Döner alanlar
Senkron elektrik makinenin çalışmasını daha iyi anlayabilmek için daha çok asenkron motor yazılarında anlatılan döner alanı kavramının iyi bilinmesi gerekir.
Asenkron motorlarda döner manyetik alan rotor kısa devre çubuklarını kesmekte ve çubuklarda endüklenen gerilim ile oluşan rotor kısa devre akımının oluşturduğu rotor manyetik alanın stator döner alanını takibi ile rotor dönme hareketini gerçekleştirmekteydi.
Kısa devre çubuklu asenkron motorlarda rotor manyetik alanı stator manyetik alanı tarafından oluşturulduğu için rotor devri stator devrine eşit olduğunda rotor, stator manyetik alanı tarafından kesilemeyecek ve indükleme olmayacaktır. Bundan dolayı rotor devri stator devrinden (senkron devir) her zaman kayma miktarı kadar küçük olacaktır.
Rotor devrinin stator devrine eşit olabilmesi için (ns=nr) rotor manyetik alanının oluşumunun stator manyetik alanından bağımsız hale getirilmesi gerekir.
Bunun için rotor ya sabit mıknatıstan oluşturulmalı veya rotor manyetik alanı dışarıdan beslenen bir elektromıknatıs tarafından sağlanmalıdır.
Senkron motorlar
Senkron motorlarda kayma oluşmaz ve rotor devri senkron devre eşittir. Bu eşitlik motor yüklendikçe bozulmaz ve devrilme momentine kadar sağlanır. Devrilme momentinin aşılması ile motor mili durur.
Sabit mıknatıslı rotora sahip senkron motorları ilerleyen yazılarımızda fırçasız doğru akım motorları başlığı altında tekrar ele alacağız.
Büyük güçlü senkron motorlarda rotor üzerine açılan oluklara sargılar sarılır. Bu sargının iki ucu rotor üzerindeki iki adet bileziğe çıkarılır ve bu bileziklere basan iki adet fırça aracılığı ile rotor sargısına sabit manyetik alan oluşturması için doğru akım uygulanır. (Uyartım akımı)
Bilezik ve fırça düzeneği mekanik bir düzenektir: Bu nedenle bakım problemleri ortaya çıkar ve sürtünme dolayısıyla yükselen temas direnci kaybı arttırır. Bunun sonucunda ise verim düşer.
Fırça ve bilezik düzeneğini ortadan kaldırmak için geliştirilen fırçasız senkron motorlarda aynı milde (aynı gövdede) yan yana iki makine bulunur. Mil üzerinde senkron motora ait rotor ile birlikte doğru akım makinesinin endüviside bulunmaktadır. Dış gövdede ise hem senkron motorun stator sargıları hem de doğru akım makinesinin kutup sargıları vardır.
Doğru akım makinesi bir dinamo gibi çalışarak rotor sargılarına uygulanan uyartım gerilimi üretir. Gövde üzerinde olan ve uçları klemens kutusuna çıkarılan Dinamo kutuplarına bir DC gerilim uygulandığında kutuplarda oluşan manyetik alan, içerisinde dönen endüvi sargılarında bir gerilim indükler. İndüklenen bu gerilim her zaman AC’dir.
İndüklenen bu AC gerilim mil üzerinde mil ile birlikte dönen diyotlardan geçirilerek doğrultulur ve senkron motorun rotor sargı uçlarına verilerek rotor sargılarında bir manyetik alan oluşması sağlanır. Burada rotor sargılarına fırça ve bilezikler üzerinden gerilim verilme yerine aynı gövde ve mil üzerinde bulunan bir dinamoda gerilim üretilerek rotor sargıları beslenmiştir.
Senkron motorun sağlamış olduğu en büyük avantaj sabit devirdir. Günümüzde yarı iletken teknolojisindeki ilerleme ve fiyatlardaki düşme motor sürücülerinin kullanımını arttırmıştır. Bu nedenle senkron motorun yerini artık motor sürücüsü ile birlikte kısa devre çubuklu asenkron motorlar almıştır. Fakat hala alternatif gerilimin üretilmesinde jeneratörler kullanılmaktadır. Eğer senkron makinenin milini çevirecek ve rotor sargılarına bir gerilim ( DC ) uygulayacak olursanız dönen rotorun manyetik alanı stator sargılarını kesecek ve stator sargılarında bir gerilim indüklenecektir.
Jeneratörler
Alternatif akımın üretilmesinde sabit tutulması gereken iki değer vardır. Bunla: periyot (frekans) ve genliktir.
ns = (60.f) / p formülünden de görüleceği üzere frekansın sabit tutulabilmesi için jeneratörün ayarlanan sabit bir devirde döndürülmesi gerekir. Hidroelektrik santralde suyun debisi, termik santrallerde buharın basıncı, doğalgaz veya dizel santrallerde yakıt miktarı ile devir sabit tutulmalıdır. Bu ise alternatör çıkış frekansının devamlı ölçen ve buna göre çevirici makinenin devrini sabit tutan elektro mekanik regülatörler ile sağlanmaktadır. Genliğin yani gerilimin sabit tutulması, frekansa göre daha basittir. e=b*l*v*sinθ formülünde indüklenen gerilimin manyetik akı ve hıza bağlı olduğu görülmektedir.
Hız frekanstan dolayı değiştirilemeyeceğine göre gerilimin sabit tutulması için manyetik akı ile oynanması gerekmektedir. Bu ise fırçalı senkron jeneratörlerde fırça-bilezik üzerinden rotor sargılara uygulanan gerilim değiştirilerek, fırçasız senkron jeneratörlerde ise doğru akım uyartım dinamosunun kutuplarına uygulanan gerilimin değiştirilmesi ile sağlanır.
Kaynak : ElektrikPort
