DC Motor Çalışma Prensibi Nasıl Çalışır?

DC motor çalışma prensibi: Bir iletkene doğru akım uygulandığı zaman iletken, sabit manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan N ve S kutuplarını oluşturur. Bu alan içerisine giren cisimler sabit mıknatısın özelliklerini taşır ve iletken cisimleri kendine çeker. Aynı kutupta olan alanlar birbirini iter, farklı kutuplarda olanlar ise birbirlerini çeker. Meydana gelen N ve S kutupları arasında kuvvetli bir manyetik akı oluşur.

DC Motor Çalışma Prensibi

DC motor rotor ve statörde oluşan manyetik akının birbirlerini itmesi ve çekmesi ilkesine göre çalışır. Statör üzerinde oluşan sabit N ve S kutupları, rotorda oluşan sabit manyetik alanın itmesi veya çekmesiyle dönme oluşur. Rotor ve statör sargılarının aynı eksene gelip durmasını önlemek için, rotor üzerinde birden çok sargı oluşturulur.

Sargı, rotor üzerindeki kollektörde bulunur. Kollektördeki gerilim, kömür fırçası ile iletilir. Fırça sabit durduğundan dönen rotorun gerilimi, sargılarıda değiştirir. Belli açıda statör eksenine manyetik alan oluşturan sargıya, gerilim uygulandığında dönme sürekli olarak sağlanır.

Doğru akım motorları, devir sayıları büyük, momentleri yüksektir. Motorun yönü değiştirildiği zaman rotora uygulanan gerilimin polaritesi de değişmiş olur. Rotorda artı ve eksi uçlar ters olarak yer değiştirir. Motorun devri, rotorun akımının yükselmesi ve düşmesi sonucu değişir.

Böyle motorlar klimaların yapımında kullanılmaz. Sebebine gelince hermetik yapıdaki kompresörlerin, soğutucu ve yağ akışkanlığının kömürlere yaptığı negatif etki ve kömürlerin aşınmasıdır. DC motor kömürleri aşındığı taktirde kömürlere ulaşılamaz. Klimalar yapılırken sabit mıknatıs dc motor tercih edilir. Bu tip motorlarda rotoru sabit mıknatıslı, statörü sargılı olan motor kullanılır. Ya da bunun tersi statörü sabit mıknatıs (magnet) motoru, rotoru sargılı olan motorlar kullanılır.

Doğal mıknatıslar arasına iletken bir tel konulduğunda, bu iletken telden sağdan sola, sonra soldan sağa akım geçer. Ayrı yönlerde geçirilen akım, iletkenin ayrı yönde hareketine sebep olmuştur. İletkenin hareketi bir kurala göre gerçekleşir. Bu kural, sol el kuralı olarak adlandırılır.

Sol El Kuralı

Sol el kuralına göre manyetik alanın yönü daima N kutbundan S kutbuna doğru olur. İşaret parmağımız manyetik alan (magnetic field) yönünde olmalıdır. Dört parmak iyice birleştirilir ve yana açılır. Kuvvet çizgileri avuç içinden geçecek şekilde, akım yönü ise dört parmaktan geçip, baş parmak ise iletkenin hareket yönünü gösterir. İletkenden geçen bu akım, etrafında bir alan meydana getirir.  Oluşturulan alan iletkeni, alanın dışına doğru ittirir.

İletkenin hareket yönünü değiştirmek istersek, manyetik alanı sabit tutup, geçen akımı değiştirirsek iletkenin hareket yönü değişir. Geçen akımı sabit tutup, manyetik alanın yönünü değiştirirsek iletkenin hareket yönü yine değişir. Kutuplar arasına tek sarımlık bir bobin konularak akım geçirildiğinde, bobin kenarları üzerinde itici bir kuvvet oluşur.

Bu itilme sonucunda, bobin kenarları N – S kutuplarının etkileşimine girer ve ters kuvvetten dolayı bobin durur. Devamlı dönüşü sağlayabilmek için akım yönünün değişmesi gereklidir. Bunu yapabilmek için bobin uçlarını kollektöre (collector) bağlayıp fırçadan akım vermelidir. Kollektörün düzgün bir şekilde dönmesi için, kutuplara birkaç bobin yerleştirdiğimizde motor daha düzgün bir şekilde döner. DC motorunun yapısı ile, dinamonun yapısı arasında hemen hemen  hiç fark yoktur.

Elektromanyetizma denilen fiziksel olayı anladığımız zaman motorların nasıl çalıştığını daha iyi anlarız. Manyetik alanlar sadece kalıcı mıknatıslara özgü değildir. Akım taşıyan telin etrafında manyetik bir alan meydana gelir. Kalıcı mıknatıslarda ki gibi elektrik akımlarının alanları da kuzeyden güneye doğrudur.

Sağ El Kuralı

İletken tel üstünden geçen akımın oluşturduğu manyetik alanın değeri düşüktür. Bobinlerle iletken tel sarımları ile güçlü alanlar oluşturulabilir. Manyetik alanlı bir bobin aynen kalıcı mıknatısların yaptığı biçimde diğer mıknatısları iter ya da çeker. Manyetik alanın yönü sağ el kuralı ile bulunabilir. Sağ elin işaret parmağı akım yönünde tutulduğu zaman diğer dört parmak manyetik alanın yönünü gösterir.

DC motorların bazılarında doğal mıknatısın yerine elektromıknatıs (electromagnet) kullanılır. Elektromıknatısların doğal mıknatıslardan üstün yanı manyetik alanı oluşturan akımın istenildiği zaman kesilebilmesidir. Bu durumda manyetik alanda yok edilebilmektedir. Özelliklerinden dolayı elektromıknatıs kullanılan motor hareketleri  esnek olarak kontrol edilebilir.