Asenkron Makinalar ve Kontrolü

ÖNSÖZ
Asenkron makinalar basit yapıları ve az bakım gerektirmeleri nedeniyle sanayide yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Özellikle mikro-elektronik teknolojisinin yol açtığı gerek güç elektroniğinde kullanılan elemanların çeşitlilik ve güçleri, ve gerekse mikroişlemci ve dijital işaret işleyiciler (DSP) alanındaki gelişmeler bu makinaların hız kontrol sistemlerindeki kullanımını daha da yaygınlaştırmıştır. Günümüzde bu makinalar ve sürme/kontrol devreleri yurdumuzda da üretilmektedir. Bu etkenleri göz önüne alarak bu yayının lisans/yüksek lisans düzeyindeki elektrik ve makina mühendis/yüksek mühendis adayları için olduğu kadar, sürekli gelişen teknoloji nedeniyle sanayide çalışan mühendisler için yararlı olmasına çaba gösterilmiştir. Asenkron makinalar ve kontrolü isimli kitabımız uzun yıllar öğrenci ve mühendislere elektrik makinaları konusunda temel ve yardımcı kitap olarak hizmet eden ve Prof. Dr. M. Kemal Sarıoğlunun eseri olan Elektrik Makinalarımn Temelleri-Asenkron Makinalar kitabı ve bu konuda yazılmış az sayıdaki diğer kitapladan farklı olarak, bu makinaların modellenmesi ve kontrolü konularına yeni ve modem bir bakış açısı sunmayı amaçlamaktadır.
Gerek eğitim, gerekse sanayi alanında yıllarca deneyimle oluşturulan birikimin titizlikle aktarılmaya çalışıldığı bu kitap, 8 bölüm, bir Ek bölüm ve problemlerden oluşmuştur. 1. Bölüm asenkron makinalar tanıtılmış ve yapıları hakkında resim ve şemalar kullanılarak bilgi verilmiştir. 2. Bölüm, bir fazlı, iki fazlı ve üç fazlı asenkron makinalarm matematik modelleri ve sargılarına ayrılmıştır. 3. Bölümde, makinanm genel çalışma ilkesi, döner alan ve endüklenen moment kavram ve ifadeleri ele alınmış, makinanm boşta ve kısa devre çalışması ile fazör diyagramları ve makinanm sürekli sinüzoidal haldeki eşdeğer devresi ve parametrelerinden bahsedilmiştir. Yine bu bölümde önemli karakteristikleri, daire diyagramları ve çift kafesli asenkron makinalar ve eşdeğer devreleri de verilmiştir. 4. Bölüm asenkron generatörlere ve onların çok kullanıldığı rüzgar enerji sistemlerine ayrılmıştır. 5. Bölüm hem sincap kafesli, hem de bilezikli asenkron makinalarm matematiksel modelleri ile geçici ve sürekli rejimini içeren eşdeğer devrelerine ayrılmıştır. Makinanın a-p ve d-q eksen takımlarındaki modelleri verilmiş ve dinamik simülasyonları yapılmıştır. 6. Bölüm hem sincap kafesli hem de bilezikli asenkron motorlara yol verme yöntemlerine ayrılmıştır. 7 ve 8. Bölümlerde ise asenkron makinanın hız kontrol yöntemleri verilmektedir. 7. Bölümde asenkron motorların genel hız kontrol yöntemleri sunulurken, bu motorların hız kontrolunda kullanılan sürücü devrelerden de kısaca bahsedilmiştir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan darbe genişlik modülasyonu (PWM) yöntemi yeterince üzerinde durularak ele alınmış, yine bu bölümde skalar hız kontrol yöntemlerine yer verilmiştir. Son olarak 8. Bölüm tümüyle asenkron makinanın hz kontrolunda güncel olarak kullanılan vektör kontrol yöntemlerine ayrılmıştır. Bu kapsam dahilinde doğrudan ve dolaylı vektör kontrol yöntemleriyle doğrudan moment kontrol yöntemi ayrıntılı olarak ele alınmıştır. 5. Bölümden itibaren verilen örnekler simülasyonlar ile desteklenmiş ve okuyucuya konuyu aydınlatıcı nitelikte önemli' sonuçlar sunulmuştur. Simülasyonlarm geliştirilmesinde günümüzde mühendislik ve matematik alanında yaygın olarak kullanılan MATLAB®, Simulink® ve Toolboxlardan yararlanılmıştır. Kitapta, kullanılan programların ve simülasyonlarda verilen örneklerin açıklandığı bir Ek bölüm yer almaktadır. Kitaba ek olarak, simülasyonda kullanılan programları içeren bir de CD yer almaktadır. Okuyucu bu CDde yer alan simülasyonları tekrarlayabileceği gibi kendisi de bu programlar da yapacağı ilave ve değişiklikler ile yeni simülasyon örnekleri oluşturabilir. Kitabın son bölümünde, sekiz bölüm için düzenlenmiş problemler yer almaktadır.
Bilinen yerli yayınlar arasında asenkron makinaların yapıları, modelleri ve kontrolünün birlikte ele alındığı, simülasyon örneklerinin verildiği böyle bir tamamlayıcı esere rastlanmamıştır. Yine diğer eserlerden farklı olarak, modelleme bölümü klasik makina öğretisinin yamsıra mühendislik öğretiminde temel olan, devre analizi, magnetik ve elektrik alanlar, enerjinin sakinimi, mekanik vb konularda edinilen kavramlar üzerine kurulmuş bir yaklaşım sunmaktadır. Bu yaklaşımın okuyucuya, gerek asenkron makinaların daha iyi anlaşılmasına, makinanın çalışmasına fiziksel yorum getirilmesine, gerekse kontrol yöntemlerinin geliştirilmesinde oluşturulan matematik modelleri kullanarak, alışılagelmiş yaklaşıma göre kolaylık sunduğu görüşündeyiz. Bu özelliği ile ileri seviyedeki akademik çalışmalar için de temel olarak kullanılabilecek kitabın bu aşamasında bazı modern kontrol algoritmaların sadece isimleriyle verilmesi yeterli bulunmuştur. Makina kontrolunda sürücü devreler dolayısıyla da güç elektroniği devrelerinin yer alması kaçınılmaz görüldüğü için, bu konuda yeterince ayrıntı verilmekle birlikte kullanılan güç elektroniği elemanları ve devreleri üzerinde çok fazla ayrıntıya girilmemiştir. Ek bilgi için referanslardan yararlanılabilir.
Kitabımızın yazılşmasında amaçlandığı gibi, geniş bir okuyucu kitlesine yararlı olmasını dilerken, kitabın yazımı sırasında bize sabırla yardımcı olan Müfide Gökaşana ayrıca teşekkür etmek isteriz. Kitabın ilk baskısında gözden kaçan yazım hataları ve eksiklikler için şimdiden özür diler, tüm okuyucu ve meslekdaşlarımızm yorum ve eleştirilerini istekle beklediğimizi belirtmek isteriz. .
Prof. Dr. M. Kemal SARIOĞLU
Doç. Dr. Metin GÖKAŞAN
Doç. Dr. O. Seta BOĞOSYAN