9. ÜNİTE KOLLEKTÖRLÜ ALTERNATİF AKIM MOTORLARI KONULAR 1. Bir Fazlı Kollektörlü Alternatif Akım Motorları 2. Repülsiyon Motorları 3. Üç Fazlı Kollektörlü Alternatif Akım Motorları
9.1. Bir Fazlı Kollektörlü Alternatif Akım Motorları 9.1.1. Üniversal Motorların Yapısı Üniversal motorların yapısında hem D. C.de hem de A. C.de çalışma özelliğini gösterebilmesi için stator (endüktör), rotor (endüvi)nin yanında kolektör ve fırçaları bulunmaktadır. Resim 9.1 de üniversal motor ve parçaları görülmektedir. Resim 9.1 Üniversal motor ve parçaları Şekil 9.1 Üniversal motorun iç yapısı ve parçaları 234
Üniversal motorların yapısı: Endüktör ( stator) Endüvi ( rotor ) Kolektör Fırçalar Yataklar ve diğerleri Olarak incelenecektir 9.1.1.1. Endüktör (Kutup) Üniversal motorlarda manyetik alanın meydana geldiği kısımdır. Endüktöre kutup da denilmektedir. Kutup uzunluğu, yaklaşık olarak endüvi uzunluğuna eşittir.. Endüktörler kutuplara sargılar sarılarak bu sargıların enerjilendirilmesiyle mıknatıslık özelliği kazandırılmış elektromıknatıslardan yapılır. Resim 9.2 de üniversal motorun boş kutupları ve sargısı sarılmış kutuplar görülmektedir. Resim 9.2 Üniversal motorların kutup yapısı 9.1.1.2. Endüvi Gerilim indüklenen ve iletkenleri taşıyan kısma endüvi denir. Üniversal motorlarda endüvi, doğrudan doğruya milin üzerine istiflenmiş dinamo sac paketlerinden meydana gelen endüvi çekirdeği ile silindir şeklinde olan bu çekirdeğin dış kısmına açılmış oluklara yerleştirilen sargılardan meydana gelir. 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 kâğıt, lak kullanılır ve oksit tabakası oluşturulur. Resim 9.3 te endüvi -kolektör- mil görülmektedir. 235
9.1.1.3. Kolektör Resim 9.3 Kolektör -endüvi mil Üniversal motorlarda kolektör, endüvi sargılarına D.C gerilim uygulanmasını sağlar. Kolektör dilimleri, haddeden geçirilmiş sert bakırdan pres edilerek yapılır. Bakır dilimleri arasında 0, 5-1,5 mm kalınlığında mika veya mikanit yalıtkan konulur. Şekil 1. 14 te kolektör dilimleri görülmektedir. Bu kalınlık, kolektörün çapı ve komşu dilimler arasındaki gerilim farkına göre değişir. Bobin uçlarının kolektöre yerleştirilmesi için dilimlere yarıklar açılır ve bobin uçları buralarda yerleştirilerek lehim yapılır. Şekil 9.2 Kolektör dilimleri 9.1.1.4. Fırçalar Üniversal motorlarda şebeke akımını endüvi sargılarından geçirmek için fırçalar kullanılır. Fırçalar, makinenin akım şiddeti ve gerilimine göre sert, orta sert ve yumuşak karbon veya karbon alaşımdan yapılır. Üniversal motorlarda bütün fırça çeşitleri ile iyi çalışabilir. Mümkün olduğu kadar bir makinede aynı cins fırçalar kullanılmalı ve fırça boyları da eşit olmalıdır. Üniversal motorlarda fırçalar, kapak üzerine açılmış ve yalıtılmış yuvalara konulur. Şekil 9.4 te fırça çeşitlerinden dik ve yatay fırçalar, ayrıca üniversal motorlarda fırça montajı gösterilmiştir. Fırçaların kolektör yüzeyine oturup işletme boyunca durumunu muhafaza edebilmelerini fırça tutucuları sağlar. Fırça bir taraftan kolektör yüzeyine oturur ve diğer taraftan ise fırça tutucusunun yay tertibatı tarafından kolektör yüzeyine itilir. 236
Şekil 9.3 Üniversal motorlarda fırça montajı ve fırça çeşitleri 9.1.1.5. Yataklar ve diğerleri Elektrik makinelerinin en önemli parçalarından biri de yataklardır. Yataklar, çok arıza yapan ve bakım isteyen kısımdır. Yataklarda meydana gelen aşınmalar, sürtünmeler komütasyonun bozulmasına ve en büyük arızaların doğmasına neden olur. Resim 9.4 te rulmanlı yatak görülmektedir. Yatakların görevi, makinenin hareket eden kısımlarının mümkün olduğu kadar az kayıpla gürültüsüz ve bir eksen etrafında rahatça dönmesini sağlamaktır. Üniversal motorlarda rulmanlı yataklar kullanılır. Bu yatakların en büyük sakıncası, fazla gürültü yapmasıdır. Resim 9.4 Rulmanlı yatak Bu parçalardan başka kapaklar, ayaklar, bağlantı klemensi, taşıma kancası, vantilatör gibi yardımcı parçalar da bulunur. 237
9.1.2. Üniversal Motorların Çalışma Prensibi Üniversal motorlar, hem D. C. de hem de A. C. de çalışma özelliğini gösterdiğinden A.C. çalışma özelliğini incelediğimizde çalışma prensibi anlaşılacaktır. Üniversal motorlara bir fazlı alternatif gerilim uygulandığında statordaki (kutup) sargılarından ve rotordaki (endüvi) sargılarından akım geçer. Bu akım, kutup sargılarında manyetik alan meydana getirirken endüvi sargılarından da geçer. Manyetik alan içerisinde bulunan iletkenden akım geçirilirse iletkenler, manyetik alanın dışına doğru itilir. İndüksiyon prensibine göre üniversal motorlarda da meydana gelen kutup sargılarındaki manyetik alan içerisinde bulunan endüvi sargılarından akım geçtiği için endüvi iletkenleri, manyetik alanın dışına doğru itilir. A.C gerilim uygulanmaya devam ettiği müddetçe de motor çalışmaya devam eder. Şekil 9.4 Üniversal motorun çalışma prensibi 9.1.2.1. Alternatif akımın pozitif yarım periyodunda Şekil 9.4-a da görüldüğü gibi A noktasını (+) B noktasının (-) olduğunu kabul edersek endüvi sargılarından ve kutup sargılarından bir yönde akım geçer (sağdan sola doğru). Kutup sargılarındaki kutuplaşma, üstteki N ile alttaki S ile olur. Endüvide N kutbunun altındaki iletkenlerden geçen akım bir yönde (bizden karşıya doğru (+) iken S kutbunun üstündeki iletkenlerden geçen akım yönü ise ters yönde (karşıdan bize doğru (-) dir.böylece N kutbunun altındaki endüvi sargıları sağdan sola doğru itilirken S kutbunun üstündeki sargılar soldan sağa doğru itilir. 238
Sonuçta bu kuvvetlerin meydana getirdiği döndürme momenti endüviyi döndürür (sağdan sola doğru). 9.1.2.2. Alternatif akımın negatif yarım periyodunda Şekil 9.4 b de görüldüğü gibi A noktasının (-) B noktasının (+) olduğunda ise kutup sargılarından ve endüviden geçen akım yönleri de değişir (soldan sağa doğru). Hem kutupların yeri değiştirilip hem de endüvi sargılarından geçen akım yönleri değiştirilirse endüvinin dönüş yönü değişmez prensibiyle endüvi dönüş yönü aynı şekilde sağdan sola doğrudur. Böylece alternatif akımın pozitif ve negatif yarım periyotlarında kolektör ve fırça yardımıyla kutuplardan geçen akım yönleri değiştiği anda endüviden geçen akım yönünde değişmesi sağlanmakta ve motorun bir yönde sürekli dönmesi sağlanmaktadır.endüvide meydana gelen döndürme momenti, endüviden geçen akıma, kutupların manyetik akısına bağlıdır. 9.1.3. Kaynak Beslemesine Göre Karşılaştırılması Üniversal motora alternatif kaynak gerilimi uygulandığında rotor ve statorda oluşan manyetik alanlar, her an aynı yönlerde bulunur ve dolayısıyla her an aynı yönde etki eden ve kaynak frekansının iki katı frekans ile pülzasyon yapan bir döndürme momenti oluşur. Ortalama moment, motorun D.C kaynağından beslenmesi durumundaki moment karakterini gösterir. Çok yüksek hızlarda çalışan bu motorlarda birim güç başına maliyet düşüktür. Bu tür motorların çalışmaları oldukça sesli olup 1 HP den küçük olanlarının ömürleri de kısadır. Ayrıca üniversal (seri) motor A.C gerilimde çalışırken motor yüklendikçe U(gerilim) ve den başka etkilerde devir değişmesinde şunlar etkilidir: Motor yüklendikçe endüvi ve endüktör dirençlerinde düşen gerilimlerin artması devir sayısını azaltır. Motor yüklendikçe endüviden geçen yük akımının sebep olduğu endüvi reaksiyonu manyetik akıyı azaltır. Bu da devir sayısının yükselmesine sebep olur. Endüvi ve endüktör sargılarının omik dirençlerinden başka alternatif akımda bu sargıların reaktif dirençlerinin etkilenmesiyle endüviye uygulanan gerilim düşer. 239
9.1.4. Devir Ayarı n U : Devir Sayısı (d/d) : Uygulanan Gerilim (volt) : Motordan Geçen Akım (Amper) : Endüvi Direnci (ohm) : Seri Endüktör Direnci (ohm) : Sabit Sayı : Manyetik Akım (maxwell) n devir sayısı formülü incelediğimizde,,, K nin normalde sabit olduğunu kabul edersek yük altında çalışan bir üniversal motorunun devir sayısının (n), motora uygulanan gerilim (U) ile manyetik akıya( ) bağlı olduğu görülmektedir. Üniversal motorların devir sayısı ayarında Şekil 9.6 da motor devresine seri bağlanan ayarlı bir dirençle veya Şekil 9.5 b de kutup sargılarının kademeli ve değişik sargılarından uç çıkarılarak kademeli anahtar yardımıyla yapılır. Sarım sayısı düştükçe devir yükselir, devir sayısı arttıkça da devir düşer Şekil 9.5 Üniversal motorun hız ayar 9.1.4.1. Üniversal motorların tristör yardımıyla hız kontrolü Üniversal motorlarında hız kontrolü için yarı iletkenli hız kontrol sistemleri 240
kullanılır. Bir tristör yardımıyla alternatif akımın yalnızca bir yarım periyodu motor uçlarına uygulanır. İki yönlü anahtar (triyak) yardımı ile alternatif akımın her iki yarım periyodu kontrollü olarak uygulanmak suretiyle faz kontrollü bir A. A. motoru çalışması sağlanır. Hız kontrol devresi ateşleme açısı el ile kontrol edilebildiği gibi kullanılma amacına uygun özel kontrol düzenleri yardımı ile istenilen özellikte moment / hız karakteristikleri elde edilir. Motor ve kontrol düzeni bir muhafaza içine yerleştirilerek ekonomik ve taşınabilir iş makineleri yapılmaktadır. 9.1.5. Devir Yönünün Değiştirilmesi Üniversal motorların devir yönünün değiştirilmesinde iki metot kullanılır: Endüvi (Şekil 9.6 b) ve endüktör sargılarının uçlarını yer değiştirerek ( Şekil 9.6-c) devir yönü değiştirilebilir. Ancak her ikisini de aynı anda değiştirdiğimiz zaman üniversal motorun devir yönü değişmez. Şekil 9.6 Üniversal motorun devir yönünün değiştirilmesi Şekil 9.7 Üniversal motorlarda endüvi sargı uçlarının değiştirilerek devir yönünün değiştirilmesi 241
9.1.6. Üniversal Motorların Kullanıldığı Yerler Yüksek devirli olduğundan elektrik süpürgelerinde Evlerimizde bulunan kahve değirmenlerinde Mikserlerde (karıştırıcı) Vantilatörlerde Dikiş makinelerinde Saç kurutma makinelerinde Elektrikli tıraş makinelerinde Sirenlerde Seyyar taşıma ve zımpara makinelerinde Üniversal motorların yüksek devirleri dişili tertibatı kullanarak devirleri düşürülerek el breyzlerinde ve matkaplarda Taşınabilir veya sabit büyük fanlı saç kurutucular Kahve değirmenleri Vakumlu küçük süpürgeler El blenderleri Aspiratörler El matkapları Cila makineleri Küçük çim biçme makineleri Orta gerilim kesicilerinde yay kurma motoru olarak Elektrikli ev aletleri Süt krema makineleri, santrifüjlü laboratuvar cihazları Küçük el matkapları Çamaşır ve bulaşık makinelerinde kullanılır. 9.2 Repülsiyon Motorları Yardımcı sargılı kondansatörlü motorlardan önce, yüksek kalkınma momentinin gerekli olduğu yerlerde hep repülsiyon motorlar kullanılıyordu. 9.2.1. Yapısı Repülsiyon motorların statorları, yardımcı sargılı motorların veya üç fazlı asenkron motorların statorlarına benzer. Repülsiyon motorların statoruna yerleştirilen bir fazlı sargı yardımcı sargılı motorda olduğu gibidir. Bobinler spiral (el sargı) şeklindedir. 242
Repülsiyon motorun rotoru, doğru akım dinamosu ve motor endüvisininki ile aynıdır. Yalnız repülsiyon motorlarda fırçalar, motor içinde kısa devre edilmiştir. Başlıca şu parçalar bulunmaktadır: Stator Rotor Kolektör Fırçalar Rulmanlar Kapaklar Resim 9.5 Üniversal motor parçaları ve kullanım alanları Şekil 9.8 Repülsiyon motorun yapısı 243
9.2.2. Çalışma Prensibi Statordaki bir fazlı sargıya alternatif gerilim uygulandığında geçen akım, kutupları meydana getirir. Değişken manyetik alan içinde bulunan endüvi sargılarında EMK endüklenir. Fırçalar kısa devre edilmiş olduğundan endüvi iletkenlerinden indükleme akımları geçer. Kutup ekseninin bir tarafındaki endüvi iletkenlerinden geçen akımlar bir yönde, diğer taraftaki iletkenlerden geçen akımlar ters yöndedir. Endüvi iletkenlerinden geçen bu akımlar endüvide N ve S kutuplarını meydana getirir. Statorun N kutbunun karşısında endüvinin N kutbu, statorun S kutbunun karşısında da endüvinin S kutbu vardır. Karşılıklı gelen aynı adlı bu N-N ve S-S kutupları birbirini iter. Kutupların itme kuvvetleri kutup ekseni doğrultusunda ve aynı zamanda birbirine zıt olduğu için endüvide bir döndürme momenti meydana getirmez. Bu durumda endüvi dönmez.fırçaları kutup ekseninden kaydırdığımızda endüvide oluşan kutuplar stator kutup ekseninde olmayacağından fırçaların kaydırılma yönünde dönme başlar. Fırçalar kutup ekseninden 90 kaydırıldığında endüvide indüklenen EMK ler birbirini yok ettikleri için fırçalar arasındaki EMK sıfır olur. Endüvi sargılarından akım geçmeyince endüvide kutuplar meydana gelmez. Stator kutuplarının etkileyeceği endüvi kutupları olmayınca döndürme momenti meydana gelmez ve endüvi de dönmez. Repülsiyon motorların özellikleri: Normal repülsiyon motorların ve repülsiyon başlangıçlı (startlı) asenkron motorların ilk kalkınma momentleri, kondansatörlü yardımcı sargılı motorların ilk kalkınma momentleri kadardır. Repülsiyon motorların ilk kalkınma akımları, kondansatörlü yardımcı sargılı motorların ilk kalkınma akımlarından ortalama % 30-40 daha küçüktür. Tam yükte devir sayıları en fazla % 5 düşer. Bunlar sabit devirli motorlar sınıfında kabul edilir. Normal repülsiyon motorun ve repülsiyon başlangıçlı (startlı) asenkron motorun devir yönü, fırçaları kutup ekseninin sağ ve sol tarafına kaydırmak suretiyle değiştirilir. Normal repülsiyon motorların devir sayıları, fırçalar kaydırılarak ayarlanır. Kullanıldığı yerler: Repülsiyon başlangıçlı asenkron motorlar yüksek kalkınma momenti istenen yerlerde kullanılır. Yardımcı sargılı motorlardan önce repülsiyon motorlar, bir fazlı motorların içinde endüstride en fazla kullanılan motorlardı. Pahalı oluşları sebebi ile daha ucuz olan yardımcı sargılı motorlar repülsiyon motorların yerine kullanılmaya baş- 244
lanmıştır. Repülsiyon başlangıçlı asenkron motorlar 1,5 Hp ye kadar yapılır. Santrifüj tulumbalarında (su türbinlerinde), matkaplarda, çamaşır makinelerinde, aspiratörlerde kullanılır. 9.3. Üç Fazlı Kollektörlü Alternatif Akım MOTORLARI Üç fazlı kollektörlü motorlar başlıca iki grupta toplanır. Seri motorlar, Şönt motorlar. 9.3.1. Üç fazlı kollektörlü seri motorlar Seri motorun statoru, normal üç fazlı asenkron motorun aynıdır. Rotor ise, doğru akım makinelerindeki endüvinin aynıdır. Yalnız seri motorlarda kollektöre, aralarında 120 lik açı bulunan üç fırça basar. Stator sargısında her fazın bir ucu şebekeye, diğer ucu fırçalara bağlanır. Böylece stator ve rotor sargıları birbirine seri bağlanmış olur. Seri motorlarda iki fırça arasında kalan endüvi sargısında 30-40 volttan daha fazla gerilim düşmemesi istenir. Bunun sebebi, dilimler arası gerilimi azaltmak ve iyi bir komütasyon elde etmektir. Bunu sağlamak için stator çıkışı ile rotor girişi arasına bir ara transformatör konur. Şekil: 9.3 de seri motorun ara transformatörle birlikte bağlantı şekli verilmiştir. 500 volttan yüksek gerilimlerde çalışan seri motorlarda bu transformatör, stator sargılarının girişmede konulmuş olabilir. Bu durumda da transformatörün gücü, motor gücüne eşit alınır. Transformatör Şekil 9.11 daki gibi bağlandığında ise gücü, motorun devir sayısı ayar sınırlarına bağlı olarak, oldukça küçüktür. Seri motorun statoruna üç fazlı alternatif gerilim uygulayalım. Devreden geçen akım stator ve rotorda birer döner alan meydana getirir. Fırçaların kollektöre, stator sargıları ile aynı eksende yerleştirilmiş olduğunu düşünelim (Şekil 9.11- a). Bu durumda stator ve rotorda meydana gelen manyetik alanlar aynı eksendedir. Bu sebeple rotorda bir döndürme momenti meydana gelmez ve motor dönemez. Bunu, stator alanına göre, rotor iletkenlerinin itilme yönlerinden de anlamak mümkündür. Mesela, stator N kutbunun bulunduğu bölgede, kutup ekseninin altındaki iletkenlerde akım çıkış, üstündekilerde ise giriştir. Sol el kuralına göre iletkenlerin itilme yönleri birbirine zıt yöndedir. Dolayısıyla oluşan kuvvetler birbirini yok edeceğinden motor hareket etmez. Fırçaların bu durumunda rotor ve stator alanları aynı yönlü olduğundan meydana gelen manyetik akı en yüksek, devreden çekilen akım ise en küçük değerindedir. Motorun bu durumuna boş çalışma denir. Boş çalışmada devreden çekilen akım, 245
normal yük akımının % 10 % 25 i arasında değişir. Bunun için, motor dönmediği halde tehlikeli bir durum meydana gelmez. Şekil 9.9 Üç Fazlı Kollektörlü Seri Motor ve Üç Fazlı ara Transformatörlü Seri Motor Fırçaları mesela sola doğru bir açısı kadar döndürelim. Şekil: 9.11-b den de görüleceği gibi rotor ve stator alanları arasında da açısı kadar bir faz farkı meydana gelir. Bu farktan dolayı rotor S kutbu, stator N kutbu tarafından çekilir ve motor dönmeye başlar. Dikkat edilirse dönüş, fırçaların kayma yönünün aksi tarafına doğru olmaktadır. Şayet fırçalan sağa doğru kaydırmış olsaydık, bu defa rotorun sola döndüğünü görürdük. Yukardaki açıklamalardan anlaşılacağı gibi motorun dönüş yönü, döner alan yönüne bağlı değildir. Motor boş çalışma durumuna göre, fırçalarının kayma yönünün ters yönünde döner. Genellikle motorun, döner alanla aynı yönde dönmesi iyi bir komütasyon için gereklidir. Bu sebeple, motorun devir yönü değiştirilmek isten diğinde, fırçaların kayma yönü ile beraber fazlardan ikisinin yeri de birbiri ile değişti rilmelidir. Böylece devir yönü ile birlikte döner alan yönü de değiştirilmiş olur. 246
Şekil 9.10 Kollektörlü seri motorda fırçaların çeşitli konumlarında alan ve devir yönlerinin durumu. Motorun döner alan yönünde dönüp dönmediği, kollektördeki şerareden anlaşılabilir. İlk çalışmada kollektörde şerare varsa iki fazın yeri değiştirilerek döner alan yönü rotor dönüş yönü ile aynı yapılır. Şekil: 9.11- c de görüldüğü gibi fırçalan statora göre 180 kaydıralım. Bu durumda rotor ve stator alanları birbirine zıt yönde olur, iki alan birbirini yok edeceğinden, rotorda yine bir döndürme momenti meydana gelmez ve motor dönemez. Yalnız bu çalışma halinde, motor devreden çok yüksek akım çeker. Çekilen akım normal yük akımının 4-6 katı dolayındadır. Buna motorun kısa devre çalışma hali denir. Motoru tehlikeye sokmamak için, yapılan bir düzenekle fırçaların bu konuma gelmemesi sağlanır. Şu halde seri motorun çalışması için fırçaların boş çalışma halinde bir açısı kadar kaydırılması gerekir. Bu açı sıfır dereceden büyük, 180 den küçük olmalıdır. Motorun normal çalışması için fırçaların 100-160 arasında kaydırılması gerekir. Seri motorların devir sayısı motora uygulanan gerilimi değiştirerek veya fırçalan kaydırarak ayar edilebilir. Gerilimi değiştirmek için kademeli yapılmış özel transformatör kullanılır. Ara transformatörlülerde, sekonder sargının yıldız veya üçgen bağlanması ile, gerilimin oranında değiştirilmesi mümkündür. Fırçalan kaydırarak devir sayısı ayan ise çok kolaydır. Bunun için fırçalar, elle veya motorla döndürülecek şekilde dişli veya diğer bir sistemle donatılır motorun momenti kayma açısı ile oranlıdır. Kayma arttıkça moment yükseleceğinden, belirli bir yük için, devir sayısı artar. Yalnız kayma açısı, yaklaşık 160 yi aldıktan sonra moment aniden düşer. Bu sebeple fırçalar çok fazla kaydırılmamalıdır. Seri motorların 247
devir sayılarını bu metotlarla, senkron hıza göre, 0,5 ile 1,5 katı arasında değiştirmek mümkün olur. Seri motorların devir karakteristiği, aynen doğru akım seri motorlar gibidir. Belirli bir fırça kayma açısında yük arttıkça devir sayısı düşer. Momentleride yük akımı ile çok artar. Bu sebeple kalkınma momentleri çok yüksektir. Kollektörlü seri motorlar, yukarda saydığımız özelliklerine uygun olarak yük kaldırma makinelerinde, vinçlerde ve kompresörlerde çok kullanılır. 9.3.2. Üç fazlı kollektörlü şönt motorlar Şönt motorlar, çalışma bakımından, üç fazlı asenkron motorlara en yakın olanıdır. Bu makinelerin devir sayısı ve moment karakteristiği, doğru akım şönt motorların hemen hemen aynıdır. Şönt motorların devir sayılan yükle çok az düşer. Kalkınma momentleri yüksek değildir. Fakat şönt motorların en iyi özelliği, devir sayılarının kolaylıkla ve geniş sınırlar içinde ayar edilebilmesidir. Şönt motorlar başlıca iki tipte yapılır: Statordan beslenen şönt motorlar, Rotordan beslenen şönt motorlar. 9.3.2.1. Statordan beslenen üç fazlı kollektörlü şönt motorlar Statordan beslenen şönt motorların stator ve rotorlarının yapılışı, aynen seri motorlar gibidir. Yalnız şönt motorlarda statorla rotor seri bağlanmaz. Üç fazlı stator sargısı, asenkron motorlarda olduğu gibi yıldız ve üçgen bağlanır. Rotor sargıları ise, üç fırça yardımı ile şebekeye bağlı yardımcı bir transformatör üzerinden kısa devre edilir. Bu durumda rotor sargıları, stator sargılarına paralel veya şönt bağlanmış gibi olur. Motorun devir sayısı ayarında yardımcı transformatörden faydalanılır. Bu ayar işlemi, rotor devresine transformatörden bir gerilim uygulayarak gerçekleştirilir. Çeşitli devir sayısı için transformatör kademeli yapılır. Rotora uygulanan gerilim, rotor gerilimi ile ayni veya ters yönde olabilir. Bunu sağlamak için transformatörün yıldız noktası, uygulanacak max. gerilime göre, ara uçlarda yapılmıştır. Alternatif akım şönt motorlarda da durum benzer şekilde olur. Şönt motorun rotor devresine transformatör yardımı ile bir gerilim uygulanır. Uygulanan gerilim rotor gerilimine zıt yönde olsun. 248
Şekil 9.11 Statordan Beslenen Şönt Motor Bu durumda rotor devresi toplam gerilimi olup azalacaktır. Rotor gerilimlerinin azalması, aynen asenkron motorlarda olduğu gibi, I 2 rotor akımının ve momentinin azalmasına yol açar. Momentin azalması ile yükü karşılayamayan motorun devir sayısı düşer. Devrin azalması, döner alan kuvvet çizgilerinin rotor iletkenlerini daha hızlı kesmesine sebep olacağından rotorda endüklenen E 2 e.m.k. i yükselir. E 2 nin yükselmesiyle devreden geçen I 2 akımı artar. Böylece yeni durumdaki devir sayısında, yükü karşılayacak değerde, bir moment sağlanmış ve motor devir sayısı düşmüş olur. Rotora uygulanan gerilimi değiştirmekle, devir sayısı çeşitli değerlere ayar edilir. Rotora uygulanan E Z gerilimi sıfır olduğu zaman rotor, transformatörün yıldız noktasından kısa devre oluyor demektir. Bu durumda şönt motor, aynen kısa devre rotorlu asenkron motor gibi çalışır ve devir sayısı senkron hıza yakındır. Transformatör ayar kolunun yerini yıldız noktasına göre değiştirerek, rotora uygulanan gerilimini ile ayni yönlü yapalım. Bu durumda rotor devresi toplam gerilimi olur. Devreden geçen akım dolayısıyle moment çok yükselmek ister, Rotor momentinin yükselmesi motor devrini arttırır. Devrin artışı ile düşer ve hatta negatif değer alır. Böylece akım ve moment yeni devirdeki durumuna gelir. Bu çalışmada motor devri senkron hızın üzerine çıkarılmış olur. Yukardaki açıklamalardan anlaşılacağı gibi, rotor gerilimini değiştirirken direnç kullanılmadığı için, bir enerji kaybı söz konusu değildir. Ayrıca alternatif akım şönt motorlar senkron altı hızlarda çalıştıktan gibi, senkron üstü hızlarda da çalışabilirler. Devir sayılarını normal devir sayısının % 50 ile % 150 si arasında değiştirmek mümkündür. 249
Bu tip motorların diğer bir özelliği güç katsayılarının fırçalan kaydırarak düzeltilmesidir. Boş çalışmada yapılabilir. Yüklü çalışmaya geçişte güç katsayısı biraz düşer. 9.3.2.2. Rotordan beslenen uç fazlı kollektörlü şönt motorlar Bu motorlara Schrage Richter veya sadece Schrage motor adı da verilir. Rotordan beslenen şönt motor, üç fazlı kollektörlü makineler içinde en çok kullanılanıdır. Çalışma prensibi aynen statordan beslenen kollektörlü şönt motor gibidir. Bu motorlarda şebekeye bağlanan ve döner alan doğuran üç fazlı sargı rotora yerleştirilmiştir. Bu sargıya akım üç bilezik yardımı ile verilir. Kısa devre edilen ve normal motorlar için rotor sargısı görevini yapan üç fazlı sargı ise duran kısımdaki S sargısıdır. Diğer bir deyimle bu motorda rotor duran, stator ise dönen kısımdadır. Bu değişikliğin çalışma üzerinde hiç bir etkisi yoktur. Nitekim böyle çalışan asenkron motorlar yapılmıştır. Motorun dönen kısmına ve stator sargıları ile aynı oluklara ikinci bir G sargısı yerleştirilir. Bu sargının görevi ek gerilimini sağlamaktır. Sargı uçlan bir kollektöre bağlanmıştır. Rotorun her fazı için ikişerden 6 hareket edebilir fırça kollektöre basar. Bu durumda G sargısı, S rotor sargısı ile ortak bir devre meydana getirir. Rotor uçlarının bağlı olduğu fırçalar, kollektör üzerinde dişli veya diğer bir sistemle hareket ettirilir. Fırçaların üç ayrı konumundaki olayları inceleyelim: Şekil 9.12 Üç Fazlı Kollektörlü Şönt Motor 250
Görüldüğü gibi, birinci konumda bir faza ait fırçalar kollektö rün aynı dilimine basmaktadır. Bu durumda rotor iletkenleri kısa devre edildiğinden motor, aynen kısa devre rotorlu motor gibi çalışır. Bu an G yardımcı sargısının maki ne üzerinde hiç bir etkisi yoktur. Motor senkron hıza yakın bir devir sayısında çalı şır. Fırçalar, G sargısında endüklenen gerilimin bir kısmını rotor sargısına uygular. G sargısının fırçalar arasındaki gerilimi rotor gerilimi ye zıt yönde etki yaptığından motor devir sayısı düşer. Fırçalar arasındaki uzaklık değiştirilerek gerilimi, dolayısıyla motor devir sayısı geniş sınırlar içinde kademesiz ayar edilebilir. Fırçalar birbirine çapraz duruma getirilmiştir. Bu durumda, ile aynı yönlü olur. Aynen transformatörlülerde olduğu gibi devir sayısı senk ron hızın üzerine çıkar. Schrage motorları ile devir sayısı senkron hızın % 50 si ile % 150 arasında değiştirilebilir. Diğer özellikler transformatörlüde olduğu gibidir. Şönt motorlann devir yönü değişimi, asenkron motorlarda olduğu gibi, statora gelen iki fazın yerini değiştirerek yapılır. Şönt karakterli motorlar, ilk kalkınma momenti yüksek olmayan ve devir sa yısı geniş sınırlar içinde değiştirilmesi gereken her yerde kullanılabilir. Bilhassa matbaa makinelerinde çok kullanılmaktadır. 251
DEĞERLENDİRME SORULARI Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz. 1. Hangisi üniversal motorun parçalarından değildir? a. Endüktör b. Endüvi c. Fırça d. Bilezik 2. 2. Üniversal motorun devir yönü nasıl değişir? a. Kutup ve endüvi akımının yönü değiştirilerek b. Sadece kutup veya sadece endüvi akım yönü değiştirilerek c. Elektrik fişini ters çevirerek d. Yardımcı sargı kullanarak 3. Üniversal motor için hangisi yanlıştır? a. Üniversal motorlar çok küçük güçte imal edilir. b. Kalkınma ve döndürme momentleri düşüktür. c. Devir sayıları yükle değişir. d. Boştaki devir sayıları çok yüksektir. 4. Fırçaları kısa devre edilen motor aşağıdakilerden hangisidir? a. Üniversal b. Gölge kutuplu c. Repülsiyon d. Yardımcı sargılı 5. Repülsiyon motorların fırçalarını 90 kaydırınca aşağıdakilerden hangisi olur? a. Motor sağa döner. b. Motor sola döner. c. Bir şey değişmez. d. Motor dönmez. 6. Hangisi repülsiyon motorun ana parçalarından değildir? a. Stator b. Rotor c. Bakır halka d. Kolektör ve fırçalar 252