ELEKTRİK MAKİNALARI - Deneme Sınavı - 6

DC Motor Sürücüleri: Günümüzde kullanılan DC sürücü sistemleri, cihazı çalıştırmak arızacılığını yapmak ve bakımını gereçekleştirmek için gerekli tüm parçaların biraraya getirildiği yapılardır. Üç kablo girişli ve dört kablo çıkışlı sistemlerdir. Tipik uygulamalarda girişte üç faz kabloları, çıkışta iki armature kablosu ve iki de alan besleme kablosu bulunur. Opsiyonel olarak ikili tako generator kablosu da bulunabilmektedir.

Doğru akım makinasının dönen kısmına rotor veya endüvi denir.

Ana kutup sargısı ana kutup üzerine sarılan ve makinanın çalışması için gerekli olan manyetik alanı meydana getiren sargılardır. Bu sargıya alan sargısı veya uyartım sargısı da denir.

Sinüzoidal gerilim halkalara bağlanan fırçalar yardımıyla doğrultulur.

Bir DA generatörünün çıkışına bir yük bağlandığı zaman yük akımı endüvi sargılarından geçer. DA makinası motor olarak çalıştırılıyorsa şebekeden çekilen yük akımı endüvi sargılarından geçer. Endüvi sargılarından geçen akım, endüvi üzerinde bir manyetik alan meydana getirir. Endüvide meydana gelen manyetik alan, makinanın ana kutupları tarafından meydana getirilen manyetik alanın dağılımını bozacaktır. Endüvi sargılarının ürettiği manyetik alanın ana kutuplar tarafından üretilen manyetik alanın dağılımını bozmasına endüvi reaksiyonu denir.

Doğru akım makinalarının sargılarında bakır iletkenler kullanıldığından dolayı sargı dirençlerinden ötürü meydana gelen ısıl kayıplara bakır kayıpları denir.

Endüvi makinanın kutupları altında döndükçe endüvi gövdesi üzerinde de gerilim endüklenir. Endüklenen gerilim kendi üzerinde kısa devre olarak girdap akımlarının meydana gelmesine neden olur. Bu girdap akımlarının büyüklüpü endüvinin dönüş hızına bağlı olduğundan dolayı demir kayıpları da endüvi hızına bağlı olarak değişir.

Seri sargı çok sarımlı olarak yapılmışsa generatör yüklendikçe seri sargının ürettiği manyetik alandan dolayı (generatörün doyuma ulaşmamışsa) çıkış gerilim yükselir. Endüvi direnci ve seri sargı direnci üzerindeki gerilim düşümlerine rağmen generatör çıkış gerilimindeki net değişim artış yönünde olur. Generatörün çıkış gerilimi boş çalışma geriliminden daha yüksektir. Bu tür generatörlere aşırı kompunt generatör denir.

Anma hızından yüksek hızlarda motoru çalıştırmak için uyartım akımı azaltılır. Uyartım akımı azaltıldığı için motor kutuplarındaki manyetik akı azalır, manyetik akı azalınca motorun hızı artar.

Başlangıçta endüvide endüklenen gerilim sıfır olduğu için motor ilk hızlanma anında şebekeden yüksek akım çeker. Motor hızlandıkça endüklenen gerilim artar, endüklenen gerilim artınca endüvi akımı azalır. Endüvi akımı azalınca motorun momenti de azalır.

Triyak beş katmanlı, her iki yönde de P-N-P-N yoluna sahip ve dolayısıyla iki yönde de iletebilen elemandır. Triyak pozitif ya da negatif kapı akımıyla iletime geçebilir.

Kapı akımı uygulanmadığı durum için tristör, iki yönde de iletime izin vermeyen üç tane seri bağlı diyot gibidir. Ters yönde kutuplanma durumunda diyotla aynı davranışı sergiler.

Tristörün bulunmasından sonra iki yeni ürün daha geliştirilmiştir. Bunlardan birisi ters yönde daima iletimde olan ancak daha ince silikon kullanılmasıyla daha kısa sürede tıkamaya geçebilen asimetrik tristördür. Bu tristör inverter devrelerde kullanılır. Birkaç μs içinde devreye alınıp çıkarılabilir.

Yarı iletken doğrultucularda ana elemanlar olarak; diyot, konvansiyonel tristör, triak, kapıdan tıkanabilen tristör (GTO), bipolar güç transistörü, güç MOSFET’i ve yalıtılmış kapılı bipolar transistör (IGBT) sayılabilir. Diyotun haricindekiler ileri yönde uygulanan gerilime dayanabilir ve dolayısıyla kontrol edilebilirler.

Tristör elemanlar içinde en yüksek akım ve gerilim seviyesine sahiptir, dayanıklıdır, düşük iletim kayıpları vardır ve ucuzdur. Ancak iletime geçişi yavaştır, sönümü yüke bağlıdır. Yüksek güç ve gerilimlerin olduğu 50, 60 Hz uygulamaları için idealdir.

AC’den DC eldesinde ya da anahtarlama modlu (switch mode) güç kaynaklarında hızlı anahtarlama değeri aranır ve ters
kutuplamada tıkamaya ihtiyaç yoktur. Buralarda bipolar güç transistörü IGBT, MOSFET, GTO, MCT kullanılabilir. 100 kHz’in üzerinde ancak MOSFET kullanılabilir.

Uygulanan gerilim nominal değerine ulaştığında da motor nominal hızına ulaşır. Bu durumda tristörlerin tetikleme açısı sıfır olur. Motor hızını daha da artırmak için alan zayıflatması gerekir ki bu durumda motor sabit moment (tork) bölgesinden sabit güç bölgesine geçmiş olur. Bu bölgede artan hızla birlikte moment değeri de düşer.

Devrelere ait kontrol karakteristikleri üç kategoride toplanabilir. Kontrolsüz Doğrultucu Devreleri : Sadece diyot içerirler, AC besleme gerilimiyle orantılı sabit DC gerilim sağlarlar.

Transistörle yük akımı kontrol edilebilirken, tristörde iletimden sonra kontrol yoktur.