Anahtarlamalı relüktans motoru nedir?
Çalışma ilkesi
Anahtarlamalı relüktans motorunun (SRM) hem statorunda hem rotorunda çıkık kutuplar vardır. Statorda basit yoğunlaşık bobinler bulunur; rotor ise yalnızca üst üste dizilmiş çeliktir: mıknatıs, kafes ya da sargı yoktur. Bir stator fazı enerjilendiğinde en yakın rotor kutupları manyetik yolu kısaltmak için onunla hizalanmaya çekilir ve bu çekme torktur. Fazlar sırayla enerjilendirilir, böylece rotor enerjili kutup çiftini sürekli kovalar.
Tork ve indüktans
Bir fazın torku T = ½·i²·dL/dθ ile verilir. Rotor kutbu stator kutbuna yaklaşırken faz indüktansı arttığı sürece tork pozitif, azaldığı sürece negatiftir. Akım karesi alındığı için torkun yönü akımın yönüne bağlı değildir; her faza yalnızca tek yönlü akım yeterlidir. Bu yüzden evirici, faz başına iki anahtar ve iki diyotlu asimetrik yarım köprü olabilir; bu yapı DC barayı hiçbir zaman kısa devre edemez.
Açma ve kapama açıları
Evirici bir faza açma açısından kapama açısına kadar +V uygular, ardından akım sıfıra düşene kadar −V uygular. Düşük hızda akım hızla yükselir ve bir referansta tutmak için kıyılır. Yüksek hızda zaman azdır, akım referansa ulaşamaz ve tek bir darbe kalır; tork yaklaşık olarak hızın karesiyle düşer. Çok geç yapılan kapama, akımı indüktansın azaldığı bölgede bırakır ve rotoru frenler.
Tork dalgalanması ve uygulamalar
Tork, her vuruşta bir darbe olarak gelir; bu yüzden dalgalanma, titreşim ve akustik gürültü büyüktür. Dört fazlı 8/6 makine vuruşlarını örtüştürür ve üç fazlı 6/4'ten daha yumuşak çalışır. Karşılığında rotor ucuz ve sağlamdır, çok sıcakta ya da çok yüksek hızda çalışabilir; bir faz arızalansa makine durmaz. SRM'ler süpürgelerde, tekstil makinelerinde, uçak marş-jeneratörlerinde ve çekiş sürücülerinde kullanılır.
Sık sorulan sorular
- Anahtarlamalı relüktans motoru neden mıknatısa ihtiyaç duymaz?
- Manyetik akı en az relüktanslı yolu izlediği için rotor, enerjili herhangi bir stator kutbuna doğru çekilir; rotor alanına gerek yoktur. Tork ½·i²·dL/dθ ile verilir ve akımın işaretine bağlı değildir. Simülatörde çevrim grafiği, torkun yalnızca indüktans arttığı sürece oluştuğunu gösterir.
- SRM'in tork dalgalanması neden bu kadar büyük?
- Her faz rotor kutup adımının yalnızca bir bölümünde tork darbesi verir ve bu darbe akımın kurulup sönmesini izler. Komşu fazların darbeleri yeterince örtüşmezse toplam tork aralarda çöker. 6/4'ten 8/6'ya geçip tork eğrisini karşılaştırın: her adımı daha çok faz paylaştığı için dalgalanma azalır.
- Faz çok geç kapatılırsa ne olur?
- Akım anında sıfıra inemez; kutuplar hizalanmaya yaklaşırken −V altında söner. Hizalanmadan sonra hâlâ akıyorsa indüktans azalmaktadır; aynı akım artık rotoru frenleyen ve enerji harcatan negatif tork üretir. Kapama açısını 0° ve ötesine kaydırıp negatif tork payını ve verimi izleyin.