Üç fazlı asenkron motorların sürekli-hal performans kestirimi

Endüstride kullanılan motorların yüzde seksen beşinden fazlası asenkron motorlardır. Bu yoğun kullanımın temel nedenleri, sağlam yapıları ve diğer motorlara göre daha ucuz olmalarıdır. Son yıllarda artan yüksek verim arayışları ve önleyici bakım araştırmaları, asenkron motorların performanslarının sürekli gözlenmesi gibi çözüm arayışları getirmiştir. Eğer tüm motorların performanslarının gözlenmesi amaçlanıyorsa, bu ancak ucuz sensörler ve bu sensörlerin algıladıkları bilgileri önce işleyerek ardından ana bir hesaplama birimine göndermesi ile olanaklı olabilir. Bu amaçla günümüzde LTE/4G haberleşmeli IoT (Internet of Things) modülleri ile performans gözleyici cihazlarla ilgili araştırmalar yapılmaktadır. Yalnızca alınan giriş büyüklükleri bilgileri ile asenkron motorun performansı tahmin edilebilir. Bu tezin amacı, basit ve ucuz gerilim ve akım sensörleri kullanılarak yalnızca giriş bilgilerinin ölçülmesi ve motor parametreleri yardımı ile motor çıkış büyüklüklerinin belirlenmesidir. Motor performansının kestirimi için motor eşdeğer devre parametrelerinin belirlenmesi gerektiğinden, bu parametreler çevrim içi ya da çevrim dışı belirlenebilir. Temel deneyler olarak adlandırılan boşta ve kısa devre (kilitli rotor) deneyleri ile motor eşdeğer devre parametreleri belirlenebilir. Bu çalışmanın hedefi eşdeğer devre parametreleri yardımı ile yalnızca giriş büyüklüklerini kullanarak bir asenkron motorun sürekli hal performansının kestirimidir. Hesaplamalar ve deneysel çalışma için 380 V, 4 kutup, 2.2 kW gücünde üç fazlı bir asenkron motor kullanılmıştır. Öncelikle motorun performans ve temel deneyleri (boşta ve kilitli rotor) yapılmış ve motor performansı deneysel olarak gözlenmiştir. Ayrıca hem sürtünme kayıplarının hem de doğru demir direnci değerlerinin belirlenmesini sağlayan düzeltilmiş boşta deney de gerçekleştirilmiştir. Motor eşdeğer devre parametreleri ve motorun ısınması da ayrıca belirlenmiştir. Ardından VisSim yazılımı ortamında, motor giriş eşdeğer empedansı ve motor güç dağılımı algoritmaları oluşturulmuş ve giriş empedansının kayma ile değişimi ortaya konulmuştur. Ayrıca motor giriş gerilimi ve akımından motor giriş aktif, reaktif ve görünür güçlerini belirleyen basit algoritmalar kurulmuştur. Ardından MATLAB ortamında eğri uydurma algoritmaları kullanılarak giriş eşdeğer empedansının kayma ile değişimi ikinci dereceden modellenmiştir. İkinci dereceden denklemin katsayıları motorun eşdeğer devre parametrelerine bağlıdır. Bu katsayılar doğrudan üretici tarafından ya da yapılacak olan deneylerle belirlenebilir. Bu sayede, seçilecek olan işlemciye yazılacak basit bir gömülü yazılım ile giriş güç hesaplama ve eşdeğer empedanstan kayma değerini belirleme işlemleri yaptırılabilir. Sürtünme ve ek kayıpların ilavesi ile motor çıkış gücü ve mil momenti belirlenebilir. Bu sayede motorun verimi ve yüklenme durumu sürekli olarak gözlenebilir. Tezde elde edilen deneysel sonuçlar ve yapılan kestirim hesaplamaları yakın sonuçlar vermiştir. Bu anlamda, asenkron motorların sürekli hal performanslarının çok basit sensörler ve hesaplamalar kullanılarak yapılabileceği ortaya konulmuştur. İleri çalışmalarda, eşdeğer devre parametrelerinin herhangi bir deney yapmaksızın, motorun işletmesi sırasında belirlenmesine yönelik çalışmalar yapılacaktır. Ayrıca giriş eşdeğer empedansının sıcaklıkla olan değişiminin de hesaba katılacağı basit ve hızlı algoritmalar tasarlanacaktır.