elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Elektriği Hidrolik Teknolojisi ile Anlamak

Bilim insanları ve mühendisler sistemleri açıklarken birçok farklı bilim dalları ve sistemlerden yararlanırlar. Bu yazımızda elektrik ve hidrolik analojilerinden bahsederken birbirleri arasındaki benzerlikleri göstererek elektriksel kavramlarının daha kolay anlaşılmasını hedefledik.



A- A+
04.02.2017 tarihli yazı 4519 kez okunmuştur.
Akışkan gücü endüstrisinde çalışan teknik kişiler ya mekanik alanda ya da elektrik alanlarında benzer temellere sahiptirler. Kendilerini "mekanik olarak eğilimli" görenler, genellikle elektriksel kavramların anlaşılması ile uğraşırlar. Aynı şekilde, elektrik biliminde uzman olan kişiler sıvı gücünün terminolojileriyle karşı karşıya kalırlar ve bu terminolojileri daha anlaşılır hale getirmeye çalışırlar. En temel örneklerden biri basit açma / kapama anahtarıdır. Elektrik şalteri, açıkken elektrik akışı olmazken, bir hidrolik şalter (valf), açıkken bir akışkanın akışı gerçekleşir. Buna paralel olarak, bir elektrikli anahtar kapalı olduğunda akışı iletirken, hidrolik veya pnömatik bir valf kapalı olduğunda akışı engeller.

Elektrik-hidrolik analojileri üzerine tartışmaya başlamak için aşağıda bulunan tabloda verilen temel değişkenlerin tanımlamalarını ve birimlerini bilmemiz gerekir. Benzer çiftler voltaj ve basınç; elektrik yükü ve akışkan hacmi; akım ve akışkan akışı; elektrik direnci ve hidrolik direnç; elektrik iletkenliği ve hidrolik iletkenlik;
 

Bu tablo, elektrik ve hidrolik teknolojilerdeki temel benzer değişkenleri karşılaştırmaktadır.


Elektrik ve hidrolik sistemlerini düşündüğümüzde ilk olarak voltaj ve sistemdeki basıncı benzetirsek yanlış karşılaştırma yapmış olmayız. Akımın akış şeklini suyun akışına su deposunu da topraklama sistemine benzetebiliriz.
 

Gerilim, Basınç, Kuvvet ve Parçacık Hareketi


Aşağıdaki şekilde bir tanesi yüksek basınçta diğeri ise daha düşük bir basınçta olmak üzere iki basınç içeren zarflar gösterilmektedir. İki zarf, sıvı iletken dirençli bir boru ile bağlanmıştır. Bu bağlantı sonucunda yüksek basınç tarafından alçak basınç tarafına hereket olacağından dolayı bir basınç düşüşü (eğimi) oluşur.

Bu örnekle anlamamız gereken şey ise akışkanın yüksek basınçlı bir bölgeden daha düşük basınçlı bir bölgeye geçme eğiliminde olduğudur. Elektrik devrelerinde de buna benzer durum vardır. Bu durumu aşağıdaki şekle göre değerlendireceğiz.



► İlginizi Çekebilir: Varistör Nedir?
 
 
Voltaj, elektrik yükünün bir coulomb'u başına depolanan potansiyel enerjinin bir ölçüsüdür (newton-metre, ayrıca joule olarak adlandırılır) ve burada da aynı hidrolikte ki gibi yüksek gerilimli yerden düşük gerilimli yere doğru geçiş vardır. Örnek olarak; kuru bir günde halı boyunca yürüdüğünüzde vücudunuz yüksek gerilimli bölge olur ve kapı tokmağına ulaştığınızda kapı düğmesi düşük gerilimlidir ve elektrik alanı o kadar güçlü bir seviyededirki havayı iyonize eder, iletken haline getirir ve sonuç küçük bir çarpılma meydana gelebilir.
 

Kablolar, Dirençler, Kondansatörler, İndüktörler


Temel elemanlardan ilki olan kablolar pompalara ve borulara benzetebiliriz ve aralarında olan ilişki oldukça basittir. Çünkü bakır tel veya kablo doğrudan su dolu bir boruya benzemektedir. Elektrikte uyguladığımız düğüm yöntem çözümleri (Kirchhoff yasasını kullanarak bir devre analizi yapılırken) düğüm olarak bahsettiğimiz noktaları bir borunun T şeklindeki kısmına benzetebiliriz.

Dirençler, borunun yarıçapının daraldığı boru ağının bir bölümüyle karşılaştırılabilir; bu da, bir direncin akımını sınırlaması gibi, o bölgedeki akışkan akış oranını sınırlar. Ayrıca direnç suyun borudaki geçişini engellediği sürece bir çeşit filtreyle de karşılaştırılabilir.
 
c2lc20799k-f1

► İlginizi Çekebilir: Kavitasyon Nedir?

 
Kapasitörler, bir boru bölümünde akışkan akışını engelleyen zarlar gibidir. Sistemdeki pompa su itmeye başladığında, zarlar sözü edilen suyun basıncına tepki olarak gerilir. Gerilmenin önemi, bir kondansatörde biriken yük miktarı ile kıyaslanabilir. Bu tanımlamalardan anlaşılacağı üzere, bu zarların germe işleminin bir elektrik devresindeki voltaj düşüşünü temsil ettiğini ve bir kapasitörün deşarjı benzer şekilde orijinal boyutuna geri dönen zarlarla kıyaslanabilir olduğunu görmek oldukça kolaydır.

Bir indüktörün karşılaştırılması oldukça basittir. İndüktör, hareketli su tarafından itilen tekerlek gibidir;  sabit bir hızda döndükten sonra başlangıçtaki akışa veya herhangi bir akıştaki değişime direnecektir.
 
 

Valfler ve Anahtarlar

 
Aşağıdaki resmi dikkate alarak elektrik devresindeki her iki anahtarın kapalı olduğunu, motorun enerjilendiğini, normal olarak çalıştığını ve Switch 1'i açtığımızı varsayalım. Yani, devre, hareketli elemanını konumu değiştirilerek kesilir. Bu işlem, motora gelen elektrik gücünü ortadan kaldırır, böylece motor durur. Motor dururken, kendi atalet momentinde veya yük ataletinde depolanan enerjiden dolayı jeneratör olarak çalışır. Tüm atıl enerji yitirildiğinde, motor durur. Switch 1 yerine Switch 2'yi açarsak sonuç benzer şekilde olur.
 


► İlginizi Çekebilir: Endüstriyel Tahrik Sistemleri

 
Bir hidrolik motorun durdurulması çok daha karmaşıktır: Valf 1, motorun güç giriş devresinde bulunduğu için bir emniyet valfi olarak adlandırılır. Valf 2, motorun çıkışında bulunduğu için bir metre çıkış valfi olarak adlandırılır. Şimdi, motor normal çalışırken ve valfler gösterilen konumlarda olduğunda, Valf 1'i aniden tıkalı (kapalı) konuma getirirken motorun gücü kesilir. Motorun atalet (bir elektrik motoru rotorunun ataletine kıyasla düşüktür) ve yükü nedeniyle, motor dönmeye devam eder. Atalet enerjisinin bitmesiyle de motor tamamen durur.
 

Diyotlar ve Transistörler 


Hidrolik analojisindeki bir bilyalı çek valf ile elektrik hidrolojisindeki diyot karşılaştırılabilir.
 


► İlginizi Çekebilir: Selenoid Valf Nedir? | ElektrikPort Akademi

 
Çek valf, topun sıkıştırılan bir yay sistemine monte edilmesiyle oluşur. Bu noktada valfdeki top, giriş portuna basınç birikmesine sebep olmaktadır. Bu top sayesinde sıvının tek yönde hareket edilmesi sağlanmaktadır. Bu noktada elektrik sistemleri düşünüldüğünde tek yönde akım geçiren diyotlar aklımıza gelmektedir.

Elektrik analojisindeki bir diğer eleman olan transistör bütün analojideki en karmaşık bileşen olduğu ortadadır. Bir BJT ve FET transistörü giren akımı etkili bir derecede arttırma görevi görürken hidrolik teknolojisinde sıvı miktarını arttıran veya azaltan bir vana ile karşılaştırabiliriz. Bu vana kendi pompa sistemi tarafından kontrol edilmesi veya manuel olarak kontrolü sağlanması gerekmektedir.
 


 
Kaynak: 

►Allaboutcircuits
►Hydraulics pneumatics
Safa BİLGİNER Safa BİLGİNER Yazar Hakkında Tüm yazıları Mesaj gönder Yazdır



Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar