Alternatif akım (kısaca AC olarak belirtilir), doğru akımın (DC olarak adlandırılır) aksine, periyodik olarak yönünü tersine çeviren bir elektrik akımıdır. Doğru akım yalnızca tek bir yönde akan akımdır. Bu açıdan alternatif akımı yönü periyodik olarak değişen elektriksel akım olarak nitelendirmek mümkündür.
Elektrik mühendisliği ve ilgili alanlarda eğitim alan çoğu öğrenci çalışmalarına genellikle doğru akımı öğrenerek başlarlar. Bunun sebebi, söz konusu öğrencilerin çalışacakları alanda dijital elektroniğin çoğunun DC kullanacak olmasıdır. Buna rağmen alternatif akım kavramını anlamak ve öğrenmek de önemlidir.
İçindekiler
Alternatif akım nedir?
Alternatif akım, periyodik olarak yön değiştiren yük akışını tanımlar. Sonuç olarak, gerilim seviyesi de akımla birlikte tersine döner. AC, evlere, ofis binalarına vb. güç sağlamak için kullanılır. AC, alternatör adı verilen bir cihaz kullanılarak üretilebilir. Bu, alternatif akım üretmek için tasarlanmış özel bir elektrik jeneratörü türüdür.
Manyetik bir alanın içinde bir tel halkası döndürülecek, tel boyunca bir akım indüklenir. Telin dönüşü çok sayıdaki yoldan olabilecektir: rüzgar türbini, buhar türbini, akan su vb. gibi kaynaklar sayabilmek mümkündür. Tel periyodik olarak dönüp farklı bir manyetik polariteye girdiğinden, tel üzerinde voltaj ve akım değişmektedir.
Alternatif akım nasıl üretilir?
Bir elektrik yükünün tek yönlü akışı olan DC, belki de en basit elektrik mühendisliği kavramlarından biri olmasına rağmen kullanımdaki tek elektrik türü değildir. Hem AC hem de DC, bir devrede akan akım türlerini tanımlar. Çoğu elektrik kaynağı, en önemlisi elektromekanik jeneratörler, polaritede değişen voltajlarla AC akımı üretirler.
Bununla birlikte zamanla pozitif ve negatif arasında tersine dönerler. Bir alternatör, bilerek AC akımı oluşturmak için de kullanılabilir. Bir alternatörde, bir manyetik alanın içinde bir tel halkası hızla döndürülür. Bu, tel boyunca bir elektrik akımı üretir. Tel dönerken periyodik olarak farklı bir manyetik polariteye girdiğinde voltaj ve akım tel üzerinde değişir.
Bu akım periyodik olarak yön değiştirebilir. Bir AC devresindeki voltaj da periyodik olarak tersine döner. Çünkü akım yön değiştirir. AC, voltaj ve akım değiştiği sürece çeşitli biçimlerde gelir. AC akımını sinüs, kare ve üçgen gibi birkaç farklı dalga şekli ile görmek mümkündür. Sinüs en yaygın dalga biçimidir.
Alternatif akım uygulamaları nelerdir?
AC, en yaygın olarak ve ofisler gibi şebeke bağlantısı olan yerlerde (binalarda) bulunur. Bunun sebebi, bir AC akımının uzun mesafelerde üretilmesinin ve taşınmasının nispeten kolay olmasıdır. 110 kV üzerindeki yüksek voltajlarda güç iletiminde daha az enerji kaybı söz konusudur.
Daha yüksek voltajlarda, daha düşük akımlar üretilir. Daha düşük akımlar, daha düşük direnç seviyesi anlamına geldiği için güç hattında daha az ısı üretir. Bu, ısı olarak daha az enerji kaybı anlamına gelir. AC akımlar, transformatörler kullanılarak kolaylıkla yüksek gerilimlere dönüştürülebilirler.
AC, elektrik motorlarında kullanım için harika bir çözümdür. Çünkü motorlar ve jeneratörler aynı tür cihazlardır. Bir jeneratör ile bir motor arasındaki tek fark, bir motorun elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmesidir. Bu motorlar buzdolabı, çamaşır makinesi, bulaşık makinesi gibi her türlü cihazda kullanılmaktadır.
Bir bobindeki değişen manyetik alanın diğerinde bir gerilime neden olacak şekilde iki veya daha fazla tel bobinin yerleştirildiği elektromanyetizma etkisi (karşılıklı indüksiyon), transformatör adı verilen bir cihaz yapmak için kullanılabilir. İki karşılıklı endüktif bobin varsa ve biri AC ile enerjilendirilmiş ise diğer bobinde bir AC voltajı oluşturacaktır.
Alternatif akımının özellikleri nelerdir?
Alternatif akım, genel olarak düzenli zaman aralıklarında yönünü tersine çeviren bir elektrik akımı olarak karşımıza çıkar. Bu elektrik akımının doğru akıma (DC) elbette bazı farklılıkları vardır. Ama her şeyden önce bu elektrik akımının kendi özelliklerine göz atmak gerekmektedir.
- Frekans her zaman f ile gösterilir. Frekans, voltajın veya akımını saniyede sahip olduğu döngü sayısı olarak ifade edilir. Hertz ise frekans birimini ifade eden bir terimdir.
- Periyot her zaman T ile gösterilir. Periyot, bir sinyalin tekrarlanması için gerekli olan zaman aralığıdır. Periyot, frekansın tam tersi durumundadır.
- Tepe ve aynı zamanda tepe gerilimi, minimum ve maksimum gerilim arasındaki farkı ifade eder.
- Root Mean Square (RMS - karelerin ortalamasının karekökü), doğru akım gücüne eşdeğer olan ısıtma ile üretilen alternatif akım güç miktarını tanımlamak için kullanılır.
Alternatif akım üretebilmenin sadece tek bir standart yolu yoktur. Bunun için alternatif akım yani AC kaynaklarının neler olduğunu bilmek gerekir. Alternatif akım kaynaklarından bahsederek genel olarak bahsedilmesi gereken belli başlı kaynaklar vardır: jeneratörler, alternatörler, LC osilatör, kristal osilatör ve invertörler.
Alternatif akım nerelerde kullanışlıdır?
Bir transformatörün temel kullanımı genel olarak voltajı güçlendirilmiş bobinden güçsüz bobine yükseltmek veya düşürmektir. Bu, AC'ye güç dağıtımı alanında DC'nin çok üzerinde bir avantaj sağlar. Çünkü daha önce belirtildiği gibi uzun mesafelerde elektrik gücünü iletmek, daha yüksek, yükseltilmiş gerilimler ve daha küçük, azaltılmış akımlarla çok daha verimlidir.
Bu tip transformatör teknolojisi uzun menzilli elektrik enerjisi dağıtımını verimli ve pratik hale getirmiştir. Transformatörler olmadan, güç sistemlerini mevcut uzun mesafeli haliyle inşa etmek çok maliyetli olacaktır. Karşılıklı endüktans değişen manyetik alanlara bağlı olduğundan, transformatörler yalnızca AC ile çalışırlar.