Elektrik Makineleri #02 | Manyetik Alan ve Manyetik Devre: Amper Yasası, Relüktans, Hava Aralığı

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Elektrik makinelerinin kalbi manyetik alandır. Bu derste alanı kendimiz üretiyoruz: 500 sarımlı bir bobin ve demir çekirdek. Açılışta 3D animasyonda çekirdeğin bir koluna yalnızca 1 milimetrelik bir hava aralığı açıyoruz ve akı yoğunluğu 0.94 tesladan 0.135 teslaya, yani 7 kat düşüyor. Yarım metre demirin yanında 1 milimetre hava nasıl bu kadar etkili? Cevap: manyetik devre. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Amper yasası: akım taşıyan telin çevresinde manyetik alan; sağ el kuralı; H = N · i / l = 500 · 0.25 / 0.5 = 250 A·t/m - Akı yoğunluğu ve geçirgenlik: B = μ · H; μ0 = 4π × 10⁻⁷ H/m; μr = 3000 ile μ = 3.77 mH/m, B = 0.9425 T (havada yalnızca 0.000314 T) - Kesit 4 cm × 4 cm = 16 cm² = 0.0016 m²; akı Φ = B · A = 1.508 mWb - Manyetik devre: elektrik devresiyle benzetme (gerilim ↔ manyetomotor kuvvet, akım ↔ akı, direnç ↔ relüktans); demir çekirdeğin relüktansı 82900 A·t/Wb - Hava aralığı seri relüktans: 1 mm aralık 497400 A·t/Wb, yani demirin 6 katı; toplam 580300; akı 7 kat azalır: 0.2154 mWb, B = 0.135 T - Aynı akıyı geri almak için 875 A·t, yani 1.75 A (7 kat akım); motorlarda rotor–stator arasındaki aralık bu yüzden çok dar - Modelin sınırları: kaçak akı, saçak etkisi (etkin alan 16.8 cm²), köşeler, sabit olmayan μ - Üç klasik tuzak: cm² → m², bağıl geçirgenliği tek başına kullanmak, küçük aralığı önemsiz saymak Bölümler: 0:00 Geçen derste ve bugün 0:20 1 mm neden bu kadar önemli? 0:57 Amper yasası: akımın çabası 1:43 Akı yoğunluğu ve geçirgenlik 2:51 Manyetik devre: F = Φ · ℛ 3:55 Hava aralığı: seri relüktans 5:03 Aynı akıyı geri almak 5:42 Modelin sınırları 6:27 Üç tuzak 6:55 Özet ve sıradaki ders Sıradaki derste gerçek demirin davranışını görüyoruz: mıknatıslanma eğrisi, doyma, histerezis ve çekirdek kayıpları. Kaynak kitap: Stephen J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, 5. baskı — Bölüm 1.4 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Elektrik-Elektronik, Mekatronik, Enerji ve Makine Mühendisliği öğrencileri için Elektrik Makineleri serisinin ikinci dersi.