Alternatif Akım Nedir?

Çoğu elektrik öğrencisi, çalışmalarına, sabit bir yönde akan ve / veya sabit polariteye sahip bir gerilime sahip olan Doğru Akım (DC) olarak bilinen konu ile başlar.DC, bir bataryadan (belirli pozitif ve negatif terminallerle) üretilen elektrik türüdür veya belirli türdeki malzemelerin birbirine sürtünmesiyle üretilen elektron yüklenme türüdür.

Alternatif Akım ve Doğru Akım

DC kullanışlı ve anlaşılması kolay olmasına rağmen, kullanılan tek elektrik “türü” değildir. Bazı elektrik kaynakları (en önemlisi, döner alanlı elektro-mekanik jeneratörler) pozitif ve negatif kutup dönüşümlü gerilimler üretir.

Alternatif Akım Nedir?

Bir elektrik kaynağından meydana gelen gerilimin periyodik olarak yön ve şiddet değiştirdiği durumda ve bu kaynağa iletkenler ile bağlı bir yükte oluşan akımın aynı periyotta yön ve şiddet değiştirdiği elektrik akımlarına “Alternatif Akım” (AC) denir.DC gerilim kaynağı için genel bir sembol olarak akü sembolü kullanılırken, AC gerilim kaynağı için dalgalı çizgisi olan daire genel bir sembolüdür.Neden AC gibi bir şeyle ilgilenildiğini merak edebilirsiniz. Bazı durumlarda AC’nin DC’ye göre pratik bir avantajı olmadığı doğrudur.Enerjiyi ısı şeklinde dağıtmak için elektriğin kullanıldığı uygulamalarda, istenen ısıyı üretmek için yüke yeterli gerilim ve akım olduğu sürece (akımın dağıtılması) akımın polaritesi veya yönü önemsizdir. Bununla birlikte, AC ile DC’den çok daha verimli olan elektrik jeneratörleri, motorları ve güç dağıtım sistemleri oluşturmak mümkündür ve bu nedenle AC’nin yüksek güç uygulamalarında ağırlıklı olarak dünya genelinde kullanıldığını görüyoruz.Bunun neden böyle olduğunu açıklamak için, alternatif akım hakkında biraz daha detaylı bilgi gereklidir.

AC Alternatörler

Bir makine, bir mili döndürerek bir dizi sabit tel bobin etrafında manyetik bir alanı döndürmek üzere yapılandırılırsa, Faraday’ın elektromanyetik indüksiyon yasası uyarınca mil döndürüldüğünde tel bobinleri boyunca AC gerilim üretilecektir.Bu, alternatör olarak da bilinen bir alternatif akım jeneratörünün temel çalışma prensibidir:Dönen mıknatısın karşı kutupları geçerken, tel bobinler boyunca gerilimin kutuplarının nasıl tersine döndüğüne dikkat edin.Kutupları değişen gerilim bağlı olduğu yük devresinde yönü değişen akım yaratacaktır. Alternatörün şaftı ne kadar hızlı çevrilirse, mıknatıs o kadar hızlı dönecektir, bu da belirli bir sürede yönleri daha sık değiştiren alternatif bir gerilim ve akıma neden olur.DC jeneratörleri elektromanyetik indüksiyonun genel prensibi üzerinde çalışırken, yapıları alternatif akım muadilleri kadar basit değildir.Bir DC jeneratörü ile tel bobini, mıknatısın AC alternatörünün bulunduğu şafta monte edilir ve döner mil üzerindeki bakır şeritlerle temas eden sabit karbon “fırçalar” aracılığıyla bu dönen bobine elektrik bağlantıları yapılır.Bütün bunlar, bobinin değişen çıkış kutupluğunu çıkış devresine doğrultulmuş şekilde çevirmek için gereklidir, böylece harici devre sabit kutuplu bir gerilim görür:Yukarıda gösterilen jeneratör, şaftın devri başına iki gerilim darbesi üretecektir, her iki darbe de aynı yönde (polarite) olacaktır. Bir DC jeneratörünün her 1/2 devrede bir kısa gerilim darbeleri yerine sabit gerilim üretmesi için, fırçalarla aralıklı temas sağlayan birden fazla bobin seti vardır.Yukarıda gösterilen diyagram, gerçek hayatta göreceğinizden biraz daha basittir. Hareketli bir bobin ile elektrik teması yapmak ve akımın yön değiştirmesi ile ilgili problemler, özellikle jeneratörün mili yüksek hızda dönüyorsa, belirgin sorunlar (kıvılcım ve ısı) meydana getirmektedir. Makineyi çevreleyen atmosferde yanıcı veya patlayıcı buharlar varsa, kıvılcım çıkaran fırça temaslarının pratik sorunları daha da fazladır.Bir AC jeneratörü (alternatör) çalışmak için komütatör gerektirmez ve bu nedenle DC jeneratörleri tarafından yaşanan bu sorunlara karşı bağışıklık kazanır.

AC Motorlar

AC’nin DC’ye göre jeneratör tasarımı ile ilgili faydaları elektrik motorlarına da yansır.DC motorlar, hareketli tel bobinleri ile elektrik teması yapmak için fırça kullanılmasını gerektirirken, AC motorlar gerektirmez. Aslında, AC ve DC motor tasarımları jeneratör muadillerine çok benzer (bu yazıda basitliği sağlamak amacı ile aynıdır), AC motor, dönen mıknatısı döndürmek için sabit tel bobinleri üzerinden akım değiştirerek üretilen ters manyetik alana bağlıdır. DC motor, fırçanın temas noktalarına bağımlıdır ve her 1/2 dönüşte (180 derece) döner bobin üzerinden ters akım için bağlantı yapma ve kesme bağlantılarına sahiptir.

Trafolar

Bu yüzden AC jeneratörlerinin ve AC motorlarının DC jeneratörlerinden ve DC motorlarından daha basit olma eğiliminde olduğunu biliyoruz. Bu göreceli sadelik daha fazla güvenilirlik ve daha düşük üretim maliyeti anlamına gelir. Ama alternatif akım başka ne işe yarar? Elbette, jeneratörlerin ve motorların tasarım detaylarından daha fazlası olmalı! Gerçekten var.Karşılıklı indüksiyon olarak bilinen elektromanyetizmanın bir etkisi vardır, iki veya daha fazla tel bobin birbirine yakın olacak şekilde yerleştirilirse, birinin oluşturduğu değişen manyetik alan diğerinde bir gerilim indükler. İki karşılıklı endüktif bobinimiz varsa ve bir bobine AC ile enerji verirsek, diğer bobinde bir AC gerilim oluşturabiliriz. Bu şekilde kullanıldığında, bu cihaz bir transformatör olarak bilinir:Bir transformatörün temel önemi, gerilim verilen bobinden gerilim verilmeyen bobine doğru gerilim seviyelerini değiştirerek gücü iletebilmesidir. Enerji verilmeyen (“ikincil”) bobinde indüklenen alternatif akım gerilimi, güç verilen (“birincil”) bobin boyunca alternatif akım gerilimine, ikincil bobin dönüşlerinin birincil bobin dönüşlerine oranı ile çarpılır.İkincil bobin bir yüke güç veriyorsa, ikincil bobinden geçen akım tam tersidir: birincil bobin akımı, birincil / ikincil dönüşlerin oranı ile çarpılır. Bu ilişki, gerilim ve akımı temsil etmek için sırasıyla tork ve hız kullanan çok yakın bir mekanik analojiye sahiptir:

Tork düşürme dişlisi hızı arttırırken tork’u düşürür. İndirici trafo gerilimi düşürür ve akımı yükseltir.

Sargı oranı, birincil bobinin ikincil bobinden daha az dönüş yapacağı şekilde ters çevrilirse, transformatör gerilimi kaynak seviyesinden yükte daha yüksek bir seviyeye “yükseltir”:

Tork yükseltme dişlisi tork’u arttırırken hızı düşürür. Yükseltici trafo gerilimi yükseltir ve akımı düşürür.

Transformatörün AC gerilimini kolaylıkla yukarı veya aşağı doğru değiştirme yeteneği, AC’ye aşağıdaki şekilde güç dağıtımı alanında DC tarafından benzersiz bir avantaj sağlar.Endüstri, işletme veya tüketici kullanımı için elektrik gücünü uzun mesafelerde iletirken, kademeli gerilimler ve kademeli akımlar (daha az dirençli güç kayıplarına sahip daha küçük çaplı teller) ile gerçekleştirmek çok daha verimlidir.

Transformatörler, elektrik enerjisinin yüksek gerilim ile uzun mesafeli verimli iletimini sağlar.

Transformatör teknolojisi, uzun menzilli elektrik güç dağıtımını pratik hale getirdi. Gerilimi verimli bir şekilde yukarı ve aşağı adımlama yeteneği olmadan, yakın mesafeli (en fazla birkaç mil içinde) kullanım dışında DC güç sistemleri inşa etmek maliyetli olacaktır.Transformatörler DC ile değil, sadece AC ile çalışırlar. Karşılıklı endüktans olgusu manyetik alanların değiştirilmesine bağlı olduğundan ve doğru akım (DC) sadece sabit manyetik alanlar üretebildiğinden dolayı, transformatörler doğrudan doğru akımla çalışamaz.Tabii ki düşük gerilimli bir DC aküden yüksek gerilimli buji gücü üretmek için otomotiv ateşleme sistemlerinde olduğu gibi, değişen bir manyetik alan oluşturmak için bir transformatörün birincil sargısındaki doğru akım mekanik olarak kesilebilir (darbeli), ancak darbeli DC, AC’den farklı değildir.Belki de diğer nedenlerden daha fazla, alternatif akım bu nedenle güç sistemlerinde bu kadar yaygın bir uygulama bulmuştur.Kaynak : https://www.allaboutcircuits.com/Ayrıca : https://www.etmd.org.tr/alternatif-akimin-temel-tanimlari/