Doğrultucular - Güç Elektroniği

'Elektronik Genel Bilgi' forumunda Siraç tarafından 9 Haziran 2009 tarihinde açılan konu

  1. Siraç

    Siraç Site Yetkilisi Admin Editör

    Sponsorlu Bağlantılar
    Doğrultucular - Güç Elektroniği konusu Doğrultucular - Güç Elektroniği

    [​IMG]

    Doğrultucular

    Doğrultucular girişindeki alternatif gerilimi çıkışında doğru gerilime dönüştüren çeviricilerdir. Ancak, elde edilen doğru gerilim düzgün olmayıp alternatif bileşenleri vardır. Çıkış doğru gerilimin dalgalılığını en aza indirmek amacıyla süzgeç (filtre) devreleri kullanılır. Bu durumda doğrultucunun bağlı olduğu alternatif kaynaktan çekeceği akım sinüs olmaktan uzaklaşacaktır. Doğrultucular kontrollü ve kontrolsüz olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Kontrolsüz doğrultucular kontrolsüz yarıiletken güç elektroniği elemanları olan diyotların kullanılması ile sağlanırken, kontrollü doğrultucular tristör, IGBT'ler gibi kontrollü yarıiletken güç elektroniği elemanların kullanılması ile sağlanır. Doğrultucu çıkışında bağlı olan yük değerine göre 1 fazlı ya da 3 fazlı alternatif kaynağa bağlanırlar. Kaynak sinüs dalgasının hem pozitif hem de negatif yarım dalgasını doğrultan doğrultuculara tam dalga ya da köprü, sadece bir yarım dalgasını yüke aktaran doğrultuculara da yarım dalga doğrultucular denilmektedir. Şekilde bir baskılı devre üzerine yerleştirilmiş 1 fazlı köprü doğrultucular gösterilmiştir. Şekilde gösterildiği gibi köprü doğrultucu ayrık yapıldığı gibi, modül halinde de konulabilir. Doğrultucu çıkışındaki kondansatör gerilimi düzleştirmektedir. Ayrıca, şekilde değişik diyot kılıfları da gösterilmiştir.

    Güç elektroniği elektrik gücünün statik vasıtalarla, mevcut girişinden istenen elektriksel çıkış formuna verimli bir şekilde dönüştürülmesi, kontrol edilmesi ve hazırlanması ile ilgili teknolojidir.

    Giriş

    Güç elektroniği çeviricileri elektrik enerjisinin form değiştirmesini gerektiren her yerde kullanılabilir. Bu yüzden kullanılabildikleri enerji aralığı miliwatt' lardan (örneğin cep telefonları) megawtt değerlerine (örneğin trenlere enerji sağlanması) kadar değişebilir. Klasik elektronik' te elektrik akımı ve gerilim bilgi taşımak için kullanılırken güç elektoniğinde elektriksel gücü taşımak için kullanılırlar. Bu yüzden güç elektroniğinin ana kriteri "verim" olarak tanımlanabilir.
    Döndürme işlem diyod, tristör ve transistör gibi yarı iletken anahtarlama elemanları tarafından gerçekleştirilir. İletişim ve sinyal-veri işleme gibi elektronik sistemlere zıt olarak, güç elektroniğinde büyük miktarlarda elektriksel güç işlenir.
    AC/DC dönüştürücü (doğrultucu) pek çok tüketici elektroniği cihazı (örneğin, televizyon, kişisel bilgisayarlar, pil şarj üniteleri vb.) içinde kullanılan, güç elektroniğinin en tipik cihazıdır. Güç aralığı onlarca watt' dan birkaç yüz watt' a kadar değişebilmektedir. Endüstrideki en yaygın kullanım şekli değişken hız sürücüsü olarak (VSD) endüksiyon motorlarını kontrol etmekte kullanılır. VSD' lerin güç aralığı birkaç yüz watt' dan başlayıp megawatt' lara kadar çıkabilmektedir.
    Güç dönüştürme sistemleri, giriş ve çıkış gücünün tipine göre sınıflandırılabilir;

    • AC den DC ye (doğrultucu)
    • DC den AC ye (evirici)
    • DC den DC ye (düzenleme)
    • AC den AC ye (doğrultmayı takip eden evirme)

    Prensip

    Verimliliğin güç elektroniği çeviricilerinde en önemli parametre olduğu göz önüne alındığında, güç elektroniği cihazlarının mümkün olduğu kadar az güç kaybına neden olmaları gerekmektedir. Bir cihazın anlık kayıp gücü, cihaz üzerindeki gerilimle üzerinden geçen akımın çarpımına eşittir ([​IMG]). Buradan görüleceği gibi gerilimin 0 olduğu durumda (açık durumu) ya da cihaz üzerinden akım akmazken (kapalı durumu) cihazın kayıp gücü minimumdur. Bu yüzden güç elektroniği çeviricileri açık ya da kapalı modunda çalışabilen bir ya da daha fazla cihaz etrafında tasarlanır. Bu tip bir yapı ile çevircinin girişinden verilen enerji çıkışına tetiklemeler üzerinden transfer edilir.

    Uygulamalar

    Güç elektroniği sistemleri her türlü elektronik cihazın içinde bulunabilir;

    • DC/DC çeviriciler özellikle cep telefonu ve pda gibi mobil cihazlarda gerilim seviyesini pilin şarj değerinde sabit tutmak için kullanılır.
    • AC/DC çeviriciler elektrik şebekesine bağlı her türlü elektronik cihaz içersinde kullanılır.


    Doğrultucu

    Kategori: Guc elektronigi

    Doğrultucu bir ya da daha fazla yarı iletken elemandan (örneğin diyot) oluşan alternatif akımı doğru akıma çevirmek için kullanılan elektriksel bir devredir. AC' yi doğrultmak için tek bir diyot kullanıldığı zaman (dalga formunun negatif ya da pozitif tarafını bloklayarak) doğrultucu AC' yi DC' ye çeviren bir diyod olarak tanımlanır.
    Doğrultma alternatif akım (AC)' ın doğru akıma (DC) döndürülmesi işlemidir. Bütün doğrultucular, tek bir diyot ile mümkün olan AC yi DC ye dönüştürme işlemini daha verimli yapabilmek için birden fazla diyotun belirli bir şekilde birbirine bağlanmasıyla yapılır. Doğrultma işlemi ÖZEL olarak yarı iletken diyot’ lar üzerinden gerçekleştirilir. Yarı iletken elemanlardan oluşan doğrultucular geliştirilmeden önce vakum tüpleri kullanılırdı.

    Konu başlıkları




    • 1 Yarım Dalga Doğrultucu
    • 2 Tam Dalga Doğrultucu
    • 3 Tepe Kaybı
    • 4 Uygulamalar
      • 4.1 Enerji İletimi
      • 4.2 Doğrultucu Çıkışını Düzleme
    • 5 Doğrultma Verimi

    Yarım Dalga Doğrultucu

    Yarım dalga doğrultucu kıyıcı devrelerin özel bir şeklidir. Yarım dalga doğrultmada, doğrultucunun kutupsallığına bağlı olarak AC dalganın pozitif ya da negatif yarı tarafı geçirilirken diğer yarısı engellenir. Giriş dalga formunun yalnızca bir yarısı çıkışa ulaştığından, güç transferi için kullanılması oldukça verimsizdir. Yarım dalga doğrultma, tek fazda beslenen bir diyod aracılığı ile gerçekleştirilebilir.

    Tam Dalga Doğrultucu

    Tam dalga doğrultucular giriş dalgasının her iki kutbunu da DC’ ye çevirir ve daha verimlidir. Bununla birlikte ortası sıfırlanmamış bir transformatörde tam dalga elde etmek için dört adet doğrultucuya ihtiyaç vardır. Bunun sebebi her bir kutup iki doğrultucu gerektirmektedir, bunlardan biri AC dalga formunun pozitif X bileşeni ve diğeri de AC dalga formunun pozitif Y bileşeni içindir. Diğer DC çıkışı da bunun aynısını gerektirir ve bu şekilde dört doğrultucudan oluşan düzenlemeye köprü doğrultucu denir.
    Tam dalga doğrultucu giriş dalga formunun tamamını, alternatif akım dalga formunun negatif (ya da pozitif) kısmını döndürerek sabit bir kutupsallıkla (pozitif ya da negatif) çıkışa verir. Pozitif (negatif) kısımlar böylece döndürülmüş negatif (pozitif) kısımla birleştirilerek tamamen pozitif (negatif) bir gerilim/akım dalga şekli elde edilir.
    Tek fazlı AC için, eğer AC transformatörün ortası sıfırlanmış ise arka arkaya (örneğin, anot ile anot ya da katot ile katot) bağlanmış iki diyot tam dalga doğrultucunun görevini yerine getirir. En genel vakum tüplü doğrultucu yapısı tek bir zarf içersinde bir katot ve ikiz anotlar içerirdi bu yolla bir vakum tüpü için iki diyota ihtiyaç duyulurdu.
    Üç fazlı AC için altı diyot kullanılır. Genellikle üç çift diyottan oluşur ve herbir çift tek faz tam dalga doğrultucuda olduğu gibi arka arkaya bağlı değildir. Bunun yerine çiftler anotlar katotlarla olacak şekilde seri olarak bağlanır. Ticari olarak satılan ikili diyotlar genellikle dört girişe sahiptir ve kullanıcı isteğe göre diyotları tek faz ya da üç faz için ayarlayabilir.
    Alternatif akım üreten pek çok cihaz (alternaörler) AC’ yi üç faz olacak şekilde üretir. Örneğin, bir otomobil alternatörünün pil şarj uygulamaları için tam dalga doğrultucu olarak çalışacak altı diyotu bulunur.

    Tepe Kaybı

    Tam dalga doğrultucularının önemli noktalarından biri giriş tepe voltajından çıkış tepe voltajına olan kayıptır. Bir diyot köprü devresinde ki bu kaybın nedeni 0.7 volt civarında olan diyot eşik gerilimidir.Çıkış tepe değeri bu miktara eşit olan değer kadar giriş tepe değerinden düşük olur. Aynı zamanda diyotlar bu gerilimin altındaki değerlerde iletim yapmazlar dolayısıyla devre sadece herbir yarım döngünün bir kısmını geçirir buda dalga formunu oluşturan kamburlar arasında sıfır gerilim parçalarının görülmesine neden olur.

    Uygulamalar

    Doğrultucuların ilk uygulamalarından biri genlik modülasyonlu radyo sinyallerinin bir diyot tarafından algılanmasıydı

    Enerji İletimi

    AC gerilimi basit bir transformatör tarafından bile kolaylıkla kontrol edilebildiğinden enerji iletiminde kullanılır. Yüksek gerilim enerji iletim hatları elektriği uzak mesafelere, indirgenmiş akım (ısı ve böylece enerji kayıpları azalmış olur) ile iletmek için kullanılır. Güç hedef noktaya vardığında indirgeme transformatörleri tarafından kontrol edilebilir gerilimlere düşürülür. DC gerilimi bir gerilim değerinden diğerine indirmek daha karmaşık bir yapı gerektirir. DC den DC ye gerilim çevirmenin bir yolu önce AC ye çevirip (evirici ismi verilen cihaz kullanılır) daha sonra bir transformatör ile gerilim değeri düşürülür ve son olarak DC ye doğrultma işlemi gerçekleştirilir. DC günlük yaşamda faydalanılan elektrik ve elektronik cihazların iç devrelerinde kullanılır. Bilgisayarlar, telefonlar, televizyonlar, saatler, sürekli aydınlatma vb. DC kullanacak şekilde tasarlanırlar.

    Doğrultucu Çıkışını Düzleme

    Yarım ve tam dalga doğrultucular DC çıkışının bir formunu üretmekte yeterli olsalar da hiç birisi sabit DC gerilimi sağlayamaz. Doğrultulmuş AC kaynağından sabit DC elde etmek için bir düzleyici devre gereklidir. En basit şekliyle bunu gerçekleştirmek için bir depo sığaç ya da düzleyici sığaç doğrultucunun DC çıkışına konabilir. Buna rağmen hala bir miktar AC dalgacık kalacak ve elde edilen gerilim tamamen düz olmayacaktır.
    Bu dalgacıklardan daha fazla kurtulmak için sığaç giriş filtresi kullanılabilir. Bu filtre bir choke ve ikinci bir filtre sığaç ile tümleşerek daha karalı bir DC çıktı elde edilebilir. Choke akım dalgacıklarına yüksek bir empedans sunar.

    Doğrultma Verimi

    Doğrultma verimi bir doğrultucunun AC yi DC ye ne kadar verimli bir şekilde dönüştürdüğünü ölçer. DC çıkış gücünün AC giriş gücüne oranı olarak tanımlanır. Burada DC çıkış gücü ortalama akım ve gerilimin çarpımından ibarettir. Verimliliği hesaplamanın en kolay yolu [​IMG] formülü ile verilebilir. Düzleme olmaksızın tam dalga doğrultucuların verimi [​IMG] ya da %81, yarım dalga doğrultucuların ise [​IMG] ya da %40.5 ‘ dir.
    Özelleştirilmiş bir takım doğrultucular %90 verimin üstüne çıkabilmektedir.
     

Bu Sayfayı Paylaş