Servo Motorların Tanımı, Yapısı, Çalışma Prensibi, Özelikleri, Kullanıldığı Yerler

Servo Motorların Tanımı :

1 devir/dakikalık hız bölgelerinin altında bile kararlı çalışabilen, hız ve moment kontrolü yapan yardımcı motorlardır. Örneğin hassas takım tezgâhlarında ilerleme hareketleri için genellikle servo motorlar kullanılır. Servo motorların AC ile çalışan modelleri fırçasız, DC ile çalışan modelleri ise fırçalıdır. Bunlar, elektronik yapılı sürücü/programlayıcı devrelerle birlikte kullanılır.

Dijital kontrollü, hassas makinelerde çok tercih edilen servo motorların bazı özellikleri şu şekilde sıralanabilir:

* Döndürme momentleri yüksektir.

* Döndürme momentinin iki katına kadar olan değerlere kısa süreli olarak yüklenebilirler.

* Devir sayıları 1 - 10000 d/d arasındaki değerlerden herhangi birisine kolayca ayarlanabilirler.

* Çok sık aralıklı olarak hareket edebilirler. Yani dur-kalk yapma sayılarının çok olması motoru olumsuz etkilemez.

* Atalet (kalkış) momentleri küçük olduğundan verilen komutları gecikme olmadan algılar ve yerine getirirler.

Servo Motor Çeşitleri :

 1- AC Servo Motorlar :

Bu tip servo motorlar, genellikle iki fazlı sincap kafesli indüksiyon tipi motorlardır. İki fazlı asenkron motorlar, büyük güçlü yapılmakla birlikte çoğunlukla otomatik kontrol sistemlerinde servo motorlar olarak kullanılmak amacı ile küçük güçlü yapılır. Fırça ve kolektör olmadığından arıza yapma ihtimalleri az, bakımları kolaydır. A.C. servo motorlar, iki fazlı ve üç fazlı olmak üzere iki tipte incelenir.

A.C Servo Motorların Yapısı İki fazlı servo motorun statorunda eksenleri arasında 90° lik elektriksel açı olan referans ve kontrol sargısı olmak üzere iki adet sargı vardır. Rotoru ise sincap kafesli sargı taşır, fakat yüksek dirence sahip olması gibi birtakım özellikler kazandırılmıştır. A.C. servo motorlarında rotor devresi, oldukça yüksek dirence sahip olacak şekilde imal edilir. Bu işlem ya sincap kafes çubuklarında ya da çubukların bağlantı noktalarında yüksek dirençli maddeler kullanılarak yapılır.

Büyük güçlü AC servo motorlar iki ya da üç fazlı olarak üretilmektedir. Bu tip motorların rotorları, doğal mıknatıslı ya da kısa devre çubuklu olmaktadır. İki ya da üç fazlı servo motorların çalışma prensibi, senkron ya da asenkron tip motorlara çok benzemektedir. Üç fazlı servo motorların hız kontrolü, pals frekans çevirici devresi üzerinden pals genişlik modülasyonu (PWM) devreleriyle yapılmaktadır. Küçük güçlü (1-10 W) AC servo motorlar ise minik boyutlu olarak iki faz ile çalışabilecek şekilde üretilir. Bunların iç yapısında aralarında, 90° elektriksel açı yapacak şekilde yerleştirilmiş iki bobin ve sincap kafesine benzer rotor vardır. Servo motorların rotorları, savrulma ve atalet momentlerinin küçük olabilmesi için uzun; çapları ise küçük yapılır. Stator sargılarına uygulanan gerilimlerin frekansı 50-60-400-1000 Hz olabilir.

İki fazlı servo motorların sargılarının biri referans, diğeri ise kontrol sargısı olarak da adlandırılır. Referans sargısına sabit değerli, sabit frekanslı alternatif akım uygulanır. Kontrol sargısına ise yükselteç devresinden gelen kontrol gerilimi verilir. Kontrol sargısına uygulanan akım, faz kaydırma devreleriyle 90° kaydırılarak uygulanır. İki sarımda oluşan manyetik alanlar sonucunda rotor döner.

2- DC Servo Motorlar :

D.C. servo motorlar, genel olarak bir D.C. motoru olup, motora gerekli D.C. akımı aşağıdaki metotlarla elde edilir.
* A.C. akımın doyumlu reaktörden geçirilmesinden
* A.C, akımın tristörden geçirilmesinden
* Amplidin, retotrol, regüleks gibi dönel yükselteçlerden elde edilir.

D.C servo motorlar, çok küçük güçlerden çok büyük güçlere kadar imal edilir (0,05 Hp’den 1000 Hp’ye kadar). Bu motorlar, klasik D.C. motorlar gibi imal edilir. Bu motorlar, küçük yapılırdır ve endüvileri (yükseklik.uzunluk/çap oranıyla) kutup ataleti momentini minimum yapacak şekilde tasarlanır.
Küçük çaplı ve genellikle içerisinde bir kompanzasyon sargısı olan kuvvetli manyetik alanlı, boyu uzun doğru akım motorlarına da servo motor denir.
DC servo motorlarda, sabit bir kutup manyetik alanı elde etmek için DC kaynak kullanılır. Endüviye ise değişken bir gerilim verilir. Bu iki gerilimin dolaştırdığı akımların oluşturduğu manyetik alanlar birbirini iterek dönüşü başlatır. DC servo motorların rotorları uzun, disk ve çan şeklinde olabilmektedir. Disk rotorlu servo motorlar, kısa ve hafif oldukları için robot mafsallarında hareket elemanı olarak kullanılabilmektedir.

İnce ve uzun rotorlu servo motorlarda ise boyutlar çok küçük olduğundan bunları her ortama monte etmek kolaydır. Çan tipi rotorlu servo motorlar ise 3000 d/d gibi yüksek hızlara çok çabuk ulaşabilme özelliğine sahiptir. Servo motorlar; dijital kontrollü makineler, pozisyon belirleme sistemleri, bilgisayar donanımları, bellekli makineler, askerî cihazlar, büro makineleri, alternatör devir ayar mekanizmaları vb. gibi yerlerde kullanılmaktadır.

Doğru akım servo motorlarında, yüksek bir dönme momenti ve aşırı yüklenebilirlik elde etmek için özellikle şiddetli bir manyetik alan oluşturulmalıdır. D.C servo motorun en büyük dönme momenti kısa çalışmalar sırasındadır ve en küçük devir sayısında yaklaşık anma dönme momentinin dört katıdır. Özellikle hızlı tepkili servo motorlar için motorun milinde içerisinde demir bulunmayan doğru akım motorları kullanılır.

Yapısı

Bu motorlar, klasik D.C motorlar gibi endüktör, endüvi, gövde, fırça ve kolektörlerden meydana gelir.

Çalışması

Motorun dönme hareketli endüktör salgılarına uygulanan D.C. akımın oluşturduğu manyetik alan ile aynı D.C. akımının fırça ve kolektörden geçirilerek endüvi sargısına uygulanması sonucu oluşan endüvideki manyetik alanın etkisi sonucu meydana gelmektedir. Endüktördeki döner manyetik alanın etkisi, endüvideki alan nedeniyle endüvinin dönmesi sağlanır.

Özellikleri

* Enerji kısımları, asıl motorlara göre daha az enerjiye ihtiyaç gösterir.
* Motor çapı, normal D.C. motorlara göre daha küçüktür.
* Servo motorların boyları uzundur.
* Rotorun dönme momenti rotor çapına bağlı olarak değişir. (boylarının uzun olmasının sebebi budur).
* Atalet momenti küçüktür.

Çeşitleri Servo motorlar, bir servo sistemde çalışırken ya endüvisi ya da kutuplan kontroledilir.Kutuplar ya bu voltaj kaynağından ya da akım kaynağından beslenir. Her iki tür uygulama farklı bir hız-tork karakteristiğinin onaya çıkmasına sebep olur.

Endüstride daha çok dört tip servo motor kullanılır.

Bunlar:
* Alan kontrollü servo motor
* Endüvi kontrollü servo motor
* Sabit mıknatıslı – endüvi kontrollü servo motor
* Seri ayrık alanlı servo motor