Asenkron motorlar, stator ve rotor adlı iki ana parçadan oluşan, sabit hızda çalışmayan, düşük maliyetli ve bakım gereksinimi az olan, endüstride yaygın kullanılan alternatif akım motorlarıdır. Günümüzde en yaygın kullanılan motor tipi olan Asenkron Motorlar bir fazlı ve üç fazlı olarak üretilmektedir. Asenkron motorlar, dayanıklılık, düşük maliyet ve yüksek verim oranları nedeniyle taşıma sistemleri, fanlar, pompalar, redüktörler, kompresörler gibi endüstriyel uygulamalarda oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Asenkron motorlar, endüstride geniş bir yelpazede kullanıldığı için küresel enerji tüketiminin büyük bir kısmını oluşturur. Bu nedenle motor verimliliği, küresel enerji tasarrufu için kritik bir rol oynamaktadır. Asenkron motorların verimliliği, tasarım, bakım, onarım ve kontrol yöntemlerinin gelişmesiyle geniş bir alanda iyileştirilmiştir. Genel olarak, asenkron motorların verimi, kullanıldığı uygulamaya ve çalışma koşullarına bağlı olarak değişebilir. Bu nedenle, motorların doğru bir şekilde boyutlandırılması ve işletilmesi, maksimum verim elde etmek için kritik öneme sahiptir.
Asenkron motorları, senkron motorlardan ayıran en önemli özellik dönme hızının sabit olmamasıdır. Çalışma ilkesi bakımından asenkron makinelere endüksiyon makinesi de denmektedir. Ucuz olmaları, fırça ve kollektör bulundurmaması nedeniyle daha az arıza yaparak, daha az bakım gerektirirler. Bu yüzden de endüstride yaygın olarak kullanılırlar. Asenkron motorların üretimi doğru akım makinelerine göre daha ucuzdur ama kontrolleri daha zordur. Asenkron motor, stator ve rotor olmak üzere iki ana kısımdan oluşur. Bu kısımlardan hareketsiz olan kısma ‘stator’, hareketli olan dönen kısma ise ‘rotor’ adı verilmektedir. Statorun görevi manyetik alanı yaratmak, rotorun görevi ise hareketi sağlayacak olan kuvveti üretmektir. Rotor, statorun her iki tarafına takılan ve rulman içeren kapaklar sayesinde yataklanır ve seçilen uygun hava aralığı ile birlikte rahatlıkla dönmektedir.
3 Fazlı Asenkron Motor - (Gamak)
Stator
Asenkron motorun sabit kısmıdır. Bu kısım sargılardan ve sac paketinden oluşur. Sac paketleri, 0,4-0,8 mm kalınlığındaki bir tarafı yalıtılmış özel saçların paketlenmesiyle oluşturulur. Stator sargılar ise bobin telinin uygun sarım sayısı kadarınca sarılmasıyla elde edilir. Sargının yapısı, motorun kutup sayısını belirlemektedir.
Rotor
Rotor, asenkron motorların hareketli döner kısmıdır. Asenkron motorlar rotor yapılarına göre iki şekilde sınıflandırılır. Bunlardan biri sincap kafesli diğeri ise bilezikli asenkron motor olarak adlandırılır. Sincap kafesli bir asenkron motorun rotoru, rotorun yüzüne oyulmuş yuvalara yerleştirilen ve her iki ucunda da büyük kısa devre halkaları ile kısa devre edilmiş bir dizi iletken çubuktan oluşur. Bu tasarıma sincap kafes adı verilmektedir. Diğer rotor tipi bilezikli asenkron motordur. Bilezikli bir rotor, statordaki sargılara benzer tam bir üç fazlı sargı setine sahiptir. Rotor sargılarının üç fazı genellikle Y (Yıldız) bağlıdır ve üç rotor telinin uçları, rotor şaftındaki kayma halkalarına bağlanır. Rotor sargıları, kayma halkaları üzerinde hareket eden fırçalar sayesinde kısa devre yapılır. Bu nedenle bilezikli asenkron motorların rotor devresine ekstra direnç eklenebilmektedir. Bu sayede rotor akımı ayarlanabilmektedir. Ayrıca Motorun moment-hız karakteristiğini değiştirmek için bu özellikten yararlanılabilmektedir.
Bilezikli asenkron motorlar, sincap kafesli motorlara göre daha pahalıdırlar. Ayrıca bilezikli rotor yapısı, fırçaları ve kayma halkalarıyla ilgili aşınma nedeniyle çok daha fazla bakım gerektirirler. Bu yüzden bilezikli motorlar sincap kafesli motorlara göre endüstride daha az tercih edilirler.
Asenkron Motorun Çalışma Prensibi
Asenkron motorların statoruna bir AC (Alternatif Akım) gerilim uygulandığında stator sargılarından alternatif akım geçecektir. Bu alternatif akım, manyetik devrede değişken bir döner alan (alternatif alan) meydana getirir. Bu alternatif alanı Fourier serisi ile yazılabilmektedir. Alternatif alanın her bir harmoniği aynı açısal hızda dönen iki döner alana ayrılabilmektedir. Bu alanlardan biri saat yönünde dönüyorsa, diğer döner alan saat yönünün tersinde dönmektedir. 3 fazlı asenkron motorlarda aralarında 120˚ faz farkı bulunan akımlar statorda üç adet alternatif alan oluşturacaktır. Oluşan bu üç alternatif alanın sadece birinci harmoniği dikkate alınırsa, altı adet döner alan oluşur. Oluşan bu altı döner alanın da üçü saat yönünde, diğer üçü de saat yönünün tersinde olup aynı açısal hızlarda senkron açısal hızdır (ωs). Sağ yönde dönen 3 döner alan çakışık olarak döndüğünde, sola doğru dönen alanlar arasında 120˚ faz farkı olduğundan bileşke değer sıfır olur. Bu yüzden motor sağ yönde dönen çakışık 3 döner alanın oluşturduğu moment yönünde döner. Motora ilk gerilim verildiği anda rotor hareket etmemektedir. ns (senkron hız) hızıyla dönen stator döner alanı durmakta olan rotor iletkenlerini aynı hızda keser ve rotorda alternatif gerilimin indüklenmesini sağlar. Eğer rotor senkron hızda dönerse, bu durumda senkron hızda dönen stator alanı, rotor iletkenlerini kesemeyeceği için rotor iletkenlerinde gerilim oluşmayacaktır. Bu yüzden rotorda bir akım akmayacağından moment sıfır olacaktır. Bu nedenle asenkron motorlar senkron hızda çalışamazlar. Motor çalışmada rotor, senkron devirden daha küçük ve yük ile değişen hızda döner. Bu hız farkı, motorun kayma değeri olarak adlandırılır. Kayma, rotor hızının stator manyetik alan hızından farkı ile orantılıdır ve genellikle yüzde cinsinden ifade edilir. Asenkron motorun yükü arttıkça, kayma da artar. Yük arttıkça rotorun manyetik alanla uyum sağlamak için daha fazla enerjiye ihtiyaç duyar ve rotor hızı düşer. Bu durumda kayma oranı yükselir.
