AC motor şebekeden gelen alternatif akımla, DC motor ise aküden, redresörden ya da DC sürücüden gelen doğru akımla çalışır. Asıl fark yapıdadır: sanayide en yaygın AC motor olan asenkron motorda sargı yalnız sabit statordadır ve dönen rotorda fırça ya da kolektör yoktur. DC motorda ise akım dönen endüviye kömür fırçalar ve kolektör üzerinden taşınır. Bu yüzden AC motor daha az bakım ister; DC motor ise devri ve torku gerilim ayarıyla kolayca kontrol edilebildiği için uzun yıllar tezgâhlarda, vinçlerde ve akülü araçlarda tercih edildi.
AC motor nasıl çalışır?
Trifaze bir AC motorun statorunda birbirinin aynı üç faz sargısı vardır. Şebekenin üç fazı bu sargılarda dönen bir manyetik alan oluşturur. Rotor bu alanın içinde kalır, alan rotorun çubuklarında akım doğurur (endüksiyon) ve rotor alanı izleyerek döner.
Rotor, alanın devrine hiçbir zaman tam yetişemez; aradaki küçük fark "kayma"dır ve motora asenkron adını veren de budur. Alanın devri şebeke frekansına ve kutup sayısına bağlıdır: 50 Hz şebekede 2 kutuplu bir motorun alanı 3000 d/dk, 4 kutuplu bir motorunki 1500 d/dk döner. Motorun etiketindeki devir bu değerlerin biraz altındadır.
Monofaze motorlarda tek faz dönen alan oluşturamaz. Kalkış için ana sargının yanına bir yardımcı sargı ve çoğu zaman bir kondansatör eklenir. Evlerdeki pompa ve fan motorlarının uğulduyup kalkamaması da çoğu zaman bu kalkış düzeninin arızasıdır.
DC motor nasıl çalışır?
DC motorun sabit kısmında kutuplar bulunur. Manyetik alanı ya kutuplara sarılı alan sargıları ya da kalıcı mıknatıslar üretir. Dönen kısım endüvidir (armatür): oluklarındaki bobinlerin uçları, mile takılı bakır kolektörün lamellerine bağlıdır. Akım endüviye kömür fırçalar üzerinden girer. Endüvi döndükçe fırçalar bir lamelden diğerine geçer ve bobinlerdeki akımın yönü kendiliğinden çevrilir; motorun sürekli aynı yönde dönmesini sağlayan budur.
Alan sargısının endüviye bağlanış şekli motorun karakterini belirler. Şönt motorun devri yükle az değişir, seri motorun kalkış torku çok yüksektir, kompunt motor ikisinin arasında çalışır. Kalıcı mıknatıslı DC motorlarda alan sargısı hiç yoktur.
Fırçasız (BLDC) motor hangi tarafta durur?
Fırçasız motor (BLDC, brushless DC) iki dünyanın arasındadır. Aküden ya da doğrultulmuş doğru akımdan beslendiği için adında DC geçer. Yapısı ise AC'ye yakındır: sargı statordadır, rotor mıknatıslıdır ve kolektörün yaptığı işi bir elektronik sürücü yapar. Sürücü, rotorun konumunu çoğu zaman hall sensörlerinden okur ve faz sargılarını sırayla anahtarlar. Elektrikli bisiklet ve scooter motorları, birçok fan ve otomasyon motoru bu tiptedir. Ayrıntılar için BLDC motor sarımı ve tamiri sayfasına bakabilirsiniz.
AC ve DC motor arasındaki farklar
Besleme
AC motor şebekeye doğrudan ya da bir yol verici ve frekans sürücüsü üzerinden bağlanır. DC motor için ya akü ya da şebekeyi doğru akıma çeviren bir redresör veya DC sürücü gerekir.
Devir kontrolü
DC motorun devri endüvi gerilimiyle neredeyse doğrusal değişir; bu yüzden devir ayarı eskiden beri basittir. AC asenkron motorun devrini değiştirmek için frekansı değiştirmek gerekir. Frekans sürücüleri yaygınlaşmadan önce hassas devir isteyen makinelerde DC motor neredeyse tek seçenekti. Bugün yeni makinelerin çoğunda bu işi AC motor ve frekans sürücüsü yapıyor.
Bakım
AC asenkron motorda bakımın merkezinde rulman, soğutma fanı ve gövdedeki kanatçıkların temizliği vardır. DC motorda bunlara kömür fırçalar, fırça tutucular ve kolektör eklenir. Fırçalar aşınan parçadır ve düzenli değişir; kolektör de zamanla temizlik, bazen tornalama ister.
Kalkış torku
Seri DC motorun kalkış torku çok yüksektir; vinçlerde ve akülü araçların yürüyüş motorlarında bu yüzden kullanılır. AC asenkron motorun kalkış torku sıradan işler için yeterlidir; ağır kalkışlı makinelerde bilezikli motor ya da sürücülü yol verme tercih edilir.
Verim ve mevzuat
Türkiye'de 1 Temmuz 2021'den bu yana piyasaya arz edilen 0,75–1000 kW, 2, 4, 6 ve 8 kutuplu trifaze AC motorların en az IE3 verim sınıfında olması gerekiyor. Bu kural yeni motorların piyasaya arzını düzenler; mevcut bir motorun sarımı ya da onarımı hakkında hüküm içermez.
Yedek bulmak
Trifaze AC motorlar standart gövde ölçüleriyle üretilir; aynı güç ve devirde başka markanın motoru çoğu zaman yerine oturur. DC motorlar ise çoğu zaman makineye özeldir; birebir yenisini bulmak zordur. Sargısı yanan eski bir DC motoru sarmak bu yüzden sıklıkla en kısa yoldur.
Arızalarda ne fark eder?
AC motorda arızaların büyük kısmı besleme ve mekanikten gelir. Faz kaybında trifaze motor iki fazla zorlanarak döner ve kısa sürede ısınır. Gerilim dengesizliği de sargıyı sanıldığından çok ısıtır: üretici verisine göre %3,5'lik dengesizlik, sargının sıcaklık artışını yaklaşık %25 yükseltir. Rulman arızası, tıkanmış kanatçıklar ve sık kalkış listeyi tamamlar. Sonuç çoğu zaman stator sargısının yanmasıdır.
DC motorda arızanın ilk işareti genellikle kolektörde görülür: aşırı kıvılcım, hızla biten fırçalar, lamellerde yanık iz. Bunun nedeni fırça kalitesi ya da kirli kolektör gibi basit bir şey olabileceği gibi, endüvi sargısındaki bir kopukluk da olabilir. Ayrımı DC motorda kolektör kıvılcımı yazısında anlattık. Şönt motorda alan sargısının kopması ayrıca tehlikelidir: alan zayıflayınca motorun devri kontrolsüz yükselebilir.
Fırçasız motorda sargının yanında hall sensörü, sürücü ve mıknatıslar da arıza kaynağıdır. Titreyerek dönen bir elektrikli bisiklet motorunun sargısı çoğu zaman sağlamdır; sorun bir sensörde ya da faz kablosundadır.
Motorumun hangisi olduğunu nasıl anlarım?
Çoğu zaman etiket yeterlidir:
- AC motor: Etikette frekans (50 Hz) ve "~" ya da "3~" işareti bulunur, gerilim çoğu zaman "400 V Δ / 230 V Y" gibi iki bağlantıyla yazılır. Trifaze motorun klemens kutusunda altı uç vardır.
- DC motor: Etikette frekans yoktur. Endüvi gerilimi ve akımının yanında çoğu zaman ayrı bir alan (uyartım) gerilimi yazar. Gövdede kömür fırçalara ulaşmak için kapaklar bulunur.
- Fırçasız motor: Gövdeden üç kalın faz kablosunun yanında, hall sensörleri için beş ince kablo çıkar. Motor doğrudan aküye ya da şebekeye bağlanmaz, bir kontrol kartıyla çalışır.
Matkap ve taşlama gibi el aletlerindeki üniversal motorlar şebekeye takılsa da fırçalı ve kolektörlüdür; yapı olarak DC seri motora benzer. Etiket silinmişse motorun ve klemens kutusunun fotoğrafı tipi ayırt etmeye çoğu zaman yeter. Etikette yazanların anlamı için elektrik motoru etiketi nasıl okunur yazısına bakabilirsiniz.
Ne yapmalı?
- Arızalı motoru tekrar tekrar çalıştırmayın. Uğuldayan, kıvılcım saçan ya da yanık kokan motorda her deneme hasarı büyütür.
- Motorun tipini etiketten belirleyin. Arızayı tarif ederken tipini söylemek, ilk konuşmada doğru soruları sormayı sağlar.
- Ölçüm gerekiyorsa enerjiyi kesin ve ölçümü yetkin bir kişiye bırakın; DC sürücülerde ve fırçasız motor kartlarındaki kondansatörler enerji kesildikten sonra da yük tutabilir.
Bornova'daki atölyemizde AC motor sarımı ve tamiri, DC motor sarımı ve tamiri ve fırçasız motor sarımı yapıyoruz. Etiketin fotoğrafını gönderirseniz motorun tipini ve ön fiyatı birlikte konuşabiliriz.