Elektrik Motoru Seçimi Adım Adım: İki Satırlık Makine Bilgisinden Sipariş Satırına

Bir yem fabrikası yeni bir yatay karıştırıcı kuruyor. Makineyi tasarlayan firmanın verdiği bilgi iki satır: karıştırıcı mili dakikada 45 devir dönecek ve tam dolu kazanda milde yaklaşık 1600 Nm moment gerekecek. Bakım şefinin elinde ne motor gücü var, ne devir, ne de montaj şekli. Bu yazıda bu iki satırdan başlayıp siparişe yazılacak eksiksiz motor tarifine kadar giden yolu, her kararın bir sonrakini nasıl etkilediğini göstererek izliyoruz.

Örnek bir karıştırıcı, ama mantık bir konveyör, bir pompa ya da bir fan için de aynıdır: önce makinenin ne istediği, sonra motorun bunu hangi devirde ve hangi güçte vereceği, ardından elektriksel ve mekanik uyum, en sonda ortam ve belge.

Makine ne istiyor: devir, moment ve yükün karakteri

Motor seçiminin ilk sorusu "kaç kW?" değil, "makine milde hangi devirde ne kadar moment istiyor?" sorusudur. Güç bu ikisinden türetilir. Genel formül P (kW) ≈ M (Nm) × n (d/d) / 9550'dir. Karıştırıcı için 1600 × 45 / 9550 ≈ 7,5 kW çıkar. Bu, karıştırıcı milinin istediği güçtür; motorun vermesi gereken güç değil.

Aynı aşamada yükün karakterini de not etmek gerekir. Karıştırıcı sabit momentli bir yüktür: devri düşse de istediği moment pek azalmaz. Üstelik elektrik kesintisinden sonra kazan dolu hâlde yeniden kalkması gerekebilir. Bu iki bilgi, ileride hem güç payını hem yol verme yöntemini belirleyecek. Makinenin milde istediği gücü pompa, fan ve konveyör için nasıl bulacağınızı motor gücü hesabı yazısında örneklerle anlattık.

Motor devri ile makine devri arasındaki köprü

Hiçbir asenkron motor dakikada 45 devirde dönmez; aradaki farkı bir redüktör, kayış-kasnak ya da ikisinin birleşimi kapatır. Burada kutup sayısı seçimi devreye girer. 50 Hz şebekede 4 kutuplu motor yaklaşık 1500, 6 kutuplu yaklaşık 1000 d/d senkron devirle döner; yük altındaki gerçek devir bunun biraz altındadır.

• 4 kutuplu bir motorla, etiket devri 1460 d/d civarında kabul edilirse, gereken redüksiyon oranı yaklaşık 1460 / 45 ≈ 32,4 olur.
• 6 kutuplu bir motorla, 970 d/d civarında bir etiket devriyle oran yaklaşık 21,6'ya düşer.

6 kutuplu motor aynı güçte daha büyük ve genellikle daha pahalıdır; 4 kutuplu motor en yaygın seridir, yedeği de kolay bulunur. Karar çoğu zaman redüktör tarafında verilir: seçilen redüktör ailesinde hangi oran standartsa, motorun kutup sayısı ona uydurulur. Oran, çıkış momenti ve redüktör tipi seçimini redüktör seçim rehberinde ayrıca inceledik. Bu örnekte 4 kutuplu motor ve helisel redüktörle devam edelim.

Güç kademesine karar vermek

Karıştırıcı milindeki 7,5 kW'a redüktör kaybını eklemek gerekir. Helisel redüktörlerde verim genellikle yüksektir; hesap kolaylığı için %95 alırsak motor milinde yaklaşık 7,9 kW gerekir. Standart güç kademeleri 7,5 ve 11 kW olduğundan 7,5 kW'lık motor kâğıt üzerinde bile yetersiz kalır.

11 kW'a çıkmanın bir gerekçesi daha vardır: dolu kazanla kalkış. Bu yük, kalkış anında motordan anma momentinin üzerinde moment isteyebilir. 11 kW, 4 kutuplu bir motorun anma momenti yaklaşık 9550 × 11 / 1460 ≈ 72 Nm'dir. Kalkış momentinin yeterliliği motorun kataloğundaki kalkış momenti oranıyla ve makine üreticisinin verdiği kalkış ihtiyacıyla karşılaştırılarak kontrol edilir. Kalkış momenti ile yol verme yöntemi arasındaki ilişkiyi moment sınıfları ve kalkış momenti yazısında bulabilirsiniz.

Güç payını belirlerken tersi de bir hatadır. "Nasılsa büyük olsun" diye 15 kW seçmek, motoru sürekli düşük yükte çalıştırır; verim ve güç faktörü düşer, pano ve kablo gereksiz büyür.

Verim sınıfı: çalışma saatine göre

Karıştırıcı günde iki vardiya, yılda yaklaşık 4000 saat çalışacak. 11 kW, 4 kutuplu bir motor için IEC 60034-30-1 verim sınırları IE3'te %91,4, IE4'te %93,3, IE5'te %94,6'dır. Motor yaklaşık 8 kW yükte çalışırken bu çalışma saatinde IE3 ile IE4 arasındaki fark kaba bir hesapla yılda 700–1000 kWh düzeyindedir; üç vardiya çalışan bir fanda olduğu kadar belirgin değildir. Karar, fiyat farkı ve tesisin enerji hedefiyle birlikte verilir. HEM Motor'un üç fazlı serileri aynı gövde sisteminde IE3, IE4 ve IE5 olarak sunulduğu için verim sınıfı seçimi mekanik ölçüleri değiştirmez.

Elektriksel uyum: gerilim, bağlantı ve yol verme

Tesisin şebekesi 400 V. Katalog bilgisine göre 400 V şebekede 3 kW ve altı motorlar yıldız, 4 kW ve üzeri motorlar üçgen bağlanır; 11 kW'lık motor bu durumda üçgen çalışacaktır. Burada panoya bakmak gerekir:

• Pano yıldız-üçgen yol vericiyle kurulacaksa motorun 400 V'ta üçgen çalışacak şekilde sarılmış, yani 400/690 V etiketli olması şarttır. 230/400 V sargılı bir motor bu panoyla doğru yol alamaz.
• Soft starter ya da frekans konvertörü kullanılacaksa sargı gerilimi yine şebekeye uymalıdır, ama bağlantı klemens kutusunda sabit kalır.

Yük kalkışta ağır olduğu için yıldız-üçgen burada dikkatli değerlendirilmelidir: yıldız kademesinde motorun momenti yaklaşık üçte birine düşer ve dolu kazanı döndürmeye yetmeyebilir. Bu örnekte kalkış momenti ayarlanabilen bir yöntem (soft starter ya da sürücü) daha güvenli bir seçimdir. Bağlantı ayrıntıları için yıldız-üçgen bağlantı şemasına bakabilirsiniz.

Mekanik uyum: montaj şekli, gövde ve mil

Motor redüktöre doğrudan bağlanacaksa montaj şeklini redüktör belirler. Ayaklı bir helisel redüktörün IEC giriş flanşına bağlanan motor genellikle B5 flanşlı olur; motorun kendi ayağı yoktur, ağırlığını redüktör taşır. Motor ayrı bir kaideye oturup kaplinle bağlanacaksa B3 ayaklı motor seçilir. Hem ayak hem flanş gerekiyorsa B35 düşünülür.

IEC tablolarına göre 11 kW, 4 kutuplu motor genellikle 160 gövdededir; gövde numarası mil ekseninin tabandan yüksekliğini milimetre olarak gösterir. Motor mili çapı, kama ve flanş ölçüsü redüktörün giriş deliğiyle birebir eşleşmelidir. Bu eşleşme, redüktör ve motorun ölçü resimleri yan yana konarak doğrulanır; yalnızca "160 gövde B5" demek yeterli değildir.

Klemens kutusunun hangi tarafta kalacağı da bu aşamada netleşir. Karıştırıcı duvara yakın kuruluyorsa kablo girişinin duvara bakmaması gerekir.

Ortam: toz, sıcaklık ve temizlik

Yem tesisinde un ve kepek tozu vardır, karıştırıcı kapalı bir binadadır ve yaz aylarında salon sıcaklığı 35 °C'ye çıkmaktadır. Standart üç fazlı seri IP55 koruma ve −15 °C ile +40 °C arası ortam sıcaklığı esas alınarak tasarlanır; bu koşullar standart sınırlar içindedir. Yine de iki nokta siparişe not edilmelidir:

• Toz, gövde kanatçıklarının arasına ve fan kapağına birikirse soğutma azalır. Temizlik planı motor seçiminin parçasıdır.
• Ortam sıcaklığı 40 °C'yi aşacaksa ya da tesis 1000 m'nin üzerindeyse, güç düşürme ya da bir üst güç gerekebilir; bu bilgi sipariş öncesinde verilmelidir.

Tesiste yanıcı toz nedeniyle patlayıcı ortam bölgesi tanımlanmışsa, standart motor o bölgede kullanılamaz. Ex motor ayrı sertifikalı bir üründür ve bu ihtiyaç teknik ekiple ayrıca görüşülmelidir.

Siparişe yazılan tarif

Bu kararların sonunda sipariş satırı şuna benzer: 11 kW, 4 kutup (≈1500 d/d), IE3, 400/690 V (400 V'ta üçgen), 50 Hz, B5 flanş, 160 gövde, IP55, F sınıfı yalıtım, S1, klemens kutusu sağ taraf; redüktör giriş flanşı ve mil deliği ölçü resmi ektedir. Soft starter ya da sürücüyle çalışacağı ve kalkışın dolu kazanla yapılabileceği de açıklamaya eklenir.

Teklif isterken hangi bilgilerin mutlaka iletilmesi gerektiğini teklif talebinde verilecek bilgiler yazısında, sahada sık karşılaşılan eksik sipariş örneklerini ise motor alırken dikkat edilecekler yazısında topladık.

Sonuç

Motor seçimi bir form doldurmak değil, birbirine bağlı kararlar zinciridir: makinenin momenti ve devri redüktör oranını, redüktör oranı kutup sayısını, kalkış koşulu gücü ve yol verme yöntemini, redüktörün girişi montaj şeklini belirler. Zincirin başındaki iki bilgi doğruysa gerisi hesapla bulunur. Redüktörlü uygulamalar için M-HEM serisi ayaklı helisel redüktörlere göz atabilir, kendi uygulamanızın tarifini teknik ekibimizle birlikte netleştirebilirsiniz.

Sıkça Sorulan Sorular

Makine üreticisi yalnızca kW veriyorsa motoru nasıl seçerim?

kW ile birlikte makinenin milinde istenen devri de sorun; ikisi birlikte momenti verir. Devir bilinmeden yalnızca kW'a göre alınan motor, aradaki redüktör ya da kasnak oranı tutmadığında makineyi yanlış hızda çalıştırır.

Hesapla bulunan güç iki kademe arasında kalırsa hangisini seçmeliyim?

Genellikle bir üst kademe seçilir, özellikle kalkışı ağır olan ya da darbeli yüklerde. Ancak hesaplanan gücün çok üzerinde bir motor seçmek, düşük yükte çalışma nedeniyle verim ve güç faktörünü düşürür.

4 kutuplu mu 6 kutuplu mu motor seçmeliyim?

Makine yavaş dönüyorsa her iki seçenek de redüktörle mümkündür. 4 kutuplu motor daha yaygın, daha küçük ve yedeği kolay bulunan seçenektir; 6 kutuplu motor ise redüktör oranını düşürür. Karar çoğu zaman redüktörün standart oranlarına göre verilir.

Motor redüktöre bağlanacaksa montaj şeklini kim belirler?

Redüktörün giriş tipi belirler. IEC flanşlı girişte motor genellikle B5 ya da B14 flanşlı olur; hangi flanşın ve mil ölçüsünün gerektiği redüktörün ölçü resminden okunur.

Seçimde kullanacağınız değerler: tork tablosu (makine yükü), akım tablosu (pano ve kablo), gövde – güç tablosu (montaj). Motorunuzu bulduktan sonra fiyatı görüp sipariş verebilirsiniz.