Alternatör Nedir, Ne İşe Fayda, Nasıl Çalışır?

Alternatör Nedir, Ne İşe Fayda, Nasıl Çalışır?

Bugün dünya sanayisinde farklı makineler için gerekli gücün üretilmesi için kullanılan pek çok farklı teknoloji vardır. Otomotiv, inşaat ve gemicilik üzere aklınıza gelen gelmeyen sayısız alanda en çok kullanılan teknolojilerden bir tanesi de alternatördür. Aslında alternatör tam olarak güç üretmez, sahip olduğu sistem sayesinde var olan mekanik enerjiyi elektrik gücüne dönüştürür.

Tabii alternatör tarafından gerçekleştirilen dönüştürme süreci sonrası ortaya elektrik gücü çıktığı için bir tıp güç üretim aygıtı olduğunu da söyleyebiliriz. Ancak bu süreci manyetik alanını kullanarak ve iletkende elektromotor kuvvet indüklenmesi unsuruna dayalı olarak gerçekleştirir. En yeterlisi gelin alternatör nedir, ne işe fayda, nasıl çalışır üzere merak edilen tüm soruları ayrıntılarıyla inceleyelim.

Temel bir tarif yaparak başlayalım; Alternatör nedir?

Elektromanyetik bir aygıt olan ve alternatif akım jeneratörü olarak da isimlendirilen alternatör, en temel tarifiyle mekanik enerjiyi elektrik gücüne çevirir demek mümkün. Bu çevirme sonrası tek fazlı ya da üç fazlı bir güç elde edilir. 

Alternatör teknolojisi, iletkende elektromotor kuvvet indüklenmesi prensibi prensibi ile çalışır. Dünyada en yaygın kullanılan güç dönüştürücü makinelerin başında gelir. Farklı alanlarda kullanılan elektrik gücünün birincil sağlayıcısı alternatör aygıtlardır. 

Nasıl yani, tam olarak alternatör ne işe fayda?

Bir örnek üzerinden açıklamak en doğrusu olacak. Bir araba düşünün. Bu arabanın silecek, far, gösterge paneli üzere pek çok modülünün çalışması için elektrik gücüne muhtaçlık vardır. Otomobili prize takıp da bu elektriğe ulaşamayacağımız için araç içindeki bir modülün bu elektriği üretmesi gerekir. İşte bu noktada devreye alternatör girer.

Otomobilin çalışırken sahip olduğu mekanik güç, alternatör içindeki sistem kullanılarak elektrik gücüne dönüştürülür ve elde edilen elektrik gücü de söz konusu modülleri çalıştırmak için gerekli güç için kullanılır. Bu örneği mekanik aygıtların kullanıldığı aklınıza gelen gelmeyen tüm dallar için de çeşitlendirebilirsiniz.

Peki alternatör nasıl çalışır?

Standart bir alternatör aygıtının içerisinde rotor olarak isimlendirilen mıknatıslar vardır ve bunlar demire sarılmış stator ismi verilen bir iletkenin etrafında dönerler. Stator sabit iletkeninin etrafında yaşanan dönüş sayesinde mekanik gücün manyetik alanı değişir ve güç, elektrik gücüne dönüşür.

Rotor mıknatısların sahip olduğu manyetik alan fırçasız jeneratörlerde indüksiyonla, daha küçük alanlarda mıknatıslarla ya da fırça kesimleriyle değiştirilerek elektrik akımı elde edilir. Otomobillerde genelde fırçalı, daha küçük makinelerde maliyetinden ötürü mıknatıslı, daha büyük makinelerde ise fırçasız teknoloji kullanılır. 

Fırçasız alternatörlerde ana ve ikaz olmak üzere iki temel sistem vardır. Ana sistemdeki kutupların sayısı, ana rotorun bölüm sayısına nazaran değişir ve hakikat akım gerekir. İkaz sisteminde ise kutuplar ve sargılar zıttır. Bu sistemde sargılar hareketli ikaz rotoru üzerinde bulunurken kutuplar hareketsiz stator üzerinde bulunur. 

Kısaca alternatör kısımlarını tanıyalım:

  • Rotor
  • Stator
  • Diyotlar

Rotor:

Rotor, farklı modüllerin bir ortaya gelmesi ile oluşmuş manyetik bir kesimdir. Manyetik kutupların olduğu çekirdekler, manyetik bir alan bobini ve rotor milinin birleştirilmesi ile rotor modülü oluşmuş olur. 

Stator:

Stator da farklı kesimlerin birleşmesi ile oluşur. Bir stator modülünde stator çekirdekleri ile stator bobinleri vardır. Bunlar ön ve art kapaklara yerleştirilir. Statorun çekirdeği genel olarak çelik kaplı ince plakalardan oluşmuştur.

Diyotlar:

Bir alternatör aygıt tarafından üretilen elektrik akımı, aygıtın uç kapaklarında bulunan pozitif istikametli ve yalıtılmış durumdaki diyotlardan aktarılır. Alternatör içerisinde bulunan diyot tablalarında genel olarak üç olumlu ve üç de negatif diyot bulunmaktadır. Bu diyot tablaları eş yüklüdür. 

Alternatör hangi alanlarda kullanılır?

Alternatör teknolojisi; arabalarda otomobil alternatörü ismiyle, çoklu motor sistemlerinde dizel – elektrikli lokomotif alternatörleri ismiyle, gemi ve denizcilik kesiminde denizcilik alternatörleri ismiyle, elektrik üretim tesislerinde ana güç kaynağı olarak fırçasız alternatörler ismiyle, radyo frekanslarının iletiminde ise radyo alternatörleri ismiyle kullanılır. Temelde bunların her biri alternatör teknolojisi olsa da elbette kullanıldıkları alanlara nazaran farklı özellikleri vardır. 

Endüstriyel alanda kullanılan alternatörler hayli güçlüdür:

Elektrik gücünün direkt olarak şebekeden alınamadığı durumlarda endüstriyel alternatörler kullanılır. Su türbinlerinde, rüzgar gücünde ya da dizel motorlarda kullanılabilirler. Endüstriyel alternatörler birincil güç kaynağı olarak kullanılabilecekleri üzere bazen ana şebeke gücünün yedeği olarak da kullanılabilirler.

Dizel motorlarda kullanılan endüstriyel alternatörler genel olarak dakikada 1500 periyot suratına sahiptir. Gücün 30 kVA’dan daha düşük olduğu durumlarda dakikada 3000 evresi suratına sahip alternatörler kullanılabilir. Su türbinlerinde çalışan endüstriyel alternatörler ise bazen dakikada 750 ya da 1000 dönem suratında olabilir.

Bugünlerde artık endüstriyel alternatörlerde fırçalı değil daha çok voltajın sabitlendiği teknolojiler kullanılıyor. Bu fırçasız teknolojilerde kutuplar rotor üzerine sabitleniyor. Mil üzerinde ise hem ikaz statoru hem de döner diyotlar yer alıyor. Bu sistemde elde edilen üç fazlı akım diyotlar üzerinden direkt olarak ana rotora yönlendiriliyor. 

Voltajın sabit tutulduğu endüstriyel alternatörlerde iki temel güçten bahsetmek mümkün; devamlı güç ve standby güç. Devamlı güçte alternatör, daima olarak çalışır ve kesintisiz güç sağlar. Standby güçte ise alternatör bir müddet çalışır, durdurulur, soğumaya bırakılır ve tekrar çalıştırılır. Ana gücünü tekrar çalıştırma sırasında verir.

Otomobil alternatörleri özel dizaynları ile gerektiği kadar güç verirler:

Otomobil alternatörleri çok daha hafif bir dizayna sahiplerdir ve bu yapıları nedeniyle yüksek süratte çalışabilirler. Motor çalıştığı sırada alternatör var olan güç üzerinden elektrik gücü üreterek aküyü şarj eder ve kesimlerin çalışması için gerekli olan enerjiyi sağlar.

1960’lı yıllardan sonra araba alternatörleri daha yaygın olarak kullanılmaya başladı zira yarı iletken diyot üretimi daha ucuz hale geldi. Otomobil alternatörleri akım düzeltici teknolojisi ile alternatif akımı gerçek akıma dönüştürürler. Bu aygıtlarda genel olarak üç fazlı sargı bulunmaktadır.

Mekanik enerjiyi elektrik gücüne dönüştüren aygıt alternatör nedir, ne işe fayda, nasıl çalışır gibi merak edilen soruları yanıtladık. Elbette alternatör çalışma sistemi çok daha karmaşık ayrıntılara sahip lakin bu yazımızda daha evvel bu teknoloji ile hiç tanışmamış okuyucularımızı genel olarak bilgilendirmeyi hedefledik.