Alternatör Nedir ? Alternatör Çalışma Prensibi Nedir ? Alternatif Gerilim Nasıl Elde Edilir ?

Alternatör nedir, nasıl çalışır, alternatif gerilim nasıl elde edilir konusunda bilgi alınabilecek inceleme yazısını okuyucular için hazırladık.

Alternatör Nedir ?

Alternatör nedir: Alternatör var olan yada oluşturulan mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşebilmesini sağlayan dalgalı akım üretecidir. Alternatif akım jeneratörü olarak da çalışmaktadır. Bu tip cihazlara alternatif akım jeneratörleri de denilmektedir. Alternatörler; su türbinleri, rüzgar türbinleri, dizel motorlarda çevirici olarak kullanılabilmektedir.

Alternatörlerin Yapısı Nedir ?

Alternatörlerin yapısı, bir mıknatıs ve bu mıknatısın kutupları arasında dönen armatürden (bobin) oluşur. Rotor, Stator ve diyot parçaları aracılığı ile akım üretimi sağlanmış olur. Araçlarda ise elektrik üretimi için kullanılır. Alternatör yapımında kullanılan ürün neodymium mıknatıslardır. Neodymium mıknatıslar, alternatörlerin üretimleri için hem pratik hem de verimlilik sağlamıştır.

Alternatör Yapısı

Alternatörlerin yapısını oluşturan parçalar: Kasnak, rotor, statör, köşebent, kapaklar, rulmanlar, düzenleyici ve doğrultucu, fırça, kollektör, manyetik kutuplar şeklindedir.

Armatörün ucu bir kollektöre, diğer ucu da diğer kollektöre bağlanmıştır. Bunlar bir mil etrafında alternatör ile birlikte dönecek şekilde tasarlanmıştır. Kollektör ile temas halinde olan iletken fırçalar sayesinde gelen akım alınır.

Gövde, çelikten; statör saç paketi ise yüksek kalitede silisli çelik saçtan yapılır. Çıkık kutuplu rotor %150 yükselen hıza dayanıklı halde tasarlanır. Soğutma fanı ise alüminyumdur. Yatak muhafazası dökme demir, ön ve arka taşıyıcılar demir plakalardan kaynak ile yapılmaktadır.

Alternatörün üç tane önemli bileşeni vardır. Bunlar rotor, stator ve diyottur.

Rotor

Kutup çekirdekleri, manyetik alan bobini, kayar bilezikler, rotor milinden oluşur.

Stator

Bobin ve çekirdek ile oluşturulmuştur. Statör bobini ve Statör Çekirdeği adı verilen bu bileşenler ön ve arka kapaklara adapte edilmiştir. Statör çekirdeği, çelik kaplanmış ince plakalardan meydana gelir.

Diyot

Eş yükleme yapılmış diyot tablaların içerisinde, üç adet pozitif  üç adet negatif diyot bulunmaktadır. Alternatörün üretilmekte olduğu akım, uç kapaklardan yalıtılmış pozitif yönlü tablalar tarafından verilir.

Alternatör Nasıl Çalışır ?

Alternatörler çalışma prensibi, doğru akım üreten sistemlerle aynıdır. Bir iletkenin çevresindeki manyetik alan değişince iletkende bir akım meydana gelir. Günümüzde kullanılan yeni tip bu cihazlarda rotor denilen mıknatıslar mevcuttur. Demi nüve ile sarılmış olan stator denilmekte olan sargıların içinde ya da çevresinde dönüş gerçekleştirirler. Mekanik enerji sayesinde rotorlar dönüş yapar. Bu dönüş neticesinde iletkenlerin çevresindeki manyetik alan değişir ve elektrik akımı üretilmiş olur.

Fırçasız jeneratörlerde rotorun manyetik alanı mıknatıslarla ya da fırçalar aracılığı ile aktarımı yapılabilecek bir akım da elde edilmiş olur. Arabalarda kullanılan alternatörlerde, rotor daki manyetik alan her zaman fırçalarla aktarılan akımla oluşturulmaktadır. Böylece rotordaki akım kontrol edilerek alternatörün voltajını kontrol edilebilmesi sağlanır.

Mıknatıs kullanan alternatörler ayrıca rotora akım vermek zorunda değildir. Bu yüzden daha verimlidir. Mıknatıs maliyetleri ve mıknatıs büyüklükleri bu verimlilik için yapılan hesaplarda dikkat edilen etkenler arasında yer alır. Mıknatıslara magnet de denilmektedir. Mahnetin oluşturduğu manyetik alan sabit olduğu için, devir yükseltilerek üretilen voltajın artışı da sağlanır. Fırçasız alternatif akım üreteçleri, otomobillerde kullanılmakta olan üreteçlere göre daha büyük olmaktadır.

Fırçasız alternatörler de çalışma prensibine göre ikaz ve ana sistem olmak üzere ikiye ayırabiliriz. Ana sistemin hareketli bölümü ana rotor, devir sayısına göre değişim gösteren miktarlarda kutuplardan oluşabilir. Rotordaki ana kutuplar çevirici sistemin devrinde döner. Kutuplarda manyetik akı oluşabilmesi için doğru akıma ihtiyaç vardır. Doğru akım, ana kutuplara ikaz  sistemi aracılığı ile verilir.

İkaz sisteminin çalışma prensibi ana sistemle aynıdır. Ancak kutup ve sargılar ters çevrilmiş durumdadır. Yani, ikaz sisteminde bulunan kutuplar hareketsiz durumda olan ikaz statörünün üzerinde yer alır. Sargılar ise dönmekte olan ikaz rotoru üzerinde bulunmaktadır.

Ana statörde bulunan yardımcı sagılardan geçen akım, voltaj regülatörleri tarafından doğru akım haline getirilir. İkaz statöründeki kutup sargılarına iletilir. Ardından kutuplardan çıkan manyetik akının kesilmesine sebep olur. İkaz rotoru üzerindeki bobinlerde üç faz alternatif akımı oluşturur. Bu da rotorda dönme sistemine sahip köprü diyotlarında doğru akıma çevrilir. Ana rotora doğru akım olarak iletilmiş olur. Fırçasız alternatörlere yük uygulandığında voltaj düşümünün önüne geçebilmek ve arzu edilen düzeyde kalabilmesini sağlamak için voltaj regülatörleri kullanılır.

Alternatör Güç Çeşitleri

Güç çeşitleri devamlı ve yedek olmak üzere ikiye ayrılır.

• Devamlı Güç: Alternatörün tam yükle kesintisiz ve sürekli çalışmaya uygun olmasıdır.

• Yedek Güç : Standby güç de denilir. Belli bir süre çalıştırıldıktan sonra soğumaya bırakılır. Soğumaya bırakılan alternatörün tekrar çalışır konuma gelmesi ile elde edilen güce denir. Standby güç devamlı gücün yüzde 110’u kadardır. Devamlı güç hesabı 100 kw olan bir alternatörün standby gücü yaklaşık 110 kw dir. Genelde kullanıcılara verilen güç standby güçtür.

Alternatif Akım Nasıl Elde Edilir ?

• Başlangıç konumunda gerilimin yönü kuvvet çizgilerine paraleldir. Bu konumda kuvvet çizgileri kesilmez ve gerilim oluşmaz. Bir başka deyişle kuvvet çizgisi ile bobin kenarı arasında var olan açı sıfırdır. Gerilim formülünde e= Emax x Sin Φ  hesaplandığında sin 0 = 0 olur. Volt da sıfır olarak hesaplanır.
•  Başlangıç durumundan sonra aralarındaki açı 90 dereceye Sin90=1 olur. Kuvvet çizgileri bobin kenarını dik kesme yapar. yine e= Emax x Sin Φ formül ile yapılan hesap sonucunda artı değer bulunur. Bu durumda bir gerilim oluşur
• Ardından aralarındaki açı 180 dereceye tekrar gelir. 180 derecede sinüs değeri yine 0 olarak hesaplanır ve bir gerilim üretimi olmaz.
• 180 derecenin ardından açı 270 dereceye ulaşır. yine dik bir açı oluşur. fakat bu defa sinüs değeri -1 olur. Maksimum değerde bir gerilim üretilirken yön ise bu defa eksi olur.
• 270 derecenin ardından 360 derece ile dönüş tamamlanmış olur. yine zaman kuvvet çizgileri ile paralel olur. Herhangi bir kesme olmaz. Gerilim yine sıfır olur. Açı 360 derece volt da 0 olarak oluşur.

Yukarıda yer alan maddelerde manyetik kuvvet çizgileri bobin kenarları değişik açılarda kesme yapar.

0 —->  + max

+max  —> 0

0 —–> (-) max

(-)  max —-> 0

Şeklinde bir sinüs hareketi vardır. Bu hareket sayesinde var olan değişimler farklı türde gerilim indükleme leri oluşturur. 0 dereceden 360 derece arasında oluşan gerçekleşen hareket içerisinde indüklenen gerilime “ani gerilim” denilir.

Üretilen ani gerilim değerleri dikkate alınmamaktadır. Efektif değer asıl önemli olandır. Dairesel olarak hareket eden üzerinde gerilim indüklenen bobinin gerilim değeri:

E= 4,44 . Φ . f . N . 10^-8 formülü ile hesaplanır.

Bobin hareket ettirilmeden sabit bir şekilde tutulup, kuvvet çizgisi çevrilir. Bobin üzerinde tekrar bir gerilim indüklenme oluşumu sağlanır. Gerilimin etkin değeri bu hareketten bir şey kaybetmez. Bazı jeneratörler dönüş hareketi yapan manyetik alanı, sabit bobinler üzerinde çalışır.

Bu yazımızda detaylı bir şekilde incelemeye çalıştık. Hatalı bulduğunuz bir kısım varsa yada aklınıza takılan bir soru bunu bizimle yorumlarda paylaşabilirsiniz. Yazımızı okuduğunuz için teşekkür ederiz.

İlginizi Çekebilir : Jeneratör Nedir ? Ne işe yarar ? , Step Motorlar

Twitter Adresimiz İçin Tıklayınız

Facebook Adresimiz İçin Tıklayınız