İçeriğe atla

Anahtarlamalı relüktans motoru

Anahtarlamalı relüktans motoru (AİM), relüktans torku ile çalışan bir elektrik motorudur. Yaygın fırçalı DC motor tiplerinden farklı olarak, güç rotordan ziyade stator (kasa) içerisindeki sargılara iletilir. O, gücün hareketli bir parçaya aktarması gerekmediğinden mekanik tasarımı büyük ölçüde sıradanlaştırır, ancak farklı sargılara güç sağlamak amacı ile bir tür anahtarlama sisteminin kullanılması gerektiğinden elektrik tasarımını karmaşıklaştırmaktadır. Elektronik cihazlar, AİM konfigürasyonlarını kolaylaştırarak tam olarak zaman değiştirebilir. Başlıca dezavantajı tork dalgalanmasıdır.[1] Düşük hızlarda tork dalgalanmasını sınırlayan kontrolör teknolojisi ile gösterilmiştir.[2] Kaynaklar bunun bir tür step motor olup olmadığı hakkında net bir sonuca varamamıştır.[3]

Aynı mekanik tasarımın benzer bir kullanımı, bir jeneratördür. Akım akışını dönüş ile uyumlu hale getirmek için yük sırayla bobinlere geçirilir. Bu tür jeneratörler, armatür tek parça mıknatıslanabilir malzemeden, oluklu bir silindir olarak yapılabildiğinden, eski tiplerden çok daha yüksek hızlarda çalıştırılabilir.[4] Bu durumda, ARM kısaltması Anahtarlamalı Relüktans Makinesi anlamına gelmektedir (ARÜ, Anahtarlamalı Relüktans Üreteci ile birlikte). Hem motor hem de jeneratör olan bir topoloji, özel bir marş motorunu koruduğu için asıl taşıyıcıyı başlatmak için elverişlidir.

Tarihçe

Motor modeli için ilk patent 1838'de Amerika Birleşik Devletleri'nde W. H. Taylor tarafından alındı.[5][6]

SR sürücülerinin ilkeleri 1970'lerde tanımlandı [7] ve 1980 ve sonrasında Peter Lawrenson ve diğerleri tarafından geliştirildi. O zamanlar, bazı uzmanlar teknolojiyi olanaksız buldu [8] ve aktif uygulama, kısmen kontrol sorunları ve uygun olmayan uygulama nedeniyle ve düşük üretim sayıları daha çok maliyetle sonuçlandığı için sınırlıydı.[1][9][9]

Çalışma prensibi

AİM, stator sargıları için bir DC motorda olduğu gibi çevrelenmiş alan bobinlerine sahiptir. fakat rotorda mıknatıs veya bobin ekli değildir. Yumuşak manyetik malzemeden (genellikle lamine çelik) yapılmıştır, katı çıkıntılı kutuplu bir rotordur (çıkıntılı manyetik kutuplara sahiptir). Stator sargılarına güç uygulandığında, rotorun manyetik isteksizliği, rotor kutbunu en yakın stator kutbu ile eşitlemeye çalışan bir kuvvet yaratır. Dönmeyi devam ettirmek için, bir elektronik kontrol sistemi, sıralı stator kutuplarının sargılarını sırayla açar, böylece statorun manyetik alanı rotor kutbunu ileri çekerek "yönlendirir". Geleneksel motorlarda olduğu gibi sargı akımını değiştirmek için mekanik bir komütatör kullanmak yerine, anahtarlamalı relüktans motoru rotor milinin açısını belirlemek için elektronik bir konum sensörü ve stator sargılarını değiştirmek için katı hal elektroniği kullanır, bu da darbenin dinamik kontrolünü sağlar. ayrıca sargılara dönen bir fazlı sırayla enerji veren görünüşte benzer endüksiyon motorundan değişiktir. Bir ARM'de rotor manyetizasyonu statiktir (motor dönerken göze çarpan bir 'Kuzey' kutbu kalır), bir asenkron motorda kayma vardır (senkron hızın biraz altında döner). AİM'nin kayma olmaması, rotor konumunu tam anlamı ile bilmeyi mümkün kılar ve motorun kontrolü olarak yavaş adım atılmasını kontrol eder.

Basit anahtarlama

A0 ve A1 kutuplarına enerji aktarılırsa, rotor kendisini bu kutuplarla hizalayacaktır. Bu sağlandığında, B0 ve B1'in stator kutuplarına enerji verilmeden önce stator kutuplarının enerjisinin kesilmesi mümkündür. Rotor şimdi statorun b kutupuna yerleştirilmiştir. Bu dizi, başlangıca geri dönmeden önce c ile devam eder. Bu sıra aynı zamanda zıt yönde hareket elde etmek için tersine çevrilebilir. Büyük yükler ve/veya çok yavaşlama/hızlanma bu sıralamayı bozabilir ve adımların kaçırılmasına neden olabilir, öyle ki rotor yanlış açıya atlar, belki de üç ileri yerine iki adım geri gider.

anahtarlamalı relüktans motor sekans diyagramı, vektör versiyonu

Quadrature

Dörtleme(Quadrature)

Dörtlü

Bir "dörtlü" dizi kullanılarak çok daha yüksek kararlılıkta bir sistem bulunabilir. Herhangi bir zamanda iki bobine enerji verildiği gibi, İlk olarak, A0 ve A1 stator kutuplarına enerji verilir. Daha sonra B0 ve B1'in stator kutuplarına enerji verilir, bu da rotoru A ve B arasında hizalanacak biçimde çekecektir. Bunun ardından A'nın stator kutuplarının enerjisi kesilir ve rotor B ile hizalanmaya devam eder. Sıra BC boyunca devam eder, Tam bir dönüşü tamamlanmasını sağlamak için C ve CA. Bu sıra zıt yönde hareket elde etmek için tersine çevrilebilir. Aynı manyetizasyona sahip pozisyonlar arasında daha fazla adım atılabilir, bu nedenle daha yüksek hızlarda veya yüklerde kaçırılan adımların başlangıcı gerçekleşir.

anahtarlamalı relüktans motor sekans diyagramı, vektör versiyonu

Güç devresi

Asimetrik köprü dönüştürücü

Anahtarlamalı bir relüktans motoruna güç sağlamak için en yaygın yaklaşım, asimetrik bir köprü dönüştürücü kullanmaktır. Anahtarlama frekansı, AC motorlara göre 10 kat daha düşük olabilir.[3]

Asimetrik bir köprü dönüştürücüdeki fazlar, anahtarlamalı relüktans motorunun fazlarına karşılık gelir. Fazın her iki tarafındaki güç anahtarlarının her ikisi de açılırsa, ilgili faz etkinleştirilecektir. Akım ayarlanan değerin üzerine çıktığında anahtar kapanır. Artık motor sargısında depolanan enerji, akımı aynı yönde, yani geri EMF (BEMF) olarak adlandırılır. Bu BEMF, yeniden kullanım için diyotlar aracılığıyla kapasitöre geri beslenir, böylece verimliliği artırır.[10]

Bu temel devre, devre aynı eylemi gerçekleştirmesine rağmen daha az bileşen gerektirecek şekilde değiştirilebilir. Bu verimli devre (n+1) anahtar ve diyot konfigürasyonu olarak bilinir.

Her iki konfigürasyonda da bir kapasitör, BEMF'yi yeniden kullanım için depolamak ve besleme voltajındaki dalgalanmaları sınırlayarak elektriksel ve akustik gürültüyü bastırmak için kullanılır.

Bir fazın bağlantısı kesilirse, kapanan bir AC endüksiyon motorunun aksine bir SR motoru daha düşük torkta çalışmaya devam edebilir.[7][11]

Kaynakça

  1. ^ a b "Control Engineering | Springtime for Switched-Reluctance Motors?". Control Engineering (İngilizce). 1 Şubat 2003. 19 Mayıs 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  2. ^ Stankovic, A.M.; Tadmor, G.; Coric, Z.J. (1996). "Low torque ripple control of current-fed switched reluctance motors". IAS '96. Conference Record of the 1996 IEEE Industry Applications Conference Thirty-First IAS Annual Meeting. 1: 84-91 vol.1. doi:10.1109/IAS.1996.557001. 2 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  3. ^ a b "Control Engineering | Resurgence for SR Motors, Drives?". Control Engineering (İngilizce). 1 Mart 2010. 19 Mayıs 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  4. ^ "Wayback Machine". web.archive.org. 29 Kasım 2014. 29 Kasım 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  5. ^ "HISTORY OF SWITCHED RELUCTANCE MACHINE (Electric Motor)". what-when-how.com. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  6. ^ "A closer look at switched reluctance motors". Charged EVs (İngilizce). 25 Ocak 2013. 1 Temmuz 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  7. ^ a b "Control Engineering | SR motor anatomy: See inside switched reluctance motors". Control Engineering (İngilizce). 10 Mart 2010. 11 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  8. ^ "Current IEEE Corporate Award Recipients". IEEE Awards (İngilizce). 25 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  9. ^ a b "Control Engineering | Switched-Reluctance Motors and Controls Offer an Alternative Solution". Control Engineering (İngilizce). 30 Mayıs 2003. 19 Mayıs 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  10. ^ "Power Semiconductor Switching Circuits for SRM(Power Controllers)". BrainKart. 28 Kasım 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 
  11. ^ "Fault Tolerant Switched Reluctance Machine's Comparative Analysis | Fault Tolerance | Reliability Engineering". Scribd (İngilizce). 5 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Mayıs 2021. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Elektrik motoru</span> Elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren aygıt.

Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren aygıttır. Her elektrik motoru biri sabit (stator) ve diğeri kendi çevresinde dönen iki ana parçadan oluşur. Bu ana parçalar, sargılar gibi elektrik akımını ileten parçalar, manyetik akıyı ileten parçalar ve vidalar ve yataklar gibi konstrüksiyon parçaları olmak üzere tekrar kısımlara ayrılır.

<span class="mw-page-title-main">Alternatör</span> Mekanik enerjiyi alternatif akıma çeviren aygıt.

Alternatör, mekanik enerjiyi alternatif akım biçiminde elektrik enerjisine dönüştüren bir elektrik jeneratörüdür. Maliyet ve basitlik nedenleriyle, çoğu alternatör sabit armatürle dönen manyetik alan kullanır. Bazen, sabit bir manyetik alanlı doğrusal bir alternatör veya dönen bir armatür kullanılır. Prensipte, herhangi bir AC elektrik jeneratörüne alternatör denebilir, ancak genellikle terim otomotiv ve diğer içten yanmalı motorlar tarafından tahrik edilen küçük dönen makineleri ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Servo motor</span>

Servo, herhangi bir mekanizmanın işleyişini hatayı algılayarak yan bir geri besleme düzeneğinin yardımıyla denetleyen ve hatayı gideren otomatik aygıttır. Robot teknolojisinde en çok kullanılan motor çeşididir. Bu sistemler mekanik olabileceği gibi elektronik, hidrolik, pnömatik veya başka alanlarda da kullanılabilmektedir. Servo motorlar; çıkış, mekaniksel konum, hız veya ivme gibi değişkenlerin kontrol edildiği, özetle hareket kontrolü yapılan bir düzenektir. Servo motorlar batlerli motordurlar Servo motor içerisinde herhangi bir motor AC, DC veya step motor bulunmaktadır. Ayrıca sürücü ve kontrol devresini de içerisinde barındırmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Hidroelektrik santrali</span>

Hidroelektrik santrali, barajda biriken su yer çekimi potansiyel enerjisi içermektedir. Su, belli bir yükseklikten düşerken, enerjinin dönüşümü prensibine göre Yerçekimi Potansiyel Enerjisi önce kinetik enerjiye daha sonra da türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi vasıtasıyla potansiyel elektrik enerjisine dönüşür. Buna da yenilenebilir enerji sınıfına giren hidroelektrik enerji santrali denir. Fizikten bilindiği gibi 1 kg'lık bir kütle, 1 m yükseklikten düştüğünde:

<span class="mw-page-title-main">Elektrik üreteci</span> Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren aygıt

Elektrik üretiminde jeneratör, harekete dayalı gücü veya yakıta dayalı gücü harici bir devrede kullanılmak üzere elektrik gücüne dönüştüren bir cihazdır. Mekanik enerji kaynakları arasında buhar türbinleri, gaz türbinleri, su türbinleri, içten yanmalı motorlar, rüzgar türbinleri ve hatta el krankları bulunur. İlk elektromanyetik jeneratör olan Faraday diski, 1831 yılında İngiliz bilim adamı Michael Faraday tarafından icat edildi. Jeneratörler elektrik şebekeleri için neredeyse tüm gücü sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Buhar türbini</span>

Buhar türbini, basınçlı buhardan termal enerjiyi çıkaran ve bunu dönen bir çıkış milinde mekanik iş yapmak için kullanan makinedir. Modern tezahürü 1884'te Charles Parsons tarafından icat edilmiştir. Modern bir buhar türbininin imalatı, 20. yüzyılda ilk kez kullanılabilir hale gelen teknolojiler kullanılarak yüksek kaliteli çelik alaşımlarını hassas parçalara dönüştürmek için gelişmiş metal işçiliğini içerir. Buhar türbinlerinin dayanıklılığı ve verimliliğindeki sürekli gelişmeler, 21. yüzyılın enerji ekonomisinin merkezinde yer almaya devam etmektedir.

Sürtünmeye dayalı fren sistemleri kullanıma bağlı olarak etkilerini kaybetme eğilimi gösterirler. Sürekli veya ağır şartlar altında kullanılan fren sistemi ısınarak etkisiz hale gelirler. Bunun önüne geçebilmek için daha güvenli olan hız kesiciler geliştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Senkron motor</span>

Bir senkron elektrik motoru, sabit durum'da milin dönüşü besleme akımının frekans ile senkronize edildiği bir AC elektrik motoru’dur; dönüş periyodu tam olarak AC çevrimlerinin tam sayısına eşittir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik makinesi</span> manyetik indüksiyon yoluyla enerjiyi dönüştüren aparat

Elektrik makinesi, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine ya da elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren ve AA gerilimin düzeyini değiştiren cihazdır. Elektrik makineleri üçe ayrılır:

<span class="mw-page-title-main">Asenkron motor</span>

Endüksiyon motoru veya asenkron motor, rotordaki torku oluşturan elektrik akımının stator sargısının manyetik alanından elektromanyetik indüksiyonla elde edildiği bir AC elektrik motorudur. Bu nedenle endüksiyon motorunun rotora elektrik bağlantısına ihtiyacı yoktur. Endüksiyon motorunun rotoru, sarılı tip veya sincap kafesli tip olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Alternatör (otomotiv)</span>

Alternatör modern otomobillerde aküyü doldurmak ve motor çalışırken elektrik sistemine elektrik vermek için kullanılan bir tür elektrik jeneratörüdür.

<span class="mw-page-title-main">Fırçasız doğru akım motoru</span>

Fırçasız doğru akım motoru, motorun her fazını bir kapalı döngü kontrolörü aracılığıyla sürmek için alternatif akım şeklinde elektrik üreten bir invertör veya anahtarlama güç kaynağı aracılığıyla doğru akım elektriğiyle çalışan senkron motorlardır. Kontrolör, motorun hızını ve torkunu kontrol eden motor sargılarına akım darbeleri sağlar. Bu kontrol sistemi, birçok geleneksel elektrik motorunda kullanılan komütatörün yerini alır.

Fırçalı elektrik motoru, bir doğru akım (DC) güç kaynağından çalıştırılmak üzere tasarlanmış, dahili değiştireçli bir elektrik motorudur. DC dağıtım sistemleri, ticari ve endüstriyel binalarda motorları çalıştırmak için 100 yıldan fazla bir süredir kullanmaktadır. Fırçalı motorlar, elektrik gücünün mekanik enerjiyi sürmek için ticari açıdan önemli ilk uygulamasıdır. Fırçalı DC motorların hızı, çalışma voltajını ve ya manyetik alanın gücünü değiştirerek değiştirilebilir. Fırçalı motorlar, elektrikli tahrik, vinçler, kağıt makineleri ve çelik haddehaneleri için kullanılmaya devam ediyor. Fırçalar yıprandığından ve değiştirilmesi gerektiğinden, güç elektroniği cihazları kullanan fırçasız motorlar, birçok uygulamada fırçalı motorların yerini almıştır.

Peter John Lawrenson, FIEE, FIEEE, FRS, FREng, anahtarlamalı relüktans tahrik teknolojisinin ilerlemesine öncülük eden ve koruyan Leeds Üniversitesi'nde Elektrik Mühendisliği eski Fahri Profesörü. Ayrıca, meslektaşları Kenneth Binns, Martyn Harris ve J. Michael Stephenson ve son olarak CW Araba köprüsü.

<span class="mw-page-title-main">Su freni</span>

Su freni, mekanik enerjiyi emmek için kullanılan bir tür sıvı kavramadır ve genellikle su dolu bir muhafazaya monte edilmiş bir türbin veya pervaneden oluşmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Lineer motor</span>

Lineer motor, doğrusal motor ya da doğrusal hareketli motor, statoru ve rotoru "açık" bir elektrik motorudur. Bu nedenle tork oluşturmak yerine uzunluğu boyunca doğrusal bir kuvvet üretir. Ancak bütün lineer motorlar düz değildir. Lineer motorun aktif bölümünün uçları vardır oysa geleneksel elektrik motorlarında ise döngü süreklidir.

<span class="mw-page-title-main">Tork konvertör</span>

Tork konvertör ya da Tork dönüştürücüsü, motordan aldığı gücü hidrokinetik enerjiyi kullanarak şanzımana aktaran parçadır.

Kondansatörlü motor, tek fazlı alternatif akım AC ile beslenen, asenkron motor ve endüksiyon motoru grubuna ait bir AC motorudur. Diğer asenkron motorlar gibi genellikle sincap kafesli rotor biçiminde bir rotoru vardır burada stator tarafından oluşturulan döner alan tork üretir. Dönen alan, motora adını veren ve motorun çalışması için gerekli ek bir kondensatör tarafından oluşturulur.

Motor kontrol cihazı, bir elektrik motorunun performansını önceden belirlenmiş bir şekilde koordine edebilen bir cihaz veya cihazlar grubudur. Motor kontrolörü, motoru başlatmak ve durdurmak, ileri veya geri dönüşü seçmek, hızı seçmek ve düzenlemek, torku düzenlemek veya sınırlamak ve aşırı yüklere ve elektrik arızalarına karşı korumak için elle veya otomatik kumanda eden bir araç içerebilir. Motor kontrolörleri elektromekanik anahtarlama kullanabilir veya motor hızını ve yönünü düzenlemek için güç elektroniği cihazları kullanabilir.

<span class="mw-page-title-main">Turbo jeneratör</span>

Turbo jeneratör, elektrik gücü üretmek için su türbini, buhar türbini veya gaz türbini miline bağlı bir elektrik jeneratörüdür.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.