DC motor trenlerde yıllardır hem elektrik hem de dizel – elektrikli tahrik sistemlerinde ilk tercijh oldu. Bu motor, iki parçadan, döner bir armatür ve sabit bir alandan oluşur . Sabit alan motor muhafazası içine monte edilmiş sık sarılmış tel bobinlerden oluşur . Armatür bir merkezi şaft etrafında sarılmış bir sargı setidir. Bu komütatör adı verilen armatürün bir uzantısına karşı baskı yapan bir nevi yayla sıkıştırılmış kontaklar olan " fırçalar " vasıtası ile alana bağlantılıdır. Komütatör armatür sargılarının tüm uçlarını toplar ve akım akışının doğru bir şekilde gerçekleşmesi için dairesel bir şekilde dağıtımını sağlar.
 |
| Doğru Akım Motoru Yapısı |
Basitçe bir akım motor devresi üzerinden geçtiğinde,alan akımı ile armatürdeki akım arasındaki armatürün dönmesini sağlayan etkileşme ortyaa çıkar ki bu sayede motor çalışmış olur. Armatür ve alan seri halde bağlı ise bu motor "seri " olarak adlandırılır.
Bir seri DC motor düşük dirençli bir alana ve armatür devresine sahiptir.Böylece, gerilim uygulandığında akım yüksektir. ( Ohm Kanunu : akım = gerilim / direnç ) . Yüksek akımın avantajı, motorun içindeki, yüksek tork ( döndürme kuvveti ) üreten manyetik alanın şiddetli olmasıdır ki böylelikle trenlerde kalkış için idealdir. Dezavantajı ise , motorun içine akan akım, bir şekilde sınırlandırılmalıdır , aksi takdirde aşırı yüklenme oluşabilir ve /veya motor ve kablolama zarar görebilir. En iyi ihtimalle ,tork adezyon kuvvetini aşacak ve tekerleklerde kayma meydana gelecektir. Geleneksel olarak , dirençler başlangıç akımı sınırlamak için kullanılmıştır.
DC Dirençli Kontrol
DC motor dönmeye başladığında , içindeki manyetik alanların etkileşimi dahili bir voltaj oluşturur. Bu, " Karşı gerilim " , uygulanan gerilime karşıdır ve akan akım ikisi arasındaki fark tarafından kontrol edilir. Motor hızlandığında ,, dahili olarak üretilen voltaj yükselir , etkin gerilim düşer, motor üzerinden daha az akım akmaya zorlanırve böylece tork denk düşer. Tabii olarak , trenin sürüklenmesi ile motorun ürettiği tork eşitliğinde motor artık hızı artmaz. Treni hızlandırmaya devam edebilmek için , dirençler adım adım anahtarlanırlar ki her adımda gerilim akım ve tork artarak trenin hızı istenilen şekilde artsın.
Bu eski DC trenlerde zeminin altında, torkun her akım artışında ortaya çıkan hızlanmanın gerçekleştirdiği sarsıntıya eşlik eden takırtılar şeklinde duyulabilmektedir. Devrede hiçbir direnç kalmadığında tüm gerilim motora uygulanır. Trenin hızı efektif gerilimin kontrol ettiği motorun torku ile trenin sürüklenmesi eşitlendiği noktada sabit kalır (Dengeleme Hızı da denilir.) Bir tren bir yamaca tırmanmaya başladığında sürüklenme torktan daha düşük olacağı için hız düşer. Hızdaki düşme, motor akımı yeni “sürüklenme”ye karşılık gelecek yeterli torku üretinceye kadar, karşı gerilimin düşmesine ve böylece efektif gerilimin düşmesine sebep olur.
 |
| Basitçe Bir D.C Katener Güç Sistemi |
Bir elektrikli trende ,sürücü aslında elle dirençleri devreye sokup çıkartır. Fakat, 1914 yılında Birinci Dünya Savaşı'nın başında , İngilterede çok üniteli trenlerde otomatik hızlandırma kullanılmaya başlandı. Bu, motor devresinde, akımın her direnç adımında düşüşünü izleyen bir “hızlandırma rölesi “ vasıtası ile gerçekleştirilir. Sürücünün tek yapması gereken, düşük , orta ya da tam hız ( " şönt ", "seri " ve " paralel " direnç devresindeki bağlantı şekillerinden her biri bu hızlara karşılık gelir ) hızlarında birini seçmek olup gerisini teçhizat kendisi yapacaktır.
Görüldüğü gibi , DC motorlar güç devresi içine yerleştirilen bir " notching röle " tarafından kontrol edilir . Ama motor koruması için farklı röleler de vardır . Çok hızlı artan pik şeklindeki akımlar DC motora zarar verecek olduğundan bir aşırı akım rölesi ile aşırı yüksek akımlar tespit edilerek besleme akımı kesilerek teçhizat korunur. Güç akışı Hat kesicileri, uzaktan kontrol edilebilen devre kesicilere benzeyen tek veya çift kesmeli ve ağır koşullarda çalışabilecek anahtarlar vasıtası ile kesilir. Normal şartlarda tren sürücüsünün kontrolörü tarafından açılıp kapanan bu anahtarlar aşırı akım röleleri ile de açılıp kapanabilir.
 |
| Basitçe Bir Katener Güç Sistemi Koruma Sistemleri |
DC motor kontrol devrelerinde ayrıca bir koruma cihazı bulunur. Bu cihaza “Sıfır Gerilim” rölesi de denir. Bu röle herhangi sebeple oluşabilecek gerilim yokluğunu tespit ederek, motora tekrar enerji vermeden önce kontrol devresindeki olağan akışın en başa döndürüldüğünün sağlayan bir röledir. Bu röle, akım yokken hızı azalmış olan b,r motora çok fazla akımın uygulanmadığından emim olabilmek için gereklidir.
DC Güç Devresi
 |
| Basitçe Bir D.C Katener Kontrol Sistemi |
Bu diyagram basit bir katener motor güç devresini göstermektedir. Pek çok DC motor devresi 2 veya 4 motoru birden kontrol edecek şekilde düzenlenir. Kontrol sahası , motor hızlanırken motor terminal bağlantılarını değiştirerek genişletilebilir. Bu sistem “seri-paralel kontrol “ olarak adlandırılır.
Seri-Parallel Kontrol
Bu şekil seri-paralel kontrolün prensiplerini göstermektedir. Üç aşama söz konusudur.Seri,geçiş/şönt, paralel(aynı sıralanma geçerlidir).
 |
| Seri Paralel Kontrol Sırası |
Tren hızlanırken bağlantılar otomatik olarak değiştirilir. İlk kalkışta motorlar birbirleri ile ve dirençlerle seri haldedir. Dirençler adım adım devreden çıkarılırlar ve tren tam hıza ( tüm dirençler devreden çıkmış halde) ulaşırlar. Tren bu safhada yaklaşık 30 km/saat hızındadır.
Eğer tam hız seçilmişse, “geçiş” devresi seri devrenin iki bacağı arasında paralel bir bağlantı sağlacaktır. Bu hızlı bir şekilde gerçekleşir, iki seri bağlantı açılacak ve dirençler tekrar devreye girmiş olacaktır. Sonra dirençler adım adım devreden çıkarılacak böylece tren tasarlanan “ tam paralel hızda” hareket edecektir. Bu süreçte doğru kontrol akışı ana kontrolör üzerinde şönt,seri,paralel konumlarını seçen sürücünün tam kontrolü altında düşük gerilim kontrol devresi tarafından gerçekleştirilir.
Alan Zayıflatma
DC motor, devrede hiç direncin bulunmadığı ” tam paralel” konfigürasyon sırasında gerçekleşen temel “dengeleme hızı”ndan daha hızlı çalıştırılabilir. Bu , “alan şöntleme” ile gerçekleştirilebilir. Motor alan devresine alan sargısından geçen akımı düşürecek ek bir devre bağlanır. Zayıflatma , alan ile paralel direnç konularak gerçekleştirilir. Bu, armatürü, alan sargılarında üretilen alan ile armatürdeki alan arasındaki dengelemeyi karşılayacak kadar hızlanmaya zorlamak sonucunu doğurur. Bu trenin daha hızlı gitmesini sağlar. Motorun tasarımı ve istenilen sonuca göre alan zayıflatmanın değişik aşamaları kullanılabilir. Bazı trenlerde alan zayıflatmanın 6 adımı kullanılır.
Rejeneratif (Geriye üretim) Frenleme
DC motor ve DC jeneratör mekanik olarak aynı makineler olduğundan, enerjiden kurtulabilmek için uygun bir yol bulunabilirse, tren motorlarının jeneratör olarak kullanılması ve bu sayede bir frenleme etkisinin yaratılmasının mümkün olduğu görülmüştür. Temel düşünce eğer enerji tekrar şebekeye geri döndürülebilirse diğer trenlerin bu enerjiyi kullanabileceği üzerine kurulmuştur. Bu şekilde çalışabilecek trenler tasarlanmıştır. Son teknoloji elektronik kontrol mekanizmalarının ortaya çıkışına dek bu düşünce tam verimli olamamıştır.
Dirençle Frenleme
Rejeneratif frenleme sisteminin en önemli zayıflığı ,hattın geriye üretilen enerjiyi her zaman kabul edememesidir. Bazı katener hatlarında geriye üretilen enerjiyi absorbe eden devasa dirençler ihtiva eden alt istasyonlar vardır. Ne var ki bu çözüm kompleks ve her zaman güvenilir olmayan bir çözümdür. Her trende zaten dirençler bulunduğundan üretilen akımı bunlarla tüketmek mantiki bir çözümdür. Sonuç dirençle frenlemedir. Sürücü frene bastığında, güç devresinin motor bağlantıları güç bağlantılarından fren bağlantılarına değişir ve dirençler motor devresine sokulur. Üretilen enerji dirençler üzerinde tüketilirken tren yavaşlar ve dirençler tıpkı hızlanma sırasında olduğu gibi adım adım devreden çıkar. Dirençle frenleme, sürtünmeyle çalışan frenleme devreye girinceye, hız 30-35 km/ saat hızın altına düşünceye dek sürüdülebilir.
Güç elektroniğinin gelişmesi öncesinde, eğer diğer trenler tarafından absorbe edilebiliyorsa üretilen akımı güç devresi havai hattına veya üçüncü ray (motorlara enerji veren ray )a döndürmesi, edemiyorlar ise tren üzerindeki dirençlerde tüketmesi için , her iki “dinamik frenleme” şeklini birleştirmeye dönük teşebbüsler olmuştur.
Diesel elektrikli lokomotiflerde, dinamik frenlerde dirençli (reostalı) tiplerle sınırlıdır. Ağır tonajlı lokomotiflerin çatılarında görülebilen direnç bankları, uzun ve bayır aşağı hat kısımlarında ve uzun süreli olarak sağlanması ve belirli bir seviyeyi geçmesi gereken hızlarda çok avantaj sağlamaktadır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder