Üç fazlı senkron motor, yapısı itibariyle senkron generatörler ile benzeşir. Senkron motorun döner alanının oluşumu ve döner alan devir sayısı vb. senkron generatör ile aynıdır.
Senkron Motorun Çalışma Prensibi
Akım şebekesinden alınan üç fazlı akım motor statoru içinde manyetik bir döner alan oluşturur. Statorda oluşan döner alan rotorun kutupları üzerine etkir. Rotorun kutupları üstünden hızlı bir şekilde geçen döner alan kutuplar üstünde kuvvetler oluşturur. Ancak bu kuvvetler döner alanın dönme hızına bağlı olarak devamlı yön değiştirir. Bu nedenle rotor dönüş hareketine başlayamaz. (Şekil – 1).
Eğer rotor, döner alanın hızındaki bir değerde döndürülürse, döner alan tarafından sürüklenmeye başlar ve döner alanın devir sayısında dönmeye devam eder (şekil – 2).
Senkron döner alanın devir sayısı formülü
ns =60 f / p
ns = döner alanın devir sayısı
f = frekans
p = kutup çifti sayısı
Senkron motorlara ilk hareket dışarıdan verilir.
Senkron Motor Yol Verme Yöntemleri
Rotor üstünde bir kısa devre sargısı ayrıca bulunuyorsa, senkron motor asenkron motor gibi dönmeye başlayabilir. Uyarı akım devresi bağlandıktan sonra, bir senkron motor olarak dönüşüne devam eder. Motorun asenkron olarak yol alması sırasında uyarı sargısı bir direnç üzerinden kapalı devre yapılmalıdır. Aksi halde sargılar üzerinde endüklenen gerilim izolasyonları patlatabilir. Kısa devre sargısı işletme sırasında rotorun darbe şeklindeki yüklenmeler karşısında yapacağı salınımları engeller. Bu nedenle Amortisör sargısı olarak da anılır.
Senkron Motor Ayar Karakteristikleri
Senkron motorlar yol aldıktan sonra döner alanın devir sayısında dönüşüne devam eder. Motor yüklendiği zaman, rotor çarkının kutupları ile döner alanın kutupları arasındaki mesafe büyür. Bu durumda rotor çarkı yük açısı kadar döner alandan; yani, kendi yüksüz haldeki durumundan geri kalır. (Şekil – 3).
Yük açısı ne denli büyük olursa, döndürme momenti o değin büyük olur. Statorun iki kutbu arasında rotor kutup çarkının karşılaşacağı kuvvet çok büyüktür. Çünkü, dönüş yönüne göre önde duran kutup, kutup çarkını çekecek, buna karşın geride duran kutup, kutup çarkını itecektir. Çift kutuplu bir makinada yük açısı 90° iken, döndürme momenti en büyük değerine ulaşır. Bu en büyük döndürme momenti Devrilme momenti olarak da anılır.
Yük açısının 90° üstüne çıkması halinde önde duran kutbun, kutup çarkını çekmesi büyük ölçüde düşer. (Şekil – 4).
Yük açısı 90° ye yaklaştığında devrilme momenti en büyük değerine ulaşır.
Senkron motorların genellikle devrilme momentleri vardır. Bu devrilme momentleri anma momentlerinin aşağı yukarı iki katıdır. Çok kuvvetli yüklenme halinde, motor devrilir ve yüklenme ortadan kalksa bile kendiliğinden devir alamaz. Motorun devrilmesi demek motorun mutlak durma hali demektir.
Senkron Motor Avantajları
Senkron motorlar asenkron motorlara göre gerilim düşmelerine karşı daha az duyarlıdır. Senkron motorlarda döner alanın manyetik akısı ve döndürme momenti gerilimle doğru orantılıdır. (Şekil – 455).
Senkron motorlarının aşırı uyarılması senkron jeneratörlerinde olduğu gibi endüktif tepkin gücün elde edilmesini sağlar. Bu nedenle aşırı uyarılmış senkron motorları yüksüz çalıştırılarak reaktif güç elde edilir. Bu tür motorlar Faz kaydırma motorları olarak da anılmaktadır.
Doğru akım uyarılı ve üç fazlı akımla çalıştırılan senkron motorlar, örneğin yüksek fırınlardaki kompresörlerin ve büyük pompaların döndürülmesinde kullanılırlar. Doğru akım uyarıları olmayan üç fazlı senkron motorlarda bir devamlı mıknatıs rotoru bulunur. Bu tür motorlar tekstil makinalarında kullanılmaktadır. Tek fazlı alternatif akımda işletilen senkron motorlarda doğru akımlı uyarı kullanılmaz. Bu gibi motorlar dan elektrikli saatlerin (senkron saatler) ve kaliteli pikapların işletilmesinde yararlanılmaktadır.
