MYELK102 ALTERNATİF AKIM DEVRELERİ - PowerPoint Presentation

Slide1

MYELK102ALTERNATİF AKIM DEVRELERİ

Öğr. Gör. M. Kemalettin TORAMAN

2.

HAFTA

3

. ALTERNATİF AKIMIN ELDE EDİLMESİ 9

3.3. Sinüs Eğrisinin oluşumu 14

3.4. Saykıl 173.5. Alternans 173.6. Periyot 17

İÇİNDEKİLER

3. ALTERNATİF AKIMIN ELDE EDİLMESİ

Bu konuyu kısaca bir örnekle açıklayalım. İki tahta arasına gerilmiş lastikler içine misket koyalım. Bu anda misketler hareket etmezler. Misketleri hareket ettirebilmenin 3 yolu var.1- Tahtaları hareket ettirerek: Tahtaların hareket etmesiyle lastikler hareket ederler. Lastiklerin hareket etmesiyle de misketler itilerek düşerler

.

2- Lastikleri gererek: Lastikleri gerip bıraktığımızda lastikler tekrar eski konumlarına dönmek isteyeceklerdir. Dolayısıyla bu hareket misketleri iterek düşürecektir. 3- Misketlerin bulunduğu tahtayı hareket ettirerek: Bu anda misketler lastiklere değeceğinden yine lastikler tarafından itilerek düşeceklerdir.

Örnekteki;

Tahtayı kutuplara,Misketleri elektrik yüklerine,Misketlerin üzerindeki tahtayı iletkenlere,

Gerilmiş lastikleri ise manyetik kuvvet çizgilerine

Benzetirsek elektrik akımının elde edilmesi için gereken şartları daha rahat anlayabiliriz. Manyetik alan içindeki iletkenElektrik akımının elde edilebilmesi için kuvvet çizgilerin iletkenleri etkilemesi gerekiyor. Bunun için manyetik alanın olması ve birde hareketin olması gerekiyor. Hareket olarak ya kutupları hareket ettirilir, ya manyetik alan hareket ettirilir veya iletkenler hareket ettirilir.

Alternatif akımı elde etmenin temel şartı, manyetik kuvvet çizgilerinin iletkenlere etki etmesidir. Bunun için iki şartın gerçekleşmesi gerekir.

 Manyetik alanın olmasıSabit mıknatıs ile manyetik alan elde edilmesi

Nüve üzerindeki iletkene DC uygulayarak sabit manyetik alan elde edilmesi

Nüve üzerindeki iletkene AC uygulayarak değişken manyetik alan elde edilmesiHareket olmasıİletkenin hareketiManyetik alanın hareketi

Kutupların hareketi

3.1. Manyetik alanın olması

 3.1.a. Sabit mıknatıs ile manyetik alan elde edilmesiManyetik alan sabit mıknatıslardan elde edilir. Küçük güçlü üreteçlerde kullanılır.

Sabit mıknatıstan kutupların elde edilmesi

3.1.b. Nüve üzerindeki iletkene DC uygulayarak sabit manyetik alan elde edilmesi

Manyetik alan, nüve üzerine sarılan iletkenlere DC gerilim uygulanarak elde edilir. Elde edilen manyetik alan, sabit değişmeyen manyetik alandır. Elektrik üreteçleri ve motorlarında çok kullanılır.

Kutupların, nüve üzerine sarılan iletkenlere DC gerilim uygulanarak elde edilmesi

Nüve üzerine sarılan iletkenlere gerilim uygulanarak kutup elde edilmesine elektromıknatıs denir.

Nüve üzerine iletken sarılmasıyla elde edilen kutupların, manyetik alan oluşturabilmesi için kutup sargılarına gerilim uygulanması gerekir. Kutup sargılarına DC gerilim uygulanarak (akü gibi) sargıların manyetik alan oluşturması sağlanabilir. Bu şekilde elde ettiğimiz manyetik alan sabit bir manyetik alandır.

Bu manyetik alan içeresine bir iletken sokulup, iletken hareket ettirilirse gerilim elde edilir (dinamo olarak çalışır).Bu manyetik alan içeresine bir iletken sokulup, iletken hareket ettirilmezse gerilim elde edilmez. Manyetik alan var fakat hareket yok. Hareket şartı yerine getirilmiyor.

Bu manyetik alan içeresine bir iletken sokulup, iletkene gerilim uygulanırsa iletken hareket eder (motor olarak çalışır).

3.1.c. Nüve üzerindeki iletkene AC uygulayarak değişken manyetik alan elde edilmesi

Manyetik alan, nüve üzerine sarılan iletkenlere AC gerilim uygulanarak elde edilir. Elde edilen manyetik alan, değişen manyetik alandır. Büyük güçlü üreteçlerde kullanılır.

Kutupların, nüve üzerine sarılan iletkenlere AC gerilim uygulanarak elde edilmesi

Kutup sargılarına AC gerilim uygulanarak sargıların manyetik alan oluşturması sağlanabilir. Bu şekilde elde ettiğimiz manyetik alan değişken bir manyetik alandır. Bu manyetik alan içeresine bir iletken sokulup, iletken hareket ettirilmezse bile gerilim elde edilir (trafo olarak çalışır). Manyetik alan değişken olduğundan iletkende gerilim indüklenir. Trafolarda hiçbir hareketli parça olmadığı halde sekonder sargılarında bir gerilim elde edilir.

3.2. Hareket Olması

3.2.a İletkenin HareketiEn çok kullanılan yöntemdir. Jeneratörler bu şekilde çalışır. Kutup sargıları gövdeye sarılır ve DC bir gerilim uygulanır. Mil üzerine ise gerilim elde edilecek sargılar sarılır. Mil döndürüldüğünde, manyetik alan kuvvet çizgileri sargılara tesir edeceğinden iletkenlerde gerilim indüklenecektir. Elde edilen gerilim alternatif bir gerilimdir.

İletkenin hareketiyle alternatif akımın elde edilmesi

İletkenin sarılı olduğu rotor

3.2.b Manyetik Alanın Hareketi

Bu yöntem trafolarda uygulanmaktadır. Sargılara AC bir gerilim uygulandığında, AC gerilimin yönü ve şiddeti değiştiğinden, elde edilecek olan manyetik alanın da yönü ve şiddeti değişecektir. Dolayısıyla değişken bir manyetik alan elde edilecektir. Bu manyetik alan içine bir iletken sokulduğuna, değişken manyetik alan iletkene tesir ederek gerilim indüklenmesini sağlar. Böylece hareketli bir parça olmaksızın, sadece manyetik alanın değişken olmasından dolayı gerilim elde edilir.Trafo sargıları

Değişken manyetik kuvvet çizgileri

3.2.c Kutupların Hareketi

Bu sistemde, kutuplar gönde üzerinde değil dönen mil üzerindedir ve hareket ederler. Bu çok büyük üreteçlerde, elektrik santrallerinde uygulanan bir sistemdir. Bu üreteçlerin ürettikleri akım çok fazladır. Üretilen akımın bileziklerden alınması zordur. Bu nedenle, kutuplar mil üzerine, gerilim indüklenecek sargılar ise gövdeye sarılırlar. Yani N-S kutupları gövde üzerinde değil, ortadaki mil üzerindedir. Böylece üretilen akım dış devreye, gövde üzerine sarılan sargılardan rahatlıkla alınabilir. Bileziklerden, kutup sargılarını besleyecek olan akünün akımı geçecektir ki bu da küçük bir akımdır.

Mil üzerinde

bulunan kutuplar ve kutupların hareketi

3.3. Sinüs Eğrisinin

oluşumuŞekildeki k kolu döndüğünde, buna bağlı mil ve mil üzerindeki a, b iletkenleri de dönecektir. Bu iletkenlerden sadece a iletkeni 360o lik bir tur attığında, her 30o

de iletkende indüklenen gerilimlerin durumu aşağıdaki şekildeki gibi olur.

Manyetik alan içindeki iletkenin hareketiBir iletkenin 360o dönmesi.

İletken t0 konumunda iken, hareketi manyetik kuvvet çizgilerine paraleldir ve kuvvet çizgileri iletken tarafından kesilmeyeceğinden, iletkende bir gerilim indüklenmez.

İletken t1 konumuna gelince kuvvet çizgilerini kesmeye başlar. Böylece iletkende bir gerilim indüklenir.t2 konumunda iletkenin kuvvet çizgilerini kesmesi artacağından, indüklenen gerilim de büyür.

t3 konumunda iletken kuvvet çizgilerini dik olarak keser ve kutba en yakın yerdedir. Bu konumda en fazla kuvvet çizgisi kesileceğinden, iletkende indüklenen gerilim de en büyük değerde olur.

İletken t3 konumundan t6 konumuna doğru, manyetik kuvvet çizgilerini kesmesi de azalır. Böylece iletkende indüklenen gerilim de her konumda giderek azalacak ve t6 konumunda sıfır olacaktır. Çünkü t6 konumunda iletkenin hareketi yine kuvvet çizgilerine paralel olmaktadır. t0 ve t6 konumları arasında iletkende indüklenen gerilimin yönü sağ el kuralı ile bulunduğunda, kağıt düzleminden bize doğrudur. t6 konumundan sonra indüklenen gerilimin yönü de değişecektir. Sağ el kuralına göre bu yön, bizden kağıt düzlemine doğrudur.

Sağ el kuralı

İletken t6, t7, t8, tt9, konumların doğru hareket ederken indüklenen gerilim yine artarak, t9 konumunda en büyük değerini alır. t9 konumundan t0 konumuna doğru hareket ederken indüklenen gerilim yine azalarak, t0 konumunda yine sıfır olur. Böylece iletkenin ilk yarım dönüşünde indüklenen gerilim ile ikinci yarım dönüşünde indüklenen gerilim zıt yönlü olmaktadır. Ayrıca iletkenin her konumunda indüklenen gerilimlerin büyüklükleri de farklıdır.

 Gerilimin 311V olduğunu varsayıp bir örnek yaparsak;

Elde

edilen her nokta çizgi ile birleştirilirse aşağıdaki Sinüzoidal şekil elde edilir.Sinüzoidal gerilimin elde edilişi

Görüldüğü gibi iletkende indüklenen gerilim Sinüs şeklinde bir gerilimdir. Elde edilen grafik matematikteki Sinüs fonksiyonu grafiğinin aynısı olduğundan

Sinüs eğrisi denmektedir.Alternatif akımın pozitif bölgede olması ile negatif bölgede olması arasında değer olarak bir fark yoktur. Aralarındaki tek fark, akım yönlerinin farklı oluşudur. Yani pozitif bölgede iken akım sağdan sola gidiyorsa, negatif bölgede iken akım soldan sağa doğru gider. Bu nedenle alternatif akımda pozitif bölgedeki 311V ile negatif bölgedeki -311V arasındaki tek fark yöndür ikisinin de etkisi aynıdır. Örneğin; sıcaklıkta -30oC ile +30

o

C birbirlerinden farklı sıcaklıklardır ve aralarında 60oC fark vardır. Fakat elektrik devrelerinde +30V ile -30V arasında etki olarak bir fark yoktur, sadece yönleri farklıdır. Alternatif akımda (-) işareti yönün ters olduğunu belirtir.

3.4.

SaykılAlternatörün bir tur dönmesiyle meydana gelen dalga şeklidir. Tekrarlanan dalga şeklidir. Bir saykıl gerçekleştikten sonra Sinyal kendini tekrarlamaya başlar. Bir saykılı tespit edebilmek için, başlangıç açısından 360 derece ileri ya da geri gidilir. Başlangıç ve bitiş noktaları arasında kalan dalga bir say kılı gösterir. Bir

saykılda

pozitif ve negatif alternanslar vardır.

3.5.

AlternansBir Sinüs Sinyalinde Sinyalin x ekseninin üzerinde kalan kısmı pozitif (+) alternans, altında kalan kısmı ise negatif (-) alternans olarak adlandırılır.

3.6. PeriyotBir saykılın gerçekleşmesi için geçen süreye periyot denir, T ile gösterilir, birimi saniye (sn) dir. Aşağıdaki şekilde bir

saykılın

oluşması için geçen süre yani periyot (T) 0,1sn

dir

.

Periyot ve Frekans