IE3 Verim Sınıfındaki 5,5 kW Gücünde Asenkron Motorun IE4 Verim Sınıfına Yükseltilmesine Yönelik Tasarım İyileştirmeleri

Abstract

Asenkron motorlar endüstride en çok kullanılan elektrik motor türüdür. Bu sebeple enerji verimliliği asenkron motorlarda oldukça önemli noktadadır. Regülasyonlar neticesinde yüksek verimli asenkron motorların kullanımı zorunlu hale getirilmiştir, bu çalışmada IE3 verim sınıfına sahip asenkron motora aşamalar halinde verim arttırma metotları uygulanarak IE4 verim sınıfına erişmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda referans olarak seçilen motor 5,5 kW gücünde, 4 kutuplu, 50 Hz, 1500 devir IE3 verim sınıfındaki motordur. Bu çalışma, temel olarak iki aşamada yürütülmüştür. Öncelikle referans motorun laboratuvar testleri ve Motor-Cad yazılımında benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Analizler için hem analitik hem sonlu elemanlar metodu kullanılmıştır. Analitik sonuçlar ile standartlara uygun laboratuvar ortamında gerçekleştirilen testlerin birbirleriyle tutarlı olduğu gösterilmiştir. İkinci aşamada ise IE3 motorda verim arttırma metotları temel alınarak gerçekleştirilen tasarımlar ile motorun IE4 verim sınıfına erişmesi hedeflenmiştir. Bunun için öncelikle teorik olarak asenkron motorun tasarım parametreleri, parametrelerin motorun verimliliğine etkileri, denklemleri ifade edilmiştir. Ardından 5,5 kW gücündeki IE3 verim sınıfına sahip asenkron motorun stator olukları genişletilmiştir akabinde statordaki iletken çapı arttırılmıştır bu sayede iletkenin direncinin azalması sağlanarak stator bakır kayıplarının azalması hedeflenmiştir. Sonraki aşamada manyetik akı yoğunluğunun azalarak demir ve bakır kayıplarını azaltabilmek için motorun paket boyu uzatılmış olup sarım sayısı azaltılmıştır. Üçüncü aşamada laminasyon sacı değiştirilerek demir kayıplarının azalması sağlanmıştır ve dördüncü aşamada motor %91,62 verim ile IE4 verim sınıfına ulaşmıştır. Son olarak ise IE4 verim sınıfına sahip motorun rotor olukları genişletilerek rotor iletken kayıplarının azalması hedeflenmiştir ve asenkron motorun verimi %91,75’e yükselmiştir. Tüm aşamalar Motor-Cad programında benzetimi gerçekleştirilerek tüm tasarımlarımların karşılaştırmalı analizi gerçekleştirilmiştir.