Robotların robot yaptığı günümüzde, mekaniğin hareket kabiliyetindeki temel taşı, evet elektrik motorlarından bahsediyorum. Peki bu elektrik motorları neye göre çalışıyorlar, motor kendi kendine nasıl dönüyor yaf :) diyen arkadaşlarımız var mı? Mıknatıs, hakkında binlerce makale olan konular bunlar daha detaylı araştırma yapmak isteyebilirsiniz. Ama konuyu saptırmadan, kısa geçeceğim.
Aynı kutuplar birbirini iter farklı kutuplar birbirini çeker, doğanın kanunu. Gayet kısa geçtim galiba. Şimdi motorların etrafına dairesel bir şekilde mıknatıs taşlarımı döşüyorlar yani, Yok artık !! mantık güzel ama öyle değil.
Elektro Mıknatıs
İletken olan ama elektik geçirmeyen madenlerin etrafında manyetik alan oluşunca mıknatıs özelliği kazanıyor diyeyim en kısa olacak şekilde. Bunlar hakkında sayfalarca makale yazılabilecek konular, inşallah fırsat buldukça konuları detaylandıracağız.
Kabloya ceryanı verince, kablo çivinin etrafında dönüyor (bobin), ne kadar temas eden yüzey alanı fazla olursa o kadar kuvvetli bir mıknatıslama olur. Kısa kısa geçmek zorunda olduğum için özür dilerim, en basit şekilde sadece kritik noktaları anlatmaya çalışıyorum. Şimdi dönüyorum asıl mevzuya. Motor nasıl dönüyor diyorduk.
Elektro mıknatıs ile kendime dairesel bir mıknatıs yapsam ve her kutupa hükmedebiliyor olsam, + ol diyorum S oluyor – ol diyorum N oluyor öyle düşünün, gözünüzde hızlıca görseli sabit tutup kutupları (mavi ve kırmızı ile gösterilenler) hızlıca yerlerini değiştirin. Bu halkanın ortasında da bir iletken metal koyduğumuzu düşünün. Olacak olan şu S kutubu iletkeni çekecek, N kutupları ise o iletkeni itecek, ve bu kutupların hızlıca yer değiştirmesi sayesinde ben o iletkenin hızlıca döndüğünü göreceğiz. O iletkenin etrafına bir yapı koyunca motor oluyor işte :) Dışarıya bir mil çıkıyor o mile kayışı, kasnağı, veya redüktörü, zinciri, dişliyi bağlıyor makinalara hareket elde ediyoruz.
Elektrik motorunun nasıl çalıştığı sorusuna cevap bulduğumuzu farz ederek, motorların çeşitleri ve nasıl seçileceği hakkında, naçizane bilgimi paylaşmak istiyorum.
- DC motorlar, (Dinamolar)
- AC (Asekron motorlar) motorlar
- Servo motorlar
Benim bilgisini verebileceğim kadar bildiğim motorlar, o yüzden çeşitleri artırmayacağım.
DC Motorlar
DC motorlar AC motorlara kıyasla düşük güçte yüksek güç alacağımız motorlardır. Ama bakımları ve arızaları nedeniyle günümüzde artık çok kullanılmamaya başladı diyebilirim, ama her dc motor aynı zamanda bir dinamodur, DC motora elektrik verirsek döner, dönderirsek elektrik verir öyle düşünün piyasada çok kullanılmaz, neden?
- Yüksek bakım maliyetleri
- Sık sık arıza (kömürü biter)
- Prize taktım çalışsın olmuyor arada bi devreye kesinlikle ihtiyacı var.
- Yüksek devirler için çok büyük gövde yapısı gerekir, ama düşük devirde yüksek tork üretebilir.
Basitce nedenler böyle çeşitlendirebilirim ama her eklenen madde bir soru işaretiyle gelecek, kimsenin kafası karışmasın.
AC Motorlar
Alternatif akım motorları endüstri de en çok kullanılan motorlardır. Düşük üretim maliyeti ve rekabetin arttığı dünyamızda yanan motorlar dahi yenileri ile değiştiriyor, tekrar sardırılma gibi bir işe dahi gerek kalmıyor. AC motorlar DC motorlar gibi bakım gerektirmezler, daha yüksek devirlerde üretilebilirler kutup sayısına bağlı olarak bu değer artarak, yüksek tork üretmek konusunda daha başarısız olmalarına rağmen, redüktörler ile desteklenenler istenilen güçte hareket elde edilebilir.
Gelişen teknoloji sayesinde AC motorlarda hız kontrolü oldukça kolaylaşmış ve ekonomik hale gelmiştir. Ama AC motorlar yeterli hassasiyette çalışamazlar, istediğiniz anda durduramazsınız mekanik firen veya DC firen yaptırmanız gerekir, bu da mekanikte ki atalet oranına bağlı olarak arış gösterir.
AC motorlar teknik yapılarından dolayı kalkış anında mevcut güçlerinin gerektirdiğinin 6 – 7 katına kadar akım çekebilir. Bu yüzden bu motorlar 4 Kw dan daha büyük güçlerde “Yol verme” dediğimiz yöntemlerle çalıştırılırlar. Yol verme ayrı bir makale konusu olacak kadar geniş bir kavramdır daldan dala atlayarak kafa karışıklığına sebep olmak istemiyorum.
AC motorlar arkalarında bulunan fanın kendisini soğutması ile yanmazlar bu nedenle bu motorlar düşük devirlerde çalıştırılamazlar, kalkışta fazla akım çekmelerinden dolayı bu motorların dakikada 20 den fazla dur kalk yapması uygun olmaz. O yüzden dur kalk uygulamalarda, yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda kullanılmazlar. Günümüzde İnvertörlerin gelişmesiyle bu motorlardan da geri besleme alınıp (Encoder takılıp) hassasiyet arttırılabilir ama bir servo motor hassasiyeti asla vermez. Konveyörler, Asansörler, Vinçler, Fanlar gibi çoğu uygulamanın çözüm yöntemleridir.
Servo Motorlar
Bunlar endüstrinin en hassas uygulamalarındaki vazgeçilmez çözümleridir. Mm hassasiyetinde çalışabilir, ve dur kalk sayısı ile bir kısıtlama yoktur. Servo motorlar “Feed Back” geri besleme dediğimiz sağlamalar sayesinde gelen komut ile motorun fiziki olarak ne kadar hareket ettiği kıyaslamasını yaparak en sağlıklı çözüm için idealdir.
AC motorlara göre daha yüksek devirlerde imal edilebilirler 6000 rpm gibi yüksek değerlerden bahsediyorum. Servo motorlar yüksek ısılarda çalışabilir 100°C ye kadar soğutulma ihtiyacı duymazlar, ama motorun ömrü için 70 dereceyi geçmemesinde fayda vardır. O yüzden harici bir fan takılarak motor korunmalıdır. Servo motorlar 3 şekilde kumanda edilir. (Bunlar ayrı ayrı makale konuları olacak kadar geniş konular o yüzden başlıklar halinde açıklamak istiyorum.)
- Hız çalışma
- Pozisyon çalışma
- Tork çalışma
Endüstrinin en hassas işlerini yapan motorlardır. 6 eksen, Scara, Delta ve Kartezyen robot sistemlerinde tüm yük bu motorlardadır diyebilirim.