elektriğe giriş...

electrics

Üye
Katılım
15 Nis 2008
Mesajlar
694
Puanları
6
Yaş
39
Eskiden bir yabanci eserden çevirdiğim bir giriş kısmı vardı onu buldum da bilgisayarımda yeni arkadaşlar bir göz atabilirler...
ELEKTRİk GÜÇ MÜHENDİSLİĞİ
GİRİŞ:
Elektriksel güç sistemlerinin incelenmesi esas olarak elektrik gücünün üretim iletim dağıtım ve kullanımı ile ilgilenir.Bunlardan ilki olan elektriksel gücün üretimi
elektriksel olmayan bir enerji şeklinden (termal hidrolik veya güneş enerjisi ) elektriksel bir enerji şekline dönüşümü içerir. Öyleyse enerji kavramı ile başlayalım.


ENERJİ VE GÜÇ
Bir F kuvvetinin bir kütleye bu kitleyi F doğrultusunda ve L lineer yerdeğiştirmesi ile hareket ettirecek şekilde uygulandığını kabul edelim.Bu kuvvetin meydana getirdiği güç FL olarak tanımlanır, yani:

Eğer yerdeğiştirme F doğrultusunda değil ise yapılan iş yerdeğiştirme miktarı ile Kuvvetin hareket doğrultusundaki bileşeninin çarpımıdır.

Burada açısı ile arasındaki açıdır.Güç birimi Joule dür. Denklem 1.1. den bir Joule hareket eden bir kütle üzerinde bir Newton’ luk bir kuvvetin hareket doğrultusunda 1 metre boyunca uygulanması ile ortaya çıkan enerjidir.
Bir cismin enerjisi iş yapabilme yeteneğidir. Değişik enerji formları için değişik birimler kullanılsa da enerji ve iş için aynı birim kullanılır. Elektrik enerjisi için watt-saniye (W.s ) = Joule birimi kullanılır.
dir. Fakat daha genel olarak elektrik enerjisi kilowatt.saat (kWh) dir. dir.
Mekanik enerji kinetik ve potansiyel enerji olarak iki kısma ayrılır. Bir cisim hareketi sayesinde kinetik enerjiye sahiptir. Öyle ki m kütleli bir cisim v (m/sn) hızı ile giderken
Joule’lük bir kinetik enerjiye sahip olur. Bir cisim aynı şekilde durumu itibarı ile bir potansiyel enerjiye sahip olur. Yerçekimsel potansiyel enerji örneğin,
, bir cismin bir çekim alanında bulunmasıyla ortaya çıkar. Yerden yüksekliği h kütlesi M (kilogram ) olan bir cisim:
(Joule ) kadar potansiyel enerjiye sahiptir. Burada g yerçekimi ivmesi olup birimi m/Sn2 dir.
Termal enerji genel olarak kalori cinsinden ölçülür. Tanım olarak bir kalori 15 C derecedeki bir gram suyu 1 C artırabilecek olan ısı miktarıdır. Daha genel bir birim olarak Kcal kullanılır. Deneysel olarak

Bir başka termal enerji birimi İngiliz termal Ünit (Btu) olup joule ve kalori ile olan ilgisi:

Joule ve kalori oldukça küçük birimler olacağından termal enerji ve elektrik enerjisi sırayla genellikle BTU ve kilowattsaat (megawattsaat) olarak ifade edilirler. Yine daha büyük bir birim olarak “quad “ yani kuadrilyon BTU kullanılır. Bu ikisi arasındaki ilişki :
şeklinde olup kimi zaman bir quad = 1018 BTU olarak da kabul edilir.
Güç yapılan iş ile zaman oranıdır. Diğer bir deyişle enerjinin zamanla değişim oranıdır. Anlık güç :
olarak ifade edilir.Burada U ve w enerjidir. Gücün SI birimi watt’tır. Bir watt bir joule / saniye’dir. Watt’ın katları kilowatt ve megawatt’tır . Motor güçleri için beygir gücü (hp) kullanılır ve:

BAŞLICA ENERJİ KAYNAKLARI
Fosil yakıtlar – kömür, petrol ve doğal gaz- elektrik gücünün üretimi için kullanılan başlıca enerji kaynaklarıdır. Diğer bir enerji kaynağı güneş enerjisidir. Bu enerji ya doğrudan ya da rüzgar ve hidroelektrik enerji şeklinde dolaylı olarak elde edilir. Diğer önemli enerji şekilleri arasında jeotermal, nükleer ve gelgit enerjisi sayılabilir. Türbin tipi rüzgar enerjisi üreten jeneratörler rüzgarın kinetik enerjisini döner şaft üzerinden sırasıyla harekete ve elektrik enerjisine çevirirler. Rüzgardan elde edilecek enerj watt cinsinden takriben
formülü ile hesaplanabilir. Burada D, feet cinsinden bıçak çapı, u ise rüzgar hızı olup birimi mil/saat’dir. Hidroelektrik güç çevriminde hidroelektrik su alma ağzında bulunan su türbinde kinetik enerjiye bu türbinin tahrik ettiği bir jeneratör tarafından da elektrik enerjisine çevrilir.Yüksekliği 100 metre olan bir su alma ağzındaki 1000 kg su klasik potansiyel enerji formülünü kullanarak hesaplayacak olursak 9,8 x10 5 Joule’dür. Gelgit enerjisinden yararlanmak için elektrik enerjisi bir koyun önünü set ile kapatılır, dalgalar yükseldiğinde bu setin arkası doldurulur ve dalgalar alçaldığında da bu suyun potansiyel enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür. En yüksek faydalı düşü H (metre ) gelgit havzasınım metre karesi başına elde edilebilecek olan ortalama güç :
(kilometrekare başına megawatt) formülü ile elde edilir.

ELEKTRİK GÜÇ MÜHENDİSLİĞİ TEMEL KAVRAMLAR
Elektrik Enerjisi: Enerji tanım olarak iş yapma yeteneğidir ve elektrik enerjisi şekillerinden yalnızca biridir. Yüzyıllar boyunca yaşam kalitesini artırabilmek amacıyla enerjiyi kullanmış ve daha verimli kullanmak gayesi ile enerjinin herhangi bir türünü bir diğerine dönüştürmüştür. Çok eskilerden bir örnek vermek gerekirse bir yakıtın ısı ve ışık sağlamak amacı ile yakılması örneği verilebilir.Elektrik güç sistemleri tüketicilere kullanılabilir elektrik enerjisi sağlarlar.Elektrik enerjisi, kullanımı açısından çok tercih edilen bir bir enerji türü olup aşağıdaki özelliklere sahiptir.
. Üretildiği mekandan diğer uzak bir mekana anında iletilir.
. Pek çok farklı enerji türüne dönüştürülebilir.
. İletken teller üzerinden kontrolü ve iletimi yapılır.
. Depolanamaz.

Elektrik ve elektriksel güçten bahsederken genel eğilim MKS (M, kg, s )sistemini kullanmaktır. Bir elektron bir yüke sahiptir ve bu yük coulomb olarak adlandırılır. Elektrik akımı bu yüklerin bir iletkende birim zamanda gerçekleştirdiği akışın miktarı olup birimi amperdir. Bir saniyede bir referans noktasından bir coulomb (Q )yükün akışı bir amper (I) olarak adlandırılır. Yanlış bir bilgilendirme olarak bazen akımın elektron akışı olduğu söylenir halbuki akım elektronların değil yüklerin akışıdır.Enerji elektronlar üzerinden akar .Olay kısaca söylenecek olursa enerjinin komşu elektronların birbirlerine çarpmaları sonucunda bir yönde transfer edilmesidir. Elektromanyetik kuvvet (EMF) gerilim veya potansiyel farkı akımın akmasını sağlayan kavramın farklı isimleridir.Daha fiziksel söyleyecek olursak gerilim birim yüke karşılık gelen enerji miktarıdır. . E veya V ile gösterilen elektromanyetik kuvvet birimi volttur ve direnci 1 ohm olan bir devrede 1 amper akım akıtan potansiyel gerilim 1 volt’a karşılık gelir. Genl bir formül olarak
1 watt.saniye = 1.volt . 1 coulomb
Gerilim diğer bir deyişle elektrik enerjisi verme potansiyelidir.Gerilim farkı birim yükü bir gerilim noktasından diğer bir gerilim noktasına taşırken enerji üretir.Bir gerilim kaynağı bir telin iki ucuna uygulanırsa bu tel bu kaynağa belli bir direnç gösterir. Bu direncin birimi ohm’dur. Bir voltluk bir gerilim farkının bir ohm direnç üzerinde oluşturduğu akım 1 amperdir. Bir telin direnci telin boyuna kesitine ve yapıldığı maddeye bağlıdır.Bu anlatılanlar öncelikle doğru akım için geçerlidir. Elektrik enerjisinin faturalandırılması W-saat olarak yapılır.
ELEKTRİK AKIMINA AİT KAVRAMLAR
Elektrik hatları üzerinde akan elektriğin akış şekli ile ilgili olan kirschoff kanunları 2 tanedir.Bunlar
1- Kapalı bir devrede akan meydana gelen gerilim düşümlerinin cebirsel toplamı sıfırdır. Bir direncin üzerindeki gerilim düşümü negatif kabul edilir.
2- Bir devrede herhangi bir düğüm (iletkenlerin birleştikleri nokta)’e giren akımların toplamı ile bu düğümden çıkan akımların toplamı büyüklükleri birbirine eşittir.

Bir çok elektrik devresinin birleşmesiyle oluşan bir elektrik şebekesindeki herhangi bir devrede akan akımın büyüklüğü şebekedeki tüm karakteristiklere (direnç kapasitans endüktans gerilim akım kaynakları vs…) ve bu şebekeye güç giriş ve çıkışlarının gerçekleştiği mevkilere bağlıdır.
DOĞRU AKIM
Bir pilden alınan akım şeklidir. Doğru akım yönü ve büyüklüğü değişmeyen akımdır. Elektrik üretiminin ilk yıllarında bu akım şekli ile iletim ve dağıtım yapılmış olup kısa bir süre sonra alternatif akımın bu alanda daha üstün olduğu anlaşılmıştır.
ALTERNATİF AKIM
Günümüz elektrik güç sistemleri alternatif ve üç-fazlı sistemlerdir. Elektrik dönen bir şaftın enerjisini elektrik enerjisine çeviren makineler olan senkron makineler tarafından üretilir.Enerji dönüşümü bir manyetizma ve elektrik olayı olan endüksiyon yardımıyla gerçekleşir. Eğer sabit bir iletken döner bir manyetik alan içerisinde kalırsa bu iletkende bir elektrik gerilimi (eğer iki ucu birleştirilirse veya benzer şekilde kapalı bir devre oluşturulursa da elektrik akımı )meydana gelir. Bir alternatör ( elektrik jeneratörü) rotorunun (makinenin dönen kısmı ) bu rotor üzerindeki sargılara dışarıdan doğru akım verilerek bir mıknatıs gibi davranması sağlanır. Bu olaya ikazlama denir ve bu akımı üzerinde taşıyan rotor sargılarına alan sargıları denir.Modern alternatörlerde ikaz sistemi alternatif akımın doğrultulması vasıtasıyla elde edilen doğru akımı kullanır. Bu ikaz sistemi tarafından ikaz sargılarında meydana gelen akımın yarattığı manyetik akı hava boşluğu nu geçerek stator (Alternatörün elektrik üreten sargılarını taşıyan ve sabit olan kısmı ) üzerinden yine rotora ulaşarak kapalı bir devre oluşturur. İşte bu manyetik alan rotor ile birlikte hareket ettiğinden döner bir alan olup bu döner alan sabit sargılar olan stator sargılarında bir gerilim endükler. Bu gerilim de tıpkı döner alanda olduğu gibi zamanla değişen bir gerilimdir.Bu gerilimin büyüklüğü genel anlamda rotor ikaz akımının büyüklüğü ile orantılı olarak değişir. Bu gerilim değişimini alternatörlerde ikaz sistemi üzerindeki gerilim regülatörleri gerçekleştirir .Bu regülatörlerin görevi alternatör çıkışında elde edilen gerilimi sabit tutabilmek amacıyla ikaz akımını değiştirmektir.Alternatif akım ve gerilim şekli sinüs eğrisidir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi akım veya gerilim her bir referans sıfır dereceden sıfır 90 dereceden maksimum 180 dereceden yine sıfır 270 dereceden minimum ve 360 dereceden yine sıfır büyüklükle geçer. Bu döngü kendini sürekli tekrarlar.


Sinüzoidal akım veya gerilimin şekli
Yukarıda belirtildiği şekliyle ikazlama varken ve tahrik edilen bir türbine bağlı olan rotor dönerken stator çıkışı eğer bir yüke bağlanırsa bu devreden bir akım akar. Bu akım doğası gereği yön ve şiddet olarak salınacaktır ve böylelikle alternatif akım olarak adlandırılacaktır. Bir alternatif akım veya gerilimin birim zamanda kendini tekrarlama sayısı frekansını verir. Birimi Hertz’dir.Dünyanın pek çok yerinde alternatif akım veya gerilimin frekansı 50 dir(Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada 60 Hz kullanır). Bu, prizden alınan alternatif gerilimin saniyede 60 kez tam çevrim yaptığı veya 0,002 saniyede bir gerilimin belli bir yönde maksimum veya minimum yaptığı anlaşılır. Frekansın büyüklüğü rotor üzerindeki manyetik kutup sayısı ve rotorun dönüş hızına bağlıdır.

Burada n dakikada dönüş sayısı ve p kutup çifti (1 N -1 P ) sayısıdır. Buhar türbinleri hızlı dönerler. Hidroelektrik türbinleri ise daha düşük devirlerde dönerler ve buhar türbinleri ile kıyaslandığında aynı türbin hızı için daha fazla manyetik kutup sayısına sahip olmaları gerekir.
 
Zaman rölesi bir diğer ifade ile zaman saati adı verilen sistem süresi belli olan bir aralıkta araya girmesi veya çıkması amaçlanan elektrik sisteminin kontrol edilmesinde kullanılmak için tasarlanmıştır.
Topraklama ölçümü ister endüstriyel bir tesis ister bir ofis binası olsun her işletme için kritik bir öneme sahiptir.

Forum istatistikleri

Konular
128,119
Mesajlar
915,161
Kullanıcılar
449,824
Son üye
Lecterer

Yeni konular

Geri
Üst