OSTİM TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

OSTİM TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

DERS KATALOG FORMU (COURSE CATALOGUE FORM)

Dersin Adı Course Name

Elektrik Makinaları Electrical Machines

Kodu (Code )

Yarıyılı (Semeste r)

Kredisi (Local Credits)

AKTS Kredisi (ECTS Credits)

Ders Uygulaması, Saat/Hafta (Course Implementation, Hours/Week) Ders

(Theoretical)

Uygulama (Tutorial)

Laboratuar (Laboratory)

EEE-304 6 3 4 3 0 2

Bölüm / Program (Department/Program)

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Electrical and ElectronicsEngineering Dersin Türü

(Course Type)

Core Dersin Dili

(Course Language)

İngilizce (English) Dersin Önkoşulları

(Course Prerequisites)

Yok (none) Dersin mesleki bileşene

katkısı, % (Course Category by Content, %)

Temel Bilim (Basic Sciences)

Temel Mühendislik (Engineering Science)

Mühendislik Tasarım (Engineering Design)

İnsan ve Toplum Bilim (General Education)

10 20 70 0

Dersin İçeriği (Course Description)

Bir ve üç fazlı transformatörlerin konstrüksiyonu, eşdeğer devresi, boşta ve yükte çalışması, fazör diyagramları, kısa devre büyüklükleri, gerilim regülasyonu, paralel çalışması, üç fazlı

transformatörlerin

bağlantı gurupları, mıknatıslama akımı, geçici rejimleri, bir ve üç fazlı asenkron makinaların konstrüksiyonu, bir ve üç fazlı sargılar giriş, sargı faktörleri, endüklenen e.m.k. ifadesi, döner alan, fazör diyagramları, güç akış diyagramı, verim, moment-hız karakteristikleri, yolverme, frenleme ve hız ayar

yöntemleri.

Construction of single and three phase transformers, equivalent circuits, operation at no-load and at load, phasor diagrams, short-circuit quantities, voltage regulation, parallel operation, connection group of three

phase transformers, magnetization currents, transient phenomena, construction of single and three phase induction machines, introduction to single and three phase windings, winding coefficients, expression of induced e.m.f., rotating field, phasor diagrams, power flow diagrams, efficiency, torque-speed

characteristics, starting, breaking, and speed control methods,.

Dersin Amacı (Course Objectives)

I. Transformatörler ve asenkron makinala r ile ilgili teorik ve pratik bilgile rin verilme si.

II. Bu elektrik makinalarının elektrik mühendisliğinde karşılaşılan temel uygulamaları ile ilgili bilgilerin verilmesi.

III. Değişik işletme koşullarında analiz edebilmek becerisinin kazandırılması.

I. Provide theoretical and practical knowledge of transformers and induction machines.

II. Provide basic knowle dge of applicatio ns of these electrical machines in electrica l enginee ring.

III. Gain ability to analyze under differe nt operating conditions.

Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes)

Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler:

I. Transforma törle r ve asenkron makina la rın temel çalışma ilkelerini temel elektrome ka nik enerji dönüşümü, elektromanyetik ve devre yasalarını kullanarak açıklayabilecek bilgi düzeyine ulaşacak.

II. Transformatörle r ve asenkron makinaların iç yapılarını iyi anlamış olacak.

III. Transformatörler ve asenkron makinalarda kullanıla n farklı tasarım yapılarını ayırt edebilecek ve bu farklılıkların makinanın beklenen performansına olan etkilerini açıklayabilecek.

IV. Transformatörler ve asenkron makinaların eşdeğer devre modelleri ve işletme karakteristiklerini öğrenecek ve makine ile güç sistemi arasındaki güç akışını analiz edebilecek.

V. Transformatörle r ve asenkron makina la rın işletilme sine ilişkin yönte mle ri pratikte uygula ya bilece k seviyede bilgi sahibi olacak.

VI. Transforma törler ve asenkron makina la rın değişik çalışma koşulların da sürekli hal davranışla rını analiz edebilece k.

VII. Gerekli deney düzenekle rini kurabilec e k bilgiye sahip olacak ve elde edilen deneyse l ölçümleri yorumlayabilecektir.

Students who pass this course will:

I. Gain ability to explain funda me nta l workin g principle s of transformers and induc tion machine s by using basic electromechanical, electromagnetic and circuit theory.

II. Provide well understanding of construction of transforme rs and induction machines.

III. Distinguish different construc tio n technique s and be able to explain the effects of these techniques on expected machine performance.

IV. Learn equivale nt circuit models and operating characteristic s of transformers and induction machine s, and be able to analyze the power flow between the electrica l machine s and the power

system.

V. Be able to apply methods regarding operation of transforme rs and induc tion machine s in practice.

VI. Be able to analyze steady-state behavior of transformers and induction machines operating under different conditions,

VII. Gain knowledge of establishing necessary experimental setups, and be able to interpret experimental measurements.

Ders Kitabı (Textbook )

S. J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, 4

th

Diğer Kaynaklar (Other References)

[1] A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, S. D. Umans, Electric Machinery, 5 ed., McGraw-Hill, 1990.

[2] Sen, P.C., Principles of Electric Machines and Power Electronics, John-Wiley

& Sons, 1989.

[3] Englemann, R.H., Middendorf, W.H., Handbook of Electric Motors, Marcel Dekker, 1995.

[4] Güzelbeyoğlu, N., Elektrik Makinaları I-II, İ.T.Ü Elektrik-Elektronik Fak.

Ofset Baskı Atölyesi, 1998.

[5] Güzelbeyoğlu, N., Elektrik Makinaları I-II: Teori-Çözümlü Problemler, Birsen Yayınevi, 2005.

Ödevler ve Projeler (Homework & Projects)

Her öğrenci verilen ödevi kendi çabasıyla hazırlamak ve zamanında teslim etmek zorundadır.

Every student is responsible of exhibiting his/her own effort, and submitting assignments on

time.

Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work)

-

- Bilgisayar Kullanımı

(Computer Use)

- - Diğer Uygulamalar

(Other Activities)

- - Başarı Değerlendirme

Sistemi

(Assessment Criteria)

Faaliyetler

(Activities) Adedi

(Quantity )

Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları

(Midterm Exams) 1 30

Kısa Sınavlar

(Quizzes) 2 10

Ödevler

(Homework) 2 10

Projeler (Projects)

Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı

(Final Exam) 1 50

DERS PLANI

Hafta Konular

Dersin Çıktıları 1 Döner alan, Newton Yasası, güç bağıntıları, manyetik alan, manyetik devre, Ampere Yasası, relüktans, akı

yoğunluğu, malzemelerin manyetik davranışı, manyetik malzemelerde enerji kayıpları: histerisis,girdap akımı kayıpları, Faraday yasası, Lenz yasası, bir telde endüklenen kuvvetler, manyetik alanda hareket eden bir telde endüklenen gerilim.

I

2 Transformatörler, tipleri ve konstrüksiyonu, ideal transformatör, empedans dönüşümü, gerçek bir fazlı

transformatör, gerilim oranı, mıknatıslama akımı, akım oranı, eşdeğer devresi

II, III 3 Eşdeğer devre parametrelerinin belirlenmesi: boşta çalışma ve kısa devre deneyi, fazör diyagramı IV, V,VII 4 Transformatörlerin verimi, gerilim değiştirme sargısı ve gerilim regülasyonu, oto-transformatörler, üç

fazlı

transformatörler

IV, VI 5 Yıldız-yıldız, üçgen-yıldız, yıldız-üçgen ve üçgen-üçgen bağlama, fazör diyagramları, iki transformatör ile

üç fazlı gerilim elde edilmesi, Scott-T bağlama IV, VI

6 Devreye alam akımı, ölçü transformatörleri: akım ve gerilim transformatörleri, transformatör sargılarının

polaritesinin belirlenmesi, kısa devre oranı, paralel çalışma

V, VI, VII 7 Asenkron makinanın konstrüksiyonu ve çeşitleri, döner manyetik alan, döner alanın hızı I, II, II

8 Temel asenkron makine kavramları, momentin oluşması, kayma kavramı, rotordaki elektriksel frekans,

asenkron makinanın eşdeger devresi. I, II, III

9 Asenkron makinada güç ve moment, kayıplar, verim, moment-hız karakteristiği. IV

10 Endüklenen momentin ifadesi, maksimum moment denklemi, eşdeğer devre parametrelerinin

belirlenmesi: IV

11 Moment-hız karakteristiklerinin değiştirilmesi, sincap kafesli asenkron makinanın rotor tasarımı: derin oluk ve çift kafes, farklı tasarım sınıfları, asenkron makinalar yol verme: düşük gerilimle, seri dirençle akım sınırlayarak ve yıldız/üçgen yol verme yöntemleri.

II, III, V 12 Asenkron makinalarda hız kontrol yöntemleri: kutup sayısını değiştirme, hat frekansını değiştirme. Güç

elektroniği motor hız kontrol yöntemleri, kendi başına çalışan asenkron generatör, rüzgar santrallerinde kullanılan asenkron generatörler.

V, VI

13 Bir fazlı asenkron motorlar, çift döner alan teorisi. II, V, VI

14 Bir fazlı asenkron makinanın yol alması: yarık kutuplu motorlar, kondansatör ile yol alan motorlar, kondansatör ile yol alan ve çalışan (daimi kondansatörlü) motorlar. Düz ve ters yöne doğru dönen alanlara ilişkin bir fazlı asenkron motorların eşdeğer devresi.

II, III, IV,VII

COURSE PLAN

Weeks Topics

Course Outcomes

1

Rotational motion, Newton's Law, power relationships, magnetic field, magnetic circuit, Ampere's Law,

reluctance, flux, flux density, magnetic behavior of materilas, energy losses in magnetic materials:

hysteresis and eddy-current losses, Faraday's Law, Lenz' Law, production of induced force on a wire, induced voltage on a conductor moving in a magnetic field.

I

2 Transformers, types and construction, ideal transformer, impedance transformation, real single phase

transformer, voltage ratio, magnetization current, current ratio, equivalent circuit. II, III 3 Determination of equivalent circuit component values: open-circuit and short-circuit tests,

per-unit

system, phasor diagram.

IV, V,VII 4 Transformer efficiency, transformer taps and voltage regulation, autotransformer, three-

phase transformers.

IV, VI 5 wye-wye, wye-delta, delta-wye, delta-delta connections, phasor diagrams, three phase

transformation

using two transformers, Scott-T connection.

IV, VI 6 Inrush current, instrument transformers: voltage and current transformers, determination of polarity

of

transformer windings. Short circuit ratio, parallel operation

V, VI, VII 7 induction motor construction and types, rotating magnetic field, speed of magnetic field

rotation. I, II, II

8 Basic induction motor concepts, development of torque, the concept of rotor slip, electrical frequency

on the rotor, equivalent circuit of an induction motor.

I, II, III 9 Power and torque in induction motors, losses, efficiency, torque-speed characteristic. IV 10 Derivation of induced torque equation, maximum torque equation, determining equivalent circuit

model

parameters: no-load and locked-rotor tests, dc test for stator resistance.

IV 11 Variations in torque-speed characteristics, squirrel-cage rotor designs: deep-bar and double-

cage,

different types of design classes, starting induction motors: reduced voltage starting, current limiting by

series resistance, delta-wye starting.

II, III, V

12 Speed control methods of induction motors: pole changing, changing line frequency. Solid-state motor

controllers, induction generators, induction generators operating alone, induction generators in wind

power plants.

V, VI

13 Single-phase induction motors, double-revolving field theory. II, V, VI

14 Starting of single-phase induction motors: split phase motors, capacitor-start motors, capacitor- start

capacitor-run (permanent-split capacitor) motors, equivalent circuit model of single-phase induction

motors with forward and reverse magnetic fields.

II, III, IV,VII

Dersin Mühendislik Programıyla İlişkisi

Programın mezuna kazandıracağı bilgi ve beceriler (programa ait çıktılar)

Katkı Seviyes 1 2 3 i

1 Matematik, Temel Bilim ve Mühendislik bilgilerini Elektrik-Elektronik Mühendisliği alanında

uygulama becerisi X

2 Elektrik-Elektronik Mühendisliği alanında deney tasarlama, yürütme ve sonuçları yorumlama

becerisi X

3 Amaca yönelik sistem, sistem bileşenleri ve süreçlerini, ekonomik, çevresel, sosyal, politik, etik, sağlık,

üretilebilme ve sürdürülebilme gibi gerçek kısıtlar altında tasarlayabilme becerisi

X

4 Çok disiplinli konularda çalışma yetisi X

5 Elektrik-Elektronik Mühendisliği alanında problemleri tanımlama, modelleme ve çözme becerisi X

6 Mesleki ve etik sorumlulukların doğru algılanması X

7 Etkin iletişim kurma becerisi X

8 Mühendislik uygulamalarının toplumsal, küresel, ekonomik ve çevresel düzeyde etkilerinin doğru

algılanması X

9 Yaşam boyu öğrenme ve alanındaki gelişmeleri izleyebilme becerisi X

10 Güncel sorunlar konusunda bilinç X

11 Modern mühendislik araç, yöntem ve yetilerini mühendislik uygulamalarında kullanabilme becerisi X

12 Kalite bilinci X

13 Bireysel ve takım içinde çalışma becerisi X

1: Az Katkı, 2. Kısmi Katkı, 3. Tam Katkı

Re lationship between the Course and the Engineering Curriculum

Program Outcomes

Level of Contribution

1 2 3

1 An ability to apply knowledge of mathematics, science, and engineering to Electrical

and Electronics Engineering problems X

2 An ability to design and conduct experiments, and to analyze and interpret gathered data X

3

an ability to design a system, component, or process to meet desired needs within realistic constraints such as economic, environmental, social, political, ethical, health and safety, manufacturability, and sustainability

X

4 An ability to function on multi-disciplinary teams X

5 An ability to identify, formulate, and solve Electrical and Electronics Engineering problems X

6 An understanding of professional and ethical responsibility X

7 An ability for effective communication X

8 An ability to understand and correctly interpret the impact of engineering solutions in a

social/global context X

9 An ability to engage in life-long learning to follow developments in Electrical

and Electronics Engineering X

10 A knowledge and understanding of contemporary issues X

11 An ability to skillfully use modern engineering tools and techniques necessary for engineering

design, analysis and applications X

12 A recognition of the need for quality X

13 An ability to function individually as well as part of a team X

Dü zen leyen (Prep a red b y) Mehmet Yuceer

Tarih (Date)

13.09.2021

İ m z a ( Si g n a t u r e )