Elektrik Makinaları Dersi 1. Ünite Sorularla Öğrenelim

Kapalı devre oluşturan ferromanyetik bir malzeme üzerinde N sarımlı bir sargıdan I akımı geçirilmesiyle elde edilen en basit manyetik devrede hangi bölümler ne şekilde adlandırılır?

Bacak: sargıların sarıldığı bölümler. • Boyunduruk: bacakları birleştiren bölümler. • Pencere: Nüvenin boş kısmı (genellikle nüvenin ortasında bulunur).

Elektromekanik enerji dönüşümü yapan makinalarda elektriksel ortamla mekanik ortam arasındaki etkileşimi sağlayan ortak ortam hangisidir?

Manyetik alan.

Elektromekanik enerji dönüşümü yapan makinalar dendiği zaman ne anlaşılmalıdır?

Elektrik enerjisini mekanik enerjiye veya mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren makinalar.

Ne tür ferromanyetik malzemeler kolay, ne tür ferromanyetik malzemeler zor mıknatıslanır?

Yumuşak ferromanyetik malzemeler kolay, sert ferromanyetik malzemeler zor mıknatıslanır.

Domen’ler ne olarak düşünülebilir?

Malzeme içindeki küçük (mikro boyutlarda) mıknatıslar.

Manyetik alınganlık değeri (?m )’in birimi nedir?

Birimi yoktur (birimsiz bir sayıdır).

Sabit bir mıknatıs bir diamanyetik, bir paramanyetik ve bir ferromanyetik malzemeye yaklaştırıldığında hangilerini itilir hangileri çekilir?

Diamanyetik malzeme hafifçe itilir, paramanyetik malzeme hafifçe çekilir, ferromanyetik malzeme kuvvetli bir şekilde çekilir.

Bazı malzemeler Domen’lere sahip olmasına rağmen neden manyetik (mıknatıs) özellik göstermezler?

Çünkü Domen’leri gelişigüzel (karışık) yönlenmiştir. Zıt yönlerde yönelmiş domenler birbirinin etkisini yok eder veya zayıflatır. Bu yüzden malzeme belli bir yönde net bir mıknatıslık gösteremez.

En temel manyetik devre elemanları ve işlevleri nedir?

• Sargı: İçinden bir elektrik akımı geçtiğinde manyetik alan oluşturur. • Ferromanyetik (demir özlü veya çelik) nüve: Manyetik alana ait kuvvet (akı) çizgilerinin kolaylıkla taşınmasını sağlar.

Malzemeler göreceli manyetik geçirgenlik ve manyetik alınganlık değerlerine göre ne şekilde sınıflandırılırlar?

• Diamanyetik Malzemeler: Uygulanan çok kuvvetli manyetik alan şiddetine karşılık çok zayıf ve negatif (zıt yönlü) manyetik alınganlık değeri gösterirler. • Paramanyetik Malzemeler: Uygulanan çok kuvvetli manyetik alan şiddetine karşılık çok zayıf ve pozitif (aynı yönlü) manyetik alınganlık değeri gösterirler. • Ferromanyetik Malzemeler: Uygulanan çok kuvvetli manyetik alan şiddetine karşılık kuvvetli ve pozitif (aynı yönlü) manyetik alınganlık değeri gösterirler.

Ferromanyetik bir malzemenin B-H (veya H-B) grafiğinin gittikçe eğimi azalan bölümü ne olarak adlandırılır?

Doyma Bölgesi.

Doğrusal bir elektrik akımı etrafındaki manyetik alan kuvvet çizgileri nasıldır?

Akım kesitini merkez olarak kabul eden iç içe daireler şeklinde.

Bir malzeme üzerinde aynı eksen etrafında dönen elektronların oluşturduğu bölümlere ne ad verilir?

Domen (İngilizcesi: domain).

Manyetik devrelerle hangi devreler arasında bir benzerlik oluşturulabilir?

Elektrik devreleri.

Ferromanyetik bir malzemenin B-H (veya H-B) grafiği doğru akımla değil de alternatif akımla elde edilmek istenirse grafik kaç bölgeden oluşur?

Dört bölgeden

Bir manyetik alana ait kuvvet çizgilerinin yönü nasıl belirlenir, bu yöntemin bir adı var mıdır?

Sağ elin başparmağı akımın yönünü gösterecek şekilde açık tutulup diğer parmaklar kıvrıldığında, parmak uçlarının yönü manyetik alanının yönünü gösterir. Bu yönteme Sağ El Kuralı adı verilir.

Elektromekanik enerji dönüşümü yapan bütün elektrik makinalarının ve transformatörlerinin çalışma prensibi hangi iki temel kanun ile açıklanır?

Biot-Savart Kanunu ve Amper Kanunu

Ne yapılırsa domen’ler aynı yöne yönlenirler?

Malzeme harici bir manyetik alana maruz bırakılırsa.

Dışarıdan bir elektrik akımı verilmemiş malzemelerin magnetik (mıknatıslanma) özelliği göstermelerini sağlayan nedir?

Atom çekirdeği etrafında dönen elektronlar.

Manyetik alanın kaynağı nedir?

Elektrik akımı.

Ne tür ferromanyetik malzemeler mıknatıslıklarını kolay kaybeder, ne tür ferromanyetik malzemeler mıknatıslıklarını zor kaydeder?

Yumuşak ferromanyetik malzemeler mıknatıslıklarını kolay kaybeder, sert ferromanyetik malzemeler mıknatıslıklarını zor kaybeder.

Aralıklı bir sabit mıknatısın aralık kısmında manyetik alan şiddeti (Hg) ve manyetik akı yoğunluğu (Bg)’nin yönleri nasıldır?

Hg ve Bg, mıknatıs malzemesi içindeki manyetik alan şiddeti (Hm) ile zıt yönlüdür (Bu durumda Bg ile Bm aynı yönlü olmaktadır).

Malzemenin mıknatıslanma derecesi neye bağlıdır?

İçindeki domenlerin ne oranda aynı yöne yöneldiklerine.

Sabit bir mıknatısta domen yönleri nasıldır?

Belli bir yönde yönelmiş domen miktarı diğer yönlerde yönelmiş domen miktarından fazladır.

Manyetik alan şiddetin (H)’nin akım ve akım kaynağına olan mesafeyle ilişkisi nasıldır?

Akımın şiddetiyle doğru, akım kaynağına olan mesafeyle ters orantılıdır.

Manyetik geçirgenlik değeri (µ) neyi ifade eder?

Manyetik akı şiddetinin, akım kaynağına mesafeyle değişim oranını.

Manyetik alınganlık değeri (?m )neyi ifade eder?

Malzemenin mıknatıslanma ölçütünü/oranını.

Amper Kanunu, manyetik alana uygulandığında nasıl ifade edilir?

Bir manyetik devreye uygulanan H manyetik alan şiddetinin kapalı bir yol/yörünge boyunca integrali (toplamı), bu kapalı yol/yörünge içinde kalan akım değerine eşittir.

Bir malzeme, doğrultusu değiştirilmeden manyetik alan kaynağından uzaklaştırılırsa belli bir kesiti üzerindeki manyetik akı yoğunluğu nasıl değişir?

Aradaki mesafenin kendisiyle (dikkat: karesiyle değil) ters orantılı olarak azalır

Manyetik akı yoğunluğu (B) değeri neyi ifade eder?

Birim kesit alanından geçen (birim kesit alanını dik kesen) manyetik alan şiddetini.

Dairesel bir iletken veya hat üzerinden geçen akımın, bu daire içinde oluşturduğu manyetik alanın yönü nasıl bulunur?

Sağ El Kuralı ile. Sağ elin son dört parmağı akım yönünde kıvrıldığında açık başparmak manyetik alanın yönünü gösterir.

Akı halkası değeri ne şekilde ifade edilebilir?

Akı halkası değeri, bir manyetik akının bir sargı üzerinde kestiği (içinden geçtiği) iletken halkalarının sayısıdır.

Ferromanyetik bir malzemenin B-H (veya H-B) alternatif akımla elde edilen grafiği ne olarak adlandırılır?

Histerezis eğrisi.

Sabit mıknatısların mıknatıslanma karakteristikleri histerezis eğrisinin hangi bölgelerinde incelenir?

Yalnız ikinci bölgesinde.

Sabit mıknatısların mıknatıslanma karakteristikleri kullanılarak çözüm yapılırken, histerezis eğrisinin ikinci bölgedeki kısmı aynen mi kullanılır?

Hayır, doğrusal olmayan karakteristiklerin kullanılma zorluğu nedeniyle, bu bölge doğrusallaştırılarak (en yakın doğruya benzetilerek) çözüm yapılır

Sabit mıknatıslar neden yüksek sıcaklıklarda kullanılmamalıdır?

Yüksek sıcaklıklarda malzemeler yumuşadığından, domenler nisbeten serbest kalarak karışık bir düzen sergiledikleri ve dolayısıyla malzeme mıknatıslık özelliğini kaybettiği için.

Ferromanyetik bir malzemenin B-H (veya H-B) grafiği üzerindeki doyma bölgesi neyi ifade eder?

Malzemenin hemen hemen tümüyle mıknatıslanmış olduğunu (Malzeme üzerindeki domenlerin tümünün veya büyük çoğunluğunun aynı yönde yönelmiş olması).

Nüve kesit alanının aralık kesit alanına eşit olduğu hava aralıklı bir manyetik devrede, manyetik akı yoğunluğunun nüve kesitindeki değeri ile hava aralığı kesitindeki değeri arasında nasıl bir ilişki vardır?

Her ikisi birbirine eşittir

Ferromanyetik bir malzemenin B-H (veya H-B) grafiği nasıldır?

Başlangıçta yaklaşık olarak doğrusal bir artış gösterir, daha sonra gittikçe eğimi azalan bir grafik çizer

Sabit bir mıknatısın histerezis eğrisinin ikinci bölgesinde H ve B’nin zıt işaretli olması, sabit mıknatıslı devre çözümlerini ne şekilde etkiler?

Devre çözümlenirken malzeme içinde H ve B’nin zıt yönlü oldukları dikkate alınmalıdır.

Aralıklı bir nüve, nasıl bir manyetik devre olarak düşünülebilir?

Biri ferromanyetik malzeme, diğeri boşluk veya havanın relüktansı olmak üzere, iki relüktansın seri bağlı hali şeklinde.

Üzerinden I akımı geçen N sarımlı bir sargının oluşturduğu manyetomotor kuvvet (H), nasıl hesaplanır?

H= N. I

Akı halkası değerinin birimi nedir?

Henry (H).

Elektrik devrelerine uygulanan Ohm Kanunu, manyetik devrelere de uygulanabilir mi?

Evet, tümüyle uygulanabilir.

Manyetik akı, bir nüvenin aralık kısmında ne şekilde yol alır?

Aralığın iç kısmındaki manyetik akı, hemen hemen doğrusal bir yol takip eder, fakat aralığın çeperlerine yakın manyetik akılar, aralığın dışına doğru bombeli bir yol takip ederler.

Bir sargının oluşturduğu manyetomotor kuvvet (mmk,H), hesaplanırken neden akım ile sarım sayısı çarpılır?

Her bir sarımdan geçen akım, eşit miktarda manyetik alan şiddeti (veya mmk) oluşturduğu ve bunların her biri belli bir nokta üzerine ayrı ayrı etkidiği için.

Manyetik devrelerde, elektrik devrelerinde olduğu gibi bir dirençten söz edilebilir mi?

Evet, elektrik devrelerinde aynı gerilime (emk) karşılık daha az akım geçmesine sebep olan elektrik direnci olduğu gibi, manyetik devrelerde aynı manyetomotor kuvvete (mmk) karşılık daha az manyetik akı geçmesine sebep olan nedenler, manyetik direnç olarak adlandırılır.

Sabit bir mıknatısın histerezis eğrisinin ikinci bölgesinde H ve B’nin işaretleri nasıldır?

H negatif B pozitif işaretlidir.

Manyetik akının, bir nüvenin aralıklı kısmının çeperlerinde dışa doğru bombeli bir yol takip etmeleri ne olarak adlandırılır?

Saçaklanma

Saçaklanma, etkin (hissedilen) nüve aralık kesit alanını ne şekilde etkiler?

Etkin (hissedilen) aralık kesiti alanının, gerçek kesit alanından bir miktar büyük olmasına yol açar.

İçinden akım geçen bir bobinin manyetik kuvvet çizgilerinin yönü nasıl bulunur?

Sağ el kuralı ile. Sağ elin dört parmağı, bobinden geçen akım yönünde bobini kavrayacak olursa, açık başparmağı, manyetik kuvvet çizgilerinin yönünü gösterir.

Endüktans ne şekilde tanımlanır?

Endüktans, akı halkası değerinin taşınan akıma oranıdır

Nüveler çok pencereli (gözlü) olabilir mi?

Evet, olabilir. Göz sayısı ihtiyaca göre belirlenir.

Çok gözlü manyetik devrelerin elektrik devre karşılığı nasıldır?

Çok gözlü ve birden fazla gerilim kaynağının bulunduğu elektrik devreleri.

Elektrik devrelerindeki dirençlerin manyetik devrelerdeki karşılıkları ne şekilde adlandırılır?

Relüktans.

Manyetik devrelerdeki paralel ve seri bağlı relüktansların eşdeğeri ne şekilde hesaplanır?

Elektrik devrelerindeki paralel ve seri bağlı direnç eşdeğerlerinin hesaplanmasında olduğu gibi.

Bir nüvenin tümüyle kapalı olmayıp, iki uçlu ve bu uçları arasında boşluk veya hava olması, relüktansını ne şekilde etkiler?

Nüveler, ferromanyetik malzemelerden imal edildiklerinden ve tüm ferromanyetik malzemelerin manyetik geçirgenlikleri boşluktan veya havadan büyük olduğundan, devrenin manyetik relüktansı artar. Başka bir ifadeyle, devreden tümüyle kapalı nüveye göre daha az manyetik akı geçer.

Endüktör (bobin) ile kondansatörü enerji depolama ortamları bakımından karşılaştırınız?

Kondansatörler enerjiyi elektrik alanı olarak depolarken, endüktörler (bobinler) enerjiyi manyetik alan olarak depolar.

Nüvesi hava olan, 2000 sarımlı, 500 mm uzunluğunda, 40 mm çaplı bir solenoidin endüktansı ne kadardır?

12.63 (H)

Manyetik alanlarla ilgili hangi temel kanunlar bulunmaktadır?

Manyetik alanlar ve bu alanlarla ilgili kanunlar ve kavramlar, elektrik makinalarının çalışma prensiplerinin temelini oluşturur. İki temel kanundan birincisi Biot-Savart Kanunu, ikincisi ise Amper Kanunu’dur. Elektromekanik enerji dönüşümü yapan bütün elektrik makinalarının ve transformatörlerin çalışma prensipleri, bu iki kanun ve diğer elektromanyetik kanunlar ile kolayca açıklanır.

Manyetik devrenin tanımı nedir ve en temel manyetik devreyi neler meydana getirir?

Makinalar için gerekli manyetik alanı oluşturduğumuz devreye manyetik devre ismini veririz. En basit temel manyetik devre, manyetik alana ait kuvvet (akı) çizgilerini taşıyan ve ferromanyetik (demir özlü veya çelik) bir malzemeden imâl edilen nüve ile manyetik alan kaynağı olan sargı’dan meydana gelir. Elektrik makinalarından elde edilecek güç, makinada oluşturulan manyetik alanın değeri ile doğru orantılıdır. 

Domen nedir?

Malzeme üzerinde oluşan küçücük mıknatıslardan aynı yöne yönlenenlerin oluşturduğu bölümlere domen adı verilir.

Manyetik akı yoğunluğu, manyetik geçirgenlik değeri ve manyetik alınganlık ölçütü nedir?

Malzemeye uygulanan H manyetik alan şiddetine karşılık malzeme içersinde manyetik akı yoğunluğu değeri elde edilir. Oluşan manyetik akı yoğunluğunun genliğini, malzemenin manyetik geçirgenlik değeri ile mıknatıslanma ölçütü olarak tanımlayabileceğimiz manyetik alınganlık değeri belirler.

Dimanyetik malzemeler nedir ve özellikleri nelerdir?

Diamanyetik malzemeler, uygulanan kuvvetli bir manyetik alan şiddetine karşılık çok zayıf ve negatif değerlikli manyetik alınganlık değeri gösterirler. Negatif değerlikli alınganlık göstermesi, manyetik alan tarafından hafifçe itilecekleri anlamını taşır. Uygulanan alan kaldırıldıktan sonra kalıcı bir mıknatısiyet barındırmazlar. Periyodik tablodaki altın, gümüş, bakır, civa, bizmut ve karbon grafit gibi pekçok element diamanyetiktir. Bu malzemelerin yanında, su, tahta ve canlı doku da diamanyetik malzemeler kategorisindedir

Paramanyetik malzemeler nedir ve özellikleri nelerdir?

Paramanyetik malzemeler manyetik alan tarafından zayıfça çekilirler ve küçük miktarda pozitif değerli manyetik alınganlık gösteririler. Bu malzemeler sıcaklığa karşı oldukça duyarlıdırlar. Alüminyum, uranyum ve pilatinyum gibi paramanyetik mazlemelerin düşük sıcaklıklarda mıknatıslanmaları artar. Diğer paramanyetik malzemelere örnek olarak magnezyum, titanyum, tungsten, molibden ve lityum sayılabilir.

Ferromanyetik malzemeler nedir ve özellikleri nelerdir?

İsminden anlaşılacağı üzere ağırlıklı olarak demir veya demir özlü malzemeler olarak bilinmesine karşılık, nikel ve kobalt gibi malzemeler de ferromanyetik malzemelerdir. Kendi aralarında yumuşak ve sert olarak da sınıflandırılırlar. Demir gibi yumuşak malzemeleri mıknatıslamak kolay iken, nikel ve kobalt gibi malzemeler zor mıknatıslanırlar. Ancak tersine demir kalıcı mıknatısiyetini yitirme eğiliminde iken, diğerleri mıknatısiyetlerini koruma eğilimindedirler. Aynı zamanda bu malzemeler sabit mıknatısların fabrika ortamında yapay olarak elde edilmesinde de kullanılırlar.

Diamanyetik ve paramanyetik malzemeler için mıknatıslanma karakteristikleri nasıldır?

Diamanyetik malzemelerin mıknatıslanma karakteristikleri, uygulanan alan yönünün tersi yönde mıknatıslanmaları sebebiyle, paramanyetik malzemeler için verilen karakteristiğin tersidir.

En basit manyetik devrenin oluşması için ne gereklidir?

En basit manyetik devre, kapalı devre oluşturan ve ferromanyetik malzemeden imâl edilen bir nüve ile bu nüve üzerine sarılmış N sarımlı, I akımı taşıyan bir sargıdan oluşur.

Çok gözlü manyetik devrelerin özellikleri nelerdir?

Bazı manyetik devrelerde birden fazla pencere ve birden fazla sargı olabilir. Bu durum çok gözlü ve birden fazla gerilim kaynağının bulunduğu bir elektrik devresine karşılık gelir. Elektrik devrelerinde çok gözlü devrelere uygulanan çözüm yöntemleri, manyetik devrelere de uygulanabilir.

Hava aralıklı manyetik devrelerin özellikleri nelerdir?

Elektrik makinalarında stator veya kutuplar ile rotor veya endüvi arasında bir hava aralığı bırakılmak zorundadır. Aynı şekilde röle, kontaktör ve solenoid valflerde hareketli parça ile kutup göbeği arasında bir hava aralığı bulunur.

Sabit mıknatıslı manyetik devrelerin özellikleri nelerdir?

Sabit mıknatıslar günümüzde motor ve generatörlerde alan kaynağı olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Fırçasız doğru akım motorları ve sabit mıknatıslı senkron motorlar bunlara örnek olarak verilebilir.

Endüktör nedir?

Endüktör (bobin) manyetik alanında enerji depo eden elaman olarak tanımlanır. Elektrik  lanında enerji depo eden kondansatöre karşılıktır. Solenoid ve toroid özel endüktör yapılarıdır.