Yay baskılı bir fren, bobini doğru akımla ya da alternatif akımla beslenerek açılabilir. İki seçenek arasındaki fark, yalnızca besleme biçimi değil; açılma hızı, ses düzeyi, ömür ve devre karmaşıklığıdır. İki tipin davranışı aşağıda karşılaştırılmıştır.
Alternatif akım freninin yapısı
Alternatif akım freninde bobin doğrudan şebekeye bağlanır ve doğrultucuya gerek kalmaz. Manyetik alan, şebeke frekansıyla saniyede yüz kez sıfırdan geçer. Bu geçişlerde çekim kuvveti düşer ve armatür titreşme eğilimi gösterir. Titreşimi bastırmak için nüve yüzeyine kısa devre halkaları yerleştirilir. Halkalar, alanın sıfır geçişlerinde bir kaydırılmış akı bileşeni üretip çekimi sürdürür.
Doğru akım freninin yapısı
Doğru akım freninde bobin, bir doğrultucu üzerinden sabit gerilimle beslenir. Manyetik alan sabittir ve sıfırdan geçmez. Kısa devre halkasına gerek kalmaz ve armatür sessizce çekilir. Doğrultucu, motorun klemens kutusuna ya da panoya yerleştirilir. Bobin gerilimi, doğrultucunun tipiyle birlikte belirlenir.
Açılma hızı
Alternatif akım freninde bobin akımı, enerji verilir verilmez yüksek bir başlangıç değerine ulaşır. Manyetik alan hızla kurulur ve fren çabuk açılır. Doğru akım freninde ise bobinin endüktansı akımın yükselişini yavaşlatır ve açılma gecikir. Hızlı uyarmalı doğrultucular, ilk anda bobine anma geriliminin üzerinde bir gerilim uygulayarak bu gecikmeyi kısaltır. Birkaç yüz milisaniye sonra doğrultucu tutma kademesine geçer.
Kapanma hızı
Frenin kapanma hızı, bobin akımının ne kadar çabuk söndüğüne bağlıdır. Alternatif akım tarafında kesilen bir doğru akım freninde akım, doğrultucunun diyotları üzerinden bir süre daha dolaşır ve kapanma gecikir. Doğru akım tarafında kesildiğinde ise akım çabuk söner. Alternatif akım freninde bobin doğrudan kesildiğinden kapanma kendiliğinden hızlıdır. Kaldırma tahriklerinde kapanma hızı, açılma hızından daha kritiktir.
Ses ve titreşim
Alternatif akım freninin bobini, şebeke frekansının iki katında bir uğultu üretir. Kısa devre halkası bu sesi azaltır ama tümüyle gidermez. Halka kırıldığında ya da nüve yüzeyi kirlendiğinde uğultu büyür. Doğru akım freni bu uğultuyu üretmez ve sessiz çalışır. Asansör makine dairesi gibi insanların bulunduğu hacimlerde bu fark belirleyici olur.
Nüve ve armatür yüzeyi
Alternatif akım freninde nüve, girdap akımlarını sınırlamak için yalıtılmış saclardan paketlenir. Doğru akım freninde alan sabit olduğundan girdap akımı oluşmaz ve nüve tek parça dökümden üretilebilir. Alternatif akım freninde armatür ile nüve arasına giren toz, kısa devre halkasının etkisini bozar. Yüzeylerin temizliği bu tipte daha sık denetlenir. Pas ve kirlenme, çekim kuvvetini düşürüp uğultuyu artırır.
Bobin ömrü
Alternatif akım freninde armatür sıkışıp çekilemezse, bobinden kalıcı olarak yüksek bir akım geçer. Bu akım bobini kısa sürede yakar. Doğru akım freninde ise bobin akımı, armatürün konumundan bağımsızdır ve sınırlı kalır. Sıkışmış bir armatür, doğru akım freninde bobini hemen yakmaz. Bu davranış, doğru akım frenini arızaya karşı daha bağışlayıcı kılar.
Devre karmaşıklığı ve maliyet
Alternatif akım freni doğrudan bağlandığından ek eleman istemez. Doğru akım freni ise doğrultucu, kıvılcım söndürücü ve çoğunlukla ayrı bir kesme kontağı gerektirir. Bunun aksine doğrultucu, klemens kutusuna sığacak küçüklüktedir. Sanayi tipi frenli motorların büyük bölümünde doğru akım freni kullanılır. Alternatif akım freni, hızlı açılmanın öne çıktığı ve sesin sorun olmadığı yerlerde tercih edilir.
Isıl davranış
Her iki tipte de bobin, motor çalıştığı sürece enerjilidir ve sürekli kayıp üretir. Doğru akım freninde tutma kademesine geçen bir doğrultucu, bu kaybı azaltır. Alternatif akım freninde böyle bir kademe bulunmadığından bobin sürekli tam akım çeker. Sıcak bir bobinin direnci yükselir ve çekim kuvveti zayıflar. Hava aralığı üst sınıra yakınsa sıcak bobin freni açamayabilir.
Kalkış ve duruş sayısının etkisi
Sık kalkıp duran bir tahrikte bobin, her çevrimde bir kez enerjilenip söner. Alternatif akım freninde her enerjilenmede yüksek bir başlangıç akımı geçer. Bu akım, bobin sargısını ve kontağı yorar. Doğru akım freninde ise akımın yükselişi endüktansla sınırlanır ve tepe küçülür. Çok yüksek çevrim sayılarında doğru akım freni daha uzun ömür verir.
Kesme kontağının aşınması
Doğru akım tarafında kesme yapılan bir devrede kontak ucunda ark oluşur. Ark, kontakları aşındırır ve zamanla kaynaklanmalarına yol açar. Alternatif akım devresinde ise akım her yarım çevrimde sıfırdan geçtiğinden ark kendiliğinden söner. Doğru akım kesmesinde kontak, doğru akım kesme kapasitesine göre seçilir. Kıvılcım söndürücü, kontağın ömrünü uzatır.
Tutma kademesinin ayarı
Hızlı uyarmalı doğrultucularda tutma kademesine geçiş süresi ayarlanabilir. Süre çok kısa tutulursa fren tam açılmadan gerilim düşer. Çok uzun tutulursa bobin gereksiz ısınır. Üretici, gövde boyutuna göre bir başlangıç değeri verir. Ayar, frenin açılma sesinin ve motorun boşta akımının izlenmesiyle doğrulanır.
Seçim ölçütü
Seçim, tahrikin ürettiği hareketle başlar. Yük indiren düşey tahriklerde kapanma hızı belirleyicidir ve doğru akım freni, doğru akım tarafında kesilerek kullanılır. Sessizlik gereken hacimlerde yine doğru akım freni tercih edilir. Çok sık ve hızlı açılması gereken yatay tahriklerde alternatif akım freni yerini korur. Besleme düzeninin ayrıntısı, fren bobini bağlantısı ve gerilimi çerçevesinde ayrıntılarıyla işlenmiştir.
Ortam sıcaklığının etkisi
Her iki tipte de bobin, ortam sıcaklığı yükseldikçe daha sıcak çalışır. Direnç arttığından çekilen akım azalır ve manyetik çekim zayıflar. Alternatif akım freninde bu etki, kısa devre halkasının davranışını da değiştirir. Sıcak ortamda çalışan tahriklerde hava aralığı daha sık denetlenir. Bobinin yalıtım sınıfı, ortam sıcaklığına göre seçilir.
Bakım farkları
Alternatif akım freninde kısa devre halkası, nüve yüzeyi ve uğultu düzenli olarak denetlenir. Doğru akım freninde ise doğrultucunun diyotları ve varistörü kontrol edilir. Her iki tipte hava aralığı ve balata kalınlığı aynı prosedürla ölçülür. Ayarın bütünü için elektromanyetik frenli motor ayarı çerçevesine bakılabilir. Frenin genel yapısı, frenli elektrik motoru kapsamında örneklerle anlatılmaktadır.
Doğru akım freni sessiz, arızaya bağışlayıcı ve tutma kademesiyle serin çalışır; alternatif akım freni ise doğrultucusuz ve hızlı açılır. Kaldırma tahrikinde belirleyici olan açılma değil, kapanma hızıdır.
