Motorlu Araçlarda Temel Elektirik Sistemi

Elektriğin Temel Esasları Nelerdir?

Elektrik akımı, negatif kutuptan pozitif kutba doğru gerçekleşen elektron hareketidir. Motorlu araçlarda binek ve hafif ticari araçlarda elektrik gerilimi (akü gerilimi) 12 volt’tur. Ticari araçlarda (otobüs, kamyon, tır) ise elektrik gerilimi 24 volt’tur. Elektrik, bir elektron hareketidir. Atomların etrafında dönen elektronların bir dış etkiyle başka bir atoma geçmesi, daha sonra başka bir atoma geçmesi ve bunun böyle sürekli gerçekleşmesiyle elektron akışı gerçekleşir, bu elektron akışına elektrik denir. Elektronlar bir ileten üzerinden akarlar-hareket ederler (elektrik akışı), çünkü iletken madde atomlarının serbest elektronları vardır ve bu elektronlar hareket etmeye yatkındır. 

Elektrik artı kutuptan eksi kutuba doğru akar, buna “teknik akış yönü” denir. Oysa gerçekte elektriğin akış yönü, eksi (negatif) kutuptan artı (pozitif) kutba doğru gerçekleşir, buna elektriğin “fiziksel akım yönü”  denir.  

Elektriksel prensipler, elektronların keşfinden çok daha önce belirlendiğinden ve teknikte yıllarca uygulamaya devam edildiğinden dolayı, daha sonraları elektronların keşfedilmesiyle ortaya çıkan ve gerçekte tam tersi yönde olan elektrik akımının yönü kabulü değiştirilmemiştir. Bu sebeple pratikte (teknikte) bir mahsuru olmayan elektrik akımı artıdan eksiye doğru gerçekleşir kabulü devam etmektedir.

Elektrik enerjisi üretilebilir ve depolanabilir. Motorlu araçlarda elektrik enerjisi bataryalarda (akülerde) kimyasal olarak depolanır. Elektrik devresindeki bir donanım (alıcı) çalıştırıldığında elektrik beslemesi gerçekleştirilir. Oto elektrik tesisatında kurşun-asit aküler kullanılır, bunlar binek araçlarda 12 volt, ağır vasıtalarda 24 volttur. Motorlu araçlarda akünün pozitif ucu, tesisatta tamamen yalıtılmış halde alıcılara gider, tüm röle ve sigortalar, kumanda şalterleri pozitif hat üzerinde bulunur. Akünün negatif (eksi) hattı ise aracın şasisine bağlanmıştır, bu sebeple buna şasi hattı da denir, böylece kablo tasarrufu sağlanır, maliyet azalır, ağırlık azalır, karmaşıklık azalır. Şasi hattının metal yapısının özgül direnci bakırdan kötü olsa bile, çok büyük kesit alınana sahip olduğu için bu fark telafi edilmiş olur. Eksi hat aküden çıkan siyah kalın kablo ile şasiye bağlıdır ve oto elektrik tesisatında alıcılara ayrıca bir eksi hat çekilmez (genellikle). 

Alıcıların (örneğin lambaların) eksi uç bağlantıları direkt şasiye yapılır, bunları şasi bağlantılarındaki temassızlık, görülen sık arızalardandır (sönük yanma veya hiç yanmama). Modern otomobillerde elektronik donanımların ve sensörlerin-aktörlerin eksi hatları için ayrı kablolama yapılması da görülebilmektedir.

Hibrit ve tam elektrikli araçları hareket ettiren elektrik motorlarını besleyen bataryalar ise genellikle lityum pillerdir ve 300-400 volt’luk gerilimle çalışırlar. Bu araçların tahrik sistemi elektrik tesisatı, araç elektrik tesisatından tamamen ayrıdır.

Elektrik akışı basit anlaşılması için su tesisatına benzetilir. Suyun basıncı gerilim (volt), suyun akış miktarı akım şiddeti (amper), su çarkı direnç (alıcı) olarak düşünülebilir.

Elektrik, elektriksel büyüklerle ifade edilir, buna göre ölçülür ve hesaplamalar yapılır. Elektrik konusunun anlaşılabilmesi için temel elektriksel büyükler ve kavramların bilinmesi gerekir.

Oto Elektrik Sistemi Temel Konuları Nelerdir?

1. Temel Oto Elektrik Bilgisi 

2. Akü (Batarya)

3. Aydınlatma Sistemi

4. Elektrik Tesisatı

5. Marş Sistemi

6. Şarj Sistemi

7. AteşlemeSistemi

Elektrik Ölçü Birimleri Nelerdir?

Gerilim(volt), Akım şiddeti(amper), Direnç (ohm),

Güç (Watt), gibi parametreler kullanılacaktır. 

Temel Elektrik Kavramları Nelerdir?

• Gerilim(volt),
• Akım şiddeti(amper),
• Direnç (ohm),
• Elektrik Tesisatı ve Parçaları
• Ohm Kanunu,
• Voltaj Düşmesi (Gerilim Düşümü) 
• Voltaj Düşmesi Arıza Kontrolü (Sönük Yanan Lamba) 
• Elektrik Devresinde Kopukluk Kontrolü 
• Elektrik Devresinde Kısa Devre Kontrolü
• Manyetizma - Faraday Kanunu
• Elektrik Üretimi (AC ve DC Jeneratörler)
• Elektrik Motorları 
• Sensörler (Elektromekanik) 
• Donanımlar-Aktörler (Elektromekanik) 
• ECU

Motorlu araçlarda kullanılan elektrik gerilimi türü “Doğru Akım”dır (DC: Direct Current). Alternatörde elektrik üretimi sırasında “Alternatif Akım” (AC) üretilse de, bu, diyotlarla doğru akıma çevrildikten sonra kullanılır. 

Doğru Akım (DC) Nedir? 

Yönü ve şiddeti zamana bağlı olarak değişmeyen elektrik akımına doğru akım (DC) denir. Otomotivde doğru akım kullanılır, akü bir doğru akım kaynağıdır.

Alternatif Akım (AC) Nedir?

Yönü ve şiddeti zamana bağlı olarak değişen elektrik akımına alternatif akım (AC) denir. Evlerdeki şebekede 220 volt alternatif akım kullanılır. Alternatif akımda gerilim zaman içerisinde dalgalanarak tekrarlandığı için, ortaya gerilimin frekansı çıkar. Frekans, gerilim dalgalarının bir saniye içerisinde tekrarlanma sayısıdır, birimi hertz (Hz)'dir.

PWM Sinyal Nedir?

Motorlu araçlarda ECU tarafından kumanda edilen aktörler, pwm sinyaliye kumanda edilir. Örneğin gaz kelebeği, enjektörler vb. 

Güç Kaynağı Nedir?

Motorlu araçların elektrik kaynağı akülerdir. Aküler; motor çalışmıyorken, elektrikle çalışan donanımların elektrik ihtiyacı karşılar, örneğin: kapı kilitleri, müzik sistemi, iç aydınlatma vb. Ayrıca akü motorun ilk çalıştırılmasında marş motoruna da akım beslemesi yapar. Motor, çalıştıktan sonra sahip olduğu hareket enerjisi sayesinde, alternatör aracılığıyla araçtaki elektrikli donanımların elektrik beslemesini yapar ve aküyü de şarj eder. 

Oto Elektrikte Şasi Hattı Nedir?

Otomotivde (motorlu araçlarda) negatif kutup, araç şasisine bağlanmıştır, bu sebeple otomobillerde negatif kutup için “şasi” de denebilir. Aracın metal gövdesi negatif akımı tüm (bazı) elektrikli alıcılara iletebilir. Artı kutup bağlantıları ise şasiden ve birbirinden yalıtılmış haldedir, yalıtılmış şekilde alıcılara soket bağlantılarla bağlanır.

Elektrik Devresi Nedir?

Bir elektrik akımı kaynağı üreteç (akü-pil), bir iletken (bakır tel) ve bir alıcının (lamba,motor vb.) bağlanmasıyla meydana gelen sisteme elektrik devresi denir.

Elektrik Devre Çeşitleri Nelerdir?

Açık Devre

Kapalı Devre

Kısa Devre

Seri Elektrik Devresi

Paralel Elektrik Devresi

Karışık Elektrik Devresi 

Açık Devre Nedir?

Bir elektrik devresinde, elektrik akımının devresini tamamlayamamasına açık devre denir. Açık elektrik devresinde elektrik akımı eksi kutuptan artı kutba akamaz. Bir elektrik anahtarı varsa ve bu anahtar “açık” konumdaysa (kontak yoksa) veya iletken tel kopmuşsa, bu durumdaki devreye açık devre denir. İletken telde devamlılık yoktur ve akım geçemez. (Elektrik Devresinde Kopukluk Kontrolü)

Kapalı Devre Nedir?

Elektrik devresinde, elektrik akımı devresini tamamlıyorsa buna kapalı devre denir. Elektrik akımı negatif kutuptan pozitif kutba akabilir, akım geçer. Anahtar varsa anahtar kapalı konumdadır. Devrede lamba varsa lamba yanacaktır.

Kısa Devre Nedir?

Elektrik devresinde elektrik akımı, alıcıya (lambaya) henüz ulaşmadan kısa yoldan devresini tamamlayıp negatif kutuptan pozitif kutba akıyorsa, buna kısa devre denir. Elektrik, her zaman en az dirence sahip olan yoldan (kestirmeden) akmak ister, kısa devre meydana geldiğinde; bir dirence sahip olan lambadan geçmek yerine, çok az dirence sahip kısa devre yapmış kabloların temas noktasından akmak isteyecektir. Kısa devre gerçekleştiğinde, lambaya elektrik ulaşmayacağından sönecektir. Kabloların soyularak temas etmesi sonucu kısa devre meydana gelir, bu istenmeyen bir durumdur. Kısa devre meydana geldiğinde aşırı akım (amper) geçişi olacağından, sigorta atacaktır. 

Sigorta yoksa, kabloların yanması ve yangın tehlikesi ihtimali ortaya çıkacaktır. 

Seri elektrik devresi ve Paralel elektrik devresi ayrı olarak açıklanacaktır.

Elektrik Ölçü Aletleri Nelerdir?

1. Voltmetre

2. Ampermetre

3. Ohmmetre

4. Multimetre (Avometre)

Elektrik Akımının Etkileri Nelerdir?

Elektronların fazla olduğu (negatif) uçtan, az olduğu (pozitif) uca doğru akmasıyla oluşan elektrik akımının çeşitli etkileri vardır.

Isıtma: Arka cam rezistansı, kızdırma bujisi

Işık (aydınlatma): Farlar, aydınlatma lambaları, ikaz ışıkları vb.

Manyetik Alan: Röleler, elektrovalfler, elektromıknatıslar, elektrikli motorları, alternatörler, bobinler vs.

Kimyasal Etki: Akünün elektrik üretmesi veya elektrikle şarj edilmesi. 

Elektrik akımı elektronların hareket etmesidir, insanoğlu elektronların hareket edebildiğini keşfetmiş ve hareket eden elektronlara iş yaptırmıştır. Artık bir yükü bir yerden başka bir yere taşımak için at kullanmak yerine elektronlar kullanılmaktadır. Elektronlara (elektrik akımına) iş yaptırabilmek için bir elektrik kaynağı (akü-batarya), iletken tel ve alıcı-tüketici (lamba-elektrik motoru) bağlamak gerekir.  Devre tamamlandığında, elektronları çok olan eksi kutuptan, elektronları az olan artı kutba doğru elektronlar akmaya başlar, elektronlar akarken devredeki tüm elemanların içinden geçer, onların atomları arasında seyahat eder. 

Elektronların bu seyahatlerini faydalı bir işe çevirme fikri insanlık tarihini değiştirmiştir. Örneğin bir pilin artı ve eksi kutupları bir tel ile birbirine bağlanarak elektrik akışı sağlansın, bu durumda pilin elektron zengini eksi kutbundan elektron fakiri artı kutbuna doğru, elektronlar akmaya başlayacaktır, bu durumda hiçbir iş elde edilememiştir ve pil hızla bitmiştir. 

Oysa bu devreye bir elektrik motoru bağlanırsa, elektronlar elektrik motorunun içindeki devreden geçerken manyetik alan oluşturacak, motoru döndürecek ve motordan bir iş elde edilecektir (örneğin oyuncak araba). Bir lamba bağlanırsa ısı ve ışık elde edilecektir.  Elektriksel düzenek, elde edilmek istenen işe, faydaya göre tasarlanır ve kurulur, böylece elektriğe faydalı işler yaptırılmış olur. 

Elektrik enerjisiyle manyetik alan, hareket, ısı, ışık ve kimyasal reaksiyon gibi etkiler elde edilir. Elektriğin gücüyle asansörde yükselebilir, bir otomobille hareket edilebilir, yük taşınabilir. Elektrik enerjisi yoktan var edilemez ve vardan yok edilemez., çünkü elektronlar yok edilemez ve var edilemez. Eksi kutuptan çıkan, bir motoru döndüren ve sonra artı kutba giden elektron yok olmaz, artı kutuptaki maddenin atomlarına bağlanır ve öylece durur, ta ki onun tekrar hareket ettirecek bir etkiyle karşılaşana kadar.  

Atomların etrafında dönen elektronları hareket ettirmek ve depolamak için de bir enerji gerekir. Yani elektriğin bir nesneyi ittirmesi için, önce elektronların ittirilmesi gerekir, örneğin elektriğin bir aracı hareket ettirebilmesi için, önce elektronların hareket ettirilmesi gerekir. Bunun için elektriğin depolanmış (batarya) veya aynı anda sürekli üretiliyor (şehir şebekesi) olması gerekir. Elektronlar bir sopayla ittirilemez, mekanik olarak hareket verilemez, onları hareket ettirebilmek için enerji vermek gerekir, örneğin manyetik enerji veya ışık etkisiyle hareket ettirilebilir.   

Elektrik akışının oluşturulması için, dışarıdan başka bir enerjinin kullanılması gerekir; örneğin motorun hareket enerjisiyle dönen alternatörün kinetik enerjisi, elektronların akmasını sağlayan elektrik enerjisine dönüşür. Barajlarda türbinlerin, rüzgar türbinlerinin, santrallerde buharın itme gücüyle dönen türbinlerin hareket enerjisi, elektrik enerjisine dönüşür. Güneşin ışık enerjisi güneş pillerinde elektrik enerjisine dönüşür.

İletken maddenin atomları arasında meydana gelen elektron akışı olan elektrik akışı sırasında, iletken telin atomlarının elektronları yer değiştirir, yani bir atomun elektronu diğer atomun elektronunu kovup yerine geçerken (akım sürdükçe bu böyle sürüp gider), hareket eden elektron hareket enerjisini diğer elektrona aktarır. Fakat bu enerjinin tamamını aktaramaz, kayıplar söz konusudur.  

Elektronların yer değiştirerek hareket etmesi sırasında atomların titreşmesine sebep olurlar, atomların bu şekilde titreşmesi, atomların yani maddenin ısınmasına sebep olur. Bir telden elektrik akımı geçirildiğinde o tel (telin yapısına bağlı olarak) ısınır,  burada elektrik akımın iletilmesinde meydana gelen kayıp söz konusudur. Kaybolan elektrik enerjisi, ısıya dönüşmüştür. Bu ısıya dönüşme halinin sebebi, iletken telin sahip olduğu direnç sebebiyledir. 

Örneğin ampuller aslında elektriğin ısıtma etkisiyle çalışırlar, elektronlar tungsten telini aşırı ısıtır, bu ısınma sonucu ışık da oluşur, burada hedeflenen faydalı iş aslında ısı değil ışıktır. Bu sebeple normal ampuller elektrik enerjisinin büyük bir kısmını ısıya dönüştürdüklerinden, led ampullere göre çok daha fazla elektrik enerjisi tüketirler. 

Normal bir iletken telin direnci miliohm seviyesindedir ve oldukça düşüktür, bu sebeple aşırı ısınmaya sebep olmaz. Eğer amaç elektrikten ısı üretmekse, yani ısı oluşması faydalı bir iş olarak amaçlanmışsa, bu durumda devreye elektrik akımıyla çok fazla ısınan özel malzemeden yapılmış bir alıcı bağlanır, örneğin ketıl, ütü rezistansı, elektrikli ısıtıcı gibi.

Bir iletken tel üzerinden elektrik akımı geçirildiğinde, elektrik akışı sebebiyle iletkenin etrafında bir kuvvet oluşur, buna manyetik kuvvet denir, bu etkiye manyetik etki veya manyetizma denir. Elektriğin bu özelliği, devrimsel icatların yolunu açmıştır, bu sayede elektrik motorları dünyayı değiştirirken, elektrik jeneratörleri elektrik üretiminde kullanıştır, röleler, sensörler, ateşleme bobinleri, enjektörler, selenoid valfler, alternatörler, marş motorları gibi çok önemli donanımların manyetizma prensibiyle çalışır.

Elektrik akımı bazı özel maddelerden geçtiğinde ışıma etkisi gösterir, bunun sonucu olarak elektrik enerjisinden ışık elde edilir. Örneğin ledler (ışıklı diyotlar) ve xenon lambalar.

Elektrik Akımının Kimyasal Etkileride Varmıdır?

Elektrik akımı, kimyasal olarak bileşiklerin oluşmasını sağlayabilir, bunun en tipik örneği motorlu araçlarda kullanılan kurşun asit akülerdir. Aküdeki plakalar ve elektrolit sıvısı arasında gerçekleşen kimyasal reaksiyon, bileşiklerin oluşmasını ve ayrışmasını sağlar, bu sırada elektrik yüklü iyonlar sayesinde aküden elektrik akımı elde edilir. Tam tersi olarak aküye elektrik verildiğinde kimyasal reaksiyon tersine döner ve akü elektriği kimyasal olarak depolayabilir.

Sonraki Konu:  Oto Elektrik Tesisatı ve Tüm Parçaları