Yıldız üçgen yol verme şekli, elektrik devrelerinde sıkça kullanılan bir bağlantı yöntemidir. Bu yöntemde üç fazlı bir sistemdeki elemanlar, yıldız ve üçgen gibi iki farklı bağlantı şeklinde düzenlenir. Yıldız üçgen bağlantı, çeşitli endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak tercih edilmektedir.

Motorlarda kalkıştaki akımı düşürmek amacı ile yıldız üçgen yol verme yöntemi uygulanan en ekonomik sistemlerden biridir. Elektrik motorları ilk kalkınma anlarında kendi anma akımlarının ortalama 5 ya da 7 katı akım çekmektedir.

Yıldız Üçgen Yol Verme Yöntemi

 Yıldız üçgen bağlantı, özellikle yüksek güç gerektiren sistemlerde kullanıldığında büyük avantajlar sağlar. Bu bağlantı yöntemi, elektrik motorlarında sıkça kullanılır ve motorun çalışma verimini artırır. Yüksek güç gerektiren sistemlerde, yıldız üçgen bağlantı sayesinde akım değerleri düşerken, motorun başlangıçta oluşan yükü karşılaması kolaylaşır. Ayrıca, motorun başlangıçta yüksek akım çekmesi de önlenerek enerji tasarrufu sağlanır. Yıldız üçgen bağlantı, elektrik devrelerinde efektif bir şekilde güç akışını sağlamak için kullanılan önemli bir yöntemdir.

Yıldız-Üçgen Yol Verme Amacı

Yıldız bağlantı, motorun stator sarımı üzerinde düşük akım değeriyle başlangıç yapmasını sağlar. Başlangıçta yıldız bağlantısıyla çalışan motor, daha sonra yüksek akımlı üçgen bağlantısına geçer. Bu geçiş, motorun başlama anında yaratılması gereken yüksek akımı azaltır, böylece motorun çalışma ömrünü uzatır ve elektrik arızalarının önüne geçer. Ayrıca, yıldız üçgen bağlantı kullanılarak başlatılan motorlar daha az enerji tüketir, bu da enerji maliyetlerini düşürmeye yardımcı olur.

 Motorun kalkış anında yıldız bağlı çalıştırılmamış olduğu için gerilim düşer. Yıldız üçgen yönteminin kusursuz olması için motorların yük momentinin motor momentinden büyük olmaması gerekir.

 Yıldız bağlı olan motor devir sayısına ulaştığı anda üçgen bağlantıya geçme süresinin kısa olması gerekir. Böyle olması durumunda yıldızdan üçgen bağlantıya geçerken kapanma akımı küçük ve yıldızdan üçgene geçiş ise darbesiz olmalıdır. Bunun aksinin olması durumunda üçgen bağlantıya geçilirken yüksek kıvılcım görülür ve kontaklar yüksek ısıdan dolayı birbirlerine yapışır.

Yıldız Çalışma Süresinin Önemi

 Yıldız olarak çalışmakta olan motora yıldız üçgen yol verilirken devir sayısı ortalama anma sayısına yaklaştığı an, üçgen haline geçer. Bu sırada iki önemli olay meydana gelmektedir. İlki motorun yıldız çalışma süresi ikincisi ise üçgen bağlantıya geçiş süresidir. Motor ilk başta yüksüz çalışmaya başladığı zaman devir sayısı sıfırdan başlar ve anma devir sayısına kadar artar.

 Anma devir sayısına yaklaştığı zaman devir sayısı üçgen bağlantıya geçmektedir. Eğer devrin süresi yükselmeden üçgen bağlantıya geçilir ise motor şebekeden fazla akım çekmektedir. Bu nedenle motor yıldız bağlantıda normal devrine yaklaşabilmesi için belli bir zaman gerekir. Bu süre maksimum sekiz ya da on saniyedir.

 Devir sayısında düşme ya da darbe şeklinde hızlı akım artışı gibi durumların meydana gelmemesi için motorun yük momenti, yıldız bağlantıdaki kalkınma anındaki momentinden küçük olması gerekir. Yıldız bağlantıdan üçgen bağlantıya geçiş sürelerinin az olmasına dikkat etmek oldukça önemlidir.

Motorların Yıldız Çalışma Süresi

Üçgen motorlar yüksüz çalıştırılır. Çalıştıkları ilk anda yüksek akım çekecek oldukları için motor normal devrine ulaşmış olduğu zaman çalışma akımının düşmesi sağlanır. Motorun çekmiş olduğu yüksek akımdan normal çalışma akımına düşene kadarki geçen süre motorun yol vermedeki çalışma süresidir. Sürenin belirlenmesi ise bir kronometre ya da ampermetrenin yardımı ile olabilir.

Yıldız Bağlantı

Stator sargılarının giriş ucu olan U, V, W’ ye 3 faz gerilim uygulanmaktadır. Sargıların çıkış uçları olmakta olan Z, X, Y kısa devre edilir ise bu bağlantı yıldız bağlantı olur. Yıldız bağlantılar, sargıların Z, X, Y uçlarına şebekenin gerilimini uygulayarak U, v, W uçlarına kısa devre yapılarak da uygulanabilir.

 Bu durumda motorun çalışmasında herhangi bir değişiklik gözlemlenmez. Yıldız bağlantı sargıları arasında 120 derece faz farkı olduğu için hat gerilimi faz geriliminin 3 katıdır. Hatın akımı ise fazın akımına eşittir.

Üçgen Bağlantı

Motor klemensi üzerinde birinci fazın çıkış ucu ile ikinci fazın giriş ucu, ikinci fazın giriş ucuyla üçüncü fazın giriş ucu, üçüncü fazın çıkış ucuyla birinci fazın giriş ucu bağlanır ise eğer bu duruma üçgen bağlantı adı verilir.

 Klemens bağlantı kutusu konusu için uçlar karşılıklı olarak gelmemelidirler. Uçların karşılıklı gelmesi durumunda üçgen bağlantı durumu sakıncalıdır. Yukarıda belirtildiği gibi uç bağlantılar pirinç köprüler ile yapılırken diğer uçlar birleştirilirse eğer sargı uçları kısa devre olur. Bu nedenle uçlar sırası ile bağlanmalıdır.

Yıldız Üçgen Çalışmada Termik Kontaktör Seçimi

 Yıldız-üçgen yol verme yönteminde, kontaktör ve termik oldukça önemli bir konudur. Büyük seçilmiş olan kontaktör hiç ekonomik olmaz. Termik, uygun ayar akım değerlerinde olmaz ise görevlerini gerçekleştiremez. Bu yöntemde kullanılan enerji kontaktörün seçimi yapılırken sigorta seçimi de yapılmalıdır. Motor anma akımının daha üst akım değerini almalıdır.

 Gerilim düşmesi de hem çalışan motorun hem de çalışan diğer alıcıların çalışma özelliğini etkilemektedir. Şebekelerin durumlarına göre elektrik idareleri belirli güçlerden büyük motorların yani 3 KW’nin üzerindeki motorların çalıştırılmasında kalkış akımını düşürücü önlemleri alınması için kurallar getirmektedir.

Asenkron Motorun Kalkınma Sırasındaki Şebekeye Olan Etkileri

Asenkron motor çalışmaya başladığı ilk anda şebekeden çektiği akıma kalkınma akımı denir. Asenkron motor çalışırken bu akım, motorun gücüne ve kutup sayısına bağlı olarak birlikte yaklaşık anma akımların 3 ya da 6 katı kadardır.

 Duran bir asenkron motor üzerine gerilim uygulandığı zaman stator sargılarında meydana gelmekte olan manyetik alan kuvvet çizgilerinin tamamı rotor çubuklarını kestiği için rotorda endüklenen gerilim ve haliyle de rotor çubuklarından geçen akım en yüksek değerinde olur.

 İlk anda rotor dönmediği için zıt EMK en küçük değerdedir ve bu sebeple motor şebekeden en yüksek akımı çeker. Rotor dönmeye başlayınca stator döner alan hızıyla rotor hızı arasında olan fark azalmaya başlamaktadır. Bunun sonuncunda zıt EMK’nin değeri yükseleceği için şebekeden çekilmekte olan kalkınma akımı giderek azalır.

 Yukarıda belirtilen değerlerden dolayı küçük güçlü motorların çekmiş olduğu kalkınma akımı, giderek azalan bir durumda olduğu için sargılar ve şebeke için bir sorun oluşturmamaktadır. Ancak 3 kW’ın üzerinde büyük güçlü motorların kalkınma akımı, hem şebeke için hem de motor sargısı için zararlıdır.

 Haliyle bu fazla akım motor sargılarında aşırı şekilde sınmalara, şebekede ise gerilim düşümlüne ve gerilim dalgalanmasına sebep olur. Haliyle de gerilim düşümü, motoru ve şebekeden beslenmekte olan diğer alıcıları etkilemektedir.  Bunun haricinde kumanda devresindeki anahtarlama elemanlarının daha çabuk yıpranmasına ve arıza yapmasına yol açmaktadır. Bu sebeple büyük güçlü motorların ve çok sık yol alan küçük güçlü motorların, kalkınma akımları şebekeyi olumsuz yönde etkilenmemesi için çeşitli yöntemler uygulanır.

Asenkron Motorlara Yol Verme Yöntemleri

Doğrudan Yol Verme(Direkt Yol Verme)

Asenkron motor, kalkışı sırasında şebekeden 3-6 katı kadar daha fazla akım çeker. Asenkron motor yol verme yöntemlerinden biri olan doğrudan yol vermede kalkış sırasında çekilmiş olan bu fazla akımın süresi kısadır. Küçük güçlü motorlarda, kısa zamanlı fazla akımın şebeke üzerinde olumsuz etkileri olmaz. Ancak büyük güçlü motorlarda, kalkış akımlarının etkisi oldukça önemlidir.

 Şebekelerin durumlarına göre elektrik idareleri, belirli güçlerden büyük motorların çalıştırılması sırasında kalkış akımını düşürücü bazı önlemler alınması için kurallar getirmiştir. Bir fazlı motorlar, küçük güçlü motorlar olduğu için bu motorlara ve yine üç fazlı asenkron motorlara doğrudan yol verilmektedir. Asenkron motor yol verme işleminde, kollu veya paket tip mekanik şalter veya kontaktör kombinasyonlarıyla oluşturulmuş olan manyetik şalterler kullanılmaktadır.

Düşük Gerilimle Yol Verme

 Asenkron motor yol verme yöntemlerinden biri olan düşük gerilimle yol verme yöntemi ilk çalışmaya başlama, boşta çalışmakta olan motorlarda uygulanmaktadır. Yük altındaki kalkınan motorlara uygulanmaz. Bunun sebebi motora düşük gerilim verildiği zaman döndürme momintinin de azalmasıdır. Yükü karşılayabilmek amacıyla motor şebekeden daha çok akım çeker ve kalkınmaz.

 Düşük gerilimle yol verme yöntemleri ise yıldız-üçgen yol verme yöntemi, Oto trafosu ile yol verme yöntemidir. Üç fazlı Asenkron motor yol verme yöntemlerinden en çok kullanılanı, düşük gerilimle yol verme yöntemidir. Ancak bu yöntem sadece boşta kalkınan motorlara uygulanmaktadır.

Çünkü yüklü kalkınmakta olan bir motora kalkınma sırasında düşük gerilim uygulandığı zaman motor, yükü karşılamak amacı ile şebekeden daha çok fazla akım çeker ve kalkınamaz. Oysa düşük gerilimle yol verme amacı kalkış akımını azaltmak olduğu için yüklü kalkınan motora düşük gerilim yöntemi ile yol verilmez.

Yıldız-Üçgen Yol Verme Yöntemi

Bu Asenkron motor yol verme yönteminde amaç motoru yıldız bağlı çalıştırabilmektir. Bununla birlikte kalkışını tamamlayan motoru hemen normal bağlantı olan üçgen bağlı olarak çalıştırabilmek amaçtır. Motor kalkışı sırasında yıldız bağlı çalıştırılmış olduğu için uygulanan gerilim U3 değerine düşmektedir. Şebekeden çekilen akım ise 1/3 değerlerine kadar düşer.

Oto Trafosu İle Yol Verme Yöntemi

Asenkron motorlara yol verme yöntemlerinden biri olan direnç ile yol vermekteki amaç şebekedeki gerilimi düşürmektir. Söz konusu olan şey direncin görevi olmaktadır. Böylelikle motor, şebekeden olması gerekenden düşük bir kalkınma akımını çekmiş olur. Kalkınma akımını azaltmak için de büyük güçlü motorun devresine seri olarak ayarlı olan direnç yerleştirilmektedir. Kademeli olarak ayarlanmakta olan direnç sırayla kontaktörün kontakları tarafından devreden çıkartılır.

Mikroişlemcilerle Yol Verme Yöntemi

Kurulması maliyet gerektirmektedir ancak motorlar vuruntu olmadan oldukça yumuşak kalkış sağlarlar. Motorun devri geniş sınırlar içerisinde ayarlanabiliyor olması sebebiyle bu yöntem tercih edilir. Yapısı ve çalışması mikro işlemci temeline dayanmaktadır. Şebeke ve motorun arasına yerleştirilen mikro işlemci ile motor istenilen şekilde çalışır.

Yumuşak Yol Verme(Soft-Starter ile Yol Verme)

Yumuşak bir şekilde yol alması gereken motorlara, softstarter ile yol verilmektedir. Bu vericiler, motor akımı ve motora uygulanmakta olan gerilimi takip eder. Bu takip sonucunda da gereken ayar verilir. Yumuşak yol vericiler mikro işlemci tabana sahip kontrol sistemleri ile donatılmaktadır.

 Tork akım ilişkisini zamana bağlı olarak yavaşça ayarlamaktadır. Motorun devreye girmesi ve çıkması darbe olmadan yumuşakça olur. Softstarterler motorun akımını ve geriliminin kontrolünü sağlar. Motorun devreye girmesi ile gerilim değeri % 100’e kadar kontrollü bir biçimde uygulanır.

 Motorun devreden çıkması da yine aynı şekilde kontrolü yapılarak sağlanır. Softstarterler asansör, yürüyen merdiven, taşıyıcı bant gibi alanlarda kullanılırlar. Bunun haricinde araba yıkama tesislerinde ve zemin temizleme araçlarında da kullanılmaktadırlar.

Frekans Değiştirici ile Yol Verme(Sürücüler İle Yol Verme)

Frekansların değiştirilerek hız ayarı inverter cihazıyla yapılmaktadır. İnverter DC-AC dönüştürmektedir. Ayrıca frekansı ve gerilimi birbirlerinden bağımsız bir şekilde ayarlayabilen cihazlardır. Asenkron motorların kutup sayıları ve frekansları değiştiği aman hızları da değişmektedir.

 Sürücüde bulunmakta olan mikro işlemciyle asenkron motor statoruna uygulanmakta olan gerilim frekans oranı değişir. Bu durum da motorun çalışma koşuluna bağlı olarak değişmektedir. İstenilen devirlerde istenilen moment sağlanır.

 Hız Değişimi

 Elektrik motorlarının belirli bir hızda dönmeleri için motora mikro işlemcili elektronik hız değiştirici bir inverter takılmalıdır. Değişmekte olan hızlar için doğru akım motorları seçimi yapılmalıdır. Bu motorlarda sabit uyarısı altında dönme hızı rotor üzerine uygulanmakta olan gerilimle doğru orantılıdır.

 Kuvvet çiftiyle rotordan geçmekte olan akımın şiddeti arasındaki oran aynı kalmaktadır. Bu durumda motora bir doğrultucu takılmalıdır. Asenkron motor hız değiştiricisi karmaşıktır. Bu durumda statik frekans dönüştürücü inverter devresi de kullanılır.

 Bu dönüştürme işlemi iki şekilde yapılmaktadır. İlki sabit doğru akım elde etmektir. Dolaylı dönüştürücü diyotlu redresörle meydana gelir ve bu bileşim doğru bir akım kaynağı görevini yapmaktadır.