1. elektrik ve devre kavrami elektriğin Gereği ve Önemi

Alternatif Akım

Diğer taraftan bir elektrik devresindeki üretecin pozitif (+) ve negatif (-) kutuplarının art arda sürekli yer değiŞtirdiği (pozitif-negatif, negatif-pozitif) bir devre düŞünelim. Her kutup yön değiŞiminde (pozitif-negatif-pozitif....n), akımın yönü de değiŞecektir (ġekil 3.9)

Bu olayı inceleyelim:

1. 
   Ters kutuplama anında elektronlar ters yönde itilecekler ve elektron hareketinde bir duraklama olacak, devreden hiçbir akım geçmeyecek ve akım Şiddeti sıfır olacaktır.
   
2. 
   Bu noktadan sonra elektronlar tekrar harekete geçecekler ve devreden yine bir akım geçecek fakat bu akım önceki akıma göre ters yönde olacaktır.
   
3. 
   Bu kutup değiŞikliği art arda yapılırsa devreden bir, bir yönde, bir diğer yönde akım geçecektir.
   

Sonuç olarak bu Şekilde sürekli yön değiştiren akıma alternatif akım denir. AC Şeklinde gösterilir. Alternatif akım bu yön değişimini çok kısa süreler içinde defalarca tekrarlar. Burada endüstriyel uygulamalarda en çok kullanılan trifaze (üç fazlı) akımın elde edilmesini açıklayalım.

Şekil 3.10‟da görüldüğü gibi B₁, B₂ ve B₃ bobinleri, bobin eksenleri arasında 120‟Şer derece açı bulunacak şekilde yerleştirilir. Bobin eksenlerinin kesiŞme noktasına bir mıknatıs yerleştirerek bu mıknatıs döndürülür. Mıknatıs kutupları bobinlerin önünden geçerken bobinin uçları arasında bir endüksiyon, elektromotor kuvveti meydana getirir. Bobin uçları arasına konacak bir miliampermetre indüklenen akımı gösterecektir. Mıknatısın bir tam devrinde devreye 120lik açı farkıyla bağlı olan bobinlerde birbirini bu açı farkıyla takip eden faz farklı, trifaze akım oluŞur. Birim zaman içindeki bu tekrarlar alternatif akımın frekansını belirler.

Frekans: Bir saniyedeki tam sinüs dalgası sayısıdır.
Periyot: Bir tam sinüs dalgası için geçen süredir.
Alternatif akım enerji kaynaklarının başında alternatörler gelir.

Şekil 3.11‟de trifaze akıma ait gerilim - zaman grafiği görülmektedir.

1. Alternatif Akım Kullanım Alanları

Alternatif akım; endüstride, iş ve ev ortamında aydınlatmadan tutun da ısıtma ve elektromanyetik gücün mekanik enerjiye çevrildiği elektrik motorlarında çok geniş kullanım alanı bulur. Teknoloji ve konforun en temel enerjisidir.

Alternatif akım üretiminden kullanım yerine kadar birçok teknolojinin kullanıldığı çeşitli araç ve makinelerde cihazlarımız için uygun frekans ve gerileme dönüştürülür. Alternatif akımın üretim yerlerinden (hidroelektrik santrali, termik santral, gaz çevrim santrali vb.) kullanım alanlarına iletken üzerindeki enerji kaybını azaltmak amacıyla çok yüksek gerilimle aktarılır. Bu gerilim ev, iş ve endüstride kullanılan gerilimden çok yüksektir. İşte bu noktada cihaz ve makinelerimizi çalıştırmada ihtiyaç duyduğumuz gerilimi elde etmede transformatör adını verdiğimiz araçlar kullanılır.

2. Transformatörler

Alternatif akımın frekansını ve gücünü değiştirmeden gerilim ve akım değiŞtirmeye (azaltmaya veya yükseltmeye) yarayan araçlara transformatör denir. Transformatörler akımı yükseltirken gerilimi düşüren, gerilimi yükseltirken akımı düŞüren cihazlardır.

Şehir şebeke gerilimi sabittir, evlerimizde 220 V ve sanayide 380 V‟tur. Birçok cihazın görevini yerine getirmede bu değerlerinin dışında çok farklı alt ve üst değerlerde gerilimlere ihtiyaç duyulur. Bu gerilimler, cihazların içlerine yerleştirilmiş transformatörler aracılığıyla istenilen değerde elde edilir. Örneğin, hem pille hem de Şehir şebeke gerilimi ile çalışan bir radyoyu ele alalım. Pil sayısına göre bu gerilim 3 ile 9 V arasında değişir. Oysa şebeke gerilimi 220 V‟tur. Aynı Şekilde kapı zilleri, kapı otomatikleri, çağırma tesisatları vb. birçok cihazda transformatöre ihtiyaç duyulur.

Transformatör, akım ve gerilim değiştirme işlemlerini çok küçük kayıplarla gerçekleştirir. Bunun için endüstride çok geniş bir kullanım alanı bulur. Yüksek gerilim hatlarındaki enerji bin voltlarla ifade edilen değerdedir. Bu değer, transformatörler aracılığıyla sanayide 380 volta ve evlerde kullanılan 220 volta düşürülür.

Transformatörün yapısı

Bir transformatör yapı itibarıyla iki kısımdan meydana gelir (Şekil 3.12).

1. Sac göbek (Çekirdek)

Sac göbek silisyumlu saclardan yapılır. Sac levhalar arasında istenmeyen fuko akımları doğmaması için levhalar birbiri ile yalıtılır. Trafolarda sac göbek, bobinler vasıtasıyla manyetik alanı oluŞturur.

Bu manyetik devrenin büyüklüğü, trafonun gücünü belirler.

2. Bobinler (Sargılar)

Transformatörlerin üzerinde genel olarak iki bağımsız sargı, bobin grubu bulunur. ġebeke geriliminin uygulandığı bobin grubuna primer (birinci sargı), uygulama akımının alındığı ikinci gruba sekonder (ikinci sargı) denir.

Transformatörlerde istenilen akım, gerilim ve güç değerleri aşağıda verilen özelliklere bağlıdır.
1.Primer ve sekonder sargıda kullanılan iletkenlerin kesitine 2.Primer ve sekonder sargılardaki spir sayılarına

3.Primer sargıdaki spir sayısının sekonder sargı spir sayısına oranına 4.Manyetik alanı oluşturan çekirdeğin yüzey alanına

5.Çekirdekte kullanılan silisyum sacların kalitesine ve yalıtımına
İdeal bir transformatör yapmak, yani giriş gücünü çıkışta kayıpsız olarak elde etmek imkânsızdır. Fakat çok az kayıpla bunu sağlamak mümkündür. Bunun için manyetik kayıpların minimum tutulduğu transformatörlerin kullanılmasında fayda vardır.