Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

doğrudan yol vermeli sabit mıknatıslı senkron motorların yapılarının incelenmesi

No description
by

seda kül

on 19 December 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of doğrudan yol vermeli sabit mıknatıslı senkron motorların yapılarının incelenmesi

Doğrudan Yol Vermeli Sabit Mıknatıslı Senkron Motorların Yapısının İncelenmesi
Elektrik Makinelerine Genel Bakış
Elektrik Makinelerinde Kullanılan Manyetik Malzemelerin Tarihsel Gelişimi
1930’lu yıllarda Al-Ni-Co alaşımlı daimi mıknatısların bulunması daimi mıknatıslarla uyarılmış büyük makinelerin yapımına imkan sağlamıştır. Bu makineler üzerindeki çalışmalar da yoğunluk kazanmış ve günümüzdeki gelişimine bu temel buluş sayesinde başlamıştır.
1950’li yıllarda baryum, stronsiyum veya kurşunun demir oksitle oluşturduğu ferrit mıknatısların bulunması ve geliştirilmesi bu mıknatısların elektrik makinelerinde kullanılmasına yol açmıştır.
Elektrik Makinelerinde Kullanılan Manyetik Malzemelerin Karşılaştırılması
Asenkron Motor
İndüksiyon motor yada asenkron motor (ASM), rotor için gerekli gücü komütatör yada bileziklerden ziyade elektromanyetik indüksiyon yoluyla aktaran AC motor tipidir.

Bu motorlara, stator sargılarında oluşan manyetik alanın dönme hızı ile rotor dönme hızı aynı olmadığından uyumlu olmayan motor anlamına gelen Asenkron Motor adı verilmiştir.

Senkron Motor
Senkron motorda üç faz stator akımı, kendi ile uyumlu rotor manyetik alanın neden olduğu döner manyetik alan üretir. Rotor manyetik alanı, rotor sargılarına uygulanan doğru akım tarafından üretilir.
Alan sargıları ana manyetik alanı üreten (senkron makinelerde rotor) sargılardır. Endüvi sargıları gerilimin üretildiği (senkron makinelerde stator) sargılardır.
Senkron motoru çalıştırmak için rotorun devir sayısını senkron devre yada yakın bir değere kadar yükselmek gerekir.

Sabit Mıknatıslı Senkron Motor
iÇiNDEKiLER
Elektrik Makinelerine Genel Bakış
Elektrik Makinelerinde Kullanılan Manyetik Malzemeler
Asenkron Motor
Senkron Motor
Sabit Mıknatıslı Senkron Motor
Doğrudan Yol Vermeli Sabit Mıknatıslı Senkron Motor
LSPMSM’nin Çalışması Esnasında Oluşan Momentler -Asenkron Çalışma
-Senkron Çalışma
Yapılan Güncel Çalışmalar


1953 yılında F.W. Merril, Al-Ni-Co mıknatıslar ile uyarılmış bir senkron motor geliştirmiştir.
Standart bir asenkron motorun rotoruna, Al-Ni-Co mıknatıs blokları yerleştirilmiştir. Stator yapısı ve dış ölçüleri değişmediğinden bu motorun kullanılması kolay olmuştur.
F. Falk, Al-Ni-Co mıknatısların özelliklerinin düzeltilerek, bu motorların daha iyi özelliklerde yapılmaları gerektiğini savunmuştur.

W. Volfkrodt, 1962 yılında ferrit mıknatıslar ile uyarılmış bir senkron makine geliştirmiştir. Bu motor gelişiminde yine temel olarak bir asenkron motor ele alınmıştır.
J.F. Douglas, bu motorları akım-yer eğrileri ile incelemiş ve daha iyi özelliklere sahip olan, ucuz daimi mıknatısların üretimi ile daha uygun çalışma karakteristiklerine sahip senkron motorların yapımının mümkün olduğunu belirtmiştir.
D.P.M Chaill, bu motorların istenilen davranışlara sahip olabilmeleri için gerekli tasarım kriterlerini vermişti.
-Tasarım kolaylığı
-Dayanıklılık
-Kolay bakım
-Düşük maliyet
Gerçek rotor direnci

Mekanik yüke eşit olan eşdeğer direnç

Bu devir sayısı ile dönmekte olan senkron motorun sabit kutupları döner alan kutupları ile kolayca kilitlenir. Kilitlenme sırasında zıt kutuplar birbirini çekerek rotor döner alan yönünde ve döner alan hızı ile döner.

Senkron motor çalışmaya başladıktan sonra rotordan herhangi bir akım geçişi söz konusu değildir. Çünkü rotor, senkron hızda döndüğünden döner alan tarafından kesilmemektedir ve dolayısıyla da rotorda gerilim endüklenmemektedir.

senkron motorların diğer motorlar gibi (asenkron motor, DC motor) direk olarak kalkınmaları mümkün değildir.!!!
SMSM temel olarak sargıları stator olukları içine dağıtılmış ve böylece stator akımı tarafından oluşan akı yaklaşık olarak sinüzoidal olan bir AC makinedir. Hava boşluğundaki manyetik alanın rotorda bulunan sabit mıknatıslar tarafından oluşturulması bu motorları asenkron motorlardan ayıran en önemli özelliktir. Diğer özellikler bakımından asenkron motorun aynısı denilebilir. SMSM, statordan elektriksel olarak oluşan akı ve rotordan sabit mıknatısların oluşturduğu sürekli bir akının etkisi altında çift uyartımlıdır. SMSM’ nin rotorunda akım yoktur. Bu sebeple rotorunda bakır kayıpları oluşmaz. Sabit Mıknatıs kullanıldığı zaman, elektrik makinesini aynı güçte, daha küçük büyüklükte ve daha yüksek verimle tasarlamak mümkündür.

Eksenel akılı SMSM

Radyal akılı SMSM

Yüzeysel SMSM

Rotoru içten mıknatıslı SMSM

Sürekli mıknatıslı senkron motorlarda, stator faz gerilimleri ve akımları sinüzoidaldir. Makine içerisindeki akı çoğunlukla, hava aralığı içinde sinüzoidal olarak dağılımlı akı üreten, rotor içerisindeki sürekli mıknatıs tarafından ayarlanır. Rotor üzerindeki mıknatıslar farklı şekillerde ve boyutlarda yerleştirilebilirler.
Sabit Mıknatıslı Senkron Motor
PMSM’DE MIKNATIS KALINLIĞININ ROLÜ??

Mıknatıs kalınlığı ne kadar fazla olursa:
-üretilen akı ve moment daha fazla (akı miktarı arttıkça bakır kayıplarıda artar!!)
-demagnetizasyona karşı daha güçlü
-indüktans daha düşük
-tepki daha hızlı
-maliyet daha fazla

SMSM’ nin Avantajları: 
Senkron makinelerde sargılı rotor yerine sabit mıknatısların kullanımı aşağıdaki avantajları sağlar: 
-Bilezik ve fırçaların olmamasından dolayı bakım gereksinimi azalır ve verim artar.
-Rotor bakır kayıpları azalır. Böylece, bakır ve demir kayıpları statorda yoğunlaşır bu durumda makineyi stator boyunca soğumasını sağlar.
-Mıknatısların kullanımı çevresel alanın verimli bir şekilde kullanılmasına imkan sağlar.

-Bu motorlar 2’den 50 veya daha fazla mıknatıs kutuplu olarak imal edilirler. Çok fazla kutup sayısı genellikle aynı akımda daha fazla moment üretir. Böylece, Sm2Co17 ve NdFeB gibi yüksek mıknatıslı malzemeler çok yüksek güçlerde motor boyutlarının azalmasına sağlar.
-Aynı büyüklükte makineler için, makinelerin karakteristiği seçilen mıknatıs tipine ve onların düzenlenme şekline bağlı olarak çok değişebilir.

Senkron motorlar kendi kendilerine yol alamadıklarından, değişik yöntemler kullanılır. Bu yöntemlerden bazıları şunlardır;
-Değişken frekanslı invertör kullanarak yol vermek,
-
Amortisör sargıları kullanarak yol vermek,
-İkinci bir tahrik makinesi kullanarak yol vermek,
-Senkron generatör olarak çalıştırıp yol vermek.

Seda KÜL
Konya, 2013
Doğrudan Yol Vermeli Sabit Mıknatıslı Senkron Motor
Doğrudan yol vermeli sabit mıknatıslı motor rotorunda sincap kafese sahip bir senkron motordur. Sincap kafes çubukları ya da amortisör sargıları motorun asenkron başlamasını sağlar. Motor rotoruna sabit mıknatıs eklenmiş bir asenkron motordur .

Sabit mıknatıs tam yüklü durumda yüksek güç faktörüne neden olan mıknatıslanma alanını üretir bu yüzden mıknatıslanma akımına gerek yoktur.


- Doğrudan yol alma
- Senkron çalışma


Gömülü sabit mıknatıslı motor, rotor içinde sincap kafesin altında yerleştirilmiş başlangıç anında çekme momentinin meydana gelmesini sağlayan kafes momentine karşı frenleme momentini meydana getiren mıknatısa sahiptir.


- Asenkron çalışma bölgesi
Hızlanma periyodu
Senkronizasyon periyoduna giriş
- Senkron çalışma bölgesi

Asenkron Çalışma Bölgesi
Hızlanma İşlemi:
Asenkron kalkınmada transiyent durum için rotorda bulunan alüminyum kafes önemli rol oynar. hızlanma işlemi esnasında, ortalama mıknatıs momenti fren olarak negatif bir rol oynarken, ortalama kafes momenti pozitiftir ve rotorun hızlanmasına yardımcı olur.

(anlık rotor hızı)
Senkronizasyon Periyoduna Giriş:
Devir sayısı sürekli olarak artar ve kayma sıfıra doğru yaklaşır. Fakat hızlanma daha yavaş olur ve endüvi akımı azalır.


Senkron Çalışma Bölgesi
Nominal hıza ulaştığı anda, artık kafes momenti oluşmaz ve motor sabit mıknatıslı motor gibi davranmaya başlar.

LSPM motorun gerilim denklemleri:

LSPMSM’nin Çalışması Esnasında Oluşan Momentler
-Mıknatısların neden olduğu frenleme momenti
-Rotordan kaynaklanan titreşim momenti
-Rotordaki sincap kafes çubuklarının sebep olduğu kafes momenti

Titreşim momenti:
mıknatıs ile kafes sargıları arasındaki etkileşimden ve kafes sargılarındaki akım salınımlarından meydana gelir.

Bu moment pozitif olan yarım periyodunda kafes momenti ile aynı yönde çalışır ve motorun senkron hıza doğru hızlanmasına yardımcı olur. Negatif yarım periyodunda ise kafes momentine karşı rol oynar .

Kafes momenti:
LSPMSM frenleme momentinin ve çalışma esnasındaki yük momentinin üstesinden gelebilmek için sincap kafese sahiptir. Kafes momenti kafes sargıları tarafından üretilir.

Frenleme momenti:
Sürekli mıknatıslar tarafından üretilen manyetik akı nedeniyle oluşur.

Asenkron ve Senkron Motor Karşılaştırması
F. Libert ve ark.2002 ‘Design of a 4-pole Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor’

Yapılan Güncel Çalışmalar
T. MARCİC,2011, ‘A short review of energy-efficiency line start motor design’


LSPMSM verimi alanında güncel bir bakış açısı oluşturmaya çalışmış, tasarım algoritmasını oluşturmuş ve moment bileşenlerini incelemiş.
te : moment bileşeni

Bu çalışma sonucunda;
-Ekonomik
-Stator sargıları
-Rotordaki sincap kafes,akı çubukları ve sabit mıknatıs uyumu

Lu, Q. ve ark., 2012, ‘Experiment and analysis of high power line-start PM motor’

Amaç: Düşük gerilimlerde daha yüksek başlama kapasitesi!
4 kutuplu 250kW LSPM yüksüz ve yüklü durumda deneyler yapılmıştır. (tranziyent ve kararlı durum)

Önerilen metotlar:
-Pf uygun bir değere ayarlanıp sabit mıknatısların hacmi uyartımsız durumlarda LSPM kontrol edebilecek şekilde olmalı.

-Rotor ve stator oyukları rotor kafesinin genişleyeceği şekilde optimize edilmeli.

-Yüksek güçlü LSPM kalkınma kabiliyeti yüksek kalkınma akımından dolayı sınırlanacağından, daha iyi bir performans için yüksek gerilimle kalkınması daha iyi bir seçim.

Lu,W. ve ark.2012, ‘Influences of Rotor Bar Design on the Starting Performance of Line-start Permanent Magnet Synchronous Motor’

Amaç: Farklı boyut ve manyetik özellikteki rotor çubukları ile motorun kaçak reaktansı ve direnci gibi elektromanyetik parametrelerin hesaplaması


-Stator direnç ve empedansı -Toplam direnç ve empedansı
-Rotor direnç ve empedansı -Kalkınma akımı ve momenti

Nekoubin A., 2011, ‘Design a Line Start synchronous Motor and Analysis Effect of the Rotor Structure on the Efficiency’
Amaç : 3 farklı rotor yapısında motor tasarlanıp verim ve kayıpların karşılaştırılması (RMxprt)

Sabit mıknatıs ile sincap kafes arasındaki oran uygun seçilirse, motor yapısı üretim maliyetinin azalması ve daha iyi performans gibi önemli teknik avantajlar sağlamaktadır.

-1.motorun rotor yapısı -2.motorun rotor yapısı -3.motor rotor yapısı


Hava aralığında ki en büyük akı yoğunluğu ve en küçük kayıplar 3. durumda meydana gelir.
Dinlediğiniz için teşekkür ederim :)
48 oluk, 16 kutup tam sargı

48 oluk 20 kutup single-layer konsantre sargı

48 oluk 20 kutup double-layer konsantre sargı

Diğer taraftan SMSM’ de bulunan sürekli mıknatıslar sürekli bir alan akısı ürettiklerinden rotor akımını değiştirmede, normal senkron motorlarda olduğu gibi kolaylıkla kontrol edilemez. Kontrol edilebilmedeki tek dezavantaj bu gibi görünse de şu an yapılan çalışmalarda Alan Zayıflatma ve Kuvvetlendirme Yöntemleri ile bu sorunun üstesinden gelindiği görülmektedir
Full transcript