Çift hızlı Dahlander motor, tek bir stator sargısıyla iki farklı devirde çalışabilen asenkron motordur. Sargı uçları klemens kutusunda yeniden gruplandırıldığında kutup sayısı yarıya iner ve devir iki katına çıkar.
Kutup değiştirmenin mantığı
Asenkron motorun senkron hızı, şebeke frekansına ve stator sargısının kutup sayısına bağlıdır. Kutup sayısı azaldıkça senkron hız yükselir. Dahlander bağlantıda her faz sargısı iki eşit yarıya bölünmüştür ve ortadan bir uç dışarı çıkarılmıştır. Bu iki yarı seri bağlandığında oluşan kutup sayısı, paralel bağlandığında oluşanın iki katıdır. Bir yarının akım yönü tersine çevrildiğinde manyetik kutuplar birleşir ve sayıları yarıya iner.
Devir oranının sabitliği
Dahlander bağlantıyla elde edilen iki senkron hız arasındaki oran her zaman 2:1'dir. Dört kutuplu bir sargı iki kutuplu duruma geçtiğinde senkron hız 1.500 devirden 3.000 devire çıkar. Sekiz kutuplu bir sargı dört kutba geçtiğinde 750 devirden 1.500 devire çıkar. Bu oran, sargı yapısının doğrudan sonucudur ve değiştirilemez. İkiden farklı bir devir oranı isteniyorsa iki ayrı sargılı motor gerekir.
Klemens kutusundaki altı uç
Dahlander motorun klemens kutusuna altı uç çıkar. Düşük devirde besleme, üç uca verilir ve kalan üç uç boş bırakılır. Yüksek devirde ise besleme diğer üç uca verilir ve ilk üç uç birbirine köprülenir. Bu köprüleme, sargı yarımlarını paralel bağlayarak kutup sayısını yarıya indirir. Kutuplama sırası, iki devirde de dönüş yönünün aynı kalmasını sağlayacak biçimde düzenlenir.
Üçgen ve çift yıldız bağlantı
Sabit tork isteyen uygulamalarda düşük devirde üçgen, yüksek devirde çift yıldız bağlantı kullanılır. Bu düzende iki devirdeki tork birbirine yakın kalır, güç ise devirle birlikte yaklaşık iki katına çıkar. Kaldırma düzenekleri, konveyörler ve tezgâh tahrikleri bu davranışı gerektirir. Motorun etiketinde iki devir için ayrı güç değerleri verilir.
Yıldız ve çift yıldız bağlantı
Fan ve pompa gibi kare tork isteyen yüklerde düşük devirde yıldız, yüksek devirde çift yıldız kullanılır. Bu yüklerde gereken tork, devrin karesiyle büyür. Düşük devirde yükün istediği tork küçük kaldığından sargı seri bağlanabilir. Güç, devrin küpüyle değiştiğinden iki devir arasındaki güç farkı büyük olur. Bağlantı biçimi, motorun değil yükün tork eğrisine göre seçilir.
Kumanda devresi ve kilitleme
Kutup değiştirme, üç kontaktörle gerçekleştirilir. Bir kontaktör düşük devir beslemesini, ikincisi yüksek devir beslemesini, üçüncüsü köprüleme bağlantısını yapar. Düşük ve yüksek devir kontaktörlerinin aynı anda çekmesi, sargıyı kısa devre eder. Bu yüzden aralarında hem elektriksel hem mekanik kilitleme kurulur. Kumanda devresi, yardımcı kontaklarla bu kilitlemeyi zorunlu kılar.
Devir geçişindeki akım darbesi
Yüksek devirden düşük devire geçişte motor, yükün ataletiyle senkron hızının üzerinde döner. Bu anda motor generatör bölgesine girer ve şebekeye akım basar. Geçiş sırasında akım darbesi ve mekanik darbe oluşur. Darbeyi yumuşatmak için iki kontaktör arasına kısa bir zaman rölesi gecikmesi konur. Yüksek ataletli yüklerde geçiş, motorun serbest yavaşlaması beklendikten sonra yapılır.
Kalkışın düşük devirden yapılması
Yüksek ataletli bir yük doğrudan yüksek devirde kaldırıldığında kalkış akımı ve süresi büyür. Kumanda devresi, motoru önce düşük devirde kaldırıp kısa bir gecikmeden sonra yüksek devre alacak biçimde kurulur. Bu iki kademeli kalkış, akım tepesini ve mekanik darbeyi azaltır. Gecikme süresi, yükün ataletine göre zaman rölesinde ayarlanır. Fan tahriklerinde bu düzen, kayış ve kaplin ömrünü de uzatır.
Isınma ve termik koruma
Dahlander motor iki devirde iki farklı akım çeker. Tek bir termik röle, iki akım değerini de doğru koruyamaz. Bu yüzden her devir için ayrı termik röle kullanılır ve her biri kendi kontaktörünün akımını izler. Sargıya gömülen termistör, iki devirde de sıcaklığı doğrudan ölçerek güvenilir bir koruma sunar. Sık devir değiştiren uygulamalarda termistör koruması tercih edilir.
İki sargılı motorla karşılaştırma
İki ayrı sargılı çift hızlı motor, devir oranını serbestçe seçmeye olanak tanır. Bunun aksine iki sargı aynı statora sığdığından her sargının kesiti küçülür ve motor büyür. Dahlander motorda tek sargı bulunduğundan gövde küçük kalır ve maliyet düşer. Ödün, 2:1 devir oranının değiştirilememesidir. Devir oranı ikiye uyuyorsa Dahlander bağlantı daha kompakt bir çözüm sunar.
Frekans invertörüyle karşılaştırma
Frekans invertörü, devri sürekli olarak değiştirebilir ve iki kademeyle sınırlı kalmaz. İnvertörlü bir tahrikte kutup değiştirme kontaktörlerine gerek kalmaz. Buna karşın invertör ek maliyet, ek pano hacmi ve mil topraklama gibi ek önlemler getirir. Yalnızca iki devir gereken ve devir geçişi seyrek olan uygulamalarda Dahlander motor ekonomik kalır. Karar, gereken devir kademesi sayısıyla verilir.
Dönüş yönünün korunması
Kutup değiştirmede sargı grupları yeniden düzenlendiğinden dönüş yönü kendiliğinden korunmaz. Motorun iki devirde de aynı yönde dönmesi için, yüksek devir beslemesinde iki faz ucu yer değiştirilir. Bu düzenleme fabrikada klemens plakası üzerinde tanımlanır. Sahada kablo bağlanırken plakadaki uç adları izlenir. Yanlış bağlanan bir uç, yüksek devirde ters dönen bir fan doğurur.
Verim ve ekotasarım kapsamı
Çift hızlı motorların verimi, aynı güçteki tek devirli motorların altında kalır. Tek sargının iki kutup sayısında da çalışması, sargı doluluk oranını ve manyetik devreyi ödünler. Avrupa Birliği ekotasarım düzenlemesi, çok hızlı motorları verim sınıfı zorunluluğunun dışında tutar. Bu muafiyet, motorun verimsiz seçilebileceği anlamına gelmez. Sürekli çalışan bir tahrikte invertörlü tek devirli bir motor daha düşük işletme gideri verir. Günde birkaç saat dönen bir tahrikte ise Dahlander motorun düşük kurulum maliyeti öne çıkar.
Kullanım alanları ve seçim
Dahlander motor, iki devirle çalışan fanlarda, soğutma kulesi tahriklerinde, ahşap ve metal tezgâhlarında ve kaldırma düzeneklerinde kullanılır. Seçim, iki devirde de yükün istediği torkun ve gücün karşılanmasıyla yapılır. Yükün tork eğrisi, üçgen ile yıldız bağlantı arasındaki kararı belirler. Motorun bu grup içindeki yeri özel amaçlı sanayi motorları yaklaşımıyla değerlendirilir. Tek devirli standart bir tahrik için IE3 yüksek verimli motorlar kategorisi başlangıç noktası verir.
Dahlander motor, tek sargıyla iki devri sabit bir 2:1 oranında sunar. Bağlantı biçiminin yükün tork eğrisine göre seçilmesi ve kontaktörler arasındaki kilitlemenin kurulması, bu tahrikin güvenli çalışmasını belirler.
