Sargılı alanlı (DC uyarmalı) senkron motor nedir?
Çalışma prensibi
Sargılı alanlı senkron motorun statoru olağan bir üç fazlı statordur; rotoru ise iki bilezik ve karbon fırça üzerinden doğru akım verilen alan sargılı çıkık kutuplar taşır. Stator 120 × f / p d/d hızında dönen bir alan üretir ve uyarılmış rotor kutupları birbirini çeken iki mıknatıs gibi bu alana kilitlenir. Kilitlendikten sonra rotor, yük ne olursa olsun tam senkron hızda döner; yük fazla ağırlaşınca da adımdan çıkar.
Uyartım güç faktörünü belirler
Alan akımı, rotorun statorda indüklediği iç gerilimi E_f belirler. E_f şebeke geriliminden küçükse motor eksik uyarılmıştır: şebekeden mıknatıslama akımı çeker ve asenkron motor gibi geri fazlı çalışır. Alan akımı artırılınca stator akımı gerilimle aynı faza gelir (birim güç faktörü), daha da artırılırsa motor aşırı uyarılır ve şebekeye reaktif güç verir. Boşta ve aşırı uyarılmış çalışan motor, tesisin güç faktörünü düzelten bir senkron kompanzatördür.
Yük açısı, V eğrileri ve devrilme
Yük hızı değiştirmez; rotor kutupları ile dönen alan arasındaki yük açısı δ'yı değiştirir. Güç P = 3·V·E_f·sin δ / X_s ile verilir, dolayısıyla tork δ = 90° noktasında en büyüktür: devrilme torku. Bu değer hem şebeke gerilimiyle hem alan akımıyla orantılıdır; zayıf uyartım ya da gerilim çukuru yüklü motorun kutup kaydırmasına yol açar. Sabit yükte endüvi akımının alan akımına göre çizilmesi V eğrisini verir: minimum birim güç faktöründedir ve iki yana doğru artar.
Kalkış ve kullanım alanları
Senkron motorun duruş anında net torku yoktur; büyük makineler kutup yüzlerindeki sönüm (amortisör) sargısıyla asenkron motor gibi kalkar, alan ise tam hıza yakınken uygulanarak rotor adıma çekilir. Sargılı alanlı makineler büyük kompresörleri, değirmenleri, kırıcıları, pompaları ve motor–generatör gruplarını sürer; sabit hız, yüksek verim ve güç faktörü düzeltme bilezik ve uyarıcı maliyetini haklı çıkarır.
Sık sorulan sorular
- Alan akımı senkron motorun güç faktörünü nasıl değiştirir?
- Sabit yük ve şebeke geriliminde endüvi akımının aktif bileşeni aynı kalır, alan akımı ise reaktif bileşeni değiştirir. Birim güç faktörü uyartımının altında motor eksik uyarılmış ve geri fazlıdır; üstünde aşırı uyarılmış, ileri fazlıdır ve reaktif güç verir. Alan akımı kaydırıcısını oynatıp güç faktörünü, reaktif gücü ve V eğrisini izleyin.
- Devrilme torku nedir, aşılırsa ne olur?
- Devrilme torku, rotorun dönen alana kilitli kalarak taşıyabileceği en büyük yüktür ve 90° yük açısında oluşur. Aşılırsa rotor bir kutup adımı kayar, ortalama tork çöker ve akım hızla yükselir; motor devre dışı bırakılmalıdır. Alan akımını ya da gerilimi artırmak sınırı yükseltir.
- Senkron motor yükten bağımsız neden sabit hızda döner?
- Rotor, hızı şebeke frekansı ve kutup sayısıyla belirlenen (n = 120 × f / p) dönen alana kilitlidir. Fazla yük yalnızca yük açısını artırır; devrilme sınırı aşılmadıkça hız tam senkron kalır.