Elektromotor nedir? Nasıl çalışır? Özellikleri nelerdir?

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren elektro-mekanik mekanizma, elektrik motoru olarak bilinir. Diğer bir deyişle motor, dönme kuvveti üreten bir cihazdır. Manyetik ve elektrik alanlarının etkileşimi, bir elektrik motorunun çalışması için çok önemlidir.

---

🔰 Elektromotorların gelişimi:

İngiliz fizikçi Michael Faraday, elektrik motorlarının keşfine ve geliştirilmesine katkıda bulunan 19. yüzyıl bilim adamlarının en önemlilerinden biri olarak kabul edilir.

Faraday, 1821’de bir mıknatıs ve bir elektrik akımı tarafından oluşturulan bir manyetik alan kullanarak bir telin başarılı bir şekilde dönmesini sağladı. 1831’de manyetik indüksiyon yasasını geliştirerek elektrik motorlarında ve jeneratörlerde önemli ilerlemelerin önünü açtı.

Klasik DC motor olarak adlandırılabilecek tasarımı yanı sıra birçok ek elektrik motoru zaman içinde gelişmiştir.
Bunu takiben, 1872’de Viyana Dünya Fuarı’nda sergilenen jeneratörlerden biri, istemeden başka bir jeneratöre bağlandıktan sonra kendi kendine dönmeye başladığında, pratik elektrik motoru icat edilmekten ziyade bulundu.

Bu, jeneratörlere uygulanan aynı ilkelerin motorlara da uygulanabileceğinin anlaşılmasına yol açtı. Jeneratörler, pratik uygulamalarının hızla artması sonucunda yirminci yüzyılda birçok sektörün temel dayanağı haline geldi.

🔰 Jeneratörler ve Motorlar

Jeneratörler mekanik enerjiyi tekrar elektrik enerjisine dönüştürürken, elektromotorları elektrik enerjisini rotasyona ve çeşitli mekanik enerjiye dönüştürür.

Zıt görevlerine rağmen, motorlar ve jeneratörler tasarım ve çalışma açısından pek çok ortak noktaya sahiptir. Gerçekte, bir elektromotorun aynı zamanda bir jeneratör olarak da işlev görebileceğini göstermek için iki model motorun birbirine akuple edildiği basit bir deney yeterlidir. İki tür makine, kullanıldıkları farklı şekillerden dolayı geleneksel olarak bağımsız olarak tasarlanmıştır.

Şarjlı matkap makinelerinde genellikle elektromotorlar kullanılıyor ki bu yazıda da elektromotorlar hakkında bilmeniz gereken bütün bilgileri sizlere aktaracağız.

🔰 Elektromotorlar Nasıl Çalışır?

Elektromotorlar, dönen manyetik alanlar oluşturmak için elektrik akımını kullanarak, rotor veya stator üzerinde bulunan armatürde şaftın etrafında dönme mekanik kuvveti oluşturur.

Elektrik enerjisini yoğun kuvvet patlamalarına dönüştürmek ve dinamik hız veya güç dereceleri üretmek için çok sayıda motor tasarımı aynı temel önermeyi kullanır.

🔹 Motorun parçaları:

Elektromotorlar şekil ve tür olarak farklılık göstermekle birlikte, birçoğu aşağıdaki parça ve kısımlardan oluşmaktadır.

• sargılar
• Merkezi motor mili
• Bilyalı ve makaralı rulmanlar (sürtünmeyi ve aşınmayı azaltmak için)
• Fırçalar (DC motorlarda)
• Terminaller (rotor, döner parça veya stator, sabit bileşen üzerine yerleştirilmiş)
• Elektrik Motorlarının Endüstriyel Uygulamaları
• Çerçeve ve uç kalkanlar

📌 Elektromotorlar endüstride çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Aşağıda yaygın endüstriyel uygulamalara örnekler verilmiştir:

• Ağır iş makineleri
• HVAC sistemleri
• Kırıcılar
• Pompalar
• Torna tezgahları
• Kompresörler
• Fanlar ve soğutucular

🔰 Elektromotorların çeşitleri:

Elektromotorlar, farklı çalışma ve güvenlik özelliklerine sahip çeşitli tasarımlara sahiptir, ancak bunlar iki tipe ayrılabilir: alternatif akım (AC) ve doğru akım (DC).

Güç kaynağı, iki motor türü arasındaki en belirgin ayrım olsa da, her birinin kendine özgü özellikleri ve kullanımları vardır. AC motorlar daha karmaşık ve hassas ekipmanları çalıştırabilirken, DC motorlar tipik olarak daha az bakım ve kontrol gerektiren daha büyük ekipmanlara güç sağlamak için kullanılır.

AC motorlar daha fazla tork üretebildiğinden, birçok endüstri insanı bunların DC motorlardan daha güçlü olduğuna inanmaktadır.

🔰 AC motor nedir?

Alternatif akım, AC motor tarafından mekanik güce dönüştürülür. Asenkron motorlar, senkron motorlar ve lineer motorlar üç tip motordur. AC motorlar, çeşitli avantajlar sundukları için işletmede en sık kullanılanlardır:

✔ Yapıları basittir
✔ Daha düşük başlangıç tüketimi nedeniyle daha ekonomiktirler.
✔ Ayrıca daha sağlamdırlar ve bu nedenle genellikle daha uzun ömürlüdürler.
✔ Az bakım gerektirirler
✔ Yapıları basittir

📌 tek fazlı ve üç fazlı motorlar, AC motorların iki türüdür;

🔹 tek fazlı motorların özellikleri:

• Tork, elektrik gücü (kW olarak) ile belirlenir.
• Kutup sayısı eğirme hızını belirler
• Bağlantı yöntemi: flanş (B14, B5) veya braketler (B3)
• Yetkinlik
• Daha az güçlü oldukları için daha az endüstriyeldirler.
• Ev elektrik şebekesine bağlanabilirler

🔹 Üç fazlı motorların özellikleri:

• Tek fazlı bir voltaj motorundan önemli ölçüde daha fazla elektrik gücü taşıyabilen bir tasarım
• Endüstriyel ortamlardaki uygulamaları (yaklaşık yüzde 80)
• Çok fazla elektrik gerektiren altyapı ve ekipmanlara uygulanması

🔰 DC motor nedir?

DC motor, DC elektrik gücünü mekanik güce dönüştüren bir mekanizmadır. Çalışması, akım taşıyan bir iletken bir manyetik alana konulduğunda, ona bir kuvvet uygulandığı ve tork üretildiği temel fikrine dayanmaktadır. DC motorlar ayrıca endüstriyel ortamlarda oldukça yaygındır çünkü formata bağlı olarak önemli avantajlar sunarlar:

✔ Hassas ve hızlıdırlar.
✔ Besleme voltajı değiştirilerek hızları düzenlenebilir
✔ Mobil (pille çalışan) sistemlerde bile kurulumu kolaydır
✔ Başlangıç elektromotor torku harika
✔ Hızla başlarlar, dururlar, hızlanırlar ve hızla geri dönerler.

🔹 AC ve DC Motorların Avantajları nelerdir?

Her motor tipinin, çeşitli ticari ve endüstriyel uygulamalar için ideal olmasını sağlayan kendi avantajları vardır. Örneğin AC motorlar çok yönlüdür ve kullanımı kolaydır. Aşağıdakiler ek faydalarından bazılarıdır:

1. uç bileşenlerini koruyan düşük başlangıç gücü gereksinimleri
2. Kontrol edilebilir başlangıç akımı seviyeleri ve hızlanma
3. Çeşitli kullanım aşamalarında hız ve torku ayarlayabilen VFD veya VSD eklentileri
4. Daha uzun dayanıklılık ve kullanım ömrü
5. Çok aşamalı kurulum yetenekleri

🔹 DC motorların kendi avantajları vardır:

1. Kurulum ve bakım daha kolaydır.
2. Yüksek başlangıç gücü ve torku
3. Hızlı başlatma, durdurma ve hızlanma tepki süreleri
4. Çeşitli standart voltajlarda mevcuttur

🔹 Hangisi daha güçlü, AC veya DC motor?

AC motorların tipik olarak DC motorlardan daha güçlü olduğu düşünülür çünkü daha yüksek akımla daha fazla tork üretebilirler. DC motorlar ise daha verimlidir ve girdi enerjilerini daha fazla kullanır. AC ve DC motorlar, herhangi bir işletmenin güç gereksinimlerini karşılamak için çeşitli boyut ve güçlerde mevcuttur.

🔹 Fırçasız Ve Fırçalı DC Motorlar:

Fırçalı motorlar ve fırçasız motorlar , en yaygın iki DC motor (veya BLDC motor) türüdür. DC fırçalı motorlar, adından da anlaşılacağı gibi, motoru değiştirmek ve dönmesine neden olmak için kullanılan fırçalara sahiptir. Elektronik kontrol, fırçasız motorlarda mekanik komütasyon işlevinin yerini alır. Çok sayıda uygulamada fırçalanmış veya fırçasız bir DC motor kullanılabilir.

Çekme ve itme açısından bobinler ve kalıcı mıknatıslarla aynı prensipler üzerinde çalışırlar. Her ikisi de, uygulamanızın ihtiyaçlarına bağlı olarak, birini diğerine tercih etmenize neden olabilecek avantajlar ve dezavantajlar sunar.

🔹 Fırçalı Elektrikli Motoru:

Bir karbon fırçası aşağıdakilerden herhangi biri olabilir: Bir veya daha fazla karbon atomundan oluşur. Bir veya daha fazla şant ve terminal dahildir. Fırçalar, beş farklı fırça sınıfı ailesinden yapılmıştır. Her biri belirli bir ihtiyaca göre uyarlanmıştır ve kendi üretim yöntemine sahiptir.

Hareket kontrolünde herhangi bir uzman, fırçalı ve fırçasız DC motorları ayırt edebilmelidir. Daha önce, fırçalı motorlar oldukça yaygındı. Fırçasız DC motorlar bunların yerini tamamen almış olsa da, her iki tipte de doğru DC motor bir projeyi önemli ölçüde daha verimli hale getirebilir.

🔹 Fırçalı bir DC motorun ana bileşenleri şunlardır:

1. Stator—sürekli mıknatısla kaplı bir mahfaza.
2. Armatür, üzerine birkaç elektromıknatıs takılmış bir rotordur. Statorun içinde serbestçe döner.
3. Komütatör— Armatür miline bağlı metal halka, komütatör olarak bilinir.
4. Fırçalar— Armatür bobinlerine akan elektriği korumak için, karbon levhalar komütatörle temas halinde kalır.

🔹 Fırçalı DC Motorun Faydaları

🔹 Fırçalı DC Motorun Dezavantajları

🔹 Fırçalı DC motorun kullanımları

Ev ürünlerinde ve otomobillerde, fırçalı DC motorlar hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, yalnızca fırçalı motorlarla mFırçasız motorlar:ümkün olan tork-hız oranını değiştirme yeteneği nedeniyle geniş bir endüstriyel takipçi kitlesine sahiptirler.

🔰 Fırçasız motorlar:

Günümüzde fırçasız motorlar, daha yüksek çıkış gücü, daha küçük boyut ve ağırlığa sahip, geliştirilmiş ısı dağılımı ve verimliliği, daha geniş çalışma hızı aralıkları ve son derece düşük elektrik gürültüsünü bir araya getirerek fırçalı motorların birçok dezavantajının üstesinden gelmektedir. Fırçasız motorlar, ticari ve endüstriyel uygulamalarda daha fazla güvenilirlik ve daha kısa bakım aralıkları ile sonuçlanan, aşınabilecek hiçbir elektrik bağlantısına sahip değildir.

🔹 Fırçasız DC Motorların Avantajları:

Fırçasız motorların birçok avantajı olduğu gibi, bir takım dezavantajları da vardır:

✔ Maliyet: Fırçasız motorların, tümü artan tasarım karmaşıklığından kaynaklanan bir takım dezavantajları vardır. Stator bobinleri boyunca doğru şarjı sıralamak için BLDC’ler bir anahtarlama kontrolörü gerektirir. Bu, daha yüksek başlangıç maliyetine yansıyan üretim maliyetini artırır.

✔ Karışıklık: Fırçalı ve fırçasız elektrikli aletlerin arıza oranlarını karşılaştıran herhangi bir araştırma bulamadık, ancak genellikle daha komplikasyonlu ekipmanların arızalanma olasılığının daha yüksek olduğu varsayılıyor.

🔹 Fırçasız elektrikli motorların türleri:

1. Statorun rotorun dışında bulunduğu tür.
2. Statorun rotorun içinde bulunduğu tür.

🔹 Fırçalı ve fırçasız elektrikli motorların farkı nedir?

Fırçalı bir DC motor, iki kutuplu bir elektromıknatıs görevi gören, armatür olan bir sargılı tel bobin konfigürasyonu kullanır. Akımın yönlülüğü, mekanik bir rötar olan komütatör tarafından döngü başına iki kez tersine çevrilir. Bu armatürden akımın akışını kolaylaştırır; bu nedenle elektromıknatısın kutupları motorun dışındaki kalıcı mıknatısları çeker ve iter.

Komütatör daha sonra, kutupları kalıcı mıknatısların kutuplarını geçerken armatürün elektromıknatısının polaritesini tersine çevirir.

Fırçasız motor ise fırçalıların aksine dış rotor olarak çalışır yani kalıcı bir mıknatıs kullanır. Fırçalı ve fırçasız elektrikli motorların başka farkı fırçasız motorlar üç fazlı tahrik bobinleri ve rotor konumunu izleyen özel bir sensör kullanır. Sensör rotor konumunu takip ederken, kontrolöre referans sinyalleri gönderir. Kontrolör, sırayla, bobinleri yapılandırılmış bir şekilde bir fazdan diğerine etkinleştirir.

🔹 Fırçalı ve Fırçasız elektrikli Motorlar Hangi Uygulamalarda Kullanılır?

Günümüzde fırçasız motor, fırçalı motordan çok daha yaygındır. Bununla birlikte, her ikisi de geniş bir uygulama yelpazesinde bulunabilir. Fırçalı elektrikli motorlar hala ev aletlerinde ve otomobillerde sıklıkla kullanılmaktadır.

Ayrıca, fırçalı motorlara özgü tork-hız oranını değiştirme yeteneği nedeniyle güçlü bir endüstriyel niş sağlarlar. Güvenilirlik ve uzun ömür sayesinde fırçasız elektrikli motor birçok uygulamaya yayılmıştır. Fırçal ıelektrikli motorlar geniş bir endüstri yelpazesine sahiptir: imalat, bilgisayar ve başka bir çok alanda kullanılıyorlar.

Yeni nesil elektrikli araçlar ve hatta bazı elektrikli aletler bunları kullanıyor! Çok farklı ihtiyaçlar ve ortamlar nedeniyle, hareket kontrol projeleri her iki motordan da yararlanabilir.

🔰 Tek fazlı Elektrik Motoru

Birkaç farklı sabit hızlı motor türü vardır. Geniş bir ürün yelpazesinden seçim yaparken uygulamayı, gerekli işlevleri, çıktıyı vb.

aklınızda bulundurun. Bir motor ve redüktör seçme süreci, seçtiğiniz motorun uygulamanın gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için motorun teknik özelliklerinin kapsamlı bir şekilde incelenmesiyle başlamalıdır. Seçiminize başlamak için ihtiyacınız olan şey, motorlarla ilgili bazı gerçek ve faydalı bilgilerdir.

Tek fazlı motoru , bir endüksiyon motorunu, gücü açık tip debriyaj ve frenle birleştirir. Sık çalıştırma ve durdurma işlemleri için mükemmeldir. Motorun yük torkundan bağımsız olarak senkron hızda çalıştırıldığı, durdurulduğu ve tersine döndüğü durumlar için uygundur.

🔰 Iki fazlı motorlar:

Iki fazlı motorlar , yalnızca iki hız gerektiren uygulamalar için uygun maliyetli bir seçimdir ve aynı zamanda arıza olasılığını da azaltır. Bu motorlar genellikle daha kolay çalıştırma için çalışma hızı ve daha yavaş hız ile yapılır. Bir frekans dönüştürücüye ihtiyaç duymadan, iki fazlı motorlar, fanları, pompaları, vinçleri ve diğer makineleri iki farklı hızda itebilir.

🔹 Tek fazlı ve iki fazlı motorların Arasındaki Fark Nedir?

• Ana farklardan biri dişli kutusu tasarımıdır. Tek fazlı motorlar maksimum hız ve güç sağlar, ancak iki fazlı motorlar iki mod için yapılandırılabilir: hızlı ve yavaş.
• İki hızlı bir aletle çalışmak daha verimlidir. Aksine, iki fazlı motora sahip bir alet çok fazla güç sağlar ve çok çaba gerektiren projeler için çok uygundur.
• Çeşitli iş türleri için iki fazlı bir alet kullanılabilir, ancak tek fazlı bir cihaz özel bir amaç için tasarlanmıştır. Örneğin, delme, darbeli delme ve sarma için çift hızlı bir matkap kullanılır. Ancak sıradan bir matkap, yalnızca delme işlemleri için uygundur.
• Güç aynı olsa bile, tek fazlı aletlerin çok yönlülüğü iki fazlı aletlerinkinden çok daha azdır.

🔰 Tork nedir?

Newton Metre (Nm) cinsinden ölçülen bir öğenin dönmesine neden olan kuvvet, matkap veya darbeli matkabınızda ne kadar güçlü olduğunun en büyük göstergesidir. Newton metre cinsinden rakam ne kadar büyükse, o kadar fazla bükülme kuvveti verecektir.

🔹 Elektrikli el aletlerinde tork ayarı nedir?

Vidaları daha sert malzemelere takarken daha yavaş çalışmanız ve daha fazla tork uygulamanız gerekir, bu parametreleri mükemmel bir şekilde uygularsanız, sondajınızın derinliğine zarar vermeden ayarlayabilirsiniz. Delik açarken en iyi sonuçları elde etmek için malzeme ne kadar sert olursa, hız o kadar yüksek olur.

🔹 Dönüş Hızı ve Tork Arasındaki Fark Nedir?

Daha önce özel bir makalede açıkladığımız gibi, tork kavramı, bir elektrikli aletin motorunun ürettiği dönme kuvveti miktarını ifade eder. Örnek olarak, bir tornavidanın dönme kuvveti vidaları, somunları veya benzeri şeyleri sıkmak için kullanılır. Başka bir deyişle, Newton metre (Nm) cinsinden ölçülen tork, bir nesneyi döndürmeye yönelik kuvvettir ve bir elektrikli aletin pratik gücünü bulmak için en iyi göstergedir.

Ancak dönüş hızı, adından da anlaşılacağı gibi, bir elektrik motorunun dönüş hızını gösterir. Örneğin, bir matkabın RPM’si ne kadar yüksek olursa, ucun hızı da o kadar yüksek olur.

📌 Tork ve dönüş hızı sadece farklı şeyler değil, aynı zamanda tamamen ters bir ilişkiye de sahipler. Basit bir ifadeyle, bir elektrikli alet yüksek tork sunduğunda, düşük dönüş hızına sahip olacaktır ve bunun tersi de geçerlidir.

Neden bazı aletlerin iki mekanik hızı var?

Matkaplar, darbeli matkaplar, tornavidalar vb. gibi belirli elektrikli aletler, farklı iş türleri için oldukça uygun olan iki mekanik hız sunar. Aslında, bu makineler, sıkma hızı için iki ayar sağlayan özel bir dişliden yararlanır: biri yavaş ve diğeri hızlı.

Bu nedenle, iki fazlı bir elektrikli matkapta, ilk ayar daha yavaştır, metaller gibi çok sert malzemeler için uygundur. İkinci konfigürasyon daha hızlıdır ve uygulaması ahşap gibi daha yumuşak malzemelerde ve hatta beton delmeye daha uygundur.

Sonuç olarak, elektromotor hızı , bir takımın zaman birimi başına devir sayısı ile ilgilidir. Dakikadaki devir sayısı (RPM) ile ölçülür ve elektrikli el aletlerinin performansını artırmada önemli bir faktör olarak kabul edilir. Dönme hızı, elektrik motorunun dönme kuvvetini gösteren sıkma torkundan tamamen farklıdır.

Bazı elektrikli el aletleri aynı zamanda çift hızlı mekanizma sağlar, bu da onları farklı iş türlerinde kullanmayı mümkün kılar.

Yüksüz hız nedir?

Yüksüz hız, akülü bir vidalamanın yüksüz olarak ulaşabileceği maksimum hızdır. (Vida takmadığı veya delik açmadığı zaman). Üreticiler aletin hızını yüksüz olarak verirler çünkü tornavida vida sıkmaya veya delmeye başladığında, maksimum hızı görevin ne kadar zorlu olduğuna bağlı olarak değişecektir.

---

FAQ ❓

Fırçalı DC motorlarla karşılaştırıldığında fırçasız DC motorların faydaları nelerdir?
Fırçaları ve mekanik kontaklı komütatörleri ortadan kaldıran fırçasız DC motorlar, düşük gürültülü, az bakım gerektirir ve yüksek hızda çalışabilir.

Bir elektrik motorunun maksimum ömrü ne kadardır?
Tipik çalışma koşulları altında çalıştırılırsa, bir elektrik motoru test ayarlarında 15 ila 20 yıl arasında dayanabilir.

DC veya AC elektrik motoru arasında hangisini kullanmak daha iyi?
AC motorlar daha güçlü olmalarına ve daha az bakım gerektirmelerine rağmen, DC motorlar daha enerji verimlidir. Elektrik motorunun kullanımının AC veya DC seçimi üzerinde etkisi vardır.

Conclusion 🧾

Güç kaynağı türü, dahili yapı, uygulama ve hareket çıkışı türü gibi hususların tümü, elektrik motorlarını sınıflandırmak için kullanılabilir. AC ve DC’nin yanı sıra, motorlar fırçalı veya fırçasız, tek fazlı, iki fazlı veya üç fazlı ve hava soğutmalı veya sıvı soğutmalı olabilir.

Elektrikli süpürgeler, bulaşık makineleri, bilgisayar yazıcıları, faks makineleri, video kaset kaydediciler, takım tezgahları, matbaalar, otomobiller, metro sistemleri, kanalizasyon arıtma tesisleri ve su pompa istasyonları, elektrik motorlarının modern yaşamdaki öneminin örnekleridir.

Yeni dönemde herşeyin gelişimiyle artık rekabette kalmak için üreticilerin daha ayrıntılı olarak çalışmaları gerekiyor. sonuç olarak sistemler daha karmaşık hale gelir ve kaynaklar buna yanıt olarak artar. Bir profesyonel sistem yapmak için iyi bir mühendislik gerekiyor, çünkü şimdiki zamanda motor tasarımları ve kontrol algoritmalarını ince ayarlı yapmak ve geliştirmek gerekiyor.

Bu yazıda elektromotorlar hakkında bütün bilmeniz gereken bilgileri aktardık, okuduğunuzda artık hiç bir soru işareti aklınızda kalmayacak.