Doğru Akım Makinaları (DC Makinalar)

DC Motor

Doğru akım makinaları kullanış amacına göre motor veya jeneratör olarak kullanılabilir. DC makinalar genel itibariyle motor olarak kullanılır. En büyük avantajları hız ve tork ayarının kolay yapılabilmesidir. Kullanım alanları madenler, değirmenler ve trenler ile sınırlıdır. Doğru akıma gerek duyması ve işletim güçlüklerinden dolayı az kullanılmaktadır.  Günümüzde doğru akım motorlarının
çıkış güçleri bir kaç Watt’tan 10 MW’a kadar, gerilimleri yaklaşık 3000 V değerlerine kadar çıkabilmektedir.  Metroda genellikle DC motor kullanılır. Yakın geçmişe kadar araçlarda aküyü şarj etmek amacıyla DC dinamolar kullanılmıştır. Güç elektroniğindeki gelişmeler DC motor ve DC jeneratörlerin kullanımını sınırlamıştır.

DC makinelerin en önemli avantajları, kolay hız ve tork ayarlaması yapılabilmesidir. DC motordaki statorun manyetik alan üretmek için DC akımla tahrik edilen kutupları vardır.
Rotor, yuvaları olan halka şeklindeki tabakalı demir çekirdeğe sahiptir. Yuvalara birkaç sarıma sahip
sargılar yerleştirilir. İki ayak arasındaki mesafe 180 dereceye karşılık gelir.
• Sargılar seri bağlıdır.
• Sargıların eklem noktaları komütatöre bağlıdır.
• Komütatör silindire monte edilmiş yalıtılmış bakır parçaları barındırır.
• Akımın akmasını sağlamak için iki adet fırça komütatöre preslenmiştir.
• Ark oluşumunu önlemek için fırçalar nötr bölgede (manyetik alan sıfıra yakın) yerleştirilir.
• Yandaki resimde DC makine statoru görülmektedir.
• İç kutuplar ana kutupların arasında bulunur. Bu kutuplar nötr alanda manyetik alanı azaltarak
komütatördeki ark olayını engeller.
• Dengeleme sargısı yüksek yüklü durumda alanı arttırmak için ana kutupların üzerine yerleştirilir.
• Demir çekirdek kalıp demir çerçeve tarafından desteklenir.

• Aşağıdaki resimde DC makineye ait rotor ve stator görülmektedir.

• Motorun demir çekirdeği şaft üzerindedir.
• Sargılar yuvalara yerleştirilmiştir.
• Mekanik dayanımı sağlamak için sargı sonları bükülerek birbirlerine bağlanmıştır.
• Komütatör şaft üzerine yerleştirilmiştir ve yalıtımla ayrılmış birçok bakır parçaları barındırır.
• Resimde geniş DC makine komütatörü görülmektedir.

• Parçalar bakırdan yapılmıştır. Mika yalıtkanı ise bu parçaların arasına yerleştirilmiştir.
• Düzgün mekanik dayanımı sağlamak için sargı sonlarına yalıtılmış halka yerleştirilmiştir.

• Kutuplar DC manyetik alan oluşturan DC akım tarafından beslenirler.
• Kutuplar buyunca alan dağılımının aşağı yukarı sinüzoidal olduğu kabul edilir.
• Rotor sargısı dönerken manyetik akı bu dönüş sırasında değişir. Akı sargı dikey pozisyonda iken
maksimum, yatay pozisyonda iken sıfır değerini alır.

Komütasyon Kavramı

Doğru akım makinalarında endüvideki bir bobinde akımın kollektör ve fırçalarla saat yönünün tersi doğrultusunda yön değiştirmesi olayıdır.
• İletken Nötr bölgeden geçerken akım yönü değişir.
• İletken Nötr bölgeden geçerken aynı zamanda manyetik alanın da yönü değişir.

Referans : Doç. Dr. Mukden UĞUR – Enerji İletim Üretim Dağıtım ders notlarından