Elektrik, günümüzde hayatımızın en vazgeçilmez parçasını oluşturmaktadır. Bize aydınlatma, eğlence ve daha birçok şey sağlar. Elektriksiz bir hayat hayal etmek imkansız. Daha önce insanlar elektrik için pilleri kullandılar. Ancak pillerin uygun maliyetli veya güvenilir olmadığı yavaş yavaş anlaşıldı.
Modern evler çoğunlukla elektrikle çalışır. Çok kullanışlıdır ve kömürden petrole, rüzgardan dalgalara kadar her türlü malzeme kullanılarak üretilebilir.
Televizyon, ekmek kızartma makinesi veya MP3 oynatıcı gibi herhangi bir şeyi çalıştırmak istiyorsak, sürekli bir elektrik enerjisi kaynağına ihtiyacımız var. Fiziğin temel yasası olan “Enerjinin Korunumu”, enerjinin nasıl elde edilebileceğini ve nasıl elde edilemeyeceğini açıklar.
Evrenimizde sabit bir miktarda enerji vardır ve bu enerjiyle yapabileceğimiz tek şey onu herhangi bir yararlı forma dönüştürmektir. Bu nedenle, enerjiyi dönüştürmek ve düzenli bir elektrik kaynağı elde etmek için belirli cihazlara ihtiyacımız var. Bu cihazlar bir jeneratör, bir motor, bir dinamo, bir alternatör vb. olabilir. Burada bir dinamo ve bir alternatörün nasıl çalışacağını ve nasıl farklılaşacağını göreceğiz.
Dinamo ve Alternatör
Dinamo ve Alternatör arasındaki fark, Dinamo'nun tek yönde akan (yani yön değiştirmeyen) bir doğru akım üretmesi, Alternatörün ise düzenli olarak yönünü değiştiren bir alternatif akım üretmesidir.
Dinamo ve Alternatör Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Parametreleri | dinamo | Alternatör |
| Tanım | Dinamo, aynı yönde akan doğru akım üreten bir makinedir. | Alternatör, farklı yönlerde akan alternatif akım üreten bir makinedir. |
| Manyetik alan | Sabit | Dönen |
| Giriş kaynağı | Rotordan giriş beslemesini alır | Statordan giriş beslemesi alır |
| Enerji verimliliği | Daha az enerji verimlidir | Yüksek enerji verimlidir |
| Dakikada Dönme Aralığı (RPM) | Daha az RPM aralığını destekler | Geniş devir aralığını destekler |
| Fırça dayanıklılığı | Daha az fırça dayanıklılığına sahiptir | Yüksek fırça dayanıklılığına sahiptir |
| Biten pili şarj etme | Bitmiş bir pili şarj etmek için kullanılabilir | Bitmiş bir pili şarj etmek için kullanılamaz |
| Bakım onarım | Yüksek bakım ücretleri vardır | Düşük bakım ücretlerine sahiptir |
Dinamo nedir?
Dinamo, tek yönde akan doğru akım üreten elektrikli bir cihazdır. Elektrik enerjisi üretmek için kullanılır. Temel olarak mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
Dinamo ilk olarak Nikola Tesla tarafından tasarlandı. Ancak dinamoyu kavramsallaştırma kredisi Michael Faraday'e verildi. Kapalı bir elektrik devresinde hareket eden bir mıknatısın elektrik akımının akmasına neden olabileceği fikrini ilk ortaya atan Faraday'dı.
Dinamo, elektromanyetik indüksiyon kavramı üzerinde çalışır. Bobin manyetik alan yükleriyle bağlandığında, bobinde indüklenmiş bir emk kurulur.
Dinamo boyunduruk, kutuplar, armatür, stator, rotor, fırçalar vb. gibi birçok parçadan oluşur. Dinamonun en önemli parçaları stator ve rotordur.
Dinamodaki bobinler manyetik alan içinde döner. Bölünmüş halka komütatörleri, harici bir devreye bağlanmak için kullanılır. Bu bölünmüş halka komütatörü, bağlantıları her yarım dönüşte değiştirir ve böylece akımın aynı yönde akmasını sağlar.
Fırça, komütatörün hareketi için herhangi bir engelleme olmaksızın sürekli bir elektrik bağlantısı olmasını sağlar. İki fırça seti vardır - biri ana devreye gitmek için güce dokunur ve diğeri statorun mıknatıslarına güç sağlamak için armatürden güç alan başka bir fırça seti.
Armatür, demir çekirdeğinde az miktarda manyetizmaya tutunur. Dönmeye başladığında, statordaki solenoidleri uyaran bir miktar güç üretilir. Yavaş yavaş voltaj yükselir ve dinamo tam güce ulaşır.
Bir pilin aşırı şarj edilmesinin önlenmesi gerekiyorsa, dinamo çıkışı düzenlenmelidir. Bu, akımı gerektiği gibi değiştiren regülatör tarafından yapılır.
Bir Dinamo, bir alternatöre kıyasla oldukça pahalı ve boyut olarak büyüktür. Dinamolar otomobillerde, gemilerde, trenlerde, uçaklarda vb. elektrik enerjisi üretmek için kullanılır.
Alternatör nedir?
Alternatör, yönünü sürekli değiştiren bir alternatif akım üreten bir makinedir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Alternatörler, 1832'de Fransız bir mucit olan Hippolyta Pixi tarafından yaratıldı.
Uygulamalarına ve tasarımına bağlı olarak farklı tipte alternatörler vardır.
Alternatör, Rotor ve Stator olmak üzere iki ana bileşenden oluşur. Dönen kısım rotor, stator ise sabit kısımdır.
Alternatörler, elektrik üretmek için bir iletken, manyetik alan ve mekanik enerjinin gerekli olduğu elektromanyetik indüksiyon prensibine göre çalışır.
Alternatörün hızı azaltıldığında veya azaldığında, akımın çıkışı da azalır veya azalır. Ayrıca, alternatörün sıcaklığı arttığında akımın çıkışı azalır veya azalır. Alternatör düşük hızda çalıştığında alternatörün verimi otomatik olarak düşer.
Alternatördeki fırçalar, dönen mil üzerine monte edilen bobine güç sağlar. Bu fırçalar, iki kayma halkası aracılığıyla doğru akımı sağlar. Alternatörün fırçaları oldukça dayanıklıdır ve dinamo ile karşılaştırıldığında daha uzun süre dayanır, çünkü fırçalar yalnızca rotora güç sağlamak için yeterli elektrik gerektirir.
Alternatör aşağıdaki uygulamalarda kullanılır:
- otomobiller
- Deniz uygulamaları
- radyofrekans iletimi
- Dizel elektrikli çoklu üniteler
- Elektrik jeneratörü fabrikaları
Alternatör, ağırlığı hafif olan ucuz bir cihazdır. Alternatörün yapısı basit ve bakım gerektirmez. Alternatör sağlam ve daha kompakttır. Ancak alternatörün de avantajları vardır. Akım yüksek olduğunda çalışması ve aşırı ısınması için transformatörlere ihtiyacı vardır.
Dinamo ve Alternatör Arasındaki Temel Farklar
- Dinamo ve Alternatör arasındaki temel fark, Dinamo'nun bir yönde akan doğru akım üretmesi, Alternatörün ise yönünü sürekli değiştiren alternatif bir akım üretmesidir.
- Alternatörün manyetik alanı dönerken Dinamiğin manyetik alanı sabittir.
- Dinamo tarafından alınan giriş beslemesi rotordan, Alternatör ise giriş beslemesini statordan alır.
- Dinamo, çok yüksek enerji verimliliğine sahip Alternatöre kıyasla daha az enerji verimliliğine sahiptir.
- Bir Dinamo'nun Dakika Başına Dönme(RPM) aralığı yaklaşık olarak <2000RPM'den daha azdır, oysa Alternatörün RPM'si 6000RPM ile 12.000RPM arasında değişecektir.
- Dinamoların bakım maliyetleri yüksekken Alternatör çok az bakım gerektirir.
- Dinamo'nun fırçaları, ayrık halkalar kullanıldığı için uzun süre dayanmaz ve çabuk aşınır, Alternatörün fırçaları ise tek parça halkalar kullanıldığı sürece uzun süre dayanır ve kolay yıpranmaz.
- Bitmiş bir pili şarj etmek için bir Dinamo kullanılabilirken, bitmiş bir pili şarj etmek için bir Alternatör kullanılamaz.
Çözüm
Dinamolar ve Alternatörler, elektrik enerjisinin üretildiği başlıca yöntemler olmuştur. Daha önce otomobillerde Dinamo kullanılıyordu ancak modern araçlarda Alternatörler değiştirildi.
Benzer şekilde, ticari enerji üretim endüstrisinde, Dinamo ve Alternatörler arasında her zaman, sonunda Alternatörlerin kazandığı teknik bir savaş olmuştur. Alternatörler büyük kazananlar olarak ortaya çıkmış olsalar da, Dinamolar hala belirli özel uygulamalarda kullanılmaktadır.
Referanslar
- https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-1-349-06180-8_6.pdf
- https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-349-03176-4_5
