Alternatör Nedir ?

Alternatör

Alternatör Nedir ?

Dalgalı akım üretecine Alternatör denir.

Alternatif akım üretmeye yarayan aygıt. Bunlara alternatif akım jeneratörleri de denir. Alternatörler Mekanikenerjiyi Elektrik enerjisine çeviren düzeneklerdir.

Alternatörün ana yapısı bir mıknatısla, bu mıknatısın kutupları arasında dönen armatürden (bobin) oluşmuştur. Manyetik kutuplar, toplaç ve fırça, alternatörün öteki parçalarıdır. Armatürün bir ucu bir toplaca, öteki ucu öteki toplaca bağlanır. Bu toplaçlar bir milin çevresinde alternatörle birlikte dönecek biçimde ayarlanmıştır. Toplaçlara değen iletken fırçalarla, toplaçlara gelen akım alınır.

Alternatörde alternatif akım şu şekilde oluşur: Bobin manyetik alan çizgilerine paralel durumda ve hareketsizken içinden manyetik alan kuvvet çizgisi geçmediğinden ve hareket olmadığından akım sıfırdır. Çerçeve herhangi bir yönde döndürülürse, bobinden geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının değişmesine, dolayısıyla akımın oluşmasına neden olur. Bobin 90° döndüğünde bobinden geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısı ve akım en büyük değerine ulaşır. Bobin aynı yönde dönmeye devam ederken bobinden geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısı azalmaya başlar. Bobin 180° olduğunda akım yine sıfır olur. Bobin aynı yönde dönmeye devam ettikçe, aynı biçimde; ama ters yönde akım oluşmaya başlar. Sonuçta bobin bir tam dönüş yaptığında, akım iki kez yön değiştirir. Bobinin dönme hızına bağlı olarak akımın yön değiştirme hızı yani frekansı da artar.

Bazı alternatörlerde, bobin sabit tutulup mıknatıslar döndürülerek alternatif akım oluşturulur.

Alternatör mekanik enerjiyi alternatif akıma çeviren elektromekanik bir aygıttır. Çoğu alternatör bu işi yapmak için dönen bir manyetik alan kullanır. Aslında çoğu alternatif akım jeneratörü alternatör olarakadlandırılabilir fakat genelde hareketini içten yanmalı motorların sağladığı alternatif akım üreteçlerine bu isim verilir.

Alternatörün Çalışma Prensibi

Alternatörler doğru akım üreteçleriyle aynı mantıkla çalışırlar. Bir iletkenin etrafındaki manyetik alandeğişince iletkende bir akım oluşur. Modern tipik bir alternatörde rotor denilen mıknatıslar demir cevherine sarılmış olan stator denilen sabit iletken sargıların içinde veya etrafında dönerler. Mekanik enerjinin rotorları döndürmesiyle iletkenler etrafındaki manyetik alan değişir ve elektrik akımı üretilmiş olur.

Rotorun manyetik alanı indüksiyonla ( fırçasız jeneratörlerde ), mıknatıslarla ( genellikle çok ufak makinelerde ) veya fırçalar yardımıyla aktarılacak bir akım ile elde edilebilir. Otomobillerde kullanılan alternatörlerde rotordaki manyetik alan her zaman fırçalar ile aktarılan akımla oluşturulur. Böylece rotordaki akım kontroledilerek alternatörün oluşturduğu voltajın kontrol edilebilmesi sağlanır. Mıknatıs kullanan alternatörler ayrıca rotora akım vermek zorunda olmadıklarından daha verimlidir fakat mıknatısın maliyeti dolayısıyla büyüklüklerisınırlıdır. Mıknatısın manyetik alanı sabit olduğundan üretilen voltaj devir ile birlikte artar. Fırçasız alternatifakım üreteçleri genellikle otomobillerde kullanılanlardan çok daha büyük makinelerdir. Fırçasız alternatörlerdealternatör çalışma prensibine göre ana ve ikaz sistemi olarak ikiye ayrılabilir. Ana sistemin hareketli kısmı olan ana rotor devir sayısına göre değişen sayıda kutuplardan oluşur. Rotordaki ana kutuplar çevirici makinenin devrinde döndürülür. Kutuplarda manyetik akının oluşması için doğru akım gereklidir. Ana kutuplara doğru akım ikaz sistemi tarafından verilir.

İkaz sisteminin çalışma prensibi ana sistemle aynı olmakla beraber kutup ve sargılar ters çevrilmiştir. Yani, ikaz sisteminde kutuplar hareketsiz olan ikaz statoru üzerinde, sargılar ise dönen ikaz rotoru üzerinde bulunur.

Ana statordaki bağımsız yardımcı sargılardan geçen akım voltaj Regülatörde doğrultularak, ikaz statorundaki kutup sargılarına verilir. Kutuplardan çıkan manyetik akıyı kesen ikaz rotoru üzerindeki bobinlerde üç fazalternatif akım oluşur. Alternatif akım, rotordaki döner köprü Diyotlarda doğrultularak ana rotora(ana kutuplara) doğru akım olarak aktarılır.

Fırçasız alternatörlere yük uygulandığında, voltaj düşümü önlemek ve voltajı istenilen seviyede tutmak içinvoltaj regülatörü kullanılır.

Alternatörün Kısımları 

Rotor

Rotor, kutup çekirdekleri (manyetik kutuplar) bir manyetik alan bobini (rotor) kayar bilezikler ve bir rotor milinden meydana gelmiştir.

Stator 

Stator, stator çekirdekleri ve stator bobinlerinden meydana gelmiştir ve ön ve arka kapaklara tutturulmuştur. Stator çekirdeği, çelik kaplanmış ince plakalardan meydana gelir.

Diyotlar

Eş yüklü Diyot tablaları içinde, üç adet Pozitif ve üç adet Negatif diyot bulunur. Alternatör tarafından üretilen akım, uç kapaklardan yalıtılmış pozitif yönlü diyot tablalarından verilir.

Endüstriyel Alternatörler

Bir çevirici makine tarafından çevrilen hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren elektrik makinesidir. Alternatörler alternatif akım üreteçleridir. Genellikle elektrik enerjisinin şebekeden sağlanamadığı yerlerde kullanılır. Alternatör Su türbinleri, rüzgar, dizel motor gibi çeşitli çeviricilerle kullanılabilir. Elektrik ihtiyacı olan çoğu yerde şebeke yedeği olarak yaygın olarak dizel motor ile tahrik edilen alternatörler kullanılır. Günümüzde fırçalı alternatörler yerini daha modern ve bakım gerektirmeyen fırçalı, voltajın Elektronik voltaj regülatörü ile sabitlendiği alternatörlere bırakmıştır. Bir alternatörün gücü iki şekilde ifade edilir.

1. Devamlı güç : Alternatörün tam yükte, devamlı, kesintisiz çalışmaya müsait olması

2. Standby güç: Alternatörün belli bir sure çalıştırıldıktan sonra dinlendirilerek soğumaya bırakılması, soğuyan alternatörün tekrar çalıştırılması ile elde edilen güç. Standby güç devamlı gücün yaklaşık 1.1 katıdır. Örnek olarak; Devamlı gücü 100 KVA olan alternatörün standby gücü 110KVA olarak ifade edilir. Piyasada genelde Standby güç verilir.

Otomobil Alternatörleri 

Otomobillerde kullanılan alternatörler aracın motoru çalışıyorken aküyü şarj eder ve diğer tüm elektrik sistemlerine enerji sağlar. Alternatörler, doğru akım elde etmek için gereken çeviriciye sahip olmadıklarından doğru akım üreteçlerine göre daha basit, hafif ve dayanıklıdırlar. Bu dayanıklıkları sayesinde daha yüksekhızlarda çalışabilirler, böylece otomobillerdeki alternatörler motor hızının iki katı hızda dönebilir, bu daalternatörün rölantideki çıkış gücünü artırır. 1960'lardan sonra yarı iletken Diyotların ucuza bulunabilmesi ilebirlikte otomobil üreticileri doğru akım üreteçleri yerine alternatörleri kullanmaya başladılar. Otomobilalternatörleri alternatif akımı doğru akıma çevirmek için akım düzelticileri kullanırlar. Dalgalanmaları düşük seviyede tutmak için otomobil alternatörlerinde 3 fazlı sargı kullanılmaktadır.

Günümüz otomobillerinin alternatörlerinde voltaj düzenleyicisi bulunur. Tipik bir otomobil alternatörü manyetikalanı iletişim bileziği ile iletilen doğru akımla oluşturur. Manyetik alan akımı sabit stator sarımlarından alınan akımdan çok daha küçüktür, dolayısıyla büyük iletişim bilezikleri gerekmez. Mesela 70 amperlik bir doğru akım üreten bir alternatörün manyetik alanını oluşturmak için gereken akım 2 amperden daha küçüktür. Voltaj düzenleyicisi stator çıkışında sabit voltaj üretmek için manyetik alan akımını gerektiği gibi düzenler. Bir çok eski otomobilde manyetik alan sargıları kontak anahtarı ve şarj ikaz lambası üzerinden beslenir, kontak açık konumda ve motor çalışmıyorken ikaz lambasının yanmasının sebebi budur. Motor çalıştırıldıktan vealternatör akım üretmeye başladıktan sonra, manyetik alan sargısı bir diyot tarafından alternatörün ana çıkışı ile beslenmeye başlar ve uçlarındaki voltaj dengelenmiş olan uyarı ışığı söner. Manyetik alan akımını sağlayanhat genellikle "uyarıcı hat" olarak adlandırılır.

Sistem oldukça basittir ve alternatörün 100 ampere (tipik bir otomobil 40-60 amperlik alternatörlere sahiptir)kadar akım taşıyabilen ana çıkış devresinde büyük anahtarlar gerektirmez. Sistemin bir kötü yanı, ikaz ışığı bozulduğunda veya uyarıcı hat koptuğunda manyetik alan sargısına akım ulaşamaması ve alternatörün güçüretememesidir. Fakat bazı alternatörler belirli hızlarda döndürüldüklerinde kendi kendilerine uyarıcı akımı üretebilirler. Sürücü uyarıcı hattın koptuğunu motor çalışmıyorken yanan ikaz lambasından anlayabilir.Modern sistemler daha gelişmiş elektronik izleme sistemlerine sahiptir ve böyle bir problemde sürücüyü uyarırlar.

Ağır iş makinelerinde ve acil durum araçlarında kullanılan alternatörler 150 Amper kadar üretebilir. Çok az ışığı ve elektronik sistemi olan eski araçlar ise sadece 30 amperlik bir alternatöre sahip olabilir. Hibrid otomobiller, alternatör ve marş motorunu birleştirerek her iki görevi de üstlenen bir motor / jeneratör kullanır. Bu motor / jeneratör hem içten yanmalı motorun çalıştırılmasını sağlar, hem hızlanma için fazladangüç sağlar, hem de sabit hızda seyir ediyorken aracın yüksek kapasiteli akülerini şarj eder. Bu cihazlarkontrol için yukarda bahsedilen basit alternatörlerden çok daha gelişmiş elektronik sistemlere sahiptir.

Bosch Kizdirma Bujisi

KORUYUCU ELEMANLI BOSCH KIZDIRMA BUJILERI

Dizel motoru her ne kadar patlamasız (sıkıştırma ile ateşlemeli) bir motorsa da; soğuk çalıştırma veya kışın ayaz koşulları söz konusu olduğunda bu özelliğin sınırları zorlanır. Koruyucu elemanlı bosch kızdırma bujileri, yakıt karışımının en çetin koşullarda bile ateşleme ısı derecesine varmasını güvence altına alır.

Eskiden şaka mahiyetinde “dizelin bir dakikalık saygı duruşu” olarak anılan ön ısıtma prosedürü”, bugün artık geçmişte kaldı: Çağdaş Bosch metal seri çalıştırmalı koruyucu elemanlı kızdırma bujileri, motorun çalışması için gereken 1,000 ^oC’ye üç saniye içerisinde erişir. 1,300 ^oC akkor ısı dereceleri oluşturan Bosch DuraSpeed seramik koruyucu elemanlı kızdırma bujisi ise, -28 ^oC dış ortam ısılarında bile kıvılcım ateşlemeli motorunkine benzer şekilde anında soğuk çalıştırmaya olanak tanır.

Koruyucu elemanlı kızdırma bujileri günümüzde soğuk çalıştırmaya desek olmakla kalmıyor; aynı zamanda art kızdırma olarak anılan işlemde de yardımcı oluyor: Isınma fazında, koruyucu elemanlı kızdırma bujisi, eskiden soğuk çalıştırmaya eşlik eden rahatsız edici vuruntusunu önlemek üzere üç dakikaya kadar çalışmaya devam ediyor. Bu işlem aynı zamanda, soğuk motorların çıkardığı kirlilik yaratan emisyonları %60’a varan oranlarda da azaltıyor. Dizel parçacık filtresinin yenilenmesini desteklemek ve zorlanma dolayısı ile soğuyan bir motordaki yük değişiklikleri sırasında kurum oluşmasını önlemek üzere ara kızdırma da mümkün. 

Yeni koruyucu elemanlı kızdırma bujileri, yüksek akkor dereceleri ve uzun art kızdırma süreleri ile taşıt ve motor üreticilerine yeni ufuklar açıyor: Bu bujiler giderek artan bir şekilde daha üstün özgül motor performansı ve daha az azot oksit emisyonları olan düşük kompresyonlu turbo dizel ünitelere bel bağlayabiliyor. Bu prensibin dezavantajları -soğuk marş ve soğuk işletme bakımından kötü tutum- seramik koruyucu elemanlı kızdırma bujileri ile telafi edilebilir. 

Hem metal koruyucu elemanlı kızdırma bujileri hem de -özellikle- seramik koruyucu elemanlı kızdırma bujileri aynı prensiple çalışıyor: Elektrik akımı helisten -veya bu durumda- bu şekilde yoğun bir biçimde kızan iletken bir seramik bileşeninden geçirilir. Kendinden ayarlı koruyucu elemanlı kızdırma bujileri ile, ısı yükseldikçe direnç otomatik olarak artar; böylelikle koruyucu elemanlı kızdırma bujisi aşırı ısınmaz.

Alternatörler ve Çeşitleri

Alternatör, mekanik enerjiyi alternatif akıma çeviren elektromekanik bir aygıttır. Çoğu alternatör bu işi yapmak için dönen bir manyetik alan kullanır. Aslında çoğu alternatif akım jenaratörü alternatör olarak adlandırılabilir fakat genelde hareketini içten yanmalı motorların sağladığı alternatif akım üreteçlerine bu isim verilir.

Çalışma Prensibi 

Alternatörler doğru akım üreteçleriyle aynı mantıkla çalışırlar. Bir iletkenin etrafındaki manyetik alan değişince iletkende bir akım oluşur. Modern tipik bir alternatörde rotor denilen mıknatıslar, demir cevherine sarılmış olan stator denilen sabit iletken sargıların içinde veya etrafında dönerler. Mekanik enerjinin rotorları döndürmesiyle iletkenler etrafındaki manyetik alan değişir ve elektrik akımı üretilmiş olur.

Rotorun manyetik alanı indüksiyonla (fırçasız jenaratörlerde), mıknatıslarla (genellikle çok ufak makinalarda) veya fırçalar yardımıyla aktarılacak bir akım ile elde edilebilir. Otomobillerde kullanılan alternatörlerde rotordaki manyetik alan her zaman fırçalar ile aktarılan akımla oluşturulur. Böylece rotordaki akım kontrol edilerek alternatörün oluşturduğu voltajın kontrol edilebilmesi sağlanır. Mıknatıs kullanan alternatörler ayrıca rotora akım vermek zorunda olmadıklarından daha verimlidir fakat mıknatısın maliyeti dolayısıyla büyüklükleri sınırlıdır. Mıknatısın manyetik alanı sabit olduğundan üretilen voltaj devir ile birlikte artar. Fırçasız alternatif akım üreteçleri genellikle otomobillerde kullanılanlardan çok daha büyük makinalardır. Fırçasız alternatörlerde alternatör çalışma prensibine göre ana ve ikaz sistemi olarak ikiye ayrılabilir. Ana sistemin hareketli kısmı olan ana rotor devir sayısına göre değişen sayıda kutuplardan oluşur. Rotordaki ana kutuplar çevirici makinanın devrinde döndürülür. Kutuplarda manyetik akının oluşması için doğru akım gereklidir. Ana kutuplara doğru akım ikaz sistemi tarafından verilir.

İkaz sisteminin çalışma prensibi ana sistemle aynı olmakla beraber kutup ve sargılar ters çevrilmiştir. Yani, ikaz sisteminde kutuplar hareketsiz olan ikaz statoru üzerinde, sargılar ise dönen ikaz rotoru üzerinde bulunur.

Ana statordaki bağımsız yardımcı sargılardan geçen akım voltaj regülatörüde doğrultularak, ikaz statorundaki kutup sargılarına verilir. Kutuplardan çıkan manyetik akıyı kesen ikaz rotoru üzerindeki bobinlerde üç faz alternatif akım oluşur. Alternatif akım, rotordaki döner köprü diyotlarda doğrultularak ana rotora(ana kutuplara) doğru akım olarak aktarılır.

Fırçasız alternatörlere yük uygulandığında, voltaj düşümü önlemek ve voltajı istenilen seviyede tutmak için voltaj regülatörü kullanılır.

Kısımları 

Rotor 

Rotor,çekirdekleri (manyetik kutuplar) bir manyetik alan bobini (rotor) kayar bilezikler ve bir rotor milinden meydana gelmiştir.

Stator 

Stator, stator çekirdekleri ve stator bobinlerinden meydana gelmiştir ve ön ve arka kapaklara tutturulmuştur. Stator çekirdeği, çelik kaplanmış ince plakalardan meydana gelir.

Diyotlar 

Eş yüklü diyot tablaları içinde, üç adet pozitif ve üç adet negatif diyot bulunur. Alternatör tarafından üretilen akım, uç kapaklardan yalıtılmış pozitif yönlü diyot tablalarından verilir.

Endüstriyel Alternatörler 

Bir çevirici makina tarafından çevrilen hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren elektrik makinasıdır. Alternatörler alternatif akım üreteçleridir. Genellikle elektrik enerjisinin şebekeden sağlanamadığı yerlerde kullanılır. Alternatör su türbinleri, rüzgar, dizel motor gibi çeşitli çeviricilerle kullanılabilir. Elektrik ihtiyacı olan çoğu yerde şebeke yedeği olarak yaygın olarak dizel motor ile tahrik edilen alternatörler kullanılır. Dizel motor ile tahrik edilen alternatörler genelde 1500devir/dakika hıza sahiptirler. 30kVA'dan küçük güçlerde 3000d/d hızlı alternatörlere de rastlanır. Su türbini ile çalışan alternatörler ise 750 veya 1000d/d gibi düşük devirli alternatörlerdir.

Günümüzde fırçalı alternatörler yerini daha modern ve bakım gerektirmeyen voltajın elektronik voltaj regülatörü ile sabitlendiği alternatörlere bırakmıştır. Fırçasız alternatörlerde döner kutuplar rotordadır, döner kutuplar ana rotor olarak da adlandırılırlar. Mil üzerinde ana rotorla beraber ikaz statoru sargıları ve döner diyotlar bulunur. İkaz rotorunda endüklenen üç fazlı gerilim diyotlarda doğrultularak ana rotora verilir. İkaz statorunda ise sabit kutuplar vardır. Otomatik voltaj regülatörü ile ikaz statoruna verilen akım kontrol edilir. Bu sayede ana rotoru besleyen ikaz rotoru kontrol edilmiş olur. Voltaj regülatörü alternatör tarafından üretilen gerilimi kontrol eder. Alternatör çıkış gerilim istenilen değerin altında ise regülatör ikaz statoruna daha fazla akım basarak ana rotor ürettiği manyetik alan şiddetini arttırarak ana klemensteki voltajı sabit tutmaya çalışır.

Voltaj regülatörü ikaz statorunu beslemek için gerekli enerjiyi stator sargılarından veya stator sargılarından bağımsız yerleştirilen yardımcı sargılardan alır. Alternatörlerdeki voltaj regülatörleri enerjisini yardımcı sargılardan alması ani yüklemelerde voltajın çökmesini önler ve alternatör voltajının daha stabil olmasını sağlar. Yardımcı sargılı alternatörler ani yüklemelerde nominal yükün %150 si kadar yükü kaldırabilir. Aynı zamanda yardımcı sargı kullanılması halinde kısa devre akımı nominal akımın 3 katına kadar çıkabilir. Yardımcı sargısı olmayan alternatörlerde ise elektrik motoru start akımları gibi ani yüklerde voltaj çöker ve yük kalkmadan alternatör voltajı istenilen değere kaldıramaz.

Voltaj regülatörü fazları ölçerek voltajı sabit tutar. Voltaj regülatörünün en etkin şekilde çalışması için regülatörün 3 fazın kontrolünü yaparak voltaj ayarı yapmalıdır. Sadece tek faza bağlı voltaj regülatörlerinde diğer fazlardaki artış veya dengesiz yük hissedilemez.

Bir alternatörün gücü iki şekilde ifade edilir. 1. Devamlı güç: Alternatörün tam yükte, devamlı, kesintisiz çalışmaya müsait olması 2. Standby güç: Alternatörün belli bir sure çalıştırıldıktan sonra dinlendirilerek soğumaya bırakılması, soğuyan alternatörün tekrar çalıştırılması ile elde edilen güç. Standby güç devamlı gücün yaklaşık 1.1 katıdır. Örnek olarak; Devamlı gücü 100 KVA olan alternatörün standby gücü 110KVA olarak ifade edilir. Piyasada genelde Standby güç verilir.

Alternatörün güç tesbiti yapılırken alternatör sargılarının nominal yükte tamamen ısınana kadar çalıştırılması gerekir. Alternatörün phi=0.8 yükte tamamen ısınması için en az dört saat çalıştırılmalıdır. Bir alternatör yarım saat %150 yükte çalıştırılabilir. Yani 100KVA lık bir alternatör 150kVA'lık yük ile yarım saat çalıştırılması alternatörün 150kVA olacağı anlamına gelmez. Yarım saatten fazla çalıştığında alternatör çok fazla ısınacak veya sargıları yanacaktır. Alternatörün gerçek gücü en sıcak olduğu durumda yani en az dört saat çalıştıktan sonra kendini gösterir.

Otomobil Alternatörleri 

Otomobillerde kullanılan alternatörler aracın motoru çalışıyorken aküyü şarj eder ve diğer tüm elektrik sistemlerine enerji sağlar. Alternatörler, doğru akım elde etmek için gereken çeviriciye sahip olmadıklarından doğru akım üreteçlerine göre daha basit, hafif ve dayanıklıdırlar. Bu dayanıklıkları sayesinde daha yüksek hızlarda çalışabilirler, böylece otomobillerdeki altenatörler motor hızının iki katı hızda dönebilir, bu da alternatörün rölantideki çıkış gücünü artırır. 1960'lardan sonra yarı iletken diyotların ucuza bulunabilmesi ile birlikte otomobil üreticileri doğru akım üreteçleri yerine alternatörleri kullanmaya başladılar. Otomobil alternatörleri alternatif akımı doğru akıma çevirmek için akım düzelticileri kullanırlar. Dalgalanmaları düşük seviyede tutmak için otomobil alternatörlerinde 3 fazlı sargı kullanılmaktadır.

Marş Motoru Nedir ? Ne işe yarar

Marş Motoru Nedir ?

Marş motoru otomobillerde ilk hareketi sağlayan parçadır. Araçta marşa basıldığı anda marş motorları dişlisi ile krank miline bağlı volan dişlisi birbirine geçerek marş motorunun oluşturduğu dönme kuvveti, volan dişlisi aracılığı ile krank miline aktarılır. Böylece motora ilk hareketi verilmiş olur.
Otomobillerde genelde bendix (volana dönerek geçen) tipi elektrikli marş motoru kullanılır. Bununla birlıkte özellikle deniz tipi büyük dizellerde hidrolik marş motorları da kullanılmaktadır. Otomobillerde kullanılan bendix tipinin yanısıra volan dişlilerine geçtikten sonra dönmeye başlayan dayer tipide bosch kızdırma bujisi ve  marş motorları da mevcuttur.