I

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

MODÜLER ELEKTRİK MAKİNALARI

DENEY SETİ

210198 Yunus BATMAZ

210230 Mesut TÜRKMEN

210272 Adem AKSOY

Danışman

Prof.Dr. İsmail H. ALTAŞ

MAYIS 2013

TRABZON

II

I

T.C.

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Mühendislik Fakültesi

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

MODÜLER ELEKTRİK MAKİNALARI

DENEY SETİ

210198 Yunus BATMAZ

210230 Mesut TÜRKMEN

210272 Adem AKSOY

Danışman

Prof.Dr. İsmail H. ALTAŞ

MAYIS 2013

TRABZON

II

III

LİSANS BİTİRME PROJESİ ONAY FORMU

Yunus BATMAZ, Mesut TÜRKMEN ve Adem AKSOY tarafından Prof. Dr. İsmail H.

ALTAŞ yönetiminde hazırlanan “ Modüler Elektrik Makinaları Deney Seti ” başlıklı lisans

bitirme projesi tarafımızdan incelenmiş, kapsamı ve niteliği açısından bir Lisans Bitirme

Projesi olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Prof.Dr. İsmail H. ALTAŞ ………………………………

Jüri Üyesi 1 : Prof. Dr. Cemil GÜRÜNLÜ ………………………………

Jüri Üyesi 2 : Dr. Emre ÖZKOP ………………………………

Bölüm Başkanı : Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ ………………………………

IV

V

ÖNSÖZ

Bu kılavuzun ilk taslaklarının hazırlanmasında emeği geçenlere, kılavuzun son halini

almasında yol gösterici olan kıymetli hocamız Sayın Prof. Dr. İsmail H. ALTAŞ ’a

şükranlarımı sunmak istiyoruz. Ayrıca bu çalışmayı destekleyen Karadeniz Teknik

Üniversitesi Rektörlüğü’ne Mühendislik Fakültesi Dekanlığına ve Elektrik-Elektronik

Mühendisliği Bölüm Başkanlığına, tasarım sürecinde bilgisine başvurduğumuz Oğuzkağan

ALIÇ hocamıza, Dr. Emre ÖZKOP hocamıza, Efe İsa TEZDE hocamıza, Yahya

DANAYİYEN hocamıza, elektrik laboratuarı teknisyeni Yüksel SALMAN ’a içten ve

çalışmalarımıza maddi destek sağlayan Fly reklama teşekkürlerimizi sunarız.

Her şeyden öte, eğitimimiz süresince bize her konuda tam destek veren ailelerimize ve bize

hayatlarıyla örnek olan tüm hocalarımıza saygı ve sevgilerimizi sunarız.

Yunus BATMAZ

Mesut TÜRKMEN

Adem AKSOY

Trabzon 2013

VI

VII

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

Lisans Bitirme Projesi Onay Formu .......................................................................................... III

Önsöz .......................................................................................................................................... V

İçindekiler ................................................................................................................................. VII

Özet ............................................................................................................................................ IX

Semboller ve Kısaltmalar .......................................................................................................... XI

Şekiller Listesi ......................................................................................................................... XIII

Çizelge Listesi ......................................................................................................................... XV

1. Giriş ........................................................................................................................................ 1

1.1 Literatür Çalışması ........................................................................................................... 2

1.2 Çalışma Takvimi .............................................................................................................. 4

2. Teorik Altyapı ........................................................................................................................ 5

2.1 Doğru Akım (DA) Makinaları ........................................................................................ 5

2.1.1. Doğru Akım Motorları ............................................................................................ 5

2.1.1.1. Kendinden Uyarmalı DA Motorları ................................................................ 6

2.1.1.1.1.Seri Uyarmalı DA Motorlar ................................................................. 6

2.1.1.1.2.Şönt Uyarmalı DA Motorlar ................................................................ 7

2.1.1.1.3.Kompunt (Bileşik) Uyarmalı DA Motorlar ......................................... 7

2.1.1.2.Dışarıdan (Serbest) Uyarmalı DA Motorlar ..................................................... 7

2.1.2. Doğru Akım Generatörleri ...................................................................................... 7

2.1.2.1.Seri Uyarmalı DA Motorlar ............................................................................. 8

2.1.2.2.Şönt Uyarmalı DA Motorlar............................................................................. 8

2.1.2.3.Kompunt (Bileşik) Uyarmalı DA Motorlar ...................................................... 8

2.1.2.4.Dışarıdan (Serbest) Uyarmalı DA Motorlar ..................................................... 9

2.2 Alternatif Akım Makinaları ............................................................................................. 9

2.2.1 Asenkron Makinalar ............................................................................................... 10

2.2.1.1. Asenkron Motorlar ........................................................................................ 11

2.2.1.1.1. Asenkron Motorların Hız Kontrol Yöntemleri ...................................... 13

2.2.1.1.1.1.Stator Frekansının Değişimi ile Asenkron Motor Hız Kontrol

Yöntemi .......................................................................................... 13

2.2.1.1.1.2.Stator Kutup Sayısını Değiştirme ile Asenkron Motor Hız

Kontrolü .................................................................... 13

2.2.1.1.1.3.Stator Geriliminin Değişimi ile Asenkron Motor Hız Kontrolü ..... 13

2.2.1.1.1.4.Rotor Direncinin Değişimi ile Asenkron Motor Hız Kontrolü ....... 14

2.2.1.1.1.5. Gerilim – Frekans Oranı ile Asenkron Motor Hız Kontrolü

(Skalar Kontrol) ............................................................................. 14

2.2.1.2. Asenkron Generatörler .................................................................................. 14

VIII

2.2.2. Senkron Makinalar ............................................................................................... 15

2.2.2.1. Senkron Generatörler ( Alternatörler ) ......................................................... 15

2.2.2.2. Senkron Motorlar .......................................................................................... 16

2.3. Kontaktör ...................................................................................................................... 16

2.4. Röleler .......................................................................................................................... 17

3. Maliyet ve Malzeme Analizi ................................................................................................ 20

3.1. Maliyet Analizi ............................................................................................................. 20

3.2. Malzeme Analizi ........................................................................................................... 21

4. Simülasyonlar ....................................................................................................................... 22

4.1. Doğru Akım Makinası Simülasyonu ............................................................................ 22

4.2.Asenkron Makina Simülasyonu ..................................................................................... 25

4.3.Senkron Makina Simülasyonu ....................................................................................... 26

5. Deneysel Çalışmalar ............................................................................................................. 27

5.1.Asenkron Makina Deneyleri .......................................................................................... 27

5.1.1.Asenkron Motor Deneyleri .................................................................................... 27

5.1.1.1.Asenkron Motorlara Varyak ile Yolverme ve Boşta çalışma Deneyi ............ 27

5.1.1.2.Asenkron Motor Yükte Çalışma Deneyi ..................................................................... 29

5.1.1.3.Asenkron Motorlara Yıldız Üçgen Yolverme ............................................... 31

5.1.1.4.Asenkron Motorlarda Dönüş Yönü Değiştirme ............................................. 31

5.1.1.5.Asenkron Motorlarda Stator ve ROTOR Sargılarının Dirençlerinin

Hesaplanması .................................................................................................. 32

5.1.2.Asenkron Generatör Deneyleri .............................................................................. 33

5.1.2.1. Asenkron Generatör Boşta Çalışma Deneyi .................................................. 33

5.1.2.2. Asenkron Generatör Yükte Çalışma Deneyi ................................................. 34

5.2. Doğru Akım Makinası Deneyleri ................................................................................. 35

5.2.1. Doğru Akım Motoru Deneyleri ............................................................................. 35

5.2.1.1. Doğru Akım Motoru Boşta Çalışma Deneyi ................................................. 35

5.2.1.2. Doğru Akım Motoru Yükte Çalışma Deneyi ................................................ 37

5.2.2. Doğru Akım Generatörü Deneyleri ....................................................................... 38

5.2.2.1. Doğru Akım Generatörü Boşta Çalışma Deneyi ........................................... 38

5.3. Senkron Makina Deneyleri ........................................................................................... 40

5.3.1. Senkron Generatör Deneyleri ................................................................................ 40

5.3.1.1. Senkron Generatör Boşta Çalışma Deneyi .................................................... 40

5.3.1.2. Senkron Generatör Yükte Çalışma Deneyi ................................................... 41

6. Yorumlar ............................................................................................................................... 43

Kaynaklar.................................................................................................................................. 46

Ekler

Özgeçmiş

IX

ÖZET

Tasarlanmış olan modüler elektrik makinaları deney seti ile elektrik-elektronik

mühendisliği bölümü elektrik makinaları konularıyla ilgili birçok uygulamanın bir arada

daha verimli, maliyet bakımdan daha ucuz ve esnek bir şekilde gerçekleştirilmesi

sağlanacaktır. Öğrenci teorinin pratikle uyumunu öğrenirken, gelişen teknoloji ile ortaya

çıkan makina türlerini de bu deney seti üzerinde inceleme olanağı bulacaktır. Gerekli

makina ve aletler öğrenci tarafından seçileceğinden araştırma ve düşünmeye daha fazla

teşvik edecek bir deney seti olacaktır. Oluşturulacak olan sistem, birleşik, hafif ve hızlı-

kolay kurulum özelliklerine sahip olacaktır.

X

XI

SEMBOLLER VE KISALTMALAR

m: Stroboskopik disk yardımı ile hız sayım ölçümünde görünen çizgi sayısı

s: Asenkron makinalarda kayma miktarı

ns: Döner alan hızı

nr: Rotor hızı

dev: Devir

dk: Dakika

f: Şebeke frekansı

fn: Neon lamba frekansı

P: Aktif güç

Q: Reaktif güç

Cu: Bakır

Asm: Asenkron makina

TSE: Türk Standartları Enstitüsü

KDV: Katma Değer Vergisi

Ω : Ohm

Ea(t): Endüvi gerilimi (V)

Eb(t): Zıt EMK (V)

İa(t): Endüvi akımı (A)

La: Endüvi endüktansı (Henry)

Kb: Zıt EMK sabiti (V/rad/s)

Km(t): Moment sabiti (Nm/A)

w(t): Açısal hız (rad/s)

Tm(t): Mil momenti (Nm)

Tl(t): Yük Momenti (Nm)

XII

J: Atalet (Nm/rad/s2)

B: Sürtünme (Nm/rad/s)

EMK: Elektro mekanik kuvvet

DAQ: Data Acquisition

XIII

ŞEKİLLER LİSTESİ

Şekil 2.1. Kontaktörün yapısı

Şekil 4.1. Doğru akım makinası elektriksel eşdeğer devresi

Şekil 4.2. Doğru akım makinası simülasyon diyagramı

Şekil 4.3. Asenkron makina simülasyon diyagramı

Şekil 4.4. Senkron makina simülasyon diyagramı

Şekil 5.1. Asenkron motorlara varyak ile yolverme ve boşta çalışma deneyi devre şeması

Şekil 5.2. Asenkron motorun yükte çalışma deneyi devre şeması

Şekil 5.3. Stator terimlerine göre asenkron makinanın bir faz eşdeğer devresi

Şekil 5.4. Asenkron motorlara yıldız üçgen yolverme deneyi devre şeması

Şekil 5.5. Asenkron motorlarda dönüş yönü değişimi deneyi devre şeması

Şekil 5.6. Asenkron generatörün boşta çalışma deneyi devre şeması

Şekil 5.7. Asenkron generatörün yükte çalışma deneyi devre şeması

Şekil 5.8. Doğru akım motorunun boşta çalışması deney şeması

Şekil 5.9. Doğru akım motorunun yükte çalışması deney şeması

Şekil 5.10. Doğru akım generatörünün boşta çalışması deney şeması

Şekil 5.11. Doğru akım generatörünün dış karakteristiği

Şekil 5.12. Senkron generatör boşta çalışma deney şeması

Şekil 5.13. Senkron generatör yükte çalışma deney şeması

XIV

XV

ÇİZELGE LİSTESİ

Çizelge 1.1. Çalışma takvimi.

Çizelge 3.1. Malzeme Listesi.

Çizelge 5.1. Asenkron motorlara varyak ile yolverme ve boşta çalışma deneyi için belirli

giriş gerilim seviyelerine karşılık ölçülen akım, hız ve güç değerleri.

Çizelge 5.2. Asenkron motorların yükte çalışmasına ait alınan sonuçlar.

Çizelge 5.3: Asenkron motorun stator sargılarının direnç değeri.

Çizelge 5.4. Asenkron generatörün boşta çalışması deneyinde kaydedilen sonuçlar.

Çizelge 5.5. Asenkron generatörün yükte çalışması deneyinde kaydedilen sonuçlar.

Çizelge 5.6. Doğru akım motorunun boşta çalışmasında elde edilen sonuçlar.

Çizelge 5.7. Doğru akım motorunun yükte çalışmasında elde edilen sonuçlar.

Çizelge 5.8. Doğru akım generatörünün boşta çalışmasına ait deney verileri.

Çizelge 5.9. Senkron generatör boşta çalışma deney verileri.

Çizelge 5.10. Senkron generatör yükte çalışma deney verileri.

XVI

1

1. GİRİŞ

Elektrik makinaları elektrik enerjisini mekanik enerjiye yada mekanik enerjiyi elektrik

enerjisine dönüştüren makinalardır. Ürettikleri enerji türüne göre motor yada generatör

olarak adlandırılırlar. Günlük hayatımızda elektrikli süpürge, çamaşır makinası, bulaşık

makinası, saç kurutma makinası, bilgisayarlar gibi ev aletlerinde, gemi, tren, uçak,

otomobil gibi taşıtlarda maden, taşıyıcı bant, karıştırıcı, yürüyen bant, asansör, fan gibi

uygulamalarda, rüzgâr, su vb. potansiyellerden enerji üretebilmek için birçok farklı alanda

sıklıkla kullanılmaktadır.

Bu makinalar beslemelerine yada ürettikleri enerjiye göre doğru akım makinası ve

alternatif akım makinası olarak çeşitlendirilebilir. Doğru akım makinaları hız ve tork

ayarının kolay yapılabilinmesinden ve depolanabilir enerji ile çoğu uygulamada doğrudan

çalışabilmesinden dolayı tercih edilmektedir. Gelişen güç elektroniği uygulamaları ile

alternatif akım motorları da bu özellikleri gösterebilmektedir. Çalışma yapılarına göre

asenkron makinalar ve senkron makinalar adı altında toplanabilirler. Senkron makinalar

yapılarında bulundurdukları rotor ve statorun uyumlu hızda olduğu durumlarda, asenkron

makinalar ise rotor ve stator hızlarının uyumlu olmadığı durumlarda enerji dönüşümü

yapabilirler. Asenkron makinalar farklı hızlarda enerji ürettiğinden ve alternatif akımda

çalışabildiğinden dolayı günlük kullanımlarda yaygındır.

Günlük hayatımızda bu kadar öne çıkan elektrik makinalarının yapıları, çalışma

durumlarına göre gösterdikleri karakteristikler, kullanım şekilleri ve kullanım alanları

elektrik elektronik mühendisliği öğrencisi tarafından eksiksiz bilinmesi gereken bir

konudur. Bu konuda hazırlanan laboratuarlarda bulunan elektrik makinalarının incelenmesi

için oluşturulan deney setleri ve deneyin işleyiş biçimi öğrenciye sağlayacağı fayda

bakımından önemlidir. Deney setlerinde gerçeklenebilecek birçok deney olduğundan

dolayı deney seti tüm bu deneylerle uyumlu olmalıdır.

Deney setlerinde yapılacak bağlantıların bizzat öğrenci tarafından yapılması, gerekli

aletlerin öğrenci tarafından seçilmesi, ölçüm alanlarının öğrenci tarafından belirlenmesi

makinaların davranışlarının daha iyi anlaşılması açısından önemlidir. Buradaki seçimleri

öğrencilerin doğru yapabilmesi, deneyden istenilen performansın alınabilmesi ve güvenli

bir deney olabilmesi için pratik alanda bir uygulama yapmadan önce öğrenci teorik bilgiye

sahip olmalı ve deneyi sanal ortamda gerçekleyerek karşılaşabileceği sorunları, hata

yaptığı noktaları önceden görmelidir. Bu sayede öğrenci enerji altında deneyini

2

gerçekleştirirken kendine ve aletlere vereceği hasar, zaman kaybı daha az, deneyden elde

ettiği kazanım daha fazla olacaktır.

Ölçümlerin kolay olması, deney esnasında daha az vakit kaybetme ve daha sağlıklı

veriler alabilmek için deneyde alınmak istenilen ölçümlerin otomatik olarak

kaydedilebileceği bir kısım gerçekleştirilmelidir. Bu sayede öğrenci makinalara daha fazla

odaklanabilecektir.

1.1. Literatür Çalışması

Piyasada bulunan birçok deney setinde masa, motor, ölçü aletleri, algılayıcılar vb. deney

aletleri birbirine monte edilmiş şekilde bulunmaktadır. Deneye giren öğrenci hiçbir

bağlantıyı yapmamakta ve hazır olarak kurulmuş devrelerden ölçümlerini alıp deneyi

bitirmektedir. Böyle bir deney düzeneğinin öğrenciye katkısı çok azdır.

Tasarladığımız deney setinde öğrenci tüm bağlantıları tamamen kendisi yapacaktır. Bu

sayede ölçü aletlerinin makinanın hangi kısmına bağlanması gerektiğini, hangi

hassasiyetlerde ölçü aleti kullanması gerektiğini, yolverme için kullanılacak varyak, üçgen

yıldız bağlantı ve yolverme şekilleri gibi ek elemanları ve ilave yöntemleri, kontaktörlerin

çalışma şekillerini öğrenecektir.

Ayrıca gerçeklemiş olduğumuz deney seti masasının tasarımı sayesinde öğrenci deneyi

rahatça yapabilecek kadar geniş alana sahip olacaktır. Makinalar masanın hem ön tarafına

hem de sağ ve sol tarafına konulabilecektir. Böylece masanın bir tarafı duvara dayalı

olduğunda diğer tarafta çalışabilme olanağı sağlanmış olacaktır. Masanın yan tarafında

bulunan bir dolap sayesinde ilgili deneyde kullanılmayan aletlerin muhafazası

sağlanacaktır. Kullanılmayan aletler masa üzerinde olmadığından çalışma alanı daha geniş,

deney gerçekleme daha hızlı, kaza riski daha az olacaktır.

Gerçeklediğimiz deney seti sayesinde motorlar ve masa birbirinden kolayca ayrılabilir

olacak, ölçüm aletleri herhangi bir yere monte edilmediğinden montaj ve demontaj zaman

ve işgücü kaybı olmayacaktır. Ayrıca deney masasının pano tipi olmayışı nedeniyle

çalışma masanın dört yönünden yapılabilecektir.

Bu deney modülünde öğrenci diğer deney modüllerinde olduğu gibi sadece kumanda

kontrolü yapmayacak, deneylerin ilgili tüm bağlantılarını yaparak üzerinde çalıştığı

elektrik makinasının prensiplerini öğrenmiş olacaktır. Kapalı kutular şeklinde bulunan

deney setlerinde sadece bağlı olan makinanın belirli davranışları incelenirken, yapmış

3

olduğumuz deney setinde birbirinden farklı ve gelişen teknoloji ile çıkan yeni

makinalarında deneyleri gerçekleştirilebilecektir. Yapmış olduğumuz deney setine DAQ

kart eklenebilecek yapıl da olup verilerin sanal ortama kolayca aktarılması

sağlanabilinecektir [1].

Deney setlerinde farklı makinaların öğrenci tarafından incelenmesi gerektiğinde bu

makinaların bir kişi tarafından rahatlıkla taşınabilmesi yerlerinin değiştirilebilmesi

gerekmektedir. Bu konuda piyasa da bulunan Çokesen Makina sanayinin ürünleri bu

durum için ağır ve terci edilmez boyutlardadır. Bizim tasarladığımız deney setinde bu

sorun büyük makinalar için daha pratik kullanım amaçlanmıştır. Hem büyük hem de küçük

makinalar için amaca uygunluk sağlanmıştır.

Okulların kısıtlı bütçeleri bakımından ürünlerin fiyatı da önemlidir. Bu durumda

TestOne adlı firmanın içerisinde EK 2’de belirtildiği gibi sadece bağlantı elemanları, güç

kaynağı, birkaç ölçüm aleti ve bazı yazılımları için içerisinde hiçbir motorun bulunmadığı

donanım paketinin 12.590 Euro ve diğer motorları için 990 Euro ile 2.800 Euro arasında

verdiği fiyat, TEKO Elektroniğin EK 3’te belirtildiği gibi içerisinde bilgisayar

haberleşmesi, simulasyon gibi yazılımsal arayüzlerinin ve bunlara ait donanımlarının

bulunmadığı deney seti için istediği 25.650,00 TL fiyat, Yıldırım Elektronik’in EK 4’te

belirtildiği gibi seyyar 3 falı enerji ünitesi için 2.010,00 TL ve enerji üniteli deney masası

için koymuş olduğu 4.000,00 TL teklif eğitim kurumlarının bütçesi bakımından uygun

değildir.

4

1.2. Çalışma Takvimi

İş-zaman dağılımımız Çizelge 1.1 de haftalık çalışmalar halinde verilmiştir. Yapılan iş kısımlarının hangi tarihler arasında yağıldığı belirtilmiştir.

Çizelge 1.1. Çalışma takvimi

Proje Adı: Modüler Elektrik Makinaları Deney Seti

Proje Adımları Başlama

Tarihi

Bitiş

Tarihi

2013

Şubat Mart Nisan Mayıs

Benzer projelerin incelenmesi 11/02/2013 17/02/2013 X

Teorik altyapı çalışması 18/02/2013 28/02/2013 X

Kullanılacak makinaların

belirlenmesi

01/03/2013 08/03/2013 X

Makinaların

yerleştirileceği kızağın yapılması

09/03/2013 16/03/2013 X

Malzeme siparişinin yenilenmesi 17/03/2013 24/03/2013 X

Malzeme analizinin yapılması 25/03/2013 31/03/2013 X

Bitirme tezinin yazımına başlanması 25/03/2013 31/03/2013 X

Malzemelerin temini 01/04/2013 07/04/2013 X

Asenkron motor deneylerinin

yapılması

08/04/2013 30/04/2013 X X X

Göstergeler için modül yapılması 17/04/2013 24/04/2013 X

Kontaktör ve röleler için modül

yapılması

25/04/2013 30/04/2013 X

Start-stop butonu ve zaman rölesi

için modül yapılması

02/05/2013 08/05/2013 X

Doğru akım makinasinin

deneylerinin yapılması

02/05/2013 16/05/2013 X X

Senkron generatörün deneylerinin

yapılması

09/05/2013 20/05/2013 X X

Bitirme tezinin yazımı ve teslimi 09/05/2013 24/05/2013 X X X X X X X X X

5

2. TEORİK ALTYAPI

Elektrik makinaları günümüzde pek çok farklı yapıda kullanılmaktadır. 1800’lü yılların

başında Michael Faraday tarafında oluşturulan yapı ile elektrik motorlarının temeli olarak

kabul edilmiştir [2]. Daha sonra çeşitli amaçlar için gerçekleştirilen bu makinalar gelişerek

günümüze kadar gelmiştir. Özellikle güç elektroniği alanında ki gelişmeler bu makinaların

kontrolünü kolaylaştırmış, verimini artırmış, giderek artan enerji ihtiyacının vazgeçilmez

bir parçası olmuşlardır. Her gün daha da artan uygulama alanlarıyla çeşitlilik kazanan bu

makinaları doğru akım ve alternatif akım makinaları diye iki başlıkta toplamak

mümkündür.

2.1.Doğru Akım (DA) Makinaları

Yapısal olarak stator (endüktör), rotor (endüvi), klemens kutusu, fırça ve kolektör,

gövde gibi elemanlardan oluşur. Manyetik alan içerisinde bulunan ve içerisinden akım

geçen bir telin bu alan dışına itilmesine dayalı olarak çalışırlar. Depolanabilir enerji ile

çalışmaları en büyük üstünlüklerinden birisidir. Devir sayısı değiştirme aralığı yüksektir.

Çalışırken momentlerinin düşük hızlarının yüksek oluşlarından dolayı bu oranı

değiştirmek için ek aparatlara ihtiyaç duyarlar. Fırça ve kolektör kısmındaki kıvılcımlar

yanıcı gaz bulunduran ortamlarda kullanılmasına engel olur. Bakır ve demir kayıpları,

mekanik kayıplar ve fırça-kollektör kayıpları bulunmaktadır. Doğru akım makinalarında

frekanstan oluşan kayıplar bulunmaz. Çalışması için artık mıknatısiyetinin bulunması

gerekir. Artık mıknatısiyet ilk defa çalıştırılacak doğru akım makinalarında bulunmaz,

sonradan oluşturulur. Artık mıknatısiyetin yok olmaması için kutup sargılarından ters

yönde bir akım geçirilmemesine dikkat edilmelidir.

Elektrik enerjisi veya mekanik enerji üretmelerine göre motor yada generatör diye ikiye

ayrılırlar.

2.1.1. Doğru Akım Motorları

Doğru akımla çalışan ve mekanik enerji üreten makinalardır. Küçük güçlü uygulamalar

için bilgisayarlarda, saatlerde, teyplerde, robotlarda, beyaz eşyalarda, otomobil ve uçak

6

gibi alanlarda kullanılan bu motorlar büyük güçlü uygulamalarda madenlerde,

asansörlerde, vinçlerde, demir çelik fabrikalarında kullanılmaktadır. Büyük güçlü doğru

akım makinaları devreye bağlanırken aşırı akım çektiklerinden yolverme işlemi ile devreye

bağlanmasına dikkat edilmelidir.

Manyetik alanı meydana getiren duran kısmına endüktör denir. Endüktör gövdeye

sabitlenmiş haldedir. Küçük güçlü doğru akım motorlarında mıknatıstan, büyük

güçlülerinde ise sargılardan oluşmaktadır. Mekanik enerjinin alındığı döner kısma endüvi

denir. Endüvi kısmı ile elektriksel bağlantının sağlandığı kısımda fırçalar bulunur. Doğru

akım makinalarının çoğunlukla bakım gerektirdiği bölgesidir. Endüvi reaksiyonunu

önlemek için yardımcı kutuplar ve kompanzasyon sargıları kullanılabilir. Bu durum

kolektör fırça takımı arasında oluşacak kıvılcımları azaltma amaçlıdır.

Endüktör sargılarına bağlı bir reosta yardımı ile endüktör akım değiştirilerek veya

endüvi sargılarına bağlı bir reosta yardımı ile endüvi gerilimi değiştirilerek devir sayıları

değiştirilebilir. Devir yönünün değişimi ise sadece endüvi veya sadece endüktör akımının

yönlerinin değişimi ile yapılabilir.

Doğru akım motorları dışarıdan (serbest) uyarmalı yada kendinden uyarmalı olmak

üzere iki kısımda incelenebilir.

2.1.1.1. Kendinden Uyarmalı DA Motorlar

Kendinden uyarmalı doğru akım motorlarında uyarma sargısı motorun endüvisine bağlı

olduğundan endüvide meydana gelen akım ve gerilim değişimleri uyarma sargısına ait

akım ve gerilim değerlerini de değiştirecektir. Uyarma sargısının bağlantı şekline göre seri,

serbest ve kompunt (bileşik) olmak üzere iki kısımda incelenebilir.

2.1.1.1.1. Seri Uyarmalı DA Motorları

Kalın ve az sarımlı iletkene sahip olan bir endüktör yapısı vardır. Endüktörü endüvisine

seri bağlıdır. Seri sargıları E–F, yardımcı kutup sargıları G–H, endüvi sargıları ise A–B

harfleri ile gösterilmektedir [3]. Yüksek başlangıç momenti gereken çalışma alanlarında

tercih edilir. Momentinin yüksek oluşundan dolayı boşta çalıştırılmamasına dikkat

edilmelidir. Endüvi akımı uyartım akımına eşit olan makinalardır. Kalın ve az sarımlı

7

sargıya sahip oluşlarının sebebi bu her iki akımında eşit oluşudur. Uyarma ve endüvi

gerilimleri genel itibariyle birbirinden farklıdır.

2.1.1.1.2. Şönt Uyarmalı DA Motorları

İnce kesitli ve çok sarımlı iletkene sahip olan endüktörleri endüvi devresine paralel

bağlı olan doğru akım motorlarıdır. Şönt sargıları C–D, yardımcı kutup sargıları G–H ve

endüvi sargıları A–B harfleri ile gösterilmektedir [3]. Yol alma anında momentlerinin

yüksek olmayışından dolayı yüksek değerli yüklerde yol almaları zordur. Devir sayıları

sabit olarak kabul görece kadar az bir değişim gösterir.

2.1.1.1.3. Kompunt (Bileşik) Uyarmalı DA Motorları

Hem seri hem de paralel bağlı uyarma sargılarına sahip olan doğru akım makinalarıdır.

Seri sargıları E–F, şönt sargıları C–D, yardımcı kutup sargıları G–H, endüvi sargıları A–B

harfleri ile gösterilmektedir [3]. Uyarma sargılarının oluşturduğu manyetik alan ve sarım

oranlarına göre sabit yada değişken hızla çalışma gösterebilir. Boşta çalışmada devir

sayıları hala değişiklik göstermeyeceğinden tehlikeli değildir.

2.1.1.2. Dışarıdan (Serbest) Uyarmalı DA Motorları

Uyarma sargısı endüvi sargısından ayrı olan doğru akım motorlarıdır. Uyarma gerilimi

ile endüvi gerilimi farklı kaynaklardan beslendiğinden her ikisinin akımını farklı olarak

kontrol etmek daha kolaydır. Uyarma sargısının gerilimi arttıkça endüvi reaksiyonu artar.

Artan bu endüvi reaksiyonu motorun milinden alınan hızı, dolayısıyla momenti azaltacak

yöndedir. Genel itibariyle uyarma sargısına daha düşük seviyede gerilim verilir.

2.1.2. Doğru Akım Generatörleri

Milinden aldığı mekanik enerjiyi doğru akıma dönüştüren makinalardır. Üretilen

enerjinin polaritesini değiştirmek için makinanın dönüş yönünü yada uyarma sargısının

akımını yönü değiştirilmelidir. Generatörde çıkış geriliminin yük akımı ile değişimine dış

8

karakteristik, endüklenen gerilimin uyartım akımına karşı değişimine mıknatıslanma eğrisi

denir. Bu iki değişim doğru akım generatörünün yapısı incelenirken önemlidir. Alternatif

akım generatörlerine göre ürettikleri enerji depolanabilir olması nedeniyle üstündür.

2.1.2.1. Seri Uyarmalı DA Generatörleri

Uyartım sargısı endüvisine seri bağlanmıştır. Bu sebeple yük akımı uyartım akımına

eşittir. Uyartım devresinden yük akımı geçtiğinden dolayı bu sargılar kalın kesitlidir. Artık

mıknatısiyetten dolayı oluşan gerilimi göz ardı edersek, yüksüz olarak çalışmada yük akımı

sıfır olduğundan uyartım akımı da sıfır olacak ve bu sebeple oluşan gerilim değeri sıfır

olacaktır.

2.1.2.2. Şönt Uyarmalı DA Generatörleri

Uyartım sargısı endüvisine paralel bağlanmıştır. Uyartım akımı kontrolü için uyartım

sargısına seri bir direnç bağlanır. Endüvisindeki gerilim seviyesinin artabilmesi için

uyartım sargısı direncinin kritik dirençten küçük olması gerekmektedir. Bu generatör

çalıştırılırken anma yükünden fazla yüklenmede çıkış gerilimi düşer, düşen bu çıkış

gerilimi şönt bağlantı nedeniyle uyartım akımını düşürür uyartım akımındaki bu düşüm ise

tekrar çıkış gerilimini düşürür. Birbirini takip eden bu durumdan dolayı çıkış gerilimi sıfır

olabilir. Bu nedenle şönt uyarmalı doğru akım generatörlerinde anma yükünden fazla

yüklenmemeye özen gösterilmelidir.

2.1.2.3. Kompunt (Bileşik) Uyarmalı DA Generatörleri

Seri ve paralel uyarma sargılarını bulundurur. Şönt sargının seri sargıdan önce endüvi

devresine bağlı olduğu durumda kısa-şönt kompunt doğru akım generatörü, seri sargısı

şönt sargısından önce endüvi devresine bağlı olduğu durumda uzun-şönt kompunt doğru

akım generatörü olarak isimlendirilir. Bu makina türünde seri sargının oluşturduğu

manyetik alan şönt sargı ile aynı yönde ise eklemeli kompunt doğru akım generatörü, seri

sargının oluşturduğu manyetik alan şönt sargı ile ters yönde ise diferansiyel kompunt doğru

akım generatörü adı verilir.

9

Eklemeli kompunt generatörde generatörün yükü arttıkça yük akımı da artar artan bu

yük akımı seri sargılarda bir gerilim düşümü meydana getirir ve bu durum çıkış

geriliminde azalmaya sebep olur. Fakat artan yük akımı sayesinde seri sargı için uyartım

akımı da artacağından seri sargının oluşturduğu manyetik alan da artar bu durumda çıkış

geriliminin artmasını sağlar. Çıkışta elde edilen net gerilimin artıp artmayacağı ise uyartım

sargılarının sarım oranına bağlıdır. Eğer seri uyartım sargısı oranı az ise, generatörde boşta

çalışmadaki gerilim tam yükte çalışmadaki gerilimden daha yüksek olur. Bu durumda alt

kompunt generatör adını alır. Seri uyartın sargısı oranı bir miktar artırıldığında generatör

için boşta ve yükte çıkış gerilimleri yaklaşık olarak aynı olur. Bu durumda düz kompunt

generatör adını alır. Seri uyartım sargısı oranı daha fazla ise generatöre yüklenildikçe çıkış

gerilimi artacaktır. Bu durum ise aşırı kompuntgeneratör olarak isimlendirilir.

Diferansiyel kompunt generatörlerde ise yüklendikçe oluşan manyetik alanların

birbirine ters yönde oluşundan ve artan yük akımından dolayı sargılarda meydana gelecek

gerilim düşümünden dolayı elde edilen gerilim seviyesi generatör boşta çalışmada elde

edilen gerilim seviyesinden daha düşük olacaktır.

2.1.2.4. Serbest Uyarmalı DA Generatörleri

Bu makinalarda uyartım sargısı endüvi sargısından bağımsızdır. Uyartım sargısı ayarlı

bir doğru akım kaynağından beslenir. Oluşan gerilim değeri endüvi sargısı ve endüvi

reaksiyonu nedeniyle azalır. Generatöre olan yüklenme arttıkça endüvi reaksiyonunun

değeri artıp oluşturulan gerilimin değeri azalır.

2.2.Alternatif Akım Makinaları

Alternatif akım makinaları döner manyetik alana dayalı olarak çalışmaktadır. Bu fikri

ilk defa bir Fransız olan François Arago tarafından geliştirilmiş ve Walter Baily tarafından

uygulamaya koyulup ilk alternatif akım motoru olarak kabul edilmiştir. Bu fikire dayalı

olarak İtalyan Galileo Ferraris 1888 yılında Turin Royal Academy of Sciences de bir

çalışmasını yayınlamıştır. Ayrıca Sırp asıllı Nikola Tesla aynı tarih içerisinde US 381968

Patenti altında bu konuda bir çalışmasını yayınlamıştır [2].

10

Alternatif akım makinaları stator ve rotor hızlarının eş zamanlı çalışıp çalışmamasına

göre senkron makinalar ve asenkron makinalar olarak farklı gruplara ayrılır.

2.2.1.Asenkron Makinalar

Asenkron makinalar ilk olarak 1888 yılında kullanılmaya başlanmıştır [2]. Dönen

manyetik alanın içerisinde bulunan bir iletkenden akan akımın, iletkenin bu manyetik alan

tarafından itilmesine sebep oluşmasına dayalı olarak çalışır. İlk olarak kullanılmaya

başlanan bu makinalar üretebildikleri güce göre büyük olmalarına rağmen zaman içerisinde

aynı güçler için gerekli olan makinalar giderek küçülmüş, basit yapısından dolayı sıkça

kullanılır hale gelerek günümüzde evlerimize kadar gelmiştir. Maliyetinin düşük, çalışma

şartlarının esnek, üretildiği güç aralığının geniş, bakım ihtiyacının az oluşundan ve

çalışırken ark oluşturmayışından dolayı çok tercih edilen bir makina halini almışlardır.

Endüstride toz emme makinası, planya makinası, kırma makinası, şerit testere, yürüyen

bant, su pompaları, kompresör, testere, dalgıç pompa, rüzgâr enerjisinden elektrik üretimi,

çamaşır makinası, buzdolabı gibi geniş bir kullanım alanı vardır.

Asenkron makinalarda kayma makinanın motor, generatör, fren çalışma şekilleri

hakkında önemli bilgiler verir. Bu kayma bulunurken takometre ile rotor hızı ölçülerek

hesaplamalar sonucunda bulunabileceği gibi stroboskopik disk ve neon lamba yardımıyla

veya rotoru sargılı olan tiplerinde milivoltmetre ile de ölçülebilir. Takometre ile yapılan

ölçümde S; kayma değeri, ns; döner alan hızı, nr; rotor hızı, f; şebeke gerilimini frekansı,

p; asenkron makinanın çift kutup sayısı olmak üzere Denklem (2.1) ve Denklem(2.2)

yardımıyla döner alan hızı ve kayma kolayca hesaplanabilir.

ns 60f / p (2.1)

S ns / nr (2.2)

Stroboskopik disk ve neon yardımı ile ölçümde kullanılan disk motorun çift kutup sayısı

kadar siyah ve beyaz çizgiler bulundurur. Bu disk motorun miline monte edilerek mille

aynı hızda olması sağlanır. Belirli bir saniyede (t) görünen çizgi sayısı (m) ve neon lamba

frekansı (fn) olmak üzere kayma Denklem (2.3) yardımı ile de hesaplanabilir.

11

S m / (2tfn) (2.3)

Milivoltmetre ile ölçüm ise rotoru sargılı asenkron makina tiplerine uygulanabilir olup

bilezikli motor tiplerinde iki bilezik arasına bağlanan bir doğru akım milivoltmetresi ile

hesaplanır. Burada endüklenen gerilimin yön değiştirişine göre doğru akım

milivoltmetresinin yön değiştirmesi ve şebeke frekansı (f) hesaba katılır. t saniyede

milivoltmetrenin yapmış olduğu salınım sayısı m olmak üzere Denklem (2.4) ten kayma

bulunabilir.

S m / (2tf) (2.4)

2.2.1.1. Asenkron Motorlar

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren, asenkron makinaların en geniş

kapsamlı kullanım şeklidir. Bir ve üç fazlı uygulamalarda kolayca kullanılabilen bu

makinalar genel olarak makina miline bağlı bir rotor, makina gövdesine bağlı bir stator,

rotora bağlı bir fan, mil için yataklar ve elektriksel bağlantı için klemens kutusundan

oluşmaktadır. Bir fazlı asenkron makinalar genel olarak küçük güçlü uygulamalarda ev ve

işyeri gibi meskenlerde, üç fazlı asenkron makinalar ise daha büyük güç gerektiren sanayi

uygulamalarında geniş çaplı kullanılır.

Motor miline uygulanan yüke karşı hızının değişken olmayışı sabit devirli motor olarak

kabulünü sağlamıştır. Çalışması için ikinci bir kaynağa (doğru akım) ihtiyaç duymadığı

için tek uyartımlı motorlar sınıfına girerler. Frekans dönüştürücüler yardımıyla devir

sayıları makinanın karakteristiğine bağlı olarak değiştirilebilinmektedir. Asenkron motorlar

yapılarına göre sincap kafesli (rotoru kısa devre çubuklu) ve bilezikli (rotoru sargılı) olmak

üzere iki kısma ayrılır. Sincap kafesli olan kısmında rotorun üzerinde bulunan bakır yada

alüminyum çubuklar her iki uçtan da elektriksel olarak kısa devre edilmiş bir şekilde

bulunur. Bilezikli olan kısmında ise rotor sargılarına sarılmış olan sargılar ve elektriksel

bağlantıyı sağlamak için kömür fırçalar bulunmaktadır.

Asenkron makinalarda seçim yapılırken motorunun devir sayısı, işletme gerilim ve

gücü, bağlantı şekli, frekansı, inşa tipi, işletme tipi, koruma tipi, çalıştırılacağı ortamın

sıcaklık ve rakımı eksenel yükünün büyüklüğü, tek yada çift çakışlı mile sahip olup

olmadığı gibi özellikleri göz önünde bulundurulmalıdır. Bu değerlerin bir kısmı tam yük

12

altında çalışan makinalar için elde edilip etiket değeri olarak makinanın üzerinde

bulunmaktadır.

Üç fazlı asenkron motorlarda sincap kafesli ve bilezikli oluşlarına göre motora

yapılacak olan bağlantılar değişik olacağından dolayı kullanılan makinanın etiket değerleri

oldukça önemlidir. Bu bağlantı şekillerinde dikkat edilmemesi halinde makinaya, bağlantı

yapıldığı güç kaynağına ve birlikte kullanıldığı diğer cihazlara zarar verebilir. Ayrıca

asenkron makinalar kalkış anında aşırı akım çekebilirler. Bu aşırı akım çelimini önlemek

için doğrudan yol verme, düşük gerilimle yol verme, rotoru sargılı asenkron motorlarda

rotor sargılarına seri direnç bağlanması ile yol verme, yumuşak yol verme ve inverter

(evirici) ile yol verme gibi yöntemler kullanılır [4].

Bazı uygulamalarda bu motorların ani olarak durdurulması (frenleme) gerekir. Bu

durdurulma dinamik frenleme; motorun enerjisini kesip stator sargılarına doğru akım

uygulanarak, mekanik frenleme; motorun enerjisini kesip milini mekanik olarak durmaya

zorlama şeklinde yada elektriksel frenleme; motorun statoruna ters yönde bir alternatif

gerilim uygulanarak olabilir [4]. Bu durdurma çeşitlerinde motorun aşırı ısınmamasına

dikkat edilmelidir.

Bilezikli asenkron motorlar ile sincap kafesli asenkron motorlar asenkron motorlarda en

çok tercih edilen tiplerdir. Bilezikli tipte üç fazlı sargılar rotor oluklarına konulmuştur ve

bu sargılar rotor sargısı olarak adlandırılıp yıldız bir şekilde bağlanmıştır. Yıldız bağlantı

noktası makina içerisindedir. Rotorla birlikte dönen ve milden elektriksel olarak yalıtılmış

olan bilezik bulundurmaktadır. Bilezikle temas halinde fırçalar bulunmaktadır. Bu fırçalar

sayesinde motora dışarıdan gerilim verilebilir, gerilim değiştirilebilir ve dışarıdan direnç

bağlanabilir. Bu direnç sayesinde giriş akımı artırılabilir. Rotor sargıları çok yer

kaplayacağından bilezikli motorlarda sincap kafesli motora oranla birim hacim için daha az

enerji elde edilir.

Sincap kafesli asenkron motorda ise rotorda uçları kısa devre edilmiş iletken çubuklar

bulunmaktadır. Şekil olarak sincap kafesine benzediğinden bu ismi almıştır. Rotorunun

sincap kafesli oluşundan dolayı kalkış anı için moment ve devir sayısı ayarı yapabilmek

zorlaşmaktadır. Bu açıdan bilezikli asenkron motorlar daha avantajlıdır. Bu

kısıtlamasından dolayı sabit kalkış momenti ve değişmeyen devir sayısının olduğu yende

tercih edilir. Kolay imalatından dolayı bilezikli asenkron motordan daha ucuzdur.

13

2.2.1.1.1. Asenkron Motorların Hız Kontrol Yöntemleri

Makinalar içim milinden ürettikleri hızın kontrolü yaptıkları iş açısından önemlidir. Ait

oldukları sistemde ürettikleri hıza göre istenilen yada istenilmeyen birçok değişiklik

yapabilirler. Üretilen momenti de yüksek ölçüde etkileyen bu hız belirli seviyelere

ayarlanabilmeli ve istenilen aralıklarda tutulabilmelidir. Bir asenkron motorun hız değişim

aralığı senkron hızı ile devrilme hızı arasında sınırlıdır. Aşağıdaki açıklanan yöntemlerde

hız değişimi bu aralıkta incelenecektir.

2.2.1.1.1.1. Stator Frekansının Değişimi ile Asenkron Motor Hız Kontrol Yöntemi

Stator döner alanının hızı Denklem (2.1) de verildiği gibi doğrudan giriş frekansının

değişimine bağlıdır. Stator sargılarına uygulanan gerilimin frekansı değiştirilerek hız

kontrolü kolayca yapılabilir. Frekans değişimi motora ait moment karakteristiğini

değiştirecektir. Ayrıca eşdeğer devre empedansı frekansın azalmasıyla azalacaktır. Bu

durumdan dolayı sabit gerilim altında çekilen akım artacaktır. Artan bu akım asenkron

makinayı doyuma götürür. Bu doyum mıknatıslanma akımını artırarak demir üzerinde

bulunan alan yoğunluğunu ve harmonikleri artırır. Bu durum hem motor hem de şebeke

için istenmeyen bir durumdur.

2.2.1.1.1.2. Stator Kutup Sayısını Değiştirme ile Asenkron Motor Hız Kontrolü

Denklem (2.1) de görüleceği gibi hız kutup sayısına da bağlıdır. Kutup sayısı azaldıkça

ilgili denklem gereği hız artacaktır. Kutup sayısı tam sayı olacağından hız kademeli olarak

değişecektir. Bu yöntemde kutup sayısı değiştirildiğinden fazla ekonomik değildir. Ayrıca

kutup sayısını değiştirmek diğer yöntemlerden daha zordur. Bu durumlardan dolayı pek

tercih edilmez.

2.2.1.1.1.3. Stator Geriliminin Değişimi ile Asenkron Motor Hız Kontrolü

Sabit frekanslı, değiştirilebilen bir gerilim kaynağı ile stator gerilimi değiştirilirse hızda

değiştirilmiş olacaktır. Bu değişim stator gerilimi ile doğru orantılı olarak gerçekleştirilir.

14

Denklem (2.5) ten de görüleceği gibi gelirimin değişmesi ile momentte değişmektedir. Bu

birçok uygulamada istemeyen sonuçlara sebep olabilir.

Te=

[(Vs

2) / [( Rs+

)2

+ ( Xts+Xts )]]

(2.5)

2.2.1.1.1.4. Rotor Direncinin Değişimi ile Asenkron Motor Hız Kontrolü

Rotor direncinin kontrolü ile rotor akımı düzgün bir şekilde kontrol edilir. Değişen bu

akım hız kontrolünü sağlar. Bu yöntem direnç değişimi gerektireceğinden en sık bilezikli

asenkron motor tiplerinde görülmektedir. Ayrıca yüksüz çalışma durumunda motor hızı

nominal hıza çok yakın olduğundan bu yöntem boşta çalışan motorlarda tercih

edilmemektedir.

2.2.1.1.1.5. Gerilim - Frekans Oranı ile Asenkron Motor Hız Kontrolü ( Skalar

kontrol )

Denklem (2.5) den görüleceği gibi asenkron motorun momenti gerilim ve ws hızına

bağlıdır. Bu bağlantıda gerilim yada frekans değiştirildiğinde momentin değişeceği de

görülmektedir. Bu yöntemde yapılan hız değişiminde moment sabit tutulmak

istenildiğinden gerilim ve frekans aynı anda değiştirilir. Denklem gereği moment gerilimin

karesi ve frekansın kendisi ile orantılıdır. Bundan dolayı bu yöntemde hız değişiminde

gerilim frekans oranı değişecektir.

2.2.1.2. Asenkron Generatörler

Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren, düşük fiyatlı, doğru akım generatörü ve

senkron generatöre göre şebekeye bağlamasının kolay oluşu, dönen kontaklarının

olmayışından dolayı çalışmaya başlamasının kolay oluşu, şebekeye bağlandığında salınım

oluşturmayışı ve farklı hızlarda çalışabilmesi tercih edilme sebeplerindendir. Rüzgârdan

enerji üretiminde sıklıkla kullanılan bir makinadır.

Çalışması için reaktif bir güce ihtiyaç duyar. İhtiyaç duyduğu reaktif en büyük

dezavantajıdır. Bu gücü ya bağlı olduğu şebekeden çeker yada kondansatörler yardımıyla

15

karşılar. Şebekeden reaktif güç çekmeleri gerilim seviyelerinde azalmaya yol açar.

Asenkron generatörlerde enerji üretimi için rotor hızı senkron hızdan büyük olmalıdır.

Sincap kafesli asenkron generatör ve rotoru sargılı asenkron generatör olmak üzere iki

başlıkta incelenebilir [5]. Sincap kafesli asenkron generatör rüzgâr hızlarının sabit olduğu

yerde tercih edilir. Fırçasız yapıda oluşları bakımı azalttığından dolayı rotoru sargılı

asenkron generatöre karşı büyük bir avantajdır. Rotoru sargılı asenkron generatörlerden

daha sağlam yapıdadırlar. Sıcaklık ve frekansla değişen generatör parametrelerinin

kontrolü zorlaştırması ve rüzgâr enerjisinden enerji üretiminde mildeki salınımları doğrusal

olarak şebekeye vermeleri dezavantajlarındandır. Rotoru sargılı asenkron generatörlerde

fırçalı yapı sayesinde yol almada ve hız kontrolünde büyük bir avantaj sağlanmaktadır.

2.2.2. Senkron Makinalar

Rotoru ve statoru eş zamanlı dönen elektrik makinalarıdır. Eş zamanlılık kavramı

elektrik makinalarında ilk defa bir Fizikçi olan Steinmetz tarafından kullanılmıştır.

Senkron generatörler ilk olarak 1885 te Nollet ve Van Malderen tarafından generatör

olarak imal edilmişlerdir. Genel olarak stator, rotor, fırça ve bilezik, gövde, fan ve bağlantı

için klemens kutusunu bulunduran yapıya sahiplerdir. Endüvisi açısından duran endüvili,

dönen endüvili gibi başlıklar altında incelenebileceği gibi rotoru açısından da çıkık kutuplu

yada yuvarlak kutuplu oluşuna göre de farklı başlıklar altında incelenir.

Sabit bir hızla dönüşleri, kompanzasyon için kaynağa ileri yada geri reaktif güç

verebilmeleri, generatör ve motor olarak kullanılabilmeleri tercih edilme sebeplerindendir.

Küçük güçlerde sabit mıknatıslılar ile uyarma işlemi gerçekleştirilebilmesine rağmen

uyarmada büyük güçler için doğru akıma ihtiyaç duyarlar. Statör sargıları ve rotor sargıları

için uyarma gerektiğinden çift uyartımlı makinalar da denir. Fırça ve bilezik kısımları ark

oluşturmaları senkron makinaların bir eksiğidir.

2.2.2.1. Senkron Generatörler (Alternatörler)

Senkron makinaların elektrik üretmek için kullanılma şekilleridir. Elektrik üretiminde

sabit hızda çalıştıklarından dolayı sıklıkla kullanırlar. Alternatör olarakta isimlendirilir.

Uyarmaları için serbest uyartım, özel uyartım yada kendi kendine uyartım metotları

16

kullanılabilir. Uyartım mekanizması olmaksızın kompuntlama bağlaması ve tristörlü

regülatörler yardımı ilede çalıştırılabilen tipleri vardır.

Yapısal olarak kutup sargılarını taşıyan bir rotor, alternatif akım sargılarını taşıyan bir

stator, alternatif akımı dış devreye vermeye yarayan bilezik ve fırça takımı, gövde ve

klemens kutusu gibi yapılardan oluşmaktadır. Rotor bakımından çıkık kutuplu rotorlu

olanlar genellikle su türbinleri ve küçük güçlü motorlar için kullanılırken, yuvarlak kutuplu

rotorlu olanlar daha çok yüksek devirli türbinlerde kullanılmakta küçük çap ve uzun

boylarından dolayı turbo alternatörler ismini de alırlar.

2.2.2.2. Senkron Motorlar

Senkron makinaların moment üretmek için kullanılan durumlarıdır. Kutup sargılarının

bulunduğu bir stator, üzerinde sargılar bulunduran bir rotor, alternatif akım vermek için

bilezik ve fırça takımı ve gövdeden oluşurlar. Kullanım alanları olarak kâğıt endüstrisi,

elektrik saatleri, kayıt cihazları, kırma makinaları, değişen momente göre hızın

değişmesinin istenmediği yerlerde, doğru akım generatörlerinin döndürülmesi, kompresör,

vantilatör ve aspiratör yaygındır.

En önemli özellikleri mile gelen yükün artışına rağmen sabit devirde hareketine devam

etmeleridir. Boşta ve yükte devir sayısı aynı olan bu makinanın motor olarak çalışabilmesi

için rotor hızı döner alanın hızına ulaştırılmalıdır. Çeşitli kontrollerle hız ve konumda çok

iyi kontrol yapılabilir. Reaktif güç kompanzasyonu olarak kullanılabilirler. Bu işlem için

alternatör olarak çalıştırarak yol verme, asenkron gibi çalıştırarak yol verme, yardımcı

motor kullanarak yol verme gibi metotlarla yapılabilir.

2.3. Kontaktör

Büyük güçlü elektrik devrelerinde açma kapama yapmaya yarayan büyük güçlü

elektromanyetik anahtarlardır. Girişine bağlı rölelerle ses, ısı, hareket, zaman gibi

değişimlerle devrede açma kapama yapılmasında, elektrik makinaları, kompanzasyon gibi

uygulamalarda kullanılırlar.

Yapısında Şekil 2.1. de görüleceği gibi bobin, nüve, kontaklar ve palet bulunmaktadır.

Nüve alternatif akımda ince birçok silisli sacın bir araya getirilip birleştirilmesiyle, doğru

17

akımda ise yekpare yumuşak demirden oluşmuştur. Mıknatısiyet kazanarak kontakları

çeker veya iter. Bobininin görevi uçlarına akım verildiğinde nüveye mıknatıslık

kazandırmaktır. Kontaklar ana ve yardımcı kontaklar olmak üzere iki kısımda incelenebilir.

Ana kontaklar güç devresi, yardımcı kontaklar ise kumanda devresi içindir. Kontaklar

normalde kapalı veya normalde açık şekilde bulunurlar.

Bobin uçlarına bir gerilim verildiğinde nüvede oluşan mıknatısiyet sayesinde palet

nüveye doğru çekilir. Bu sayede palet üzerindeki kontaklar sabit kontaklara temas eder

veya teması kesilir. Kontaktör seçim yapılırken güç ve akım değerine dikkat edilir.

Şekil 2.1. Kontaktörün yapısı

2.4. Röleler

Genellikle yüksek değerlikli güçlerin kontrol edildiği sistemlerde kumanda elemanı

olarak çalışmaktadır. Çalışması için küçük değerlikli bir akım gerekir. İçerisinde bulunan

nüve üzerindeki bobinden akım geçirildiğinde mıknatısiyet kazanan nüve kontakların

konumunu değiştirir. Bu konum değiştirmeye göre de kontrol ettiği devrede açma kapama

yapar. Kontakların temas yüzeyleri oksitlenmenin oluşturacağı arızalara karşı tunsten veya

platinin üzerine gümüş kaplanmasıyla oluşan bir yapı ile kaplanır. Oluşan oksitlenme

belirli bir zamana kadar ince zımpara ile zımparalanarak giderilebilir.

18

Koruma devrelerinde aşırı akıma karşı koruma, aşırı ve düşük gerilime karşı koruma,

faz koruma gibi tipleri olduğu gibi çok amaçlı kullanım için zaman röleleri veya başka

algılara göre kumanda yapan röleler vardır. Akım koruması için sigorta şebekeyi korurken

aşırı akıma karşı olan koruma rölesi başlı olduğu sistemi veya sistemdeki motor gibi

elemanları koruma görevi yapar. Aşırı akım röleleri termik aşırı akım rölesi ve manyetik

aşırı akım rölesi başlıkları altında incelenebilir. Faz koruma rölesinde üç fazlı sistemlerde

fazlardan birisinde meydana gelen bir arızadan dolayı diğer iki fazdan çekilecek yüksek

akıma karşı koruma yapılmaktadır. Çekilecek yüksek akıma karşı şebekeyi ve motoru

koruma amaçlı kullanılır. Faz koruma röleleri faz koruma ve faz sırası koruma başlıkları

altında incelenebilir. Aşırı ve düşük gerilime karşı koruma röleleri ise belirli gerilim

seviyelerinin değişimine karşı kontrol işlemi yapar. Termistör rölesi olarak sıcaklığa karşı

koruma yapan röle tipleri de vardır.

Zaman röleleri ise belirli zaman içerisinde veya belirli zaman sonunda devrenin

çalışmasını sağlayan rölelerdir. Normalde açık ve normalde kapalı kontaklara sahip olan bu

rölelerde kontak sayısı uygulama alanına ve üreticisine göre değişiklik göstermektedir.

Pistonlu, motorlu ve elektronik zaman rölesi tipleri vardır. Pistonlu zaman rölesinde

kontaklar pistona bağlı olduğundan bobinlere enerji verildikten sonra pistonun hareket

süresi bitince kontaklar konum değiştirir. Zaman ayarlaması pistonun hareket süresi

kadardır. Motorlu zaman rölesinde zaman ayarlaması senkron bir motor ve dişli takımı ile

yapılır. Elektronik zaman rölesinde ise direnç ve kapasitelerle oluşturulmuş zamanlana

devreleri zaman ayarı yapmaktadır.

Çalışma şekillerine göre düz zaman rölesi, ters zaman rölesi, impuls zaman rölesi,

yıldız üçgen zaman rölesi ve flâşör zaman rölesi başlıkları altında incelenebilir.

Düz zaman rölelerinde girişine enerji verildikten sonra belirlenen süre sonunda

kontakları konum değiştirir. Rölenin enerjisi kesildiğinde kontaklar başlangıç konumuna

döner. Ters zaman rölelerinde rölenin enerjilenmesi ile başlangıçta açık olan kontakları

kapalı, başlangıçta kapalı olan kontakları ise açık konuma geçer. Röle bobininin enerjisi

kesildikten sonra belirlenen süre sonunda kontaklar başlangıç konumuna geri döner.

İmpuls zaman rölelerinde bobininin enerjilenmesi ile başlangıçta açık olan röleler kapalı,

başlangıçta kapalı olan röleler ise açık konuma geçer. Belirlenen süre sonunda röleler

başlangıç konumuna döner. Yıldız üçgen zaman rölesi önce yıldız sonra üçgen bağlantı

yaparak motorlara yolverme işleminde kullanılan rölelerdir. Belirlenen süre bitince yıldız

kontakları açık, üçgen kontakları kapalı duruma geçer. İki kontağın aynı anda çalışmasını

19

önleyerek kendi içerisinde bir çeşit elektriksel kilitleme görevi yapmış olur. Flâşör zaman

rölesinde ise başlangıçta röle ile aynı anda konum değiştiren kontaklar belirlenen süre

sonunda başlangıç konumuna döner. Ayarlanan süreye göre bu konum değişim işini ardı

ardına yapar.

20

3. MALİYET ve MALZEME ANALİZİ

3.1. Maliyet Analizi

Malzemelerimizi belirlerken yararlanmış olduğumuz firmalar; Abana Motor Sanayi,

Konak Ticaret, TEKO Elektronik, Tematrafo, TestOne HPS, Yıldırım Elektronik, Çokesen

Makina, Karadeniz Elektro Market Elektrik ve Elektronik Taah. Tic. Ltd. Şti., Çağdaş

Elektronik, Tiryaki Ticarettir.

Bunlardan Abana Motor Sanayinde sadece 3 fazlı asenkron makinalar bulunduğu ve

eğitim için uygun olmadığından, Konak Ticarette sadece 3 fazlı asenkron makinalar

bulunduğu ve tek makina için motor ve generatör çalışmaya uygun olmadığından, TestOne

adlı firmanın sadece bağlantı elemanları, güç kaynağı, birkaç ölçüm aleti ve bazı

yazılımları için içerisinde hiçbir motorun bulunmadığı donanım paketinin 12.590 Euro ve

diğer motorları için 990 Euro ile 2.800 Euro arasında verdiği fiyatın proje bütçesinin

üzerinde olduğundan (EK 2), TEKO Elektronik firması malzemeleri hakkında istenilen

özelliklere ait bir bilgi vermediğinden ve hazır paket olarak 25650 TL teklif vererek proje

bütçesinin çok üzerinde olduğundan (EK 3), Tematrafo vermiş olduğu teklif proje

bütçesinin çok üzerinde olduğundan (3 faz asenkron makina 400 TL / adet + KDV,

kompunt doğru akım makinası 1850 TL / adet +KDV, senkron makina 1650 TL / adet +

KDV), Yıldırım Elektronik bulundurdukları makinalar 1 KW gücünün üzerinde

olduğundan, motor ve generatör çalışmaya uygun olmadıklarından ve proje bütçesinin

üzerinde olduklarından (asenkron motor 482 TL / adet, seri uyarmalı doğru akım motoru

1800 TL / adet, şönt uyarmalı doğru akım motoru 1800 TL / adet, kompunt doğru akım

motoru 1800 TL / adet, senkron motor 2100 TL /adet) (EK 4), Çokesen Makina ağır ve

büyük boyutta makinalara sahip olup bu makinaların modülerliğe uygun olmadığından,

Çağdaş Elektronik ilgili göstergelerinde TSE belgesi sahip olmadığından, Tiryaki Ticaret

teknik özellikleri sağlayan makinalara sahip olmadığından, ayrıca Tut Elimden projesi

kapsamında desteklenen projemize vaat edilenödenek verilmediğinden dolayı bu

firmalardan malzeme alımı gerçekleştirilememiştir.

Göstergeler Karadeniz Elektro Market Elektrik ve Elektronik Taah. Tic. Ltd. Şti den

tüm teknik özellikleri sağladığından ve fiyat aralığı proje bütçesi içerisinde olduğundan

dolayı alınmıştır. Ayrıca bağlantı kızağı, doğrultucular ve yardımcı kontaktörlerin alımı

21

FLY Reklam sponsorluğu ile gerçekleştirilmiştir. Alınamayan makinalar için

bölümümüzde bulunan büyük boyutlu makinalar sargı uçları rahatça kullanılacak

pozisyona getirilmek suretiyle sonra projeye gerekli destek sağlandığında modüler olarak

değiştirilebilir şekilde sağlanmıştır.

3.2. Malzeme Analizi

Bu kısımda deney seti oluşturulurken kullanılan malzemeler ve onların fiyatı belirtilerek

Çizelge 3.1’e kaydedilmiştir.

Çizelge 3.1. Malzeme Listesi

Malzeme adı Adet Birim fiyat(TL) Toplam fiyat(TL)

1 Doğru akım makinası 1 0 0

2 Asenkron makine 1 0 0

3 Senkron makine 1 0 0

4 Kontaktör 3 0 0

5 Zaman rölesi 1 0 0

6 Buton 1 0 0

7 Bağlantı kabloları 45 0 0

8 Bağlantı soketleri 130 0 0

9 Varyak 3 0 0

10 Hızlı yapıştırıcı 2 12 24

11 Siyah boya 3 3 9

12 Yardımcı kontaktör 3 10 30

13 Ölçü aleti 8 60 480

14 Kaplin 1 30 30

15 Kontraplak 1 (24 m2) 40 40

Toplam 613

22

4. SİMÜLASYONLAR

Mekanik bir sistemde çalışmaya başlamadan önce bu sisteme ait teorik bilgilerin tam

olması gerekmektedir. Teorik bilgilerin ölçülebilmesi ve çalışma esnasında elde edilecek

sonuçların önceden görülebilmesi için o sisteme ait simülasyonlar oldukça önemlidir. Bu

simülasyonların elde edilebilmesi için sistemin giriş çıkış etki ve tepkilerini temsil eden

denklemden yararlanılır. Bu denklemlerle matematiksel modellemeler oluşturularak gerekli

simülasyonlar yapılır. Simülasyonlar sayesinde sistemin davranışını öngörmek mümkün

olacaktır. Ayrıca elektrik makinalarının parametrelerinin bilinmesi sayesinde sistem

parametreleri istenilen değerlere yaklaştırılarak veri artışı sağlanır.

Yapılmış olan modüler elektrik makinaları deney setinde simülasyonlar sayesinde

öğrencilerin teorik bilgilerinin ölçülmesi varsa hatalarının nerede olduğunun bulunması,

gerçekleştirilecek deneylerin sanal ortamda incelenmesi ve sonradan karşılaşılacak

sorunların önüne geçilmesi amaçlanmıştır. Simülasyonlar MATLAB ortamında

gerçekleştirilmiştir. Bu programı seçmiş olmamızın en önemli nedeni; bu programın

eğitiminin tüm öğrencilere bölümümüzde veriliyor olmasıdır. Yaptığımız bu seçim

sayesinde öğrencinin deneyde bilmediği bir programla karşılaşmaması sağlanacaktır.

Ayrıca matlab programı sayesinde deneylerin simülasyonlarını farklı ortamlarda

gerçekleştirmek isteyen öğrenciler için gerçekleme olanağı sağlanmış olacaktır.

Bölümümüzün bilgisayar laboratuarında matlab programı yüklü olduğundan yine

öğrencilere kolaylık sağlanmış olacaktır.

4.1. Doğru Akım Makinası Simulasyonu

Simulasyon yapılmadan önce incelenecek sistemin matematiksel modellemesi

yapılmıştır. Bu matematiksel modelleme için Şekil 4.1. deki doğru akım motorunun

eşdeğer devresi kullanılarak Denklem (4.1)elde edilmiştir. Elde edilmiş olan bu denklemde

sürekli durum analizi yapmak üzere endüktans ihmal edilmiştir. Bundan dolayı La ifadesi

sıfır alınmıştır. Bu sayede Denklem (4.2) elde edilmiştir. Kb zıt EMK sabiti olmak üzere

zıt EMK Denklem (4.3) te verilmiştir.

23

Şekil 4.1. Doğru akım makinası elektriksel eşdeğer devresi

Ea(t) = İa(t) +La(dİa(t)/dt) +Eb(t) (4.1)

Ea(t) = İa(t) +Eb(t) (4.1)

Eb(t)=Kbw(t) (4.3)

Elektriksel taraf ve mekanik tarafa ait moment denklemleri yazılarak gerilimler ile hız

değerleri ilişkilendirilir. Elektriksel taraf ve mekanik tarafa ait denklemler Denklem (4.4)

ve Denklem (4.5) te verilmiştir.

Tm(t)= Kmİa(t) (4.4)

Tm(t)=J(dw(t)/dt)+Bw(t)+Tl(t) (4.5)

Şekil 4.2. de bu matematiksel modelleme sayesinde oluşturulan simülasyon diyagramı

verilmiştir. Burada Gösterge-1 ile giriş gerilimi gözlenmiştir. Giriş gerilimine karşılık

Gösterge-3 ten akım değeri, Gösterge-4 ten mil momenti gözlemlenmiştir. Tl yük momenti

olarak eklenmiş Gösterge-5 yardımı ile mil hızı Gösterge-2 yardımı ile de zıt EMK

gözlemlenmiştir.

24

Şekil 4.2. Doğru akım makinası simülasyon diyagramı [6].

25

4.2. Asenkron Makina Simulasyonu

Şekil 4.3’ten de anlaşılacağı gibi ampermetreler senkron makinanın çektiği akımı,

Gösterge, Gösterge-1 ve Gösterge-2 bu akımların etkin değerlerini göstermektedir.

Gösterge-2 ile giriş geriliminin bir faz için etkin değeri, Gösterge-4 ile asenkron motorun

çekmiş olduğu aktif güç ve reaktif güç, Gösterge-5 ile de asenkron motorun milinin hız

takip edilmektedir.

Şekil 4.3. Asenkron makina simülasyon diyagramı[7]

26

4.3. Senkron Makina Simülasyonu

Şekil 4.4’ te Gösterge ile senkron makina hızı, Gösterge-1 ile senkron makinanın çıkış

gerilimi ve Gösterge-2 ile de asenkron makinanın hızı gözlenmiştir. Matematiksel

modelleme oluşturmak yerine MATLAB programı bünyesinde bulunan senkron ve

asenkron yapıları kullanılmıştır.

Şekil 4.4. Senkron makina simülasyon diyagramı

27

5.DENEYSEL ÇALIŞMALAR ve SONUÇLAR

Deneysel çalışmalarda deney seti ile asenkron, senkron ve doğru akım makinalarının

bazı deneyleri yapılmıştır. Bu kısımdan alınan sonuçlar ile teorik bilgiler karşılaştırılarak

deney setinin performansı sonuçlar bölümünde incelenecektir. Deneyde kullanılan

makinaların plaka değerleri EK 5’te belirtilmiştir.

5.1. Asenkron Makina Deneyleri

5.1.1. Asenkron Motor Deneyleri

5.1.1.1. Asenkron Motorlara Varyak ile Yolverme ve Boşta Çalışma Deneyi

Asenkron motorlarda kalkış anında aşırı akım çekmelerinden dolayı yolverme işleminin

gerçekleştirilmesi gerektiği yukarıda belirtilmiştir. Varyak ile yolverme yönteminde Şekil

5.1. deki devre şeması kullanılmıştır. Bu deneyde enerji girişleri (R,S,T,N), voltmetre (V),

asenkron motor, varyak ve bağlantı kabloları kullanılmıştır. Şekil 5.1’den de görüleceği

gibi asenkron motorun giriş gerilimi varyak yardımı ile sınırlandırılmış, başlangıçta aşırı

akımlar çekmesi önlenmiş, motorun çekmiş olduğu akım değeri, gerilim değerleri, hızı ve

gücü gözlenerek kaydedilmiştir. Alınan değerler Çizelge 5.1’e kaydedilmiştir.

Şekil 5.1. Asenkron motorlara varyak ile yolverme ve boşta çalışma deneyi devre şeması

28

Çizelge 5.1. Asenkron motorlara varyak ile yolverme ve boşta çalışma deneyi için

belirli giriş gerilim seviyelerine karşılık ölçülen akım, hız ve güç değerleri

Giriş (V) 50 100 150 200 250 300 350 380

Hız (dev/dk) 96 1463 1485 1493 1494 1497 1498 1501

Akım (A) 7,25 2,50 2,50 2,80 3,30 4,05 4,85 5,60

Bu bilgilerle motorda kayma, stator demir kaybı, sürtünme ve vantilasyon kayıplarının

toplamı, sargılardaki bakır kayıpları, boşta çalışma vektör diyagramı, rotor sargısından

geçen faz akımı, rotor empedansı bilgileri kolayca bulunabilir [8]. Boşta çalışmada rotor

hızı stator hızına çok yakın olacağından kayma değeri çok küçük olur. Kayma takometre

ile rotor hızı ölçülerek yapılabileceği gibi stroboskopik disk ve neon lamba yardımıyla

yada sargılı rotorlu tiplerde mili voltmetre ile de ölçülebilir. Takometre ile ölçülen hızdan

yararlanarak elde edilen kayma değeri stator ve rotor hızları birbirine çok yakın

olacağından diğer yöntemlerden daha sağlıksız sonuçlar vermektedir.

Boşta çalışmadaki bakır kaybı, sürtünme ve vantilasyon kaybı ve stator demir kaybı

değerlerin bulunması için boşta çalışma gücü Po, boşta çalışma akımı Io ve stator faz

direnci (Rs) ölçüldükten sonra Denklem (5.1) den boşta çalışma bakır kayıpları bulunur.

Pcu = Io Rs (5.1)

Burada ölçülen stator faz direnci motorun çalışmadığı andaki ölçülen direnci

olduğundan motor çalışırken 75°C de olacağı kabul edilip bu direnç Rt, α iletken direnç

sıcaklık katsayısı ( bakır için α = 0.00393), R20 oda sıcaklığındaki faz direnci, t sıcaklığın

istenilen değeri olup Denklem (5.2) den hesaplanır.

Rt = R20[ 1 + α(t - 20)] (5.2)

Sürtünme ve vantilasyon kayıpları için gerilimin % 25’indeki değeri alınır. Boşta

çalışma kayıpları bakır kayıpları, sürtünme ve vantilasyon kayıpları ve demir kayıplarından

oluşacağından demir kayıpları Denklem (5.3) den hesaplanır.

Pfe = Po - Psürtünme+vantilasyon – Pcu (5.3)

29

olarak hesaplanır [8]. Ayrıca boşta çalışma deneyinden faydalanarak asenkron motorun

boşta çalışma vektör diyagramı elde edilebilir.

5.1.1.2. Asenkron Motor Yükte Çalışma Deneyi

Çalışmanın bu kısmında Şekil 5.2. deki bağlantıya göre asenkron motorun miline yük

olarak bir senkron generatör bağlanmıştır. Motora varyak ile yol verilerek motorun giriş

gerilim, akım değeri ve hızı ile yük gerilimi, yük akımı ölçülmüş ve Çizelge 5.2 ye

kaydedilmiştir. Bu deneyde enerji girişleri (R,S,T,N), voltmetre (V), asenkron motor,

senkron generatör, doğrultucu, kaplin, varyak ve bağlantı kabloları kullanılmıştır. Deney

boyunca senkron generatörün uyarma sargısı gerilimi 110 V olarak tutulmuştur. Senkron

generatöre elektriksel yük olarak her seferinde 100W lık ampullerden 3 tane olmak üzere

toplamda 300W yük bağlanmıştır.

Deneylerin bu kısmı için çekilen güç, boşta çalışma deneyindeki güçten daha fazla,

çekilen akım daha fazla ve hızın daha az olduğu görülmektedir. Yüklendikçe yük akımı

artmıştır. Deneyde motorun çekilebilecek nominal akımına kadar çıkılmıştır. Rotor hızı

azaldığında ise kayma artacaktır.

Şekil 5.2. Asenkron motorun yükte çalışma deneyi devre şeması

30

Çizelge 5.2. Asenkron motorların yükte çalışmasına ait alınan sonuçlar

Asenkron motor Yük

Endüvi

Gerilim(V) Akım(A) Hız(dev/dk) Yük (W) Gerilim(V) Akım(A)

220 1.74 1490 300 214 0.00

220 2.02 1483 600 210 0.42

220 2.37 1474 900 209 0.85

220 2.75 1465 1200 207 1.28

220 3,16 1457 1500 203 1.70

220 3.65 1447 1800 203 2.12

Asenkron makinanın boşta ve yükte çalışma deney sonuçlarından yararlanılarak Şekil

5.3. teki eşdeğer devresi çıkartılabilir.

Şekil 5.3. Stator terimlerine göre asenkron makinanın bir faz eşdeğer devresi

Burada Rs; stator faz direncini, Xs; stator faz reaktansını, a^2Rr stator terimlerine

indirgenmiş rotor faz direncini, a^2Xkr stator terimlerine indirgenmiş rotor faz

endüktansını, Ro boşta çalışma faz direncini, Xo boşta çalışma faz reaktansını, Io boşta

çalışma faz akımını, Is stator faz akımını, s kaymayı, a stator rotor arası dönüştürme

oranını ve U giriş gerilimini ifade etmektedir.

Ayrıca bu eşdeğer devreden yararlanılarak motorun verimi hesaplanabilir [8].

31

5.1.1.3. Asenkron Motorlara Yıldız Üçgen Yolverme

Yıldız üçgen yolverme deneyinde motor sargıları şebekeye ilk olarak yıldız bağlanıp

daha sonra üçgen bağlanmıştır. Bu sayede motorun kalkış anında çekeceği akım değeri

nominal akım değerinin altına düşürülmüştür. Bu deney gerçekleştirilirken yıldız ve üçgen

bağlantıların aynı anda yapılmaması gerekmektedir. Aynı anda yapılan bu bağlantılar

sargıların kısa devre olmasına yol açacaktır. Bu sebeple Y (yıldız bağlantı) kontaktörü ile

D (üçgen bağlantı) kontaktörü arasında elektriksel kilitleme yapılmış, aynı anda her iki

bağlantının devrede olmasının önüne geçilmiştir. Bu deney için Şekil 5.4. deki devre

şeması kullanılmıştır. Çalışmada ilk önce K kontaktörüne enerji verilir. Ardından yıldız

kontaktöre enerji verilerek motorun çalışması sağlanır. Zaman rölesi yardımı ile belirlenen

süre sonunda yıldız bağlantıdan üçgen bağlantıya geçmesi sağlanır.

Şekil 5.4. Asenkron motorlara yıldız üçgen yolverme deneyi devre şeması

5.1.1.4. Asenkron Motorlarda Dönüş Yönü Değiştirme

Asenkron mortlarda dönüş yönünü değiştirmenin bir yolu yukarıda da bahsedildiği gibi

iki fazının yerini değiştirmektir. İ (ileri yönde dönüş) kontaktörü ile enerjilenmesi sağlanan

32

asenkron motor belirli bir yönde dönerken G (geri yönde dönüş) kontaktörü devreye

alınarak dönüş yönünün değişmesi sağlanmıştır. Bu işlem yapılırken İ kontaktörü ile G

kontaktörünün arasında elektriksel kilitleme yapılarak fazların kısa devre olması

önlenmiştir. Bu deney bağlantısı için Şekil 5.5. deki bağlantı şeması kurulmuştur.

Şekil 5.5. Asenkron motorlarda dönüş yönü değişimi deneyi devre şeması

5.1.1.5. Asenkron Motorlarda Stator ve Rotor Sargılarının Dirençlerinin

Hesaplanması

Makinanın yapısının araştırırken bu direnç değerleri önemlidir. Stator direnç

değerlerinin bulunabilmesi için statorun iki fazına düşük seviyeli bir doğru gerilim kaynağı

bir DC ampermetre üzerinden bağlanır. Verilen doğru gerilim değeri ölçülen doğru akım

değerine bölünerek stator direnç değeri bulunmuş olur. Aynı şekilde bu işlemler sırasıyla

rotor içinde gerçekleştirilerek rotor sargı dirençleri de bulunabilir. Sargıların bağlantı

şekillerine dikkat edilmelidir. Şayet sargılar yıldız bağlı ise bulunan direnç değerleri iki

sargının toplam dirençleri olacaktır. Ölçümlerde alınan sonuçlar Çizelge 5.3te verilmiştir.

33

Çizelge 5.3: Asenkron motorun stator sargılarının direnç değeri

DA gerilim değeri (V) 20 25 30 35 40

DA akım değerleri (A) 5,25 6,78 7,93 8,85 9,86

Burada stator direncini bulabilmek için akım değerlerinin yüksek seviyelerini

kullanmak daha sağlıklı sonuç verecektir. EK 5’te de belirtildiği gibi kullanılan asenkron

makina için anma akım değeri 12 Amper olduğundan bu akımı aşmamak suretiyle gerilim

seviyesini kademeli olarak artırarak elde ettiğimiz 40 Volt ve 9,86 Amper değeri

kullanılarak stator direnci Denklem (5.4) te hesaplanmıştır.

Stator direnci = (40 / 9,86) Ω=4.057Ω (5.4)

5.1.2. Asenkron Generatör Deneyleri

5.1.2.1. Asenkron Generatör Boşta Çalışma Deneyi

Deneyin bu kısmında Şekil 5.6. da ki devre şeması kullanılarak deney seti kurulmuştur.

Doğru akım motorunun uyartım sargılarına 110 V doğru gerilim verildikten sonra endüvi

sargılarına 220 V doğru gerilim verilmiş, daha sonra uyarma gerilimi düşürülerek doğru

akım makinasının 1500 dev/dk olan nominal hızını aşması sağlanmıştır. Doğru akım

makinasının uyarma sargısı gerilimi artırılarak mil hızı azaltılmış, asenkron generatör için

üretilen gerilim gözlemlenip Çizelge 5.4 e kaydedilmiştir. Generatöre gereken reaktif gücü

sağlamak için kapasite gurubu kullanılmıştır. Kapasiteler L1-L2, L1-L3 ve L2-L3 çıkışları

arasına bağlanmıştır. Kullanılan bu kapasite grubu 6.65 Amper akıma dayanıklı

olduğundan bu değerin üzerine çıkmaması için tüm hızlarda bu akım kontrol edilmiş ve

Çizelge 5.4. e kaydedilmiştir. Asenkron generatör nominal hızı olan 1500 dev/dk ya çıkana

kadar bir gerilim üretmemiştir. Farklı hızlar için mil hızı azaltılarak değer alınmıştır.

Kapasite gurubu yetersiz olduğundan en son 1350 dev/dk hızı için değerler okunabilmiştir.

34

Şekil 5.6. Asenkron generatörün boşta çalışma deneyi devre şeması

Çizelge 5.4. Asenkron generatörün boşta çalışması deneyinde kaydedilen sonuçlar

Mil hızı (dev/dk) Üretilen gerilim (V) Kapasitör akımı (A)

1500 410 6.41

1450 370 5.60

1400 325 4.75

1350 253 3.63

5.1.2.2. Asenkron Generatör Yükte Çalışma Deneyi

Deneyin bu kısmında Şekil 5.7. de ki devre şeması kullanılarak deney seti kurulmuştur.

Doğru akım motorunun uyartım sargılarına 110 V doğru gerilim verildikten sonra endüvi

sargılarına 220 V doğru gerilim verilmiş, daha sonra uyarma gerilimi düşürülerek doğru

akım makinasının 1500 dev/dk olan nominal hızını aşması sağlanmıştır. Asenkron

generatör çıkışına 100W lık ampullerden her seferinde 3 tane olmak üzere her seferinde

300W lık yük bağlanarak yük kademesi artırılmıştır. Yüklenme ile artan yük akımı değeri,

azalan yük gerilimi ve mil hızıda Çizelge 5.5’e kaydedilmiştir. Generatöre gereken reaktif

gücü sağlamak için kapasite gurubu kullanılmıştır. Kapasiteler L1-L2, L1-L3 ve L2-L3

çıkışları arasına bağlanmıştır. Asenkron generatör nominal hızı olan 1500 dev/dk ya çıkana

kadar bir gerilim üretmemiştir.

35

Şekil 5.7. Asenkron generatörün yükte çalışma deneyi devre şeması

Çizelge 5.5. Asenkron generatörün yükte çalışması deneyinde kaydedilen sonuçlar

Yük değerleri (W) Hız (dev/dk) Çıkış gerilimi (V) Çıkış akımı (A)

0 1485 400 0.00

300 1448 365 0.42

600 1424 340 0.81

900 1408 315 1.19

1200 1402 288 1.52

1500 1405 260 1.80

1800 1426 222 2.00

2100 1450 170 1.97

5.2. Doğru Akım Makinası Deneyleri

5.2.1. Doğru Akım Motoru Deneyleri

5.2.1.1. Doğru Akım Motoru Boşta Çalışma Deneyi

Deneyin bu kısmında Şekil 5.8. de verilen devre şeması kullanılarak deney

gerçekleştirilmiştir. Burada doğru akım motoru serbest uyartımlı olarak çalıştırılmış ve

girişindeki belirlenmiş birbirinden farklı endüvi ve uyartım gerilim seviyelerine karşılık

motor hızı ölçülmüştür. Giriş akımının sabit olduğu değerde uyarma sargısı akımı

36

değiştirilmiş ve uyartım akımının motor hızı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Daha sonra

uyartım akımı sabit tutularak giriş akımı değeri değiştirilerek giriş akımının değişiminin

motor hızı üzerindeki etkisi gözlenmiştir. Makinanın endüvisi için anma gerilimi 220V,

uyarma sargıları için anma gerilimi 110 V olduğundan dolayı ölçümler bu aralıklarda

alınmıştır (EK5). Ölçülen değerler Çizelge 5.6 ya kaydedilmiştir. Endüvi gerilimi 220 Volt

sabit alındığında uyartım gerilimi 85 Volta kadar düşürülmüş bu değerin altında mil hızı

sıfıra düşmüştür.

Şekil 5.8. Doğru akım motorunun boşta çalışması deney şeması

Çizelge 5.6. Doğru akım motorunun boşta çalışmasında elde edilen sonuçlar.

Endüvi Uyartım Mil hızı

Gerilim (V) Akım (A) Gerilim (V) Akım (A) Dev/dk

220 1.14 110 0.51 1360

210 1.04 110 0.51 1300

200 1.00 110 0.51 1240

190 0.95 110 0.51 1178

180 0.94 110 0.51 1117

170 0.91 110 0.51 1061

160 0.90 110 0.51 1000

150 0.89 110 0.51 922

140 0.87 110 0.51 867

130 0.85 110 0.51 803

37

Çizelge 5.6. nın devamı

Endüvi Uyartım Mil hızı

Gerilim (V) Akım (A) Gerilim (V) Akım (A) Dev/dk

120 0.84 110 0.51 738

110 0.81 110 0.51 684

100 0.80 110 0.51 615

90 0.80 110 0.51 544

80 0.80 110 0.51 492

70 0.78 110 0.51 423

60 0.80 110 0.51 370

50 0.77 110 0.51 306

40 0.74 110 0.51 244

30 0.74 110 0.51 179

20 0.70 110 0.51 113

10 0.62 110 0.51 53

220 1.14 110 0.50 1380

220 1.15 105 0.47 1400

220 1.22 100 0.45 1440

220 1.30 95 0.43 1470

220 1.25 90 0.40 1516

220 1.14 85 0.38 1567

220 1.10 80 0.36 1620

5.2.1.2. Doğru Akım Motoru Yükte Çalışma Deneyi

Deneyin bu kısmında Şekil 5.9. da verilen devre şeması kullanılarak deney

gerçekleştirilmiştir. Burada doğru akım motoru serbest uyartımlı olarak çalıştırılmıştır.

Sabit uyarma akımı altında yük arttıkça hızdaki, endüvi gerilimi ve akımındaki değişimler

gözlemlenip Çizelge 5.7 ye kaydedilmiştir. Senkron makina ve doğru akım makinası için

uyarma sargıları anma gerilimi 110 V olduğundan dolayı ölçümler bu aralıklarda alınmıştır

[EK-5]. Uyarma gerilimi sabit olduğundan doğru akım makinası için uyarma akımı 0.51A

olarak sabit kalmıştır. Ölçülen değerler Çizelge 5.7 ye kaydedilmiştir. Senkron generatör

38

çıkışına 100W lık ampullerden her seferinde 3 tane olmak üzere her seferinde 300W lık

yük bağlanarak yük kademesi artırılmıştır. Yüklenme bu şekilde sağlanmıştır.

Şekil 5.9. Doğru akım motorunun yükte çalışması deney şeması

Çizelge 5.7. Doğru akım motorunun yükte çalışmasında elde edilen sonuçlar.

Yük Doğru akım motoru

Yük(W) Yük akımı(A) Yük gerilimi (V) Endüvi akımı(A) Endüvi gerilimi (V) Hız (dev/dk)

0 0 190 1.60 220 1355

300 0.39 187 2.76 218 1337

600 0.78 181 3.84 214 1296

900 1.14 170 4.81 204 1225

1200 1.5 164 5.80 199 1190

1500 1.87 162 6.89 198 1178

1800 2.24 159 7.96 198 1166

5.2.2. Doğru Akım Generatörü Deneyleri

5.2.2.1. Doğru Akım Generatörü Boşta Çalışma Deneyi

Deneylerin bu kısmında doğru akım generatörünü boşta çalışma için değişken hızlarda

sürecek bir motorumuz olmadığından dolayı asenkron motor doğru akım generatörünün

miline bağlanmış ve 1480 dev/dk hızla çalıştırılmıştır. Generatörün dış karakteristiğini

39

çıkartabilmek için makina serbest uyartımlı hale getirilmiş, uyartım akımının değişimine

karşılık endüklenen gerilim gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar Çizelge 5.8 ye

kaydedilmiştir. Deney gerçekleştirilirken Şekil 5.10. deki deney şeması kullanılmıştır.

Çizelge 5.8. Doğru akım generatörünün boşta çalışmasına ait deney verileri

Uyarma gerilimi (V) Uyarma akımı (A) Endüvi gerilimi(V)

110 0,51 235

100 0,47 227

90 0,42 216

80 0,37 202

70 0,32 186

60 0,28 168

50 0,23 145

40 0,19 120

30 0,14 95

20 0,10 69

10 0,05 40

0 0 10

Şekil 5.10. Doğru akım generatörünün boşta çalışması deney şeması

40

Çizelge 5.8 deki elde edilen veriler kullanılarak generatörün dış karakteristiği Şekil

5.11. de verilmiştir. Bu dış karakteristiğe bakılarak generatörün üst kompunt olduğu

anlaşılmıştır. Üst kompunt generatörlerde seri sargının akısı şönt sargının akısından büyük

ve onunla aynı yöndedir.

Şekil 5.11. Doğru akım generatörünün dış karakteristiği

5.3. Senkron Makina Deneyleri

5.3.1. Senkron Generatör Deneyleri

5.3.1.1. Senkron Generatör Boşta Çalışma Deneyi

Deneyin bu kısmı Şekil 5.12. deki devre şeması kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Generatör doğru akım motoru ile sürülmüştür. Hız senkron makinanın nominal değeri olan

1500 dev/dk olarak sabitlenmiştir. Bu durum için sürücü olarak kullanılan doğru akım

makinasında uyartım gerilimi önce 110V, endüvi gerilimi 220V a çıkartılmış daha sonra bu

değerler 81V ve 211V değerlerine ayarlanmıştır. Uyartım gerilimi ile uyartım akımı ve

yine bu değişime karşı üretilen gerilimin değerleri gözlenip Çizelge 5.9 a kaydedilmiştir.

0

50

100

150

200

250

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Endüv

i G

eril

imi

( V

)

Uyarma Akımı ( A )

Endüklenen gerilimin uyarma akımı ile değişimi

Deneysel sonuç

41

Şekil 5.12. Doğru akım generatörünün dış karakteristiği

Çizelge 5.9. Senkron generatör boşta çalışma deney verileri

Uyarma gerilimi (V) Uyarma akımı (A) Endüvi gerilimi (V)

110 2.74 217

100 2.50 210

90 2.21 204

80 2.01 298

70 1.75 188

60 1.52 179

50 1.26 164

40 1.02 147

30 0.78 121

20 0.52 87

10 0.25 44

5.3.1.2. Senkron Generatör Yükte Çalışma Deneyi

Deneyin bu kısmı Şekil 5.13. deki devre şeması kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Generatör doğru akım motoru ile sürülmüştür. Hız senkron makinanın nominal değeri olan

1500 dev/dk olarak sabitlenmiştir. Bu durum için sürücü olarak kullanılan doğru akım

makinasında uyartım gerilimi önce 110V, endüvi gerilimi 220V’a çıkartılmış daha sonra

42

bu değerler bu hızı sağlamak üzere değiştirilmiştir. Senkron generatör çıkışına 100W lık

ampullerden her seferinde 3 tane olmak üzere her seferinde 300W lık yük bağlanarak yük

kademesi artırılmıştır. Yüke ait akım ve gerilim değerleri her kademe için gözlenip Çizelge

5.10 a kaydedilmiştir.

Şekil 5.13. Senkron generatör yükte çalışması deney şeması

Çizelge 5.10. Senkron generatör yükte çalışma deney verileri

Yük(W) Akım(A) Gerilim(V)

0 0.00 215

300 0.41 212

600 0.85 210

900 1.28 210

1200 1.70 206

1500 2.14 208

43

6. YORUMLAR

Asenkron motora varyak ile yolverme deneyinde motorun başlangıç durumunda yüksek

akımlar çekmemesi amaçlanmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlarla teorik sonuçlarda

karşılaştırılarak çekilen bu akımın tüksek olmadığı EK 5 te de verilen nominal akımların

üzerine çıkarılmadığı görülmektedir. Asenkron makinanın boşta çalışması deneyinde ise

yine varyak ile yol verilmiş ve makinanın akım ve gerilim değerleri nominal değere

ulaşmadan mil hızının nominal değerlere ulaştığı görülmüştür. Bu durumun sebebi

motorun milini zorlayacak herhangi bir yükün bağlanmış olmamamsıdır.

Asenkron motorun yükte çalışma deneyinde ise yük artırıldıkça endüvi gerilimi sabit

kalmış fakat şebekeden çekilen akım artmış ve motor hızı azalmıştır. Bu deney EK 5 te

belirtilen asenkron makina plaka değerlerine göre nominal akım seviyesine kadar olan

kısmında gerçekleştirilmiştir.

Asenkron motora yıldız üçgen yolverme yönteminde yüksek kalkış akımlarına karşı

makina önce yıldız çalıştırılmış daha sonra üçgen bağlantıya geçilmiştir. Bu durumda

çekilen akımlar tehlikeli olacağından ve teorik kısımda da belirtildiği gibi elektriksel

kilitleme gerektiğinden dolayı kontaktör ve zaman rölesi yardımıyla yapılmıştır. Motor

boşta çalıştırıldığından dolayı yıldız ve üçgen bağlantılar için alınan mil hızları aynı

çıkmıştır.

Asenkron motorda dönüş yönü değiştirme deneyinde motora gelen üç faz enerjinin iki

fazının yeri değiştirilerek motorun ters yönde dönmesi sağlanmıştır. Çalışma anında

asenkron motor can sağlığı açısından tehlike oluşturan akımlar çektiğinden dolayı bu yön

değiştirme işlemi kontaktörler yardımı ile yapılmıştır. Çalışma anında motorun hızı

nominal hıza eşit olduğundan dolayı motorun çalışması durdurulduktan bir süre sonra

motor ters yönde döndürülmüş ve mekanik arızları önlemek amaçlanmıştır. Yön

değiştirmeler arasındaki zamanlama zaman rölesi ile sağlanmıştır. Deney

gerçekleştirildiğinde motorun dönüş yönünün değiştiği görülmüştür.

Asenkron motor stator ve rotor direncinin hesabında teorik bilgide de bahsedildiği gibi

statora doğru gerilim verilmiş ve akımı ölçülmüştür. Bu sayede stator direnci

hesaplanmıştır.

Asenkron generatör boşta çalışma deneyinde generatörün çalışabilmesi için gerekli olan

reaktif enerji kapasite grubu ile sağlanmıştır. Kapasitenin yeterli olduğu aralıkta sonuçlar

44

alınmıştır. Generatör uyartıldıktan sonra değişik kademelerdeki hızlar için gerilim değerleri

alınmıştır. Teorik bilgide de verildiği gibi mil hızı azaldıkça üretilen gerilimin genliği

azalmış, mil hızı arttıkça üretilen gerilimin genliği de artmıştır. Aynı şekilde uyartım

akımının da elde edilen gerilimde orantılı olarak artıp azaldığı görülmüştür.

Asenkron generatörün yükte çalışma deneyinde generatörün enerji üretebilmesi için

gerekli olan reaktif enerji kapasite grubuyla sağlanmıştır. Enerji üretimi başladıktan sonra

generatöre elektriksek yük kademeli olarak bağlanmıştır. Bağlanan yükle orantılı olarak

çıkış geriliminin azaldığı, çekilen yük akımının ise arttığı görülmüştür. Teorik bilgi ile aynı

sonuçlar elde edilmiştir.

Doğru akım motorunu boşta çalışma deneyinde motor uyarma ve endüvi geriliminin

çıkış üzerindeki etkileri daha sağlıklı incelenmek için serbest uyarmalı çalıştırılmıştır. Bu

çalışma durumunda ilk önce nominal gerilim seviyelerine çıkılmıştır. Daha sonra endüvi

gerilimi azaltılarak endüvi akımının ve motor hızının azaldığı gözlemlenmiştir. Hızın

azalma sebebi hem giriş gücünün azalması hem de azalan endüvi gerilimine göre teorik

bilgide de belirtildiği gibi endüvi reaksiyonunun artmasıdır. Uyarma geriliminin

azaltılması durumunda ise beklenildiği gibi uyarma akımını azaldığı ve hızın arttığı

gözlemlenmiştir.

Doğru akım motorunun yükte çalışma deneyinde motor miline senkron generatör

bağlanmıştır. Generatör uçlarına elektriksel yük bağlanarak doğru akım motorunun

yüklenmesi sağlanmıştır. Yüklenme akımı arttıkça yük akımı artmış ve yük gerilimi

azalmıştır. Yine yüklendikçe şebekeden çekilen akımın arttığı, endüvi geriliminin azaldığı,

mil hızının azaldığı gözlemlenmiştir. Motor nominal akım seviyesinin üzerine çıkıldığında

enerji üretmemiştir. Teorik sonuçlar ile aynı sonuçlar elde edilmiştir.

Doğru akım generatörü boşta çalışma deneyinde değişen uyarma gerilimlerine göre

orantılı olarak uyarma akımının ve geriliminin de değiştiği gözlenmiştir. Bu deneyde

sürücü motoru olarak asenkron motor kullanılmıştır. Boşta çalışma olduğundan asenkron

motorun hız ayarı tam olarak yapılamamış, bundan dolayı asenkron motorun nominal hız

değerinde çalışılmıştır.

Senkron generatörün boşta çalışma deneyinde değişen uyarma gerilimlerine göre

orantılı olarak uyarma akımının ve geriliminin de değiştiği gözlenmiştir. Senkron

generatörün yükte çalışma deneyinde ise generatörün çalışması yine doğru akım motoru ve

110V luk uyarma gerilimi ile sağlanmıştır. Senkron hıza ulaşan generatöre elektriksel yük

45

bağlanmış ve çıkışından akım çekmesi sağlanmıştır. Teorik bilgilerden de beklenildiği gibi

yük arttıkça gerilim düşmüş yükün çektiği akım artmıştır.

Tasarım projesi kapsamında tasarlanmış olan elektrik makinaları deney setinde

değişiklikler yapılmak zorunda kalınmıştır. Bunun sebebi Tut Elimden Projesinin vaat

ettiği ödeneği proje bitmiş olmasına rağmen hala ödememiş olmasıdır. Proje için Şubat ve

Mart aylarında tasarım kısmı değiştirilmek zorunda kalınmış, DAQ kart ile haberleşme

kısmı deneye konulamamıştır. Ayrıca vaat edilen ödenek ödenmediğinden dolayı modüler

elektrik makinaları alınamamıştır. Elektrik makinaları olarak EK 5 te de belirtildiği gibi

100 kg a ulaşan makinalar kullanılmak zorunda kalınmıştır. Bu makinaların kullanımını

kolaylaştırmak amacıyla bağlantı uçlarının masa üzerine taşınabileceği modüller

yapılmıştır. Sürücü motoru olarak bazı deneylerde doğru akım motorunu kullanmak

zorunda kalışımız gerektiğinden ve 110V, 220V gibi doğru gerilim kaynakları aynı anda

gerekmektedir. Bölümümüz laboratuarında bu gerilimlerde doğru gerilim kaynağı

bulunmadığından dolayı senkron generatör deneylerde üç tane varyak kullanılması

gerekmiştir.

Teorik bilgilerle yapılmış olunan deneyler ve alınmış olunan deney sonuçları

karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırma sonucunda hazırlanmış olan deney setinde

başarıya ulaşılmıştır.

46

KAYNAKLAR

[1]. (2013) National Instrument website.[Online]. Available: http://www.ni.com/

[2]. Doğru Akım Makinalarının Çalışma Prensipleri, Kırıkkale Üniversitesi, 2011.

[3]. Doğru Akım Motorları (522EE0123), MEGEP, 2011.

[4]. A. İ. Çanakoğlu, A. Ünsal, N. S. Tunaboylu ve D.G. Ece, T.C. Anadolu Üniversitesi

yayın no 2619: Elektrik Makinaları. Eskişehir, Türkiye: 2012

[5]. M. Apaydın, A. K. Üstün, M. Kurban, Ü. Başaran Filik T.C. Anadolu Üniversitesi İki

Eylül Kampüsü Mühensilik-Mimarlık Fakültesi yayın no 26555: Rüzgâr Enerjisinde

Kullanılan Asenkron Jeneratörler. Eskişehir, Türkiye 2012

[6]. M. Karadeniz, İ. İskender ve S. Yüncü, “Doğru Akım Motor Hızının Uyarmalı Kutup

Yerleştirme Denetimi,” Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 19, No 3, Sayfa: 327-

334, 2004

[7]. S. Ayasun ve C. O. Nwankpa, “Induction Motor Tests Using MATLAB/Simulink and

Their Integration Into Undergraduate Electric Machinery Courses” IEEE Transctions

on Education, vol. 48, pp. 39-46, Feb. 2005.

[8]. A. Altunsaçlı ve M. Alacalı, Alternatif Akım Elektrik Makinaları ve Laboratuarı. Haz.

1999

1

EKLER

EK-1 Standartlar ve Kısıtlar Formu

Bitirme Projesinin hazırlanmasında Standart ve Kısıtlarla ilgili olarak, aşağıdaki

soruları cevaplayınız.

Projenizin tasarım boyutu nedir? Açıklayınız.

Bitirme projesi konumuz Modüler Elektrik Makinaları Deney Setidir. Üzerinde

elektrik makinalarına ait teoriye ve uygulamaya yönelik deneylerin yapılacaktır. Bu

deneylerin sanal ortanda da gerçekleştirilebilmesi için gerekli simulasyon MATLAB

programı ile hazırlanmıştır.

Projenizde bir mühendislik problemini kendiniz formüle edip, çözdünüz mü?

Evet.

1. Önceki derslerde edindiğiniz hangi bilgi ve becerileri kullandınız?

Autocad Kursu, Bilgisayara giriş dersi, Elektrik makinaları, Enerji dönüşümü, Güç

dağıtım sistemleri, Güç sistemlerine giriş, Automatic Control Systems, Kontrol ve sürücü

sistemleri laboratuarı, Elektrik makinaları deney laboratuarı

2. Kullandığınız veya dikkate aldığınız mühendislik standartları nelerdir?

TS 3067, IEC34-1, IEC 34-2, IEEE Standart 112-2004, VDE0530, TS 3211, EN 60

034-7 (Yapım Biçimleri Ve Kurulma Düzenleri ),DIN VDE 0530 Teil 8, IEC 34-8

Kullandığınız veya dikkate aldığınız gerçekçi kısıtlar nelerdir?

a) Ekonomi

Projede talep edilen motor küçük güçlü ve taşımaya uygun olarak planlanmış fakat

vaat edilen Tut Elimden Projesi kapsamındaki ödenek ödenmediğinden dolayı KTÜ

Mühendislik Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektrik Makinaları

Laboratuarı himayesinde bulunan büyük güçlü ve taşımaya elverişli olmayan

makinalar kullanılmıştır. Gereken bağlantı kabloları minimum sayıda seçilmiş yetersiz

olduğu yerde bağlantı kablosu yapılmıştır. Kullanılan ölçü aletleri fiyat bakımından en

uygun olanlar seçilmiştir. Asenkron generatörün boşta çalışma deneyinde kapasitör

gurubunun yetersizliğinden dolayı alınan sonuçlar 1350 dev/dk hızında son bulmuştur.

b) Çevre sorunları:

Projemizde kullandığımız malzemelerin herhangi bir atığı olmadığı için bu konuda

çevreye bir zarar vermemektedir. Makinalar büyük güçlü olduğundan yüksek gürültülü

2

çalışmaktadır. Endüstride elektrik makinalarına eğilim sağlayarak, katı yakıtlarla ve

likit yakıtlarla çalışan makinaların kullanım oranını düşürüp çevreye atılan atığın

azalmasını sağlamaktadır.

c) Sürdürülebilirlik:

Yapılmış olan deney seti bir örnek olacak, imkân bulunduğunda seri üretime

geçilecektir. Projenin çıkış noktası ticari amaçlı değil eğitim amaçlı olduğundan eğitim

alanında daha başarılı olacak, deney setine talep artacaktır. Eğitim alanında yapılan

eşdeğerlerinin arasında kısa sürede kendi yerini alacaktır.

d) Üretilebilirlik:

İlk örneği proje bitiminde hazır olacağı için üretimi kolay olacaktır. Ayrıca seri

üretiminde karmaşık ve ağır bir sanayi gerektirmediğinden üretimi kolay olacaktır..

e) Etik:

Sistemin tasarımları ve gerçeklenmesi tarafımızdan yapılmıştır. Bu konuda etik bir

sıkıntı yoktur. Diğer gerekli kısımlardaki alıntılar kaynakları belirtilerek kullanılmıştır.

Bundan dolayı da etik olarak bir sorun içermemektedir.

f) Sağlık:

Kazalar dışında herhangi bir sağlık sorunu yoktur. Kazalara karşı da tüm güvenlik

önlemleri alınmıştır.

g) Güvenlik:

Yapılmış olan sistemde elektriksel çarpılmalara karşı muhafazaları, Gereken yerlerde

enerjiyi kaza anlarında koruma amaçlı kesebilecek röleleri ve mekanik koruma

alanlarına sahiptir. Mekanik salınımlara karşı özel bağlantı kızağı sayesinde önlem

alınmıştır. Güvenlik açısından bir zararı yoktur.

h) Sosyal ve politik sorunlar:

Projemizin sosyal veya politik herhangi bir sorunu yoktur.

Projenin Adı Modüler Elektrik Makinaları Deney Seti

ProjedekiÖğrencilerin adları Yunus BATMAZ, Mesut TÜRKMEN, Adem AKSOY

Tarih ve İmzalar 24.05.2013 24.05.2013 24.05.2013

İmza İmza İmza

Yunus BATMAZ Mesut TÜRKMEN Adem AKSOY

1

EK-2 Testone Firması Fiyat Teklifi

2

3

4

5

6

7

EK-3 TEKO Elektronik Firması Fiyat Teklifi

1

EK-4 Yıldırım Elektronik Firması Fiyat Teklifi

1

EK-5 Deneyde Kullanılan Makinaların Plaka Değerleri

Çizelge E1.1 Doğru akım makinasına ait plaka değerleri

Üretici firma: Maska Leroy_Somer S.A.

Machine a courant continu

Type LS0132C4 No136025

Exitation : Shunt

Tr/mn P kW C mkg

MOTEUR

Generatrice 1500 3

Protection P 22 Service S

Inducteurs V 0,6 A Classe : E

Induit 220 V 14 A Classe :E

Çizelge E1.2 Senkron makinaya ait plaka değerleri

Üretici firma: ASEA

GEN 3 faz 50 Hz IEC 34-1

GAC 13-1 No. 6231 268

2 kVA x 0,8 1500 r / min

Class : Stator F rotor : F

220 V 5.25 A

Exc. 110 V Exc. 1.6 A

Cat. No. S 21 A 100 kg

Made in Sweden

Çizelge E1.3 Asenkron makinaya ait plaka değerleri

Üretici firma: TOLON

TİP T.M. 132 5.4.

3 faz Motor No:255954

380 V A : 12.0

7.5 hp 5.5 kW Cos 0.82

1445 D / dk 50 Hz

P 33

Kapasite değerleri; 6.65 A, 5 kVA 82.5 µF

2

ÖZGEÇMİŞLER

Yunus BATMAZ 1989 yılında Trabzon’da doğdu. İlköğrenimini Mehmet Akif Ersoy

İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini Tevfik Serdar Anadolu Lisesi’nde tamamladı. 2008

yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik – Elektronik

Mühendisliği Bölümünde lisans programına başladı. Halen lisans eğitimine devam

etmektedir. İngilizce bilmektedir.

Mesut TÜRKMEN 1990 yılında Giresun’da doğdu. İlköğrenimini Dereli Atatürk

İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini Aksu Lisesi’nde tamamladı. 2008 yılında Karadeniz

Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik – Elektronik Mühendisliği Bölümünde

lisans programına başladı. Halen lisans eğitimine devam etmektedir. İngilizce bilmektedir.

Adem AKSOY 1990 yılında Gaziantep’te doğdu. İlköğrenimini Nesrin Mehmet ABAR

İlköğretim Okulu’nda, lise öğrenimini 19 Mayıs Lisesi’nde tamamladı. 2008 yılında

Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik – Elektronik Mühendisliği

Bölümünde lisans programına başladı. Halen lisans eğitimine devam etmektedir. İngilizce

bilmektedir.