Şönt Motor
Transkript
Şönt Motor
ELEKTROMEKAN K LABORATUVARI DENEYLER Uzm. Engin ÇET N Elektrik-Elektronik Y. Müh. Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisli i Bölümü – 2008 EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 NDEK LER Transformatörlerde Polarite Tayini Deneyi Transformatörlerde Bo ta Çal ma Deneyi Transformatörlerde K sa Devre Deneyi Transformatörlerde Yüklü Çal ma Deneyi Alan Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Armatör Ak n Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Do ru Ak m Kaynakl DC Motor Karakteristiklerinin Gözlenmesi 1 Fazl Asenkron Motorun Bo ta Çal ma Deneyi 1 Fazl Asenkron Motorun K sa Devre Deneyi Kaynaklar EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Transformatörlerde Polarite Tayini Deneyi Teorik Bilgi Bu deneyin amac , bir fazl transformatörlerin sarg polaritelerinin bulunmas ve böylelikle uç aretlemelerinin yap lmas r. Transformatörlerin birbirleriyle seri ve paralel ba lant lar n sa kl yap labilmesi için, ba lanacak transformatörlerin polaritelerinin bilinmesi zorunludur. Polarite, transformatörün bobin gerilimlerinin ani yönlerini belirtir. Transformatörlerin primer ve sekonder sarg lar n her iki uçlar , alternatif gerilimin frekans na ba olarak zaman zaman i aret de tirirler. Bunun için, transformatörün hangi ucunun hangi i areti ta n yani polaritesinin bilinmesi çok önemlidir. Polarite, transformatör sarg lar nda endüklenen gerilimlerin ani yönlerini veya sarg uçlar n aretlerini belirtir. Sarg lar n polaritelerinin bilinmesi, transformatörlerin birbirleri ile paralel ba lanmalar nda veya çe itli sarg lar n kendi aralar nda ba lanmalar nda büyük kolayl k sa lar. Bir fazl transformatörlerin paralel ba lanmalar nda veya bir fazl transformatörlerle çok fazl sistemlerin olu turulmas nda, primer ve sekonder uçlar n belli bir andaki aretlerinin bilinmesi zorunludur. Bir transformatörde, yan yana bulunan primer ve sekonder uçlar birbirine ba lan r ve primere nominal gerilim uygulan rsa, bo ta kalan di er uçlar aras na voltmetre ba land nda bir gerilim de eri okunur. Bu de er; primer ve sekonder gerilimlerinin toplam verirse transformatör art polariteli, fark verirse eksi polaritelidir ( ekil 1). ekil 1. (a) Eksi Polariteli, (b) Art polariteli transformatör Soru 1 : Bir transformatörün polaritesini de tirmek için neler yap labilir? Ara z. Soru 2 : Polarite tayini deneyinde primere nominal gerilim vermek her art alt nda do ru mudur, neden? EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Ba lant emas ekil 2. Polarite tayini deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 2’deki devre emas kurunuz. Dü üren tip transformatörün giri ve ç uçlar ndan birer tanesini birbiriyle k sa devre ediniz. Bo ta kalan di er uçlar aras na bir voltmetre ba lay z. Transformatörün giri ine 220V/50Hz gerilim uygulayarak voltmetrede okunan de eri kaydediniz. E er voltmetrede okunan de er, giri gerilim de erinden fazla ise transformatör pozitif (+) polariteli, dü ük ise negatif polaritelidir (-). EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Transformatörlerde Bo ta Çal ma Deneyi Teorik Bilgi Bu deneyin amac , transformatörün primer uçlar nominal gerilime ba ve sekonderi yüklenmemi (bo ta) durumda iken; demir kay plar n, demir aç n ve transformatörün bo taki dönü türme oran n tespitidir. Transformatörün bo ta çekti i ak m (Ib) çok küçük oldu undan, bo ta çal madaki bak r kay plar (Ib.R1) ihmal edilerek bo ta okunan güç, demir kay plar (nüve) olarak bilinir. Demir kay plar ; histeresiz ve fuko kay plar ndan olu ur. Demir kay plar n ölçüsü olarak demir aç kavram üzerinde durulur. Demir aç küçük olursa, transformatör demir kay plar da o kadar küçük olur. Demir aç ; ne kadar Sin = P12 / (E2.Ib) formülünden hesaplan r. Burada E2 sekonder gerilimi, P12 ise sekonder taraf ndan yap lan güç ölçümü de eridir. Deneyin Ba lant emas ekil 3. Transformatörlerde bo ta çal ma deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 3’deki devre emas kurunuz. Ototransformatör ç 0V iken sistemi enerjilendiriniz. Primere uygulanan gerilim de erini nominal de erin %140-150’sine kadar 25’er voltluk kademeler halinde artt z. Her kademede; ak m, gerilim ve güç de erlerini ilgili ölçü aletlerinden okuyarak tablo1’e kaydediniz. Sistemin enerjisini keserek deneyi bitiriniz. Transformatörün primer ve sekonder dirençlerini multimetre ile ölçüp tabloya kaydediniz. Ölçülen de er DC gerilim artlar nda geçerli oldu undan, AC gerilim artlar için ölçtü ünüz de erleri 1.3 katsay ile çarp z. Tablodaki ilgili bölümleri hesaplay p kaydediniz. EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Tablo 1. Bo ta çal ma deneyinde elde edilen veriler Giri Gerilimi (U1, Volt) Wattmetre (Pb, Watt) Primer Ak (Ib, Amper) Bak r Kayb (P=Ib2.R1, Watt) Demir Kayb (Pfe, Watt) Primer AC Direnci (RAC, Ohm) EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Transformatörlerde K sa Devre Deneyi Teorik Bilgi Bu deneyin amac , transformatörün bak r kay plar n, e de er direnç ve e de er reaktans de erlerinin bulunmas r. Wattmetrede okunan güç, k sa devre gücüdür. sa devre deneyinde okunacak güç, primer ve sekonder devre bak r kay plar ile demir kay plar ndan ibarettir. Ancak k sa devre deneyinde gerilim, nominal gerilimin çok küçük bir yüzdesidir. Histeresiz kayb gerilimin, ayn zamanda magnetik ak n 1.6’nc kuvveti ile fuko kayb n da magnetik ak n dolay yla gerilimin karesi ile ters orant olmas nedeniyle de demir kay plar çok küçüktür. Böylece k sa devre deneyinde okunan güç; Pk = I12R1 + I22R2 = I12Re1 = I22Re2 eklinde yaz labilir. Burada Re1 ve Re2, transformatörün primer ve sekonder devreye göre de er etkin dirençleridir. Bu e itlikten; Re1 = Pk / I12 ve Re2 = Pk / I22 yaz labilir. Primer devreye göre e de er reaktans ve empedans da; X e1 Z e21 R 2e1 ohm ve Ze1 = Uk / I1 ohm olarak bulunur. Deneyin Ba lant emas ekil 4. Transformatörlerde k sa devre deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 4’teki devre emas kurunuz. Ototransformatör ç 0V iken sistemi enerjilendiriniz. Primere uygulanan gerilimi yava yava artt rarak primerdeki ampermetreden 1.18A de erini okuyunuz. Di er ölçü aletlerinden okunan de erleri kaydederek deneyi sonland z. Ze1, Re1 ve Xe1 de erlerini hesaplay z. EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Transformatörlerde Yüklü Çal ma Deneyi Teorik Bilgi Bu deneyin amac , transformatörün yüklü çal mas durumundaki karakteristiklerinin elde edilmesidir. Transformatörlerde verim, ç gücünün giri gücüne oran r. Verim çok yüksek oldu undan, her iki devreye ba lanan wattmetrelerin gösterece i de erler birbirine çok yak nd r. Transformatörlerde verim, daha çok kay plar n bilinmesi ile bulunabilir. Transformatörlerde regülasyon, belirli bir güç katsay nda sekonder devrenin bo ve tam yük çal ma gerilimleri aras ndaki fark n sekonder devre tam yük geriliminin yüzdesi olarak ifadesidir. Yani; %Reg = [(U2’ – U2) / U2].100 eklindedir. U2’ gerilimi, bo ta çok az bir hata ile U1.N2/N1 ifadesine e ittir. Bu durumda regülasyon; %Reg = {[U1.(N2 / N1)-U2] / U2}.100 eklini al r. Deneyin Ba lant emas ekil 5. Transformatörlerde yüklü çal ma deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 5’teki devre emas kurunuz. Sekonder devre anahtar S2 aç k iken S1 anahtar kapat z ve ölçü aletlerinde okunan de erleri yaz z. Sekonder devrenin yükü s r iken S2 anahtar kapat z. Transformatörü s rdan ba layarak nominal yüke kadar be -alt kademe yükleyerek her kademe için ölçü aletlerinde okunan de erleri yaz z. Ölçülen tüm de erleri tablo 2 ve 3’e kaydederek deneyi sonland z. Her kademe için transformatörün verimini EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 bulunuz. Transformatörün demir kay plar ve her kademe için bak r kay plar hesaplay z. Primer ve sekonder devreye göre e de er direnç de erlerini bulunuz ve transformatörün tam yükteki regülasyonunu hesaplay z. Tablo 2. Yüklü çal ma deneyinde S2 anahtar aç k, S1 anahtar kapal iken elde edilen veriler P1, Watt A1, Amper V1, Volt V2, Volt Tablo 3. Yüklü çal ma deneyinde S1 ve S2 anahtarlar kapal iken elde edilen veriler Kademe P1, Watt A1, Amper V1, Volt P2, Watt A2, Amper V2, Volt 1 2 3 4 5 EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Alan Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Teorik Bilgi Bu deneyin amac , alan ak ve buna ba etkilerinin gözlemlenmesidir. olarak ak de iminin DC önt motor üzerindeki Bir DC önt motorun üretti i armatör gerilimi (E), dakikadaki devir say orant r (k, motor sabiti). (n) ve ak ( )ile E = k. .n Armatör direncine R, armatör uçlar ndaki gerilime E ve armatörden akan ak ma i denilirse, ohm kanununa göre; V – E = R.i elde edilir. E yerine yukar daki ilk ifade yaz rsa; V – k. .n = R.i veya n = (V-R.i) / k. elde edilir. Buna göre n h , ak veya armatöre uygulanan gerilimin de imi ile ayarlanabilir. E er motor direnci çok küçük ve buna ba olarak R.i gerilim dü ümü ihmal edilebilecek bir seviyede ise, formül; n = V / k. halini al r. Görüldü ü üzere h z, V gerilimi ile do ru, ak ile ters orant r. ekil 6. DC önt motor e de er devresi EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Deneyin Ba lant emas ekil 7. Alan kontrolü ile DC önt motor h z kontrolü deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 7’deki devre emas kurunuz. Devreyi enerjilendirmeden önce, motor çal lsa ve motorun sabit bir h za ula mas na izin verilse, alan kayna nda meydana gelen ufak bir azalma h n artmas na m yoksa azalmas na m yol açar, dü ününüz. Deneye maksimum alan ak ile ba lay p alan ak yakla k 10mA’lik kademeler halinde azalt z. Her bir durum için okunan de erleri tablo 4’e kaydediniz. H z 2500 devir/dk oldu unda deneyi sonland z. d/d olarak gösterilen h n binde birinin, takogeneratörün geriliminin yar na e it oldu u kabul edilmektedir. Anahtar açarak deneyi bitiriniz. Tablo 4. Alan Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Deneyi Veri Tablosu Alan Ak (mA) Armatör Ak (mA) Takogeneratör Gerilimi (V) Armatör ak , tako generatör gerilimi ve alan ak yorumlay z. aras ndaki ili kiyi tek bir düzlemde çizip Çizilen grafiklerde de erler artt kça e rilerin lineerlikten ayr ld ara z. Alan ak birden s r yap rsa ne olur? Ara z = Tako V / 1000 göreceksiniz. Sebebini z. EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Armatör Ak n Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Teorik Bilgi Bu deneyin amac , armatör ak Deneyin Ba lant ekil 8. Armatör ak n de imi ile motor h n de imini gözlemlemektir. emas n kontrolü ile DC önt motor h z kontrolü deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 8’deki devre de tirilebilir. emas kurunuz. Alan ak Armatör geriliminde meydana gelecek ufak bir azal ba lamadan önce cevaplay z. sabit tutulurken armatör ak h ne ekilde etkiler, deneye , 1000dev/dk’da sabit tutarak deneye ba lay z. Armatör gerilimini iki er voltluk kademelerle 26V’a kadar artt p her kademe için tablo 5’te ilgili yerleri doldurunuz. A da verilen grafikleri çizerek yorumlay z. EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Tablo 5. Armatör Ak Alan Ak (A) n Kontrolü ile DC önt Motor H z Kontrolü Deneyi Veri Tablosu Armatör Ak (A) Armatör Gerilimi (V) Takogeneratör Gerilimi (V) z (dev/dk) EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Do ru Ak m Kaynakl Motor Karakteristiklerinin Gözlenmesi Teorik Bilgi Bu deneyin amac ; armatör ak , ak ve moment aras ndaki ili kinin bulunmas ve sonuçlara göre h z regülasyonunun yap lmas r. DC motor taraf ndan üretilen moment, armatör ak ve ak ile orant r. Armatör gerilimi (V), d devre taraf ndan belirlenir. Yük momentindeki art motor h n azalmas na yol açar. Dolay yla armatörde üretilen ters e.m.k.’n n azalmas na sebep olur. Yük momentindeki art armatör direncine uygulanan gerilimi artt r, bu sebepten i ak artar. Bu i lem, artan moment ihtiyac kar lamak için i ak belirli bir seviyeye gelinceye kadar devam eder. DC motorda R.i gerilimi genellikle V’ye göre oldukça dü üktür; bu yüzden motorun yüklenmesi h n azalmas nda oldukça az bir rol oynar. Deneyin Ba lant emas ekil 9. Do ru ak m kaynakl motor karakteristiklerinin gözlenmesi deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 9’daki devre emas kurunuz. Yükleme ünitesini yüksüz konuma getiriniz. Yük birimini kademe kademe artt rarak al nan de erleri tabloya kaydediniz. Sonuçlar yorumlay z. EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Tablo 6. Do ru ak m kaynakl motor karakteristiklerinin gözlenmesi deneyi veri tablosu Yük Kademesi Alan A (Amper) V (Volt) Armatör A (Amper) V (Volt) Takogeneratör z V (Volt) (dev/dk) 0 1 2 3 4 5 6 7 EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Asenkron Motor Bo ta Çal ma Deneyi Teorik Bilgi Güç, döndürme momenti, kalk nma ak , güç katsay ve çe itli yüklerdeki verim hesaplar için motorun e de er devresi bilinmelidir. Deney, bu amaçla yap r. Deneyde kullan lan motor, daimi kondansatörlü motordur. Bu motorda, yard mc sarg ve ona seri ba olan kondansatör daima devrede kal r. Bu motorlarda santrifüj anahtar yoktur. lk kalk nma momenti biraz dü ük, %50-%100 tam yük momenti civar ndad r. Bu tip motorlar çok düzgün ve sessiz çal r. Santrifüj anahtarlar olmad için, daha az bak ma ihtiyaç gösterirler. Genellikle vantilatör, aspiratör, brulörlerde ve sessiz çal man n arzu edildi i yerlerde kullan rlar. ekil 10. Daimi kondansatörlü yard mc sarg Deneyin Ba lant motor emas ekil 11. 1-faz asenkron motor bo ta çal ma deneyi ba lant emas EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Deneyin Yap ekil11’deki devre emas kurunuz. Motorun bo ta çal rken çekti i ak , gerilimi ve gücü kaydediniz. Devir say takometre ile ölçünüz. Motorun stator direncini multimetre ile ölçünüz, buldu unuz de erden AC stator direncini hesaplay z (bkz. trafo polarite tayini deneyi). A daki formüllere göre e de er direnci (Rc), reaktans (Xm) ve kaymay hesaplay z. Pwattmetre = U.I.cos Pwattmetre -Pr,s-PCUst = PFe Ic = I.cos Rc=U/Ic Im = I.sin Xm = U/Im s = (netiket-nölçülen) / netiket Pr,s PCUst PFe Rc Xm s I n ; rüzgar ve sürtünme kay plar (W) ; stator bak r kay plar (W) ; demir kay plar (W) ; uyart m devresi ve nüve kay p direnci ( ) ; uyart m devresi ve nüve kay p reaktans ( ) ; kayma ; motorun çekti i ak m ; devir EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Asenkron Motor K sa Devre Deneyi Deneyin Ba lant emas ekil 12. 1-faz asenkron motor k sa devre deneyi ba lant emas Deneyin Yap (nr=0, s=1) ekil 12’deki deney emas kurulduktan sonra, 0-270VAC de erli oto trafo ç , motorun nominal ak n 1,5 kat na kadar artt r. Örne in motor nominal ak m de eri 1A ise, wattmetrenin ak m kademesinden 1,5A okununcaya kadar oto trafo ç artt r. Bu andaki güç, ak m ve gerilim de erleri kaydedilir. Bütün bu i lemler esnas nda, motor mili izole bir pense ile tutulur ve milin hareket etmesi önlenir. De erlerin kaydedilmesinden sonra, hesaplamalara geçilir. Wattmetrede okunan de er, k sa devre kay plar r (bak r kay plar ). En sonunda motor e de er devresi ve e de er devrenin son hali, a daki gibi elde edilir. Örnek hesaplamalar u ekildedir; Pk=414W, Ik=1,92A, Xe=(Ze2-Re2)1/2, R1 Vk=Uk=232V, Re=Pk/Ik2, Pk=Ik2.Re, X1=Xr =Xe/2=X2 , Ze=? , Re=R1+Rr , Ze=Uk/Ik, Re =? , X1=X2 =? , Rr =? Bo ta çal mada elde edilen de er EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Kompanzasyon Deneyi Deneyin Ba lant emas ekil 13. Kompanzasyon deneyi ba lant emas Deneyin Yap ekil 13’deki deney emas (kondansatör hariç) kurulduktan sonra oto trafo ç , 40V’a ayarlan r. Bu durumda wattmetreden güç, ak m ve gerilim de erleri kaydedilir. Daha sonra devrenin enerjisi kesilerek devreye paralel kondansatör ba lan r. Bu durumdaki güç, ak m ve gerilim de erleri okunup kaydedilir. Bulunan de erlere göre a daki örne e göre kondansatör ba land nda sistemde olu an kompanzasyon ve sistemin davran (kapasitif ya da indüktif) belirlenir. Tablo 7. Kompanzasyon deneyi de er tablosu Sistemde Bulunan Elemanlar Reosta + Reaktör Reosta + Reaktör + Kondansatör Direnç ( ) Güç (W) Ak m (A) Gerilim (V) Örnek Hesaplama Kondansatör ba lanmadan önce (güç, ak m ve gerilim de erleri wattmetreden okunur) Pilk = U1. I1. cos 1, 35 = 40.7 x 1 x cos 1, 1 = 30.680, QC1 = U1. I1. sin 1 = 20.76 VAR Kondansatör ba land ktan sonra (güç, ak m ve gerilim de erleri wattmetreden okunur) Pson = U2. I2. cos 2, 36 = 41.3 x 0.9 x cos 2, QC1 > QC2 Sistem ndüktif QC1 < QC2 Sistem Kapasitif 2 = 14.410, QC2 = U2. I2. sin 2 = 9.25 VAR oldu una göre, bu durumda bu sistem indüktiftir. EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008 Kaynaklar /1/ Elektrik Makinalar Laboratuvar Uygulama K lavuzu, K. Tanr öven & T. Aktekin, PAÜ Elk.-Elo. Müh. Böl., Denizli-1997. /2/ Elektrik Makinalar , Cilt 1, Do ru Ak m, Necati O uz & Muhittin Gökkaya, MEB Yay nlar , stanbul, 1996. /3/ Elektrik Makinalar , Cilt 2, Transformatörler, M. Adnan Pe int & Abdullah Ürkmez, MEB Yay nlar , stanbul, 1996. /4/ Elektrik Makinalar , Cilt 3, Asenkron Motorlar, Ahmet Hamdi Saçkan, MEB Yay nlar , stanbul, 1996. /5/ Feedback Electrical Power & Machines, PE480 Power Electronics System DC Shunt Motor Control Kit Manuel, Type PE482, England. EEM322 Elektromekanik Laboratuvar Deneyleri, Uzm. Engin ÇET N, 2008