Elektrik Makinaları Dersi 5. Ünite Sorularla Öğrenelim

Senkron generatör nedir?

Senkron generatörler, kendisini senkron devir sayısında dönüren bir tahrik makinasının uyguladığı mekanik giriş gücünü elektriksel güce dönüştüren makinalardır.

Senkton makinaların özellikleri nelerdir?

Senkron makinalar elektromekanik enerji dönüşümü yapan genelleştirilmiş alternatif akım makinalarıdır. Senkron generatörler mekanik enerji elektrik enerjisine, senkron motorlar ise elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürürler. Bütün döner elektrik makinalarında olduğu gibi senkron makinalarda da stator veya endüvi olarak adlandırılan bir durgun kısım ile rotor veya kutup tekerleği olarak adlandırılan bir dönen kısımı bulunur. Stator, asenkron makinalarda olduğu gibi, 3 fazlı makina için aralarında 120 elektriksel açı bulunan her faza ait dağıtılmış sargıları içerir. Rotor ise, doğru akım makinalarındaki kutup yapısının aynısına sahip kutup sargılarını taşır. O halde senkron makinalarda kutup sargıları bir doğru akım kaynağı ile beslenecektir. Bu besleme rotor mili üzerine yerleştirilen iki bilezik ve bu bileziklere basan firçalar yolu sağlanır. Uyarılmış kutup sargıları, rotor ile birlikte dönen bir manyetik alan oluşturur. Rotor üzerinde kutup sargıları ile oluşturacağımız alanı sabit mıknatıslar ile de oluşturabiliriz.

Bir senkron makinanın eşdeğer devre parametrelerinin (stator bir faz direnç ve reaktansının) belirlenmesi için neler yapılır?

Bir senkron makinanın eşdeğer devre parametrelerinin (stator bir faz direnç ve reaktansının) belirlenmesi için, makinaya ait boşta çalışma ve kısa devre karakteristiklerinin çıkartılması gereklidir. Bu iki karakteristiğin çık

Rotoru sargılı makinalar nedir ve kaça ayrılır?

1. Rotoru sargılı makinalar: Rotor üzerinde oluşturulacak uyarma manyetik alanının sargılar yolu ile elde edildiği makinalar. Bu yapı tipi kendi arasında ikiye ayrılır.
a. Çıkık kutuplu senkron makinalar.
b. Yuvarlak rotorlu senkron makinalar.

Boşta çalışma deneyi nasıl yapılır?

Senkron generatör, senkron devir sayısı ile tahrik edilir. Uyarma akımı sıfırdan itibaren adımsal olarak arttırılıp, her adımda uç gerilimi ölçülür. Generatör boşta çalıştığı için, uçlardan okunan gerilim, endüklenen gerilime eşittir. Elde edilen değerler ile Ef=f(IF) yani boşta çalışma karakteristiği çizilir. Elde edilen karakteristik, bir DA makinası için Cevap: elde edilen boşta çalışma karakteristiği ile aynı özellikleri taşır.

Normal uyarma akımı nedir?

Omik çalışmada makinanın kutup sargılarındaki uyarma akımı değeri normal uyarma akımıdır

Senkron generatörlerin kararlı çalışma yük açısı aralığı nedir?

Senkron generatörler 0-90º aralığında kararlı çalışır.

Uyarma alanının oluşması için ne gereklidir ve kaç çeşit uyarma şekli vardır?

Uyarma alanının oluşturulması için, rotor tekerleği üzerine yerleştirilmiş kutup sargılarının DA ile beslendiğini belirtmiştik. Uyarma için gerekli güç, makinanın nominal gücünün %2’si ilâ %5’i kadardır. Gerekli olan uyarma gerilimi çeşitli yollardan karşılanabilir. Ağırlıklı olarak orta ve büyük güçlü makinalarda iki tip uyarma şekli vardır.

Tek başına çalışmada generatörün davranışını özetleyiniz.

Tek başına çalışmada generatörün davranışı şu şekilde özetlenebilir:
1. Generatörümüz üzerindeki iki kontrolümüz olan uyarma akımı ve mekanik giriş gücü değerlerimiz yüke bağlıdır. Uç gerilimini ve frekansı nominal değerlerinde tutabilmek için, yükün durumuna göre uyarma akımı ve mekanik giriş güç değerleri ayarlanır.
2. Endüktif yüklü bir generatörün uç geriliminde belirgin bir düşme olur.
3. Omik yüklerde de uç geriliminde bir miktar gerilim düşümü görülür.
4. Kapasitif yüklerde ise belli bir güç açısına kadar gerilim düşümü oluşur. Belli bir kapasitif yüke ait güç açısında uç gerilimi ile endükelenen gerilim birbirine eşit olur. Bu açıdan sonra ise uç geriliminde artış oluşur.

Fırçalı (Statik) Uyarma Sisteminin özellikleri nelerdir?

Uyarma için gerekli olan DA bu sistemlerde bir kontrollü güç elektroniği doğrultucusundan elde edilir. Elede edilen gerilim, mil üzerine yerleştirilmiş fırça-bilezik sistemi ile kutup sargılarına uygulanır. Uyarma gücünün düşük olması sebebi ile, senkron generatörden elde edilen gerilim, uyarma trafosu adı verilen bir trafo ile uygun gerilim değerine düşürüldükten sonra doğrultulup sargılara uygulanır. Kendinden uyarma sistemlerinde ilk yol verme anında uyarmayı sağlamak üzere bir akü gurubu bulunur.

Entrkonnekte sistem nedir?

Ülkedeki bütün pasif yükler ile bu yükleri besleyen senkron generatörlerin oluşturduğu sisteme entrkonnekte sistem adı verilir.

Senkron generatörlerin paralel çalıştırılmasının avantajları nelerdir?

Senkron generatörlerin paralel çalıştırılmasının pek çok avantajı vardır. Bunları şu şekilde sıralanabilir:
1. Paralel çalışan generatörler, bir generatörün besleyebileceğinden daha fazla yükü besleyebilirier.
2. Paralel çalışan generatörler, oluşturdukları sistemin güvenirlilğini ve emniyetini arttırır. Bir generatörün arızalanması, sistemin beslenmesinde kesinti oluşmasına sebep olmaz.
3. Sistemde pek çok generatörün bulunması, bir veya birkaçının arıza veya bakım sebebi ile devre dışı bırakılmasına imkân verir.
4. Enterkonnekte sistem için tek bir generatör ile besleme yapılsa idi, bu generatörün sürekli olarak tam yükte çalışması sözkonusu olurdu. Birden fazla generatörün ortak yükü paylaşmaları, bunların sürekli olarak tam yükte çalışma şartını ortadan kaldıracağından verimleri daha yüksek olacaktır.

Senkron generatörlerin paralel çalıştırılmasının avantajları nelerdir?

• Paralel çalışan generatörler, bir generatörün besleyebileceğinden daha fazla yükü besleyebilirier. • Paralel çalışan generatörler, oluşturdukları sistemin güvenirlilğini ve emniyetini arttırır. Bir generatörün arızalanması, sistemin beslenmesinde kesinti oluşmasına sebep olmaz. • Sistemde pek çok generatörün bulunması, bir veya birkaçının arıza veya bakım sebebi ile devre dışı bırakılmasına imkân verir. • Enterkonnekte sistem için tek bir generatör ile besleme yapılsa idi, bu generatörün sürekli olarak tam yükte çalışması sözkonusu olurdu. Birden fazla generatörün ortak yükü paylaşmaları, bunların sürekli olarak tam yükte çalışma şartını ortadan kaldıracağından verimleri daha yüksek olacaktır

Aynı uç gerilimini elde etmek için endüktif ve kapasitif durumlarda endükelenen gerilim değerlerinin özellikleri nelerdir?

• Endüktif yüklü generatör: Gerilim fazör diyagramına göre, Ef, V’den büyüktür. O halde endüklediğimiz gerilimi uç geriliminden büyük olacak şekilde uyarma akımını ayarlamalıyız. Bu durumda generatör aşırı uyaramada çalışıyor denir. Kapasitif yüklü generatör: Ef, V’den küçüktür. Endükelenen gerilim değeri uç geriliminden küçüktür. Bunu sağlayabilmek için uyarma akımı normal uyaram değerinden küçük olmalıdır. Bu durumda generatör zayıf uyaramada çalışıyor denir. • Endüktif yüklü motor: Motor çalışmaya ait fazör diyagramlarından endüktif yüklü çalışmaya karşılık gelen fazör diyagramına bakalım. Motorda endüklenen zıt emk değeri Ef, V’den küçüktür. Bu durum makinaya fazla uyarma yapmadığımız anlamına gelir. Yani motor zayıf uyarma ile çalıştırılırsa, bağlı olduğu şebekeden reaktif güç alacaktır. Bu çalışma bir bobine eşdeğerdir. • Kapasitif yüklü motor: Kapasitif çalışmada ise durum endüktif çalışmanın tersidir. Motor aşırı uyarmada çalıştırılır ise, bağlı olduğu şebekeye reaktif güç verecektir. Bu çalışma bir kondansatöre eşdeğerdir.

Tek başına çalışmada generatörün davranışı nasıl olur?

• Generatörümüz üzerindeki iki kontrolümüz olan uyarma akımı ve mekanik giriş gücü değerlerimiz yüke bağlıdır. Uç gerilimini ve frekansı nominal değerlerinde tutabilmek için, yükün durumuna göre uyarma akımı ve mekanik giriş güç değerleri ayarlanır. • Endüktif yüklü bir generatörün uç geriliminde belirgin bir düşme olur. • Omik yüklerde de uç geriliminde bir miktar gerilim düşümü görülür. • Kapasitif yüklerde ise belli bir güç açısına kadar gerilim düşümü oluşur. Belli bir kapasitif yüke ait güç açısında uç gerilimi ile endükelenen gerilim birbirine eşit olur. Bu açıdan sonra ise uç geriliminde artış oluşur.

Kör motor nedir, nerelerde kullanılır?

Omik çalışmada reaktif gücün değeri sıfırdır. Zayıf uyarılan generatör bağlı olduğu şebekeden reaktif yük almaktadır veya yükü kapasitiftir. Motor çalışamalarda ise, aşırı uyarılmış motor bağlı olduğu şebekeye reaktif güç verir. Şebekeye reaktif güç aktarması, şebekedeki reaktif güç ihtiyacını karşılaması anlamındadır. Yani motor dinamik bir kompanzatör olarak çalışır. Omik çalışmada yine reaktif güç alış-verişi olmaz. Zayıf uyarmada ise şebekeden reaktif güç almaktadır. Aşırı uyarılan motorda şebekeye verilen reaktif gücün ayarlanabileceği durumunu çıkarttığımıza göre, kapasite değeri ayarlanabilen bir kondansatör elde edilmiş demektir. Eskiden bu makinalar motor olarak dinamik kompaznzasyon işlemlerinde oldukça yaygın olarak kullanılmışlardır. Hatta sadece bu işlev için kullanıldıklarından motorun mili bulunmamakta idi (yani mekanik güç almak hedeflenmemişti). Milin dışarıya çıkartılmamış olması sebiyle böyle motorlara kör motor adı verilmiştir.

Senkron generatörlerin tek başına çalışması ve paralel çalışması hangi durumlarda uygulanır?

Günümüzde senkron generatörlerin tek başına çalışması, enterkonnekte sistemden beslemenin kesintiye uğraması sonucunda yüklerimizin geçici olarak beslenmesinde karşımıza çıkar. Enterkonnekte sistemde, enerji üretim santrallerinde çalışan senkron generatörler paralel olarak çalışmaktadırlar. Ülkemizde de durum böyledir ve enterkonnekte sistemimizdeki bütün yükleri ortak olarak beslemektedirler.

Sonsuz büyük sistemle paralel çalışan generatördeki kontroller nasıl yapılır?

• Bir senkron generatörün sisteme vereceği aktif güç, mekanik giriş gücü ile ayarlanır. Tek başına çalışmada mekanik giriş gücünün değeri yüke bağlı iken, burada sisteme verilecek gücün kontrolü bizdedir. Yani mekanik giriş güç değeri, sisteme verilen aktif güç değerini belirler. • Bir senkron generatörün sisteme vereceği reaktif güç, uyarma akımına bağlıdır. Yine sisteme verilecek reaktif güç değeri bize bağlıdır.

Rotoru sargılı makinalar nelerdir, kaça ayrılır?

Rotoru sargılı makinalar rotor üzerinde oluşturulacak uyarma manyetik alanının sargılar yolu ile elde edildiği makinalar. Bu yapı tipi kendi arasında ikiye ayrılır. • Çıkık kutuplu senkron makinalar • Yuvarlak rotorlu senkron makinalar

Senkron makinaların kullanım alanları nelerdir?

Senkron makinaların motor çalışmada hızlarının sabit olması sebebi ile geçmişte motor uygulamaları çok kısıtlı alanlarda kalmıştır. Yukarıda bahsettiğimiz gibi enerji üretim santrallerinde ve acil ihtiyaç durumlarında generatör olarak yaygın biçimde kullanılmıştır ve hâlen günümüzde kullanılmaktadır. Gününmüzde ise sabit mıknatıslı senkron motorlar özellikle otomobil sektöründe yaygın uygulama alanları bulmaktadır.

Stator sargılarında f=50 Hz frekanslı gerilim endüklemek için, 2 kutuplu bir senkron makinada elde edilecek senkron hız kaçtır?

ns=f*60/p ns=1500 d/d

Hidroelektrik santrallerde çıkık kutuplu, termik santrallerde ise yuvarlak rotorlu makinaların kullanılmasının sebebi nedir?

Devir sayısı kutup sayısı ile ters orantılıdır. Büyük kutup sayılarına çıkıldıkça, senkron devir sayısı düşmektedir. Hidroelektrik santrallerde çalışma su rezervine bağlı olduğundan yüksek hızlarda çalışmak istenmez. Dolayısı ile hidroelektrik santrallerinde çıkık kutuplu makinalar kullanılır ve bu makinalar dikey olarak çalışır. Termik santrallerde ise çalışma buhara bağlı olduğu için yüksek hızlara çıkılabilir. Termik santrallerde ise yuvarlak rotorlu makinalar kullanılır ve bunlar da yatay olarak çalışırlar.

Dikey ve yatay çalışmaya uygun makine tipleri hangileridir?

Çapı büyük boyu buna nazaran kısa olan ve yüksek kutup sayılarında imâl edilen çıkık kutuplu makinalalar dikey çalışmaya uygundur. Yuvarlak rotorlu makinalar ise yatay çalışmaya uygundurlar.

Senkron generatörleri tahrik eden tahrik makinaları nelerdir?

Tahrik makinaları ağırlıklı olarak bir buhar veya su türbinidir. Bunların yanında, rüzgâr türbini, gaz türbini veya bir dizel motor da tahrik makinası olabilir. Bu tahrik makinalarının ortak özelliği, yüklenme ile devir sayılarının düşmesidir.

Enterkonnekte sistem nedir?

Bir ülkedeki enterkonnekte sistem, gücü sonsuz büyüklükte, gerilim ve frekans değerleri sabit, rijid bir sistem olarak tanımlanabilir.

Sabit mıknatıslı senkron makinalar nelerdir kaça ayrılır?

Sabit mıknatıslı senkron makinalar: Uyarma alanı için rotor üzerinde sabit mıknatısların kullanıldığı makinalardır. Bu makinaların çeşitlerini aşağıdaki sıralayabiliriz:
a. Sabit mıknatıslı senkron motorlar.
b. Adım (step) motorları.
c. Histerezis Motorları.
d. Relüktans Motorları.

Sabit mıknatıslı senkron makinalar nelerdir, kaça ayrılır?

Sabit mıknatıslı senkron makinalar uyarma alanı için rotor üzerinde sabit mıknatısların kullanıldığı makinalardır. Bu makinaların çeşitleri • Sabit mıknatıslı senkron motorlar • Adım (step) motorları • Histerezis motorları • Reluktans motorları

Paralel bağlama şartları nelerdir?

1. Paralel bağlanacak generatörlerin uç gerilimleri eşit olmalıdır. Uç gerilimleri eşitlenmeden paralel bağlama gerçekleştirilecek olursa, paralel bağlanan generatörün, paralel bağlama gerçekleştiğinde üzerine reaktif güç almasına sebep olur. Bu ise ani yüklenme sonucunu doğurur.
2. Generatörlerin faz sırası aynı olmalıdır. Başka bir deyişle faz sıralarının gösterdikleri dönüş yönleri aynı olmalıdır. Aksi takdirde kısa devre meydana gelecektir. Paralel bağlamada en çok dikkat edilmesi gereken şart budur.
3. Paralel bağlama esnasında fazlar arasında faz farkı olmamalıdır. Paralel bağlama mümkün olduğunca her iki sistemin fazları arasında faz farkı sıfırken yapılmalıdır.
4. Generatörlerin frekansları eşit olmalıdır. Paralel bağlanacak generatörün frekansı bir miktar sistemin frekansından büyük dahi olabilir. Frekanlar arasında büyük fark olursa, paralel bağlanan generatör ani olarak üzerine aktif güç alabilir veya motor çalışmaya geçebilir.

Entrkonnekte sistem nedir?

Günümüzde elektrik enerjisinin modern hayattaki rolü tartışılmazdır. Enerji üretim santrallerinde, sosyal hayatın ve sanayinin ihtiyacı olan elektrik enerjisini senkron generatörler ile üretiriz. Bir ülkedeki bütün enerji üretim santralleri ve bu santrallerde çalışan bütün senkron generatörler paralel olarak çalışırlar. Ülkedeki bütün pasif yükler ile bu yükleri besleyen senkron generatörlerin oluşturduğu sisteme entrkonnekte sistem adı verilir.

Fırçasız uyarma sisteminin özellikleri nelerdir?

Bu sistemlerde, rotor mili üzerine monte edilmiş, yani rotor tekerleği ile birlikte dönen bir AA generatorü kullanılır. AA generatöründen elde edilen gerilim yine aynı mil üzerine yerleştirilmiş yarı iletken kontrollü ya da kontrolsüz doğrultucular ile doğrultulup doğrudan kutup sargılarına uygulanır. Doğrultucular mil üzerine monte edilmiş olduklarından, elde edilen gerilimin, herhangi bir fırça-bilezik sistemine ihtiyaç uyulmadan, doğrudan kuutp sargılarına uygulanması sözkonusudur. Fırça-bilezik sisteminin ortadan kaldırılmış olması, bu sistemlerden kaynakalanacak arıza ve bakım maliyetlerinin azaltılması anlamındadır.

Omik çalışmada makinanın kutup sargılarındaki uyarma akımı değerini normal uyarma akımı olarak tanımlarsak, aynı uç gerilimini elde etmek için endüktif ve kapasitif urumlarda endükelenen gerilim değerlerinin özellikleri nelerdir?

1. Endüktif yüklü generatör: Gerilim fazör diyagramına göre, Ef, V’den büyüktür. O halde endüklediğimiz gerilimi uç geriliminden büyük olacak şekilde uyarma akımını ayarlamalıyız. Bu durumda generatör aşırı uyaramada çalışıyor denir.

2. Kapasitif yüklü generatör: Ef, V’den küçüktür. Endükelenen gerilim değeri uç geriliminden küçüktür. Bunu sağlayabilmek için uyarma akımı normal uyaram değerinden küçük olmalıdır. Bu durumda generatör zayıf uyaramada çalışıyor denir.

3. Endüktif yüklü motor: Motor çalışmaya ait fazör diyagramlarından endüktif yüklü çalışmaya karşılık gelen fazör diyagramına bakalım. Motorda endüklenen zıt emk değeri Ef, V’den küçüktür. Bu durum makinaya fazla uyarma yapmadığımız anlamına gelir. Yani motor zayıf uyarma ile çalıştırılırsa, bağlı olduğu şebekeden reaktif güç alacaktır. Bu çalışma bir bobine eşdeğerdir.

4. Kapasitif yüklü motor: Kapasitif çalışmada ise durum endüktif çalışmanın tersidir. Motor aşırı uyarmada çalıştırılır ise, bağlı olduğu şebekeye reaktif güç verecektir. Bu çalışma bir kondansatöre eşdeğerdir

Bir senkron makinanın eşdeğer devre parametrelerinin (stator bir faz direnç ve reaktansının) belirlenmesi için hangi adımlar izlenmelidir?

1. Boşta Çalışma Deneyi: Senkron generatör, senkron devir sayısı ile tahrik edilir. Uyarma akımı sıfırdan itibaren adımsal olarak arttırılıp, her adımda uç gerilimi ölçülür.

2. Kısa Devre Deneyi: Senkron generatör yine senkron devir saysında tahrik edilir. Stator sargı uçları kısa devre edilerek uyarma akımı sıfırdan adımsal olarak arttırılarak stator akımları kaydedilir.

Bir senkron generatörü paralel bağlama şartları nelerdir?

• Paralel bağlanacak generatörlerin uç gerilimleri eşit olmalıdır. Uç gerilimleri eşitlenmeden paralel bağlama gerçekleştirilecek olursa, paralel bağlanan generatörün, paralel bağlama gerçekleştiğinde üzerine reaktif güç almasına sebep olur. Bu ise ani yüklenme sonucunu doğurur. • Generatörlerin faz sırası aynı olmalıdır. Başka bir deyişle faz sıralarının gösterdikleri dönüş yönleri aynı olmalıdır. Aksi takdirde kısa devre meydana gelecektir. Paralel bağlamada en çok dikkat edilmesi gereken şart budur. • Paralel bağlama esnasında fazlar arasında faz farkı olmamalıdır. Paralel bağlama mümkün olduğunca her iki sistemin fazları arasında faz farkı sıfırken yapılmalıdır. • Generatörlerin frekansları eşit olmalıdır. Paralel bağlanacak generatörün frekansı bir miktar sistemin frekansından büyük dahi olabilir. Frekanlar arasında büyük fark olursa, paralel bağlanan generatör ani olarak üzerine aktif güç alabilir veya motor çalışmaya geçebilir.

Kısa devre deneyi nasıl yapılır?

Senkron generatör yine senkron devir sayısında tahrik edilir. Stator sargı uçları kısa devre edilerek uyarma akımı sıfırdan adımsal olarak arttırılarak stator akımları kaydedilir. Sargı uçalrının kısa devre edilmesi, endüklenen gerilimin stator empedansına uygulanması demektir. Elde değerler ile IS=f(IF) yani kısa devre karakteristiği çizilir.

Yuvarlak rotorlu makinada kutup sargılarının rotor çevresinin 2/3’üne yayılmasının sebebi nedir?

Yuvarlak rotorlu makinada kutup sargıları, rotor çevresinin 2/3’üne yayılırlar. Bunun sebebi hava aralığındaki alan dağılımının sinüs formuna daha iyi yaklaştırılabilmesidir.

Tek başına çalışmada yük artışının nasıl bir etkisi olur?

Yük değerimizin artması, stator akımı ile birlikte ? yük açısının büyümesine sebep olacaktır.

Fırçasız uyarma sistemlerinin çalışma prensibi nasıldır?

Bu sistemlerde, rotor mili üzerine monte edilmiş, yani rotor tekerleği ile birlikte dönen bir AA generatorü kullanılır. AA generatöründen elde edilen gerilim yine aynı mil üzerine yerleştirilmiş yarı iletken kontrollü ya da kontrolsüz doğrultucular ile doğrultulup doğrudan kutup sargılarına uygulanır. Doğrultucular mil üzerine monte edilmiş olduklarından, elde edilen gerilimin, herhangi bir fırça-bilezik sistemine ihtiyaç duyulmadan, doğrudan kuutp sargılarına uygulanması sözkonusudur.

Fırçalı uyarma sistemlerinin çalışma prensibi nasıldır?

Uyarma için gerekli olan DA bu sistemlerde bir kontrollü güç elektroniği doğrultucusundan elde edilir. Elede edilen gerilim, mil üzerine yerleştirilmiş fırçabilezik sistemi ile kutup sargılarına uygulanır. Uyarma gücünün düşük olması sebebi ile, senkron generatörden elde edilen gerilim, uyarma trafosu adı verilen bir trafo ile uygun gerilim değerine düşürüldükten sonra doğrultulup sargılara uygulanır. Kendinden uyarma sistemlerinde ilk yolverme anında uyarmayı sağlamak üzere bir akü gurubu bulunur.

Fırçasız uyarma sistemlerinin avantajı nedir?

Fırça-bilezik sisteminin ortadan kaldırılmış olması, bu sistemlerden kaynakalanacak arıza ve bakım maliyetlerinin azaltılması anlamındadır.