SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ I. öğretim II. öğretim A şubesi B şubesi C şubesi Elektrik Öğrencinin, Adı ve Soyadı Numarası İmzası Tarih Elektronik Bilgisi 09.04.2017 Soru / Puan 1 /25 2 / 22 3 /25 4 / 28 Toplam/100 Süre Alınan Puan SORULAR S1) Elektrik enerjisi üretim yöntemlerini sıralayarak şekilleri ile birlikte açıklayınız (25 P). 65 dakika S2) Seri, paralel ve karma direnç devrelerinin basit şekillerini çizerek devrelerin özelliklerini; formülleri, ohm kanunu, Kirşof'un akımlar kanunu ve Kirşof'un gerilimler kanunu üzerinden açıklayınız (22 P). S3) Devrenin her bir gözünden geçen akımları (I 1, I 2, I 3 ) çevre akımlar yöntemiyle matris eşitliği kurarak hesaplayınız (25P). S4) Şekildeki seri R-L-C devresinde; a. Bobin(X L ), ve kondansatörün (X C ) reaktanslarını hesaplayınız (6P), b. Devrenin empedansını (Z) ve devre akımını(i) hesaplayınız (6P), c. Direnç (V R ), bobin (V L ) ve kondansatör (V C ) üzerinden düşen gerilimleri hesaplayınız (6P), d. Devrenin akımıyla gerilimi arasındaki faz farkını bulunuz(3p), e. Devrenin vektör diyagramını çiziniz(4p). Başarılar Dileriz Yrd. Doç. Dr. Habib GÜRBÜZ Yrd. Doç. Dr. Özgür BAŞER Prof. Dr. İsmail Hakkı AKÇAY
ELEKTRONİK ELEKTRONİK BİLGİSİ ARASINAV CEVAPLARI 1. Soru Cevabı 1. Termik santral ve elektrik üretimi Kömür, petrol ve doğal gaz gibi fosil kökenli yakıtlar yakılarak tanklarda ısıtılan su, yüksek basınçlı buhar haline getirilir. Elde edilen yüksek basınçlı buhar, borularla taşınarak buhar türbininin döndürülmesi sağlanır. Termik santrallerin ilk kurulum masrafları, hidrolik santrallere göre daha azdır. Ancak yakıt masrafları nedeniyle iletme maliyeti daha yüksektir ve kullanılan yakıtlar nedeniyle çevreye zarar verirler. Ayrıca devreye sokulmaları zaman alır ve masraflıdır. 2. Hidrolik santral ve elektrik üretimi Hidroelektrik santrallerde savaklar yardımıyla arkasında suyun depolandığı barajlar mevcuttur. Barajlarda tutulan su, borular yardımıyla türbine ulaştırılır ve yüksek bir basınçla türbine çarpan su kütlesi türbini döndürür. Türbin dönerken türbine bağlı alternatör mili de dönerek alternatörde elektrik enerjisi üretir. Hidroelektrik santraller uygun yerlere kurulmaları şartıyla kurulumdan sonra çevreye zarar vermez. Kurulum masrafları bakımından termik santrallere göre pahalı, bakım masrafları açısından termik santrallere göre çok daha avantajlıdırlar. Bu nedenle uzun vadede daha ucuz enerji temin ederler. Hidroelektrik santrallerin, termik santrallere göre en önemli avantajı çok hızlı bir şekilde devreye alınabilmeleridir. Ayrıca barajda biriken su başka amaçlarla da kullanılabilmektedir. 3. Nükleer santral ve elektrik üretimi Nükleer santraller; uranyum, plütonyum gibi elementlerin tepkimeye sokularak ısı üretilmesi prensibine göre çalışırlar. Elde edilen ısı, termik santrallerdeki gibi suyun ısıtılması ve yüksek basınçlı buharın elde edilmesinde kullanılır. Elde edilen bu buhar, buhar türbini ve türbine bağlı alternatörün döndürülmesinde kullanılır. Alternatör milinin döndürülmesi ile elektrik enerjisi elde edilir. Nükleer
santraller radyoaktif atıkların muhafazası dikkate alındığında güvenlik ve verimlilik bakımından diğer santrallerden daha dezavantajlıdır. Nükleer santraller çok iyi planlanmazlarsa radyoaktif sızıntılar gerçekleşebilir ve bu sızıntıların ulaştığı bölgelerde canlılar üzerinde çeşitli hastalıklara, kalıcı hasarlara neden olabilir. 4. Rüzgâr enerjisi ve elektrik üretimi Rüzgâr ile elektrik enerjisi elde edilen sistemlere rüzgârgülü denmektedir. Bu sistemle elde edilen enerji miktarı sınırlı olmasına karşın çok sayıda rüzgârgülü kullanılarak yüksek miktarlarda elektrik enerjisi temin etmek mümkündür. Rüzgâr güllerinin rüzgar potansiyeli yüksek bölgelere kurulması durumunda temiz enerji temin ederler. Verimleri ise % 25-30 civarındadır. Rüzgar gülünde rüzgâr kanatları ve kanatlar da şaftı döndürerek güç aktarım kutusunda dönüş hızı artırılır ve dönem hareketi ikinci şafta aktarılır. Yüksek hızlı bu şaft, alternatörün rotorunu döndürerek alternatör statorunda elektrik enerjisi elde edilmesini sağlar. Rüzgâr çok şiddetli ise fren sistemi devreye girer ve alternatörün sabit bir hızda dönmesi sağlanır. 5. Güneş enerjisi ve elektrik üretimi Güneş enerjisinden, güneş ışığını belli merkezlerde odaklayıp bazı sıvıların buhara dönüştürülerek bir alternatörün döndürülmesi şeklinde veya bazı yarı iletkenlerin (foto piller) kullanılması ile iki farklı yöntemle elektrik enerjisi üretilebilir. Güneş panelleri hücre olarak da adlandırılan çok sayıdaki foto pilin seri ve/veya paralel bağlanması ile elde edilir. Güneş panelleri ile elde edilen enerjinin tüketim enerjisi olarak kullanılması ya da şehir şebekesine verilebilmesi için dönüştürücüler ile şebekeye uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Güneş enerjisi ile elde edilen elektrik enerjisi, nispeten pahalı olsa da temiz enerji temini ve sistemin bakımının kolay ve masraflarının oldukça düşük olması nedeniyle elektrik enerjisinin elde edilmesi için avantajlıdır. 6. Jeotermal enerji ve elektrik üretimi Yer kürenin derinliklerindeki magma yada bazı kayaçlarda gerçekleşen radyoaktif tepkimeler sonucu oluşan sıcaklık tabaka üzerine fay kırıklarından inen yağmur ve kar sularının ısınarak tekrardan yeryüzüne çıkması ile oluşur. Yer altından alınan sıcak su, buhar kazanında buhar haline getirilerek buhar türbininin dönmesi sağlanır. Türbin alternatörü döndürerek elektrik enerjisi üretilir. Jeotermal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülebilmesi için derinlerdeki sıcak suyun borularla yüzeye çıkarılması gerekmektedir. Bazı kaynaklarda sıcak su kendiliğinden yüzeye çıkarken diğer bazı
kaynaklarda sıcak katmana gönderilen suyun ısındıktan sonra yüzeye alınması şeklinde gerçekleşir. Sondaj çalışmalarının zorluğu ve su taşıyan boruların kimyasal etkilerle aşınması gibi etkenler bu santrallerin olumsuz özellikleridir. 7. Gel git enerjisi ve elektrik üretimi Deniz suyunun değişik zamanlardaki seviye farkından kaynaklanan potansiyel enerjiye gel git enerjisi denir. Gel git enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülebilmesi için su tutan bir baraja, iki yönde dönebilen özel türbinlere ve bu türbinlerle döndürülen alternatörlere ihtiyaç duyulur. Gel git enerjisinden faydalanırken baraj hem dolarken ve hem de boşalırken elektrik enerjisi elde edilebilir. Deniz suyu yükselmeye başlayınca baraj kapağı açılır ve baraj dolmaya başlar. Deniz suyu alçalmaya başlayınca baraj kapağı kapatılır. Deniz suyu seviyesi belli bir seviyeye indikten sonra türbinin olduğu yerdeki kapak açılarak su bırakılmaya başlanır. Barajdan su çıkarken türbinleri, türbinler de alternatörleri döndürerek suyun kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürürler. Bu sistemin verimi hidroelektrik sistemlere yakındır. Ancak kurulum için uygun koylar gerektirdiğinden kullanımı kolay ve yaygın değildir.
2. Soru Cevabı