DOĞRU AKIM MOTORLARININ ANA KISIMLARI
Doğru akım makinelerinin ana parçaları; uyartım (alan) kutbu, endüvi, kollektör ve fırçalardır. Aşağıdaki şekillerde doğru akım makinelerinin ana kısımları verilmiştir.
UYARTIM (ALAN) KUTBU
Alan kutbu, makine içinde ana manyetik akıyı üretir. Kutup sabit olarak makine dış gövdesinin iç kısmına yerleştirilmiş çıkıntılı kutuplu elektromıknatıstır. Alan sargıları kutuplar üzerine sarılır ve DC uyartım akımını taşırlar. Kabin (dış gövde) genellikle dökme çelikten yapılır. Kutupların nüvesi aşağıdaki (1) numaradaki şekildeki gibi demir saç levhalardan paketlenerek yapılır ve nüve üzerine (2) numaradaki şekil gibi uyartım sargıları sarılır. Bazı makinalarda manyetik akı sürekli mıknatıslar ile sağlanır.
Pratikte generatör veya motor 2,4,6 gibi 24’e kadar varan kutuplara sahip olabilir. Kutup sayısı makine boyutuna bağlıdır. .Makine büyüdükçe kutup sayısı da artar. Çok kutuplu tasarım ile büyük makinelerin maliyeti ve boyutu azaltabilir, performansları iyileştirilebilir. Çok kutuplu alan sargıları, komşu kutuplar zıt polariteleri oluşturacak şekilde bağlanır. Şönt alan sargıları yüzlerce sarımdan yapılır ve düşük akım taşırlar. Sargılar kutuplardan yalıtılarak kısa devre olmaları önlenir. Sargıların ürettiği mmk bir manyetik alan üretir. Manyetik alan kutupları, dış gövdeyi, endüviyi ve hava aralığını keser. Hava aralığı kutuplar ile endüvi arasındaki çok kısa bir boşluktur.
Makine büyüklüğü arttıkça (1kW’dan 10kW’a) hava aralığı da 1,5mm’den 5mm’ye kadar artar.Endüvi ve kutup nüveleri manyetik geçirgenlikleri yüksek iyi malzemelerden yapıldıkları için toplam mmk’in çoğu, akıyı hava aralığından geçirmede kullanılır. Eğer hava aralığı azaltılırsa şönt sargı boyutları azaltılabilir. Fakat hava aralığı çok daha kısa yapılamaz. Eğer yapılırsa, endüvi reaksiyonu etkisi çok daha büyük olur. Makine seri alan sargılarına sahip ise, seri sargılar şönt alan sargıları üzerine sarılır. Endüvi devresine seri bağlanan seri alan sargısı makinenin tam yük akımını taşıyacak kesitte olmalıdır.
ENDÜVİ
Doğru akım makinesinin dönen kısmına endüvi denir. Endüvi; kollektör, demir nüve ve sargılardan oluşur. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi endüvi bir mil (şaft) üzerine geçirilir ve alan kutupları arasında döner. Demir nüve demir saç levhaların paketlenerek silindirik hale getirilmesi ve üzerine oyuklar açılması ile elde edilir. Saç levhalar arası ince bir yalıtkan film tabakası ile yalıtılarak birbiri arasındaki elektriksel temas önlenir. Bunun sonucu eddy akımı kayıpları azaltılır. Endüvi iletkenleri ise makinenin ürettiği yük akımını taşırlar ve demir nüve oyuklarına yerleştirilirler. İletkenler nüveden kağıt, mika gibi yalıtkanlarla yalıtılırlar. Eğer endüvi akımı 10A’in altında ise yuvarlak iletkenler, 20A’i geçiyorsa dikdörtgen kesitli iletkenler tercih edilir. Bunun nedeni, dikdörtgen iletkenler kullanıldığında oyukların hacminden daha iyi faydalanılmasıdır.
KOLLEKTÖR VE FIRÇALAR
Kollektör aşağıdaki şekildeki gibi bakır dilimlerden meydana gelir. Dilimler arası mika ile yalıtılır ve mika mili üzerine monte edilir. Endüvi iletkenleri kollektöre bağlanırken büyük özen gösterilmelidir
Bordo ile gösterilen bölüm bakır malzemeden yapılmış, mika ile kaplanmış, mil üzerine monte edilmiş kollektör dilimlerini ifade etmektedir.
Endüvide herhangi bir simetri veya balans bozukluğu kollektör ve fırçalar arasında kabul edilemez kıvılcamlara (arklara) neden olur. Kıvılcımlar fırçaları yakar ve kollektörü karbonlaştırır. İki kutuplu makinede kutuplar dairesel olarak birbiriyle karşı karşıya getirilir. Fırçalar kollektör üzerine kayarak temas ederler ve yük ile endüvi arasındaki elektrik bağlantısını sağlarlar. Aşağıdaki şekilde gösterilen fırçalar karbondan yapılır. Çünkü karbon iyi elektrik geçirgenliğine sahiptir ve yumuşaktır. Kollektör üzerinde bozulmalara neden olmaz. İletkenliği arttırmak için bazen karbon içine biraz bakır karıştırılır. Fırçaların baskısı yaylar ile ayarlanır. Eğer fırça baskısı çok büyük ise kollektör ve fırçalar arasındaki sürtünme aşırı ısınmaya neden olur. Diğer taraftan eğer fırçaların baskısı çok zayıf ise iyi olmayan bir temas sağlanır ve ark üretilir.
Bir iletkene doğru akım uygulandığı zaman iletken, sabit manyetik alan meydana getirir. Bu manyetik alan N ve S kutuplarını meydana getirir ve kutuplar arası kuvvetli bir manyetik akı oluşur. Rotorda meydana gelen sabit manyetik alanın itme ve çekmesiyle dönme oluşur
Manyetik alanda bulunan ve üzerinden I akımı geçen bir tele manyetik alan tarafından bir kuvvet etki eder. Telin A ve B gibi iki noktası arasında kalan kısma etkiyen manyetik kuvvet;
Olacaktır. Telin, L uzunluklu doğrusal bir tel olması ve B manyetik alanının düzgün olması durumunda bu telin tamamına etkiyen kuvvet, F=Il*B olur.
Tele etkiyen manyetik kuvvet sağ el kuralı ile bulunur. Bu kurala göre sağ el işaret parmağı aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi manyetik alan yönünü ve başparmak akım yönünü gösterdiğinde orta parmak da kuvvetin yönünü gösterir.