Mühazirə №19 Sabit cərəyan. Sabit cərəyan qanunları

Kənar qüvvələrdən əlavə yükə elektrostatik qüvvələr təsir etdiyindən, dövrənin istənilən nöqtəsində yükünə təsir edən qüvvə

Elektrik Maşınları: 3-cü hissə

Bundan əvvəlki yazılarımızda müxtəlif növ Elektrik Maşınlarını-Mühərriklərini tanıdıq. Əvvəlcə sabit maşın olan transformator haqqında bilgi edindik, daha sonra isə Dəyişən Cərəyan Mühərrikləri Asinxron mühərrik haqqında da bilgi çərçivəmizi genişlətdik. İndi növbə çatdı Sabit Cərəyan Mühərriklərinə. Öncə sabit cərəyan haqqında qısa bilgi edinək sonra isə mühərrikə keçək.

Sabit Cərəyan: Zamana görə yönü və şiddəti dəyişməyən cərəyandır. Örnək üzərində daha yaxşı başa düşmək olar. Məsələn, batareyalar. Sabit olaraq 9V-luq batareya sabit gərginlik mənbəsi kimi sabit cərəyanın yaranmasına səbəb olur. Qrafik oxunda baxsaq görərik ki, qrafikdə cərəyan bir qiyməti alır və onda da sabitlənir. Daha dəyişən cərəyan kimi zamana görə dəyişmir. Y=k funksiyası kimi ifadə edilə bilər. Sabit cərəyanı bildikdən sonra keçid edək Sabit Cərəyan Mühərriklərinə.

Sabit Cərəyan Mühərrikləri: Elektrik Enerjisini Mexaniki enerjiyə çevirən qurğulardır. Həm Motor həm də Generator rejimdə işləyərək enerji transferini hər iki istiqamətdə ötürə bilir. Gündəlik həyatımızda sıx-sıx rast gələ bilərik Sabit Cərəyan Motorlarına.
İndi isə detallarını gözdən keçirək, tanıyaq. Daha sonra işləmə prinsipinə nəzər salaq. Bu zaman anlaması daha rahat olacaqdır.

Sabit Cərəyan Mühərriklərinin Detalları:

Sabit cərəyan motorlarıda digər motorlar kimi Sabit və Fırlanan hissələrdən ibarətdirlər. Sabit hissə Stator, fırlanan Hissə isə Rotor adlanır. Ancaq Dəyişən Cərəyan Motorlarından fərqli olaraq başqa detallarda burada işin içinə girir və önəm kəsb edir.

İnduktor-Stator: Motorun xaricində qalan və sabit hissəsidir. Karkas üzərinə yerləşdirilmiş ana və yardımçı qütblər və bunların üstündəki sarğılardan meydana gəlmişdir. Maqnit cərəyanın yaranmasını təmin edir. Motordakı sarğılar Sabit Cərəyanla bəslənir(adıda buradan gəlmişdir). Bu Motorlarda Maqnit sahəsi İnduktorda yaranır və bunun yanında İnduktora Qütblər də deyə bilərik. Stator Karkasına yerləşdirilmiş Qütblər, dəmir sac lövhələrin paketlənməsi ilə düzəldilmişdir.

Armatur-Rotor: Armatur keçiriciliyi daşıyan və gərginliyin induksiyalandığı qisimdir ki, Sabit Cərəyan Motorlarını dönən bölümünə də Armatur deyilir. Armatur milindən mexanik enerji alınır. Rotor isə maqnit sahəsində fırlanar. Armatur, polad bir mil üzərinə preslənmiş Rotor sac paketlərindən, bu sac paketi oluqlara döşənmiş armatur sarğılarından və sarğı uclarının bağlandığı bir Kollektordan ibarətdir. Rotor cərəyanı Fırça adı verilən kömür çubuqlarla Kollektor dediyimiz Mis lamalardan meydana gələn qisimlərdən verilir.

Kollektor: Kollektor sayəsində Sabit Cərəyan Motorlarında Armatura gərginliyin keçirilməsi təmin edilir. Statorda yaranan Dəyişən Gərglinlik Kollektor tərəfindən düzləşdirilir və Fırçalarında köməyi ilə xarici dövrəyə verilir. Kollektor bir-birindən tək-tək izolə edilmiş sərt mis lövhələrdən ibarətdir. Kollektor dilimləri arası gərginlik fərqi 15 V-u aşmayacaq şəkildə istehsal edilir.

Fırça: Xarici dövrədəki cərəyanın yenidən Armatura ötürülməsini təmin etmək üçün istifadə edilir. Kömürdən istehsal edilir və aşınmaya ən çox məruz qalan detaldır. Kollektor ilə elektrik bağlantısını təmin edən Fırçalar, Fırça Tutucuları və Fırça Daşıyıcıları bir-birinə montajlanır. Fırça tutucuları, fırçaların kollektor üzərində durmasını və motorun çalışma zamanı bu sabitliyin qorunmasını təmin edirlər.

Yataqlar və Qapaqlar: Sabit Cərəyan Motorlarında özü-özlüyündən yağlanan metal yataqlar istifadə edilir. Bu yataqlar Motorun sakit və az itki ilə çalışmasını təmin edir. Sabit Cərəyan Motorlarında Bilərzikli və Rulmanlı yataqlar istifadə olunur. Qapaqları isə bilirik ki, Maşının xaricində istifadə edilən detallardır və xarici təsirlərdən qorumağa xidmət edir. Bu saydıqlarımız yanında Sabit Cərəyan Motorlarında, Klemens, Kablo, Motor Daşıma qarmaqları və sairə detallarda vardır. Biz ancaq ön önəmli hissələr haqqında bilgi verdik.

Bu saydığımız detalları aşağıdakı rəsmlərdə dah açıq şəkildə görə bilərsiniz:

Sabit Cərəyan Motorlarının İşləmə Prinsipi: Sabit Cərəyan Motoru,Rotor və Statorda meydana gələn maqnit sahəsinin bir-birini itələməsi və çəkməsi prinsipinə dayanaraq işləyirlər. Stator üzərində Meydana gələn sabit N-S qütbləri, rotorda meydana gələn sabit maqnit sahəsini itələməsi və çəkməsi ilə bir fırlanma-dönmə yaranır. Rotor və Stator sarğılarının eyni ox üzərində gəlib durmaması üçün birdən çox sarğı yaradılır. Sarğı, rotor üzərindəki kollektorda durur. Kollektrodakı gərglinlik, kömür fırça ilə ötürülür. İndi isə bu maqnit sahəsi necə yaranır ona nəzər salaq.
Maqnit sahəsində yerləşdirilmiş cərəyan keçən teldə qüvvənin yaranması Mexaniki hərəkətini qaynağıdır. Bu hərəkət, Sağ əl qaydası dediyimiz: Cərəyan(I), Maqnit sahəsi(B) və Qüvvə(F)dediyimiz məhfumların bir-birlərinə dik olduğu sistem ilə açıqlanır. Altdakı şəkilə baxarkən görəcəyiniz üzrə, Şəkildəki maqnit sahəsinin cizgiləri N qütbündən- S qütbünə doğrudur və kəsilməzdir. Ancaq 1 və 2 nömrəli qollarda cərəyanların bir-birilərinə görə tərs istiqamətdə olması , yaradacaqları qüvvələrində tərs istiqamətdə olmasına gətirib çıxarır(F1 və F2) . Bu tərs yönlü qüvvələr dönmə hərəkətinin yaranmasına təkan verir və daimi bir dönmə yaradaraq bizə lazım olan Mexaniki enerjini bizə verirlər.

Sabit Cərəyan Motor Çeşitləri :

Fırçasız Sabit Cərəyan Motorları:
Şönt Motor
Ardıcılı Motor
Kompunt Motor.

Fırçaları Sabit Cərəyan Motorları:
Sabit Maqnitli Motor
Elektromaqnitli Motor

Sabit Cərəyan Motorlarının İstifadə yerləri:
Fotokopiya Cihazı, Printerlər, Skaner Cihazları,Tramvar, Troleybus,Kranlar, Liftlər, Mətbəələr, Aspiratorlar, Toxunuluq dəzgahlarında, Kağız Fabrikalarında və sairə yerlərdə istifadə edilir.

Artıq bu hissədə də Sabit Cərəyan Mühərriklərini-Motorları haqqında bilgi sahibi olduq. Detallarını, İşləmə Prinsipini və istifadə yerləri haqqında az da olsa təsəvvürümüz yarandı.
Növbəti Hissədə isə digər Elektrik Maşınına toxunacağam.

Mühazirə №19 Sabit cərəyan. Sabit cərəyan qanunları

Mühazirə № 19
Sabit cərəyan.Sabit cərəyan qanunları
Yüklü hissəciklərin istiqamətlənmiş hərəkətinə elektrik cərəyanı deyilir. Elektrik cərəyanının istiqaməti olaraq müsbət yüklərin hərəkət istiqaməti qəbul olunmuşdur.metallarda elektrik cərəyanı sərbəst elektronların nizamlı hərəkəti nəticəsində baş verir. Elektrik cərəyanının yaranması ilk növbədə sərbəst yüklərin olması və xarici elektrik sahəsinin varlığıdır.

Elektrik cərəyanının əsas xarakteristikası cərəyan şiddətidir.Cərəyan şiddəti skalyar kəmiyyətdir. Cərəyan şiddəti ədədi qiymətcə vahid zamanda naqilin en kəsiyindən keçən elektrik yükünə bərabərdir.

BS-də cərəyan şiddətinin vahidi 1 Amperdir. ( )

Cərəyan şiddətinin qiymət və istiqaməti zamandan asılı olaraq dəyişməzsə, belə cərəyana sabit cərəyan deyilir. Sabit cərəyanın şiddəti

ifadəsinə görə təyin olunur.

Naqildən axan cərəyanın şiddətinin bu naqilin cərəyana perpendikulyar olan kəsiyinin sahəsinə olan nisbəti ilə təyin olunan kəmiyyətə cərəyanın sıxlığı deyilir.

Cərəyan sıxlığı vektorial kəmiyyətdir.BS-də vahidi -dir. Cərəyan sıxlığı vektorunun istiqaməti müsbət yüklərin hərəkət istiqamətində olur. Cərəyanın şiddətini və sıxlığını sərbəst yüklərin nizamlı hərəkətinin orta sürəti ilə əlaqələndirək.

Sərbəst yüklərin konsentrasiyası yükünü ilə işarə etsək onda zamanı ərzində naqilin kəsiyindən keçən elektrik yükünün miqdarı

Onda uyğun olaraq cərəyanın şiddəti və sıxlığı

ifadəsi ilə təyin olunar.

Elektrik dövrəsində yüklü hissəciklərə ancaq elektrostatik sahənin qüvvəsi təsir edirsə, bu zaman elektrik yükləri potensialın çox olan hissəsindən potensialın azalması istiqamətində hərəkət edir və nəticədə dövrənin bütün nöqtələrdində potensial eyni olur, yəni naqilin daxilində elektrik sahəsi yox olur. Elektrik dövrəsində cərəyanın uzun müddətli axınını təmin etmək üçün, elektrik yüklərini potensialın az olan hissəsindən potensial çox olan hissəyə qaytaran səbəb ancaq kənar qüvvələr ola bilər. Elektrostatik sahənin qapalı trayektoriya boyunca təsiri sıfra bərabər olduğundan cərəyanın elektrik dövrəsindən axması üçün, yüklərə təbiətcə elektrostatik sahə qüvvələrindən fərqli olan qüvvələr təsir etməlidir. Kənar qüvvələrin təsirini müsbət yükün qapalı xətt boyunca hərəkəti zamanı görülən işlə xarakterizə etmək olar. Müsbət vahid yükün dövrədə hərəkəti zamanı kənar qüvvələrin gördüyü işə bərabər olan fiziki kəmiyyətə mənbənin elektrik hərəkət qüvvəsi (e.h.q.) deyilir.

BS-də e.h.q. vahidi voltdur (V).

Kənar qüvvələrin yükünə təsiri kimi təyin olunar. Burada kənar qüvvələrin intensivliyidir. Beləliklə, kənar qüvvələrin yükün qapalı dövrə boyunca hərəkəti zamanı gördüyü iş

(5) və(6) ifadələrindən

Kənar qüvvələrdən əlavə yükə elektrostatik qüvvələr təsir etdiyindən, dövrənin istənilən nöqtəsində yükünə təsir edən qüvvə

Dövrənin ixtiyari iki nöqtəsi arasında elektrik yükünün yerdəyişməsi zamanı görülən iş

Qapalı dövrədə elektrostatik qüvvələrin işi sıfra bərabər olduğundan alınır.Ədədi qiymətcə müsbət vahid yükün kənar və elektrostatik qüvvələrin təsiri ilə yerdəyişməsi zamanı görülən işə bərabər olan kəmiyyətə gərginlik düşgüsü deyilir:

Kənar qüvvələr olmadıqda ( ) gərginlik düşgüsü potensiallar fərqinə bərabər olur, yəni .

Alman alimi Om təcrübələr əsasında müəyyən etmişdir ki, naqildən axan cərəyanın şiddəti onun uclarındakı gərginliklə düz mütənasibdir.

Burada -naqilin keçiriciliyi adlanır. Keçiriciliyin tərs qiymətinə naqilin müqaviməti deyilir.Onda

(8) ifadəsi dövrə hissəsi üçün Om qanunuadlanır.

Naqilin müqaviməti onun təbiətindən və həndəsi ölçülərindən asılıdır. Bircinsli düz naqilin müqaviməti

ifadəsindən təyin olunur. Burada -xüsusi müqavimətdir. Xüsusi müqavimətin vahidi (OM.M)-dır.

Nəzərə alsaq ki, və onda (8) ifadəsindən

olar. Bu ifadə OM qanununun differensial şəkli adlanır.

Təcrübələr göstərir ki, naqilin xüsusi müqaviməti temperaturdan asılı olaraq xətti dəyişir.

Burada – -dəki xüsusi müqavimət və müqavimətdir. -müqavimətin termik

Məlum olmuşdur ki, çox alıçaq temperaturlarda naqillərin müqaviməti sıfra enir. Bu hal ifrat keçiricilik adlanır.(Səkil).

Naqildən cərəyan axan zaman naqil qızır. Bu zaman ayrılan istilik miqdarı Coul-Lens qanununa görə

təyin olunar. Vahid zamanda naqilin vahid həcmində ayrılan istilik miqdarına xüsusi istilik gücü deyilir. Onda

Nəzərə alsaq ki, Om qanununa görə , onda

Axırıncı ifadə Coul-Lens qanununun differensial şəkli adlanır. Cərəyan mənbəinin daxili müqaviməti olarsa, onda tam dövrə üçün Om qanunu aşağıdakı şəkildə yazılar.

Dövrənin xarici müqaviməti sıfra yaxınlaşarsa ( ) -cərəyanın bu qiymətinə qısa qapanma cərəyanı deyilir. (11) ifadəsindən

Dövrə açıq olarsa, , onda , yəni dövrə açıq olduqda mənbənin uclarındakı potensiallar fərqi ( ) mənbəyin e.h.q. təyin edir.

Mürəkkəb şəkildə olan elektrik dövrələrində budaqlanma çox olduğundan bu hissələrdən axan cərəyanın şiddətini hesablamaq müəyyən çətinliklərlə bağlı olur.Belə dövrələrdən axan cərəyanın şiddətini müxtəlif budaqlanmalardakı gərginlik düşgülərini təyin etmək üçün Kirxqöfün Verdiyi iki qaydadan istifadə olunur.

Iki və ya daha çox naqilin birləşdiyi nöqtəyə düyün nöqtəsi deyilir.Kirxqöfün birinci qaydasını bu şəkildə ifadə etmək olar: elektrik dövrəsinin budaqlanan hissəsinin istənilən düyün nöqtəsində cərəyan şiddətinin cəbri cəmi sıfra bərabərdir,

Kirxqöfün birinci qaydası elektrik yükünün saxlanması qanunundan müəyyən olunur.

Kirxqöfün ikinci qaydası Om qanununun mürəkkəb dövrlərə tətbiqindən istifadə edilməsi əsasında alınır.Bu qaydaya görə budaqlanmış mürəkkəb dövrənin ayrıayrı qapalı hissələrində gərginlik düşgülərinin cəbri cəmi, bu hissədə iştirak edən mənbənin e.h.q-nin cəbri cəminə bərabərdir, yəni

Qeyd etmək lazımdır ki, Kirxsqöf qaydalarını dövrəyə tətbiq etməzdən əvvəl dövrənin müqavimətlərindən axan cərəyanların istiqamətini təyin etmək lazımdır.

Azərbaycan Dövlət Neft Akademiyası Fizika kafedrası

Mühazirə № 19 Mühazirətçi-dosent: Akif Ağayev