1. BÖLÜm elektriĞİn esaslari




Yüklə 253.56 Kb.
səhifə1/4
tarix27.04.2016
ölçüsü253.56 Kb.
  1   2   3   4
1. BÖLÜM

1.1. ELEKTRİĞİN ESASLARI

Elektriksel olayların vs elektrik sistemlerinin işleyişlerinin iyi anlaşılmağı ve bu sistemlerde çeşitli ölçmelerin yapılması ve arızaların yerlerinin kolayca bulunabilmesi İçin temel elektrik kavramlarının ve ölçü birimlerinin iyi anlaşılması gerekir. Burada, oto elektrik alanında da çok kullanılan elektrik kavramlara ve birimleri kısaca hatırlatılacaktır.Bu kavramları daha kolay anlamaya yardımcı olacaklarından, bunların hidrolik veya mekanikteki eşdeğerlerine bakmakta büyük yarar vardır.Doğru akimi elektrik dersindeki olaylar bir hidrolik sistemdeki olaylara çok benzediklerinden elektrik kavramlardan söz ederken bunların, anlaşılması daha kolay olan hidrolik sistemdeki karşıtları da belirtilecektir.

 

1.1.1 TEMEL ELEKTRİK KAVRAM VE BİRİMLERİ, BUNLARIN HİDROLİK VEYA MEKANİKTEKİ KARŞITLARI

 

1.1.1.1 Direnç:

Direnç etkisi hidrolik veya mekanikteki sürtünmeye benzetilebilir.Sürtünme nasıl sıvının devrede akmasını veya cismin hareket etmesini önlüyorsa elektrikte de direnç ayni etkiyi yapar yani elektrik akımının akmasına karşı koyar.Elektrik akımı
olması için direncin yenilmesi gerekir.Bu yüzden,dirence "elektriki sürtünme" denebilir.

Bîr elektrik devresinde toplam veya eşdeğer direnç R ve devrenin kollarındaki dirençler r harfi ile belirtilir. Bazı kaynaklarda kolların dirençleri R1 , R2 şeklinde de belirtilir.Direnç birimi om (ohm)'dur.Om'un milletler arası anlaşma ile belirlenmiş olan tanımı şöyledir:

106,25 cm boyunda, 1 mm kesitinde ve 0 °C sıcaklıktaki cıva sütununun direnci 1 om 'dur.

Om ya doğrudan om olarak yazılır veya W (büyük omega harfi) ile gösterilir.Devre

şemalarında direnç çoğunlukla şeklinde gösterilir. Başka gösterme şekilleri de vardır.Yabancı dillerde örneğin İngilizce’de direnç etkisine rezistans ve direnç etkisi olan nesnenin kendisine rezistör denilerek ikisi arasında bir ayırım yapıldığı halde Türkçe’de her ikisi de direnç adı ile anılırlar. Ne denmek istendiği cümlenin gelişinden anlaşılır. Direnç ommetre ile ölçülür.Büyük dirençler için kilo om ve mega om kullanılır.

1.1.1.2.Akım Şiddeti:

Akım şiddeti birici zamanda yani 1 saniyede devreden geçen elektrik enerjisi miktarını belirtir.Doğru akımla çalışan bir elektrik devresi bir basınçlı su devresine benzetilebilir, çünkü iki devrenin özellikleri birbirine çok benzerler. Böyle bir devrede suyun miktar ölçüsü "litre" olup devreden 1 saniyede akan su miktarına da "debi" denir. Debinin birimi ise litre/saniye 'dir. Elektrikte miktar veya daha doğru bir deyimle yük birimi kulon'dur. Su devresindeki debinin karşıtı elektrikte akım şiddetidir.Birim olarak su devresinde litre/saniye kullanıldığı gibi elektrik devresinde de kulon/saniye kullanılabilirse de elektrikte akım şiddeti birimine “Amper” denir.Bir devredeki akım I ve devrenin kollarındaki akımlar ise i ile gösterilir. Bazı kaynaklarda

I , I şeklinde de gösterilir. Akım şiddeti birimi amper iki şekilde tanımlanabilir:

Bir gümüş nitrat eriyiğinden 1 saniyede 1,118 miligram gümüş ayırabilen sabit akım şiddetine 1 amper denir.

Devreden saniyede 1 kulon elektrik yükü geçiyorsa o devredeki akım şiddeti 1 amperdir. Kısaca Amper = kulon/saniye yazılabilir.

Amper kısaca A ile gösterilir.Akım şiddeti ampermetre ile ölçülür. Ampermetreler akım ölçülecek devreye daima seri bağlanırlar. Ampermetrelerin iç dirençleri çok küçüktür bu yüzden yanlışlıkla devreye paralel bağlanırlarsa veya ölçebileceklerinden daha yüksek akım geçen bir devreye ballanırlarsa anında yanarlar. Bu yüzden, ampermetre kullanırken çok dikkatli olmak gerekir. Bir alıcı olmadan ampermetre hiçbir zaman bir bataryanın iki ucuna bağlanmamalıdır.Amperin özellikle elektronikte kullanılan askatı mili amper (mA=l/1000 amper)' dir.

 

1.1.1.3.Gerilim (Voltaj ,Potansiyel Farkı) :

Gerilim bir elektrik devresinden elektrik akımının geçmesini sağlayan etkendir. Su devresinde suyun akması için basınç olması gerekir. Hidrolikte basıncın çok kullanılan bir birimi kg/cm'dir. Elektrik devresinden akımın geçebilmesi için de gerilime yani elektriki basınca gerek vardır.

Bir devredeki gerilim E ve devrenin herhangi bir yerindeki gerilim (voltaj) düşmesi e ile gösterilir.Bazı kaynaklarda E , E veya V , V şeklinde gösterildiği de olur. Gerilim birimi “volt”tur ve V harfi ile gösterilir.Gerilim birimi olan volt’un “kulon başına potansiyel enerji” veya “kulon başına jul yani Jul/Kulon” gibi tanımları varsa da bu tanımların anlaşılabilmesi için daha geniş açıklamalara gerek vardır ve bu ayrıntılı bilgiler konunuzun dışına taşarlar.Bu yüzden burada voltun tanımı için daha önce direnç ve akün şiddeti için yapılmış olan tanımlardan yararlanılacaktır:

1 omluk dirençten 1 amperlik akım geçiren gerilime 1 volt denir.

Volt’un üst katları kilo volt (KV=1OOO volt) ve mega volt (MV=l000.000 volt)’tur. Gerilim ölçmek için kullanılan ölçü aletine voltmetre denir. Voltmetreler alıcıların iki ucuna uygulanan gerilimi ölçmek için daima devreye paralel bağlanırlar. Doğrudan bir akım kaynağının gerilimi ölçülecekse voltmetrenin iki ucu kaynağın iki ucuna değdirilerek ölçme yapılır.Voltmetrelerin İç dirençleri çok büyüktür, o nedenle gerilim ölçmek için bir akım kaynacının iki ucuna değdirildiğinde voltmetreden geçen akım çok küçüktür. Doğru akım voltmetrelerinde + uç kırmızı ve - uç siyah olarak işaretlenir.

1.1.1.4.Elektrik Yükü :

Elektrikte miktar birimidir.Su devresinde suyun miktarı litre ile belirtildiği gibi elektrikte de miktar "kulon" ila belirtilir. Elektrik yükü Q veya q ile gösterilir. Elektrikte en küçük yük elektron yüküdür ve kulon = 6,28 x 10 elektron yüküdür. Bir başka söyleyişle, bir amper akım geçen bir devreden bir saniyede geçen elektrik miktarı bir kulon’ dur.

 

1.1.1.5.Kapasite:

Elektrik enerjisini statik (durgun) elektrik olarak depolama özelliğidir.Bu işi yapan aygıta da kapasitör veya kondansatör denir. Bizim piyasamızda meksefe


sözcüğü de kullanılmaktadır. Son yıllarda kondansatör yerine kapasitör terimi daha çok
kullanılmaktadır.Rezistans-rezistör ‘de olduğu gibi kapasite-kapasitör terimleri tercih
edilmektedir. En basit hali ile kondansatör karşı karşıya konmuş iki madeni levhadan oluşur. Bu kondansatörün 1 volt gerilim altında depolayabileceği elektrik yükü, o kondansatörün kapasitesi denir.Kapasite C harfi ile gösterilir ve birimi farad’tır. Karşı karşıya konmuş iki madeni plâkanın depolayabileceği elektrik miktarı yani bu kondansatörün kapasitesi plakaların büyüklüğü ile doğru ve aralarındaki uzaklığın karesi ile ise ters orantılıdır. Ayrıca kapasite plâkalar arasındaki yalıtkanın dielektrik katsayısı ile de orantılıdır.Yani plâkalar arasındaki uzaklık sabit tutulup aralarına dielektrik katsayısı daha yüksek olan bir yalıtkan konursa kapasite artar. Hava boşluğunun dielektrik katsayısı 1 kabul edilmiştir. Diğer yalıtkanlar buna göre sınıflandırılırlar.

 

Şekil 1.1 Kapasite birimi olan farad’ın tanımı için hava boşluğunda karşı karşıya duran iki plâkadan oluşan bir kondansatör esas alınır. Buna göre farad şöyle tanımlanır:



Plakaları arasındaki uzaklık 1 mm olan ve hava. Boşluğunda bulunan iki madeni plâkadan oluşan bir kondansatörün plâkalarına 1 volt gerilim uygulandığında 1 kulon elektrik yükü tutabilirse o kondansatörün kapasitesi 1 farad’tır . Kısaca, farad =1 culon/1 volt.

Eğer böyle bir kondansatörün plâkaları kare şeklinde olsaydı plâkalardan birinin bir kenarının uzunluğu 10.600 m veya bir plâkanın alanı 1,13 ´ 10 m olurdu. Görüldüğü gibi farad çok büyük bir birimdir. Bu yüzden farad yerine daha çok onun milyonda biri olan mikro farad kullanılır. 1 m f = 10 Farad. Elektronikte kullanılan çok küçük kondansatörlerin kapasitelerini belirtmek için mikro farad’ta büyük bir birimdir. Bunlar için mikro mikro farad veya piko farad kullanılır: 1m m = 10 farad.

Kondansatörün tutacağı yük uçlarına uygulanan gerilim ve kapasitesi ile orantılıdır.

 

Q = C x E Burada Q = Yük (kulon) , C = Kapasite (farad) ve E = Gerilim (V)



Buradan veya bulunur

Kondansatörün yükünün gerilimle artması yüzünden kondansatör özellik bakımından basınçlı hava deposuna benzetilebilir.Hava deposunun hacmi 1 atmosfer basıncındaki havaya göre belirtilir ve litre olarak ifade edilir. Depodaki havanın basıncı arttıkça miktara da basınçla doğru orantılı olarak artar. Ayni şekilde, kondansatörün yükü de gerilimle doğru orantılıdır gerilim arttıkça kondansatörün yükü de artar. Kapasite ile yük birbirine karıştırılmamalıdır. Kapasite 1 volt gerilim altında kondansatörün tutabileceği yüktür. Genel olarak şarj yükü ise herhangi bir gerilim altındaki yüktür.

Kapasite hakkındaki açıklam diğerlerinden geniş tutulmuştur,çünkü basit olmasına karşılık en az anlaşılan Özelliktir ve ateşleme sistecünin çalışmasında çok önemli rol oynayan bir elektrikî ünitedir.Kondansatörün özellikleri ilerde ateşleme sistemi konusu İşlenirken yeniden ele alınacak ve daha geniş açıklama yapılacaktır.

1.1.1.6.Endüktans (Endüktif Direnç):

Endüktans (endüktif direnç) bir bobinden geçen akımın şiddetinin ve buna bağlı olan manyetik alan şiddetinin artmasının veya azalmasının yarattığı ve bu değişmelere karşı koymaya çalışan endüksüyon geriliminin etkisidir. Bu yüzden, bir bobinden doğru akım geçirilmek istendiğinde akım şiddeti hemen omik direncin belirlediği değere çıkamaz veya geçmekte olan akım kesilmek istenirse akım hemen sıfıra düşemez. Bu anlarda meydana gelen endüksüyon gerilimleri akımın artmasını veya kesilmesini geciktirir.Böylece, aslında var olmayan fakat manyetik alan değişiminin yarattığı bu endüksüyon gerilimleri direnç gibi bir etki yaparak akımı sınarlar.

Endüktans L harfi ile gösterilir. Endüktansın birimi Henry'dir ve H harfi ile gösterilir, Henry şöyle tanımlanır:

Bir bobindeki akımın değişim hızı 1 Amper/Saniye ve akımın değişmesine karşı koyan endüksüyon gerilimi 1 volt ise o bobinin endüktansı 1 Henry'dir.

Bu olay mekanikteki atalet kuvveti olayının benzeridir.Bobinin endüktansı kütlenin, akımın değişim hızı ivmenin ve endüksüyon gerilimi de atalet kuvvetinin karşıtıdır. Bilindiği gibi, duran bir cisme bir kuvvet uygulandığında cisim ataleti yüzünden hemen hızlanamaz, kütlesine ve uygulanan kuvvetin büyüklüğüne göre belli bir ivmeyle hızlanır. Eğer bu cisim hava içinde harekat ediyorsa hava sürtünmesi yüzünden hızı belli bir değerde sabitleşir. Bobinde de akım, uygulanan gerilim ve bobinin endüktansı ile bağıntılı olarak akım artışının yarattığı manyetik alan değişiminden kaynaklanan zıt endüksüyon gerilimi yüzünden sıfırdan başlar ve gittikçe artarak belli bir süre sonra omik direncin sınırladığı en yüksek değere çıkar. Cisim belli bir hıza erişince hızı ve kütlesi ile belli olan W = 1/2 mV kinetik enerjisini depolamış olur. Ayni şekilde, bobinde de W = 1/2 LI ile belli olan bir elektromanyetik enerji depolar. Cisim yavaşlatılmak istenirse hizanın azalmasına karşı bir kuvvet ve bobinden geçen akım azaltılmak istenirse ayni şekilde manyetik alanın ve dolayısı ile manyetik enerjinin azalmasından dolayı akımın azalmasına karşı koyan bir endüksüyon gerilimi doğar.

Doğru akım devrelerinde endüksüyon olayı yalnız devreye akım verilir veya kesilirken ve çok kısa zaman içinde olduğundan pek farkına varılmaz. Endüksüyon olayları alternatif akım devrelerinde daha belirgindir.



1.1.1.7.Manyetik Alan şiddeti:

1 cm’lik kesitten geçen kuvvet hattı sayısının çokluğunu belirtir. Sembolü f ve birimi ise Maxwell'dir. Maxwell şöyle tanımlanır:

1 cm ’lik kesitten 1 kuvvet hattı geçiyorsa o manyetik alanın şiddeti 1 Maxwell’dir . Kısaca Maxwell = 1 kuvvet hattı/ 1 cm.

1.1.1.8.İş Birimi Jul:

İş bilindiği gibi, kuvvetle yolun çarpımına eşittir. Elektrikte kullanılan iş birimlerinden birisi de Jul'dür.Özellikle güç birimi olan watt ile ilgisi dolayısı ile üzerinde durulmaya değer, c.g.s, sisteminde bir din (dyne)’lik bir kuvvettin tatbik noktasını 1 cm ileri götürmesi ile yaptığı işe

1 erg denir. 10 erg = 1 newton metre veya 1 jul'dür.

1.1.1.9. Güç Birimi Watt:

Bir saniyede yapılan 1 jullük işe 1 Watt denir. Kısaca Watt = jul/Saniye. 1.000 Watt = 1 Kilo watt (Kw) ve 1.000.000 = 1 Mega watt (Mw).



1.2. OM KANUNU VE ELEKTRİK DEVRELERİ

1.2.1. Om Kanunu: Bir elektrik devresinde akım, gerilim ve direnç arasındaki bağıntıyı açıklayan bu kanun elektrikte en çok kullanılan kanundur ve diğer elektrik devrelerinde olduğu kadar oto elektrik sistemleri hesaplarında da önemi büyüktür. Om kanunu şöyle tanımlanır:

Bir devreden geçen akım şiddeti devreye uygulanan gerilimle doğru ve devrenin direnci ila ters orantılıdır.

Bunun formül olarak anlatımı: I = E/R .

Formülde de açıkça görüldüğü gibi »devreden geçen akün devreye uygulanan gerilim artınca artar, devrenin direnci artınca ise azalır.



1.2.2. Elektrik Devreleri:

a) Seri Devreler Voltaj Düşmesi: Dirençlerin birbiri ardınca bağlandığı devre tipine seri devre denir. Şekil: 1-2

Seri devrenin temel özellikleri şöyle sıralanabilir:

Devredeki dirençlerin hepsinden ayni akım geçer.

Devrenin eşdeğer direnci devredeki dirençlerin toplamına eşittir,yani R = r + r +r

Devreye uygulanan gerilim devrede

bulunan dirençlerdeki gerilim (voltaj) düşmelerinin

toplamına eşittir, yani E = e +e +e

Şekil: 1-2 Seri devre.

Sonuncu özellik dirençler toplam formülüne om kanunu uygulanarak ta bulunabilir.

R = r + r +r formülünde om kanunu dirençlerin her birine ayrı ayrı uygulanabilir ve dirençlerin yerlerine om kanunundan bulunan eşitleri yazılırsa: ; R = E/I , r = e/ I , r= e/ I , r= e/ I olur ve formülde yerlerine konursa



ve buradan E = e +e +e

bulunur çünkü I her iki tarafta ortaktır ve birbirini götürür.Burada e +e +e değerlerine dirençlerin düşürdüğü voltajlar denir. Bir direnç veya alıcının iki ucuna voltmetre bağlanarak ölçülen voltaja ise o direnç veya alıcının düşürdüğü voltaj denir. E = I x R formülünden açıkça görüleceği gibi bir dirençte voltaj düşmesi olabilmesi için o dirençten akım geçmesi gerekir.Ayrıca, bir direncin düşürdüğü voltaj akımla orantılıdır ve akım arttıkça artar.

Voltaj düşmesi bir su devresindeki basınç kaybına benzer. Suyun borular içinde akarken karşılaştığı sürtünme yüzünden, manometreyle yapılan ölçmelerde suyun devreye giriş yerinden veya pompadan uzaklaştıkça basıncın gittikçe azaldığı görülür. Buna basınç kaybı denir ve basınç kaybı borulardan akan suyun debisi arttıkça artar. Bu olay elektrik devreleri için de aynen geçerli olup yukarda belirtildiği gibi adına, voltaj düşmesi denir ve bir dirençteki voltaj düşmesi dirençten geçen akım arttıkça artar.

Voltaj düşmesi devrenin diğer kısmı için bir kayıptır, çünkü geriye kalan direnç veya alıcılar kendilerinden önceki direncin düşürdüğü voltaj kadar eksik voltajla çalışırlar.

Voltaj düşmesinin iyi anlaşılması elektrik devreleri ve alıcılardaki arızaların çabuk ve kolay teşhis edilebilmesi yönünden önemlidir.özellikle marş sistemi arızalarının aranması ve yerlerinin bulunması devrenin çeşitli kısımlarındaki voltaj düşmelerinin ölçülmesi esasına dayanır.

Marş devresi aslında kabloları, çeşitli bağlantıları, şalteri ve marş motorunun kendisi ile şasi

devresi olarak bir seri devredir ve bu seri devredeki dirençler çok küçük olduklarından doğrudan direnç olarak ölçülmeleri çok zordur. Onun yerine voltaj düşmelerinin ölçülmesi daha. çabuk ve kesin sonuçlar verir.

Seri devreye direnç eklendikçe devrenin direnci artar ve devreden geçen, akım azalır.



b) Paralel Devreler: Dirençlerin yan yana konulup hepsinin iki uçlarının beraberce

bağlandığı devre tipine paralel devre denir. Şekil:1-3. Bu devrenin özellikleri şöyle sıralanabilir:

Devrede bulunan bütün dirençler aynı gerilim altında çalışırlar.

Devreden geçen »kim .devrenin kollarından geçen akımların toplamına eşittir.yani



 

 



Devrenin eşdeğer direncinin tersi devredeki dirençlerin terslerinin toplamına eşittir, yani

Şekil: 1-3. Paralel devre.

Devrenin tümüne ve kollarının her birine ayrı ayrı uygulanması ile bulunur. Şöyleki ; formülündeki terimlerin her birinin yerine om kanunundan eşiti bulunup yazılırsa:

bulunur. Sağ taraf E ortak parantezine alınırsa

bulunur ve taraflar E ile kısaltılırsa bulunur.

Paralel devreye başka kollar eklendikçe, seri devrenin aksine, devrenin direnci azalır çünkü eklenen koldan da bir miktar akim geçecek ve devreden geçen akım artacaktır. Geçen akımın artması, om kanununa göre, direncin azalması ile mümkündür.

Burada özellikle dikkat edilmesi gereken husus her kolun kendi direnci ile orantılı olarak bir miktar akım geçirmesidir. Çoğu öğrencide bulunan yanlış bir kanıya göre akım en kolay yolu seçmez, sadece en kolay, yani direnci en az olan.yoldan en fazla akım geçer. En zor olan yoldan akım geçmez diye bir şey söylenemez. Aksine, oradan da akım geçer, fakat en zor, yani direnci en yüksek olan bu yoldan diğerlerine göre en az akım geçer, çünkü om kanunundan (I=E/R) açıkça görüleceği gibi direnç arttıkça oradan geçen akım azalır, fakat direnç yüksek diye akım sıfır olmaz. Ancak direnç sonsuz büyük olursa akım sıfır olur.

Şekil: 1-4. Karma devre,



c)Karna Devreler:

Kendi başına bir özelliği olmayan bu devreler aslında seri ve paralel devrelerin bir karmasıdır. Bunlara karışık devreler de denirse de bu deyim akla başka şeyler de getirdiğinden burada karma deyini kullanılacaktır. Böyle bir devrenin hesaplanabilmesi için önce basitleştirilmesi gerekir.Ondan sonra seri veya paralel devrenin hesaplandığı gibi çözülebilir. Şekil:1-4'te verilen örnekte önce kollardaki seri dirençler toplanıp yerlerine toplam dirençleri konur. îki kollu paralel devre haline galen üçüncü koldaki paralel kısım hesaplanıp eşdeğer direnci bu kolda bulunul rdirenci ile toplanınca devrenin tümü dört kollu bir paralel devre haline gelir ve bu da. paralel devre bahsinde gördüğünüz şekilde hesaplanır.



1.2.3. Öz Direnç:

Her madenin kendine göre bir direnci vardır.Bu dirençlerin belli


bir esasa göre tanımlanması gerekir. Bunun için özdirenç deyimi kullanılır ve öz direnç
Şöyle tanımlanır:

1 metre boyunda, 1 mm kesitinde ve 20°C sıcaklığındaki telin dirirencine o madenin özdirenci denir.

Madenlerin Özdirençleri sıcaklıkla değişir; genellikle sıcaklık arttıkça özdirenç de artar.Bu yüzden, özdirenç tarifine sıcaklık ta konulmuştur. Bir telin direnci hesaplanırken sıcaklığı da dikkate alınmalıdır. özdirenç değerleri teknik kitaplarda çizelgeler halinde verilir. Özdirenç harfi ile gösterilir. Boyu ve kesiti bilinen bir telin direnci hesaplanmak isteniyorsa çizelgeden özdirenci bulunur ve R= .L/S formülünde yerlerine yazılarak direnç hesaplanır. Formülde uzunluk metre ve kesit mm olarak yazılmalıdır.

  1   2   3   4


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©www.azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə