




























































































Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
This document includes a fundemantal information about electronics. You can find a review about the whole 4 years
Typology: Lecture notes
1 / 543
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
-^
-^
-^
-^
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
Tristör kullanılarak hem dahabasit, hem daha küçük, hemde daha ucuza yapılabilir halegelen güç elektroni
ği
devrelerinin uygulama alanlarıda hızla yaygınla
şmaya
ba
şlamı
ştır.
Aynı zamanda, yine o zamana
1950’lerin ba
şında yarıiletken
malzemelerin geli
ştirilmesi ve
bu malzemeler kullanılarakdiyot, transistor gibi devreelemanlarının yapılmayaba
şlanması güç elektroni
ği
uygulamalarının önününaçılma i
şaretini vermi
ştir.
Aynı zamanda, yine o zamanakadar dü
şünülüp de
yapılamayan pek çokuygulama Tristör sayesindeyapılabilir hale gelmi
ştir.
1960’lı ve 1970’li yıllartristör’ün altın yılları olmu
ş^
ve
güç elektroni
ği uygulamaları
her alana yayılmı
ştır.
Nihayet 1960’ların ba
şında
Tristör’ün bulunması güçelektroni
ği açısından çok
önemli bir devrim olmu
ştur.
Tristör’ün bulunmasıyla ozamana kadar elektron tüpleriile yapılan uygulamalar artıktristörle yapılmaya ba
şlamı
ştır.
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
1980’lerin ba
şlarından itibaren
ise sayısal elektronikalanındaki geli
şmeler ve
mikroi
şlemcilerin geli
ştirilmeye
ba
şlaması ile güç elektroni
ğinde yeni ufuklar
açılmaya ba
şlamı
ştır.
Bu geli
şmelere uygun olarak
Güç transistör’leri, güçmosfet’leri ve bu elemanlarındaha ileri versiyonlarınıngeli
ştirilmesiyle birlikte, daha önceki yıllarda tristörlerkullanılarak hem daha zor hemde daha pahalı olarakyapılmaya çalı
şılan birtakım
güç elektroni
ği devreleri ve
Bu geli
şmelere uygun olarak
tristör’e alternatif yeni güçelektroni
ği elemanları
geli
ştirilme çalı
şmaları
ba
şlamı
ş^
ve bu çalı
şmalar
sonucunda o zamana kadardü
şük güçlüleri kullanılmakta olan “Güç Transistör’leri veGüç Mosfet’leri” geli
ştirilmi
ştir.
güç elektroni
ği devreleri ve
endüstriyel uygulamalar, buyeni elemanların kullanılmayaba
şlamasıyla, hem daha basit, hem daha küçük, hem dahafonksiyonel hem de çok dahaucuza yapılabilir vekullanılabilir hale gelmi
ştir.
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
Ula
şım Araçlarında; 1- Uçak ve di
ğer hava
araçlarındaki tüm güçsistemlerinde,2- Demiryolu ve metroaraçlarında ve yersistemlerinde,3- Otobüs, kamyon ve çekici
Tarım ve Hayvancılıkta;1- Sera otomasyonu vekontrolünde,2- Açık hava sulama ve ürünkontrol sistemlerinde,3- Tarım makinelerininotomasyonunda,4- Kümes, ahır vb. hayvan
3- Otobüs, kamyon ve çekicigibi a
ğır vasıtaların tüm
elektronik sistemlerinde,4- Otomobillerdeki tümelektriksel güç ve kontrolsistemlerinde,5- Forklift, seyyar vinç, betonmakinesi vb. araçlarda.
4- Kümes, ahır vb. hayvanyeti
ştirme tesislerinin bakım ve otomasyonunda,5- Tarla ve arazilerin ekim,dikim ve gübrelemekontrollarında.6- Tohumculuk, fide yeti
ştirme
vb. çalı
şmalarda.
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
Güç elektroni
ği kapsamında
yapılan tüm i
şler ve uygulamalar
4 temel devre yapısı üzerinekurulmu
ştur.
Bu devre yapıları, alternatif akımveya do
ğru akım türündeki
elektrik enerjisinin bir birlerine
Şekil-1.2’den görüldü
ğü gibi
temel güç devreleri,1) AC-DC dönü
ştürücüler,
ştürücüler,
ştürücüler,
ştürücülerdir. AC / DC
elektrik enerjisinin bir birlerineveya kendi içlerinde farklı şekillere ve seviyeleredöndürülmesi i
şlemini
gerçekle
ştirmektedir.
Bu durumda, güç elektroni
ğinin
temel devre yapıları yan tarafta Şekil-1.2’de oldu
ğu gibi
gösterilebilmektedir. M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
~ / =
= / =
~ / =
~ / ~
AC
DC DC
AC
AC / DC Đ nvertörler ACKıyıcılar
DC Kıyıcılar
Do
ğ rultucular
AC / AC
DC / DC
DC / AC
AC-AC Dönü
ştürücüler
(AC kıyıcılar);
-^
Güç elektroni
ğinin temel
devrelerinden ikincisi olan ACkıyıcılar, bir fazlı veya üç fazlıAC kayna
ğı kullanarak, sabit
veya de
ği
şken frekanslı ve
genlikli AC gerilim elde etmek
Şekil 1.
-^
1 fazlı faz
kontrollu
genlikli AC gerilim elde etmekiçin kullanılmaktadır.
-^
AC-AC dönü
ştürücüler;
1- AC voltaj kontrolcular,2- Direkt frekans çeviriciler,olarak 2 ana gruba ayrılır. Şekil 1.4’de basit bir AC kıyıcıdevresi ve dalga
ş
ekilleri
görülmektedir. M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
Şekil 1.
-^
1 fazlı faz
kontrollu
AC kıyıcı devresi ve dalga şekilleri.^ Giri
ş (Kaynak)
DC-DC Dönü
ştürücüler
Güç elektroni
ğinin temel
devrelerinden üçüncüsü olanDC-DC dönü
ştürücüler,
herhangi bir DC kaynaktanaldı
ğı gerilimi yükselterek , dü
şürerek veya ço
ğullayarak,
sabit veya de
ği
şken DC
Şekil 1.
-^
A sınıfı PWM
sabit veya de
ği
şken DC
gerilim(ler) elde etmek içinkullanılmaktadır.
-^
DC-DC dönü
ştürücüler;
1- DC kıyıcılar,2- Anahtarlamalı regülatörler,olarak 2 ana gruba ayrılır. Şekil 1.5’de basit bir DC kıyıcıdevresi görülmektedir. M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
Giri
ş (Kaynak) Çıkı
ş Şekil 1.5^ (Yük)
-^
A sınıfı PWM
kontrollü DC kıyıcı devresi vedalga
şekilleri.
Temel Güç Elemanları;
-^
Güç devrelerinin, istenilen güçdönü
şümlerini uygun olarak
gerçekle
ştirebilmeleri, bu
devrelerde kullanılan uygungüç elemanlarıyla mümkünolabilmektedir.
-^
Güç devrelerinde kullanılan
Bu durumda anahtar yapısıgüç elektroni
ği için çok
önemlidir ve burada ayrıntısıile incelenecektir.
-^
Anahtar Türleri;
-^
Elektrik-Elektronik güçdüzeneklerinde kullanılan 3 tür
Güç devrelerinde kullanılangüç elemanları, hangi türdönü
şümde olursa olsun,
daima kaynak ile yükarasındaki ba
ğlantıyı kesip
bırakmakla görevlendirilmi
ştir.
Dolayısıyla bu elemanlar birer“ANAHTAR” olarak çalı
şmakta
ya da çalı
ştırılmaktadır.
düzeneklerinde kullanılan 3 türanahtar bulunmaktadır. Bunlar,1- Mekanik anahtarlar,2- Elektromekanik anahtarlar,3- Yarıiletken anahtarlardır.
-^
Bu anahtar türleriniincelemeden önce “idealanahtar” yapısı incelenmelidir.
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
Đdeal Anahtar Özellikleri; Đdeal anahtar, çalı
şması
sırasında üzerinde herhangi birkayıp olu
şturmayan anahtardır.
Đdeal anahtar sadece 2durumda bulunabilir. Bunlar,1- Yalıtım durumu (kapalı-off),2-
Đletim durumu (açık-on).
Şekil-1.7, ideal anahtar.^ Giri
ş (Kaynak)
Çıkı
ş (Yük)
Đ deal Anahtar
VA
IA
Giri
ş (Kaynak)
Đletim durumu (açık
Anahtarların çalı
şması
sırasında üzerinde iki tür kayıpolu
şmaktadır. Bu kayıplar, 1- Anahtarlama (açma-kapama) kayıpları,2-
Đletim kayıplarıdır. Bu anahtarda kayıplar sıfırdır. M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
Anahtarakımı (I
A) Anahtargerilimi(VA
) (Kaynak) Harcanangüç (P
A) off
on^
off^
on
PA
= V
A^ x I
A
Mekanik Anahtarlar;
-^
Mekanik anahtarlar, elektrikdevrelerini kesmek içinkullanılan, adi anahtar, pako şalter vb. anahtarlardır.
-^
Mekanik anahtarlar da, iletimisırasında üzerinde herhangi birkayıp olu
şturmayan anahtardır.
Giri
ş Şekil-1.8^ (Kaynak)
kayıp olu
şturmayan anahtardır.
Mekanik anahtarlar da sadece2 durumda bulunabilir.1- Yalıtım durumu (kapalı-off),2-
Đletim durumu (açık-on).
-^
Mekanik anahtarlar, devrelerdegenellikle açma-kapamaelemanı olarakkullanılmaktadır. M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
16
Anahtarakımı (I
A) Anahtargerilimi(VA
) (Kaynak) Harcanangüç (P
A) off^
on
off^
on PA= V
A^ x I
A
ton
toff
Pa
Mekanik anahtarla ilgiliöncelikli parametreler Tablo-1.2’de örnek de
ğerler
kullanılarak gösterilmi
ştir.
Tablo-1.2’den görüldü
ğü gibi,
mekanik anahtarda “iletim içdirencinin” sıfır olmasınedeniyle iletim kayıpları dasıfır olacaktır.
-^
Yine Tablo-1.2’den görüldü
ğü
gibi, mekanik anahtarlarda“frekans” ve “geçi
ş^
zamanı”
Kn.
V(a)
I(a)
R(o)
f(a)
t(a)
Yn.
off
500
0
∞^
Ç^
“frekans”
ve
“geçi
ş^
zamanı”
parametreleri hızlı anahtarlamaiçin uygun de
ğildir.
Piyasada anahtar, pako
ş
alter,
şalter, kesici vb. isimler verilenmekanik anahtarlar çe
şitli
gerilimlerde, birkaç amperdenbirkaç yüz ampere kadarbulunabilmektedir.
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
500 V
(^0) A
∞ Ω^
0
1
Ç^ Đ^ F T
on
(^0) V
25 A
(^0) Ω
Hz
s^
Y Ö N
Elektromekanik anahtarla ilgiliöncelikli parametreler Tablo-1.3’de örnek de
ğerler
kullanılarak gösterilmi
ştir.
Elektromekanik anahtardakontakların temiz olmasıdurumunda “iletim iç direnci”sıfır olması nedeniyle iletimkayıpları da sıfır olacaktır.
-^
Elektromekanik anahtarlardada “frekans” ve “geçi
ş^
zamanı”
parametreleri oldukça kötüdür.
Kn.
V(a)
I(a)
R(o)
f(a)
t(a)
Yn.
off
380
0
∞^
Ç^
parametreleri oldukça kötüdür. Bu nedenle hızlı anahtarlamayapamazlar.
-^
Elektromekanik anahtarda dahızlı anahtarlama yapılacakolursa, “geçi
ş^
zamanının” çok
uzun olması nedeniyle iseanahtarlama kayıpları çokyüksek olacaktır.
M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
380 V
(^0) A
∞ Ω^
0
1
Ç^ Đ^ F T
on
(^0) V
63 A
(^0) Ω
Hz
s^
Y Ö N
Yarıiletken (Statik) Anahtarlar;
-^
Yarıiletken anahtarlar, elektrik-elektronik devrelerde yüksekhızlı anahtarlama i
şleri için
kullanılan, Tristör, Transistör,Mosfet vb. elemanlardır.
-^
Yarıiletken anahtarların pekço
ğu 3 durumda bulunabilir.
Giri
ş
Şekil-1.
ço
ğu 3 durumda bulunabilir. 1- Tam yalıtım durumu,2- Tam iletim durumu.3- Ara (yükseltme) durumu.
-^
Bu anahtarlar, istenirse on-offanahtar olarak, istenirse deyükseltme elemanı olarakkullanılabilmektedirler. M.Necdet YILDIZ
GÜÇ ELEKTRON
ĐĞĐ
-1 DERS NOTLARI
off^
on
off^
on
Anahtarakımı (I
a)
Anahtargerilimi(Va
) Giri
ş (Kaynak) Harcanangüç (P
a)^
ton
toff
Pi
Pa