Elektrik Motorlarının Tanımı ve Yapısı

[elektronik]

ELEKTRİK MOTORLARININ TANIMI VE YAPISI

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren aygıtlara elektrik motorları denir. Her elektrik makinası biri sabit (Stator) ve diğeri kendi çevresinde dönen (rotor yâda endüvi) iki ana parçadan oluşur. Bu ana parçalar: elektrik akımını ileten parçalar (örneğin: sargılar), manyetik akıyı ileten parçalar ve konstrüksiyon parçaları (örneğin: vidalar, yataklar) olmak üzere tekrar kısımlara ayrılır. Alternatif akım ile çalışan elektrik makinalarında rotor ve statorun manyetik akıyı ileten kısımları fuko akımlarından kaçınmak amacıyla tabakalandırılmış saçlardan yapılır. Rotor ve Stator saç paketlerinin yapılması için 0,35 - 1,5 mm kalınlığında, tek yâda çift taraflı yalıtılmış saç levhalar makas tezgâhlarında şeritler halinde kesilir. Bu şekilde oluşturulan saç şeritler şerit çekirdekli trafoların ve makinaların yapımında başka bir işleme gereksinilmeden derhal kullanılabilmektedir. Makastan çıkan saç şeritler çok seri - çalışan kalıp - kesme presine verilir. Dakikada 300 - 500 kesme yapan 500 000 kp’lık presler stator ve rotor saç profillerini bir dizi kesme halinde arka arkaya çıkartır. Rotor ve stator saç profilleri birbirini boşluğunu dolduracak şekilde kesildiğinden (kalıpla), üretim sonu kırpıntı parça miktarı çok azdır. Büyük çaplı rotor ve stator saç paketleri genellikle tek - kesmede çıkartılır. Bunun için, önceden hazırlanmış disk şekildeki saçlar üst üste gelecek şekilde yerleştirilir. Bu şekilde yerleştirilmiş saç tabakaları kalıp kesme presinde tek bir hamlede kesilir. Sargıların yerleştirilmesi için gerekli oluklar makinelerde açılır. İşlem görecek parça miktarı fazla değil ise oluk açma otomatında oluklar tek tek açılır. Büyük sayıdaki parça miktarları ve büyük çaplı saçlar için her seferinde 5-6 oluk açabilen otomatlardan yararlanılmaktadır. Oluk açma otomatlarından gelen saçlar özel sayıcı terazilerde tartılır, istif makinesinde üst üste tabakalandırılır ve 5 - 10 kg/cm2 lik bir basınç altında saç paketi halinde birleştirilir. 
Stator ve rotor sargı oluklarına uygulamada presbant döşenmektedir. Yalıtmak amacıyla döşenen presbantın görevi oluk içindeki pürüzleri örtmek ve sargı tellerini hasarlardan korumaktır.  Presbant ile yalıtılan oluklara sargılar döşenir. Stator ve rotor sargıları tek kat yâda çift kat sarımlı yapılırlar. Tek katlı sargılarda her oluk içinde her bir sargının yalnız bir kenarı, buna karşın çift katlı sargılarda çift sayıda bobin kenarı (genellikle iki) bulunur.
Tek katlı sargılarda, önceden bir sargı makinasında hazırlanmış ve izole edilmiş sargı paketleri açık oluklara tek tek yerleştirilir. Büyük gerilimli statorlarda açık oluklu saç paketleri kullanılır. Yarı açık oluklara sargılar özel kalıp yâda şablonlar yardımıyla tek tek döşenmektedir. Tam kapalı oluklar içine, teller statorun alın tarafından başlayarak, ipliğin iğneye geçirildiği gibi tel tek geçirilir. Sonra bu teller sargı haline getirilir. Oldukça uğraşılı bu tür sarım yerine özel sargı paketleri de kullanılmaktadır. Bu sargı paketlerindeki iletkenler sadece daha önceden hazırlanmış taraflarından oluklara sokulur. Bu şekilde olukların diğer tarafından dışarı çıkan sargı başları birbirleriyle sert lehim yâda kaynak suretiyle birleştirilir.



Şayet oluklara az sayıda ve büyük kesitli iletkenler sokulacaksa, çubuk şeklindeki iletkenler kullanılır. Bunlar sonradan kendi aralarında vidalarla yâda lehimlemek suretiyle birleştirilir. Tahta yâda fiberden yapılmış oluk kamaları (yâda takozları) oluk ağızlarını kapatmaya yarar. Oluklardan dışarı çıkan sargı başları pamuk yâda cam pamuğu ile sıkıca sarılarak yalıtılır. Sargıların devre bağlantıları sağlandıktan sonra stator bir fırın içinde 100 0C civarında kurutulur ve sonra yalıtkan vernik emdirilir. Vernik emdirme işlemi havasız bir ortam içinde yapılır. Bunun için önce stator bir vakum kabı içine yerleştirilir ve kap sıkıca kapatılarak havası çekilir. Sonra kabın üstünde bulunan vernik musluğu açılarak içeriye vernik gönderilir. Ortam havasız olduğundan içeriye gönderilen vernik sargıların en küçük aralıklarına dahi nüfuz eder. Vernik emdirme işleminden sonra stator tekrar kurutma fırınına sokulur ve burada son kurutma işlemi yapılır. Rotor sargıları elde yâda makinede sarılır. Bunun dışında uygulanacak bütün işlemler stator sargılarında olduğu gibidir.

DOĞRU AKIM MOTORLARI

DA motorları 4 ana kısımdan oluşur.
Endüktör: Manyetik alanın oluştuğu kısımdır. Dış gövdenin içinde bulunur ve endüktör (kutup) sargılarını ihtiva eder.
Endüvi: Dönen kısımdır. Bir mil üzerine monte edilmiş gövde ve aynı mil üzerinde kollektör dilimleri mevcuttur. Gövde üzerinde de endüvi sargıları bulunmaktadır.
Kollektör ve fırçalar: Dış gerilim endüvi sargılarına uygulanmasını sağlarlar.
Yataklar ve kapaklar: Endüvinin endüktör içinde durmasını ve dönmesini sağlayan      mekanizmadır.
N-S kutuplarının arasına ab iletkenini koyalım (Şekil 1) ve uçlarına doğru akım kaynağı bağlayalım. İletkenden akım geçtiğinde, iletkenin hareket ettiği görülür. Manyetik alan içindeki iletkenin hareket yönü, içinden geçen akımın ve manyetik alanın yönüne bağlıdır. Hareket yönü sol el kuralı ile bulunur. Kuvvet çizgileri avuç içinden girecek ve bitişik dört parmak akım yönünü gösterecek şekilde tutulursa; başparmak iletkenin hareket yönünü gösterir.
İletkenin alan tarafından itilmesi şu şekilde gerçekleşir. İletken içinden geçen akım, etrafında bir manyetik alan oluşturur.

Kutuplar arasında ve iletken etrafında oluşan bu alan şekil 2a’daki düzgün manyetik alanı, şekil 2b’deki gibi sol tarafı ana alana ters, sağ tarafı ana alanı kuvvetlendirecek yöndedir. Bunun sonucu kutup alanı şekil 2b’deki durumu alır. Bu durumda alan, iletken üzerinde itici bir kuvvet etkisi yapar ve iletkeni alanın dışına doğru iter.
İletkenin içinden geçen akımın yönü sabit kalmak koşulu ile manyetik alanın yönü değiştirilecek olursa, iletkenin hareket yönü değişir (Şekil 2c)
Manyetik alanın yönünü sabit tutup, iletkenden geçen akımın yönünü değiştirirsek hareket yönü gene değişir. (Şekil 2d)
Kutuplar arasına tek iletken yerine birçok bobin yerleştirip bobin uçları  kollektöre bağlanırsa, sistemin düzgün dönmesi sağlanır.
Manyetik alan içinde dönen endüvinin iletkenleri, bu alanın kuvvet çizgileri tarafından kesilir. Manyetik alan içinde dönen ve iletkenleri kuvvet çizgileri tarafından kesilen endüvi üzerinde bir emk indüklenir.
DA motorunun endüvisine U gerilimi uygulayalım. N kutbu altındaki iletkenlerden giriş (+), S kutbu altındaki iletkenlerden çıkış (.) yönünde bir akım geçsin. Akımın yönüne göre endüvi sola döner. Bu hareket yönünü sol el kuralı ile bulabiliriz. Aynı zamanda endüvide indüklenen emk’ide dinamolarda olduğu gibi sağ el kuralı ile bulabiliriz.



Şekil 3’de iletken içindeki işaretler uygulanan gerilimin yönünü ve üzerlerindeki işaretlerde oluşan gerilimin yönünü göstermektedir. Oluşan gerilimin yönü uygulanan gerilime ters yönde ve onu zayıflatacak yönde olduğundan bu gerilime zıt emk adı verilir. Motorumuzun çektiği akım ile zıt emk arasında direkt ilişki vardır. Motorun çekeceği akım;

                   I = (U - Ez) / R şeklinde bulunur. Burada;
I: Motorun şebekeden çekeceği akım    U: Şebeke gerilimi     (Sabit)
Ez: Zıt emk                    R: Motorun iç direnci (Sabit)
Motorun ilk kalkınma anında devir sayısı sıfır olduğu için zıt emk’sı da sıfır olur. Bu nedenle ilk kalkınma anında çok yüksek akım çeker. Devir sayısı normal devire ulaşınca akımı da normal değerine düşer.
Motor boşta çalışırken motorun devir sayısı yüksek olduğundan indüklenen zıt emk’nın değeri de büyüktür. Bu nedenle şebekeden çekilen akımın değeri küçüktür. Motora yük bindirdikçe endüvinin devir sayısı azalacak buna bağlı olarak iletkenler manyetik alan tarafından daha az kesildiği için indüklenen zıt emk’da azalacaktır. Bunu Ez = K * Φ * n formülü ile ifade edebiliriz. Formülde;
Ez: Zıt emk        K: Motorla ilgili sabit       
n: Devir sayısı     Φ : Kutupların manyetik akısı

Zıt emk’nın azalması şebekeden çekilen akımın artmasına neden olacaktır.
DC motorları uyartımlarına göre üç çeşittir.
1- Şönt motorlar
2- Seri motorlar
3- Kompunt motorlar
DC motorlar hakkında ayrıntılı bilgi için

Servo Motorlar Nasıl Çalışır?

Başlatan elektronik Elektrik Motorları & Sürücüler