ELEKTRİK MOTORLARI-Özet-2008

Yük Karakteristikleri / Döner Sistemlerde Hareket
Elektrik motorları elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir ve bir mekanik yükü sürerler. Motorun kullanılma amacı budur. Mekanik dünyadaki bazı kavramları tekrar hatırlayalım:
Burada;
motor milindeki mekanik yükün gücü [Watt; W]
motor milinin açısal hızı [Radyan/Saniye; rad/s]
motor milindeki yük momenti [Newton x Metre ; Nm] göstermektedir.
T; mekanik sistemi hızlandıran (fark) momentini
J; motor miline indirgenmiş toplam atalet momentini
B; motor miline indirgenmiş sürtünme katsayısını
zamana göre türev operatörünü göstermektedir.
Açısal ivmenin sıfırdan büyük ve sıfır olmasını, motor-yük gurubu için yorumlayalım:
(açısal ivmenin sıfırdan büyük yapan değişken) durumunda motor yükü durma konumundan hareket ettirir ve hızlanmaya devam eder. Hızlanma sonunda olduğu durumda motor-yük gurubu sürekli hale geçip, sabit hızlı döner. Bütün hızlanmalar bu şekildedir.
Yük Karakteristikleri / Yavaşlayarak Durma
Yeri gelmişken faydalı değerlendirilen bir pasif-aktif mekanik yük örneği verelim:
Dağlık bir şehirde çalışan çift hatlı banliyö tren sistemi düşünelim. Tren kütlesi dağı tırmanırken pasiftir ve motordan güç çeker. Oysa, tren dağdan aşağı inerken, adeta motoru çalıştırmaya gerek kalmaz, tren kendisi aşağıya doğru hızlanır. Tam aksine fren yapıp, trenin kinetik enerjisini emip yavaşlamasını sağlamak gerekir. Çoğu kez, dağdan inerken potansiyel enerji kaybedip, kinetik enerji kazanan trenin döner mekanizması elektrik motorunun jeneratör kipinde çalıştırılması ile, frenlemede tüketilecek kinetik enerji elektrik enerjisi olarak geri kazanılır.
Genelde İskandinav ülkelerinde yokuş tırmanan ve inen trenlerin zamanlamaları enerji tasarrufu yapabilmek için en uygun olarak seçilmiştir. Yokuş inen tren ürettiği elektrik enerjisini hatta verir ve yokuş çıkan diğer bir tren de üretilen enerjiden faydalanır.
Yük Karakteristikleri / Frenleme
Yukarıda, frenleme için açısal ivmenin < 0 olduğunu/olması gerektiği gösterilmiştir. Kavram olarak elektrik motorlarında frenleme; normal dönüş yönünde biriktirdiği kinetik enerji ile hareket eden bir mekanizmadan kinetik enerji emerek, sistemin kendi halinde dönerek yavaşlaması yerine, motorun ters yönde moment üretmesini sağlayarak sistemi hızla yavaşlatmak anlamına gelmektedir.
Yük Karakteristikleri / Yük Karakteristikleri
Yolverme, frenleme, motor seçimi, ve yolverici seçimi gibi konularda, motor tarafından sürülen mekanik yükün devir sayısı-moment karakteristiği (çoğu kez yük karakteristiği diye anılır) bilinmelidir. Aksi halde motorun tüm çalışma uzayındaki davranışı yada performansı önceden bilinemez. Genel olarak mekanik iş makineleri.
Sabit momentli karakteristik (k=0): Bu tip yüklerde moment yaklaşık olarak sabittir ve devir sayısı ile değişmez. Moment ile açısal hızın çarpımı olan mekanik güç ise doğrusal olarak artan bir özellik gösterecektir. Bu tip yüke örnek olarak; asansörler, vinçler, krenler (ray üzerinde gezer vinçler), konveyörler (taşıyıcı bandlar), ekstrüderler (sıkarak şekil veren makineler; makarna makinesi, yem makinesi, et kıyma makinesi gibi) verilebilir.
Yük Karakteristikleri / Doğrusal Orantılı Moment Karakteristiği (k=1)
Bu tip yüklerde moment, devir sayısı arttıkça doğrusal olarak artar. Moment ile açısal hızın çarpımı olan mekanik güç ise karesel olarak artan bir özellik gösterecektir. Bu tip yüke örnek olarak; kalenderler (silindirler, perdahlama makineleri, merdane) ve mengeneler verilebilir.
Yük Karakteristikleri / Karesel Orantılı Moment Karakteristiği (k=2)
Bu tip yüklerde moment, devir sayısı arttıkça karesel olarak artar. Moment ile açısal hızın çarpımı olan mekanik güç ise kübik olarak artan bir özellik gösterecektir. Bu tip yüke örnek olarak; santrifüj pompalar, üfleyiciler, fanlar verilebilir.
Yük Karakteristikleri / Ters Orantılı Moment Karakteristiği (k= -1)
Bu tip yüklerde moment, devir sayısı arttıkça ters orantılı olarak azalır. Moment ile açısal hızın çarpımı olan mekanik güç ise sabit kalır. Bu tip yüke örnek olarak; soyma makineleri, sarma makineleri tornalama işlemleri, verilebilir.