Servo Motor Nedir? Nasıl Çalışır?

gerekli D.C. aşağıdaki metotlardan elde edilir.
1- Bir elektrik yükselteçten.
2- A.C. akımın doyumlu reaktörden geçirilmesinden.
3- A.C. akımın tristörden geçirilmesinden.
4- Amplidin, retotrol, regüleks gibi dönel yükselteçlerden elde edilir.

D.C. servo motorlar çok küçük güçlerden çok büyük güçlere kadar imal edilirler(0,05 Hp den 1000 Hp ye kadar). Bu motorlar klasik D.C. motorlar gibi imal edilirler. Bu motorlar küçük yapılıdır ve endüvileri (yükseklik . uzunluk / Çap oranıyla) kutup atalet momentini minimum yapacak şekilde tasarlanırlar. Küçük çaplı ve genellikle içerisinde kompanzasyon sargısı olan, kuvvetli manyetik alanı boyu uzun doğru akım motorlarına da servo motor denir. D.C. servi motor çalışma prensibi açısından aslında, Statoru Daimi Mıknatıs bir D.C. motordur. Manyetik alan ile içinden akım geçirilen iletkenler arasındaki etkileşim nedeniyle bir döndürme momenti meydana gelir Bu döndürme momenti manyetik alan vektörü ile sargı akım vektörü arasındaki açı 90° olduğunda maksimum değerin alır. Bir D.C. sevromotorda fırçaların konumları, her iki dönüş yönü için de döndürme momenti açısının 90° olmasını sağlayacak şekilde belirlenmiştir. Kolektör segmentlerinin fazla olması neticesinde momentin sıfır bir noktada rotorun hareketsiz kalması engellenmiş olur.

Sanayide kullanılan çeşitli doğru akım motorları vardır. Servo sistemlerde kullanılan doğru akım motorlarına ise D.C. servomotorlar adı verilir. D.C. servomotorlarda rotor eylemsizlik momenti çok küçüktür. Bu sebepten piyasada çıkış momentinin eylemsizlik momentine oranı çok büyük olan motorlar bulunur.

Bazı D.C. Servomotorların çok küçük zaman sabitleri vardır. Düşük güçlü D.C. servomotorlar piyasada genellikle bilgisayar kontrollü cihazlarda (disket sürücüler, teyp sürücüleri, yazıcılar, kelime işlemciler, tarayıcılar vs.) kullanılırlar. Orta ve büyük güçlü servomotorlar ise sanayide genellikle robot sistemleri ile sayısal denetimli hassas diş açma tezgâhlarında kullanılır. D.C. motorlarda alan sargıları rotor sargılarına seri veya paralel bağlanır. Endüvi sargılarından bağımsız olarak uyartılan alan sargılarının akısı Endüvi sargılarından geçen akımın fonksiyonu değildir. Bazı D.C. motorlarda manyetik akı sabittir. Uyarma sargıları endüviden bağımsız olan veya sabit mıknatısla uyartılan motorlarda hız kontrolü endüvi gerilimi ile yapılabilir. Bu tip kontrol yöntemine endüvi kontrol yöntemi denir.

Uyarma sargılarının yarattığı akı ile yapılan denetlemede ise endüvi akımı sabit tutulur. Statorda bulunan uyartım sargılarının yarattığı akının kontrolü ile hız ayarlanır. Bu tip motorlara alan kontrollü motorlar denir. Fakat rotor sargılarından geçen akımın sabit tutulabilmesi ciddi bir problemdir. Zira rotor akımı yükün ve kaynağın birer fonksiyonudur.

Endüvi kontrollü motorlara göre alan kontrollü motorların alan sabitleri daha büyüktür. Büyük aralıklarda değişen hız ayarlarında rotor geriliminin değiştirilmesi; buna karşılık küçük aralıklarda hassas hız ayarı gereken yerlerde ise alan sargılarının yaratmış olduğu manyetik akı hız kontrolü yöntemi tercih edilir.

D.C. servomotorlar genellikle “elektronik hareketli denetleyiciler ” adı verilen servo sürücüler ile kontrol edilirler. Servo sürücüler servomotorun hareketini kontrol ederler. Kontrol edilen büyüklükler çoğu zaman noktadan noktaya konum kontrolü, hız kontrolü ve ivme programlamasıdır. PWM tekniği adı verilen darbe genişlik modülasyonu genellikle robot kontrol sistemlerinde, sayısal kontrol sistemlerinde ve diğer konum denetleyicilerinde kullanılırlar.

DC Servomotor ve AC Servomotorun karşılaştırılması
Fırçasız servomotorlar D.C. servomotorların bakım gereksinimlerini ortadan kaldırmak amacıyla getirilmiştir. Modern servo sistemlerde kullanılan fırçasız servomotorların en önemli üstünlüğü fırça ve komütatör elemanlarının bulunmasıdır. Bu nedenle fırçaların bakımı diye bir olaydan bahsedilemez ve fırçalardan birçok problem önlenmiş olur.

Kolektörlü D.C. servomotorlarda oluşan problemler bazen çok açık bir şekilde belli olmaz. Bazen fırçalarda olan kirlenme bile problem oluşturabilir. Fırçaların performansı ve ömrü atmosferlik şartlarla bile değiştiğinden dolayı değişik ortam koşullarında değişik yapılı fırçalar kullanılabilmektedir. Fırçasız servomotorlarda verim, eş ölçüdeki bir D.C. servomotora oranla daha yüksektir ve fırçaların sürtünme etkisi olmadığından dolayı sürtünme kuvveti verime katkıda bulunur.

Kolektör ve fırça aksamının yokluğu motor boyunu düşürür. Bu sadece motor hacmini düşürmekle kalmaz rotor destek rulmanları arasındaki mesafe ve rotor boyunun kısalması dolayısıyla rotorun yanal rijitliği de arttırılmış olmaktadır. Bu özellik hız/eylemsizlik oranına gereksinim duyulan uygulamalarda önemlidir.

Fırçasız konfigürasyonda sarımların sabit stator içine sarılması sebebi ile ısı yalıtımı için daha fazla en kesit alanı sağlanabilmekte ve sargılarda oluşabilmek ısı artışı algılama elemanları vasıtasıyla kolayca algılanabilmektedir.

Modern servo sistemlerde pozisyon sinyalinin belirlenmesi amacı ile bir kodlayıcı (encoder) veya resolver kullanılır. Kodlayıcı ve motorun tek bir ana iskelet üzerinde toplanması ile sistem daha kompakt bir yapıda olmaktadır. Bu motor yapısında manyetik akıyı üretmek için gerekli olan mıknatıs rotora monte edildiğinden dolayı döner-alan tipli motor yapısındadır. Senkron motor tipli fırçasız servomotorların yapıları doğru akım servomotorlarından farklı olması nedeniyle bu tipteki servomotorlar fırçasız D.C. servomotor olarak adlandırılır.

D.C. servomotorlardaki kolektörün aksine Fırçasız D.C. servomotorlar akımı yarıiletken güç elektroniği elemanları ile doğrulturlar. Diğer yönden rotor manyetik alanının kodlayıcı vasıtası ile algılanıp, algılanan bu pozisyona uygun düşecek şekilde stator sarımlarına üç fazlı alternatif akım akım verilmesi dolayısı ile kalıcı mıknatıslı senkron motor tipindeki fıçasız servomotorlar aynı zamanda A.C. servomotorlar olarak da adlandırılır. Fırçasız servomotorlarda rotor manyetik alanı ile statora verilen akımlar dikey şekilde kontrol edildiği taktirde D.C. servomotorlarla aynı olan hız-moment karakteristikleri elde edilir.

Servomotorlar kullanımları gereği çok sık şekilde ivmelenme ve yavaşlama işlemlerine maruz kaldıklarından dolayı, maksimum moment değeri anma momentlerinin katlarca fazlası olmalıdır. D.C. servomotorlarda anma momentlerinin aşılması durumunda komütatör aksamında kıvılcımlaşma olayı meydana gelir. Aynı şekilde hız arttıkça moment değeri de çok hızlı bir şekilde düşer

alıntı :   http://www.bilgiustam.com/servo-motor-nedir-nasil-calisir/

Dizel Makinelerin Tarihi

Dizel motor

Dizel Motoru, içten yanmalı bir motor  tipidir. Daha özel bir tanımla, dizel motor oksijen içeren bir gazın (genellikle bu atmosferik havadır) sıkıştırılarak yüksek basınç ve sıcaklığa ulaşması ve silindir içine püskürtülen yakıtın bu sayede alev alması ve patlaması prensibi ile çalışan bir motordur. Bu yüzden benzinli motorlardan farklı olarak ateşleme için bujiye ve yakıt oksijen karışımını oluşturmak için karbüratöre ihtiyaç yoktur.

1892'de Alman Mühendis Rudolf Diesel tarafından bulunmuş ve daha sonra 23 Şubat 1893'te patenti alınmış bu süreç dizel çevrimi olarak bilinir. Motorun mucidi, geniş kömür yataklarına sahip olan Almanya'nın petrole bağımlılığını azaltmak için kömürle çalışan bir motor yapmayı hedeflemiştir. Ancak kömür tozunun yanmasından dolayı ortaya çıkan kül büyük sorunlar doğurmuş, daha sonraları ise motorda farklı yakıtların kullanılması tasarlanmıştır. Nitekim Rudolf Diesel , motorun sunumunu 1900’deki Dünya fuarı'nda, yakıt olarak yer fıstığı yağı (Biodizel) kullanarak yapmıştır

Çalışma prensipleri

Gaz sıkıştırıldığında, sıcaklığı yükselir, dizel motoru bu özelliği kullanarak yakıtı ateşler. Hava, dizel motorunun silindiri içine çekilir ve bir piston tarafından, kıvılcım ateşlemeli (benzinli) motorlardakinden çok daha yüksek (25 katı bulabilir) bir oranda sıkıştırılır. Hava sıcaklığı 500-700 °C'a ulaşır. Piston hareketinin en tepe noktasında, dizel yakıt yüksek basınçla atomizer memeden geçerek yanma odasının içine püskürtülür, burada sıcak ve yüksek basınçlı hava ile karışır. Bu karışım hızla tutuşur ve yanar. Hızlı sıcaklık artışı ile yanma odası içindeki gaz genleşir, artan basınç, pistonu aşağı doğru hareket ettirir. Biyel (piston) kolu, krank mili çıkışına dönme gücü olarak iletilir.

Motorun süpürmesinde, egzoz gazını silindirin dışına atma ve taze hava çekme işlemi, kapakçıklar (valf) veya giriş ve çıkış kanalları aracılığıyla yapılır. Dizel motorun kapasitesinin tam olarak kullanılabimesi için içeriye alınan havayı sıkıştırabilecek turboşarjer kullanılması gerekir; turboşarjer ile havanın sıkıştırılmasından sonra bir artsoğutucu/arasoğutucu ile içeri alınan havanın soğutulması ayrıca verimi arttırılır.

Çok soğuk havalarda, dizel yakıt koyulaşır, viskozitesi artar, balmumu kristalleri oluşur veya jel haline dönüşür. Yakıt enjektörü, yakıtı silindirin içine etkili bir şekilde itemez ve bu yüzden soğuk havalarda motorun çalıştırılmasını zorlaştırabilir. Dizel teknolojisinde bu zorluğu yenmek için çeşitli önlemler geliştirilmiştir. Sıkça kullanılan bir uygulama, yakıt hattı ve yakıt filtresini elektrikle ısıtmaktır. Bazı motorlarda silindir içinde bulunan kızdırma bujileri denen küçük elektrikli ısıtıcılar, çalıştırmak için silindirleri önceden ısıtırlar. Az sayıda motorda kullanılan başka bir teknolojide ise, manifold içindeki rezistans telli ısıtıcılar, motor çalışma sıcaklığına gelinceye dek giriş havasını ısıtır. Soğuk havalarda, motor uzun süreli (1 saatten daha fazla) kapatıldığında kullanılan ve şehir cereyanı ile çalışan motor blok ısıtıcıları, aşınma ve çalıştırma zamanını azaltmak için sıklıkla kullanılır.
Eski dizel motor sisteminin en önemli parçası hız kontrol ünitesidir; bu ünite yakıtın gelme hızını kontrol ederek motorun hızını sınırlar. Benzin motorlarından farklı olarak dizel motorlarında hava emme sübabı yoktur(burada kastedilen benzinli motorlardaki karbüratörün içindeki kapış diyaframı ve hava emiş kelebeğidir), bu yüzden hız kontrol ünitesi olmazsa motor fazla hızlanır. Eski tip hız kontrol üniteleri motordan bir vites sistemi ile yönlendirilir ve böylece sadece motor hızıyla doğru ilişkili olarak yakıt sağlanırdı.
Modern elektronik kontrollü dizel motorları benzin motorlarındakine benzer bir kontrol mekanizmasını (ECM) Elektronik Kontrol Modülü veya Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) yoluyla uygularlar. Motor "bilgisayarı" ECM/ECU içinde motorun çalışmasıyla ilgili algoritmalar ve kalibrasyon tabloları kaydedilmiştir. ECM/ECU bir sensörden motor hızına dair sinyal alınca gereken bilgi işlemlerini yapar, elektronik ve hidrolik valfler aracılığıyla yakıt miktarını ve yanma zamanlamasını kontrol ederek motor hızını sabit tutar.
Yakıtın pistonların içine enjeksiyonunun başlama zamanının kontrolu, emisyonların azaltılması ve motor veriminin (yakıt ekonomisi) artırılması için en önemli unsurdur. Silindir içine yakıt enjeksiyonu başlama zamanlaması, günümüz modern motorlarında elektronik olarak kontrol edilmektedir. Zamanlama, genellikle üst ölü noktanın (TDC/Top Dead Center) önündeki pistonun krank ünitesi açısı ile ölçülür. Örneğin, piston üst ölü noktadan 10 derece önde olduğu zaman eğer ECM/ECU yakıt enjeksiyonuna başlarsa, enjeksiyon başlama veya zamanlama 10 derece öndedir denir. Optimal zamanlama, motorun hızı ve yükü kadar tasarımına da bağlıdır.
Rudolf Christian Karl Diesel
     ( 18 Mart 1858, Paris - 29 Eylül 1913, Manş Denizi), Dizel motorun mucidi Alman makine mühendisi.
Dizel motorların mucididir.Buhar motorlarına uyguladığı bir takım mekanik değişiklikler sonrası performansdan %10 kazanç sağladı. Bir gün Diesel bazı şeylerin normal olmadığını düşündü: Kav parçalarını ufak bir cam tüpe koydu. Bir piston yardımı ile, Havayı tüpe sıkıştırdı ve kavın yanmasını sağladı. Bu deney sonucu alınan başarılı sonuç onu dahada hareketlendirmişti. 1885'de Paris'de bir laboratuvar açtı, 1892'de ilk patentini aldı. 1893'ün Ağustos ayında Almanya'nın Augsburg kasabasına geldi, MAN AG (Maschinenfabrik Augsburg-Nuerenberg)'de 3 metrelik demir silindirli, pistonlu bir düzenteker oluşturdu. Buhar motoru yavaş yavaş yerini termodinamik motora bırakmaya başlıyordu. Diesel buna Atmosferik Gaz Motoru adını verdi. 1896'da yeni motor sistemini gururla tanıttı. Teoride %75.6 fazla verim alıyordu. Elbette bu teori sağlanamadı, Tek yanmalı motoru geçmiş yüzyılın en heyecan veren buluşlardan biri olmuştu.. Rudolf Diesel'in hayali büyük endüstüriye bilgisinden vermekti. Bu hayali fazla uzun sürmedi, gelişmiş endüstüri O'nun bilgisinden yararlanmakta geç kalmadı, Diesel'in motorlarına tüm dünyadan talep vardı, O'nun motorları artık gemilerin, elektrik santrallerinin, popaların ve rafinerilerin standart motorları haline gelmişti. 1908'de Diesel ve Saurer firmasından İsviçreli bir mekanik 800 rpm hızla çalışan motoru yarattılar. Ancak otomobil endüstürisi Diesel'in motorlarına adapte olmada zorlanıyordu, bu yüzden tercih edilmiyordu. MAN bu konuda ilk oldu, 1924'de, MAN'ın ürettiği bir kamyon direk enjeksiyonlu dizel bir motoru kullanan ilk vasıta oluyordu. Ardından Alman Benz & Cie bu motorları kullanmaya başladı, İlk dizel Mercedes-Benz 1936'da yollara çıktı.Rudolph Diesel motrun otomobil endüstürisinde yükselişini göremedi.
İngiltere'ye gitmek için Hamburg limanında bindiği gemiden bir daha inmedi.

Enjeksiyon tipleri

Dizel motorlarda yakıt enjeksiyonu, endirekt ve direkt olarak iki tiptir. Endirekt enjeksiyonda yakıt, dizel motorda yanma odası dışında, ön oda olarak adlandırılan yere verilir. Yanma başladığında yanma odasının içine yayılır. Bu tipte motordaki aşırı gürültü ve titreşim düşürülür, fakat ısı kaybı artar ve motor verimi düşük olur. Direkt enjeksiyon ise modern dizel motorlarda kullanılır. Burada motordaki yanma odasına yakıt doğrudan püskürtülür.

Emisyon Kontrolü

Dizel motorlarının en büyük sorunlarından biri, yanma veriminin düşük olmasıdır. Bir başka deyişle; yanma odasına giren yakıt homojenize bir şekilde yanmaz. Bunun sonucunda ortama çok fazla sera etkisi yapacak gazlar verilir. Bunun kontrolü son yıllarda Dizel motoru üreticilerinin en büyük sorunlarından birisi haline gelmiştir. Avrupa Birliğinin almış olduğu karara göre Kasım 2008'de Euro V standartları Avrupa'da devreye giriyor.
Emisyon değerlerini düşürmek için ise araştırmalar hala devam etmekte. NADI konsepti diye tabir edilen bir uygulama ile emisyon değerleri düşürülürken performans artışı da kayda değer bir şekilde artmaktadır. Bu uygulama ile enjeksiyon açıları düşürülerek küresel ısınmaya etkisi olacak gazların oluşumu bir nebze olsun azaltılmaktadır...

Türkiye'deki üretim

Türkiye'nin ilk %100 Türk Malı Dizel Motorunu, 1967 senesinde Yüksek Mühendis Abdülkadir Özgür seri olarak üretmiştir. İlk olarak 1 silindirli Su Soğutmalı Direkt Enjeksiyonlu olarak üretilen bu motorlar, Motosan A.Ş. firması adı altında (http://www.motosan.com/products.html) sulama motopompları, elektrik jeneratörleri, dizel deniz motorları, bahçe traktörleri, uygulamalarında 42 yılı aşkın süredir Avrupa, Asya ve Afrika kıtalarında hizmet vermektedir. Motosan firması 1,2 ve 3 silindirli dizel su soğutmalı OHC ( Over Head Camshaft - Üstten Kam Milli ), Turbo Şarjlı ( Aşırı Doldurmalı ) Euro III emisyonlu Silindir Başına 4 Subaplı 120 HP gücüne kadar motorlar üretmektedir.
Ayrıca Yabancı Lisans Anlaşmaları ile Oyak Renault dCi adı ile, Tofaş Fiat multijet adı ile, Karsan-Peugeot, Otokar, BMC (Türkiye), Otosan Ford, Mercedes-Benz Türk, Hyundai Assan, Temsa Mitsubishi, Anadolu Isuzu, Toyota Türkiye olmak üzere Türkiye'de Dizel motorları yabancıların kontrolünde üretmektedirler.

History of the Diesel Engine

     The diesel engine has a long history that is intertwined closely with economic and other issues of the time. The diesel engine was created by Rudolph Diesel. He developed the idea of the diesel engine and thought up the principle of its operation. He thought up the concept of the engine that compresses air to the degree where there is a resulting rise in temperature.

      The concept followed the principle where when the air enters the chamber with the piston, the air ignited due to the high temperatures. This causes the piston to move down and eliminates the need for an ignition source. When Diesel designed his engine, it was in a time when there was a demand for a more fuel efficient engine as the steam engine was no where close to efficient.

     It was on February 27th, 1892 that Diesel filed a patent in the patent office in Germany for his method and design for the combustion engine. He sourced contracts from companies that manufactured machines and began his experimentation stage. During this stage he constructed working models of his design in an attempt to construct the most efficient engine of that time.


Diesel Engine built in
Feburary of 1897.
Source: Helmut Hütten,
 "Motoren", Motorbuchverlag
Stuttgart, S. 19



     It was in the year 1893 that he was successful in putting out the first model that was able to  run with its own power and with an efficiency of approximately 26%. This was more than double the efficiency of the steam engines of that time and was a great stride for the efficient engine and a great start to the engines of today.  



     It was in February of 1897 that he accomplished a great achievement and produced a diesel engine that ran at 75% efficiency. This was the first one of its kind that was deemed suitable for practical use and was demonstrated at the Exhibition fair in France in the year 1898. This engine in particular was run on peanut oil and in Diesel's vision was great for the small business owners as well as farmers as it used an economical fuel source that was a biomass fuel. It was his use of a biomass fuel that continued until the 1920's and is starting again today.  

      In the past the diesel engine was not considered to be small enough for anything but stationary use as they were very heavy and cumbersome. Common uses were on ships and industrial uses. Rudolph Diesel disappeared in 1913 and it was not certain whether he died a natural or unnatural death. Many thought his death was related to the politics of the time and the vast knowledge he possessed and was willing to share with enemies of the German government of the time. Another theory in Diesel's death is that he died by suicide, possibly due to being deeply in debt.



     A third theory in the death of Diesel is based around the hope that his engine would provide power using alternative/cheaper/greener fuels. This revolutionary thinking may have scared some oil investors. Rudolf Diesel said, "The use of vegetable oils for engine fuels may seem insignificant today. But such oils may become in course of time as important as petroleum and the coal tar products of the present time." After his death, the Diesel engine was engineered to run only on petroleum based products and his great ideas of a clean burning engine died with him.

     In the 1920's the engine was redesigned into a smaller and more compact version. This allowed it to be used for a wider range of applications and even in the automobile industry. The development of the diesel engine continued and it was made better and better by other inventors such as Clessie L. Cummins who worked out many of the bugs of the diesel engine such as those concerning size and weight as well as the instability of the fuel system.



Rudolf Diesel

Rudolf Diesel

Although Diesel was born in Paris, his parents were German. His father was a leather craftsman, and his mother a governess and language tutor. Rudolf was a good student in primary school and was admitted at the age of 12 to the Ecole Primaire Superieure, then regarded as the best in Paris. At the outbreak of the Franco-Prussian War, however, he and his parents were considered enemy aliens, and were deported to neutral asylum in London. A cousin helped him to return to his father's home town, Augsburg, where he entered the Royal County Trade School. From there he won a scholarship to the Technische Hochschule of Munich, where he was an outstanding student. He became a protege of Carl von Linde, the pioneer of refrigeration. After graduation, he was employed for two years as a machinist and designer in Winterthur, Switzerland. After this, he returned to Paris, where he was employed as a refrigeration engineer at Linde Refrigeration Enterprises. In Paris he became a connoisseur of the fine arts and an internationalist. He married in 1883, and had three children. He set up his first shop-laboratory in 1885 in Paris, and began full-time work on his engine. This continued when he moved to Berlin, working again for Linde Enterprises.

References

John Stafford - webmaster of www.diesel-generator-central.com

Wikipedia - www.wikipedia.org