Doğru Akım Elektrik Makinelerinde Zıt Elektromotor Kuvvet ve Önemi

Doğru Akım (DC) elektrik makinelerinde makinenin gücüne göre geçen akımı ayarlayan ayrı bir düzeneğe genelde ihtiyaç duyulmaz. Bu işi zıt elektromotor kuvveti (zıt emk) üstlenir. Peki bu zıt emk denilen kavram nedir ve ne işe yarar? Elektrik motoru için önemi nedir? Ayrıntılar yazımızda.

A- A+

15.06.2015 tarihli yazı 71031 kez okunmuştur.

Zıt Elektromotor Kuvvet Motor Manyetik Endüvi DC Elektrik Makine EMK

Zıt Elektromotor Kuvvet Nedir?

Sabit bir manyetik alan içerisinde bir iletken hareket ettirilirse iletkende bir gerilim indüklenir. İndüklenen bu gerilim bir devre elemanına bağlanır ve bu iletkenden bir akım geçerse, "ampere yasası" gereği iletken üzerinde bir manyetik alan oluşmasına sebep olur. Oluşan bu manyetik alanın yönü ise tele uygulanan sabit manyetik alana ters yöndedir ve bu yüzden de iletkenin manyetik alan içerisindeki hareketi daha da zorlaşır. Bu duruma Zıt Elektromotor Kuvvet (Zıt EMK) adı verilir.

Şekil 1: DC elektrik motorunun iç yapısı

Bu durumu elektrik motorları açısından nasıl açıklayabiliriz?

Doğru akım motorları ve generatörlerde makinenin kutupları doğru akım ile uyartılmaktadır. Doğru akım motorunda endüvi dönerken endüvideki iletkenler manyetik alan içinde hareket etmekte ve manyetik alanın kuvvet çizgilerini kesmektedir.

Manyetik alan içerisinde hareket eden iletkende bir EMK meydana geldiğinde, doğru akım generatörlerinde olduğu gibi doğru akım motorunda da endüvi manyetik alanın içinde döndüğünden dolayı endüvide de bir EMK indüklenir. Endüvide indüklenen bu emk, kendini meydana getiren kuvvete ters yöndedir. Bu ters yön durumundan dolayı da zıt emk ismi uygun bulunmuştur.

Şekil 2: Motordaki kutuplar ve endüvi arasındaki bölgede meydana gelen EMK vektörleri

Zıt EMK'nın değeri motorun açısal hızına ve kutupların manyetik akısını bağlıdır. Motorun ilk çalışma anında endüvi'de herhangi bir hareket olmadığı için açısal hız sıfır'a eşittir ve bu yüzden de "Zıt EMK"nın değeri sıfırdır. Endüviden akım geçmeye başladıkça endüvi de dönmeye başlar ve "Zıt EMK" meydana gelir.

Motorun güç kaynağından çektiği akım "Zıt EMK"ya bağlıdır. Zıt EMK ise devir sayısına bağlıdır. Devir sayısı da motor'un aldığı yüke bağlıdır. Yük azalınca devir artar, yük artınca devir azalır. Devir sayısını da "Zıt EMK" sayesinde dengelenebilir bir hale getirmek mümkündür.

Şekil 3: İçinden akım geçen iletkenin N-S kutup alanı içindeki davranışı

Endüvi'de indüklenen "Zıt EMK", endüviye uygulanan gerilime ters yönde olduğundan dolayı, kutupların oluşturduğu gerilimin endüviden geçirmek istediği akımı azaltmak ister. Yani endüviden geçen akım, iki gerilimin farkından dolayı oluşan akımdır. Zıt EMK durumu, "Lenz Yasası"nın bir uygulamasıdır.

Zıt EMK'nın varlığı elektrik motorlarında hoş karşılanırken, jeneratör gibi elektrik üreteçlerinde istenmeyen bir durumdur. Lenz kanununa göre; oluşan kuvvet, oluşturan kuvvetin özelliğini taşır fakat zıttır. Elektrik motorlarında "Zıt EMK", regülatör görevi görür ve motorun daha düşük akım çekerek çalışmasını sağlar. Ayrıca zıt EMK oluşumu, tüm elektrik motorlarında kaçınılmazdır.

► İlginizi Çekebilir: Motor Sürücüleri | 3. Bölüm | İnverter

Zıt EMK'nın Görevi

Zıt EMK'nın doğru akım makinelerinde belki de en önemli görevi; makinenin aldığı yüke göre akımı ayarlamaktır. Yükün artmasıyla devir sayısının düşmesi sonucu "Zıt EMK" azalacak ve bu sayede makinenin gücü arttırılacak, yükün azalmasıyla da devir sayısının artması sonucu "Zıt EMK" artacak ve böylece makinenin gücü azaltılacaktır.

Bu önemli görev sayesinde doğru akım motorlarında geçen akımı ayarlayacak ayrı bir düzeneğe gerek yoktur. Böylece ek düzenekler kullanmayarak hem enerjiden kazanç yapılmış olur hem de sanayi'de ekonomik bir sistem sağlanmış olur. Bir karşılaştırma yapmak gerekirse; benzin motorları, dizel motorları, buhar türbünleri gibi makinelerde gerekli benzin, mazot ve buhar özel düzengeçlerle ayar edilir.

Şekil 4: a) Kutuplar arasındaki endüvinin durumu b) Endüvi'de indüklenen zıt EMK'nın yönü

Zıt EMK durumundan faydalanmak da mümkün. Örnek vermek gerekirse motorun devir sayısı hesabı zıt EMK formülleriyle gerçekleştirilir ve bu sayede motorun hızı bulunabilir. Ayrıca motorun dönme hareketini bitirdikten sonraki pozisyonunu da hesaplamak mümkün.

Özellikle son zamanlarda robotik ile ilgilenen kişiler tarafından zıt EMK'ya, motorların otomatik olarak yüke göre akım ve devir kontrollerinden dolayı çok sık olarak başvurulduğu görülüyor.

► İlginizi Çekebilir: Motor Sürücüleri | 4. Bölüm | DC Sürücüler