MANYETİK DEVRE – DOYGUNLUK NEDİR ?
Manyetik devre nedir ? Manyetik doygunluk nedir ? MMF nedir ? Relüktans – Akı yoğunluğu ve ilişkisi nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız bu yazımızda Manyetik Devre Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaşıyoruz.Temel elektronik serisine devam ettiğimiz bu yazı ile Elektromanyetik alanında sona gelmek üzereyiz.
Başlayalım.
MANYETİK DEVRE
Manyetik bir devre, manyetik akının üzerinden uzayda geçtiği yol olarak kabul edilir.Resim üzerinde de görülebileceği üzere, demir yüklü bir solenoidi göreceksiniz.
DC’yi solenoidden beslediğimizde, bu şekilde modelin gösterildiği akı üretecektir.Her bir akı çizgisi, düşünüldüğü üzere, N kutbundan başlayarak, mıknatısı çevreleyen havayı geçerek ve sonunda S kutbuna ve daha sonra da S kutbuna ulaştığında, gösterildiği gibi demir çekirdeği boyunca N kutupuna gelecektir.
Akı çizgilerinin her biri havayla birlikte demirden geçerken, buna kompozit manyetik devre denir.Demir çekirdeğin içindeki kuvvet çizgileri, eşit aralıklı, paralelleştirilmiş hatların sayısı ile temsil edilir.
Sonuç olarak demir çekirdekteki manyetik alan eşsizdir.Hava sahasındaki bu kuvvet veya akı çizgileri, tüm noktalara eşit olarak yerleştirilmez, dolayısıyla çekirdek dışındaki alan eşsiz değildir.
Bir manyetik devrenin tasarımını ve analizini daha kolay hale getirmek için, sabit , tekdüze bir alan olması istenir.
Düz demir bir çekirdek kullanmak yerine, düzgün bir kesitli demir toroid kullanmış olsaydık, ideal olarak, manyetik akı hatlarının havada geçmesi için herhangi bir alan olmayacaktır.Sonuç olarak, toroid çekirdeğindeki manyetik alan eşsizdir Bu da tamamen kapalı manyetik devre olarak adlandırılır.
Manyetik devre
Bir manyetik akı sirküle edildiğinde veya kapalı bir alandan veya yoldan takip edildiğinde, manyetik devre olarak adlandırılır veya kapalı bir alanda manyetik alan çizgileri olarak gösterilen kapalı bir alanda manyetik alan sirküle edildiğinde Manyetik Devre olarak adlandırılır.
Bu manyetik devre, kalıcı mıknatıslar veya elektromıknatıslardan oluşur ve demir gibi ferromanyetik malzemelerden oluşan manyetik çekirdekli yol ile sınırlanır.
Magnetomotive Force (MMF)
Manyetik bir devrede manyetik akı oluşturmak için MagnetoMotive Force (MMF) veya manyetik potansiyel olarak adlandırılan bir dolaşım kuvveti vardır.MMF, bir elektrik akımı taşıyan ve amper dönüşlü ünitelere sahip bir dizi tel ile eşdeğerdir.
MMF, manyetik alana neden olan ve elektromotor kuvveti veya elektriğin gerilimine benzeyen belirli maddelerin veya olayların özelliğidir.Akı, cihazın bir kısmına ve diğer kısmına bölündeyse, manyetik devreye paralel manyetik devre denir.
Eğer tüm akı, halka şeklinde bir elektromıknatısta olduğu gibi, tek bir kapalı döngü ile sınırlıysa, devre bir dizi manyetik devre denir.
Manyetik Devredeki Hava Boşluğu
Şimdi eğer manyetik devrede hangi hava boşluğunun sorgulanması gerekiyorsa, o zaman cevap genel olarak doygunluğun önlenmesi olacaktır.Hava, manyetizmanın yanı sıra elektriğin bir tür yalıtıcısıdır, örnek olarak , negatif sonuç veren alanlar , pozitif sonuçlar için kullanılır.Hava gibi, kullanımın uygulanmasına bağlı olarak çekirdek doygunluğunu önlemek için boya, gaz, vakum, alüminyum vb. kullanılabilir.
Manyetik Doygunluk
Bir mıknatısın mmf değerini arttırırsak, çekirdeğin içindeki akı yoğunluğu da artar.Şimdi, mıknatısın çekirdeğinde artan uygulanmış mmf ile artan akı yoğunluğu sınırlaması olup olmadığı konusunda bir soru sorabiliriz.Cevap evet olacaktır.
Manyetik çekirdekteki keskin yoğunluğun, keskin bir şekilde mmf artışla bile artmadığı bir sınır vardır.Eğer bu sınır oluşmazsa, mıknatısın çok küçük kesitinde devasa akıyı sıkıştırmak ve çok küçük boyutlu olan çok güçlü bir mıknatıs oluşturabilmek mümkündür.
Ama bu pratik bir durum değildir.Bu sınırın çok net olmasa da bir sınırı vardır.Bu limite manyetik doygunluk denir.
Manyetik Doygunluğun Tanımlanması
Manyetik alandaki manyetik akı yoğunluğunun ilerisindeki üniteler, mmf’nin artmasıyla çok hızlı , ve daha fazla artmaz.
Demirin Manyetik Doygunluğu
Demirin çok az bir isteksizliğe sahip olduğu iyi bilinmektedir.Havanın isteksizliğinden çok daha küçüktür. Ancak yukarıdaki ifade yalnızca manyetik akı yoğunluğu bir demir çekirdeğin belirli bir limitin altında olması durumunda doğrudur.Bu sınır, söz konusu manyetik çeliğe veya demire bağlı olarak 1,6 ila 1,8 Tesla arasında olabilir.
Şimdi bu sınırın üzerinde akı yoğunluğu ile çalışmaya çalışırsak, demir düşük akı yoğunluğuna kıyasla daha yüksek bir isteksizlik sergiler.Sonuç olarak, söz konusu demir veya çelik, manyetik akının iyi bir iletkeni gibi davranmaz.Bu durumda, aynı demir çekirdekten akıyı sürmek için çok daha fazla mmf gereklidir.Daha mmf, elektromanyetik durumunda daha fazla amper dönüşü anlamına gelir, dolayısıyla bu durumdan kaçınmak gerekmektedir.
Relüktans ve Akı Yoğunluğu İlişkisi
Resim üzerindeki , demir ve bunun karşılık gelen akı yoğunluğu gibi bir manyetik malzemenin etkin isteksizliği arasındaki ilişkiyi göstermektedir.
Resimde, akı yoğunluğu sınır içinde olduğunda, manyetik yolun isteksizliğinin oldukça düşük olduğu, ancak burada gösterildiği gibi 2 Tesla gibi belirli bir değeri geçtiği zaman, aynı manyetik yolun isteksizliğinin keskin bir şekilde arttığı görülmektedir.
Herhangi bir miktarın yoğunluğu hacimle ilişkili olduğundan, dolayısıyla manyetik yolun enine kesitini (yani hacim) arttırarak, aynı verilen mmf için yolun etkili akı yoğunluğunu azaltabilir.
Manyetik doygunluğun istenmeyen etkisinden kaçınmak için, demir çekirdeğin boyutu uygun bir mühendislik uygulaması için uygun şekilde seçilmiştir.
Genellikle bir makinedeki demir yolun demir veya çelik çekirdeğinin hacmi, çekirdeğin akı yoğunluğunun, normal çalışma koşullarında 1.5 Tesla sınırını geçmediği şekilde seçilir.
MANYETİK DEVRE – DOYGUNLUK NEDİR SONUÇ :
Bugünki yazımızda Manyetik Devre ve Manyetik doygunluk hakkında bir takım bilgileri vermeye çalıştık.Elektromanyetik anlamında da artık sonlara yaklaştığımız bu yazı dizisinde umuyorum faydalı bilgiler buluyorsunuzdur.
İyi Çalışmalar