elektr k mak neler - SABİS

ELEKTRİK MAKİNELERİ
(MEP 112)
(ELP211)
Yazar:
Yrd. Doç. Dr. Mustafa Turan
S1
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ
Adapazarı Meslek Yüksekokulu
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Bu ders içeriğinin basım, yayım ve satış hakları
Sakarya Üniversitesi’ne aittir.
"Uzaktan Öğretim" tekniğine uygun olarak hazırlanan bu ders içeriğinin
bütün hakları saklıdır.
İlgili kuruluştan izin almadan ders içeriğinin tümü ya da
bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt
veya başka şekillerde çoğaltılamaz,
basılamaz ve dağıtılamaz.
Copyright
© 2008
2005 by Sakarya University
All rights reserved
No part of this course content may be reproduced
or stored in a retrieval system, or transmitted
in any form or by any means mechanical, electronic,
photocopy, magnetic, tape or otherwise, without
permission in writing from the University.
Sürüm 1
2008
Sakarya........ 2005
S
1
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Temel Yasalar ve
Uygulamaları
Bu Haftanın Hedefi:
Elektrik
makinelerini
çalışma
prensiplerinin
anlaşılabilmesi için elektrik makinelerindeki manyetik
alan yasaları ve bunların pratik uygulanışlarının
kavranması hedeflenmektedir.
Bu Haftanın Materyalleri
Kullanılan semboller
Animasyon
Soru
Veritabanı
Bağlantılı Soru
Simülasyon
Püf Noktası
1
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Elektromanyetik Endüksiyon
Önemli Kavram ve Eşitlikler
Faraday Yasası:
İletken yada bobinlerin değişken manyetik
akı
tarafından
kesilirse,
iletkenlerde
elektromotor kuvvet (emk) endüklenir.
Önemli matematiksel özellik:
-------------------------------
Eğer G sabit
çıkartılabilir
ise
fark
operatörünün
dışına Lenz Yasası:
Endüklenen akım, kendini doğuran manyetik
emk: Elektromotor kuvvet demektir. Endüklenen akıya zıt yönde bir manyetik akı oluşturur.
gerilim
anlamında
kullanılır.
Elektrik
devrelerinden akım akmasına neden olan
kuvvettir.
Manyetik Alan İçinde Hareket Eden İletkendeki Gerilim
İletken çubuğun uçlarındaki yükler,
çubuktaki
yüklere
elektrostatik
kuvvet etkilenmesine neden olur.
Kuvvetlerdeki İndisler:
m: mekanik
e: elektrik
2
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Endüklenen Akıma Etkiyen Manyetik Kuvvet
F = IBL
Sola etkiyen manyetik kuvvet, çubuğun el ile sağa itilmesine
direnir.
İlk Jeneratör
Michael
Faraday
(1791-1867)
3
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Manyetik Akı / Yüzeye Dik Akı Bileşeni
Akı Çizgilerinin İletkeni Kesmesi
İletken belirli bir zaman aralığında B endüksiyonu içinde v
hızı ile hareket ettirilirse
Endüklenen emk = BLv
4
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Değişken Akı ve Faraday Yasası
Faraday Yasası:
Tek bir sarımda endüklenen
emk:
Faraday Yasası
N sarımlı bir bobinde endüklenen emk, 1 sarımda
endüklenen emk‘dan N kat büyüktür:
5
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Faraday Yasasına Örnek 1
Faraday Yasasına Örnek 2
Çubuk mıknatıs aşağı-yukarı hareket Alttaki bobine uygulanan alternatif
ettirildiğinde, bobinden geçen manyetik akım, demir çubukta değişen
manyetik
akıya
neden
olur.
akı miktarı değişir.
Değişken manyetik akı içerisinde
bulunan üstteki bobinde de gerilim
endüklenir ve bağlanan lambayı
yakar.
6
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Alan Değişimi ile Akı Değişimi
Bu örnekte, manyetik alan değil,
bobin
kapsadığı
alan
değişmektedir.
Bobin
hızla
sıkıştırılıp
genişletilirse,
açma kapama
süresi
kısaldıkça, arkan bir
emk endüklenir.
(eksi işareti ihmal edilmiştir)
Değişen Manyetik Alan, Değişen Akı Oluşturur
Mıknatıs bobine yaklaştığı için
değişir. Bunun sonucunda:
bobini kuşatan akı miktarı
artar
Bu endüklenen akımın ürettiği manyetik akıdır.
7
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Değişen Manyetik Alanlar
Mıknatıs
bobinden
uzaklaştırıldığında, bobinden geçen
akı miktarı azalır.
Bu endüklenen akımın ürettiği manyetik akıdır.
Örnek
Bu şekilde nasıl elektrik hırsızlığı
yapıldığını düşününüz.
Radyo Anteni
8
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Radyo Anteni Faraday Yasası’na Göre Çalışır
Radyo
dalgaları
elektromanyetiktir.
Elektromanyetik
alanın
değişken akısı, bobinde emk
endükler.
Endüksiyon Ocağı
Değişken akı, tavanın metal
altlığında
emk
ve
akım
endükler.
I2R ısı gücü metal tavayı ısıtır.
Cam kaplar metal ve iletken
olmadığından üzerinde emk ve
akım oluşmaz.
Elektro Gitar Manyetiği
Titreşen
teller
bobinden akan akıyı
değiştirir. Değişen akı
ise bobinde titreşim
frekansında
emk
endükler.
9
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Teyp Çalıcı Kafası ve Hareketli Bobini Olan Mikrofon
Demir çekirdek manyetik parçacacıklı band
tarafından mıknatıslanır ve bandın hareketi
esnasında okuma kafası içinden geçen akı
değişir, böylece değişen akı okuma
kafasında emk oluşturur.
Konuşmanın oluşturduğu hava basıncı değişimi
mikrofon diyaframını ve ona bağlı olan bobini
titreştirir. Manyetik alan içerisinde titreşen bobinde,
titreşim frekansında emk endüklenir.
Lenz Yasası (1)
Sebep: Mıknatısın sağa doğru hareketi
Etki: Bobin içinde endüklenip geçen akımdan
dolayı elektromıknatıslaşır ve elektro mıknatıs
etkisi ile yaklaşan mıknatısı ters kuvvetle iter.
------------------------------Diğer açıdan:
Sebep: Artan sayıda akı çizgisi bobini keser
Etki: Oluşan elektromıknatıs kendini oluşturan
Mıknatıs bobine doğru yaklaştırılır ve böylelikle bobinden akıya zıt yönde olan kendi akı çizgilerini üretir.
geçen akı miktarı artar.
Bunun sonucunda zıt yönlü akı çizgileri kısmen
birbirini yok eder.
10
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Lenz Yasası (2)
Sebep: Mıknatıs sola hareket ettirilir ve bobinden
uzaklaşır.
Etki: Bobin içinde azalma yönünde değişen akı
bobinde
emk
ve
akım
endükler,
bobin
elektromıknatıslaşır ve elektro mıknatıs etkisi ile
uzaklaşan mıknatısı ters kuvvetle kendine çeker.
----------------------------------------Diğer açıdan:
Mıknatıs bobinden uzaklaştırılır ve bobini kesen akı miktarı Sebep: Azalan sayıda akı çizgisi bobini keser
azalır
Etki: Oluşan elektromıknatıs kendini oluşturan akı
ile aynı yönde olan kendi akı çizgilerini üretir.
Bunun sonucunda aynı yönlü akı dışarı saçılan
akıları kısmen azaltır.
Lenz Yasası (3)
Sebep: Akıda azalma
Etki: Bobinde endüklenen akım nispeten
azalan akıyı tamamlayacak şekilde akı üretir
(şekilde gösterilmemiştir). Bunun miktarı
manyetik alanda birikmiş eneji ile sınırlıdır.
11
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Lenz Yasası (4)
Soldaki yüzük, düşen mıknatısı yukarı itecek
şekilde (N kutbu yukarıda olan) bir elektro
mıknatıs oluşturur.
Bu durumda yüzükteki akım saat yönünde mi?
yoksa aksi yönde midir?
----------------------------Sağdaki kesit yüzükte ne olur?
Lenz Yasası (5)
Sebep:
Çubuk
uzaklaştırılıyor.
mıknatıs
sola
çekilerek
Etki: Endüklenen elektromıknatısın polaritesi öyle
oluşur ki, mıknatısı geri çekmeye çalışır.
Oluşan elektro mıknatısın solunda oluşan kutup, bu
durum için N midir? Yoksa S mi?
Lenz Yasası (6)
Alttaki iletkenden aniden I akımı akmaya başlarsa,
hemen yakınındaki üstteki devrede oluşacak akım
hangi yönde olur?
12
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Lenz Yasası (7)
Şayet soldaki bobinden akım akıtacak S
anahtarı kapatıldığı anda (iletim olduğu
anda), dirençten geçecek akımın yönü ne
olur? İpucu: Önce elektromıknatısların
polaritelerini bulunuz.
Alternatif Akım (AA) Jeneratörü
13
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Bobinin her iki yanındaki elektronlar birbirine zıt yönde hareket eder, dolayısı ile bunlara
etkiyen kuvvetler birbirine zıttır.
Yarım tur sonra elektronlar zıt yönde hareket etmeye başlar (Sebebi bobin yanı artık farklı
bir kutbun altına girmiştir).
AA Jeneratörü
Soldaki dev jeneratörlerin
prensibi aşağıdaki gibidir
çalışma
Transformatörün Çalışma İlkesi
Primer bobine uygulanan
alternatif
akım,
bu
bobinde değişken manyetik
akı oluşturur.
Bu akı sağdaki sekonder
bobini keser. Değişken akı
içerisinde
bulunan
sekonders bobinde Faraday
Yasası
gereği
emk
endüklenir.
14
ELP211-H2-1
MEP112-H2-1
Demir Çekirdekli Transformatör
Sekonder sargısı daha çok sarımlı olan bu transformatör, yükseltici bir
transformatördür. Çünkü daha fazla sarımda daha fazla emk endüklenir.
15