Üniversal Motor Nedir? Nasıl Çalışır?

Günlük hayatta işimizi kolaylaştırması için elektrikli süpürge, mutfak robotu, çamaşır makinesi gibi birçok alet kullanırız. Bu tarz aletlerde en çok kullanılan motor tipi üniversal motorlardır. Seri DC motorun birçok özelliğini sergileyebilen bu motorun detaylı incelemesini yazımızda bulabilirsiniz..

A- A+

28.02.2019 tarihli yazı 41879 kez okunmuştur.

Kullandığımız birçok elektrikli alet içerisinde elektrik motorları bulunur. Bu motorlar içinde en çok tercih edileni üniversal motorlardır. Seri DC motor ile yapı olarak neredeyse aynı olan bu motorların en büyük farkı AC gerilim ile de çalışabiliyor olmalarıdır. Hem AC hem DC gerilim ile çalışabilen bu motorlarda tıpkı seri DC motor gibi kollektör ve fırçalar bulunur ve bu kayıpları artırır. AC gerilimde komütasyon DC gerilime göre daha kötü olduğundan fırçalarda ark oluşumu daha fazla gözlenir. Bu sebeple üniversal motorların fırçaları yüksek dirençli seçilir.

Şekil 1: Aşınmış Kömürler

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Motorları 1. Bölüm

Üniversal motorun seri DC motordan yapı olarak en büyük farkı stator kısmıdır. AC gerilim altında, motorun stator ve rotor sargılarından geçen akımın yönü frekansa bağlı bir sıklıkla aynı anda yer değiştireceklerdir. Bu da nüvenin enine kesitinde Eddy Akımlarının akmasına sebep olacaktır. Eddy Akımları nüvenin enine kesiti üzerinde daireler şeklinde devresini tamamlayan ve motor için çok büyük derecede bakır kaybına sebep olan, aynı zamanda kendisini oluşturan akımın şiddeti ve frekansı ile doğru orantılı artan bir akımdır. Frekans değiştirme işlemi birçok ek donanım gerektirdiği ve motorun çalışması için iletkenlerinden akım geçmesi zorunlu olduğundan bu kaybı azaltmak için tıpkı transformatörlerde olduğu gibi üniversal motorun stator kısmı lamine edilmiş ve araları izole bir malzeme ile kaplı sac paketlerinden meydana gelmektedir. Böylece Eddy Akımları dolayısıyla demir kayıpları önemli ölçüde azaltılmış olur.

Şekil 2: Lamine Edilmiş Stator Nüvesi

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliğini Artırma Yolları

Eddy Akımlarının yanı sıra demir kayıplarına etkiyen bir diğer faktör de histerisiz kaybıdır. Akım sürekli olarak yer değiştirdiğinden akı da onunla beraber yön değiştirecektir. Bu da motorun manyetizasyon yönünün sürekli değişmesi buna bağlı olarak her yön değişiminde diğer yöndeki artık mıknatıslık giderilmeye çalışılacak ve her yarı periyotta bu işlem tekrarlanacaktır. Bunlarla beraber üniversal motorda endüktif reaktans kaynaklı bakır kayıpları ve buna bağlı olarak gerilim düşümü artacaktır. Bu da motorun güç faktörün düşmesinin en önemli nedenidir. Bu sebeple sargılar daha az sarımdan elde edilir ve endüktif reaktans değeri düşürülür. Düşük akıda bile istenilen momenti elde edebilmek için rotor sargı sayısı artırılır.

Ev aletleri dışında ulaşım sistemleri gibi büyük güç gerektiren yerlerde kullanıldıklarında, çok yüksek akımlar gerekeceği ve o ölçüde de bir demir kaybı yaşanabileceği için düşük frekanslarda kullanımı tercih edilir. Devir sayıları yüke bağlı olarak AC çalışmada DC çalışmaya göre daha çok düşer. Bunda endüvi ve uyarma sargılarının seri bağlı olmasının etkisi büyüktür.

Şekil 3: AC ve DC Çalışma İçin Yük - Devir Karakteristiği

►İlginizi Çekebilir: Step ve Servo Motorlar

Bununla beraber tıpkı seri DC motorlarda olduğu gibi yüksek kalkış momentine sahiptirler ve devir sayıları oldukça yüksektir. Bu sebeple yüksek ve değişken hız istenilen yerlerde tercih edilirler. Üniversal motorların devir sayıları yüksüz durumda teorik olarak sonsuza gider. Bu sebeple daima bir yük altında çalıştırılmalıdırlar. Aksi takdirde mekanik zorlanmalar sebebiyle motor hasar görecektir.

Şekil 4: Üniversal Motor Yük - Devir Karakteristiği

►İlginizi Çekebilir: Alternatif Akım Motorları

Üniversal motorun seri bağlı olan rotor ve stator sargılarından 1 fazlı AC gerilim ile aynı anda ve aynı faza sahip akım geçer. Sargılarda dolaşan bu akım stator ve rotorda kutuplanmaya sebep olacaktır. Pozitif ve negatif yarı periyotlarda sürekli olarak kutuplanma yer değiştirse bile motorun dönüş yönü her zaman aynıdır. Bunun sebebi sargılardan geçen akımlar sebebiyle oluşan manyetik kutupların her anda aynı yönde bir itme ve çekme kuvveti oluşturuyor olmasıdır. Bir başka deyişle kuzey ve güney kutupları altında kalan iletkenlerden daima aynı yönde akım geçer. Bu da motorun dönüş yönünün sürekli aynı kalması anlamına gelir.