Demir Kayıpları |
Elektrikport Akademi

Transformatörler ferromanyetik malzemelerden yapılır. Bunun neticesinde alternatif akımda demir kayıpları oluşur. Bu kayıpları minimize etmek verimlilik açısından büyük önem taşımaktadır.

A- A+

07.05.2015 tarihli yazı 63800 kez okunmuştur.

Transformatörler Elektrik Makinası Motor Verim Histerisiz ElektrikPort Akademi

Histerizis Kaybı

Alternatif akımın bir periyotta iki defa yön değiştirmesi iletken malzeme üzerinde hem manyetik hem de elektrik bir etki yaratır. Akımın anlık değerinin değişmesinin sonucu olarak amper-sarımında anlık değeri değişmektedir. Buna bağlı olaraksa B manyetik alan yoğunluğu değişir.

Bobin akımının pozitif yönde doymaya kadar sürekli artırırken, negatif yönde sürekli azaltılarak eğri tamamlanır. İşlem tamamlanırken akım sanki alternatif akım gibi yön değiştirir. Dolasıyla histerizis kayıparının oluşması için alternatif akımın varlığı şarttır. Bu iki eğrinin farklı apsis ve ordinatlarda eksenleri kesmesi sonucu oluşan fark bize enerji kaybını verecektir. İşte bu enerji kaybı histerizis kaybı olarak adlandırılmaktadır.

Histerisiz kaybını P ile gösterecek olursak;

P=ð*G*B^x*f

ile hesaplanır. ð burda malzemeye ait histerizis kayıp katsayısı, birimi W/kg, G demirin ağırlığı birimi kg, x ise malzemeye ait olan 0.5 ile 2.3 arasında değişen bir sabit, B manyetik alan yoğunluğu, f ise frekanstır.

Görüldüğü üzere histerizis kaybı frekansla artmaktadır. Bu mantıklıdır çünkü alternatif akımın bir saniyedeki periyot sayısı artdıkça yukarıdaki eğrinin alanı dolasıyla kayıp da artacaktır.

Fuko (Girdap Akımları)

Genliğinin değeri zamanla değişen bir manyetik alanda bulunan, kalınlığı t olan ferromanyetik bir sac düşünelim. Manyetik alan vektörünün bu malzeme üzerine 90 derecelik bir açıyla geldiğini varsayarsak sacın üzerinde bir gerilim ve akım indüklenecektir. Bu indüklenen gerilim sacın elektriksel direnç ile orantılı olarak t kalınlığındaki kısma akım akıtacaktır. İşte bu akım Joule kaybına sebep olcaktır ki, bu kayıplara fuko (girdap) kayıbı denir.

Fuko kayıplarının azaltmanın yolu sacın kalınlığını olabildiğince az tutarken, direncin artırılması yoludur. Ek olarak akımın saclar üzerinde yürümemesi için her bir sacın yüzeyi yalıtılmalıdır. Aksi halde aşırı ısınmalar meydana gelebilir.

Fuko kayıplarını P ile gösterecek olursak;

P= ð*G*B^2*f^2

ð burda fuko kaybı katsayısıdır birimi W/kg, G ağrlık birimi kg, B manyetik alan, f frekanstır.

Görüldüğü üzere hem histerizis hem de fuko kayıpları B manyetik alan yoğunluğuyla orantılıdır.

Demir Kayıplarından Faydalanma

Fuko kayıpları ısı ortaya çıkarak kayıba yol açsada, mantıklı uygulamalarla bu enerjiden faydalınabilir.

►İndüksiyonlu Ocaklar:

İndüksiyonlu ocakların temel prensibi elektromanyetik enerjinin ısı enerjisine çevrilmesidir. Amper Yasasını yeniden hatırlarsak; bir bobine alternatif akım uygularsak bobin etrafında manyetik alan meydana gelir.

ø= B. A

Bu manyetik alan B'yi şu şekilde de gösterebiliriz;

B(t)= K. sinwt

Yukarıdaki animasyona benzer şekilde B'nin zamanla değişmesi sonucu bobinde bir gerilim oluşur (Faraday Yasası). Bu emk materyelde çok sayıda kapalı çevrimler şeklinde akım yollarının oluşmasına neden olur. Yani indüklenen bu gerilim , Lenz kanunu' na göre iletken üzerinde kendisine karşı oluşturulan akıma karşı koyacak şekilde bir akım yaratır.

İndüksiyonlu ocaklarda da manyetik devrenin metal tencere veya tava üzerinde tamamlanması sağlanır. Böylece akan akım metal tencere veya tavanın yüzeyinden yayılarak tüm malzemeyi ısıtırken, malzemenin üzerinde bulunduğu cam yüzeye herhangi bir etki de bulunmaz.

Kaynak:

►Elektrik Makinaları Bir, Faik Mergen, Sibel Zorlu