.1. Doğru Akım Üretim Esasları

Bir iletkende gerilim oluşturabilmek endüksiyon prensibine dayanır. Endüksiyon prensibine göre; iletken ve manyetik alanın birbirlerini etkileyecek şekilde konumlandırılıp, en az birinin hareket ettirilmesi sonucunda iletkendeki yükler harekete geçer. Bu olay sonucunda iletkende bir gerilim meydana gelir. İletkende meydana gelen akımın yönü sağ el
kuralına göre bulunabilir.

Ø Sağ el kuralı: Birbirlerine dik tutulan; baş, işaret ve ortaparmaklardan, baş parmak hareket yönünü (V), işaret parmağı manyetik alan yönünü (B) gösterecek şekilde tutulursa, orta parmak iletkenden geçecek olan akımın yönünü (I) gösterir.

Mıknatısın N-S kutupları arasında iletken 1,2,3 ve 4 yönlerinde ayrı ayrı
hareket ettirilmektedir. İletkenin bu yönlerdeki hareketi sonucunda iletken üzerinde sağ el kuralına uygun olarak akımlar meydana gelir.

Manyetik alanda hareket ettirilen iletkende akım oluşabilmesi için; iletkenin alan kuvvet çizgileriyle arasında bir kesişme açısı olmalıdır.

1.2. İndüklenmiş Gerilimin Güç Etkileri

Manyetik alan içerisinde hareket ettirilen bir iletkende indüklenen (oluşan)
elektromotor kuvvetinin (EMK) değeri, birim zamanda kesilen kuvvet çizgisi sayısı ile orantılıdır. İletkenin hareket ederken kuvvet çizgileriyle yaptığı açı kesilen kuvvet çizgisi sayısını etkiler.

e = B *l * v * Sina *10-8

e: İletkende indüklenen elektromotor kuvvet………………….Volt

B: Birim yüzeydeki manyetik kuvvet çizgisi sayısı…….............Gaus/cm2

l: Manyetik alan içerisinde hareket eden iletkenin boyu……….cm

α: İletken ile manyetik kuvvet çizgileri arasındaki açı…………Derece

10-8: Sonucun volt olarak bulunması için gerekli olan sabit çarpan

Örnek 1: Kuvvet çizgilerini 900’lik bir açı ile kesecek şekilde hareket eden iletkenin boyu 40 cm, hareket hızı 250 cm/sn ve içerisinde bulunduğu alanın değeri 10000 gaus/cm2’ dir. İletkende indüklenen EMK’nin değerini bulunuz?

Çözüm 1:

α=900, v=250 cm/sn, B=10000 gaus/cm2 verilmiş.
α=450 ise Sin900=1
e = B*l *v * Sina *10-8 formülünde değerler yerine konursa;
e =10000*250*40*1*10-8 =1 Volt bulunur.


Örnek 2: Kuvvet çizgilerini 450’lik bir açı ile kesecek şekilde hareket eden iletkenin boyu 40 cm, hareket hızı 250 cm/sn ve içerisinde bulunduğu alanın değeri 10000 gaus/cm2’dir. İletkende indüklenen EMK’nin değerini bulunuz?

Çözüm 2:
α=450, v=250 cm/sn, B=10000 gaus/cm2 verilmiş.
α=450 ise Sin450=0,707
e = B*l *v * Sina *10-8 formülünde değerler yerine konursa;
e = 10000*250* 40*0,707 *10-8 = 0,707 Volt bulunur.

Dikkat:

İletken ile alan çizgileri arasındaki açı α=900 iken sin900=1 olacağından,
iletkende indüklenen gerilim maksimum olur. α=00 iken sin00=0 değerini alacağından indüklenen gerilim minimum olur.

1.3. DC Generatörlerin Çalışma Esasları

Generatörlerin çalışma esasları endüksiyon prensibine dayanır. Harici bir manyetik
alan içerisinde dönen bobinde gerilim indüklenir. İndüklenen gerilimin yönü Lenz kanununa
göre kendisini oluşturan harici manyetik alana zıt bir EMK üretecek yöndedir. Üretilen bu
EMK, dış devreye alınarak enerji ihtiyacı olan alanlarda kullanılır.

Kısaca açıklamak gerekirse; elektrik enerjisi üretmek için iki temel eleman ve bir
işleve ihtiyacımız vardır. Bunlar;

Manyetik alan: Doğal mıknatıs veya elektromıknatıs ile elde edilebilir.

Ø İletken: Elektrik akımını ileten maddedir. (Bakır telden yapılan bir bobin olabilir.)

Ø İşlev: İki elemandan en az birinin hareket etmesidir. (Genellikle iletken hareketlidir.)

Geriye kalan bunların uygun biçimde bir araya getirilmesinden ibarettir. Bir araya
getirilirken dikkat edilmesi gereken husus; hareket gerçekleşirken iki temel elemanın
birbirlerinden etkilenmesini sağlamaktır. Bunun için de, ya manyetik alan iletken demetinin
içerisinde oluşturulur veya iletken demeti manyetik alan içerisinde tutulur. Yani döner
mıknatıslı veya döner bobinli olur.

Küçük güçlü generatörlerde genellikle manyetik alan dışta iletken demeti ise içte
bulunur. Elde edilen gerilimin yönü hareketin ve manyetik alanın yönüne bağlı olarak
değişir. Hareketin yönü veya manyetik alanın yönü değişirse oluşan gerilimin dolayısıyla
dışarı alınan akımın yönü değişir. Elektrik makineleri dairesel hareket gerçekleştirdikleri için
oluşacak olan akımın yönü, hareket yönüne bağlı olarak sürekli değişir. Şekil 1.6’da dikkat
edilirse, bobinin üst (N kutbu) kısmında ve alt (S kutbu) kısmında akım yönleri farklıdır. Sağ
el kuralı ile de oluşacak akımın yönü tespit edilebilir. Buraya kadar anlatılanlar generatörün temel çalışma esasıdır.

1.4. Generatörlerde Komütasyon Kutbu ve Dengeleme Sargısının Kullanımı

Generatörlerin bir bobininde akımın fırçalar ve kolektör yardımı ile yön
değiştirmesine komütasyon denir. Komütasyonu kolaylaştırmak için çeşitli yöntemler
kullanılır. Bunlardan biri komütasyon kutbu adı verilen yardımcı kutupların kullanılmasıdır.
Komütasyon kutupları ana kutupların arasına tam nötr bölgesine konur. Şekil 1.7’de
komütasyon kutbunun kullanımı görülmektedir.

Endüvi manyetik alanının kutup manyetik alanına karşı gösterdiği zorluğa endüvi
reaksiyonu denir. Büyük güçlü generatörlerde endüvi reaksiyonunun etkisi dengeleme
(kompanzasyon) sargısı kullanılarak giderilir.

1.5. DC Generatörlerin Yapısı ve Çeşitleri

DC generatörlerin yapısı başlıca dört kısımdan oluşur. Bunlar:

Ø Gövde ve kutuplar (Şekil 1.9)

Ø Endüvi ve göbek (Şekil 1.10)

Ø Kolektör ve fırçalar (Şekil 1.11)

Ø Yatak, kapak ve diğer parçalar

1.6. DC Generatörlerin Çalışması

Generatörlerin çalışma esaslarında anlatılan ve şekil 1.6’da oluşumu gösterilen akım
her yarım turda yön değiştirir. Büyük güçlü generatörlerde kutuplar elektromıknatıslardan
oluşur. Kutupları oluşturan bu elektromıknatıslara uyartım sargısı ismi verilir.
Yönü değişken olan bu akımı tek yönlü olarak dışarı alabilmek için kolektör
(komütatör) ve fırçalardan oluşan bir düzenek kullanılır.

1.6.1. Dışarıdan Uyartımlı Şönt Generatör

Uyartım sargısı harici bir DC kaynak tarafından beslenen generatörlere dışardan
uyartımlı generatörler denir. Şönt generatörlerde uyartım (indüktör) sargısı endüvi
sargılarına paralel bağlanmıştır. Şönt dinamolarda endüvi uçları A-B, kutup sargı uçları I-K,
yardımcı kutup sargı uçları ise G-H harfleri ile belirtilir. Uyartım direncinin uçları t-s-q ile
gösterilir.

1.6.2. Kendinden Uyartımlı Şönt Generatör

Uyartım sargısını kendi ürettiği enerji ile besleyen generatörlere kendinden uyartımlı
denir. Sargı uçları harfle gösterilirken dışarıdan uyartımlı şönt generatörden farklı olarak
kutup sargı uçları C-D ile gösterilir.

1.6.3. Kompunt Generatör

Hem seri hem de paralel iki farklı kutup sargısı bulunan generatörlerdir.Seri ve paralel kutup sargıları birbirlerinin alanlarını destekliyorsa buna eklemeli
kompunt, birbirlerinin alanlarını zayıflatıyorsa buna ters kompunt denir.

1.6.5. DC Generatörlerde Gerilim ve Polarite Miktarının Denetimi

Generatörlerde gerilim ayarı yapabilmek için; kutuplardan geçen uyartım akımının,
dolayısıyla kutupların manyetik alanlarının denetlenmesi gerekir.

1.6.6. DC Generatörlerde Arıza Giderme
Generatörlerde arızalar; kutuplarda, kolektör ve fırçalarda, endüvide ve yatak-kapak
gibi elemanlarda meydana gelir.

1.6.6.1. Kutup Arızaları

Ø Devre kopukluğu:

Sarım dikkatsizliği, sarsıntı, çekme, dışarıdan darbe veya
bobin içerisinde meydana gelen bir kısa devre sonucu oluşabilir. Sargı uçları devreden ve endüviden ayrılarak seri lamba ile kontrol edilerek kopukluğun hangi sargıda olduğu bulunabilir.

Ø Kısa devre:

Bobin uçlarının veya sarımların birbirlerine veya gövdeye değmesidir. Kısa devre kontrolü voltmetre ile yapılır. Kutup sargılarına gerilim uygulanarak her bobinin ucundaki gerilim ölçülür. Farklı gerilim ölçülen bobinin içerisinde kısa devre vardır.

Ø Gövdeye kaçak:

Kutup sargılarının yalıtkanlığının bozulması, bağlantı ve kutup bobinlerinin birbirlerine değmesi ile olabilir. Kontrol için, bobin bağlantıları çözülüp seri lamba ile ölçülür.

1.6.6.2. Kolektör ve Fırça Arızaları

Kolektörde oluşan arızalar, gövdeye kaçak ve iki veya daha fazla dilimin kısa devre
olmasıdır. Dilimler arası temizlenerek giderilebilir.
Fırçaların kolektöre bastığı noktada şerare meydana geliyorsa fırçada arıza vardır.
Çeşitli sebeplerden kaynaklanan bu arıza fırçanın değiştirilmesiyle giderilir.

1.6.6.3. Endüvi Sargı Arızaları

Ø Endüvide kısa devre:

Arızalı bobinde yüksek ısı oluşur ve bağlı olduğu kolektör dilimlerinde kararmalar meydana gelir. Arızalı endüvi, endüvi ölçüm cihazı (Growler) üzerine konulup bobin olukları üzerine ince bir sac konulur. Sac hangi bobin üzerinde titrerse o bobin arızalıdır.

Ø Kopukluk:

Endüvinin ısınması, kolektörde kararma ve fırçalarda şerare ile kendini gösterir. Arızalı endüvi growler cihazına konup kolektör dilimleri arasındaki gerilim ölçülür. Kopuk olan bobinde gerilim ölçülemez.

Ø Gövdeye kaçak:

Kolektörde şerare ve endüvide aşırı ısınma ile kendini gösterir. Seri lamba ile kontrolden sonra, bobin uçları kolektörden ayrılarak yine seri lamba ile kaçağa sebep olan bobin veya bobinler bulunabilir.

Prof By_KeM@L