincap kafesi benzetmesinin yapılma nedenini yandaki şekil açıklamak için yeterli
olacaktır.

Sargılı rotor
Kısa devre çubukları yerine üç grup halinde bobin sarılmıştır. Bobinlerin bir uçları rotor üzerinde
birbirine bağlanmış olup diğer 3 uç bilezikler yardımı ile dışarı çıkarılmıştır. Bileziklerin kollektörden
farkı dilimli olmayıp tek parça halinde olması ve her bir bobin ucu bir tek bileziğe bağlanmasıdır.
Bileziklerden ise akım fırçalar yardımı ile dışarı alınmaktadır.

Kısa devre çubuklu asenkron motorun parçaları :

Sargılı rotorlu asenkron motorun parçaları :

Yapıları birbirine çok benzeyen doğru akım motoru endüvisi ile sargılı rotoru birbiri ile
karıştırmayınız.
Endüvi Sargılı rotor
.

Faz kavramı: Her ne kadar evlerimizde bir fazlı alıcılar
çalıştırsak ta endüstriyel tesislerde alıcılar (motorlar) üç fazla
beslenirler. Temel olarak “neden üç faz?” sorusuna kısaca
şu cevap verilebilir. 300 A ‘lik bir motorumuz olsun bu motoru
300 A lik kesite göre çekeceğimiz iletkenle mi beslememiz
daha kolay olurdu yoksa 100 A lik kesite göre çekeceğimiz
üç iletken ile mi beslememiz daha kolay olurdu. Ayrıca bir
fazlı sistemlerde nötr hattına ihtiyaç duyacağımız için iki
iletken çekilirken üç fazlı dengeli sistemlerde nötr hattına
ihtiyaç duymadan sadece üç iletken çekmemiz yeterli
olmaktadır. İlerleyen konularımızda ele alınacak olsa da üç fazın motorlarda oluşturacağı döner
alan bir faza göre daha dairesel olmaktadır.

Üç fazlı sistemlerde her faz bir iletken üzerinden taşınır. Fazlar eski normlara göre R-S-T yeni
normlara göre ise L1-L2-L3 isimlerini alırlar. Türkiye şebekesi için söylersek fazların efektif değeri
220 V dur. Umax=1.41xUef formülüne göre artı ve eksi alternanstaki maksimum değerleri
220x1.41=310 V u bulmaktadır. (Umax=Uefx0.707 formülünden) Ölçü aletleri efektif değeri
ölçmektedir. Her bir fazın sırası ile nötrle arasındaki gerilimi ölçecek olursak
( L1-L0 / L2-L0 / L3-L0 ) ölçü aletimizin göstereceği değer 220 V olacaktır.

Efektif değer nedir?
Kitaplarda alternatif akımın iş yapabilen kısmıdır şeklinde tanımlansa da anlaşılması zor bir
tanımdır. Sinüsoidal gerilim “0” ve “Maksimum” değerler arasında değişen sabit bir değeri olmayan
gerilimdir. Fakat toplamda alternatif akımın yapmış olduğu bir iş miktarı olmaktadır. Efektif değerin
anlaşılmasında şu örnek yararlı olacaktır. Aynı miktarda iki kova suyu örneğin 20O
den 40O
ye 10
dakikada ısıtalım. Birinci kovadaki ısıtıcıyı 220 V luk bir doğru akımla besleyelim. Aynı iş miktarının
yapabilmek için ikinci kova maksimum değeri 310 V olan alternatif akımla beslenmesi
gerekecektir. Efektif değer
¢ = òI
t
i d tA
A
t A
1 2
0
.
formülü ile bulunur.

Gerilimin anlık değeri U = Umax x sinωt formülü ile bulunur şimdi sırası ile 0 – 90 – 180 – 270 –
360 derecelerdeki gerilimi bulalım
U = Umax x sin0
U = Umax x sin90
U = Umax x sin180
U = Umax x sin270
U = Umax x sin360
Umax x 0 = 0
Umax x 1 = Umax
Umax x 0 = 0
Umax x -1 = - Umax
Umax x 0 = 0

Üç fazlı sistemlerde her faz bir iletken üzerinden taşınsa da fazların birbirinden farkı aralarında
120 şer derecelik faz farkı olmasıdır. Ölçü aleti ile sırası ile her fazın kendi arasındaki gerilimi
ölçecek olursak ( L1-L2 / L1-L3 / L2-L3 ) ölçü aletimizin göstereceği değer 380 V olacaktır.
Peki 380 değeri nereden gelmektedir? Üç faz grafiğinin başlangıcında L2 ve L3 fazları arasındaki
gerilimi ölçelim
U = Umax x sin (360-120) = -0.866
U = Umax x sin (360-240) = +0.866
Hatırlatma : Başlangıç noktasına göre L2 120 derece L3 240 derece geri fazlıdır.
+0.866 ve -0.866 arasındaki fark 1.73 dür ölçü aletleri efektif değeri ölçtüğü için iki faz arası olarak
220 x 1.73 = 380 V ölçülecektir

Döner alan : Statora her bir faza ait sargılar 120 şer derecelik açı yapacak şekilde yerleştirilmiştir
ve sinisoidal eğrinin her artı ve eksi alternanslarında bu sargılarda oluşan N-S kutuplarının yönü
değişmektedir. Sinisoidal eğri ve bobin kutup yönleri incelenecek olursa N den S e bir manyetik
alan oluştuğu görülür.
L1 fazının artı alternansında A1 bobini N, A2 bobini S
L1 fazının eksi alternansında A1 bobini S, A2 bobini N
L2 fazının artı alternansında B1 bobini N, B2 bobini S
L2 fazının eksi alternansında B1 bobini S, B2 bobini N
L3 fazının artı alternansında C1 bobini N, C2 bobini S
L3 fazının eksi alternansında C1 bobini S, C2 bobini N

Eğer bu döner alan içerisine bir mıknatıs konacak olursa farklı kutuplar birbirini çekeceği için
mıknatıs döner alana takılıp beraberinde dönecektir.
Peki statorda oluşan bu döner alanın hızı nedir?
p
f
ns
.60
=
Formülü ile bulunur burada,
ns : Bir dakikada statorda oluşan döner alan devri.
f : Frekans.
p : Kutup çifti sayısıdır.
( İki kutuplu motorda bir çift, dört kutuplu motorda 2 çift, …. Kutup bulunacaktır )
Buna göre motorların kutup sayıları ve stator döner alanı devir sayıları şu şekildedir.
2 kutup 3000 d/dk
4 kutup 1500 d/dk
6 kutup 1000 d/dk
8 kutup 750 d/dk
10 kutup 600 d/dk
12 kutup 500 d/dk

Stator döner alanına senkron devir denir ve ns harfleri ile gösterilir. devir/dakika kısaca d/dk olarak
gösterilir.
Asenkron motorun yapısını incelerken dönen kısım olan rotorda herhangi bir mıknatıs yoktu peki
nasıl oluyor da rotor dönüyor?

Rotorun içerisindeki kısa devre çubuklarını görmüştük. Rotor, stator tarafından oluşturulan
manyetik alan içerisinde kalmaktadır ve manyetik alan içerisinde kalan iletkende gerilim indüklenir.
Rotor çubuklarında indüklenen bu gerilim, çubuklar her iki taraftan kısa devre edildiğinden
aralarında bir kısa devre akımının dolaşmasına neden olur.

İçerisinden akım geçen iletkenin etrafında manyetik alan oluşur rotor kısa devre akımı rotorun bir
elektro mıknatıs halini almasını sağlar. Rotorda, elektro mıknatıslanma ile oluşan bu kutuplar
stator döner alanını takip ederek döner.

Rotorun dakikadaki devir sayısına rotor devri denir ve nr harfleri ile gösterilir. Rotor devri hiçbir
zaman senkron devre eşit olamaz (ns ≠ nr). Her zaman için rotor devri senkron devirden küçüktür
(ns > nr). Senkron devirle rotor devri arasındaki farka kayma denir.
100.%
ns
nrns
S
-
=
Formülü ile bulunur burada %S yüzde cinsinden kaymadır.

İsterseniz örnek olarak rotor devri 1430 olan 4 kutuplu (ns=1500 olur) asenkron motor milindeki
yüzde kaymayı bulalım.
6.4%100.
1500
14301500
% =
-
=S
Bunun anlamı rotor devri stator devrinden %4.6 daha düşüktür
Peki neden rotor devri ile senkron devir birbirine eşit değildir?
Çalışma prensibinden hatırlayacağınız üzere rotordaki kutuplaşmayı stator manyetik alanı
oluşturmaktaydı ve yine bir iletkende gerilim indüklenebilmesi için değişen bir manyetik alan
içerisinde kalması gerekmekteydi.
Bir an için stator devrinin rotor devrine eşit olduğunu kabul edelim. Bunu yan yana giden iki araba
gibi düşünelim eğer arabalar aynı hızda olursa devamlı paralel gidecekler ve birbirlerine göre aynı
konumda olacaklardır.
ns=nr olduğu taktirde rotor çubukları hep aynı manyetik alan altında kalacak ve manyetik alanda
bir değişme olmadığı için rotor çubuklarında da gerilim indüklenmeyecektir. Dolayısıyla kısa devre
akımı oluşmayacağından rotorda bir kutuplaşmada olmayacak rotor dönmeyecektir.

Stator devri ile rotor devri farklı olduğu taktirde aradaki fark kadar rotor çubukları kesilecektir. Bir
önceki örnekte verdiğimiz ns=1500 ve nr=1430 olan motorda rotor kısa devre çubukları dakikada
1500-1430=70 kez stator manyetik alanı tarafından kesilecek ve bu rotor çubuklarında gerilim
indüklenerek kısa devre akımlarının geçmesine dolayısıyla rotorun kutuplaşmasına neden
olacaktır. Bu sayede rotorda dönme sağlanacaktır.
Kayma sabit olmayıp yüke bağlı olarak değişmektedir. Motor milinde yük azken rotor devri senkron
devre yakın yani kayma küçükken, motor milindeki yük arttıkça rotor devri düşerek kaymanın da
büyümesine neden olacaktır. Yani rotor devirleri senkron devrin altında ve mil yüküne bağlı olarak
yaklaşık 40-60 d/dk lık değişimler yapmaktadır. Asenkron motorların devir sayıları doğru akım
motorlarında olduğu gibi geniş aralıklarda değiştirilemez .

p
f
ns
.60
=
Formülünü daha önce görmüştük. Formül incelendiğinde devrin sadece iki değişkene bağlı
olduğunu görürüz. Frekans (f) ve kutup çifti sayısı (p). Bizim şehir şebekemizin frekansı 50 Hz de
sabit olduğu ve kutup çifti sayısının imalatta stator sarımı sırasında sabit yapıldığı düşünülürse
Asenkron motorlar normal şartlarda devir sayıları değişmeyen motorlardır.

Detaylarını ilerleyen derslerimizde göreceğimiz dahlender veya çift sargılı motorlar ile kutup
sayıları değiştirilmekte ve AC motor sürücüleri ile de frekans değiştirilerek asenkron motorların
devir sayıları değiştirilebilmektedir.
Asenkron kelime anlamı olarak senkron olmayan anlamındadır. Bu ismi ns ve nr devirlerinin eşit
olmamasından dolayı almıştır. Bu motorlar çalışma prensibi açısından düşünüldüğünde
çalıştırılması en kolay olan motorlardır. Elektrik makineleri konusunda uzman olan sayın hocam
Adnan Peşint ’in tabiri ile çalışmak için bahane ararlar. Yapısal olarak düşünüldüğünde ise çok
fazla parçası ve mekanik aksamının olmadığı için arızalanma riski de azdır. Devir sayısının
ayarlanamaması dezavantajı yukarıda bahsedildiği üzere yarı iletken teknolojisi ile son
dönemlerde çözüldüğü için endüstriyel ortamlarda en çok kullanılan motorlardır.
ns=nr yapmak mümkün mü?
Daha önce anlatıldığı gibi asenkron motorlarda bunu yapmak imkansız. Ama stator manyetik alanı
tarafından rotorda oluşturulan kutuplaşmayı stator manyetik alanına bağlı kalmadan
oluşturulabilirse ns=nr yapmak mümkün.

Rotor üzerindeki kısa devre çubuklarının yerine bobinler sarmak ve bu bobinleri dışarıdan bir
doğru akım kaynağı ile beslemek suretiyle rotorda oluşan kutuplaşma statordan bağımsız hale
getirilebilir. Artık rotor kutupları stator döner alanını kayma yapmadan takip edebilir. Rotoruna
sargılar sarılarak doğru akım verilen bu tip motorlara senkron motorlar denir ve adından da
anlaşılacağı üzere rotor devri senkron devre eşittir (ns=nr).
Motor olarak devir sayısının sabit kalması istenen yerlerde kullanılırlar. Şayet rotor sargıları doğru
akım ile beslenip rotor mili dışarıdan bir kaynakla döndürülecek olursa bu kez de alternatif akım
üreten alternatör (jenaratör) olarak kullanılırlar. Barajlarda enerji üretiminde kullanılan
alternatörlerin tamamı senkron makinelerdir. Her ikisinin de rotorunda sargı olan rotoru sargılı
asenkron motor ve senkron motoru karıştırmayınız. Rotoru sargılı asenkron motorda üç adet
bilezik bulunup rotor sargıları bir direnç üzerinden kısa devre edilir. Senkron motorlarda ise iki adet
bilezik bulunup rotor sargısı doğru akım kaynağı ile beslenir.
.

rotoru sargılı asenkron motor senkron motor
Her ne kadar devir formülünden kutup sayısı ile devirler bazı değerlerde elde edilebilse de çok
küçük devir sayıları için kutup sayısını büyütmek bir çözüm olmaz. Örneğin bir mikser veya
otomatik kapı için 30 d/dk lık motora ihtiyacımız olsun bu devir için 100 kutuplu motor imal
edilmez.
kutup
n
f
p
s
100
30
3000
30
50.60.60
====
Ayrıca bu devirde bir motor imal edilse de devir çok düşük olacağından motor içerisindeki ve arka
kapağındaki soğutma fanları yeterli hava sirkülasyonunu yapamayacağı için motor ısınacaktır.

Bu durumda yüksek devirli motorun miline devir düşürücü bir redüktör (dişli kutusu) bağlanır. Bizim
örneğimizde 1500 d/dk lık bir motorun miline 50/1 lik bir redüktör bağlanarak devir 30 d/dk ya
düşürülebilir.

Çalışma ortamına, montaj şekline, çalışma gerilimine göre çok çeşitli asenkron motor
üretilmektedir.
Genel düşük gerilim (380V) asenkron motorlar:
Bu motorlar ayak montajlı olup kendinden soğutmalıdırlar. Güç olarak 100 KW ‘ın üzerine
çıkılabilmektedir

Orta gerilim asenkron motorlar:
P=U.I formülünden büyük güçlü motor yapabilmek için ya gerilimin veya akımın büyütülmesi
gerekmektedir. Akım değerini büyütmek motor iletken kesitlerini ve ısı kayıplarını arttıracağı için
gerilim arttırılmıştır.
Bu tip motorlarda 3,5 KV gibi yüksek gerilimler kullanılmaktadır.

Soğutma için harici bir fan motoru ile motora hava üflendiği gibi stator gövdesine açılan
kanallardan kapalı devre hermetik soğutucu gazlar veya su geçirilerek de soğutma sağlanabilir.

Ayak ve Flanş montajlı motorlar :

Dikey Milli Pompa Motoru
Yerin derinliklerinden suyu çıkartan derin kuyu dik türbin pompaları; zirai sulamada, içme ve
kullanma suyu temininde en etkili ve en fazla kullanılan pompa türüdür. VHS (dikey delik milli) tip
motorlar özellikle derin kuyu pompaları için tasarlanmıştır. Zor çalışma şartlarında, en az bakım ile
uzun süre arızasız çalışabilirler.

Transformatör ( Trafo ):
Manyetizmada gördüğümüz iki temel prensip vardı bunlar;
İçinden akım geçen iletken manyetik alan oluşturur.
Değişen manyetik alan içerisinde kalan iletkende gerilim indüklenir.
Trafolar bu iki temel prensibi kullanarak çalışırlar. Bir demir nüve üzerine iki ayrı bobin sarılır. Bu
bobinlerden birine alternatif bir gerilim uygulandığında demir nüve üzerinden dolaşan bir manyetik
alan oluşturur. Alternatif gerilim uygulandığı için oluşan bu manyetik alan değişken bir manyetik
alandır.
Bu değişen manyetik alan diğer sargıyı da keseceği için diğer sargıda da bir gerilimin
indüklenmesini sağlayacaktır. Dışarıdan gerilim verilen bobine primer sargı, indükleme ile gerilim
alınan sargıya sekonder sargı denir. Trafolarda hareketli parça bulunmadığı için verimleri çok
yüksektir. (%97-99 civarı)

Trafolarda temel formül dönüştürme oranı olan K dır.
1
2
2
1
2
1
I
I
N
N
V
V
K ===
V1 : Primer gerilimi
I1 : Pirimer akımı
N1 : Pirimer bobin sipir sayısı
S1 : Pirimer gücü.
V2 : Sekonder gerilini
I2 : Sekonder akımı
N2 : Sekonder bobin sipir sayısı
S2 : Sekonder gücü.
Eğer trafonun sekonder gerilimi pirimer geriliminden küçükse düşürücü (alçaltıcı), Sekonder
gerilimi pirimer geriliminden büyükse yükseltici trafo adını alır.
yükseltici trafo düşürücü trafo
.

Trafoların gerilimi yüksek olan sargısının sipir
sayısı, gerilimi düşük olan sargıdan daha fazla
ve kesiti daha incedir.
Trafoların nüvesi iki tipte yapılır. Çekirdek ve mantel tipi. Kaçak manyetik akılar mantel tipinde
daha az olduğu için verimleri de yüksektir.
Mantel tip nüve Çekirdek tip nüve

Asenkron motorlarda kalkış akımı : Asenkron motorları durağan haldeyken harekete geçirmek
için ilk enerji verildiğinde şebekeden çok fazla akım çekerler. Bu akım motor imalat özelliklerine
göre değişse de kaynaklarda genel olarak asenkron motorların ilk kalkış akımları anma akımının 6
misli olarak kabul edilir. Kalkış akımı motor anma devrine (nr) yükseldikçe düşecek ve anma
devirde motor akımı da nominal değerini alacaktır. Yine bu yol alma zamanı da 6 sn olarak kabul
edilmektedir.

Her ne kadar teoride yol alma 6 misli ve 6 saniye olarak kabul edilse de motor mil yükü azaldıkça
bu süre kısalacak, büyük güçlü (yüksek atalet gerektiren çalışmalarda) motorlarda bu sürenin çok
fazla üzerine çıkılacaktır. Ayrıca aynı güç ve yükteki rotor kısa devre çubukları basit kafesli olan bir
asenkron motor 6 misli ile yol alırken yüksek çubuklu (yüksek reaktanslı) rotora sahip bir asenkron
motor 4 misli ile yol alacaktır.
Pratikte motor yol alma akımı ve süresini bulmanın yolu motor milinde tam yükü varken motor
besleme hattı üzerine ampermetre bağlayarak çalıştırmak ve ilk çalışma anındaki akım değerini ve
motor akımının etiketinde yazan değere düştüğü andaki süreyi gözlemlemektir.

Motorlar devreye girerken neden yüksek akım çeker?
Asenkron motorlar yapısal olarak benzemese de çalışma mantıkları açısından trafolara
benzetilebilir. Stator sargılarını Pirimer sargısına, rotor kısa devre çubuklarını da sekonder
sargısına benzetebiliriz. Senkron hızı ns=3000 olan bir motoru örnek olarak alalım. Motora ilk
enerji verildiği anda rotor duruyordur yani nr=0 dır. Fakat ilk andan itibaren stator alanı ns=3000
devirde dönmektedir ve motor harekete başlayana kadar rotor çubukları 3000 devirlik (maksimum)
manyetik alanla kesilecektir. Bu manyetik alan rotor çubuklarında da maksimum bir gerilimin
indüklenmesine neden olacaktır. Bu gerilim ise kısa devre çubukları üzerinden maksimum kısa
devre akımını geçirecektir. Trafoların dönüştürme oranına ait bu formüle göre rotor akımının
maksimum değere yükselmesi oranın sabit kalabilmesi için stator akımının da yükselmesi
demektir. Bu ise teoride motor nominal akımının 6 misli olarak kabul edilmiştir.
s
r
I
I
yani
I
I
K
1
2
=
Rotor dönmeye başladıkça ns ile nr arasındaki fark azalacak ve git gide rotor çubuklarını daha az
manyetik alan kesecektir. Bu durumda rotorda indüklenen gerilimin ve dolayısı ile rotor kısa devre
akımının azalması anlamına gelecektir. K oranı sabit kalacağından motorun şebekeden çektiği
stator akımı da nominal değerine düşecektir.

Rotoru sargılı asenkron motorların yol alması sırasında rotorlara bağlı olan direncin değeri
büyütülür bu sayede ilk anda rotor sargılarında maksimum gerilim indüklense de rotor sargılarının
direnci yol verme direnci ile arttırıldığı için rotor kısa devre akımı çokfazla büyüyemeyecek ve
stator akımı da yol alma sırasında sınırlandırılmış olacaktır. rotor devri arttıkça rotor gerilimi de
düşecek bu esnada rotora bağlı olan yol verme dirençleri kademe kademe küçültülecektir. Rotor
tam devrine ulaştığında ise devrede hiçbir direnç kalmayacak ve fırçalar üzerinden bobin uçları
kısa devre edilecektir. Ayrıca rotoru sargılı asenkron motorun rotor yol verme direnci ile rotor
devrini ayarlamak mümkündür fakat yol verme direnci üzerinde oluşan ısı kayıpları motorun
verimini düşürecektir.

Motorun kalkış akımının motor milindeki yüke bağlı olduğu zannedilir. Halbuki motora ilk enerji
verildiği anda milinde ister yük olsun ister yük olmasın rotor duruyordur ve o an için maksimum
manyetik kuvvet çizgileri tarafından kesilerek maksimum gerilim indüklenecek ve maksimum kısa
devre akımı geçecektir. Yani ilk kalkış akımı rotor daha duruyorken oluşacaktır. Mile bağlı yük yol
alma süresini değiştirecektir. Boş çalışan bir motor daha kısa sürede anma akımına düşerken mil
yükü arttıkça motorun anma akımına düşme süresi uzayacaktır.

3 fazlı asenkron motorların dönüş (devir) yönünün değiştirilmesi için döner alanın yön değiştirmesi
gerekmektedir. Bunun motor klemensine gelen herhangi iki fazın yerlerinin değiştirtmesi yeterlidir.
Asenkron motorlar her iki dönüş yönü içinde aynı özellikleri gösterirler

Asenkron motor bobin bağlantı şekilleri : Asenkron motorlarda her bir faz için birer tane olmak
üzere üç adet bobin grubu olduğunu görmüştük. Bu bobinler yeni ve eski norm uç isimleri ile
şekilde verilmiştir.
Bobinler şebekeye iki şekilde bağlanabilirler;
- Yıldız bağlantı ile
- Üçgen bağlantı ile
Bobin uçlarının motor klemensinde karşılıklı çıkarılmadığına dikkat ediniz (çapraz çıkarılmıştır)
bunun nedeni yıldız ve üçgen bağlantının köprülerinin kolay (aynı ölçüde) yapılması içindir

Motor klemensinde yıldız bağlantı Motor klemensinde üçgen bağlantı
Yıldız bağlantı :
L1-U1 ile L2-V1 ile L2-W1 bağlanacak
U2-V2-W2 kısa devre
Üçgen bağlantı :
L1-U1-W2 ile L2-V1-U2 ile L2-W1-V2
bağlanacak.

Asenkron motorların harekete geçişlerinde çekmiş oldukları yüksek akım gerek motor gerekse
bağlı olduğu şebeke açısından sakıncalar doğurabilir. Çok sık durup kalkan motorlarda yol alma
akımı motorun fazladan ısınmasına neden olmakta ve motor sıcaklık dengesine oturmadan
yapılan peş peşe kalkışlar motor ısısını yükseltmektedir. Motorun çekmiş olduğu yüksek akım
bağlı olduğu hattaki gerilim düşümünü arttırmaktadır. Örneğin anma akımı 50A olan motorumuz
kalkışı sırasında 6x50=300A akım çekmektedir. Bu akım motor motorun besleme hattında gerilim
düşümüne neden olmakta ve bu hatta bağlı olan diğer alıcıların gerilimleri motorun yol alması
sırasında düşmektedir. Bunun en canlı örneğini asansörü olan evlerde asansör çalışmaya
başladığında dairelerdeki lambaların ışık şiddetlerinin düşmesinde görebiliriz. Bu nedenle
asenkron motorlarda özel devrelerle yol alması sırasında çekmiş oldukları akım sınırlandırılmaya
çalışır. Bu devrelerin detaylarını kumanda dersinde göreceğiz. Ama Yıldız/Üçgen yol verme bu
yöntemlerden biridir. Genellikle 4 KW ın üzerindeki asenkron motorlara Y/Δ yol verilir. Y/Δ
bağlanacak motorlarda, klemens kutusundaki tüm köprüler sökülmelidir

Standart tanımlar :
Anma değer : Motorun nominal çalışma koşulları için verilen ve etiketinde belirtilen elektriksel ve
mekaniksel değerlerdir.
Giriş güçü : Motorun şebekeden çektiği güçtür.
Anma gücü ( Çıkış gücü ) : Anma gerilim ve frekansında tam yükte çalışan motorun milinden
alınan mekanik güçtür.
Moment : Bir vinçte kullanılacak motorun seçiminde makine tasarımcısının vermiş olduğu değer
motorun vermesi gereken moment değeri olacaktır. Fizik derslerinden hatırlarsanız moment
kuvvetin döndürme etkisine denmekteydi. (Moment=Kuvvet x Kuvvet kolu)
Momenti verilen bir motorun mil gücünün hesabı.
975
. rd
A
nM
P =
PA = Motor milinden alınan güç (Kw)
nr = Rotor devri (d/dk)
Md = Motor mil momenti (kg-m)
60
.2. rd
A
nM
P
p
=
PA = Motor milinden alınan güç (w)
nr = Rotor devri (d/dk)
Md = Motor mil momenti (Newton-m)

Asenkron motorların kalkış momenti, rotor çubuklarının veya rotor sargılarının direncine bağlıdır.
Dirençleri büyük rotorlu motorların kalkış momentleri büyük, kalkış akımları küçüktür. Direnci
küçük rotora sahip olan motorlarda ise kalkış momenti küçük, kalkış akımı büyüktür.
Kalkış momenti Ma : Duran bir motoru harekete geçirmek için gerekli olan moment.
Devrilme momenti Mk : Motor milinden alınabilecek en büyük moment.
Anma momenti Mn : Motorun anma yükünde motor milinden alınan moment. Devrilme momenti
anma momentinin en az 1,6 kati büyüklüğünde olmalıdır.

Normal çubuklu (a) rotorlu asenkron motorların kalkış akımları derin çubuklu (b) (c) rotorlu
asenkron motorlara göre büyüktür.

Şekildeki moment eğrisini
inceleyecek olursak; Motorumuz
anma momentinin 1,5 misli ile
hareket etmeye başlayacaktır. Motor
devri anma değerine geldiğinde ise
motor anma momentinde
çalışmasına devam edecektir. Motor
mil yükü arttırıldığında motor devri
düşecek ve moment artacaktır. Mil
yükü arttırılmaya devam ettikçe devir
düşmeye ve moment artmaya
devam edecektir. Moment 2 misline
yani devrilme moment değerine
yükseldiğinde ise artık motor
milinden maksimum moment
alınıyordur ve bu noktadan sonra mil
yükü arttırılacak olursa motor mili
duracak ve hareket etmeyecektir. Bu
durumu matkap motorlarında
görmek mümkündür. Matkap
parçaya bastırıldıkça devri düşecek
ve uç parçaya sıkıştığında ise mil
duracak ve motordan manyetik
inleme sesi gelecektir.

Kayıplar ve verim : Elektrik makinelerinde makineden alınan güç makineye verilen güçten her
zaman küçüktür. Aradaki fark ise kayıp olarak ortaya çıkmaktadır.
Asenkron motorlarda oluşan kayıplar şunlardır:
- Stator bakır kaybı.
- Stator demir kaybı.
- Rotor bakır kaybı. (kısa devre çubuklarda veya rotor sargılarında)
- Rotor demir kaybı. (Nominal devirde rotor frekansı küçük olduğu için “S/60” küçük bir değerdir
fakat devir ayarında devir sayısı küçüldükçe artar)
- Rotor sürtünme ve vantilasyon kaybı.
Asenkron motorlar için üç temel verim sınıfı vardır.
EFF1 : Yüksek verimli EFF2 : Düzeltilmiş orta verimli EFF3 : Düşük ( Standart ) verimli
Yüksek verimli motorlar enerji tasarrufu sağlar.

Doğru akım makinelerinde:
- Endüktör (kutup) bakır kaybı.
- Endüvi bakır kaybı.
- Endüvi demir kaybı.
- Sürtünme ve vantilasyon kaybı. (Fırça ve kollektör mekanizması bu kaybı bir miktar
arttırmaktadır.)
* Kutuplara doğru akım verildiğinden kutuplarda demir kaybı oluşmamaktadır denebilir.
Trafolarda:
- Pirimer bobin bakır kaybı.
- Sekonder bobin bakır kaybı.
- Nüve demir kaybı.
Elektrik makineleri içerisinde dönen aksamı olmadığından verimi en yüksek olan trafolardır.

Alınan gücün verilen güce oranına verim denir. η harfi ile gösterilir yüzde verim şu formül ile
bulunur:
100.%
V
A
P
P
=h
Pa : Motor milinden alınan güç.
Pv : Motorun şebekeden çektiği güç.
Motor etiketlerinde yazan güç değeri motor milinden alınan güçtür. Motorun şebekeden çektiği
gücü bulabilmek için alınan güç (mil gücü) verime bölünmelidir.
Örneğin etiketinde 30 Kw ve %91 verim yazan bir motor şebekeden;
Pv = 30 / 0.91 = 32.9 ~ 33 Kw çekmektedir.
Motora verilen gücün elektriksek formülü ise;
Pv = √3 . U . I . Cosφ Birimi Wat tır (1 Kw = 1000 W)

Her ne kadar ülkemizide ve avrupa ülkelerinde güç birimi Kw olsa da amerika ve bazı diğer
ülkelerde güç için beygir gücü tanımı kullanılır. Hp veya Ps harfi ile gösterilir.
1 Kw = 1.36 Hp
1 Hp = 0.736 Kw
dir
Standart motor güçleri – Alınan güç ( KW ):
0,06 0,09 0,12 0,18 0,25 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 1,5
2,2 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 22 30
37 45 55 55 75 90 110 132 160 185 200
250 315 325 355 375 400 425 450

Bir fazlı asenkron motorlar:
Bir fazlı asenkron motorlar, küçük iş tezgahları ile buzdolabı, çamaşır makinesi, küçük su
pompalan, mikser, vantilatör, aspiratör vb. yerlerde kullanılır. Kalkınma akımları fazla olduğundan
çoğunlukla 1/8, 1/6, 1/4, 1/2, l, 1/5 ve 2 HP gibi küçük güçlerde imal edilir.
Üç fazlı asenkron motorlarda faz sargıları, .aralarında 120° elektriki açı farkı olacak şekilde statora
yerleştirildiğinden döner manyetik alan meydana geliyordu. Fakat bir fazlı asenkron motorlarda
yalnız bir sargı ile döner manyetik alan elde edilemez. Bu nedenle bir fazlı motorlarda ana sargının
dışında bir de yardımcı sargı bulunur. Ana ve yardımcı sargılar birbirine paralel bağlanıp
aralarında 90° elektriki açı farklı oyuklara yerleştirilir. Fiziki faz farkının yanı sıra ana ve yardımcı
sargılardan geçecek akımların dolayısıyla meydana getirecekleri manyetik alanlarında arasında
faz farkı olması gerekmektedir. Bunun için de; Devamlı olarak devrede kalan ana sargı kalın kesitli
telle çok sipirli olarak sarılır. Ana sargıya paralel bağlanan yardımcı sargı ise ince kesitli telle az
sipirli sarılır. Bu uygulamada yardımcı sargı sipir sayısı ana sargıya göre % 25, iletken kesiti ise
1/3 veya 1/4 oranında daha küçüktür. Böylece ana sargının omik direncinin küçük, endüktif
reaktansının büyük olması ve akımın gerilimden 90°'ye yakın geri kalması sağlanır. Ayrıca ana
sargı alta, yardımcı sargı üste yerleştirilerek endüktif reaktansın daha da büyümesi sağlanır.
Yardımcı sargıdan geçen akımın gerilimden ilerde olması için yardımcı sargıya seri olarak bir
kondansatör bağlanır. Böylece ana ve yardımcı sargı akımları arasında 90°'lik faz farkı meydana
gelir. Bu da düzgün bir döner manyetik alanın meydana gelmesini sağlar.Sincap kafesli rotorun
kısadevre edilmiş rotor çubukları, stator manyetik alanı tarafından kesilerek çubuklarda emk
endüklenir. Rotor çubukları iki tarafından kısadevre edildiğinden içerisinden kısa devre akımları
geçer ve rotorda bir manyetik alan oluşur. Stator döner manyetik alam, rotor manyetik alanını
peşinden sürüklemesi sonucunda da rotor döner. Motorun ilk kalkınması anında yardımcı sargı,
ana sargının manyetik alanını destekleyecek yöndedir. Fakat rotor devri, normal devrine
yaklaştıkça bu kez yardımcı sargı, hem ana sargı hem de rotor sargısı üzerinde ters etki yapar.

Motorun normal çalışmasını engellemesi nedeni ile yardımcı sargı devreden çıkartılır. Eğer motor
normal devrine ulaştığı halde yardımcı sargı devreden çıkartılmazsa, ince kesitli yardımcı sargıdan
fazla akım geçeceğinden sargılar ısınır ve bir süre sonra da yanar.
U1-U2 : Ana sargı
Z1-Z2 : Yardımcı sargı
S : Merkezkaç anahtarı
Ck : Kalkış kondansatörü
Ia : Ana sargı akımı
Iy : Yardımcı sargı akımı
Ih : Şebekeden çekilen akım
φ : Ana ve yardımcı sargı arasındaki faz açısı

Yardımcı sargıyı devreden çıkarma yöntemleri :
Santrifüj ( merkezkaç ) Anahtar: Motorun ilk kalkınma anında normal devrinin % 75'ine ulaşınca
yardımcı sargıyı devreden çıkartan santrifüj anahtar, motorun içerisine yerleştirilir. İki kısımdan
meydana gelen santrifüj anahtarın duran kısmı kapak içerisine, hareketli kısmı ise rotor miline
monte edilir. Duran kısımda bulunan iki kontak, motor çalışmazken kapalı durumdadır ve yardımcı
sargıyı devreye sokar. Motor normal devrinin %75'ine ulaştığında ise hareketli kısım, merkezkaç
kuvvetin etkisi ile dışarı doğru çekilerek kontak üzerindeki basıncı kaldırır. Bu ise bir yay vasıtası
ile tekrar eski konumuna gelerek kontağı kapatır. Bu sırada kontak açılarak yardımcı sargı
devreden çıkar. Motor durduğunda ise bir yay vasıtası ile tekrar eski konumuna gelerek kontağı
kapatır.

1 – Göbek sacı 2 – Paletler 3 – Yaylar 4 – İtme bileziği 5 – Kontak

Akım rölesi : Ters duran kontaktöre benzetilebilir. Ana sargı devresine bağlanır ve
kontaklarından yardımcı sargı akımı geçirilir. Motor devreye girdiğinde ana sargı yol alma akımı
olarak fazla akım çekecek ve röleden de geçen bu akımın oluşturduğu manyetik alanın etkisi ile
röle nüveyi yukarı çekerek kontaklarını kapatacak ve yardımcı sargının da devreye girmesini
sağlayacaktır. Motor devri anma devrine yaklaştıkça ana sargı akımı normal değerine düşecektir
ve akım rölesinin manyetik alanı nüveyi yukarıda tutmaya yetmeyecek ve nüve düşerek yardımcı
sargıyı devre dışı bırakacaktır
Bir fazlı motorlarda çoğunlukla santrifüj anahtar kullanılır fakat buzdolaplarının ekovat motorları
gibi motor miline santrifüj anahtar bağlanamayan yerlerde akım rölesi kullanılır.
Bir fazlı asenkron motorların devir yönünü değiştirmek için ya ana veya yardımcı sargıdan geçen
akımın yönü değiştirilmelidir.

Bir fazlı asenkron motor bağlantı şekilleri :
Kalkış kondansatörlü Çift kondansatörlü Daimi kondansatörlü
U1-U2 : Ana sargı
Z1-Z2 : Yardımcı sargı
S : Merkezkaç anahtarı
Cd : Daimi kondansatör
Ck : Kalkış kondansatörü

Kalkış kondansatörlü motorun bağlantısı
Sağa dönüş Sola dönüş

Daimi kondansatörlü motorun bağlantısı

Çift kondansatörlü motorun bağlantısı

.

Üniversal (Seri) Motorlar
Üniversal motorlar, statoru çıkıntılı kutuplu yapılarak kutup sargılan sarılması ve rotorunda aynen
endüvide olduğu gibi sargılar bulunması nedeniyle doğru akım seri motorlarına benzer.
Üniversal motorların diğer motorlardan farkı, devirleridir. Boştaki devir sayıları 11000 - 15000 -
18000 - 20000 Dev./Dak. gibi oldukça yüksektir. Fakat motorun yükü akımı arttıkça, kutup ve
endüvi sargılarında düşen gerilimlerin artması, devir sayısının düşmesine sebep olur. Devir
sayılarının yüksek olması nedeniyle üniversal motorlar, daha çok elektrik süpürgelerinde,
mikserlerde, kahve değirmenlerinde, dikiş makineleri, saç kurutma makineleri ve tıraş
makinelerinde kullanılır. Ayrıca devir sayıları, motora uygulanan gerilimi değiştirerek ayarlanabilir.

Üniversal motorun devir yönünü değiştirmek için kutup veya endüvi sargılarından geçecek olan
akımın yönü değiştirilmelidir.

Yardımcı Kutuplu (Gölge Kutuplu) Asenkron Motorlar:
Daha çok küçük güçlü olarak yapılan ve sessiz çalışmaları nedeniyle tercih edilen bu motorların
yapımları kolay ve ucuzdur. Doğru Akım makinelerindeki gibi kutup ayakları vardır ve kutbun bir
ucundan 1/3 uzaklıkta bulunan yarık içerisine uçları kısa devre edilen bakır halka geçirilmiştir
Rotor üç fazlı asenkron motorlarda olduğu gibi sincap kafeslidir. Kutup sargılarına bir fazlı
alternatif bir akım uygulandığında bobinden geçen sinüsoidal akım, sıfırdan maksimum değere
doğru arttıkça değişken bir manyetik akı meydana getirir. Bu değişkin manyetik alan içerisinde
kalan bakır halka üzerinde bir gerilim indüklenir ve kısa devre edildiğinden, üzerinden kısa devre
akımı geçer. Lenz Kanununa göre; kısa devre akımı, kendisini meydana getiren manyetik alanın
yönüne zıt yönde bir manyetik alan meydana getirir. Dolayısıyla yardımcı kutup üzerinde alan
zayıflaması olur ve kutup sargısının meydana getirdiği alan, yardımcı kutba doğru kayar.

Alternatif akım yön değiştirdiğinde bu kez kutupların ismi değişir (N iken S olur) ve yine alanın
kayma yönü aynı kalır. Manyetik alan, ana kutuptan yardımcı kutba doğru devamlı olarak kayma
gösterir. Döner alana benzeyen bu manyetik alan, rotorun dönmesini sağlar. Bir fazlı yardımcı
kutuplu asenkron motorlar daima aynı yönde dönerler. Devir yönünü değiştirmek için rotor, stator
içerisinde ters çevrilir.
Yardımcı kutuplu motorların olumlu yönleri:
1- Yapıları basittir,
2- Maliyetleri ucuzdur,
3- Çok sessiz çalışırlar.
Yardımcı kutuplu motorların olumsuz yönleri:
1- Kalkınma momentleri düşüktür,
2- Verimleri düşüktür,
3- Aşırı yüklerde dururlar.

Relüktans motorlar :
Relüktans motorlar, gölge kutuplu motorlara benzerler. Ancak, bakır halka yerine kutup ayaklarının
bir kısmındaki hava boşluğu artırılmıştır. Böylece hava aralığının fazla olduğu kısımda manyetik
akının geçişine gösterilen direnç büyük, hava aralığının az olduğu kısımda manyetik akının
geçişine gösterilen direnç küçüktür. İşte bu tip motorlara, manyetik direnç anlamına geldiği için
Relüktans motor denilir. Gösterilen büyük değerdeki manyetik direnç (Relüktans) nedeniyle
manyetik akı geçişi, küçük manyetik direnç (Relüktans) gösterilen hava aralığının az olduğu
kısımda yoğunlaşır. Yani kutup yüzeyinde bir taraftan diğer tarafa doğru alan kayması meydana
gelir. Kayan bu alan, kısa devre çubuklu rotoru da etkileyerek dönmesini sağlar. Rotorun dönüş
yönü, büyük hava aralığı olan kısımdan küçük hava aralığı olan kısma doğrudur. Bu motorlarda
devir sayısı, uygulanan gerilim değeri değiştirilerek ayarlanır. Devir yönü ise sabittir. Ancak rotor,
statora ters takılarak değiştirilebilir. Küçük ebatlı yapılan bu motorların kalkınma momentleri küçük
olduğundan kullanım alanları azdır.

EXPROOF ortamlar ve bu ortamlarda çalışacak elektrik motorları:
Patlama riski taşıyan ortamlarda çalışacak olan motorların ve bunlara ait elektrik aksamlarının
(pano, kablo ve diğer elektrik malzemeleri) Ortamda bulunan veya olası kaçaklar ile ortama
yayılan patlayıcı- yanıcı gazların tutuşmasına neden olmaması için elektrik arkı ve aşırı ısı
oluşturmamaları gerekmektedir. Bu nedenle bu tip ortamlarda kullanılacak olan motor özel yapıda
üretilmektedir.
Patlamaya Dayanıklı: Motorun içindeki bir kısa devre halinde gövdede çatlama ve kırılmalar
oluşmaz.
Alev Sızdırmaz: Ortam sıcaklığının kritik olduğu durumda motordan gaz ve alev çıkışına izin
vermez.
Tehlike Bölgesi
C0:Patlayıcı maddelerin işlendiği, depolandığı, dönüştürüldüğü, patlama tehlikesinin mevcut
olduğu yerler.
C1:Hava ile birleşerek patlayıcı nitelik kazanan karışımların saklandığı yerler patlama ve yangın
tehlikesi arz eder.
C2:Hava içinde bırakıldığında patlayıcı hale gelen yanıcı tozların saklandığı yerler patlama ve
yangın tehlikesi arz eder.
C3:Yalnızca, işleme ve depolama sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda yanıcı hale gelen
maddelerin saklandığı yerler patlama ve yangın tehlikesi arz eder.
Tehlikeli Alan Sınıfları
Z0:Tehlikeli patlayıcı ortamın sürekli olarak veya uzunca bir zaman için mevcut olduğu bölgeler.
Z1:Normal çalışma içerisinde, tehlikeli patlayıcı ortamların meydana gelmesi muhtemel olan yerler.
Z2:Tehlikeli patlayıcı ortamların nadiren ve yalnızca kısa bir süre için oluşması beklenen yerler.

Üç fazlı asenkron motorun etiketinin incelenmesi:

Bir fazlı asenkron motorun etiketinin incelenmesi:

Asenkron motorların kullanım alanları :
Alternatif akımın kolay elde edilebilmesi ve iletilebilmesi, çok fazla mekanik aksamı olmadığından
dolayı arıza riskinin azalması. Basit yapısından dolayı bakımlarının kolay olması gibi nedenlerden
dolayı şuan endüstride kullanılan motorların hemen hemen hepsi asenkron motordur. Devir
sayısının ayarlanamaması dezavantaj olsa da günümüzde yarı iletken teknolojisi ile yapılan
frekans değiştirici sürücüler ile bu sorun çözülmüştür.

3. Bölüm sonu
KOCAELİ TEKNİK LİSESİ ELEKTRİK BÖLÜMÜ OTOMASYON ATÖLYESİ
Yararlanılan Kaynaklar:
Elektrik makinaları I - N. Oğuz, M. Gökkaya
Elektrik mötörleri – İ. Çetin
Asenkron makinalar – K. Sarıoğlu
Elsan motor
Siemens motor
Volt motor
Gamak motor

Elektrik Makinaları Ders Notumun Sunusu 3. Bölüm Asenkron Motorlar – Mehmet Tosuner – www.kumanda.org

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Elektrik Makinaları Ders Notumun Sunusu 3. Bölüm Asenkron Motorlar – Mehmet Tosuner – www.kumanda.org

Similar to Elektrik Makinaları Ders Notumun Sunusu 3. Bölüm Asenkron Motorlar – Mehmet Tosuner – www.kumanda.org (20)

Elektrik Makinaları Ders Notumun Sunusu 3. Bölüm Asenkron Motorlar – Mehmet Tosuner – www.kumanda.org