Klavyeah
Üye
- Katılım
- 28 Ağu 2006
- Mesajlar
- 269
- Puanları
- 1
- Yaş
- 39
ATERNATiF AKIMIN TEMEL ESASLARI
1. DOğRU VE ALTERNATiF AKIMIN KARşILAşTIRILMASI
2. SiNüSOiDAL ALTERNATiF AKIMIN ELDE EDiLMESi
3. ALTERNANS, PERiYOT, FREKANS
4. AçISAL HIZ, DALGA BOYU
5. KUTUP SAYISI iLE DEViR SAYISININ FREKANSA ETKiSi
6. ALTERNATiF GERiLiM VE AKIMIN DEğERLERi
7. SiNüSOiDAL BiR DALGANIN VEKTöREL GöSTERiLişi
8. FAZ ve FAZFARKI
intro
ALTERNATiF AKIMIN TEMEL ESASLARI
1. DOğRU VE ALTERNATiF AKIMIN KARşILAşTIRILMASI
Elektrik enerjisi, alternatif akım ve doğru akım olarak iki şekilde üretilir. Bugün kullanılan elektrik enerjisinin %90’ından fazlası alternatif akım olarak üretilmektedir. Bunun çeşitli nedenleri vardır. Bunları sıra ile inceleyelim.
Elektrik enerjisinin uzak mesafelere ekonomik olarak iletilmesi için yüksek gerilimlere ihtiyaç vardır. Belirli bir güç, mesafe ve kayıp için iletim hattının kesiti, kullanılan gerilimin karesi ile ters orantılı olarak değişir. Doğru akımın elde edilmesinde kullanılan dinamolar (D.A. jeneratörü) yüksek gerilimli olarak yapılamazlar. Komütasyon zorluklarından dolayı, ancak 1500 volta kadar D.A üreten genaratörler yapılabilmiştir. Alternatif akım üreten alternatörlerden ise 230, 6300, 10500 ve 20000 volt gibi yüksek gerilimler elde edilebildiği gibi, transformatör denilen statik makinelerle bu gerilimleri 60 kV, 100 kV ve daha yüksek gerilimlere yükseltmek de mümkündür. Elektrik enerjisinin taşınması yüksek gerilimli alternatif akımlarla yapılır. Hattın sonundaki transformatörlerle bu yüksek gerilim, kullanma gerilimine dönüştürülür.
Cıva buharlı redresörlerle yüksek gerilimli alternatif akımı, yüksek gerilimli doğru akıma çevirerek enerjiyi taşımak ve hattın sonuna inverterlerle düşük gerilimli alternatif akıma çevirmek mümkün olduğu halde, uygulamada fazla kullanılmamaktadır.
Büyük güçlü ve yüksek devirli DA jeneratörleri komütasyon zorluklarından dolayı yapılamazlar. Alternatörler ise, büyük güçlü ve yüksek devirli olarak yapılabilirler. Böylece elde edilen enerjinin kilovat saat başına maliyeti ve işletme masrafları düşük olur. Alternatörler 200000 kVA, 400000 kVA gücünde yapılabilirler.
Sanayide sabit hızlı yerlerde alternatif akım motoru (endüksiyon motoru), doğru akım motorundan daha verimli çalışır. Endüksiyon motoru, D.A. motorundan daha ucuz, daha sağlam olup, bakımı da kolaydır. D.A. motorunun tek üstünlüğü, devir sayısının düzgün olarak ayar edilebilmesidir.
Doğru akımın tercih edildiği veya kullanılmasının gerekli olduğu yerler de vardır. Elektrikli taşıtlar, galvano teknik (maden kaplamacılığı) ve madenlerin elektrikle arıtılması tüm Elektronik sistemler ve haberleşme sistemlerinde D.A kullanılır. Bu gibi yerlerde doğru akım genellikle, alternatif akımın D.A’a çevrilmesi ile elde edilir
2. SiNüSOiDAL ALTERNATiF AKIMIN ELDE EDiLMESi
2.1 SiNüSOiDAL EMK (ELEKTRO MOTOR KUVVET)
şekil1.1 de görüldüğü gibi, N S kutuplarının meydana getirdiği düzgün manyetik alanın içinde bulunan iletken, kuvvet çizgilerini dik kesecek şekilde hareket ettirildiğinde, iletkende bir emk indüklenir.
şekil2.1 Sinüsoidal emk’nın elde edilmesi
ölçü aletinin ibresi sapar. iletken ters yöne doğru hareket ettirildiğinde, ölçü aletinin ibresi ters yönde sapar. indüklenen emk’in yönü değişir. iletken manyetik kuvvet çizgilerine paralel olarak iki kutup arasında hareket ettirildiğinde, ölçü aletinin ibresi sapmaz. Yani iletkende hiçbir emk indüklenmez.
Faraday kanununa göre, bir iletken kuvvet çizgilerine dik olarak hareket ettirildiğinde bir saniyede 108 maksvellik bir akıyı kesiyorsa, bu iletkende 1 voltluk bir emk indüklenir.
Manyetik kuvvet çizgileri yoğunluğu B gavs (maksvel/cm2) iletkenin boyu (L) cm ve iletkenin hızı V cm/sn olduğuna göre, iletkenin bir saniyede tarayacağı alan (L.V) cm2 ve iletkenin 1 saniyede kestiği manyetik çizgileri (BLV) maksvel olur.
iletkende indüklenen emk, CGS birim sisteminde e=B.L.V. 10-8 volt
MKS sisteminde, e = B. L. V. Volt
B: Manyetik akı yoğunluğu, weber/m2
L: iletkenin boyu, metre
V: iletkenin hızı, m/saniye
e: Emk, volt
şekil1.2 deki elektromıknatısın N ve S kutupları arasında düzgün bir manyetik alanın olduğunu kabul edelim. Bu alanın içinde, saat ibresi yönünde dairesel olarak dönebilen düz bir iletken bulunuyor. iletken döndürüldüğünde, manyetik kuvvet çizgilerini kestiği için iletkende bir emk indüklenir.
şekil1.2 (a) NS kutupları içinde iletken hareketi (b) A.A dalga şekli
Alternatif akımın Osilaskop Ekran görüntüsü
şekil1.2a da görüldüğü gibi, V dairesel hızını 2 anında; manyetik kuvvet çizgilerine dik Vf ve manyetik kuvvet çizgilerine paralel Vf hızı olmak üzere iki bileşene ayıralım. V hızı ile döndürülen iletken 2 anında manyetik kuvvet çizgilerini Vf gibi bir hızla dik olarak keser. iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini dik kesme hızı,
Vf = V sin dır.
iletkende indüklenen emk, iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini dik kesme hızı ile doğru orantılıdır. Hızın manyetik kuvvet çizgilerine paralel olan bileşeni Vt = V. Cos dır. Manyetik kuvvet çizgilerine paralel olan hız ile iletkende indüklenen emk arasında hiçbir ilişki yoktur. Yani, iletkenin manyetik kuvvet çizgilerine paralel hareket etmesi iletkende hiçbir emk indüklemez.
Düzgün dairesel bir hızla düzgün bir manyetik alan içinde dönen iletkende emk,
e = B. L. V. sin formülü ile hesaplanır.
şekil1.2a daki iletkende, değişik anlarda indüklenen emk’leri bularak şekil1.2b deki emk eğrisi çizilebilir.
1. anında: iletken V hızı ile manyetik kuvvet çizgilerine paralel hareket ediyor. Bu anda =0 dır. iletken manyetik kuvvet çizgilerini dik olarak kesmiyor. Yani, Vf= V. sin 0 = 0 dır. şu halde 1. anında iletkende indüklenen emk sıfırdır.
2. anında: iletken manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı 45 dir. Manyetik kuvvet çizgilerini dik kesen hız bileşeni Vf=V.sin 45 dir. iletkende Vf ile orantılı olarak bir emk indüklenir.
3. anında: iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı =90 dir. Vf=V.sin 90=V olur. iletkenin kestiği manyetik kuvvet çizgilerinin sayısı maksimum olduğundan, indüklenen emk da maksimum olur. 3 anında, iletken S kutbunun tam altındadır.
4. anında: iletken kuvvet çizgilerini =135 lik bir açı ile keser. Manyetik kuvvet çizgilerini dik kesen hız bileşeni 3 anından sonra azalmıştır. Vf=V.sin 235=V.sin(90+45), 4 anında indüklenen emk azalır.
5. anında: iletken nötr ekseni üzerinde ve manyetik kuvvet çizgilerine paralel olarak V hızı ile hareket eder. =180 dir. E=B.L.V.sin180=0 volt olduğu görülür.
1,2,3,4 ve 5 anlarında iletken manyetik kuvvet çizgilerini soldan sağa doğru olan bir hareketle kesmiştir. 5. anından sonra iletkenin manyetik alan içindeki kuvvet çizgilerini dik kesen hareketinin yönü değişir. Sağdan sola doğru olur. Dolayısıyla, 5. anından sonra iletkende indüklenen emk’in de yönü değişir.
6. anında: iletken manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı =1800 + 450 = 2250 olur. indüklenen emk negatif yönde biraz artmıştır.
7. anında: iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı =2700 yani 900 dir. Bu anda iletken N kutbunun altında ve kestiği akı maksimum olduğu için indüklenen emk de maksimum olur.
8. anında: iletken manyetik kuvvet çizgilerini dik kesme hızı azaldığı için indüklenen emk azalır. 1. anında indüklenen emk tekrar sıfır değerine düşer.
=900 iken, vf = V.sin =V. sin 90 = V olacaktır. Bu durumda iletkenin manyetik akıyı dik kesme hızı yüksek değerde olacağından, indüklenen emk de maksimum değerde olur.
e= B. L. V. 10-8 = Em
Buna göre, manyetik alan içinde dairesel olarak dönen düz bir iletkende indüklenen emk’in genel ifadesi,
e= Em. Sin
Olur. açısının değerine göre, değişik anlarda indüklenen emk’in yönü ve değerini bu formülle ifade edilir. Alternatif gerilimin herhangi anındaki değeri bulunabilir. Diğer bir ifade ilen bu formül alternatif gerilimin ani değer formülüdür.
Düzgün bir manyetik alan içerisindeki bir iletkenin uçlarında indüklenen emk’i adım adım incelendi. iletken indüklenen emk sıfırdan başlayarak 900 de pozitif maksimuma yükselip 1800 de sıfıra düşmekte sonra ters yönde 2700 de negatif maksimuma yükselip tekrar 3600 de sıfıra düşmektedir. iletkenin sürekli dönmesi ile bu değişik periyodik olarak tekrarlanmaktadır. Bu değişime göre elde edilen emk’e alternatif emk denir. üretilen alternatif emk’in değişim eğrisi grafik olarak şekil1.2b de görülmektedir. Bu grafikte açısı yatay eksende ve üretilen emk dikey eksende gösterilmiştir. Emk, açısının sinüsü ile orantılı olarak değiştiğinden elde edilen bu eğri sinüs eğrisidir. Dolayısıyla, üretilen emk de sinüsoidal bir emk dır.
Bir iletkende döndürülmekle elde edilecek emk küçük olur. şekil1.3 de görüldüğü gibi, bir sarımlı bir bobin N ve S kutuplarının arasında döndürülürse, sarımın her iki kenarında indüklenen emk’ler birbirine eklendiği için tek iletkene göre, iki kat emk elde edilir. N S kutupları arasına bir sarımlı bobin yerine (n) sarımlı bir bobin konur ve bobinin uçları da şekil1.3 deki gibi bileziklerle bağlanırsa, bobin döndürüldüğünde indüklenecek olan emk’in (n) katı olur. çünkü, (n) sarımın her birinde indüklenen emk’ler, birbirine seri bağlı olduğu için, birbirine eklenir. Bileziklere sürtünen fırçalar yardımı ile bobinde indüklenen sinüsoidal emk, bir alıcıya şekil1.3de görüldüğü gibi uygulanabilir.
Devamı Ekte
1. DOğRU VE ALTERNATiF AKIMIN KARşILAşTIRILMASI
2. SiNüSOiDAL ALTERNATiF AKIMIN ELDE EDiLMESi
3. ALTERNANS, PERiYOT, FREKANS
4. AçISAL HIZ, DALGA BOYU
5. KUTUP SAYISI iLE DEViR SAYISININ FREKANSA ETKiSi
6. ALTERNATiF GERiLiM VE AKIMIN DEğERLERi
7. SiNüSOiDAL BiR DALGANIN VEKTöREL GöSTERiLişi
8. FAZ ve FAZFARKI
intro
ALTERNATiF AKIMIN TEMEL ESASLARI
1. DOğRU VE ALTERNATiF AKIMIN KARşILAşTIRILMASI
Elektrik enerjisi, alternatif akım ve doğru akım olarak iki şekilde üretilir. Bugün kullanılan elektrik enerjisinin %90’ından fazlası alternatif akım olarak üretilmektedir. Bunun çeşitli nedenleri vardır. Bunları sıra ile inceleyelim.
Elektrik enerjisinin uzak mesafelere ekonomik olarak iletilmesi için yüksek gerilimlere ihtiyaç vardır. Belirli bir güç, mesafe ve kayıp için iletim hattının kesiti, kullanılan gerilimin karesi ile ters orantılı olarak değişir. Doğru akımın elde edilmesinde kullanılan dinamolar (D.A. jeneratörü) yüksek gerilimli olarak yapılamazlar. Komütasyon zorluklarından dolayı, ancak 1500 volta kadar D.A üreten genaratörler yapılabilmiştir. Alternatif akım üreten alternatörlerden ise 230, 6300, 10500 ve 20000 volt gibi yüksek gerilimler elde edilebildiği gibi, transformatör denilen statik makinelerle bu gerilimleri 60 kV, 100 kV ve daha yüksek gerilimlere yükseltmek de mümkündür. Elektrik enerjisinin taşınması yüksek gerilimli alternatif akımlarla yapılır. Hattın sonundaki transformatörlerle bu yüksek gerilim, kullanma gerilimine dönüştürülür.
Cıva buharlı redresörlerle yüksek gerilimli alternatif akımı, yüksek gerilimli doğru akıma çevirerek enerjiyi taşımak ve hattın sonuna inverterlerle düşük gerilimli alternatif akıma çevirmek mümkün olduğu halde, uygulamada fazla kullanılmamaktadır.
Büyük güçlü ve yüksek devirli DA jeneratörleri komütasyon zorluklarından dolayı yapılamazlar. Alternatörler ise, büyük güçlü ve yüksek devirli olarak yapılabilirler. Böylece elde edilen enerjinin kilovat saat başına maliyeti ve işletme masrafları düşük olur. Alternatörler 200000 kVA, 400000 kVA gücünde yapılabilirler.
Sanayide sabit hızlı yerlerde alternatif akım motoru (endüksiyon motoru), doğru akım motorundan daha verimli çalışır. Endüksiyon motoru, D.A. motorundan daha ucuz, daha sağlam olup, bakımı da kolaydır. D.A. motorunun tek üstünlüğü, devir sayısının düzgün olarak ayar edilebilmesidir.
Doğru akımın tercih edildiği veya kullanılmasının gerekli olduğu yerler de vardır. Elektrikli taşıtlar, galvano teknik (maden kaplamacılığı) ve madenlerin elektrikle arıtılması tüm Elektronik sistemler ve haberleşme sistemlerinde D.A kullanılır. Bu gibi yerlerde doğru akım genellikle, alternatif akımın D.A’a çevrilmesi ile elde edilir
2. SiNüSOiDAL ALTERNATiF AKIMIN ELDE EDiLMESi
2.1 SiNüSOiDAL EMK (ELEKTRO MOTOR KUVVET)
şekil1.1 de görüldüğü gibi, N S kutuplarının meydana getirdiği düzgün manyetik alanın içinde bulunan iletken, kuvvet çizgilerini dik kesecek şekilde hareket ettirildiğinde, iletkende bir emk indüklenir.
şekil2.1 Sinüsoidal emk’nın elde edilmesi
ölçü aletinin ibresi sapar. iletken ters yöne doğru hareket ettirildiğinde, ölçü aletinin ibresi ters yönde sapar. indüklenen emk’in yönü değişir. iletken manyetik kuvvet çizgilerine paralel olarak iki kutup arasında hareket ettirildiğinde, ölçü aletinin ibresi sapmaz. Yani iletkende hiçbir emk indüklenmez.
Faraday kanununa göre, bir iletken kuvvet çizgilerine dik olarak hareket ettirildiğinde bir saniyede 108 maksvellik bir akıyı kesiyorsa, bu iletkende 1 voltluk bir emk indüklenir.
Manyetik kuvvet çizgileri yoğunluğu B gavs (maksvel/cm2) iletkenin boyu (L) cm ve iletkenin hızı V cm/sn olduğuna göre, iletkenin bir saniyede tarayacağı alan (L.V) cm2 ve iletkenin 1 saniyede kestiği manyetik çizgileri (BLV) maksvel olur.
iletkende indüklenen emk, CGS birim sisteminde e=B.L.V. 10-8 volt
MKS sisteminde, e = B. L. V. Volt
B: Manyetik akı yoğunluğu, weber/m2
L: iletkenin boyu, metre
V: iletkenin hızı, m/saniye
e: Emk, volt
şekil1.2 deki elektromıknatısın N ve S kutupları arasında düzgün bir manyetik alanın olduğunu kabul edelim. Bu alanın içinde, saat ibresi yönünde dairesel olarak dönebilen düz bir iletken bulunuyor. iletken döndürüldüğünde, manyetik kuvvet çizgilerini kestiği için iletkende bir emk indüklenir.
şekil1.2 (a) NS kutupları içinde iletken hareketi (b) A.A dalga şekli
Alternatif akımın Osilaskop Ekran görüntüsü
şekil1.2a da görüldüğü gibi, V dairesel hızını 2 anında; manyetik kuvvet çizgilerine dik Vf ve manyetik kuvvet çizgilerine paralel Vf hızı olmak üzere iki bileşene ayıralım. V hızı ile döndürülen iletken 2 anında manyetik kuvvet çizgilerini Vf gibi bir hızla dik olarak keser. iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini dik kesme hızı,
Vf = V sin dır.
iletkende indüklenen emk, iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini dik kesme hızı ile doğru orantılıdır. Hızın manyetik kuvvet çizgilerine paralel olan bileşeni Vt = V. Cos dır. Manyetik kuvvet çizgilerine paralel olan hız ile iletkende indüklenen emk arasında hiçbir ilişki yoktur. Yani, iletkenin manyetik kuvvet çizgilerine paralel hareket etmesi iletkende hiçbir emk indüklemez.
Düzgün dairesel bir hızla düzgün bir manyetik alan içinde dönen iletkende emk,
e = B. L. V. sin formülü ile hesaplanır.
şekil1.2a daki iletkende, değişik anlarda indüklenen emk’leri bularak şekil1.2b deki emk eğrisi çizilebilir.
1. anında: iletken V hızı ile manyetik kuvvet çizgilerine paralel hareket ediyor. Bu anda =0 dır. iletken manyetik kuvvet çizgilerini dik olarak kesmiyor. Yani, Vf= V. sin 0 = 0 dır. şu halde 1. anında iletkende indüklenen emk sıfırdır.
2. anında: iletken manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı 45 dir. Manyetik kuvvet çizgilerini dik kesen hız bileşeni Vf=V.sin 45 dir. iletkende Vf ile orantılı olarak bir emk indüklenir.
3. anında: iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı =90 dir. Vf=V.sin 90=V olur. iletkenin kestiği manyetik kuvvet çizgilerinin sayısı maksimum olduğundan, indüklenen emk da maksimum olur. 3 anında, iletken S kutbunun tam altındadır.
4. anında: iletken kuvvet çizgilerini =135 lik bir açı ile keser. Manyetik kuvvet çizgilerini dik kesen hız bileşeni 3 anından sonra azalmıştır. Vf=V.sin 235=V.sin(90+45), 4 anında indüklenen emk azalır.
5. anında: iletken nötr ekseni üzerinde ve manyetik kuvvet çizgilerine paralel olarak V hızı ile hareket eder. =180 dir. E=B.L.V.sin180=0 volt olduğu görülür.
1,2,3,4 ve 5 anlarında iletken manyetik kuvvet çizgilerini soldan sağa doğru olan bir hareketle kesmiştir. 5. anından sonra iletkenin manyetik alan içindeki kuvvet çizgilerini dik kesen hareketinin yönü değişir. Sağdan sola doğru olur. Dolayısıyla, 5. anından sonra iletkende indüklenen emk’in de yönü değişir.
6. anında: iletken manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı =1800 + 450 = 2250 olur. indüklenen emk negatif yönde biraz artmıştır.
7. anında: iletkenin manyetik kuvvet çizgilerini kesme açısı =2700 yani 900 dir. Bu anda iletken N kutbunun altında ve kestiği akı maksimum olduğu için indüklenen emk de maksimum olur.
8. anında: iletken manyetik kuvvet çizgilerini dik kesme hızı azaldığı için indüklenen emk azalır. 1. anında indüklenen emk tekrar sıfır değerine düşer.
=900 iken, vf = V.sin =V. sin 90 = V olacaktır. Bu durumda iletkenin manyetik akıyı dik kesme hızı yüksek değerde olacağından, indüklenen emk de maksimum değerde olur.
e= B. L. V. 10-8 = Em
Buna göre, manyetik alan içinde dairesel olarak dönen düz bir iletkende indüklenen emk’in genel ifadesi,
e= Em. Sin
Olur. açısının değerine göre, değişik anlarda indüklenen emk’in yönü ve değerini bu formülle ifade edilir. Alternatif gerilimin herhangi anındaki değeri bulunabilir. Diğer bir ifade ilen bu formül alternatif gerilimin ani değer formülüdür.
Düzgün bir manyetik alan içerisindeki bir iletkenin uçlarında indüklenen emk’i adım adım incelendi. iletken indüklenen emk sıfırdan başlayarak 900 de pozitif maksimuma yükselip 1800 de sıfıra düşmekte sonra ters yönde 2700 de negatif maksimuma yükselip tekrar 3600 de sıfıra düşmektedir. iletkenin sürekli dönmesi ile bu değişik periyodik olarak tekrarlanmaktadır. Bu değişime göre elde edilen emk’e alternatif emk denir. üretilen alternatif emk’in değişim eğrisi grafik olarak şekil1.2b de görülmektedir. Bu grafikte açısı yatay eksende ve üretilen emk dikey eksende gösterilmiştir. Emk, açısının sinüsü ile orantılı olarak değiştiğinden elde edilen bu eğri sinüs eğrisidir. Dolayısıyla, üretilen emk de sinüsoidal bir emk dır.
Bir iletkende döndürülmekle elde edilecek emk küçük olur. şekil1.3 de görüldüğü gibi, bir sarımlı bir bobin N ve S kutuplarının arasında döndürülürse, sarımın her iki kenarında indüklenen emk’ler birbirine eklendiği için tek iletkene göre, iki kat emk elde edilir. N S kutupları arasına bir sarımlı bobin yerine (n) sarımlı bir bobin konur ve bobinin uçları da şekil1.3 deki gibi bileziklerle bağlanırsa, bobin döndürüldüğünde indüklenecek olan emk’in (n) katı olur. çünkü, (n) sarımın her birinde indüklenen emk’ler, birbirine seri bağlı olduğu için, birbirine eklenir. Bileziklere sürtünen fırçalar yardımı ile bobinde indüklenen sinüsoidal emk, bir alıcıya şekil1.3de görüldüğü gibi uygulanabilir.
Devamı Ekte
Moderatör tarafında düzenlendi:
