Üyelik tarihi: 18-02-07

Mesajlar: 13.848

Tecrübe Puanı: 844

DOĞRU VE ALTERNATİF AKIMIN TANIMI
GİRİŞ:
DOĞRU AKIM: Yönü ve şiddeti zamana göre değişmeyen akıma doğru akım denir
ALTERNATİF AKIM :yönü ve şiddeti zamana göre değişen akıma alternatif akım denir

Günümüzde endüstrinindi gelişmesi ile birlikte enerji kaynaklarına olan ihtiyaç artmış ve günden güne de artmaktadır Enerji türleri, içerisinde en çok kullanılan enerji çeşidi elektrik enerjisidir Bunun sebepleri şu şekilde sıralanabilir

Elektrik enerjisinin elde edilmesi, taşınması ve dağıtımı kolay ve verimli bir şekilde yapılabilir
Elektrik enerjisi öteki enerji çeşitlerine kolayca dönüşebilir (ısı, ışık, hareket… Vb)
Elektrik enerjisi çok küçük parçalara ayrılarak kullanılabilir
Elektrik enerjisi külsüz dumansız ve atık bırakmayan bir enerjidir

Elektrik enerjisi birçok alanda kullanılmaktadır Önceleri aydınlatma için kullanılan bu enerji elektrik makinelerinin bulunması ile geniş bir kullanım alanına yayılmıştır Bugün aydınlatmada, ısıtmada, havlandırmada ,soğutmada ulaşım elektro kimya , haberleşme ev aygıtlarının çalıştırılması ve çeşitli iş makinelerinin çalıştırılmasında elektrik enerjisinden faydalanılmaktadır
Bu kadar yaygın kullanım alanı bulan elektrik enerjisinin üretildiği santraller çoğu zaman tüketim bölgelerinden uzakta kurulur Bu bakımdan elektrik enerjisinin üretildiği yerlerden tüketim noktalarına taşınması gerekmektedir 19 asrın sonlarında doğu Avrupa ve Amerika’da elektrik enerjisinin taşınmasına başlanmış ancak gerilimin yüksek olmaması nedeni ile iletim kısa mesafelere yapılabilmiştir Elektrik enerjisinin taşınmasına ihtiyaç duyulduğu bu yıllarda elektrik enerjisi doğru akım olarak üretilmekteydi Enerji üretimi , iletimi ve dağıtımı generatörlerden elde edilen alçak gerilimle yapılıyordu, bu bakımdan üretim merkezlerinin tüketim noktalarına yakın olması gerekiyordu Alçak gerilimde gerilim düşümü ve güç kaybı ,enerjinin uzaklara iletimini ekonomik olmaktan çıkarıyor idi Daha sonra alternatif akım tekniği gelişti ve daha büyük gerilimler elde edildi
Elektrik enerjisinin iletimi ve dağıtımında en önemli gelişme transformatörün bulunması olmuşturtransformatö r yardımı ile elektrik enerjisinin iletimi ve dağıtımı kolaylaşmış bu enerji daha kullanılır hale gelmiştir Transformatör kullanarak ilk enerji taşınması 19 asrın sonlarında Amerika’da yapılmıştır Üretilen enerji 500 volt gerilimle 1600 metreye taşınmıştır Aynı tarihlerde italyada 150 HP ‘lik bir güç 2000 volt ile 27 km ye taşınmıştır Üç fazlı alternatif akımla ile yapılan ilk enerji taşınması ise 1891 yıllarında Almanya’da gerçekleştirilmiş 150 kw lık güç 15 kv ile 170 km ye taşınmıştır
Sonuç olarak görülüyor ki elektrik enerjisinin en çok kullanım alanı bulmasına neden olan üstünlüklerinden biride uzak mesafelere çok büyük güçlerin kolayca iletilebilmesidir, bunun için dünyanın her yerinde üretilen enerji transformatörler yardımı ile yükseltilerek uzak mesafelere iletilebilmektedir
Transformatörün çalışmasına kısa değinilecek olunursa primer sargısına uygulanan alternatif gerilim değişken bir manyetik alan oluşturur Bu değişken manyetik alan nüve üzerinden devresini tamamlayarak transformatörün sekonder sargısını keser (Faraday kanunlarına göre bir sargı, değişken bir manyetik alan tarafından kesilirse üzerinde bir gerilim indüklenir) ve manyetik alan tarafından kesilen bu sargıda sipir sayısına bağlı olarak bir gerilim indüklenir Görülüyor ki transformatörün çalışması için değişken bir manyetik alan oluşturulması gerekir Değişken manyetik alanın oluşması için ise transformatör sargılarına alternatif akım uygulanması gerekir Transformatörler doğru akımda çalışmaz bunun içinde günümüzde tüm elektrik santrallerinde alternatif akım üretilir Eğer doğru akım üretilse idi uzak mesafelere elektrik enerjisi iletilemez ve elektrik enerjisi kullanışlı ve ucuz bir enerji kaynağı olmaktan uzaklaşırdı

Günümüzde büyük güçlü elektrik santralleri elektrik enerjisi üretilen doğal kaynakların yoğun oldukları bölgelere kurulduklarından tüketim merkezleri ile yan yana olma şansı azdır Bu durum uzak mesafelere elektrik enerjisinin iletimini, iletim için gerilimin yükseltilmesini, gerilimin yükseltilebilmesi için transformatörlerin kullanılmasını, transformatörlerin kullanılabilmesi içinde elektrik enerjisinin alternatif akım olarak üretilmesini zorunlu hale getirir

Doğru ve Alternatif akımla ilgili Temel Kavramlar ve hesaplamaları

AKIM :
TANIMI: İletkenden (yada alıcıdan) birim zamanda geçen elektrikli yükü (elektron)miktarına akım denir
Bir iletkenden belirli bir zaman içinde ne kadar çok elektron geçerse,akımda o oranda şiddeti olurAkım şiddetini elektronların sayısıyla göstermek için çok büyük rakamları kullanmak gerekirYani 6,25x1018 adet elektron 1 ampere eşittirBunun gibi büyük rakamları kullanmamak için Fransız bilgin AMPERE (amper)’in elektrik akımının kimyasal etkisine dayanarak yaptığı tanımlama kullanılırBu yaklaşıma göre:

1 amper, gümüş nitrat eriyiğinden 1 saniyede 1,118 miligram gümüş ayıran akım şiddetidir

Akım elektronların hareketiyle ortaya çıkarAncak, eskiden akımın artı (+)yüklü oyuklar tarafından taşındığı sanıldığından,Bu günde eski teorem kabul edilmektedirBaşka bir deyişle,Bir pilde akım (+) uçtan (-) uca doğru gider derizAncak gerçekte akım (-) uçtan (+) uca doğru artmaktadır

Akım, amperle ölçülür ve “I” ile gösterilirAkımın birimi amper (A),denklemi I =U/R [A] şeklindedir

Akımın ast ve Üst katları :
Akımın ast katları :
Pikoamper,nanoamper,m iliamper,mikroamper
Akımın üst katları :
Kiloamper,megaamper,g igaamper

Not 1:Megaamper ve gigaamper uygulamada pek kullanılmamaktadır
Not 2:Akımın ast ve üst katları biner biner büyür ve küçülür

Çeşitli akım değerlerinin bir birine dönüştürülmesine ilişkin örnekler:
-100 miliamper kaç amperdir? : 0,1 A
-220 nanoamper kaç mikroamperdir? :0,22μA
-1 kiloamper kaç amperdir? :1000 A

Akım ölçme:

Elektrik akım şiddeti devreye seri bağlanan ampermetreyle ölçülürAmpermetre analog yada dijital yapılı olabilir
Analog tip ampermetrelerde kalın testili az sarımlı bobin vardırDevrede seri bağlantı olan ampermetrenin bobinden geçen akım bir manyatik alan oluşturarak ibrenin saplanmasını sağlar Ampermetre devreye kesinlikle paralel bağlanmazYanlışlıkla devreye paralel bağlandığında ya cihaz bozulur yada sigorta atar

Kirchhoff (Kirşof)’un Akım Kanunu:

Tanım : Paralel olarak bağlanmış dirençlerin üzerinden geçen akımların toplamı,Devreden geçen akım toplamına eşittir(I gelen = I giden)

IT= I1 + I2 ++ In [A] ve I=U/R Olduğundan
IT=U/R1+U/R2+U/Rn şeklinde yazılabilir
Notirençler paralel bağlıyken hepsinin üzerinde de aynı değerde gerilim düşer



Gerilim(Elektromotor kuvvet,EMK,Potansiyel fark)

Elektrik akımı elektron akışından ibarettirElektronlar ı faydalı olacak şekilde hareket ettirmek için ittirmek gerekirBilindiği gibi elektronlar maddelerin içinde bulunan atomların etrafında dönerek hareket etmektirAncak bu dönüş bir fayda sağlamazFaydalı hareket için metal içinde belli bir yönde akış gereklidirİşte elektronları kendi normal hareketleri dışında,Bir yönde sürüklemek için gerekli olan kuvvete gerilim (elektrormotor) kuvvet, EMK)denir

Gerilimin diğer tanımları

Tanım 1: Bir üreticinin iki ucu arasındaki potansiyel farka gerilim denir

Tanım 2: Bir elektrik devresinde akımın geçmesini sağlayan kuvvetlere gerilim denirGerilim voltmetreyle ölçülür ve U,E,V yada e ile gösterilirBirimi volt(V),denklemi
U=I:R[V] şeklinde yazılır

Gerilimin ast ve Üst katları :

Gerilimin ast katları :

Pikovolt,Nanovolt,mik rovolt,milivolt

Gerilimin üst katları:

Kilovolt,Megavolt,Gig avolt

Gerilimin üst ve ast katları biner biner büyür ve küçülür

Not: Pikovolt,nanovolt,meg avolt, ve gigavolt uygulamada kullanılmamaktadır

Gerilim ölçme

Gerilim, voltmetreye alıcıya paralel bağlanarak ölçülürUygulamada analog ve dijital olmak üzere iki tip voltmetre kullanılmaktadır
İbreli voltmetrelerin içinde ince kesitli çok sarımlı yüksek dirençli bir bobin bulunurDevreye paralel bağlanan voltmetre gerilimi belirler
Dijital voltmetrelerin yapısında ise eletronik devreler bulunur
Paralel bağlanarak kullanılması gereken voltmetre yanlışlıkla seri bağlanırsa aygıt yanlış bir değer gösterir ve alıcı çalışmaz

Elektromotor Kuvvet (EMK) ve gerilim kavramı :

Elektromotor kuvvet,elektrik üretecinin (pil,aküdinamo,alter natör)boşta çalışırken ürettiği gerilim değeridirElektro motor kuvveti E harfiyle gösterilirBirimi volt denklemi E=IR [V] turElektromotor kuvvet ve gerilim kavramları pil devresi örneğiyle açıklayalım
Pilin uçlarına alıcı bağlamadan voltmetreyle gerilim ölçtüğümüzde 1,5 volt değerini görürüzBu değer pilin elektromotor kuvveti olarak tanımlanabilirDaha sonra pilin uçlarına bir alıcı bağlayıp pil gerilimini tekrar ölçecek olursak EMK nın bir miktar düştüğünü görürüzYük bağlanınca pilden alınan gerilimin düşmesinin nedeni pilin iç direncinde bir miktar gerilim düşümü olmasıdır
Pilin iç direncinde düşen gerilimin değeri alıcının çektiği gerilim değerine göre değişir



Kirchhoff ’un gerilim Kanunu:

Seri olarak bağlanmış dirençlerin üzerine düşen gerilimlerin değerlerinin toplamı,Devreye uygulanan gerilime eşittirYani,

UT = U1+U2++Un [V]
U=IR
UT=IR1 + IR2 ++ IRn Şeklinde yazılabilir



DOĞRU AKIM

Tanım: Dinamo,akümülatörpil güneş gibi düzenekler tarafından üretilirDoğru akım zamana göre yön ve şiddeti değişmeden akarYani DC akımın frekansı yoktur
Başka bir deyişle,doğru akım sürekli olarak aynı değerde ve aynı yönde akar

Doğru akımın elde edilmesi

DC üretilen kaynaklar şu şekilde sıralanabilir:

Pil,
Akümülatör,
Dinamo
Doğrultmaç devresi
Güneş pili

PİL

Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren araçlara pil adı verilir
Elektroliti kuru tipte olan pillerde elektrotlar çinko ve karbondan yapılırÇinko kılıf (elektrot) aynı zamanda pilin kalıbıdırKuru pilin elektroliti amonyumklorür maddesidir
Piller DC gerilimde üretilirBüyük gerilimlere gereksinim duyulduğunda birden çok pil seri bağlanırPilin verdiği akım yetmemesi durumunda ise paralel bağlama yapılır

Akümülatör:

Kimyasal yolla doğru akım üreten araçtırAkü boşaldığında doğru akım ile tekrar doldurulabilirHer akü bataryası 2 volt gerilim üretir6 voltluk bir akü 3 adet akünün birleşiminden oluşur
Kurşunlu Akümülatörlerin yapısı

Kurşunlu akülerde elektrolit olarak %10 sülfürik asitli saf su ve elektrot olarak ise kurşun plaka kullanılır
Akünün dikdörtgen prizması şeklinde kabının içine konulan su ve sülfürik asit karışımı elektrolit,Çalışma için çok önemlidirAkü ile ilk anda DC enerji vermez O nedenle önce doldurulması gerekirAkünün kutupları bir DC üretecine bağlarsak bu durumda elektrolit, suya pozitif yüklü Hidrojen ve negatif yüklü SO4 iyonları Katoda elektrik yüklerini bırakıp nötr hale geçerler
Bu kimyasal tepkimeyi şu şekilde yazabiliriz:

Pb0+H2 à Pb + H2O
Öte yandan anotta toplanan negatif elektrik yüklü SO4 iyonları ise anodu etkilerler ve bunun kurşun dioksit şekline dönüşmesini sağlar Bu kimyasal tepkimeyi de şöyle yazabiliriz:

Pb0 + H2O à PbO2 + H2SO4
Kutupların kenarlarından hidrojen ve oksijen gazlarının kabarcıklar şeklinde yükselmesi akümülatörün dolduğunu belirtir
Pb02 + H2 à Pb O + H2O
Diğer elektrotta oluşan kimyasal tepkimede ise,Oksijen rol oynar Elektrodu etkileyerek aşagıda verilen denklemdeki sonucu yaratır
Pb+O à PbO
Uygulamada 6-12-24 volt gerilim verebilen kurşunlu aküler taşıtlarda yaygın olarak kullanılmaktadırAkül erde gerilimin yanında önemli olan bir diğer husun ise akım kapasitesidirAkünün akım kapasitesi ampersaat (ah)birimiyle ifade edilir
Etiketinde 60ah yazan bir aküden 1 amper çekilirse akü bunu 60 saat boyunca verebilirŞayet aküden 10 A çekilirse 6 saat içinde akü tam olarak boşalır
Taşıtlarda kullanılan aküler araç hareket halindeyken şarj dinamosundan gelen akımla şarj olur
Tamamen boş olan akü şarj makinesiyle doldurulurşarj işlemi yapılırken akünün akım kapasitesinin 10’da 1’lik değerinde bir akım kullanılırÖrneğin 120 Ah lik kapasiteye sahip bir akü 12 Amper akım ile şarj edilirAküyü yüksek akım ile hızlıca doldurmak doğru değildirBu yapılırsa akü plakalarının ömrü kısalır

Doğru akımın dinamosu (jeneratör,DC üreten makine)

Dinamonun endüvisi döndürüldüğünde N-S kutuplarının manyatik alanı tarafından kesilen endüvi iletkenlerde bir gerilim indüklenirBu alternatif bir gerilimdir Ancak, kolektör ve fırçalarından oluşan düzenek yardımıyla doğrulur
Dinomonun bobini dönerken oluşan akım sürekli tek yönlü akmasını sağlamak için kullanılan kolektör dilimleri AC’ ye benzeyen akımını DC ye çevirir

DC Dinamoların parçaları

Endüvi:
DC dinamolar,DC motorlar ve AC seri motorların dönen kısmıdırBu eleman 0,3 – 0,7 mm kalınlığında çelik saçlardan yapılmış silindirik gövde üzerinde açılmış oluklara yerleştirilmiş sargılardan oluşmuştur

Endüvi sargıların uçları bakır dilimlerden yapılmış olan ve üzerinde fırçaların temas ettiği kısma bağlanmıştır

Kolektör:

DC yada AC ile çalışan makinelerde endüvi sargıların bağlandığı silindirik yapılı bakır kuşaktır
Kolektör, haddeden geçirilmiş sert bakırdan pres edilerek ve dilimler arasında 0,5 – 1,5 mm Mika, mikanit konularak üretilmektedir
Kolektör,DC ve AC makinelerin en çok arıza yapan kısmıdırEndüvi sargıların uçları kolektörün yarıklarına yada bayrakçık adı verilen çıkıntılarına bağlıdırGerçekte kolektör dilimleri arasında konulan mika, Mikanit yüksek gerilimlere dayanabilse de, zamanla dilimlerin arası toz çapak yağ vb ile dolarak arızaya neden olabilirDilimler arası boşluklar arıza durumunda kontrol edilmesi, boşluğu doldurmuş olan yabancı maddeler temizlenir
DC dinamolarda kolektörün görevi ,endüvide oluşan gerilimin dışarıya gönderilmesini sağlamaktadır

Fırça:

DC ve AC ile çalışan kolektöre basan parçalarına fırça denirFırçalar,makine nin akım ve gerilim değerine göre farklı özelliklerde üretilir
Fırçaların kolektöre düzgünce basmasını sağlamak için ise baskı yayları kullanılırFırçalar aşınıcı olduğundan zamanla biterBu durum makinenin sesinden, kolektöre aşırı kıvılcım oluşmasından anlaşılabilir

İndüktör (kutup):

DC yada AC ile çalışan makinelerde N-S kutuplarının oluşturulması için yapılmış olan sargıların yerleştirildiği kısımdır
Küçük makinelerin indüktörleri doğal mıknatıstan yapılırken,Büyük güçlü makine indüktörleri bobinlerle oluşturulur
İndüktörlerin nüvesi (göbek) AC ile çalışan makinelerde 0,60 – 1,40 mm kalınlığında silisyum katkılı sacları preste sıkıştırılmasıyla elde edilirDC ile çalışan makinelerinin indüktörlerinin nüveleri ise tek parça demirden yapılır

ALTERNATİF AKIMDA DOĞRU AKIMIN ELDE EDİLİŞİ:

Doğrultmaç diyotlarla alternatif akımdan doğru akım elde edilebilmektedirAC ‘yi DC ‘ye çevirmede kullanılan doğrultmaç diyotlarının yapısı kısaca şöyledir:
Silisyum yada germanyum adlı yarı iletkenler çeşitli katkılama maddeleri kullanılarak pozitif ve negatif madde haline getirilirdaha sonra P ve N tipi iki parça birleştirildiğinde doğrultmaç diyodu elde edilir

AC’ nin DC ’ye çevrilmesinde kullanılan yarım dalga doğrultmaç devresi:

Doğrultmaç devreleri AC akımı doru akıma çevirirDevrede trafonun çıkışındaki AC nin yalnızca pozitif alternansı alıcıya ulaşabilir Negatif alternans ise diyot tarafında kırpılır

Güneş pili:

Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren elemanlara ışık pili denirHer biri 0,5 volt edebilen güneş pilleriyle 3 volt gerilim elde etmek istiyorsanız 6 tanesi birbirine seri olarak bağlanırSistemden alınan akım yükseltilmek istendiğinde ise elemanlar paralel olarak bağlanırYüksek gerilim ve akım elde etmek için yapılmış güneş enerjisi panellerinde ise yüzlerce güneş pili seri ve paralel bağlı durumdadır
Bu elemanlar güneş enerjisiyle çalışan,saat, rodyo,hesap makinesi,otomobil sokak lambası uydu vericisi vb gibi aygıtlarda kullanılır

Doğru Akımın kullanıldığı alanlara ilişkin örnekler

Haberleşme cihazlarında
Radyo teyp televizyon gibi elektronik cihazlarda,
Redresörlü kaynak makinelerinde
Maden arıtma ve maden kaplamacılığında
Elektrikli taşıt araçlarında
Tıbbi aygıtlarda
Motorların balatalı ve dinamik frenleme ile durdurulmasında



ALTERNATİF AKIM

Tanımı: Alternatör adı verilen makineler tarafından üretilen elektrik akımı çeşididirAkım zamana göre sürekli olarak yön ve şiddeti değişirYani alternatörden gelen akım sürekli azalıp çoğalır ve akış yönü değişir
Alternatörün ürettiği akım zamana göre ve yön ve şiddet değiştirme sayısına frekans adı verilmektedir Türkiye’de üretilen alternatif akım frekansı 50 hz dirBazı kaynaklar frekans birimi olarak c/s de kullanılır
Günümüzde elektrik enerjisinin %90 ‘a yakın bölümü alternatif olarak üretilmektedir Çünkü AC nin taşınması , yükseltilmesi ve düşürülmesi kolaydır

Alternatif akım elde edilmesi

Bobin 360 derecelik bir dönüş yapması sonucunda gerilim bir saykılı oluşmaktadır
Bir saykıl ,alternans, periyod ve frekans gibi kavramlarla açıklanmıştırŞimdi bunları inceleyelim

Sayıl:
N-S manyetik alan içinde bir devir yapan bobinde oluşan gerilim şeklinde bir saykıl denir
Başka bir deyişle,gerilimin sıfırdan başlayarak pozitif max Değere, tekrar düşerek sıfıra, ardından negatif maximum değere ve buradanda yeniden sıfıra ulaşmasına saykıl denir

Alternans:

Bir saykılın pozitif yada negatif dalgasına alternans denir

Periyot:
Bir saykılın oluşması için geçen zamana periyot denirPeriyot T ile gösterilir Denklemi, T=1/f = 1/ frekans, birimi saniyedir
Frekans:
Bir saniyede oluşan saykıl sayısına frekans denirFrekans “f” ile gösterilirDenklemi f=1/T , birimi hz dir

Alternatif akımın ölçülmesi :
Alternatif akımla çalışan devrelerde akım , gerilim,güç,iş ölçmek için çeşitli ölçü aletleri kullanılmaktadır

Ampermetre ile AC akım ölçme

Alternatif akım, analog yada dijital yapılı ampermetre ile ölçülürAmpermetre alıcıya seri olarak bağlanır

Pensampermetre ile AC akım ölçme :

Motorların çektiği akımı normal ampermetre ile kısa sürede ölçmek mümkün değildirÇünkü ampermetrenin ölçme yapabilmesi için akım yolunun açılıp aletin araya bağlanması gerekirPensampermetr e kullanılarak motorların çektiği akım devre kabloları sökülmeden ölçülebilir
Pensampermetre kullanılırken akımı ölçülecek iletken pens ampermetrenin azmın içine alırAkım taşıyan iletken tek sarımlı primer sargı görevi yaparak basit bir transformatör oluştururHattan geçen akımın miktarına bağlı olarak aletin içindeki sargıda gerilim indüklenir ve alet hattan geçen akımı gösterir
Voltmetre ile AC gerilim ölçme

Bu yöntemde voltmetre, gerilimi ölçülecek yere paralel bağlanır

Wattmetre ile aktif güç ölçme :

Alıcıların şebekeden çektiği aktif gücü ölçmeye yarayan aygıta wattmetre denir Analog tip wattmetrelerde akım bobini ve gerilim bobini ve ibre düzeneği bulunur Ölçme yapılırken akım bobini alıcıya seri,gerilim bobini ise paralel bağlanır