Dinamo Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?
Dinamo nedir: Hareket enerjisini içindeki mıknatıs ve bobin sayesinde elektrik enerjisine dönüştüren bir araçtır. Dinamo elektrik enerjisini pratik ve maliyetsiz olarak üretemeye yarar. Dinamolar da akü ve piller gibi doğru akım (DC) verirler.
Piller ve aküler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Dinamoda mıknatıs alanı içinde tutulan bir kapalı devre hareket ettirilirse bir indüksiyon akım meydana gelir. Devreyi devamlı bir şekilde hareket ettirecek olursak sürekli olarak akım elde edilir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren doğru akım makineleri dinamolardır.
Dinamoyu bulan kişi Micheal Faraday’ dır. Bir dinamoda DC akım üretimi, Faraday’ın elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır. Elektromanyetik kuramları keşfetti. Faraday bir buhar makinesi ile bakır bir plakayı bir mıknatısın yarattığı manyetik alan içinde döndürerek, elektrik üretmiştir.
Dinamonun Yapısı
Bobin, stator, mıknatıs ve rotor gibi parçalardan oluşan dinamoların tamamı kapaklıdır. Fırça ve kollektor yardımıyla hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren dinamoların birçok çeşitleri vardır. Dinamo içinde hareketli ve sabit iki ana parça vardır. Biri magnetik alan oluşturur. Diğeri ise bobindir. Hareketli parça rotor, sabit parça statördür.
Dinamo (Dynamo) dört kısımdan oluşur;
- Statör (Endüktör)
- Rotor (Endüvi)
- Kapaklar ve yataklar
- Kollektör ve fırçalar
Stator (Endüktör)
Dinamoda mıknatıs alanını oluşturan sabit kısımdır. Kapalı devreyi indüklemeye yarar. Statör, küçük dinamolarda daimi mıknatıs, büyük dinamolarda ise elektromıknatıstır. Dinamolarda mıknatıs kısmına kutup adı da verilir. Bir dinamoda kutup sayısı 2,4,6,8….ve daha fazla olabilir. Stator imalatı ince silisli saclardan yapılır. Bu sacların etrafına makinanın cinsine göre (seri/ paralel) sargılar sarılır.
Rotor (Endüvi)
Rotor statorun meydana getirdiği mıknatıs alanı içinde dönen parçadır. Akım rotorda doğar. Mil, sac gövde, bobinler ve kollektörden oluşur. 0,35-0,5 mm kalınlığında, silisli dinamo saclarından imal edilir. Gövde üst üste gelen saclardan oluşur. Sacların üzerinde kanallar açılmış kanallar yalıtıldıktan sonra kanallara bobinler yerleştirilmiştir. Rotordaki bobin uçları, araları yalıtılmış bakır dilimlerden oluşturulmuş kollektöre lehimlenir. Akım kollektörden dış devreye alınır.
Kapak ve Yataklar
Kapaklar dökme demirdir. Milin yataklarını taşır. Yataklar ise sürtünmeli veya bilyeli seçilir.
Kollektör (collector) ve Fırçalar (brush)
Kollektördeki akımı, kollektör üzerine sürtünerek dış devreye almayı sağlayan kısımdır. Fırçalar bakır veya karbon karışımından oluşur. Bu yapı piyasada kömür ismi ile de bilinmektedir. Fırçalar, kapak üzerine yerleştirilmiş fırça yuvalarına yerleştirilir. İyice bakır dilimlere değmesi için bir yay ile arkadan itilir.
Dinamo Nasıl Çalışır?
Dinamolar içerisinde N-S mıknatıs alanında iletken olan bobinler sürekli bir şekilde dönmektedir. Telin sınırlandığı bölgedeki manyetik akı da değişim olmaktadır. Dinamonun temel çalışma prensibi manyetik akı değişimiyle oluşur. Kapalı iletkende, bu değişikliği dengeleyecek şekilde manyetik alan oluşturacak olan bir elektron hareketi başlar. Bu olaya indükleme denir. Bu durumda elektrik akımı oluşur. Oluşan bu akıma indüksiyon akımı denir.
Dinamo ile elektrik üretmek için gereken elektrik akımını elde edecek farklı büyüklükte dinamolar mevcuttur. Dinamolar iki grupta toplanır:
- Doğru akım üreten (DC) dinamolar
- Alternatif akım üreten (AC) dinamolar
Doğru Akım (DC) Dinamolar
İndüksiyon akımı kollektörden fırçalar yardımıyla dış devreye alınır. Bu akım dış devrede her zaman bir yöndedir ve şiddeti de sabittir. Çünkü indüksiyon akımı, yön değiştirince fırçalar da dilim değiştirir. Akım tek yönde meydana gelir. Yönü ve şiddeti belli olan bu akım doğru akımdır. Bu nedenle dinamolar birer doğru akım üreteci yani doğru akım “DC” dinamo jeneratörüdür.
Statorun meydana getirdiği mıknatıs alanı ne kadar şiddetli olursa indüklenen gerilim o kadar büyük olur. Gerilimin büyüklüğü, rotordaki bobinlerin sarım sayısı ve rotorun devir sayısı ile doğru orantılıdır. Dinamolarda bir çekirdek çevresine sarılmış bobinler vardır.
Manyetik alanı oluşturan mıknatıs veya veya elektromıknatıs (electromagnet) stator olarak kullanılır. Sargı bobini rotordur. Kullanılacak elektrik akımı rotordan, kollektör ve fırçalarla çekilir.
Alternatif Akım (DC) Dinamolar
Alternatif akım (AC) dinamolarında; akım alınan bobinler genelde stator olarak kullanılır. Rotor, stator içinde dönen bir mıknatıs tekerleğidir. Bu mıknatıs tekerleğe, doğru akım (DC) veren bir yardımcı dinamo ile mıknatıslıdır. Bu durumda alternatörün ürettiği akım statorun sabit uçlarından alınır. Statordaki ayrı sargı sistemlerinin sayısı, ayrı ayrı iki, üç gibi çoğaltıldığında elde edilen akımlara iki fazlı, üç fazlı alternatif akım (AC) denir.
Dinamo Çeşitleri
Stator kutuplarının mıknatıslık özelliği kazanması veya mıknatıs alanı şiddetinin arttırılması uyartım ile belirlenir. Uyartım şekline göre elektrik üreten dinamo çeşitleri ikiye ayrılır;
- Dışarıdan uyartımlı dinamolar
- Kendinden uyartımlı dinamolar
Dışarıdan Uyartımlı Dinamolar
Dışarıdan uyartımlı dinamolar da stator kutupları, dışarda bulunan bir akü, bir pil bataryası gibi bir doğru akım kaynağına bağlıdır. Statorda N ve S kutuplarının meydana gelmesi böylece sağlanır. Burada dinamonun statoruna doğru akım verilmiş ve rotordan yine doğru akım (DC) alınmıştır. Rotordan alınan gerilim genel olarak daha büyüktür.
Kendinden Uyartımlı Dinamolar
Kendinden uyartımlı dinamolar da çalışmadıkları zamanlarda bile stator saclarında çok az bir mıknatıslık kalır. Bu mıknatıslığa “artık mıknatisiyet” denir. 220 Voltluk gerilim üreten kendinden uyartımlı dinamoda rotor ilk döndüğü zaman devrede 5-7 volt gerilim doğar. Bu gerilimin stator devresinden geçireceği akım mıknatıs alanın şiddetini arttırır. Biraz sonra dinamo normal gerilim üretmeye başlar. Kendinden uyartımlı dinamolar da rotor, stator ile üç şekilde bağlanır. Buna göre dinamolar şu isimleri alırlar.
- Seri dinamolar; rotoru, statora seri bağlanan dinamolardır. Seri dinamolar yükü sabit olan yerlerde kullanılırlar.
- Şönt dinamolar; statoru, rotora paralel bağlanan dinamolardır.
- Kompunt dinamolar; statorda şönt ve seri sargı olmak üzere bağımsız iki sargı grubu vardır. Seri sargı, seri dinamolarda olduğu gibi rotora seri bağlanır. Şönt sargı ise şönt dinamoda olduğu gibi rotora paralel bağlanır.
Dinamo Nasıl Yapılır?
Bir elektrik jeneratörü yada dinamo yapmak için, sabit bir tel sarımı (stator) içinde dönen bir mıknatıs (rotor) yeterlidir.
Basit dinamo yapımı; bir bakır iletken tel sarımının (stator) içinde bir mıknatıs döndürülmesi gereklidir. Buradaki mıknatıs, kalıcı olarak manyetiklenmiş demir bir nüve olabilir. Ancak üzerinde bulunan bir sarımdan, başka bir elektrik kaynağından sağlanan akımın geçirilmesi ile mıknatıslanan demir bir nüve (elektromıknatıs) de olabilir.
Üretilen elektriğin gerilim ve akım düzeyi;
- Bu mıknatısın gücü ve dönme hızı,
- Dışındaki sarımın içinde kalan yüzey alanı,
- Sarım şekli ve sarımdaki halka sayısı,
- Kullanılan iletkenlerin özelliklerine bağlıdır.
Dinamo Nerelerde Kullanılır?
Dinamo günlük hayatta her yerde vardır; otomobillerde, bisiklet vb. Dinamolar hidroelektrik santrallerinde kullanılır. Su türbinlerine bağlıdır ve su türbine çarpınca hareket enerjisi oluşur. Hareket enerjisi de dinamo yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülür.
- Dinamolar ulaştırma araçlarında,
- Galvanoplastide, şarj dinamosu (charger) ile akümülatör şarjında,
- Laboratuvar çalışmalarında, haberleşme tesislerin de kullanılır.
Ayrıca sanayide yüksek akım istenen yerlerde örneğin kaynak motoru gibi motorlarla akuple (coupled) olarak bağlanan dinamolarda kullanılabilir.
Bir elektrik motoru aynı zamanda bir dinamodur. Motora elektrik verildiğinde döner ve elektrik ürettir. Eğer iki elektrik motorunun dönen bölümleri birbirine bağlanırsa, birine elektrik verip dönmesi sağlanır. Bu dönen motor diğer motoru döndürmeye başlar ve diğer motordan elektrik üretilir.
Bisiklet Dinamosu
Dinamo, bir bisikletin ön tekerleğine takılır. Bisiklet lambalarına (DC) enerji üreten bir makinadır. Bir bisiklet dinamosu, en basit jeneratörlerden biridir. Bisikletler de kullanılan dinamo, enerjisini tekerleğin dönüşünden alır ve farlarında kullanılır. Bisiklet (bike) hareket edince dinamo 6Volt doğru akım (DC) elektrik üreten araçtır. Dinamo ile üretilen bisikletlerde pedalın çevrilmesi ile birlikte bisikletlerde bulunan ışıklar da yanmaktaydı. Gelişen teknoloji ile bisikletlerde kullanılan dinamo yerini led aydınlatmalı farlara bırakmıştır.
Piyasada dinamo imalatı yapan birçok firmalar vardır. Dinamo fiyatları, dinamonun özelliklerine ve firmalara göre değişmektedir.