Günlük hayatımızı sürdürürken önemli bir teknoloji olarak birçok farklı elektrikli cihazdan yararlanırız. Örnek olarak saçlarınızı kurutmak için fön makinesi kullandığınız gibi çamaşırlarınızın temizliği için çamaşır makineleri ve keyifli zaman geçirmek için de televizyon gibi elektrikli eşyalardan yararlanmayı seçeriz. Bu tip elektrikli cihazların neredeyse tamamı günlük hayatta zaman ve emekten tasarruf imkanı sağlarken, alternatif akım adı verilen akım türü sayesinde işlev gerçekleştirir.
Hayatımıza kolaylık katan ev eşyaları kadar aslında dünyanın birçok noktasında işlevini gerçekleştirerek günlük hayatın sürdürülmesini sağlayan birçok cihaz elektrik akımı sayesinde çalışır. Bu tip cihazlarda kullanılan akım ise alternatif akım olarak adlandırılır. Alternatif akım sadece günlük hayatta elektrikli eşyalarda ve aydınlatmada değil endüstriyel faaliyetlerde de birçok noktada kullanılan akım çeşididir.
Alternatif Akım Nedir?
Günlük hayatın çok önemli bir parçası olan elektrik enerjisinin birçok farklı cihazda, endüstride ve günlük hayattaki birçok sistemde kullanımında alternatif akım kavramı en önemli kavramdır. Birçok kişinin aklına bu kavramın tanımı ve nasıl bir işleyişi olduğu gelmese de elektrik dünyası ve bu noktada çalışma yürüten kişiler için kavram çok önemli bir yere sahiptir. Çok kısa bir tanım açısından ise alternatif akım; elektrik yüklerinin düzenli bir şekilde yön değişimi gerçekleştirmesidir.
Alternatif akım ile elektrik enerjisi kullanımı gerçekleştirilirken, akım belirli bir yöne sahiptir. Bu yöne doğru genellikle belirli bir frekans üzerinden şiddet oluşturarak elektrik yükleri yer değişimi gerçekleştirir. Günümüzde evlerde ve sanayide kullanılan elektrik akımı genellikle bu akım türünde olmak ile birlikte alternatif akım, AC kısaltması ile de tanımlanmaktadır. Bariz özellikleri arasında da yüksek bir voltaja ulaştırıldıktan sonra en uzun mesafeye kadar verimli bir şekilde enerjinin ulaştırılması mümkün olurken, istenilen kullanım noktasında da yeniden istenilen voltaj seviyesine düşüşü gerçekleşebilir.
Alternatif Akımın Tarihçesi
Alternatif akım elbette elektriğin dünya genelinde yaygın bir şekilde kullanılması sonrasında yapılan çalışmalar ile ortaya koyulmuş bir akım türüdür. İlk çalışmalar ise 19. asrın son dönemlerine kadar uzanmaktadır. Bu dönemde elektrik ile ilgili birçok çalışma gerçekleştiren Nikola Tesla ve ortak çalışmalar yürüttüğü George Westinghouse alternatif akımın ortaya çıkarılmasında başrollerde yer almışlardır.
Öncelikli olarak Nikola Tesla bu elektrik akımı türünde bir potansiyel gözlemlerken, çok fazla sistemde kullanımını denemiştir. Bu sayede öncelikli olarak AC motorlar kullanırken, bu motorlar ile birlikte birçok çalışma yürütmüştür. Hemen sonrasında Westinghouse tarafından ise Tesla tarafından gerçekleştirilen çalışmalarda daha ticari bir yön gözetilerek, çok daha geniş çerçevede çalışmalar ortaya koyulmuştur. Bu akım çeşidi ile birlikte dağıtım sistemlerinin kurulması için ilk adımları atan kişi olmayı da Westinghouse başarmıştır.
Nikola Tesla ile benzer bir dönemde Thomas Edison tarafından da doğru akım olarak bilinen ve DC şeklinde kısaltılan akım çeşidi üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Bu farklılıklar dolayısıyla Tesla ile Edison arasında bir rekabet ortaya çıkarken, alternatif akımın bazı avantajları daha fazla ön planda bulunmasını sağlamıştır. Çünkü alternatif akımın bahsedilen temel özelliği olan yüksek voltajlarda yüksek mesafe elektrik iletiminin yapılması ve sonrasında istenilen voltaja düşürülerek kullanılır hale getirilmesi günümüzde bilinen elektrik dağıtımının en önemli avantajı haline de gelmiştir.
Alternatif Akım ile Doğru Akım Arasındaki Farklar Nelerdir?
Elektriğin oluştuğu noktadan kullanım noktasına ulaşımında iletiminin gerçekleştirilmesi elektrik akımı yöntemi sayesinde oluşur. Hatta örnek olarak elektrik, bir bilgisayarın içerisindeki anakart üzerinde dahi kartın belirli bir noktasından belirli bir noktasına akış gerçekleştirir. Elektrik akımı temel olarak da iki nokta arasındaki akış gerçekleştiren elektrik miktarı anlamına gelmektedir. Bu miktar Amper(A) birimi ile ölçülürken; akım miktarı ne kadar yüksek olursa, devreden o kadar fazla elektrik geçişi sağlanabilmektedir.
Elektrik akımı yoğun ve güçlü bir hale geldiğinde kullanılan iletkenden en düşük zamanda ne kadar yük miktarı geçtiği hesaba katılır. Bu ölçüm ampermetre sayesinde sağlanırken, iki değişen akım türü olarak alternatif akım(AC) ve doğru akım(DC) ile elektrik akımının sağlanabileceği hesaba katılır. İfade edildiği üzere alternatif akım çeşidinde elektrik enerjisini oluşturan elektronlar periyodik bir şekilde belirli bir yöne doğru sabit bir frekans şiddeti ile akım gerçekleştirirler. Bu sayede özellikle evlerimizde prizden kullandığımız cihazlara elektrik akımı olur.
Doğru akım ise elektrik akışının tek yönlü şekilde gerçekleştirilmesi ile sağlanır. Yani akım her zaman tek bir yöne doğru gerçekleşir ve hem akım yönü hem de amper değeri alternatif akımda oluşturulabildiği gibi değişim gerçekleştirmez. Çünkü alternatif akım bazen yüksek bir voltaja ulaşıp sonrasında düşük bir voltaja geçiş sağlayabilir. Örneğin; evinizdeki blender küçük bir akım değeri ile çalışır. Fakat prizden gelen akım değeri yüksek olsa da alternatif akım sayesinde blender ihtiyacı olan akım değeri ile çalışmasını gerçekleştirir.
İki farklı akım türü arasındaki tanımsal farklılıklar, bu akım türlerinin arasındaki teknik farklılıkların da ortaya çıkmasını sağlamaktadır. Bu açıdan bahsedilebilecek en önemli farklılıklar ise aşağıdaki listede görülebilir.
- Doğru akım sürekli sabit bir voltaj değeri ile gerçekleşirken, alternatif akım düzenli bir şekilde bazen negatif bazen pozitif bir yönde voltaj değişikliği oluşturabilir.
- Alternatif akım kullanırken akım yön değiştirebildiği için elektrik tamamen yük üzerinden geçiş gerçekleştirmez ve gelgitler sayesinde de güç üretimi elde edilir. Bu üretilen güç reaktif güç olarak ifade edilirken, doğru akım da tek bir yöne elektrik akımı olduğundan dolayı böyle alternatif bir güç ortaya çıkmaz ve güç veriminde düşüş olabilir.
- Doğru akım kullanırken acil bir durumda elektrik enerjisinin kesilmesi sıkıntılı bir durumdur. Hatta yüksek voltaj ile kullanım gerçekleştirilirken elektrik tehlikeleri artış gösterir. Ancak alternatif akım kullanıldığında ise bazen negatif bazen pozitife geçiş gerçekleştiren enerji düşük voltajlı durumlarda kolaylıkla elektriğin kesilmesini sağlayabilir.
- Doğru akım kullanıldığında güç her zaman tek bir yöne doğru akış gerçekleştirir ve buna bağlı olarak da elektrostatik problemler yaşanabilir. Korozyon ve indüksiyon gibi bu problemler ekipmanlarda hasar oluşturabilirken, alternatif akımda bu tür riskler çok daha düşüktür.
- Alternatif akımda trafolar sayesinde kolayca akım değerlerinin dönüşmesi mümkün olurken, doğru akım da bu işlem gayet zordur.
- Alternatif akım hatlarında voltaj değeri düzenli bir şekilde değişim gerçekleştirir. Bazen voltaj değeri sıfıra dahi inerken, istenilen bir ısı miktarını oluşturmak için yüksek voltaj kullanılabilir. Bu gibi bir durumda da enerji iletimi bazen süreklilikten çıkış gerçekleştirebilir. Doğru akım kullanırken ise stabil bir voltaj değeri yer aldığı için kolaylıkla istenilen ısı miktarı elde edilebilir.
- Alternatif akımda değişen yön ayrıntısı nedeni ile eğer düzenek içerisine bir endüktör ya da kapasitör ilave edilirse, akımda voltaj hareketlerine göre bazen bir ilerleyiş bazen de bir gecikme ile karşılaşmak mümkündür. Doğru akım kullanıldığında ise sabit bir yönde sabit bir voltaj değeri yer aldığı için bobin ve kapasitör gibi ekipmanlarda her zaman sabit bir davranış ile karşılaşılır.
- Eğer enerjinin aktığı yerde doğru akım yer alıyorsa, bazen batarya veya pil gibi bir ekipman ile depolama sağlanabilir. Ancak alternatif akım yön değişimi ortaya çıkardığı için elektrik enerjisinin depolanması zordur.
- Doğru akım kullanırken voltaj değiştirme işlemi gerçekleştirmek istendiğinde öncelikle bir alternatif akıma dönüşüm ve sonrasında yeniden doğru akıma dönüşüm sağlanır. Bu gibi bir durumdan dolayı doğru akım için kullanılan voltaj değişimi ekipmanları alternatif akım için kullanılan ekipmanlara göre çok yüksek bir maliyet ortaya koyar.
- Bir pil veya batarya içerisinden elde edilen elektrik akımı doğru akım olarak kullanılır. Örneğin; pille çalışan bir radyoda doğru akım en uygun alternatifi oluşturur. Alternatif akım kullanıldığında ise örnek olarak evlerde bilgisayar için kullanılan güç kaynağı ön plana çıkar ve elektrik prizler üzerinden alınarak bu şekilde kullanılır ve sonrasında gerektiğinde doğru akıma dönüşüm sağlanır.
- Alternatif akım kullanırken eğer voltaj 0 dereceye düşüyorsa, güç kolaylıkla kesilebilir. Örneğin; priz gibi güç alımı gerçekleştirilen noktalarda saniyelik olarak dahi cihaz bağlantıları kesilebilir.
Alternatif Akım Avantajları ve Dezavantajları Nelerdir?
Ev içerisinde kullandığınız elektrikli eşyalar ve beyaz eşyalardan endüstriyel makinelere kadar birçok noktada kullanılan alternatif akım şehir hayatında da özellikle sokak aydınlatması gibi her noktada tercih edilen bir akım çeşididir. Güç kaynağı olarak evlerinizde yer alan prizlerden evinizdeki her noktaya elektrik alternatif akım sayesinde ulaşırken, bu akımın sahip olduğu bazı avantajlar yer alır.
Alternatif akımın en önemli avantajı, voltaj değerleri arasında kolaylıkla bir dönüşüm yapılabilmesidir. Ulaşım noktasına kadar bazen düşük bazen yüksek voltajda akım sürdürülebilir bir hale getirilir. Örnek olarak evinizde elektrik süpürgesi prize takılıyken, istediğiniz anda fişi çekerek güç akımı gerçekleştiği sırada kolaylıkla akımı kesme imkanı yer alır. Yüksek voltaj ulaşımı gerçekleştirebilmesi sayesinde de özellikle akım şebekelerinde daha düşük bir güç kaybı avantajı elde edebilir. Voltajın pozitif veya negatif olması gibi noktalarda risk ortaya koymaz.
Alternatif akım ile birlikte gelen avantajların yanında bazen de küçük dezavantajlardan bahsetmek mümkündür. Eğer elektriğin iletimi çok uzun bir mesafede gerçekleşecek ise bu akım türü kullanılabilir. Devrelerde bulunan kapasitör veya bobin gibi elemanlar akım iletimini etkileyebilir. Elektriğin kullanılacağı noktada gereken voltaj değeri neyse iletimde bu değerden daha yüksek bir voltaj ile akımın hareket etmesi gerekir.
Alternatif Akım Hangi Devre Elemanlarını Kullanır?
Alternatif akım ile oluşturulacak bir devre içerisinde öncelikli olarak transformatör yani voltajın istenilen değere yükseltilmesi ve düşürülmesi işlemini gerçekleştiren eleman yer alır. Daha sonrasında elektrik enerjisinin belirli bir alanda muhafaza edilmesi ve istenilen her noktada devreye alınması için kapasitör kullanılır. Ayrıca alternatif akım kullanımı sırasında manyetik alan vasıtasıyla enerjinin depolanması için de bobin ya da endüktör olarak bilinen elemanlar yer alır.
Alternatif akım bir elektrik enerjisi akımı türüdür ve sürekli şekilde akış gerçekleştirirken bu akımın bir mekanik enerjiye dönüşmesi gerekir. Örnek olarak çamaşır makinesi içerisinde bir motor yer alır ve bu motor hareket enerjisi yani mekanik enerji oluşturarak kazanın dönmesini ve makinenin çalışmasını sağlar. Elektrikli eşyalar içerisinde bulunan bu tip motorlar AC motor olarak kullanılır. Bazı noktalarda da alternatif akımın geçici olarak doğru akıma dönüşümünü gerçekleştirmek için diyot gibi malzemeler kullanılır.
Alternatif Akım Kullanım Alanları Nelerdir?
İlk noktadan itibaren bahsedildiği şekilde alternatif akım günlük hayatta evimizdeki tüm elektrikli eşyalarda ve endüstriyel çalışmalarda geniş bir çerçevede kullanılır. Ev içerisinde daha detaylı düşünülürse örnek olarak klimalar, bilgisayarlar, buzdolapları, derin dondurucular, vantilatörler, televizyonlar veya mutfak robotları bu akım türü sayesinde çalışır.
Endüstriyel faaliyetler açısından düşünüldüğünde bir endüstriyel tesis içerisinde yer alan makineler, üretim otomasyon sistemleri, yazılımların çalışmasını sağlayan bilgisayarlar, ray sistemleri ve konveyör bant sistemleri gibi birçok sistem alternatif akım sayesinde işlev gerçekleştirir. Yaklaşık 200 yılı aşkın süredir kullanılan bu akım türü günümüzde dünyanın genelinde yaygın şekilde de fonksiyonel bir yapı ile kullanılmaktadır.
Alternatif akım daha kapsamlı bir çerçeveden bakıldığında ulaşım sistemlerinde de ihtiyaç duyulan akım türüdür. Örneğin; günümüzün en popüler ulaşım yöntemleri arasında bulunan elektrikli trenler ve demiryolu hatları ya da metrolar bu akım türü ile aktif bir hale gelir. Hatta bazı elektrikli ulaşım araçları alternatif akım ile çalışırken, kentler için oluşturulan elektrik şebekelerinde enerji iletimi de alternatif akım sayesinde oluşturulmaktadır.
