Bir elektrikli aletin içini kaç kez açtınız ve karmaşık iç işleyişi karşısında şaşkınlığa uğradınız? Bu cihazların kalbinde, elektrik enerjisini mekanik harekete dönüştüren bileşen olan motor bulunur. Bu makale DC motorların (üniversal motorlar olarak da bilinir) çalışmasını ayrıntılı olarak ele alır, bunları diğer motor türleriyle karşılaştırır ve uygulamalarına ilişkin veriye dayalı bilgiler sağlar.

DC motorlar, özellikle de üniversal motorlar, nispeten basit yapıları nedeniyle motor teknolojisine mükemmel bir giriş görevi görür. Genellikle matkaplar, frezeler, dekupaj testereleri ve zımpara makineleri gibi elde taşınan elektrikli aletlerde bulunurlar. Çalışmalarını anlamak için, bir elektrikli matkabı parçalara ayırarak temel bileşenleri inceleyeceğiz.

Geleneksel DC motor rotoru, bakır bobinlerle sarılmış metal bir demir çekirdekten oluşur. Bu bobinler bir ucunda komütatör adı verilen temas noktalarına bağlanır. Karşıt komütatör kontaklarına akım uygulandığında rotor, kutupları akımın konumuna hizalanmış bir elektromıknatıs haline gelir.

Bu prensip, komütatöre bağlanan ince teller ve üretilen manyetik alanı tespit etmek için bir pusula kullanılarak gösterilebilir. Geçerli uygulama noktasının değiştirilmesi, manyetik alanı buna göre döndürür ve DC motor dönüşünün ardındaki temel mekanizmayı ortaya çıkarır: akım anahtarlaması, manyetik alan dönüşünü tahrik eder.

DC motorlar elektromanyetik etkileşimle çalışır. Rotor (bir elektromıknatıs olarak) tipik olarak statorun manyetik kutuplarından yaklaşık 90 derecelik açısal farkı korur. Zıt kutuplar birbirini çeker ve rotorun hizaya doğru dönmesine neden olur. En önemli yenilik, rotorun elektromanyetik yapısının, komütatör kontakları arasında akım değiştikçe sürekli dönüşe izin vermesidir.

Temel gösteriler ilkeleri doğrulasa da verimsizdirler. Manyetik akı tam bir devreye ihtiyaç duyar; demirin geçirgenliğinin havadan yaklaşık 1000 kat daha fazla olması, motor rotorlarının neden demir çekirdekler kullandığını açıklar. Pratik uygulamalarda, manyetik alan yollarını optimize etmek için nadir toprak mıknatıslı C şeklinde demir parçalar kullanılır.

Çalıştırılan motorlar aynı anda jeneratör görevi görür. Gösterimlerde manuel döndürme 0,6 volta kadar üretebilir; bu geri elektromotor kuvveti (EMF), belirli voltajlarda maksimum hızı sınırlayan karşıt voltaj oluşturur. Pratik üniversal motorlar tipik olarak saniyede 100-200 devirde çalışır.

Gerçek motorlarda statörler, hava boşluklarını 1 milimetrenin altında tutarak rotor eğriliğini yakından takip eder. Bu tasarım manyetik direnci en aza indirerek verimliliği önemli ölçüde artırır.

Akım komütatöre, yaylar tarafından komütatöre bastırılan iletken ancak dayanıklı bileşenler olan karbon fırçalar aracılığıyla ulaşır. Bunlar zamanla aşınsa da (motor ömrünü sınırlandırır), ara sıra arızaların kabul edilebilir olduğu elektrikli aletler gibi uygulamalar için idealdirler.

DC motorların ötesinde, diğer birçok motor türü de endüstriler arasında farklı amaçlara hizmet eder.

Buzdolaplarında, fırınlarda, pompalarda ve havalandırma fanlarında yaygın olarak kullanılan endüksiyon motorları, gözetimsiz, uzun süreli çalışma için basit yapı ve güvenilir performans sunar.

Akülü aletlerde giderek daha fazla kullanılan bu ürünler, fırçaların yerini elektronik anahtarlamayla alıyor. Rotorda kalıcı mıknatıslar bulunurken statorda kontrollü sargılar bulunur. Olağanüstü verimlilikleri ve dayanıklılıkları, onları gelişmiş akülü aletler ve elektrikli araçlar için uygun kılar.

Tarayıcılar, eski yazıcılar ve CNC yönlendiriciler için ideal olan adım motorları, geri bildirim sensörleri olmadan bilgisayar kontrollü konumlandırma sunar. Hız ve güç açısından sınırlı olsa da, uygun fiyat ve kontrol basitliği hassas uygulamalarda geçerliliğini koruyor.

Doğru motoru seçmek, birçok teknik ve ekonomik faktörün niceliksel analiz yoluyla dengelenmesini gerektirir.

• Yeterlik:Fırçasız DC motorlar genellikle enerji dönüşümüne yol açar
• Hız:Üniversal ve fırçasız DC motorlar yüksek devirli uygulamalarda mükemmeldir
• Tork:Asenkron motorlar ağır yükler için güçlü başlatma torku sağlar

• Başlangıç ​​Maliyeti:Üniversal motorlar en uygun fiyatlı olanlardır; fırçasız ve step motorlar primleri yönetiyor
• Bakım:Fırçasız tasarımlar, fırça aşınmasını ortadan kaldırarak uzun vadeli maliyetleri azaltır

Arızalar Arasındaki Ortalama Süre (MTBF), mekanik basitlikleri nedeniyle endüksiyon motorlarını tercih eder.

• El Aletleri:Üniversal motorlar (maliyet) ve fırçasız motorlar (performans)
• Aletler:Asenkron motorlar dayanıklılık açısından üstündür
• Endüstriyel Ekipmanlar:Güç için endüksiyon motorları; hassaslık için step motorlar

Motor türlerini ve özelliklerini anlamak, mühendislerin ve tasarımcıların performans gereksinimlerini, maliyet kısıtlamalarını ve güvenilirlik ihtiyaçlarını dengeleyerek bilinçli kararlar almasına olanak tanır. Kantitatif analiz, her benzersiz uygulama için en uygun motor teknolojisinin seçilmesine yönelik objektif kriterler sağlar.