DENEY-2 TRANSFORMATÖRLERDE SARIM SAYISININ BULUNMASI 2. Teorik Bilgi 2.1 Manyetik Devreler Bir elektromanyetik devrede manyetik akı, nüveye sarılı sargıdan geçen akım tarafından üretilir. Bu olay elektrik devresinde gerilimin devreden akım geçirmesine benzerdir. Basit bir elektrik devresinde gerilim V = I.R ifadesi ile tanımlanır. Elektrik devresinde gerilim veya elektromotor kuvveti (emk) akımın akmasını sağlar. Direnç ise devre akımını sınırlar. Manyetik devrede ise gerilimin yerini manyetomotor kuvvet (mmk) alır. Bir sargıdan geçen akım, mmk (F) değerini belirler. Formülü F =N.i (At) şeklindedir. Manyetik devrede, uygulanan mmk devrede bir akı (φ) üretilmesini sağlar. mmk ile akı arasındaki ilişki ise: şeklindedir. Burada R relüktansı temsil eder ve birimi At/Wb dir. Relüktans akıyı sınırlar. Elektrik devresindeki gerilim kaynağına benzer olarak manyetik devredeki mmk in de bir polaritesi vardır. mmk kaynağının pozitif ucu manyetik akının çıktığı uçtur, negatif ucu ise manyetik akının tekrar kaynağa girdiği uçtur. 2.2 Relüktans mmk in yönü sağ el kuralının bir sargıya uyarlanmış şeklinden elde edilebilir. Şekildeki manyetik yapıda sağ el parmakları sargıdan geçen akım yönünde sargıyı kavrar ise, parmaklara dik tutulan başparmak akının ve dolayısıyla mmk in yönünü gösterir.
Relüktans (manyetik direnç) bir elektrik devresindeki dirence karşılık gelirken, elektrik devresindeki iletkenliğin manyetik devredeki karşılığı da permeans olarak ifade edilir. Yani P=1/R ve Φ= F.P şeklindedir. Bir manyetik devrede relüktansı bulmak için nüve içindeki akı denkleminden yararlanılır. Manyetik devredeki relüktanslar için de elektrik devresindeki dirençlere uygulanan kurallar geçerlidir. Seri manyetik devrenin eşdeğer relüktansı: Paralel manyetik devrenin eşdeğer relüktansı: 2.3 Gerçek manyetik devre-varsayımlar Bir nüvede manyetik akının hesaplanması için kabuller yapılır ve bulunan değerler yaklaşık değerler olup yaklaşık %5 hata ile sonuçlar elde edilir. Hesap sonucunun hassasiyetini etkileyen nedenler vardır. Bunlar: kaçak akı akının dengesiz dağılımı geçirgenliğin değişmesi saçak etkisi 1. Manyetik devrede bütün akının bir manyetik nüve içinde tutulduğu varsayılır. Bu kabul çok gerçekçi değildir. Çünkü akının bir kısmı havadan devresini tamamlar. Bu akıya kaçak akı denir. 2
2. Relüktansın hesaplanmasında akının nüvenin her yerine dengeli dağıldığı kabul edilir. Fakat nüve köşelerinde bu varsayım çok doğru değildir. 3. Ferromanyetik malzemelerde geçirgenlik malzeme içindeki akının artması ile değişir. Bu da sabit kabul edilen relüktans değeri hesaplamanın sonucuna etki eder. 4. Nüve içinde hava aralıkları var ise hava aralığının etkin kesit alan değeri, nüve kesit alanının her iki tarafından taşarak nüvenin kesit alanından daha geniş olacaktır. Hava aralığı kesit alanındaki bu fazlalık, hava aralığındaki manyetik alanın saçak etkisi tarafından meydana getirilir. 2. 4 Deney Primer ve sekonder devre sargılarının sarım sayılarının bulunması deneyi, sekonder devre açık iken yapılır. Sarım sayılan bilinmeyen bir transformatörde, sarım sayılarının bulunması için, transformatörün bobinlerinden biri üzerine sarım sayısı bilinen bir yardımcı bobin sarılır. Primere normal gerilimi uygulanır. Primer, sekonder ve sarım sayısı bilinen yardımcı bobinin gerilimleri okunur. Yardımcı bobindeki "sarım sayısı başına volt" veya "volt başına sarım sayısı" bulununca, diğer sargıların gerilimlerinden yararlanılarak sarım sayılan bulunabilir. 3
2.5 Deneyin Yapılışı İşlem basamakları: 1. Sarım sayısı bilinen bir bobini sekonder kısmına sarınız. 2. Primer devresine nominal gerilimini uygulayıp (U1) primer gerilimini kaydediniz. 3. Sekonder gerilimi (U2) ve sarılan üçüncü sargının gerilimini (U3) kaydediniz. 4. Giriş gerilimini değiştirerek 2. ve 3. basamakları tekrarlayınız. 5. Enerjiyi kesip deneyi sonlandırınız. Çalışma Soruları 1. Gerçek manyetik devrede olup ihmal edilen varsayımlar nelerdir? Açıklayarak yazınız. 2. The figure below shows a simplified rotor and stator for a dc motor. The mean path length of the stator is 50 cm, and its cross-sectional area is 12 cm 2. The mean path length of the rotor is 5 cm, and its cross-sectional area also may be assumed to be 12 cm 2. Each air gap between the rotor and the stator is 0.05 cm wide, and the crosssectional area of each air gap (including fringing) is 14 cm 2. The iron of the core has a relative permeability of 2000, and there are 200 turns of wire on the core. If the current in the wire is adjusted to be 1 A, what will the resulting flux density in the air gaps be? (Solution B= 0.19 T) 4
3. A ferromagnetic core is shown in below. Three sides of this core are of unifonn width, while the fourth side is somewhat thinner. The depth of the core (into the page) is 10 cm. and the other dimensions are shown in the figure. There is a 200-turn coil wrapped around the left side of the core. Assuming relative permeability µ r of 2500. How much flux will be produced by a 1-A input current? (Solution Φ= 0.0048 Wb) 5