Jeneratör Nedir
Herhangi bir enerji türünü elektrik enerjisine çeviren makina. Bu cihazlara, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren makinalar, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bataryalar, ışık enerjisini elektriğe dönüştüren fotoelektrik hücreleri, ısı enerjisini elektrik enerjisine çeviren termoelektrik jeneratörler dahildir. Dinamo denilen elektromanyetik jeneratörde bir bobin, manyetik alan içinde endüksiyon çizgilerini kesecek şekilde hareket ettirilir. Elektrostatik jeneratörde (Van de Graaf jeneratörü, Wimshurst makinası) mekanik enerji, elektrostatik endüksiyon veya sürtünme ile üretilen eşit ve zıt elektriki yüklere bölünerek sarf edilir.
Jeneratörler, en küçük tesisten en büyüklerine kadar değişik büyüklük ve kapasitelerde imal edilir. Alternatif yani dalgalı akım üretenlerine alternatör, doğru akım üretenlere de, doğru akım jeneratörleri veya dinamo denir. Sonuçta elde edilen ister AC (alternatif akım) olsun ister DC (doğru akım) olsun elektrik enerjisinin kaynağı aynıdır. Sadece makinanın taslağı değişiktir. Bir jeneratörü çalıştırmak için
gerekli mekanik enerji, su türbini, buhar türbini, içten yanmalı motor veya gaz türbini gibi ilk hareketi veren aletlerle sağlanır. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren iki tip ana makina vardır: Alternatif akım AC jeneratörleri ve doğru akım DC jeneratörleri. Elektrik enerjisinin çoğu günümüzde AC jeneratörleri ile üretilir ve bu aletlere Alternatör adı verilir. AC, ingilizce Alternatif Current (Alternatif Akım) kelimelerinin baş harfleri; DC ise Dieckt Current (Doğru Akım) kelimelerinin baş harfleri alınarak kullanılmaktadır. Alternatörler, senkron jeneratörler de denilen makinalar, hemen hemen bütün buharlı
ve su enerjisi ile güç elde eden santrallerde esas jeneratörlerdir. Çünkü transformatörler alternatif voltajı kolaylıkla yükseltir ve alçaltır. Elektrik enerjisinin, uzak mesafelere nakli için yüksek voltaj, dağıtım ve kullanım için düşük voltaj uygundur.
1880’de Thomas Edison ve Joseph Swarm elektrik ampulünü bulunca, jeneratörlere ve güç kaynaklarına büyük ihtiyaç duyuldu. Edison şirketi 1882’de New York’ta, Londra’da ve Milan’da elektrik enerisini aydınlatmada kullanmak için DC üreten merkezler kurdu. Bundan az sonra DC ve AC akımlarının kullanılması hakkında bir tartışma başladı. 1890 başlarına kadar olan transformatörlerdeki ve jeneratör sistemlerindeki gelişmeler sonucunda Amerikalı Nikola Teola AC’nin elektriki güç naklindeki kullanım avantajlarını ispat etti. AC jeneratörlerini kullanan ilk büyük hidroelektrik santrali Niagara şelalesinde 1895’te açıldı.
Çalışma Prensibi
Elektrik jeneratörlerinin çoğunun çalışma teorisi Faraday kanununa dayanır. Bir tel bobini çevreleyen magnetik akım çizgi sayısı (maxwell) değiştirildiğinde, bobinde manyetik akıya göre değişen sarım sayısıyla orantılı bir elektromotor kuvveti hasıl olur. ani voltaj değeri E = -n (d.)/dt)10-8 volttur. Burada n sarım sayısı, . maxvell olarak manyetik akı ve t saniye cinsinden zamandır. Eksi işareti, indüklenen voltajın, kendisini hasıl eden kuvvete zıt olduğunu belirtir. Jeneratörün bir parçası diğerine göre mekanik olarak hareket ettirildiğinde Jeneratör sargılarında voltaj indüklenir, böylece armatür sargıları adı verilen bobin çevresinde manyetik akı meydana gelir. Manyetik akı sürekli mıknatısın, DC alan sargısından veya AC kaynağından elde edilebilir.
Yapısı
Uygulamada, kalıcı manyetik alanlar sadece küçük jeneratörlerde kullanılır. indüksiyon jeneratörleri hariç, büyük jeneratörler DC alan sargılarıyla teçhiz edilmiştir. Alan sargıları çoğu DC jeneratörlerinin statorüne, AC jeneratörlerinde alan sargıları normal olarak rotoruna sarılmıştır. Alan sargıları sadece alçak voltaj ve güce dinamodan elektrik cereyanı nakleden iki tele ihtiyaç gösterir. Bunlar dönme kuvvetlerine karşı kolaylıkla izole (tecrit) edilirler.
Akı değişmesine tabi olmayan manyetik devrenin herhangi bir kısmı katı çelikten olabilir. Buna DC makinalarının alan kutupları ve bazı AC jeneratörlerinin bütün döner alan yapısının kısımları dahildir. Küçük hava boşluğu olan makinalarda kutuplar, akıları esasen sabit olmasına rağmen, ekseriya haddeden geçirilerek safihat haline konmuş çeliktendir. Safihat haline getirme, frekans titreşimlerinden hasıl olan kutup yüzü kayıplarını minimuma (en aza) indirmeye yardım eder. Çekirdek kaybını azaltmak için armatür çekirdeği daima ince çelik yapraklardan teşkil edilir.
Jeneratörlerin özel tipleri: Beşgen kutuplu jeneratörler (Homopolar Generator: HPG): Bu doğrudan doğruya, doğru akım üreten tek makinadır. Bütün diğer tür DC jeneratörleri armatür sargılarında AC üretir ve sonra komütatör vasıtasıyla AC’yi DC’ye dönüştürür. HPG armatür sargılarına veya komütatöre sahip değildir. Bu fark bu jeneratörün çok sağlam bir makina olmasına sebep olur. HPG ilk elektromekanik jeneratör olmasına rağmen, sonuncu olarak uygulama sahasına girmiştir.
Manyeto Hidrodinamik Jeneratör: Bu jeneratör esas itibariyle, yüksek bir hızla fışkırtılan elektriki bakımından iletken gazdan (iyonize gaz), iki elektrottan ve manyetik alan hasıl eden alan sargılarından ibarettir. Bu jeneratörler henüz çok etkin değildir. Çünkü gazı yeteri derecede iletken hale getirmek için yüksek bir sıcaklık veya büyük miktarda potasyum gereklidir.
Yüksek frekans jeneratörleri: Elektrik cihazının minimum ağırlığı ve ebatı önemli olduğunda, 60 Hertzden yüksek frekanslar özellikle kullanışlıdır. Mesela 400 Hertz, güç kaynağı yaygın olarak uçakta kullanılmaktadır.