Kategori: ELEKTRİK TEKNİK MAKALELER (Page 10 of 13)

BENZER İÇERİK: SENKRON JENERATÖR NEDİR? (ALTERNATÖRLER)

SENKRON MOTOR NEDİR?

Ekim 22, 2023 / CAGIN / 0 Comments

SENKRON MOTOR NEDİR?

Elektrik enerjisini, mekanik enerjiye dönüştüren elektrik makinelerine elektrik motorları denir. Senkron devirle dönen motorlara senkron motorlar adı verilir. Senkron motor yapısında döner manyetik alan hızı ile rotor hızı aynı hızda, yani senkron hızda döner. Elektrik makinesinin içerisinde döner manyetik alan oluşur. Bu alan, senkron devirde döner. Rotorda aynı hızda dönüyorsa, senkron elektrik makinesi motor işletmesinde çalışıyor demektir.

Senkron motorlar, elektrik enerjisini mekanik enerjisine çeviren senkron elektrik makinelerdir. Frekans ve makinenin kutup sayısıyla senkron hızı belirler. Elektrik makinelerinde senkron hız formülü aşağıdaki gibidir.

$n_s=\frac{60f}p$

Bu formülde Ns senkron hızı tanımlarken, f frekansı ve p ise elektrik makinesinin (generatör, alternatör, motor) kutup çifti (2 kutuplu makinenin kutup çifti sayısı p, 1 olur) sayısını belirtmektedir.

Senkron Motorların Çalışma Prensibi

Senkron motorlar, yükün değeri değişse bile rotor devir sayısı sabit kalır. Bu hız da döner manyetik alanın hızıdır. Yapısı senkron generatör (alternatör) ile aynıdır.

Senkron generatörlerde uyarma akımı rotora doğru akım (DC) ile yapılırken, senkron motorların rotorları da DC akım ile beslenir; ek olarak statorları ise alternatif akım (AC) ile beslenir. Bu durumda oluşan döner manyetik ve akımla Biot-Savart yasasına göre rotor iletkenlerine bir kuvvet etki eder. Statorun yarattığı dönen manyetik alanın yarı periyodu tamamlandığında, stator kutuplarının polaritesi değişir. Bu nedenle rotora uygulanan momentin yönü saat yönünün tersine dönerken, statorun dönen alanı hala saat yönünde dönmeye devam eder. Bu nedenle bir tur tamamlandığında, rotoru etkileyen ortalama moment sıfır olur. Özetle, rotor ilk yarı periyotta saat yönünde, ikinci yarı periyotta ise saat yönünün tersine dönmeye çalışır. Senkron motorlar, asenkron motorlar gibi kendi kendine yol alamaz. Rotor senkron hızda döndüğünden, sargıları döner manyetik alan tarafında kesilmez ve bu sargılarda bir gerilim indüklenmez. Asenkron motorlarda ise bilindiği gibi rotor ile döner manyetik alanın devir hızı farklı olduğundan manyetik alan, rotor sargılarını farklı bir açıda keser ve rotor sargılarında gerilim indükler, akım akmasını sağlar. Bu da asenkron motorun rotorunu döndürür. Senkron motorda rotorda akım akmasını sağlamak için dışarıdan yol verme yöntemleri uygulanır.

Senkron Motorlara Yol Verme Yöntemleri

Yardımcı motor kullanarak yol verme; mile dışarıdan mekanik bir tahrik ile ilk yol verme bir motor ile sağlanır. Bu motor bir DC motor veya asenkron motor olabilir. Senkron motorun hızı istenilen seviyeye ulaştığında sistemden yardımcı motor çıkartılır.

BENZER İÇERİK: ASENKRON MOTOR NEDİR?

Senkron motorlara asenkron yol verme; her senkron elektrik makinelerin yapısında söndürüm (amörtisör) sargıları bulunur. Bu sargıların uçları kısa devre edilmiştir. Motorun rotor bölümüne bir sincap kafes yerleştirilip, kısa devre edilir. Statora gerilim uygulandığında sincak kafes kısmı sayesinde kısa devre edilmiş söndürüm sargılarından akım geçer, rotor dönmeye başlar ve hızlanır. Motorun yol alma akımı uyarma sargılarından geçtiği için ve akım büyük değerlerde olduğu için kesinlikle bir dirençle akımın sınırlandırılması gerekir. Yoksa uyarma sargıları, bu yüksek akımdan dolayı zarar görür.

Senkron Motorlarda Söndürüm (Amörtisör) Sargıları

Frekans değiştirerek yol verme; motorun stator sargılarına (endüvi sargıları) uygulanan gerilimin frekansı değiştirilerek senkron motorun döner alan hızı sıfırdan senkron hıza çıkarılır. Döner alanın frekansı değiştiği, rotorda gerilim indüklenecek ve bir akım akacaktır. Bu sayede rotor dönmeye başlayacaktır.

Senkron Motorların Kullanım Alanları

Senkron motorlar hem büyük hem de küçük güçlü uygulamalarda kullanılmaktadır. Bunlardan en çok kararlılığı yüksek, düşük güçlü sabit hızın gerekli olduğu uygulamalarda kullanılır. Aynı şekilde büyük güç gerektiren mekanik uygulamalarda da tercih edilir. Çünkü genelde büyük güçlü motorlar, senkron motorlar olarak seçilir. Ayrıca kompanzasyon sistemi olarak kullanılır. Elektrik devrelerinin, güç sistemlerinin güç katsayısının düzeltilmesinde yaygın olarak tercih edilir.

BENZER İÇERİK: ASENKRON MOTOR ÇALIŞMA PRENSİBİ

Elektrik Motorları: Asenkron ve Senkron Motorların Çalışma Prensipleri ve Kullanım Alanları

SENKRON JENERATÖR NEDİR? (ALTERNATÖRLER)

Ekim 22, 2023 / CAGIN / 0 Comments

SENKRON JENERATÖR NEDİR?

Senkron generatörler, alternatör olarak da adlandırılan, elektrik üretiminde en çok kullanılan elektrik makinelerinden biridir. Elektrik makinelerinde, transformatörlerin dışında senkron makineler ile asenkron makineler bulunmaktadır. Manyetik döner alanın oluşumu makinen çalışma prensibini belirler. Senkron ve asenkron makinelerin çalışması manyetik döner alana bağlıdır. Bu iki tip makinede de hem rotor hem de stator denen yapılar bulunmaktadır. Senkron makinelerde rotor hızı, döner alanın yarattığı senkron hızda dönerken, asenkron makinelerde rotor bu hızdan farklı bir hızda dönmektedir.

BENZER İÇERİK: SENKRON MOTOR NEDİR?

Senkron generatörler veya alternatörler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren senkron elektrik makinelerdir. Frekans ve makinenin kutup sayısıyla senkron hızı belirler. Elektrik makinelerinde senkron hız formülü aşağıdaki gibidir.

$n_s=\frac{60f}p$

Bu formülde Ns senkron hızı tanımlarken, f frekansı ve p ise elektrik makinesinin (generatör, alternatör, motor) kutup çifti (2 kutuplu makinenin kutup çifti sayısı p, 1 olur) sayısını belirtmektedir.

Senkron Jeneratör Yapısı

Senkron generatörlerde kutup sargıları rotorda bulunmaktadır. Rotor, makinenin hareketli kısmıdır. Sonuçta bu kısım, döner manyetik alanı oluşturan bölümdür. Kutup sargıları, düzgün bir doğru manyetik alan oluşturmak için doğru akımla beslenir. Böylece makinenin hava aralığında zamanla değişmeyen ve sabit bir büyüklüğe sahip manyetik bir alan meydana gelir. Bu manyetik alan, rotorun harici bir tahrik cihazı tarafından döndürülmesi sonucu statora yerleştirilmiş üç fazlı sargı düzlemlerini farklı açılarda geçer ve stator sargılarında bir gerilim indükler. Bu indüklenen gerilim değişken, yani alternatif (AC) gerilimdir. Burada çıkarılacak en önemli sonuç, makineye bir tahrik yardımıyla rotoru döndürüldüğünde (yani mekanik enerji verildiğinde), statorundan elektrik enerjisi elde etmemizdir. Stator sargı düzlemlerinden geçen ve sargıyı kesen manyetik akının düzleme dik olan normal ekseni ile yaptığı açı 0-360 derece arasında değiştiğinden, alternatif akım elde edilmektedir. Senkron generatörün (alternatörün) Statorda bulunan sargılara endüvi sargısı, rotordaki sargılara ise kutup sargıları denir. Makinenin duran bölümü endüvi kısmı olduğundan elektrik enerjisi buradan başka bir dış devreye aktarılırken ekstra fırça veya bilezik gibi bir aksesuara ihtiyaç duyulmaz. Stator kısmı hareketsiz olduğundan izole edilmesi ve soğutulması daha kolaydır. Ayrıca bu sargılar, santrifüj (merkezkaç) etkiden etkilenmediği için ekstra bir önlem almaya gerek duyulmaz. Senkron generatörlerde ek olarak söndürüm (amörtisör) sargıları bulunur. Bu sargılar, eğer makine motor işletmesinde kullanılıyorsa, moment salınımlarını sönümler ve asenkron olarak yol almasını sağlar.

Senkron Generatörlerin Stator ve Rotor Sargıları

BENZER İÇERİK: GENERATÖRLERİN KISA DEVRE AKIMINA ETKİSİ

İki tip senkron generatör (alternatör) tipi bulunur.

Yuvarlak rotorlu senkron generatör
Çıkık kutuplu senkron generatör

Yuvarlak (Silindirik) Rotorlu Senkron Jeneratör (Alternatör)

Turbo alternatörler olarak da adlandırılır. Stator ve rotor arasındaki hava aralığı makinenin her yerinde aynıdır. Diğer alternatör tiplerine göre çapı daha dar, boyu daha uzundur. DC enerji vermek için rotordaki kutup sargılarının uçları, rotor milindeki bileziklere bağlıdır. Genelde iki veya dört kutuplu olarak üretilirler. Orta büyüklükteki üretim santrallerinde (kojenerasyon, dizel jeneratörler vb.) kullanılır.

Çıkık Kutuplu Senkron Jeneratörler (Alternatör)

Yuvarlak rotorlu senkron generatörlere istinaden, rotorun yapısı gereği, stator ve rotor arasındaki hava aralığı değişkendir. Hidroelektrik gibi mekanik tahriki düşük devirli uygulamalarda kullanılır. Diğer alternatör tiplerine göre çapı daha geniş, boyu daha kısadır. Santrifüj etkiden dolayı çok gürültülü bir makine olup, genelde büyük güçteki elektrik santrallerinde kullanılır.

Çıkık Kutuplu (Solda) ve Silindirik Rotorlu (Sağda) Senkron Generatörler

Senkron Jeneratörlerde Hesaplamalar ve Kullanım Alanları

Senkron generatörlerde indüklenen gerilim, moment vb. hesaplar, yükün dirençli (omik), endüktif veya kapasitif özelliklerine göre farklılık gösterir. Yuvarlak rotorlu senkron generatörlerde, endülenen gerilimi, momenti veya çıkış gücünün hesabı için genellikle eşdeğer devreler veya fazör diyagramlar yardımıyla yapılır. Ancak çıkık kutuplu senkron generatörlerde, eşdeğer devreler belirli bir noktaya kadar kullanılır ve bu nedenle fazör diyagramların kullanılmasında daha çok fayda vardır.

BENZER İÇERİK: ASENKRON GENERATÖRLER

Senkron generatörler (alternatörler), hem güç hem de yapı olarak elektrik makinelerinin en büyük olanlarıdır. Genelde elektrik üretiminde kullanılır ancak bazı durumlarda, eğer büyük güçte bir mekanik enerji istenirse, senkron motor olarak da kullanılmaktadır. Ortalama 2000 MVA değerine kadar bir alternatör, elektrik gücü üretebilmektedir.

Senkron Jeneratörler ve Alternatörler: Çalışma Prensipleri ve Kullanım Alanları

Senkron jeneratörler, elektrik enerjisinin üretiminde yaygın olarak kullanılan makinelerdir. Senkron jeneratör, rotoru sabit bir hızda dönen ve çıkış gerilimi frekansı bu hızla senkronize olan bir elektrik makinesidir. Senkron alternatörolarak da adlandırılan bu cihazlar, genellikle elektrik santrallerinde ve büyük enerji sistemlerinde kullanılır. Alternatörler ise, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren makinelerdir. Alternatör görevi, döner hareketi AC (alternatif akım) enerjisine dönüştürmektir. Alternatör nedir? sorusuna yanıt olarak, elektrik enerjisi üretiminde kullanılan temel bir cihaz denebilir. Özellikle mıknatıslı alternatör ve sabit mıknatıslı alternatör çeşitleri, yüksek verimlilik sunar.

BENZER İÇERİK: ELEKTRİK MAKİNELERİ NELERDİR?

Otomotiv sektöründe kullanılan alternatör otomotiv modelleri, araçların elektrik sistemi için enerji sağlar. Bu tür alternatörler, aracın aküsünü şarj eder ve elektrikli cihazlarına güç sağlar. Alternatör nedir araba? sorusu, araçlarda enerji üretiminin bu cihazlar tarafından sağlandığını açıklamaktadır. Dizel jeneratör sistemleri, genellikle senkron jeneratör ile birleştirilerek güvenilir bir yedek enerji kaynağı sağlar. PM alternatör (Permanent Magnet) modelleri, sabit mıknatıs kullanarak daha az enerji kaybı sunar ve bu da enerji verimliliğini artırır. Sonuç olarak, senkron jeneratör ve alternatörler, hem enerji üretiminde hem de yedek enerji çözümlerinde önemli bir role sahiptir. Çeşitli güç kapasitelerine sahip modeller, ev tipi kullanımdan endüstriyel uygulamalara kadar geniş bir kullanım yelpazesi sunar.

TEDAŞ TRAFO YÖNETMELİĞİ

BENZER İÇERİK: TRAFO NEDİR? NEDEN KULLANILIR?

TEDAŞ TRAFO YÖNETMELİĞİ VE ŞARTNAMESİ

TEDAŞ Trafo Yönetmeliği ve Şartnamesi

Trafo kayıp değerleri, TEDAŞ’ın yayınladığı TEDAŞ trafo şartnamesi yönetmeliklerinden takip edilir. Hem trafo kayıpları hem de izolasyon gerilimi değerleri bu şartnamelerde yazmaktadır. Şartnameler hem yağlı tip trafo hem de kuru tip trafo için ayrı ayrı belirtilmiştir. Trafo kayıp değerleri, TEDAŞ’ın yayınladığı resmi teknik şartnameler ve yönetmelikler doğrultusunda belirlenir ve takip edilir. Hem trafo kayıpları (boşta ve yük kayıpları) hem de izolasyon gerilimi değerleri bu şartnamelerde açıkça belirtilmiştir.

TEDAŞ trafo şartnamesi, hem yağlı tip trafo hem de kuru tip trafo için ayrı ayrı hazırlanmıştır. Bu şartnameler, trafo üretim standartlarını, kabul kriterlerini, test prosedürlerini ve izin verilen maksimum kayıp limitlerini tanımlayarak dağıtım şirketlerine devredilecek trafoların kalite ve verimlilik seviyesini garanti altına alır.

TEDAŞ Trafo Şartnamesi ve İzolasyon Gerilimleri

Orta gerilim sistemlerinde izolasyon gerilimleri, hem IEC uluslararası standartlarına hem de TEDAŞ trafo şartnamesine göre belirli bir standarda bağlanmıştır. Bu standartlar sadece trafolar için değil, orta gerilim sistemlerinde kullanılan tüm elektriksel ekipmanlar için geçerlidir.

İzolasyon gerilimleri iki temel şekilde ifade edilir:

Şebeke frekanslı dayanım gerilimi (Power Frequency Withstand Voltage – AC)
Yıldırım darbe dayanım gerilimi (Lightning Impulse Withstand Voltage – LI)

Bu değerler, IEC standartlarına göre deniz seviyesinden 1000 metre rakıma kadar olan yüksekliklerde geçerlidir.

36 kV’a kadar olan orta gerilim sistemleri için kabul edilen izolasyon gerilim değerleri, TEDAŞ trafo şartnamesinde ve ilgili IEC standartlarında aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

IEC Standartlarına Göre Orta Gerilim İzolasyon Değerleri

BENZER İÇERİK: TRAFO MERKEZİ NEDİR? İNDİRİCİ VE YÜKSELTİCİ MERKEZLER

TEDAŞ Trafo Yönetmeliği ve TEDAŞ Trafo Şartnamesi Trafo Kayıpları

Transformatörler, yüksek verimlilik gösteren elektrik makineleridir. Verimliliğini doğrudan etkileyen en önemli unsur ise kayıplardır. Trafolarda iki temel kayıp türü bulunur:

Boşta kayıplar (Demir veya nüve kayıpları)
Yükte kayıplar (İletken veya bakır kayıpları)

Boşta kayıplar, transformatör çekirdeğindeki histerezis ve eddy (girdap) akımı kayıplarından kaynaklanır. Trafo enerjiliyken ancak yük altında değilken oluşan bu kayıplardır.

Yükte kayıplar ise sargılardaki iletken direncinden dolayı oluşan kayıplardır ve trafo yüklendikçe artar.

Bu iki tip kaybın mümkün olduğunca azaltılması, trafo verimliliğini önemli ölçüde yükseltir.

TEDAŞ trafo şartnameleri, devredilecek trafoların kayıp limitlerini net bir şekilde belirlemiştir:

Kuru tip trafolar için: TEDAŞ-MLZ/99-031.B “Sargıları Epoksi Reçine İle Örtülü Kuru Tip AG/OG Dağıtım Güç Transformatörleri Teknik Şartnamesi”
Yağlı tip (hermetik) trafolar için: TEDAŞ-MLZ/99-032.E “Hermetik Tip AG/OG Dağıtım Güç Transformatörleri Teknik Şartnamesi”

Bu şartnamelere göre TEDAŞ’a devredilecek tüm trafoların boşta ve yük kayıpları belirtilen limitler içinde olmak zorundadır.

Yağlı tip trafoların TEDAŞ-MLZ/99-032.E şartnamesine göre boşta ve yükte çalışma kayıpları aşağıdaki gibidir.

TEDAŞ-MLZ/99-032.E Şartnamesi Transformatör Kayıp Değerleri

Kuru tip trafoların TEDAŞ-MLZ/99-031.B şartnamesine göre boşta ve yükte çalışma kayıpları aşağıdaki gibidir.

TEDAŞ-MLZ/99-031.B Şartnamesi Transformatör Kayıp Değerleri

Trafolarla alakalı en uygun ürün veya proje çözümü için hemen fiyat teklifi alın!

Hızlı Teklif Al

TRAFO PARAMETRELERİ VE EŞDEĞER DEVRESİ

BENZER İÇERİK: TRAFO NEDİR? NEDEN KULLANILIR?

Trafo Parametreleri ve Eşdeğer Devresi

Transformatörlerde Kısa Devre Gerilimi

Trafo parametreleri ve eşdeğer devresi nasıl hesaplanır ve modellenir? İlk olarak bir trafo parametresi olan kısa devre geriliminin bilinmesi gerekmektedir. Dağıtım transformatörlerinin diğer bir önemli parametresi ise kısa devre gerilimidir. Transformatörler teknik föylerinde “%Uk” olarak belirtilir. Dağıtım transformatörünün sekonder sargıları kısa devre edildiği zaman, primer sargılarında nominal akımın geçmesine neden olan gerilimdir. Bu gerilimin nominal gerilime oranı %Uk olarak tarif edilir. Bu değer, transformatörün sekonder sargısında herhangi bir kısa devre olduğundan primer sargısından akacağı maksimum akım değerini gösterir ve ona göre koruma elemanları seçilmelidir. 400 kVA ve daha küçük güçteki trafolarda %Uk değeri %4,5 iken 5 MVA’ya kadar %6-8 arasında değişir. Büyük güç trafolarında ise bu değer daha fazladır.

Transformatörlerin verimliliğini etkileyen en önemli faktör kayıplarıdır. Boşta kayıp ve yükte kayıp olmak üzere iki türlü kayıp vardır. Boşta kayıplar transformatörün demir veya nüve kaybı olarak bilinir. Transformatörün çalışması esnasında çekirdeğindeki histeresis ve eddy akımı kayıplarından oluşmaktadır. Yükte çalışma kaybı ise transformatörün iletken kayıplarını temsil etmektedir. Bu iki tip kaybın en aza indirgenmesi, transformatörün verimliliğini artırır.

Trafo Parametreleri ve Eşdeğer Devresi

Transformatörlerde Kısa Devre Akımının Hesaplanması

Transformatörün tam yükte primer nominal ve kısa devre akımı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

$I_k=\frac{I_n}{U_k}100$

Burada In ise transformatörün tam yükte nominal akımını temsil etmektedir ve aşağıdaki formülle hesaplanır.

$S\;=\;\sqrt[{}]3.U_n.I_n$

Ik hem primer hem de sekonder devre için ayrı ayrı hesaplanmalıdır çünkü her iki bobinde de gerilim değerleri, dolayısıyla nominal akım değerleri farklıdır.

Trafo Eşdeğer Devresi

Transformatörlerde primer ve sekonder sargıları, iki ayrı sargı birbirlerine manyetik olarak bağlı ancak elektriksel olarak bağlı olmadıkları için transformatörlerde eşdeğer devre çizmek için bir yöntem vardır. Birinin diğerine indirgenmesi gerekir. Bunun için de bir dönüştürme oranı kullanılır (ü). Bu dönüştürme oranı primer ve sekonder gerilimlerinin birbirine oranıyla bulunur.

$ü=\frac{V_1}{V_2}$

Genel olarak bir transformatörün primere indirgenmiş T tipi eş değer devresi aşağıdaki gibidir. Normalde sekondere indirgenmiş eşdeğer devre de çizilebilir ancak literatürde genelde primere indirgenmiş eşdeğer devre çizilerek hesaplar yapılır.

Burada r1 ve x1 transformatörün primer devresi sargı direncini ve reaktansını belirtirken, r’2 ve x’2 ise primere indirgenmiş sekonder devresi sargı direncini ve reaktansını belirtir. Rfe transformatörün nüvedeki manyetik direncini, Xm ise manyetik reaktansı simgelemektedir. Bu iki parametre transformatörün nüve kayıplarını temsil eder. Transformatörün bu parametreleri boşta çalışma ve kısa devre deneyleriyle elde edilir. Kısa devre deneyi ile transformatörün sargı dirençleri ve reaktansları, boşta çalışma deneyi ile manyetik direnci ve reaktansı hesaplanır.

BENZER İÇERİK: TEDAŞ TRAFO YÖNETMELİĞİ

Transformatörlerde Kısa Devre Deneyi

Transformatörün kısa devre deneyi eşdeğer devresi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Transformatörün Kısa Devre Çalışma Deneyi Eş Değer Devre Modeli

Kısa devre çalışma deneyinde transformatörün sekonder devresi kısa devre edilir. Primer tarafına ise nominal akım oluşacak şekilde bir gerilim uygulanır. Uygulanan bu gerilim değerine transformatörün bağıl kısa devre gerilimi denir. Kısa devre testinde transformatörün manyetik devresinde çok küçük bir akım geçtiğinden bu değer ihmal edilir. Transformatörün kısa devre deneyine göre primer ve sekonder devreleri empedans parametreleri hesaplanmaktadır.

$\%U_k=\frac{V_k}{V_n}$

Yukarıdaki formülden Vk değeri hesaplanır ve aşağıdaki transformatörün aktif güç formülünden cosαk bulunur.

$P_k=\sqrt3V_kI_n\cos\left(\alpha_k\right)$

Trafonun empedansı hesaplanır. Empedanstan primer ve primere indirgenmiş sekonder devredeki sargı dirençleri ve kaçak reaktansları bulunur. Bu değerler birbirlerine çok yakın değerde olduklarından eşit olarak kabul edilebilir.

$Z_k=\frac{\displaystyle\frac{V_k}{\sqrt3}}{I_n}$

$R_k=Z_k\cos\left(\alpha_k\right)$

$R_k=r_1+r'_2\$

$r_1\sim r'_2\$

$X_k=Z_k\sin\left(\alpha_K\right)\$

$X_k=x_1+x'_2\$

$x_1\sim x'_2\$

Buradan sekonder devredeki sargı dirençleri (r2) ve kaçak reaktanslar (x2) ise dönüştürme oranı kullanılarak elde edilir.

$r'_2=ü^2r_2\$

$x'_2=ü^2x_2\$

Transformatörün Boşta Çalışma Deneyi

Transformatörün boşta çalışma deneyinden manyetik direnci ve reaktansı hesaplanmaktadır. Boşta çalışma deneyinin eş değer devresi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Transformatörlerde sekonder ortalama boşta çalışma akımı (Io) yapılan deneylerle bulunur. Bu değerle aşağıdaki formülle beraber cosalfa0 değeri bulunur.

$P_0=\sqrt3U_0I_0\cos\left(\alpha_0\right)\$

Boşta çalışma deneyinden sekondere indirgenmiş Rfe ve Xm değerleri aşağıdaki şekilde hesaplanabilir.

$I'_{fe}=I_0\cos\left(\alpha_0\right)\$

$I'_m=I_0\sin\left(\alpha_0\right)\$

$Z'_0=\frac{U_0}{I_0}\$

$R'_{fe}=Z'_0\cos\left(\alpha_0\right)\$

$X'_m=Z'_0\sin\left(\alpha_0\right)\$

Primere indirgenmiş Rfe ve Xm değerleri ise dönüştürme oranı vasıtasıyla hesaplanır.

$R_{fe}=ü^2R'_{fe}\$

$X_m=ü^2X'_m\$

Transformatörün Güç Değerinin Hesaplanması

Görünür güç (S), aktif güç (Pk) ve reaktif güç (Q) aşağıdaki formüllerle hesaplanır.

$S=\sqrt3U_nI_n\$

$P=\sqrt3U_nI_n\cos\left(\alpha\right)\$

$Q=\sqrt3U_nI_n\sin\left(\alpha\right)\$

Trafolarla alakalı en uygun ürün veya proje çözümü için hemen fiyat teklifi alın!

Hızlı Teklif Al

TRAFO NEDİR? NEDEN KULLANILIR?

BENZER İÇERİK: TRAFO NE İŞE YARAR?

Trafo Nedir, Neden Kullanılır?

Trafo nedir, neden kullanılır? Trafo çalışma prensibi nasıldır? Elektrik enerjisini santraller vasıtasıyla üretiyor, enerji nakil hatları ile iletiyor ve daha sonra şehirlerde enerjinin kullanılacak şekilde dağıtımını yapıyoruz. Bu proseste transformatörler (kısa adıyla trafolar) büyük önem arz etmektedir. Hem şehir şebekelerinde hem de enterkonnekte şebekelerde akım/gerilim değerlerinin ve kayıpların kontrol edilmesiyle optimum verimlilik sağlanır. Trafo (transformatör), elektrik enerjisini bir gerilim seviyesinden başka bir gerilim seviyesine dönüştüren statik bir elektrik makinesidir. Elektrik enerjisi üretiminden tüketimine kadar olan tüm süreçte kritik rol oynar.

Elektrik santrallerinde üretilen enerji, yüksek gerilimde nakil hatları üzerinden uzun mesafelere iletilir. Şehirlerde ve sanayi tesislerinde ise bu enerji, güvenli ve kullanılabilir seviyeye indirilir. İşte bu dönüşüm sürecinde trafo devreye girer. Hem şehir şebekelerinde hem de enterkonnekte sistemlerde gerilim ve akım değerlerini kontrol ederek enerji kayıplarını minimum seviyeye indirir ve sistem verimliliğini artırır. Kısaca trafo, elektrik enerjisinin üretimi, iletimi ve dağıtımında vazgeçilmez bir bileşendir.

BENZER İÇERİK: TRAFO MERKEZİ NEDİR? İNDİRİCİ VE YÜKSELTİCİ MERKEZLER

Genel anlamda trafo (transformatör), elektrik enerjisindeki gerilimi bir seviyeden başka bir seviyeye dönüştüren statik bir elektrik cihazıdır.

Trafo, kendisine uygulanan gerilimi değiştirirken, gücün yaklaşık olarak sabit kalması nedeniyle akımı da ters oranda değiştirir. Bu sayede sistemdeki gerilim ve akım değerlerini kontrol altına alarak enerji kayıplarını azaltır, iletken kesitlerini optimize eder ve anahtarlama ekipmanlarını daha uygun hale getirir. Böylece elektrik enerjisinin üretimi, iletimi ve dağıtımı istenilen verimlilikte gerçekleştirilebilir.

Trafonun en büyük avantajlarından biri hareketli bir parçası olmamasıdır. Bu özelliği sayesinde motor ve jeneratör gibi diğer elektrik makinelerine göre çok daha yüksek verimlilik gösterir. Kaliteli trafolar %99’lara varan verimlilik seviyesine ulaşabilir. Ancak kayıplar nedeniyle çıkış gücü giriş gücünden bir miktar daha düşük olur.

Trafo Nedir, Trafo Çalışma Prensibi Nasıldır?

Trafo temel çalışma prensibi, elektromanyetizma yasalarına ve özellikle Faraday’ın elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır.

Bir transformatörde iki temel sargı bulunur: Primer sargı (birincil sargı) ve sekonder sargı (ikincil sargı). Bu sargılar, yalıtılmış silisli saclardan oluşan manyetik bir çekirdek etrafına sarılır.

Primer sargıya alternatif gerilim uygulandığında sargıdan akım geçer ve bu akım manyetik bir alan oluşturur. Oluşan manyetik akı, çekirdek üzerinden sekonder sargıya iletilir. Değişen manyetik alan, sekonder sargıda bir elektromotor kuvvet (EMF) indükler. Bu indüklenen gerilim sayesinde sekonder devrede akım oluşur.

Sekonder sargıdaki sarım sayısı, primer sargıdaki sarım sayısından farklı olduğu için giriş gerilimi ile çıkış gerilimi de farklı olur. Sarım oranı ne kadar yüksekse, gerilim o oranda yükselir veya düşer.

Kısaca trafo, primer sargıya verilen elektriksel enerjiyi manyetik enerjiye dönüştürür, bu manyetik enerjiyi çekirdek üzerinden sekonder sargıya aktarır ve tekrar elektriksel enerjiye çevirir. Bu sayede gerilim dönüşümü gerçekleştirilirken güç yaklaşık olarak korunur.

BENZER İÇERİK: TEDAŞ TRAFO YÖNETMELİĞİ

Trafo Çalışma Prensibi Önemli Özellikleri

Trafo temel çalışma prensibi, elektromanyetizma yasalarına ve özellikle Faraday’ın elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır.

Primer sargıya alternatif gerilim uygulandığında sargıdan akım geçer ve bu akım manyetik bir alan oluşturur. Oluşan manyetik akı, çekirdek üzerinden sekonder sargıya iletilir. Değişen manyetik alan, sekonder sargıda bir elektromotor kuvvet (EMF) indükler. Bu indüklenen gerilim sayesinde sekonder devrede akım oluşur.

BENZER İÇERİK: KURU TİP TRAFO NEDEN KULLANILIR?

Trafo Verimliliği ve Sargı Malzemeleri

Trafoların verimliliği genellikle %99 seviyesinde olduğu için şebekedeki toplam kayıplara etkisi oldukça düşüktür. Ancak elektrik şebekelerinde binlerce trafo kullanıldığı için, her trafo üzerinde yapılacak küçük verimlilik iyileştirmeleri bile tüm sistemin genel verimliliğine önemli katkı sağlar. Bu nedenle trafo üreticileri, verimliliği %99’dan daha yukarıya, %100’e olabildiğince yaklaştırmak için sürekli Ar-Ge çalışmaları yürütmektedir.

Transformatör sargıları ya bakır ya da alüminyum iletkenlerden üretilir. Eskiden bakır sargılı trafolar daha yaygınken, günümüzde maliyet avantajı nedeniyle alüminyum sargılı trafolar daha sık tercih edilmektedir.

Alüminyum, bakıra göre daha düşük maliyetli bir iletkendir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte alüminyum sargılı trafolar, bakır sargılı trafolarla aynı kayıp değerlerine ve test sonuçlarına ulaşabilmektedir. Bu sayede hem maliyet hem de performans açısından optimum çözümler sunulmaktadır.

Trafo Çeşitleri Nelerdir?

Trafolar, faz sayısına göre iki ana gruba ayrılır:

Monofaze Trafo
Trifaze Trafo

Trifaze trafolar (üç fazlı transformatörler), elektrik güç sistemlerinde ve dağıtım şebekelerinde en yaygın kullanılan tiptir. Monofaze trafolar ise genellikle alçak gerilim otomasyon sistemlerinde, güç elektroniği devrelerinde ve küçük güç uygulamalarında tercih edilir.

Trafolar ayrıca izolasyon ve soğutma yöntemine göre de iki temel çeşide ayrılır:

Kuru tip trafo
Yağlı tip trafo

Kuru tip trafo, patlama ve yangın riski taşımadığı için insanların yoğun olarak bulunduğu kapalı alanlarda (hastane, okul, otel, tiyatro, alışveriş merkezi vb.) güvenli bir şekilde kullanılır.

Yağlı tip trafo ise daha yüksek güç kapasitesi ve ağır çalışma şartlarına dayanıklılığı sayesinde fabrikalarda, endüstriyel tesislerde, güneş enerjisi santrallerinde ve dış ortama açık alanlarda tercih edilir. Her iki trafo tipi de kullanım yerine ve proje gereksinimlerine göre avantajlar sunar.

BENZER İÇERİK: TRAFOLARIN PARALEL BAĞLANMA KOŞULLARI

Kullanım Amacına Göre Trafo Çeşitleri

Trafolar kullanım amaçlarına göre birçok farklı tipe ayrılır. En yaygın kullanılan trafo çeşitleri şunlardır:

Güç trafoları
Dağıtım trafoları
İndirici ve yükseltici trafolar
Ölçü transformatörleri
Özel amaçlı trafolar

Güç trafoları, elektrik santrallerinde üretilen enerjiyi yüksek gerilim seviyesinde şehirlerarası ve enterkonnekte şebekelere aktarmak için kullanılır. Güç değerleri genellikle 5 MVA ile 1000 MVA arasında değişir.

Dağıtım trafoları ise daha düşük güçlerde üretilir ve en fazla 5 MVA’ya kadar çıkabilir. Bu trafolar, şehir şebekelerinde orta gerilimi başka bir orta gerilim seviyesine veya doğrudan 400 V alçak gerilime indirerek enerjinin tüketicilere ulaştırılmasını sağlar.

İndirici (step-down) ve yükseltici (step-up) trafolar aslında birer güç veya dağıtım trafosudur. Aralarındaki fark, primer sargıya gelen gerilimi sekonder sargıda düşürüp düşürmediğidir. Gerilimi düşürenler indirici, yükseltenler ise yükseltici trafo olarak adlandırılır.

Ölçü transformatörleri, akım transformatörleri (OG akım trafosu) ve gerilim transformatörleri olarak ikiye ayrılır. Bu trafolar, yüksek gerilim ve yüksek akımı güvenli ve hassas seviyeye indirerek ölçüm cihazlarının ve koruma rölelerinin doğru çalışmasını sağlar.

Özel amaçlı trafolar ise çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bunlara örnek olarak izolasyon trafoları, yüksek frekans darbe trafoları, otomasyon trafoları ve özel test trafoları verilebilir.

Trafolar, uygulama ihtiyacına göre her türlü özel tasarım ve üretim yapılabilecek esnek elektrik makineleridir.

Yukarıda belirtilen trafo tipleri, transformatörlerin yalnızca bazı yaygın çeşitlerini kapsamaktadır. Her trafo türü, belirli bir uygulama ve işlev için özel olarak tasarlanır ve farklı teknik özelliklere sahiptir. Kullanılacak trafo tipi, uygulamanın gereksinimlerine ve çalışma koşullarına göre belirlenir.

Bu makalede ağırlıklı olarak endüstriyel tesislerde, güç sistemlerinde ve enerji dağıtım şebekelerinde kullanılan trafolardan bahsedilse de, transformatörler çok daha geniş bir alanda hizmet verir. Günümüzde trafolar, elektronik cihazlarda, güç elektroniği devrelerinde ve otomasyon sistemlerinde de yoğun olarak kullanılmaktadır.

Kısacası trafo, yalnızca 220 V ve üzeri yüksek gerilim devrelerinde değil; milivolt (mV) seviyesinden başlayarak düşük gerilimli elektronik devrelerde, haberleşme sistemlerinde, telekomünikasyon ekipmanlarında ve tıbbi cihazlarda da vazgeçilmez bir bileşendir.

BENZER İÇERİK: TRANSFORMATÖR BAĞLANTI GRUPLARI VE GRUP AÇILARI

Trafolarla alakalı en uygun ürün veya proje çözümü için hemen fiyat teklifi alın!

Hızlı Teklif Al

Telefon

Proje ve talepleriniz için: +90 537 398 12 15 (WhatsApp)

E-Posta

Teklif ve Talepleriniz İçin: info@electricistanbul.com

HERMETİK TRAFO NEDİR?

BENZER İÇERİK: TRAFO NEDİR? NEDEN KULLANILIR?

HERMETİK TRAFO NEDİR?

Trafolar, özel uygulamalar dışında genellikle yağlı tip trafo ve kuru tip trafo olmak üzere iki ana tipte üretilir. En yaygın kullanılan trafo tipi ise yağlı tip trafolardır. En çok kullanılan yağlı tip trafo tipi hermetik tip trafodur. Bunun başlıca nedenleri, daha düşük maliyete sahip olmaları ve açık hava koşullarına, ağır çalışma şartlarına karşı uzun yıllar boyunca dayanıklı olmalarıdır.

Hermetik trafo, yağlı tip trafo grubunun özel bir çeşididir. Çalışma prensibi, önceki yazılarımızda bahsedilen genel transformatör prensibiyle aynıdır. Hermetik trafoda en kritik konu, izolasyonun ve soğutmanın nasıl sağlandığıdır.

Hermetik Trafo Çeşitleri

Yağlı tip trafo, hermetik trafo ve genleşme depolu trafo olmak üzere iki ana çeşide ayrılır.

Hermetik trafo, vakum altında doldurulmuş özel trafo yağı içerisinde sargıların tamamen dış atmosfere kapatıldığı bir sistemdir. Isınan yağın genleşmesi, trafo kazanının elastik ve dalgalı yapısındaki dalga duvarları sayesinde kontrol altına alınır. Bu sayede trafo yağı ile dış ortam arasında hiçbir temas olmaz.

Genleşme depolu trafo ise sargıların yağ içerisinde olduğu, ancak kazanının bir genleşme haznesi aracılığıyla atmosfere açık olduğu tiptir. Isınan yağ genleşerek kazanın üzerindeki genleşme deposuna doğru akar, soğuduğunda ise geri döner.

BENZER İÇERİK: TRAFO MERKEZİ NEDİR? İNDİRİCİ VE YÜKSELTİCİ MERKEZLER

Genleşme depolu trafolarda yağın atmosfere açık olması bazı dezavantajlar yaratır. Nem, toz veya sıvı gibi yabancı maddelerin yağa girmesi durumunda izolasyon bozulabilir ve sargılar arasında kısa devre arızası oluşabilir. Bu riski azaltmak için genleşme deposunun hava giriş noktasına silikajel (nem tutucu) konulur. Silikajel, havadaki nemi emer ve trafo yağı ile hava arasında basınç dengesini sağlar. Silikajelin rengi zamanla değiştiği için belirli periyotlarda kontrol edilip değiştirilmesi gerekir.

Hermetik trafo, bu dezavantajları ortadan kaldırdığı için özellikle bakımın zor olduğu veya nemli ortamlarda daha güvenli ve uzun ömürlü bir çözüm sunar.

Aynı zamanda nüve tipine göre de yağı tip trafo çekirdek tipi, mantel tip, dağıtılmış tip olarak üçe ayrılır. Kullanılan trafoların neredeyse tamamına yakın çekirdek tipi olarak üretilmektedir.

Hermetik Trafoların Yapısı

Yağlı tip transformatörlerin genel yapısında şu temel bileşenler bulunur:

Alüminyum veya bakır sargılar
Silisli saclardan üretilmiş manyetik nüve (çekirdek)
Trafo yağı (izolasyon ve soğutma için)
Kademe değiştirici
Kazan
Kablo buşingleri
Hermetik kontrol rölesi
Basınç emniyet valfi
Tekerlekler
Kontaklı yağ sıcaklığı termometresi

BENZER İÇERİK: TRAFO PARAMETRELERİ VE EŞDEĞER DEVRESİ

Eğer trafo genleşme depolu tipte ise yukarıdaki bileşenlere ek olarak şu parçalar da yer alır:

Genleşme deposu
Buchholz rölesi
Silikajel (nem tutucu)

Hermetik trafo yapısında ise genleşme deposu, Buchholz rölesi ve silikajel gibi bileşenler bulunmaz. Bunun yerine trafo tamamen vakum altında yağla doldurulur ve dış atmosfere kapalı bir sistem olarak tasarlanır. Bu yapı, hermetik trafo’nun bakım ihtiyacını azaltır ve daha uzun ömürlü çalışmasını sağlar.

Hermetik Trafo Sargıları ve Nüve Yapısı

Transformatör sargıları, uygulamaya göre elektrolitik bakır veya alüminyum iletkenlerden üretilir. Sargılar iki ana gruba ayrılır: alçak gerilim sargıları ve yüksek gerilim sargıları.

Alçak gerilim sargıları genellikle folyo (levha) veya kağıt izoleli dikdörtgen kesitli iletkenlerden oluşur.
Yüksek gerilim sargıları ise emaye veya kağıt izoleli yuvarlak ya da dikdörtgen kesitli iletkenlerle sarılır.

Türkiye’de TEDAŞ şartnameleri ve Avrupa Eco Design EU/548 düzenlemelerine göre dağıtım transformatörlerinde (hermetik trafo dahil) genellikle alüminyum sargı kullanılır. Alüminyum sargı, bakıra göre daha düşük maliyetlidir.

BENZER İÇERİK: TEDAŞ TRAFO YÖNETMELİĞİ

Güç transformatörlerinde ise durum farklıdır. Özellikle 10 MVA ve üzeri büyük güçlerde bakır sargı tercih edilir. Çünkü bu güçlerde alüminyum sargı kullanıldığında trafo kazanı daha büyük olmak zorunda kalır ve toplam maliyet artar. Bu nedenle belli bir güce kadar alüminyum sargı, belirli bir güçten sonra bakır sargı kullanmak transformatörlerde optimum maliyet ve performans dengesini sağlar.

Transformatör nüvesi ise soğuk haddelenmiş, elektronları yönlendirilmiş, yüksek manyetik geçirgenliğe sahip silisli saclardan imal edilir. Bu özel saclar, enerji kayıplarını (demir kaybı) minimum seviyede tutarak trafo verimliliğini artırır.

BENZER İÇERİK: TRAFOLARIN PARALEL BAĞLANMA KOŞULLARI

Hermetik Trafo Koruma ve İzleme Sistemleri

Hermetik trafolarda elektronik bir koruma rölesi kullanılır. Bu röle, trafo içindeki gaz tahliyesini, yağ sıcaklığını ve kazan içindeki basıncı sürekli olarak izler ve gösterir. Genellikle 400 kVA ve üzeri güçteki hermetik trafolarda tercih edilir.

Rölenin üzerinde gaz tahliyesi, kazan basıncı ve yağ sıcaklığı için ayrı ayrı ikişer adet kontak bulunur. Operatör tarafından belirlenen limit değerlerine göre alarm veya açma sinyali üretir. Bu sinyal, trafonun bağlı olduğu orta gerilim hücresindeki koruma rölesine gider ve kesiciye açma komutu vererek transformatörü enerjisiz hale getirir.

Buchholz rölesi ise sadece genleşme depolu trafolarda bulunur. Kazan ile genleşme deposu arasında boruyla bağlanır. Bu analog röle, transformatör içindeki küçük gaz birikmeleri, ani yağ hareketleri ve yağ kaçaklarını algılayarak uyarı verir. Hermetik trafodaki elektronik röle gibi çalışır ve aynı şekilde orta gerilim hücresindeki kesiciye açma komutu göndererek trafoyu korur.

Trafo kazanı ise iki farklı yapıda üretilir:

Radyatörlü kazan
Dalga duvarlı kazan

Kazan tabanı, alt ve üst kısımları yumuşak çelikten imal edilir. Ön ve yan yüzeylerde bulunan dalga duvarlar, trafo yağının soğuma yüzeyini oluşturur ve ısı transferini sağlar.

Trafo Yağı Özellikleri

Yağlı tip transformatörlerde en önemli bileşenlerden biri trafo yağıdır. Trafo yağı, özel olarak rafine edilmiş mineral bazlı bir yağdır. Elektriksel olarak yüksek yalıtım dayanımına sahiptir ve yüksek sıcaklıklarda kararlılığını korur.

Hermetik trafo da dahil olmak üzere yağlı tip trafolarda trafo yağı sadece yalıtım görevi yapmakla kalmaz, aynı zamanda sargılardan oluşan ısıyı üzerine alarak soğutma işlemini gerçekleştirir. Isınan yağ genleşir ve ısı transferini sağlayarak sargıların aşırı ısınmasını önler.

Geçmiş yıllarda trafo yağı, sadece transformatörlerde değil, yağlı tip kesiciler, yüksek gerilim kondansatörler ve diğer yüksek gerilim ekipmanlarında da yalıtım ve soğutma amacıyla yaygın olarak kullanılırdı.

Hermetik trafoda yağ tamamen vakum altında doldurulduğu ve dış atmosfere kapalı tutulduğu için yağın oksidasyon ve nem alma riski minimum seviyededir. Bu da hermetik trafonun daha uzun ömürlü ve sorunsuz çalışmasını sağlar.

BENZER İÇERİK: TRANSFORMATÖR BAĞLANTI GRUPLARI VE GRUP AÇILARI

Trafo yağının en önemli iki özelliği yüksek delinme dayanımı ve iyi ısı iletkenliğidir. Yağ, hem yüksek gerilim hem de alçak gerilim sargılarını çevrelediği için elektriksel yalıtımı çok güçlü olmalıdır.

Yağın içerisine hava, nem, toz veya herhangi bir sıvı girmesi kesinlikle istenmez. Bu maddeler trafo yağının izolasyon özelliğini hızla bozar. İzolasyonun bozulması durumunda sargılar arasında kısa devre arızası oluşma riski çok yükselir.

Hermetik trafoda yağ tamamen vakum altında doldurulduğu ve dış atmosfere kapalı tutulduğu için bu riskler minimum seviyededir. Ancak yine de trafo yağının performansını uzun yıllar boyunca koruması için belirli periyotlarla yağ numunesi alınarak laboratuvar kontrolü yapılması önerilir.

Bu kontroller sayesinde yağın izolasyon değeri, nem oranı, asitlik seviyesi ve diğer kritik parametreleri takip edilerek hermetik trafonun sağlıklı ve uzun ömürlü çalışması sağlanır.

Hermetik Trafo Neden Isınır ve Soğutma Nasıl Yapılır?

Transformatörlerde iki temel kayıp türü bulunur:

Bakır kayıpları (yükte kayıplar)
Çekirdek kayıpları (boşta kayıplar – histerezis ve fuko kayıpları)

Bu kayıpların ana ısı kaynağı bakır kayıplarıdır. Histerezis ve girdap (fuko) akımları da ısı üretse de, bakır kaybı bunların toplamından genellikle çok daha yüksektir.

Hermetik trafo’da kazanın içindeki ısı eşit şekilde dağılmazsa trafo sıcaklığı sürekli yükselir. Bu aşırı ısınma, sargılardaki kağıt izolasyonuna ve trafo yağına ciddi zarar verir. Özellikle büyük güçteki trafolarda gerilim ve yük arttıkça sargı ısısı daha da yükselir.

Bu nedenle hermetik trafolarda etkili soğutma çok önemlidir. Soğutma yetersiz kalırsa veya ortam şartları olumsuz olursa sargıların yanması, izolasyon bozulması ve kısa devre arızası gibi ciddi sorunlar ortaya çıkabilir.

Hermetik trafo tasarımı, bu ısı yönetimini en verimli şekilde sağlamak amacıyla özel dalga duvarlı kazan yapısı ve vakum altında yağ doldurma tekniği ile desteklenir.

BENZER İÇERİK: KURU TİP TRAFO NEDEN KULLANILIR?

Ülkemizde transformatörler genellikle maksimum 40°C ortam sıcaklığı ve 1000 metre rakım şartlarına göre üretilir. Irak, Katar gibi sıcak iklimli ülkelerde ise transformatörler 55°C ortam sıcaklığına uygun olarak imal edilir.

Transformatör üretimi sırasında ortam sıcaklığı ile sargı sıcaklık artışının toplamı 105°C’yi geçmemelidir. Bu değeri aşmak, hem yüksek gerilim (YG) hem de alçak gerilim (AG) sargıları arasındaki yalıtkan malzemeleri hem de trafo yağının izolasyon özelliğini bozar.

Bu nedenle Türkiye’de kullanılan hermetik trafo ve diğer yağlı tip trafoların sargı sıcaklığı, 40°C ortam sıcaklığında maksimum 65°C’ye kadar çıkabilir. Sargı sıcaklığı bu sınırı aşarsa trafo kalıcı hasar görebilir.

Yağlı tip trafolar, TEDAŞ şartnamesine göre dağıtım şirketlerine devredilecek projelerde en fazla 1600 kVA gücüne kadar beton köşk (trafo köşkü) içine yerleştirilir. Çünkü beton köşk üreticilerinin havalandırma ve soğutma testleri 1600 kVA gücüne göre yapılmıştır.

Hermetik Trafo Soğutma Kodları

Transformatörlerde kullanılan soğutma yöntemleri aşağıdaki kodlarla belirtilir:

ONAN (Oil Natural Air Natural): En yaygın kullanılan soğutma tipidir. Yağ doğal dolaşımla ısınan sargılardan ısıyı alır ve trafo kazanının dış yüzeyi (dalga duvarlar) aracılığıyla doğal hava akımıyla ısıyı dışarı atar. Genellikle dağıtım trafolarında (hermetik trafo dahil) tercih edilir.
ONAF (Oil Natural Air Forced): Yağ doğal dolaşımla hareket eder ancak soğutma fanları devreye girerek radyatörler üzerinden zorlamalı hava üfler ve ısı transferini hızlandırır. Bu tip soğutma genellikle daha yüksek güçlü trafo ve güç trafolarında kullanılır.

Hermetik trafo’da etkili soğutma, trafo ömrünü doğrudan etkileyen en kritik unsurlardan biridir.

O	Oil	Yağ
A	Air	Hava
W	Water	Su
N	Natural	Tabii
F	Forced	Zorlamalı

Hermetik Trafo Avantajları ve Teknik Şartname

Mineral yağın yüksek dielektrik dayanımı ve etkili soğutma özelliği, hermetik trafo’nun uzun ömürlü ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlar. Hermetik trafo, hareketli parçası olmaması, aşırı akım ve aşırı ısınma durumlarına karşı gelişmiş koruma sistemleriyle donatılabilmesi sayesinde arıza yapması oldukça zor bir elektrik makinesidir.

Hermetik trafo’nun en büyük avantajlarından biri düşük bakım gereksinimine sahip olmasıdır. Periyodik olarak yapılan yağ analizleri ve izolasyon testleri ile trafo durumu kolayca takip edilebilir. Ayrıca yaklaşık %99 seviyesinde yüksek verimlilik sunar.

Türkiye’de yağlı tip dağıtım trafoları için “TEDAŞ MLZ/99.032E Hermetik Tip OG/AG Dağıtım Güç Transformatörleri Teknik Şartnamesi” uygulanmaktadır. Ülkemizdeki uygulamalarda 2500 kVA gücüne kadar kullanılacak hermetik trafolar bu şartnameye uygun olarak üretilmek zorundadır.

Bu şartname, hermetik trafonun kalite, güvenlik ve performans standartlarını belirleyen en önemli referanstır.

Trafolarla alakalı en uygun ürün veya proje çözümü için hemen fiyat teklifi alın!

Hızlı Teklif Al

BENZER İÇERİK: GÜÇ ELEKTRONİĞİ NEDİR? YARI İLETKEN MALZEMELER

Telefon

Proje ve talepleriniz için: +90 537 398 12 15 (WhatsApp)

E-Posta

Teklif ve Talepleriniz İçin: info@electricistanbul.com

GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRELERİ

Eylül 10, 2023 / CAGIN / 0 Comments

GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRELERİ

Güç Elektroniği Devreleri

Aşağıda en çok kullanılan güç elektroniği devreleri verilmiştir. Bu devrelerin özellikleri kısaca detaylandırılacaktır.

Doğrultucular (Alternatif akımdan doğru akıma dönüştüren devreler – AC/DC Rectifier)
Eviriciler (Doğru akımdan alternatif akıma dönüştüren devreler – DC/AC Inverter)
Doğru akım kıyıcı devreleri (Belli değerdeki doğru gerilimi başka değerdeki bir doğru gerilime dönüştüren devreler – DC/DC Chopper)
Alternatif akım ayarlayıcı devreleri (Belli değerdeki alternatif gerilimi başka değerdeki bir alternatif gerilime dönüştüren devreler – AC/AC Chopper) ve frekans konvertörleri (Gerekirse hem AC gerilimi hem de gerilimin frekansını değiştiren devreler – VFC Variable Frequency Converter)

Doğrultucular (AC/DC Rectifier)

Genel anlamda doğrultucular, alternatif akımdan doğru akım elden eden devrelerdir. Alternatif akım kaynağından doğru akım yükünü besler veya bir doğru akım şebekesine güç aktarır. Girişi alternatif akım, çıkışı doğru akım olan birçok devre tasarlanabilir. Genel olarak yarım dalga ve tam dalga doğrultucular olarak sınıflandırılırlar. Her iki sınıf doğrultucular üç grupta toplanır. Bunlar denetimsiz, yarım denetimli ve tam denetimli doğrultuculardır.

Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu Devresi

Denetimsiz doğrultucular sadece diyotlardan oluşur. Çıkışın genliği AC gerilimin genliğiyle orantılı olarak değişir. AC kaynaktan DC şebekeye veya yüke güç aktarırlar.

Yarım denetimli veya tam denetimli doğrultucuların tümünde ise güç transistörler veya tristörler kullanılır. Çıkışın DC gerilim değeri, bu transistörün base gerilimi veya tristörlerin tetikleme açısıyla denetlenir. Hem AC kaynaktan DC çıkışa, hem de ters yönde güç aktarabilirler. Yarım denetimli veya denetimsiz doğrultucular ise bir indüktif bileşene sahip yükü besleme durumunda, yüke paralel bağlı bir serbest geçiş diyodu bağlanır. Bu diyoda, söndürme veya by-pass diyodu da denir. Serbest geçiş diyodu, yükte oluşan ters gerilimlerden dolayı doğrultucuyu korur. Ayrıca tristörlerin kararlılığının bozulmaması için yük akımından doğrultucuyu korumuş olur.

Eviriciler / İnvertörler (AC Converter/Inverter)

Genel anlamda güç elektroniği devrelerinde evirici, DC/AC dönüştürücü veya doğru akım kaynağından alternatif akım ile beslenen bir yüke veya bir alternatif akım şebekesine güç aktarımı yapan devredir. Bu tip devrelere özellikle DC kaynaktan sürekli beslenen yükler, kesintisiz güç kaynakları, endüksiyonlu ısıtma ve frekans ayarı gereken motor denetimi uygulamalarda ihtiyaç duyulur. Girişine akü, yakıt hücresi, güneş veya rüzgar jeneratörü gibi yenilenebilir bir kaynak uygulanır. Bu devreler, girişindeki DC gerilimi çıkışında istenen genlik ve frekanstaki AC gerilime dönüştürürler. Örneğin çıkışı 120 V 60 Hz, 220 V 50 Hz gibi tek fazlı, 120/208 V 60 Hz veya 220/380 V 50 Hz gibi üç fazlı AC gerilim elde edilebilmektedir. Ayrıca çıkış gerilimi sabit veya değişken frekanslı elde edilebilir. Çıkışta değişken bir gerilim elde edilmesi istenirse, giriş DC gerilimi değiştirilebilir. Böylece evirici sabiti veya kazancı olarak tanımlanan bir değer oluşur.

Girişteki DC gerilim denetlenebilir bir gerilim değil ve değiştirilemiyorsa çıkış gerilimi, eviricinin kazancının “Darbe Genişlik Modülasyonu (Ayarı)” (DGM=PWM Pulse Width Modulation) gibi bir yöntemle değiştirilmesiyle ayarlanarak değiştirilir. Evirici kazancı, çıkıştaki AC gerilimin giriş DC gerilime oranı olarak tanımlanabilir. PWM tekniğinde bir referans sinüs sinyali, kendisine göre daha yüksek frekanstaki üçgen dalga sinyaline göre üretilir. Buradaki referans sinyalin frekansı, invertörün AC çıkış geriliminin frekansını belirlemektedir. Referans sinyalin genliğin tepe değeri , AC çıkış gerilimini ortalama değerini tayin etmektedir. Bu şekilde karşılaştırma yapılarak kontrol sağlanır ve her yarı periyottaki darbe sayısı, taşıyıcı frekansı tarafından belirlenir.

Unipolar (solda) ve Bipolar (sağda) PWM Kontrol Tekniğiyle Evirici AC Çıkış Gerilimleri

Normal bir işletme ortamında evirici çıkış geriliminin sinüzoidal olması gerekir. Ancak uygulamalarda salınım bileşenlerin etkisinden dolayı bu gerilim, ideal sinüzoidaldan uzak olur, bozulmalar oluşur. Küçük ve orta büyüklükteki güçlerin denetiminde evirici çıkış geriliminin şekli kare dalga veya kare dalgaya benzer bir şekilde olması kabul edilebilir. Ancak büyük güçlerin denetiminde bu şeklin sinüzoidale yakın olması istenir. Çıkış gerilimindeki salınımlar hızlı anahtarlama yapabilen yarı iletkenlerin kullanımıyla yapılacak anahtarlama teknikleriyle azaltılarak yok edilmeye çalışılır. Alternatif akım çıkışı anahtarlama işlemleri ile elde edildiğinden, çıkış dalga şekli gerilim parçacıklarından oluşur. Bu parçacıkların anlık değerleri pozitif, negatif veya sıfır olabilir. Ancak genelde çıkışın sadece bir adet sıfır olmayan genliği olur.

BENZER İÇERİK: GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRE ELEMANLARI NELERDİR?

Eviriciler genel anlamda tek fazlı ve üç fazlı eviriciler olmak üzere ikiye ayrılır. Bu devrelerde anahtarlama elemanları olarak genelde transistör veya tristör kullanılır. Özellikle giriş ve çıkış akım-gerilim özelliklerine göre gerilim beslemeli, akım beslemeli, DC hatlı evirici devreleri gibi özel eviriciler de bulunur.

Basit Bir Motor Sürücü Devresi (Frekans Konvertörü)

Alternatif Akım Ayarlayıcı Devreleri (AC/AC Chopper)

Güç elektroniği devrelerinde herhangi bir AC yükün geriliminin frekansını değiştirmeden gerilim ve akımının etkin değerini kontrol etmek için AC ayarlayıcı (kıyıcı) devreleri kullanılır. AC ayarlayıcı devreleri statik anahtarlar gibi çalışır. Aralarındaki tek fark, sadece kumanda yerine aynı zamanda istenen tetikleme açıklarında iletim gerçekleştirilerek kontrolün de yapılabilmesidir. Genelde bir triyak veya ters paralel bağlanmış iki adet tristör kullanılır. Yük denetiminde, belirli sayıdaki periyotlarda tam dalganın iletimi engellenir. Dolayısıyla, kaynaktaki iletilen ve iletilmeyen tam dalgaların sayısı ile yük ortalama gücü denetlenmiş olur. Birçok yük, özelliklerinden dolayı her alternanstaki güç kontrol edilir. Bu kontrol genelde ışık, ısı, motor hızı gibi uygulamalarda kullanılır.

Doğru Akım Kıyıcı Devreleri (DC/DC Chopper)

Güç elektroniği devrelerinde DC kıyıcı devreleri, bir DC kaynaktan bir DC ile çalışan yüke veya başka DC kaynağa denetimli olarak güç aktara güç elektroniği devreleridir. DC gerilimin ayarlanmasıyla DC akım da ayarlanmakta ve dolayısıyla güç denetimi gerçekleştirilebilmektedir. DC gerilimin ayarlanması için ise anahtarlama tekniği kullanılmaktadır. Yük ile kaynak arasına konan anahtarın açılıp kapatılması ile yapılan denetimle güç ayarı yapılır. Anahtarın açık ve kapalı kalma süreleri ayarlanarak aktarılan güç ayarı gerçekleştirilir. Anahtarın açık kalma süresi uzadıkça güç azalır. Kapalı kalma süresiyle de doğru orantılı olarak aktarılan güç artar. Dolayısıyla sürekli kapalı anahtarların aktaracağı güç ile sıfır güç arasında ayarlama yapılır. IGBT, MOSFET, SCR gibi güç denetimi yapan yarı iletkenlerle anahtarlama sağlanır. Küçük güçlerde transistörler kullanılırken, DC güç büyüdükçe tristörlerin kullanılması daha doğrudur. Çünkü doğru akımda güç büyüdükçe, kontrol daha zor olur. Bunun nedeni, DC kaynaktan tristör tetiklenerek beslenen yükün akımının kesilmesi sırasında tristörün kesime girmesi zorlaşır. Dolayısıyla söndürme sorunları çıkar. Bunun için de söndürme devreleriyle birlikte DC ayarlayıcı düzenleri kullanılır. Aynı zamanda çıkış geriliminin yükteki olumsuz etkileri “Darbe Genişlik Modülasyonu” (DGM=PWM) yöntemi ile düzenlenen devreler de kullanılmaktadır. Hem yükseltici (DC boost converter) hem de düşürücü (DC buck converter) DC devreleri olmak üzere iki tipte sınıflandırılır.

BENZER İÇERİK: DOĞRU AKIM ALTERNATİF AKIM FARKI NEDİR?

Güç Elektroniği: Temel Bileşenler ve Uygulamaları

Güç elektroniği, yarı iletken bileşenlerin enerji kontrolü ve dönüştürülmesinde kullanıldığı bir alandır. Bu alanda diyot, tristör, MOSFET, ve IGBT gibi yarı iletken elemanlar, enerji yönetimi ve kontrolünde kritik bir rol oynar. Örneğin, diyot direnç ile devredeki akım yönünü kontrol ederken, tristör yüksek güçlü uygulamalarda anahtarlama görevini üstlenir. IGBT modülleri (CM200DY-24NF, FF200R12KE3, ve CM150DY-12H gibi modeller), yüksek gerilim ve akım uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.

MOSFET elemanları, özellikle düşük voltajlı hızlı anahtarlama devrelerinde tercih edilir. Örneğin, IRFBC40, AON7403, ve AO4435 gibi modeller, DC-DC dönüştürücülerde ve SMPS devresi tasarımlarında sıkça yer alır. P-MOSFET ve N-MOSFET tipleri, farklı uygulamalar için optimize edilmiştir. LTSpice 2N7000 gibi simülasyon araçları, bu tür bileşenlerin devre tasarımında nasıl performans gösterdiğini analiz etmek için kullanılır. Aydınlatma uygulamalarında ise LED teknolojisi ön plandadır. Epistar LED, OSRAM LED, ve Philips Hue LED Stripgibi ürünler, enerji verimliliği ve yüksek ışık kalitesi ile tanınır. WS2812B LED ve 5050 RGB LED gibi programlanabilir LED’ler, P10 LED panel veya ray spot aydınlatma gibi dış cephe ve dekoratif aydınlatma sistemlerinde kullanılır. Ayrıca, Philips G9 LED ve sıva altı spot gibi çözümler, iç mekan aydınlatmasında tercih edilir. PCB LED tasarımları ve quantum board teknolojisi, LED’lerin daha verimli kullanılmasını sağlar. LM301H gibi yüksek performanslı LED modülleri, özellikle tarımsal aydınlatma ve profesyonel uygulamalarda öne çıkar. LED tube T8gibi ürünler ise geleneksel floresanlara enerji tasarruflu bir alternatif sunar. Sonuç olarak, güç elektroniği ve yarı iletken teknolojisi, enerji verimliliği ve kontrolü açısından modern endüstride kritik bir rol oynamaktadır. Bu bileşenler, aydınlatmadan enerji dönüşümüne kadar geniş bir uygulama yelpazesinde vazgeçilmezdir.

Artık elektrik ve elektronik sektöründe teklif talebi bırakmak sadece 1 dakika! Talep formunu doldur, talebini gönder, en uygun tedarikçilerle eşleşin!

Elektrik ve Elektronik İle İlgili Ürün Veya Proje, Keşif, Taahhüt Hizmet İhtiyaçlarınız İçin Yeni Nesil Çözüm Platformu Elektraverse, sizlere en uygun tedarikçileri buluyor.

İhtiyacınız olan talebinizi ücretsiz olarak gönderin, en uygun ürün veya hizmet tedarikçileriyle eşleşin!

Hızlı Teklif Al

BENZER İÇERİK: GÜÇ ELEKTRONİĞİ NEDİR? YARI İLETKEN MALZEMELER

GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRE ELEMANLARI NELERDİR?

Ağustos 16, 2023 / CAGIN / 0 Comments

GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRE ELEMANLARI

En Çok Kullanılan Güç Elektroniği Devre Elemanları

En çok kullanılan devre elemanları diyot, LED, transistör, BJT, MOSFET, IGBT ve Tristör olarak sayılabilir. Daha birçok güç elektroniği devre elemanı mevcuttur ancak bu devre elemanları tek tek incelenecektir.

Diyot

Diyotlar, güç elektroniği devre elemanları teknolojisinin en önemli elemanlarından biridir. Tek bir yönde akım ileten yarı iletken devre elemanıdırlar. P ve N olmak üzere iki kutbu vardır. Eğer P kutbu devreye bağlı gerilim kaynağının pozitif kutbuyla bağlı ise, aynı şekilde N kutbu ise kaynağın negatif kutbuyla bağlı ise diyotlar iletken hale geçer. Bu duruma ileri polarizasyon denir. Eğer bu durumun tersi gerçekleşirse, diyot akım iletmez. Bu duruma da ters polarizasyon denir.

Diyotların akım geçirebilmesi için bir P ve N arasına bir gerilim uygulanması gerekir. Bu değer, diyodun iletime geçeceği eşik gerilimidir. Yarı iletken bir element olan Silisyum için bu gerilim 0,6 V ile 0,7 V arasındadır. Eğer ters kutuplanma yapılırsa diyot iletime geçmez. Aşağıda standart bir diyodun çalışma eğrisi gösterilmiştir.

Özel tip diyotlar; zener diyot, Schottky diyot, diyak, Shockley diyodu, Sidac, LED sayılabilir. Bunlardan en çok kullanılan LED devre elemanını açıklayacağız.

LED (Light Emitting Diode)

İngilizce’de Light Emitting Diode (LED) ışık yayan diyot anlamına gelen, güç elektroniği devre elemanları sınıfından özel bir optik diyot çeşididir. Bu diyot, elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştüren yarı iletken elemanlardan oluşur. P ve N kutupları vardır. Normal diyotta olduğu gibi ileri polarizasyon yapılırsa LED ışık yayarken ters polarizasyon olduğunda ışık yaymaz. Kullanılan kaplama malzemelerine göre farklı renklerde ışık yayabilen LED’ler konvansiyonel aydınlatma ekipmanlarına göre daha az enerji harcarlar. Bu da LED’leri daha çok kullanılmasına neden olmaktadır.

LED’lerin birçok avantajı vardır. Çevre dostudurlar, zararlı maddeler içermez. Düşük güç tüketirerek yüksek ışık verimliliği sağlanır. LED parlaklığı dimmer devreleri yardımıyla kolayca ayarlanabilir. Ultraviyole gibi zararlı ışın yaymazlar.

Üç Uçlu Güç Elektroniği Devre Elemanları

Transistör

Transistörler, genelde iki amaçla kullanılan üç uçlu bir güç elektroniği devre elemanları olarak biridir. Bu amaçlardan biri, anahtar olarak kullanılmasıdır. Diğeri ise yükseltici görevi yapacak şekilde kullanılmasıdır. Anahtarlama uygulamaları güç elektroniğinde çok önemli bir yer tutar. Diyot ve transistörler tek yönlü bir anahtar olarak kabul edilebilir. Transistördeki iki uç, diyottaki P ve N kutbu gibi çalışırken üçüncü uç ise bu diyodu iletime geçirme veya denetleme görevi yapar. Böylece denetleme devresi, denetlenen devreden kısmen bağımsız olarak tasarlanabilir, bir röle gibi çalışırlar. İki kontak olarak görev yapan iki uçla beraber üçüncü uç ise rölenin bobin uçlarına benzetilebilir.

Birçok transistör tipleri vardır. Bunlardan bazıları BJT, MOSFET, UJT, IGBT sayılabilir. Bu makalede en çok kullanılan transistör tipleri olan BJT, IGBT ve MOSFET’ten bahsedeceğiz.

BENZER İÇERİK: GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRELERİ

BJT (Bipolar Junction Transistor)

Transistörlerin aşağıda gösterildiği gibi üç ucu bulunur. Bunlar Baz (Base), Emiter (Emmiter) ve Kolektör (Collector) diye isimlendirilir. BJT (Bipolar Junction Transistor) ise yüzey birleşimli olarak üretilen transistör tipidir. PNP ve NPN olarak iki çeşit bulunur. PNP tipi için; emiter pozitif, baz negatif, kolektör pozitif kristal yapısına sahipken, NPN tipi için; emiter negatif, baz pozitif, kolektör negatif kristal yapısına sahiptir. Aynı diyotlarda olduğu gibi transistörün iletime geçebilmesi için base-emiter arası silisyumdan üretilmiş transistörlerde 0.7 V, germanyum yarı iletkeni ile üretilmiş transistörlerde gerilim farkı değeri 0,3 V olmalıdır.

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

Üç uçlu bir eleman olup güç elektroniği devre elemanları alanında geniş bir uygulama alanı vardır. MOSFET ile beraber bir de JFET (Junction Field Effect Transistor) olarak bir tip daha mevcuttur. Daha çok MOSFET’ler kullanılmaktadır. FET’ler tüm devre yongası üzerinde normal iki kutuplu transistörlerden daha az yer kaplarlar. Örneğin 100.000 adet MOSFET, bir yonga üzerinde oluşturulabilir. MOSFET’ler üretilirken, direnç ve kapasite bağlanabilme özelliklerinden dolayı çok geniş kapsamlı tüm devre sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. JFET’ler ise yüksek giriş dirençli ve düşük gürültü oranlarından dolayı sinyal işleme devrelerinde kullanılmaktadırlar. Güç MOSFET’leri hem yüksek akımlarda hem daha yüksek anahtarlama yapabildiklerinden BJT’lere göre daha sık kullanılmaktadır.

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

Güç elektroniği devre elemanları olarak IGBT’ler üç uçlu özel bir transistör tipidir. Yalıtılmış transistör diye adlandırılırlar ve genelde gücün yüksek olduğu devrelerde kullanılır. Dört katmandan (P-N-P-N) oluşur. MOS (metal oxide semiconductor) denilen bir yarı iletken ile kontrol edilir. En önemli görevi elektronik anahtarlamadır ve bu işlemi çok hızlı bir şekilde yapar.

Yalıtılmış bir transistör olduğu için kullanılan izolasyon malzemesi çok önemlidir. Genelde katı polimer malzemelerden üretilmektedir. IGBT’ler hızlı anahtarlama yapabildiği için yükseltici (amplifier) devrelerinde de çok sık kullanılır. PWM (Pulse Width Modulation – Sinyal Genişlik Modülasyonu) tekniği, anahtarlama ile kontrol işlevini yapabildiğinden genelde sinyal işleme veya aktarma devrelerinde kullanılır. Genel bir tabirler MOSFET’lkrin ve BJT’lerin özelliklerinin bünyesinde toplandığı bir transistör tipi olarak karşımıza çıkmaktadır. Güç kaynakları, sürücü devreleri, motor kontrol devreleri, indiksiyon ısıtma devreleri gibi yüksek güç gerektiren devrelerde kontrol ve anahtarlama devrelerinde IGBT’ler kullanılmaktadır.

Tristör

Güç elektroniği devre elemanı olarak Tristörler, SCR (Silicon Controlled Rectifier) olarak da isimlendirirler. Kontrollü diyotlar olarak adlandırılabilir. Düşük frekansta yüksek akım ve gerilim altında çalışabilirler. Kontrollü anahtarlama yapabildiklerinden birçok uygulamada yaygın kullanılan bir devre elemanıdır. İletim anında iç direncinin düşük olması sebebiyle kayıpları düşük bir elemandır.

PNP ve NPN transistörlerin birbirlerine bağlanmış gibi çalışır. Anot, katot ve Gate olmak üzere üç uçlu bir devre elemanıdır. Tristörün anot ucunun kaynağın pozitif, katot ucunun kaynağın negatif kutbuna bağlandığında tristör iletime kutuplanmış olur ancak henüz akım iletmez. Bunun için Gate (Kapı) ucuna bir tetikleme gerilimi uygulamak gerekir. Bu gerilim uygulandığında tristör iletime geçer. Buna tristörün kapıdan tetiklenmesi denir. Aynı zamanda sıcaklık, ışıma etkisiyle veya anot ve katot uçlarının devrilme geriliminden daha büyük bir gerilime maruz kalması gibi durumlarda da kendiliğinden iletime geçebilir. Tristörün kesime girmesi için ise tristöre ters yönde bir gerilim uygulamak gerekir. Anot ile katot arasındaki akım sıfıra iner. Buna ise tristörün söndürülmesi adı verilir.

Birçok özel tip tristörler mevcuttur. Bunlardan bazıları PUT (Programmable Unijunction Transistor), AGSCR (Amplyfying Gate SCR), GTO (Gate Turn-Off Thyristor), Triyak olarak sayılabilir.

Güç Elektroniği Devre Elemanları: Temel Bileşenler ve Uygulamaları

Artık elektrik ve elektronik sektöründe teklif talebi bırakmak sadece 1 dakika! Talep formunu doldur, talebini gönder, en uygun tedarikçilerle eşleşin!

Elektrik ve Elektronik İle İlgili Ürün Veya Proje, Keşif, Taahhüt Hizmet İhtiyaçlarınız İçin Yeni Nesil Çözüm Platformu Elektraverse, sizlere en uygun tedarikçileri buluyor.

İhtiyacınız olan talebinizi ücretsiz olarak gönderin, en uygun ürün veya hizmet tedarikçileriyle eşleşin!

Hızlı Teklif Al

BENZER İÇERİK: GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRE ELEMANLARI NELERDİR?

GÜÇ ELEKTRONİĞİ NEDİR? YARI İLETKEN MALZEMELER

Ağustos 16, 2023 / CAGIN / 0 Comments

GÜÇ ELEKTRONİĞİ NEDİR?

Dünyanın enerji ihtiyacı artarken, üretilen gücün doğru bir şekilde verimli kullanılması gerekir. Güç seviyesi ve kullanılma amacı bakımından çok farklı alanlarda uygulamalar yapılmakla beraber elektriksel gücün denetiminde ve dönüşümünde kullanılan yarı iletken güç devreleri yeni bir mühendislik alanı oluşturmuştur. “Güç Elektroniği” olarak isimlendirilen bu alan elektrik, elektronik, bilgisayar, mekatronik, biyomedikal, haberleşme mühendisliği gibi uygulamaları da kapsamaktadır.

Güç elektroniği uygulamaları elektrik, elektronik, bilgisayar, mekatronik, biyomedikal, haberleşme mühendisliği gibi uygulamaları da kapsamaktadır.

Güç elektroniğinde bir kaynaktan başka bir kaynağa veya yüke aktarılan elektrik gücü denetlenir. Güç aktarımı yapılırken akım ve gerilimin farklı formlarda güç kalitesi ve verimliliği düşmeden, istenen özelliklere belirli oranlarda sahip olması beklenir. Büyük güçlerin aktarımında yüksek kayıplar oluşabilir. Oluşan kayıpların olabilecek en düşük seviyeye indirilmesi ve oluşturacağı ısıl enerjinin yarıiletken ve diğer devre elemanlarından uzaklaştırılarak devrelere ısıl koruma yapılması gerekir.

Güç Elektroniği Anahtarlama Nasıl Yapılır?

Güç denetimi genelde anahtarlama yapılarak gerçekleştirilir. Anahtarlama işlemi, bilinen yarıiletken elemanlar ve özel amaçlı üretilen güç elemanları ile yapılır. Yarıiletken anahtarlarının iletim-kesim hızlarının, yani anahtarlama hızlarının yüksek olmasından dolayı güç dönüşümü ve denetiminde büyük avantajlar sağlar. Dolayısıyla çok hızlı, kısa sürede dönüşüm gerçekleşir. Hareketli parçaları olmayan bu elemanların güç kayıpları son derece düşüktür. Hacimlerinin küçük olması ve ömürlerinin çok uzun olmasından dolayı bu devrelerin kullanımını yaygınlaştırmıştır. Örnek olarak tristörler, MVA mertebelerindeki güçleri mikro saniyeler içerisinde açıp kapayabilmektedir. Dolayısıyla günümüz teknolojisinde tristör gibi güç elektroniği devre elemanlarını seri veya paralel bağlayarak büyük güçlerde dönüşüm, anahtarlama, kontrol ve denetim yapılabilmektedir.

Güç elektroniği elemanlarınında bazı dezavantajları vardır. Bunların başında ise açma kapama anında olumsuz salınım ve bozunumlar oluşturmaları gelir. Bu yüzden güç elektroniği devrelerinin bulunduğu elektrik sistemlerinde harmonikler meydana gelir. Bunu önlemek için salınım önleyici düzeneklerle beraber tasarlanırlar.

Güç Elektroniği ve Yarı İletken Teknolojisi

Elektrik devrelerindek kullanılan yarı iletkenlerdeki valans elektronları, iletkenlik özelliğinde önemli rol oynarlar. Küçük bir miktar enerji alan bu elektronlar çekirdeğin çekiminden kurtularak serbest hale gelirler. Bu enerji, sıcaklık etkisiyle de sağlanabilir. Elektronu ayırabilecek ve pratikte birkaç eV (1 eV=1,6.10^-19 Joule) sağlandığı takdirde katottan elektronlar ayrılır. Yarı iletken malzemeler, belirli koşullar meydana geldiğinde iletken veya yalıtkan hale geçerler. Güç elektroniği teknolojisi yarı iletken malzemeler üzerine kurulmuştur. Çünkü kontrol edilebilir bir elektrik akımı yapılır.

En çok kullanılan yarı iletken malzemeleri Silisyum (Si) ve Germanyum (Ger) elementleridir. Bunların son yörüngelerinde dört elektron bulunur. Silisyum, Germanyum’a göre daha çok kullanılır. Eğer Silisyum, Arsenik (As) gibi bir element ile elektron alışverişi yaparsa, silisyum bir elektron alır ve negatif duruma geçer( Si-5). Bu duruma N tipi (Negative) yarı iletkenlik denir. Bor elementiyle yaparsa, bir elektron verir ve pozitif davranır (Si+3). Bu duruma da P tipi (Positive) yarı iletkenlik denir. Sonuçta N tipinde fazladan elektron, P tipinde ise boşluk oluşur. P kutbuna anot denirken N kutbuna katot denir. Fazladan bekleyen elektronlar, bu boşluklara gittiğinde anottan katota bir elektron alışverişi sağlanmış olur. Buna PN tipi birleşimi (P-N Junction) denir. Böylelikle örneğin diyot gibi bir devre elemanın akım yönü anottan katoda doğru olur. PN, NP, PNP, PNP gibi birleşimler mevcuttur ve bu birleşimlere göre birçok güç elektroniği devre elemanları üretilmektedir.

BENZER İÇERİK: GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRELERİ

Güç elektroniğinde yarı iletken malzemeler kullanılarak PN, PNP, NPN gibi birleşik malzemelerle devre elemanları üretilir.

Güç Elektroniği Devre Elemanları

Aşağıda en çok kullanılan güç elektroniği devre elemanları verilmiştir.

Diyotlar
LED (Light Emitting Diode, özel tip diyot)
Transistörler (güç transistörleri, darlington, iki kutuplu eklem transistörleri gibi özel tip transistörler)
Güç MOSFET’leri (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors)
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, özel tip transistör)
Tristörler (SCR; Silicon Controlled Rectifier, yarıiletken denetimli doğrultucu)
TRIAC (çift yönlü kapıdan denetimli tristör, özel tip tristör)
Özel tip Tristörler (MCT: Metal Controlled Thyristor, IGCT: Integrated Gate Commutated Thyristor)

Bazı Güç Elektroniği Devre Elemanları ve Görselleri

Güç Elektroniği Devreleri

Aşağıda en çok kullanılan güç elektroniği devreleri verilmiştir.

Doğrultucular (Alternatif akımdan doğru akıma dönüştüren devreler – AC/DC Rectifier)
Eviriciler (Doğru akımdan alternatif akıma dönüştüren devreler – DC/AC Inverter)
Doğru akım kıyıcı devreleri (Belli değerdeki doğru gerilimi başka değerdeki bir doğru gerilime dönüştüren devreler – DC/DC Chopper)
Alternatif akım ayarlayıcı devreleri (Belli değerdeki alternatif gerilimi başka değerdeki bir alternatif gerilime dönüştüren devreler – AC/AC Chopper)
Frekans konvertörleri (Gerekirse hem AC gerilimi hem de gerilimin frekansını değiştiren devreler – VFC Variable Frequency Converter)

Elektronik Anahtarlama ile Güç Denetimi Uygulamaları

Genelde elektroniğin olduğu her cihazda güç elektroniği devreleri bulunur. Bunlardan bazıları; ısıtma ve soğutma sistemleri, ses ve kayıt sistemleri, elektrikli ev aletleri, alarm ve uyarı sistemleri, güç kaynakları, elektrokimyasal düzenekler, elektrikli araçlar, enerji üretimi, iletimi ve dağıtımı, elektronik röleler, raylı ulaşım sistemleri, ark ocakları, proses fabrika otomasyonu, aydınlatma sistemleri, trafik sinyalizasyon sistemleri, haberleşme, radyo TV sistemleri, hidrolik sistemler, radar ve sonar sistemleri, elektrik makinelerinin kontrolü, hava taşıt güç sistemleri gibi birçok donanımda kullanılmaktadır.