Asenkron Motorlar Genel Bilgi

5DİNAMİK FREKANS DEĞİŞTİRİCİLER

Uygulamalarda , üç fazlı asenkron ve senkron motorların devir sayıları ayarı için dinamik frekans değiştirici olarak daha çok senkron ve asenkron frekans değiştiriciler (motor ve generatör grupları ) ile serbest uyartımlı frekans değiştirici kullanılır

1-) Senkron Frekans Değiştirici Kullanmak

senkron ve asenkron frekans değiştiriciler daha çok yüksek güçlü tahriklerde ; örneğin gemiler , seri halinde çalışan makineler ve hadde tesislerinde kullanılır Özellikle düşük frekans doneleri için uygundur
Gemilerde frekans değiştirici olarak büyük güçlü bir senkron alternatör ile tahrik makinası olarak devir sayısı geniş sınırlar içinde ekonomik olarak değişebilir bir ısı kuvvet makinası ; çoğunlukla bir buhar türbini kullanılır Türbine gönderilen buhar çoğunlukla kısıldıkça devir sayısı ile birlikte alternatörün frekansı ve bir netice geminin pervanelerini tahrik eden senkron ve asenkron motorların devir sayıları düşer Türbinin devir sayısını değiştirirken alternatörün ikazı sabit tutulursa frekansla birlikte gerilimi de aynı oran dahilinde değişeceği için esas tahrik motorunun devrilme momenti yaklaşık olarak sabit kalır
Sanayide seri halinde çalışan makineler ve hadde tesislerinde çok sayıda tahrik motorunun devrini birlikte kontrol etmek için senkron frekans değiştiriciyi tahrik etmek üzere belirli güçlere kadar stator veya rotorundan beslenen üç fazlı kolektörlü şönt motor ( Schrage-Richter motoru ) büyük güçler için kural olarak WARD- LEONARD tahriki kullanılır

Şekil 6 W-L Ayar sistemi ile ayar edilen büyük güçlü bir senkron frekans değiştiricinin esas bağlantı şeması
Şekil 6 da frekans degiştiricinin tahrik makinesi olarak WARD-LEONARD sisteminin kullanildigi büyük güçlü bir senkron degiştiricinin üç fazli asenkron motorlari (esas tahrik motorlarini ) içine alan esas baglanti şemasi gösterilmiştir Bu baglanti şemasinda FD senkron frekans degiştirici , TM2 bunun tahrik makinesi ,TM1 de DA kontrol generatörün tahrik makinesi , ID ikaz dinamosu , M1 , M2 , M3 , devir sayisi ayarlanan üç fazli asenkron motorlar (esas tahrik motorlari ) dir
Böyle bir tahrik sisteminde FD nin gücü tahrik motorları güçleri toplamına eşittir Tahrik makinesi olarak bir ısı kuvvet makinesi kullanılması halinde ayar sisteminin toplam gücü esas tahrik motorları toplam gücünün %300 ‘ne , WARD-LEONARD sistemi kullanıldığı taktirde %500 ‘ne ulaşır
Bu nedenle böyle bir ayar sisteminin verimi düşük, tesis ve işletme giderleri yüksektir Buna karşilik ayar araligi oldukça geniş ayrica ayar sürekli ve stabildir alternatörün devir sayisi ve frekansi degiştirilirken ikaz akimi sabit tutulmak suretiyle üç fazli asenkron ve senkron motorun devri geniş bir alanda degişirken devrilme momenti yaklaşik olarak sabit kalir, yüklenilebilirlik kabiliyeti degişmez

2-) Asenkron Frekans Değiştirici Kullanmak

Üç fazlı asenkron motorların kademeli ve sürekli devir sayısı ayarı için asenkron frekans değiştiriciler de kullanılır Şekil 7 de asenkron frekans değiştirici olarak kullanılan üç fazlı bilezikli bir asenkron makinenin esas bağlantı şeması gösterilmiştir Burada FD asenkron frekans değiştirici , TM tahrik makinesi , M devir sayısı ayarlanan motordur Frekans değiştirici , tahrik makinesi tarafından döner alan yönünde ;
ntm = 60 *fs =nsfd
p
senkron devir sayısı ile döndürülürse sekonder frekansı f2fd= f1m ; döner alana zıt yönde ise nsfd hızıile tahrik edilirse f2fd = f1m = 2f1 olur Buradan frekans değiştiricinin devir sayısı + nsfd ile - nsfd arasında değiştirilerek f 2fd sekonder frekansı 0 ila 2f1 arasında ayarlanır
Asenkron frekans değiştiricinin sekonder ve primer frekansları arasında ;
f 2fd = nsf - ntm
f1 nsf
bağıntısı yazılabilir Frekans değiştiricilerin sekonderinden beslenen esas tahrik motorunun boşta ideal devir sayısı ise ;
n = f2fd nsm = nsfd - ntm n sm olur
f1 nsfd

Bu denklemlerde nsm M esas tahrik motorunun f1 şebeke frekansindaki senkron devir sayisidir Asenkron frekans degiştiricilerin sekonder gerilimi frekansla orantili degiştigi için devir sayisi ayarlanan M tahrik motorunun döner alani ve devrilme momenti yaklaşik olarak sabit kalir Asenkron frekans degiştiricileri güç kayiplari hesaba katilmadigi taktirde esas güçler için ;
Pm = Pfd + Ptm
bağıntısı yazılabilir Buradan M tahrik motoruna verilen güç frekans değiştiricinin stator döner alan gücü ile tahrik makinesinin mil gücü toplamına eşittir Diğer taraftan bilindiği gibi kayıplar hesaba katılmadığı taktirde bir asenkron makinenin stator döner alan gücü ile rotor mekanik gücünün döndürme momentine göre ifadeleri ;
P fd = 2π *nsfd Mfd , P tm = 2π * n tm Mfd
60
olum güçlerin bu değerleri önceki formüllerde yerine konursa ;
Pm = 2π *nm Mm = 2π ( nsfd - ntm ) Mfd
60

bağıntısı elde edilir Bu denklemler ile frekans değiştirici ve devir sayısı ayar edilen M tahrik motoru momentleri arasında ;
Mfd = nsm Mm
nsfd
bağıntısına ulaşılır Bu denklem , frekans değiştirici döndürme momentinin motor milinde ki yük momenti ile orantılı değiştiğini , ayarlanan sekonder frekansına bağlı olmadığını gösteren önemli bir neticedir
Şekil 8 de yük momentinin sabit degeri için esas güçlerin ( P, Ptm Pm güçlerinin ) f2fd / f1 frekanslar oranına bağlı olarak değişimleri gösterilmiştir Frekanslar oranının 0 ile 2 arasında değişen ayar alanı için ;
Pfd = Ptm = Pm/2 olup tesisin toplam gücü tahrik motoru gücünün 2 katıdır Bu bakımdan asenkron frekans değiştirici kullanmak senkron frekans değiştiriciye göre daha avantajlıdır

Şekil 8 Yük momentinin sabit değeri için asenkron frekans değiştirici kullanarak devir sayısı ayarında güçlerin değişimi
Tahrik makinesi olarak, sürekli devir sayısı ayarı için belirli güçlere kadar aynı şebekeden beslenen üç fazlı kolektörlü alternatif akım şönt motoru büyük güçlerde WARD-LEONARD tahriki kullanılır Kademeli devir sayısı ayarı ile yetinildiği taktirde , tahrik makinesi kural olarak çok kutup sayısına haiz üç fazlı kd rotorlu bir asenkron motordur
Şekil 9 da WARD-LEONARD sistemiyle tahrik edilen büyük güçlü bir asenkron frekans degiştiricinin esas baglanti şemasi gösterilmiştir Bu baglantinin normal baglantidan olan farki , rotorun f1 frekanslı şebekeye bağlanışı , statorun ise sekonder olarak kullanılmasıdır
Bu bağlantıda vantlı gücün yanında, gerek Fd gerekse M tahrik motorları döner alanları için lüzumlu reaktif güç FD nin rotorundan statora aktarılır

Burada sekonder frekansı yine FD nin devri değiştirilerek ayarlanır Sükunet durumunda f2fd = f1 dir Sekonder frekansını f1 üstünde daha büyük bir değere ayarlamak için frekans değiştirici rotor döner alan yönünde daha küçük frekanslar için rotor döner alanına zıt yönde çevrilir Böyle bir ayar sistemiyle tahrik motorlarının devir sayıları birlikte sıhhatli ve stabil olrak geniş bir alan içinde ayarlanabilir Ayar oranı 10:1 hatta 12:1 ‘e kadar çıkar
Şekil 9 daki montaj şeklinde 0 ile 2f1 arasındaki frekans ayar alanı için tesisin toplam gücü devir sayıları ayarlanan esas tahrik motorları toplam gücünün 4 katıdır Bundan dolayı bu ayar sisteminde kuruluş ve işletme maliyetleri oldukça yüksektir