Servo Motor Nedir?

D.C servo motorları, genel hatlarıyla bir D.C. motoru olup, motora lüzumlu 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 oldukça ufak güçlerden oldukça büyük güçlere kadar yapım edilirler(0,05 Hp den 1000 Hp ye kadar). Bu motorlar klasik D.C. motorlar gibi yapım edilirler. Bu motorlar ufak yapılıdır ve endüvileri (yükseklik . uzunluk / Çap oranıyla) kutup atalet momentini en az meydana getirecek şekilde tasarlanırlar. Küçük çaplı ve genelde içinde kompanzasyon sargısı olan, kuvvetli manyetik alanı boyu uzun doğru akım motorlarına da servo motor denir. D.C. servi motor çabalama prensibi açısından aslında, Statoru Daimi Mıknatıs bir D.C. motordur. Manyetik alan ile içerisinden akım geçirilen iletkenler arasındaki etkileşim sebebiyle bir döndürme momenti meydana gelir. Bu döndürme momenti manyetik alan vektörü ile sargı akım vektörü arasındaki açı 90° olduğunda en oldukça 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 muhtelif doğru akım motorları vardır. Servo sistemlerde kullanılan doğru akım motorlarına ise D.C. servomotorlar ismi verilir. D.C. servomotorlarda rotor eylemsizlik momenti oldukça küçüktür. Bu sebepten piyasada çıkış momentinin eylemsizlik momentine payı oldukça büyük olan motorlar bulunur.
Bazı D.C. Servomotorların oldukça ufak vakit sabitleri vardır. Düşük kuvvetli D.C. servomotorlar piyasada genelde bilgisayar kontrollü cihazlarda (disket sürücüler, teyp sürücüleri, yazıcılar, kelime işlemciler, tarayıcılar vs.) kullanılırlar. Orta ve büyük kuvvetli servomotorlar ise sanayide genelde robot sistemleri ile sayısal denetimli titiz diş açma tezgâhlarında kullanılır. D.C. motorlarda alan sargıları rotor sargılarına seri ya da 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 ya da durağan(durgun) mıknatısla uyartılan motorlarda hız denetimi endüvi gerilimi ile yapılabilir. Bu tip denetim yöntemine endüvi denetim tekniği denir.
Uyarma sargılarının yarattığı akı ile meydana getirilen denetlemede ise endüvi akımı durağan(durgun) tutulur. Statorda bulunan uyartım sargılarının yarattığı akının denetimi ile hız ayarlanır. Bu tip motorlara alan kontrollü motorlar denir. Fakat rotor sargılarından geçen akımın durağan(durgun) 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 mukamele ufak aralıklarda titiz hız ayarı ihtiyaç duyulan yerlerde ise alan sargılarının yaratmış olduğu manyetik akı hız denetimi tekniği tercih edilir.
D.C. servomotorlar genelde “elektronik dinamik denetleyiciler ” ismi verilen servo sürücüler ile denetim edilirler. Servo sürücüler servomotorun hareketini denetim ederler. Kontrol edilen büyüklükler genellikle noktadan noktaya konum kontrolü, hız denetimi ve ivme programlamasıdır. PWM tekniği ismi verilen darbe genişlik modülasyonu genelde robot denetim sistemlerinde, sayısal denetim sistemlerinde ve öteki konum denetleyicilerinde kullanılırlar.
DC Servomotor ve AC Servomotorun karşılaştırılması
Fırçasız servomotorlar D.C. servomotorların bakım ihtiyaçlarını ortadan kaldırmak amacıyla getirilmiştir. Modern servo sistemlerde kullanılan fırçasız servomotorların en mühim üstünlüğü fırça ve komütatör elemanlarının bulunmasıdır. Bu nedenle fırçaların bakımı diye bir vakadan bahsedilemez ve fırçalardan bir oldukça sorun önlenmiş olur.
Kolektörlü D.C. servomotorlarda oluşan sorunlar bazı durumlarda oldukça aleni bir halde belli olmaz. Bazen fırçalarda olan kirlenme bile sorun oluşturabilir. Fırçaların performansı ve ömrü atmosferlik şartlarla bile değiştiğinden kaynaklı farklı ortam koşullarında farklı yapılı fırçalar kullanılabilmektedir. Fırçasız servomotorlarda verim, eş ölçüdeki bir D.C. servomotora oranla daha yüksektir ve fırçaların sürtünme tesiri olmadığından kaynaklı sürtünme kuvveti verime katkıda bulunur.
Kolektör ve fırça aksamının yokluğu motor boyunu düşürür. Bu yalnızca motor hacmini düşürmekle kalmaz rotor yardımcı rulmanları arasındaki mesafe ve rotor boyunun kısalması bundan kaynaklı rotorun yanal rijitliği de arttırılmış olmaktadır. Bu hususiyet hız/eylemsizlik oranına ihtiyaç duyulan uygulamalarda önemlidir.
Fırçasız konfigürasyonda sarımların durağan(durgun) stator içerisine sarılması nedeni ile sıcaklık yalıtımı için daha oldukça en kesit alanı sağlanabilmekte ve sargılarda oluşabilmek sıcaklık artışı idrak etme elemanları aracılığı ile basitçe algılanabilmektedir.
Modern servo sistemlerde pozisyon sinyalinin belirlenmesi amacı ile bir kodlayıcı (encoder) ya da resolver kullanılır. Kodlayıcı ve motorun tek bir ana iskelet üstünde toplanması ile sistem daha kompakt bir yapıda olmaktadır. Bu motor yapısında manyetik akıyı üretmek için lüzumlu olan mıknatıs rotora monte edildiğinden kaynaklı döner-alan tipli motor yapısındadır. Senkron motor tipli fırçasız servomotorların yapıları doğru akım servomotorlarından farklı olması sebebiyle 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 sayesinde algılanıp, algılanan bu pozisyona makul düşecek şekilde stator sarımlarına üç fazlı alternatif akım akım verilmesi dolayısı ile kalıcı mıknatıslı senkron motor tipindeki fıçasız servomotorlar bunun yanı sıra A.C. servomotorlar şeklinde de adlandırılır. Fırçasız servomotorlarda rotor manyetik alanı ile statora verilen akımlar dikey şekilde denetim edilmiş olduğu taktirde D.C. servomotorlarla aynı olan hız-moment karakteristikleri elde edilir.
Servomotorlar kullanımları gereği oldukça sık şekilde ivmelenme ve yavaşlama işlemlerine maruz kaldıklarından dolayı, en oldukça moment kıymeti anma momentlerinin katlarca fazlası olmalıdır. D.C. servomotorlarda anma momentlerinin aşılması halinde komütatör aksamında kıvılcımlaşma vakası meydana gelir. Aynı şekilde hız arttıkça moment kıymeti de oldukça çabucak düşer.