BÖLÜM 2 D YOTLU DO RULTUCULAR

Transkript

1 BÖLÜ 2 DYOTLU DORULTUCULAR A. DENEYN AACI: Tek faz ve 3 faz diyotlu dorultucularn çalmasn ve davranlarn incelemek. Bu deneyde tek faz ve 3 faz olmak üzere tüm yarm ve tam dalga dorultucular, omik ve indüktif yükler altnda incelenecektir. B. Teori: Diyotlu Dorultucular GR Pek çok güç elektronii uygulamasnda, giri gücü ebekeden alnan Hz lik AC güç eklindedir ve uygulamada DC ye çevrilir. Endüstride kontrollü gerilim ya da güç aktarm gerekmeyen uygulamalarda maliyet açsndan genel eilim diyotlu dorultucular kullanmak yönündedir. Diyotlu dorultucularda güç ak, ebekeden yüke doru olup sadece tek yönlüdür. DC güç kayna, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu dorultucular tercih edilmektedir. Diyotlu dorultucular, gerilimi ebekeden dorulttuklar için üzerlerinde, dorultucunun türüne göre ebekenin harmoniklerinin frekansnda gerilim salnmlar olur. Bunlar azaltmak için çka yükten önce bir kapasitör eklenir. Kapasitör ne kadar büyük olursa çk gerilimindeki salnmlar da o kadar az olacaktr. Diyotlu dorultucularn kötü özelliklerinden bir tanesi ise ebekeden oldukça yüksek distorsiyonlu akm çekmeleridir. Bu da harmonik standartlaryla snrlandrld için her durumda diyotlu dorultucular kullanlamayabilir. Bunlarn yerine kontrollü dorultucular kullanlarak çeitli denetim stratejileriyle birlikte akm sinüse benzetilir. Diyotlu dorultucular, tek faz, üç faz ve yarm dalga dorultucu, tam dalga dorultucu eklinde snflandrabiliriz. imdi bunlar inceleyelim. Tek Faz Yarm Dalga Dorultucu: Tek faz yarm dalga dorultucular pek kullanlmasalar da, dorultucu çalmasnn anlalmas açsndan iyi bir örnek tekil ederler. ekil 2.1 de tek fazl bir yarm dalga dorultucu görülmektedir. ekil 2.1 Tek faz, yarm dalga dorultucu Yarm dalga dorultucu, diyotun üzerine gelen negatif gerilimi iletmemesinden dolay, sinüs eklindeki gerilimin sadece pozitif ksmn dorultacaktr. GÜÇ ELEKTRON 41

2 Yük omik, ya da indüktif olabilir. Eer yük omik bir yük ise, diyot sadece pozitif evreyi dorultur ve kesim durumuna geçer, ancak yük indüktif bir yük ise, yük akm, gerilim sfra dütükten sonra, bir süre daha pozitif yönde akmaya devam edecei için diyot hemen kesime geçemez ve üzerindeki akm sfra düene kadar negatif gerilimi iletir. Bütün bu durumlar aadaki ekilde gösterilmitir. ekil 2.2 Omik ve indüktif yük ile gerilim-akm ilikisi Gerilimin negatife dütüü durumlar engellemek için indüktif yüklü uygulamalarda çka, bota çalma diyodu(fwd) balanr. Bu, yüke ters paralel olarak balanan standart bir diyottur ve gerilim negatife düme eilimi gösterdii zaman iletime geçerek, ebeke diyodunun üzerindeki akm kendi üzerine alr. Böylece yük akm bota çalma diyodu üzerinden akmaya devam eder ve yük üzerinde sadece oldukça küçük olan diyodun negatif gerilimi gözlenir. Çkta gözlenen gerilimin tepe deeri, diyot üzerindeki gerilim düümü ihmal edilirse yaklak olarak giri iaretininkiyle ayndr. Bu dalga eklinin ortalama ve etkin deerleri integral alnarak hesaplanabilir. Aada yarm dalga dorultucunun çk geriliminin ortalama ve etkin deerleri ve nasl hesapland verilmitir. V ORT 1 T V ORT t V Sinwt V T 1 V ( t) dt VORT Sin( wt) d( wt) 2 VORT ( Coswt) Cos ( Cos0) VORT 2 VORT 2 2 I VORT I ORT T I V RS V ( t) dt VRS I RS T GÜÇ ELEKTRON 42

3 Tek Faz Tam Dalga Dorultucu: Tek fazl uygulamalar için oldukça sk kullanlan tam dalga ya da köprü dorultucu devresi ekil 2.3 te gösterilmitir. ekil 2.3 Tek Fazl Köprü Dorultucu 4 tane diyottan oluan devrede, D1 ve D4 diyotlar alternatif gerilimin pozitif evresini geçirecek, D2 ve D3 diyotlar da gerilimin negatif evresinde aktif olarak bu bölgeyi dorultacaktr. Böylece çkta, giriteki ac gerilimin iki kat frekansnda dc bir gerilim elde edilecektir. Eer yük indüktif olursa akm gerilimin gerisine düecek, ancak akm üzerine alacak pozitif gerilim evresine geçmekte olan baka bir diyot olduu için yarm dalga dorultucuda gözlenen negatif voltaj durumu köprü diyotta gerçeklemeyecektir. Bunlara dair dalga ekilleri ekil 2.4. te gösterilmitir. ekil 2.4. Omik ve indüktif yükle köprü dorultucu gerilim-akm ilikisi Tek fazl köprü diyotta da yük gerilim, akmlarnn ortalama ve etkin deerleri ayn ekilde integral alarak hesaplanr. Sonuçlar aada verilmitir. 2V 2I VORT I ORT I VRS I RS 2 2 Bu formüllerle verilen akm deerleri sadece omik yükler için kullanlabilir. Çünkü sadece bu durumda akm ve gerilimlerin dalga ekilleri ayndr. GÜÇ ELEKTRON 43

4 DENEY 2.1.1: Tek Fazl Yarm Dalga Dorultucu (Omik Yükle) ekil 2.10 da görünen devreyi kurunuz. ekil 2.10 ekil 2.11 GÜÇ ELEKTRON 47

5 Giriten verilen 55 Vrms lik alternatif gerilimin pozitif evresi diyot tarafndan geçirilecek, negatif evresi ise, diyotun geri bloklama durumuna geçmesi sebebiyle kesilecektir. Alternatif gerilimin sadece bir evresi geçirildii için bu devreye yarm dalga dorultucu denmektedir. Balantlar kontrol ettikten sonra devreyi çaltrnz. Y1 kanalndaki çk dalga eklini çiziniz. Aadaki ölçümleri not ediniz. Y1 Kanalnda gördüünüz gerilim dalga ekline göre, akm dalga eklinin nasl olmasn beklersiniz? Direnç üzerinden alnan yük geriliminin ortalama ve etkin deeri (Vo mean, Vo rms ) Direnç üzerinden geçen yük akmnn ortalama ve etkin deeri. (Io mean, Io rms ) Giri akmnn etkin deeri. (Iin rms ) Yük gerilimi Diyot voltaj GÜÇ ELEKTRON 48

6 Yük ve giri voltaj ekil 2.12 Tek faz, yarm dalga dorultucu için elde edilen dalga ekilleri ax. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RS Iin 76V 25V 0.2A 320mA Tablo 2.1 Omik Yük çin Deney Sonuçlar GÜÇ ELEKTRON 49

7 DENEY 2.2.1: Tek Fazl Tam Dalga Dorultucu (Omik Yükle) ekil 2.25 ekil 2.26 GÜÇ ELEKTRON 63

8 ekil 2.25 de görülen tam dalga dorultucu devreyi kurunuz. Bu kez giri geriliminin pozitif evresini D1-D4 diyot çifti negatif evresini de D2-D3 diyot çifti geçirecektir. Bu sayede sinüs erisi eklinde bir gerilimin her iki evresi de pozitif bir gerilime dönütürülmü olacaktr. Balantlar kontrol ederek devreyi çaltrnz. Osiloskobun Y1 kanalndan görülen çk geriliminin dalga eklini çiziniz. Çk geriliminin ve akmnn, ortalama ve etkin deerlerini not ediniz. Giri geriliminin bir periyodunda, çk geriliminde 2 darbe gözlendii için bu dorultucuya 2 darbeli dorultucu da denmektedir. 100 ohmluk yük üzerinde D1 ve D2 diyot gerilimleri ekil 2.27 Diyotlu köprü dorultucu için dalga ekilleri ax. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RS Iin Tablo 2.4 Tek Faz Köprü Diyot çin Deney Sonuçlar GÜÇ ELEKTRON 64

9 DENEY DENEY İSTENENLER Deney deki tek fazl yarm dalga dorultucu için ölçtüünüz gerilimleri teorik olarak hesaplayarak ölçülen deerlerle karlatrnz. Sonuçlar uyumlu mu? Deilse neden deil belirtiniz. Yük geriliminin ve akmnn dalga eklini çiziniz. F F (Tek fazl yarm dalga dorultucu için : FOrt FRS F :Akm ya da 2 gerilimin tepe deeri.) Deney de elde ettiiniz gerilim ve akm dalga ekillerini çiziniz. Ölçülen gerilim ve akm deerlerinin ortalama ve etkin deerlerini teorik olarak hesaplayarak elinizdeki deerlerle karlatrnz. 2F F (Tek fazl köprü dorultucu için: FOrt FRS ) 2 GÜÇ ELEKTRON 90