BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ
ALAPLI MESLEK YÜKSEK OKULU
ÖZEL TASARIMLI MOTORLAR
ÖĞR. GÖR. FİGEN ALTINTAŞ
1
BİR FAZLI MOTORLAR
Çok geniş kullanma sahası olan küçük motorlar bir fazlı olarak yapılırlar. Bir fazlı motorlar
genellikle 1HP ve daha küçük güçte olurlar. Evlerde kullanılan elektrikli cihazların motorları
bir fazlıdır. Birçok iş yerlerinde, çiftliklerde, bürolarda çok değişik tipte ve güçte bir fazlı
motorlar kullanılırlar. Bir fazlı motor çeşitleri;
1- Üniversal (Seri) Motor
2- Yardımcı Sargılı Motor
3- Yardımcı Kutuplu (Gölge Kutuplu) Motor
4- Relüktans Motor
5- Repülsiyon Motor
6- Küçük Senkron Motor
Bir fazlı motorlar bir fazlı alternatif akım şebekesinden beslenirler. Statorunda bir fazlı bir
sargısı vardır. Bu sargı bir fazlı alternatif akım şebekesine paralel bağlandığında, bu sargıdan
geçen alternatif akım, bir alternatif alan meydana getirir.
Bir fazlı motorda döner alanın oluşması
Yapılış bakımından üç fazlı asenkron makinaya benzer. Saç paketlerinden oluşan stator
oluklarına yalnız bir fazlı çalışma sargısının yerleştirilmesi bir fazlı makinanın motor olarak
çalışmasına yeterse de, genellikle motorun yol almasında devreye giren ikinci bir yardımcı
sargı kullanılır.
Bir fazlı asenkron makinanın rotoru genel olarak sincap kafesi biçiminde olan kısa devre
sargısını taşır. Bir fazlı motorlarda akım yığılmalı çubuklar kullanılmaz. Çünkü bu çubuklar
fazla yer kaplarlar. Ayrıca küçük makinalarda akım yığılma faktörü küçüktür. Direnci
büyütmek için daha basit yollar aranır. Örneğin çubuk kesiti küçük tutulur.
Burada kaymanın artması o kadar önemli değildir. Akım yığılmalı çubuklar ters döner alanın
söndürülmesinde kötü etki yapması ve bu alan tarafından kayıpların artmasına yol açması ve
yol almanın güçleşmesine neden olması yüzünden sakıncalıdır.
Statorunda yalnız çalışma sargısı bulunan bir fazlı asenkron makinaya alternatif gerilim
uygulandığında, bu sargıdan geçen alternatif akım bu sargıda bir alternatif alan meydana
getirir. Alternatif alan genliği alternatif alan genliğinin yarısına eşit olan ve alternatif akımın
açısal hız ile (aynı hızda) birbirine ters yönde dönen iki döner alana ayrılır. Birbirine ters
yönde dönen ve genlikleri eşit olan bu dairesel döner alanlar motorun kendiliğinden yol
almasına engel olurlar. Rotoru kısa devre kafesli asenkron motorun rotoruna herhangi bir
yönde ilk hareket verilirse motor o yönde sürekli büyüyen bir döndürme momenti etkisi ile
hızlanır. Ancak genellikle motorun kendiliğinden yol alması istenir.
Bir fazlı motorlar genellikle 1 kW’a kadar güçlerde imal edilirler. Daha büyük güçlerde
boyutları çok büyüyerek maliyetleri artar. En büyük avantajı bir fazlı şebekede
çalışabilmesidir. 0,5 kW’a kadar olan güçlerde küçük takım tezgahları ve elektrikli ev
cihazlarında kullanılır. Kolektörü ve yalıtılmış rotor sargısı bulunmaması nedeniyle dayanıklı
bir yapısı vardır. En büyük sakıncası yardımcı sargısız yol alamamasıdır. Bir fazlı motora yol
2
vermede rotor kayış veya bir hareket kolu yardımıyla çalışması istenen yöne savrulmalı
(savrulmalı motor) veya statora bir yol verme sargısı (yardımcı sargı) ilave edilmelidir.
Yardımcı sargıya seri bağlanan omik direnç veya kapasite yardımıyla bu sargı tarafından ana
sargının alanına nazaran zaman bakımından faz farkı olan ikinci bir alan meydana getirerek
yol alma momentinin oluşmasını sağlar. Yol almadan sonra bu sargı genellikle bir merkezkaç
anahtar (santrifüj anahtar) veya bir röle yardımıyla devreden çıkartılır.
1- ÜNİVERSAL (SERİ) MOTOR
Üniversal motor doğru akım seri motoruna benzer. Üniversal motorların yapısında hem D.C
de hem de A.C de çalışma özelliği gösterebilmesi için stator (endüktör), rotor (endüvi)
yanında kolektör ve fırçaları bulunmaktadır. Statoru saç paketlerinden çıkıntılı kutuplu olarak
yapılmış, kutuplara kutup bobinleri yerleştirilmiştir. Rotor doğru akım makinası endüvisi
gibidir, saç parçalarından yapılmıştır. Rotor oluklarına yerleştirilen sargılar doğru akım
endüvi sargıları gibidir. Rotorunda kolektör bulunur.
Üniversal motor ve parçaları
Üniversal motorun iç yapısı ve parçaları
3
Üniversal motorların yapısı
1- Endüktör (Stator)
2- Endüvi (Rotor)
3- Kolektör
4- Fırçalar
5- Yataklar ve diğer parçalar
Üniversal motorun kesiti
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.
2- Endüvi: Gerilim indüklenen ve iletkenleri taşıyan kısma endüvi denir.
3- Kolektör: Üniversal motorlarda kolektör, endüvi sargılarına D.C gerilim uygulanmasını
sağlar.
4- Fırçalar: Üniversal motorlarda şebeke akımını endüvi sargılarından geçirmek için fırçalar
kullanılır. Fırçalar, makinanın akım şiddeti ve gerilimine göre sert, orta sert ve yumuşak
karbon veya karbon alaşımdan yapılır.
5- Yataklar ve diğer parçalar: Elektrik makinalarının 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.
Yatakların görevi, makinanın 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.
Bu parçalardan başka kapaklar, ayaklar, bağlantı klemensi, taşıma kancası, vantilatör gibi
yardımcı parçalar da bulunur.
ÇALIŞMA PRENSİBİ
Üniversal motora bir fazlı alternatif gerilim uygulandığında statordaki kutup sargılarından ve
rotordaki endüvi sargılarından alternatif akım geçer. Kutup bobinlerinden geçen akımın
oluşturduğu manyetik alanın içinde bulunan endüvi sargılarından akım geçince ‘Manyetik
alan içinde bulunan bir iletkenden akım geçtiğinde, iletken manyetik alanın dışına
doğru itilir’ prensibine göre, endüvi oluklarındaki iletkenler itilir. Endüvi dönmeye başlar.
Alternatif akımın (+) yarım periyodunda kutup bobinlerinden ve endüviden bir yönde akım
geçer. (-) yarım periyotta ise, kutup bobinlerinden ve endüviden ters yönde akım geçer.
4
Endüvide N kutbunun altındaki iletkenlerden geçen akım bir yönde, S kutbunun altındaki
iletkenlerden geçen akım ters yöndedir. N kutbunun altındaki iletkenler bir yöne itilirken, S
kutbunun altındaki iletkenler de ters yöne itilirler. Endüvinin her iki tarafındaki bu kuvvet
çiftinin meydana getirdiği döndürme momenti endüviyi döndürür.
Alternatif akımın (-) yarım periyodunda ise, kutuplardan geçen akımın yönü değiştiği için
kutuplar değişmiştir. Aynı anda endüviden geçen akımın da yönü değiştiği için N kutbunun
altındaki endüvi iletkenlerindeki akım yönü yine aynı, S kutbunun altındaki endüvi
iletkenlerindeki akımların yönleri de aynıdır.
Pozitif ve negatif yarım periyotta endüvi ve endüktörden geçen akıma göre endüvinin
durumu
Üniversal motorun çalışma prensibi
Manyetik alan tarafından endüvi iletkenlerinin itilme yönü değişmediğinden endüvi aynı
yönde dönmeye devam eder. Kolektör dilimleri ve fırçalar yardımıyla dönen endüviden geçen
akımlar, N kutbunun altındaki endüvi iletkenlerinde bir yönde, S kutbunun altındaki endüvi
iletkenlerinde de ters yönde olması sağlandığı için endüvi bir yöne doğru döner.
Biot - Savart Kanununa göre birbirine dik olan üç büyüklükten akım, alan, kuvvet yönünden
iki büyüklük akım ve alan yön değiştirirse kuvvet yönü sabit kalır.
Endüvide meydana gelen döndürme momenti, endüviden geçen akıma ve kutupların manyetik
akısına bağlıdır. Endüvi ve kutup (endüktör) sargıları seri bağlı olduğu için manyetik akının
ve endüvi akımının artışı aynı anda olur. Bu nedenle üniversal motorların kalkınma ve
döndürme momentleri yüksektir.
5
ÖZELLİKLERİ:
Üniversal motorlar seri bir karakteristik gösterirler. Devirleri doğru akım seri motorlarında
olduğu gibi yükle değişir. Boştaki devir sayıları çok yüksektir, bu değer 15000~20000 d/d
kadar değişir. Boştaki devir sayısını sınırlayan sürtünme ve vantilasyon yüküdür. Küçük güçlü
motorların endüvi çaplarının 3~5 cm gibi küçük olması yüksek devir sayısının santrifüj
etkisini azaltır. Bu motorlar birkaç watt’dan 500~1000 W’a kadar imal edilirler.
Üniversal motorlar doğru akımla çalıştığında devir sayısı–yük karakteristik eğrisi, alternatif
akımla çalıştığındaki devir sayısı–yük karakteristik eğrisinden biraz düşük olur. Bazı
motorlarda alternatif akım ve doğru akım devir sayısı–yük karakteristik eğrileri birbirini
keser. Yükle devir sayısının değişmesi doğru akımda;
a) Motor yüklendikçe endüvi ve endüktör dirençlerinde düşen gerilimlerin artması devir
sayısını azaltır.
b) Motor yüklendikçe endüviden geçen yük akımının neden olduğu endüvi reaksiyonu hava
aralığındaki manyetik akıyı azaltır. Bu durum devir sayısının yükselmesine neden olur.
Seri motorlarda devir sayısı,
U  I .Ra  RS 
n=
k .
Ra = Endüvi direnci
RS = Seri endüktör direnci
U = Motora uygulanan gerilim
I = Motordan geçen akım
k = Sabit katsayı
n = Motorun devir sayısı
Φ = Manyetik akı
n devir sayısı formülü incelediğimizde Ra, Rs, I, k’nın normalde sabit olduğunu kabul edersek
yük altında çalışan bir üniversal motorunun devir sayısının (n), motora uygulanan gerilim (U)
ile manyetik akıya(Φ) bağlı olduğu görülmektedir.
Üniversal motor alternatif akımla çalıştığında, motor yüklendikçe devir sayısının değişmesine
belirtilen iki etkiden başka üçüncü bir etki daha vardır. Endüvi ve endüktör sargılarının omik
dirençlerinden başka, alternatif akımda bu sargıların reaktif dirençlerinin etkileri görülür.
Endüvi ve endüktör sargılarının reaktif dirençlerinin neden olduğu reaktif gerilim düşümleri
endüviye uygulanan gerilimi düşürür. Böylece, alternatif akımla çalışan seri motor
yüklendikçe devir sayısı doğru akımla çalışmasındaki devir sayısından daha düşük olur.
Üniversal motorların devir sayısı ayarında motor devresine seri bağlanan ayarlı bir dirençle
veya kutup sargılarının kademeli ve değişik sargılarından uç çıkarılarak kademeli anahtar
yardımıyla yapılır. Sarım sayısı düştükçe devir yükselir, sarım sayısı arttıkça da devir düşer.
6
Üniversal motorun devir sayısı ayarı
Yük altında çalışan bir üniversal motorun devir sayısı, motora uygulanan gerilimi değiştirerek
ayarlanır.
Normal bağlantı
Endüvinin uçları değiştirilir Endüktör uçları değiştirilir
Üniversal motorun endüvi veya endüktör sargılarının uçlarını değiştirerek, devir yönü
değiştirilir. Ancak her ikisini de aynı anda değiştirdiğimiz zaman üniversal motorun devir
yönü değişmez.
KULLANILDIĞI YERLER
Üniversal motorlar çok çeşitli yerlerde kullanılırlar. Yüksek devirleri nedeniyle elektrik
süpürgelerinde tercih edilirler. Evlerde kullanılan kahve değirmenlerinde, mikserlerde,
vantilatörlerde üniversal motorlar kullanılır.
Üniversal motorların yüksek devirleri dişli kutusu ile düşürülerek elektrikli breyzlerde
kullanılır.
Dikiş makinalarında, saç kurutma makinalarında, elektrikli traş makinalarında, sirenlerde,
seyyar taşlama ve zımpara makinalarında kullanılırlar.
2- YARDIMCI SARGILI MOTORLAR
Bir fazlı endüksiyon motorları içinde en büyük güçte yapılan ve en fazla kullanılan yardımcı
sargılı asenkron motorlardır. Stator, rotor, gövde ve kapaklardan oluşur.
7
Yardımcı sargılı asenkron motor
Yardımcı sargılı motorun statoru üç fazlı asenkron motorun statoru gibidir. Stator oluklarına
birbirinden 900 faz farklı olarak ana ve yardımcı sargı yerleştirilmiştir. Ana sargı kalın telli
çok sarımlı olarak stator oluklarının 2/3 üne, yardımcı sargı ise ince telli az sarımlı olarak
stator oluklarının 1/3 üne yerleştirilmiştir.
Bir fazlı asenkron motorlarda yalnız bir sargı ile döner alan elde edilmez. Bu nedenle ana
sargının dışında yardımcı sargıya ihtiyaç vardır. Bir fazlı yardımcı sargılı motorlarda, stator
sargıları bir ana sargı (çalışma sargısı) ile yardımcı (yol verme) sargıdan oluşur. Ana sargı,
omik direncinin küçük olması için kalın kesitli iletkenlerden yapılır. Ayrıca reaktansının
büyük değerde olması için de hem alt kata yerleştirilir, hem de sarım sayısı yardımcı sargıdan
daha fazladır. Yardımcı sargının ise, kesiti ince olup omik direnci ana sargıya göre daha
fazladır. Yardımcı sargı, üst kata yerleştirilir.
8
Yardımcı sargılı motor prensip şeması
Ana sargı ve yardımcı sargı birbirine paralel bağlanır ve 900 açı farklı oluklara yerleştirilir. Bu
sargılara bir fazlı alternatif gerilim uygulanır. Yardımcı sargının devresine seri olarak bir
merkezkaç anahtar bağlanır. Motor çalıştıktan sonra, devir sayısı belirli bir değere ulaştığında,
bir merkezkaç anahtar açılarak yardımcı sargıyı devreden çıkarır. Motor yalnız ana sargı ile
çalışmasına devam eder.
Merkezkaç (santrifüj) anahtarın çalışması (motor dururken ve çalışırken)
Merkezkaç anahtar (Santrifüj anahtar) motor kalkınırken yardımcı sargıyı devrede tutan,
motor nominal devrin % 75’ine ulaştığında devreden çıkaran bir anahtardır.
Yardımcı sargılı motorun rotoru üç fazlı asenkron motorun kısa devreli rotoru (sincap kafesli
rotor) gibidir.
ÇALIŞMA PRENSİBİ
Yalnız ana sargısı bulunan bir fazlı motorun yol alabilmesi için ilk hareketin verilmesi
gerekir.
Yalnız ana sargısı olan bir motora bir fazlı gerilim uygulandığında ana sargıdan geçen akım,
düzgün bir döner alan meydana getirmez. Yalnız ana sargı ile döner alan oluşmayacağı için
yardımcı bir sargıya ihtiyaç vardır. Her iki sargıda da faz farkı yok ise yine bir döner alan
oluşması söz konusu değildir.
Stator oluklarına 900 faz farklı olarak iki faz bobini yerleştirdiğimizde iki kutuplu, iki fazlı en
basit sargı elde edilmiş olur. (U-X) birinci faz sargısının, (W-Z) ikinci faz sargısının uçlarıdır.
9
İki fazlı alternatif akımın değişim eğrileri ve iki fazlı döner alan oluşumu
Şekil (a): 1 numaralı bobinden akım geçmektedir. II numaralı bobinde ise akımın değeri
sıfırdır. Statorda yönü sağdan sola doğru olan bir alan meydana gelir.
Şekil (b): Her iki bobinden de pozitif yönde akım geçmekte ve bu anda manyetik alan, bu
akımlara uyarak şekil a'ya göre sağa doğru kaymaktadır.
Şekil (c): (900 de) I faz sıfır, II faz (+) maksimum değerdedir ve alan yönü aşağıdan yukarı
doğru olur.
Şekil (d): (1800 de) II faz sıfır, I faz (-) maksimum değerdedir ve alan yönü soldan sağa doğru
olur.
Şekil (e): (2700 de) I faz sıfır, II faz (-) maksimum değerdedir ve alan yönü yukarıdan aşağıya
doğru olur.
Gördüğümüz gibi; stator alanı, alternatif akımın alanına uyarak dönmektedir. Bu bakımdan bu
alana iki fazlı döner alan adı verilir.
İki fazlı alternatif akımın değişim eğrileri
10
Stator sargılarına iki fazlı alternatif akım uyguladığımızda, birinci faz sargısından A fazının
akımı, ikinci faz sargısından da A fazının akımından 900 geride B fazının akımı geçer.
Statorun iki faz sargısından geçen 900 faz farklı A ve B faz akımlarının meydana getirecekleri
manyetik alanların yönlerini, çeşitli anlardaki A ve B faz akımlarının yönlerine göre bulalım.
(1) anında A fazı (+), B fazı ise (-) dir. (1) nolu şekilde A fazının akımı birinci faz bobinin U
ucundan girer, X
ucundan çıkar. B fazının akımı ikinci faz bobininin Z ucundan girer W
ucundan çıkar. Faz bobinlerinden bu anda geçen akımların yönlerine göre, bobinlerin
meydana getirdiği manyetik alanın yönleri ve statordaki kutupları inceleyelim.
İki faz bobininin meydana getirdiği manyetik alanlar
2, 3, 4 anlarında stator sargılarından geçen akımların yönlerini işaretleyerek, bu anlarda
statorda meydana gelen kutupların yerlerini tespit edelim. 4 anından sonra tekrar 1 anı gelir.
Statorun iki faz bobininden geçen iki fazlı alternatif akımın bir periyotluk değişmesinde
(1, 2, 3, 4 anlarında) statorda meydana gelen N-S kutupları bir devir yapmıştır.
İki fazlı stator sargılarından geçen iki fazlı alternatif akımlar düzgün bir döner alan meydana
getirirler. Bu üç fazlı alternatif akımın üç fazlı stator sargılarından geçince meydana getirdiği
döner alana benzer.
Statorun ortasındaki kısa devreli (sincap kafesli) rotor döner alanın etkisiyle dönmeye başlar.
Döner alan rotorun kısa devre çubuklarını keserek çubuklarda e.m.k’ler indükler. Kısa devre
çubuklarından endüksiyon akımları geçer ve rotorda manyetik alan meydana gelir. Rotor
kutupları, döner alanın kutupları tarafından çekilir ve rotor döner alanın yönünde dönmeye
başlar.
Yardımcı sargılı motorların kısa devreli rotorlarının dönebilmesi için, stator sargılarından
geçen akımların düzgün bir döner alan meydana getirmesi gerekir.
Ana sargıdan ve yardımcı sargıdan geçen akımlar arasında 900 ye yakın faz farkı meydana
getirebilirsek, ana ve yardımcı sargıdan geçen bu akımlar düzgün bir döner alan meydana
getirebilir. Ana ve yardımcı sargıdan geçen akımlar arasında 900 ye yakın faz farkı meydana
getirebilmek için,
1) Ana sargı kalın telli çok sarımlı, yardımcı sargı ince telli az sarımlı olarak sarılır. Ana
sargının etkin direnci (Ra) küçük, reaktif direnci (Xa) büyük olacağından, ana sargıdan geçen
akım (Ia) gerilimden 900 ye yakın geri kalır. Yardımcı sargının etkin direnci (Ry) büyük,
reaktif direnci (Xy) küçük olacağından, yardımcı sargıdan geçen akım (Iy) gerilimden 300 ye
yakın geri kalır. Ana sargı ile yardımcı sargıdan geçen akımlar arasındaki açı 900 ye ne kadar
yaklaşırsa döner alan o kadar düzgün olur. Ana ve yardımcı sargılardan geçen faz farklı
akımların meydana getireceği döner alan kısa devreli rotorun dönmesine neden olur.
11
Yardımcı sargılı motor ve vektör diyagramı
2) Yardımcı sargıya seri olarak bir kondansatör bağlanırsa, yardımcı sargıdan geçen akım
kondansatörün etkisi ile gerilimden ileride olur. Ana sargının akımı ile yardımcı sargının
akımı arasında 900 lik faz farkı meydana gelir. Statora 900 faz farklı olarak yerleştirilmiş olan
ana ve yardımcı sargılardan geçen 900 faz farklı akımlar düzgün bir döner alanın meydana
gelmesine neden olurlar. Statorun ortasındaki kısa devreli rotor da döner alanın etkisi ile aynı
yönde dönmeye başlar.
Kondansatörlü ve yardımcı sargılı motor ve vektör diyagramı
Motorun Yalnız Ana Sargısı ile Çalışması
Yalnız ana sargısı olan bir motora bir fazlı e.m.k. uygulandığında ana sargıdan geçen akım
düzgün bir döner alan meydana getirmez. Manyetik alanın değişmesi bir hat üzerinde olur.
Pozitif yarım periyotta N ve S kutupları meydana gelir, kutupların alan şiddeti artarak
maksimum sonra azalarak sıfır olur. Negatif yarım periyotta kutuplar değişir S ve N kutupları
meydana gelir. Kutupların alan şiddeti artarak maksimum, sonra azalarak sıfır olur.
Burada manyetik alan bir hat (doğru) üzerinde çoğalır, azalır ve yön değiştirir. Bu alanın
etkisindeki kısa devreli rotor dönmez.
Ana sargılı motor
Ana sargının meydana getirdiği manyetik alan
Ana sargıdan geçen bir fazlı alternatif akımın meydana getirdiği döner alanlar
12
Yalnız ana sargısı olan bir fazlı asenkron motoru el ile veya mekanik bir tertibatla herhangi
bir yöne döndürdüğümüzde, motor çalışmaya başlar.
Ana sargıdan geçen alternatif akımın meydana getirdiği manyetik alanın bir çizgi üzerinde
değişimini, birbirine zıt yönde ω açısal hızı ile dönen iki eşit vektörün meydana getirdiği
bileşke alan olarak kabul edebiliriz. F1 ve F2 eşit şiddetteki alan vektörleri ω açısal hızı ile zıt
yönde döndüklerinde, meydana getirdikleri bileşke manyetik akı yatay eksen doğrultusunda
değişen bir manyetik alan olur.
F1 ve F2 eşit manyetik alanların ω açısal hızı ile zıt yönde döndüklerinde meydana getirdikleri
bileşke manyetik akı X ekseni doğrultusunda değişir.
Kısa devreli rotoru saat ibresi yönünde döndürdüğümüzde, saat ibresi yönünde dönen F1
manyetik alanına uyarak dönmesine devam eder. Rotoru saat ibresinin tersi yönünde elle
döndürdüğümüzde, saat ibresine ters yönde dönen F2 manyetik alanının etkisi ile rotor
dönmesine devam eder.
Rotor dönmediği zaman, saat ibresi yönünde dönen F1 ve saat ibresine ters yönde dönen F2
döner alanlarının etkisinde kalır. Döner alanlardan birinin rotor üzerinde meydana getirdiği
döndürme momentini, diğer alanın ters yönde meydana getirdiği döndürme momenti yok eder
ve dolayısıyla rotor da dönmez.
Yardımcı sargılı asenkron motorun statoruna bir fazlı alternatif akım uygulandığında, statorda
meydana gelen döner alanın etkisiyle rotor belirli bir kayma ile döner alanın yönünde
dönmeye başlar. Yardımcı sargı bu sırada devreden çıkarılırsa motor dönmesine devam eder.
Yardımcı sargının görevi rotora ilk hareketi vermektir. Rotor miline konan merkezkaç anahtar
yardımıyla rotor belirli bir devir sayısına ulaştığında yardımcı sargı devreden çıkarılır. Motor
yalnız ana sargı ile çalışmasına devam eder ve milindeki yükü taşır. Böylece yardımcı sargı
devrede kaldığında bu sargıda meydana gelecek olan ısı kayıplarından, sargıyı devreden
çıkararak kurtarmış oluruz.
Yardımcı sargı çok kısa bir zaman devrede kalacak şekilde yapılmıştır. Herhangi bir nedenle
merkezkaç anahtarın arızalanması ile yardımcı sargı devrede kalacak olursa, kısa bir zamanda
yanar. Yanan yardımcı sargının meydana getireceği ısı, ana sargının da yanmasına neden olur.
Motorun ilk hareketinden sonra devir sayısı nominal devir sayısının % 75’ine ulaştığında, ana
sargının tek başına meydana getireceği döndürme momenti, yardımcı sargı ile birlikte
meydana getirecekleri döndürme momentinden büyük olur. Bu nedenle motorun devri,
nominal devrin % 75’ine ulaştığında, merkezkaç anahtar veya elektromanyetik röle ile
yardımcı sargı devreden çıkarılır.
Bazı yardımcı sargılı asenkron motorlarda merkezkaç anahtar yerine elektromanyetik anahtar
kullanılır.
Elektromanyetik anahtarın (Manyetik Röle) kullanımı
13
Motor dururken manyetik röle kontakları açık konumda ve röle bobini ana sargıya seri
bağlıdır. Motora gerilim uygulandığında yalnız ana sargı üzerinden akım geçecek, bu akım
rotoru döndüremeyecektir. Rotor dönemeyince ana sargının çektiği akım artar. Bu akım röle
bobininden de geçeceğinden bobinde oluşan manyetik alan artarak nüveyi hareket ettirir.
Kontaklar kapanarak yardımcı sargıyı devreye alır, motor yol almaya başlar. Motor yol
aldıkça ana sargı akımı düşeceğinden röle bobininden geçen akım da azalır. Nüve ilk
konumuna döner, kontakları açar, yardımcı sargıyı devreden çıkarır. Motor yalnız ana sargı
ile çalışmasına devam eder.
ÖZELLİKLERİ
Yardımcı sargılı motorların, kondansatörsüz, startta kondansatörlü, sürekli çalışmada ve yol
vermede kondansatörlü ve çift kondansatörlü olmak üzere çeşitli tipleri vardır.
a) KONDANSATÖRSÜZ MOTOR (STANDART MOTOR)
Yardımcı sargılı kondansatörsüz bir motorun imalatı iyi yapılmışsa, ilk kalkınma momenti en
az normal yük döndürme momentine eşittir. İyi bir motorun ilk kalkınma momenti en çok
nominal yük döndürme momentinin 1,5 katı kadar olabilir.
Merkezkaç anahtarlı yardımcı sargılı motor
Kondansatörsüz motorlar, düşük kalkınma momentli ve yol alma zamanı küçük olan yüklerde
kullanılırlar. Yol alma zamanı uzun olan bir yük kondansatörsüz motor ile çalıştırılırsa, uzun
zaman devrede kalacak olan yardımcı sargı yanar. Çünkü yardımcı sargılar kısa bir zaman
çalışacakları göz önünde tutularak yapılmışlardır.
b) KONDANSATÖR STARTLI MOTOR
Yardımcı sargıya bir kondansatör seri olarak bağlanırsa yardımcı sargıdan geçen akım
kondansatörün etkisi ile gerilimden ileride olur. Kondansatör startlı yardımcı sargılı
motorlarda ilk kalkınma momenti, nominal yük döndürme momentinin 3,5~4,5 katına kadar
çıkabilir. Bu motorların diğer bir üstünlüğü, yardımcı sargıya konan kondansatör nedeniyle
motorun ilk kalkınmada şebekeden çektiği akımın biraz düşük olmasıdır. Yalnız kalkınma
akımındaki bu düşüklük, hiçbir zaman kalkınma momentindeki artış oranında değildir.
14
Yardımcı sargılı ve kalkış kondansatörlü bir fazlı motor
Kondansatörler genellikle motorlar üzerine monte edilirler. Yalnız yol vermede kısa bir
zaman için devrede kalacak olan kondansatörler genellikle elektrolitik kondansatörlerdir.
Elektrolitik kondansatörler uzun süre devrede kalacak olurlarsa patlarlar.
Yardımcı sargılı ve kalkış kondansatörlü bir fazlı motorlar yüksek kalkınma momenti
gerektiren yerlerde kullanılırlar.
c) ÇİFT KONDANSATÖRLÜ MOTORLAR
İlk kalkınmada daha büyük kapasitede kondansatöre ihtiyaç vardır. Motor nominal devrine
ulaştığında daha küçük kapasiteli kondansatör yeterlidir. Startta kısa bir zaman için kullanılan
elektrolitik kondansatörleri sürekli çalışmada kullanamayız. Sürekli devrede kalacak olan
yağlı kağıt kondansatör, yardımcı sargıya direk bağlıdır. Merkezkaç anahtarla elektrolitik
kondansatör birinci kondansatöre paralel bağlıdır.
Yardımcı sargılı kalkış ve daimi kondansatörlü bir fazlı motor
İlk yol vermede merkezkaç anahtar kapalı olduğu için C1 ve C2 kondansatörleri paralel bağlı
olarak yardımcı sargı devresine seri bağlanırlar. Böylece yardımcı sargı devresindeki
kondansatörün kapasitesi ilk kalkınmada (C1+C2) olur. Motor nominal devrine yaklaşınca
merkezkaç anahtar açılır. Elektrolitik kondansatör devreden çıkar. Yardımcı sargı C1
kondansatörü ile birlikte devrede kalır ve motor çalışmasını sürdürür.
Bir kağıt kondansatör ve oto trafosu kullanarak çift kondansatör etkisi elde edilebilir.
d) DAİMİ KONDANSATÖRLÜ MOTORLAR
Daimi kondansatörlü motorlarda yardımcı sargı ve ona seri bağlı kondansatör ilk kalkınmada
ve çalışmada sürekli devrede kalır. Kondansatör devamlı devrede kalacak tipte yapılmış yağlı
kağıt kondansatördür. Kondansatör değeri, kondansatör başlatmalıya göre onda bir kadardır.
15
Bu motorlarda merkezkaç anahtar yoktur. İlk kalkınma momenti biraz düşük, tam yük
momentinin % 50~100’ü arasındadır. Bu motorlar çok düzgün ve sessiz çalışırlar ve
merkezkaç anahtarın olmaması nedeniyle daha az bakıma ihtiyaç gösterirler. Genellikle
1 HP’den küçük ev aleti, çamaşır makinası, vantilatör, aspiratör ve brülörlerde ve sessiz
çalışmanın arzu edildiği yerlerde bu motorlar kullanılır.
Yardımcı sargılı daimi kondansatörlü bir fazlı motor
Kondansatörlü motorların stator oluklarına yerleştirilmiş veya statorda bulunan çıkık
kutuplara sarılmış iki veya üç stator sargısı bulunur. İki sargılılarda bu sargılardan biri
yardımcı sargı olup, yol verildikten sonra devresinde seri bağlanan kondansatör ile birlikte ya
devreden çıkar ya da ana sargı ile birlikte normal çalışma süresince devrede tutulur. Yardımcı
sargı devresinde kondansatör bulundurulması yol verme koşullarının iyi olmasını ve ayrıca
motordan daha fazla faydalanılmasını, verim ile Cosφ’nin büyümesini de sağlar.
Kondansatör startlı yardımcı sargılı motorlar çamaşır makinası, buzdolabı v.b. ev cihazlarında
350 W’a kadar güçlerde kullanılır. Yol verme kondansatörünün büyüklüğüne göre, kalkış
momentini nominal momentin 2,5~3 katına kadar çıkarma imkanı vardır.
DEVİR AYARI
Üç fazlı asenkron motorlarda olduğu gibi yardımcı sargılı motorların da devir sayıları, kutup
sayılarına ve şebeke frekansına bağlıdır.
60. f
nr =
. (1 - S) d/d
P
nr = Rotorun devir sayısı (d/d)
f = Şebeke frekansı (Hz)
P = Çift kutup sargısı
S = % Kayma
Yardımcı sargılı motorların boştaki devir sayıları ile tam yükteki devir sayıları % 2,5~5
arasında değişir. Bunun için üç fazlı asenkron motorlarda olduğu gibi, bu motorların da devir
sayıları sabittir.
İki devirli yardımcı sargılı motor elde edebilmek için iki ayrı ana sargıya ve iki ayrı yardımcı
sargıya ihtiyaç vardır. Örneğin statora 2P=4 kutuplu ana ve yardımcı sargılar yerleştirildikten
sonra, 2P=2 kutuplu ana ve yardımcı sargılar yerleştirilerek iki değişik devir elde edilir.
Yük altında çalışan yardımcı sargılı motora uygulanan gerilim düşürülürse, motorun
döndürme momenti uygulanan gerilimin karesine bağlı olarak azalır. Döndürme momentinin
azalması motorun devrinin düşmesine, kaymanın büyümesine neden olur. Kaymanın artması
rotordaki bakır kayıplarının artmasına neden olur. Küçük motorlarda rotor bakır kaybı küçük
olduğundan ihmal edilebilir.
16
Daimi kondansatörlü yardımcı sargılı motora uygulanan gerilim oto trafosuyla değiştirilmek
suretiyle devir ayarı yapılır. Oto trafosu ile ana sargı ve yardımcı sargı gerilimleri
birbirlerinden farklı olarak ayarlanabilir. Bu yöntemle devir ayarı yapılabilir.
Yardımcı ve ana sargı paralel bağlandıktan sonra, motora uygulanan gerilim oto trafosu ile
kademeli olarak düşürülerek devir ayarı yapılır. Motordaki her iki sargıya uygulanan gerilim
aynı anda birlikte düşürülmektedir. Bu yöntemde düşük devir kademesinde motorun kalkınma
momenti zayıf olur.
Yardımcı sargıya uygulanan gerilim sabit tutularak, ana sargıya uygulanan gerilim
düşürülmektedir. Bu yöntemde bütün kademelerde iyi bir kalkınma momenti elde
edildiğinden çok sık kullanılır.
Ana sargıya uygulanan gerilim düşürülürken, yardımcı sargıya uygulanan gerilim
arttırılmaktadır. Bu yöntemde bütün kademelerde kalkınma momenti iyidir.
Daimi kondansatörlü yardımcı sargılı motorlarda yapılan bu devir ayarı aspiratör ve vantilatör
gibi yüklerde iyi netice verir. Bu yöntemle küçük vantilatörlerde devir % 70’e kadar, normal
vantilatörlerde % 60’a kadar, büyük vantilatörlerde % 50’ye kadar düşürülebilir.
Yardımcı sargılı motorların devir yönlerini değiştirmek için ana veya yardımcı sargının uçları
değiştirilir. Bu sargıların herhangi birinin uçlarının yer değiştirmesiyle stator alanının dönüş
yönü ters çevrilir. Sonuç olarak da rotorun dönüş yönü değiştirilir.
17
Yardımcı sargılı motorların devir yönünün değiştirilmesi
Aspiratör, vantilatör, kompresör, küçük çamaşır makinası gibi motorlar daima bir yönde
döner. Bu nedenle sargı uçları, stator içinde bağlanarak dışarıya üç uç çıkartılır. Uçlardan ikisi
ana sargı, diğeri ise yardımcı sargı ucudur ve bu uç, santrifüj anahtara bağlanır. Devir yönü
sık sık değiştirilen motorlarda ise klemens tablosuna dört uç çıkartılır.
Devir yönü değiştirme
Devamlı sağa ve sola çalışan tezgâhlarda, motorun devir yönünü değiştirmek için şekildeki
gibi devir yönü değiştirme şalteri kullanılır.
KULLANILDIĞI YERLER
Yardımcı sargılı motorların çok geniş kullanma alanı vardır. Bir fazlı motorlar içinde en
büyük güçlü bu motorlar yapılırlar. En büyük yardımcı sargılı motor 1,5~2 HP gücündedir.
Buzdolabı, çamaşır makinası, breyiz, vantilatör, aspiratör, küçük su türbini, küçük seyyar
taşlama motorları yardımcı sargılı motorlardır.
Yardımcı sargılı motorların kullanım alanları: Aspiratörler, üfleyici motorlar, bulaşık
makinası gibi düşük veya orta dereceli yol alma momenti gereken yerlerdir.
Yardımcı sargılı ve kalkış kondansatörlü motorların kullanım alanları: Kompresör,
pompa, vinç, buzdolabı, çamaşır makinası gibi yol alması zor olan yerlerdir.
Yardımcı sargılı ve daimi kondansatörlü motorların kullanım alanları: Aspiratör,
üfleyici motorlar, pompa gibi az gürültülü yerlerdir.
Kalkış ve daimi kondansatörlü motorların kullanım alanları: Kompresör, pompa, üfleyici
motorlar gibi az gürültü ve yüksek moment gerekli yerlerdir.
3- YARDIMCI KUTUPLU (GÖLGE KUTUPLU) MOTORLAR
Yapımı en ucuz ve en basit olan motorlardan biridir. Çok küçük güçten 0,15 HP’ye kadar
yapılırlar.
18
Yardımcı (Gölge kutuplu) kutuplu motor
Yarık kutuplu motor adı da verilen yardımcı kutuplu motor çıkık kutupları bulunan özel bir
endüksiyon motorudur. Stator çıkıntılı kutuplu olarak saç paketlerinden yapılır. Kutupların
birer kenarına aksiyal yarıklar (oluklar) açılarak buraya bakır halkalar takılmış ve çıkıntılı
kutuplara bobinler yerleştirilmiştir.
Yardımcı kutuplu motorların rotorları kısa devreli rotorlardır. Üç fazlı asenkron motorun kısa
devreli rotorundan hiç bir farkı yoktur.
Gölge kutuplu motor her birinde bakır halka veya kısa devre sargıları bulunan birden fazla
yarık kutuplu olarak da düzenlenebilir.
Gölge kutuplu motor
19
ÇALIŞMA PRENSİBİ
Yardımcı kutuplu motorun stator sargılarına bir fazlı alternatif e.m.k uyguladığımızda stator
sargılarından geçen akım dalgalı bir manyetik akı meydana getirir. Stator sargılarından geçen
akım yön değiştirince, manyetik akı da akıma bağlı olarak yön değiştirir. Stator sargısından
geçen sinüzoidal akımın oluşturduğu Φ1 akısı kısa devre edilmiş halkada transformasyon
suretiyle bir e.m.k indükler. Kısa devre edilmiş olan sargıdan bir akım geçer. Bu akım stator
sargısından geçen akımın oluşturduğu alandan geride bir alan oluşturur. Aralarında faz farkı
olan bu iki alternatif alan hava aralığında eliptik bir döner alan meydana getirerek motorun
kendiliğinden yol almasını sağlar.
Motorun dönüş yönü yarık kutupların ana kutuplara nazaran geometrik olarak düzenlemesine
bağlıdır ve motorun dönüş yönü yan kapaklarda okla belirtilmelidir. Motorun dönüş yönünü
değiştirmek için stator saç paketlerinin ters paketlenmesi gerekir.
Yardımcı kutuplu motorun bir kutbunu ele alarak, akımın yarım periyotluk değişmesinde
kutbun manyetik akısındaki değişiklikleri inceleyelim.
Kutup bobininden geçen akıma göre meydana gelen manyetik akının değişimi
1- Kutup bobininden geçen akım 0’dan pozitif maksimuma yakın a değerine doğru artarken,
kutbun manyetik akısı da artar. Artan manyetik akı, bakır halka üzerinde bir e.m.k indükler ve
bakır halkadan endüksiyon akımı geçer. Lenz Kanununa göre, bu akım kendisini meydana
getiren manyetik akının artışını azaltacak (zıt yönde) şekilde manyetik alan meydana getirir.
Yardımcı kutbu meydana getiren bakır halkanın bulunduğu kutup parçasındaki manyetik akı
zayıflar. Kutup yüzeyindeki manyetik akının düzgün dağılışı bozulduğu için manyetik akı
ekseni kutbun bir tarafına doğru kayar.
2- Kutup bobininden geçen akım a ve b arasında maksimuma çok yakındır. Bu kısımda
akımdaki değişme çok küçüktür. Kutbun meydana getireceği manyetik akı da çok az
değişecek yani sabit kalacaktır. Sabit manyetik alan içindeki bakır halkada hiçbir e.m.k.
indüklenmez ve bakır halkadan geçen akım sıfır olur. Bakır halkanın etkisi olmayınca,
manyetik akı kutup yüzeyine düzgün olarak yayılır. Manyetik akının ekseni kutbun ortasına
doğru kayar.
3- Maksimum değeri geçmiş olan akım azalarak sıfıra düşer. Kutbun manyetik akısı da
azalmaya başlar. Manyetik akının azalması bakır halkada bir e.m.k indükler ve bakır halkadan
endüksiyon akımı geçer. Bu akımın meydana getireceği manyetik akının yönü, azalan kutup
akısının azalmasını önlemek için kutup alanı ile aynı yöndedir. Bu durumda bakır halkanın
bulunduğu kutup yüzeyinde manyetik alanın yoğunluğu artar. Manyetik akının ekseni bakır
halka (yardımcı kutup) tarafına doğru kayar.
20
Kutup bobininden pozitif yarım periyotluk akım geçince, N kutbu meydana gelir ve manyetik
akı kutup yüzeyinde bakır halkaya doğru kayar. Bobinden akımın negatif yarım periyodu
geçtiğinde S kutbu meydana gelir ve manyetik akı yine kutup yüzeyinde kutbun bir tarafından
bakır halkaya doğru kayar. Buna göre, akım yön değiştirdikçe kutup değişiyor (N ise S kutbu
oluyor) yalnız manyetik akının kutup yüzeyinde kayması hep aynı yönde bakır halkaya
(yardımcı kutba) doğru olur.
Yardımcı kutuplu motora bir fazlı alternatif e.m.k uyguladığımızda bobinden geçen sinüzoidal
akımın pozitif yarım periyodunda N ve S kutupları meydana gelir. Manyetik akılar kutup
yüzeyinde bakır halkaya doğru kayarlar. Akımın negatif yarım periyodunda kutuplar değişir,
manyetik akının kutup yüzeyinde kayması yine bakır halkaya doğru olur. İki kutbun
ortasındaki kısa devreli rotor çubukları üzerinde değişen manyetik akı e.m.k’ler indükler ve
bu çubuklardan endüksiyon akımları geçer. Rotorda manyetik alan meydana gelir. Kutup
yüzeyinde manyetik akının kayması rotorun bir tarafındaki kutupta bir yöne ise, rotorun diğer
tarafındaki kutupta ise ters yöne doğrudur. Manyetik akının kutup yüzeyinde kayması sanki
kutup dönüyormuş gibi rotor üzerinde bir etki yapar. Meydana gelen döndürme momentinin
etkisi ile rotor manyetik akının kayma yönünde, yani yardımcı kutuplara doğru dönmeye
başlar.
ÖZELLİKLERİ
Yardımcı kutuplu motorlar, yapılarının basitliği nedeni ile ucuza imal edilirler. Bu motorların
en önemli özelliklerinden biri de çok sessiz çalışmalarıdır. Yardımcı kutuplu motorların ilk
kalkınma momentleri, aşırı yük kapasiteleri ve verimleri düşüktür. Fazla ısınmaz, verimleri
% 5 ile % 35 kadardır. Devir yönü değiştirilemez.
En büyük yaklaşık olarak 1/6 HP, en küçük 1/250 HP gücünde olmak üzere çok değişik
güçlerde yapılırlar.
Tam yük momentleri genellikle % 10~25 gibi oldukça yüksek kaymalarda meydana gelir. Bu
motorların maksimum momentleri tam yük momentinin 1,25 katı kadardır.
Yardımcı kutuplu motorlar aspiratör ve vantilatörlerde kullanıldıklarında motoru soğutmak
için ayrıca motorun rotoruna pervane koymaya gerek yoktur. Vantilatörün, motorun etrafında
meydana getirdiği hava akımı aynı zamanda motoru soğutur.
Yardımcı kutuplu motorların devir sayıları uygulanan gerilimle değişir. Yük altında çalışan
yardımcı kutuplu motora uygulanan gerilim düşürülerek devir sayıları kontrol edilebilir.
Motora uygulanan gerilim üç şekilde değiştirilir.
1- Kademeli oto trafosu ile motora değişik gerilimler uygulanır.
Oto trafosu ile devir sayısının kontrolü
2- Kademeli bir reaktans bobini (şok bobini) veya direnç motora seri bağlanarak kademeli
olarak motor devresine sokulur ve bunlarda düşen gerilim arttırılarak motorun uçlarındaki
gerilim değiştirilir.
21
Seri reaktans bobini ile devir sayısının kontrolü
3- Motorun stator bobinlerinden uçlar çıkarılarak şebeke gerilimi stator sargısının tamamına
veya bir kısmına uygulanır.
Bobinden kademeli uçlar çıkarıp şebeke geriliminin uygulanması ile devir sayısının
kontrolü
Yardımcı kutuplu motorlarda devir yönü sabittir, değiştirilemez. Yardımcı kutuplar sargılı
yapılır ve bir anahtarla çapraz olarak kısa devre edilirse devir yönü değişir.
Devir yönünü değiştirme yöntemi
Gölge kutuplu motorlarda dönüş yönü daima ana kutuptan, yarık kutba doğrudur. Dönüş yönü
değiştirilmek istendiğinde, yatak burçları ve rotor çıkartılır ve değişik yönde tekrar yerlerine
takılır. Dönüş yönü sürekli olarak bir şalter ile ayarlanmak isteniyorsa, ikinci bir kısa devre
sargısının daha bulunması zorunludur.
KULLANILDIĞI YERLER
Sessiz çalıştıkları için bu motorlar pikap ve teyplerde çok kullanılırlar. Küçük vantilatör ve
aspiratörlerde de yardımcı kutuplu motorlar kullanılır.
4- RELÜKTANS MOTOR
Relüktans motorlar yapılışları bakımından yardımcı kutuplu motorlara benzerler. Statorları
saç parçalarından paketlenerek yapılmışlardır. Kutup yüzeylerinin bir kısmı hava aralığı fazla
22
olacak şekilde oyulmuştur. Ortadaki rotor ile kutuplar arasında kutbun bir kısmında hava
aralığı çok küçük, diğer kısmında ise hava aralığı büyüktür. Hava aralığı büyük olan kısım
manyetik akının geçişine büyük direnç gösterir. Çok küçük olan hava aralığı ise manyetik
akının geçişine daha küçük manyetik direnç gösterir.
Kutupların ortasındaki rotor kısa devreli rotordur. Rotor üç fazlı asenkron motorun kısa
devreli rotoru gibidir.
ÇALIŞMA PRENSİBİ
Relüktans motorun çalışması yardımcı kutuplu motorun çalışmasına benzer. Stator sargısına
bir fazlı alternatif e.m.k uygulandığında, bobinden geçen sinüzoidal akım değişen bir
manyetik alan meydana getirir. Statorun N kutbundan S kutbuna giden manyetik kuvvet
çizgileri, büyük hava aralığından geçerken büyük bir manyetik dirençle, küçük hava
aralığından geçerken daha küçük bir manyetik dirençle karşılaşırlar. Dolayısıyla, kutupların
manyetik akıları, kutup yüzeylerinde daha küçük manyetik direnç gösteren kısma doğru
kayarlar.
23
Şu halde, kutupların manyetik akıları her yarım periyotta yön değiştirirler, aynı zamanda
manyetik akı kutup yüzeyinde geniş hava aralıklı kısımdan küçük hava aralıklı kısma doğru
kayarlar. Kutupların meydana getirdiği manyetik akının bu kayması, yardımcı kutuplu
motorların kutuplarındaki akı kaymasına benzer. Kutupların ortasındaki kısa devreli rotor,
manyetik akının kutup yüzeyindeki hareketine uyarak döner. Manyetik akının kayması, büyük
hava aralığı olan kısımdan küçük hava aralığı olan kısma doğru olduğu için rotor da bu yöne
doğru döner.
ÖZELLİKLERİ
Relüktans motor da asenkron (endüksiyon) motor gibidir. Çünkü rotora enerji endüksiyon
yolu ile iletilir. Relüktans motorların kalkınma momentleri yardımcı kutuplu motorlardan
daha düşüktür. Bu motorların aşırı yük kapasiteleri ve verimleri yardımcı kutuplu motorlar
gibi çok düşüktür.
Devir yönleri daima geniş aralıklı kısımdan dar hava aralıklı kısma doğrudur. Bu motorların
devir yönleri değiştirilemez. Motorun devir yönünü değiştirmek gerektiğinde rotor, statora
ters sokularak montaj edilir.
Relüktans motorun devir sayısı oto trafo ve seri reaktans bobini yardımıyla motora uygulanan
gerilim değiştirilerek ayarlanır.
KULLANILDIĞI YERLER
Yardımcı kutuplu motorlar kadar fazla kullanılmazlar. Bu motorlar küçük boyutta yapılırlar.
İlk kalkınma ve aşırı yük momentlerinin düşük olması gereken yerlerde kullanılırlar.
5- REPÜLSİYON MOTORLAR
Repülsiyon motorların statorları yardımcı sargılı motorların veya üç fazlı asenkron motorların
statorlarına benzer. Repülsiyon motorların statoruna yerleştirilen bir fazlı sargı yardımcı
sargılı motorlarda olduğu gibidir. Bobinler spiral (el sargı) şeklindedir.
Repülsiyon motorların rotoru doğru akım makinalarının endüvisi gibidir. Yalnız repülsiyon
motorlarda fırçalar kısa devre edilmiştir.
24
Repülsiyon motor
ÇALIŞMA PRENSİBİ
Statordaki bir fazlı sargıya alternatif e.m.k uygulandığında geçen akım, sargının kutup
sayısına göre kutuplar meydana getirir.
İki kutuplu stator sargısından geçen herhangi bir andaki alternatif akım N ve S kutupları
meydana getirir. N kutbundan çıkan manyetik kuvvet çizgileri ortadaki endüviden geçerek S
kutbuna gelirler ve buradan da gövdeden N kutbuna dönerler. Değişen manyetik alan içinde
bulunan endüvi sargılarında e.m.k´ler indüklenir. Fırçalar kısa devre edilmiş olduğundan
endüvi iletkenlerinden endüksiyon akımları geçer Endüvi bobinlerinden geçen akımlar kutup
ekseninin bir tarafında bir yönde, diğer tarafında da ters yöndedir. Endüvi iletkenlerinden
geçen bu akımlar endüvide N ve S kutuplarını meydana getirirler.
Statorun N kutbunun karşısında endüvinin N kutbu, statorun S kutbunun karşısında da
endüvinin S kutbu vardır. Aynı adlı kutuplar karşılıklı olduğundan birbirlerini iterler.
Kutupların itme kuvvetleri kutup ekseni doğrultusunda ve aynı zamanda birbirine zıt olduğu
için endüvide bir döndürme momenti meydana getirmediklerinden endüvi dönmez.
Fırçaları kutup ekseninin sağına doğru kaydıralım. Kısa devreli fırçalardan geçen akım endüvi
sargılarından da geçer. Endüvinin meydana getirdiği N ve S kutupları da fırçalarla birlikte
25
kaymıştır. Statorun N kutbu endüvinin N kutbunu, statorun S kutbu da endüvinin S kutbunu
iter. Bu itme kuvvetleri endüvi üzerinde bir döndürme momenti meydana getirirler. Endüvi bu
döndürme momentinin etkisiyle saat ibresi yönünde dönmeye başlar.
Fırçaları kutup eksenin soluna doğru kaydırdığımızda, endüvi kutupları da fırçalarla birlikte
kayar. Statorun N kutbu endüvinin N kutbunu, statorun S kutbu endüvinin S kutbunu saat
ibresinin tersi yönünde iterler. Meydana gelen döndürme momenti endüviyi saat ibresinin
tersi yönünde döndürür.
Fırçaları kutup ekseninden 900 kaydırdığımızda, endüvide indüklenen e.m.k`leri birbirlerini
yok ettikleri için fırçalar arasındaki e.m.k sıfır olur. Kısa devre edilen fırçalardan akım
geçmez. Endüvi sargılarından akım geçmeyince endüvide kutuplar meydana gelmez. Stator
kutuplarının etkileyeceği endüvi kutupları olmayınca döndürme momenti meydana gelmez ve
endüvi dönmez.
Statora uygulanan alternatif gerilim yön değiştirdiğinde, statorun kutupları değişirken
endüvinin de kutupları değiştiği için endüvi, fırçaları kaydırdığımız yönde dönmesine devam
eder. Dönen endüvide meydana gelen kutuplar, fırça ve kollektör dilimleri yardımıyla daima
aynı yerde yani fırçaların hizasında bulunurlar. Endüvi döndüğü halde endüvinin kutupları
dönmez. Statorun kutupları endüvinin kutuplarını itmeye devam ederek endüvinin dönmesini
sağlarlar.
Kısa devre kafesli endüvi
Endüvideki doğru akım sargılarının altına sincap kafes (kısa devreli rotor) sargısı
yerleştirilerek yapılan motora Repülsiyon Startlı Asenkron Motor (Repülsiyon yol vermeli
asenkron motor) denir.
Bu tip motorlara bir fazlı alternatif akım uygulandığında repülsiyon motor olarak yol alır,
devir sayısı yükselince santrifüjlü mekanik tertibat çalışarak fırçaları kollektör dilimlerinden
kaldırırken kolektör dilimleri metal bir halka ile kısa devre edilir. Bu durumda endüvi kısa
devreli rotor haline dönüştürülmüş olur. Endüvi kısa devreli rotor olarak dönmesine devam
eder.
ÖZELLİKLERİ
Normal repülsiyon motorların ve repülsiyon startlı asenkron motorların ilk kalkınma
momentleri, kondansatörlü yardımcı sargılı motorların ilk kalkınma momentleri kadardır. Bu
motorların ilk kalkınma momentleri % 300~350 tam yük döndürme momenti civarındadır.
Repülsiyon motorların ilk kalkınma akımları, kondansatörlü yardımcı sargılı motorların ilk
kalkınma akımlarından ortalama % 30~40 daha küçüktür. Dolayısıyla repülsiyon motorların
uçlarındaki kalkınmadaki gerilim dalgalanması daha küçüktür.
Repülsiyon startlı asenkron motorların tam yük altındaki devir sayıları, boş çalışmadaki devir
sayılarından % 2,5~5 kadar düşük olur. Bu motorlar sabit devirli motorlar sınıfına girerler.
26
Normal repülsiyon motorların endüvisinde (rotorunda) santrifüj kuvvetle fırçaları kaldırma ve
kollektör dilimlerini kısa devre etme düzeneği yoktur. Normal repülsiyon motorların devirleri,
seri motorlarda (üniversal motorlarda) olduğu gibi yükle değişir. Devir sayısı şebeke
frekansına ve statorun kutup sayısına bağlı değildir.
Normal repülsiyon motorların ve repülsiyon startlı asenkron motorların devir yönü, fırçaları
kutup ekseninin sağ veya sol tarafına kaydırmak suretiyle değiştirilir.
Normal repülsiyon motorların devir sayıları, fırçaları kaydırarak ayarlanır.
Repülsiyon startlı asenkron motorların devir sayısı, şebeke frekansına ve motorun kutup
sayısına bağlıdır.
KULLANILDIĞI YERLER
Repülsiyon startlı asenkron motorlar yüksek kalkınma momenti istenen yerlerde,
kondansatörlü yardımcı sargılı motorlar gibi kullanılırlar. Yardımcı sargılı motorlardan önce,
endüstride bir fazlı motorların içinde en fazla repülsiyon motorlar kullanılırdı. Ancak pahalı
olmaları nedeniyle repülsiyon motorların yerine daha ucuz olan yardımcı sargılı motorlar
kullanılmaya başlamıştır.
Repülsiyon startlı asenkron motorlar 1,5 HP ve daha küçük güçte yapılırlar. Santrifüj
tulumbalarında (su türbinlerinde), matkaplarda, çamaşır makinasında, aspiratörlerde
kullanılırlar.
6- KÜÇÜK SENKRON MOTORLAR
Çok güçte olan (1/100 HP den küçük) bu motorlar iki tipte yapılırlar.
1- Relüktans Senkron Motor
2- Histeresiz Senkron Motor
1- RELÜKTANS SENKRON MOTOR
Stator 2~3 mm kalınlığında demir saçtan yapılır. Bir bobinden geçen akımın meydana
getirdiği N ve S kutuplarından 20-30 kutup meydana getirilir. Rotor 3~4 mm kalınlığında
çelik saçtan çıkıntılı kutuplu olarak yapılmıştır. Bu kutuplar daimi mıknatıstır.
Çıkıntılı kutuplar, değişik hava aralıkları meydana gelecek şekilde yapılmıştır.
Relüktans senkron motor
Bobine alternatif e.m.k uygulandığında bobinden geçen akım N ve S kutuplarını meydana
getirir. Bobinden geçen akımın yönü değiştikçe N ve S kutupları değişir. Bu 20~25 adet
küçük kutupların da değişmesine neden olur. Böylece döner alan meydana gelir. Daimi
mıknatıslı çıkıntılı kutuplu rotorda değişik hava aralığı nedeni ile relüktans döndürme
momenti meydana gelir ve rotor döner. Dönen rotorun çıkıntılı kutupları statorun döner
alanına uyarak senkron hızla dönmeye başlar.
27
2- HİSTEREZİS SENKRON MOTOR
Stator, yardımcı kutuplu motorların statoru gibi, saç paketlerinden yapılmış ve kutuplara bakır
halkalar yerleştirilmiştir.
Rotor, histerezis kaybı büyük olan 2~3 mm kalınlığında çelik saçlardan yapılmıştır.
Histerezis senkron motor
Bobine alternatif e.m.k uygulandığında yardımcı kutupların etkisi ile rotor döner. Histerezis
kaybı büyük olan rotor çelik saçından statorun manyetik akısı geçtiğinde rotorda N ve S
kutupları meydana gelir. Rotorun kutupları statorun değişen kutuplarına uyarak senkron hızla
dönmeye başlar.
ÖZELLİKLERİ
Bu iki tip senkron motor çok küçük güçte yapılırlar. Güçleri 3~5 veya 15 W kadardır. Devir
sayıları şebeke frekansına bağlıdır ve sabittir. Çok sessiz çalışırlar.
KULLANILDIĞI YERLER
Senkron motorlar zaman rölelerinde kullanılırlar. Bir fazlı alternatif akımla çalışan zaman
saatlerindeki motorlar histerezis senkron motorlardır. Otomatik kumanda sistemlerinde belirli
zamanda belirli hareketleri yaptıran mekanik düzenler hareketlerini senkron motorlardan
alırlar.
ADIM MOTOR
Çok sayıdaki stator sargılarından hangisine elektrik enerjisi uygulanıyorsa sabit mıknatıslı
rotorun o yöne dönüş yaptığı adımlamalı motorlara step motor adı verilir.
Adım motorların, endüstriyel ve elektronik uygulamalarda, robot teknolojilerinde kullanımı
oldukça fazladır. En basitinden, bilgisayarımızdaki floppy disket sürücüsünde ve sabit
disklerde bu teknolojiye başvurulmuştur. Adım motorlar, girişlerine uygulanan lojik sinyalleri
dönme hareketine çevirirler. İstediğiniz yönde ve derecede döndürebileceğiniz adım motorlar,
hassas hareketleri sayesinde, birçok cihazda konum denetimi amacıyla kullanılmaktadır.
Adım motorları, uçlarına gelen sinyallere göre adım adım hareket etmelerinden dolayı hassas
hareketlerin istendiği sistemlerde tercih edilmektedirler.
Çalışma sistemi olarak diğer motorlardan farklı oldukları içinde normal motorlar gibi
doğrudan enerji verilerek çalıştırılamamaktadır. Özel sürücü devrelerine ihtiyaç
bulunmaktadır.
28
Basit bir step motor sistemi
Adım Motorların Tanımı ve Yapısı
Adım motorları, adından da anlaşılacağı gibi belirli adımlarla hareket ederek rotorun açısal
konumunu değiştirirler. Bu adımlar, motor sargılarına uygun sinyaller gönderilerek kontrol
edilir. Herhangi bir uyartımda, rotorun yapacağı hareketin ne kadar olacağı, motorun adım
açısına bağlıdır. Adım açısı, motorun yapısına bağlı olarak 90, 45, 18, 7,5, 1,80 veya çok daha
değişik açılarda olabilir. Motora uygulanacak sinyallerin frekansı değiştirilerek motorun hızı
da kontrol edilebilir. Adım motorlarının dönüş yönü ise, uygulanan sinyallerin sırası
değiştirilerek, saat ibresi yönünde (CW) veya saat ibresinin tersi yönünde (CCW) olabilir.
Adım motorları, adım adım hareket eden yani sargılarından birinin enerjilenmesi ile sadece 1
adım hareket eden motorlardır. Bu adımın kaç derece olacağı motorun tasarımına bağlıdır.
Adım motor, elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren elektro-mekanik bir cihazdır.
Elektrik enerjisi alındığında rotor ve buna bağlı şaft, sabit açısal birimlerde (adım-adım)
dönmeye başlar. Adım motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlama özelliğine sahip bir sürücüye
bağlıdırlar (adım motor sürücüsü). Bu sürücü, bir encoder, PC veya PLC'den giriş darbeleri
(pals) alır. Alınan her giriş darbesinde, motor bir adım ilerler. Adım motorlar bir turundaki
adım sayısı ile anılırlar. Örnek olarak 400 adımlık bir adım motor bir tam dönüşünde (3600)
400 adım yapar. Bu durumda bir adımın açısı 360/400 = 0,90’dir. Bu değer, adım motorun
hassasiyetinin bir göstergesidir. Bir devirdeki adım sayısı yükseldikçe adım motor hassasiyeti
ve dolayısı ile maliyeti artar.
Enkoder, Motor şaftının hareketine karşılık, sayısal (dijital) bir elektrik sinyali üreten
elektromekanik bir cihazdır. Encoder dönme hareketini ardışık sayısal sinyallere çevirerek
dönme miktarı ve dönme sayısı hakkında bilgi verir. Manyetik olduğu gibi çoğunlukla optik
olarak çalışır. Enkoderlerin hassasiyetleri; tur basına verdikleri sinyal sayısına göredir. Tur
başına verdikleri sinyal miktarları genellikle; 256, 512, 1024, 2048, 5096, 8192 olarak imal
edilirler. Enkoderlerin uygulama alanı diğer geri besleme elemanlarından farklıdır. Enkoderler
sadece motorlarda değil; yürüyen bant hatları, sarım ruloları, silindirler vb. endüstriyel
uygulamalarda da kullanılır.
Encoderlar, genellikle optik veya manyetik algılama teknolojilerinden birini kullanılır.
Çeşitli adım motorlar
29
Adım motorlar, yarım adım modunda çalıştıklarında hassasiyetleri daha da artar. Örnek olarak
400 adım/tur değerindeki bir adım motor, yarım adım modunda tur başına 800 adım yapar. Bu
da 0,90’ye oranla daha hassas olan 0,0450 bir adım açısı anlamına gelir. Bazı adım motorlarda
mikroadım tekniği ile adım açılarının daha da azaltılması söz konusudur.
Bir devirdeki adım sayısı veya dönen motorlar için adım açısı SA (derece), lineer motorlar
için ise adım uzunluğu (mm) olarak tanımlanır. Bu sabit değer, üretim sırasında tespit edilen
bir büyüklüktür. Bir adım motorunun adım büyüklüğü, çeşitli kontrol düzenleri ile
değiştirilebilir. Yarım adım çalışmada adım büyüklüğü normal değerinin (çözünürlüğünün)
yarısına indirilir.
Step Açısı (SA): Bu derece cinsinden açısal bir dönme olup, sargı polaritesinin her bir
değişiminde mil döner. Bu tek bir giriş darbesi ile sağlanır. Derece / step veya sadece derece
olarak ifade edilir.
Dönme Başına Step (SPR): Bu 3600 lık bir tam dönme için gerekli olan toplam step sayısını
gösterir. SPR = 3600 /SA
Saniye Başına Step (SPS): Motorun gittiği 1 saniyedeki açısal step sayısı, AC ve DC
motorların dakika başına dönme hızı ile karşılaştırılabilir.
Örnek: Dört step dizilik bir step motorda 180 rotor dişi vardır. 500 Hz’lik bir pals dizisi ile
beslendiğinde aşağıda istenenleri hesaplayınız.
1- Devir başına step
2- Step açısı
3- Dakika başına devirdeki rotor hızı
4- Saniye başına radyandaki rotor hızı
Çözüm
1- Devir başına step
SPR = (SS). (Nr) = 4 (180) = 720
2- Step açısı
SA = 360 / SPR = 360/720 = 0,5 / step
3- Dakika başına devirdeki rotor hızı
r/mın = 60. (SPS) / SPR = (60.500) / 720 = 41,67 r / mın
4- Saniye başına radyandaki rotor hızı
ω = 2π.(SPS/SPR) =2π.(500/720) = 4,36 rad/sn
Adım motorun kesiti
30
Bir adım motor şekilde görüldüğü gibi stator, rotor, bunları kapatan bir dış zarf, rotora bağlı
şaftın rahat hareket etmesini sağlayan rulmanlardan oluşmuştur.
Adım motor statorunun birçok kutbu (genellikle sekiz) vardır. Bunların polaritesi elektronik
anahtarlar yardımıyla değiştirilir. Rotorun mıknatıslığı ise ya sabit mıknatıs ile veya dış
uyartım metotlarıyla oluşturulur. Daha iyi seçicilik elde etmek için rotor ve stator üzerine
küçük dişler açılmaktadır.
Sekiz kutuplu adım motorun iç yapısı
Adım motorlar robot teknolojisinde sıkça kullanım alanı bulmuştur. Ayrıca maliyetinin düşük
olması diğer motorlara (servo) karşı bir üstünlüğüdür. Adım motorların tercih edilmesinin
ikinci bir nedeni tutma karakteristiğinin robotlarla bağdaşmasıdır.
Anahtarlar yardımıyla sargılara enerji uygulandığında rotor enerji uygulanan sargının
karşısına gelerek durur. Bu dönme miktarı motorun yapısına bağlı olarak değişir. Bu dönme
açısı adım motorlarda belirleyici bir parametredir. Adım motoru sürekli hareket ettirmek
istersek sargılara sırasıyla enerji vermeliyiz. Bir sargıya enerji verdiğimizde rotor sargının
karşısına gelerek durur. Diğer sargıya enerji verinceye kadar burada kilitlenir. Bu da adım
motorların bir özelliğidir.
Adım motorun çalışma şeması
31
Şekilde basit bir step motor düzeneği verilmiştir. Bu düzenek incelendiğinde sabit mıknatıstan
yapılmış rotor etrafına dört adet elektromıknatıs yerleştirilmiştir. Bu elektro mıknatıslar S ile
gösterilen anahtarla ile teker teker aktif hale getirilir. Şekilde S3 anahtarının kapatılması (pals
verilmesi) ile rotorun aldığı konum görülmektedir. S3 anahtarı açılır ve S4 anahtarı kapatılırsa
rotorun soldan sağa doğru dönmesi beklenir.
Step motorun çalışması
Step motorlar bir dizi kısa elektrik akımıyla hareket eder. Şekilde görülen stator (hareketsiz
kısım) birbirine dik manyetik alan üreten iki ayrı bobinden oluşur. Bu bobinlere sırayla
elektrik akımı verilerek statorun içerisinde döndürme etkisine sahip bir manyetik alan
oluşması sağlanır. Anahtar kapandığı zaman sabit mıknatıs kendiliğinden 1. elektromanyetik
alan ile aynı hizaya gelir. S1 numaralı anahtar açılıp S2 numaralı anahtar kapatılırsa sabit
mıknatıs 2. elektromanyetik alanın karşısına gelecektir. Bu olayların tekrarlanması ile rotor
düzgün biçimde stator içinde dönecektir.
Dönme hareketinin sürekliliğini sağlamak için anahtarların sırası ile kapatılması (sürekli ve
sıralı palsler) gereklidir.
Adım motorların özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir.
Hata yalnız adım hatasıdır.
Motor bakımı kolaydır. Yağlanma ve kirlenme problemleri yoktur.
Tasarım maliyeti ucuzdur.
Otomatik kilitleme özelliğine sahiptir.
Yüke yeterli momenti sağlar.
Isınma gibi olumsuzluklardan meydana gelebilecek zararlar en azdır.
Hızı programlama yoluyla ayarlanabilir.
Mikrobilgisayarlar ile kolayca kontrol edilebilir.
Çalışma sırasında hızı sabit kalır.
Kullanım ömrü uzundur.
Adım motorlarının bu avantajları yanında bazı dezavantajları da vardır.
Adım açıları sabit olduğundan hareketleri sürekli değil, darbelidir.
Sürtünme kaynaklı yükler, açık döngülü kontrolde konum hatası meydana getirir.
Elde edilebilecek güç ve moment sınırlıdır.
32
Günümüzde adım motorları endüstride birçok kontrol sistemlerinde, hassas konum kontrolü
yapmak amacıyla kullanılmaktadır. En çok yazıcılar (printer), çiziciler (plotter), disket
sürücüler (floppy driver), harddisk sürücüler (harddisk driver), kart okuyucular… vb gibi
bilgisayar çevre cihazlarında bu elemanlardan yararlanılmaktadır. Ayrıca sayısal kontrol
sistemlerinde, CNC tezgahlarda, proses kontrol sistemlerinde, robot teknolojisinde
(milimetrik hareketlerin kontrolünde) ve uzay endüstrisine ait bir çok sistemde adım motorları
tahrik elemanı olarak yer almaktadır.
Adım motorların kullanıldığı yerleri sıralayacak olursak; bant sürücüleri, imalat tezgâhları,
yazıcılar, teyp sürücüleri, tıbbi cihazlar, makina tezgâhları, dikiş makinaları, taksimetreler,
kart okuyucular vb. olarak sayılabilir.
Sonuç olarak adım motorlar; her türlü denetlenmiş hareket ve pozisyon gerekli olan yerlerde,
dijital bilgileri mekanik harekete çeviren bir eleman (transduser) olarak görev yapar.
Adım motor seçiminde birçok kıstas mevcuttur. En iyi seçimi yapabilmek için ekonomik
olmasının yanında kapsamlı mekanik yapı, yükün durumu ve elektronik sürücü devre
ihtiyaçlarının göz önüne alınması gerekir. En basit seçim motorun tork ihtiyacı bakımından
verimliliği esas alınarak yapılandır.
Adım Motorların Çeşitleri
Adım motorlar yapılarına göre 5 çeşittir.
1- Sabit mıknatıslı adım motorlar (PM)
a) Sabit mıknatıslı iki fazlı adım motor
b) Orta uçlu sargılara sahip sabit mıknatıslı adım motor
c) Disk tipi sabit mıknatıslı adım motor
d) Dört fazlı sabit mıknatıslı adım motor
2- Değişken relüktanslı adım motorlar (VR)
a) Tek parçalı
b) Çok parçalı
3- Hybrid adım motorlar
4- Hidrolik adım motorlar
5- Lineer adım motorlar

1- Sabit Mıknatıslı Adım Motorlar
a) Sabit Mıknatıslı İki Fazlı Adım Motor
En basit olarak sabit mıknatıslı adım motoru, oyuklu dört kutuplu stator içinde dönen iki
kutuplu sabit mıknatıslı rotordan meydana gelmiştir.
Sabit mıknatıslı adım motorun yapısı
33
Birinci sargıya (Faz 1’e) gerilim uygulandığında rotor, bu sargıların karşısında duracak
şekilde hareket eder.
Birinci sargı gerilimi kesilip ikinci sargıya (Faz 2’e) gerilim uygulandığında rotor, bu kez
ikinci sargıların karşısında olacak şekilde döner ve durur. Bu şekilde 900’lik dönme
360 0
tamamlanmıştır.(Birinci adım =
= 900)
4
Dönmenin devamı için bu kez faz 1’e uygulanacak gerilim öncekinin tersi yönünde olmalıdır.
Bu dönüşün aynı yönde olması için şarttır. Çünkü Faz 1’e gerilim değiştirmeden uygulasaydık
rotor ilk durumuna geri dönecekti. Bir ileri bir geri hareket ise dönme hareketi vermeyecektir.
b) Orta Uçlu Sargılara Sahip Sabit Mıknatıslı Adım Motor
Faz 1 ve Faz 2’ye uygulanacak gerilimi değiştirmenin en kolay yolu orta uçlu (merkez uçlu)
sargı kullanmaktır. Çünkü orta uca göre yan uçlara uygulanacak aynı gerilim birbirinin zıttı
manyetik alanlar oluşturur. Ayrıca iki fazlı orta uçlu bobinlere sahip adım motora, orta uç
üzerinden ayrı ayrı gerilim uygulanırsa dört fazlı motor gibi çalışması sağlanabilir.
Adım motorun sargılarına uygulanacak gerilim yönüne göre rotorun hareketi saat ibresi
yönünde (CW) veya saat ibresinin tersi yönünde (CCW) gerçekleştirilebilir. PM motorun
stator sargıları DC kare dalga ile sürülür. Kare dalga darbeler ard arda uygulanacak olursa
rotor, normal motorlarda olduğu gibi sabit hızda döner.
Orta uçlu sabit mıknatıslı adım motorun yapısı
Orta uçlu sabit mıknatıslı bir adım motorun en basit kontrolü şekilde görüldüğü gibi
gerçekleştirilebilir. Adım motorun çalışması için S1, S2, S3 ve S4 anahtarları üzerinden Faz 1
ve Faz 2 sargılarına sırası ile uygun faz ve gerilim uygulanmalıdır. Devrede kullanılan
motorun 900’lik adımlarla dönmesini istersek Tabloda verilen dört değişik çalışma durumunu
(kodlarını ) ard arda uygulamalıyız.
Kod
1
2
3
4
S1
0
1
1
0
S3
0
0
1
1
S2
1
0
0
1
S4
1
1
0
0
Sabit mıknatıslı orta uçlu adım motorun çalışma tablosu
34
Anahtarların dört değişik çalışma durumunu (kodunu) veren tablo ve bu kodlara göre rotorun
hareketleri adım adım çizilmiştir. Bu şekiller üzerinden S1, S2, S3 ve S4 anahtarlarının kapalı
(1) ve açık (0) oluşlarına göre motorun iki kutup arasında 900’ lik adımlarla ve saat ibresinin
tersi yönünde (CCW) nasıl döndüğü görülmektedir.
İlk adım yani kod 1 için S2 ve S4 anahtarları kapatılır. Faz 1 ve Faz 2 sargılarına uygulanan
gerilim sonucu rotor, şekildeki kod 1 çalışmasını tamamlar ve durur. S4 anahtarı kapalı iken
S2 açılıp S1 kapatılırsa rotor bu kez kod 2 çalışmasını tamamlar yani 900 döner ve durur. Kod
3 çalışması için S1 anahtarı kapılıyken S4 açılıp S3 kapatılır. Aynı şekilde kod 4 çalışması için
ise S3 kapalıyken S1 açılıp S2 kapatılmalıdır.
Anahtarlar bu sırayla değiştirilmeye devam edildiğinde rotorda dönmeye devam edecektir.
Sabit mıknatıslı adım motorun çalışması
Adım motorun çalışma durumları değiştirilmeye devam edildiği sürece buna bağlı olarak da
motor dönmeye devam edecektir. Adım motorun çalışma durumlarını değiştirmesinde sadece
bir anahtarın değiştiğine dikkat ediniz. Bu durum, rotorun eşit adımlarla ve aynı yönde
dönmesini sağlar.
c) Disk Tipi Sabit Mıknatıslı Adım Motor
Rotoru ince ve mıknatıslığı seyrek olacak şekilde yapılan adım motorlara disk tipi sabit
mıknatıslı adım motor denir.
Disk şeklindeki rotorun ince oluşundan dolayı, bu disk üzerine 100’ün üzerinde sabit
manyetik kutuplar yerleştirilir. Bu manyetik kutuplar sadece diskin kenarlarına yerleştirilirse
bile yeterli olacaktır. İlk üretilen adım motorlar 30’ar derecelik açıyla kontrol edilebiliyordu.
35
Disk tipi adım motorun yapısı
Disk tipi sabit mıknatıslı adım motorun özelikleri şunlardır.
1- Ağırlık olarak diğerlerine göre % 60 daha hafif ve boyut olarak yarı büyüklüğüne sahiptir.
2- Disk, anti manyetik bir yere monte edilerek rotor olarak çalışması sağlanmıştır.
3- Disk şekilde görüldüğü gibi N, S şeklinde birbirinin zıttı olarak mıknatıslandırılmıştır.
d) Dört Fazlı Sabit Mıknatıslı Adım Motor
Şekilde görülen sabit mıknatıslı adım motorun dört fazı ve her faza ait iki kutup
bulunmaktadır. Motorun adım açısı 450’dir. Buna göre dört fazlı sabit mıknatıslı adım
motorun çalışmasını şu şekilde açıklayabiliriz.
Dört fazlı sabit mıknatıslı adım motorun yapısı
Sabit mıknatıslı adım motorun 1800’lik hareket yapması için faz sargıları 1, 4, 3, 2 sırasıyla
enerjilendirilir. 1. faz enerjilendirildiğinde I1 akımı 1’deki kutup sargılarından geçerek
36
devresini tamamlar. Rotorun N kutbunun karşısındaki stator kısmı S ile kutuplandırılır.
Rotorun S kutbunun karşısındaki stator kısmı N ile kutuplandırılır.
1. fazın enerjisinin kesilip 4. faz enerjilendirildiğinde I4 akımı 4’ ve 4 numaralı kutup
sargılarından geçerek devresini tamamlar. 4 numaralı kutbun altı S ile 4’ kutbunun üstü N ile
kutuplanır. Böylece rotor 4-4’ stator kutupları hizasına gelerek 450’lik hareket gösterir
4. fazın enerjisi kesilip 3. faz enerjilendirildiğinde rotor 450’lik hareketle 3-3’ stator kutupları
hizasına gelir.
3. fazın enerjisi kesilip 2. faz enerjilendirildiğinde rotor 450’lik hareketle 2-2’ stator kutupları
hizasına gelir.
Böylece rotor 1800’lik hareketini tamamlamış olur.
2- Değişken Relüktanslı Adım Motorlar
Değişken relüktanslı adım motorlarında da sabit mıknatıslı adım motorlarda olduğu gibi en az
dört kutuplu stator bulunur. Sabit mıknatıslı adım motorlarından tek farkı ise rotorun, sabit
mıknatıs yerine artık mıknatıslık özelliği göstermeyen olması ve dişler açılmış yumuşak
demirden imal edilmesidir. Dişler, silindir eksenine paralel olarak açılmış oluklarla
şekillendirilmiştir. Şekilde üç fazlı değişken relüktanslı adım motorunun yapısı görülmektedir.
Statordaki diş sayısının rotordaki diş sayısından fazla olduğu şekilden görülmektedir.
Örnekteki statorda 12 diş (kutup), rotorda ise 8 diş (kutup) bulunmaktadır. Stator kutupları
360 0
arasındaki merkez açı 300 (
= 300) olduğu halde rotor kutupları arasında merkez açı 450
12
360 0
(
= 450) olmaktadır.
8
Çalışması
Değişken mıknatıslı adım motorun yapısı
Faz 1’e ait seri bağlı dört sargıya DC gerilim uygulandığında bu sargıların etrafında oluşan
manyetik alanlar rotor kutuplarını mıknatıslar ve rotoru bu sargıların karşısına getirecek kadar
hareket ettirir. Bu anda diğer kutuplar ise stator ve rotordaki diş sayısı eşit olmadığından
stator kutupları karşısında değildir. Bu durum şekilde görülmektedir.
Faz 1 enerjisini kesip Faz 2’ye uygularsak bu kez statorda Faz 2 bobinleri etrafında meydana
gelen manyetik alan kutupları, rotorun Faz 1 karşısındaki kutuplarını kendine çeker. Böylece
rotorun dönmesi sağlanır.
Üç fazlı (üç sargılı) sistemlerde rotorun devamlı dönmesi için stator sargıları ard arda
enerjilendirilmelidir. Faz 2 enerjisi kesilip Faz 3’e uygulandığında bu kez rotor kutupları
37
statordaki Faz 3 sargılarının bulunduğu kutupların karşısına gelecek şekilde döner ve durur.
Rotorun dönme yönü (saat ibresi yönü veya tersi) fazlara uygulanacak gerilimlerin yönüne
bağlıdır.
Değişken relüktanslı motorlarda rotor, hafif ve küçük boyutlu yapılır. Rotor ölçülerinin küçük
olması eylemsizlik momentinin de küçük olmasını sağlar. Bunun sonucu fazlara uygulanan
gerilim meydana getireceği moment sebebiyle rotor çok hızlı hareket eder. Değişken
relüktanslı motorların harekete başlama, durma ve dönme adımları sabit relüktanslı adım
motorlarından daha hızlıdır.
Değişken relüktanslı adım motorlar iki çeşittir.
a) Tek parçalı değişken relüktanslı adım motorlar: Stator kutupları tek parçadan oluşan
adım motorlardır.
Stator ve rotorları tek dişli olarak yapılan adım motorlara tek parçalı VR adım motor denir.
Tek parçalı değişken relüktanslı adım motorun yapısı ve çalışma pozisyonu
Rotorun başlangıç pozisyonu:
1. faz enerjilenirse rotor dişlileri 1, 4, 7 ve 10 numaralı stator dişlilerinin karşısına gelir
(Şekil b).
38
Birinci adım: 3. faz enerjilendiğinde rotor dişlileri 2, 5, 8 ve 11 numaralı stator dişlilerinin
karşısına gelir (Şekil c). Rotor hareketi saat ibresi yönünde 7,50 dir.
İkinci adım: 2. faz enerjilendiğinde rotor dişlileri 3, 6, 9 ve 12 numaralı stator dişlilerinin
karşısına gelir (Şekil d). Rotor hareketi saat ibresi yönünde 7,50 dir. Toplam rotor hareketi 150
dir.
Üçüncü adım: 1. faz enerjilendiğinde rotor dişlileri 1, 4, 7 ve 10 numaralı stator dişlilerinin
karşısına gelir (Şekil e). Rotor hareketi saat ibresi yönünde 7,50 dir. Toplam rotor hareketi ise
22,50 dir.
Rotorun hareketinin saat ibresi yönünde devam etmesini istiyorsak 1, 3 ve 2 numaralı fazları
sırasıyla sürekli olarak enerjilendirmeliyiz.
b) Çok parçalı değişken relüktanslı adım motorlar:
Üç fazlı değişken relüktanslı adım motor tasarımı şekilde verilmiştir. Rotor 12 dişli olarak
yapılmıştır. Stator ise her kutupta üç dişli olmak üzere dört kutuptan ve böylece 12 dişliden
oluşmuştur.
Çok parçalı değişken mıknatıslı adım motorun yapısı
Şekilde görüldüğü gibi stator dişlilerinin arası 10 ve her kutupta üç diş, her faz üç kutuptan
oluştuğu için bir fazda toplam 12 ve üç faz için toplam 36 kutup bulunmaktadır. Buna göre
360
kutuplar arasındaki açı
= 100 olarak bulunur.
36
3- Hybrid Adım Motorlar
Hybrid adım motorlar sabit mıknatıslı ve değişken relüktanslı adım motorların birleştirilerek
geliştirilmiş şeklidir.
39
Hybrid adım motorlar
Hybrid adım motorlarda rotor, sabit mıknatıslı olup çeşitli dişli (kesit) sayısında
yapılmaktadır. Ayrıca her bir dişli (kesit) üzerinde de çeşitli sayıda dişler bulunmaktadır. Bu
dişlilerin arası diskler yardımıyla yalıtılmıştır. Resimde dört dişli (kesit) ve iki dişli (kesit)
adım motor rotorları görülmektedir.
(a)
Hybrid adım motorlarda stator, çok parçalı değişken relüktanslı tipindedir. Genel olarak stator
kutbu 8 kadardır ve her bir kutup 2~8 arası diş sayısına sahiptir. Stator kutupları üzerine
sargılar sarılmak suretiyle çeşitli kutup sayıları elde edilir. Resimde boş stator ve sargıları
görülmektedir.
(b)
Hybrid adım motorun rotor ve stator kesitleri
40
Hybrid adım motorun yapısı
41
Resimde şafta (mile) paralel olarak kesiti yapılmış hybrid tipi adım motor şekli verilmiştir.
Şekilde verilen adım motorun A ve B kesitlerinde rotor dişli sayısı 30, stator dişli sayısı 24 ve
adım açısı 30’dir. İki fazlı hybrid adım motorun, 1. faz 1, 3, 5,7 ve 2. faz 2, 4, 6, 8 kutuplarına
yerleştirilir.
Hybrid adım motorun A – B kesitlerinin görünüşü
Çalışması: Şekilde gösterilen N ve S kutuplarından oluşmuş sayılar sırasıyla enerjilenerek
motor uyarılır. Saat ibresi yönü (CW) için faz uçları şekilde görüldüğü gibi 1+, 2-, 1-, 2+, 1+
şeklinde beslenir. 1. faz ve 2. faz sargılarının enerjilenme sırası motorun dönüş yönünü
ayarlar. Faz sargılarına 1+ düz gerilim, 1- ise ters gerilim uygulandığını gösterir.
Adım motorlar senkron çalışan makinalar (rotor döner manyetik alanı izler) olup, her
uyartımda bir manyetik hareket sağlanmaktadır. Söz konusu motorda, hareket uyartım
kademesinden sonra ilk uyartım biçimine dönülerek sürdürülmektedir. Bilinen miktarda
hareketin sürdürülmesi, bu andaki rotorun bir diş adımı kadar hareket etmesine bağlıdır.
42
Hybrid adım motorlarda akım devresi
Şekilde verilen adım motorun 1. faz sargıları enerjilendiği zamanki manyetik akının takip
ettiği yol şekilde gösterilmiştir. Manyetik akının yolu; N den S’e doğrudur. N kutbundan
çıkan akı, A kesitindeki 1 ve 5 numaralı kutup sargılarının olduğu kısımdan çıkar. B
kesitindeki 3 ve 7 numaralı kutup sargılarından girerek S kutbuna ulaşır. En fazla manyetik
akının olduğu yol rotor ve stator dişlilerindedir.
4- Hidrolik Adım Motorlar
Bir hidrolik motora ait servo valf’inin basınç giriş yolunu translatörlerle (dönebilir lineer
çeviriciyle) kontrol eden adım motorlara hidrolik adım motor denir. Kısaca hidrolik motorun
basınçlı yağ yolunu denetlemek suretiyle şaftın hareketini ve yönünü tayin eden adım
motorlara hidrolik adım motor denir. Hidrolik adım motorlara elektro–hidrolik adım motorlar
da denilmektedir.
Hidrolik adım motor
Şekilde kesiti görülen hidrolik adım motor başlıca şu parçalardan oluşmaktadır;
1- Adım motor
2- Hidrolik motor
3- Valf
4- Translatör
5- Elektronik konnektör
43
5- Lineer Adım Motorlar
Mekanik hareketi dairesel bir hareket olmayıp da yatay eksen (X veya Y eksenleri) üzerinde
hareket eden motorlara lineer motor denir. Yani lineer motorlar X ve Y yönlerinde veya X ve
Y düzleminde herhangi bir vektör yönünde hareket ederler. Bu tür motorların tasarımı
yapılırsa motor bir gövde üzerinde iki tane ortogonal (birbirine dik) elektromanyetik alanı
içerir. Bu alanı tamamlamak için demir nüve kare şeklinde yapılır. Böylece iki eksenli lineer
adım motor oluşturulur.
Lineer adım motorlar ve sürücüleri
Bu motor iki ana mekanik bileşenden oluşur. Birinci mekanik bileşen, gücü oluşturan
hareketli armatürdür. Armatürün statora sabitlendiği (demir nüve) kısım ikinci bileşendir.
Armatür ve stator arasında sabit bir mil yatağı (hava aralığı) olup, kapalı geometrik şekilde
dönmeye izin verir. Yükü harekete geçirmek, demir nüve uzunluğuna bağlı olan güçle değişir.
Bu değişim bir yükü getiren motorun rotor hareketine benzemez. Ayrıca güç iletimi için
mekanik üstünlüklere de sahip değildir.
Şekilde gösterildiği gibi lineer adım motor, sabit mıknatıs (PM) ve dört kutuplu iki
elektromıknatıs (EM) oluşur.
İki fazlı lineer adım motorun prensip şeması
44
Çalışması
Kutup yüzeylerine açılan oluklar örnekteki demir nüvenin şeklinde yapılırlar. Ayrıca oluklar
arasındaki boşluklar manyetik olmayan maddeler tarafından doldurulmuş olup bu düz
yüzeyler manyetik alanın alt ve demir nüvenin üst noktaları arasındaki hava aralığını
oluşturur. Manyetik alan içerisindeki küçük deliklerden hava basıncı sağlanmasıyla bu iş
gerçekleştirilebilir. Bu hava aralığında ihmal edilmeyecek bir hareketli sürtünme yüzeyi
oluşturur.
Sabit mıknatıs, demir nüve ve manyetik alanın etkisinin olmadığı kısmı birlikte etkiler. (Bu
kısma hava aralığı dahil değildir.) Buna bağlı olarak demir nüvenin üzerindeki manyetik
alanı, alta veya üste hareket ettirmek mümkündür. Akım olmadığı durumda sabit mıknatıs
(PM) akısı hava aralığındaki şekli demir nüve ve elektromıknatıs (EM) akısı elektromıknatısın
(EM) iki kutbunda da eşit olur. Manyetik kutuplar yaklaşık olarak aynı relüktansa sahip
olduklarından sabit mıknatıs (PM) akısı elektromıknatıs (EM)’nin iki kutbunda da eşit olur
(Şekil a 3. ve 4. kutuplar). Eğer akım, elektromıknatıslar tarafından anahtarlanırsa bu
durumda değişim olur. Genel olarak sabit mıknatıs tarafından oluşturulan akım, manyetik alan
sargılarında üretilen akıma yaklaşık olarak eşittir. Yani akım değiştiğinde manyetik akı,
maksimumdan sıfıra kadar değişir.
İki fazlı lineer adım motorun hareketi
45
Elektromanyetik alan ile demir nüve dişleri arasındaki bu değişim demir nüveye paralel,
dişlere ise dik şekildedir. Elektromıknatıs (EM) dişleri bir kutuptan diğerine sıralandığı için
sabit mıknatıs (PM) akısı kutup dişlerinin birleştiği yerde sabit mıknatıs tarafında değiştirilir.
Sonuç olarak böyle teğetsel kuvvet, elektromanyetik alan ve demir nüve boyunca hareket
eder. Ayrıca elektromanyetik alan ile demir nüveyi birbirine doğru çeken ve hava aralığı için
bir ön yük oluşturan kuvvet vardır.
Şekil (a-d) yukarıda anlatılan işlemleri göstermektedir. Her bir şekilde akım ve manyetik
akının yönleri oklarla gösterilmiştir. Eğer elektromıknatısta manyetik alan oluşursa
maksimum akı yoğunluğu ikinci kutupta aynı hızda oluşur ve bu şekil a da gösterilmiştir.
Elektromanyetik mıknatıs enerjilenmeyip (EMA), EMB enerjilenirse maksimum akı
yoğunluğu 3. kutupta, minimum yoğunluk ise 4. kutupta oluşur. 3. kutuptaki bu kuvvet, demir
nüvenin sağ taraftaki kutup ile aynı sıraya gelir. Böylece dişin sağa hareketi, dörtte bir olarak
gerçekleşir. Burada motor ve elektromanyetik alan ilişkisi şekil b’de gösterilmiştir.
Eğer EMB enerjilendirmez EMA enerjilendirilirse (Şekil a da gösterilen akımın zıt şekli)
hareket tekrar sağa doğru olur. Bu durumda birinci kutbun akı yoğunluğu maksimum ikinci
kutbun akı yoğunluğu minimumdur (3. ve 4. kutuplara ise sabit mıknatıs (PM) uygulanmıştır).
Bu andaki elektromıknatıs (EM) alanı şekil c’de gösterilmiştir.
Sonuç olarak EMA enerjilendirilmeyip EMB enerjilendirilirse 4. kutup maksimum akım, 3.
kutupta ise minimum akı yoğunluğu olur (Bu durumda 1. ve 2. kutuplara sabit mıknatıs (PM)
uygulanmıştır). Bir devri tamamlamak için şekil a da gösterildiği gibi EMA tekrar
enerjilendirilir ve sistem hareketi, demir nüvenin bir dişi kadar olur. Bir periyot boyunca
akımın frekansı, elektromıknatıs (EM) alanın hareket hızıyla belirlenir.
Elektromanyetik alanın demir nüve ile olan bu pozisyonlarında akımın her periyot boyunca
yukarıda tanımlandığı gibi değişmesi, bu ikisi arasındaki ilişkiyi açıkça gösterir. Bu durumda
lineer adım motorlar, kutup dişleri tarafından bir full adım rezolüsyonuna sahiptir. Tipik bir
örnek olarak bu değer 0,04’tür. Yani Şekil a da gösterilen sıralı hareket, her dörtte bir hareket
için bu değer 0,01’dir. Bu hareketler bazen kardinal adım olarak adlandırılır. Adım
basamakları arasında daha iyi rezolüsyon elde etmek için full-adım modunda çalışmada bu
dörtte bir hareketler arasında bir akım değeri bulamamak mümkündür.
Lineer adım motorlar direkt sürücülü motorlardır. Direkt sürücülü, kontrol rezolüsyonu ve
yükü sürmek için uygulanan kuvvet motorun yeteneği olarak tanımlanır. Yani herhangi bir
uygulama için gerekli dişli rezolüsyonu micro adım motor kontrolü için istenilen
rezolüsyonda kullanılması daha iyidir. Ayrıca motor sürücü devresi için çizilen hız-kuvvet
eğrisi motorun işlem hızı üzerindeki gerekli kuvvetleri üretebilecek durumda olmalıdır.
Lineer adım motorlarda yukarıda anlatılan aynı özellikler görülür ve senkronize kayıpları
adım motorun rotorunda olduğu gibidir. Ama bu tür motorların kontrolü iki karakteristik
açısından daha zordur. Bunlardan birincisi devrenin kendisinde olan “spring”dir. Motor
armatürü iki dişli aralığı, genişliğe kadar kısma oturur. Bundan dolayı, bu haricî kuvvetlerin
giderilmesi gerekir. Eğer armatür hareketini engelleyen bu kuvvetlerin etkisi giderilmezse
motorun senkronize kayıpları çok olacaktır.
Micro adım motorların kontrolünü zorlaştıran ikinci karakteristik ise, hava aralığı yüzeyinde
armatür rezonansı oluşturan karakteristiktir. Yani “spring” kütlesinin sönümünü sağlayan
armatür ve engelleyici kuvvet tarafından oluşturulan bir etken vardır. Bu şart motorun
uyarılması için gereken akım frekansı rezonans frekansına yakındır. Yani hareket boyunca
istenmeyen karışıklıktan dolayı motorun rezonans frekansına gelmesi uzun sürebilir.
Lineer adım motorların en büyük üstünlükleri:
1- Yüksek güvenliği bulunmaktadır.
2- Gerekli işlemleri yerine getirmek için az ve basit devre elemanlarından oluşur.
3- Uzun mesafeler arasında yüksek hızla hareket ederken, yüksek hassasiyete sahip
olmalarıdır.
46
4- Hava aralığı hemen hemen manyetik alandan bağımsız olduğu için hiç bakım
gerektirmezler.
Bu tür motorların lineer sürücü katları fiyatı sıkça bilinen de servomotor ve geri besleme
katına göre daha yüksektir. Bu tür motorların fiyat mahzurları yanında, gerekli elektronik
sürücüler osilasyonu ve senkronize kayıtları azaltır. Ayrıca kuvvet azalması dahil hız artışını
sağlar. Lineer adım motoru ticari endüstriyel robotlarda kullanılmazlar. Bununla birlikte
bunların maliyeti düşürülürse bu tür direkt sürücü motorlar, minimum eleman kullanarak
güvenilir uygulama alanları bulunabilir.
Adım Motorların Çalıştırılma şekilleri ve Teknikleri
Adım motorlar çalışmalarında olduğu gibi uyartımda da fazla esnekliğe sahiptirler. Bu
esneklik, maksimum çıkış güç, maksimum etki, maksimum tepki ve minimum giriş gücünde
olmaktadır.
Başla-Dur Adımlama Oranı
Motor sargılarının sadece birisinin uyarıldığı uyartım cinsine tek-faz (Single Coil) uyartım
denir. Uyartım CW (saat yönü) için 1000, 0100, 0010, 0001 şeklinde CCW (saat yönünün
tersi) için 0001, 0010, 0100, 1000 şeklinde olmalıdır.
Adım
1
2
3
4
Faz 1
1
0
0
0
Faz 2
0
1
0
0
Faz 3
0
0
1
0
Faz 4
0
0
0
1
Tek faz uyartım tablosu
Düzgün Hız
Motor sargılarının ikisinin sıra ile aynı anda uyartıldığı uyartım şekline denir. İki faz
uyartımda rotorun geçici durum tepkisi tek-faz uyartıma göre daha hızlıdır ancak burada güç
kaynağından çekilen güç iki katına çıkmıştır.
Adım
1
2
3
4
Faz 1
1
1
0
0
Faz 2
0
1
1
0
Faz 3
0
0
1
1
Faz 4
1
0
0
1
İki faz uyartım tablosu
Rampalama
Bu uyartım modunda tek faz ve iki faz ard arda uygulanır. Burada rotor, her bir uyartım
sinyali için yarım adımlık bir hareket yapmaktadır. Bu uyartım modu sayesinde, örneğin
fabrika çıkışı 2 derece olan bir motorun adım açısını 1 dereceye düşürmüş oluruz.
Adım
1
2
3
4
5
6
7
8
Faz 1
1
1
0
0
0
0
0
1
Faz 2
0
1
1
1
0
0
0
0
Faz 3
0
0
0
1
1
1
0
0
Faz 4
0
0
0
0
0
1
1
1
Yarım adım uyartım tablosu
47
Diğer Uyartım Yöntemleri
Adım motorların uyartım metotları faz sayısına göre şöyle sıralanabilir.
1 –İki fazlı motorlarda;
a) İki faz uyartım modu
b) İki faz düzeltme modu
2 – Üç fazlı motorlarda;
a) Üç faz uyartım modu
b) Üç faz düzeltme modu
3 – Dört fazlı motorlarda ya da orta ucu (müşterek ucu) kullanılan iki fazlı motorlarda;
a) Dört faz uyartım modu
b) Dört faz düzeltme modu kullanılır.
Not: Tablolarda adım motorun sargılarına uygulanacak gerilimin yönüne göre rotorun
hareketi,
CW (clockwise): Saat ibresi yönünde
CCW (counterclockwise): Saat ibresi tersi yönünde döndüğünü ifade etmektedir.
İki Fazlı Motorların Çalışma şekilleri
Bazı adım motorlarda şekilde görüldüğü gibi iki faz sargısı (stator sargısı) bulunur.
Şekilde her iki sargının da (fazın) orta merkez ucu olduğuna dikkat ediniz. Bu motor her bir
uyartım sargısının yarısı bir faz gibi uyartımla çalıştırılacak olursa dört fazlı bir motor olarak
çalışabilir.
İki fazlı adım motor sargıları ve çalışma modları
a) İki faz uyartım modu: Bu çalışma şeklinde sargılara gerilim, dış uçlardan ve yönü
değiştirilerek uygulanılır. Bunun sonucunda rotor, şekildeki tabloda verildiği aralıklarda ve
yönde dönecektir.
b) İki faz düzeltme modu: Bu çalışma şeklinde yine orta uçlar kullanılmaz. Ancak her iki
sargıda uygun fazlı gerilimler uygulandığında şekilde verilen pozisyon ve yönde dönecektir.
48
Üç Fazlı Motorların Çalışma şekilleri
Üç fazlı adım motor sargıları ve çalışma modları
Üç fazlı adım motorlar bağımsız üç sargıdan meydana gelir. Üç fazlı motorun, uyartım ve
düzeltme modunda saat ibresinin tersi yönünde 600 adımlarla hareket etmesi için şekilde
verilen tabloda belirtilen sargılara sırayla gerilim uygulanmalıdır.
a) Üç faz uyartım modu: Bu metot adım motorlarda çok kullanılan bir sistemdir. Bu çalışma
şeklinde üç faz, şekilde verildiği gibi sırayla polarılır. Bunun sonucu rotor tabloda görüldüğü
pozisyon ve yönde hareket eder.
b) Üç faz düzeltme modu: Bu modda üç fazdan yan yana olan ikisi aynı anda polarılır. Bu
sargılara gerilim uygulanır. Adım adım gerçekleşen dönme pozisyonu ve yönü aynı tabloda
gösterilmiştir.
Dört Fazlı Motorların Çalışma Şekilleri
Dört fazlı motorlar bağımsız dört sargıdan meydana gelir. Ancak daha önceden açıklandığı
gibi müşterek uçlu iki sargıya sahip iki fazlı motor, dört fazlı motor gibi çalıştırılabilir. Bu
şekilde dört fazlı bir motor gibi çalıştırılan adım motor şekilde verilmiştir. Dört fazlı motorun,
uyartım ve düzeltme modunda saat ibresi yönünde 900 adımlarla hareket etmesi için şekilde
verilen tabloda belirtilen sargılara sırayla gerilim uygulanmalıdır.
Dört fazlı adım motor sargıları ve çalışma modları
49
Adım (Step) Motorunun Adım Açısının Hesaplanması
Step motor, belirli adımlarla devrini tamamlar. 3600’lik bir dönme için gerekli adım miktarı,
statora sarılan sargıların faz sayısına ve rotorunun çıkıntılı kutup sayısına bağlıdır.
Buna göre step motorun adım açısı aşağıdaki formülle hesaplanır:
360 0
S =
N S .N r
S = Step motorun adım açısı
NS = Statordaki bobin grubu sayısı (step motor faz sayısı)
Nr = Rotorun çıkıntılı kutup sayısı (hybrid motorlarda rotor parçalarının tamamı sayılır)
Örnek:
Birbirine seri bağlı dört faz bobininden oluşan dört fazlı step motorun rotorunda üç çıkıntılı
kutup olduğuna göre bu motorun adım açısını hesaplayınız.
Bu step motor 4 fazlı olduğuna göre (NS = 4),
Rotorunun kutup sayısı 3 olduğuna göre (Nr = 3),
Motorun adım açısı:
360 0
360 0
S =
=
= 300
4 .3
N S .N r
Adım (Step) Motorunun Bir Devri İçin Gerekli Adım Sayısının Bulunması
Step motorların bir devri için gerekli adım sayısının bulunmasında aşağıdaki formülden
yararlanılır.
360 0
S=
S
S = Bir devir (3600) için gerekli adım sayısı
S = Step motorun adım açısını ifade etmektedir.
Örnek:
Bir adımı 0,90 olan hybrid motorun (S = 0,90) üç tam devir dönmesi için gerekli adım sayısını
hesaplayınız.
Bir tam devir dönmesi için gerekli adım sayısı:
360 0
360 0
S=
=
= 400 adım
S
0,9
Bir tam devirde 400 adım atarsa, üç tam devirde 400. 3= 1200 adım atması gerekir.
Örnek:
Bir adımı 0,5 mm olan bir motor, 10 cm ilerlediğinde tam bir tur atmıştır. Bu motorun adım
açısını hesaplayınız.
10 cm =100 mm’dir. Bu motor 100 mm’yi 100/0,5 = 200 adımda kateder.
360 0
S=
formülüne göre adım açısı:
S
360 0
360 0
S =
=
= 1,80 dir.
S
200
Mekanik yapıdaki farklılık
İki fazlı motorlarda stator küçük dişlerden meydana gelen 8 manyetik kutuptan oluşur. 5 fazlı
motorlarda ise stator, 10 manyetik kutuptan oluşur.
50
Faz sayısı ve adım açısı farklılığı
İki fazlı motorlarda 2 adet (A,B) ayrı ayrı enerjilenebilen bobin grubu bulunurken; 5 fazlı step
motorlarda 5 adet (A,B,C,D,E) ayrı ayrı enerjilenebilen faz bobin grubu mevcuttur. Devir
yönü, sargılara uygulanan akım yönüne bağlı olarak değişir.
İki fazlı motorlarda, adından da anlaşıldığı gibi faz sayısı 2’dir. Rotoru ise bir parçasında 50
diş olan iki parçalı (toplam 100 diş) endüviden oluşmaktadır. Dolayısıyla bir adım açısı:
360 0
360 0
S =
=
= 1,80
2.100
N S .N r
Beş fazlı motorlarda ise faz sayısı 5’tir. Rotoru da iki fazlı motorlarda olduğu gibi bir
parçasında 50 diş olan iki parçalı (toplam 100 diş) endüviden oluşmaktadır. Dolayısıyla bir
adım açısı;
360 0
360 0
S =
=
= 0,720
N S .N r
5.100
Adım Motor Sürücü Devreleri Yapısı ve Çalışması
Adım motorları istenilen yönde ve hızda çalıştırmak istendiğinde sargılarına belli bir sırada
darbeler (palsler) uygulanmalıdır. Adım motorun kaç adım atacağı uygulanan darbelere
bağlıdır. Fazlara uygulanacak darbeler (palsler-gerilimler) basit olarak bir anahtarlama sistemi
ile yapılabilir. Bu işlemi yapan devrelere sürücü devresi veya kontrolör denir. Günümüzde
elektronik devreler ile bu işlem çok kolay bir şekilde yapılmaktadır. Adım motorların ve
kullanılacak yerin özelliğine göre hazırlanmış mikroişlemci kontrollü sürücü kartları
mevcuttur. Bu kartlar sayesinde adım motorlarını istenilen hızda ve istenilen hassasiyette
çalıştırmak mümkündür.
Adım motor sürücü devresinin blok diyagramı
Adım motorların sürülebilmesi için iki temel noktaya dikkat etmek gerekmektedir. Bunlardan
birincisi, motorun bağlanacağı sürücü devresinin olmasıdır. İkincisi ise bu sürücü devresi
yardımıyla motorun doğru sargılarına gerekli tetiklemeleri gönderebilmektir.
Sürücüyü tetiklemek için elektromekanik anahtarlar kullanabileceğimiz gibi, bilgisayarın seri
veya paralel portunu uygun bir yazılımla kullanabiliriz. Ayrıca günümüzde sanayide
kullanılan adım motorlar için mikroişlemci kontrollü sürücüler ve bu işler için özel olarak
tasarlanmış PLC’leri de bulunmaktadır.
51
SERVO MOTORLAR
Servo motor, aslında tek başına adlandırılmış bir motor değildir. Bir sistem olarak
tanımlanabilir. İçinde motor kullanılmayan sistemler de servo sistem olarak adlandırılabilir.
Bir motorun hız- konum bilgileri, geri besleme ile karar verme ünitesine gönderilerek sistem
işleyişinin sağlanması servo kavramını biraz açıklar.
Servo motorlar programlanabilir bir mile sahip olan küçük cihazlardır. Servo motora belirli
kodlar göndererek bu milin pozisyonunu istediğimiz açıda değiştirilebiliriz. Kodlar değiştikçe
milin açısal pozisyonu da değişir. Örneğin servo motorlar uzaktan kumandalı uçaklarda yön
tayini için hareketli parçaların pozisyonlarını değiştirmekte, uçaklarda kanat flaplarını hareket
ettirmekte veya hareketli oyuncaklar için kullanılır.
Servo motor, bir mekanizmada son kontrol elemanı olarak görev yapan motordur. Genellikle
güç sağlayan motorlar belirli bir hızda dönmeye göre tasarlanırken, servo motorlar çok geniş
bir hız komutunu yerine getirecek şekilde tasarlanır. Servo motorlar kullanıcının komutlarını
yerine getiren motorlardır. Komutlar, pozisyon ve hız komutları veya hız ve pozisyonun
birleşimi olabilir.
Servo motor
Servo motorlar 1 d/d’lık hız bölgelerinin altında bile kararlı çalışabilen, hız ve moment
kontrolü yapan yardımcı motorlardır. Örneğin hassas takım tezgahlarında ilerleme hareketleri
için genellikle servo motorlar kullanılır.
Servo motor
Servolar robotlar için vazgeçilmez parçalardır. Servo motorlar küçüktür, gömülü kontrol
devrelerine sahiptir ve küçüklüğüne rağmen güçlüdür. Bu, dahili dişli sistemine sahip
olmalarından dolayıdır. Ayrıca mekanik gücü orantılı olarak harcar. Hafif yüklü bir servo
fazla güç harcamayacaktır.
Servo motorlar belli açılarla dönme işlemini elektronik şaft yeri algılayıcısı ve bir kontrol
devresi ile gerçekleştirir. Servo motorların üç çıkışı vardır. Bunlar; güç, toprak ve kontroldür.
Genellikle 5 V enerji uygulanarak çalıştırılırlar. Servo motorun parçaları motoru, dişlileri,
kasa ve motor kontrol devresi. Motorun iletişimini sağlayan üçlü kablonun birisi besleme için
52
(+5 V, kırmızı kablo), birisi toprak (siyah kablo), sonuncusu (beyaz kablo) da veri yani
kontrol için kullanılan kablodur.
Bir servo motor şu karakteristiklere sahip olmalıdır:

Geniş bir hız sınırı içinde kararlı olarak çalışabilmelidir.

Devir sayısı, hızlı ve düzgün şekilde değiştirilebilmelidir. Yani küçük boyuttan büyük
moment elde edilebilmelidir.
Servo motorların AC ile çalışan modelleri fırçasız, DC ile çalışan modelleri ise fırçalıdır.
Servo motorlar elektronik yapılı sürücü/programlayıcı devrelerle birlikte kullanılır. Servo
motor çalıştırma sürücüleri tamamen mikroişlemci kontrollü ve dijital yapılıdır.
Dijital kontrollü hassas makinelerde çok tercih edilen servo motorların bazı özellikleri,

Döndürme momentleri yüksektir.

Döndürme momentinin iki katına kadar olan değerlere kısa süreli olarak
yüklenebilirler.

Devir sayıları 1~10000 d/d arasında kolayca ayarlanabilir.

Çok sık aralıklı olarak hareket edebilirler. Dur-kalk yapma sayılarının çok olması
motoru olumsuz yönde etkilemez.

Atalet (Kalkış) momentleri küçük olduğundan verilen komutları gecikme olmadan
algılar ve yerine getirirler.
Servo motor kesiti
Servo Motor Çeşitleri
1- DC Servo motor
2- AC Servo motor
Servo motor AC ya da DC olarak bulunur. İlk zamanlarda servo motor genelde DC
motorlardır. Çünkü uzun yıllar yüksek akımlar için tek kontrol yöntemi tristör
kullanılmaktaydı. Transistörler yüksek akımları kontrol etme yeteneği kazandıkça ve yüksek
akımları yüksek frekanslarda anahtarlandıkça servo motorlar daha sık kullanılmaya başlandı.
53
Çeşitli servo motorlar
İlk servo motor özellikle güçlendiriciler için tasarlanmıştı. Step motor kullanılmayan kapalı
devre (çıkışın kontrol edildiği) sistemler servo sistem diye adlandırılmaktadır. Bu yüzden hız
kontrolcüye bağlanmış basit bir AC endüksiyon motorunu da servo motor olarak adlandırmak
mümkündür.
Servo motor olarak tasarlanmış bir motorda yapılması gereken değişiklikler, ısıtma yapmadan
bir hız aralığında çalışma kabiliyeti, rölantide çalışırken yükü belirli bir pozisyonda tutmaya
yeterli torku sağlama yeteneği ve uzun süreler için aşırı ısınmadan çok düşük hızlarda çalışma
kabiliyetidir. Eski tip motorlarda doğrudan motor şaftına bağlanmış bir motor fanı bulunur.
Motor düşük hızda çalışırken fan, motoru soğutmak için yeterli havayı hareket ettiremez.
Daha yeni motorlarda ayrı bir fan monte edilmiştir. Bu fan, ideal soğutucu havayı sağlar. Bu
fan sabit bir gerilim kaynağıyla güçlendirilmiştir. Böylelikle servo motorun hızından bağımsız
olarak her zaman maksimum devirde döner.
1- DC Servo Motor
Bu motorlar klasik DC motorlar gibi üretilir. Küçük yapılıdırlar. DC servo motorun üstünlüğü
düşük hızlarda yüksek tork üretmesidir. Kontrol karakteristikleri AC servo motorlardan daha
iyidir.
Küçük çaplı ve genellikle içerisinde bir kompanzasyon sargısı olan kuvvetli manyetik alanlı,
boyu uzun doğru akım motorlarına da servo motor denir.
DC motor
54
DC servo motorlar, genel olarak bir DC motoru olup, motora gerekli doğru akım aşağıdaki
metotlarla elde edilir.
1- Bir elektrik yükselteçten
2- AC akımın doyumlu reaktörden geçirilmesinden
3- AC akımın tristörden geçirilmesinden
4- Amplidin, retotrol, regüleks gibi dönel yükselteçlerden elde edilir.
DC servo motorlar çok küçük güçlerden çok büyük güçlere kadar imal edilir (0,05 HP’den
1000 HP’ye kadar).
Klasik tip DC motorlarda komütasyon (DC makinalarında endüvi sargılarında akımın yönünü
değiştirme işlemi) için kullanılan komütatör ve fırçalardan kaynaklanan mekanikselelektriksel problemleri ve sınırlamaları yenmek için fırçasız motorlar tasarlanmıştır. Sonuçta
klasik DC motorun performansının sağlaması hedeflenmiştir. Fırçasız motorlar stator, rotor,
sürme devresi (invertör) ve rotor konum algılayıcısından oluşur.
Motor tek olarak ele alındığında, sürücü ve konum algılayıcı motor üzerinde olmayabilir.
Fakat fırçasız motorun sürücüsüz ve konum algılayıcısız (geri besleme elemanı) olarak bir DC
güç kaynağından çalışması mümkün değildir.
DC servo motorlarda geri bildirim tako genaratörü ile bazen de sensörlerle yapılabilir. Bu
sensörlere enkoder ya da kodlayıcı denir. Kodlayıcılar pahalı ve yedeği zor bulunan
elemanlardır. Bu yüzden motorun sökülmesi ve bakım aşamalarında dikkatli çalışılması
gereklidir. Tako genaratörünün de normal bir DC dinamodan hiçbir farkı yoktur. Motor
miline akuple olabildiği gibi motor milinden farklı bir yere de takılabilir. Tako genaratörü
ürettiği gerilimi karşılaştırıcı adı verilen elektronik devreye gönderir. Eğer üretilen gerilim
olması gerekenden az ise motor hızlandırılır, fazla ise motor yavaşlatılır. Böylece hız sürekli
kontrol edilmiş ve sabitlenmiş olur.
Fırçasız servo motorun yapısı
55
Fırçasız servo motor çalışma prensibi
Fırçasız DC servo motorların bobinleri motorun gövdesinde, sabit mıknatısları ise rotordadır.
Fırçasız servo motorun özellikleri sıralanırsa:

Rotorda sabit mıknatıslar bulunan, modern elektronik sürücüler ile kontrol edilen
senkron (eşzamanlı) motorlardır.

DC servo motorlardaki gibi komütatör ve fırça elemanları olmadığından güvenilir,
kararlı ve küçük boyutlarda imal edilir.

Üç faz sargılarında uygulanan sinüs şeklindeki akım ile hava aralığında bir döner alan
oluşturur.
Yapısı
Bu motorlar, klasik DC motorlar gibi endüktör, endüvi, gövde, fırça ve kolektörlerden
meydana gelir,
Stator
Stator, makinanın duran kısmıdır. Stator saclar ve sargılardan oluşur. Saclar, asenkron veya
senkron motorlarda olduğu gibi birer yüzeyi yalıtılmış silis alaşımlıdır. Statordaki oluklara
sargılar yerleştirilir. Biçimlendirilen stator sacları sıkıştırılarak perçinlenir veya somunla
sabitlenir.
Stator sac şekilleri, a) Toplu sarım için, b) Dağılımlı sarım için sac şekli
56
Saclara toplu ve dağılımlı sarıma göre şekiller verilmiştir. Sacların kalınlığı kaynak gerilimin
frekansı, maliyet ve nüve kayıplarının dikkate alınmasına bağlıdır.
Rotor
Motorun uyartım akısı rotora yerleştirilen kalıcı mıknatıslar tarafından sağlanmaktadır. Kalıcı
mıknatıs malzemelerin yüksek kalıcı mıknatısiyet ve yüksek giderici kuvvet özelliklerine
sahip olması gerekir. Rotor sinterlenmiş veya bağlanmış ferrit, nadir bulunan malzemeler,
nidyum-demir-boron veya alnico (alüminyum-nikel-kobalt) tipi mıknatıs malzemelerden
yapılır.
Yatak Gövde
Stator, içerisine sabitlendiği bir yatak gövde ile desteklenir ve yatak gövde makinanın
manyetik olmayan yapıya sahip kısmı olup bir makinanın bütün esas elemanları içerisinde
bulundurur. Yatak gövdeler kapalı veya havalandırmalı olabilir. Yatak gövde makina ısısını
kolaylıkla iletecek, rotor yataklarına destek verecek yük ve bağlantılarına uygun olacak
özellikte (alüminyum gibi) olmalıdır.
Sargılar
Kalıcı mıknatıslı makinaların büyük çoğunluğunda, özellikle güç uygulamalarında kullanılan
makinalarda, bir ve çok faz sargıları AC makinalarına benzer. Sargılar genellikle çift katmanlı
(iki sargının birer kenarları bir oyuğa) ve paralel sarım kullanılırken tek katmanlı toplu
sarımlar da kullanılmaktadır. Sargılar, faz grupları ve fazlar oyukların dışında kalan
bölgelerinden yalıtılmalıdır. Oyukların içerisine yerleştirilen teller hem yalıtımı güçlendirmek
hem de yapısal destek için verniklenir ve fırınlanır.
Komütatör ve fırçaların kaldırılması için sargıların statora yerleştirilmesi gerekmektedir.
Statorda genellikle toplu sarım ve dağılımlı sarım olmak üzere iki tip sarım kullanılmaktadır.
Stator sarım şekilleri
a)Toplu sargılı 3-kutuplu ve 3-oyuklu stator kesiti b-Dağılımlı sargılı 24 oyuklu, 4kutuplu, 3-fazlı stator kesiti
Servo Motorun Çalışması
DC servo motor çalışma prensibi açısından aslında, Statoru Daimi Mıknatıs bir DC motordur.
Motorun dönme hareketi endüktör sargılarına uygulanan doğru akımın oluşturduğu manyetik
alan ile aynı doğru akımının fırça ve kolektörden geçirilerek endüvi sargısına uygulanması
57
sonucu oluşan endüvideki manyetik alanın etkisi sonucu meydana gelmektedir. Endüktördeki
döner manyetik alanın etkisi, endüvideki alan nedeniyle endüvinin dönmesi sağlanır.
DC servo motorların iki farklı sargısı vardır: Statora konulan kutup (alan) sargısı ve rotora
konulan endüvi (armatür) sargısıdır. Her iki sargı da DC gerilim kaynağına bağlıdır. Servo
uygulamalarda sargılar farklı DC kaynak tarafından beslenir.
DC servo motorlarda, sabit bir kutup manyetik alanı elde etmek için DC kaynağı kullanılır.
Endüviye ise değişken bir gerilim verilir. Bu iki gerilimin dolaştırdığı akımların oluşturduğu
manyetik alanlar birbirini iterek dönüşü başlatır.
DC motorların çoğu büyük yükler için kullanılan sabit mıknatıslı tiptir. DC motorun dönme
yönü ve hızı endüvi akımı ile belirlenir. Endüvi akımındaki artış, hızı da artırır Motorun
endüvi akımının yönünü değiştirmek motorun dönüş yönünü de değiştirir.
DC Servo motor çalışma prensip şeması
DC servo motorların temel çalışma prensibi klasik DC motorlarla aynıdır. DC servo motor
genellikle endüvi gerilimi ile kontrol edilir. Endüvi, büyük dirence sahip olacak şekilde
tasarlanır. Böylece moment-hız karakteristikleri doğrusal olmaktadır. Endüvi mmk’i ve
uyartım alanı mmk’i bir doğru akım makinasında diktir. Bu özellik, hızlı moment tepkisi
sağlar. Çünkü moment ve akı birbirinden bağımsızdır. Bundan dolayı endüvi gerilimindeki ve
akımındaki adım şeklindeki bir değişim sonucunda, rotorun hızında veya konumlamada hızlı
değişiklikler gerçekleşir.
a) DC Servo motor alan ve endüvi sargısı
b) Kararlı hız-VA grafiği
58
c) Moment-hız grafiği
DC servo motorların rotorları uzun, disk ve çan şeklinde olabilir. Disk rotorlu servo motorlar,
kısa ve hafif oldukları için robot mafsallarında hareket elemanı olarak kullanılmaktadır. İnce
ve uzun rotorlu servo motorları, boyutları çok küçük olduğundan her ortama monte etmek
kolaydır. Çan tipi rotorlu servo motorlar ise 3000 d/d gibi yüksek hızlara çok çabuk
ulaşabilme özelliğine sahiptir.
Uzun, disk, çan rotorlu DC servo motorların yapısı
Servo motorlar; dijital kontrollü makineler, pozisyon belirleme sistemleri, bilgisayar
donanımları, bellekli makinalar, askerî cihazlar, büro makinaları, alternatör devir ayar
mekanizmaları vb. gibi yerlerde kullanılmaktadır.
DC servo motorlarında, yüksek bir dönme momenti ve aşırı yüklenebilirlik elde etmek için
özellikle şiddetli bir manyetik alan oluşturulmalıdır.
DC servo motorun en büyük dönme momenti kısa çalışmalar sırasındadır ve en küçük devir
sayısında yaklaşık nominal dönme momentinin dört katıdır.
Özellikle hızlı tepkili servo motorlar için motorun milinde içerisinde demir bulunmayan doğru
akım motorları kullanılır.
Özellikleri
1- Enerji kısımları, asıl motorlara göre daha az enerjiye ihtiyaç gösterir.
2- Motor çapı, normal DC motorlara göre daha küçüktür.
3- Servo motorların boyları uzundur.
4- Rotorun dönme momenti rotor çapına bağlı olarak değişir. (boylarının uzun olmasının
sebebi budur).
5- Atalet momenti küçüktür.
DC Servo Motor Çeşitleri
DC servo motor yabancı uyartımlı DC motorlar veya kalıcı mıknatıslı DC motorlardır. Servo
motorlar, bir servo sistemde çalışırken ya endüvisi ya da kutuplan kontrol edilir. Kutuplar ya
bu gerilim kaynağından ya da akım kaynağından beslenir. Her iki tür uygulama farklı bir hız-
59
tork karakteristiğinin ortaya çıkmasına sebep olur. Bunların bağlantıları DC servo motor
çeşitleri olarak adlandırılabilir. Bunlar:

Alan kontrollü-sabit endüvi gerilimli beslemeli servo motorlar

Alan kontrollü-sabit endüvi akım beslemeli servo motorlar

Endüvi kontrollü-sabit alan beslemeli servo motorlar

Seri ayrık alanlı servo motorlar
Fırçasız DC Servo motorlar örnekleri
Düşük güçlü DC servo motorlar piyasada genellikle bilgisayar kontrollü cihazlarda (disket
sürücüler, teyp sürücüleri, yazıcılar, kelime işlemciler, tarayıcılar vs.) kullanılırlar. Orta ve
büyük güçlü servo motorlar ise, sanayide genellikle robot sistemleri ile sayısal denetimli
hassas diş açma tezgahlarında kullanılır. DC motorlarda alan sargıları rotor sargılarına seri
veya paralel bağlanır. Endüvi sargılarından bağımsız olarak uyartılan alan sargılarının akısı
endüvi sargılarından geçen akımın fonksiyonu değildir. Bazı DC motorlarda manyetik akı
sabittir. Uyarma sargıları endüviden bağımsız olan veya sabit mıknatısla uyartılan motorlarda
hız kontrolü endüvi gerilimi ile yapılabilir. Bu tip kontrol yöntemine endüvi kontrol yöntemi
denir.
Uyarma sargılarının yarattığı akı ile yapılan denetlemede ise endüvi akımı sabit tutulur.
Statorda bulunan uyartım sargılarının yarattığı akının kontrolü ile hız ayarlanır. Bu tip
motorlara alan kontrollü motorlar denir. Fakat rotor sargılarından geçen akımın sabit
tutulabilmesi ciddi bir problemdir. Zira rotor akımı yükün ve kaynağın birer fonksiyonudur.
Endüvi kontrollü motorlara göre alan kontrollü motorların alan sabitleri daha büyüktür.
Büyük aralıklarda değişen hız ayarlarında rotor geriliminin değiştirilmesi; buna karşılık küçük
aralıklarda hassas hız ayarı gereken yerlerde ise alan sargılarının yaratmış olduğu manyetik
akı hız kontrolü yöntemi tercih edilir.
Fırçalı DC Servo motor örnekleri
DC servo motorlar genellikle elektronik hareketli denetleyiciler adı verilen servo sürücüler ile
kontrol edilirler. Servo sürücüler servo motorun hareketini kontrol ederler. Kontrol edilen
60
büyüklükler çoğu zaman noktadan noktaya konum kontrolü, hız kontrolü ve ivme
programlamasıdır. PWM tekniği adı verilen darbe genişlik modülasyonu genellikle robot
kontrol sistemlerinde, sayısal kontrol sistemlerinde ve diğer konum denetleyicilerinde
kullanılırlar.
AC Servo Motorlar
DC servo motorların güçleri birkaç Watt’tan birkaç yüz Watt’a kadar olabilir. DC servo
motorlar, yüksek güçlü uygulamalarda kullanılır. Günümüzde AC servo motorlar hem düşük
hem de yüksek güç uygulamalarda kullanılmaktadır.
Çeşitli tip AC Servo motorlar
AC servo motorlar, genellikle iki fazlı sincap kafesli indüksiyon tipi motorlardır. İki fazlı
asenkron motorlar, büyük güçlü yapılmakla birlikte çoğunlukla otomatik kontrol
sistemlerinde servo motorlar olarak kullanılmak amacıyla küçük güçlü yapılırlar.
Servo motorların rotorları, savrulma ve atalet momentlerinin küçük olabilmesi için uzun ve
küçük çaplı yapılır. Stator sargılarına uygulanan gerilimin frekansı 50-60-400-1000 Hz
olabilir.
Fırça ve kolektör olmadığından arıza yapma olasılığı azdır ve bakımları kolaydır.
AC motorların yapıları basit ataletleri düşüktür. Ancak, genellikle doğrusal olmayan özellik
gösteren ve yüksek manyetik bağa sahip makinelerdir. Ayrıca moment-hız karakteristikleri
61
DC servo motorlarınki gibi ideal değildir. AC servo motorları aynı boyuttaki DC servo motor
ile karşılaştırıldıklarında daha düşük momente sahiptir.
Büyük güçlü AC servo motorlar, iki veya üç fazlı olarak üretilmektedir. Bu tip motorların
rotorları, doğal mıknatıslı ya da kısa devre çubukludur. İki ve üç fazlı servo motorların
çalışma prensibi, senkron ya da asenkron motorlara benzer.

AC Servo motorun avantajları;
1- Yüksek güvenilirliği,
2- Bakımının az olması,
3- Hareket halinde elektrik kontaklarının olmayışıdır.
AC Servo motorun dezavantajları;
1- Düşük verimlilik,
2- Yüksek ısı yayılımı - kafes ısısını düşük tutmak için bir fan motoru şarttır.
3- AC kare dalga güç kaynağı ihtiyacıdır.
İki Fazlı Servo Motor
Kontrol sisteminde kullanılan çoğu servo motor AC servo motorlar, iki faz sincap kafesli
asenkron makinelerdir. Frekansları normal olarak 60 Hz veya 400 Hz olabilir. Yüksek frekans
hava yolu sistemlerinde kullanılmaktadır.
Stator birbirinden 900 elektriksel açılı dağıtılmış iki sargıdan oluşur. Sargının biri, referans
sargısı diğeri kontrol sargısı olarak da adlandırılır. Referans sargısına sabit değerli, sabit
frekanslı alternatif gerilim uygulanır. Kontrol sargısı ise, referans sargısı ile aynı frekansa
sahip genliği ayarlı alternatif gerilimle beslenir. Ancak kontrol sargısı ile referans sargısı
arasında 900 faz farkı vardır. Kontrol sargısının gerilimi genellikle bir servo yükselteçten
sağlanır. İki sargıda oluşan manyetik alanlar sonucunda rotor döner.
İki fazlı AC Servo motor
Motorun dönüş yönü, kontrol sargısı ile referans sargısı arasındaki faz ilişkisinin ileri veya
geri olmasına bağlıdır. Dengeli iki faz geriliminin genlikleri eşit (Va=Vm) olduğunda
motorun moment–hız karakteristiği üç fazlı asenkron motora benzer. Düşük rotor
dirençlerinde bu karakteristik doğrusal değildir. Böyle bir moment-hız karakteristiği, kontrol
sistemlerinde kabul edilemez. Ancak, rotor direnci yüksek ise moment hız karakteristiği geniş
bir hız aralığında özellikle sıfır hız seviyelerinde aslında doğrusaldır. Rotoru ise sincap kafesli
sargı taşır. Rotor devresi yüksek dirence sahip olacak şekilde imal edilir, bunun için ya sincap
kafes çubuklarında ya da çubukların bağlantı noktalarında yüksek dirençli maddeler kullanılır.
İki faz asenkron makinayı kontrol etmek için referans sargısı genliği sabit bir alternatif
gerilim ile kontrol sargısı ise genliği ayarlanabilen bir alternatif gerilimle beslenir.
62
İki fazlı AC Servo motorun moment-hız grafiği
Üç Fazlı Servo Motorlar
DC servo motorlar, yüksek güç servo sistemlerin uygulama alanlarında yaygın olarak
kullanılmaktadır. Ancak son yıllarda yüksek-güç sistem uygulamalarında üç fazlı asenkron
motorun servo motor olarak kullanımı üzerine yapılan araştırmalar başarıya ulaşmış ve 3 fazlı
asenkron motor yüksek-güç uygulamalarında hızlı bir şekilde yerini almaya başlamıştır. 3
fazlı asenkron motor yapı olarak dayanıklı olmakla beraber doğrusal olmayan bir özelliğe
sahiptir ve bundan dolayı kontrolü karmaşıktır.
AC Servo motor
Son yirmi yıldaki çalışmalar, 3 fazlı asenkron motorun yabancı uyartımlı DC motoru gibi
kontrol edileceğini göstermiştir. 3 fazlı asenkron motorun stator akım vektörünün birbirine
dik, birbirinden bağımsız iki bileşenle temsil edildiği ve dik bileşenlerden biriyle momentin
diğeriyle akının kontrol edileceği tekniğe vektör moment tepkisi sağlanmaktadır.
Vektör kontrollü 3 fazlı asenkron motorun servo motor olarak kullanımı
Vektör kontrollü 3 fazlı asenkron motorun servo motor olarak kullanılmasına ilişkin bir blok
diyagramı verilmiştir.
63
Servo Motorların Kullanıldığı Yerler
Servo motorlar, bazen kontrol motorları olarak da adlandırılır, elektrik motorları olup
özellikle kontrol sistemlerinde çıkış hareketini kontrol edici olarak kullanılmak üzere
tasarlanır ve üretilir.
Servo motor birkaç Watt’an birkaç yüz Watt’a kadar olabilir. Servo motorlar, yüksek hız
tepkisine sahiptir. Bu özellik ise servo motorların düşük rotor ataletine sahip olmalarını
gerektirir. Bu motorlar daha küçük çaplı ve daha uzundur. Servo motor normal olarak düşük
veya sıfır hızda çalışır, bundan dolayı moment veya güç değerleri aynı olan klasik motorlara
göre boyutları daha büyüktür. Hassas devir sayısı ayarı yapılabilir, ayrıca devir sayıcı
gerekmez.
Servo motorların kullanım alanı çok geniştir. Servo motorlar robotlar, radarlar, nümerik
kontrollü makinelerde (CNC), otomatik kaynak makinelerinde, pres makinelerinde, paketleme
makinelerinde, sargı yarı iletken üretim ünitelerinde, yüksek hızlı çip yerleştiricilerinde, tıbbi
cihazlarda, anten sürücüleri, hassas takım tezgahlarında vb. yerlerde kullanılır.

Dinamik yük ve hız değişikliği

Yüksek kararlılık

Pozisyonlama

Periyodik çalışma ihtiyaçlarında kullanılırlar.
YARARLANILAN KAYNAKLAR:
1- Elektrik Makinaları III ASENKRON MOTORLAR – Ahmet Hamdi SAÇKAN
2- Özel Elektrik Makinaları - Prof. Dr. Güngör BAL
3- Megep ve çeşitli internet sayfaları
64
Download

bir fazlı motorlar - Bülent Ecevit Üniversitesi