proje adı:araçlarda enerji tasarufu sağlama

Proje Adı: Mekanik enerjisini depolayarak yakıttan tasarruf sağlama.
Projenin Amacı: Yükseklik potansiyel enerjisini depolayarak elektrik enerjisi elde etme ve
bu elektrik enerjisini yine araçların hareketi için kullanabilme.
Giriş: Çok benzinle az kilometre yapmayı çoğumuz kolayca becerebildiği halde tersini
nedense pek başaramıyoruz. Yukarıdaki ifadenin tersini yapmaya çalıştım. Çoğalan dünya
nüfusuna karşın azalan bir fosil yakıt söz konusudur. Bu nedenle enerji tasarrufu sağlamak
gerekir.
Herhangi bir hareketi (aksiyonu) yapan yada yapmaya hazır olan kabiliyete Enerji denir.
Kısaca “iş yapma yeteneği” olarak da tanımlanabilir.
Elektrik Enerjisi: Serbest elektronların hareketinden kaynaklanan bir enerjidir. Genelde
bakır veya alüminyum tel ile iletilen “alternatif ve doğru” akım modelleri olan bir enerjidir.
Elektrik insanlık tarihinde “tekerlekten” sonraki en önemli buluş olarak bilinir.
Enerji ikiye ayrılır.
Yükseklik enerjisi(Potansiyel enerji): Depolanan enerjiye denir.Saat zembereği ya da pil
gibi.
Kinetik enerji: Hareket enerjisidir. Rüzgâr, akan sular, giden arabanın enerjisi gibi(Anonim,
2010).
1.Kinetik enerji: Herhangi bir cismin hareketine bağlı olan enerjidir. Hareket halinde olan bir
otomobil, durmakta olan bir otomobilden çok daha fazla kinetik enerji içerir. Göreli bir enerji
türüdür.
2. Yükseklik Enerjisi*: Bir güç alanında yer alan bir objenin pozisyonu, şekli ve şemali ile
ilgili bir enerji türüdür. Çekim gücü potansiyel enerji türlerinden biridir. Yer çekimi dünya
yüzeyine göre ölçülür. Potansiyel enerji de göreli bir enerjidir. Bir odada ölçüleceği zaman bir
cismin zemine göre ne kadar yüksekte olduğu dikkate alınır. Obje yerden ne kadar yüksekte
ise, o kadar fazla potansiyel enerjiye sahiptir. Diğer potansiyel enerji türleri arasında elektrik,
kimyasal ve nükleer olanlar vardır(anonim, 2010).
Enerjinin Korunumu:
Bir sistemdeki enerji; kinetik ve potansiyel gibi çok farklı türler halinde bulunabilir.
Bu enerji türleri kendi aralarında dönüşüme uğrayabilir. Örneğin elektrik enerjisi ütüde ısıya,
ampulde ışığa, çamaşır makinesinde ise hareket enerjisine dönüşür.
Enerji kaybolmadan bir türden başka bir tür enerjiye dönüşür. Toplam enerji daima
sabittir. Toplam enerji sabit ise, bir tür enerji azalırken başka bir tür enerji aynı oranda artar.
Sürtünmelerin ihmal edildiği sistemlerde kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı
sabittir. Sürtünme olmadığı için ısıya dönüşen enerji olmaz. Mekanik enerji toplam enerjiye
eşittir.
Etop = Ek + Ep = sabit
Kinetik enerjideki artış, potansiyel enerjideki azalışa ya da, kinetik enerjideki azalış,
potansiyel enerjideki artışa eşittir.
Sürtünmenin olduğu sistemlerde mekanik enerji (Ek + Ep) sabit değildir. Zamanla
mekanik enerji azalır. Azalma miktarı kadar enerji, sürtünmeden dolayı ısı enerjisine dönüşür.
Toplam enerji ise sabittir.
Etop = Ek + Ep + Eısı = sabit (anonim ,2010).
Enerji korunumlu olduğundan ancak birbirine dönüşebilir.Potansiyel enerjiyi kinetik
enerjiye ,kinetik enerjiyi de elektrik enerjisine dönüştürerek akülere şarj edilir.Şarj edilen
akülerimiz de arabaların hareketi esnasında düz yollarda devreye girerek enerji tasarrufunu
sağlayacağız.
DİYOT
Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek
kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır
Direncin küçük olduğu yöne "doğru yön" veya "iletim yönü", büyük olduğu yöne "ters yön" veya
"tıkama yönü" denir. Diyot sembolü akım geçiş yönünü gösteren bir ok şeklindedir.
Ayrıca, diyodun uçları pozitif (+) ve negatif (-) işaretleri ile de belirlenir. "+" uca anot, "-"
uca katot denir. Diyodun anoduna, gerilim kaynağının pozitif (+) kutbu, katoduna kaynağın negatif (-)
kutbu gelecek şekilde gerilim uygulandığında diyot iletime geçer.
NOT:Diyot Akülerin Şarjı için dinamolarda kullanılmıştır.
DC ELEKTRİK MOTORU
Elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren aygıtlardır. Her elektrik
motoru biri sabit (Stator) ve diğeri kendi çevresinde dönen (Rotor ya da Endüvi) iki ana
parçadan oluşur. Bu ana parçalar, elektrik akımını ileten parçalar (örneğin: sargılar), manyetik
akıyı ileten parçalar ve konstrüksiyon parçaları (örneğin: vidalar, yataklar) olmak üzere tekrar
kısımlara ayrılır. Alternatif akım ile çalışan elektrik motorlarında rotor ve statorun manyetik
akıyı ileten kısımları fuko akımlarından kaçınmak amacıyla tabakalandırılmış saçlardan
yapılır. Rotor ve Stator saç paketlerinin yapılması için 0,35 - 1,5 mm kalınlığında, tek ya da
çift taraflı yalıtılmış saç levhalar makas tezgahlarında şeritler halinde kesilir. Bu şekilde
oluşturulan saç şeritler şerit çekirdekli trafoların ve makinaların yapımında başka bir işleme
gereksinilmeden derhal kullanılabilmektedir. Makastan çıkan saç şeritler çok seri - çalışan
kalıp - kesme presine verilir. Dakikada 300 - 500 kesme yapan 500 000 kp’lık presler stator
ve rotor saç profillerini bir dizi - kesme halinde arka arkaya çıkartır.
Rotor ve stator saç profilleri birbirinin boşluğunu dolduracak şekilde kesildiğinden (kalıpla),
üretim sonu kırpıntı parça miktarı çok azdır. Büyük çaplı rotor ve stator saç paketleri
genellikle tek - kesmede çıkartılır. Bunun için, önceden hazırlanmış disk şekildeki saçlar
üstüste gelecek şekilde yerleştirilir. Bu şekilde yerleştirilmiş saç tabakaları kalıp - kesme
presinde tek bir hamlede kesilir. Sargıların yerleştirilmesi için gerekli oluklar makinelerde
açılır. İşlem görecek parça miktarı fazla değil ise oluk açma otomatında oluklar tek tek açılır.
Büyük sayıdaki parça miktarları ve büyük çaplı saçlar için her seferinde 5-6 oluk açabilen
otomatlardan yararlanılmaktadır. Oluk açma otomatlarından gelen saçlar özel sayıcı
terazilerde tartılır, istif makinesinde üst üste tabakalandırılır ve 5 - 10 kp/cm2 lik bir basınç
altında saç paketi halinde birleştirilir.
Stator ve rotor sargı oluklarına uygulamada genellikle karton döşenmektedir. Yalıtmak
amacıyla döşenen kartonun görevi: Oluk içindeki pürüzleri örtmek ve sargı tellerini
hasarlardan korumaktır. Karton ile yalıtılan oluklara sargılar döşenir. Stator ve rotor sargıları
tek kat ya da çift kat sarımlı yapılırlar. Tek katlı sargılarda her oluk içinde her bir sargının
yalnız bir kenarı, buna karşın çift katlı sargılarda çift sayıda bobin kenarı (genellikle iki)
bulunur. Stator Sargıları: Tek katlı sargılarda, önceden bir sargı makinasında hazırlanmış ve
izole edilmiş sargı paketleri açık oluklara tek tek yerleştirilir. Büyük gerilimli statorlarda açık
oluklu saç paketleri kullanılır. Yarı açık oluklara sargılar özel kalıp ya da şablonlar yardımıyla
tek tek döşenmektedir. Tam kapalı oluklar içine, teller statorun alın tarafından başlayarak,
ipliğin iğneye geçirildiği gibi tek tek geçirilir. Sonra bu teller sargı haline getirilir. Oldukça
uğraşılı bu tür sarım yerine özel sargı paketleri de kullanılmaktadır. Bu sargı paketlerindeki
iletkenler sadece daha önceden hazırlanmış taraflarından oluklara sokulur. Bu şekilde
olukların diğer tarafından dışarı çıkan sargı başları birbirleriyle sert lehim ya da kaynak
suretiyle birleştirilir.
Şayet oluklara az sayıda ve büyük kesitli iletkenler sokulacaksa, çubuk şeklindeki iletkenler
kullanılır. Bunlar sonradan kendi aralarında vidalarla ya da lehimlemek suretiyle birleştirilir.
Tahta ya da fiberden yapılmış oluk kamaları ( ya da takozları ) oluk ağızlarını kapatmaya
yarar. Oluklardan dışarı çıkan sargı başları pamuk ya da cam pamuğu ile sıkıca sarılarak
yalıtılır. Sargıların devre bağlantıları sağlandıktan sonra stator bir fırın içinde 100 °C
civarında kurutulur ve sonra yalıtkan vernik emdirilir. Vernik emdirme işlemi havasız bir
ortam içinde yapılır. Bunun için önce stator bir vakum kabı içine yerleştirilir ve kap sıkıca
kapatılarak havası çekilir. Sonra kabın üstünde bulunan vernik musluğu açılarak içeriye
vernik gönderilir. Ortam havasız olduğundan içeriye gönderilen vernik sargıların en küçük
aralıklarına dahi nüfuz eder. Vernik emdirme işleminden sonra stator tekrar kurutma fırınına
sokulur ve burada son kurutma işlemi yapılır. Rotor sargıları elde ya da makinede sarılır.
Bunun dışında uygulanacak bütün işlemler stator sargılarında olduğu gibidir.
AKÜLER
Akü: Elektrik enerjisini, kimyasal enerjiye çevirerek depo eden ve gerektiğinde
kimyasal enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştürerek geri veren parçaya akü ( akümülatör,
batarya) denir.Akünün araç üzerinde üç tane görevi vardır. Bunlar;
a) Şarj sisteminde üretilen elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürerek depo
eder.
b) Gerektiğinde kimyasal enerjiyi, elektrik enerjisine dönüştürerek geri verir.
c) Elektrik devrelerinde gerilim (voltaj) dengesi sağlar(anonim,2010).
Akünün yapısı:
Bir akü hücresi aşağıdaki ana elemanlardan oluşur.
1-Akü Kabı: Çoğunlukla ebonit veya plastik malzemeden yapılır. Transparant denen
akü kaplan, akünün içindeki elemanların incelenmesine imkan verirler. Akü kaplan tesis
edileceği yerin durumuna göre çeşitli boyutlarda yapılırlar. T.T.'de kullanılan aküler fazla yer
kaplamaması için genellikle uzun tiplerdir.
2- Akü Kapağı: Akü kabı malzemesinden yapılan ve hücrenin üstünü kapatan
kısımdır. Akü kabinin üstünü, hava sızdırmaz bir biçimde preslenerek veya yapıştırılarak
kapatır.
3- Hücre Buşonu (Tapa): Akü kapağındaki dişli deliğe takılan, plastik malzemeden
yapılmış küçük bir kapaktır. Üç ana işlevi vardır.
a) Yerinden çıkarılarak, elektrolitin yoğunluğunu ölçmek veya saf su ilave etmek,
b) Buşon kapalı iken, akü içinde oluşan gazların, içindeki küçük delik yoluyla dışarı çıkmasını
sağlamak.
c) Özel tip buşonlarda, hücre içinde oluşan gazı, buşon içinde yoğunlaşarak tekrar elektrolite
dönmesini sağlamak, böylece akünün saf su kaybım azaltmak.
4- Elektrolit: Sülfürik asit, saf su karışımı olan bir sıvıdır. Akünün tipine, imalatçının
veya kullanıcının tercihine bağlı olarak, sülfürik asit, su oranı değişik, çeşitli aküler imal
edilmektedir.
5- Seperatör: Hücre içindeki plakaların birbirine değerek kısa devre olmasını önleyen
parçalardır. Asite dayanıklı yalıtkan malzemeden yapılırlar, imalatçının tercihine bağlı olarak
çeşitli profilde olurlar. Bununla birlikte seperatör tipinin seçiminde ve yerine takılmasında şu
hususlara özen gösterilir.
a) Akü iç direncini arttırmamak,
b) Seperatörleri mikro gözenekli yaparak, plakalar arasındaki elektrolit temasım azaltmamak,
c) Plâkalar, özellikle nakliye esnasında eğilme ve kırılmalarını önleyecek şekilde
sıkıştırmak(anonim,2010) .
Materyal- Yöntem:
Maket araba alınarak bu maket arabanın arka tekerleklerinin her birine birer adet akü
takılır. Bu aküler araba yolların iniş kısmında devreye girerek şarj olurlar. Bu aküler arabanın
sadece iniş kısmında devreye girerek şarj olmaya başlar. İniş kısmı biterken araba düz yola
girdiğinde şarj olan aküler devreye girerek arabanın yakıt ile değil de şarj olan akülerden
sadece birinin elektrik enerjisiyle hareket etmeye devam eder bu hareket esnasında akülerden
biri devrede iken diğer akü şarj olmaya devam eder.Akülerden biri tükendiğinde diğer şarj
olan akü devreye girer.Tükenen aküde devreden çıkıp şarj olmaya başlar .araba böylece
ikinci akünün elektrik enerjisiyle düz yoldaki hareketine devam eder sistem bu şekilde devam
ederek en sonra aküler tükenecektir.ve yakıt sistemi devreye girerek yeniden inişlerde şarj
olacak ve böylelikle arabanın yakıtından büyük bir miktarda tasarruf sağlanmış olacaktır.
Sonuç ve Tartışma:
Çalışmam da az benzinle çok kilometre yapmak istedim. Bunun için yolculuklar
da iniş olan bölgelerde bu sistemimiz devreye girerek şarj olacak ve bu şarjı kullanarak düz
yollarda arabamızın elektrik ile hareket etmesini sağlayacağım.
Bir arabanın arka tekerleklerine iki adet dinamo koydum. İnişlerde devreye girerek
şarj olur. Şarj olan bu iki akümüz düz yollarda devreye girerek arabanın hareketinin şarj olan
akülerle olmasını sağlayacak. Bu akülerden biri tükendiğinde diğer akü devreye girerek yine
arabanın düz yolda hareketini sağlarken, diğer tükenen akü de yeniden şarj olacak ve bu şarj
olan akü diğer akümüz tükendiğinde devreye girerek arabamızın düz yolda yakıtsız hareketini
sağlamış olacak. Bu çalışmamızla enerji tasarrufunu sağlayarak, potansiyel enerjiyi kinetik
enerjiye, kinetik enerjiyi de akünün şarj olmasını (elektrik enerjisi) sağlayarak yakıttan
tasarruf sağlamamıza yardımcı olacaktır. Ancak bu çalışmamda şoförlerin akünün devamlı
şarj durumunu kontrol eden göstergeleri takip etmeleri gerekir. Bunu şoförler takip
edebilirlerse aküyü devreye sokup yakıttan tasarruf sağlayabileceklerdir.
Günümüzde kullanılan fosil yakıtların artık tükenmek üzere olduğu bilinmektedir. Bu
yüzden elimizde bulunan yakıtların tasarrufunu yapmak gerekir.
Bu hazırladığım düzenek sayesinde arabalar yakıt tasarrufu sağlayarak ekonomiye
katkıda bulunacaktır.
Kaynakça:
http://www.nukte.org/node/100
http://www.sonsuz.us/?q=node/448
http://www.fizik.us/enerji/enerjinin-korunumu.html
http://www.obitet.gazi.edu.tr/obitet/bataryalar/Akuler.htm
http://www.obitet.gazi.edu.tr/obitet/bataryalar/oto_akuleri.htm
http://tr.wikipedia.org/wiki/Diyot