Connect with us

Elektrik Motorları

Dalgıç Motor elektromanyetik tasarımı ve analizi

Yayın Tarihi:

on

 

 

ÖZET Bu çalışmada dalgıç motor elektromanyetik tasarımı bilgisayar destekli tasarım araçları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Dalgıç motorların kuru tip motorlara göre sınır koşullarındaki ve oluk doluluk oranlarındaki farklılıklar dikkate alınarak 55kW dalgıç motor sınır koşulları belirlenmiş, motor geometrisi oluşturulmuş ve farklı doluluk oranları için tasarım seçenekleri değerlendirilmiştir. Ayrıca motor analizinde dikkat edilecek hususlar ve tasarım yazılımı hakkında bilgi verilmiştir.

 

Dalgıç Motor Elektromanyetik Tasarımı Ve Analizi
Celal ZEREN
Alarko-Carrier
  1. 1.   GİRİŞ

Asenkron motorlar endüstride en yaygın kullanılan elektrik motorlarıdır. Diğer elektrik makinalarına göre daha ucuzdurlar ve bakıma daha az ihtiyaç gösterirler. Sanayide ve diğer birçok alanda büyük çoğunlukla kullanılan sincap kafesli asenkron motorlar, üretimi en kolay, en dayanıklı, işletme güvenliği en yüksek, bakım gereksinimi en az ve en yaygın elektrik motorudur.

Asenkron motor, genel olarak stator ve rotor olmak üzere iki kısımdan oluşur. Motorun duran kısmı stator dönen kısmı ise rotor olarak adlandırılır. Asenkron motorun stator sargılarından geçen akım manyetik döner alan oluşturur ve bu döner alanın etkisi altında kalan rotor sargıları üzerinde alternatif gerilimler endüklenir. Rotor sargıları kısa devre edilmiş ise, bu sargılar üzerinden geçen akımlar rotor döner alanını oluşturur. Rotor döner alanı ile stator döner alanının karşılıklı etkimesi sonucu rotor dönmeye başlar.

  1. 2.   DALGIÇ MOTOR TASARIM VE ANALİZİ

2.1  Dalgıç Motorlar 

Dalgıç motorlar ıslak statorlu yani stator sargıları tamamen suyun içinde çalışan sincap kafesli asenkron motorlardır. Tamamen suyun içinde çalışması nedeniyle klasik asenkron motorlara göre tasarım ve malzeme farklılıkları vardır. Kuyu içine yerleştirilerek kullanıldıkları için kuyu çapına göre çap sınırları mevcuttur (6-8-10 vb. inch). Dolayısıyla motor etiket gücünü arttırabilmek için motor çapını sabit tutup paket boyunu arttırmak gerekmektedir. Stator sargıları suya karşı izole etmek için özel tasarlanmış bobin telleri kullanılır. Örneğin 1.5mm bakır çapı bulunan tel yalıtım (PVC, PE vb.) ile birlikte 2.4-2.5mm çapa ulaşabilmektedir. Bu da oluk bakır doluluk oranlarını klasik kuru tip motorlara göre çok düşük kalması anlamına gelmektedir. Tel yalıtım kalınlığı motor kayıplarını arttıran ve verimini düşüren en önemli etkenlerden bir tanesidir.

2.2    Tasarım 

Motor tasarım yazılımlarında malzeme ve geometri bilgisi tanımlanarak analiz gerçekleştirilir. Yazılımlar tasarım çıktılarını görmemizi ayrıca tasarım parametrelerinin çıktılara etkisinin incelenebilmesini sağlar. Yazılım, motor tasarım çıktılarını eşdeğer devre analizi kullanarak hesaplar (Bkz. Şekil-1). Empedanslar ve dirençler motor geometrisi, sargı ve malzeme bilgisi kullanılarak, moment ve güç ise devre çözüm yöntemleri yardımıyla hesaplanır.

sekil1
Şekil-1 Asenkron Motor Eşdeğer Devre Şeması ve Denklemleri

2.2.1   Tasarım Girdileri

Bu çalışmada 8 inch 55kW dalgıç motor tasarlanacaktır. Tasarım ile ilgili sınır koşullar Tablo-1’de belirtilmiştir.

Sac Malzeme

Yalıtım Malzemesi

Rotor Paket Dış Çapı (mm)

Stator Paket Dış Çapı (mm)

Mil Çapı (mm)

Devir (rpm)

Güç (kW)

Moment (Nm)

M350-50A

PVC

90

190

60

2900

55

180

Tablo-1 Tasarım Girdileri ve Sınır Koşulları

Motor tasarımı yapılırken rotor ve stator sac paket malzemeleri bobin teli ve yalıtım malzemesi tasarım için girdi oluşturacaktır.

Silisli sac malzeme özellikleri, motor üzerinde oluşan demir kayıplarının belirlenmesini sağlar. Farklı malzemeler için 1.5T manyetik alan uygulandığında 1 kg silisli sacda ne kadar kayıp olduğu Tablo-2’de görülmektedir. Malzemelerin manyetik sınırı B-H eğrileri ile belirlenir, bu sınır B-H eğrisinin dirsek noktasıdır (Bkz. Şekil-2). Dirsek noktası üzerindeki manyetik alanda malzeme kararsız çalışacağından manyetik kayıplar artar, bu nedenle tasarımda değişikliğe gidilmelidir.

Manyetik malzeme

Model

İncelik

50 Hz’de Maksimum kayıp

mm

J=1.5 T
W/kg 

J=1.0 T
W/kg

MALZEME

M330-35A

35

3,30

1,30

M350-50A

50

3,50

1,50

M470-50A

50

4,70

2.00

M530-50A

50

5,30

2,30

M700-65A

65

7.00

3.00

Tablo-2 Sac Malzeme Özellikleri

Şekil-2 Sac Malzeme B-H eğrisi Örneği

Şekil-2 Sac Malzeme B-H eğrisi Örneği

2.3.      Motor Analizi ve Sonuçlar

Şekil-3 Tasarlanan Motor Geometrisi
Şekil-3 Tasarlanan Motor Geometrisi

Motor tasarımı için kullandığımız yazılım vasıtasıyla sınır koşulları ve tasarım girdileri tanımlanır. Şekil 3’te görülen örnek motor geometrisine ek olarak Tablo-3’de belirtilen motor sipir sayısı tel çapı doluluk oranı gibi parametreler de tanımlanarak bunların motor performansına etkisi incelenir.

Sıra

Doluluk Oranı (%)

Sipir Sayısı

Tel Çapı (mm)

1

0,1744

24

1,6

2

0,2218

24

1,8

3

0,2726

24

2,0

Tablo-3 Değişken Tasarım Parametreleri

Motor girdileri tanımlandıktan sonra kalıcı durum analizi ve Moment-Hız analizi gerçekleştirilir. Kalıcı durum analizinde motorun tam sinüsoidal bir kaynaktan beslendiği kabul edilir ve çeşitli yükleme durumları için motor çıktıları hesaplanır. Moment-hız analizinde ise motorun 0 devir/dak’dan senkron hızı olan 3000 devir/dak hıza kadar moment noktaları belirlenir ve bu verilerle moment-hız eğrisi çizilir.

Sıra

Tel Çapı (mm)

Giriş Gücü (W)

Çıkış Gücü (W)

Akım (A)

Verim (%)

Güç Faktörü

Devir (rpm)

1

1,6

65096

55150

111

84,72

0,890

2884

2

1,8

64339

55082

108

85,61

0,903

2899

3

2,0

63339

55117

110

87,02

0,874

2889

Tablo-4 Nominal Yükte Tel Çapının Motor Çıktılarına Etkisi

Grafik-1’de görüldüğü gibi tel çapının artması ile motor daha fazla moment üretebilmektedir.

moment_hiz

Grafik-2 ve Tablo-4’te görülen analiz sonuçlarına göre tel çapı arttıkça motor verimi yükselmektedir. 2,0 mm çapında tel kullanıldığında nominal yükteki motor verimi 1,8 mm çaplı tel kullanılan motora göre %1.5, 1,6 mm çaplı tel kullanılan motora göre %2,3 artmaktadır.

Grafik-2 Tel Çaplarına göre Verim-Hız karşılaştırması
Grafik-2 Tel Çaplarına göre Verim-Hız karşılaştırması

Tel çapının artması ile motor verimi yükselmesine rağmen üretilebilirlilik (tellerin oluklara yerleştirilmesi) açısından sorunlar ortaya çıkabililir. Ayrıca dalgıç motorlarda kullanılan tel yalıtım malzemesinin kalın olması nedeniyle oluk doluluk oranı klasik kuru tip motorlar gibi %40-45 yerine %20-25 mertebelerinde kalır dolayısıyla dalgıç motorların verimi aynı güçteki kuru tip asenkron motorlara göre oldukça düşüktür.

    1. 3.     SONUÇLAR

Dalgıç motor tasarım girdileri sınır koşulları ve değişken parametreler olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Gerçekleştirilen tasarımda, motor gövde çapı ve devir sayısı gibi sınır koşullarının yanı sıra oluk doluluk oranı haricindeki tüm değişken parametreler (hava aralığı, paket boyu vb.) sabit tutulmuş ve doluluk oranı değişiminin tasarım çıktılarına etkisi incelenmiştir. Oluk doluluk oranının arttırılması ile motor verimi ve moment değeri yükselmiştir. Ancak oluk doluluk oranının artması ile tel maliyetlerinin artacağı ve üretilebilirliğin zorlaşacağı göz önünde bulundurularak optimum tel çapı belirlenmeli ve tasarım sonlandırılmalıdır.

KAYNAKLAR

    1. Fitsgerald A E, Kingsley C Jr, Umans S D, Electric Machinery, McGraw-Hill, Fifth Edition, 1992
    1. Krause P C, Wasynczuk O, Sudhoff S D, Analysis of Electric Machinery and Drive System, Wiley-Interscience, Second Edition, 2002
    1. Dorrell D G, Miller T J E, Rasmussen C B, Interbar currents in Induction Machines, IEEE Industry Applications Society, 2001

SUMMARY

Submersible motors are kind of squirrel cage induction machine composed of wet rotor and stator which means electrical parts of motor operating in water. Since coil surrounded by water it has to be insulated. Diameter of the insulation can be so high that while copper diameter is 1.5 mm, coil diameter can be reach 2.5 mm. These motors are used in deep wells so the motor body has diameter restriction. For that reason to increase the output power of motor the length of the body has to be extended.

In this paper a submersible motor, which has nominal output power of 55kW, is designed by means of a CAD software. Considering the boundary conditions and slot fill differences between submersible and general purpose motors, boundry conditions and lamination dimensions for 55kW motor are determined. Also for diffirent slot fill values, design outputs are analysed. Additionally, key points which should be considered during analysis and CAD software are introduced.

Türkiye endüstrisine, alana özel, spesifik yayınlar üreten MONETA Tanıtım’ın sektörel dergilerinin ve web portallarının editörlüğünü yapmaktayım. Yeni nesil, dinamik yayıncılık anlayışıyla, dijital ve basılı mecralarda içerik geliştirmek için çalışmaktayız.

Elektrik Motorları

Başarı hikayelerinin çözüm ortağı VEK Motor

Yayın Tarihi:

on

Yazar:

17’den fazla ülkeyle iş birliği içerisinde 8 markayı Türkiye’nin imalat sanayisiyle buluşturan VEK, yarım asra yaklaşan sektör birikimi, mühendislik alanında uzman kadrosu ve müşterilerinin ürettiği ürünler konusundaki tecrübesiyle önemli projelerin çözüm ortağı konumunda yer alıyor. Güçlü iş ortaklıkları sayesinde dünyanın lider markalarını tek kaynaktan sunan VEK, sektörde yetişen ve ihtiyaçlara göre çözümler geliştiren mühendis ağırlıklı çalışan yapısıyla bu markaların kalitesini; mühendislik, sahada elde edilmiş tecrübe, imalat sanayisindeki bilgi-birikim, satış öncesi ve sonrası hizmetlerle buluşturuyor.

Elektrik motorlarında WEG, AEMOT, WAT-TEE, NİDEC, Rotor NL, Marathon; inverter ve test sistemlerinde KISTLER, KOSTAL, Danfoss, LS Electric; redüktör grubunda ise Yılmaz Redüktör’ü geniş ürün yelpazesinde barındıran VEK; doğru ürün, doğru teknoloji ve doğru sistem tasarımı ile daha verimli, daha çevreci, daha kompakt ve uygun fiyatlı çözümler sunuyor.

Müşterilerinin ürettiği pompa, kompresör vb. ürünler hakkında da bilgi sahibi olan VEK; su ve atık su uygulamalarından petrol ve doğal gaz endüstrisine, inşaat ve altyapıdan denizcilik sektörüne, tarım endüstrisinden enerji üretimine kadar 15’ten fazla sektörün ihtiyaçlarını eksiksiz bir şekilde karşılıyor.

Referansları arasında Tüpraş, TAV, Standart Pompa, Vansan, Procyon Elektrik, İSKİ, DSİ, TCDD, ASKİ, Tüpraş, TAV, Standart Pompa, Vansan, EMCEKARE, Masdaf, Olgun, Netafim, EBARA, MSP gibi kurum ve kuruluşların yer aldığı VEK, pek çok önemli projenin çözüm ortağı oluyor.

Firmanın tamamladığı referans projeler arasında şunlar yer alıyor:

İSKİ Kazandere Terfi Merkezi 1.6 MW OG motor tedarik edilmesi ve kurulumu.

DSİ Akpazar Ovası Sulama Projesi kapsamında 800 kW orta gerilim motorun tedarik edilmesi ve kurulumu.

DSİ Denizli Tavas Projesi kapsamında 500kw AG motor tedariki ve kurulumu.

İSKİ Büyükçekmece Hamsu Pompa İstasyonu Projesi’nde 355kw OG motor tedarik ve kurulumu.

BM destekli Etiyopya Sulama Projesi kapsamında 14 adet AG ve 23 adet OG motor tedarik ve kurulumu (toplam kurulu güç 25.000 kW).

DSİ Boztepe Projesi kapsamında 800kW AG motor tedarik ve kurulumu.

Özbekistan Enerji Santral Projesi kapsamında 7 adet OG motor değişimi.

İSKİ Anadolu Terfii Merkezlerinde IE4 yüksek verimli motor değişim projesi.

BM destekli Tanzanya ve Ruanda Sulama Projeleri kapsamında muhtelif güçlerde toplamda 18 adet AG motor (toplam kurulu güç 4.800 kW).

Adana Adliyesi Soğutma Ünitesi 800kw değişken hız sürücülü pano.

Konya Organize Sanayi Arıtma Tesisi Projesi kapsamında muhtelif güçlerde toplam kurulu gücü 6.000 kw AG motor.

DSİ Edirne Çakmak IE4 yüksek verimli motor projesi.

DSİ Isparta Atabey Pompa İstasyonu 1.5 MW OG motor projesi.

İSKİ Terkos 1.1 MW OG motor projesi.

Azerbaycan 1.2 MW OG Motor Projesi.

Devamını Oku

Elektrik Motorları

Vakum pompa enerji verimliliği

Yayın Tarihi:

on

Yazar:

Ülkemizde ve dünyada enerji verimliliği büyük önem arz etmektedir. Dünya ülkeleri, enerji politikalarında yenilenebilir enerji sistemlerine önem verdiği kadar, üretilen enerjinin verimli tüketilmesine ve enerji verimliliği hakkında toplumsal bilinç oluşturmaya da önem veriyor. Hem ülkemizde hem de dünyada okul öncesi eğitimden sanayiye kadar birçok alanda, enerji verimliliğini arttırmaya ve enerji verimliliği bilinci yaratmaya yönelik projeler yapılmaktadır. Türkiye ihtiyacı olan birincil enerjinin yaklaşık 4’te 3’ünü ithal etmektedir. Bu durum bizlerin enerji verimliliğine çok daha fazla önem vermemize sebep olan en önemli etkendir.

Gücüm Pompa olarak bizler bunun farkındayız ve bununla ilgili birçok proje geliştiriyoruz. Vakum pompalarında enerji verimliliği sağlanması için projelere özel olarak pompa seçilmesi gerekmektedir. Yanlış seçilen her bir pompa kullanıcılarımıza büyük kayıplar olarak geri dönmektedir. Bunun önüne geçebilmek için yerinde tespit yapıp, doğru ürün seçimi için sistemler gerçekleştiriyoruz.

Enerjide tasarruf sağlamanın en önemli yollarından biri, sanayinin neredeyse her alanında kullanılan elektrik motorlarındaki verimliliğe bağlıdır. Türkiye’deki elektrik tüketiminin yüzde 47’si sanayide gerçekleşir ve bunun da yüzde 67’si elektrik motorlarında kullanılmaktadır.

IE1 Sınıfı = Standart Motorlar

IE2 Sınıfı = Yüksek Verimli Motorlar

IE3 Sınıfı = Premium Verimli Motorlar

IE4 Sınıfı = Süper Premium Verimli Motorlar

Elektrik motorlarında verim arttıkça, kullanılan malzeme de arttığından ya da daha pahalı malzeme kullanıldığından motorun maliyeti ve dolayısıyla fiyatı artar. Eğer yatırım maliyeti düşünülmüyorsa her zaman en yüksek verimli motor tercih edilmelidir. Ancak yatırımın kendini amorti etmesi düşünülüyorsa (ki en doğru yol budur), o zaman elektrik motorunun günde kaç saat çalışacağı veya yılda kaç gün çalışacağı elektrik enerjisinin birim fiyatı ve verimli motorun sağlayacağı verim avantajı göz önünde bulundurulmalıdır.

Müşterilerimizin eski tip pompalarının enerji verimliliği düşük olduğu için yeni tip pompalarımızın firmalarına kazandıracağı amortisman sürelerini hesaplayıp kendilerine iletiyoruz. Yeni tip pompalarımızın enerji verimliliği ile birlikte tasarruflarını düşürüyoruz.

Gücüm Pompa Ailesi olarak, müşterilerimize doğru çözümler üretiyor, yenilikçi anlayış içerisinde enerji verimliliğinde katkılar sunuyoruz. Güçlü servis ve bayi ağımızla birlikte müşterilerimize her bir proje için çözüm üretiyoruz.

Devamını Oku

Elektrik Motorları

Ağır sanayinin ihtiyaçlarına kusursuz Omec Motor çözümleri

Yayın Tarihi:

on

Yazar:

Hem alçak gerilim hem de orta gerilim elektrik motorlarında çok geniş bir ürün yelpazesine sahip olan Omec Motor, birçok sektöre sunduğu üstün fiyat-performans hizmetini Türkiye’nin ağır sanayisiyle de buluşturuyor. Firma, Türkiye’nin çimento sektörüne en yüksek kalite ve en uygun fiyat seviyesinde özel çözümler sunuyor.

56 gövdeden 560 gövdeye kadar sahip olduğu elektrik motoru üretim gücüyle tüm dünyada olduğu gibi Türkiye’de de ağır sanayinin hizmetine kusursuz çözümler sunan Omec Motor, Türkiye’ye 2021 yılında yaptığı ilk girişin hemen ardından özellikle maden ve termik santral sektörlerinde aldığı başarılı projelerden sonra, şimdi de Türkiye’nin demir-çelik ve çimento sektörlerinde.

Ürün serisinin en güçlü kollarından olan, özellikle döküm gövdeli ve büyük güçlü elektrik motorları ile Türkiye’nin ağır sanayisine hem yüksek performans hem de yüksek verimlilik sunan Omec Motor, büyük projelere büyük ürünler ve büyük performanslar sunarken, müşterilerine son derece uygun fiyatlar sunuyor.

Küresel ölçekte uzun yıllardan günümüze kadar elde ettiği başarılı projeler ve kazandığı tecrübeler eşliğinde Türkiye’ye giriş yapan Omec Motor, kısa süre içerisinde imza attığı referans projelerin sayısını artırmaya devam ediyor. Ağır sanayideki referans projelerin yanı sıra, özellikle bayilik ağının kurulması ve OEM’lerle çeşitli sektörlere yönelik birlikte çalışmalarda da çok kısa sürede önemli işlere imza atan Omec, Türkiye’deki proje çeşitliliğini artırmak adına sürekli yeni çalışmalar planlıyor. Bu çalışmalardan biri olarak; Ekim ayında çimento sektörünü Antalya’da bir araya getirecek olan seminere de katılacak olan Omec Motor, bu organizasyonda müşterileri ile yan yana gelip, ürün ve çözümlerini tüm sanayinin faydasına sunacak.

Çimento, seramik, maden, demir-çelik ve kağıt sektörlerinde sıklıkla tercih edilen ve kullanılan ürün gruplarını seminerde sergileyecek olan Omec Motor, 11kV ve 5MW’a kadar olan OMH Serisi OG Motorları ile 400V ve 690V beslemelerde 2MW’a kadar olan OMT1c Serisi AG Motorları’nı ön plana çıkaracak.

Devamını Oku

Trendler