Fırçasız DC Motor Nedir ve Çalışma Prensibi
Bir fırçasız dc motor iki ana parçadan, bir stator ve bir rotordan oluşur. Rotor iki kutuplu sabit bir mıknatıstır, stator aşağıdaki resimde gösterildiği gibi düzenli bobinlerden oluşmaktadır.
Hepimiz biliyoruz ki bir bobin üzerinde akım uygularsak manyetik alan oluşturur ve manyetik alan çizgileri veya kutupları sürekli değişiklilikle belli bir yöne döndürebiliriz. Elektrik motorunun çalışma prensibi bu şekildedir.
Uygun akımı uygularsak, bobin rotorların kutupları sürekli yer değiştirerek birbirini çekecek bir manyetik alan oluşturur. Şimdi eğer her bobini birbiri ardına sırayla aktive edersek, rotor ve elektromıknatıs arasındaki kuvvet etkileşimi nedeniyle dönme eylemi devam edecektir.
Motorun verimliliğini arttırmak için iki zıt bobini tek bir bobin olarak sarıp rotor kutuplarına zıt kutup üretebilecek çift çekim kuvveti alacağız.
Bu konfigürasyonla statordaki altı kutbu sadece üç bobin veya faz ile üretebiliriz. İki bobine aynı anda enerji vererek verimliliği daha da artırabiliriz. Bu şekilde bir bobin çekecek ve diğer bobin rotoru itecektir.
Rotorun 360 derece tam bir döngü yapması için altı adım veya aralık gerekir.
Mevcut dalga formuna bakarsak, her aralıkta pozitif akım içeren bir faz, negatif akım içeren bir faz ve üçüncü fazın kapalı olduğunu fark edebiliriz. Bu, üç fazın her birinin serbest uç noktalarını birbirine bağlayabileceğimiz ve böylece iki faza aynı anda enerji vermek için akımı aramızda paylaşabileceğimiz veya tek bir akım kullanabileceğimiz anlamına gelmektedir.
İşte bir örnek. Yüksek A fazını yükseltirsek veya bunu bir tür anahtarla, örneğin bir MOSFET ile ve diğer tarafta pozitif DC voltajına bağlarsak, ardından B fazını toprağa bağlarsanız, akım VCC‘den geçer. Faz A, nötr nokta ve faz B, toprağa. Böylece, sadece bir akımla, rotorun hareket etmesine neden olan dört farklı kutup üretmiş oluruz.
Bu konfigürasyon ile aslında nötr noktanın dahili olarak bağlandığı ve fazların diğer üç ucunun motordan çıktığı motor fazlarının yıldız bağlantısı vardır ve bu bağlantı için fırçasız motordan çıkan üç kablo vardır.
Rotorun tam devir yapması için 6 manyetik kolun her birinde doğru iki MOSFET’i etkinleştirmemiz gerekir ve ESC’lerin asıl çalışma şekli bu şekilde gerçekleştirilir.
Fırçasız DC Motor Çalışma Prensibi – ESC Nasıl Çalışır?
Bir ESC veya Elektronik Hız Kontrol Cihazı, motorun dönebilmesi için dönen manyetik alanı oluşturmak için uygun MOSFET’leri etkinleştirerek fırçasız motor hareketini veya hızını kontrol eder. Frekans veya ESC ne kadar hızlı olursa yani 6 manyetik koldan geçerse, motorun hızı o kadar yüksek olur.
Ancak, burada önemli bir soru geliyor. Ne zaman etkinleştirme yapacağız. Cevap, rotorun pozisyonunu bilmemiz gerektiği ve rotor pozisyonunu belirlemek için kullanılan iki ortak yöntem olduğudur.
İlk yaygın yöntem, stator içine yerleştirilmiş, birbirine eşit olarak 120 veya 60 derece açılarla yerleştirilmiş Hall Effect sensörleri kullanmaktır.
Rotorlar ve sabit mıknatıslar döndükçe, Hall effect sensörleri manyetik alanı algılar ve bir manyetik kutup için HIGH veya karşı kutup için LOW kodu oluşturur. Bu bilgiye göre, ESC bir sonraki komütasyon dizisinin veya aralığının ne zaman etkinleştirileceğini bilir.
Rotor pozisyonunu belirlemek için kullanılan ikinci yaygın yöntem, arka elektromotor kuvvetini veya arka EMF’yi algılamaktır. Geri EMF, bir manyetik alan üretme işleminin tam tersi bir işlemin sonucu olarak gerçekleşir. Hareketli veya değişen bir manyetik alan bir bobinden geçtiğinde bobinde bir akım oluşturur.
Böylece, rotorun hareketli manyetik alanı serbest bobin içinden veya aktif olmayan alandan geçtiğinde bobinde bir akım akışı meydana getirecek ve sonuç olarak o bobinde bir voltaj düşümü meydana gelecektir. ESC bu voltaj düşüşlerini meydana geldiklerinde yakalar ve bunlara bağlı olarak bir sonraki aralığın ne zaman gerçekleşeceğini öngörür veya hesaplar.
Bu, fırçasız DC motorların ve ESC’lerin temel çalışma prensibidir. Rotorun veya statorun kutup sayısını arttırsak bile bu değişmez. Hala üç fazlı bir motora sahip olacağız, sadece bir tam dönüşü tamamlamak için aralıkların sayısı artacaktır.
Buradaki görselde fırçasız dc motorların rotor ve mıknatıslarının içeride ya da dışarıda olabileceğinden bahsedeceğiz. Bir fırçasız motor, elektromıknatıslara sahiptir ve bunun tersi bir dış motor, elektromıknatısların dışında daimi mıknatıslara sahiptir. Yine aynı çalışma prensibini kullanıyorlar ve her birinin kendi güçlü veya zayıf yönleri var.
Bu kadar anlatım yeterli. Şimdi gerçek hayatta yukarıda açıkladığımız şeyi gösterelim ve görelim. Bu amaçla fırçasız bir motorun üç fazını bir osiloskoba bağlayacağız. Sanal bir nötr nokta yapmak için 3 kabloyu tek bir noktaya bağladım ve diğer tarafta onları BLDC motorun üç fazına bağladım.
Burada fark edebileceğimiz ilk şey üç sinüs dalgası. Bu sinüs dalgaları aslında, aktif olmadıkları zaman fazlarda üretilen arka EFM’dir.
Motorun devir sayısını değiştirdikçe sinüs dalgalarının frekansının ve genliklerinin de değiştiğini görebiliriz. RPM ne kadar yüksek olursa, EMF sinüs dalgalarının frekansı ve genliği o kadar yüksektir. Bununla birlikte, motoru tahrik eden şey, aslında değişen manyetik alanı oluşturan aktif fazlar olan bu tepelerdir.
Her aralıkta iki aktif ve bir aktif olmayan faz olduğunu fark edebiliriz. Örneğin, burada faz A ve B aktifken faz C etkin değildir. A fazı ve C aktifken, B fazı aktif değildir ve böyle devam eder.
Fırçasız motor nedir ve temel çalışma prensibi ile ilgili konulara değindikdc motor nasıl çalışır
fırçasız dc motor nasıl çalışır
. Daha gerçek örnekler görmek ve Arduino kullanarak fırçasız motorları nasıl kontrol edeceğinizi öğrenmek istiyorsanız, bu eğitimin ikinci bölümünü gözden geçirmelisiniz. Arduino ESC ile Fırçasız Motor Kullanımı ve Kontrolü
Eğer bu makalemizden memnun kaldıysanız aşağıda “yukarı ok“a tıklayarak +1 verebilirsiniz.
Diğer Güncel Arduino Projeleri için BURAYA TIKLAYABİLİRSİNİZ.
Arduino ile Yapılmış 10 İlginç Örnek Proje
Okuduğunuz İçin Teşekkürler.
Kaynak: howtomechatronics.com/how-it-works/how-brushless-motor-and-esc-work/