Endüvi Reaksiyonu

Endüvi reaksiyonu

Endüvi reaksiyonu nedir?

Doğru Akım Makinelerinde Endüvi Reaksiyonu ve Komütasyon: Doğru akım elektrik makinelerinde manyetik akı dağılımının bozulmasına endüvi reaksiyonu denir. Akımın yön değişikliğine ise komütasyon denir.

ENDÜVİ REAKSİYONU NEDİR ?

Endüvi sargılarından geçen akımın meydana getireceği manyetik alanının, kutup manyetik alanına gösterdiği tepkiye endüvi reaksiyonu denir. Endüvi reaksiyonunun kelime anlamı, endüvinin (rotor) tepki göstermesidir. Endüviden geçen akımın oluşturduğu bu etki ile ana kutupların bir bölümünde alan zayıflaması olurken diğer bölümde alan kuvvetlenmesi oluşur. Ama bir tarafta meydana gelen alan zayıflaması kadar diğer tarafta meydana gelen alan kuvvetlenmesi aynı miktarda değildir. Çünkü manyetik alanın artışı diğer bir ifade ile, kuvvet çizgilerinin kutbun bir yanına yığılması, o kısımda manyetik doyma meydana getirir. Doymanın meydana gelmesi manyetik alanın daha fazla artmasına engel olur, bundan dolayı kutupların meydana getirdiği toplam manyetik alan değerinde azalma olur. Doğru akım makinesinin kutupları arasındaki kuvvet çizgilerine dik olan eksene nötr ekseni denir. Normal de fırçalar, nötr ekseni üzerine konulur.

Komütasyonu kolaylaştırmak için fırça kaydırmak

Şekil de görüldüğü gibi, kutuplar arasındaki nötr ekseninde bir kayma olmuştur. Oluşan bu kayma sonunda nötr ekseni üzerinde bulunan bobinlerde bir gerilim endüklenir. Bu gerilim, fırçaların bobini kısa devre ettiği an bir şerare meydana gelmesine neden olur. Böylece fırçaların yeni nötr ekseni endüvi dönüş yönünde ( ∞) açısı kadar kaymıştır. Bu durum dinamo için geçerlidir. Motorlarda kayma, dönüş yönünün aksi yönünde olur. Endüvi akımı arttıkça fırçaların daha fazla kaydırılması gerekir. Bu ise uygulamada çok zor olur. Bu bakımdan fırçalar, makine 2/3 yükte çalışırken kaydırılıp ayarlanır. 2/3 yük için çalışma normaldir. Daha fazla veya az yüklerde bir miktar şerare oluşur.

Endüvi Reaksiyonuna Karşı Alınması Gereken Önlemler

Endüvi reaksiyonundan dolayı nötr ekseninde bulunan fırçalarda ark (şerare) oluşur. Bu durum fırça ve kollektörlerin kısa zamanda aşınmasına sebep olur. Bundan dolayı fırçalar endüvinin dönüş yönünde bir miktar kaydırılır. Endüvi reaksiyonunun makine üzerindeki manyetik akıyı azaltıcı etkisinin önlenmesi amacı için bazı önlemler alınır.

• Kutup ayaklarını tarak şeklinde yapmak
• Kutup ayaklarına oyuklar açmak
• Yardımcı kutup kullanmak
• Kompanzasyon sargısı kullanmak

Kutup Ayaklarını Tarak Şeklinde Yapmak

Kutup ayaklarını tarak şeklinde yapmak için, kutuplarda kullanılacak saç levhaların her birinin birer kulağı kesilir. Kutupları oluşturan sacların bir kulakları kesilerek bir ters bir düz gelecek şekilde birbirine perçinlenmesi ile kutup ayağı oluşturulur.

Bu şekilde kutup pabuçlarının yan kısımları bir tarağı andırır. Bu durumda kutupların yan kısmındaki demir kesiti yarıya düşürülmüş olur. Kutup ayağının uç kısmındaki kesit yarıya indirildiğinden çok az bir manyetik akı artışında kutuplar doyuma ulaşır. Böylece kutbun bu bölümündeki alan artışı önlenir. Ana kutup alanı ve nötr ekseninde az bir kayma oluşturulur. Nötr eksenindeki kayma azalmış, ama ana alandaki zayıflama önlenememiştir. Bu yöntemle fırçaların kaydırılması önlenmiş olur ancak endüvi reaksiyonunun etkisi tam olarak ortadan kaldırılmamıştır. Fırçaların fazla kayması önlenmiş olup fırçaların yeri değiştirilmeden endüvi reaksiyonunun etkileri ortadan kaldırılmış olur.  

Kutup Ayaklarına Oyuklar Açmak

Ana kutuplar üzerine kutup ekseni paralel olacak şekilde oluklar açılır. Endüvi manyetik alanının yol uzunluğunun ve manyetik direncinin arttırılması sağlanır ve endüvi reaksiyonunun etkisi azaltılmış olur. Kutuplarına oyuklar açılacak makinelerde kutupların doyma sınırı yüksek olmalıdır.

Oyuklar açılırken önemli bir konu açılacak olan oyuklar ana manyetik akıyı azaltmayacak şekilde olması gerekir. Yoksa endüvide indüklenen elektromotor kuvvet (EMK) te bir azalma olabilir. Bu yöntem endüvi reaksiyonunun etkisini tamamen ortadan aldırmamakla beraber sabit güçlü makinelerde kullanılmalıdır.

Yardımcı Kutup Kullanmak

Endüvinin oluşturduğu alan nötr ekseni doğrultusundadır. Bu bölgedeki alana eşit ve zıt yönde bir alan meydana getirilirse, her iki alan birbirini yok edeceği için endüvi reaksiyonun etkisi ortadan kalkar. Nötr eksenine yerleştirilen yardımcı kutuplar kullanılır.

Yardımcı kutupların oluşturacağı alanın endüvi alanına eşit olması için endüvi akımı yardımcı kutup sargılarından da geçirilir. Endüvi dönüş yönüne göre ana kutuptan sonra gelen yardımcı kutuplar ana kutbun tersi olarak isimlendirilir. Endüvi reaksiyonunun etkileri tamamen önlenemez. Çünkü yardımcı kutbun alanı ana kutupların altındaki bölgede etkili olmaz. Nötr eksende endüvinin meydana getirdiği alana eşit büyüklükte ve zıt yönde bir alan meydana getirerek endüvi reaksiyonunun etkilerini sönümler. Komütasyonda kullanılan yardımcı kutuplarla aynı kutuplardır. Yani yardımcı kutuplar kullanarak hem komütasyonu kolaylaştırma hem de endüvi reaksiyonunu sönümleme fonksiyonları gerçekleştirilebilir. 

Kompanzasyon Sargısı Kullanmak  

Büyük güçlü makinelerde endüvi reaksiyonunun etkisi gidermek için kullanılan bir yöntemdir. Kompanzasyon sargıları ana kutuplar altına açılan oyuklara yerleştirilir.

Kompanzasyon sargılarından geçen akım endüvi sargılarından geçen akımın tersi yönünde olduğu için bundan dolayı meydana gelecek olan manyetik alanlar birbirine zıt yönlü ve eşit büyüklükte olurlar. Meydana gelecek olan manyetik alanların birbirine eşit olması için endüvi sargılarından geçen akım kompanzasyon sargılarından da geçirilir. Böylece endüvi alanının etkisi kaldırılacak ve endüvi reaksiyonu sönümlenmiş olacaktır. 

KOMÜTASYON NEDİR?

DA makinelerinde endüvideki bir bobinde, kolektör dilimleri ve fırçalar yardımıyla akımın yön değiştirmesi olayına komütasyon denir.

Komütasyonu Bozan Etkenler  

Elektriki arızaların dışında mekaniki olarak da birçok arızalar meydana gelebilir.

• Dilimler arasındaki mikaların yüzeyden taşmış olması durumunda fırçalar kollektör yüzeyine iyi basamayacağı için  arc oluşur. Bu durumu önlemek için mikalar bakır yüzeyden 1 – 1,5 mm. aşağıda olmalıdır. 
• Kollektörün yuvarlak olmaması, ısı etkisi ile endüvinin yuvarlaklığının bozulması. Bu durumu önlemek için kollektörler sık olarak kontrol edilmelidir. 
• Fırçaların fırça tutucusuna bağlanışındaki bir hata olması, fırçaların kollektör yüzeyine uygun basınçla basmaması durumunda. Bu basınç normalde 150—250 gr/cm civarındadır ve bu baskı bir yay ile sağlanır. Yay basıncı sık olarak kontrol edilmelidir.
• Kömür ile fırça yuvası arasındaki boşluğun fazla olması veya az olması, fırçalar arasındaki uzaklığın eşit olmaması ve fırçaların düşük kalitede olması da ark meydana gelmesine sebeptir. Komütasyonun zor olduğu durumlarda geçiş direnci yüksek olan fırçalar kullanılır. Bu sayede komütasyondaki bobinde akımın yön değiştirmesi çok kolaylaşır. Ayrıca, fırçalar kollektör yüzeyine uyacak şekilde alıştırılması sağlanmalıdır.

Komütasyonu kolaylaştırmak için; fırçaları kaydırma ve yardımcı kutup kullanma yöntemleri kullanılmaktadır.

Bir doğru akım (DC) elektrik makinesi, normal çalışırken indüklenen karşılıklı gerilimler aynı polariteye sahiptir. Endüvi sargılarından akım geçerken her kutbun altındaki iletkenlerden geçen akımın yönü, iletkenlerden geçen akım yönü ile aynıdır.

Rotorla beraber hareket eden iletkenlerdeki akımın yönü, iletkenin bir kutbun altından diğer kutbun altına geçmesiyle yön değişikliğine uğrar. Bobin iletkenlerinden geçen akımın bu yön değiştirmesi olayına  komütasyon  denir. Akım yön değiştirirken kollektörler ve fırçalar da yardımcı olur. Endüvi hızla dönerken bobinden geçen akımın yön değiştirmesi çok hızlıdır. Bundan dolayı bobin üzerinde Lenz Kanununa göre alanın azalmasını önleyecek şekilde küçük bir öz indüksiyon emk’sı indüklenir. Bu gerilim de komütasyon sırasında fırça ve kollektör arasında ısınma oluşturur ve elektriksel ark (şerare) meydana getirir.

Komütasyon durumu DC elektrik makinelerinde kaçınılmazdır. Komütasyon sebebiyle ark oluşumu fırça ve kollektör aşınmasına yol açar. Bu durum için bir takım önlemler vardır. Bu önlemler aynı zamanda komütasyonu kolaylaştırıcı etkiler de gösterir. 

Arkın önlenmesi için komütasyonu kolaylaştırıcı önlemler nelerdir?

• Fırçaları kaydırmak
• Yardımcı kutup kullanmak.

Fırçaları Kaydırmak

Fırçaların dönüş yönünde kaydırılması esasına dayanan bu yöntem, bobin üzerinde meydana gelen gerilime karşı bir etki ile sönümleme mantığına dayanır. Bu durumda kısa devre olan bobin, nötr eksen üzerinde değil de kutupların etkisinde olan bölgelere gelir. Böylece zıt kutbun etkisi ile bobin üzerindeki gerilime zıt bir etki yapılarak negatif etki ortadan kaldırılır ve arkın meydana gelmesi engellenip komütasyonun daha kolay gerçekleşmesi sağlanır. 

Fırçalar, endüvinin dönüş yönünde bir miktar kaydırıldığında, üzerindeki akımın yönü değişir. Bobin zıt kutbun etkisi altına gireceği için öz indüksiyon emk’sının etkisi yok olur. Akım kolay bir şekilde yön değiştirir ve yön değiştirme sırasında ark oluşmaz. Akım hızlandırılmış komütasyon eğrisini izler.

Yardımcı Kutup Kullanarak

Yardımcı kutup yönteminin mantığı, fırçaları nötr ekseninden kaydırmadan nötr eksende sabit tutar. Bobinin diğer kutbun etkisine girerken üzerinde meydana gelecek özindükleme emk’sının yok edilmesi ve bundan dolayı fırçalarda ark meydana gelmesinin önlenmesine dayanır. Nötr ekseni üzerine yerleştirilmiş olan yardımcı kutuplar, bobinin kurtulduğu kutbun zıttı olacak şekilde kutuplandırılır. Bu yöntem genellikle modern DC elektrik makinelerinde tercih edilir.

Yardımcı Kutup Kullanarak Komütasyonu Kolaylaştırmak

• Yardımcı kutuplardan endüvi akımı geçirildiği için, yüke göre değişen endüvi manyetik alanına karşılık aynı oranda ve zıt yönde yardımcı kutbun değeri de herhangi bir ayarlamaya gerek kalmadan değişir.
• Yardımcı kutupları bulunan bir DA makinenin hem endüvi reaksiyonuna karşı hem de komütasyonu kolaylaştırıcı görevini yardımcı kutuplar yapar.