Nis
27

Şarj Sistemi

Posted by admin

1. ŞARJ SİSTEMLERİ

1.1. ŞARJ SİSTEMİNİN GÖREVİ

Otomobil aküsünün görevi, marş motoru, farlar ve silecekler gibi otomobil elektrik komponentlerine, yeterli miktarda elektrik beslemektedir. Bununla beraber akü, kapasitesiyle sınırlıdır ve devamlı olarak otomobilin tüm güç ihtiyacını karşılayabilecek kapasiteyi sağlayamaz.
Böylece, her elektrik komponentine gerektiği zaman ve miktarda elektrik beslemesini sağlamak için, akünün daima tam şarjlı kalmasını sağlamak gereklidir.sonuç olarak otomobiller, elektrik üretmek ve aküyü dolu tutmak için bir şarj sistemine ihtiyaç duyarlar.

Şarj sistemi, otomobilin motoru çalışırken gereken elektrik miktarını elektrik komponentlerine beslemek ve aküyü tekrar şarj etmek için elektrik üretir.

Elektrik güç üretim verimi ve devamlılığı açısından, doğru akım dinamolarından daha iyi olduğu için, birçok otomobil alternatif akım altenatörleriyle donanmıştır.

Otomobillerde doğru akım kullanıldığından, alternatörün ürettiği alternatif akım sisteme çıkmadan önce doğrultulur(doğru akıma çevrilir). (Aydın 2000)

Şekil 7.1. Şarj Sisteminin motordaki yeri

1.2. FARADAY’IN ELEKTRİK ÜRETME PRENSİBİ

Bir manyetik alan içersinde hareket eden bir iletken, manyetik kuvvet hatlarını kestiği zaman illetken üzerinde elektro motor kuvveti (indüksiyon voltajı) oluşur ve iletken devrenin bir elemanı durumunda ise üzerinden bir akım geçer. Şekil- 7.2 de görüldüğü gibi çok az bir akımla bile hareket edebilen bir ampermetre olan galvanometrenin ibresi, mıknatısın kuzey (N) ve güney (S) kutupları arasında bir iletkenin ileri-geri hareket ettirilmesiyle doğan elektro motor kuvvetine bağlı olarak hareket eder.

Şekil- 7.2 Elektrik üretme prensibi

Eğer herhangi bir nedenle iletken manyetik alan içinden geçmeye zorlanırsa, iletkende elektro manyetik kuvvet oluşacaktır. Bu özelliğe “elektro manyetik indüksiyon” adı verilir. Jeneratör, elektro motor kuvvetini elektro manyetik indüksiyon yardımıyla üretir ve bunu elektrik gücüne çevirir. Her ne kadar, tek bir iletken bir manyetik alan içinde döndürüldüğünde elektromotor kuvveti üretilse de, gerçekte üretilen kuvvet çok düşüktür ( Şekil-7.3.) (Şaçıkan 1971)

Şekil- 7.3. Tek iletkende akım indüklenmesi

Eğer iki iletken uç uca birleştirilecek olursa, her ikisinde de elektromotor kuvveti üretilecek ve iki katı şiddetinde olacaktır. Böylece manyetik alan içinde daha çok sayıda iletkenin döndürülmesiyle, daha fazla elektromotor kuvveti üretilecektir.
(Şekil-7.4)

Şekil 7.4. Bir halkada akım indüklenmesi

Eğer iletken bir bobin şeklinde ise üretilen elektromotor kuvvetinin toplam değeri, üretilen elektrik (voltaj ve akım) miktarı kadar büyük olacaktır. Jeneratör, bir manyetik alan içinde bir bobinin döndürülmesiyle elektrik üretilir (Şekil-7.5) (Saçıkan 1971)

Şekil-7.5. Bobinde akım indüklenmesi

1.3. ALTERNATİF AKIM JENARATÖRLERİ

Şekil- 7.6. Alternatif akım jeneratörlerinde EMK nın oluşumu

Elektrik, kayar bilezik ve kömürler (böylelikle bobin dönebilecektir) üzerinden beslenen bir bobin tarafından üretildiği zaman lambadan geçen akım miktarı ve aynı zamanda akımın yönü de değişecektir. Bobinin dönmesiyle, ilk yarım turda üretilen akım, “A” tarafındaki kömürden verilecek,lambadan geçecek ve “B” tarafındaki kömüre dönecektir. Diğer yarım turda ise, akım “B” tarafından verilip “A” tarafına geri dönecektir (Şekil-7.7)

Şekil 7.7. Alternatif akım eğrisi

Bu yöntemle alternatif akım jeneratörü, bir manyetik alan içindeki bobin tarafından üretilen akımı yaratır. Bir otomobilin şarj siteminde kullanılan alternatör, şarj sistemine akımı vermeden hemen önce akımı doğrultmak için diyotlar kullanılır. (Şekil-7.8) (Erşan 2000)

Şekil 7.8. Diyotun akımı doğrultması

1.4. ELEKTROMOTOR KUVVET YÖNÜNÜN BULUNMASI

Şekil 7.9. EMK yönünün bulunması

Manyetik alan içindeki bir iletkende üretilen elektromotor kuvvetinin yönü, manyetik akışın yönündeki değişme ile birlikte değişecektir. Eğer bir iletken manyetik kuzey (N) ve güney (S) kutuplan arasında Şekil 7.9′daki gibi okla gösterilen yönde hareket ederse, elektromotor kuvveti (EMK) sağdan sola doğru akar. (Manyetik akımın yönü N den S kutbuna doğru olur.) EMK’nın yönü Fleming’in sağ el kuralı kullanarak anlata biliriz.

Şekil-7.10 Fleming’in sağ el kuralı

Sağ elin baş parmağı, işaret parmağı ve orta parmağını bir birine dik olacak şekilce açılması ile. işaret parmağı manyetik akışın yönünü (manyetik kuvvet çizgilerini), baş parmak hareke: yönünü ve orta parmak ise EMK nin yönünü gösterir. (Şekil 7.10) (Yolaçan 1987)

1.5. ELEKTROMOTOR KUVVET MİKTARI

Şekil-7.11 Bir halkada EMK nın üretilmesi

Şekilde görüldüğü gibi N ve S kutuplarından meydana gelen homojen manyetik alanın içinde bulunan iletken, kuvvet çizgilerine dik kesecek şekilde hareket ettirildiğinde, iletkende bir EMK indüklenir. Ölçü aletinin ibresi sapar. İletken ters yönde hareket ettirildiğinde ölçü aletinin ibresi ters sapar. İndüklenen EMK in yönü değişir. İletken manyetik kuvvet çizgilerine paralel olarak iki kutup arasında hareket ettirildiğinde ölçü aletinin ibresi sapmaz yani iletkende bir EMK indüklenmez.

Manyetik alan; N ve S kutuplarının oluşturduğu N den S’ e doğru olan kuvvet hatlarının etki ettiği alandır.
Manyetik alan(?m); Manyetik akı,bir yüzeyden geçen (tel, levha v.b.) manyetik alan çizgilerinin bir ölçüsüdür. Birimi “Weber (Wb)”dir.
Manyetik akı yoğunluğu (B); birim alana düşen manyetik alan çizgisi miktarıdır. Birimi “Weber / m2= Tesla(T)”

Düzgün bir manyetik alan içersinde ileri geri hareket eden tel halkada indüklenen EMK’nın değeri;

Manyetik akı yoğunluğu, manyetik alan içinde kalan iletkenin boyu ve iletkenin hareket halindeki hızı ile tanımlanır.

İletkenin birim saniyede tarayacağı alan;

A = (L.V) (7.1) ile tanımlanır.

Burada;

A: Taranan alan (m2)
L: Manyetik alan içindem iletkenin boyu (m)
V: İletkenin hızı (m/sn)
İletkende indüklenen EMK .
E = B.L.V (7.2)

eşitliği ile verilmekledir.

E: İndüklenen gerilim (Volt)
B: Manyetik akı yoğunluğu (W/m2) (14)

Sekil 7.12. N Sarıma sahip, manyetik alan içinde ? açısal hızıyla dönen iletken

Şekil-7.12 ‘de görüldüğü gibi A alanına ve N sarıma sahip, manyetik alan içinde ? sabit açısal hızıyla dönen bir halka görülmektedir. Manyetik alan ile halka düzleminin normali arasındaki açı ? ise , herhangi bir (t) anında halkadan geçen manyetik akı?m

?m = B A Cos ? (7.3) eşitliği ile verilir.

? = ?.t (7.4) ve o açısal hız olmak üzere,

? = 2?f (7.5)

f: Frekans

böylece (3.3) eşitliği;

?m = B.A.Cos?.t (7.6) şeklinde yazılabilir.

t = 0 anında ?=0 olacak şekilde belirli bir zaman sonunda halkada oluşan indüksiyon gerilimi; (7.7)

formülü ile ifade edilebilir. Bu formülde ?m değeri yerime yazılarak; (7.8) şeklini alır. ifadesinin integralı alınırsa (7.8) eşitliği sonuçta;

E = N.A.B.Sin?t (7.9) olur.

EMK’nin maksimum değeri ise; Emax:

Emax=N.A.B.w (wt=90° veya 270° olduğu anda) (7.10)

?t=0° veya ?t=180° olduğunda B’nin halka düzlemine dik ve akının zamanla değişim hızının sıfır olduğu anda EMK sıfır olur. (Erşan 2000)

2. ŞARJ SİSTEMİ ELEMANLARI

2.1. ŞARJ DİNAMOLARI

Elektrik ile ilk kesifi yapan İngiliz bilim adamı Michael Faraday 19.uncu yüzyılın ilk yarısında yaptığı deney ve çalışmalar sonucunda manyetik enerjiden elektrik akımı elde edilebileceğini keşfetmiş ve ilk elektrik dinamosunu yapmıştır. O zamandan bu güne kadar çeşitli aşamalardan gecen dinamolar, otomobilin icat edilmesiyle otomobile de şarj sistemi olarak yerleşmiştir. Otomobille birlikte gelişen şarj sisteminde önce üç fırçalı dinamolar ve daha sonrada iki fırçalı şönt dinamolar kullanılmıştır.

İkaz sargıları sabit manyetik alanı oluşturmak için düzenlenir. Pabuçların kutuplan hafifçe mıknatıslanmıştır. Dinamo endüvisinde akım meydana gelmesi için endüvi sargılarının manyetik alana ait kuvvet hatlarını kesmesi gerekir. Bu manyetik alan, kutuplarda var olan kalıcı mıknatıslık tarafından sağlanır. Dönmekte olan endüvi zayıf kuvvet hatlarını kesince endüvi sargılan üzerinde bir akım indüklenir. Akımın endüviden, kömürler üzerine kollektöre ve ikaz sargılarına geçmesi sağlanır. Akımın geçmesi, endüvideki manyetik kuvvet hatlarını kuvvetlendirir. Böylece endüvide daha yüksek bir akım meydana gelir. Kollektör ve fırçalar endüvi sargılarına gerilimin tek yönde akmasını sağlar. Dinamolar dış devreye doğru akım verirler.

Dinamolar “sabit bir manyetik alan içersinde hareket ettirilen bir iletkende akım indüklenir” prensibiyle çalışır Dinamonun verimi; manyetik alanın kuvvetine, iletkenin manyetik kuvvet hatlarını kesme hızına ve endüvinin her bobindeki iletken sayısına bağlıdır

Ancak günümüz otomobil motorları çok daha yüksek devirli olup, araçlarda elektrik alıcısı sayıları da artmıştır. Ayrıca motorlu araç sayısının artması ile şehir içi trafiğine yavaşlattığından dinamolar alçak hızlarda alıcıları besleyemez duruma gelmiştir. Bundan dolayı günümüzde dinamolar yerine alternatörlü şarj sistemleri kullanılmaktadır. (Erşan 2000)

2.2. KLASİK TİP ALTERNATÖRLER

Alternatör motordan gelen mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Mekanik enerji motordan bir kasnak vasıtasıyla alınır ve rotor döndürülerek, stator sargılarında alternatif akım üretilmesi sağlanır. Bu alternatif akım diyotlar tarafından doğru akıma çevrilerek bataryaya gönderilir.

Alternatörün temel parçalan elektro mıknatıslanmayı oluşturan rotor, elektrik akımını üreten stator ve akımı doğrultan diyotlardır.
Bunlara ek olarak, aynı zamanda manyetik oluşturulması için rotora akım geçiren fırçalar, rotorun yumuşak bir şekilde dönmesini sağlayan rulmanlar ve rotoru, statoru ve diyotları soğutmak için bir fan bulunmaktadır. Tüm bu parçalar ön ve arka kapak tarafından birleştirilir. (Erşan 2000)

2.2.1. YAPISI VE PARÇALARI

Klasik tip alternatörün parçalan (Şekil 8.1) ;

Şekil - 8.1. Klasik tip alternatörün yapısı

ROTOR: Rotor, kutup çekirdekleri (manyetik kutuplar) bir manyetik alan bobini (rotor) kayar bilezikler ve bir rotor milinden meydana gelmiştir.
Manyetik alan bobini, dönme yönüyle aynı yönde sarılmıştır ve bobinin her iki ucu bir kayar bileziğe bağlanmıştır. Bobinin her iki ucuna manyetik alan bobinini kuşatacak şekilde kutup çekirdeği bağlanmıştır. Manyetik alan, akımın bobin üzerinden geçmesiyle ve kutuplardan birinin N kutbu, diğerinin kutbu olmasıyla oluşturulmaktadır. Kayar bilezikler, kömür temas yüzeyleri yüksek kalitede işlenmiş, paslanmaz çelik gibi metallerden, yapılırlar. Bunlar rotor milimden yalıtılmışlardır. (Şekil 8.2) (Aydın 2000)

Şekil - 8.3 Statorun yapış Şekil - 8.3.1 Statorun sarım şekli

STATOR: Stator, stator çekirdekleri ve stator bobinlerinden meydana gelmiştir ve ön ve arka kapaklara tutturulmuştur. Stator çekirdeği, çelik kaplanmış ince plakalardan meydana gelir.

Şekil-8.3. de görüldüğü gibi statorun yapısında çok uzun iletkeni bobin haline getirmek için kangallar kullanılmıştır. Statordaki bu kangallar Şekil-8.3.1. de görüldüğü gibi, rotordaki N-S kutup çifti, adedine bağlı olarak her kutup çifti için üç dilime bölünmüştür. Sargı tekniğine uygun olarak iletken tel üçer gurup atlayarak seri şekilde bağlanmıştır. Diğer iki sargı da aynı şekilde bağlanarak bunların en son uçlan bir birine bağlanır ve yıldız bağlantı oluştururlar.(Aydın 2000) Her bir sargıda oluşan voltaj alternatörün ürettiği toplam gerilimin ü kadardır.

DİYOTLAR: Eş yüklü diyot tablaları içinde, üç adet pozitif ve üç adet negatif diyot bulunur. Alternatör tarafından üretilen akım, uç kapaklardan yalıtılmış pozitif yönlü diyot tablalarından verilir.

Doğrultma sırasında diyotlar ısınırlar, diyot tablaları bu ısıyı yayacak ve diyotların aşın ısınmasını önleyecek şekilde dizayn edilirler. (Aydın 2000)

2.2.2. ALTERNATÖRÜN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Şekil 8.4 Alternatörün çalışma prensibi

Bobin, bir manyetik alan içersinde döndürüldüğünde elektrik üretir. Bu elektrik akımının tipi, akımın yönünü sabit bir şekilde değiştiği alternatif akımdır. Bu akımın doğru akıma çevrilmesi için bir komitatör ve kömürlerin kullanılmasına gerek vardır. Yani, her stator bobininde üretilen elektrikten doğru akımı elde etmek için komitatörü olan bir endüvi, bobinlerin içinde döndürülmelidir. Bununla beraber, endüvinin yapısı karmaşık olacak ve yüksek hızlarda döndürülemeyecektir. Akımın komitatör ve kömürlerin üzerinden geçmesinden dolayı bir diğer dezavantaj daha olacaktır.(Şekil-8.5)

Şekil 8.5 Komitatör (kollektör)

Şerarelere bağlı olarak daha kolay aşınacaktır. Bununla beraber, stator bobinde üretilen alternatif akım dışarı çıkmadan önce bir doğrultucuyla doğru akıma çevrilirse ve stator bobini döndürülmesi yerine, mıknatıs bobin içinde döndürülecek olursa, aynı şekilde bobin de elektrik üretebilir. Bobinde daha fazla elektrik üretilirse, geçen akıma bağlı olarak, daha fazla ısı açığa çıkmasına neden olacaktır. Bu nedenle, eğer stator sargılan çevrede tutulup rotor sargılan içinde dönecek şekilde yapılırsa, daha iyi soğutma sağlanır. Böylece, otomobiller için kullanılan tüm alternatörler, bir döner mıknatıs (rotor sargılan) ile alternatör (stator) sargılarından meydana gelmektedir (Şekil 8.4) (Erşan 2000)

2.2.3. BOBİN YAPILI ELEKTRO MIKNATIS

Şekil 8.6. Bobin Yapılı Elekto Mıknatıs

Normal olarak, bir otomobilin elektrik komponentleri, 12 volt veya 24 volt elektrik kullanırlar ve şan sisteminde kullanılan alternatör bu voltajı sağlamalıdır.

Bir mıknatıs bir bobin içinde döndürüldüğünde, elektrik üretilir ve bu elektriğin miktarı mıknatısın dönüş hızına bağlı olarak değişir. Böylece, elektromanyetik endüksiyon işlemi boyunca, mıknatısın yarattığı manyetik kuvvet çizgilerinin daha hızlı kesilmesi, bobinin ürettiği elektromotor kuvvetinin - daha çok artmasına neden olur. Daha sonra, mıknatısın dönme hızına bağlı olarak voltajın, değiştiğini görebiliniz (Şekil 8.6).
Buna uygun olarak, sabit bir voltaj elde etmek için, mıknatısın sabit bir hızda döndürülmesi gerekir. Bununla beraber motor yol koşullarına bağlı olarak değişik hızlarda çalıştığından, alternatörün hızı sabit tutulamaz.

Bu zorluğu çözmek için, sabit bir voltaj sağlamak amacıyla daimi bir elektromıknatıs kullanılabilir. Elektromıknatıs, alternatörün devriyle orantılı olarak, manyetik akış miktarını (manyetik kuvvet çizgileri sayısını) değiştirir.

Elektromıknatıs, üzerine bobinler sarılmış bir demir çekirdektir. Bobinlerden akım geçtiğinde, çekirdek mıknatıslanır. Yaratılan mıknatıslanmanın derecesi, bobinden geçen akımın miktarıyla değişir. Böylece, alternatör düşük hızlarda dönerken akım arttırılır, bunun tersi de, alternatör yüksek hızlarda dönerken akım azallır. Elektromıknatıstan geçen akım, akü tarafından beslenir ve miktarı voltaj regülatörü (konjektör) tarafından kontrol edilir. Bu nedenle alternatör motor hızına bağlı olmaksızın sabit voltaj üretir (Aydın, 2000).

2.3. KOMPAKT ALTERNATÖRLER

IC (Entegre devre) regülatörlü bir kompakt (küçük ve hafif) alternatör, standart büyüklükteki bir alternatörden %17 daha küçük ve %26 daha hafiftir (Şekil-8.7)

Şekil-8.7 Kompakt alternatörün kesiti

IC regülatörlü alternatör, standart ölçüdeki bir alternatörle aynı şekilde üretilir. Fakat şüphesiz IC regülatörünün çalışması klasik platinli tip bir regülatörün çalışmasından farklıdır

Özellikleri:

Daha küçük ve daha hafiftir: Küçüklüğü ve hafifliği arttırmak için, manyetik devrede rotor stator arasındaki boşluğun” azaltılması gibi, gelişmeler ve rotor kutup çekirdeklerinin şeklindeki değişiklikler yapılmıştır.
Fan ve motor birleştirilmiştir: Kompakt alternatörün dönme hızı standart ölçülerdeki alternatörden daha fazladır.Bu değişikliği karşılamak için, klasik tipte alternatörün dışında yer alan fan soğutma verimini ve emniyeti arttırmak için alternatör içinde rotorla birleştirilmiştir.
Servis kolaylığı arttırılmıştır: Doğrultucu, kömür tutucusu ve IC regülatör, kolay sökme takmayı sağlamak için cıvatalarla arka kapağa bağlanmıştır.
Şarj sistemi basitleştirilmiştir: Çok fonksiyonlu IC regülatörünün kullanımı şarj sistemini basitleştirerek güvenliği arttırmıştır.

Yapısı: Rotor; Rotor, bir manyetik alan mıknatısı gibi çalışır ve mille beraber döner. Bu tip alternatörlere “Dönel manyetik alan mıknatıslı alternatör” de denilir. Rotor gurubu, bir manyetik alan bobini, kayar bilezik mili ve fandan meydana gelir. Klasik tip alternatörden farklı olarak, rotorun her iki tarafında birer fan bulunur. (Şekil-8.8)

Şekil-8.8 Kompakt alternatör rotorun yapısı

Ön ve arka Kapaklar; Kapakların iki görevi vardır; rotora yataklık yapmak ve bir motor bağlantısı gibi çalışmak. Her iki kapakta,,soğutma verimini arttırmak için çeşitli hava geçitleri bulunur. Doğrultucu, kömür tutucuları, IC regülatör, vs. arka kapağın arkasında yer alır.

Stator; Stator gurubu, stator çekirdeği ve stator bobininden oluşur ve ön kapağa sıkı geçmedir. Stator tarafından üretilen ısı, soğutma verimini arttırmak amacıyla ön kapağa takılır.

Doğrultucu; Doğrultucu çıkış akımına bağlı olarak üretilen ısının yayılmasına yardımcı olmak amacıyla, dış yüzeyinde bir çıkıntı olacak şekilde tasarlanmıştır. Aynı zamanda tek parça gövde yapısı ve diyot elemanları arasındaki yalıtılmış terminal bağlantılarına bağlı olarak doğrultucu oldukça küçülmüştür.

V- Kanallı Kasnak; Daha iyi bir yüksek hız verimini sağlayan V kanallı kasnak kullanımıyla kasnak oranı yaklaşık %2.5 arttırılmıştır. (Erşan 2000)

3. ÜÇ FAZLI ALTERNATİF AKIM

Bir bobin içinde bir mıknatıs döndüğünde, bobinin uçları arasında bir voltaj yaratılacaktır. Bu alternatif akıma bir artış sağlayacaktır.

Şekil 9.1. Bobin mıknatıs ilişkisi Şekil. - 92. Bobin içinde üretilen akım

Bobin içinde üretilen akım ve mıknatısın konumu arasındaki ilişki Şekil 9.2.’de gösterildiği gibidir. Mıknatısın N ve S kutupların bobine en yakın konumda olduklarında en fazla akımı üretirler. Bununla beraber, yarım dalga boyu oluşturan akım “tek fazlı alternatif akım” olarak isimlendirir. Grafikteki 3600 değişiklik bir çevrim (saykıl) olarak alınır ve bir saniyedeki değişim sayısı “frekans” olarak adlandırılır. Daha verimli şekilde elektrik üretmek için, otomobil alternatörleri Şekil 9.3.’de gösterildiği gibi yerleştirilen üç bobin kullanılır. Her bobin A, B ve C, 1200 ilk aralıklarla dizilirler. Mıknatıs bunların arasında döndüğü zaman her bobinde alternatif akım üretilir. Şekil 9.4′de üç alternatif akım ve mıknatıs arasındaki ilişki gösterilmektedir. Bunun gibi üç alternatif akıma sahip elektrik “Üç fazlı alternatif akım” olarak anılır. Otomobil alternatörleri üç fazlı akım üretirler.

Şekil.9.3. Üç bobinli alternatör Şekil.9.4. Fazların oluşumu

I. Faz sargısında oluşan gerilim şekilde görüldüğü gibidir. II. Faz sargısı 1. Faz sargısından 120 sonra yerleştirilmiştir.
I. Faz sargısındaki maksimum gerilim oluştuğu noktadan 120° sonra II. Faz sargısında tepe gerilimi oluşacaktır. Aynı durum III. Faz sargısı ile II. Faz sargısı için de geçerlidir. II. Faz sargısında maksimum tepe gerilimi oluştuktan 120° sonra III. Faz sargısında tepe gerilimi oluşur. Böylece alternatörün çıkış gerilimi daha kararlı olmaktadır.

Üç faz akımı ayrı ayrı kullanılabildiği gibi istenirse aralarında müşterek bağ kurularak ek avantajlarda elde edilir. Bunlar yıldız (Y) ve üçgen (?) bağlantılardır. (Erşan 2000)

3.1. YILDIZ BAĞLANTI

AB faz hatları arasındaki EAB gerilimi, EAO ve EOB faz gerilimlerinin vektörel toplamına eşittir.

Şekil 9.5. Yıldız bağlantı vektör poligonu

EAB = EAO + EOB (9.11) EAB,EBC ve ECA fazlar arası gerilimlerinde (hat gerilimlerini) arasında 120′şer derecelik faz farkı vardır. EAB vektörünün mutlak değeri şekildeki vektör diyagramından hesaplana bilir.

|EAB| = 2.|EOB|Cos30=2. |EOB| (9.12)
|EAB| = ………. |EOB| (9.13)

Faz gerilimleri birbirine eşit olduğu için fazlar arası gerilimlerde birbirine eşittir.

EAB=EBC=ECA=e Fazlara arası gerilim faz geriliminin katına eşittir.

Bağlantıların omik dirençleri birbirine eşit olacağından (R1=R2=R3) her fazdan çekilen IOA , IOH ve IOC faz akımları birbirine eşittir. Yük omik olduğu için her faz akımı kendi fazının EMK’i ile aynın fazdadır. Faz EMK’leri 120′şer derece faz farklı olduklarına göre, faz akımları arasında 120′şer derece faz farkı vardır. (Erşan 2000)

|IOA| = |IOB| = |IOC| = IF (9.14)
I hat = I faz (9.15)

3.2. ÜÇGEN BAĞLANTI

Şekil 9.6. Üçgen bağlantı

Şekil 3.6.’da görüldüğü gibi sargıların Üçgen şeklinde bağlanmasıyla elde edilir Bu bağlantı şeklinde toplam akım Faz akımı kadar artar
Toplam gerilimde bir değişiklik meydana gelmez. 100 A’den büyük akım kapasiteli alternatörde uygulanan bağlantı şeklidir . (Erşan 2000)

Toplam akım = .Faz akımı (9.10)
Toplam gerilim = Faz gerilimidir (9.11)

3.3. ALTERNATİF AKIMIN DOĞRULTULMASI

Alternatörlerde alternatif akımın doğrultulması için altılı diyot köprüsü kullanılır.

Diyot; Diyot, bir yönde akım geçiren ve diğer yönde akım geçirmeyen bir devre elemanıdır. A elektrodu anot ve K elektrodu da katot olarak isimlendirilir Anot’a artı ve katot’a eksi gelecek şekilde diyota gerilim uygulandığında (doğru polarize edildiğinde) akım geçirir, diğer durumda (ters polarize edildiğinde) akım geçirmez. Bu özelliğinden dolayı alternatif akımı doğru akıma çevirmede yani doğrultma amacıyla kullanılır.
Doğrultma; Şekil.9.7′de gösterildiği gibi diyot kullanıldığında, üç fazlı alternatif akım doğru akıma, tam dalga boyu doğrultma ile çevrilir. Otomobil alternatörleri kendinden diyotlu üretildiklerinden elektrik çıktısı doğru akımdır.

Şekil 9.7. Üç Fazlı AC Akımının Doğrultulması

Şekil-9.8 Diyot karakteristiği

Karakteristik eğrisinde görüleceği üzere diyot doğru yönde polarize edildiğinde çok düşük bir gerilimle iletime geçer ve üzerinden bir iletim akımı akar. Ters yönde polarize edildiğinde dayanma gerilimi veya delinme gerilimi tabir edilen noktaya kadar hiç akım geçirmezler. Bu gerilime ulaşıldığında diyottan ters yönde bir akım akar, bu anda diyot delinmiştir, yani bozulmuştur.

Doğrultma sırasında A ve C sargılarındaki gerilim A ucundan doğrultucu diyotlara geçer. Bundan sonra akım geçmesine imkan verecek şekilde düzenlenen diyottan geçmektedir. Akım bu diyottan alternatörün çıkışına oradan da bataryayı
dolaşarak geriye gelmektedir (Şekil-9.9)

Şekil 9.9.Alternatörde alternatif akımın oluşum aşamaları ve doğrultulması

Doğrultucu diyottan ve ona bağlı C sargısından geçerek başlangıç noktası A ya dönmektedir. Aynı şekilde rotor dönmeye devam ederken diğer uçlarda da sırasıyla akım devesini tamamlayarak üç fazlı gerilimler meydana gelmiş olur. (Aydın 2000)

4. REGÜLATÖR

Regülatör, alternatör tarafından üretilen voltaj miktarını kontrol etmek için, rotora gelen manyetik akım miktarını arttırır veya azaltır. Regülatör; platinler, bir manyetik bobin ve bir dirençten meydana gelir. Aynı zamanda platinsiz tip regülatörlerde bulunur. Bu tip regülatörler, rotora gelen akımı kontrol etmek için yarı iletkenler (transtörler, entegre devreler [IC] vs.) kullanırlar.

Şekil 10.1 Manyetik Regülatör

4.1. TEK PLATİNLİ REGÜLATÖR

Tek platinli tip regülatör, rotoru,, manyetik alan bobiniyle (F) seri olarak bağlanmış bir (R) direncine sahiptir. Bu direnç, motor düşük hızlarda çalışırken, platinler tarafından bypass geçilir. Alternatör voltajı düşük olduğunda, manyetik bobininin (m) manyetik kuvveti zayıf olduğu için, platinler kapalıdır ve manyetik alan bobininin akımı platinlerden geçer.

Voltaj yüksek olduğunda, manyetik kuvvet büyüktür ve platin açıktır. Platin açık olduğu zaman, akım (R) direnci üzerinden geçer ve böylece, manyetik bobinine akım düşer. Manyetik alan bobinine gelen akımın düşmesiyle alternatör voltajı düşer ve platinler kapanır.
Şimdi, platinlerin tekrar kapanmasıyla akım yükselir ve voltaj yükselerek platinler açılır, bu şekilde saniyede defalarca, platinler devamlı olarak açılıp kapanır. Platinler açıkken,manyetik alan akımı (R) direnci üzerinden geçer.

Regülatörün, alternatör voltaj mı yüksek hızlarda da kontrol etmesini sağlamak için (R) direncinin daha büyük olması gerekmektedir. Bununla beraber eğer (R) direnci büyürse düşük hızlarda platinler açıp kapattıkça, voltajda daha büyük bir dalgalanma olacaktır. Daha büyük bir direnç, aynı zamanda platinler açılırken daha fazla kıvılcıma neden olarak platinlerin ömür süresini azaltacaktır. Bu dezavantaj nedeniyle tek platinli regülatör günümüz otomobillerinde pek sık kullanılmaz.

Şekil 10.2 Tek Platinli Regülatör

4.2. İKİ PLATİNLİ REGÜLATÖR

Tek platinli tıp regülatörün dezavantajını ortadan kaldırmak için, farklı platinler kullanılarak, düşük hızlar için (Pl) ve yüksek hızlar için (P2) olarak dizayn edilmiştir.

Düşük hızlarda, tek platinli tip de olduğu gibi, aynı şekilde hareketli platin, düşük hız platinini (Pl) açıp kapatır. Bununla birlikte yüksek hızlarda voltaj düşük hız platini tarafından kontrol edilemediğinde, hareketli platin, yüksek hız platiniyle kontak yapıp açar. Hareketli platin, yüksek hız platiniyle temas ettiği zaman, manyetik alan akımının geçişi kesilir, iki platinli tip regülatörün özelliği, hem düşük hız çalışma aralığı ve hem de yüksek hız çalışma aralığı bulunmasıdır.

Bununla beraber, histerisise bağlı olarak bir dezavantajı, yüksek hız konumundan düşük hız konumuna geçerken voltajın hafifçe düşmesidir. Bununla beraber tek platinli tiple kıyaslandığında, (R) direnci, platinlerin açma - kapama sırasında daha az kıvılcım yaratacağı şekilde daha küçük tutulabilir. Böylece, platinlerin daha uzun ömürlü olması sağlanır.

İki platinli tip, günümüz otomobillerinde en çok kullanılan regülatör tipidir. (Erşan 2000)

Şekil 10.3. İki Platinli Regülatör

4.3. REGÜLATÖRÜN ÖZELLİKLERİ

Regülatörün görevi, alternatör tarafından üretilen voltajı sabit bir seviyede tutmaktır. Bununla beraber, gerçekte jeneratörün özelliğine bağlı olarak voltaj sabit kalmaz, dalgalanır. Platin tip (TİRRİL) regülatörler için, voltajın dalgalanmasının çeşitli nedenleri olmakla birlikte, ilk nedeni regülatörün histerisis ve sıcaklık özelliklerine bağlı olmasıdır. Regülatörü ayarlanmadan önce, bu özelliklerinin bilinmesi gerekir.

1- HİSTERİSİS ÖZELLİKLERİ

Hareketli platin yüksek hız platininden düşük hız platinine geçer en bir voltaj azalması olur. Bu histerisis etkisi olarak isimlendirilir. Hareketli platin düşük hız veya yüksek hız konumlarından birinde çalışırken, endüvi boşluğunda ve açısal boşlukta bir değişiklik manyetik dirençte azalma veya çoğalmaya neden olur. Aynı zamanda hareketli platin, yüksek hız tarafından düşük hız tarafına geçerken, yüksek hız çalışmasından artan manyetizma, bobin çekirdeklerinde kalır ve kısa bir süre için hareketli platini çekmeye devam eder. Bu iki olay alternatör voltajının zayıflamasına neden olur.

Ek Bilgi; Voltaj bu histeris etkisine bağlı olarak oluştuğunda regülatörü ayarlamaya çalışılmamalıdır. Genellikle, 12 voltluk bir sistemde 0.5 ile 1.0 düşme yapacaktır.

2- SICAKLIK ÖZELLİĞİ

Voltaj regülatörünün manyetik bobininde bakır teller bulunur ve bu tellerin sıcaklığı yükselirse dirençleri artarak manyetik bobinin çekme kuvvetinde (elektromanyetik kuvvet) bir düşme olacaktır.

Bu da.altörnatör çıkış voltajında bir yükselmeye neden olacaktır. Voltajda bu tip yükselmeleri önlemek için, regülatörde bir direnç veya bi-metal eleman bulunur. Bazı regülatörlerde her ikisi de bulunmaktadır.

Direnç, sıcaklık direnç kat sayısı düşük bir nikel krom tel veya bir karbon elemana sahiptir, ve bobine seri olarak bağlanmıştır. Bu direnç, sıcaklık dalgalanmasıyla uyumlu olarak, tüm direnç oranını düşürmektedir.

Bi-metal eleman, hareketli platine yardım eden bir yayla birlikte kullanılır. Bi- metal eleman sıcaklığın yükselmesiyle yay tansiyonunu düşürür. Regülatör çalışmaya başladıktan sonra, sıcaklık sabitleninceye kadar voltaj dalgalanacaktır. Regülatör bir kez çalışmaya başladığında, akım manyetik bobin sıcaklığının ani olarak artmasına neden olur. Bununla beraber bi-metal elemanın sıcaklığındaki yükselme hafifçe ertelenir, dolayısıyla yay tansiyonu yüksektir ve voltaj artar.

Ek Bilgi; Normal olarak voltajın sabitlenmesi 5-15 dakika alır. Bu süre içinde ayar yapmaya kalkışılmamalıdır. (Aydın 2000)

4.4. ELEKTRONİK REGÜLATÖRLER

4.4.1. IC (ENTEGRE DEVRE) REGÜLATÖRLERİ

Alternatör, beraber üretilen kompakt bir IC regülatörünün iç devresinde güvenilirliği ve şarjı arttırmayı sağlamak için yüksek kaliteli tek parça entegre devre (IC) bulunur (Şekil 10.4)

Şekil-10.4 IC Regülatörünün görünüşü

Platinli tip regülatörün ve IC regülatörünün, ikisinin de amacı aynıdır; Rotor bobin üzerinden geçen manyetik alan akımını kontrol ederek, alternatör tarafından üretilen voltajı sınırlamaktır.

Aralarındaki temel fark, platinli tip regülatördeki röle yerine IC regülatörde, manyetik alan akımını kesmek için IC (Entegre devre) bulunur.
IC regülatör küçük ve hafif olup, mekanik nokta bağlantılarına bağlı olarak mükemmel bir güvenilirliği vardır. Platinli tiple karşılaştırıldığında aşağıdaki özelliklere sahiptir.

Avantajlar

Dar bir çıkış voltaj aralığı ve çıkış voltajında zamanla küçük değişmeler.
Titreşime karşı dirençli veya hareketli parçaların azalmasıyla sağlanan kaybına rağmen uzun ömürlü olması.
Sıcaklığın yükselmesiyle çıkış voltajı azaldığından, batarya için gerekli şarj gerçekleştirile bilecektir.

Dez Avantajı

Olağan olmayan yüksek voltaj ve sıcaklıklarda hassastır.(Erşan 2000)

IC REGÜLATÖRÜNÜN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Şekil- 10.5′teki IC regülatörünün devre şemasında, B terminalinde çıkış voltajı düşük olduğunda, akü voltajı R direnci üzerinden Trı transistoru’nun beyzine uygulanır ve Trı devresi açılır. Aynı zamanda rotor sargılarına gelen manyetik alan akımı, B den rotor bobininden F den Trı den E, üzerinden geçer.

Şekil 10.5 regülatör çalıma prensibi

B terminalinde çıkış voltajı yüksek olduğunda Zener diyota (ZD) uygulanan voltaj büyüktür ve bu voltaj Zener diyot voltajına ulaştığında, (ZD) iletken olur. Buna paralel olarak Tr2′nin devreye girmesiyle Trı kapanır. Bu manyetik alan akımını keserek, çıkış voltajını düzenler.

ZENER DİYOT

Zener diyotuna ileri yönde A’dan B2 ye bir voltaj uygulandığında ,akım normal diyotlarda olduğu gibi geçer. Bununla beraber, eğer ters yönde B’den A’ya belirli bir voltajın altında voltaj uygulanacak olursa Zener diyot iletken olmayacaktır. Zener diyot ile normal bir diyot arasındaki fark, ters yönde belirli bir voltajın üstünde voltaj uygulandığı zaman Zener diyot ‘un iletken olması ve akımın geçmesine izin vermesidir.

Şekil-10.6 Zener diyotun çalışma prensibi

Zener diyotun ters yönde, iletken olmadığı durumdan iletkenliğe geçtiği andaki voltaj, “Zener açma voltajı” olarak anılır (Şekil10.6) (Erşan 2000)

IC REGÜLATÖRÜNÜN ÖZELLİKLERİ

Akü yük özellikleri; Alternatör hızındaki değişme ile birlikte, çıkış voltajında ya çok az veya hiç voltaj değişmesi yoktur (0,l ile 0,2 volttan fazla değil) ve platinli tipte olduğu gibi histerisis özelliği yoktur (Şekil-10.7)

Şekil- 10.7IC Regülatörünün akü yük özelliği

Dış yük özellikleri; Çıkış voltajı ,yük yükselmesiyle beraber azalır. Platinli tip regülatörde olduğu gibi histerisis özelliği yoktur. Oranlı yüklerde bile voltaj değişmesi veya alternatörün maksimum çıkış akımı 0.5 ile l V arasındadır.

Eğer alternatörün kapasitesini geçecek bir yük uygulanırsa ,çıkış voltajı platinli regülatörde olduğu gibi aniden düşecektir. Bu nedenle çıkış voltajını kontrol ederken kesinlikle aşırı bir yük uygulanmamalıdır.

Sıcaklık Özellikleri; Çıkış voltajının düzenlenmesi için kullanılan Zener diyot ,ortam sıcaklığının artışıyla daha iletken olmaya meyilli olduğundan dolayı .sıcaklığın yükselmesiyle birlikte çıkış voltajı genellikle azalır. Çıkış voltajının yüksek sıcaklıklarda düşmesi (Yaz mevsiminde) ve düşük sıcaklıklarda artmasından (Kış mevsiminde) dolayı, akü özelliklerine uygun gerekli şarj her zaman gerçekleştirilir {Erşan 2000)

4.4.2. A TİP IC REGÜLATÖRLERİ

Bu tip alternatörde, alternatörü uyaran manyetik alan bobin diyotlarıyla birlikte, nötr nokta diyotları bulunur ve bunlarla beraber bulunan IC regülatörü, basit bir A tip regülatördür.

A tip IC regülatör iki transistor, üç direnç ve iki diyottan meydana gelen tek parça bir ünitedir. Regülatörün görevi alternatörün çıkış voltajını spesifik değerler içindeki bir bölgede tutmaktır. Bu manyetik alan bobininden geçen akımın kontrol edilmesiyle gerçekleştirilir’
Manyetik alan akımı kontrolü; Manyetik alan akımı, rotor bobinin şasi tarafında (terminal F) Trı vasıtasıyla keserek kontrol edilir. Trı devreye girdiğinde ve şasi devresi kapandığı zaman, uyarıcı akım rotor bobininden geçer. Şasi devresi açıldığı zaman, uyarıcı akımın rotor bobininden geçişi kesilir.

Çıkış voltajının algılanması; Alternatör çıkış voltajı,bir R direnci üzerinden Zener diyotuna uygulanır. Eğer çıkış voltajı daha önceden belirlenmiş voltajın üzerine çıkarsa , Zener diyotu Tr2 ye bir sinyal geçmesine izin verir. Bu sinyal Tr2 ve Trı üzerinden geçerek rotor bobininin şasi devresini keser (Şekil- 10.8) (Erşan 2000)

Şekil-10.8 Çıkış voltajının algılanması

4.4.3. B TİP IC REGÜLATÖRLERİ

B Tip IC regülatörler, nötr nokta diyotları bulunan manyetik alan bobin diyotlarıyla uyarılan bir alternatördür. B tip IC regülatör A tip regülatörün geliştirilmiş şeklidir. Şarj lamba ve rölesi için genellikle kullanılan tip olduğu için açık/kapalı platinli tip olarak tanımlanmaktadır.
B tip IC tip regülatör için devre itibariyle A tip IC regülatör temel alınmıştır. Fakat aşağıdaki temel farklılıkları bulunmaktadır.

* A tip regülatör, alternatörün B terminalindeki voltajı kullanırken, B tip akü kutup başındaki voltajı kullanır. Ek olarak .terminal L deki voltajı (uyarı voltajı) kullanmayı sağlamak için B tipe bir R direnci ve bir D3 diyotu eklenmiştir.

*Bunun yanında, rotor bobini devresindeki bir açıklığı tespit edebilmek için, bir Rd direnci sağlanmıştır (Şekil-10.9) (Erşan 2000)

Şekil-10.9 B Tip IC regülatör devre şeması

A devresinin görevleri

İlk uyan sırasında, ilk uyan akımının azalmasını önlemek için, Rd direncinden geçen akımı durdurmak amacıyla Tr3 kapatılır.
L terminal voltajı yaklaşık 8 voltu geçtiği zaman, A devresi Rd tarafından tüketilen akım miktarını düşürmek amacıyla, Tr3 ‘ün titreşmesine neden olur.
L terminal voltajı yaklaşık 8 voltun altına düştüğü zaman A devresi Tr3′ün devamlı “On” açık konumda tutar ve L terminal voltajını 8 voltun altına düşürür. Bu, Aterminal voltajını düşük tutarak şarj lamba rölesini çalıştırır ve şarj uyan lambası yanar. Eğer güç üretimi sırasında rotor bobininde b,r açıklık oluşursa L terminal voltajı Rı ve Rd arasında bölünerek yaklaşık 3 volt olur.
Rı=19ohm
Rd=5,4 ohm
Güç üretimi sırasında S terminalinden hiç voltaj girişi olmadığı zaman (akü voltaj algı devresi açıldığı zaman ) A devresi Tr2′ye bir açılma sinyali gönderir. Bu yukarıda (c) maddesinde olduğu gibi aynı amaçla şarj uyarı lambasını yakmak için L terminal voltajını düşük tutar.
Kontak anahtarını ” On” açık konuma getirilmesi L terminal voltajının bir an için yaklaşık 8 volttan daha yüksek bir değerde olmasına neden olur. Bununla beraber, eğer L terminal voltajı belirli bir zaman içinde yaklaşık 8 volttan daha yüksek bir, değere çıkmıyorsa, A devresi Tr3′ün titreşmesine izin vermez (Erşan 2000)

4.4.4. M- TİP IC REGÜLATÖR

Bu tip regülatörler, nötr nokta diyotlu kompakt regülatörlerdir. B tip IC regülatörle aralarındaki fark,üç manyetik alan bobin diyotunun ve ilk uyarı direncinin kaldırılmış olmasıdır.

Ayrıca IC regülatör uyarı akımını kontrol etmek için yapılmıştır. IC regülatörü için çok amaçlı M tip kullanılmaktadır. Günümüzün bir çok aracında M tip regülatör kullanılmaktadır.

M tip IC regülatör, imalatta içine yerleştirilen bir tek parça entegre devreden meydana gelir. MIC (Monolithic İntegrated Circuit) M tip regülatör B tipinden, IC in görevi açısından ayrılır. IC rotor bobini açık devre tespit elemanı ve şarj lamba uyarısı gibi çalışır. Manyetik alan bobin diyotlarının ve ilk uyarı direncinin kaldırılmasına bağlı olarak , şarj sistemi daha basitleştirilmiştir.

Aşağıdaki problemlerden herhangi biri oluşursa M tip IC regülatör şarj lambasının yanmasına neden olur.

Rotor bobin devresinde açıklık
Regülatör algılayıcısı (S terminali )devresinde açıklık
Terminaldeki voltajın 13 voltun altına düşmesi :

Sıcaklık özellikleri: M tip regülatörün sıcaklık özellikleri, A ve B tip regülatörün özelliklerinden basamak şekliyle farklıdır. Bu şarj kapasitesini arttırır.

Şekil-10.10 M Tip IC regülatörde şarj lambasının yanması

Çalışması: Kontak anahtarını ”On” açık durumuna getirmekle akü voltajı IC regülatörünün IG terminaline gelir. Bu akü voltajı MIC tarafından alınır ve Trı devreye girerek, ilk uyarı akımını akü ve B terminali üzerinden rotor sargılarına geçmesini sağlar. Bu anda kontak anahtarının “ON” konumuna alınmasıyla aküden boşalan akımı azaltmak için MIC, Trı’i aralıklı olarak açıp kapayarak uyarı akımını yaklaşık 0,2 A gibi küçük bir değerde tutar.

Elektrik üretimi henüz başlamadığından dolayı P terminal voltajı sıfır dır. Bu MIC tarafından tespit edilerek, Tr3 açılıp Tr2 kapatılarak şarj uyarı lambasının yanması sağlanır . (Şekil 10.10)

Şekil 10.10.1 M Tip regülatörde şarj lambasının sönmesi

Alternatör akım üretmeye başladığı ve P terminal voltajı yükseldiği zaman, MIC, Trı in Beyzini tetikleyip iletime geçirir ve bataryadan gelen akım Tr1 transistorunün iletime geçmesiyle rotor sargılarını uyararak Trı’in kollektör ucundan geçerek devresini tamamlar, böylece üretilen akım yükselmeye başlayacaktır. P terminal voltajı yükseldiği zaman, MIC Tr3 ün beyz akımını keserek Tr3 ün yalıtıma geçmesini sağlar. Bununla beraber Tr2 (PNP) transistoru iletimde tutulup alternatörün ürettiği akım bataryanın pozitif kutup başalığından gelerek Tr2′nin kollektöründen geçecek ve şarj uyan lambasının her iki ucunda potansiyel fark olmayacağından lamba sönecektir.(Şekil 10.10.2)

Şekil 10.10.2 M tip regülatörün şarj yapması

Tr1 açık kaldığı ve S terminal voltajı standart voltaja ulaştığı zaman bu durum MIC tarafından tespit edilir ve Tr1 transistorunun beyz akımını keserek yalıtıma geçirir. S terminal voltajı standart değerine altına düştüğünde MIC bu düşmeyi belirler ve Tr1 i tekrar iletime geçirir. Bu işlem tekrar edilerek S terminal voltajı standart voltaj değerinde tutulur.

D terminal voltajı yüksek olduğundan MIC Tr3 ü kapalı ve Tr1 yi açık tutar. Böylece şarj uyarı lambası yanmadan bekler (Şekil-10.10.2)

Eğer alternatör çalışırken regülatör algı devresinde bir açıklık meydana gelirse, MIC tarafından “S terminalinden giriş olmadığı” algılanır ve Tr1 açılıp kapatılarak B terminal voltajının 13,3 ve 16,3 voltları arasında tutulması sağlanır. Bu çıkış voltajını normal olmayan bir şekilde yükselmesini önler. Böylece alternatör, IC regülatör ve diğer elektrik parçalarını korur. MIC “S terminalinden giriş olmadığını” hissettiği zaman,Tr2 yi kapalı ve Tr3 ü acık tutar. Bu şarj uyarı lambasını yanmasına neden olur. Akü şarjı yapılamaz, böylece MIC, Tr1′i açıp kapayarak P terminal voltajını temel alarak B terminal voltajını 20 voltta tutar. Bu çıkış voltajının normal olmayan bir şekilde yükselmesini önler. Böylece alternatör ve IC regülatörünü korur. Eğer akünün şarjı devamlı olarak gerçeklettirilemezse, akü voltajı zamanla düşecektir. S terminal voltajı (akü voltajı) 13 voltun altına düştüğü zaman MIC tarafından hissedilerek, Tr1′i kapalı ve Tr3′ü kapalı tutar. Bu şarj uyarı lambasının yanmasına neden olur.
Eğer rotor sargısı devresinde bir açıklık meydan gelirse, elektrik üretimi durur. Aynı zamanda P terminal çıkış voltajı sıfır olur. Bu durum MIC tarafından algılanarak Tr2′yi kapalı ve Tr3′ü açık tutarak şarj uyarı lambasının yanmasını sağlar (Erşan 2000)

5. ŞARJ SİSTEM ŞEMALARI

5.1. LAMBA RÖLELİ ŞARJ TESİSAT ŞEMASI

Bu devre, iki platinli bir regülatörü bulunan bir şarj sistemine ait devre semasıdır. Manyetik alan yaratmak amacıyla alternatör rotoru için gerekli güç, F terminalinden beslenir. Bu güç (akım), B terminal voltajı ile ilişkili olarak regülatör tarafından kontrol edilir (çoğaltılır veya azaltılır). Alternatör statoru tarafından üretilen akım, B terminalinden beslenir ve aküyü şarj etmeye ek olarak, farlar, silecekler, radyo vs. ‘den kaynaklanan yükleri karşılamakta kullanılır.

Şarj uyarı lambası, alternatör normal akım değerini üretemediği zaman yanar. Yani, alternatörün N terminali voltajı standart değerinden az olduğunda, devreye girer.

Eğer IG terminal sigortası yanarsa, rotora akım gelemez ve sonuç olarak alternatör akım üretemez. Bununla beraber, şarj lamba sigortası yansa bile alternatör çalışır.

KONTAK ANAHTARI AÇIK, MOTOR ÇALIŞMIYOR

Kontak anahtarı açıldığı zaman aküden gelen manyetik alan akımı rotora geçer ve rotor bobinim uyarır. Aynı zamanda akü akımı şarj uyarı lambasına da gelerek lambayı yakar.

Şekil 11. 2. Kontak Anahtarı Açık Motor Çalışmıyor

MOTOR ÇALIŞIYOR; DÜŞÜK-ORTA HIZLARDA

Motor çalıştıktan ve rotor döndükten sonra, stator bobininde voltaj üretilir ve voltaj rölesine nötr voltaj uygulanır, böylece şarj uyarı lambası söner. Aynı zamanda çıkış voltajı, voltaj regülatörü üzerine uygulanır. Rotora gelen manyetik alan akımı, voltaj regülatörüne etkiyen çıkış voltajı ile uyumlu olarak kontrol edilir (arttırılır ve azaltılır). Böylece Po platinin durumuna bağlı olarak, manyetik alan akımı, (R) direncinden geçecek veya geçemeyecektir.

Ek Bilgi; Voltaj rölesinin hareketli Po platini, P2 platiniyle temas ettiğinde şarj uyan lambasının önüne ve arkasına eşit voltaj uygulanacaktır. Böylece lambadan akım geçemeyecek ve lamba yanmayacaktır.

Şekil 11.3 Motor çalışıyor; Düşük ve Orta Hızlarda

MOTOR ÇALIŞIYOR ORTA-YÜKSEK HIZLARDA

Motor devrinin artmasıyla, stator bobini tarafından üretilen voltaj yükselir ve voltaj regülatöründeki bobinin çekme kuvveti daha güçlenir. Daha büyük çekme kuvvetiyle birlikte, rotora gelen manyetik alan akımı, fasılalı olarak geçecektir. Bir başka deyişle hareketli Plo platini fasılalı olarak PL2 ile temas eder.

Ek Bilgi; Hareketli Plo platini, PL2 ile temas ettiğinde, manyetik alan akımına son verilir. Bununla beraber voltaj rölesinin Po platini P2′den ayrılmayacaktır. Çünkü rotorrun arta kalan manyetik alanında nötr voltaj sağlanabilir.(Aydın 2000)

5.2. UYARIM DİYOTLU ALTERNATÖRLER

Şekil 11.5. Uyartım diyotlu şarj sistemi (Erşan 2000)

Kontak anahtarının açılmasıyla şarj kontrol lambasından geçen çok küçük bir akım regülatör birinci kontağından ve rotor sargılarından geçerek devresini tamamlar. Ve şarj kontrol lambası yanar. Bu anda rotor sargılarında çok küçük şiddette manyetik alan oluşmuştur. Motorun çalışmasıyla rotor sargılarındaki çok küçük şiddetteki manyetik alan stator sargılarında 3-5 voltluk gerilim oluşturabilir. 3-5 voltluk gerilim bataryayı şarj edemeyecektir. Bu gerilim uyartım diyotları tarafından doğrultularak rotor sargılarına gönderilir. Manyetik alanın kuvvetlenmesiyle birlikte alternatör gerilimi de yükseleceği için şarj başlamış olacaktır. Şarj işlemi sırasında uyartım diyotları üzerinden gelen +13- 14 voltluk şarj gerilimi şarj kontrol lambasının sol ucunu etkileyecektir. Ayrıca alternatörün 30 nolu ucundan ve kontak anahtarı üzerinden gelen aynı şarj gerilimi şarj kontrol lambasının sağ ucunu da etkiler. Her iki pozitif gerilim birbirini nötrleştireceklerinden, şarj kontrol lambası sönecektir (Şekil- 11.5)

1960′lı yıllardan sonra elektroniğin daha da gelişmesi ile elektronik regülatörler kullanılmaya başlanmıştır. Böylece regülatör bakımı ortadan kalkmıştır. Elektronik regülatörler oldukça kararlı bir yapıya sahiptir. Çıkış voltajları sabit bir değerde olup bataryayı çok kararlı bir değerde şarjlı tutarlar.

Günümüzde en son kullanılan alternatörlü şarj sistemlerinde elektronik regülatörler alternatör ile birlikte kompakt olarak imal edilmektedirler. (Erşan 2000)

6. ALTERNATÖRLERLE İLGİLİ YAPILAN

DENEYSEL ÇALIŞMALAR

OCTOPUS alternatör test cihazında klasik tip bir alternatör bağlanmış regülatörsüz ve yüksüz olarak cihazın devir tambur çevrilerek yapılmış olan teste elde edilen devre bağlı akım ve gerilim değerleri Tablo-12.1 görüldüğü gibi belirlenmiştir.

Tablo-12.1 OCTOPUS cihazı test sonuçlan
DEVİR D/dak	700	900	1100	1300	1500	1800	2000	2200
AKIM Amper	0	10	12	15	18	20	25	35
GERİLİM Volt	9,2	11,6	12,4	14	15,6	16,8	17,4	17,9

Alternatör. regülatörsüz ve alıcısız olarak 1100 d’dak’ da dönerken kararlı bir akım üretmeye başladığı görülmüştür (Şekil-12.1). Daha sonra alternatörün devri kademeli olarak arttırılmış buna bağlı alarak akım ve geriliminde arttığı görülmüştür. Alıcı ve regülatör bulunmadığından akım ve gerilimin sürekli olarak artmaktadır.

Şekil 12.1. OCTUPUS test cihazı devir-akım grafiği

Gerilimde aynı şekilde alternatör 700 d/dak’ da dönerken üretilmeye başlanmış ve Şekil-12.2 de görüldüğü gibi regülatör bulunmadığı için sürekli olarak artma eğilim göstermiştir.

Şekil 12.2. OCTOPUS test cihazı devir-gerilim grafiğ

THEPRA eğitim amaçlı alternatör test cihazında tüm bağlantılar yapıldıktan sonra alternatör yüksüz ve regülatörlü olarak test edilmiş elde edilen değerler Tablo-12.2 de görüldüğü gibi belirlenmiştir.

Tablo 12.2. THEPRA test cihazı test sonuçları
Devir D/dak	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500	1600
Gerilim Volt	12,3	12,8	13	13,4	14	14,2	14,6	14,6

Cihazın devir tamburu çevrilerek gerilimde bir artış olduğu görülmüştür. Yapılan ve test sonunda test sonundan devrede regülatör bulunduğundan dolayı gerilim artışı 1500 d/dak dan sonra 14.6 voltta sabitlendiği gözlenmiştir (Şekil 12.3).

Şekil 12.3. THEPRA test cihazı devir-gerilim grafiği

THEPRA test cihazında yükleme lambalarının birer birer cihaza takılması ile yapılan yüklü teste alternatörün yüklü iken ürettiği gerilim değerlerinin Tablo 5.3. te görüldüğü sabit kaldığı devir, yüksüz iken sabit kaldığı devir arasında bir fark olduğu görülmüştür ve alternatörün yük altında iken ürettiği gerilim değerlerinin daha yüksek devirlerde sabitlendiği gözlenmiştir (Şekil12.4)

Tablo 12.3. THEPRA test cihazı yüklü test değerleri
Devir d/dak	1000	2000	3000	4000	5000	6000
Gerilim Volt	13,2	14,5	14.5	14.5	14.5	14,5

Şekil-12.4. THEPRA test cihazı yüklü test devir-gerilim grafiği

Alternatörün devri 4000-5000 d/dak sabit devirde çalıştırılarak yük lambalarının birer birer takılması sonucunda voltaj sabit kalır fakat akım değeri maksimumdan sıfıra düşmektedir (Şekil-12.4). Test sırasında elde edilen değerler tablo-12.4 te verilmektedir.

Tablo 12.4. THEPRA test cihazı yüklü test akım gerilim değerleri
Akım Amper	0	10	20	30	35
Gerilim Volt	0	20	14,5	14,5	0

Şekil-12.5 THEPRA test cihazı yüklü test akım-gerilim grafiği

Lambaların sayısı daha da arttırılınca gerilim sıfıra düşmüştür, alternatör ancak 30 ampere kadar maksimum güç üretebilmektedir. Lamba sayısı arttıkça akım ihtiyacı artacağından alternatör bunu karşılayamaz ve rotor sargılarına gerekli olan uyartım akımı temin edilemez. Böylece oluşacak olan manyetik alan yoğunluğu azalarak voltaj sıfıra kadar düşecektir. Alternatörün ürettiği akım doğrudan yük olarak kullanılan lambaları besleyeceğinden harcanır, böylece akım ve gerilimin sabit kalma zamanı uzar, sargıların manyetik doygunluğu ulaşması alternatör belirli devire ulaştığında gerçekleşmektedir.

Alternatörlerin ürettikleri akım ve gerilim miktarı bazı faktörlere bağlı olarak değişebilmektedir.

Bu faktörler; Stator sargılarının boyu ve kesiti, alternatör -rotorunun dönüş hızı, rotor sargılarının oluşturduğu manyetik alan şiddetti ve sargılan manyetik akı geçirgenliğidir. Stator sargılan her an değiştirilemez ayrıca alternatörde rotor hareketini motordan aldığı için rotor hızının da kontrol edilmesi imkansızdır. Alternatör çıkışının kontrol edilebilmesi için manyetik alanın oluşturan rotor sargılarının çektiği akım şiddeti kontrol edilebilir. Alternatör rotoru belirli bir devire ulaştığında rotor sargılarının boyu ve kapasitesinden oluşan manyetik alanın büyüklüğü, belirli bir değerden sonra maksimuma ulaşacak ve bundan sonra artış göstermeyerek stator sargılarının ürettiği akım da sabitleşecektir. Bundan dolayı devir artsa bile alternatör çıkış akımı artma göstermeyerek sabit kalacaktır.(ERŞAN 2000)

6.1. ALTERNATÖR KARAKTERİSTLİĞİ

Karakteristik eğrileri altematör üreten fabrikalar tarafından gösterilmektedir. Şekil 12.6′daki yatay eksen alternatörün dakikadaki devir sayısını sol taraftaki düşey eksen çıkış akımını sağ taraftaki düşey eksen gücünü göstermektedir. I eğrisi akım eğrisini, W eğrisi ise güç eğrisini göstermektedir. Aşağıdaki şekilde de tipik alternatör karakteristik eğrileri gösterilmektedir.

Kesme hızı
Relanti hızını ayarlamak
Akımın 2/3′ndeki hız
Çıkış hızı
Max hız
Relantide çıkan akım
Oranın 2/3′nde çıkan akım
Max çıkış akımı

Aşağıdaki grafik güç eğrisini sağlayabilmek için alternatöre kayış tarafından hesaplamalardan sonra uygun çapta kasnak yerleştirilerek tork aktarımı sağlanır.

Güç eğrisi ve akım eğrisi alternatör verimi hesaplanarak uygun hale getirilir.

Verim Hesabı:

Verim (%): Çıkış gücü / Giriş Gücü x 100
8000 d/dk daki verimi hesaplarsak,
Çıkış Gücü = 14×70 = 980W
Giriş gücü = 2200W
Verim =9802200 x 100 = %45

Max. çıkışın 2/3′ndeki verim:

Çıkış gücü = 14×45 = 630W
Giriş gücü = 1000W
Verim = 630 / 1000 x 100 = %63

Burada kaybolan güç genellikle şuralarda harcanmaktadır. Esasen verimin düşmesine neden olan sürtünmeler, sargılar, bakırın ve de demirin özelliğin kaybetmesi. (Aydın 2000)

Şekil 12.6. Alternatör Karakteristik Eğirisi

6.2. TAŞITIN ELEKTRİK DONANIMLARININ ÇEKTİĞİ GÜÇ MİKTARLA

Yükler	Güç (w)	Akım	(A)
		14V	28V
Ateşleme	30	2.0	1.0
Yakıt Enjeksiyonu	70	5.0	2.5
Yakıt Pompası	70	5.0	2.5
Aletler	10	1.0	0.5
Toplam	180	13.0	6.5
Yan ve arka sinyaller	30	2.0	1.0
Plaka Lambaları	10	1.0	0.5
Farlar	200	15.0	7.0
Arka Işıklar	160	12.0	6.0
Kontrol Paneli	25	2.0	1.0
Radyo Kaset/CD	15	1.0	0.5
Toplam	260	19.5	9.5
Aralıklı Yükler
Isı	50	3.5	2.0
Gösterge	50	3.5	2.0
Stop Lambaları	40	3.0	1.5
Ön Silecekler	80	6.0	3.0
Arka Silecekler	50	3.5	2.0
Elektrikli Camlar	150	11.0	5.5
Radyatör Soğutma Fan	80	6.0	3.0
Arka Camın Isıtılması	120	9.0	4.5
İç Aydınlatma	10	1.0	0.5
Koma	40	3.0	1.5
Arka Sis Lambaları	40	3.0	1.5
Arkada Sing Lambaları	40	3.0	1.5
Spot Lambaları	110	8.0	4.0
Sigara Çakmağı	100	7.0	3.5
Far Silecekleri	100	7.0	3.5
Kalorifer	200	14.0	7.0
Seat Movement	150	11.0	5.5
Üst Havalandırma Motoru	150	11.0	5.5
Elektrikli Aynalar	10	1.0	0.5
Toplam	1.7kW	126.0	65.0

6.3. ALTERNATÖRDE YAPILAN KONTROL MUAYENE VE ARIZACILIK

Normal olarak, sürücü ilk olarak şarj uyan lambasının yanmasıyla, şarj sisi teminde bir arıza olduğundan haberdar olacaktır. Buna ek olarak şarj sisteminin hataları, zayıf akü nedeniyle marş lambası veya farların ışık şiddetlerindeki değişiklik ile de fark edile bilir.
Her durumda, şarj sisteminde bir hata olduğundan şüphe duyulmaz, arızanın kaynağı belirlenmeli ve arızalı parça değiştirmelidir.

ŞARJ SİSTEMİ PROBLEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

Şarj sistemi gerekli olan şarj uyan lambasının problemlileri aşağıdaki dört madde de sınıflandırılabilir.

1- Şarj uyan lambasının anormal çalışması

Kontak anahtarı “ON” açık konumuna alındığında şarj lambası yanmıyor
Şarj lambası motor çalıştıktan sonra sönmüyor.
Motor çalışırken şarj lambası zayıf yanıyor.
Şarj lambası bazan motor çalışırken yanıyor.

2- Zayıf boşalmış batarya

Marş motoru, motoru döndüremiyor.
Farlar cılız yanıyor.

3- Akü elektroliti çabuk tüketiyor.

4- Anormal gürültü

Alternatörden anormal ses geliyor.
Radyolarda parazit

ARAÇ ÜSTÜ KONTROLLER

Eğer alternatör şarjı düşükse veya aşırı şarj ediyorsa , şarj sisteminin arızalı olduğu düşünülürse, alternatör veya regülatör hemen sökülmemelidir. İlk olarak, bir araç üstü kontrolle problemin geçekten alternatör ve regülatörden mi olduğu anlaşılmalıdır.
Kontrol Sırasında İzlenecek Yollar

Akü kutup başlarının, sigorta ve kablo bağlantılarını kontrolü
Tahrik kayışının kontrolü
Alternatör tesisatının gözle kontrolü ve anormal gürültülerin kontrolü
Şarj lamba devresinin kontrolü
Şarj devresinin yüksüz kontrolü

ŞARJ SİSTEMİ İLE İLGİLİ UYARILAR

Akü kutup balarına dikkat edin ve takarken kesinlikle ters takmayın
Akü voltajı alternatörün B terminaline devamlı uygulandığından dolayı terminali hiçbir zaman şasi yapılmamalıdır
Eğer akü çabuk şarj cihazıyla şarj edilecekse bu diyotlara zarar verebilir. Çabuk şarj sırasında akü kutup başını çıkardığınızdan emin olun.
Aracı yıkarken alternatörün içine veya diğer elektrik araçlarına su girmemesine dikkat edin.
Alternatörün B terminali sokuluyken, kesinlikle motoru çalıştırmayın. Bunu nedeni, bu anda voltaj düzenlemesi olmamasıdır. Böylece nötr terminal voltajı (N terminalindeki voltaj) yükselebilir ve röle bobinin yakabilir. Eğer B terminali sökülürse F terminaline (alternatör soketi) bağlı kabloda mutlaka sökülmelidir.
Alternatör ve regülatör iyi bir şekilde şasi almalıdır. Eğer şasileme iyi değilse aşın şarja, lambaların titremesine veya ampermetre ibresinin oynamasına neden olabilir. Gürültüyü önlemek, vs. için F terminaline kesinlikle bir kondansatör bağlamamalıdır. Bu, regülatör platinlerinde tortu birikmesine (meme yapmasına) neden olabilir (Erşan 2000)

7. SONUÇLAR

Bu çalışmada Marş ve Şarj sistemlerinin teknolojik olarak günümüze kadar olan tarihi gelişmeleri hakkında bilgi verilmiştir.
Marş motorları genellikle hareket iletim sistemlerine göre adlandırılmıştır. İlk kullanılan marş motorları Bendix tipi marş motorlarıdır. Bu marş motorların hareket iletme sistemlerindeki aksaklıklar görüldükten sonra Boşaltıcılı tip marş motorları kullanılmaya başlanmıştır. Günümüz araçlarında kullanılan marş motorları boyut olarak eski marş motorlarına nazaran çok küçüktür. Ancak ürettikleri moment bakımından daha büyüktürler. Bunu da Redüksiyonlu diye adlandırılan dişli mekanizması ile sağlarlar.

Marş motorlarında, aynı zamanda manyetik alan bobini üzerinde de gelişmeler olmuştur. Küçük otomobillerdi iki pabuçlu endüktör kullanırken, günümüzde büyük dizel motorlarında 8 pabuçlu endüktörler kullanılmaktadır. günümüzün bazı tip marş motorlarında manyetik alan bobinleri yoktur. Bunların yerine manyetik alanları çok güçlü daimi mıknatıslar kullanılmaktadır. ancak bu marş motorları bu gün için sadece otomobillerde kullanılmaktadır.

Marş motoru için en önemli problem çok kısa zamanda çok yüksek bir enerji dönüşümü sağlamasıdır. Bunun için verimleri düşüktür.
Şarj sistemlerinde ilk olarak elektrik dinamoları kullanılmıştır. Otomobille birlikte gelişen şarj sisteminde önce üç fırçalı dinamolar ve daha sonra iki fırçalı şönt dinamolar kullanılmıştır. Ancak günümüz otomobillerinin gelişmesiyle dinamoların ürettiği akım yeterli olmamaktadır.
Bundan dolayı alternatörlü şarj sistemi kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde kullanılan altenatörler boyut olarak dinamolara göre çok daha küçüktür. Ayrıca alternatörlerin devri 20000′e kadar çıkmakta ve çok kararlı bir şarj gerilimi sunmaktadır. Alternatörberin yüksek devirde ürettikleri akımı elektronik regülatör tarafından kontrol edilerek bataryanın aşırı şarjdan korurlar. Alternatörlerin kasnak çapları küçük olduklarından dolayı da düşük devirlerde de yüksek bir şarj gerilimi vermektedir.

« Marş Sistemi

BMW 5 Serisi’nde Daya İyi Gece Görüşü »

You may Yorum yapın or Subscribe to Comments RSS or Trackback this entry.