Klavyeah
Üye
- Katılım
- 28 Ağu 2006
- Mesajlar
- 269
- Puanları
- 1
- Yaş
- 39
DC MOTORLAR
Mantık olarak bobin üzerinden geçen akımın sonucunda oluşturduğu mağnetik kaçaklar sayesinde oluşturduğu kutuplaşmayı ileri ve geri yönlü olarak kullanarak yani zıt kutupların çekmesi vada aynı kutupların birbirini itmesi prensibinin dairesel harekete dönüştürülmesini baz alınan en basit yapıdır. Diğer motorların tamamı bu mantık üzerine kurulmuştur
Şekillerde akımın yönünün ve iletkenin şeklinin Mağnetik alanı yada kuvvet yönünü nasıl etkilediği görülmektedir. Aşağıda ise bu hareketin dairesel harekete dönüştürülmesi görülür.
Mıknatıs mantığında oluşan N S Kutuplaşması kullanılarak N kutbu tarafına S kutbu gelecek vada S kutbu tarafında N kutbu gelecek şekilde akımın yönü değiştirilerek hareket ivmesi kazandırılmaktadır.
Ayrıca yapıda bobin sarımı vada kutup başlarının akımın yönünün değişim için kullanımı görülmektedir. Aşağıda ise piyasada satılan temel dc motor iç yapısının blok şekli görülmektedir. İlk şekilde ana şaft üzerine sarılmış çapraz sargılı ince yüksek duyarlılıklı bobin ve çok yakınlaştırılmış dairesel mıknatıs görülmektedir diğer şekilde ise temel bir encoder yapısı görülmektedir.
A- Çalışma Prensibi
Doğru akım makinesine ait bir devre şeması Şekil 1 de verilmiştir. Endüvi dönerken, endüvi üzerindeki iletkenler de manyetik alan içerisinde döndüklerinden onlarda bir endüksiyon elektromotor kuvveti indüklenir. Sargılarda indüklenen bu gerilim, makinenin motor ya da dinamo olarak çalışmasına göre endüvi uç geriliminden farklıdır. Eğer makine motor olarak çalıştırılırsa endüvi gerilimi, endüvi geriliminin düşüşünden dolayı, endüvi ye uygulanan uç geriliminden daha küçüktür.
Şekil 1 Doğru akım makinasının prensip şeması
Şekil 1 deki devre şeması, makinenin motor olarak çalışma durumuna göre çizilmiştir. Eğer makine dinamo olarak çalıştırılırsa tork yön değiştirir.
Doğru akım makinesi kullanım amacına göre dinamo ya da motor olarak çalıştırılabilir. Bu formlardan birisinde çalışma, makinede herhangi bir değişikliği gerektirmez. Burada önemli olan endüvi akımının meydana getiriliş biçimidir. Buna göre endüvi akımının meydana gelişi iki temel prensibe dayanır. Bu prensipler şunlardır:
a- Manyetik alan içerisinde hareket eden iletkenin durumu;
Manyetik alan içerisinde hareket halinde bulunan iletkende bir elektromotor kuvveti indüklenir. Bu kuvvet iletkenin alana dik olma durumuna, iletkenin boyuna, manyetik akı yoğunluğuna ve hareketin hızına bağlıdır. İletkenin uçları bir yüke bağlanarak kapalı devre meydana getirilirse yük endüksiyon elektromotor kuvveti tarafından beslenerek bir akımı çeker.
b- Manyetik alan içerisinde içinden akım geçen iletkenin durumu;
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. İletkenin alana dik olma durumunda meydana gelen itme kuvvetinin büyüklüğü "Newton" olarak
F=B.i.L (1.1)
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.
B- DC Motorun Eşdeğer Devresi, Momenti ve Mekanik Gücü
Kalıcı mıknatıslı doğru akım motorunu modellemek için Şekil 1.1 deki eşdeğer devreden faydalanılır. Armatür, direnci Ra ve endüktansı La olan seri bir devre ile rotor döndüğünde oluşan bir zıt elektromotor gerilimi Vb olarak ifade edilir.
Şekil 1 .1 DC Motorun eşdeğer devresi
Eşitlik 1.2 - 1.13. deki değişkenlerin açıklaması aşağıda verilmiştir:
Ra : Armatür direnci
La : Armatür endüktansı
Ia : Armatür akımı
Va : Uygulanan giriş gerilimi
Vb : Zıt elektromotor gerilimi
: Hava aralığı akısı
Ki : Moment sabiti
Kb : Zıt elektromotor sabiti
TL : Yük momenti
Tm : Motor momenti
m : Rotor açısal hızı
m : Rotorun açısal konumu
Jm : Motor eylemsizliği
Bm : Viskoz sürtünme katsayısı
Endüvi iletkenlerinden akım geçtiğinde, iletkenler manyetik alan tarafından alanın dışına doğru itilirler. Böylece endüvi çevresinde, endüvi yi döndüren bir kuvvet veya bir moment meydana gelir. Motor milinde oluşan moment, alan akısı ve armatür akımıyla doğru orantılıdır. DC motor momenti
Tm(t)=km..İa(t) (1.2)
olarak hesaplanır. O sabit olduğundan (1.2) eşitliği Kt [N-m/A] moment katsayısı olarak ele alındığında
Tm(t)=Ki.İa(t) (1.3)
olarak yazılır. Motorda milin açısal hızı ile zıt elektromotor gerilimi arasında
Vb=Km..m (1.4)
ilişkisi vardır. Eşitlik 1.3 rotor açısal hızı ve konumu cinsinden
Vb(t)=Kb. =Kb. m(t) (1.5) olarak ifade edilebilir. Şekil 1.5'teki DC motor eşdeğer devresine göre devre denklemleri yazılacak olursa
= Va(t)- İa(t)- Vb(t) (1.6)
= .Tm(t)- TL(t)- (1.7)
eşitlikleri elde edilir. Sistemin durum değişkenleri İa(t), m(t) ve m(t)' dir. Durum değişkeni olmayan büyüklükler diğerleri cinsinden ifade edilir ve (1.3), (1.5), (1.6) ve (1.7) eşitlileri vektör-matris biçiminde düzenlenecek olursa
elde edilir. Uzay durum denklemleri elde edilen motorun açısal konumu ve giriş gerilimi arasındaki transfer fonksiyonu, TL(t) sıfır alındığında olarak elde edilir.
DC motorlarda armatör endüktansı (Xa) genellikle çok küçük olduğu için ihmal edilebilir. Böylece (1.9) eşitliği daha sade bir hale gelir.
Sekil 1.2 DC motorun için elde edilen blok diyagram
Motorun mekanik gücü ise
P=Tm(t).m(t)=Kb.m(t) (hp) (1.10)
olarak ifade edilir. Moment ve açısal hız cinsinden güç ifade edilecek olursa
P = (hp) (1.11)
eşitliği elde edilir.
Dökümana Ait Resimler İkinci Mesajda Ektedir
Mantık olarak bobin üzerinden geçen akımın sonucunda oluşturduğu mağnetik kaçaklar sayesinde oluşturduğu kutuplaşmayı ileri ve geri yönlü olarak kullanarak yani zıt kutupların çekmesi vada aynı kutupların birbirini itmesi prensibinin dairesel harekete dönüştürülmesini baz alınan en basit yapıdır. Diğer motorların tamamı bu mantık üzerine kurulmuştur
Şekillerde akımın yönünün ve iletkenin şeklinin Mağnetik alanı yada kuvvet yönünü nasıl etkilediği görülmektedir. Aşağıda ise bu hareketin dairesel harekete dönüştürülmesi görülür.
Mıknatıs mantığında oluşan N S Kutuplaşması kullanılarak N kutbu tarafına S kutbu gelecek vada S kutbu tarafında N kutbu gelecek şekilde akımın yönü değiştirilerek hareket ivmesi kazandırılmaktadır.
Ayrıca yapıda bobin sarımı vada kutup başlarının akımın yönünün değişim için kullanımı görülmektedir. Aşağıda ise piyasada satılan temel dc motor iç yapısının blok şekli görülmektedir. İlk şekilde ana şaft üzerine sarılmış çapraz sargılı ince yüksek duyarlılıklı bobin ve çok yakınlaştırılmış dairesel mıknatıs görülmektedir diğer şekilde ise temel bir encoder yapısı görülmektedir.
A- Çalışma Prensibi
Doğru akım makinesine ait bir devre şeması Şekil 1 de verilmiştir. Endüvi dönerken, endüvi üzerindeki iletkenler de manyetik alan içerisinde döndüklerinden onlarda bir endüksiyon elektromotor kuvveti indüklenir. Sargılarda indüklenen bu gerilim, makinenin motor ya da dinamo olarak çalışmasına göre endüvi uç geriliminden farklıdır. Eğer makine motor olarak çalıştırılırsa endüvi gerilimi, endüvi geriliminin düşüşünden dolayı, endüvi ye uygulanan uç geriliminden daha küçüktür.
Şekil 1 Doğru akım makinasının prensip şeması
Şekil 1 deki devre şeması, makinenin motor olarak çalışma durumuna göre çizilmiştir. Eğer makine dinamo olarak çalıştırılırsa tork yön değiştirir.
Doğru akım makinesi kullanım amacına göre dinamo ya da motor olarak çalıştırılabilir. Bu formlardan birisinde çalışma, makinede herhangi bir değişikliği gerektirmez. Burada önemli olan endüvi akımının meydana getiriliş biçimidir. Buna göre endüvi akımının meydana gelişi iki temel prensibe dayanır. Bu prensipler şunlardır:
a- Manyetik alan içerisinde hareket eden iletkenin durumu;
Manyetik alan içerisinde hareket halinde bulunan iletkende bir elektromotor kuvveti indüklenir. Bu kuvvet iletkenin alana dik olma durumuna, iletkenin boyuna, manyetik akı yoğunluğuna ve hareketin hızına bağlıdır. İletkenin uçları bir yüke bağlanarak kapalı devre meydana getirilirse yük endüksiyon elektromotor kuvveti tarafından beslenerek bir akımı çeker.
b- Manyetik alan içerisinde içinden akım geçen iletkenin durumu;
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. İletkenin alana dik olma durumunda meydana gelen itme kuvvetinin büyüklüğü "Newton" olarak
F=B.i.L (1.1)
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.
B- DC Motorun Eşdeğer Devresi, Momenti ve Mekanik Gücü
Kalıcı mıknatıslı doğru akım motorunu modellemek için Şekil 1.1 deki eşdeğer devreden faydalanılır. Armatür, direnci Ra ve endüktansı La olan seri bir devre ile rotor döndüğünde oluşan bir zıt elektromotor gerilimi Vb olarak ifade edilir.
Şekil 1 .1 DC Motorun eşdeğer devresi
Eşitlik 1.2 - 1.13. deki değişkenlerin açıklaması aşağıda verilmiştir:
Ra : Armatür direnci
La : Armatür endüktansı
Ia : Armatür akımı
Va : Uygulanan giriş gerilimi
Vb : Zıt elektromotor gerilimi
: Hava aralığı akısı
Ki : Moment sabiti
Kb : Zıt elektromotor sabiti
TL : Yük momenti
Tm : Motor momenti
m : Rotor açısal hızı
m : Rotorun açısal konumu
Jm : Motor eylemsizliği
Bm : Viskoz sürtünme katsayısı
Endüvi iletkenlerinden akım geçtiğinde, iletkenler manyetik alan tarafından alanın dışına doğru itilirler. Böylece endüvi çevresinde, endüvi yi döndüren bir kuvvet veya bir moment meydana gelir. Motor milinde oluşan moment, alan akısı ve armatür akımıyla doğru orantılıdır. DC motor momenti
Tm(t)=km..İa(t) (1.2)
olarak hesaplanır. O sabit olduğundan (1.2) eşitliği Kt [N-m/A] moment katsayısı olarak ele alındığında
Tm(t)=Ki.İa(t) (1.3)
olarak yazılır. Motorda milin açısal hızı ile zıt elektromotor gerilimi arasında
Vb=Km..m (1.4)
ilişkisi vardır. Eşitlik 1.3 rotor açısal hızı ve konumu cinsinden
Vb(t)=Kb. =Kb. m(t) (1.5) olarak ifade edilebilir. Şekil 1.5'teki DC motor eşdeğer devresine göre devre denklemleri yazılacak olursa
= Va(t)- İa(t)- Vb(t) (1.6)
= .Tm(t)- TL(t)- (1.7)
eşitlikleri elde edilir. Sistemin durum değişkenleri İa(t), m(t) ve m(t)' dir. Durum değişkeni olmayan büyüklükler diğerleri cinsinden ifade edilir ve (1.3), (1.5), (1.6) ve (1.7) eşitlileri vektör-matris biçiminde düzenlenecek olursa
elde edilir. Uzay durum denklemleri elde edilen motorun açısal konumu ve giriş gerilimi arasındaki transfer fonksiyonu, TL(t) sıfır alındığında olarak elde edilir.
DC motorlarda armatör endüktansı (Xa) genellikle çok küçük olduğu için ihmal edilebilir. Böylece (1.9) eşitliği daha sade bir hale gelir.
Sekil 1.2 DC motorun için elde edilen blok diyagram
Motorun mekanik gücü ise
P=Tm(t).m(t)=Kb.m(t) (hp) (1.10)
olarak ifade edilir. Moment ve açısal hız cinsinden güç ifade edilecek olursa
P = (hp) (1.11)
eşitliği elde edilir.
Dökümana Ait Resimler İkinci Mesajda Ektedir
