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