Zıt EMK nedir?

Zıt EMK(Elektromotor Kuvvet) bobinin manyetik olarak şarj olmasından sonra ters yönde bir akım indükte etmesine verilen isimdir. Birçok sistem zıt emk üstüne kurulmuştur. Aslında elektriğin en temel ve önemli konularından birisi olmasına rağmen hobi olarak bu alanla uğraşanların çok fazla ilgilenmediği bir olaydır.

Zıt EMK nedir?

Fırçalı Doğru Akım Motorları

Eğer zıt emk hakkında kısa bir araştırma yaparsanız muhtemelen yalnızca doğru akım motorlarında oluşan bir yazı bulacaksınız. Fırçalı doğru akım motorlarında motorun hareket etmesi engellenirse motor daha fazla güç tüketmeye başlar. Bunun nedeni aynı bobine verilen akımın sürekli olması nedeniyle artık zıt emk oluşturmasını engellemesi ve bir tel gibi davranmasına sebep olmasıdır. Motor boştayken sürekli kapatıp açılan bobinler belirli bir reaktans oluşturdukları için motorun boş durumda daha az enerji tüketmesini sağlarlar.

Sensörsüz Fırçasız Doğru Akım Motorları

Eğer drone gibi küçük fırçasız motorlar kullanan sistemler ile çalışmışsanız muhtemelen bu motorlarla sıkça karşılaşmışsınızdır. Genellikle fabrikalarda kullanılan fırçasız motorlarda hall-effect sensörler bulunur ve motorun pozisyon bilgisini motor sürücüye bildirir. Bu sistemler sensörsüz fırçalı motorlara göre daha basit ve ucuz olduğu için fabrika otomasyonlarında sıklıkla sensörlü şekilde kullanılırlar. Ancak daha küçük sistemlerde kullanılan fırçasız motorlara baktığınızda yalnızca bobin sargısı ve mıknatıslardan oluştuğunu görürsünüz. Bu motorların motor sürücü tarafından sürülmesi için konumunun bilinmesi ve sıradaki bobinin aktif hale getirilmesi gereklidir. Zıt EMK temel olarak bobinde oluşan manyetik akının tersi yönünde bir potansiyel fark oluşması olduğu için bobinlerde yalnızca elektrik enerjisiyle değil mıknatıs kullanarak da zıt emk oluşması sağlanabilir. Fırçasız motorlar dönerken mıknatıslar bobinler üstünde manyetik akı değişimine neden olduğu için bobin sargıları zıt emk oluşturmaya başlarlar. Bu bobinlerin oluşturduğu zıt emk değerleri ESC(Electronic Speed Control) içinde bulunan özel entegreler tarafından algılanarak bir geri bildirim mekanizmasının oluşmasını sağlarlar.

Sensörsüz Fırçasız Motorun Oluşturduğu Zıt EMK - Osiloskop Görüntüsü

Boost Converter(Voltaj Yükselticiler)

Bir boost converter devresinin şemasını sağ tarafta görüyorsunuz. Aslında çalışmasının temeli yine zıt emk olayıdır. Bu devreler genellikle pil tarzı düşük voltaj veren kaynakların voltajını yükseltmek için kullanılırlar. Devreyi incelediğimizde bobin, anahtarlama elemanı(BJT, IGBT, FET vb.), kapasitör ve diyottan oluştuğunu görürüz. İlk olarak anahtarlama elemanı anahtar-kapalı konumuna getirilir ve bobin üstünden akım geçmesi sağlanır. Bu akım bobin üstünde bir manyetik akı oluşmasını sağlar. Ardından anahtarlama elemanı anahtar-açık konumuna getirilir ve bobin manyetik akının tersi yönünde zıt emk oluşturmaya başlar. Bu zıt emk güç kaynağına seri olarak bağlı olduğu için voltajın artmasını sağlar. Bu voltaj kapasitörün deşarj olmasını engelleyen diyot üstünden geçerek kapasitörü kaynak voltajı+zıt emk voltajıyla şarj eder. Bu döngü sürekli devam eder ve bir geribildirim devresi(feedback circuit) yardımıyla istenilen voltajın elde edilmesini sağlarlar.

Zıt EMK'nin Zararları

Sürekli zıt emk'nin yararlarından ve kullanıldığı yerlerden bahsettik peki bu zıt emk'nin zararları yok mu? Elbette var. Eğer içerisinde bobin kullanılan bir devre şemasını incelediyseniz genellikle bulunan anahtarlama elemanından sonra bobine paralel akım yönünün tersinde bir diyot(flyback diode) bağlandığını görmüşsünüzdür. Bu diyotların temel amacı bobine verilen enerji ortadan kalktığında oluşan zıt emk'nin transistöre ve diğer devre elemanlarına zarar vermesini engellemektir. Ayrıca manyetik akıyı oluşturmak için harcanan enerjinin bir kısmı da geri kazanılır. Ancak bu durum elektromıknatıs gibi elektrik enerjisi kesildiğinde devam etmesi istenmeyen yerlerde bile 1-2sn daha manyetik alan oluşturulmasına sebep olur. Bu tarz durumlar için anahtarlama elemanı elektromıknatısa giden enerjiyi kestikten sonra başka bir anahtarlama elemanı ile bobin kutupları kısa devre edilerek zıt emk yok edilir.

 

Elektrik akımı verilip kesilen bobin üstünde oluşan zıt emk'nin ledi yakması.

Simulasyonda Zıt EMK - LTSpice

 

Moderasyon: Berkcan Eren Özergün