DC Motor Hız Formülü
Öncelikle, DC motor hızının formülünü verelim:
n=(U-IR)/KΦ
Burada "n" motor hızı (rpm/dk), "U" armatür gerilimi, "I" armatür akımı, "R" armatür devresinin direnci, "Φ" uyarma akısı, "k" indüklenen elektromotor kuvveti sabitidir. Görüldüğü gibi, DC motorun dönüş hızı U, R ve Φ ile ilgilidir, bu nedenle bu değişkenleri ayarlayarak dönüş hızını değiştirebiliriz.
- Besleme Gerilimini (U) Değiştirin
- Devre Direncini (R) Değiştirin
- Manyetik Akıyı (Φ) Değiştirin
Yöntem 1: Besleme gerilimini (U) değiştirin
Gerilimin değiştirilmesi, esas olarak armatür gerilimini nominal gerilimden aşağıya indirmek ve motorun hızını nominal hızından aşağıya indirmek amacıyla yapılır; bu, sabit torklu bir hız düzenleme yöntemidir. Bu yöntem, belirli bir aralıkta kademesiz ve düzgün hız düzenlemesi gerektiren sistemler için en uygunudur. Armatür akımındaki değişiklikte karşılaşılan zaman sabiti küçüktür ve hızlı tepki verebilir, ancak büyük kapasiteli, ayarlanabilir bir DC güç kaynağına ihtiyaç duyar.
Özellikler:
- Kademesiz hız ayarı olarak adlandırılan geniş hız ayar aralığı.
- Ek enerji kaybı yoktur ve voltaj düşürüldükten sonra mekanik özelliklerin sertliği değişmez ve kararlılık iyidir.
- Hız sadece aşağı doğru ayarlanabilir, yukarı doğru ayarlanamaz.
- Gerekli ekipman daha karmaşıktır ve maliyeti daha yüksektir.
Yöntem 2: Devre Direncini (R) Değiştirme
Motorun armatür devresinin dışına dirençleri seri olarak bağlayarak hız ayarlaması yapma yöntemi, basit bir donanıma sahiptir ve kullanımı kolaydır. Ancak bu yöntem yalnızca kademeli hız ayarlaması sağlar; hız ayarlamasının düzgünlüğü yetersizdir ve mekanik özellikleri zayıftır; ayrıca hız ayarlama direncinde büyük miktarda elektrik enerjisi harcanır. Dirençli hız ayarlamasının birçok dezavantajı vardır ve günümüzde nadiren kullanılmaktadır.
Özellikler:
- Gerekli ekipman nispeten basit ve düşük maliyetlidir; bu sistem, düşük güçlü DC motorlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Hız sadece düşürülebilir; bu, kademeli bir hız düzenlemesidir ve karakteristik eğri yumuşaktır.
- Hız düzenleme direncinde büyük bir enerji kaybı vardır ve ekonomik performansı düşüktür.
Şematik Şekil:
Bir DC motor devresinde, farklı dirençleri seri bağlayarak farklı hızlar elde edebiliriz. Devrenin şematik diyagramı üç bölümden oluşur: doğrultucu devresi, ana devre ve kontrol devresi. Ana devrenin besleme gerilimi 220 V AC, kontrol devresinin besleme gerilimi ise 380 V'tur. Ayrıca devrede, bir KM1 ve iki ara röle olmak üzere üç elektrikli bileşen bulunmaktadır.
Düşük Hız Modu:
Güç kaynağı 220 V AC'dir; bu gerilim bir transformatör aracılığıyla 127 V AC'ye, ardından bir doğrultucu devre aracılığıyla 110 V DC'ye dönüştürülür. Üç adet düğme anahtarı, üç farklı hızı kontrol eder. SB2 düğmesine basıldığında, kontaktör KM1 kendiliğinden kilitlenir. Bu durumda motor, seri bağlı iki direnç R1 ve R2 ile bağlanır; bu, en düşük hız durumudur.
Orta Hız Modu:
Hızı artırmak isterseniz, SB3 düğmesine basabilirsiniz; bu durumda KA1 rölesi devreye girecektir. Aynı anda, rölenin normalde açık olan kontağı kapanacak ve akım R2'yi atlayarak doğrudan motora bağlanacak ve böylece hızlanma sağlanacaktır.
Yüksek Hız Modu:
Yüksek hız moduna geçmek için SB4 düğmesine basın. Bu sırada KA2 kendiliğinden kilitlenir. Aynı anda, KA1’i devre dışı bırakmak için normalde kapalı kontağı açılır ve R1 direncini doğrudan atlamak için normalde açık kontağı kapatılır.
Yöntem 3: Manyetik Akıyı (Φ) Değiştirme
Manyetik akının değiştirilmesi, kademesiz ve düzgün bir hız ayarı sağlar; ancak bu yöntemle manyetik akı yalnızca zayıflatılabilir ve hız, motorun nominal hızından yukarı doğru ayarlanabilir; bu da sabit güçlü bir hız ayar yöntemidir. Armatür akımı değiştiğinde ortaya çıkan zaman sabiti çok daha büyüktür ve tepki hızı daha yavaştır. Ancak gerekli güç kaynağı kapasitesi düşüktür.
Özellikler
- Hız ayarı uyarma devresinde gerçekleştirilir; enerji kaybı azdır ve kontrolü kolaydır.
- Düzgün kademesiz hız regülasyonu, ancak hız sadece nominal hızdan yukarı doğru ayarlanabilir; bu genellikle yardımcı hız regülasyonu olarak kullanılır.
- Hız ayar aralığı dardır ve ф çok azaldığında yön değiştirmek zordur ve kıvılcım büyüktür.
