AC Elektrik Motorları: Parçalar, Tipler, Kablolama ve Nasıl Çalışır?

nasıl bir AC Motorlu Eserler

Bir AC motor, elektromanyetik indüksiyon prensibi yoluyla alternatif akım elektrik enerjisini mekanik dönme enerjisine dönüştürür. Stator sargılarına AC besleme voltajı uygulandığında, dönen bir manyetik alan (RMF) oluşturur. Bu alanın dönme hızına denir senkron hız , besleme frekansı ve statordaki manyetik kutup çiftlerinin sayısına göre belirlenir: Ns = 120f / P , nerede f Hz cinsinden besleme frekansıdır ve P kutup sayısıdır.

Bir endüksiyon motorunda (en yaygın AC motor tipi), dönen manyetik alan rotor iletkenlerini keser ve Faraday yasasına göre içlerinde bir akım indükler. Bu indüklenen akım kendi manyetik alanını üretir ve rotor alanı ile statorun dönme alanı arasındaki etkileşim, rotoru dönmeye iten bir tork üretir. Rotor her zaman senkron hızdan biraz daha yavaş çalışır; bu hız farkına denir kayma , standart endüksiyon motorlarında tipik olarak %2–8. Kayma olmadan, alan ile rotor iletkenleri arasında bağıl hareket olmaz, akım indüklenmez ve tork üretilmez.

Senkron AC motorlarda, rotor bunun yerine bir DC alanı tarafından uyarılır veya kalıcı mıknatıslar kullanılarak sıfır kayma ile tam olarak senkron hızda dönmesi için kilitlenir. Bu, senkron motorları, saat mekanizmaları, belirli tekstil makineleri ve yüksek verimli değişken hızlı sürücüler gibi hassas sabit hızda çalışmanın kritik olduğu yerlerde tercih edilen seçenek haline getirir.

AC Motorun Parçaları

Bir AC motorun iç mimarisini anlamak, doğru üniteyi belirlemeye, arızaları teşhis etmeye ve bakım aralıklarını planlamaya yardımcı olur. Ana bileşenler şunlardır:

• Stator: Lamine demir çekirdeği ve bakır sargıları barındıran sabit dış aksam. Stator çekirdeği, girdap akımı kayıplarını en aza indirmek için bir araya getirilen ince silikon çelik tabakalardan yapılmıştır. Sargılar çekirdekteki yuvalara sarılır ve AC kaynağına bağlanır.
• Rotor: Dönen iç aksam çıkış miline monte edilmiştir. Sincap kafesli asenkron motorlarda rotor, her iki ucunda uç halkalarla kısa devre yapılan alüminyum veya bakır iletken çubuklardan oluşur. Sargı rotorlu motorlarda rotor, kayma halkaları aracılığıyla harici dirençlere bağlanan üç fazlı sargıları taşır.
• Çıkış mili: Mekanik torku tahrik edilen yüke aktaran masif çelik şaft. Şaft çapı ve kama yuvası boyutları IEC veya NEMA çerçeve boyutu spesifikasyonlarına göre standartlaştırılmıştır.
• Rulmanlar: Tipik olarak tahrik ucunda (DE) ve tahriksiz uçta (NDE) derin yivli bilyalı rulmanlar. Rulmanlar, rotor ve tahrik edilen yük tarafından uygulanan radyal ve eksenel yükleri destekler ve en yaygın bakım değiştirme öğesidir.
• Uç kalkanları (uç çanları): Motor çerçevesinin her iki ucunu kapatan, yatakları yerinde tutan ve iç aksamı kapatan dökme demir veya alüminyum muhafazalar.
• Fan ve fan kapağı: Çoğu AC motor, tahriksiz uç mil uzantısına monte edilmiş ve preslenmiş çelik bir fan kapağıyla çevrelenmiş harici bir soğutma fanına sahip TEFC (Tamamen Kapalı Fan Soğutmalı) tasarımlıdır. Fan, ısıyı dağıtmak için ortam havasını motor gövdesi kanatçıkları üzerinden çeker.
• Terminal kutusu (bağlantı kutusu): Sargı bağlantı terminallerini (genellikle IEC kurallarına göre U1, V1, W1, U2, V2, W2 olarak etiketlenmiştir) içeren, motor gövdesi üzerinde hava koşullarına dayanıklı bir muhafaza. Besleme kablolarının ve yıldız/üçgen konfigürasyon bağlantılarının bağlandığı yer burasıdır.
• Çerçeve: Mekanik destek sağlayan, ısı emici görevi gören ve kurulum için montaj ayaklarını veya flanşını taşıyan, genellikle nervürlü dökme demir veya alüminyum alaşımdan oluşan dış yapısal gövde.

Belirli motor tiplerinde bulunan ek bileşenler şunları içerir: kayma rings and brushes (sarılmış rotorlu asenkron motorlar), santrifüj başlatma anahtarları (tek fazlı kapasitör başlatma motorları) ve kapasitörler (tek fazlı çalıştırma kapasitör ve kapasitör başlatma/çalıştırma tasarımları).

AC Elektrik Motor Çeşitleri

AC motorlar, her biri farklı çalışma gereksinimleri için optimize edilmiş çeşitli alt türlere sahip, endüksiyonlu (asenkron) ve senkron olmak üzere iki ana aileye ayrılır.

Endüstriyel uygulamaların çoğunluğu için, üç fazlı sincap kafesli endüksiyon motoru varsayılan seçim olmaya devam ediyor. Fırçalara, kayma halkalarına veya harici uyarılara ihtiyaç duymaması, onu sabit hızlı yükler için en az bakım gerektiren ve en uygun maliyetli seçenek haline getirir. Değişken frekanslı sürücüler (VFD'ler), daha önce DC veya sargı rotorlu motorlar gerektiren değişken hızlı uygulamalarda kullanılabilirliğini genişletti.

AC Motor Bağlantı Şeması Temelleri

Bir AC motorun doğru şekilde kablolanması, güvenli çalışma ve doğru tork ve hız özelliklerine ulaşmak için çok önemlidir. Terminal kutusu konfigürasyonu motor tipine ve besleme voltajına göre değişir ancak aşağıdakiler en yaygın olarak karşılaşılan senaryoları kapsar.

Üç Fazlı Çift Gerilim Motorlar (Yıldız / Üçgen)

Üç fazlı asenkron motorların çoğu, genellikle 230V/400V veya 400V/690V olmak üzere iki voltaj seviyesi için sarılır ve terminal kutusunda U1, V1, W1 (sargı başlangıçları) ve U2, V2, W2 (sargı uçları) etiketli altı kablo bulunur. Besleme voltajı bağlantıyı belirler:

• Yıldız (Y) bağlantısı — daha yüksek voltaj: Nötr yıldız noktasını oluşturmak için U2, V2 ve W2'yi birbirine bağlayın. Üç fazlı beslemeyi U1, V1, W1'e bağlayın. Her sargı faz-nötr gerilimini görür. Besleme voltajı motorun daha yüksek nominal voltajıyla eşleştiğinde kullanılır (örneğin, 230/400V motorda 400V besleme).
• Delta (Δ) bağlantısı — düşük voltaj: U1'i W2'ye, V1'i U2'ye, W1'i V2'ye bağlayarak kapalı bir döngü oluşturun. Birleştirilmiş terminallerin her bir çiftine üç fazlı beslemeyi bağlayın. Her sargı hatlar arası voltajın tamamını görür. Besleme voltajı motorun düşük nominal voltajıyla eşleştiğinde kullanılır (örneğin, 230/400V motorda 230V besleme).

Yıldız-Üçgen başlangıcı büyük motorlar için yaygın bir yumuşak başlatma yöntemidir: motor yıldızla başlar (her sarımdaki azaltılmış voltaj = daha düşük başlatma akımı, tipik olarak doğrudan hat üzerindeki ani akımın 1/3'ü), ardından tam hıza yaklaştığında deltaya geçer. Bu, besleme kesintisini azaltır ancak aynı zamanda başlatma torkunu da aynı 1/3 faktörü kadar azaltır, dolayısıyla yalnızca düşük yüklü başlatma uygulamaları için uygundur.

Tek Fazlı Motor Kablolaması

Tek fazlı AC motorlar, tek fazlı bir beslemenin tek başına dönen bir manyetik alan oluşturamaması nedeniyle yardımcı bir başlatma devresine ihtiyaç duyar. Terminal düzenlemesi tipik olarak şunları içerir:

• Ana sargı terminalleri (M): Doğrudan hat üzerinden ve nötr olarak bağlanır.
• Terminalleri (S) sarmaya başlayın: Ana sargıya paralel, ancak başlatma kapasitörü ile seri olarak bağlanır. Kapasitör, ana ve yardımcı sargı akımları arasında bir faz kayması (yaklaşık 90°) oluşturarak, başlatma torkunu geliştirmeye yetecek kadar güçlü bir dönen alan üretir.
• Santrifüj anahtarı veya PTC rölesi: Motor senkron hızın yaklaşık %75-80'ine ulaştığında başlatma sargısının bağlantısını keser. Bu anahtarın arızası - ya açık kalması (motor çalışmaz) ya da kapalı kalması (başlatma sargısının aşırı ısınması ve yanması) - en sık görülen tek fazlı motor arızalarından biridir.

Motor Dönüşünün Tersine çevrilmesi

Üç fazlı bir motorun dönüş yönünün tersine çevrilmesi, motor terminallerindeki üç besleme fazından herhangi ikisinin değiştirilmesini gerektirir; örneğin, U1 ve V1'deki bağlantıların değiştirilmesi. Bu, dönen manyetik alanın ve dolayısıyla rotorun yönünü tersine çevirir. Tek fazlı motorlar için, geri dönüş, başlangıç ​​sargısı bağlantılarının ana sargıya göre değiştirilmesiyle sağlanır; bazı motorlar bu amaç için özel terminal işaretleri sağlarken diğerleri dahili yeniden bağlantı gerektirir.

Topraklama ve Aşırı Yük Koruması

Her AC motor kurulumunda bir koruyucu toprak (PE) bağlantısı Motor şasisine bağlı, terminal kutusundaki besleme toprağına bağlı. Ayrıca, uygun şekilde derecelendirilmiş termal aşırı yük rölesi veya besleme devresine motorun tam yük akımı (FLC) değerine ayarlı elektronik motor koruma rölesi takılmalıdır. Aşırı yük koruması, en yaygın motor arıza moduna karşı birincil savunmadır: mekanik aşırı yükten kaynaklanan uzun süreli aşırı akım, tek fazlı veya sargı sıcaklığını yalıtım sınıfı limitinin üzerine çıkaran kısıtlı havalandırma.