ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLERİ SINIFLANDIRILMASI, TEMEL YASALAR VE KURALLAR Yrd. Doç. Dr. Ufuk DURMAZ ADAPAZARI MESLEK YÜKSEKOKULU
*SINIFLANDIRILMASI, TEMEL YASALAR VE KURALLAR Bu bölümde elektrik makineleri ailesine genel bir bakış yapıp, elektromekanik yöntemler ile çalışan bu tip makinelerin temel manyetik prensiplerinin kavranması hedeflenmektedir. 2
Giriş 2500 yıl önce Yunanlılar, kehribarın kuru kumaşa sürtüldüğünde (şimdi statik elektrik adını verdiğimiz etkiyle) saman çöpü gibi nesneleri çektiğini fark etmişlerdir. Kehribar bilindiği gibi yaprak dökmeyen ağaçların fosilleşmiş sarı reçinesidir. 1600 lü yılların başında ise William Gilbert isimli bir İngiliz fizikçi, kehribar gibi maddelerin bu ilginç özelliklerini incelerken yeni bir kavram ortaya attı: Elektrik. Bununla birlikte ilk defa Elektrik sözcüğü kullanılmaya başlanmıştır. Bilim adamları elektrik yükleri hakkında araştırmalarını geliştirdiler, bugün bilinen elektrik ve manyetik kanunlarını formülüze ettiler. Bu çalışmaların ışığı altında elektrik bir enerji kaynağı olarak ortaya çıktı. Üretimi, bir enerji şeklinden diğerine dönüşümü, tüketicilere dağıtımı ve sayısız kullanım alanı ortaya çıktı. Elektrik enerjisi, güneş enerjisinin dönüşümünden (fotovoltatik pil), Su gücünden( barajlardan), kimyasal etkileşimden(pil), organik ve nükleer yakıtlardan(nükleer santral), rüzgar enerjisinden elde edilmekte olup her gün yeni enerji kaynakları elde etmek için araştırmalar sürmektedir. 3
Giriş Bütün elektrik makineleri, elektromanyetik enerji dönüşümü yaptıklarından, manyetik alan yasalarına uyarlar. Manyetik akıların iletimi için manyetik özellikleri zenginleştirilmiş demirli malzemeler ve elektrik akımı için de iletkenler içerirler. Elektrik makineleri; doğru akım, tek fazlı alternatif akım ve üç fazlı alternatif akım için ayrı ayrı tasarlanırlar. Yapı ve özel prensipleri birbirinden oldukça farklılık gösterebilmektedir. Fiziksel büyüklük: Birbiriyle karşılaştırılıp karşılaştırma sonucu sayısal olarak değerlendirilebilen nesnelere fiziksel büyüklük (kısaca büyüklük) denir. Büyüklükleri karşılaştırmak için önce ölçülecek büyüklük cinsinden birim büyüklük seçilmelidir ve bu Dünyaca kabul edilmelidir, çünkü her ülkenin seçtiği birimler farklı olursa, ticari hayatta ve bilimde insanların birbirlerini anlayabilmeleri için birimleri birbirine dönüştürmek gerekecekti. Bu zorluğu yenmek için SI (Uluslar arası Birim Sistemi ) birim sistemi dünyaca kabul edilmiştir. Böylece, elektrik devre elemanlarına ait hangi büyüklükleri ölçmek yada bilmek istersek, seçeceğimiz 4 birimler Dünyaca kabul edilmiş birimler olacaktır.
SI (Uluslar arası) birim sistemi Uluslar arası birim sisteminde uzunluk, kütle, zaman, akım, sıcaklık, madde, aydınlatma şiddeti temel büyüklük olarak seçilmiştir. Bunların haricindeki tüm büyüklükler türev büyüklükler olup, temel büyüklüklerle ifade edilebilir. BÜYÜKLÜK BRİM SEMBOL TANIM Uzunluk metre m Boşlukta hareket eden ışığın, saniyenin 1/299 792 458 i kadar zamanda aldığı yolun uzunluğudur. Kütle kilogram kg Zaman saniye s Kilogram kütle birimidir. Platin iridyum dan oluşturulmuş alaşımdan yapılan silindirin uluslar arası prototipin(ilk örneğinin) kütlesidir. Fransanın Serv şehrinde, Uluslar arası Ölçüler ve Ağırlıklar Bürosunda bulunmaktadır Saniye zaman ölçüsü birimidir. temel haldeki sezyum-133 atomunun iki hiperfen seviyesi arasındaki elektron geçişine karşılık yayınladığı ışın periyodunun 9 192 631 770 katıdır. Elektrik akımı amper A Termodinamik sıcaklık Amper elektrik akımı birimidir. Boşlukta birbirinden 1 metre uzakta, kesitleri terk edilebilecek kadar küçük olan, sonsuz uzunlukta, paralel doğrusal iki iletkenden geçtiği zaman iletkenler arasında bir metre uzunluk başına 2x10-7 N (Newton) kuvvet oluşturan bir elektriksel akımın şiddetidir. kelvin K Kelvin termodinamik sıcaklık birimidir. Suyun üçlü noktasındaki termodinamik sıcaklığın 1/273.16 sına eşittir. Madde miktarı mole mol Mole madde birimidir. Karbon 12 nin 0.012 kg mındaki atom sayısı kadar temel eleman içeren bir sistemin madde miktarıdır. Işık şiddeti candela cd Işık şiddeti birimidir. Frekansı 540x10+12 herz olan ve verilen bir doğrultuda tek renkli radyasyon yayan bir kaynağın o doğrultuda steradyan başına 1/ 683 watt ışık şiddetidir. 5
SI Türetilmiş birimler Türetilmiş büyüklükler Adı (sembolü) Diğer SI birimler ile gösterilişi Frekans Hertz (Hz) 1/s Kuvvet Newton (N) kg m / s^2 Basınç Pascal (Pa) N/m^2 Enerji, iş, ısı miktarı Joule (J) N m Güç Watt (W) J/s Elektrik yükü Coulomb (C) s A Potansiyel fark Volt (V) W/A Kapasite Farad (F) C/V Direnç (elektrik) Ohm (Ω) V/A Elektrik iletkenliği Siemens (S) A/V Manyetik akı Weber (Wb) V.s Manyetik akı yoğunluğu Tesla (T) Wb/m^2 İndüktans Henry (H) Wb/A Sıcaklık Celsius ( C) K 6
SI Sisteminde kısaltmalar Çarpan Ad Sembol 10^12 Tera T 10^9 Giga G 10^6 Mega M 10^3 kilo k 10^-3 mili m 10^-6 mikro µ 10^-9 nano n 10^-12 piko p 7
Sınıflandırılması Şekil 1: Elektrik Makinelerinin farklı yönlerden sınırlandırılması (Kaynak: Dr. Mustafa Turan ın Elektrik Makineleri ders notları) 8
Döner Makineler 9
Döner Makineler 10
Döner Makineler 11
Doğrusal Hareket Eden Makineler 12
Duran Makineler / Transformatörler 13
Çeşitli Özel Elektrik Makineleri 14
Çeşitli Özel Elektrik Makineleri Röle ve Kontaktörler Daha pek çok özel tasarıma sahip elektrik makinesi örneği vermek mümkündür. Buraya kadar resimlerini gördüğümüz tüm aygıtlar elektromanyetik ortamda enerji dönüşümü yapan aygıtlardır, dolayısı ile elektrik makinelerdir. Bu ders kapsamında, transformatörler ile sürekli dönme hareketi yapan elektrik makinelerini ve kullanım alanlarını inceleyeceğiz. 15