Elektrik Motorları 2. Bölüm |
ElektrikPort Akademi

Yazı serüvenimizin ikinci kısmında doğru akım (DC) motorlarının yapısını ve çalışmasını inceleyeceğiz.

A- A+

06.09.2015 tarihli yazı 142111 kez okunmuştur.

Motor Kestirimci Bakım Elektrik Makinesi DC Motor AC Motor Manyetik Alan Endüvi Stator ElektrikPort Akademi

Doğru Akım Motorları ( Direct Current )

Doğru akım motorları duran ve dönen kısımlardan oluşmaktadır. Duran kısma stator, dönen kısma rotor demekteyiz. Doğru akım motorlarına DA motor veya DC motor da denilmektedir.

Herhangi bir iletkene doğru akım tatbik edildiğinde iletken, sabit bir manyetik alan oluşturur. N ve S kutuplarından oluşan bu sabit manyetik alan etki alanının içerisindeki iletken cisimlere veya farklı manyetik alanlara sabit mıknatısın gösterdiği etkiyi gösterir.

İletken cisimleri kendisine çeker, aynı kutuplu manyetik alanları iter; farklı kutuplu manyetik alanları çeker. N kutbundan S kutbuna doğru oluşan bu kuvveti ►manyetik akı olarak adlandırıyoruz.

Şekil 1: Manyetik alanda iletkenden akım geçmesi ve kuvvet oluşması.

Dc motorlar endüktörün yapısına göre, sabit mıknatıslı ve elektromıknatıslı biçimde üretimleri yapılır. Elektromıknatıslı ve sabit mıknatıslı arasında endüktör dışında yapıları açısından farklılık yoktur.

Doğru akım motorları, duran ve dönen kısımlardan oluşur. Duran kısım stator, dönen kısım ise rotordur. Birlikte doğru akım motorunun yapısındaki elemanları inceleyelim.

Endüktör(Stator)

Stator makinenin dış tarafında kalan, duran kısmıdır. Karkas üzerine yerleştirilmiş ana ve yardımcı kutuplar ve bunlar üzerindeki sargılardan oluşur.

Makinedeki sargılar doğru akımla beslenir. Stator karkasına yerleştirilmiş olan kutuplar, demir sac levhaların paketlenmesi ile yapılmıştır.

Orta ve büyük güçteki makinelerde ana kutuplar ve bunların arasına yerleştirilmiş yardımcı kutuplar bulunur. Doğru akım makinelerinde kutuplar, manyetik alanın meydana geldiği kısımdır.

Makinenin büyüklüğüne, çapına ve devir sayısına göre doğru akım makineleri;2.4.6.8 ya da daha çok kutuplu olabilirler. Çok küçük doğru akım makinelerinde kutuplar sabit mıknatıslıda olabilmektedir.

Ancak genellikle elektromıknatıs kutuplar kullanılır. Bunun için kutuplar üzerinde gerekli manyetik akıyı meydana getirecek sargılar yerleştirilir.

Ana kutupların üzerindeki sargılara uyarma sargıları denir. Sargılar sarılmadan önce, kutup üzerine prespan kâğıttan bir izolasyon geçirilir ve daha sonra sargılar sarılır.

Şekil 2: Endüvi (Rotor) Görünümü

Doğru akım motorlarının dönen kısmına endüvi denir. Endüvi, çelik bir mil üzerine preslenmiş rotor sac paketlerinden, bu sac paketi oluklarına döşenmiş endüvi sargılarından ve sargı uçlarının bağlandığı bir kollektörden oluşur.

Endüvi üzerindeki oluklara yerleştirilecek endüvi sargıları bandajları yapıldıktan sonra oluklara yerleştirilir. Doğru akım makinelerinde oluklarda daima üst üste iki bobin yanı vardır. Yani sargılar çift tabakalıdır.

Birbirini izleyen bobinlerin başlangıç ve bitiş noktalarını kollektör lamellerine birleştirilir.

Şekil 3: Doğru akım (DC) motor parçaları

Kollektör

Şekil 4: Kollektör

Kollektör birbirinden tek tek yalıtılmış sert bakır levhalardan meydana gelir. Bu levhalar bakalit dökümü ya da mekanik bir sıkıştırma yöntemi ile birleştirilmiştir.

Endüvide üretilen alternatif gerilim, kollektör tarafından doğrultulur ve kollektör üzerine temas eden fırçalar yardımıyla dış devreye iletilir. Kollektör ile elektriksel bağlantıyı sağlayan grafit ya da kömürden yapılmış fırçalar, fırça tutuculara, fırça tutucular da fırça taşıyıcılara monte edilmişlerdir.

Fırçalar makinenin akım ve gerilimine göre sert,orta,yumuşak karbondan imal edilirler.bazen iletkenliği arttırmak için karbon bakır alaşımlı yapılırlar.

Yatak Ve Kapaklar

Doğru akım motorlarında kendi kendine yağlanan metal yataklar ya da bilyeli yataklar kullanılır. Yataklarda meydana gelen aşınmalar ve sürtünmeler, komütasyonun bozulmasına (akımın yön değiştirmesi olayıdır) ve arızalara yol açar. Kapaklar ise makinenin dış yüzeyindeki parçalarıdır.

Şekil 5: DC Motor Kesit Görünümü

Doğru Akım Motorlarında Çalışma Prensibi

VİDEO: Doğru Akım Motorlarında Çalışma Prensibi

Şekil 6: İçinden akım geçen iletkenin kutuplar içerisindeki hareketi

Mantık olarak bobin üzerinden geçen akımın sonucunda olusturduğu manyetik alanlar sayesinde olusturduğu kutuplaşmayı ileri ve geri yönlü olarak kullanarak yani zıt kutupların çekmesi ya da aynı kutupların birbirini itmesi prensibinin dairesel harekete dönüştürülmesini baz alınan en basit yapıdır.

Endüvi dönerken üzerindeki iletkenler de manyetik alan içerisinde döndüklerinden bu iletkenlerde bir endüksiyon elektromotor kuvveti indüklenir. Doğru akım makinesi kullanım amacına göre dinamo ya da motor olarak çalıştırılabilir.

Bu formlardan birisinde çalışma, makinede herhangi bir değişikliği gerektirmez. Eğer makine dinamo olarak çalıştırılırsa tork yön değiştirir. Manyetik alan içinde etkin uzunluğu "L" ve içerisinden geçen akımı "i" olan bir iletken akı yoğunluğu B olan bir alan içerisinde kalırsa, iletken manyetik alan tarafından itilir.

İlekenin alana dik olma durumunda meydana gelen itme kuvvetinin büyüklüğü "Newton" olarak F=B.i.L olur. Alan tarafından iletken üzerinde oluşturulan itme kuvvetinin yönü iletkenin taşıdığı akımın yönüne bağlıdır.

İletkende itme kuvveti olduğu sürece iletkende bir hareket veya dönme olayı meydana gelir.

DC Motor Çeşitleri

► Fırçasız DC Motorlar

► Şönt Motor

► Seri Motor

► Kompunt Motor (Ters Kompunt, Eklemeli Kompunt)

► Fırçalı DC motor

DC Motor Kullanım Yerleri

► Sabit ve otomotiv klimalar

► Fanlar

► Otomatik kapı

► Laboratuvar ekipmanları

► Paketleme sistemleri

► Pompalar

► Vana sürücüleri

► Dikiş makinaları

► Kaynak makinaları

Endüstride dc motor seçimi istediğimiz özelliğe uygun etiket değerlerine göre seçilmektedir. DC motorlar seçiminde teknoloji ve sanayinin ilerlemesi ile etiket değerlerinden seçilebilmektedir.

DC motor ile ilgili etiketler her motorun üzerinde mevcuttur. Peki, endüstride kullanılan doğru akım motorları nelerdir? Birlikte çeşitlerine bakalım.

Endüstride Kullanılan Doğru Akım Motorları

► Fırçalı Doğru Akım Motoru (Bush DC Motor)

► Servo

► Stepper (Adım) Motor

► Bipolar (Çift Kutuplu) Adım Motor

► Unipolar (Tek Kutuplu) Adım Motor

Fırçalı Doğru Akım Motoru (Brushed DC Motor)

En temel doğru akım motoru fırçalı doğru akım motorudur. Motor, manyetik alanda merkezi dışarıya mekanik enerji aktaran bir şafta bağlı olarak dönen bir kısmını içerisinde barındıran mıknatıslı bir yapıdır.

Biz manyetizma bilgimizden şunu biliyoruz: Bir manyetik alanda bir iletkenin üzerinden akım akmaktaysa bu iletkene manyetik alan tarafından kuvvet uygulanır.

Sabit manyetik alanı oluşturan ve içerdeki dönen kısmı çevreleyen yapıya stator denir. Üzerinde sargılar bulunduran ve şafta bağlı olarak manyetik alanda dönen iç kısma ise rotor (bazen armatür) denir.

Armatür(Rotor), manyetik alanda oluşan kuvvet etkisinde hareket ederken aşağıdaki şekille göre dik dikey pozisyonu geçtiğinde kuvvetler zıt yönde etki etmeye başlar.

Bu da dönme hareketinin durmasına neden olur. Bu nedenle armatürdeki sargılara akımın geçmesini sağlayan çeviriciler (commutators) besleme voltajından gelen iletkenlere fırçalarla bağlıdır.

Motorun fırçalı olmasındaki amaç akımın yönünü değiştirmeyi sağlamaktır. Bu fırçalar sayesinde motor kuvvetin yön değiştireceği dikey pozisyonu geçtikten sonra sargılardaki akımın yönü değişir ve kuvvetler aynı yönde etki etmeye devam eder.

Şekil 7 : Fırçalı DC motor kısımları

Bu yazımızda doğru akım motor uygulamalarında yaygın olarak kullanılan elektrik motorlarının iç yapısı, çalışma mantığı ve türlerinden bahsedilmiştir. Doğru akım motorlarının mantığı daha iyi anlaşılması 1 faz ve 3 faz yapısı ve bu yapılarda manyetizma öğrenilerek sağlanılabilir.

VİDEO: DC motor yapılışı ve çalışması