Stator sargılarına AC gerilim uygulandığında, stator sargılarında AC akım akmaya başlar. Stator AC akımı zamanla değişen nitelikte olduğundan, stator sargılarının etrafında zamanla değişen manyetik alan oluşturur; bu da manyetik alan şiddeti (H), manyetik akı (\( \mathrm{\Phi}\)) ve manyetik akı yoğunluğu (B) anlamına gelir.
Stator manyetik akısı, rotor çubuklarında (veya sargılarında) AC gerilim indükler, ardından rotordan AC akım akmaya başlar ve rotor sargıları etrafında manyetik alan oluşur ancak rotorun dönmesi nedeniyle rotor akımları, rotor sargılarının etrafındaki manyetik alanın değişmesine yol açar. Bu şekilde stator manyetik alanı ve rotor manyetik alanı elde edilmiş olur.
Statorun oluşturduğu manyetik alan dönen bir alandır (\(n_{synch}\) hızıyla döner). Rotor çubukları bu döner alanın içinde kaldığında, manyetik akı çizgileri rotor çubuklarını sürekli değişen bir açıyla ve şiddetle keser. Bu değişim sinüzoidal bir yapıda olduğu için rotorda indüklenen gerilim de AC'dir.
Rotorun değişen manyetik alanı stator sargılarında da elektromotor kuvvetine (EMF) neden olur ancak asenkron makinede net manyetik akı ve net gerilim olacaktır. Rotor sargıları, AC gerilim nedeniyle statorun değişen manyetik alanında akım taşıyan iletkenlerdir ve Lorentz Yasasına göre rotor mekanik hızda dönmeye başlar. Stator manyetik alan hızı ile rotor mekanik hızı arasında gecikme veya fark olması nedeniyle kayma(slip) oluşur.
Rotor dönmeye başladığında, statorun dönen alanı ile rotor çubukları arasındaki bağıl hız azalır. Eğer rotor, statorun dönen alan hızıyla aynı hızda dönerse, manyetik akı çizgileri rotor çubuklarını kesmez ve bu durumda indüksiyon durur.
Rotor mekanik hızı ve rotor elektriksel frekansı:
\(n_{rm}\) : Rotor mekanik hızı
\(f_{re}\) : Rotor elektriksel frekansı
Stator elektriksel frekansı ve stator manyetik alanının dönme hızı:
\(f_{se}\) : Stator elektriksel frekansı = Uygulanan gerilim frekansı (50 Hz veya 60 Hz)
\(n_{synch}\) : Stator dönen manyetik alan hızı
P: Makinenin kutup sayısı
\(f_{se}=\frac{n_{synch}.P}{120}\)
kayma = (stator dönen manyetik alan hızı - rotor mekanik hızı) / stator dönen manyetik alan hızı
s=\(\frac{(n_{synch}-n_{rm})}{n_{synch}}\)
s=\(\frac{(1-n_{rm})}{n_{synch}}\)
Rotor mekanik hızı.
\(n_{rm}=(1-s).n_{synch}\)
Bu durumda;
s=\(\frac{(n_{synch}-n_{rm})}{n_{synch}}\)
\(n_{rm}\) =0 ise yani rotor mekanik olarak dönmediğinde s=1 olur. Bu da rotorun sabit veya kilitli olduğu, ancak statorun uygulanan AC gerilimden dolayı dönen manyetik alana sahip olduğu anlamına gelir. Bu dönen manyetik alan rotor sargılarında gerilim indükler.
Frekans denklemleri:
Rotor elektriksel frekansı = kayma x stator elektriksel
frekansı
\(f_{re}=s.f_{se}\)
\(f_{re}=\frac{(n_{synch}-n_{rm})}{n_{synch}}.\frac{n_{synch}.P}{120}\)
\(f_{re}=\frac{(n_{synch}-n_{rm})}{120}.P\)
Bu denklem, rotorun elektriksel frekansı ile rotorun mekanik hızı ve statorun dönen manyetik alan hızı arasındaki ilişkiyi verir.
Kilitli Rotor (s=1)
Kilitli rotor şartında , s=1 ve \(n_{rm}=0\) olur. Yani rotor hızının en yavaş olduğu durumdur. Kalkış anı veya rotor milinin zorla durdurulduğu durumdur.
Ancak \(f_{re}=\frac{(n_{synch}-n_{rm})}{120}.P\)
denklemine göre stator dönen manyetik alan hızı(\(n_{synch}\)) den kaynaklı olarak rotor elektriksel frekansı(\(f_{re}\)) oluşur. Kilitli rotor durumunda da rotor elektriksel frekansı vardır.
\(f_{re}=1.f_{se}\) olduğundan rotor elektriksel frekansı şebeke frekansına ( 50Hz) eşittir.
Kilitli rotorda da statorda dönen manyetik alan rotor sargılarında gerilim indükler. Kilitli rotor durumunda maksimum rotor gerilimi ve maksimum elektriksel frekans oluşur.
Rotor hızının maksimum olduğu durum:
\(n_{rm}=n_{synch}\)
\(s=\frac{(n_{synch}-n_{rm})}{n_{synch}}=0\) kayma olmaz.
\(f_{re}=s.f_{se}\), s=0 olduğunda rotor elektriksel frekansı oluşmaz.
Rotor akımı frekansı
\(n_{rm}=(1-s).n_{synch}\)
Rotorun hızı değiştikçe, rotordaki AC akımın frekansı değişir. Kayma (s) ne kadar büyükse (yani rotor ne kadar yavaşsa), rotordaki akımın frekansı o kadar yüksek olur (\(f_{re}=s.f_{se}\)).
Motor hızlandıkça kayma küçüldüğü için rotor frekansı da düşer ( s azalır \(f_{re}=s.f_{se}\) azalır) . Normal çalışma sırasında rotor frekansı genellikle 1-3 Hz arasındadır.
Net manyetik alan :
Rotor akımları kendi manyetik alanını oluşturur. Sonuçta hava aralığında oluşan "Net Manyetik Alan", hem stator hem de rotor akımlarının ortak etkisidir. Hava aralığındaki net manyetik akı, statorun uyguladığı alan ile rotorun tepki olarak oluşturduğu alanın vektörel toplamıdır. Rotorun dönmesi, bu etkileşimin sürekliliğini ve "kayma" miktarını belirler.
Gerilim denklemleri:
\(E_r\) : Rotorda indüklenen gerilim
\(E_{rmax}\): Kilitli rotor durumunda (s=1) maksimum rotor gerilimi
\(E_r=s.E_{rmax}\)
s=0 ise rotor gerilimi oluşmayacaktır. s=0 olduğu durumda rotor mekanik hızı ile stator dönen manyetik alan hızı eşittir.
Yük arttığında rotorun yavaşlaması (kaymanın artması), rotorda daha fazla gerilim indüklenmesini sağlar.
, Rotor Gerilimi ve Frekansı){kind=link}
0 Yorumlar