Rotor Nedir? Ne İşe Yarar?

Rotor nedir: Makinelerin dönen bölümlerine rotor denir. Rotor endüvi olarak ta bilinir. Genellikle bir aks veya mil etrafında yapılanmış başka mekanik düzenekleri anlatır. Asenkron motorlarda da yer alan ve dönen düzeneği oluşturan bir parçadır. Asenkron motorun dönen bölümü rotordur. Rotor elektrik motoru, jeneratör ve alternatör de elektromanyetik bir sistemin hareketli bileşenidir. Rotorun dönmesi, sargıların ve rotorun ekseni etrafında bir tork üreten manyetik alanlar arasındaki etkileşime bağlıdır.

Asenkron Motorun Rotoru

Asenkron motorlarda, rotorun yapısına göre iki çeşit olarak karşımıza çıkmaktadır.

Sargılı rotor (bilezikli rotor)
Kısa devreli rotor (sincap kafesli rotor)

Jeneratörler ve alternatörler de, rotor tasarımları belirgin kutup veya silindiriktir.

Sincap kafesli ve sargılı olarak görev yapar. Bu iki rotor türü, bir mil üzerine yerleştirilen silisli saçların oyulmasıyla oluşturulmuştur. Rotorlar manyetik ve bir senkron sonucu dönme işlemini gerçekleştirir. Bu nedenle rotorların dönme hızı arttıkça, kayma döngüsü ters orantıyla azalış gösterir.

Sincap Kafesli Rotor

Sincap kafesli asenkron motorun rotoru ve bilezikli asenkron motorun statörü aynı yapılmıştır. Yapısal olarak bir fark yoktur. Ancak bu iki tip motoru birbirinden ayıran özellik rotorlarının yapısal olarak farklı olmasıdır.

Sincap kafesli asenkron motorda, rotor sac paketinin dış yüzeyine oyuklar açılır. Bu oyukların içine pres döküm ile eritilmiş alüminyum veya bakır entegre edilir. Rotor çubukları kısa devre edilir. Montaj kısmında ise bükülme olur. çubuklar manyetik hum ve slot harmoniklerini ve kilitleme eğilimini azaltmak için eğiktir.

Hum (uğultu, vızıltı) Slot (yiv, yuva)

Sanayi ve diğer pek çok farklı alanda yer alan sincap kafesli rotorun imalatı ve yapımı kolaydır. Dayanıklı, işletme güvenliği yüksek, bakımı az ve yaygın kullanılan elektrik motorlarıdır.

Sincap kafesli (kısa devre rotorlu) asenkron motorun dezavantajı kalkış momentinin nispeten küçük, kalkış akımının büyük olmasıdır. Kalkış akımları anma akımının 8-10 katı olabilmektedir. Bu dezavantajı gidermek için asenkron motorlarda kafes yüksek çubuklu, çift çubuklu gibi özel biçimlerde yapılır.

Geçit momenti; motorun yol almasından sonra ortaya çıkan en küçük moment. Bu momenti küçük tutmak amacıyla rotor çubukları yatık veya V basamakları halinde düzenlenir. Kendinden yol verme dirençli olan bu rotorlarda ilk devreye alma anında akım küçük ve döndürme momenti büyük olmaktadır. Bunun sonucu motor daha yumuşak yol alır. Motor yüksek devire ulaştığında rotor direnci kendiliğinden küçülür. Yüklenmeler karşısında devir sayısı değişikliklerini büyük ölçüde önler.

Sincap Kafesli Rotor Özellikleri

Bu rotor, stator dönen manyetik alan veya senkron hızdan daha düşük bir hızda döner.
Rotor kayma, motor torku için kaymaya orantılı olan rotor akımlarının gerekli indüksiyonunu sağlar.
Rotor hızı arttıkça, kayma azalır.
Kaymayı arttırmak motor akımını indükler ve rotor akımı artar ve yük taleplerini arttırmak için daha yüksek tork elde edilir.

Sargılı Rotor ( Bilezikli Rotor )

Sargılı asenkron motorlarda statör sargılarında olduğu gibi rotor oyuklarına sargılar yerleştirilir. Sargıların uçları üç bakır bileziğe bağlanır. Bileziklerle akım devresi arasındaki bağlantı kömür fırçalar ile sağlanır. Böylece sargı uçları dışarı taşınır. Rotor sac paketi üzerine açılmış oluklarda ki rotor sargılarında genellikle üç faz sargısı bulunmaktadır. Genel olarak bu sargılar yıldız bağlanırlar. Bazı durumlarda rotorda çift faz sargısına da rastlanmaktadır.

Rotorun Yapısal Özelliği

Bu tür sargılar motor içinde “V” şeklinde bağlanırlar. İster 3 faz sargılı, ister çift faz sargılı olsun sargı uçları rotor üzerinde bulunan döner bileziklere bağlanır. Bilezikli asenkron motorda devir sayısı ile döndürme momenti rotor devresine bağlanan dış dirençle ayarlanır. Bu dirençlere yol verme dirençleri denir. Yol verme dirençleri ile kalkış akımının istendiği kadar azaltılabilmesi, kalkış ve frenleme momentinin arttırılması ile olur. Bilezikli asenkron motorun döndürme momenti, statör ve rotorda oluşan döner alanların manyetik akılarına bağlıdır.

Manyetik akılar sargılardan geçen akımlarla doğru orantılı olduklarından, döndürme momenti motorun akımına bağlıdır. Asenkron motorlarda, motoru sukünet durumundan çıkarmak için gerekli olabilir. Asenkron motorlarda, ilk döndürme momenti ile en büyük döndürme momentine devrilme momenti denir. Motorun milinden uygulanacağı döndürme momentine ise motorun nominal momenti denilir. Devrilme momenti nominal momentin en az 1,6 katı büyüklüğünde olmalıdır.

Rotor, döner alan yönünde döndürüldüğüne rotor akımının frekansı küçülmeye başlar. Bununla birlikte rotor sargısının ensdüktansı azalır. Ancak direncinde bir değişiklik olmaz. Bunun sonucu faz farkı küçülerek döndürme momenti büyür. Rotor sargılarındaki akım ile gerilim arasındaki faz farkı ne kadar küçük olursa döndürme momenti o kadar büyük olur.

Sargılı Rotor Özellikleri (Bilezikli Rotor)

Bu rotor daha düşük başlatma akımı ve sabit hızda çalışır.
Rotor devresine eklenen dış direnç, başlatma torkunu arttırır.
Motor hızı arttığında harici direnç azaldığı için motorun çalışma verimi artar.
Daha yüksek tork ve hız kontrolü vardır.

DC Motorda Rotor

Rotor (Endüvi)

Rotor, iletkenleri taşıyan ve gerilim indüklenen bölümdür. Doğru akım motorlarının dönen kısmına endüvi (rotor) denir. Rotor milinden mekanik enerji alınır. Rotor mıknatıs alanında döner. Statör ile rotorun bir ortak yönü vardır. Her ikisinde de saç paket ve bobinler bulunur. Rotor, çelik bir mil üzerine preslenmiş rotor sac paketlerinden oluşur. Bu sac paketi oluklarına döşenmiş rotor sargılarından ve sargı uçlarının bağlandığı bir kolektörden oluşur. Rotor akımı, fırça denilen (yayların bastırdığı) kömür çubuklarla kolektör 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 üzerine iletkenlerin yerleşmesi için oluklar açılır. Rotor sargıları bandajları yapıldıktan sonra oluklara yerleştirilir. Açılan olukların sayıları ve biçimleri makineye bağlı olarak büyüklüğü, devir sayısı, sarım sayısı ve sarım biçimine göre farklılık gösterir. Oluklar açılırken küçük makinelerde oval ya da yuvarlak, büyük makinelerde ise tam açık olarak yapılmalıdır.

Yara Rotoru

Rotor üzerinde bobinler aracılığıyla bir akım geçirerek rotor manyetik alanda kurulan eş zamanlı elektrik makine türü. Kalıcı mıknatıslar kullanılarak manyetik alan oluşturmaktır. Rotor, 120° elektrik aralığında eşit aralıklarla yerleştirilir. Bir ‘Y’ konfigürasyonunda bağlanır. 3 fazlı sargıları telleri tutacak yuvalı çelik laminasyondan yapılmış silindirik bir göbektir.

Rotor sargı terminalleri dışarı çıkarılır ve rotor milinde fırçalı üç makaralı halkaya tutturulur. Kayma halkalarındaki fırçalar, hız kontrolünü sağlamak için rotor sargılarına seri bağlanmış harici üç fazlı dirençleri sağlar. Harici dirençler motor çalıştırıldığında büyük bir tork üretmek için rotor devresinin bir parçası haline gelir. Motor hızlandığında, dirençler sıfıra indirilebilir.

Kutuplu Rotor

Rotor, rotor göbeğinden çıkıntı yapan çelik laminattan yapılmış kutuplu büyük bir mıknatıs. Kutuplar doğrudan akımla veya sabit mıknatıslarla manyetize edilir. Üç fazlı sargıya sahip armatür, üzerine fırçalar sürülmüş ve şaft üzerine monte edilmiş üç kayma halkasına monte edilmiştir. Alan sargısı, manyetik alanı üreten rotor üzerine sarılır ve armatür sargısı, voltajın başlatıldığı statorda bulunur.

Harici bir uyarıcıdan veya rotor şaftına monte edilmiş bir diyot köprüsünden gelen doğru akım (DC), bir manyetik alan oluşturur. Böylece dönen alan sargılarına enerji verir. Alternatif akım da, armatür sargılarına aynı anda enerji verir.

Kutup Rotor Özellikleri

Bu rotor 1500 dev / dak altındaki bir devirde (dakikada devir) ve tahrik momenti torkunun% 40’ında uyarı olmadan çalışır.
Geniş bir çapa ve kısa eksenel uzunluğa sahiptir.
Hava boşluğu düzensizdir.
Rotorun düşük mekanik mukavemeti vardır.

Silindirik Rotorlar

Silindirik biçimli rotor, yuvalara takılan lamine edilmiş bakır çubuklardan oluşur. Bu kamalarla sabitlenen rotorun alan sargılarını tutmak için, silindirin dış uzunluğu boyunca uzanır. Böylece yarıkları olan sağlam bir çelik milden imal edilmiştir. Yuvalar sargılardan izole edilmiştir ve kayma halkaları rotorun ucuna tutturulmuştur. Harici (DC) akım kaynağı, fırçalarla birlikte monte edilen kayma halkalarına bağlanır. Fırçalar, dönen kayma halkaları ile elektrik teması sağlar. Alternatif akımı, doğru akıma dönüştüren makine şaftına monte edilmiş bir redresörün fırçasız uyarımı ile DC akım sağlanır.

Silindirik Rotor Özellikleri

Rotor, 1500-3000 rpm arasında bir hızda çalışır.
Güçlü mekanik mukavemete sahiptir.
Hava boşluğu üniform (üniform; düzgün, muntazam)
Çapı küçüktür ve büyük bir eksenel uzunluğa sahiptir ve belirgin kutup rotorundan daha yüksek bir tork gerektirir.

Çalışma Prensibi

3 fazlı bir indüksiyon makinesinde, sabit sargılara alternatif akım verilerek, dönen bir manyetik akı oluşur. Bu da enerjiye dönüştürür. Akı, statör ile rotor arasındaki hava boşluğunda bir manyetik alan oluşturur. Böylece rotor çubukları boyunca akım üreten bir voltaj oluşturur. Rotor devresi kısa devre yapar ve rotor iletkenlerine akım akar. Dönen akı ve akım motoru çalıştırmak harekete geçirmek için tork üreten bir kuvvet oluşturur.

Bir alternatör rotoru, bir demir çekirdeğinin etrafına sarılan bir tel sargıdan meydana gelir. Rotorun manyetik bileşeni, belirli şekil ve ebatlar çelik laminasyondan yapılır. Bobin teli boyunca akımlar çekirdeğin çevresinde, alan akımı olarak adlandırılan bir manyetik alan oluşturulur. Alan akım gücü manyetik alanın güç seviyesini kontrol eder. Doğru akım (DC), alan akımını bir yönde yönlendirir ve bir dizi fırça ve kayma halkaları tarafından tel bobine iletilir. Herhangi bir mıknatıs gibi, üretilen manyetik alanın kuzey ve güney kutbu vardır. Motorun saat yönünde dönmesi için mıknatıslar takılır. Bu mıknatıslar manyetik alan meydana getirir. Böylece motorun tersine veya saatin ters yönünde hareket etmesini sağlar.