DORU AKIM MAKNELERNN YAPISI Doru Akm Makinelerinin Yaps

DOĞRU AKIM MAKİNELERİNİN YAPISI

Doğru Akım Makinelerinin Yapısı Doğru akım makineleri temel olarak dört ana parçadan meydana gelmiştir. Bunlar: 1) Endüktör (kutup) 2) Endüvi 3) Kollektör ve fırçalar 4) Yataklar ve kapaklar şeklinde sıralanabilir.

Endüktörün Yapısı Motor koruma kafesi Kutup(Alan) Sargısı kutup Endüktör demir çekirdek Doğru akım motorlarında manyetik alanın meydana geldiği kısımdır. Endüktöre kutup da denilmektedir. Kutup uzunluğu yaklaşık olarak endüvi uzunluğuna eşittir. Endüktörler tabii mıknatıslarla yapıldığı gibi, kutuplara sargılar sarılarak, bu sargıların enerji verilmesiyle mıknatıslık özelliği kazandırılmış elektro-mıknatıslardan da yapılabilir.

Endüvinin Yapısı Gerilim indüklenen ve iletkenleri taşıyan kısma endüvi denir. Endüvi, kalınlığı 0, 30 -0, 70 mm arasında değişen dinamo saclarından yapılır. Dinamo sacları istenen şekil ve ölçüde preslerle kesildikten sonra tavlanır ve birer yüzeyleri yalıtılır. Yalıtma işleminde kağıt, lak kullanılır ve oksit tabakası oluşturulur. Endüvi sacları üzerine, iletkenleri yerleştirmek için oluklar açılır. Bu olukların şekil ve sayıları makinenin büyüklüğüne, sarım tipine, sarım şekline ve devir sayısına göre değişir. Oluklar, küçük güçlü makinelerde yuvarlak veya oval büyük güçlü makinelerde ise tam açık olarak yapılırlar.

Kollektör Doğru akım makinelerinde kollektör, endüvide indüklenen E. M. K’i doğrultmaya yarar. Kollektör dilimleri, haddeden geçirilmiş sert bakırdan pres edilerek yapılır. Bakır dilimleri arasına 0, 5 -1, 5 mm kalınlığında mika veya mikanit yalıtkan konur. Bu kalınlık kolektörün çapına ve komşu dilimler arasındaki gerilim farkına göre değişir.

Fırça Tutucular Fırçaların kollektör yüzeyine oturup, işletme boyunca durumunu muhafaza edebilmelerini fırça tutucuları sağlar. Fırça bir taraftan kollektör yüzeyine oturur ve diğer taraftan ise fırça tutucusunun yay tertibatı kollektör yüzeyine itilir. Fırça tutucuları eğik ve dik olmak üzere iki tiptir. Fırça tutucuları, fırça taşıyıcılarıyla monte edilirler.

Fırçalar Doğru akım makinelerinde endüvide indüklenen akımı dış devreye alabilmek için fırçalar kullanılır. Fırçalar makinenin akım şiddeti ve gerilimine göre sert, orta sert, ve yumuşak karbon veya karbon alaşımından yapılır.

Fırçalar DIN IEC 60276 standardına göre, karbon fırça kaliteleri 5 ana grup altında toplanır. ØMetal Grafit Fırçalar ØElektrografit Fırçalar ØReçineli Grafit Fırçalar ØKarbon Grafit Fırçalar ØTabii Grafit Fırçalar ile ilgili daha fazla bilgi için

Diğer Parçalar Elektrik makinelerinin en önemli parçalarından biride yataklardır. Yatakların görevi motorun hareket eden kısımlarının mümkün olduğu kadar az kayıpla gürültüsüz ve bir eksen etrafında rahatça dönmesini sağlamaktır. Doğru akım motorlarında bilezikli yataklar ve rulmanlı (bilyalı ve makaralı) yataklar kullanılır. Kolay değiştirilebilir olması ve sürtünme kayıplarının ihmal edilecek derecede olması nedeniyle küçük ve orta güçlü motorlarda hemen yalnız rulmanlı yataklar kullanılmaktadır. Bu yatakların en büyük sakıncası fazla gürültü yapmasıdır. Yataklar, çok arıza yapan ve bakım isteyen kısımdır. Yataklarda meydana gelen aşınmalar, sürtünmeler komutasyonun bozulmasına ve en büyük arızaların doğmasına neden olur. Bu parçalardan başka; kapaklar, ayaklar, bağlantı klemensi, taşıma kancası, Vantilatör, gibi yardımcı parçalar bulunur.

Farklı bir görünüşte DA Makine Kollektör

DOĞRU AKIM MAKİNELERİ ØDA MOTOR ØDA JENERATÖR

Ø DA MOTOR 1. DA Şönt Uyartımlı Motor 2. DA Seri Uyartımlı Motor 3. DA Serbest Uyartımlı Motor 4. DA Kompound Motor Ø DA JENERATÖR 1. DA Şönt Uyartımlı Jeneratör 2. DA Seri Uyartımlı Jeneratör 3. DA Serbest Uyartımlı Jeneratör 4. DA Kompound Jeneratör

DA Makine Motor Çalışma Doğru Akım Motoru Tahrik edilen sitem

Doğru Akım Motoru

Doğru Akım Motoru

Doğru Akım Motoru

Doğru Akım Motoru Endüvi Komutatör Güç Kaynağı Fırçalar Mıknatıs

Doğru Akım Motoru Komutatör Güç Kaynağı Fırçalar Mıknatıs

Doğru Akım Motoru Komutatör Güç Kaynağı Fırçalar Mıknatıs

Doğru Akım Motoru Komutatör Güç Kaynağı Fırçalar Mıknatıs

Doğru Akım Motoru Komutatör Güç Kaynağı Fırçalar Mıknatıs

Doğru Akım Motoru Komutatör Güç Kaynağı Fırçalar Mıknatıs

Doğru Akım Motoru Komutatör Güç Kaynağı Fırçalar Mıknatıs

Doğru Akım Motoru Güç Kaynağı

Doğru Akım Motoru Güç Kaynağı

Doğru Akım Motoru Güç Kaynağı

Doğru Akım Motoru Güç Kaynağı

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan İletkenlere Uygulanan Kuvvet

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Motor çalışma Doğru Akım Motoru Magnetik Alan

Doğru Akım Motoru

N’den-S’e bir B mağnetik alan içine yerleştirilen bir iletken

N’den-S’e bir B mağnetik alan için yerleştirilen bir iletkene gerilim uygulanırsa akan akım

N’den-S’e bir B mağnetik alan için yerleştirilen bir iletkene gerilim uygulanırsa akan akım sonucu oluşan kuvvet

N’den-S’e bir B mağnetik alan için yerleştirilen bir iletkene gerilim uygulanırsa akan akım sonucu oluşan kuvvet, merkeze göre bir dönme momenti oluşturur.

N’den-S’e bir B mağnetik alan için yerleştirilen bir iletkene gerilim uygulanırsa akan akım sonucu oluşan kuvvet, merkeze göre bir dönme momenti oluşturur. Oluşan momentin değişimi:

Motor Endüvi Devresi Modeli

Motor Endüvi Devresi Modeli DA makineleri, DA motor, DA jeneratör olarak çalışabilirler. DA motorları, DA elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Endüvi devresinden elde edilen bağıntılar; Pagiren : Endüvi devresine giren güç Pcua : Endüvi bakır kaybı Pa: Endüvide üretilen güç Pstv : Sürtünme+vantilasyon kaybı P 0 : Çıkış gücü T : Çıkış momenti

Motor Endüvi Devresi Modeli Yukarıda verilen denklemler kullanılarak;

DA SERBEST UYARTIMLI MOTOR DA serbest uyartımlı motor eşdeğer devresi Vf: Uyartım sargısı gerilimi Lf: Uyartım sargısı endüktansı (sürekli halde değeri sıfır) If : Uyartım akımı Rf : Uyartım direnci IA: Endüvi akımı EA: Endüvi gerilimi RA : Endüvi direnci VT : Uç gerilimi (Motora uygulanan terminal gerilimi)

DA SERBEST UYARTIMLI MOTOR DENEYLERİ 0 BOŞTA ÇALIŞMA DIŞ KARAKTERİSTİK YÜKTE ÇALIŞMA ve AYAR KARAKTERİSTİĞİ

DA SERBEST UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSKLERİ Serbest uyartımlı motor boşta çalışma karakteristiği Motora uygulanan uç gerilimi VT =sabit iken endüvi akımı Ia sıfırdır. Bu durumda uyarma akımı ile devir sayası arasındaki değişim boşta çalışma karakteristiğini verir. (*) ve (**) denklemlerinden n devir sayısı ile uyarma akımı arasındaki matematiksel bağıntı aşağıdaki gibi elde edilir: Serbest uyartımlı motor boşta çalışma karakteristiği Her hangi bir nedenle uyarma akımının sıfır olması, akının sıfıra gitmesi ve devir sayısının aşırı yükselmesi neden olur ve bu teorik olarak devir sayısının sonsuza(∞) gitmesi anlamına gelir. Bu durumda VT=0 yapılmalı yani motor şebekeden ayrılmalıdır. Motor kaçması olarak tanımlanan bu durumda motor kaçırılmadan boşta çalışma deneyi yapılmalıdır.

DA SERBEST UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSKLERİ Serbest uyartımlı motor yükte çalışma karakteristiği Motora uygulanan uç gerilimi VT =sabit iken endüvi akımı Ia bir dinamo fren yardımıyla deney boyunca sabit tutulur. Bu durumda makine hem kutup alanının hem de endüvi alanının etkisi altındadır. Serbest uyartımlı motor yükte çalışma karakteristiği Motora uygulanan uç gerilimi VT =sabit iken endüvi reaksiyonun etkisi nedeniyle akı zayıflar. Dolayısıyla endüvi reaksiyonunun etkisi endüvi akımının meydana getirdiği gerilim düşümünden daha büyük bir etki yaptığı için boşta çalışmaya göre devir sayısında bir artış gözlenir. Şekilde görülen bir karakteristik yapı ortaya çıkar.

DA SERBEST UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSKLERİ Serbest uyartımlı motor boşta ve yükte çalışma karakteristiklerinin karşılaştırılması Ifk uyarma akımının sağında kalan büyük uyarma akımı değerlerinde yükte devir sayısı boşta çalışmada devir sayısına göre daha küçük olduğu görülmektedir. Bunun nedeni, endüvi akımının meydana getirdiği gerilim düşümünün endüvi reaksiyonunun etkisine göre daha büyük olmasıdır. Bu etki ise Ifk uyarma akımının solunda tersine döner. Bir başka deyişle gerilim düşümünün etkisi endüvi reaksiyonunun etkisinden daha küçük olmaktadır.

DA SERBEST UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSKLERİ Serbest uyartımlı motor dış karakteristiği Motora uygulanan uç gerilimi VT ve If deney boyunca sabit tutulur. Endüvi akımı Ia bir dinamo fren yardımıyla sıfırdan anma akımının %20 fazlasına kadar değiştirilerek her akım değeri için devir sayısı tespit edilir ve dış karakteristik elde edilir. Serbest uyartımlı motor dış karakteristiği Endüvi reaksiyonunun gerilim düşümünden büyük veya küçük olması durumları için dış karakteristikte meydana gelen değişiklikler yandaki şekilde görüldüğü gibi gerçekleşir. Burada dikkat edilmesi gereken mavi dış karakteristik eğrisidir ki bu dış karakteristikte endüvi reaksiyonunun etkisi gerilim düşümünün etkisinden büyüktür ve yük akımıyla devir sayısı artar. Bu nedenle tehlikeli bir durum ortaya çıkar. Böyle bir durumda uyarma akımı azaltılırsa devir Serbest uyartımlı motor da endüvi reak. ve sayısı büyüyeceğinden bu tür motorlar tercih gerilim düş. dış karakteristik üzerine etkileri edilmeyen bir motor türüdür.

DA SERBEST UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSKLERİ Serbest uyartımlı motor ayar karakteristiği Besleme gerilimi ve devir sayısı sabit tutularak, endüvi akımı ve uyartım akımı arasında çizilen eğri ayar karakteristiği verir. Dinamo fren ile motor yüklenerek uyartım akımı ve endüvi akımı ölçülür. Serbest uyartımlı motor ayar karakteristiği Burada dikkat edilmesi gereken mavi ayar karakteristik eğrisidir ki bu karakteristikte endüvi reaksiyonunun etkisi gerilim düşümünün etkisinden büyüktür ve yük akımıyla devir sayısı artar. Bunu engellemek için uyartım akımı arttırılır. Ancak doyma meydana gelmeye başladıktan sonra uyartım akımı arttırılamaz ve devir sayısı kontrol altında tutulamaz. Uyartım sargısındaki kayıplar akımın karesi ile büyür ve sargının sıcaklığı artar. Bu nedenle tehlikeli bir durum ortaya çıkar.

DA SERİ UYARTIMLI MOTOR 0 Şekil-1 DA Seri Uyartımlı motor eşdeğer devre Vf: Uyarma sargısı gerilimi Lf: Uyarma sargısı endüktansı (sürekli halde değeri sıfır) IA: Endüvi akımı If : Uyarma akımı RA: Endüvi direnci RF: Uyarma sargısı direnci EA: Endüvi gerilimi (emk) VT : Uç gerilimi Uyarma sargısının endüviye seri bağlanması ile elde edilen seri motorun endüvisinden ve uyarma sargısından aynı akım akar ve bu akım şebekeden çekilen akıma eşittir. Bu nedenle seri motor boşta, yükte ve ayar karakteristikleri oluşmaz. Motor için bu karakteristikleri elde etmek için uyartım sargısı serbest hale getirilir. Bu durumda da elde edilen karakteristikler de serbest uyartımlı motor karakteristikleri ile aynı olur.

DA SERİ UYARTIMLI MOTOR DENEYİ Seri uyartımlı motor deneyleri için bağlantı şeması

DA SERİ UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ Seri uyartımlı motor dış karakteristiği Seri uyartımlı motorda endüvi akımı ile devir sayısı arasındaki değişim dış karakteristik eğrisini verir. Endüvi akımı eğer motor boşta çalıştırılırsa sıfır olacağından ve bu akım aynı zamanda uyarma akımı olması nedeniyle akı sıfıra gidecektir. Bu nedenle denklemde de görüldüğü gibi akı sıfıra giderse devir sayısı sonsuza gitmek isteyecek ve motorda istenmeyen hasarlar meydana gelecektir. Bu nedenle seri motor boşta çalıştırılmaması için gerekli Seri uyartımlı motor dış karakteristik önlemler alınmalıdır. Şekilde de görüldüğü gibi eğrisi endüvi akımı artıkça devir sayısı hızla düşmektedir. ‘‘Uyarma sargısının endüviye seri bağlanması ile elde edilen seri motorun endüvisinden ve uyarma sargısından aynı akım akar ve bu akım şebekeden çekilen akıma eşittir. Bu nedenle seri motor boşta, yükte ve ayar karakteristikleri oluşmaz. ’’ Motor için bu karakteristikleri elde etmek için uyartım sargısı serbest hale getirilir. Bu durumda da elde edilen karakteristikler de serbest uyartımlı motor karakteristikleri ile aynı olur.

DA SERİ UYARTIMLI MOTOR PERFORMANS KARAKTERİSTİKLERİ T Seri uyartımlı motor moment-hız eğrisi T Seri uyartımlı motorda moment ile devir sayısı arasındaki değişim şekilde görüldüğü gibi dış karakteristik eğrisine benzer. Motor boşta çalıştırılırsa moment sıfır olacağından endüviden bir akım akmayacaktır. Bu akım aynı zamanda uyarma akımı olması nedeniyle akı sıfır olacaktır. Bu nedenle devir sayısını gösteren denklemde de görüldüğü gibi akı sıfıra giderse devir sayısı sonsuza gitmek isteyecektir. Moment-hız eğrisinde de bu görülmektedir. Bu nedenle seri uyartımlı motor boşta çalıştırılmaz ve seri motor sürekli yük altında tutulur. Şekilde görüldüğü üzere moment artıkça devir sayısı düşmektedir. Yanda şekilde endüvi akımı ile moment değişimi görülmektedir. Moment ifadesinde akınında endüvi akımına bağlı olması nedeniyle moment endüvi akımının karesi ile orantılı değişir. Ancak motor anma akımının üzerinde doymaya başlar ve makine lineerlikten ayrılır. Seri uyartımlı motor moment-endüvi akımı değişimi

DA SERİ UYARTIMLI MOTOR PERFORMANS KARAKTERİSTİKLERİ Seri uyartımlı motor endüvi akımı ve endüvi gücü değişim eğrisi Seri uyartımlı motor endüvi akımı ile çıkış ve endüvi gücünün değişim eğrisi Yukarıda endüvi akımı ile endüvi gücü ve çıkış gücünün değişimi görülmektedir. Motorun çıkış veya mil gücü, endüvi gücünden döner kayıpların çıkarılması ile bulunur. Bu durumda döner kayıplar ihmal edilmemiştir.

DA SERİ UYARTIMLI MOTOR KULLANIM ALANLARI Seri uyartımlı motorlar sürekli yük altında tutulmalıdırlar. Dolayısıyla sürekli üzerlerinde yük bulundururlar. Bu nedenle ağır yük vinçleri, tren, tramvay, troleybüs, haddehane v. b. yerlerde kullanılırlar. Tramvayda aracın tüm ağırlığı ve sürtünme kuvvetleri durmakta olan motorun üzerindedir. Aynı şekilde vinçte de vinç kancasının ağırlığı motorun yük altında kalıp kaçmasına engel olur. 0

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR GÜÇ AKIŞI DA Şönt Uyartımlı Motorda Güç Akışı Diyagramı

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR DENEYLERİ BOŞTA ÇALIŞMA Şönt uyartımlı motor deneyleri için bağlantı şeması

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ Boşta çalışma karakteristiği Motora uygulanan uç gerilimi VT =sabit iken endüvi devresinde endüvi akımı, uyarma akımına eşittir. Bu durumda uyarma akımı ile devir sayası arasındaki değişim boşta çalışma karakteristiğini verir. (*) ve (**) denklemlerinden n devir sayısı ile uyarma akımı arasındaki matematiksel bağıntı aşağıdaki gibi elde edilir: Her hangi bir nedenle uyarma akımının sıfır olması, akının sıfıra gitmesi ve devir sayısının aşırı yükselmesi neden olur ve bu teorik olarak devir sayısının sonsuza(∞) gitmesi anlamına gelir. Bu durumda VT=0 yapılmalı yani motor şebekeden ayrılmalıdır. Motor kaçması olarak tanımlanan bu durumda motor kaçırılmadan boşta çalışma deneyi yapılmalıdır.

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ Dış Karakteristik Eğrisi Motor yüklendikçe endüvide meydana gelen moment artımı Tdön= k. ФIA formülünde görüldüğü gibi Ia’nın artmasına neden olur. Zira k sabit bir katsayıdır ve VT’nin sabit olması nedeniyle IF’nin sabit olması Ф’nin sabit kalmasına neden olmaktadır. Dolayısıyla (*) formülü gereği n devir sayısı azalma gösterir. EA, VT’de yerine konur ve n çekilirse; Şönt uyartımlı motor dış karakteristik eğrisi

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ Moment Karakteristiği T Şönt motorun moment karakteristiği, sabit uyartım akımı ve sabit kutup geriliminde yük akımı ile moment arasındaki ilişkiye denir. Normal olarak moment karakteristiği eğrisinde eğri düz bir hat olması gerekirken, artan yük akımıyla aşağı yönlü bir eğilme olur. Bu eğilmenin nedeni endüvi reaksiyonudur. Moment formülüne göre motor momenti sabir uyarmada yalnız endüvi akımıyla değişir. Bu değişim ise bir doğruyu verir. Ancak yük akımı arttıkça, endüvide meydana gelen alanda artmaktadır ve kutup alanında endüvi reaksiyonu nedeniyle daha fazla bir azalma oluşturmaktadır. Endüvi reaksiyonu ana alanda taralı bölge kadar bir azalma meydana getirir. Şönt Uyartımlı Motor Moment Karakteristiği

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ Devir Karakteristiği Motora uygulanan uç gerilimi ve endüvi akımı (dolayısıyla yük akımı) sabit iken uyarma akımı ile devir sayısı arasındaki ilişki şönt uyartımlı motor devir karakteristiğini verir. (*) denkleminde de görüldüğü üzere endüvi akımının ve uç gerilimin sabit olması denklemde paydadaki ifadenin değişmemesi anlamına gelmektedir. Bu durumda devir sayısı sadece uyarma akısı yani uyarma akımı şekilde görüldüğü gibi değişmektedir.

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ Ayar Karakteristiği Motora uygulanan uç gerilimi ve devir sayısı sabit iken uyarma akımı ile endüvi akımı arasındaki ilişki şönt uyartımlı motor ayar karakteristiğini verir. Şekilde de görüldüğü gibi şönt motor yüklenmesi ile yük akımının artması ile endüvi akımı artımı sonucu oluşan gerilimi düşümünü karşılamak ve devir sayısını sabit tutmak için uyartım akımı azaltılarak uyarma akısı azaltılır. Bu şekilde devir sayısı sabit tutulur. Endüvi akımının nominal değerleri üzerinde ise endüvi reaksiyonun etkisi nedeniyle lineerlik bozulmaktadır.

DA ŞÖNT UYARTIMLI MOTOR KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ DA şönt uyartımlı motor moment-hız ilişkisi DA şönt uyartımlı motor moment-verim ilişkisi

DA KOMPUNT MOTOR DA kompunt motorlarda şönt ve seri alan sargılarının birleşik etkisi ile toplam akı meydana gelir. Şönt alanın etkisi seri alana göre çok yüksektir. Seri alan şönt alanı kuvvetlendirirse makine “artırmalı veya eklemeli kompunt”, seri alan şönt alanı zayıflatacak yönde ise “azaltmalı veya çıkarmalı kompunt” olarak adlandırılır. Seri alan sargısının endüvi sargısı ile seri bağlı ve şönt sargının kaynağa paralel bağlandığı şekle “ uzun şönt kompunt ” motor denir. Seri alan sargısının kaynağa seri bağlı ve şönt sargının endüvi sargısına paralel bağlandığı şekle “ kısa şönt kompunt ” motor denir. Analizlerimizde Uzun şönt kompunt kullanılacaktır.

DA KOMPUNT MOTOR Kısa Şönt Kompunt

DA KOMPUNT MOTOR Uzun Şönt Kompunt

DA KOMPUNT MOTOR

DA KOMPUNT MOTOR kompunt motor yük karakteristikleri kompunt motor moment-yük akımı eğrileri

DA KOMPUNT MOTOR kompunt motor hız-yük akımı eğrileri

DA KOMPUNT MOTOR