Jeneratör Nedir? Nasıl Çalışır?

Jeneratör: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Alternatör ve motordan oluşan bu makinelere denir. Jeneratör bir elektrik kesintisi sırasında elektrik enerjisi sağlar. Günlük faaliyetlerin veya iş operasyonlarının kesintiye uğramasını önleyen cihazlardır.  Jeneratörler, farklı uygulamalar için farklı elektriksel ve fiziksel yapılardadır.

Alternatif akım (dalgalı akım) üreten makinelere alternatör denir. Doğru akım üreten makinelere doğru akım jeneratörleri yada dinamo adı verilir. Elde edilen AC veya DC de olsa elektrik enerjisinin kaynağı aynıdır. Sadece makinanın yapım ve tasarımları farklıdır.

Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren makine iki çeşittir:

1. Alternatif akım AC jeneratörleri
2. Doğru akım DC jeneratörleri.

Günümüzde elektrik enerjisinin büyük bir bölümü AC jeneratörlerle üretilir. Bu makinelere alternatör denir. Alternatörlere, senkron jeneratörler de denir. Bu makineler, tüm su ve buhar enerjisi ile güç elde eden santraller de ana jeneratörlerdir.

Jeneratör Nasıl Çalışır?

Jeneratörler ve çalışma prensipleri Faraday Yasası‘ na göredir. Bir tel bobini çevreleyen manyetik akım çizgi sayısı (maxwell)vardır. Bu çizgi sayısı değiştirildiğinde, bobinde manyetik akıya göre değişen sarım sayısı ile orantılı bir elektromotor kuvvet (EMK) oluşur.

Voltaj değeri;

E = -n (d?) / dt) 10^-8 volt formülü ile hesaplanır.

n = sarım sayısı ? maxvell olarak manyetik akı ve t saniye cinsinden zamandır.

Eksi (-) işareti, indüklenen voltajın, kendisini oluşturan kuvvete zıt olduğunu gösterir.

Jeneratörlerin çalışma prensipleri bakımından basit bir çalışması vardır. Elektrik motorları gibi çalışır. Ancak tersine çalışırlar. Önemli olan nokta, eksenin dönme hızının, akımın büyüklüğünü etkilemesidir. Bu da verimin artmasını sağlar. Üretilen gerilim fırça, kömür ve bakır dilimlerle dışarıya taşınır.

Örneğin birkaç tane sipirden oluşan ve saat yönünde N-S kutupları içerisinde döndürülen bobin kuvvet çizgilerini keser. Saat yönünde dönen bobin N-S kutupları arasında döner bir alan oluşturarak alternatif gerilim oluşturur. Bu gerilim fırça, kömür ve bilezik yardımı ile dışarıya alınır.

Jeneratörlerin Yapısı

Küçük jeneratör de kalıcı  manyetik alan uygulaması yapılır. İndüksiyon jeneratörleri hariç, büyük jeneratörler DC alan sargıları ile donatılmıştır. DC jeneratörler de alan sargıları statora, AC jeneratörlerinde alan sargıları rotora sarılmıştır.

Alan sargıları sadece alçak voltaj ve güçlü dinamodan elektrik cereyanı gönderen iki iletken tele ihtiyaç vardır. Bu iki iletken tel dönme kuvvetlerine karşı kolaylıkla yalıtılırlar.

Akı değişmesini oluşturan manyetik devrenin herhangi bir bölümü çelikten olabilir. DC makinelerinin alan kutupları ve bazı AC jeneratörlerinin döner alan yapısının bölümleri dahildir. Küçük hava boşluğu olan makinelerde kutupların, akıları sabittir. Buna karşın, genellikle haddelenerek işlemden geçirilmiş çelikten yapılır. İşlemden geçirme, frekans titreşimlerinden oluşan kayıpları minimuma indirmeye yarar. Çekirdek kaybını azaltmak için armatür çekirdeği daima ince çelik yapraklardan imal edilir.

Jeneratör Çeşitleri

Dizel jeneratör, benzinli jeneratör, bio dizel jeneratör, doğal gazlı ve hidrojen jeneratör. Ayrıca çevirici, portatif ve yedek jeneratörler de vardır. Birçok jeneratör markaları bulunur. Günümüzde üretilen jeneratörlerin çoğu alternatif akım  jeneratörleridir. Jeneratör fiyatları çeşitlerine göre belirlenmektedir.

Jeneratör çeşitleri üç gruba ayrılır;

1. Bir fazlı jeneratör
2. İki fazlı jeneratör
3. 3 fazlı jeneratör

Jeneratör Tipleri

Beşgen Kutuplu Jeneratör (Homopolar Generator: HPG)

Bu jeneratör direkt olarak, doğru akım üreten tek makinedir. DC jeneratörleri armatür sargılarında AC üretir. Sonra komütatör yardımı ile AC’ yi DC’ ye dönüştürür. HPG armatür sargıları yada komütatör yoktur. Bu fark bu jeneratörün çok sağlam bir makine olmasına neden olur. HPG ilk elektromekanik jeneratördür.

Manyeto Hidrodinamik Jeneratör

Bu jeneratör, yüksek bir hız ile iletken gaz püskürtür. İki elektrottan ve manyetik alan sargılarından oluşmuştur. Bu jeneratörler şu anda etkin değildir. Çünkü gazı yeteri derecede iletken hale getirmek için yüksek bir sıcaklık yada büyük miktarda potasyuma ihtiyaç vardır.

Yüksek Frekans Jeneratörleri

Elektrik aletinin minimum ağırlığı ve ebatı önemli olduğunda, 60 Hertzden yüksek frekanslar özellikle kullanışlıdır. Örneğin; 400 Hertz, güç kaynağı yaygın olarak uçaklarda kullanılır.

Jeneratör Nasıl Yapılır?

Basit jeneratör yapımı; iki temel gruptan oluşur.

• Stator
• Rotor

Stator 

Enerjinin indüklendiği ve sargının olduğu kısımdır. Büyük çaplı jeneratörlerde duran bölümdür. Büyük güçlü jeneratörlerde fazla akım oluşur. Stator duran bölüm olduğu için fırça ve bileziğe gereksinim duyulmadan akım dışarı alınır. Rotorlarda fırça ve bilezikler kullanılmaktadır.

Basit jeneratör yapımı sırasında, küçük güçlü jeneratörlerde kutup sargıları statora, rotora ise gerilimin üretildiği sargılar sarılır. DC kaynaktan statorun sargısı beslenir.

Rotor 

Rotor dönen kısımdır. Büyük güçlü jeneratörlerde N-S kutuplarını oluşturan sargılarda rotorda bulunur. İki şekilde yapılırlar;

• Kutupları Çıkıntılı Rotorlar

Kutupları çıkıntılı olarak yapılan rotorların devir sayıları 1800 devir/dak. küçük olur. Fuko kayıplarının önlenmesi için özel saclardan yapılırlar. Rotor üzerinde olan iki tane bileziğe sargı çıkış uçları tutturulur. Fırça ve bilezikler ile rotor sargısı  doğru akımla beslenir. Rotor çapı büyük, uzunlukları küçük olan jeneratörler çok kutuplu yapılırlar. Kutupların üst tarafına gerilimdeki salınımları önlemek için kısa devre çubuğu konur. Rüzgar kayıpları kutup çıkıntısından dolayı çok olur. Onun için düşük devirde çalışırlar.

• Kutupları  Silindirik (düz) Rotorlar

Bu jeneratörlerde sargılar rotor üstüne yerleştirilir. Rotor üzerindeki bileziklere sargının uçların montajı yapılır. Yüksek devirde kullanılan sargı bakır lamadan yapılır. Yatay mil ile çalışan bu tip jeneratörler silindirik kutupludur.

U-V-W ve Z-X-Y uçları üç fazlı alternatörler de stator ucudur. Bu uçlar yıldız olarak ta bağlanır. Rotor üzerinde I ve K uçları bulunur. Bu uçlar doğrudan ayarlı reosta yardımı ile doğru akım kaynağından beslenir. Jeneratör çalışmaya başladığı zaman 3 faz olan alternatif enerji üretilir.

Jeneratör Nerelerde Kullanılır?

Jeneratörler küçük ve büyük tüm işletmelerde yaygın olarak kullanılan cihazlar arasında yer almaktadır. jeneratör marketler, konutlar, alışveriş merkezleri ve fabrikalarda kullanılır.

Jeneratör Kullanırken Alınması Gereken Önlemler

• Büyük jeneratörlerin kullanıldığı oda, olası bir yangından kolay etkilenmeyecek özellikte olmalıdır. Jeneratörün yeri çıkış yolunu kapatmamalıdır.
• Jeneratörün regülasyon giriş gerilimindeki değişimlerin kontrolü yapılarak, gerilim kararlılığı ölçümü yapılmalıdır.
• Çıkıştaki yüklerin değişmesi durumunda gerilim sabit kalmalıdır.
• Ani yük değişimlerinde regülasyon sağlayarak frekans kararlılığı sağlanmalıdır.
• Aşırı yük ve kısa devrelere karşı koruma sağlamalı ve arıza yapmamalıdır.
• Enerji kayıpları mümkün olduğu kadar az olmalı, jeneratör yüksek verimli çalışmalıdır.
• Ayrıca sarkmalara (kısa süreli gerilim düşüklüğü), kesintilere, yükseltmelere ve darbelere karşı dayanıklı olmalıdır.
• Jeneratör bakımı periyodik yapılmalıdır.