Bölüm 4 : D HAT KOMÜTASYONU Doğrultucu elemanların bir A beslemeyle irtibatlı olduğu önceki iki bölümde, elemanlar A peryot içerisinde akımın sıfıra düştüğü anlarda tabii olarak sönüyorlardı. D beslemeli çoğu uygulamalarda da yarı iletken elemanlar bulunabilir. D kaynakla beslenen yüklerin anahtarlanmasıyla yük gücü kontrol edilebilir. Bütün devreler D Kıyıcı denir. Kıyıcının temel yapısı Şekil 4.1 de görülmektedir. Gerilim ve akım anahtarlama frekansına bağlı olarak güç transistorü, güç MOSFT i GTO veya GBT kullanılabilir. endüktif ise, sönüm sonrası yük akımının devam edebilmesi için uçlarına diyot bağlanır. uçlarındaki V V or or or Zaman t On Off Şekil 4.1 D Kıyıcı gerilimin ortalama değeri, on/off periyodu değiştirilerek ayarlanabilir. leman olarak güç transistoru kullanılması durumunda, kollektöremiter gerilimi baz akımının değiştirilmesiyle ayarlanabilir (böylece yük gerilimi de ayarlanmış olur). Ancak bu uygulama küçük güç seviyesinde yapılabilir. akımı 100A için transistör uçlarında 200V gerilim düşümü demek, transistor de 20kW güç kaybı demektir. Bu kayıp transistor ün yanmasına yol açmasa bile en azından parasal kayıp demektir. ski temel devrelerin çoğu anahtarlama elemanı olarak tristör içeriyordu. Bu tristörlerin söndürülebilmesi için harici bir devre bulunuyordu. Bu devre anot akımını sıfıra düşürerek ve tristörün bloke durumunu kazanabilmesi için yeterli bir zaman ters gerilim uygulanmasını sağlayarak tristörü söndürüyordu. Bu bölümde bu temel söndürme devrelerinin genel prensipleri anlatılacaktır. Devrelerle alakalı formüller bölüm sonunun da izah edilecektir. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 1 - www.uyaroglu.org
4.1 PAA KAPASĐTANS VT it S Şekil 4.2 Paralel Kapasitörle Sönüm Zaman Şekil 4.2 deki tristör iletime alınırsa akım / olur. Tirstörü söndürmek için şekildeki doldurulmuş bir Kapasitör S anahtarı kapatılarak ters yönde gerilim uygulanır. Böylece tristör akımı azalarak negatif bölgeye geçer ve tristör yüklerinin bloke durumu kazandıracak şekilde yerleşmelerini sağlar. Bir müddet sonra tristör uçlarındaki gerilim kapasitörün dolmasıyla pozitif olarak seviyesine ulaşır. Bu devredeki kapasitör değeri tristörün bloke durumunu kazanmasını sağlayabilecek değerde olmalıdır. Şekil 4.2 deki devreyi pratikte kullanabilmek için S anahtarı elektronik bir anahtarla değiştirilmeli ve devre, yeniden sönümü sağlayabilecek şekilde kapasitörü doldurabilmelidir. Böyle bir devre Şekil 4.3 de görülmektedir. ic V ig2 V i ig1 ig2 V i - Yarım Periyot Kosinüs Dalgası 1 Osilasyon fre.= 2 () xponansiyel Artış 2 e-t/ V i i id D i ig1 id / 2/ Akımı Şekil 4.3 (a) Paralel Kapasitans Kömütasyon Devreli Kıyıcı Devresi Đdeal tristörler ve kayıpsız elemanlar kabulü ile dalga şekilleri (b) de görülmektedir., ana yük tristördür. ise in sönümü için gerekli kapasitörü devreye almak için yedek tristördür. endüktansı, kapasitörü uçlarındaki polaritenin doğru yönde olmasını sağlamak içindir. i V V Batarya bağlandı ig2 ON T Sönüm Z. OFF Şekil 4.3 (b) Paralel Kapasitans Kömütasyon Devreli Kıyıcı Devresi Maksimum dv/dt tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 2 - www.uyaroglu.org
Başlangıçta tristörler sönümde oldukları için batarya bağlansa bile akım akmaz. Öncelikle nin tetiklenerek kapasitörnün dolması sağlanır. Bu durumda Şekil 4.4 (a) daki bağlantı gerçekleşmiş olur. Kapasitör, akımı ekspnonansiyel olarak azalan bir dalga şekliyle dolar. (Başlangıç değeri / dir) Bir müddet sonra kapasitör batarya gerilim seviyesine kadar dolar. ( nin tutuma akımının altına inmesiyle akım söneceğinden tam ye kadar dolamaz) tetiklenirse yük, bataryaya bağlanmış olur. (Şekil 4.4 (b)) Aynı zamanda endüktansı ile kapasitansı arasında yarım peryot sürecek bir osilasyon başlar. ( Diyot ters yönde akım akışını engelleyeceğinden). Böylece kapasitör uçlarındaki polarite değişerek şekil 4.4(a) daki durumu alır. tetiklenirse, nin üzerinden boşalmasıyla söndürülür. böylece Şekil 4.4(a) da tristör ve yük üzerinden geçen akımın başlangıç değeri 2/ olur. (a) Şekil 4.4 Şekil 4.3 için eşdeğer devreler (b) Şekil 4.3 teki devrenin çalışmasını özetleyecek olursak: tetiklenirse yük bataryaya bağlanmış olur. nin tetiklenmesi i söndürerek yükü bataryadan ayırır. Bu devrenin dezavantajı, kapasitörün yük aracılığıyla doldurulmasıdır. Pratikte D diyodu yerine tristör kullanılabilir. ğer diyot kullanılırsa söndükten sonra diyot ve kapasitör aracılığıyla endüktansın neden olacağı ikincil bir osilasyon söz konusu olabilir. Böylece kapasitör bir miktar boşalır. Tristör kullanımı bunu önleyecektir. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 3 - www.uyaroglu.org
1 Şekil 4.5 Basit paralel kapasitörlü kıyıcı 2 Şekil 4.5 teki devre endüktör kullanılma gerekliliğini ortadan kaldırır. in tetiklenmesi hem yükü bataryaya bağlar, hem de kapasitörünün 2 üzerinden kolmasına imkân verir. nin tetiklenmesiyle kondansatör gerilimi e uygulanmış olur ve söner., 2 üzerinden akım akacağından iletimde kalır ve 1 aracılığıyla kapasitörünü ters yönde doldurur. tetiklenirse 1 yükü bataryaya bağlanmış olur, aynı zamanda kondansatörü yi söndürür. Bu basit devrenin dezavantajı ise 2 direncinde meydana gelen kayıptır. 2 büyük seçilerek bu kayıp azaltılabilir, ancak bu kondansatörün dolma süresini artırarak yükün anahtarlama frekansını sınırlar. i V T3 Şekil 4.6 Değişik bir paralel kapasitans komütasyon devresi Şekil 4.7 devresi bataryaya seri bağlı Şekil 4.6 da kapasitörün yük üzerinden doldurulmasını önleyen bir devre görülmektedir. devrede in tetiklenmesi, bataryayı yüke bağlar. Aynı zamanda veya bir müddet sonra T3 tetiklenirse devresinde meydana gelen osilasyonla kapasitörü 2 gerilimine kadar dolar. Bu olayı anlamak için Şekil 4.7 deki devreye bakılabilir. Devrede osilasyon frekansı kayıplar ihmal edilirse 1/2Π dir. ğer kayıplar varsa kapasitörü sönümlü bir osilasyonla sonuçta gerilimine ulaşacaktır. T3 tristörü ters yönde akım akmasını önleyeceğinden sadece yarım periyotluk bir osilasyon olur ve kapasitör uçlarında yaklaşık 2 kadar gerilim bulunur. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 4 - www.uyaroglu.org
Şekil 4.6 da kapasitör doluyken tetiklenirse bu, i söndürür. sönüm esnasında kondansatörü aracılığıyla yük üzerinden ters polariteli olarak kadar dolar. Bir sonraki ve T3 ün tetiklenmesiyle de kondansatör osilasyonla diğer yönde 2 nin de üzerinde dolmuş olur. Bu devrenin avantajı, kondansatörün batarya geriliminden daha büyük bir değerle komütasyonu gerçekleştirmesidir. Dezavantajı ise ve T3 yanlışlıkla birlikte tetiklenirse batarya uçları kısa devre edilmiş olur. Şimdiye kadar anlatılan bu devreleri seçerken Kriter: yükün tipi, anahtarlama frekansı, elemanların büyüklükleri, kayıplar ve maliyet göz önüne alınmalıdır. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 5 - www.uyaroglu.org
4.2 ZONANSA SÖNÜM Kondansatör-Bobin kombinasyonu kendinden osilasyona girme özelliği, yedek veya ikinci bir tristör gerektirmeden, iletime girdikten belli bir zaman sonra yük tristörünü söndürmede kullanılabilir. Şekil 4.8 (a) da görülen seri rezonans devresi, tristör akımının ters yönde çevrilmesini ve sönümün gerçekleşebilmesini sağlamak için eksik sönümlü tasarlanmalıdır. Şekil 4.8 (b) de dalga şekilleri görülmektedir. ig V=V it VT V bulunmuş olmasıdır. it ilk tetikleme darbesi > ig (a) (b) VT V V Sönüm zamanı V Batarya bağlandıktan sonra ilk tetikleme darbesi uygulanınca osilasyonu başlar tristör akım yönü ters dönemeyeceği için osilasyon yarım periyot devam eder ve tristör söner. osilasyon sonunda kapasitör uçlarında yaklaşık 2 kadar gerilim bulunduğundan tristöre ters kutuplanmayla kadar gerilim uygulanmış olur. Bu andan itibaren Osilasyon dalga şekli ksponansiyel azalma dv/dt Zaman(t) kondansatör yük üzerinden boşalmaya başlar. Gerilimi nin altına düşünce tristör uçlarında yeniden pozitif kutuplama olur. Devrede tristör iletimde kalma süresi osilasyon frekansı belirler. Kesim süresi ise yüke bağlıdır. Ancak kondansatörün gerilim değeri, nin altına düşecek kadar bir süre için kesimde kalmalıdır. Aksi takdirde bir sonraki tristör tetiklemesinde osilasyon yapılamayabilir. Tristörden geçen akım incelenecek olursa ikinci tetiklenmede geçen akımın birincisinden az olduğu görülür. Bunun nedeni kondansatörün uçlarında zaten belirli bir gerilim seviyesi tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 6 - www.uyaroglu.org
Şekil 4.9 da ise paralel rezonansla sönüm sağlayan devre görülmektedir. i VT it V ig / ig i it V V Şekil 4.9 Paralel rezonansla sönüm / i,v Batarya bağlandığı zaman devredeki kondansatör seviyesine kadar dolar. bu andan itibaren tristörün tetiklenmesiyle yüke gerilim uygulanmış olur, aynı zamanda devresinde osilasyon başlar. Osilasyon akımının yük akımından (/) büyük olması durumunda tristör akımı ters dönmeye çalışacaktır ve sonuçta sönecektir. Osilasyon ilk yarı periyodunda tristör akımı artarken sonra azalmaya başlayacak ve ikinci yarısının başlarında da sıfıra düşecektir. Şekil 4.9 (b) deki dalga şekilleri seri devresinin kritik sönümlü olduğu ( 2 = 4/) durumu için geçerlidir. ğer düşürülürse yük akımı osilasyon akımından () daha büyük olabilir. arttırılırsa, bu da kapasitörün dolma süresini arttırır. (Yani minumum sönüm süresi). Bu nedenle, bir devre sabit dirençli yükler için kullanılabilir. it VT Batarya bağlandı (b) it = i - i Sönüm Zamanı dv/dt tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 7 - www.uyaroglu.org
reaktör doyumda ig i V Şekil 4.10 Doyumlu reaktörlü paralel sönüm devresi i,v ezonans devresi, doymaya ulaşabilen bir reaktör kullanımıyla Şekil 4.10 daki gibi geliştirilebilir. Bu reaktör demir nüveli yüksek endüktanslı bir reaktördür. Ancak doyma bölgesinde endüktansı düşüktür. Şekil 4.10 daki devrede tristör tetiklenirse it VT ON OFF Şekil 4.11 Doyumlu reaktörlü paralel sönüm devresi şekilleri büyük olduğu için doyma bölgesine geçene kadar yavaş bir osilasyon olur. Doyma bölgesinde azalacağından akım birden artar ve yarım periyot devam eder. Bu akım yük akımıyla aynı yönde tristör den akar. osilasyon akımı doyma bölgesinden çıkınca yine az bir akımla devam eder ve ters yönde akmaya başlar. Bu akım yine doyma bölgesine ulaşabilirse tristörü söndürür. Bu devre ile yükün iletimde kalma süresi arttırılmış olur. ğer yük endüktifse yük uçlarına Şekil 4.12 de görüldüğü gibi diyot bağlanmalıdır. Ayrıca osilasyon devresinin akımına yük üzerinden akmasını önlemek için uçlarına diyot bağlanabilir. T D2 D2 D1 D1 Şekil 4.12 Paralel rezonanslı sönüm devresi (diyotlar eklenmiş) Şekil 4.13 sek endüktanslı yükler için rezonans devresi tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 8 - www.uyaroglu.org
ün endüktans değeri Şekil 4.13 deki rezonans endüktansından çok daha büyükse, Şekil 4.13 devresini kullanmak diğer devreleri kullanmaktan daha avantajlıdır. Avantajı: endüktansının, tristörün akım artış hızını sınırlayabilmesidir. Ayrıca tristör sönüme giderken akımı yavaş yavaş azalacaktır, böylece tristörde ters yönde yük birikmesi az olacaktır. Devredeki D2 diyodu yük (motor) sebebiyle kapasitörün dolumunda problem oluşmasını önlemektedir. kapasitörün yük aracılığıyla dolması ise besleme kaynağından aşırı gerilim düşümü olmasını önleyecektir. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 9 - www.uyaroglu.org
4.3 KUPAJ DV akımını taşıyan tristör, kendisine seri bir endüktörle söndürülebilir. Bu endüktör üzerinde D besleme gerilimine ters ve ondan daha büyük değerli bir gerilim oluşturulmalıdır. Bu gerilim tristör uçlarında ters kutuplanma meydana getirir ve yeterince uzun olursa tristör söner. V ig1 V, i ig2 i i1 V V / D1 V ig1 1 ON i i1 V ig2 V (a) 'den büyük i V sönüm zamanı OFF Şekil 4.14 Harici darbeyle komütasyon a)doğrudan bağlantı b) Karşılıklı kuplajlı c) Dalga Şekilleri 2 D2 Şekil 4.14 (a) ve (b) de dolu kondansatör geriliminin endüktör aracılığıyla tristörü söndürmesine ait devreler görülmektedir. Şekil 4.14 (a) da kaynak devreye bağlanınca kondansatörü, 2 ve D2 üzerinden yaklaşık 2 kadar dolar. tetiklenirse; 1 aracılığıyla yük, kaynağa bağlanmış olur. tetiklenince kondansatör gerilim 1 üzerinde tristörünü söndürür. 1, rezonans devresi kondansatörü ters yönde doldurarak tristörünü söndürür. Bundan sonra kondansatör, 2 ve D2 aracılığıyla yeniden tristörünü söndürecek şekilde doldurulur. Bu devrede, 2 devresinin rezonans frekansı, 1 devresinden çok daha düşüktür. Dolayısıyla nin 1 üzerinden boşalması, 2 den bağımsızdır. 2, 1 den daha büyük seçilmelidir. ğer D2 yerine, söndükten sonra iletim giren bir tristör bağlanırsa 2 daha küçük seçilebilir ve OFF süresi azaltılabilir. Şekil 4.14 (c) dalga şekilleri görülmektedir. akımı kare dalga biçimindedir. Şekil 4.14(a) daki devrede kullanılan elemanların kayıpsız olduğu kabul edilirse her anahtarlamada bir kondansatör uçlarındaki gerilim 2 kadar büyüyecektir. Bu durum Şekil 4.15 de görülmektedir. (b) tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 10 - www.uyaroglu.org
2, devresindeki osilasyon -3,+3 2 4 şeklinde olacak ve sonuçta 4 3 değerine ulaşacaktır. Aslında kayıplar D2 bu değere kadar çıkılmasını önler. 2-2 3 uçlarına ters bağlanacak bir diyot ile bir periyotluk bir salınım sağlanarak Şekil 4.15 - Şekil 4.14 (a)'da 'in ilk sönüşü sonrası şartlar da kapasitör gerilimi 2 ile sınırlandırılabilir. Şekil 4.16 da ise kuplajlı darbe devresi görülmektedir. Bu devrede yük kaynağa bağlandığı anda kondansatör sönüm için D Mdi/dt M 1 2 Şekil 4.16 Kuolajlı darbe devresiyle komütasyon i 2di/dt gerekli yönde dolar. in tetiklenmesiyle, yük akımının artışı 2 de gerilim endükleyecek bu da karşılıklı endüktansla 1 de gerilim indükleyecektir. Bu gerilim, kondansatör üzerinden iç akımı geçirerek onu dolduracaktır. D diyodu da kondansatörün deşarj olmasını önler. tetiklendiğinde kondansatör, i söndürür ve ters yönde dolar. in bir sonraki tetiklenişiyle 1, ve D üzerinde meydana gelen osilasyon kondansatörü dolduracak, bu gerilime Şekil 4.16 (b) de görüldüğü gibi m.di /dt gerilimi de katkıda bulunacaktır. i Şekil 4.16 daki kuplajlı darbe devresinin diğer iki devreye üstünlüğü yük üzerinden kapasitörün dolması ve böylece sönüm için gerekli şartların garantilenmiş olmasıdır. Ayrıca yük akımı ne kadar çok olursa kapasitörün dolumu da o kadar çok olacağından, tristör sönümü için o kadar çok süre, kondansatör tarafından sağlanabilecektir. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 11 - www.uyaroglu.org
4.4 BĐ BAŞKA YÜKÜ BSYN TĐSTÖ AAĞYA KOMÜTASYON Özellikle inverterlerde bulunan çoğu devreler, yük akımını, söndürülecek tristörden uzaklaştırarak diğer yük akımı taşıyan tristör ya da diyoda transfer eden komütasyon tekniği kullanırlar. Đki eşit yük arasında akımı transfer eden böyle bir devre Şekil 4.17 de görülmektedir. is i1 i2 i i V V V ig1 ig2 (a) tetiklendiğinde bir yük kaynağa bağlanırken aynı zamanda kondansatör diğer yük ve aracılığıyla dolar. tetiklendiğinde ise kondansatör i söndürür ve ters yönde dolar. Bu anda üzerinden diğer yük kaynağa bağlanmış olur. Bu devreden yola çıkılarak Şekil 4.18 deki basit inverter devreyi oluşturabilir. V ig1 ig2 i1 i2 V i / 2/ - 2 e -t/ V Şekil 4.18 - Şekil 4.17 (a)'nın invertere dönüştürülmesi i1 i / 3/ Bu devrede eşit zaman aralıklarıyla iki tristörün tetiklenmesi yük uçlarında A max di/dt gerilim oluşturur. Tamamlayıcı bir i2 devre olan McMurray-Bedford darbe komütasyonlu köprü devresi Şekil i sönüm zamanı 4.19 da görülmektedir. eğer ve iletimde ise yük kaynağa bağlı demektir V V max dv/dt veya T3 ve T4 iletimdeyse yük ters yönde akımgeçecek şekilde kaynağa bağlı demektir. Böylece yük uçlarında is ilk tetikleme Batarya bağlandı ON/OFF 1 Periyot OFF/ON Zaman (t) A gerilim elde edilebilir. Şekil 4.17 şit iki yük arasında komütasyon tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 12 - www.uyaroglu.org
D1 1 T3 3 D3 1 4 D4 4 T4 2 D2 1 = 2 = 3 = 4 = 1 = 2 = 3 = 4 = Şekil 4.19 Tamamlayıcı darbe komütasyonlu köprü devresi (Mc-Murray - Bedford) Şekil 4.19 daki komütasyonu incelersek: (ve ) iletimde ve yük 1= 4= akımını taşırlarken T4 tetiklenirse yük akımı T4 e transfer olarak i söndürecektir. Diğer iki tristörde ( ve T3) bir değişiklik 4 (a) T4 olmaksızın in söndürülmesi, yükün kaynaktan ayrılmasına neden olur. T4 le aynı anda T3 tetiklenirse ve aynı anda söner ve yük ters yönde kaynağa bağlanmış 1 olur. Şekil 4.20 de komütasyon esnasındaki /2 =d/dt olaylar görülmektedir. Şekil 4.20(a) da T4 ün tetiklenmesi 4 önce şartlar bulunmaktadır. 4, ile (b) doludur. ndüktörde depolanan enerji 1/2 2 dir. T4 tetiklenince Şekil 4.20 (b) deki şartlar gerçekleşir. 4 ün gerilimi 4 uçlarına uygulanır ve bu da 1 üzerinde i D4 0 0 4 (c) gerilimi endükler. Bu sebeple ters kutuplanarak söner. Şekil 4.20 (b) deki akım dağılışı T4 ün tetiklenmesinden sonra 1, 4 teki depolanan enerjinin değişmemesi Şekil 4.20 Omik yük için sönüm şartları a) T4 tetiklenmeden önce b) T4 tetiklendikten hemen sonra c) Kondansatör gerilimi ters olmaya başladıktan sonra sebebiyledir. 1 den akmakta olan akımı 4 e transfer olur, böylece 1/2 2 enerji tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 13 - www.uyaroglu.org
seviyesi korunmuş olur. Omik bir yük varsayımı ile yük akımı sıfıra düşerken, akımı eşit oranda 1 ve 4 üzerinden çekilir. 1 ve 4, 4 ile osilasyona girer. (f=1/2π 2 ) 4 ün gerilimi (1/2) ye düşünce pozitif kutuplanır, bu zamana kadar da bloke olmuş olur. Devrede diyotlar olmasaydı, osilasyon sebebiyle 1 uçlarındaki gerilim 2 nin üzerine çıkacak ve sonuçta seviyesine inecekti. D4 sebebiyle 4 uçlarındaki gerilim ters dönemez, D4 +i Şekil 4.20 (c) de görüldüğü gibi 4 ün azalan akımı D4 diyodundan devresini tamamlar. Böylece 1, seviyesine kadar dolar. T4 ün akımı ise D4 ve 4 deki kayıplar sebebiyle sıfıra düşer. Çoğu durumda yük endüktif olduğu için yük akımı sürekli olacaktır. Ayrıca yükün endüktansı, komütasyon devresinin endüktansından çok daha büyüktür. Bu durumda T4 tetiklendikten hemen sonra akım değişikliği Şekil 4.21 (a) daki gibi olur. 4 ün deşarj akımı iki kat artmıştır. çünkü kondansatör hem yükün hem de T4 ün akımını sağlamaktadır. Komütasyon periyodunca yük akımının değişmediğini kabul edersek, D4 iletime geçince T4 ün akımı azalır, yük akımı da ve D4 üzerinden akar, ancak yük uçlarındaki gerilim sıfırdır. ( Şekil 4.21 (b) ) Yukarıdaki şekilde ise seri devresi ve yedek tristörlerde sönümü ve akım transferi gerçekleştirilen devre görülüyor. ile veya T3 ile T4 iletime alınarak yük kaynağa bağlanabilir. 4 T4 i T4 Şekil 4.21 ndüktif yük için sönüm şartları a) T4 tetiklendikten hemen sonra b) D4 diyodu iletimdeyken A T4A (a) (b) T4 D1 D4 Şekil 4.22 Yedek tristörlerle darbe komütasyonu T3 tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 14 - www.uyaroglu.org
Devrede tristör söndürebilmek ia i id1 için A nın tetiklenmesi gerekir. ig1a V i V id4 Komütasyon süresince dalga şekilleri Şekil 4.23 de görülmektedir. Devrede komütasyon üç aşamada gerçekleşmektedir ve komütasyon ig1a V süresince yük akımı sabit kalmaktadır. A tetiklenirse, Şekil 4.24 (a) da görüldüğü gibi devresi ile seri olur ve kondansatör üzerinden boşalır. t1 anında kondansatör akımı ye eşit olur ve söner ia, i i id1 id4 V ileri gerilim düşümü - i sönüm zamanı D'de ileri gerilim düşümü i - dv/dt Zaman (a) (b) (c) Kondansatör akımı artmaya devam eder. den fazlası D1 diyodundan geçer (Şekil 4.24(b) ) kondansatör gerilimi ters çevrilince, akımı yük akımının altına düşer. D1 in akımı azalır ve D4 iletime geçer. Böylece Şekil 4.24 (c) de olduğu gibi kaynak uçlarına bağlanmış olur. Kondansatör, basit bir devresinden daha fazla bir gerilime ulaşır. Kondansatör akımı ters dönmek isteyince A tristörü t3 anında söner, D4 diyodu yük akımını üzerine alır. Şekil 4.23 teki şartları özetlersek akımı den daha büyük bir pik değere sahip olmalıdır. tristörünün sönüm zamanı, D1 diyodunun iletimde kalma süresi kadardır. Bu anda tristöre uygulanan ters kuplajlama gerilimi, D1 üzerindeki gerilim düşümü kadardır. uçlarındaki gerilimin değişim hızı yüksek olduğu için pratikte bu artışı D4 diyodunun daha erken akımı üzerine alması demektir, bu da kondansatörünün daha fazla gerilimle dolması anlamına gelir. Böylece bir sonraki komütasyon daha kolay yapılabilir. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 15 - www.uyaroglu.org
4.5 FOMÜ ÖZT i Bu bölümde D / i V kaynağa bağlı tristörlerin sönümü ile ilgili devreler anlatılmıştır. ün tipine V göre devre uygulamaları yer (a) i +V i (b) V t almamıştır. Devrelere - veya - kombinasyonları içerdiğinden devre davranışına uygun formüller verilecektir. - devresinde (c) V V (d) t akım ve gerilim zamana göre değişmeleri Şekil 4.25 teki gibidir. i=be -t/t v=+ Ae -t/t Şekil 4.25 devresinde dolum koşulları ve zaman sabiti T=. dir i V i V (a) (b) i V (c) t (d) t Şekil 4.26 - seri devresi (ilk şartlar sıfır) a) Devre b) az sönümlü c) kritik d) aşırı sönümlü tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 16 - www.uyaroglu.org
t=0 ise A ve B belirlenebilir. Şekil 4.26 da görülen seri devresinin ise üç cevabı sözkonusu olabilir. Çoğu sönüm devreleri az sönümlü devrelerdir. Şekil 4.26 için eşitlikler: Az sönümlü 2 <4<1 ise i=ae -αt sin(wt+ δ) d i /d t = A [e -αt cos(wt+ δ) - α e -αt sin(wt+ δ)] v=+ B e -αt sin(wt+ δ) d v /d t = A [e -αt wcos(wt+ K) - α e -αt sin(wt+ K)] α=/2 w= [(1/) (/2) 2 ] 1/2 Formüllerdeki A, B, δ ve K sabitleri t= 0 ilk şatında belirlenebilir + ihmal edilebiliyorsa =0 ve sönümsüz devre sözkonsudur. i=a sin(w n t+ δ) w= + B sin(w n t+ K) w n= (1/) 1/2 sönümsüz tabii frekans. Aşırı sönüm durumunda 2 >4/ olup i=ae -at + Be -bt a= (/2) [(/2) 2 - (1/)] 1/2 b= (/2) + [(/2) 2 - (1/)] 1/2 dir. A, B,, D sabitleri yine t=0 şartından belirlenebilir. Kritik sönümlü durum için tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 17 - www.uyaroglu.org
2 = 4/1 ise i=e -αt (At+ B) v= + e -αt (t+d) α=/2 olup t= 0 dan A,B, ve D belirlenebilir. tufanuyaroglu@yahoo.co.uk - 18 - www.uyaroglu.org