Günlük hayatımızda, günlük ihtiyaçlarımız için DC makinelerin kullanımı yaygın bir şey haline geldi. DC makinesi bir enerji dönüşümü yapan cihaz elektro-mekanik dönüşümler . İki tür DC makinesi vardır - DC motorlar ve DC jeneratörler . DC motorlar, DC elektrik gücünü mekanik harekete dönüştürürken, DC jeneratörleri mekanik hareketi DC güce dönüştürür. Ancak sorun şu ki, bir DC jeneratöründe üretilen akım bir AC'dir, ancak jeneratörün çıkışı DC'dir !! Aynı şekilde, motorun prensibi, bobindeki akım değiştiğinde uygulanabilir, ancak bir DC motora uygulanan güç DC'dir !! Peki bu makineler nasıl çalışıyor? Bu harikanın cevabı ise “Commutator” adlı küçük cihazdır.
Değişim nedir?
DC makinelerinde komütasyon, akımın tersine çevrilmesinin meydana geldiği süreçtir. DC jeneratöründe bu işlem, iletkenlerdeki indüklenen AC'yi bir DC çıkışına dönüştürmek için kullanılır. DC motorlarda komutasyon, yönleri tersine çevirmek için kullanılır. DC akımı motor bobinlerine uygulanmadan önce.
Değişim Süreci Nasıl Gerçekleşir?
Commutator adlı cihaz bu sürece yardımcı olur. Değişim sürecini anlamak için bir DC motorun işleyişine bakalım. Bir motorun çalıştığı temel ilke elektromanyetik indüksiyondur. Akım bir iletkenden geçtiğinde, çevresinde manyetik alan çizgileri oluşturur. Ayrıca, manyetik bir kuzey ve manyetik güney birbirine baktığı zaman, manyetik kuvvet çizgilerinin aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi Kuzey Kutbu mıknatısından Güney Kutbu mıknatısına doğru hareket ettiğini biliyoruz.
Manyetik Kuvvet Çizgileri
Etrafında indüklenen bir manyetik alana sahip iletken, bu manyetik kuvvet çizgilerinin yoluna yerleştirildiğinde, yolunu bloke eder. Dolayısıyla bu manyetik çizgiler, akımın yönüne bağlı olarak yukarı veya aşağı hareket ettirerek bu engeli kaldırmaya çalışır. sürücü . Bu motor etkiye neden olur.
Bobinde Motor Etkisi
Ne zaman Elektromanyetik bobin iki manyetik arasına, diğer bir mıknatısın güneyine bakan iki manyetik arasına yerleştirildiğinde, manyetik çizgiler bobini akım bir yönde iken yukarı, bobindeki akım ters yönde olduğunda aşağı doğru hareket ettirir. Bu, bobinin dönme hareketini yaratır. Bobindeki akımın yönünü değiştirmek için, Komütatör adı verilen bobinin her iki ucuna yarım ay şeklinde iki metal takılır. Metal fırçalar bir ucu bataryaya, diğer ucu komütatörlere bağlanacak şekilde yerleştirilir.
DC motoru
DC Makinede Değişim
Her bir Armatür bobini, ucuna takılı iki komütatör içerir. Akımın dönüşümü için, Komütatör segmentleri ve fırçaları sürekli hareket eden bir temas sağlamalıdır. DC makinelerde daha büyük çıkış değerleri elde etmek için birden fazla bobin kullanılmaktadır. Yani, bir çift yerine, birkaç çift Komütatör segmentimiz var.
DC Değişim
Bobin, fırçalar yardımı ile çok kısa bir süre için kısa devre edilir. Bu süre, komütasyon dönemi olarak bilinir. Komütatör çubuklarının genişliğinin fırçaların genişliğine eşit olduğu bir DC motor düşünelim. İletkenden geçen akımın Ia olmasına izin verin. A, b, c motorun Komütatör segmentleri olsun. Bobindeki akımın tersine çevrilmesi. Yani. komütasyon süreci aşağıdaki adımlarla anlaşılabilir.
Pozisyon-1
pozisyon 1
Armatür dönmeye başlasın, ardından fırça komütatör segmentleri üzerinde hareket etsin. Fırça komütatör kontağının ilk pozisyonunun yukarıda gösterildiği gibi segment b'de olmasına izin verin. Komütatörün genişliği fırçanın genişliğine eşit olduğundan, yukarıdaki konumda komütatör ve fırçanın toplam alanları birbiriyle temas halindedir. Bu pozisyonda komütatör segmenti tarafından fırçaya iletilen toplam akım 2Ia olacaktır.
Pozisyon-2
Artık armatür sağa doğru dönüyor ve fırça çubuk a ile temas ediyor. Bu konumda, toplam iletilen akım 2Ia olacaktır, ancak bobindeki akım değişir. Burada akım A ve B olmak üzere iki yoldan akar. 2Ia'nın 3 / 4'ü B bobininden ve kalan 1 / 4'ü bobin A'dan gelir. KCL a ve b segmentlerine uygulanır, B bobinden geçen akım Ia / 2'ye düşürülür ve a segmentinden çekilen akım Ia / 2'dir.
pozisyon 2
Pozisyon-3
Bu pozisyonda fırçanın yarısı, yüzey a segmenti ile temas halindedir ve diğer yarısı segment b ile temas halindedir. Çekilmiş toplam akım çukur fırçası 2Ia olduğu için akım Ia bobin A üzerinden çekilir ve Ia bobin B üzerinden çekilir. KCL kullanarak bobin B'deki akımın sıfır olacağını görebiliriz.
pozisyon 3
Pozisyon-4
Bu pozisyonda, fırça yüzeyinin dörtte biri bölüm b ile ve dörtte üçü bölüm a ile temas halinde olacaktır. Burada bobin B'den çekilen akım - Ia / 2'dir. Burada B bobinindeki akımın tersine döndüğünü görebiliriz.
pozisyon 4
Pozisyon-5
Bu pozisyonda, fırça segment a ile tam temas halindedir ve bobin B'den gelen akım Ia'dır ancak pozisyon 1'in mevcut yönünün tersidir. Böylelikle segment b için komütasyon işlemi tamamlanır.
pozisyon 5
Değişimin Etkileri
Akımın tersine çevrilmesi, komütasyon periyodunun sonunda tamamlandığında, hesaplamaya İdeal komütasyon denir. Komütasyon periyodu sırasında akımın tersine çevrilmesi tamamlanırsa, fırçaların temasında kıvılcım oluşur ve komütatörün yüzeyine zarar veren aşırı ısınma meydana gelir. Bu kusur, Kötü Değiştirilmiş Makine olarak adlandırılır.
Bu tür kusurları önlemek için, komütasyonu iyileştirmek için üç tür yöntem vardır.
- Direnç değiştirme.
- EMF komütasyonu.
- Dengeleyici sargı.
Direnç Değiştirme
Zayıf komütasyon sorununu çözmek için Direnç komütasyon yöntemi uygulanır. Bu yöntemde, daha düşük dirençli bakır fırçalar, daha yüksek dirençli karbon fırçalar ile değiştirilir. Azalan kesit alanı ile direnç artar. Böylece, fırça öndeki segmente doğru hareket ettikçe, arkadaki komütatör segmentinin direnci artar. Bu nedenle, öncü segment mevcut yol için en çok tercih edilir ve büyük akım, fırçaya ulaşmak için öncü segment tarafından sağlanan yolu kullanır. Bu, aşağıdaki şekle bakarak iyi anlaşılabilir.
Yukarıdaki şekilde, bobin 3'ten gelen akım iki yol alabilir. Bobin 3'ten bobin 2'ye ve segment b'ye yol 1. Kısa devreli bobin 2'den gelen yol 2, ardından bobin 1 ve segment a. Bakır fırçalar kullanıldığında akım, yolun sunduğu daha düşük direnç nedeniyle 1. yolu alacaktır. Ancak karbon fırçalar kullanıldığında akım, Yol 2'yi tercih eder çünkü fırça ve segment arasındaki temas alanı azaldıkça direnç artar. Bu, akımın erken tersine çevrilmesini durdurur ve DC makinesinde kıvılcım oluşmasını önler.
EMF Değişim
Bobinin indüksiyon özelliği, komütasyon işlemi sırasında akımın yavaşça tersine çevrilmesinin nedenlerinden biridir. Bu sorun, komütasyon periyodu sırasında kısa devre bobininde ters emf üreterek bobinin ürettiği reaktans voltajını nötralize ederek çözülebilir. Bu EMF komütasyonu, Gerilim komütasyonu olarak da bilinir.
Bu iki yöntemle yapılabilir.
- Fırça Kaydırma yöntemi ile.
- Yönlendirme direkleri kullanarak.
Fırça kaydırma yönteminde fırçalar DC jeneratör için ileri, DC motorda geri kaydırılır. Bu, nötr bölgede bir akı oluşturur. Komütasyon bobini akıyı keserken, küçük bir voltaj indüklenir. Yükteki her değişiklik için fırça pozisyonunun değiştirilmesi gerektiğinden, bu yöntem nadiren tercih edilir.
İkinci yöntemde ise komütasyon direkleri kullanılmaktadır. Makinenin statoruna monte edilen ana direkler arasına yerleştirilen küçük manyetik direklerdir. Bunlar armatür ile seri olarak bağlanır. Yük akımı geri emf'e neden olur. , bu yön değiştiren kutuplar manyetik alanın konumunu nötralize eder.
Bu komütasyon kutupları olmadan, komütatör yuvaları, geri emf nedeniyle manyetik alan konumu değiştiğinden, manyetik alanın ideal bölümleri ile aynı hizada kalmazdı. Komütasyon periyodu sırasında, bu komütasyon kutupları, reaktans voltajına karşı çıkan ve kıvılcımsız komütasyon veren kısa devre bobininde bir emf indükler.
Komütasyon kutuplarının polaritesi, jeneratör için yanında bulunan ana kutup ile aynıdır, oysa komütasyon kutuplarının polaritesi motordaki ana kutupların tersidir.
Hakkında öğrenmek komütatör Bu küçük cihazın DC makinelerin düzgün çalışmasında önemli bir rol oynadığını gördük. Sadece akım dönüştürücü olarak değil, aynı zamanda makinelerin kıvılcımlardan zarar görmeden güvenli çalışması için komütatörler çok kullanışlı cihazlardır. Ancak teknolojideki artan gelişme ile komütatörlerin yerini yeni teknolojiler alıyor. Son günlerde komütatörlerin yerini alan yeni tekniği adlandırabilir misiniz?
