Elektrik Motorları

Elektrik Motorları

Elektrik motorları hayatımızın birçok alanında yol oynar. Tiplerini öğrenelim!

Fizik

Etiketler

elektromotor, elektromanyetik indüksiyon, indüksiyon, motor, doğru akım motoru, alternatif akım motoru, sağ el kuralı, elektromıknatıs, manyetik alan çizgileri, indüklenen akım, doğru akım, bobin, elektrik akımı, manyetik alan, manyetik kuvvet, demir nüve, makine, enerji, alternatif akım, elektro, fizik, elektrik

İlgili ekstralar

Görüntüler

Elektrik akımı ile manyetik alanın etkileşimi

  • akım taşıyan kablo
  • Manyetik indüksiyon hatları - Gerçek hayatta mevcut değiller, sadece manyetik alanı göstermek için kullanılırlar. Yoğunlukları söz konusu noktanın çevresindeki manyetik alanın büyüklüğünü, yönleri ise indüksiyonun yönünü gösterir.

Her elektrik motorunda elektrik akımının manyetik etkisinden faydalanır.
Bir kabloda elektrik akımı akarken kablonun etrafında manyetik alan meydana gelir ve daimi bir mıknatıs üzerine başka bir daimi mıknatıs gibi etki eder ancak manyetik alanın ayarlanabilir olması avantajdır.
Oluşan manyetik alanın gücü kabloda akan elektrik akımının gücüne ve kablodan mesafesine bağlıdır, yönünü ise elektrik akımının yönü belirler.

Dolanmış kablo

  • akım taşıyan kablo
  • Manyetik indüksiyon hatları - Gerçek hayatta mevcut değiller, sadece manyetik alanı göstermek için kullanılırlar. Yoğunlukları söz konusu noktanın çevresindeki manyetik alanın büyüklüğünü, yönleri ise indüksiyonun yönünü gösterir.

Elektromıknatıs rolünde bobin

  • akım taşıyan kablo - İçinde akan elektrik akımının gücü ile manyetik alanın gücü ayarlanabilir.
  • manyetik indüksiyon hatları - Dolanmış kablonun içerisinde kalan mekan parçasında yoğunlaşırlar, bu nedenle manyetik alan burada daha güçlü olacaktır.
  • demir nüve - Bobini dolduran maddenin içeriği manyetik alanın gücünü etkiler.

Elektrik akımının meydana getirdiği manyetik alanını kabloyu dolayarak daha güçlendirebiliriz, çünkü arada kalan manyetik indüksiyon hatları yoğunlaşır.
Kabloyu birden fazla defa dolayarak, yani bir bobin oluşturarak ve içine demir gibi mıknatıslanabilen bir maddeden bir silindir (demir nüve) yerleştirerek manyetik alanını daha da güçlendirebiliriz.
Elektromıknatıs bu şekilde oluşturulan bobindir ve her elektrik motorunda mevcuttur.

İndüksiyon

  • bobin
  • hareket eden mıknatıs
  • ampermetre

Hem elektrik akımı manyetik alan oluşturabilir, hem manyetik alan elektrik akımı oluşturabilir.
Bu olaya elektromanyetik indüksiyon denir. Sadece değişen manyetik alanlar elektrik akımı meydana getirebilir. Bir bobinin etrafındaki manyetik alan değişirse bobinde gerilim indüklenir, bunun etkisiyle de elektrik akımı meydana gelir.
Bu şekilde oluşan elektrik akımı da manyetik alana sahip olacaktır ve iki manyetik alan birbirleri üzerine etki edebilir.

Doğru akım motoru

  • mıknatıs
  • bobin - Elektrik akımı bir metal bobine gönderildiğinde bobin etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu nedenle bobin bir mıknatıs gibi davranır: Kendisini statordaki daimi mıknatısa doğru hizalamak için dönecektir.
  • komütatör - Motorun rotoruyla birlikte döner. Kömür fırçaları yardımıyla dışarıdan gelen elektrik akımını bu parça alıp rotorun bobinlerine aktarır. En basit halinde iki kutba ihtiyaç duyulduğundan iki metal halkadan oluşur. Döndüğünde her yarım devirde akımın kutupları yer değiştirir, kutup değiştirici anlamına gelen ismini de bundan alır.
  • fırça - Akım buradan geçerek anahtara, oradan da bobine akar. Genellikle kömürden yapılır.
  • demir nüve - İşlevi bobin tarafından oluşturulan manyetik alanı güçlendirmektir.
  • yalıtım

Elektrik motorları, doğru akım ve alternatif akım motorları olmak üzere iki gruba ayrılır.
Doğru akım motorları, bir akümülatör veya bir güç kaynağı ünitesi ile sağlanan doğru akım ile çalışır. En basit şeklinde stator bir daimi mıknatıs, rotor ise bir elektromıknatıs, yani bir bobindir.

Dönen bobine elektrik akımı bir komütatör ve komütatör ile temas halinde bulunan kömür fırçalardan geçirilerek iletilir. Bobine iletilen akım etkisiyle bobin manyetik özellik kazanır ve daimi mıknatısa doğru dönmeye çalışır, ancak yönünü bulmadan komütatörde kutuplar değişir, bundan dolayı bobinde akım ters yöne akmaya başlar. Bu nedenle bobin mıknatısın kutuplarını iter ve karşı kutba döner. Bu hareketi sürekli tekrarlayarak motorun dönmesini sağlar.

Daha düzgün işleyiş için rotorda genellikle birden fazla bobin kullanılır, böylelikle komütatör de ikiden fazla kutba sahiptir.
Kömür fırçaların aşınıp değiştirilmek zorunda olması, oluşan kömür tozundan kolayca kısa devre yapmaları ve gürültülü olmaları doğru akım motorlarının dezavantajıdır.

Alternatif akım senkron motoru

  • rotor - Daimi mıknatısı statorun dönen manyetik alanını takip etmeye çalışır.
  • stator - Bobinleri dönen manyetik alan oluşturur.
  • elektronik kontrol ünitesi - Bobinlerdeki elektrik akımlarının arasındaki faz kaydırmayı sağlar.
  • alternatif akım

Elektrik motorlarının diğer büyük grubunu alternatif akım motorları oluşturur. Bunlar senkron ve asenkron motorlar olmak üzere ikiye ayrılır.

Senkron motorlarda statorun bobinlerine periyodik olarak değişen elektrik akımı iletilir. Bu tip akım ya şebeke gerilimden alınır ya da elektronik yolla üretilir. Statorun bobinlerinde akım aynı fazda değişmezse dönen manyetik alan meydana gelir.
Faz farkı ya basit kondensatörler ya da daha karmaşık elektronik kontrol ünitesi kullanılarak sağlanır. Rotorda genellikle daimi mıknatıslar bulunur, ama orada da dışarıdan güç alan doğru akım bobinleri bulunabilir.
Rotorun mıknatısı statorun dönen manyetik alanını takip etmeye çalıştığı için kendisi de döner.

Bu tip elektrik motoruna güç uygulandığında uygulanan güce göre rotor, statorun dönen manyetik alanından biraz geç kalır, ama devir sayısı aynı olur. Bu demek ki senkron motorlar sadece kendilerini çalıştıran elektrik akımının frekansına uygun devir sayısı ile çalışabilirler. Ancak aşırı yük yüzünden senkrondan çıkarsalar motor durur. Motorun çalışmasını başlatmak için de bir çözüm bulmak lazım: Çoğu indüksiyon motoru olarak çalışmaya başlayıp gerekli devir sayısına ulaştıktan sonra senkron moduna geçer.

Taşıtları çalıştıran senkron motorlarda motoru çalıştıran alternatif akımın frekansı, taşıtın istenilen hızına göre elektrik yolla ayarlanır. Modern elektronik taşıtlarda alternatif akım elektronik bir devre tarafından oluşturulduğundan bu motorlar kullanıcıların bakış açısından doğru akım motorları olarak kabul edilebilir. İsimleri de fırçasız doğru akım motorları, ya da İngilizce "brushless DC motor"un kısaltması olan BLDC motorlardır.

Daimi mıknatısa sahip rotorlu senkron motorların doğru akım motorlarına göre büyük avantajı, fırçalara gerek duymayıp içlerinde aşınacak parçanın bulunmaması, çalışmalarının ise hemen hemen gürültüsüz gerçekleşmesidir.

Alternatif akım asenkron motoru

  • rotor - Değişen manyetik alanın etkisiyle içinde elektrik akımının indüklendiği basit bir metal silindir de olabilir.
  • stator - Dönen manyetik alan oluştururlar.
  • elektronik kontrol ünitesi - Bobinlerdeki elektrik akımlarının arasındaki faz kaydırmayı sağlar.

Alternatif akım asenkron motoru (diğer adıyla Tesla motoru) indüksiyon olayına dayandığı için indüksiyon motoru olarak da adlandırılır.
Bu tip de stator ve rotor olmak üzere iki kısımdan oluşur. Stator birden fazla bobinden oluşur, alternatif akım bunlara iletilir. Rotor basit bir metal silindir de olabilir, ama genellikle rotorda da bir bobin kullanılır ve içine dışarıdan elektrik iletilmez, içinde kısa devre yapılır.

Çalışması aşağıdaki adımlarda gerçekleşir:
1) Statorun bobinlerinde elektrik akımı aynı fazda akmayıp bobinlerin etrafında dönen bir
manyetik alan oluşturur.
2) Bu dönen, yani değişen manyetik alan, rotorda elektrik akımı indükler.
3) Böylece meydana gelen elektrik akımı rotorun etrafında yeni bir manyetik alan oluşturur.
4) İki manyetik alan birbiriyle etkileşime girer, bu nedenle rotor dış manyetik alana göre içeriye doğru dönmeye çalışır, ancak onun döndüğü için ona hiç yetişemez ve böylece dönme hareketi durmadan devam edecektir.

Dönen manyetik alan sadece statorun bobinleri uyumlu çalışmayıp faklı fazlarda çalışırken meydana gelir. Motor çok fazlı akımla çalıştırıldığında, dönen manyetik alan oluşturulmak için statorun bobinlerini farklı fazlarla beslemek gerekir.

Motor tek fazlı akımla çalıştırıldığında dış bobinlerin faz kaydırması birer kondansatör veya günümüzde daha çok bir elektronik ünite ile sağlanır. Faz kaydırma yoksa motor kendiliğinden çalışmaya başlamaz, ama çalışmaya başlamasına yardım edersek faz kaydırma olmadan da dönmeye devam eder.
Asenkron motorları çalıştırmak senkron motorlardan daha kolaydır, çünkü asenkron motorlar aşırı yüklenme sonucunda durmaz.

Lineer motor

  • stator - mıknatıslar
  • rotor - bobinler
  • algılayıcı

Her iki alternatif akım motor tipinin LIM (Linear Induction Motor) ve LSM (Linear Synchronous Motor) olmak üzere birer lineer çeşidi de mevcuttur. Bu makinelerde motorun çalışması dönen harekete neden olmayıp doğrusal harekete neden olur.
Çalışma prensibi dönel motorlarınki ile tamamen aynıdır, aralarındaki fark rotorun ve statorun açılıp serilmiş olmasıdır.
Dönellere göre diğer farkları da bobinleri içeren kısmın genelde mıknatıs veya mıknatıslanabilen kısım değil, rotor olmasıdır.

LIM tipi lineer motorda hareket eden bobinlere çok fazlı alternatif akım iletilir, bunun etkisiyle hareket eden manyetik alan meydana gelir. Bu da duran metal rayda elektrik akımı indükler, akımın manyetik alanı ise motorun bobinleri içeren hareketli kısmını kendisinden iter.

LSM tipi motorlarda rayın üzerine boydan boya mıknatıslar yerleştirilir, motorun hareketli kısmının bir sonraki mıknatısa her zaman uygun fazda ulaşması için içindeki bobinlerde akan alternatif akım hareketli kısmın hareketine göre değiştirilir. Bunu gerçekleştirmek algılayıcılar ve elektrik kontrol ünitesi olmadan imkansızdır.

Step motor (adım motoru)

  • rotor - Değişen manyetik alanın etkisiyle içinde elektrik akımının indüklendiği basit bir metal silindir de olabilir.
  • stator - Dönen manyetik alan oluştururlar.
  • elektronik kontrol ünitesi - Bobinlerdeki elektrik akımlarının arasındaki faz kaydırmayı sağlar.

Adım motorları (step motorlar), verilen elektrik akımı miktarına göre motorun dönme açısının tam olarak bilinmesi gerektiği cihazlarda çok yararlıdır.
Örneğin robotların kollarını, fotokopi makinelerinin ve yazıcıların parçalarını bu tip motorlar hareket ettirir.
Adım motorlarının rotoru daimi mıknatıslardan, statoru ise elektromıknatıslardan oluşur. Statordaki elektromıknatıslara elektrik akımı istenilen dönme açısına göre kontrol elektroniği tarafından sağlanır.
Rotora ne kadar mıknatıs, statora ise ne kadar elektromıknatıs monte edilirse motorun adım açısı da o kadar küçük olacaktır, yani istenilen yöne de o kadar doğru şekilde ayarlanabilir.
Rotorun mıknatısları ve statorun elektromıknatıslarının demir nüveleri de dişli olunca motorun hassasiyeti daha da artar. Hassasiyeti artırmanın diğer yolu bobinlere iletilen kontrol akımını doğru bir şekilde değiştirmektir.

Anlatma

Elektrik motorları hayatımızın birçok alanında kullanılır. elektrik motorlarının birçok tipi mevcuttur, ancak hepsinde elektrik akımının manyetik alanından yararlanır.
Bir kabloda elektrik akımı akarken kablonun etrafında manyetik alan meydana gelir.
Oluşan manyetik alanın gücü kabloda akan elektrik akımının gücüne ve kablodan mesafesine bağlıdır.

Elektrik akımının meydana getirdiği manyetik alan, kablodan bir bobin oluşturularak daha da güçlendirilebilir. Eletromıknatıs, bu şekilde oluşturulan bir bobindir ve her elektrik motorunda mevcuttur. Elektromıknatısın gücü ve kutuplarının konumu içinde akan elektrik akımı ile ayarlanabilir.

Hem elektrik akımı manyetik alan oluşturabilir, hem manyetik alan elektrik akımı oluşturabilir.
Bu olaya elektromanyetik indüksiyon denir. Sadece değişen manyetik alanlar elektrik akımı meydana getirebilir. Bir bobinin etrafındaki manyetik alan değişirse bobinde gerilim indüklenir, bunun etkisiyle de elektrik akımı meydana gelir. Bu şekilde oluşan elektrik akımı da manyetik alana sahip olacaktır ve iki manyetik alan birbirleri üzerine etki edebilir. Bazı elektrik motorlarında bu olaydan yararlanır.

Elektrik motorları, doğru akım ve alternatif akım motorları olmak üzere iki gruba ayrılır.
Doğru akım motorları, doğru akım ile çalışır, stator kısımları bir daimi mıknatıs, rotor kısımları ise bir elektromıknatıstır. Dönen bobine elektrik akımı bir komütatör ve komütatör ile temas halinde bulunan kömür fırçalardan geçirilerek iletilir. Bobine iletilen akım etkisiyle bobin manyetik özellik kazanır ve daimi mıknatısa doğru dönmeye çalışır, ancak yönünü bulmadan komütatörde kutuplar değişir, bundan dolayı bobinde akım ters yöne akmaya başlar. Bu nedenle bobin mıknatısın kutuplarını iter ve karşı kutba döner. Bu hareketi sürekli tekrarlayarak motorun dönmesini sağlar.

Elektrik motorlarının diğer büyük grubunu alternatif akım motorları oluşturur. Bunlar senkron ve asenkron motorlar olmak üzere ikiye ayrılır. Senkron motorlarda statorun bobinlerine örneğin şebekede de bulunan periyodik olarak değişen gerilim iletilir. Statorun bobinlerinde elektrik akımının aynı fazda değişmemesini basit bir elektrik devre sağlar ve böylece dönen manyetik alan oluşur. Rotorun mıknatısı statorun manyetik alanını takip etmeye çalıştığı için onunla birlikte döner. Senkron motorlar sadece kendilerini tahrik eden elektrik akımının frekansına uygun devir sayısı ile çalışabilirler. Ancak aşırı yük yüzünden senkrondan çıkarsalar motor durur. Motorun çalışmasını başlatmak için de bir çözüm bulmak lazım.

Modern elektrik tahrikli taşıtlarda alternatif akım bir elektronik devre ile doru akımdan üretilir ve statorun bobinlerinin akımı hep uygun fazda almalarını algılayıcılar ile sağlanır, böylece motorun çalışması senkrondan çıkamaz. Bu motorlar kullanıcıların bakış açısından doğru akım motorları olarak kabul edilebilir, bu nedenle fırçasız doğru akım motorları olarak da adlandırılırlar. Daimi mıknatısa sahip rotorlu senkron motorların doğru akım motorlarına göre büyük avantajı, fırçalara gerek duymayıp içlerinde aşınacak parçanın bulunmaması, çalışmalarının ise hemen hemen gürültüsüz gerçekleşmesidir.

Alternatif akım asenkron motoru (diğer adıyla Tesla motoru) indüksiyon olayına dayanır.
Bu tip de stator ve rotor olmak üzere iki kısımdan oluşur. Stator birden fazla bobinden oluşur, alternatif akım bunlara iletilir. Rotor basit bir metal silindir de olabilir, ama genellikle rotorda da bir bobin kullanılır ve içine dışarıdan elektrik iletilmez, içinde akım indüksiyon sayesinde meydana gelir.

Statorun bobinlerinde elektrik akımı aynı fazda akmayıp bobinlerin etrafında dönen bir
manyetik alan oluşturur. Bu dönen yani değişen manyetik alan, rotorda elektrik akımı indükler. Bu şekilde meydana gelen elektrik akımı rotorun etrafında yeni bir manyetik alan oluşturur.
İki manyetik alan birbiriyle etkileşime girer, bu nedenle rotor dış manyetik alana göre içeriye doğru dönmeye çalışır, ancak onun döndüğü için ona hiç yetişemez ve böylece dönme hareketi durmadan devam edecektir.
Asenkron motorları çalıştırmak senkron motorlardan daha kolaydır, çünkü asenkron motorlar aşırı yüklenme sonucunda durmaz.

Her iki alternatif akım motor tipinin LIM (Linear Induction Motor) ve LSM (Linear Synchronous Motor) olmak üzere birer lineer çeşidi de mevcuttur. Bu makinelerde motorun çalışması dönen harekete neden olmayıp doğrusal harekete neden olur. Çalışma prensibi dönel motorlarınki ile tamamen aynıdır, aralarındaki fark rotorun ve statorun açılıp serilmiş olmasıdır.

Adım motorları (step motorlar), verilen elektrik akımı miktarına göre motorun dönme açısının tam olarak bilinmesi gerektiği cihazlarda çok yararlıdır. Örneğin robotların kollarını, fotokopi makinelerinin ve yazıcıların parçalarını bu tip motorlar hareket ettirir. Adım motorlarının rotoru daimi mıknatıslardan, statoru ise elektromıknatıslardan oluşur. Statordaki elektromıknatıslara elektrik akımı istenilen dönme açısına göre kontrol elektroniği tarafından sağlanır.

İlgili ekstralar

Alternatif Akımın Üretilmesi

Manyetik alanda döndürülen iletken çerçeve aracılığıyla elektrik akımı üretilebilir.

Doğru Akım Motoru

Doğru akım motorunun daimi mıknatısları arasında içinden akımın geçtiği bir iletken (bobin) bulunur.

Jeneratör ve Elektrik Motoru

Jeneratör mekanik enerjiyi elektrik enerjisine, elektrik motoru ise elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür.

Elektrik Zili

Elektromıknatısla çalışan mekanik bir cihazdır.

Kondansatör

Kondansatörler elektrik enerjisini elektrik yükü şeklinde depolar.

Dinamo (orta seviye)

Dinamo hareket enerjisini doğru akım elektrik enerjisine dönüştürür.

Magnetron

Mikrodalgaları oluşturan magnetron, mikrodalga fırının başlıca parçalarından biridir.

Nikola Tesla'nın Laboratuvarı (Shoreham, ABD)

Öncelikle elektroteknik alanda çalışan fizikçi ve mucit, İkinci Sanayi Devrimi'nin şüphesiz en parlak isimlerinden biri oldu.

Transformatör

Transformatör, gerilim değerini değiştirmede kullanılan bir araçtır.

Çevre Dostu Arabalar

Benzinli ve elektrikli tahrik sistemleri birleştirilerek araçların zararlı madde emisyonu azaltılabilir.

Elektrikli Araba

Tesla Model S, günlük kullanıma uygun ilk elektrikli otomobildir.

Lazer Yazıcı Nasıl Çalışır?

Animasyonda lazer yazıcının yapısı ve çalışması tanıtılıyor.

Maglev Manyetik Raylı Tren

Günümüzün en modern ulaşım araçlarından biri olan manyetik trenler, 400 km/h'den fazla hıza bile ulaşabilmektedir.

Saç Kurutma Makinesi Nasıl Çalışır?

Animasyonda saç kurutma makinesinin yapısı ve çalışması tanıtılıyor.

Added to your cart.