Elektrik motorları, elektrik enerjisini hareket enerjisine çevirirler. Çok yüksek verimleri, düşük bakım ve üretim maliyeti sayesinde çok yaygın bir kullanım alanına sahiptirler.
ELEKTRİK MOTORUNUN ÇALIŞMA PRENSİBİ
Mıknatıslar manyetik alanları içerisinde bulunan maddeleri çekerler veya iterler. Bir mıknatısın aynı kutupları birbirini iterken, zıt kutupları birbirini çeker. Tüm karmaşık sistemler temelde bu basit gerçeğe dayanır. Kısaca elektrik motorunun çalışma prensibi; merkezde bir mil üzerine yerleştirilmiş mıknatıs kutupları (rotor), gövdedeki mıknatıs kutuplarıyla (statör) manyetik etkileşime (itme-çekme) girerek dönme hareketi üretir. Rotordaki ve statördeki mıknatıslar doğal mıknatıs veya elektromıknatıs (sargı) olabilir.
Mıknatısın bu şekildeki manyetik etkisiyle itme ve çekme kuvveti oluşturması, yani manyetik alandaki kuvvet hatlarının bir hareket üretmesi, çeşitli faydalı buluşlara imkan sağlamıştır. Basit bir mıknatısın pusula ibresini döndürmesi, hareket ettirmesi, elektrik enerjisinden hareket enerjisi (mekanik) enerji elde edilebildiğinin ilk göstergesi olmuştur. Mıknatısın itme veya çekme hareketinin, sürekli olarak devam eden bir döndürme hareketine dönüştürülmesi (ilk elektrikli motor), Michael Faraday tarafından gerçekleştirilmiştir.
Manyetik alanda, manyetik kuvvet hatları mıknatısın dışında N kutbundan S kutbuna doğru akarken; mıknatısın içinde S kutbundan N kutbuna doğru akar, yani bir dairesel hareket izler. Elektromıknatıs, bir demir parça üzerine bobin (sargı) şeklinde sarılmış ve üzerinden elektrik akımı geçirilen teldir. Elektrik akımının yönü (artı ve eksi uçları) değiştirilirse, manyetik alanın yönü (kuvvet hatlarının hareket yönü), yani mıknatısın kutupları (N ve S) da değişecektir. (Bkz: Manyetizmanın Temelleri) Doğru akımla çalışan bir elektrik motorunun çalışmasında, yani içerisindeki rotorun sürekli dönüş hareketi yapabilmesindeki ve akımın yönü değiştirildiğinde motorun dönüş yönünün de değişmesindeki temel esas budur.
Manyetik alanda, manyetik kuvvet hatları mıknatısın dışında N kutbundan S kutbuna doğru akarken; mıknatısın içinde S kutbundan N kutbuna doğru akar, yani bir dairesel hareket izler. Elektromıknatıs, bir demir parça üzerine bobin (sargı) şeklinde sarılmış ve üzerinden elektrik akımı geçirilen teldir. Elektrik akımının yönü (artı ve eksi uçları) değiştirilirse, manyetik alanın yönü (kuvvet hatlarının hareket yönü), yani mıknatısın kutupları (N ve S) da değişecektir. (Bkz: Manyetizmanın Temelleri) Doğru akımla çalışan bir elektrik motorunun çalışmasında, yani içerisindeki rotorun sürekli dönüş hareketi yapabilmesindeki ve akımın yönü değiştirildiğinde motorun dönüş yönünün de değişmesindeki temel esas budur.
Ortada (rotor olarak) bir doğal mıknatıs var. İki yanda bobin tarafından
oluşturulmuş elektromıknatıs kutupları var. Elektrik verildiğinde
elektromıknatıs, mıknatıslanır ve rotordaki zıt kutuplu tarafı kendine çekecek
şekilde hareket ettirir (döndürür). Elektromıknatıs bobininin + ve - bağlantı
uçları değiştirildiğinde, yani akımın yönü değiştiğinde, demir nüvede oluşan
manyetik kutuplar da değişir. Demek ki dönüş hareketinin sürekli olması için,
manyetik kutupların sürekli değişmesi gerekir, aksi halde rotor yarım tur atıp
duracaktır.
Rotordan geçen elektrik akımının yönü (artı ve eksinin yer değiştirmesi), kollektör dilimlerinin senkronize şekilde farklı fırçalara temas etmesi sayesinde gerçekleşir. Rotor sargısında değişen akım yönüyle, iletken telde oluşan manyetik alan kuvvetinin yön değiştirdiği görülebilir. Bu sayede rotor kutupları değişir ve dönüş hareketinin devamlılığı sağlanır. Rotor çevresindeki doğal (daimi) mıknatısların oluşturduğu sabit manyetik alan ve bu manyetik alanın yönünün değişmediği görülebilir.
Rotordan geçen elektrik akımının yönü (artı ve eksinin yer değiştirmesi), kollektör dilimlerinin senkronize şekilde farklı fırçalara temas etmesi sayesinde gerçekleşir. Rotor sargısında değişen akım yönüyle, iletken telde oluşan manyetik alan kuvvetinin yön değiştirdiği görülebilir. Bu sayede rotor kutupları değişir ve dönüş hareketinin devamlılığı sağlanır. Rotor çevresindeki doğal (daimi) mıknatısların oluşturduğu sabit manyetik alan ve bu manyetik alanın yönünün değişmediği görülebilir.
Elektrik motorunda dönüşün sürekli olması için, itme-çekme kuvetinin ard arda ve dönüş hareketine uyumlu (senkronize) şekilde tekrarlanması temel kuraldır. Dönüş hareketinin sürekli olması için, yani elektrik motorunun çalışma prensibinin sağlanması için, itme-çekme kuvvetini sağlayan manyetik kutupların değişiminin uyumlu ve arda gerçekleşmesi gerekir.
İtme-çekme kuvvetini sağlayan manyetik kutupların değişiminin uyumlu ve arda gerçekleşmesi gerekir. Bunun için iki teme seçenek vardır:
*Ya rotorda manyetik kutuplar değiştirilmeli (Bu durumda bu bir DC (doğru akım) elektrik motorudur ve rotorda kollektör halkaları (bilezikler) bulunmak zorundadır. Örneğin marş motorunda olduğu gibi). (Rotorda doğal mıknatıs kullanılamaz)
*Ya da statörde manyetik kutuplar değiştirilmeli (Bu durumda bu motor bir AC (alternatif akım) motorudur. Statörde kutupların düzenli ve arda arda değişebilmesi için bir kontrol ünitesi gerekir.
İtme-çekme kuvvetini sağlayan manyetik kutupların değişiminin uyumlu ve arda gerçekleşmesi gerekir. Bunun için iki teme seçenek vardır:
*Ya rotorda manyetik kutuplar değiştirilmeli (Bu durumda bu bir DC (doğru akım) elektrik motorudur ve rotorda kollektör halkaları (bilezikler) bulunmak zorundadır. Örneğin marş motorunda olduğu gibi). (Rotorda doğal mıknatıs kullanılamaz)
*Ya da statörde manyetik kutuplar değiştirilmeli (Bu durumda bu motor bir AC (alternatif akım) motorudur. Statörde kutupların düzenli ve arda arda değişebilmesi için bir kontrol ünitesi gerekir.
FIRÇALI DOĞRU AKIM (DC) MOTOR (BASİT DC ELEKTRİK MOTORU)
Ortada üzerinden yönü değişen elektrik akımının geçtiği bir iletken tel. Çevrede doğal mıknatıs kutupları (sabit manyetik alan). Faraday: Sabit bir manyetik alan içerisinde bulunan iletkenden akım geçerse, o iletken hareket eder (Bkz: Faraday Kanunu). Dönüş hareketinin devamlılığı için, telden geçen elektrik akımının yönü, dönüş ile senkronize (uyumlu) bir şekilde değişmelidir. Bu değişim fırçalı elektrik motorunda fırça ve kollektör ile sağlanır.
Sabit manyetik alanı oluşturan ikaz sargılarından geçen elektrik akımı, kömürlerin (fırça) kollektör dilimlerine basmasıyla rotor sargılarına ulaşır. Rotor sargılarına elektrik akımı verilmesiyle, metal rotor gövdesi mıknatısa (elektromıknatıs) dönüşür. İkaz sargılarındanki ve rotordaki zıt kutuplar birbirini çeker. Aynı kutuplar birbirini iter, böylece rotor dönmeye zorlanır.
Rotorun dönüşünün devam edebilmesi için, üzerinden geçen elektrik akımının yön değiştirmesi gerekir, böylece rotordaki manyetik kutupların (N-S) yeri değişir ve tekrar bir itme çekme hareketi oluşur (döngü). Bu değişim kollektör dilimlerinin (iki yarım halka (daha çok çift de olabilirdi)) doğru konumlandırılmasıyla, dönüşe uyumlu bir şekilde gerçekleşir, böylece rotorun dönüşü sürekli devam edebilir.
ELEKTRİK MOTORUNDA MANYETİK ALANI (İTME-ÇEKME KUVVETİNİ) ELDE ETMEK
Elektrik motorlarının çalışabilmesi için gerek manyetik alan (itme-çekme kuvveti) iki şekilde elde edilebilir:
*Doğal (daimi) mıknatıs kullanmak
*Elektromıknatıs (bobin-sargı) kullanmak.
Doğal mıknatıs veya elektromıknatıs (bobin) hem rotorda hem de sabit gövdede kullanılabilir. Sadece rotorda, sadece gövdede, hem rotorda hem gövdede kullanılan elektrik motoru türleri vardır.
İkaz Sargılı (Bobin-Sargılı) DC Elektrik Motoru
Merkezdeki rotoru döndürebilmek için, çevrede bir mıknatıs kullanılmak zorundadır. Bu bir doğal (daimi) mıknatıs olabileceği gibi, bobin-sargı (elektromıknatıs) da olabilir.
Bu dc motor bir marş motoru olarak kullanılabilir, bir marş motoru söz konusuysa, sabit çevredeki bu elektromıknatıs sargılarına "ikaz sargısı veya endüktör" denir. Çevrede ikaz sargıları elektrikle beslenerek sabit manyetik alan yaratır. Merkezde elektrik akımıyla beslenen bir elektromıknatıs olan "rotor"da kutuplar sürekli değiştiğinden, rotorun sürekli dönmesi sağlanır. Bu elektrik motoru düzeneğinde doğal (daimi) mıknatıs kullanılmamıştır.
Doğal (Daimi) Mıknatıslı Elektrik Motoru
Doğal (daimi) mıknatıslı marş motorları da yaygın olarak kullanılır, bunlarda ikaz sargıları yerine doğal mıknatıslar vardır.
Çevrede doğal mıknatıslar sabit manyetik alan yaratır. Merkezde elektrik akımıyla beslenen bir elektromıknatıs olan "rotor"da kutuplar sürekli değiştiğinden, rotorun sürekli dönmesi sağlanır.
Faraday: manyetizma, ilk jeneratör ve ilk elektrik motoru:
Faraday: manyetizma, ilk jeneratör ve ilk elektrik motoru:
Temel konu (Bkz: Manyetizma)
Ana konu (Bkz: Temel Elektrik Bilgisi)
Üst Konu (Bkz: Elektrikli Araçlar) (Bkz: Tam Elektrikli Araçlar-BEV)
(Bkz: Marş Motoru) (Bkz: Marş Motoru Çalışma Prensibi)
Bölüm 1 - 2 - 3 - 4 - 5
Ana konu (Bkz: Temel Elektrik Bilgisi)
Üst Konu (Bkz: Elektrikli Araçlar) (Bkz: Tam Elektrikli Araçlar-BEV)
(Bkz: Marş Motoru) (Bkz: Marş Motoru Çalışma Prensibi)
Bölüm 1 - 2 - 3 - 4 - 5
Yorumlar
Yorum Gönder