AC fırçalı motorlar (genellikle tek fazlı üniversal motorlar veya seri motorlar olarak bilinir), elektrikli süpürgeler ve saç kurutma makineleri gibi yüksek hızlı ev aletlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Stator ve rotor sargıları seri olarak bağlanmıştır. Yönü sürekli değişen alternatif akımla (AC) beslenseler bile, stator ve rotorun manyetik kutupları aynı anda polarite değiştirir, böylece dönme torkunun yönü sabit kalır.
DC fırçalı motorların kalıcı mıknatıslarından farklı olarak, bir AC fırçalı motorun statoru bir grup elektromanyetik bobinden oluşur. Alternatif akım uygulandığında, stator elektromıknatısının polaritesi (N/S kutupları) AC'nin yönüyle birlikte değişir.
Motorun "seri sargı (seri uyarımlı)" yapısı, AC güç kaynağından çıkan akımın önce stator elektromanyetik bobinlerinden, ardından karbon fırçalar ve komütatör dilimleri aracılığıyla rotor bobinlerine aktığı ve son olarak güç kaynağına geri döndüğü anlamına gelir. Bu durum, stator ve rotordan geçen akımların mükemmel bir senkronizasyonla değiştiği anlamına gelir.
AC akım pozitiften negatife değiştiğinde, stator manyetik alanı tersine döner (örneğin sol taraf N'den S'ye değişir). Aynı anda, rotor bobinlerinden geçen akım da tersine döner ve rotorun manyetik kutuplarının polaritesini senkronize olarak değiştirir! Manyetik çekim yasalarına göre, her iki manyetik kutup da aynı anda tersine döndüğü için, itme ve çekme yönleri değişmez ve motor orijinal yönünde dönmeye devam eder!
Bu interaktif gösterimde, tek fazlı alternatif akım (AC 220V) ile çalışan bir üniversal motorun fiziksel durumunu görebilirsiniz. Sinüs dalgası AC'nin hem pozitif hem de negatif yarım çevrimleri sırasında, stator elektromıknatısının manyetik alan yönü ve rotor sargı polaritesi birlikte döner. Bu durum, net dönme torkunun saat yönünü göstermesini sağlar ve komütatörün segmentli anahtarlamasıyla birleşerek motorun AC gücü altında sorunsuz ve yüksek hızda çalışmasına olanak tanır.
Yükleniyor...
| Adım | AC Yarım Çevrim Durumu | Stator Polaritesi (Sol/Sağ) | Fırça (+) Temas Segm. | Fırça (-) Temas Segm. | Elektromanyetik Tork Durumu |
|---|
Bir DC fırçalı motorun statoru, manyetik alan yönü sabit olan bir kalıcı mıknatıstır. AC güce bağlanırsa, akım yön değiştirdiğinde statorun manyetik alan yönü değişmeden kalır ancak rotor bobinine akan akım tersine döner ve bu da elektromanyetik torkun tersine dönmesine neden olur. Sonuç olarak, motor 50Hz alternatif manyetik alanda yalnızca şiddetli bir şekilde ileri geri titreşir veya sallanır, tek bir yönde dönemez. Buna karşılık, üniversal bir motorun statoru ve rotoru seri bağlı olduğundan, polariteleri senkronize olarak tersine döner ("iki eksi bir artı eder") ve motorun tek bir yönde sorunsuz dönmesini sağlar.
Bir üniversal motor (seri motor olarak da bilinir), hem tek fazlı AC hem de DC güçle çalışabildiği için bu adı almıştır. Çalışma torku yalnızca stator ve rotor akım yönlerinin çarpımına bağlı olduğundan, DC veya AC uygulanması aynı yönde sürüş torku üretir. Son derece yüksek dönme hızları sunar, voltaj regülasyonu ile kolay hız ayarı sağlar ve oldukça maliyet etkilidir.
Nispeten kısa süreler için ultra yüksek hızlar ve güçlü tork gerektiren ev aletlerinde ve elektrikli aletlerde yaygın olarak kullanılırlar. Örnekler:
• Elektrikli Süpürgeler: Negatif basınçlı emiş üretmek için yüksek hızlar gereklidir (genellikle 20.000 ila 40.000 RPM).
• Saç Kurutma Makineleri: Yüksek hava akışı sağlamak için yüksek hızlı pervanelere ihtiyaç duyulur.
• El Matkapları ve Avuç Taşlamalar: Metal ve ahşap kesmek için taşınabilir, yüksek torklu güç sağlarlar.
• Blenderlar ve Mutfak Robotları: Gıda liflerini parçalamak için yüksek hızlara ihtiyaç duyulur.
İki birincil gürültü kaynağı vardır:
• Yüksek Frekanslı Fırça Sürtünmesi: Karbon fırçalar ve komütatör dilimleri, on binlerce RPM hızla dönerken yoğun fiziksel sürtünme sesleri ve küçük elektrik ark patlamaları yaratır.
• Yüksek Hızlı Hava Akışı Islığı: On binlerce RPM'lik çalışma hızları, standart indüksiyon motorlarının hızlarından (tipik olarak maksimum 3.000 RPM) çok daha yüksektir. Bu hızlarda havayı kesen fan kanatları veya rotor çekirdeği yüksek hava sürtünmesi ve ıslık sesi üretir. Bu nedenle üst düzey saç kurutma makineleri ve elektrikli süpürgeler daha sessiz çalışma için "yüksek hızlı fırçasız DC motorlara (BLDC)" geçiş yapmaktadır.