İkİncİ bÖlÜm: elektrİkİ bÜyÜklÜkler ve...

DOĞRU AKIM DEVRE ANALİZİ

Ö. ŞENYURT - R. AKDAĞ

İKİNCİ BÖLÜM: ELEKTRİKÎ BÜYÜKLÜKLER VE ELEMANLAR Anahtar Kelimeler Amper, blok diyagramları, iletkenlik, akım, ohm, direnç, direnç renk kodları, şematik diyagramlar, siemens, anahtar, volt, gerilim Bu bölümde kazandırılacak yeterliklerden sonra öğrenci;

Yük, potansiyel fark (emk), akım, direnç ve iletkenliğin ölçüm birimlerini listeler. Bunlar için uygun ifade ve simgeleri kullanır.

Asıl elektriki birimlerini ve bunlardan türetilenlere ilişkin kısaltmaları ve metrik sistem terimlerini kullanır. Bir iletkenin direncini etkileyen etkenleri listeler.

Sık kullanılan iletkenleri tanır. Kablo çizelgesini kullanarak verilen uzunluk için iletken direncini bulur.

İletkenlerin devreye bağlantı şekillerini öğrenir.

Değişik türdeki dirençlerin karakteristiklerini verir.

Direnç renk kodlarını kullanır. Akım, gerilim ve direnç ölçümü için ölçü aletinin nasıl bağlandığını açıklar.

Temel elektronik eleman ve cihazları simgelerle gösterir ve tanır.

Blok ve şematik diyagramlara yatkınlık kazanır. Laboratuar ortamında güvenli çalışmayı öğrenir.

TEMEL ELEKTİRİKİ BİRİMLER VE KISALTMALAR Önceki bölümde anlatıldığı gibi “Q” veya “q” harfiyle gösterilen elektriki yükün birimi kulon olup kısaltması “C” dir. Birimler için kullanılan kısaltmalar hangi şekilde standardize edilmişse öylece korunmalıdır. Yani yük birimi olarak kullanılan “C” kısaltması yerine “c” kullanılmamalıdır. POTANSİYEL FARK Potansiyel fark elektro motor kuvvet veya gerilimin birimi volt olup “V” harfiyle gösterilir. Hatırlayacağınız gibi 1 Volt, 1 Ohm’luk direnç üzerinden 1 Amper akım akıtan elektromotor kuvvetinin miktarıdır. AKIM Akımın birimi amper olup “A” harfiyle gösterilir. Akımı simgeleyen “I” harfi aslında elektron hareketinin yoğunluğunu anlatmaktadır. Yani “I” harfi akım için, “A” harfi de akımın birimi için kullanılmaktadır. Hatırlayacağınız gibi verilen bir noktadan 1 saniyede 1 Kulonluk elektron akışı 1 Ampere denk düşmektedir. DİRENÇ

Direnç “R” harfiyle gösterilir ve birim olarak küçük omega harfi “” kullanılır. Okunuşu omdur. Hatırlayacağınız gibi 1 om 1 voltluk gerilim altında akımı 1 amperde sınırlayan direnç değeridir. İLETKENLİK İletkenlik, direncin tersine, devre veya devre elemanlarının akımın akışına gösterdiği kolaylık olarak tanımlanabilir. İletkenliğin birimi bilim adamı Ernst Von SİEMENS’in anısına Siemens (S) olarak seçilmiştir. İletkenliğin kısaltması “G” harfidir.

G=1/R (siemens)



Şekil 2.1 Multimetreler (Avometreler) gerilim akım ve direnci ölçmek için kullanılan ölçü aletleridir. a) Analog Avomete b)Dijital Avometre

METRİK SİSTEMİN KULLANIMI Metrik sistemi pek çok insan günlük hayatta kullanmaktadır. Mesela metre (yaklaşık 39 inç) santimetre (bir metrenin yüzde biri) , milimetre ( bir metrenin binde biri) ve kilometre (bin metre) gibi. Bu örneklerde gördüğünüz gibi metre kelimesinin önüne gelen eklerle metrenin as ve üst katları tanımlanmıştır. Bir başka deyişle metre ana birim, Santimetrenin yüzde birini anlatan ön ek ve buna benzer olarak binde bir yerine mili, bin kat yerine kilo ön ekleri kullanılmıştır. Bu tür ön ekler elektronik devreler üzerinde çalışırken de sıklıkla karşımıza çıkmaktadır. Bu ast ve üst katların matematiksel gösterimleri de çok kullanılır. Aşağıdaki tablolarda ast ve üst katlar verilmiştir. Çizelge 2.1. Metrik ast ve üst katlar

Metrik terim Simgesi Anlamı Tipik kullanım örneği

Atto a 10-18

Femto f 10-15

Piko p 10-12 :Trilyonda biri Pikoamper (pA)

Nano n 10-9 : Milyarda biri Nanosaniye (ns)

Mikro µ 10-6 :Milyonda biri Mikrovolt (µV)

Mili m 10-3 :Binde biri Miliafarad (mF)

Senti c 10-2 :Yüzde biri Santimetre (cm)

Desi d 10-1 :Onda biri Desimetre (dm)

Deka da 101 :On katı Dekametre (dam)

Hekto h 102 :Yüz katı Hektometre (hm)

Kilo k 103 :Bin katı Kiloohm (kΩ)

Mega M 106 :Milyon katı Megaohm (MΩ)

Giga G 109 :Milyar katı Gigahertz (GHz)

Tera T 1012 :Trilyon katı Terahertz (THz)

Peta P 1015

Eksa E 1018



Çizelgeden görülebileceği gibi 3,5 mikroamperi (A) yazmak 0,0000035 amper yazmaktan anlamak ve

üzerinde işlem yapmak açısından daha kolaydır. Yine görebileceğiniz gibi 3,5 mikoamper (A) yerine

3,5.10-6 amper şeklindeki ifade ile kolayca kullanabiliriz. Benzer şekilde 5500000 Ohm () değerinde

bir direnç ile hesap yaparken 5,5.106 veya 5,5 M ifadelerini kullanmak çok daha kolaydır. Görüldüğü gibi ast ve üst katlar ondalık noktayı ifade ettikleri değere göre o kadar sağa veya sola kaydırmaktadır. Ast ve üst katları hesap makinesi üzerinde kullanmak ta son derece kolaydır. Çizelge 2.2. Önemli elektrik birimlerinin kısaltmaları ve sembolleri

İLETKENLER VE KARAKTERİSTİKLERİ Buraya kadar anlatılanlardan öğrendiğiniz gibi iletkenlerin ana görevi elektrik enerjisini bir noktadan bir diğer noktaya taşımaktır. Bir diğer ifadeyle iletkenler elektrik akımının develer veya devre elemanları arasında akışı için kullanılan yollardır. Günlük hayatta çok sayıda iletken türü ile karşılaşılmaktadır. Mesela, elektrik enerjisini evlere getiren iletim dağıtım hatları, antenle televizyon arasındaki işaret taşıyıcı hatlar, telefon işaretlerini taşıyan iletkenler ve taşıtlardaki akü bağlantı hatları herkesin gördüğü iletkenlerdir. İletken türleri Yapılacak işe göre ihtiyaç duyulan iletkenin türü esas olarak taşıyacağı elektik enerjisinin miktarına ve uygulamanın özelliklerine bağlıdır. İletkenleri sınıflandırmak için kullanılan bazı yollar şunlardır:

Kullanılan metalin türü (Gümüş, altın, bakır, alüminyum gibi)

Kablonun fiziksel boyutları

İletken metalin görünüm biçimi (tek damarlı, örgülü, gibi)

Birlikte paketlenen iletkenlerin sayısı

Yalıtım karakteristikleri (izoleli, izolesiz, kullanılan izole türü)



Şekil 2.2. Değişik iletken türleri a) Akü kablosu b) Koaksiyel kablo , c) Televizyon ikiz uçlu kablo d) Çok telli kablo e) Tek damarlı kablo

Katı iletkenlerin direnci İdeal iletkenin direnci sıfır olmalıdır. Ancak bu sayede taşıdığı elektrik enerjisi iletken üzerinde harcanmayacaktır. Ama gerçek dünyada iletkenlerin elektron akışına engel olan küçük de olsa dirençleri vardır ve taşıdıkları elektik enerjisinin bir miktarı iletken üzerinde harcanmaktadır. İLETKEN DİRENCİNİ ETKİLEYEN FİZİKSEL ETKENLER İletkenlerin direnci aşağıdaki etkenlere bağlıdır.

İletkenin yapıldığı malzemenin türü

İletkenin uzunluğu

İletkenin kesit alanı

İletkenin sıcaklığı Özdirenç : Verilen bir malzemenin öz direnci standart uzunluk, kesit alanı ve sıcaklıktaki direncidir. SI birim sisteminde uzunluk için metre , kesit alanı için m2 kullanılmaktadır. Farklı malzemelerin öz

dirençleri de farklıdır. Özdirencin birimi mm2 / m’dir. Simgesi (ro) dur. Çizelge 2.3. Bazı malzemelerin özdirençleri

İLETKENİN CİNSİ ÖZDİRENCİ

Gümüş 0,016

Bakır 0,0178

Altın 0,023

Alüminyum 0,0285

Magnezyum 0,045

Nikel 0,08 – 0,11

Çinko 0,063



Şekil 2.3. Dairesel kesitli iletkenlerin kesit alanının bulunması Buna göre verilen bir malzeme için direnç;

R=.l / A

Burada R ohm () cinsinden direnç , (ro) mm2 / m öz direnç, l metre cinsinden uzunluk ve A da mm2 cinsinden kesit alanıdır.

Şekil 2.4. İletkenin çapı ve uzunluğu ile direnci arasındaki ilişki : 1 ve 2 numaralı iletkenler aynı malzemeden yapılmıştır ve şekilleriyle çapları da aynıdır. Ancak 2 numaralı iletkenin boyu diğerinin iki katı olduğundan bu şartlar altında 2 numaralı iletkenin direnci 1 numaralı iletkenin direncinin iki katı olacaktır. 3 ve 4 numaralı iletkenlerin malzemeleri de aynıdır. Farklı olarak 4 numaralı iletkenin çapı 3 numaralı iletkenin çapının iki katı ve dolayısı ile kesit alanı da dört katıdır. Bu durumda 4 numaralı iletkenin direnci 3 numaralı iletkenin direncinin dörtte biridir. Görüldüğü gibi direnç, boyla doğru ve kesit alanı ile ters orantılıdır.



Örnek

0,20 mm çapında 50 cm uzunluğundaki bakır bir telin direnci ne kadardır?

Çözüm

Direncin bulunması için öncelikle iletken çapı verilen bakır telin kesitinin bulunması gerekir. Kesit ise;

222

0314,04

)04,0).(14,3(

4

)20,0).(14,3(

4

.mm

ds

Bakırın özdirenci 0,0178 mm2/m olduğuna göre iletkenin direnci;

28,00314,0

0089,0

0314,0

)5,0).(0178,0(.

s

lR

a) b)

Şekil 2.5 Çap ölçümünde kullanılan iki alet a) Kumpas b) Mikrometre

DİRENÇLER Dirençler akımı sınırlayan ve dolayısıyla akımı kontrol eden özellikleri yüzünden elektronikte oldukça önemlidir. Daha sonra göreceğimiz gibi dirençlerin bir diğer görevi gerilim bölücü olarak çalışmaktır. Direnç türleri: Dirençler çalışma güç, akım, gerilim şartlarına bağlı olarak farklı türlerde imal edilirler. İki temel direnç sınıfı vardır:

1. Karbon veya bileşim dirençleri 2. Tel sargılı direnç

Dirençlerin güç tutma yeteneği fiziksel boyutlarına ve ısı dağıtma özelliklerine bağlıdır. Güç konusu ileriki bölümlerde ayrıca incelenecektir. Tipik olarak karbon dirençler 0,25 ile 2 W arasında güç değerlerine sahiptir. Tel sargılı dirençler için güç tutma yeteneği 5 ile 100 watt arasındadır.

Örnek

0,65 mm kalınlığındaki bakır bir tel ile 0,5 ’luk direnç elde edilmek isteniyor. Kullanılacak telin uzunluğu ne kadar olmalıdır?

Çözüm

Öncelikle telin kesitinin bulunması gerekir.

222

33,04

)4225,0).(14,3(

4

)65,0).(14,3(

4

.mm

ds

msR

ls

lR 27,9

0178,0

165,0

0178,0

)33,0).(5,0(..



Şekil 2.6. Karbon direnç

Şekil 2.7. Tel sargılı direnç

Bir teknik eleman üzerinde çalıştığı deve için direnç seçimi yaparken direncin değerini, güç tutma yeteneğini, çalışma gerilimini, toleransını ve fiziksel boyutlarına dikkat etmelidir. Direnç türleri ve simgeleri Dirençler sabit, yarı sabit veya ayarlı olarak yapılırlar. Sabit dirençlerin değerleri harici olarak değiştirilemez. Yarı sabit dirençlerin bir ayar ucu vardır ve bu hareketli ayar ucunun konumuna bağlı olarak direnç değeri değişir. Bu ayar işlemi yapıldıktan sonra normal şartlarda hareketli uç başka bir konuma getirilemez. Ayarlı dirençlerde ise hareketli kontak ucu istenen herhangi bir yere getirilebilir. Sahip oldukları mil sayesinde direnç değerini istenen her zaman değiştirmek mümkündür.

Şekil 2.8. Sabit, yarı sabit ve ayarlı dirençlerin yapısı



Aşağıdaki şekilde dirençlerin devre üzerindeki gösterimleri verilmiştir.

Şekil 2.9. Sabit ve ayarlı dirençlerin devre simgeleri

Dirençlerin yapısı Karbon veya bileşik dirençler karbon veya grafitin yalıtım malzemesi tozu ile karıştırılmasından elde edilirler. Verilen malzemenin boyutları için gösterilecek direnci karışım belirler. Karbon sabit dirençler silindirik yapıdadırlar. Direnç değerleri üzerindeki renkli halkalarla belirtilir. Tel sargılı dirençler , yalıtkan veya seramik bir çekirdek etrafına özel direnç tellerinin sarılması ile elde edilirler. Direnç miktarı telin boyutu, telin yapıldığı malzeme ve sargı uzunluğuna bağlı olarak değişir. Tel sargılı dirençler sabit, yarı sabit veya ayarlı olarak imal edilirler.

Şekil 2.10. Renk kodlu karbon direnç

Şekil 2.11. Karbonlu bir potansiyometrenin iç görünüşü



Şekil 2.12. Yüksek akım taşıma kapasitesine sahip tel sargılı ayarlı direnç. Bu direnç iki uçlu reosta

veya üç uçlu potansiyometre olarak yapılabilir. Potansiyometre olarak adlandırılan bazı ayarlı dirençler karbon veya tel sargılı elemanlar içerebilirler. Tarayıcı kola sahip kontağın değişen konumlarında dairesel karbon veya tel direnç elemanına temas edilerek direnç direnç miktarı değiştirilir. Tarayıcı kol potansiyometrenin her iki ucu arasında hareket etme kabiliyetine sahiptir. Bu özelliği sayesinde gerilim bölücü işlevini iyi bir şekilde yerine getirir. Mesela radyoların ses kontrol düğmelerinin arka tarafında bu tür potansiyometreler bulunmaktadır. Tel sargılı dirençler özellikle yüksek akımın geçtiği ama az bir direncin gerektiği yerlerde kullanılırlar. Tolerans : Seri üretim metodu ile imal edilen dirençlerin tam değerleri garanti edilemez. Fakat bu bir dezavantaj değildir. Çünkü bir çok elektronik devrede kullanılan direnç değerleri kritik değerde değildir.

100 ’luk bir direnç için 100 nominal değerdir. Tolerans %10 ise bunun anlamı ; direnç 90 ve 110 arasında herhangi bir değerde olabilir.

Güç değeri : Dirençte ısınma sonucu bozulma meydana getirmeyecek maksimum değerdeki güç değeridir. Bir çok elektronik devre için ; 0,25 ve 0,5 Watt gücünde dirençler uygundur. Güç değeri daha yüksek direncin fiziksel boyutları da daha büyüktür.

Kararlılık : Bir direnç için kararlılık , ısı artışında ve kullanma ömrünün çok olmasına karşılık , değerini koruyabilme özelliğidir.

Direnç renk kodları Çizelge 2.4. Yapıldığı maddeye göre direnç özellikleri

ÖZELLİK KARBON KARIŞIMI KARBON FİLM METAL OKSİT TEL SARGILI

Maksimum değer 20 M 10 M 100 M 270

Tolerans %10 %5 %2 %5

Güç 0,125 – 1 W 0,25 – 2 W 0,5 W 2,5 W

Kararlılık Zayıf İyi Çok iyi Çok iyi

Kullanım yeri Genel Genel Hassas çalışmalar Düşük değerlerde

Renk kodları yerine etiketlerin kullanıldığı dirençler de vardır.bu tür etiketlerde (R) yüz omun altındaki

dirençler için ondalık noktanın konumunu gösterir. Mesela 2R7 2,7 demektir. Tolerans için kullanılan

harflerden (F) %1, (G) %2, (J) %5, (K) %10, (M) %20 anlamına gelmektedir. Buna göre bir

direncin etiketinde 2R7K yazıyorsa o direncin değeri 2,7 0,27 omdur. Eğer direncin değeri 3 hane ile ifade edilemeyecek kadar büyükse dördüncü hane olarak çarpan sayı

yazılır. Mesela üzerinde 4702K yazan bir direncin değeri 47000 4700 omdur.



Çizelge 2.5. Direnç renk kodları ve anlamları

RAKAM RENK ÇARPAN TOLERANS

0 SİYAH 1

1 KAHVERENGİ 10 %1

2 KIRMIZI 100 %2

3 TURUNCU 1K

4 SARI 10K

5 YEŞİL 100K %0,5

6 MAVİ 1M %0,25

7 MOR 10M %0,1

8 GRİ %0,05

9 BEYAZ

ALTIN 0,1 %5

GÜMÜŞ 0,01 %10

Dirençler üzerindeki renklerin sayısı 4 veya 5 olabilir. Eğer direnç dört renkten oluşuyorsa ilk üç renk direnç değerini dördüncü renk ise toleransı gösterir. Eğer direnç beş renkli ise ilk dört renk direnç değerini beşinci renk ise toleransı göstermektedir. Dirençlerin renklerle kodlanmasında direnç değerini veren renkler altın veya gümüş olamaz. Ayrıca siyah, turuncu , sarı ve beyaz tolerans olarak kullanılmaz. Beyaz da çarpan olarak kullanılmaz.

Buna göre 1. ve 2. renklerin (eğer 5 renk varsa 3. renk de) karşılığı yan yana yazılır. Bir sonraki renk çarpan olduğundan karşılığı kadar sıfır eklenir. Direnç değeri elde edilir.

Baskılı Kod

Bu kodlamada direnç üzerine harf veya rakam basılır. R’nin anlamı x1 , K’nın anlamı x103 , M’nin

anlamı x106 dır. Tolerans değeri ise en sona bir harf eklenerek belirlenir. J=%5, K=%10 , M=%20 . bu kodlamaya örnekler aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Çizelge 2.6. Baskılı kod gösterimi

DEĞER 0,27 3,3 10 220 1K 68K 100K 4,7M

İŞARET R27 3R3 10R 220R 1K0 68K 100K 4M7

ÖLÇÜ ALETLERİ İLE GERİLİM, AKIM VE DİRENCİN ÖLÇÜMÜ

Şekil 2.13. a) Analog ölçü aleti b) Dijital ölçü aleti



(a)

(b)

Şekil 2.14. Elektrik ölçü aletlerinin resimleri ve devre simgeleri a) Analog ölçü aletleri b) Dijital ölçü aletleri

Şekil 2.15. Bir devre elemanının üzerine düşen gerilim ölçülmesi



Şekil 2.16. Bir devreden geçen akımın ölçülmesi



Şekil 2.17. Direnç ölçümü

Akım ve gerilim ölçümü öncesinde devre gücünün kesilmesi gerektiğini, güç kesikken ölçü aletinin bağlanacağını, aletin kademesinin en yüksek değerde olmasıyla ölçüme başlanacağını, bağlantılar bitince gücün uygulanacağını, göstergede okunan değer küçükse kademenin buna uygun olarak küçültülmesi gerektiğini unutmayınız. Devrede güç varken ölçü aleti bağlantısı veya bağlantılarda değişiklik asla yapmayınız! Direnç ölçümü sırasında direnç elemanının devreden tümüyle yalıtılması gerektiğini unutmayınız. Ölçü aletleri direnç ölçümü sırasında kendi güç kaynaklarını kullanırlar. Bu genellikle pillerden oluşur. Akım ve gerilim ölçümü sırasında doğrudan devre gücünü kullanan ölçü aletlerinin devreye bağlanmaları ve devreden çıkarılmalarıyla ilgili kurallara mutlaka uyulmalıdır. DİYAGRAMLAR VE DEVRELERDE KULLANIMI Elektik devrelerinde en çok kullanılan diyagramlar blok diyagramları ve simgeli gösterimlerdir. Simgeli gösterimleri kullanmak için devre elemanlarının simgelerini bilmek gereklidir. Bu tür gösterimler teknik elemanların bir anlamda stenosudur. Çok kullanılan bazı simgeler aşağıdaki çizelgede verilmiştir.



Çizelge 2.4. Değişik devre elemanları ve gösterimleri



Blok gösterimlerde her bir blok bir işlevi temsil eder. Önceki bölümde kullandığımız basit bir elektrik sistemine ilişkin gösterim bir blok gösterim idi. Blok gösterimlerde genel sistem anlamlı alt sistemlere bölünür ve bu alt sistemlerin her biri bir bloğu temsil edecek şekilde bloklar arası bağlantılar yapılır. Sistemler ana olarak elektrik enerjisini bir kaynaktan çok sayıda yüke dağıtırlar. Elektik enerjisinin akış yönü blok gösterimde bu yüzden önem kazanmaktadır. Genel olarak güç kaynağından enerji alınmakta dağıtım bileşenleri bu gücü değişik yüklere aktarmakta ve dağıtılan bu güç yükler tarafından kullanılmaktadır.

Şekil 2.18. Basit bir blok gösterim

Şekil 2.19. Başka bir blok gösterim örneği Blok gösterimleri faydalı olma yeteneğini yitirdiği anda simgeli gösterimler devreye girer. Blok gösterimde kullanılan elektriki simgeler standardize edilmiş olduğundan bir başkası tarafından tasarlanan çalışma bir diğer kişi tarafından kolayca anlaşılır. Bu gösterimde devrenin bağlantı şekilleri, elemanların türleri ve değerleri ve önemli olan başka bilgiler kolaylıkla ifade edilebilir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi her elemanın kendine özgü adı vardır. Mesela dirençler için R1, R2, R3 ve anahtarlar için S1 ve S2 kullanılmıştır. Güç kaynağının uçları artı ve eksi simgeleri ile belirtilmiştir. Ek olarak elemanlar arasın bağlantı kabloları açıkça görülmektedir. Benzer olarak bir devrede kablo sayısı dikkati dağıtacak kadar fazla ise bunların da kendilerine özgü adlarla kodlanmaları karışıklığı önlemektedir.



Şekil 2.20. Basit bir devrenin resmi ve devre çizimi gösterimi

DOĞRU GERİLİM KAYNAKLARI Doğru gerilim elde edilen kaynakların genellemesini yaparsak pil, akümülatör, doğru gerilim dinamosu ile alternatif gerilimi doğru gerilime çeviren doğrultma devreleridir. Bunların yapılarına kısaca bakalım.

Piller

Alessandro Volta’nın buluşuyla keşfedilen piller kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren aygıtlardır. Piller şu şekilde sınıflanabilir:

1. Atom pili

2. Yakıt pili

3. Güneş pili

4. Kuru pil

5. Sıvı piller

6. Gazlı piller

Atom pili uranyum ve grafit bloklardan oluşan ve nükleer enerjiden elektrik enerjisi elde etmeye yarayan pillerdir. Yakıt pili dışarıdaki yakıttan örneğin: hidrojen ve oksijen gibi, elektrik enerjisi elde etmeye yarayan düzeneklerdir. Güneş pilleri veya foto piller amorf silisyum kristallerinden elde edilen



P- N kavşaklı bir yarıiletken yapıdır. Kuru pilde elektrot olarak Çinko ve Karbon kullanılır. Sıvı pillerde elektrolit sıvıdır. Basınç altındaki gaz içinde olan piller gazlı pil olarak adlandırılır.

Gündelik hayatta kullandığımız pilleri inceleyelim. Günlük hayatta kullandığımız kuru piller, çeşitli boylarda ve güçlerde imal edilirler. Pillerin ürettiği voltaj üzerlerinde yazılıdır. Pillerin eskimesi halinde bu voltaj değerinde düşme meydana gelir.

Gündelik kullanımdaki piller iki tiptir:

1. Şarj edilebilen piller

Nikel Kadmiyum piller

Nikel Metal Hidrit piller

Lityum İon piller 2. Şarj edilemeyen piller

Muhtelif alkali piller

Gümüş oksit piller

Çinko - Karbon pilleri

Cıvalı piller

Şekil 2.21. Pil örnekleri

Nikel kadmiyum piller :

Nikel-Kadmiyum pil pozitif elektrot (katot) olarak Nikel-Oksit, negatif elektrot (anot) olarak bir Kadmiyum karışımı ve elektrolizinde Potasyum-Hidroksit kullanan pildir. Nikel Kadmiyum pil şarj edilebilir. Böylelikle defalarca kullanabilirsiniz.

Şarjlı halde 1.44 volt maksimum voltaja sahiptir. Boş halde 1.2 voltta tutulmalıdır.Bu pillerin verimli kullanılması için 1.1 volt pil geriliminde mutlaka tekrar şarj edilmeleri gerekir. Tüm pillerin üzerinde mevcut olan pilin akım gücünü gösteren bir rakam mevcuttur Nikel-Kadmiyum piller akım şarjına tabidirler. Şarj voltajları 1000 volta kadar çıkabilir. Ni-Cd piller üzerlerinde yazılı olan mA/saat değeri ne ise o değerin onda biri kadar bir akım ile 14 saat şarj edilirler. Ama çoğu zaman hızlı şarj devreleri ile çabuk şarj gerekli olur.Bu durum pilin ömrünü kısaltır ve genellikle pilleri 1 saatte şarj edecek kadar akım basılır. Bu durumda 400 - 1000 mA gibi yüksek bir şarj akımı uygulanır. Bir Nikel Kadmiyum pilin şarj olduğunu, sıcaklığının artmasından da anlayabiliriz; çünkü bu, durumda kimyasal reaksiyon bitmiş verilen enerji ısı enerjisine dönüşmekte demektir. Bu tip pilleri şarj etmek için yapılacak şarj cihazının voltajını yüksek tutmak ve akım regülasyonu yapmak gerekir.

Nikel - Kadmiyum pillerin şarjında değişik teknikler kullanılır, bunlar pilin ömrünü uzatmak için yapılan işlemlerdir. Pil yarı boşalmış halde iken şarj edilmez, aksi halde pil hafızasında tuttuğu bu noktadan ileriye doğru şarj olur bu da kapasitesini düşürür. Bu tip piller önce boşaltılır, sonra şarj edilir. Tricle şarj tekniği denen bir teknik de gelişmiş şarj cihazlarında mevcuttur. Bu teknikte düşük akım kullanılır.



Bu pillerin kullanım yerleri Cep telefonları, Telekomünikasyon ekipmanları, Taşınabilir görsel-işitsel ekipman, Acil durum lambaları vb.

Nikel metal hidrit piller

Nikel Kadmiyum pillerden sonra piyasaya çıkan bir pildir. Ni-Cd pillere göre daha yüksek kapasiteye sahiptir. Ni-Cd piller gibi şarj edilirler. Her iki pilin de bir iç direnci vardır, bu direnç Ni-Cd pillerde daha yüksektir, bu nedenle kullanılmadığında bu piller kendi içinden bir akım akıtır ve boşalırlar, bu olay Ni-MH pillerde daha çabuk olur ve daha kısa sürede boşalırlar. 1,2 ~ 1,6 saat içinde şarj olur.

Kullanım alanları, diz üstü bilgisayarlar, Cep telefonları, PHS telefonlar, telekomünikasyon cihazları, video kameralar, dijital kameralar, elektrikli diş fırçaları, çeşitli taşınabilir cihazlar .

Lityum-İyon piller

Diğer şarj edilebilen pillere göre daha yüksek kapasiteleri olan pillerdir. Hafif piller olup, kendi kendine boşalmaları yavaştır. Şarj edilmeleri biraz daha güçtür, fakat bir yandan kullanılır bir yandan da şarj edilebilirler. Hem voltaj hem de akım regülasyonu ile şarj edilirler. Çok düşük sıcaklık larda kullanılmaya uygundur. Tek bir lityum pil yaklaşık 3V bir çıkış üretir.

Kullanım Alanları; flaş kullanan tamamen otomatik fotoğraf makineleri, ışıklandırma, radyolar, elektronik kilitler, tıbbi cihazlar, su, gaz, elektrik sayaçları, hafıza yedekleme üniteleri.

Akümülatörler

Kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü diğer bir aygıtta akümülatör (akü)’dür. Pillerden farklı olan yönü elektrotların bir elektrolitin içinde olmalarıdır. Ağırlıkla her tür taşıtta kullanılmakla beraber telefon santrallerinde, telsizlerde, kesintisiz güç kaynaklarında kullanılmaktadır. Normal şarj için akü kapasitesinin 1 /10 u kadar akım verilerek 24 saat süresince şarj yapılır.

Şekil 2.22. Akümülatör

Dinamolar

Doğru gerilim kullanılan yerlerde daha büyük güçlere ihtiyaç duyulduğunda elektromanyetik indüksiyon prensibi ile çalışan dinamolar kullanılır. Çalışma prensibi manyetik alan içerisinde bir iletkenin hareket ettirilmesi ile bir elektro-motor-kuvvet indüklenmesi olarak açıklanabilir.



Şekil 2.23. Dinamo (Doğru akım generatörü)

Doğrultma Devreleri

Alternatif gerilimin bulunduğu bir yerde doğru gerilime ihtiyaç duyulması halinde alternatif gerilimi doğru gerilime dönüştüren devreler oluşturulur. Bu devrelerde esas olarak yarı iletken malzemeler doğrultma işini yapmaktadır. İstenen doğru gerilimi elde edebilmek için oluşturulacak devrede transformatör, kondansatör, zener diyot, transistör vb. elemanlardan faydalanılır.

Şekil 2.24. Örnek bir doğrultucu devre

İkİncİ bÖlÜm: elektrİkİ bÜyÜklÜkler ve...

Documents