STANBUL NVERSTES MHENDSLK FAKLTES

ELEKTRK-ELEKTRONK MH. BLM

ELEKTRK MAKNALARI LABORATUVARI

DENEY 1

BR FAZLI TRANSFORMATR DENEYLER

DENEY 1

BR FAZLI TRANSFORMATR DENEYLER

I GR

Ak devre testinde transformatrn bir sargs anma gerilimi ve frekansnda

beslenirken dier sargs ak devre edilir. Yksz durumdaki akm ve giri gc llr.

Yksz durumdaki akm, tam yk akmnn kk bir oran olduundan transformatrn

beslenen tarafndaki bakr kayplar ihmal edilebilecek kadar dktr. Bu durumda giri

gc, bakr kayplar akmn karesiyle doru orantl olduundan, transformatrn anma

gerilimindeki demir kayplarn temsil eder. Ak devre testinde transformatrn her iki taraf

da beslenebilmekle birlikte, datm sistemlerinde kullanlan byk gl transformatrler sz

konusu olduunda, lme aletlerinin balantlar ve alma aralklar iin uygulandndan

dolay dk gerilim tarafnn beslenmesi tercih edilir.

Ksa devre testinde, sarglardan biri ksa devre edilirken dier sarg anma geriliminin

genellikle %5i veya %10u oranndaki bir gerilimle beslenir. Bu durumda devreden tam yk

akm akar. Demir kayplar uygulanan gerilimin karesiyle doru orantl olduundan bu testte

kktr ve bu durumda giri gc o ykteki bakr kayplarn gsterir. lme aletlerinin

balantlar ve alma aralklar iin uygulandndan ksa devre testinde genellikle yksek

gerilim tarafnn beslenmesi tercih edilir.

Bu testlerin avantaj, sonularnn; byk transformatrde tam yk altnda yaplan

testlerin maliyetlerine ve zorluklarna katlanmak zorunda kalmadan transformatrn

verimliliini, yaklak edeer devresinin ve reglasyonunun hesaplanmasn mmkn

klmasdr.

II - DENEYN YAPILII

Deneyde Kullanlacak Aletler ve Yaplacak lemler

NE9044 Transformatr Eitim Seti

Analog Vatmetre

Digital Multimetre

lgili Balant Elemanlar

Test 1 : Dk gerilim tarafndan beslenen ak devre testi:

ekil 1.1de gsterildii gibi deney dzeneini kurunuz ve gerekli balantlar yapnz.

ekil 1.1 : Ak devre testi balant emas

Oto transformatr ile gerilimi %10luk oranlarla anma gerilimi olan 120Va kadar

arttrnz, her bir gerilim deerine kar den akm ve g deerlerini Tablo 1.1de not ediniz.

Anma geriliminin %10u zerinde de bir lm alnz.

Tablo 1.1

Giri Gerilimi

(V)

Hat Akm, I0

(mA)

(A)

Mknatslanm

a Akm, Im

(mA)

Demir Akm,

Ip

(mA)

G, P

(W)

G Faktr,

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

Test 2 : Yksek gerilim tarafndan beslenen ksa devre testi.

ekil 1.2de gsterildii gibi deney dzeneini kurunuz ve gerekli balantlar yapnz.

Ototransformatr ile akm %10luk oranlarla anma akm olan 4.2 Ae kadar

arttrnz, her akm deerine kar den gerilim ve g deerlerini Tablo 1.2de not ediniz.

Anma akmnn %10u zerinde de bir lm alnz.

ekil 1.2 Ksa devre testi balant emas

Tablo 1.2

Akm, (A) 0.41 0.82 1.21 1.6 2.04 2.42 2.82 3.22 3.62 4.01 4.43 4.6

Gerilim,(V)

G, (W)

III- SONUCLARIN NCELENMES

Ak devre testinde her bir lm iin g faktrn, p, (p = P/(VI0)), hesaplaynz.

Akm bileenlerini elde ediniz. Akmn g bileeni Ip = I0Cos0 ve mknatslanma akm

Im = I0Sin0 dir. V-P, V-I0, V-Ip, ve V-Im grafiklerini iziniz, sonular yorumlaynz. Bu

grafiklerden transformatrn edeer nt direnci R0 ve edeer nt reaktans X0y elde

ediniz.

Ksa devre testi iin I-V ve I2-P grafiklerini iziniz, sonular yorumlaynz. Bu

grafiklerden transformatrn edeer empedansn, edeer direncini ve edeer reaktansn

elde ediniz.

Ak devre ve ksa devre testlerinden elde ettiiniz deerlerle transformatrn yaklak

edeer devresini alak gerilim tarafndan grld gibi iziniz. Yksek gerilim tarafndan

elde edilen deerler evirme orannn karesine blnerek alak gerilim tarafna geirilebilir.

ekil 1.3 Transformatrn yaklak edeer devresi

Yaklak edeer devresine gre transformatrn reglasyonu aadaki gibi tanmlanabilir:

% reglasyon = 100*(V1-V2)/V1

ve yaklak olarak aadaki gibi ifade edilebilir:

% reglasyon = 100x((IR/V)Cos (IX/V)Sin) +( 100x2/2)((IX/V) Cos (IR/V)Sin)2

Burada,

I : Tam ykteki anma akm

V : Sistemin anma gerilimi

x : Transformatrn yklenme oran

(IR/V) ve (IX/V) terimleri transformatrn birim direncini ve birim reaktansn temsil

etmektedir.

G faktrn 1, V2 = V1 =240V alarak Tablo 1.2de belirtilen ykleme koullar iin

% reglasyonu hesaplaynz ve grafiini izerek sonular yorumlaynz.

Verim Hesab :

Bir sistemin verimi sistemden ekilen gcn sisteme gnderilen gce oranna eittir.

Verim direkt veya endirekt olarak hesaplanabilir. Verimin direkt olarak hesapland

yntemde sekonder gcn primer gce oran alnr ( = P2/P1). Endirekt yntemde ise verim

bota alma ve ksa devre deneylerinden belirlenen demir ve bakr kayplar yardmyla

hesaplanr .

= P2/(P2 + PCU + PFE )

= (1-kayp g/giri gc)*100 = (1-(PFE + x2*PCU)/(x*S*Cos0+PFE+ x2*PCU))*100

Burada,

S : VA cinsinden transformatrn gc, (1 kVA)

Cos0 : Ykn g faktr

PFE : Anma gerilimindeki demir kayplar

PCU : Anma akmndaki bakr kayplar

x : Transformatrn yklenme oran

olmaktadr.

G faktrn 1 alarak ve nceki testlerde hesaplanlan bakr ve demir kayplarn

kullanarak Tablo 1.2de belirtilen ykleme koullarnn her biri iin verimi hesaplaynz

Aldnz deerlerle U2 I2, %U I2, % - P2 ve I P2 grafiklerini iziniz, sonular

yorumlaynz.

Transformatrn hesapladnz ve izdiiniz % reglasyon ve % grafikleri ile

deneysel olarak elde ettiiniz verilerle izdiiniz % reglasyon ve % grafiklerini

karlatrnz ve yorumlaynz. Direkt ve endirekt olarak hesapladnz verim deerlerini

karlatrnz.

IV- SORULAR

1. Bota alma ve ksa devre deneylerini ksaca anlatnz. l aletlerinin

balanmasnda nelere dikkat edilmelidir?

2. Birincil tarafa indirgenmi fazr diyagramn iziniz.

3. Herhangi bir ykleme orannda transformatrn verim ifadesini kartnz ve verimin

nelere bal olduunu aklaynz. Verim neden nemlidir.

4. Besleme frekansnn deiimi demir ve bakr kayplarnn nasl etkileyecektir?

Aklaynz.

5. Transformatr i) 0.8 endktif g faktrnde ii) 0.6 kapasitif g faktrnde nominal

geriliminde altnda verimi hesaplayn

6. Ksa devre deneyinde hesaplanan ile doru akmla llen sarg direnleri arasnda

fark var mdr? Neden?

7. Bota alma primerdeki vatmetrede okunan g hangi kayplar kapsar.

8. 220V ve 60Hz iin hesap edilmi bir transformatr 220V ve 50Hzlik bir ebekeye

balanrsa, transformatrn mknatslanma akm, endksiyonu, endklenen

gerilimleri ve kayplarnda ne gibi deiiklikler olur?

DENEY 2

ASENKRON MOTORA YOL VERME YNTEMLER

I GR

Fazl Alternatif Akm Makinalar :

Asenkron motor bir alternatif akm makinasdr. lk defa Nikola Tesla tarafndan patenti

alnmtr. Motorun imalat ise Westinghouse firmas tarafndan Nikola Tesla ynetiminde

gerekletirilmitir.

Sanayide kullanlan motorlarn, ayn gteki baka bir tr motora gre, en salam, en

ucuzu ve bu yzden en ok kullanlandr. ok fazl a.c. makinalar yaplar gerei dier

tipteki makinalardan daha verimli olmalarnn yannda daha dk g/arlk oranna

sahiptirler. Genellikle, doru akm makinalarna gre daha kolay imal edilirler, dayankl ve

gvenilirdirler. En nemli snrlamalar, normal ebeke frekansna balandklarnda dakikada

ancak 3000 devirle veya daha dk bir devirle dnmeleridir. Mevcut gerek hzlar, hz

kutup saysna bal olduundan, dakikada 3000, 1500, 750, 600 gibi devir saylar snrldr.

Hzdaki bu snrlama bir lde deiken frekansl src dzenekleriyle almaktadr.

Fazl Asenkron Endksiyon Motor :

Kullanmda bulunan elektrik motorlarnn %90 sincap kafesli asenkron endksiyon

motordur.

Sincap kafesli asenkron motorun alma ilkesi stator sarglar tarafndan retilen dner

manyetik alana dayanmaktadr. Senkron hzla dnen manyetik alan, iki taraftan da ksa devre

edilmi rotor ubuklarnda zt bir elektro-motor kuvvet endkler ve akan akmlar ikinci bir

manyetik alan sistemi oluturur. Stator sarglarnn ve rotor ubuklarnn meydana getirdii

manyetik alanlarn etkileiminden; rotoru, dner manyetik alanla ayn ynde fakat daha dk

bir hzla dndren bir moment doar. Rotorun hz motora bal olan yk arttka der.

Bir endksiyon motorun anma hz stator sarglarnn tasarm ve besleme kaynann

frekans ile belirlenir. Faz bana P ift kutupla sarlm ve f Hertzlik bir kaynakla beslenen

bir makinann anma hz

ns = (60*f )/P rpm

Denklemiyle ifade edilebilir. ns motorun Senkron Hzdr. Mekanik kayplardan dolay motor

senkron hza ulaamaz. Senkron hzla rotorun yk altndaki gerek hz arasndaki farka

Kayma Hz veye yalnzca Kayma denir. Kayma, s, senkron hzn bir oran olarak da ifade

edilebilir.

s = (ns - nr)/ns

Asenkron Motora Yolverme Yntemleri:

Bir asenkron motor dururken n=0 ve s=1dir. Bu halde stator sarglarna tam gerilim

uygulandnda motor bal olduu ebekeden nominal akmnn (5-6) kat daha byk akm

eker. Byk gl motorlarda ve bunlarn ekebilecei zayf ebekelerde bu akm ebekede

gerilimin azalmasna sebep olmaktadr. Motor says arttka sistemde ar gerilim dmleri

meydana gelir. Dolaysyla motorun yol alma akmn snrlamak gerekir.

altralacak i makinasnn zelliklerine gre yolalma koullar: hafif (Mo=0,1-

0,4)Mnom ; normal (Mo=0,4-0,75)Mnom ; ar (Mo=0,75-1,0)Mnom olabilir.

Pratikte kullanlan yolverme yntemlerinden bazlar yle snrlanabilir:

1. Dorudan yolverme

2. Ototransormatrle yolverme

3. Statora transformatr ve ya diren balayarak yolverme

4. Rotora diren balayarak yolverme

5. Yldz-gen yolverme

Yldz gen Balant ile Yolverme:

Stator sarglar nce yldz balanr. Bu durumda faz gerilimi ve faz akm 3 te birine der.

Sonra stator sarglar gen balanr. Motor yldz balyken hat akm gen balantya gre

kat kktr:

Yldz bal motor yol alr ve devir says nominal deerine yaklatnda stator

sarglar gen balanrsa faz sarglarna nominal gerilim uygulanm olur. Sarg balant

dnm srasnda oluabilecek akm atlamas tehlikeli deildir.

Yldz-gen dnmyle yol verme ynteminin nemli bir dezavantaj vardr: Hat

gerilimi 3 te birine dtnden dolay, yol alma momenti 1/3 orannda azalr, (My.a

21U ). Bundan dolay bu yntem, yk momenti byk olan ksa devre rotorlu asenkron

motorlarn yol almasnda kullanlamaz.

II- DENEYN YAPILII

Deneyde Kullanlacak Aletler ve Yaplacak lemler

FH2 MKIV Deney Seti

FH90 Sincap Kafesli Endksiyon Motor

V3 A.C. Voltmetre, 250 V kademesinde

A3 A.C. Ampermetre,2A kademesinde

W1 A.C. Vatmetre,500 W kademesinde

Dijital ampermetre

Test 1 : Sincap kafesli asenkron bir motorun sarglar gen balant yaplarak

altrlmas

Deney dzeneini ekil 2.1den takip ederek sarg ularn gen balant olacak

ekilde ayarlaynz. fazdan beseleyiniz. Bir sarg zerindeki akm grecek ekilde

ampermetre balantsn yapnz. Sistemi bota altrarak kaynaktan ektii akm not ediniz.

ekil 2.1 Deney seti balant ular

Daha sonra ekil 2.2.deki devreyi kurunuz. Yk balantsn yaptktan sonra motoru

altrnz. Motor yaklak olarak durana kadar momenti arttrnz. Durduu anda her

sargdaki gerilim, kalk akm ve g deerini ayrca gstergeden okuduunuz kalk

momentini kaydediniz.

ekil 2.2 Deney dzeni

Test 2 : Sincap kafesli asenkron bir motorun sarglar yldz balant yaplarak

altrlmas

Deney dzeneini ekil 2.1den takip ederek sarg ularn yldz balant olacak

ekilde ayarlaynz. fazdan beseleyiniz. Bir sarg zerindeki akm grecek ekilde

ampermetre balantsn yapnz. Sistemi bota altrarak kaynaktan ektii akm not ediniz.

3 fazl ampermetreyi sarglara balaynz. Yk balantsn yaptktan sonra motoru

altrnz. Motor yaklak olarak durana kadar momenti arttrnz. Durduu anda her

sargdaki kalk akm ve gstergeden okuduunuz kalk momentini kaydediniz.

III- SONUCLARIN NCELENMES

Her iki testte elde ettiiniz sonular, yldz gen balant dnmndeki akm ve gerilim

ifadelerini ekil 2.3deki edeer sarg balant ekillerine gre kartarak karlatrnz.

B

Y

R

Uf

If

Ih

Z

Z

Z

B

Y

R

Z Z

ZUf

If

Ih

ekil 2.3 Sarg edeer emalar

DENEY 3

DORU AKIM MOTOR

KARAKTERSTKLERNN ELDE

EDLMES

I-GR

Bu blmdeki deneylerde, nt ve seri uyarmal doru akm motorunun hz kontrol

karakteristikleri ve yk karakteristikleri incelenecektir.

II- DENEYN YAPILII

nt Motor Deneyleri

Deneyler sresince kullanlacak devre emas, ekil 1de elektriksel ve ekil 2de montaj

plan olarak verilmitir.

ekil 1. nt motor deney emas

Motora Yol Verme :

ekil 1deki devre, ekil 2deki montaj plan kullanlarak NE 7010 deney seti zerinde

kurulur. Field Regulator potansiyometresi %50 konumuna getirilir. Setin ana g anahtar

kaldrlarak enerji verilir ve Supply Reset butonuna baslarak dahili besleme kaynaklar

altrlr. 0-220 V DC kayna anahtar 1 konumuna getirilir ve potansiyometre ile 200Va

ayarlanr. Bu ilemden sonra DC Starter yayl potansiyometresini yavaa ve srekli olarak

saat ynnde evirerek motora yol veriniz. Bu potansiyometre son konumuna gelince

kilitlenecektir. Makinann snmas ve okunacak deerlerin yerlemesi iin en az 5 dakika

bekleyiniz.

Test 1: Hz Kontrol

a) Uyarma Akmn Deitirerek: Motor sndktan sonra endvi u gerilimini, DC kaynak potansiyometresini kullanarak U = 220V deerine getiriniz ve deney boyunca bu deerde

sabit tutunuz. Uyarma akmn Im=0.35A deerinden balatmak zere, her 0.05 Alik art

iin devir saysn okuyup kaydediniz (Artlar tek ynde). Bylece uyarma akm ile devir

says arasndaki deiim elde edilmi olur. Bir sonraki deney iin motor u gerilimi 220

Va ve uyarma akm 0.45 A deerine getirilir.

Im (A) 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70

n(d/d)

b) U Gerilimini Deitirerek : nt uyarmal motorun u gerilimi deitirilerek devir says kontrol edilebilir. Bir nceki deneyde braklan noktadan hareketle, bu defa uyarma

akm sabit tutularak u gerilimi azaltlmtr. Elde edilen deerler kaydedilerek u

gerilimi ile devir says arasndaki deiim elde edilir.

U (V) 220 200 180 160 140 120

n(d/d)

lek : U iin 20V = 15 mm, n iin 100 d/d = 10mm, Orjin (100V, 700 d/d)

Test 2: Yk Karakteristiinin Elde Edilmesi

nt motora yukarda akland biimde yol verilir ve U=160V deerine getirilir.

Generatrn uyarma sargsna gerilim verilerek (0-30V DC kaynak zerinden) motor akm I

= 4.5A deerine getirilir. Gerekletirilen bu ayarlar korunmak zere (U, I = sabit) uyarma

akm 0.25A deerinden itibaren tek ynde arttrlarak uyarma akm ile devir says

arasndaki deiim elde edilir. Bu deiim bir lek farkyla yk momenti devir says

deiimini verecektir.

Im (A) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65

n(d/d)

lek : Im iin 50mA = 10 mm, n iin 100 d/d = 10mm, Orjin (0.2A, 800 d/d)

ekil 2. nt motor deneyinde kullanlacak devrenin montaj plan

Seri Motor Deneyleri

Deneyler sresince kullanlacak devre emas, ekil 3te elektriksel ve ekil 4te montaj plan

olarak verilmitir.

ekil 3. Seri Motor Deney emas

Motora Yol Verme :

ekil 3deki devre, ekil 4deki montaj plan kullanlarak NE 7010 deney seti zerinde

kurulur. 0-30V DC Kaynak potansiyometresi %50 konumuna ve anahtar 1 konumuna

getirilir. Setin ana g anahtar kaldrlarak enerji verilir ve Supply Reset butonuna baslarak

dahili besleme kaynaklar altrlr. 0-220 V DC kayna anahtar 1 konumuna getirilir ve

potansiyometre ile 200Va ayarlanr. Bu ilemden sonra DC Starter yayl potansiyometresini

yavaa ve srekli olarak saat ynnde evirerek motora yol veriniz. Bu potansiyometre son

konumuna gelince kilitlenecektir. Makinann snmas ve okunacak deerlerin yerlemesi iin

en az 5 dakika bekleyiniz.

Test 3: Hz Kontrol

Seri motorun devir says u gerilimi deitirilerek kontrol edilebilir. Motor sndktan

sonra u gerilimi 120V deerine drlr ve bu deerden itibaren ayn ynde srekli

arttrlr. Okunan devir saylar ve u gerilimi deerleri kaydedilir.

U(V) 120 140 160 180 200 220

n(d/d)

lek : U iin 20V = 15 mm, n iin 100 d/d = 10mm, Orjin (100V, 900 d/d)

Test 4: Yk Karakteristiinin Elde Edilmesi

Seri motora yukarda akland biimde yol verilir ve U = 200V deerine getirilir ve

deney sresince bu deerde sabit tutulur. Motorun ektii akm (=uyarma akm) ile devir

says arasndaki deiim elde edilir. Bu deiim bir lek farkyla yk momenti devir says

deiimini verecektir.

I(A) 6.5 70 75 80 85 90 95 100

n(d/d)

lek : Im iin 50mA = 15 mm, n iin 100 d/d = 10mm, Orjin (6A, 1000 d/d)

III- SONUCLARIN NCELENMES

Tm testler elde ettiiniz deerlerin tablo altndaki lek deerlerine gre grafiklerini

iziniz. rnein test 1-a iin gerilim-hz karakteristii U iin 20V = 15 mm, n iin 100 d/d =

10mm, Orjin (100V, 700 d/d) leinde izilecektir.

Teorik olarak elde edilmi karakteristikler ile pratikte elde ettiiniz karakteristikler

arasnda ne gibi farklar vardr, inceleyiniz.

ekil 4 : Seri Motor Deneylerinde Kullanlacak Devrenin Simgesel Montaj Plan

DENEY 4

SENKRON MAKNA DENEYLER

I-GR

Bu blmdeki deneylerde, senkron makinann generatr ve motor alma durumundaki

karakteristikleri elde elde edilecek, ebeke gerilimi ile senkronizasyonu salanacaktr.

II- DENEYN YAPILII

Senkron Generatr Deneyleri

Deney sresince kullanlacak devre emas, ekil 1de elektriksel ve ekil 2de montaj

plan olarak verilmitir.

ekil 1 : Senkron Generatr Bota alma Deney emas.

Test 1: Bota alma Karateristiinin Elde Edilmesi

Senkron generatrn, uyarma sarg akm ile k u gerilimi arasndaki deiim bota

alma karateristiini verecektir. ekil 1deki devre emas ekil 2deki montaj plan

yardmyla kurulur. DC motora yol verilerek (baknz Deney 4) devir hz 1500 d/d deerine

ayarlanr. Uyarma akm 0-30V DC kaynak gerilimi ile %0 - %100 arasnda deitirilir. Bu

ilem srasnda srekli tek ynde hareket edilmelidir. Deney boyunca devir saysnda deiim

olmamaldr (n = sabit).

%0 %10 %20 %30 %40 %50 %60 %70 %80 %90 %100

Im+(A)

V+(V)

Im-(A)

V-(V)

izim iin lek : 25V = 10mm, 1A = 25mm

Test 2: Devir Says-Gerilim Karakteristiinin Elde Edilmesi

Balantlar deitirilmeden, devir says ile u geriliminin deiimi elde edilecektir.

Bunun iin senkron generatrn uyarma akm Im = 2A deerine getirilir. Devir says, nt

motorun uyarma akm ve u gerilimi deitirilerek istenen deerlere getirilebilir.

n(d/d) 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

V(V)

izim in lek : 100 d/d = 10mm, 10V=10mm, Orjin (800 d/d, 100V)

ekil 2.Montaj Plan

Test 3: ebeke ile Senkronizasyon

Yksz olarak altrlan senkron generatrn rettii gerilimin ebeke gerilimi ile

senkronize almas salanacaktr. Bunun iin ekil 3teki montaj kurulur. Senkronizasyon

artlar salanarak senkronizasyon anahtar kapatlr. Bu ilemler srasnda lambalarn

deiimi, ebekeden ekilen veya verilen gcn deiimi gzlenir. Birka kez ilemler

tekrarlanarak meydana gelen olaylar gzlenir.

ekil 3. Senkronizasyon deneyi montaj plan

Test 4: Motor alma Durumu

Senkron makine bir nceki deneydeki gibi senkron hza kartlp senkronize

edildikten sonra, DC motor, DC Starter kullanlarak kapatlr. Bylece senkron motora yol

verilmi olur. Senkron motorun uyarma akmn deitirerek ektii gcn aktif ve reaktif

bileenlerinin deitiini gzleyiniz ve rezistif, 0.8 kapasitif ve 0.8 endktif g faktrleri iin

uyarma akm deerlerini kaydediniz.

III- SONUCLARIN NCELENMES

Tm testler elde ettiiniz deerlerin tablo altndaki lek deerlerine gre grafiklerini

iziniz. Teorik olarak elde edilmi karakteristikler ile pratikte elde ettiiniz karakteristikler

arasnda ne gibi farklar vardr, inceleyiniz.

kapak.pdfElektrik Makinalar Lab. Deney Fy.pdfkapak.pdfElektrik Makineleri Lab. Deney Fy.pdfdeney1.pdfdeney2.pdfdeney3.pdfdeney4.pdf