Elektro Mıknatıs

Elektro Mıknatıs


Elektrik motorları elektromıknatıs larla çalışırlar. Modelimize sığacak boyutlarda bir motor bulduktan sonra, bu motordan en yüksek verimi alabilmek için sargıları nasıl olmalı?
Elektromıknatısın gücü Sargı sayısı (N) X Akım (I) olarak hesaplanır. O halde en yüksek NI değerini (N X I) elde edebilmek için iki seçeneğimiz var:

1) Rotor´a sığdırabildiğimiz kadar çok tel sararız, 2) Motoru çok yüksek Akımla besleriz.

Maalesef gerçek Dünya´da bazı sınırlarımız var. Öncelikle modele taşıtacağımız "Yakıt" yani pil durumu. Bu sınır istediğimiz kadar yüksek akım seçeneğini imkansız kılar. O halde "çok sarım" seçeneğine bakalım. Motorun içinde fazla yer yoktur. Bu yüzden çok sarım yapabilmek için mümkün olan en ince teli kullanmak gerekecektir. Ama çok sarım demek çok uzun tel demek, çok ince tel demek direnci yüksek tel demek. Çok uzun yüksek dirençli tel ise çok yüksek direnç demek.

Burada OHM kanunu karşımıza dikilir ve der ki; Voltaj, Amper ile Direncin çarpımına eşittir. (V=IR)

E bu ne demek şimdi?

Şu demek; Direnci belirleyen temel özelliklerden biri iletkenin kesidi idi. Tel inceldikçe kesit küçülecek, dolayısı ile direnç büyüyecektir. Direnç arttıkça Amper´i sabit tutabilmek için daha yüksek Voltaj kullanmak gerekecek, bu da pil sayısını arttıracaktır.
O halde neden "Çok kısa" dolayısı ile direnci çok düşük bir tel kullanmıyoruz? Çünkü akım tek başına yeterli değil. Sargı sayısı da gerekiyor. Sargı arttıkça güç artıyor ama tel uzuyor ve yerine sığmayacağı için inceltmek gerekiyor. İncelince direnci artıyor ve voltajı yükseltmek gerekiyor. Sonuçta öyle bir denge kurmalıyız ki; tel rotor a sığmalı, Sargı * Akım, olabileceği en yüksek değerde olmalı. Devrenin çalışma voltajı bataryamızın verebildiğinin altında veya üstünde olmamalı. Çektiği akım, bataryamızın kapasitesini aşmamalı.

Sıradan bir motordan ekonomik olması beklenir. Bu yüzden sıradan motorlar 0.3-0.5 amper tüketecek şekilde tasarlanırlar. Oyuncak için yeterli olan bu değerleri hesaplamaya çalışalım.

Eğer bir motor 6V da 0.5 amper çekiyor ise; bobinin direnci 6 * 0.5 = 3 ohm dur. (OHM derki; Direnç = Voltaj * Akım)

Diyelimki bu motorun rotor´unda 10´ar sarım var. Sarımları 5´er eksitirseniz direncini de yarı yarıya indirmiş olursunuz çünkü sürtünme miktarını yarı yarıya azalttınız.

Motorun yeni akım tüketimi 6 / 1.5 ohm = 4 Amper olur. (OHM amca ne diyordu? Amper = Voltaj / Direnç)

Mıknatısın gücünü ne belirliyordu? Sarım * Amper.

Bu motor 10 sarımla 0.5 amper tüketiyordu. Bu durumda güç = 10 * 0.5 = 5NI idi.
5 sarımla 4 Amper tüketiyor. öyleyse güç = 5 * 4 = 20NI oldu.

Gördüğünüz gibi sargılarını yarı yarıya eksiltmekle oyuncak motorunu 4 kat güçlendirdik.

Tabii olay bu kadar basit değil. Birde sürtünme yani direnç ten dolayı oluşan ısı sorunu var. Isıya dönüşen enerji aynı kalırken, ısıya maruz kalan tel miktarı azaldığı için bobinler daha fazla ısınacaktır.

Yüksek performanslı motorlar genellikle 7 tur 0.1 ohm civarında olurlar.

Bu durumda motor 6V da; I = V/R ye göre; 6/0.1 = 60 Amper çekecek, 7*60 = 420NI verecektir.

7.2V da; I = V/R ye göre; 7.2/0.1 = 72 Amper çekecek, 7*72 = 504NI verecektir.

Oysa aynı motoru elektrikçiden aldığınızda (Mesela şarjlı elektrik süpürgelerinde genellikle mabuchi RS 500 motor vardır. Bu motor Robbe ve Graupner firmasınca Speed600, Jumbo 550 gibi isimler altında satılmaktadır.) bobinleri 3V 4Amper e göre hesaplandığı için; 3V*4A = 12 ohm direncinden dolayı aynı performansı asla veremeyecektir. Voltajı yükseltmek ise motordan hoş olmayan kokular çıkmasına sebep olacaktır. Ama bu motordan beklenen 3V 4Amperlik batarya ile 1 saat çalışabilmesidir.

Bu motoru söküp, (Direnci düşürmek ve ısıya dayanıklılığı arttırmak için) kalın telden 7 şer tur sararsanız, yaklaşık aynı performansı alırsınız.

İşte firmaların yaptığı budur. Örneğin Robbe nin sattığı Speed400 ile Groupner in sattığı Speed400, Mabuchi´nin RS 380 i dir. Ama fabrika çıkışında 6V 10ohm olan bu motor, Robbe ve Groupner tarafından farklı sarımlarla, Speed300, Speed400, Power400 gibi isimlerle piyasaya verilir. Aslında aynı motorun değişik sarımlarda varyasyonlarıdırlar.