Relüktans Motor Nedir?

Relüktans motorlar: Elektrik motoruna benzer statoru ve rotoru gelişmiş bir motordur. Bu motor, statorun RMF’ sini (stator sargısı) kullanarak rotorun hızını senkronize eder. Böylece hassas dönen manyetik alan (RPM) ile çalışır. Bu motorlar uygulamalarda güç yoğunluğu sağlar. Relüktans motorları ferromagnetik rotorunda sabit olmayan manyetik kutuplar içeren senkron motorlardır.

Relüktans Motorların Yapısı

Bu motorların yapısı gölge kutuplu motorlara benzer. Statörleri saç parçalarından paketlenerek yapılmıştır. Gölge kutuplu motorda çıkıntılı kutuplarda bakır halkalar vardır. Relüktans motorlar da ise bunun yerine, kutup yüzeylerinin bir kısmı hava aralığı fazla olacak şekilde oyulmuştur.

Hava aralığı ortadaki rotor ile kutuplar arasında kutbun bir kısmında çok küçük diğer kısmında ise büyüktür. Manyetik direnç değeri hava aralığı büyük olan kısımda büyük küçük olan kısımda da küçüktür.

Hava aralığı büyük olan manyetik akının geçişine büyük direnç gösterir. Çok küçük olan hava aralığı ise manyetik akının geçişine daha küçük manyetik direnç (relüktans) gösterir. Bu sebeple bu tip motorlara, manyetik direnç anlamına gelen relüktans motor denir.

Relüktans Motorun Çalışması

Bu motor yardımcı kutuplu motorun çalışması gibidir. Alternatif akım statör sargısına bir alternatif EMK uygulayınca bobinden sinisoidal bir akım geçer. Değişen bir manyetik akı oluşur. Statörün N kutbundan S kutbuna doğru giden kuvvet çizgileri vardır.

Bu çizgiler, büyük hava aralığından geçerken büyük, küçük hava aralığından geçerken küçük bir manyetik dirençle karşılaşırlar. Dolayısıyla kutupların manyetik akıları, kutup yüzeylerinde daha küçük manyetik direnç (relüktans) gösteren kısma doğru kayarlar.

Böylece manyetik akılar her yarım peryotta yön değiştirirler. Rotor manyetik akının hareketi ile döner. Manyetik akının kayması büyük hava aralığından, küçük hava aralığına doğru olduğundan rotorda bu yönde döner.

Relüktans motorlarda devir yönü değiştirilemez. Ancak rotor, statora ters takılarak değiştirilebilir. Bu motorlarda devir sayısı, uygulanan gerilim değeri değiştirilerek ayarlanır. Ebatları küçük yapılan bu motorların kalkınma momentleri küçük olduğu için kullanım alanları kısıtlıdır.

Relüktans Motor Çeşitleri

Bu motorlar farklı tiplere ayrılır.

Senkron relüktans motor
Değişken relüktanslı motor
Anahtarlamalı relüktans motor

Senkron Relüktans Motor

Senkron relüktans motorları eşit sayıda stator ve rotor kutupları içerir. Genelde 4 yada 6 kutuplu yapılırlar. Bu motorlar tam olarak senkron hızda çalışır. Rotor senkron hızda dönerken rotordaki iletken kısımda akım oluşmaz, rotor kayıpları standart AC motorlara göre son derece düşüktür.

Senkron relüktans motorları standart şebeke sinüsodial gerilimi ile kontrol edilirler. Ancak hız ayarı için elektronik hız kontrol cihazı (VFD) gereklidir. Motor harekete geçtiğinde, endüksiyon yoluyla senkron hızlara yaklaşır. Sonra rotor akısının yüzeyinde üretilen relüktans torku ile senkronizasyona kilitlenir.

Anahtarlamalı Relüktans Motor

Bu motorlar adım motorların özel bir halidir. Üç fazlı olarak yapılırlar. Stator ve rotoru çıkık kutuptan oluşmuştur. Rotorunda sargı olmayan basit yapılı bir elektrik makinasıdır. Her fazda karşılıklı stator kutuplarına sarılmış, akıları birbirini destekleyecek yönde bağlanmış iki bobin bulunur. Bu bağlantı seri veya paralel olarak yapılabilir. Bu motorlar, mekanik bir komütatör olmadan çalışır. Anahtarlamalı relüktans motoru (ARM)’ da rotor konumlarına bağlı olarak motor moment/akım değerleri değişim gösterir.

ARM‘ ler çamaşır makinalarında, nükleer reaktörlerin kontrol devrelerinde kullanılır. Yine madencilik gibi patlayıcı ortamlarda rotorun uzun süre hareketsiz kaldığı yerlerde kullanılır. Üretim maliyeti düşük ve bakım-onarım masrafı azdır.

Degişken Relüktanslı Motor

Darbe motoru olarak da bilinir. Görevi darbe elektrik sinyalini, açısal veya doğrusal yer değiştirmeye karşılık gelen reaktif step motoruna dönüştürmektir. Farklı açılış modlarında farklı şekilde çalışır.

Rotor, silikon çelik sacdan veya bir elektrikli demirden oluşur. Rotorun dış yüzeyi çok dişli bir yapıdadır. Rotor, döndüğünde manevra direnci değişir. Değişken relüktans motor, VR, reaktif stepleme olarak da adlandırılır.

Stator bobini enerjilendiğinde, statör kutupları mıknatıslanır. Rotor dişlerini çeker ve tork üreterek onu bir adım hareket ettirir. Manyetik çekim torku ve daimi mıknatıslı motor tarafından oluşturulan itici tork ile karşılaştırıldığında, VR tipi sadece emme torku üretir.

Relüktans Tork

Aynı zamanda hizalama torku da denir. Relüktans torku, bir ferromanyetik nesne bir dış manyetik alan içine yerleştirildiğinde oluşabilir. Daha sonra nesnenin dış manyetik alanla aynı hizada olmasını sağlar. Üretilen tork dolayı nesne içinde bir iç manyetik alan oluşturacaktır.

relüktans motoru

Bu tork, nesneyi manyetik alan boyunca çizgi bölgesinde döndüren iki alan arasında üretilebilir. Bu nedenle, manyetik akı için daha az isteksizlik sağlamak için nesne üzerinde tork kullanılır.

Relüktans torku, makinenin belirginliğinden dolayı “belirginlik torku” olarak da adlandırılır. Bu motor esas olarak çalışmak için isteksizlik torkuna bağlıdır. Dolayısıyla bu tork aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir.

V= uygulanan voltaj,
f= çizgi frekansı,
𝛿rel= tork açısı (elektrik derecesi)
K= motor sabitidir.

Değişen isteksizlik nedeniyle motor içinde tork gelişimi yapılabilir.

Relüktans tork esas olarak relüktans motoru. Değişken isteksizlik nedeniyle motorda üretilir. Stabilite limitleri + δ / 4 ile -δ / 4 arasında olabilir. Relüktans motorunun statörü, tek fazlı endüksiyon motoruna benzer. Rotorları genellikle bir sincap kafeslidir.

Relüktans Motorun Avantajları

DC besleme gerektirmez.
Daha az ısınır.
Kararlı özelliktedir.
Bakım daha azdır
Hız kontrolü vardır.
Mıknatıs yoktur.
Relüktans motorlarının imalatı basit ve ucuzdur.
Küçük hacimde çok yüksek moment üretebilirler.
Kollektörsüz motorlara kıyasla daha az anahtarlama elemanına ihtiyaç duyulur. Bu avantajlarından dolayı sanayide sıkça kullanılmaktadırlar.

Relüktans Motorun Dezavantajları

Verimlilik daha azdır.
Güç faktörü zayıftır.
Daha az atalet rotoru gereklidir.
Düşük hızlarda oluşan moment stabilizasyondur (moment darbeleri). Bu bozukluk nedeni ile akustik gürültü oluşur. Bu dezavantajı en aza indirgemek için bilgisayar destekli motor tasarımları yapılmaktadır.