Üniversal motor nedir?
Çalışma prensibi
Üniversal motor, seri sargılı bir kolektörlü motordur: alan sargısı ve endüvi seri bağlıdır, dolayısıyla ikisinden de aynı akım geçer. Tork, alan akısı ile endüvi akımının çarpımıdır; akıyı da aynı akım oluşturduğu için tork yaklaşık olarak akımın karesiyle artar (T ∝ I²). Endüviyi, DC seri motorda olduğu gibi karbon fırçalar ve kolektör besler; aynı makinenin doğru akımla da çalışabilmesinin nedeni budur.
AC ve DC ile neden çalışır?
Besleme ters çevrildiğinde alan ve endüvi akımı birlikte yön değiştirir; böylece T ∝ I² işaretini korur ve rotor aynı yönde dönmeye devam eder. AC'de tork hiçbir zaman negatif olmaz: sıfır ile ortalamasının iki katı arasında 2f ile, yani saniyede 100 veya 120 kez dalgalanır. Sargı reaktansı da gerilimin bir kısmını üzerine aldığından, aynı etkin gerilimde AC ile beslenen motor DC'dekinden yavaş döner ve güç faktörü 1'in altında kalır.
Hız, yük ve kaçış
Geri EMK akı ve hızla orantılıdır. Yük azaldığında akım düşer, alan zayıflar ve rotoru tutan bir şey kalmaz; rotor, sürtünme ve kendi soğutma fanı sınırlayana kadar hızlanır, çoğu zaman dakikada 10.000 ile 35.000 devire ulaşır. Yüksüz çalıştırılan küçük bir üniversal motor kendini tahrip edebilir. Yük arttıkça hızın hızla düştüğü dik hız–tork eğrisi, motora çok yüksek bir kalkış torku da kazandırır.
Hız kontrolü ve kullanım alanları
Triyak, şebekenin her sıfır geçişinden sonra iletime geçişi geciktirir. Bu faz açısı kontrolü, etkin gerilimi V·√(1 − α/π + sin 2α / 2π) değerine ve dolayısıyla hızı düşürür; matkap, mikser ve elektrikli süpürgelerde dimmer benzeri denetleyiciler bu yüzden kullanılır. Üniversal motorlar yüksek hız, düşük ağırlık ve güçlü kalkış torku için seçilir; fırça kıvılcımı ömrü sınırlar ve radyo paraziti yaratır.
Sık sorulan sorular
- Üniversal motor neden hem AC hem DC ile çalışabilir?
- Alan sargısı ve endüvi seri olduğundan besleme kutbu değiştiğinde ikisi birden yön değiştirir. Tork akımın karesine (T ∝ I²) bağlıdır ve bu işaret değiştirmez; bu yüzden rotor aynı yönde dönmeye devam eder. AC'de tork yalnızca besleme frekansının iki katında dalgalanır. Simülatörde besleme türünü değiştirip karşılaştırın.
- Üniversal motor yüksüz neden kaçar?
- Hız, geri EMK'nın akıya bölünmesiyle bulunur. Yük neredeyse yokken akım düşer, seri alan zayıflar ve geri EMK beslemeyi dengeleyene kadar hızın çok yükselmesi gerekir. Yalnızca sürtünme ve fan sınırladığı için dakikada on binlerce devire çıkılır. Yükü sıfıra indirip kaçış uyarısını izleyin.
- Triyak üniversal motorun hızını nasıl kontrol eder?
- Triyak her sıfır geçişinden sonra yalnızca ateşleme açısı α'da iletime girer; motor, etkin değeri V·√(1 − α/π + sin 2α / 2π) olan kesilmiş bir sinüs görür. Daha az gerilim, aynı torkta daha az akım ve düşük hız demektir. Simülatörde ateşleme açısını artırarak gerilim ve hızın düşüşünü görün.