Elektrik Motorları

Günümüzde artık trafikte elektrikli otomobiller (electric cars) de yer almaktadır. Elektrikli otomobil, elektrik enerjisi ile çalışan otomobillere denir. Elektrikli otomobillerin, otomotiv endüstrisinde ileride önemli bir etkisinin olacağı düşünülmektedir. Bu türdeki arabaların yakıt tasarrufu yanında şehir kirliliğini düşüreceği ve karbon emisyonunu azaltacağı sanılmaktadır. Karbondioksit emisyonunun azalma derecesi elektrik üretimine bağlı olup %30’luk bir azalma beklenmektedir. Enerji toplamaları için şarj istasyonu kurulur.

Elektrikli otomobil bir veya daha fazla elektrik motoru kullanarak, bataryalardan ve diğer enerji depolama cihazlarında depoladığı elektriği kullanarak sürülen otomobildir. Elektrik motorları ani tork verir, güçlü ve dengeli hızlanma sağlar.

Elektrikli otomobil modelleri geleceği oluşturuyor. Gerçek anlamda önümüzdeki on yıl içerisinde içten yanmalı motora sahip bir binek otomobil kalmayacak gibi görünüyor. Birçok ülkenin içten yanmalı motora sahip binek otomobillerin satıştan ve trafikten kaldıracağı tarihi açıklaması, bu alanın hızlı olarak büyümesine de aracılık ediyor. Ayrıca artık gelecekte sadece elektrikli otomobil satılması için kurulan özel organizasyonlarda bulunuyor.

Özellikle Tesla’ nın etkisiyle inanılmaz bir yükselişe geçen elektrikli oto pazarı, şu an hemen hemen her üreticinin en az bir model ile dahil olduğu / dahil olmak istediği devasa bir alan oluşturuyor. Türkiye’ de resmi olarak satılan tamamen elektrikli otomobil modelleri listesinin karşılığında halen maalesef çok fazla otomobil karşımıza çıkmıyor. Ancak artık 2019 Kasım ayına oranla daha fazla elektrikli otomobilin Türkiye’ de elde edilebilir olduğu görülüyor.

Elektrikli Araba Nasıl Çalışır?

Elektrikli Otomobilin Temel Bileşenleri

Battery (all-electric auxiliary): Akü (tamamen elektrikli yardımcı): Elektrikli tahrikli bir araçta, yardımcı akü araç aksesuarlarına güç elektriği sağlar.

Charge port: Şarj portu: Şarj portu, çekiş aküsü paketini şarj etmek için aracın harici bir güç kaynağına bağlanmasına izin verir.

DC/DC converter: DC / DC dönüştürücü: Bu cihaz, çekiş akü grubundan yüksek voltajlı DC gücünü, araç aksesuarlarını çalıştırmak ve yardımcı aküyü şarj etmek için gereken daha düşük voltajlı DC gücüne dönüştürür.

Electric traction motor: Elektrikli çekiş motoru: Çekiş aküsü grubundan gelen gücü kullanan bu motor, aracın tekerleklerini çalıştırır. Bazı araçlar hem sürüş hem de rejenerasyon işlevlerini yerine getiren motor jeneratörleri kullanır.

Onboard charger: Yerleşik şarj cihazı: Şarj portu aracılığıyla sağlanan gelen AC elektriğini çekiş aküsünü şarj etmek için DC gücüne dönüştürür. Aynı zamanda şarj ekipmanı ile iletişim kurar ve paketi şarj ederken voltaj, akım, sıcaklık ve şarj durumu gibi pil özelliklerini izler.

Power electronics controller: Güç elektroniği kontrolörü: Bu ünite, çekiş aküsü tarafından sağlanan elektrik enerjisi akışını yönetir, elektrikli çekiş motorunun hızını ve ürettiği torku kontrol eder.

Thermal system (cooling): Termal sistem (soğutma): Bu sistem motor, elektrik motoru, güç elektroniği ve diğer bileşenlerin uygun çalışma sıcaklığı aralığını korur.

Traction battery pack: Çekiş pil takımı: Elektrikli çekiş motorunun kullanması için elektriği depolar.

Transmission (electric): Şanzıman (elektrikli): Şanzıman, tekerlekleri sürmek için elektrikli çekiş motorundan mekanik gücü aktarır.

Çalışırken gürültü kirliliği meydana getirmemesi, enerji tasarrufu sağlayarak gelecek nesillere sağlıklı bir dünya bırakmaya katkıda bulunması, kilometre başına düşen maliyet oranının diğer arabalara göre daha düşük olması başlıca faktörler arasındadır. Tüm araçlarda olduğu gibi elektrikli araç (EA) modellerinin de belirli bir çalışma sistemi vardır. Çalışma sistemleri sayesinde araçlar belirli bir düzen içerisinde çalışmakta ve araçta düzensizlikten kaynaklanacak arızaların önüne geçilmektedir.

Elektrikli Otomobil Nasıl Şarj Edilir?

Elektrikli araç EA, üretimi yapılırken yaşanan en büyük sorun bataryadır. Bir zamanlar  bataryalar büyüklükleri, ağırlıkları ve içlerinde bulunan kimyasallardan dolayı  elektrikli otomobil üretimini neredeyse olanaksız duruma getiriyordu. Ancak nikel bazlı çalışan piller yerine doldurulabilir ve lityum ile çalışan piller geliştirildi.

Günümüzde pil çeşitlerinden olan NiMh (Nikel-metal hidrit pil ) ile Lityum-iyon bataryalar özellikleri dolayısıyla EA uygulamalarında ön plana çıkmaktadır. Batarya teknolojisinin gelişmesi ile Lityum-iyon bataryaların enerji yoğunluğu yüksek değerlere ulaşmıştır. Lityum-iyon piller anlık olarak sürekli akımın çok üzerinde akım veriyor olabilmesinden dolayı aracın ani hızlanmalardaki tepki süresi kısadır.  EA, HEA (hibrit elektrikli araç) ve batarya teknolojilerinin gelişimine paralel olarak, bir batarya şarj cihazından istenenler her geçen gün fazlalaşmaktadır.

Elektrikli araçların (EA) önemli bir bölümü ve günlük hayatta kullanılan şarj edilebilir tüm teknolojik aletler lityum iyon piller ile çalışmaktadır. Elektrikli otomobiller de batarya tipinde en önemli husus şarjdır ve batarya doluluk oranı %20’nin altına düşmeden şarj edilmelidir. Bunun sebebi ise lityum iyon pillerin tek bir yapı yerine hücreler halinde olmasıdır. Eğer pil sonuna kadar biterse pilin bazı hücreleri yok olmaktadır. Bu sebeple elektrikli bir otomobilde batarya bitene kadar araç (vehicle) kullanılmamalıdır.

Şarj süresi marka ve modellere göre değişse bile genellikle EA (elektrikli araçlar) ev tipi priz ile 8 saatte şarj olmaktadır. Şarj istasyonlarında ise süre bazı modellerde 1 saate kadar düşmüştür. Ayrıca bazı araçlar özel tekniklerle kendi kendini şarj edebiliyor. Bunların başında frenleme geliyor.

Elektrikli Araç Şarj İstasyonları Haritası

Elektrikli Araçlar İçin Şarj Haritası (Elektrikli Araç Şarj İstasyonları) : Türkiye’deki tüm (EA) elektrik araç şarj istasyonlarını markaları ayırt edilmeden Google Maps’i kullanarak harita üzerinde bulmak mümkündür.

Günümüzde elektrikli araçların oldukça yaygınlaşması beraberinde bazı ihtiyaçları da getirdi. Elektrikli araç (EA) şarj istasyonları (electric charging stations) Türkiye için oldukça yeni bir teknoloji. Bundan dolayı daha adım başı elektrikli şarj istasyonu bulmak pek mümkün değildir. Araçlarda bulunan navigasyon (navigation) sistemi ile e şarj noktasına gidilebilmektedir.

Lejant

• Mavi : E-şarj
• Sarı: Sharz
• Koyu Yeşil: Voltrun
• Kırmızı: ZES
• Açık Yeşil: Yeşil Güç Enerji
• Çok Açık Yeşil: DMA
• Gri: G-Charge

Lejant Nedir? Lejant (legend) Haritada kullanılan özel işaretlerin ne anlama geldiğini gösteren bölümdür. Her haritanın kullanım amacına göre lejantın içinde farklı işaretler kullanılır. Her haritada bulunmak zorundadır. Herhangi bir kenarda genellikle sağ alt köşede bulunur.

Şarj İstasyonu Nedir?

Herkesin evinde veya garajında yüksek amperli elektrik olmayabilir. Evlerde genel olarak tek fazlı (monofaze) bağlantı kurabiliyor olduğundan elektrikli aracın şarj süresi 10 saate kadar ulaşmaktadır. Ancak çok fazlı bağlantı sağlanırsa 20 dakika gibi kısa bir süre de 100 kilometre gidecek kadar araç şarj edilebilir. Birçok marka kendi elektrikli otomobillerine ücretsiz şarj istasyonu hizmeti sunmaktadır. Örnek; BMW marka elektrikli bir otomobilin şarj istasyonları ücretsiz olarak kullanılmaktadır. Ayrıca bazı alışveriş merkezleri, oteller, marketler elektrikli arabalar için şarj istasyonları sunmaktadır. En önemli gelişmelerden birisi de İstanbul Ulaşım AŞ tarafından yapılan yeni çalışma ile engelli erişiminde kolaylık sağlaması için metro istasyonlarına, engelli vatandaşların ücretsiz olarak kullanabilecekleri şarj istasyonları yerleştirilmiştir.

Elektrikli Arabayı Evde Şarj Etmenin Maliyeti Nedir?

Ev tipi şarj cihazı kurulduktan sonra, elektrikli motor kullanımının daha düşük maliyeti görülecektir. Elektrikli bir arabayı şarj etmek tıpkı cep telefonunu şarj etmek gibidir. Özellikle gece şarj etmek en kolay seçenektir. Elektrikli otomobil ile uzun yolculuklarda yolda kalmamak için elektrikli bir aracı şarj etmek için halka açık elektrikli oto şarj noktaları hakkında bilgi sahibi olmak gerekir.

Elektrikli Araba Şarj Süresi Ne Kadar?

EA (Elektrikli araç) şarj süresi, batarya kapasitesine göre değişmektedir. Ortalama olarak bir elektrikli aracın şarjının %80’e ulaşması için DC şarj sistemlerinde 30 dakika, AC tip şarj istasyonlarında ise %80 şarj etmek (charge) için 3 – 4 saat gibi bir süre gerekir.  Bu durum; aracın çekiş gücüne, ortalama güce ve şebekeye bağlı olarak değişmektedir.

Karbon salınımı olmaksızın, çevreye herhangi bir fosil yakıt bırakmadan, yenilenebilir enerji gibi alternatifler sayesinde elektrik artık hem yanımızda hem de doğa dostudur. Dünya üzerinde elektrikli otomobillerin satış rakamları fiyatları git gide artmakta ve 2025 yılına kadar bu rakam yaklaşık olarak 5 katına çıkacağı tahmin edilmektedir. Elektrikli otomobil fiyatları motor, batarya, model, marka, markaların sunduğu özellikler konfor iç dizaynına göre değişmektedir.

Elektrikli Araba Modelleri

Elektrikli araç modelleri, hem profesyonel tasarımı hem de muhteşem iç ve dış dizaynı son derece gelişmiş teknolojiler kullanılarak üretilmiştir. Türkiye’deki hibrit (hybrid) değil tamamen elektrikli geleceğin üyeleri: Türkiye’ de resmi olarak satılan tamamen elektrikli otomobil modelleri:

• BMW i3 BMW i3s
• Renault Zeo
• Renault Twizy
• Jaguar I- Pace
• Smart EQ
• Porsche Taycan
• Mini Cooper SE
• Volvo Cars

Bisiklet, genellikle doğayla bütünleşmiş, çevreye dost ve oldukça keyifli bir aktivitedir. Elektrikli bisiklet denildiği zaman, ilk akla gelen bir scooter veya elektrikli motosiklet olabilir. Elektrikli bisiklet bunlardan farklıdır. Normal bir bisiklete, motor, pil (batarya, akü) ve kontrolör gibi birkaç elektrikli parça eklenip tasarıma kusursuz bir şekilde entegre etmektir. Bu ürünler, piyasadaki tüm elektrikli bisikletlerin temelini meydana getirir.

Elektrikli bisiklet nedir? Pedallarına ya da ön tekerlerine entegre edilen uygun boyutlu elektrikli motorları kullanan bu bisikletler, standart bisikletlerden çok farklı değildir. Genel olarak bisikletlerin arka kısmına ilave edilen bataryalardan güç alan elektrik motorları, sürücünün pedal çevirmesi ve bunun için harcadığı güce göre çeşitli hızlarda devreye girerek sürücünün daha az güç harcamasını sağlar.

Elektrikli Bisiklet Nasıl Çalışır?

Klasik bisikletler insan gücü ile çalışan pedallı bisikletlerdir. Günümüzde ise elektrikli bisikletler üretilmeye başlamıştır. Elektrikli bisikletler normal bir bisiklet gibi pedal çevirerek kullanılır. Bir bisiklet için kullanılan elektrikli parçalar, tamamen insan gücünü arttırmak içindir.

Elektrikli bisikletlerin ilerlemesi için kullanılan entegre bir elektrik motoru vardır. Elektrikli bisiklet (electric bike) ile, hem pedalları çevirerek hem de aküden motora sağlanan elektrik sayesinde yol alınmaktadır. Elektrik enerjisi sadece tekerleğin dönmesi için harcanır. Elektrikli bisiklet pedallı yapısı sayesinde sürücünün pedalı çevirmesi ile birlikte elektrik enerjisini birleştirerek bisikletin ilerlemesini sağlar.

Elektrikli bisikletlerin Pedelec yani ‘pedal yardımcılı’ olarak bilinen modellerinde ihtiyaç duyulduğu anda gidon üzerine yerleştirilmiş destek ayar kolu ile elektrik motorunu devreye sokmaya yarayan, pedal kullanmadan elektrik motoru ile ilerlemek mümkündür.

Pedal yardımcılı modellerde pedalı çevirmeden elektrik motoru devreye girmez. Gidon üzerine yerleştirilen destek ayar koluyla elektrik desteği alabilir, en üst seviyelerde elektrik motoruyla birlikte pedal çevirerek dik yokuşlar kolaylıkla tırmanılabilir. Rampa aşağı yerlerde elektrik motor desteğini tamamen devreden çıkarabilir ve pedal gücüyle hızlanılabilir. (Yasalar gereğince elektrik gücü ile maksimum 25 km/s hıza ulaşılabileceğini, bu hızdan sonra elektrik motorunun devreden çıktığını unutmayalım.)

Elektrikli Bisiklet Motoru

Elektrikli bisiklet motorlarının, 200W’dan 1.000W’a çok çeşitli güçleri vardır. Elektrikli bisikletler genel olarak pedallarında 248 W elektrik gücü bulundurmaktadır. 1000 W’a kadar elektrik gücü bulunan elektrikli bisiklet değil, elektrikli motor sayılmaktadır.

Bu motorlar, B sınıfı ehliyet gerektirir. Ehliyetsiz bisiklet kullanmak için 248 W gücüne sahip elektrikli bisikletler tercih edilmelidir. Bunlarda plaka zorunluluğu var, trafik sigortası zorunlu değil, MTV (motorlu taşıt vergisi) yoktur. 250W üzerinde motor gücüne sahip olan ve pedal olmadan ilerleyebilen modeller trafik kanununa göre;

• Trafik tesciline tâbi
• Plaka takmak zorunlu
• Kask takmak zorunlu

Bu sebeple ülkemizdeki elektrikli bisikletler 250W’lik güç sınırını aşmamaktadır.

Elektrikli Bisiklet Nasıl Çalışır?

Elektrikli bisikletler için en yaygın motor tipine göbek motoru denir. Bisikletin arka veya ön tekerleğine entegre edilmiştir. Devreye girdiğinde, tekerleği çeker veya iter. Bu sistem iyi çalışsa bile, bir dezavantajı vardır. Bisikletin viteslerine bağlı olmadığı için tepelerde ve çeşitli arazilerde verimini kaybeder.

Elektrikli bisikletin sahip olduğu motor gücü bisikletin menzilini etkilemektedir. Bisiklet satın alırken bisikletin motor gücü tercihe bağlıdır.

220 Watt motor gücü olan bir elektrikli bisikletin, menzili 25-35km, hızı 25km/h, tırmanması 17%, taşıma kapsitesi 100kg, batarya kapasitesi 48V 14Ah, şarj süresi 6-8 saat arasındadır. Yol, hava ve kullanım koşullarına göre değişiklik gösterir.
TS EN 15194 standardı nedeniyle 25 Km / h hız ile sınırlandırılmıştır.

Örneğin;

• 500 Watt motor gücü bulunan bir elektrikli bisiklet ortalama 25 kilometre
• 1200-1500 Watt arası motor gücü bulunan bir elektrikli bisiklet yaklaşık 40-50 kilometre
• 2000 Watt ve üzerinde motor gücüne sahip olan bir elektrikli bisiklet 75 kilometre arası yol alabilir.

Genellikle 15-20 derecelik eğimli yolları zorlanmadan tırmanarak kolayca çıkabilirler.

Elektrikli bisikletlerde jant genişliği olarak 20”, 26”, 27.5”, 28” ve 29” gibi boyutlar kullanılmakta, Vites sayısı ise 3, 7, 8, 10 ve 21 vites gibi aralıklarda değişiklik göstermektedir.

Elektrikli bisikletlerde V-fren tipi, V-fren dışında hidrolik disk, ön arka disk, mekanik disk ve kampana gibi fren mekanizmaları da kullanılmaktadır. Katlama özelliği olan elektrikli bisiklet ile yolculuk sırasında toplu taşıma araçları kullanmanda ve elektrikli bisikleti kaldırırken yerden tasarruf etmeye yardımcı olmaktadır.

Elektrikli Bisiklet Nasıl Şarj Edilir?

Taşınabilir ne demek? Elektrikli bisikletin aküsü kolay bir şekilde taşınabilir. Genellikle lityum-iyon ve lityum-polimer kullanan elektrikli bisikletler, 220W olarak kullanılan ev elektriğiyle kolayca, batarya kapasitesine göre 1 ila 10 saat arasında akü tamamen şarj edilebilir. Aküyü şarj etmek için tamamen boşalmasını beklemek akünün uzun ömürlü olması açısından önemlidir.

Soğuk hava, bataryaların ömrünü etkileyen bir faktördür. Ev dışında duran elektrikli bisikletin bataryası düşük sıcaklıklar da güç depolama özelliğini kaybedebilir. Bu sebeple elektrikli bisiklet, oda sıcaklığına yakın koşullarda korunmalıdır.

Elektrikli Bisikletin Ağırlığı

Ağırlık; elektrik kullanımı ve bisikletin taşınmasında etkili olan faktördür. Birinci ağırlık, vücut ağırlığıdır. Bisikletin teknik özelliklerinde belirtilen menzil ve güç değerleri üzerinde doğrudan etkilidir.
İkinci ağırlık faktörü, elektrikli bisikletin toplam ağırlığıdır. Elektrikli bisikletlerin 20 kilogramın üzerinde ağırlığı vardır.

Elektrikli Bisikletin Donanımı

Elektrikli bisikletler, farklı donanımlara sahiptirler. LED gösterge paneli üzerinde hız, alınan toplam yol, batarya durumunu ve pedal destek seviyesini görülebilmektedir. LED ekranların yanı sıra ekstra bagaj bölmesi ve USB şarj soketi de bulunmaktadır.
Ön ve arka bölümde bulunan entegre LED aydınlatmalar, ışığın yetersiz olduğu ortamlarda, çamurluk gibi donanımlar ise kötü hava şartlarında çevresel faktörlerden daha az etkilenmeyi sağlamaktadır.

Elektrikli Bisiklet Modelleri

Elektrikli bisiklet modelleri; vites sayısı, fren tipi, katlana bilirlik, marka, cinsiyet, jant gibi özelliklere göre belirlenmektedir. Elektrikli bisiklet üreten markalar arasında Salcano, Carraro, Mondial, Ümit, Bianchi, Tetra, Carraro, YBS, Benelli, Arora,Yuki, Volta, Merida e bike, Yamaha e bike, Mondraker e bike, Smart e bike v.b gibi markalar vardır. Bu markalardan çoğu elektrikli bisikletlerini bayan, bay ve unisex olarak imal etmektedirler. Elektrikli bisiklet fiyatları için kesin bir rakam vermek doğru değildir. Bisikletin hangi özelliklere sahip olduğu elektrikli bisiklet menzili, markası ve diğer özellikleri fiyatı etkilemektedir.

Elektrikli bisikletler arasında yer alan mopetler hızlı ve pratik bir ulaşım aracıdır. Yapısının ufak olması, kolay yönetilebilmesi ve seri hareket kabiliyeti sayesinde özellikle paket servisi veren şirketler tarafından tercih sebebidir.

 

Yakın zamana kadar sadece benzinle çalışan modelleri üretilen mopetler için gelişen teknolojik olanaklar sayesinde elektrikli motorlar üretilmiştir. Hareket için gereken gücü sağlayan içten yanmalı motor yerine elektrik motoru kullanan mopetler, elektrikli mopet veya elektrikli bisiklet olarak adlandırılır.

Elektrikli Bisiklet Kullanırken Dikkat Edilecek Hususlar

Bisiklet yollarından gidilmeli, trafik kurallarına uyulmalı ve araç işaretleri takip edilmelidir. Elektrikli scooter ve otomobiller gibi sessiz çalışan elektrikli bisikletler, çevrenizde bulunan yayalar tarafından fark edilmeyebilir. Bisikletin fark edilmesini kolaylaştıracak ekstra bir zil veya ışık eklemek olası kazaların önüne geçecektir. Gece sürüşlerinde yayalar ve araç sürücüleri tarafından fark edilmek için jant ışığı, ışıklı sibop kapağı, led far, arka stop kullanılmasında oldukça yarar vardır. Bisiklet kullanımında kask ve koruyucu aksesuarlar, dizlik kullanmak önemlidir.

 

Step motor sürücü devresi; Step motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlayabilen motor sürücülerle ve motor kontrol kartları ile kontrol edilirler. Bu motor sürücüler bağlı oldukları enkoder (encoder) veya mikro kontrolcülerden pals sinyalleri alır. Alınan her sinyal işlenerek motorun bir adım atmasını sağlar.

Step motorları istenilen yönde ve hızda çalıştırılmak istendiği zaman sargılarına belli bir sırada darbeler uygulanmalıdır. Step motor (stepper motor), uygulanan darbeye göre adım atar. Bu adımların sayısı motora ilave edilecek bir devre ile sağlanabilir. Bu devrelere sürücü devresi veya kontrolör (stepper motor controller) denir.

Step Motor Sürücü ve Çalışma Prensibi

Elektronik devreler ile bu işlem kolay bir şekilde yapılmaktadır. Step motorların ve kullanılacak yerin özelliğine göre hazırlanmış mikroişlemci kontrollü sürücü kartları vardır. Sürücü devreleri (stepper motor driver) basit yapıda olabilecekleri gibi mikroişlemci kontrollü de olabilir. Bu elektronik kartlar sayesinde adım motorları istenilen hız ve hassasiyette çalıştırılır. Step motorların sürülebilmesi için motorun bağlanacağı step sürücü (stepper driver) devresinin olması ve bu sürücü devresi yardımıyla motorun doğru sargılarına gerekli tetiklemeleri göndermektir. Günümüzde sanayide kullanılan step motorlar için mikroişlemci kontrollü sürücüler ve bu işler için özel olarak tasarlanmış PLC‘ lerde mevcuttur.

 

Robot eklemlerinin hareketinin hassas olması için mikroişlemciler kullanılır. Böylece işlemci, yönü, adım zamanını ve sayısını en uygun hareketi sağlayacak şekilde lojik seviyede işaretler ile karar bölümüne iletilmesini sağlar. Bu işlem, adım sayısına uygun, ardışık anahtarlamanın olmasıyla istenen hareketin yapılmasını sağlar. Bu işlemleri açık-çevrim eklem kontrollü şeklinde düşünüp, değerlendirmeyi ona göre yapmalıdır. Adım motorunun (step motor) servo motora üstünlüğü açık-çevrim kontrolünde kullanılabilir olmasıdır.

Şekilde görüldüğü gibi laboratuvar cihazlarında karşılaşılabilecek bir sistem.

 

Dairesel kısmın hareketini step motor yaparken, mikroişlemcili devre ile sürücü kontrol edilmektedir.

Step Motor Sürücü Devreleri ve Yapıları

Step motor sürücü devreleri 3 temel prensip üzerine yapılır. Bu temel sürücü mantığı step motorların istenilen hız ve torkda çalışmasını sağlar. Bu sürücü mantıkları;

L/R Sürücü: Step motor öngörülen voltaj ve akım değerlerinde çalıştırılır. Böylece motor bobinlerindeki indüktif etkiden dolayı küçük bir hız artışında motor öngörülen akıma ulaşamayacağından düşük hızlar dışında motor verimli bir şekilde sürülemeyecektir.

L/nR Sürücü: Akım artışında geçerli olan zaman sabitini (t=L/R) düşürmek için motor bobinlerine seri direnç bağlanması ile yapılır. Böylece motor öngörülen voltajın n katı değerde çalıştırılır. Bu sayede motorda belirgin bir hız artışı yaşanır. Ancak bağlanan seri direnç üzerinden yüksek akım geçeceği için bu devrelerde gereksiz çok fazla güç tüketimi yaşanır.

Chopper Sürücü: Motor öngörülen voltaj değerinden 5-20 kat fazla bir voltaj ile beslenir. Akımın yükselme hızı diğer sürücülere göre oldukça hızlıdır. Yükselen akım belirli bir değerde sınırlanmazsa motor gereğinden fazla akım çekeceği için yanar. Akım sınırlama mekanizması chopper sürücüsünün temelini meydana getirir.

Motor bobinine seri bağlı küçük bir sense direnci üzerindeki voltaj bir komparatör ile karşılaştırılarak, bobine giden akım ayarlanır. Sürücü PWM (Pulse Width Modulation) mantığında çalışır. Kaynak zaman içinde açılıp kapandığı için güç tüketimi minumum düzeyde olur. Yüksek voltaj ile beslemeden dolayı yüksek hızlarda tam tork ile çalışılabilir.

Sürücü devrelerin amacı, akımının düzenlenmesi ve sınırlanmasını sağlamaktır. Tepki zamanının kısaltılmak istenmesi büyük bir akım değeri getirir ki, bu da istenmeyen bir durumdur.

Akımı sınırlama yolları:

Kaynağa seri bir dış rezistans yerleştirerek: Akımı sınırlamanın en basit yolu kaynağa seri bir dış rezistans yerleştirmektir. Seri rezistans sınırlama yönteminin bir dezavantajı vardır. Örnek; dış rezistans motor rezistansın 4 katı ise, gücün % 80‟i motorun dışında harcanır. Bu ise düşük verimli bir sisteme neden olur.

Chopper tekniği: Akım sınırlamanın diğer bir yolu chopper tekniğidir. Burada yüksek gerilim, motorun aşırı uyarımı için yeniden kullanılır. Ama akımın belli bir limitin üzerine çıkmaması için gerilim on ve off şeklinde periyodik olarak anahtarlanır. Anahtarlama motor sargısındaki ortalama akımı yükseltir ve sargı enerjisi bitene kadar devam eder. Buradaki avantaj yüksek verim elde edilmesidir, ama sürücü devresi daha karmaşıktır.

Dual-voltaj (ikili gerilim) tekniği: Akım sınırlamanın diğer bir yöntemi de dual-voltaj (ikili gerilim) tekniğidir. Adından da anlaşılacağı gibi iki kaynak kullanılır. Başlangıçta motoru uyarmak için yüksek bir gerilim uygulanır. Akım belli bir değere ulaştığı zaman yüksek gerilim anahtarlaması, düşük gerilim anahtarlamasına dönüşür ve bu anda akım var olan değerini korur. Burada verim yüksek olmasına karşılık, sürücü devresi karmaşıktır ve iki güç kaynağı gerektirdiği için maliyet yüksek olur. Sürücü fiyatları kullanım alanları ve özelliklerine göre değişmektedir.

 

Elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren elektro-mekanik cihaza step motor denir. Step motorlara aynı zamanda adım motorları adı verilir. Step motor kontrolü için çeşitli sürücü devresi vardır.

Step Motor Sürücü Çeşitleri

NPN transistörlü unipolar step motor sürücü devresi: Bu devrelerde kullanılan transistörler anahtarlama elemanıdır. Transistörlerin motor için gerekli akıma bağlı olarak seçimi yapılır. 5 amper civarı akım değeri için TIP141,daha küçük akımlarda BC108 veya BC547B tipi olan seçilebilir.

ULN2003 entegreli unipolar step motor sürücü devresi: ULN2003a step motor sürücü entegresi ile 500mA kadar akım çeken motorlar çalıştırılabilir. +12V’a kadar entegreye besleme verilebilir.

Mosfet transistörlü unipolar step motor sürücü devresi: Mosfet güç transistörlerinde BJT transistörlerinde olduğu gibi ikinci kırılma noktası olmadığı için tercih sebebidir. Anahtarlama hızları da yüksektir. Mosfetlerin giriş dirençlerinin yüksekliği de kontrol devrelerine direkt olarak bağlanmayı sağlar.

UCN5804B entegreli unipolar step motor sürücü devresi: Bu entegre devresi küçük unipolar step motorları sürmek için imal edilmiştir. Bu entegre ile +35V gerilime kadar çalışan ve 1.25A akım çeken step motorların kontrolü sağlanır.  Entegre devresinin çıkışları step motora doğrudan bağlanabilir. Entegrenin adım girişi, yarı adım girişi ve yön girişleri de vardır. Motor hareketi için adım girişine pals verilmelidir. Yön girişi lojik 0 olunca motor bir yöne, lojik 1 olunca diğer yöne döner.

Transistörlü bipolar step motor sürücü devreleri: Bipolar motorlarda ayrı bobinler olduğu için, bu bobinlere verilen gerilim yönünün değiştirilmesi gerekir. Bu elektrik motorlarını sürmek için H- köprüsü devreleri kullanılır.

L297, L298 entegreli bipolar step motor sürücü devreleri: L297 step motor kontrol entegresidir. Entegre full-step, half-step ve wavw-drive modlarında çalışabilir. L298 motor sürücü, H-köprü sürücü entegresidir. Bipolar step motorlar için tasarımı yapılmıştır. Max2A /pals akım verebilir. Girişe uygulanan faz sinyallerini çıkışa yükseltip vermektedir. Chopper tekniği ile çalıştığından max hızda verim yüksektir.

En önemli özellikleri: · Step ve yön sinyalleri ile çalışma · Max 45V motor voltajı · Max 2A faz akımı · Ayarlanabilir faz akımı PIC 16F877; Mikroişlemci ile step motor kontrol devresidir. Motor sürücü fiyatları, sürücü devresi özelliklerine bağlıdır.

Elektrik enerjisini, mekanik enerjiye çeviren elektrik makinesine doğru akım motoru denir. Doğru akım motorlarına DA motor veya DC motor da denir. Doğru akım motorlarını çalıştırmak için, DC motor sürücü ile dc motor sürücü kartı gerekmektedir. DC elektrik motorları özelliklerine göre DC motor sürücü devresi tasarımı yapılır. Örneğin; Şönt motor, seri motor, kompunt motor DC servo motor v.s. Sürücü devresinin genel amacı, akımın düzenlenmesi ve sınırlanmasını sağlamaktır.

DC motorların sürülmesi ve dc motor sürücü devresi

• Armatür (endüvi) gerilimini değiştirerek devir ayarlanabilir.
• Rotor (endüvi) akımını değiştirerek tork (döndürme momenti) ayarlanabilir.
• Rotora uygulanan akımın yönünü değiştirirsek ters yöne dönmesini sağlanabilir. (Kutup yerlerini yani kutup sargılarına uygulanan akım yönünü değiştirsekte olur.)
• Sürücü devreleri ile DC motorların hızları, dönüş yönleri ve momentleri çok hassas olarak denetlenebilir.
• 180 Volt takometre geri beslemesi ve voltaj geri beslemesi vardır. 2 – 200 Volt aralığında ve 0 -10 Amper aralığında çalışır.
• Armatür voltajı, feedback yöntemi ile de çalışmaktadır.
• Dönüş hızlarını düşürmek ve momenti artırarak redüktörlü motorlar günümüzde çok kullanılmaktadır.

BASİT DC MOTOR SÜRÜCÜ DEVRESİ

DC motor sürücü devresi yapmak için kullanılan malzemeler;

• IRFT224 transistör
• Potansiyometre 50k
• 3 volt dc motor
• 12 volt batarya (akü)
• 2 adet beyaz kablo
• 1 adet mavi kablo
• 1 adet kırmızı kablo
• Lehimleme makinesi
• Bir adet alüminyum soğutucu (transistörü soğutmak için)

DC  Motor Sürücü Devresi Yapılışı

Transistörü ısınmaması için alüminyum soğutucuya monte edelim. Lehimleme işlemine başlayalım. Şekilde görüldüğü gibi 50 k potansiyometrenin ayakları düz tuttuğumuzda sağdaki ilk ayağını transistörün orta ayağına lehimleyelim. Transistörün sol ayağını potansiyometrenin orta ayağına lehimleyelim paralel bir şekilde. İki adet beyaz kablo uçlarını birleştirerek potansiyometrenin sağ bacağına lehimleyelim. Beyaz kablonun bir tanesini motor için kullanalım. Diğerini ise bataryanın eksi ucu için kullanalım. İki kabloyu birbiriyle birleştirdikten sonra potansiyometrenin boşta olan sol ayağına lehimleyelim. Bir adet kırmızı kabloyu akünün “+”  kutbu için kullanalım. Bu kırmızı kabloyu transistörün orta ayağına lehimleyelim. Potansiyometredeki beyaz kablo uçlarının bir tanesini motora bağlayalım. Diğer  beyaz kablo ucunu ise akünün “-“ kutbuna bağlayalım. Transistördeki mavi kablo ucu ile potansiyometredeki beyaz ucu motora bağlayalım. Transistördeki mavi kablo ucu motorun diğer ucuna bağlayalım. Transistörün orta bacağında bulunan kırmızı uç ile potansiyometredeki beyaz kablo ucu bataryaya 12 V olt güç almak için bağlayalım. Mavi kablo ucu beyaz kablo ucu motora lehimleyelim. Kırmızı kablo ve beyaz kablo ucunu devrenin çalışması için akümülatöre bağlayalım.

Akümülatöre;

• kırmızı kablo ucu “+”
• beyaz kablo ucu “–”

Artık çalıştırmak için potansiyometreyi sağa veya sola doğru çevirdiğimizde motorun çalıştığını görürüz. Motoru istenilen devirde hızlı veya yavaş bir şekilde döndürebiliriz. Kullanılan dc sürücünün gücüne göre dc sürücü fiyatları değişim göstermektedir.

DC Motor Hız Kontrol Kartı

Bir DC motor kontrol cihazı, bir mikrodenetleyici, aküler ve motorlarla birlikte çalışan bir cihazdır. Çoğu dc motor hız kontrol kartı ünitesinde düşük voltaj, aşırı voltaj, kısa devre koruması, akım limit koruması, termal koruma ve voltaj geçişleri bulunur. Bu korumalar olmadan, motor kalıcı elektriksel veya mekanik hasara sebep olabilecek tehditlere maruz kalır.
Bazı DC motor kontrol cihazları iki motoru bağımsız olarak kontrol eder ve genel olarak her iki motoru beslemek için sadece bir besleme voltajı kullanılabilir.

Bir denetleyici kullanmanın getirdiği yararlar;

• Motorun elektrik korumasını sağlar.
• Sabit hızı korur.
• Değişen sistem taleplerine dinamik cevap verir.
• Makine performansını / teşhisini değerlendirmek için izleme.
• Enerji tasarrufu sağlar.
• Doğru hız kontrolünü sağlar.

Asenkron motorlar da iki temel kayıp, rotor stator sargılarındaki bakır kayıpları ile değişken manyetik alanların sebep olduğu sac paketlerindeki demir kayıplarıdır.  Asenkron motorlar da demir kayıplarının iki temel kaynağı vardır. Bunlardan birincisi olan histerezis kayıpları, elektrik motorlarının manyetik devrelerinde kullanılan ferromanyetik malzemelerin özelliğinden kaynaklanır. Asenkron motordaki güç kayıpları elektrik ve mekanik olarak iki kısımda incelenir.

Elektrik Kayıpları

• Stator bakır kayıpları (Pscu)
• Rotor bakır kayıpları (Prcu)
• Demir kayıpları (Pfe)

Mekanik Kayıplar (Döner Kayıplar)

• Sürtünme ve rüzgar kayıpları (PF&W)
• Kaçak yük kayıpları (Pkaçak

Elektrik Kayıpları

• Stator Bakır Kayıpları (Pscu)

Stator sargılarının iç direncinden dolayı oluşan kayıplardır. Stator sargı direnci Rs ve statordan geçen akım Is ise bir faz ve toplam stator bakır kayıpları şu şekilde bulunur.

𝑷_{𝒓𝒄𝒖,𝒇𝒂𝒛} = 𝑰_𝒔 ^𝟐 . 𝑹_𝒔 (Faz başına stator bakır kaybı)

𝑷_𝒔𝒄𝒖 = 𝟑. 𝑰_𝒔 𝟐 . 𝑹_𝒔 (Toplam stator bakır kaybı)

• Rotor Bakır Kayıpları (P_rcu)

Rotor sargılarının iç direnci nedeni ile sargılardan geçen akım rotor bakır kaybına sebep olur. Bir faz eşdeğer devresinde rotor sargı direnci 𝑹’_r olarak verilmiştir. Rotordan geçen akım I’_R bir faz ve toplam rotor bakır kayıpları şu şekilde bulunur.

𝑷_{𝒓𝒄𝒖,𝒇𝒂𝒛} = 𝑰_𝒓 ′^𝟐. 𝑹’_𝒓  (Faz başına rotor bakır kaybı)

𝑷_𝒓𝒄𝒖 = 𝟑. 𝑰_𝒓 ′^𝟐. 𝑹’_𝒓 (Toplam rotor bakır kaybı)

Rotor bakır kaybı rotor akımı ve etkin rotor direncine göre değişir. Etkin rotor direnci kayma ile değiştiği için rotor bakır kayıpları rotor akımı ve motor kaymasına göre değişir. Etkin rotor direnci;

gibi iki şekilde yazılabilir.

𝑹’_r değeri rotor bakır kayıplarını, kayma ile değişen ikinci bölüm ise elektrikten mekaniğe dönüştürülen gücü (𝑷_𝒎𝒆𝒌 ) yani rüzgar, sürtünme, kaçak yük kayıpları ve mil gücünün toplamını gösterir.

𝑹’_r değeri rotor bakır kayıplarını, kayma ile değişen ikinci kısım ise elektrikten mekaniğe dönüştürülen gücü (𝑷_𝒎𝒆𝒌 ) yani rüzgar, sürtünme, kaçak yük kayıpları ve mil gücünün toplamını temsil eder.

Bir faz rotor giriş gücü etkin rotor direncinden;

olarak bulunur.

Mekanik güç rotor döndüğü süre boyunca vardır. Bir faz gücü aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Bu güç aynı zamanda rotor çıkış gücünü de verir.

MANYETİK MALZEMELER

Manyetik malzemeler üç bölüme ayrılırlar.

• Ferromanyetik malzemeler
• Paramanyetik Malzemeler
• Diyamanyetik Malzemeler

Ferromanyetik malzemeler: Nikel, çelik, demir, alniko, kobalt,  gibi iyi mıknatıslanma etkisine sahip malzemelerdir. Manyetik alandan uzaklaştırılsalar da mıknatıslık özelliği gösterirler. Bu tür maddeler mıknatıs, elektrik motoru, jeneratör, elektrik trafoları ve sabit disk gibi araçların yapımında kullanılır.

Paramanyetik Malzemeler: Ferromanyetik malzemelerin tersine yalnızca manyetik alan altında iken mıknatıslanırlar. Bu manyetik malzemeler kalsiyum, krom, tungsten, magnezyum, alüminyum, platin gibi malzemelerdir.

Diyamanyetik Malzemeler: Diyamanyetik maddeler, herhangi bir mıknatıs tarafından, o mıknatısın manyetik alanı içerisindeyken manyetik alan çizgilerine zıt yönde mıknatıslaştırılmaya uğrayabilen altın, bakır, bizmut, elmas, gümüş, kurşun, silikon, civa v.s. gibi maddelere denir. Kendisini mıknatıslaştıran cisim tarafından itilirler.

• Fuko (Eddy) Kayıpları

Değişken manyetik alan içerisinde kalan demir nüvede endüklenen gerilim sebebi ile nüve üzerinde fuko akımları dolaşır. Bu akımlar nüve üzerinde ısı şeklinde bir enerji açığa çıkarak güç kaybı meydana getirirler.

• Nüve (Demir) Kayıpları

Asenkron motor nüve kayıpları hem stator hem de rotor da oluşur. Nüve kayıpları fuko akımları ve histeresiz kaybı olmak üzere iki kısımdan meydana gelir.

𝑷_𝒇𝒆 = 𝑷_{𝒆𝒅𝒅𝒚} + 𝑷_𝒉𝒊s

• Histeresiz Kayıpları 

Zamana göre değişen manyetik akı yoğunluğu sebebi ile, nüvenin manyetik domainlerin deki her bir atomunun, manyetik akı yoğunluğunun pozitif ve negatif yarı saykılların da yön değiştirmesi sırasında ısı şeklinde harcanan güçtür.

Demir kayıplarını meydana getiren fuko ve histeresiz kayıpları frekansla doğru orantılıdır. Ancak senkron hıza yakın değerlerde çalışan bir asenkron motorun kayması çok küçük olacağı için, rotorda oluşan nüve kayıpları da çok küçük olacaktır. Bundan dolayı rotor nüve kayıpları genelde stator nüve kayıpları ile beraber stator tarafında toplam nüve kaybı olarak hesaplanır. Asenkron motorun bir faz eşdeğer devre şemasına göre nüve kayıplarının R_c ve E_s cinsinden değeri;

olarak hesaplanır.

Mekanik Kayıplar (Döner Kayıplar)

• Sürtünme ve Rüzgar Kayıpları  ( P_F&W) (Mekanik Kayıpları)

Sürtünme kayıpları, bilye ve yataklarda oluşan ve motor geniş hız bandı içinde çalışmıyorsa sabit kabul edilen kayıplardır. Boş çalışma deneyi yapılarak hesap yapılabilirler. Rotorun hızına bağlı olan kayıplar, rüzgar kayıplardır. Asenkron motor boşta çalışırken rotor devresinden çok küçük bir akım geçeceğinden dolayı rotor bakır kayıpları önemsenmeyebilir.

Buna doğrultuda motorun boş çalışmada çektiği güç; stator bakır kaybı, toplam nüve kayıpları ve sürtünme ve rüzgar kayıplarına eşittir. Nüve kayıpları sabit kabul edilirse, nüve kayıpları ve sürtünme – rüzgar kayıpları döner kayıplar olarak alınabilir.

• Kaçak Yük Kayıpları (P_kaçak)

Kaçak yük kayıpları ekstra nüve kayıpları olup, yüke bağlı olarak artan hava aralığı kaçak akısı ve bu akıların yüksek frekanslı etkileri sonucu ortaya çıkar. Bir asenkron motorun kaçak yük kayıpları, motorun yüklü durumdaki toplam kayıplarından direk olarak hesaplanan kayıpların çıkartılması ile hesaplanır.

𝑷_{𝒌𝒂ç𝒂𝒌} = 𝑷_𝒕𝒌 – (𝑷_𝒇&𝑤 + 𝑷_𝒇𝒆) − 𝑷_𝒔𝒄𝒖 − 𝑷_𝒓𝒄𝒖

Kaçak yük kayıpları; asenkron motorun hem stator hem de rotorun da oluşan ekstra nüve kayıplarıdır. Kaçak yük kayıpları genel olarak motorun çıkış gücünün %1‘ i değerinde alınır.

DC MOTOR KAYIPLARI

 DC motorlarda meydana gelen DC motor  kayıp çeşitleri kayıplar üç kısma ayrılır.

1. Bakır Kayıpları
2. Demir Kayıpları
3. Rüzgar ve Sürtünme Kayıpları

1-Bakır Kayıpları

Bakır kayıpları akımdan dolayı meydana gelir. Akım geçen her kısımda bakır kayıpları vardır. DC motorlarda bakır kaybı, endüvi sargılarında, şönt sargılarında, seri sargılarında, yardımcı kutup sargılarında ve kompanzasyon sargılarında oluşur.

2-Demir Kayıpları

Kutupların manyetik alanından dolayı motorun hareket eden bölümlerinde meydana gelir. Endüvi manyetik alanından dolayı kutup uçlarında kayıplar oluşur. Bu çeşit kayıplara demir kayıpları denir. Demir kayıplarından olan histerisiz ve fukolt kayıpları, yük ile birlikte çok az değişme gösteren  sabit kayıplardır.

3-Rüzgar ve Sürtünme Kayıpları

DC motorlarında oluşan çeşitli sürtünme ve vantilasyon (rüzgar) nedeni ile enerji kaybı meydana gelir. Bu kayıplar, fırçalarda, yataklarda, endüvinin döner iken hava ile sürtünmesi ve motoru soğutmak için kullanılan vantilatörün oluşturduğu kayıpların bütünüdür. Sürtünme ve rüzgar kayıpları ne kadar sabit olsa da devir sayısıyla biraz değişir.

 

Emk nedir? Bir devreden yük akışını sağlayan bir kaynağın uçları arasındaki potansiyel farka elektromotor kuvveti denir. Elektromotor kuvvet, kısaca EMK şeklinde ifade edilir ve E ile gösterilir.

Emk’in Elde Edilmesi: Emk, dinamo, akü, alternatör, pil vb. elektrik enerjisi kaynakları ile elde edilir.

Bir doğru akım motoruna gerilim uyguladığında endüvinin (rotorun) N kutbunun altındaki iletkenlerde pozitif yönde akım geçerken, S kutbunun üzerindeki iletkenlerde diğer yönde akım geçer. Manyetik alanın etkisi ile endüvi sola doğru hareket eder. Manyetik alan içinde dönen ve iletkenleri kuvvet çizgileri tarafından kesilen endüvi üzerinde EMK indüklenir. Endüviden geçen akımla, dolayısıyla endüviye uygulanan U gerilimi ile endüvide indüklenen EMK’ nin yönleri birbirine terstir. Endüviye uygulanan gerilime ters yönde meydana gelen bu EMK’ ye zıt EMK (elektromotor kuvvet) denir.

Doğru akım motorları (DC motor) ve generatörlerde ise makinenin kutupları doğru akım ile uyartılır. Doğru akım motorunda endüvi dönerken endüvideki iletkenler manyetik alan içinde hareket ederek, manyetik alanın kuvvet çizgileri  tarafından kesilmektedir.

Manyetik alan içerisinde hareket eden iletkende bir EMK oluştuğunda, doğru akım generatörlerindeki gibi doğru akım motorunda da endüvi manyetik alanın içinde döndüğü için endüvide de bir EMK indüklenir. Endüvide indüklenen bu emk, kendini oluşturan kuvvete ters yöndedir. Bu ters yön durumuna da zıt emk denir.

Zıt EMK’ nın değeri motorun açısal hızına ve kutupların manyetik akısına bağlıdır. Motorun ilk çalışma anında endüvi’de herhangi bir hareket olmadığı için açısal hız sıfır’a eşittir. Bundan dolayı da zıt EMK’ nın değeri sıfırdır. Endüviden akım geçmeye başlayınca endüvi de dönmeye başlar. Böylece zıt EMK oluşur.

Motorun güç kaynağından çektiği akım zıt EMK’ ya, zıt EMK da devir sayısına bağlıdır. Devir sayısı ise motor’un aldığı yüke bağlıdır. Motorda yük azalınca devir artar, yük artınca devir azalır. Devir sayısını da zıt EMK sayesinde dengelenebilir bir duruma getirmek mümkün olur.

Endüvide indüklenen zıt EMK(elektromotor kuvvet), endüviye uygulanan gerilime (U) göre ters yönde olduğu için U geriliminin endüviden geçirmek istediği akımı azaltmak ister. Yani endüviden geçen akım, iki gerilimin farkından dolayı geçen akımdır.

Endüviden geçen akım: U=E+Ia (Ra) ; I=(U-E) / (Ra) formülü ile bulunur.

Zıt EMK’nin Görevi

Zıt EMK’nın doğru akım makinelerindeki görevi; makinenin aldığı yüke göre akımı ayarlamaktır. Yükün artması ile devir sayısının düşmesinden dolayı zıt EMK azalacak ve bu sayede makinenin gücü artacaktır. Yükün azalması ile devir sayısının artmasından dolayı zıt EMK artacak ve böylece makinenin gücü azalacaktır.

Benzin motorları, dizel motorları, buhar türbinleri gibi makinelerde gerekli benzin, mazot ve buhar özel düzenekler ile  ayar edilir. Örneğin buhar türbininde yükün arttığını varsayalım. Türbinin devir sayısında bir düşme olacak ve makineye buhar gönderen valf, regülatör aracılığı ile daha fazla açılarak buhar miktarını artıracaktır. Artan buhar, makinenin gücünü artırır. Makinenin yükü azalırsa valf, kapanarak makineye giden buhar miktarını azaltır ve makinenin verdiği güç azalmış olur.

Bu görev sayesinde doğru akım motorlarında geçen akımı ayarlayacak ayrı bir düzeneğe ihtiyaç yoktur. Doğru akım motorlarında bu işi zıt EMK yapar. Bundan dolayı enerji tasarrufu sağlanmış olur.

Zıt EMK formülü:

Eb=K.Ø.n veya Eb = U-Ia .Ra’dır.

Örnek: Makinenin yükünde oluşacak bir artış, devir sayısını düşürür. Devir sayısının düşmesi, Eb=K.Ø.n 

formülüne göre zıt EMK’nin azalmasına sebep olur.

Eb azalınca:

Eb = U-Ia .Ra ise Akım; Ia=(U-Eb) / Ra

formülüne göre U ve Ra sabit olduğu için Ia akımı artar. Artan Ia akımı, motorun yükünü karşılar. Motorun yükünde oluşacak azalma ise devir sayısını yükseltir.

Devir sayısının yükselmesi, Eb=K.Ø.n formülüne göre zıt EMK’nin yükselmesine sebep olacaktır.

Eb yükselince:

Ia=(U-Eb) / Ra formülüne göre U ve Ra sabit olduğundan Ia akımını azaltır.

Formülde :

• Eb: Motor endüvisinde endüklenen zıt emk.
• ø: Kutuplardaki manyetik akı (Maxvel).
• n: Motorun dakikadaki devir sayısı.
• U: Endüviye uygulanan gerilim
• Ia: Endüviden geçen akım
• Ra: Endüvi devresi direnci
• K: sabit değer

 

 

Servo sürücü, servo motorun hız, konum ve torkunu kontrol eder. Günümüzde çeşitli firmalar  tarafından imalatı yapılan çok farklı özellikleri olan servo motor sürücü (servo motor driver) bulunmaktadır. Her servo motor ve sürücülerinin kendine ait özellikleri olsa da, iş yapan kısımlar aynıdır. Alternatif akım ile çalışırlar.

Ac servo sürücüler sinüsoidal darbe genişlik modülasyonu ile çalışan, analog veya dijital yapıda sürücülerdir. Geri besleme olarak hall sensör, çözümleyici artırımlı enkoder veya mutlak (sin/cos) encoder kullanılır. Dinamik performansı yüksek kullanımı bilgi gerektiren DC servo sürücülere göre AC servo sürücü göre fiyatları daha pahalıdır.

İnverterlerde kullanılan transistörler rotor konum bilgisine uygun göre uygun sırada iletime veya kesime geçirilerek motor kontrolü yapılır.

Servo sürücüler;

• Güç kaynağı bölümü
• Motor sürme bölümü

iki ana kısımdan meydana gelir.

Güç kaynağı bölümü: Güç kaynağı bölümü, tipine bağlı olarak bir veya daha fazla motor için gerekli olan sürücü beslemesini, AC’ den DC’ ye çevirme işlemi, servo motor frenleme gerilimini tedarik eder. Motorun durdurulmasında, dönme durumundan durma durumuna kadar geçen zaman içinde açığa çıkan enerji, kısa devre edilerek (dinamik durdurma ile) yok edilir. Bundan dolayı motorun durdurma süresi en az indirilebilir.

Motor sürme bölümü: Motor sürme bölümü ise servo motor hız ve torkunu kontrol eder. Bu kontrol için gerekli elektronik donanımı kapsar. Şekilde görülen servo sürücüdeki bölümlerin işlevleri aşağıdaki gibidir.

Çevirici (konvertör): Şehir şebekesinden gelen AC akım DC akıma çevrilir. (İnverterde olduğu gibi)

Sinyal düzgünleştirici: İnverterde olduğu gibi DC akımdaki dalgalanmaları düzenler.

İnverter: DC akım kaynağı alternatif akım kaynağına çevrilir. Bu işlem yapılırken meydana getirilecek yeni AC akımın değişken frekansı invertörde düzenlenir. Servo sistemde inverterden farklı olarak dinamik durdurma özelliği bu kısma ilave edilmiştir.

Kontrol devresi: İnverterde ana kontrol bu kısımdan yapılıyordu. Ancak servo da invertere göre bu kısım biraz daha karışıktır. Bu da geri besleme kontrolü ve kontrol modu anahtarı fonksiyonlarına (Akım/Hız/Tork) neden ihtiyaç duyduğumuzu açıklıyor.

Servo sürücülerin üzerinde servo motorun test işlemini yapacak bölüm bulunur. Servo sürücülerin merkezî bir denetleyiciye bağlanabilmesi için RS 485/RS 232 seri portu vardır. Ayrıca servo sürücülerin üzerinde bulunan seri haberleşme kapıları kendilerine has haberleşme protokollerine sahiptirler. Günümüzde kullanılan servo sistemler RS 232/ RS 485 seri haberleşme dışında endüstriyel uygulamalarda kullanılan PROFIBUS ve DEVICENET gibi haberleşme protokollerini de desteklerler. Bu haberleşme protokolleri için sürücüye ek bir birime gereksinim vardır.

Servo Motor ve Sürücü Seçimi

Türkiye’de birçok servo motor sürücü markaları bulunmaktadır. Servo sistemlerde her firmanın boyutlandırma programı vardır. Bunlardan biri de Control Technıques ‘CTSS’ bir servo sistem programıdır. Mekanik detayları belirlenen servo sistemler için servo motor boyutları işlemi seçimi gerçekleştirilir. Belirlenen servo motora uygun servo sürücü seçimi yapılır. Seçilen elemanların özellikleri sisteme uygun olarak hesaplanır. Servo sistem detayları dinamik olarak hesaplanır.

 

 

Servo sürücü nedir? Motor, aktarma organı ve yükten meydana gelen mekanik servo sistemin hız, moment veya pozisyon değişkenlerinden herhangi birinin bu değişkenle ilgili verilen referans değerine uygun olarak hareket ettirilmesini sağlayan elektronik güç elemanına servo sürücü (servo drive) denir.

Servo sistem; dört ana bileşenden meydana gelir. Bu bileşenler motor, sürücü, denetleyici ve geri besleme cihazı, genellikle bir kodlayıcıdır. Kontrolör ve sürücü, motorun ne yapması gerektiğini belirlemek için birlikte çalışır (denetleyici) ve gerçekleşmesi için motora gereken elektrik enerjisini (tahrik ünitesi) gönderir.

Kontrol cihazı, gerekli yolu veya yörüngeyi hesaplamak ve sürücüye düşük voltaj komut sinyalleri göndermekten sorumludur. Sürücü gerekli hareketi sağlamak için motora gereken gerilimi ve akımı gönderir. Tahrik, tork, hız veya pozisyonu kontrol edebilir, ancak servo sistemlerde kontrol edilmesi gereken en yaygın parametre motor torkudur.

Servo sürücüler;

• DC servo sürücü
• AC servo sürücü

olarak ikiye ayrılır.

DC Servo Sürücü

Doğru akımla çalışan sürücülerdir. Darbe genişlik modülasyonu (PWM) ile çalışan, genel olarak analog veya dijital sürücülerdir. Geri besleme olarak tako jeneratör, hall sensör veya artırımlı enkoder (encoder) kullanılır. DC servo sürücüler ( dc motor driver) dinamik performansı düşük kullanımı kolay ve servo sürücü fiyatları da ucuzdur.

DC servo motorlar genellikle “elektronik hareketli denetleyiciler ” denilen servo sürücüler ile kontrol edilirler. Servo sürücüler servo motorun hareketini kontrol ederler. Kontrol edilen büyüklükler çoğunlukla noktadan noktaya konum kontrolü, hız kontrolü ve ivme programlamasıdır. PWM tekniği ile darbe genişlik modülasyonu robot kontrol sistemlerinde, sayısal kontrol sistemlerinde ve diğer konum denetleyicilerin de kullanılırlar.

AC Servo Sürücü

Servo sürücüler, servo motorun hız, konum ve torkunu kontrol eder. Sinüsoidal darbe genişlik modülasyonu ile çalışan, analog veya dijital yapıda sürücülerdir. Geri besleme olarak hall sensör, çözümleyici artırımlı enkoder veya mutlak (sin/cos) encoder kullanılır. AC servo sürücüler dinamik performansı yüksek kullanımı bilgi gerektiren DC servo sürücülere göre fiyatları daha pahalıdır.

Günümüzde çeşitli firmalar tarafından imalatı yapılan çok farklı özellikleri olan servo motor ve sürücüleri vardır. Servo motor sürücüleri çeşitli ebatlarda saç kutu içinde, motor durumunu gösteren göstergeleri olan, otomatik veya elle motor sürmeye imkan sağlayan cihazlardır. Her servo sürücünün kendine ait özellikleri olsa bile hepsinin iş yapan kısımları aynıdır.

Servo Motor ve Sürücü Seçimi

Servo sistemlerde her firmanın boyutlandırma programı vardır. Bunlardan biri de Control Technıques ‘CTSS’ bir servo sistem programıdır. Mekanik detayları belirlenen servo sistemler için servo motor boyutları işlemi seçimi gerçekleştirilir. Belirlenen servo motora uygun servo sürücü seçimi gerçekleştirilir. Seçilen elemanların özellikleri sisteme uygun olarak hesaplanır. Servo sistem detayları dinamik olarak hesaplanır.

Türkiye’de birçok servo motor sürücü markaları arasında, Global Otomasyon Sistemleri, Siemens, Allen Bradley, Toshiba, Mitsubishi, Teco westinghouse, Yaskawa, Savior Otomasyon, Delta, Shihlin v.s gibi markalar bulunmaktadır.

 

 

Servo mekanizma nedir? Servo motorların kullanıldığı sistemlere servo sistem veya servo mekanizma denir. Servo mekanizmalar veya regülatörler, kapalı – çevrimli kontrol sistemleridir. Bunlar endüstri imalatında, otomatik tezgahlarda, uydu takip antenlerinde, teleskoplardaki gökyüzü izleme sistemlerinde, otomatik navigasyon sistemlerinde, gemi veya uçakların idaresi, bilimsel araştırma, biyomedikal cihazlarda, mekanik çıkışlı güç yükseltilmesi gerekli sistemlerde (asansör, vinç), plastik sanayi ve diğer bazı kontrol alanlarında çok önemli rolleri vardır. Bir göstergenin hafif bir hareketi ile oldukça büyük kitleleri kontrol eder.

Servomekanizma temel kavramlar konusunda kullanılacak terimlerin iyi bilinmesi, konun daha iyi anlaşılır olması için gereklidir.

Sistem: Bir iş veya işlem için bir araya getirilmiş, birbirleri ile doğrudan veya dolaylı etkileşimli elemanlar topluluğuna sistem denir. Örneğin bilgisayar denildiğinde aklımıza gelen klavye, fare, ekran, sistem ünitesi, yazıcı gibi fiziksel parçalardır. Bu elemanların topluluğu sistemi meydana getirmektedir. Otomatik kontrol, bir sistematik kavramdır. İçinde birden fazla bileşen barındırır.

Kontrol sistemi: Herhangi bir iş yapan birimin denetlenmesi amacı ile geliştirilen sistem, kontrol sistemleridir

Giriş: Sistem içerisine akan, sistem tarafından işlenen işaretler, büyüklükler.

Çıkış: Sistem dışına çıkan, işlem görmüş işaretler, büyüklükler.

Servomekanizma, istenilen gösterge değerlerine göre hareket eden, gücü düşük bir cihazdan aldığı kumanda sinyali aracılığı ile çıkış gücü yüksek bir cihazın konumunu, hızını veya ivmesini denetleyen otomatik kontrol cihazıdır. Cihazın verdiği çıktı ile kumanda yoluyla vermesi istenen çıktı arasındaki hatayı ölçen, bu küçük farkı güçlendirip çıktı hatasını düzelterek bir servo motoru (elektriksel, hidrolik sistemler veya pnömatik sistemleri havalı olarak) çalışmaya sokan ayrıca bir de geribildirim devresi bulunur.

Örnek; Bir hidroelektrik santralinde sisteme giriş olan büyüklükler su ise çıkış elektrik enerjisidir. Ya da bir elektrik motorunun girişine uygulanan elektrik enerjisi sistemin girişi ise motor milinden elde edilen mekanik enerji, sistemin çıkışıdır.

Bazen sistemlerin bir girişi yerine birçok girişi olabilir. Bu sistemlere çok girişli sistemler denir. Bazı sistemlerde birden fazla çıkış olursa o tür sistemlere çok çıkışlı sistemler denir. Otomatik kontrol sistemlerinin amacı, bir sistemde üretilen değişkenler üzerinde ayar yapmak, sistemin istenilen biçimde çalışmasını sağlamak içindir.