ÇÖZÜMLÜ DOĞRU AKIM ELEKTRİK MAKİNELERİ - Cihat ÖZGEN EL
ÖNSÖZ
Doğru akım motorlarının dinamik performanslarının yüksek olması, hız ve moment ayarlarının kolayca yapılabilmesi bu motorlara önemli üstünlükler sağlamıştır. Bu üstünlüklerinin yanında bakım gerektirmeleri bu motorların mahsurlu tarafını oluşturmaktadır. Günümüzde alternatif akım motorları, bakım gerektirmemeleri ve yapılarının basit olmalarının yanında ekonomik olmaları nedeni ile geniş bir kullanım alanı bulmuşlardır. Geniş bir kullanım alanı bulan alternatif akım motorlarının kontrolü doğru akım motorlarına göre daha karmaşık ve zordur.
Doğru akım motorlarının kontrolünün kolay olması ve yüksek performansa sahip olmaları alternatif akım motorlarının daha ekonomik olmalarına rağmen doğru akım motorların kullanımını sağlamaktadır. Günümüzde bu alanda üretim yapan ticari üretici firmalar her boyutta ve güçte doğru akım motorlarını üretmektedirler.
Malzeme teknolojisindeki gelişmeler doğru akım motorlarına da yansımış boyutları küçülmüştür. Doğru akım motorlarındaki kutupların uyartımmın kalıcı mıknatıslarla yapılması doğru akım motorlarının boyutlarını önemli ölçüde küçültmüş ve motorun sürülmesi ile birlikte kontrolünü de kolaylaştırmıştır. Bu bakımdan tıp alanında, otomasyon alanında, otomobillerde ve daha bir çok alanda kutuplan kalıcı mıknatıslı motorlar kullanılmaktadır.
Lisans seviyesinde hazırlanan bu kitapta doğru akım makinalarının yapısı ve davranışları incelenmiş ve genelde anlaşılması güç olan elektrik makinalarının davranışlarının daha kolay anlaşılması için konular bol örnek problemlerle desteklenmiştir (78 örnek problem). Kitapta doğru akım makinalarının kalıcı durumları incelenmiştir. Esasen doğru akını makinaları diğer elektrik makinalarının temelini oluşturmaktadır. Bu bakımdan doğru akım makinalarının iyi anlaşılması diğer elektrik makinalarının daha kolay öğrenilmesini sağlayacaktır. Bu konunun önemi göz önünde bulundurularak bu kitapta doğru akım makinalarının anlaşılmasını kolaylaştırmak için konular olabildiğince bol şekille (260 şekil) izah edilmeye çalışılmıştır.
Elektrik makinalarının çalışma esasım oluşturan manyetizmaya kitabın--ilk konusunda yer verilmiştir. Manyetizma prensipleri, mıknatıslanma, elektromıknatıs ve kalıcı mıknatıslar bu bölümde incelenmiş elektrik makinalarının temeli olan manyetizma geniş bir şekilde izah edilmiştir. İkinci bölümde doğru akım makinalarının yapısı hakkında bilgiler verilmiş yine bol şekillerle doğru akım makinaları tanıtılmıştır. Üçüncü bölümde doğru akım generatörlerinde elektromotor kuvvetin üretilme mekanizması izah edilmiş, doğru akım generatörleri bu bölümde açıklanmıştır. Dördüncü bölümde generatörlerin çeşitleri incelenmiş ve elektrik devre modelleri üzerinde açıklamalar yapılmıştır. Beşinci bölümde doğru akım motorlarında momentin ve zıt emk’tin üretilme mekanizması geniş şekilde açıklanmıştır. Altıncı bölümde doğru akım motorlarının çeşitleri elektrik devresi modelleri ile birlikte açıklanmış ve konular örnek problemlerle desteklenmiştir. Yedinci bölümde motorların çalışma bölgeleri ve yükler anlatılmıştır. Sekizinci ve son bölümde ise doğru akım motorlarında frenleme sistemleri izah edilmiştir.
Kitabımın hazırlanmasında katkısı olan çok değerli hocam Prof. Dr. Güngör BAL'a, bu kitabı yazmam konusunda beni teşvik eden çok değerli hocam Prof. Dr. Şakir BAYÎNDIR’a ve her zaman bana destek olan aileme teşekkürlerimi sunarım. Kitabımın doğru akım elektrik makinalarını öğrenmek isteyenlere faydalı olmasını diliyorum.
Yrd. Doç. Dr. M. Cihat ÖZGEN EL
Şubat 2011
Erzincan
İÇİNDEKİLER
Önsöz
Semboller
MANYETİZMA
ELEKTROMANYETİZMA
Mıknatısın manyetik bir cismi çekmesi
Maddelerin manyetik özellikleri
Diyamanyetik maddeler
Paramanyetik maddeler
Ferromanyetik maddeler
Bağıl Geçirgenlik
Manyetik Alanın Meydana Gelmesi ve Ampere Kanunu
Düz iletkende manyetik alan
Bobinde (Solenoid) meydana gelen manyetik alan
Toroid’de meydana gelen manyetik alan
Elektromıknatıs
Saçak etkisi
Mıknatıslanma eğrisi
FERROMANYETİK MALZEMELERDE KARAKTERİSTİK
Ferromanyetik Maddelerde Histerisis Eğrisi
Sert ve Yumuşak Ferromanyetik Maddeler.
MANYETİK NÜVELERDE KAYIPLAR
Histerisis Kayıpları
Eddy Akımları Kayıpları
KALICI MIKNATISLAR
Seramik (Ferit) Mıknatıslar
Alnico Mıknatıslar
Samaryum-Cobalt (SmCo) Mıknatıslar
Neodmiyum-Demir-Bor (NdFeB) Mıknatıslar
DOĞRU AKIM MAKİNALARININ YAPISI
DOĞRU AKIM MAKİNALARININ YAPISI
Kutuplar (uyartım kutupları)
Endüvi
Kollektör ve Fırçalar
Yataklar ve Kapaklar
DOĞRU AKIM ELEKTRİK ENERJİSİNİN ÜRETİMİ
GİRİŞ
DOĞRU AKIM GENERATÖRLERİ
Generatörlerde Elektro Motor Kuvvetin (Emk) Meydana gelmesi
Dönen bobinde meydana gelen alternatif emk’tin doğru akıma çevrilmesi
DOĞRU AKIM GENERATÖRLERİNDE MEYDANA GELEN EMK DEĞERİ
FIRÇA KONUMUNUN ÖNEMİ
KOMUTASYON
GENERATÖRÜN YÜKLÜ ÇALIŞMASI
Endiivi Reaksiyonu
Fırçaların kaydırılması
Komutasyon kutuplan
Kompanzasyon sargısı
GENERATÖRLERDE MOTOR OLAYI (TERS MOMENT)
GENERATÖRLERDE KAYIPLAR VE VERİM
GENERATÖRLERDE GERİLİM REGÜLASYONU
DOĞRU AKIM GENERATÖRLERİ
DA GENERATÖRÜ ELEKTRİK DEVRESİ
Endiivi Devresi
Uyartım Devresi
DA GENERATÖRLERİNDE UYATIM
Yabancı Uyartımlı Generatör
Kalıcı Mıknatıs Kutuplu Doğru Akım Generatörleri
KENDİNDEN UYARTIMLI GENERATÖRLER
Şönt Uyartımlı Generatör
Şönt generatörün yüklü çalışması
Seri Uyartımlı Generatör
Kompunt Uyartımlı Generatör
(JENERATÖRLERİN PARALEL BAĞLANMASI
Şönt Generatörlerin Paralel Bağlanması
Şönt generatörlerin yük paylaşımı
Seri Generatörlerin Paralel Bağlanması
Kompunt Generatörlerin Paralel Bağlanması
DOĞRU AKIM MOTORLARINDA ELEKTROMANYETİK MOMENTİN ÜRETİLMESİ
DA MOTORLARININ YAPISI
DA MOTORLARININ ÇALIŞMASI VE ELEKTROMANYETİK M OM EN"
ÜRETİLMESİ
Doğru akım Motorunda Meydana Gelen Momentin Değeri
Doğru Akım Motorunda Generatör Olayı (ZIT EMK)
DOĞRU ÂKIM MOTORLARINDA ENDÜVİ REAKSİYONU
DOĞRU AKIM MOTORLARINDA KAYIPLAR VE VERİM
DOĞRU AKIM MOTORLARI
DOĞRU AKIM MOTORLARI
Yabancı Uyartmılı DA motoru
Kalıcı Mıknatıs Kutuplu DA Motoru
Şönt Doğru Akım Motoru
Seri Doğru Akım Motoru
Kompunt Doğru Akım Motoru
DA MOTORLARINDA ÇALIŞMA BÖLGELERİ VE YÜKLER
DOĞRU AKIM MOTORLARINDA ÇALIŞMA BÖLGELERİ
DOĞRU AKIM MOTORLARINDA YÜK ÇEŞİTLERİ
Sabit Momenti i Yükler
Değişken Momentli Yükler
Sabit Güçlü Yükler
DA MOTORLARINDA FRENLEME
FRENLEME SİSTEMLERİ
Mekanik Frenleme
Elektriksel Frenleme
Ters akım ile frenleme
Dinamik frenleme
Generatör frenleme
