Dinamo Nedir?

Dinamo, neredeyse tüm eski bisikletlerde dikkatinizi çekmiştir. Dinamo, mekanik enerjiyi, elektrik enerjisine çevirmek için kullanılır, bu sayede bisiklet sürerken, bisikletteki lambayı aydınlatabiliriz.

Dinamo Nedir?

Doğru akım kaynakları ya da piller ve akümülatörler gibi doğru akım verirler. Piller ve akümülatörler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine, dinamolar ise mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirirler. Dinamoda mıknatıs alanı içinde tutulan bir kapalı devre hareket ettirilirse indüksiyon akımı meydana gelir. Devreyi devamlı bir biçimde hareket ettirecek olursak daimi olarak akım elde edilir. Verilen mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren doğru akım makinelerine dinamo denir.

Mıknatıs alanındaki kapalı devreyi sürekli hareket ettirmek için pratikte benzin ya da dizel motorları kullanılır. İlk dinamoyu bulan kişi Micheal Faraday’ dır. Faraday elektromanyetik kuramları keşfetti, bir buhar makinesiyle bakır bir plakayı bir mıknatısın yarattığı mağnetik alan içinde döndürerek, dinamodan elektrik üretimi elde etti. Dinamo ile elektrik üretme de gerekli olan elektrik akımını elde edecek şekilde farklı büyüklükte dinamolar mevcuttur. Elektrik dinamosu alternatif akım üretir. Alternatif akım üreten dinamolar ve doğru akım dinamoları iki grupta toplanır. Dinamo içinde hareketli ve sabit iki en temel parça vardır. Parçalardan biri mağnetik alan oluşturur. Diğeri ise bu alan içinde bulunan bir bobindir. Hareketli parça rotor, sabit parça statordur.

Dinamo Bölümleri

Endüktör (Stator)

Dinamoda mıknatıs alanını meydana getiren sabit kısımın adıdır. Kapalı devreyi indüklemeye yarar. Endüktör, 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.

Endüvi (Rotor)

Endüktör’ün meydana getirdiği mıknatıs alanı içinde dönen parçanın adıdır. Akım endüvide doğar. Mil, sac gövde, bobinler ve kollektörden meydana gelir. 0,35-0,5 mm kalınlığında, silisli dinamo saclarından imal edilir. Gövde üst üste saclardan oluşur. Sacların üstünde kanallar açılmış kanallar yalıtıldıktan sonra kanallara bobinler yerleştirilmiştir. Rotordaki bobin uçları, araları yalıtılmış bakır dilimlerden meydana getirilmiş kollektöre lehimlenir. Akım kollektörden dış devreye alınır.

Kapak ve Yataklar

Kapaklar dökme demirdir. Milin yataklarını taşır. Yataklar ise sürtünmeli ya da bilyeli seçilir.

Kollektör ve Fırçalar

Kollektördeki akımı , kollektör üzerine sürtünerek dış devreye almayı sağlamayı başaran kısımdır. Fırçalar ya da bakır karbon karışımıdır. Piyasada “kömürler” diye anılır. Fırçalar, kapak üzerine yerleştirilmiş fırça yuvalarına yerleştirilir. İyice bakır dilimlere değmesi için bir yay ile arkadan itilir.

Dinamonun Çalışma Prensibi

Bir N-S mıknatıs alanı içerisinde iletken çerçeve (bobin) daimi olarak döner ise telin sınırladığı yüzeyden geçen manyetik akı değişir. Kapalı iletkende, bu değişikliği dengeleyecek şekilde manyetik alan oluşturacak olan bir elektron hareketi başlar. Bu olaya indükleme adı verilir. Bu durumda elektrik akımı oluşur. Oluşan bu akıma indüksiyon akımı denir. İndüksiyon akımı kollektörden fırçalar yardımı ile dış devreye alınır. Bu akım dış devrede daima bir yöndedir ve şiddeti de sabittir. Çünkü indüksiyon akımı yön değişmesi yapınca fırçalar da dilim değişmesi yapar. Akım tek yönde doğar. Yönü ve şiddeti belli olan bu akım doğru akımdır. Bu sebeple dinamolar birer doğru akım üreteci yani doğru akım dinamo jeneratörüdür. Bu akım yön değiştirdiğinde, bu akıma alternatif akım denir. Bu tür dinamolara alternatör de denir.

Endüktörün meydana getirdiği mıknatıs alanı ne kadar şiddetli olursa indüklenen gerilim o kadar büyük olur. Bundan başka gerilimin büyüklüğü, endüvideki bobinlerin sarım sayısı ve endüvinin devir sayısı ile doğru orantılıdır. Dinamolarda bir çekirdek çevresine sarılmış bobinler vardır. Manyetik alanı oluşturan mıknatıs ya da elektromıknatıs endüktör olarak kullanılır. Sargı bobini endüvidir. Kullanılacak elektrik akımı endüviden kollektör ve fırçalarla çekilir.

Alternatif akım dinamolarında akım alınan bobinler genel olarak endüktör olarak kullanılır. Endüvi, endüktör içinde dönen bir mıknatıs tekerleğidir. Bu mıknatıs tekerleğe, doğru akım veren bir yardımcı dinamo ile mıknatıslıdır. Bu halde alternatörün üretmiş olduğu akım endüktörün sabit uçlarından alınır. Endüktördeki ayrı sargı sistemleri sayısı, ayrı ayrı iki, üç gibi çoğaltıldığında elde edilen akımlara iki fazlı, üç fazlı alternatif akım denir. Şehir şebekesinde kullanılan tek fazlı alternatif akım, üç fazlı alternatif akımın tek fazıdır.

Dinamo Çeşitleri

Endüktör kutuplarının mıknatıslık özelliği kazanması ya da mıknatıs alanı şiddetinin arttırılması pratikte uyartım kelimesiyle belirlenir. Uyartım şekline göre elektrik üreten dinamo çeşitleri ikiye ayrılır;

Dışardan Uyartımlı Dinamolar

Dışardan uyartımlı dinamolar da endüktör kutupları, dışarda bulunan bir akü, bir pil bataryası gibi bir doğru akım kaynağına bağlıdır. Endüktörde N ve S kutuplarının meydana gelmesi bu şekilde sağlanır. Burada dinamonun endüktörüne doğru akım verilmiş, endüviden yine doğru akım alınmıştır. Endüviden alınan gerilim genel itibari ile daha büyüktür.

Kendinden Uyartımlı Dinamolar

Kendinden uyartımlı dinamolar da çalışmadıkları zamanlarda bile endüktör saclarında çok az bir mıknatıslık kalır. Bu mıknatıslığa “artık mıknatisiyet” denir. 220 Voltluk gerilim üreten kendisinden uyartımlı dinamoda endüvi ilk döndüğü zaman devrede 5-7 volt gerilim doğar. Bu gerilimin endüktör devresinden geçireceği akım mıknatıs alanın şiddetini arttırır; biraz sonra dinamo normal gerilim üretmeye başlar. Kendinden uyartımlı dinamolar da endüvi, endüktör ile üç şekilde bağlanır.

Dinamo Nasıl Yapılır?

Bir elektrik jeneratörü veya dinamo yapabilmek için, sabit bir tel sarımı (endüktör) içinde dönen bir mıknatıs (endüvi) yeterlidir. Basit dinamo yapımı; bir bakır iletken tel sarımının (endüktör) içinde bir mıknatıs döndürülmesi gereklidir. Buradaki mıknatıs, kalıcı olarak manyetiklenmiş demir bir nüve olabilir. Ancak üstünde bulunan bir başka sarımdan, var olan diğer bir elektrik kaynağından sağlanan akımın geçirilmesi ile mıknatıslanan demir bir nüve (elektromıknatıs) da olabilir. Üretilen elektriğin gerilim ve akım düzeyi; bu mıknatısın gücü ve dönme hızı, dışındaki sarımın içinde kalan yüzey alanı, sarım biçimi ve sarımdaki halka sayısı, kullanılan iletkenlerin özelliklerine bağlıdır. Endüvi olarak kullandığımız mıknatısı döndürmek için; elle çevirmede olduğu gibi, mekanik enerji ya da bir başka güç kaynağından beslenen bir motor kullanabiliriz.

Dinamo Nerelerde Kullanılır?

Dinamo günlük yaşamda her yerde kullanılıyor; otomobil, bisiklet gibi hareketli olan araçlardaki elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayabilmek için kullanılır. Hidroelektrik santrallerinde kullanılan dinamolar, su türbinlerine bağlıdır ve su türbine çarpınca hareket enerjisi meydana gelir. Hareket enerjisi de dinamo yardımı ile elektrik enerjisine dönüştürülür. Dinamolar ulaştırma araçlarında, galvanoplastikte, akümülatör şarjında, laboratuvar çalışmalarında ve haberleşme tesislerinde kullanılıyor. Ayrıca sanayide yüksek akım istenilen kaynak motoru gibi motorlarla aküple olarak bağlanan dinamolarda kullanılabilir. Bir elektrik motoru aynı zamanda bir dinamodur: motora elektrik verildiğinde döner ve elektrik üretir; iki motorun dönen bölümleri birbirine bağlanırsa birine elektrik vermek diğerini döndürerek elektrik üretmesini sağlar.

Dinamonun Modern Uygulamaları ve Önemi

Dinamo, tarihsel süreçte elektrik üretiminin temel taşı olmuştur. Günümüzde ise daha gelişmiş alternatörler ve jeneratörler çoğunlukla yer alsa da dinamo prensibi pek çok modern teknolojide varlığını sürdürmektedir.

• Rüzgar Türbinleri: Kanatların mekanik enerjisini sürekli çalışan bir alternatöre aktararak şebeke elektriği üretir; dinamo prensibinin en büyük ölekli çağdaş uygulamasıdır.
• Elektrikli ve Hibrit Araçlar: Rejeneratif frenleme sistemlerinde fren enerjisi dinamo prensibiyle elektriğe dönüştürülerek pil şarj edilir; bu sayede enerji verimliliği artırılır.
• Bisiklet Dinamoları ve Ateş Söndürme Sistemleri: Düşük güçlü taşınabilir jeneratif uygulamalarda hub-dinamo tasarımları yayla ve dağ bisikleti aydınlatması için kullanılmaya devam etmektedir.
• Deniz ve Hava Taşıtları: Geçmekten bağımsız güç üretimi gerektiren deniz altıları ve uzak bölge keif gemilerinde küçük ama güvenilir dinamolar görev yapar.
• Mikro Enerji Hasadı (Energy Harvesting): Giyilebilir teknoloji ve IoT sensörlerinde tıtı veya hareketle çalışan minyatür dinamolar piılsiz çalışmayı mümkün kılmaktadır.

Faraday’dan bu yana 180 yıldan fazla geçmesine karşın elektromanyetik indüksiyon yasası üzerine kurulu dinamo prensibi, ölçek ve teknoloji ne olursa olsun çağdaş enerji dönüşüm sistemlerinin temelini oluşturmaktadır. Daha geniş teknik açıklamalar için IEEE’nin elektrik motoru tarihi sayfası incelenebilir.