AC üzerinde ilk kez çalışan William Stanley'dir. Kendisi indüksiyon bobininin mucididir. Günümüzde kullanılan haliyle AC üreten ise Nikoa Tesla'dır.(1886) Tesla'nın laboratuarda ürettiği AC yi sanayide kullanan isim ise 1893 yılında Almirian Decker olmuştur.
Elektrik enerjisi, alternatif akım (AC) ve doğru akım (DC) olarak iki şekilde üretilir. Bugün kullanılan elektrik enerjisinin %90’ından fazlası AC olarak üretilmektedir. Ancak AC nin bir sürü dezavantajı vardır. Bunları sıralarsak;
1- AC, çoğu elektronik cihazı çalıştırmaya uygun olmadığından DC ye çevrilmesi gerekmektedir. Ev aletlerinin bir çoğu AC prizine takılarak çalışmasına rağmen aslında doğru akım kullanmaktadır. Çoğu cihazın pille de çalışabiliyor olması bunun bir göstergesidir. Prizden gelen AC, elektronik aletlerin içinde bulunan dönüştürücü ile DC ye çevrilerek kullanılır. Bazı küçük cihazlar, küçük olsun diye dışarıdan bir dönüştürücüyle çalıştırılır.
2- AC nin önemli dezavantajlarından birisi de, elektriğin yüksek gerilimli güç hatları ile uzun mesafelerde iletiminde elektrik enerjisinin büyük bir bölümü kaybolmaktadır. Örneğin, 100 Voltluk bir gerilim, 6 Km sonra yalnızca 1 Volt’a iner! Bu bakımdan DC daha avantajlı görünmektedir. Sebebi ise doğru akımlı iletim sistemleri, güç hattındaki kayıpları 1/3 oranında düşürmektedir. Gelişen teknoloji ile birlikte elektronik güç yarı iletkenleri sayesinde güç santralleri ve rüzgar çiftliklerinden çıkan AC, doğru akımlı (HVDC) iletim sistemleri ile uygun fiyatlarla doğru akıma dönüşebilmekte ve enerji kaybının minimize olduğu görülmektedir. DC gerilim, çok uzun mesafede enerji iletimi gerektiğinde kullanılmaktadır. Her ne kadar, DC gerilimin seviyesinin değiştirilmesi maliyetli olsa da iletim kayıplarının düşük olması bu durumu avantajlı yapar.
3- AC nin bir başka dezavantajı, AC elektriğin DC’ye çevrimine doğrultma (rectification) denir. Bu işlem kayıpsız değildir. Çevrim sırasında enerjinin yüzde 5 ile 20 arası ısıya dönüşür yani kaybolur. Kayıplar bununla kalmıyor. AC elektrik, kabloda döngüsel akımlara (eddy current) neden olur. Döngüsel akımlar, mutfağımızdaki mikrodalga fırının yemekleri ısıtmasının da nedenidir. Elektrik iletim hatlarında oluşan döngüsel akımlar ısıya neden olur, bu da iletim hatlarında kayıp demektir. Yine bu döngüsel akımlar kablo üzerinde deri etkisi (skin effect) denilen bir etkiye yol açıyor; elektik kablonun tümünden değil, yüzeyinde ince bir tabakadan geçiyor. DC’de böyle bir etki yok. Bu da DC elektriğin taşınmasının daha ince kablolarla yapılabilmesi anlamına geliyor. Aynı zamanda, elektrik kablolarını havada tutan kuleler de DC için bir o kadar küçük ve hafif olabiliyor.
4- DC devreler basit devrelerdir; yalnızca üreteç ve dirençten oluştukları düşünülebilir. AC devreler ise karmaşıktır; direncin yanı sıra, kapasitör ve indüktör gibi devre öğelerini de içerir. Kapasitör ve indüktörler, kablodan geçen akımı karmaşıklaştırır. Bu karmaşıklığın sonucunda, evimize ya da iş yerimize gelen elektrik akımının bir kısmı geri “kaçar”. Bu geri kaçan elektriğe reaktif elektrik denir. Reaktif elektrik başa bela bir şeydir, üretim ve dağıtım şirketlerinin işini zorlaştırır, kayıpları arttırır.Bu yüzden de azaltılması gerekir. Bunun için de, reaktif elektriği çok üreten işletmelere (fiilen tüm fabrikalar) reaktif elektriği azaltıcı devrelerin yerleştirilmesi gerekir.
Bu da büyük maliyettir. DC elektrikte böyle bir maliyet oluşmaz.
5- AC elektrikteki öğeler hesaplaşmayı da zorlaştırır. DC devrelerin hesabı son derece basitken AC devrelerin hesabında karmaşık sayılar kullanılır, hesaplar artar.
Peki neden o zaman DC gerilim yerine AC gerilim üretiyoruz. Sebebi tabii Tesla. Alternatif akım AC ile doğru akım DC arasındaki savaş yüzyıl önce sonuçlandı ve AC kazandı! Şu anda, elektrik AC olarak üretiliyor ve AC olarak taşınıyor. Ama evimize ve iş yerimize gelen elektrik dönüştürülüyır ve cihazların çoğu AC elektrikle değil DC ile çalışıyor. O zaman AC’yi DC’ye çevirmek gerekiyor. Evimizdeki aygıtların çoğu DC iken elektrik neden AC şeklinde üretiliyor ve taşınıyor?
1893 yılında Tesla ve Westinghouse için mutlu sonla biten akım savaşları sayesinde doğru akım mı yoksa alternatif akım mı sorusuna cevap bulunmuştur. Westinghouse firmasının kurucusu George Westinghouse ile Nikola Tesla, elektrik iletimi için alternatif akımın tercih edilmesini öne sürerken Thomas Edison, doğru akımın savunucusuydu. Edison’ un savunma çabaları yetersiz kalmış ve sonunda Nikola Tesla’ ya boyun eğmek zorunda kalmıştı. O günden bugüne gelecek olursak alternatif akımlı şebekeler, tüm dünyada elektrik enerjisinin iletimine hakim olmuştur. Böyle bir sonucun tabi ki nedenleri olmalıdır. Bunun çeşitli nedenleri vardır;
Şimdi bu nedenleri sıralayalım;
1- Elektrik enerjisinin uzak mesafelere ekonomik olarak iletilmesi için yüksek gerilimlere ihtiyaç vardır. Doğru akımın elde edilmesinde kullanılan dinamolar (D.A. jeneratörü) yüksek gerilimli olarak yapılamazlar. Komütasyon zorluklarından dolayı, ancak 1500 volta kadar D.A üreten genaratörler yapılabilmiştir. birde DC nin yükseltilmesi çok zordur. Hattın uzunluğu arttıkça iletkenin direnci artacaktır. geçecek akım arttıkça yüksek ısı meydana geleceğinden, iletken kalınlığının artırılması buna karşılık taşıyıcı sisteminde boyutlarının artması demektir. bu yüzden akım küçük tutulmak istenir ve gerilim yükseltilir. Alternatif akım üreten alternatörlerden ise 230, 6300, 10500 ve 20000 volt gibi yüksek gerilimler elde edilebildiği gibi, transformatörlerle bu gerilimleri 60 kV, 100 kV ve daha yüksek gerilimlere yükseltmek de mümkündür. Elektrik enerjisinin taşınması yüksek gerilimli alternatif akımlarla yapılır. Hattın sonundaki transformatörlerle bu yüksek gerilim, kullanma gerilimine dönüştürülür. Yüzyıl önce AC elektriği yükseltmek ve indirgemek, DC elektriği yükseltmek ve indirgemekten daha kolaydı ve ucuzdu. Bu nedenle de kazanan AC oldu.
2- AC nin DC ye çevrilmesi DC nin AC ye çevrilmesinden daha ucuzdur. AC/DC dönüşümünde basit bir köprü diyod devresi yeterli iken DC/AC dönüşümünde büyük çaplı konverter devreleri kullanılır. buna karşılık dönüşen bu gerilim yeterince düzgün bir sinüs halini alamaz. AC/DC dönüşümünde ise tam bir DC elde edebiliriz. DC/AC dönüşümünde tam ve iyi bir sonuç alabilmek için kullanılacak devrenin boyutları, buna karşılık maliyeti artar. ama pratikte maliyeti en düşük çevirme yöntemi AC/DC dönüşümüdür.
3- Transformatörler sayesinde AC istenilen herhangi bir değere kolayca ayarlanabilir; ayrıca AC, birbirine entegre güç şebekelerinin geliştirilmesini imkan sağlayabilmektedir.
4- Sanayide sabit hızlı yerlerde AC motoru (endüksiyon motoru), DC motorundan daha verimli çalışır.
5- AC motoru, DC motorundan daha ucuz, daha sağlam olup, bakımı da kolaydır.
Hiç yorum yok :
Yorum Gönder