Yüksek Gerilim Hatlarının Özellikleri

Havai hatlar tüm gerilim seviyelerinde ve onlarca yıl boyunca işletmede kalarak güvenilirliğini ispat etmiş yapılardır. Oldukça olgunlaşmış bir tekniktir. Havai hatları standartlarda şöyle tanımlanırlar; 

"Havai hat, elektrik enerjisinin yer sathında iletimi için taşıyıcı destek noktaları ve hat bölümlerinden oluşan bir tesis bütünüdür. 

Taşıyıcı noktaları direkleri, bu direklerin temellerini ve topraklamalarını içerir. İletim hattı yerin üzerinde çekilmiş havai hat iletkeni ve her birisi için ayrı ayrı aksesuarlarıyla birlikte izolatörlerden mürekkeptir. 

Bu yapıların görünüşleri herkes tarafından iyi bilinir. Şekil 1, üç gerilim seviyesinde çift devre çoklu iletim hattını göstermektedir. 

Çok letkenli Çift Devreli İletim Direğinin Yapısı 

İletken kabloları veya demetleri, izolatörlerin yardımıyla direk traverslerine asılırlar. Direğin kendisi toprak gerilim seviyesinde bulunmaktadır. Hava, iletkenlerin kendi aralarında, iletkenler ile direk ve toprak arasında ayrıca yalıtım görevi görür. 

Direk yükseklikleri 110 kV seviyesinde 33 metreden , 380 kV'da 50 m'ye kadar çıkabilir. Travers genişlikleri de bu yükseklikler için yine yaklaşık olarak 15 m ila 45 m arasında değişir. 

Şekil 1 havai iletim hattı direklerinin çok fazla ilave harcamaya gerek kalmadan, ısı kayıplarını havaya kolaylıkla aktarabilen çok sayıda alternatif akım devresini aynı anda taşıyabilme üstünlüğünü gözler önüne sermektedir. 

İzolatörler teçhizatlarıyla birlikte hat iletkeni üzerinde yayılan aşırı gerilimlere uluslararası normlarda belirtilen değerler boyunca dayanabilmekte ve bu değerleri aşan gerilimleri de izolatör yüzeyinde meydana gelen arklarla sınırlandırabilmektedirler. En yüksek iletken sıcaklığında meydana gelen azami iletken sehimi yer ile iletken arasında izin verilen en düşük mesafeye göre belirlenir. 

Plastik malzeme yalıtımlı yüksek gerilim kablolarının geçtiğimiz otuz yıl süresince geliştirilerek işletmeye alınması sonucunda 550 kilovolta kadar işletme gerilimlerinde çalışabilen ve yüksek güvenilirliğe sahip olan çapraz bağlı polietilen kablo (PE-X )’ lar iletim hatlarında sıklıkla kullanım bulmaktadır. 

 220 kV’luk kablo sisteminin tek bir damarı için elektrisel alan 22 mm’lik bir et kalınlığı ile ekranlanmaktadır. 110 kV sistemlerde bu değer 15 ila 18 mm , 380 kV sistemlerde ise 25 ila 28 mm dolaylarındadır. Bakır iletken akımın iletken içerisinde sıkışması olayı (deri ya da yakınlık etkisi ) ‘nın baskılanması için 800 mm2 kesit alanından itibaren çok damarlı trapezoidal kesitli iletken olarak düzenlenirler. Polietilen dış yalıtkan mantonun altında uzunlamasına kaynaklanmış bir alüminyum folyo sayesinde dışarıdan su veya nemin elektriksel yalıtım kısmına girmesi engellenmiş olur. 

Bu tip kablolar günümüzde iletken kesit (bakır ya da alüminyum) büyüklüğü 2500 mm2 yi bulan 380 kV da 500 metre 110 ve 220 kV da 1000 metreyi bulan uzunluklarda ve tek iletkenli kablo şeklinde kullanılabilirler. Tasarımı sayesinde geçiş bölgesindeki elektriksel alanı sınırlayan bağlantı muflarıyla tek parça halindeki bu iletkenlerin birleştirilmesi işlemi, günümüzde önceden hazırlanmış olan ve kolay takılıp sökülebilir yapısıyla daha önceleri kullanılan eski tekniklere kıyasla daha üstün özellikte olan silikon yapı elemanları sayesinde daha hızlı ve güvenli bir şekilde monte edilirler. Şekil 2 ‘ ü inceleyiniz. 

Geçmeli Mufla  Kabloların Birleştirilmesi 

Kablonun sonlandırmasında yüksek geriliminden kaynaklı alanların etkisini azaltma görevini , dış etkenlere karşı porselen ya da alaşım izolatör içerisinde muhafaza edilen, hazır ve kolaylıkla sökülüp takılma özelliğine sahip (slip-on) elektriksel alan kontrol elemanları üstlenirler. Şekil 3 ü inceleyiniz.

Kablo Sonlandırılmasında Kolay Sökülüp Takılabilir Özellikteki (Slip-On ) Alan Kontrol Elemanın Kullanılmasını Gösterir. 

 Kablo yalıtımları ile aksesuarları her gerilim seviyesinde (sürekli durumda ya da darbe durumlarında farketmeksizin) iletim hattı ile aynı dayanıma sahip olmalarına imkan verecek şekilde tesis edilirler. Tasarım sırasında hat iletkeninin kesiti seçilirken mekanik ve elektriksel olarak maruz kalacağı en yüksek ve en düşük yük ve bulunulan yerin termik yani ısıl özelliklerini göz önünde bulundurulur.

Siyah Işıklı Ultraviyole Lamba ve Fenerler

Siyah ışıklı UV el feneri son zamanlarda çok revaçta olan bir araç.  Diğer taraftan siyah ışıklı el fenerileri günlük yaşamda pratik bir yardımcıdır. Bu el fenerlerinin nasıl çalıştığı ve bu araçlarla neler yapabileceğiniz bu makalede anlatılmaktadır. 

Siyah Işıklı Ultraviyole Fener – Nedir ve Nasıl Çalışır? 

Siyah ışık, UV ışık spektrumundaki belirli bir alandır, UV böylelikle ışık spektrumunun da bir parçasıdır. 

• UV ışık diğer ismiyle ultraviyole ışık insan gözüyle görünmez. Göz, yalnızca 380 ila 780 nanometre arasında bir dalga boyuna sahip olan ışıkları algılayabilir. 

365 nm Dalga Boyunda   Ultraviyole Siyah Işık  Yayan Ergonomik Ampul

• UV ışık 100 ila 380 nanometre arasında bir dalga boyunda hareket eder. Bu nedenle kısa dalga boyuna sahip bir radyasyondan bahsetmiş oluyoruz aslında. 

• UV ışık yine UVA, UVB ve UVC ışınım (radyasyon ) ları olarak üç kısıma bölünmüştür. Siyah ışık fenerlerinin ışığı (radyasyon/ışınımı) UVA aralığında daha açık söylemek gerekirse de 315 ile 380 nanometre arasındaki dalga boyu aralığında çalışırlar. 

• Siyah ışığı aslında gözünüzle göremiyorsunuz, ancak ışık lamba cidarındaki floresan maddeleri uyararak aydınlatma sağlıyor. . Ancak böyle bir aydınlatma yalnızca tamamıyla karanlık bir odada gerçekleşmektedir. 

Siyah Işıklı El Fenerlerinin Kullanım Alanları 

• Siyah ışık eskiden beri özel ışık efektleri elde etmek üzere bar ve diskoteklerde kullanılırdı ve bugün de kullanılmaktadırlar.  
• UV cep fenerlerinin pratikte en sık kullanıldığı alan hijyen/temizlik denetimleridir. Bu fenerlerin yaydığı siyah UV ışık sayesinde karanlık bir odada örneğin idrar lekeleri ve kan izlerinin tespit edilmesi mümkün olmaktadır.
  

  

  Bakterileri Görülür Kılın! Cep Telefonlarını Hijyen Denetimi İçin Kullanmak Hiç de Fena Bir Fikir  Değil. 

• Bu alet evcil hayvan sahiplerinin de işine yarar. Siyah ışık ile evinizde kedi ve köpeklerin geride bıraktığı kurumuş pislik ve kalıntıları kokusunu almasanız ve görmeseniz dahi bulmak mümkündür. 
• Bu fenerlerin Geocashing aktivitelerinde çok işe yaradığı görülmektedir. Özel ışık sayesinde özel UV- işaretleyicilerin arkada bıraktığı ipuçları görülebilir hale gelmektedir. Geocashing ne derseniz eğer şöyle açıklayalım kısaca; GPS sistemini kullanarak daha önceden meraklılarınca yeryüzünün herhangi bir yerine saklanmış olan ve koordinatlarıyla ilgili olarak verilen ipuçlarından yola çıkılarak bulunması istenen hazinelerin (?! Çoğunlukla basit ve değersiz ıvır zıvırlardır) yine meraklıları tarafından bulunmaya çalışılması esasına dayanan bir aktivite türüdür. Ülkemizde de yavaş yavaş tanınmaya başlamıştır.  Okumak isterseniz;

Link: 

https://yoldanciktim.com/geocaching-nedir-nasil-oynanir/

• Siyah UV ışık ile para ve belgelerin sahte olup olmadığı anlaşılabilir. Bu evrakların üzerindeki belli özellikler UV ışık sayesinde farkedilebilmektedir. 
• Siyah Işıklı UV fenerler değerli taşların incelenmesinde de kullanılmaktadır. 
• Özellikle fotoğrafçılıkta çok tutulan ve yaratıcılığın sergilenmesi için elverişli bir görsellik yakalanabilmektedir.
  

  

  Ultraviyole Siyah Işık Kullanılarak Fotoğraf Stüdyolarında Güzel Ve Yaratıcı Görüntüler Elde Etmek Mümkündür. 

• Son olarak da özellikle kriminal yani suç vakalarının incelenmesinde kan lekelerinin tespitinde çok sık kullanılan bir alettir.

Biyogaz Tesislerinin dezavantajları

Biyogaz Tesislerinin dezavantajları:

• Yüksek güvenlik düzenlemelerine uymak zorunluluğu mevcuttur. Bunun yapılmaması durumunda , zehirlenme ve patlamaya neden olabilir.
• Biyogaz tesisindeki sızıntılar nedeniyle metan salınımı gerçekleşebilmektedir. Metan, karbondioksitten 25 kat daha yüksek sera etkisine sahiptir. Sera etkisi, farklı atmosfer katmanlarındaki sera gazlarının yeryüzündeki sıcaklığa etkisidir.
• Ekilebilir arazi üzerinde kurulduğu ve bu arazi çevresinde biyogaz üretiminde kullanılacak bitkiler yetiştirildiği için gıda fiyatlarında olası bir artış sözkonusu olabilir.

Biyogaz Tesisleri Alternatif Enerji Kaynakları Olmakla Beraber Zararları ve Zayıf Yönleri de Bulunmaktadır. 

Wifi Sinyalini Güçlendirme (10 Altın Tavsiye )

1. Router yani Yönlendiriciniz için İyi Bir Yer Bulun. 

Router’ınız için her yer aynı ölçüde iyidir diyemeyiz. Başlangıç olarak routerınızı metal eşya ve elektromanyetik dalga yayan cihazlara yakın yerlere koymanızı tavsiye etmem. İdeal olarak elektrik hat ve iletlenlerinden uzak yerleri tercih ediniz. Belli bir alanı olabildiğince düzgün şekilde kapsamak adına merkezi konumları tercih etmelisiniz. Router’ınızı yer seviyesinden daha yükseğe yerleştirmeniz halinde sinyali daha güçlü alacağınızı da unutmayın.. 

2- Router’ınızı Güncel Halde Tutun 

Eğer haberleri takip ediyorsanız büyük ölçekli yazılım saldırılarının giderek arttığını ve işletme ve bireylerin ciddi şekilde maddi manevi zarar görmelerine neden olduğunu herhalde duymuş olmalısınız. Eğer bu routerların güncellemeleri düzenli olarak yapılmış olsaydı bu saldırıların pek çoğu gerçekleşmeyecekti. Bir zararlı yazılım routerınıza bulaşacak olursa bant genişliğinizin önemli bir kısmını çalarak ağ üzerinden diğer cihazlara doğru aktaracaktır. Böyle tehlikeli bir yazılım tehlikesinin olmadığını bile düşünsek, eski yazılımlarla çalışmaya devam eden routerların güncel olanlara göre daha kötü bir performans sergileyeceklerini bilmelisiniz.. 

3- Güçlü Bir Anten Edinin 

Pek çok Wifi router ufak zayıf antenlerle birlikte üretilirler. Bu üreticilerin çok para kazanmak istemelerinden kaynaklananan bir durum değildir. Bu daha çok güçlü wifi antenlerin ciddi şekilde büyük olmalarından ileri gelir. Routerınızın üzerinde gelen antenle kıyaslanacak olursa ki bu antenin boyutu muhtemelen 5 ila 10 santimetre arasında değişir ve 4 db kazanca sahiptir, 10 dB kazançlı bir anten 25 ila 50 cm arasında bir boyuta sahip olacaktır. Eğe bir bütün olarak routerin boyutu sizin açınızdan çok önem arz etmiyorsa yeni ve güçlü bir Wifi anten routerinizi değiştirmeden ev ve işyerinizde wifi sinyalinizi güçlendirmenin en harika yolu olacaktır. Tüm wifi antenler aynı RP-SMA konnektör (bağlantı eki) kullandıklarından hemen www.amazon. com sitesine giderek yüksek kapasiteli bir anten siparişi vermeniz tavsiye edilir… 

Wifi Sinyallerini Yüksek Kazançlı Anten Kullanarak Güçlendirebilirsiniz. 

4. Wi-fi Sülüklerinden Kurtulun 

Şifrelenmiş ve bir anahtar ile korunmuş bir Wifi altyapısı bugünlerde herkes için vazgeçilmez bir şey. Wifiye olan bağımlılık yüzünden açık ve hızlı wifi ağlarına duyulan açlık had safhada. Eğer komşularınızın zaten kendi wifi bağlantıları var diyerek sizin wifi bağlantınıza sızmayacağını düşünüyorsanız bence gerçekten çok yanlış yaparsınız. Bu söylediğimi yapacaklar ve belki de bundan haberleri dahi olmayacaktır. Wifi bağlantınızı şifrelemeli ve güçlü yani kolay tahmin edilemeyecek bir giriş şifresi ile de ayrıca korumalısınız. Çok sayıda misafir ağırlıyorsanız ayrı bir misafir ağı yaratarak bu bağlantıyı sınırlandırmalı ya da ayrı bir giriş şifresi ile koruyarak şifreyi sık sık değiştirmelisiniz. 

5. Bir Wifi Güçlendirici /Genişletici Satın Alın 

Pek çok değişik isim altında biliniyor olsalar da özünde wifi ağ güçlendirici genişletici ve tekrarlayıcılar aynı şeydirler. Basitçe ifade etmek gerekirse , bir wifi sinyalini alırlar güçlendirirler ve onu tekrar yayarlar. İyi bir güçlendirici 100 dolar civarındadır ve birkaç dakika içerisinde konunun uzmanı olmayanlar tarafından dahi kolaylıkla kurulabilirler. Kurulum sürecinde genellikle WPS düğmesine basmak yeterlidir. Bazılarında en ideal performansı yakalamak için ince wifi ayarlarının yapılmasına olanak veren ve routerin kendine özel olan bir güçlendirici yazılım uygulaması vardır. 

6. Farklı Bir Wifi Kanala Geçin 

Bir otoyol üzerinde nasıl şeritler bulunuyor ise , bir wifi router üzerinde de wifi routerin yayınını gerçekleştirdiği çok sayıda kanal bulunmaktadır. Pek çok ülkede bir biriyle örtüşmeyen 6 (1,6,11 ve 14 )adet kanal olmasına rağmen, pek çok kullanıcı routerlarını varsayılan kanal üzerinde ayarlı bırakmaktadır ki bu kanal da ya 1 ya da 6 olur genel itibariyle. Bu da tüm paketlerin aynı şerit üzerinde ilerlemek istemesi neticesinde bir trafik sıkışıklığını neden olur. Çözümü ise çok basit; hangi kanalın en az meşgul olduğunu bulun ve bu kanala geçin. Netspot isimli profesyonel ve kullanımı kolay bir wifi analiz ve izleme yazılımı sayesinde bunu yapabilirsiniz.. 

7. Bant Genişliğini Çok Meşgul Eden Uygulama ve Kullanıcıları Denetleyin 

Eğer ağınızda bant genişliğini fazlasıyla meşgul eden bir kullanıcı ya da uygulamanız varsa diğer kullanıcıların yükleme ve indirme hızları inanılmaz şekilde düşecektir. Allahtan günümüz routerları QoS (Quality of Service ) benzeri hizmetleri desteklemektedir. Bu hizmetler kullanıcıların belli başlı uygulamalara diğer uygulamalar karşısında öncelik vermelerine olanak sağlar. QoS sayesinde mesela siz çevrimiçi bir oyun oturumunu sürdürürken bir başka kullanıcının 1440 piksellik bir Youtube videosunu izlemesi ya da devasa bir Linux dağıtımını indirmesi yüzünden oturumunuzun kesintiye uğraması söz konusu olmayacaktır. 

QoS Hizmeti  Sayesinde Kullanıcılar Arasında Öncelikler Belirlenebilir 

8. En Son Wifi Teknolojilerini Kullanın 

En son wifi teknolojisi IEEE 802.11ac eski wifi teknolojilerine (IEEE 802.11b, g vs) göre olağanüstü üstünlükte bir yükleme ve indirme hızı ile geliştirilmiş bir kapsama alanına sahiptir. En son wifi teknolojilerinden faydalanarak evdeki ağınızı güçlendirmek istiyorsanız hem ev routerinizin hem de wifi özellikli cihazlarınızın(akıllı telefon laptop vs) bu özelliklere sahip olup olmadığından emin olmalısınız. 

9. 5 GHz ‘e Geçiş Yapın 

5 GHz wifi ağ frekansı, 2.4 GHz ile kıyaslandığında kısa mesafelerde çok daha hızlı aktarım oranlarına ve daha az meşguliyete sahiptir. Routeriniz bu frekansı destekliyor ise kısa mesafelerde ciddi ve çabucak gerçekleşecek bir hız patlaması için bu frekansa geçmelisiniz. 

10. Tekrar Başlatmayı Unutmayın 

Her zaman geçerli ve değerli bir bilişimci sözünü asla unutmayın. 

“Eğer çalışmıyorsa kapatıp tekrar açmayı deneyin. “ 

Bu söz routerlarimiz için de geçerlidir unutmayın. Basit bir tekrar başlatma işlemi wifi hizlarinizi geliştirmek için yeterli olabilir. Tekrar başlatma sayesinde routerinizin hafizası temizlenerek güncellemelerin yapılması mümkün olacaktır.

Enerji Uygulamalarında Kullanılacak Grafen Malzemeler

Antik dönemlerin aksine günümüzde enerjinin elde edilerek kullanılması,  insan yaşamı açısından en önemli ihtiyaçlardan biridir.  Fakat tükenen fosil yakıtlar nedeniyle,  gelecekte çok ciddi bir enerji krizi kapımızın önünde bizleri bekliyor. Enerjinin depolanarak taşınması süreçlerinde de  çevremize zarar vermeye devam ediyoruz. Temiz,  yani sürdürebilir ve yenilenebilir enerji, enerji teknolojilerinin öncelikli hedefidir. 

Elektrokimyasal Enerji Depolama Sistemleri 

Bu ihtiyaçları karşılamak için elektrokimyasal enerji depolama sistemleri mevcuttur. Bu elektrokimyasal enerji depolama aygıtları, yük transferinin gerçekleştiği bir elektrolit ve elektrotlardan oluşur. Bu sistemlerde nano yapıda malzemelerin kullanılması, daha fazla işlevsellik ve verimlilik açısından muazzam avantajlar sağlar. Nano yapıları nedeniyle, bu malzemeler enerji depolama teknolojilerinde büyük olanaklar ve benzersiz özellikler ortaya çıkarmaktadır. 

Grafenin Özellikleri ve Avantajları 

Grafen, bir atom kalınlığında olan iki boyutlu bir nano yapıdır. Grafen içindeki karbon atomları, onlara eşsiz özelliklerini veren yoğun bir bal-petek yapısında sp2 olarak bağlanmıştır. Yüzyılın harika malzemesi olan grafen, malzeme bilimlerinde ve teknolojik uygulamalarında devrim yarattı. Grafenin benzersiz özellikleri arasında 'yüksek yapısal taşıyıcı mobilite (200000 cm2 V-1 s-1), olağanüstü termal iletkenlik (5000 W m-1 K-1, bakırdan 10 kat daha iyi),% 97.7' lik mükemmel optik geçirgenlik, yüksek Young modülü  (1.0 TPa),  yüksek mekanik dayanım , mükemmel esnekliğe sahip yüksek çekme dayanımı ve ultra yüksek yüzey alanı (teorik olarak 2630 m2 g-1) sayılabilir. Bu olağanüstü ve benzersiz özellikler grafeni uygulama çeşitliliği için en uygun malzeme haline getirir ki bu uygulamalardan biri de enerji depolama teknolojisi alanındadır. 

Grafen Enerji Depolamada Gelecek Vaadeden Tek Boyutlu Bir Malzemedir. 

Grafenin diğer nanoyapılara göre bir üstünlüğü de büyük ölçekli endüstri ve uygulama alanlarında kontrollü imalat ve üretime imkan vermesidir. Ayrıca, grafen üretimi daha düşük maliyetlerle gerçekleştirilir. 

Araştırmacılar Oleg Yazyev ve Yong Chen'e göre  " Geniş alanlı grafen filmler genellikle polikristaldir. polikristalin grafenin özellikleri tane sınırına ve diğer kusurlara hassas bir şekilde bağlıdır”.

Enerji Depolama Uygulamalarında Grafen 

Yığılmış grafen levhalarda olduğu gibi çok miktarda grafen içeren yapılarda kusur ve boşluklar bulunur. Sentezleme yöntemi nedeniyle bu tür yapılara indirgenmiş grafen oksit ya da işlevsel hale getirilmiş grafen levhalar ismi verilir. Enerji depolama uygulamalarında aranan en önemli özellikler grafen malzemelerde mümkün olduğu gibi yüksek enerji ve/veya güç yoğunluğu, uzun döngüsel ömür, ve çevre dostu oluştur. Tüm bunlar nedeniyle grafen enerji depolama araştırmalarında çok önemli bir yer tutar. 

Elektrokimyasal bir kondansatör (veya süper kapasitörlerde veya ultrakapasitörlerde ) enerji, hızlı bir şarj ve deşarj yoluyla karbon yüzey ile elektrolit arasındaki iyonlar üzerinde depolanır. Grafen ile, istenen yüksek yüzey alanı ve mükemmel elektriksel iletkenlik kombinasyonu sağlanabilmektedir. Bu, süreç levhaların yüzeyinde ve kenarlarında iyonların tutunmasıyla (adsorpsiyonuyla ) birleşerek sürekli olarak değişen potansiyelleri mümkün kılarak grafenin elektrokimyasal kapasitörler için harika bir malzeme özelliği sergilemesini sağlar. 

Grafen ayrıca elektrokimyasal iletkenliği arttırmak için elektrotları işlevselleştirmede kullanılır. Lityum-iyon piller, süper kapasitörler ve diğer şarj edilebilir piller (örneğin, lityum-kükürt (Li-S), lityum-oksijen (Li-O2) ve sodyum-iyon (Na-iyon) kimyasalları) günümüzde yaygın enerji depolama aygıtlarıdır . Grafenin Lityum-iyon bataryalar ve süper kapasitörlerle melezlenmesi bu enerji depolama sistemlerinin performansını arttırmıştır. Bu şekilde enerji uygulamalarındaki en büyük engellerden biri olan şarj / deşarj verimliliğini arttırılmış olur. 

Çok Yakın Bir Gelecekte Grafen Tabanlı Süper Kondansatörler Günlük Hayatımızın Bir Parçası Haline Gelecek..

Böylesi umut vadeden özellik ve olanaklar beraberinde bir soruyu gündeme getiriyor; Grafen teknolojileri şu anda ticarileşmeye hazır mı? Güvenlik endişeleri özellikle bu teknolojilerin günlük hayatta genel kullanıma dahil olmasının öncesinde giderilmesi gereken bir konu. Ne var ki grafenin enerji uygulamalarında kullanılmasının önünde birkaç engel bulunuyor. Düşük maliyetli , büyük ölçekte ve yüksek kaliteli ürün üretme süreçleri henüz iyi denetlenen ve standartlaştırılmış değiller. Grafen üretimi halen diğer geleneksel batarya ve kondansatörlerle kıyaslandığında pahalı kalmaktadır. Genel yaklaşım olarak grafen sık sık, etkin yüzey alanının azalmasına neden olacak şekilde levhalar halinde yığılır. Bu da katman oluşumuna neden olarak iyon ve elektron taşınmasını engeller. 

Pasifik Northwest Ulusal Laboratuvarı’ndan Jun Liu isimli araştırmacının 2014 yılındaki ifadesiyle ; 

Grafen kondansatörler gelecekte hızlı cevap zamanı (milisaniyeler), yüksek verimlilik (% 95 üzeri), yüksek güç, uzun periyodik işletme süresi (binlerce çevrim), frekansta arz ve talep arasındaki dengesizlikten ötürü geniş aralıkta çalışmanın gerekli olduğu şebeke uygulamalarına çok aranan bir devre elemanı olacaktır.

Kuvars Bazlı Osilatörler Neden Hala Üstünlüğünü Sürdürüyor?

Kuvars bazlı olanların yanında, MEMS bazlı osilatörlerde ürün yelpazesi giderek genişlemektedir. Bu yazıdaki ikisi arasındaki farklar , hangi teknolojinin ne zaman seçilmesi gerektiği ve yeni olanın her zaman daha iyi olup olmadığı gibi soruların cevabını vermeye çalışacağız. 

Kuvars Osilatörün Yapısı

Osilatörler, mantık devreleri için uygun ve kare dalga şeklinde bir saat sinyali sağlarlar. Kompakt bir mahfazada, bir osilatör devresi için gereken tüm bileşenler birleştirilir ve birbirlerine en uygun şekilde uyumlu hale getirilirler. Kuvarslı ve ayrık (tekli olarak imal edilen ) bileşenli bir osilatör devresine kıyasla, devreyi optimize etmek için gereken ve oldukça maliyetli olan uyumlulaştırma gereksinimi ortadan kalkar. Bu nedenle, geliştirme döngüleri basitleştirilmiş ve kısaltılmıştır. Şimdi, zaman içinde kendini ispat etmiş olan kuvars bazlı osilatörlerin yanı sıra geliştiricilerin lehine olan ve gittikçe sayısı artan MEMS tabanlı alternatifler var. Ancak çeşitli makalelerde övülerek ön plana çıkarılan bu yüksek teknolojinin gerçekte sağladığı avantajlar nelerdir? 

Teknik Esaslar 

Bir kuvars osilatörünün kalbi kuvars kristalidir. Buradaki fiziksel temel prensip piezoelektrik etkidir: Eğer kuvars plakaya (silisyum dioksit, SiO2) elektriksel bir darbe akımı , metalik buhar bırakımlı elektrotlar vasıtasıyla uygulanırsa, kristal kafes yapısında şekil değişikliği meydana gelir.. Bu da elektriksel bir gerilime yani sinyale neden olan bir yük ötelenmesine neden olur. Bir invertörle (geri besleme) kuvvetlendirildiğinde, kristal yapı belirli koşullar altında rezonans frekansıyla salınmaya başlar. Bu frekans en başta malzeme sabitinin yanı sıra kuvars kristal lamelinin büyüklüğü, kalınlığı ve şekli ile belirlenir. 

Bir MEMS osilatöründe, kuvars kristali yerine kuvarsın aksine piezoelektrik özellikte olmayan, polisilikondan yapılmış bir MEMS rezonatörü kullanılır. Rezonatör, silikon bir yonga plakası üzerinde özel bir yarı iletken prosesiyle üretilen mekanik bir yapıya dayanmaktadır. MEMS rezonatör yapısının yan duvarları ile dış sabit elektrotlar arasında bir kapasitans (sığa ) olur. Bir elektrik alan ile sadece 250 mikron büyüklüğündeki rezonatör yapısı salınıma geçmektedir . MEMS osilatörler her zaman dolaylı frekans üretimi ile çalışırlar. Bu amaçla, ASIC mimarisindeki bir osilatörün tipik olarak 100 Hz adım büyüklüğüne sahip olan ve 1 MHz ila 150 MHz aralığında çıktı frekansları üreten, programlanabilir bir PLL'si vardır. 

Üstünlükler ve Zayıf Yönler 

Kuvars osilatörlerinin olağanüstü güçlü yönlerinden biri, çok iyi kısa süreli stabilite (10-9 ila 10-11) , düşük faz gürültüsü ve düşük titreşmedir. Uzun yıllara dayanan tecrübeler göstermiştir ki , yüksek kaliteli kuvars osilatörlerinde uzun süreli stabilite , yaşlanma davranışı ve güvenilirlik açısından anmaya değer sapmalar ortaya çıkmamaktadır. Bu nedenle özellikle telekomünikasyon, veri iletimi, ses ve ölçme tekniği gibi alanlarda birçok uygulama için idealdir. 

Ancak bir kuvars osilatör gerçekten her zaman mükemmel bir zamanlama sinyali üreteci midir? Gerçekten de kuvars osilatörler temel olarak salınım üretimi için kullanılan salınım kuvarsının bizzat yol açtığı bazı yapısal zayıflıklara sahiptir .Şok ve titretişim gibi mekanik yüklenme durumunda ve termal etkiler nedeniyle oluşan yüksek bir hassasiyet bunlardan biridir . Çok yüksek yüklenmeler kuvars kafesinde bir değişikliğe neden olur ve bu nedenle geri döndürülebilir olsa da genellikle geri döndürülmesi zor olan frekans sapmalarına neden olabilir. Ek olarak, bazı kuvars ürünler için, montaj sırasında ve aynı zamanda temizleme (örneğin ultrasonik banyo işlemi ) sırasında maruz kalınan mekanik yükleme kapasiteleri yönüyle de sınırlamalar söz konusudur. 

Mems Tabanlı Osilatör

Diğer bir zayıf yön , kuvars bazlı osilatörlerin üretimi ile ilintili olan nispeten yüksek üretim maliyetlerdir. Bir kuvars kristali neme ve kire son derece hassas tepki verdiğinden, imalat işlemi sırasında ortamın temizliği için çok yüksek standartlar uygulanır. Benzer şekilde, kuvars ve kuvars osilatörleri için özellikle yoğun, sağlam ve bu nedenle genellikle daha pahalı olan mahfaza türleri kullanılmalıdır ki genellikle günümüzde ürün maliyetlerinin büyük bir kısmını seramik mahfazalar oluştururlar. 

Ayrıca, kuvars bazlı osilatör, tasarımların daha da minyatürleştirilmesi noktasında giderek daha çok fiziksel ve yapısal sınırlamalarla karşılaşmaktadır. Bir kuvars kristali, azalan frekansla artan bir kalınlığa sahiptir. 10 MHz'nin altında, salınım kuvarsı genellikle kuvarsın ve benzer şekilde osilatör mahfazası boyutu için belirleyici faktör haline gelir. Bununla birlikte, geçmişte bu problem en azından osilatörler söz konusu olduğunda dolaylı frekans üretimi ile çözülebiliyordu . Kuvars, küçük boyutlara ve elverişli elektriksel özelliklere sahip olmasını sağlayan ortalama bir frekansa (örneğin 25 MHz) sahiptir . Arzu edilen çıkış frekansı daha sonra bu frekansı çarparak ya da örneğin bölerek üretilir. Bunun için sadece , çoklayıcı gibi bir bölücüye ya da programlanabilir bir PLL ‘e sahip bir osilatör- ASIC gereklidir. 

MEMS osilatörleri de çoğu standart uygulama için oldukça uygundur. Bununla birlikte, nispeten yüksek bir faz gürültüsüne ve yüksek bir faz titreşimine sahip olabileceği göz önünde bulundurulmalıdır. Eğer bir osilatörün frekansı PLL vasıtasıyla üretiliyorsa çıkış sinyali özellikle doğrudan sadece kuvars temelli gerçekleştirilen frekans üretimine nazaran genellikle daha yüksek faz titreşimi gürültüsü ve aynı şekilde faz titreşimi değerlerine sahiptir. Tabii ki, bu durum aynı ASIC osilatörü daima PLL tabanlı olarak işlev gören MEMS osilatörleri için de geçerlidir. Yine de sektörde zaman zaman faz titreşimi özellikleri diğer PLL osilatörleri ve hatta kuvars bazlı osilatörler ile rahatlıkla boy ölçüşebilir sofistike ASIC / PLL cihazları da kullanıldığı görülmektedir. Ancak, hassas TXCO (ısı kompanzasyonlu kristal osilatör )'ların ve OCXO (sabit ısı odalı osilatör )'ların frekans kararlılığı ve sinyal kalitesine henüz yaklaşabildikleri söylenemez.

Ancak osilatör seçiminde, MEMS osilatörleri için, kendisini ispat etmiş olan kuvars osilatörlerinin aksine, uzun vadeli bir kullanıma ait tecrübenin hala eksik olduğu göz ardı edilmemelidir. Örneğin, geçen yıl Illinois’deki Morris Hastanesinde Apple iOS cihazları için olağandışı arıza bildirimleri meydana gelmişti. Bu olayda bir manyetik rezonans tomografi cihazı değiştirilirken büyük miktarda sıvı helyum serbest kaldı. Görünüşe göre, uçucu özellikteki soy gaz burada Apple tarafından küçük boyutlarından dolayı tercih edilmiş olan MEMS osilatörlerini etkisiz hale getirmişti. Illinois'deki MRI uygulamasında bu gazdan etkilenen cihazların çoğu artık işe yaramaz hale gelmişti öyle ki basit bir şarj işlemi bile gerçekleştirilemedi. Diğerleri, WLAN çalışırken LTE ve UMTS bağlantısı kurmadan sorun yaşadı. Aslında, bu sorun Apple tarafından biliniyor ve iPhone'un kullanım kılavuzunda, akıllı telefonun yakınında helyum gibi sıvılaştırılmış gazların buharlaşmasından kaçınmanızı öneren bir uyarı bile bulabiliyorsunuz. Buna karşılık Çoğu kuvars osilatörünün kullanıldığı Android telefonlarda helyumun hiçbir etkisi yoktur.

H.V.D.C (Yüksek Gerilimde Doğru Akım İletimi)

Yüksek gerilim doğru akım (HVDC) iletimi elektriksel gücü uzun mesafelerde iletmek için kullanılır ve geleneksel üç fazlı yüksek gerilim enerji hatlarına dikkat çekici bir alternatiftir. Düşük kayıplı HVDC teknolojisi, birkaç yüz kilometreden birkaç bin kilometreye kadar uzanan bir mesafe aralığında iletimin gerçekleşmesine olanak sağlayan yüksek gerilim doğru akım kablolarından devre kesicilerden, yüksek performanslı tristörlü ve IGBT'lerden dönüştürücülerden ve gerilim tepe değerlerini düşüren güç kondansatörlerinden oluşurlar. 

380 Kilovolt HVDC  Yeraltı  Kablosu

Şimdiye kadar, elektriksel güç aktarımı için 50 Hz ve 60 Hz frekansında üç fazlı teknoloji kullanılagelmiştir . Bu tekniğin avantajı gerilim kademelerinin elverişli bir biçimde dönüştürülebilmesidir. Bununla birlikte, üç fazlı hatlar, kapasitif reaktif akımlar, endüktif dirençler ve etkili hat kesitini azaltan deri olayı etkisinden dolayı nispeten yüksek kayıplara sahiptir, çünkü iletkenlerin sadece dış kısmı akım tarafından geçilmektedir. Bu kayıplar, bin kilometre mesafeden yüzde 10'a kadar yükselebilir. 

Yüksek gerilim doğru akım kablosu en fazla 1 Megavolt (OG) ve birkaç 1000 Megawatt (MW) güç aralığında iletim gerçekleştirebilmektedirler. Havai, yeraltı ya da denizaltı kabloları olarak imal edilirler . Faz kablolarının aksine sadece akım taşıyan bir iletken ve topraklama kablosundan oluşurlar. Asıl üstünlükleri bin kilometre masefede yaklaşık % 3 mertebelerinde seyreden düşük kayıba sahip olmalarıdır. Sadece bu özelliği sayesinde 1000 km mesafede 200 MW güç transferi gerçekleştirilirken 14 MW büyüklüğünde bir güç tasarruf edilmektedir. HVDC teknolojisinin aktarılan güç bakımından daha üst versiyonu ultra yüksek voltajlı doğru akım (UHVDC) 'dir. Bu teknikte, 10 GW büyüklüğünde güçler ve 800 kV kademesinde gerilimler söz konusu olmaktadır. 

Kaçak alanlara gelince,bu iletim tipinde statik elektrik alan ve statik manyetik alanlar meydana gelmektedir. Her iki alan da nispeten düşük bir alan kuvvetdir ki mesela yeraltı kablolarının döşenmesi söz konusu olduğunda, bu alanın dünyanın manyetik alanın büyüklüğünü aşmayan bir değerde olduğunu ve sağlık için herhangi olumsuz bir etkiye sahip omadığını söyleyebiliriz. Yeraltı kablolarının statik elektrik alanları da kablo yalıtımı ve ekranlamaları sayesinde kablonun yüzeyinde neredeyse ölçülemeyecek kadar küçük alanlar meydana getirmektedir. 

Yer veya denizaltı kabloları olarak kullanılan yüksek gerilim DC kablolarının çapı 5 cm ila 20 cm arasındadır. Açık deniz rüzgar çiftlikleri ile kara veya kıtalar arasında geçişlerde kullanılmaktadırlar..

H.V.D.C Teknolojisinin Bileşenleri 

 Denizaltı HVDC Kablosunun  Döşenmesi Özel Sistemler Gerektirir. 

Yüksek gerilim DC kablolarına ek olarak, HVDC teknolojisi, AC gerilimin DC gerilime dönüştürüldüğü HVDC platformları ile güç kondansatörlerinden bahsetmeliyiz . Dönüştürücüler tarafında HVDC teknolojisi yüksek gerilimlerde işlev gören yüksek güçlü tristörler ve IGBT'ler kullanır. Güç kapasitörleri, HVDC dönüştürücünün gerilim dönüşümünde meydana gelen tepe değerlerini düşüren sönümleyici özellikteki kapasitörleridir. HVDC teknolojisinde kullanılan güç kapasitörleri, birkaç yüz kilovolt (kV) a dayanabilen bir dielektrik kuvveti ile karakterize edilir. İletim hattının başında ve dalgalılığı giderici olarak, hattın sonunda ise burada bulunan eviricilerde yüksek gerilimli doğru akımın alternatif gerilime dönüştürülerek dağıtım şebekesine verilmesinde kullanılırlar.

Gaz Yalıtımlı Şalt Tesislerinin (GIS) Test Edilmesi

Gaz yalıtımlı şalt sistemi (GIS), klasik hava yalıtımlı tesislere göre yerden tasarruf sağlayan önemli bir alternatiftir. Bazı durumlarda (gerilim seviyelerine bağlı olarak ) konvansiyonel yani hava yalıtımlı sistemlere nazaran 1 e 10 oranında yerden tasarruf sağlanabilir. Bu sistemlerde düşük yalıtım mesafeleri, kükürt heksaflorür (SF6) gazının yüksek dielektrik dayanımı ile garanti edilir. Bu tesislerin güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlayabilmek için yalıtımın mükemmel olması esasen şarttır. Yine SF6 gazının karakteristik özellikleri sayesinde canlı kontakların birbirlerinden ayrılması sırasında oluşabilecek elektriksel arkların söndürülebilmesi mümkün olmaktadır.

Gaz Yalıtımlı Şalt Cihazlarının Kısmi Boşalma Testlerinin de Yapılması Gerekmektedir. 

Sistemin imalatı, işletilmesi ve bakımının yapılması sırasında , mekanik vibrasyondan, özellikle kesicilerin hareketli parçalar olmasından ve bakım sırasında meydana gelen istenmeyen durumlar neticesinde iletken kısımların yüzeyleri kirlenebilir veya potansiyel olarak hasar görebilir. Bunun iletken kısımların sistem yalıtımını ilgilendiren davranışları üzerinde olumsuz bir etkisi vardır. Tekrarlanan kısmi boşalmalar, bir deşarj arkı meydana gelinceye kadar özellikle iletken kısmı yatayda taşıyan metal bölmelerin arasındaki ara plakalarda yavaş yavaş gelişen kademeli bir karbonizasyonu tetikleyebilmekte ve şalt sisteminin yalıtım yapısının tümüyle ya da kısmen görevini göremez hale gelmesine neden olabilmektedir. 

Kısmi boşalmalar meydana geldiğinde (bir nanosaniyeden daha düşük gerilim düşümleriyle sonuçlanır), şalt boyunca yayılacak elektromanyetik dalgalar üretir. Bu dalgalar, çeşitli frekans aralıklarında çalışan farklı teknolojilerle ölçülebilir. Düşük frekans aralıklarında kısmi boşalmaların tespiti, akustik sensörlerle ölçüm yapılarak gerçekleştirilebilir. 

Orta frekans aralığında, birkaç kHz ve birkaç MHz arasında, genellikle bir bağlama kapasitörüyle ölçümler yapılır. Bu cihazı kullanmanın dezavantajı, çevrimiçi izleme için uygun olmamasıdır. Bununla birlikte, basınçlı gazdaki kısmi boşalmalar, 100MHz ve 2GHz arasındaki Ultra Yüksek Frekans (UHF) aralığında ölçülebilir. 

Ayrıca gaz yalıtımlı şalt sistemlerini devreye alırken, standartlara uygun bir gerilim dayanım testi yapmak gereklidir (IEC 62271-203).

Güç Elektroniğinde Komütasyon Olayı

Genelde güç elektroniği çalışmalarında okuyucunun olayı genel hatlarıyla anlaması adına güç anahtarlarının anahtarlama yaptığı sırada akım ve gerilim arasında herhangi bir gecikme olmadığı kabul edilerek bu durum her zaman idealize edilmiştir.. Bu gerçekte böyle olmuyor elbette. 

Devre elemanlarının en ideal kabul edilebilir durumlarında dahi bağlantı ve iletkenlerden kaynaklanan parazit endüktanslar ve kapasitanslar nedeniyle idealden uzak bir anahtarlama davranışıyla karşılaşabiliriz. Bu bağlantıların göz ardı edilmesi halinde, izin verilen elektriksel sınırlar aşılacağından devre elemanlarının zarar görmesi söz konusu olabilir. 

Anahtarlama yapılırken ortaya çıkan komutasyon kısaca akım yollarının anahtarlar üzerinden değiştirilmesi olayıdır. Bu olay esnasında iki anahtar arasında devre elemanları için zararlı olabilecek çok kısa süreli ve geçici hal olaylarına neden olan kısa devre meydana gelmektedir. 

Şimdi kısaca komütasyon olayını bir buck yani gerilim düşürücü devre üzerinden birazcık daha açalım.

Güç Elektroniğinde Komütasyon Olayını Modellemede Anahtarlar için  LsD ve  LsT Parazitik Endüktansları Kullanılır. 

İlk olarak, transistör ve diyotun ideal bir anahtarlama davranışında bulunacaklarını varsayalım, ancak diyot ve transistöre ait akım yollarında  LsD ve  LsT parazitik endüktansları dikkate alacağız. Ayrıca bilelim ki  bu indüktanslar birkaç nH civarındadır.
Yukarıda verilen ŞEKİL’den de açıkça anlaşılacağı üzere transistörden akan akım devredeki endüktanslar nedeniyle  bir anda kesilemeyecektir..Aynı şekilde böyle bir girişim yüzünden, transistörün elektriksel gerilim sınırının aşılması ve dolayısıyla tahrip olmasına neden olunacaktır. Güç devre elemanlarını bu tür bir tahribata karşı devre yapısında koruyan önlemlere snubber koruma devresi adı verilir.

Değişken Isıyla Mıknatıslanma Sayesinde Atık Isı Elektriğe Dönüştürülüyor.

Gündelik hayatın akışında ve endüstriyel alanlarda sürekli olarak düşük sıcaklıkta atık ısı üretilmektedir. Leibniz Katı Hal Enstitüsü ve Malzeme Araştırma Enstitüsü araştırmacıları, atık ısıyı elektriğe dönüştüren manyetik bir jeneratör geliştirdi. Verim yönüyle daha gelişmiş bir sistemden bahsedeceğim sizlere.. 

Gündelik ve endüstriyel süreçlerin birçoğu, içerisindeki artık enerjinin makul ölçüde geri kazanılabilmesi için yeterince sıcak olmayan atık ısı üretmektedir. Büyük bilgi işlem sunucularından veya elektrik santrali soğutma kulelerinden kaynaklanan atık ısı, sonuç olarak havaya karışarak israf olur. Zira şu anda düşük sıcaklıktaki atık ısıyı elektriğe dönüştüren (uygun maliyetli) uygulanabilir çok az sayıda teknoloji bulunmaktadır. Doğrudan malzemenin ısı farkından elektrik gerilimi üreten termoelektrik malzemeler bu alanda umut vaat etmektedir.

              Değişken Isıyla Mıknatıslanmadan Elektrikl Üreten
              Termomanyetik Jeneratör Atık Isıyı Geri Kazandırır.  

Termoelektrik Malzemeler: Verimli, Ancak Pahalı ve Kısmen Toksik 

Termoelektrik jeneratör (TEG) şeklinde kullanılırlar ve kullanılmayan ısıyı elektriğe dönüştürürler. Bu, bir sürecin verimini ve enerji bilançosunu geliştirir. TEG, titreşimsiz, emisyonsuz ve bakım gerektirmeyen bir şekilde çalışır. Örneğin türbinlerin aksine, ısı enerjisini doğrudan hareket  enerjisine - hiçbir hareketli parça olmadan - dönüştürürler. Çok önemli bir zayıf noktadan bahsetmek gerekiyor: Bugüne dek kullanılan, termoelektrik malzemeler pahalı ve kısmen de toksiktir. Bu nedenle, termoelektrik malzemelerin araştırılması, seramik, toksik olmayan, düşük maliyetli malzemelerin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. 

Bir Alternatif Olarak Termomanyetik Jeneratörler 

İkinci bir enerji geri kazanım imkanı termomanyetik jeneratörlerin kullanılmasıdır. Bazı alaşımların manyetik özelliklerinin sıcaklığa bağlı olmaları gerçeğinden yararlanırlar. Böyle bir malzeme için örnek demir, kobalt, lantan ve silikon elementlerinin alaşımıdır. Bugüne kadar manyetik soğutma uygulamaları için kullanılmıştır. Altında manyetik olduğu 27 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda manyetik değilken altındaki sıcaklıklarda manyetik bir malzemedir. 

Sıcak ve soğuk suyla temas ettirildiğinde, malzemenin mıknatıslanması değişir. Bu, jeneratörün içinde bulunan bobinde üretim ve süreçler için kullanılabilecek bir gerilime neden olur. termomanyetik jeneratörün çalışma prensibinden yüz yıldan daha uzun bir süredir faydalanılmaktadır. Şimdiye kadarki enerji geri kazanımının verimi termoelektrik jeneratörlerin veriminden çok daha düşüktü. Ancak teorik hesaplamalar verimin çok daha yüksek olması gerektiğini göstermiştir. 

Yeniden Düzenlenmiş Bileşenler 

Dresden Leibniz Katı Hal ve Materyal Araştırmaları Enstitüsü'ndeki bilim adamları (IFW), termomagnetik jeneratörlerin performansını kapasite yönünden daha da geliştirmeyi başardılar. Bu doğrultuda Berlin'deki TU Dresden ve Federal Malzeme Araştırma Enstitüsü (BAM) ile işbirliği içerisinde, sistem bileşenlerini tek tek yeniden düzenleyerek verimi önemli ölçüde artırdılar. 

Yeni termomagnetik jeneratör de "bileşenler" 2 manyetik kaynak ve 2 termomanyetik alaşım elementidir. Tüm bileşenler, manyetik olarak iletken bir malzemeye bağlanır ve bu, 2 yerde bir bobin ile sarılır. Soğuk-Ilık dönüşümlü bir akış sistemi , termomagnetik elemanların manyetik akıyı dönüşümlü olarak iletmesine veya kesmesine neden olur. Bu sayede manyetik akı, bobinlerde bir elektrik gerilimi meydana getirecek şekilde devrede sürekli olarak yön değiştirir. 

Thermomanyetik Jeneratörler Uygulanabilirdir. 

Termomanyetik jeneratör 0,2 volt volta ve 1,24 miliwatt gücüne ulaşmaktadır. Bu, kendisinden öncekilerden daha büyük değerlere ulaşıldığını ve IFW bilim adamlarının bakış açısıyla termoelektrik jeneratörlere olası bir alternatif oluşturulduğunu göstermektedir. Araştırmacılara göre, bu nedenle termomanyetik jeneratör, elektriğin atık ısıdan geri kazanılması için uygulaması mümkün olan bir teknoloji olarak öne çıkmaktadır. Termomanyetik jeneratörün özelliklerinin daha da geliştirilebileceğini varsaymaktalar.