DC Motor Nedir?

DC Motor Nedir: Elektrik enerjisini, mekanik enerjiye çeviren elektrik makinasına doğru akım motoru denir. Doğru akım motorlarına DA motor veya DC motor da denir. Buna bağlı olarak doğru akım makinası, doğru akım genaratörü yada doğru akım motoru olarak da çalıştırılabilir.

Herhangi bir iletkene doğru akım uygulandığında iletken, sabit bir manyetik alan (magnetic field) meydana getirir. N ve S kutuplarından meydana gelen bu sabit manyetik alan etki alanının içindeki iletken cisimlere yada farklı manyetik alanlara sabit mıknatısın gösterdiği etkiyi gösterir. İletken cisimleri çeker, aynı kutuplu manyetik alanları iter; farklı kutuplu manyetik alanları çeker. N kutbundan S kutbuna doğru meydana gelen bu kuvvete manyetik akı adı verilir.

DC motor nasıl çalışır? DC motor rotor ve statörde meydana gelen manyetik akının birbirlerini itmesi ve çekmesi ilkesine göre çalışır.

DC motor statorun yapısına göre sabit mıknatıslı ve elektromıknatıslı olarak DC motor üreticileri tarafından, DC motor imalatı yapılır. Elektromıknatıslı ve sabit mıknatıslı arasında stator dışında yapıları açısından farklılık yoktur. Doğru akım motorları, duran ve dönen kısımlardan meydana gelir.

DC Motor Parçaları

Duran kısım statör, dönen kısım ise rotordur.

Statör (Endüktör)

Statör makinanın dış tarafında kalan, duran kısmıdır. Karkas üstüne yerleştirilen ana ve yardımcı kutuplar ve bunlar üstündeki sargılardan meydana gelir. Mıknatıs alanını sağlar. Makinadaki sargılar doğru akımla beslenir. Doğru akım motorlarında manyetik alan statörde oluşur. Aynı zamanda satatöre kutup da denir. Statör karkasına yerleştirilen kutuplar, demir sac levhaların paketlenmesiyle yapılmıştır. Orta ve büyük güçteki makinalarda ana kutuplar ve bunların arasına yerleştirilmiş yardımcı kutuplar vardır.

DC motorlarında kutuplar, manyetik alanın oluştuğu kısımdır. Makinanın çapına, büyüklüğüne ve devir sayısına göre doğru akım makinaları; 2, 4, 6, 8 veya çok kutuplu olabilir. Statör kutupları mıknatıs veya elektromıknatıstır. Küçük doğru akım makinalarının kutupları sabit mıknatıslı (permanent magnet) da olabilir. Ancak genel olarak elektromıknatıslı (electromagnet) kutuplar kullanılır. Ana kutupların üzerindeki sargılara uyarma sargıları denir. Sargılar sarılmadan önce, kutup üzerine prespan kağıttan bir izolasyon geçirilir ve daha sonra sarılır. Doğru akım motorlarında, kutup sayısı  alternatif akım makinelerindeki gibi gerilim hız ve indüklenen akımın frekansına bağlı değildir. Kutup sayısı makinenin devir sayısına ve gücüne göre değişim gösterir.

Rotor (Endüvi)

Rotor, iletkenleri taşıyan ve gerilim indüklenen bölümdür. Doğru akım motorlarının dönen kısmına rotor denir.

Rotor milinden mekanik enerji alınır. Rotor mıknatıs (magnet) alanında döner. Stator ile rotorun bir ortak yönü vardır. Her ikisinde de saç paket ve bobinler bulunur. Rotor, çelik bir mil üzerine preslenmiş rotor sac paketlerinden, bu sac paketi oluklarına döşenmiş rotor sargılarından ve sargı uçlarının bağlandığı bir kollektörden oluşur. Rotor akımı, fırça adını verdiğimiz (yayların bastırdığı) kömür çubuklarla kollektör denilen bakır lamalardan meydana gelen kısımdan verilir.

Dinamo saçlarından yapılan rotorun kalınlığı 0,30-0,70 mm dir. İstenildiği biçimde ve ölçülerde presle kesilen dinamo saçları, tavlanır ve birer yüzeyleri yalıtılır. Yalıtma sırasında kağıt, lak kullanılarak bir oksit katman meydana getirilir. Rotorun üstüne iletkenlerin yerleşmesi için oluklar açılır. Rotor üzerindeki oluklara yerleştirilecek rotor sargıları bandajları yapıldıktan sonra oluklara yerleştirilir.

Açılan olukların sayıları ve biçimleri makinaya bağlı olarak büyüklüğü, devir sayısı, sarım sayısı ve sarım biçimine göre farklılık gösterir. Oluklar açılırken küçük makinalarda oval ya da yuvarlak, büyük makinalarda ise tam açık olarak yapılmalıdır.

Kollektör

Kollektör sayesinde doğru akım motorlarında rotora gerilimin iletilmesi sağlanır. Statörde üretilen alternatif gerilim kolektör tarafından doğrultulur ve kolektör üzerine temas eden fırçalar yardımı ile dış devreye iletilir. Kollektör birbirinden tek tek yalıtılmış sert bakır levhalardan oluşur. Bu levhalar bakalit dökümü veya mekanik bir sıkıştırma yöntemi ile birleştirilmiştir. Rotorda üretilen alternatif gerilim, kollektör tarafından doğrultulur ve kollektör üzerine temas eden fırçalar yardımıyla dış devreye iletilir. Kollektör dilimleri yüksek ısıya dayanıklı sert bakırdan yapılır.

Yalıtkanlığı sağlamak için bakır dilimlerin arasına 0,5 –1,5 mm yalıtkan maddeler kullanılır. Yalıtkan maddeler, dilimler arasındaki gerilim farkına göre değişim gösterir. Kollektör dilimlerine değen fırçalar, bağlama elemanlarını oluşturur. DC motorlarında önemli yeri olan kollektörler, çok sayıda arıza veren elemandır. Kollektör dilimlerinin yapımı itina istemektedir. Kolektör dilimlerinin arası gerilim farkı 15 voltu aşmayacak biçimde ayar verilir.

Fırça

Dış devrede ki akımı, fırçalar yardımı ile rotora ileten sistemde doğru akım motorları kullanılır. İletimi iyi sağlayan ve aşınmayı asgariye indiren fırça kullanılır. Yani aşınmayı fazlalaştıran saf bakır kullanılmaz. Kolektör ile elektriksel bağlantıyı sağlayan kömürden yapılmış fırçalar, fırça tutucuları ve fırça taşıyıcıları monte edilmiştir. Fırçalar, makinanın akım ve gerilimine göre sert, orta, yumuşak karbonlardan imal edilirler. Bazen iletkenliği arttırmak için karbon bakır alaşımlı yapılırlar.

10 kW a kadar olan doğru akım motorlarında, fırçaların tüm çeşitleri ile çalışmak mümkündür. Fırça boyları eşit olmalı, aynı tür fırçalar bir motorda kullanılmalıdır. Fırçalar yatay ve dikey biçimde imal edilirler. Küçük ve güçlü motorlarda fırçalar, yalıtılmış, kapak üzerine açılmış yuvalara konulur. Güçlü ve büyük olan motorlarda fırça yuvası dökümden ve sacdan yapılmış fırça tutucularına montajı yapılır. Fırça tutucuları, fırçaların kolektör üzerinde durmalarını ve bu durumun işletme sırasında devamlılığını sağlar. Kollektör üzerine oturan fırça, kollektör yüzeyine fırça tutucuları ve yay düzeneği sayesinde itilir. Eğik ve dik olmak üzere çeşit fırça tutucuları vardır. Fırça taşıcıyılarının, fırça tutucuları ile birlikte montajı yapılır.

Yataklar ve Kapaklar

Doğru akım motorlarında kendi kendine yağlanan metal yataklar veya bilyeli yataklar kullanılır. Bu yataklar, gürültüsüz az bir kayıpla motorun hareket kısmının bir eksen etrafında rahat dönmesini sağlar. Bilezikli ve rulmanlı yataklar doğru akım motorlarında kullanılır. Küçük ve orta güçlü motorlarda sürtünmenin ve kayıpların az olması değişiminin kolay olması açısından rulmanlı (roller) yatak kullanılır. Bu yatağın dezavantajı çok gürültülü olmasıdır. Yataklar elektrik üreten motorların en önemli parçasıdır. Arızaları fazladır. Bakım gerektirirler. Yataklarda meydana gelen aşınmalar ve sürtünmeler, komütasyonun bozulmasına ve arızalara yol açar. Kapaklar ise, makinanın dış yüzeyindeki parçadır. DC motor parçaları kapaklar, vantilatör, ayaklar, taşıma kancası ve kablo klemensleri gibi parçalar vardır.

DC Motor Çeşitleri

Yapılarına, özelliklerine göre mini DC motor ve  birçok farklı DC motor çeşidi vardır.  Farklı ihtiyaçlara göre uygun DC motoru kullanılmalıdır.

Fırçasız DC Motorlar (Brushless DC Motor)

• Şönt Motor
• Seri Motor
• Kompunt Motor (Ters Kompunt, Eklemeli Kompunt)
  

Fırçalı DC motor

• Sabit magnet motor
• Elektromıknatıslı motor

Doğru akım motorlarını çalıştırmak için, DC motor sürücüleri (motor drivers) ile motor sürücü kartı gerekmektedir. DC elektrik motorları özelliklerine göre DC sürücüleri yapılır. Örneğin; Şönt motor, seri motor, kompunt motor DC servo motor v.s.

Doğru akım motoru

• 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.

DC Motor Kullanım Alanları

Büro aletleri, fotokopi makineleri, tarayıcılar, yazıcılar ve teyp  sürücüleri, iş makineleri, optik tarayıcı, tren, tramvay, troleybüs, vinç, asansör, vantilatör, aspiratör ve tulumbalar, kâğıt fabrikaları, dokuma tezgâhları, matbaa makineleri gibi yerlerde  kullanılır. Fırçalı ve fırçasız DC motor fiyatı ve kullanım alanları, kapasite ve  markalarına göre DC motor satış yapan üreticiler vardır.