50
GÜÇ ELEKTRONİĞİ 40 BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR A. DENEYİN AMACI: Tek faz ve 3 faz diyotlu doğrultucuların çalışmasını ve davranışlarını incelemek. Bu deneyde tek faz ve 3 faz olmak üzere tüm yarım ve tam dalga doğrultucuları, omik ve indüktif yükler altında incelenecektir. B. Teori: Diyotlu Doğrultucular GİRİŞ Pek çok güç elektroniği uygulamasında, giriş gücü şebekeden alınan 50-60 Hz’lik AC güç şeklindedir ve uygulamada DC’ye çevrilir. Endüstride kontrollü gerilim ya da güç aktarımı gerekmeyen uygulamalarda maliyet açısından genel eğilim diyotlu doğrultucular kullanmak yönündedir. Diyotlu doğrultucularda güç akışı, şebekeden yüke doğru olup sadece tek yönlüdür. DC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. Diyotlu doğrultucular, gerilimi şebekeden doğrulttukları için üzerlerinde, doğrultucunun türüne göre şebekenin harmoniklerinin frekansında gerilim salınımları olur. Bunları azaltmak için çıkışa yükten önce bir kapasitör eklenir. Kapasitör ne kadar büyük olursa çıkış gerilimindeki salınımlar da o kadar az olacaktır. Diyotlu doğrultucuların kötü özelliklerinden bir tanesi ise şebekeden oldukça yüksek distorsiyonlu akım çekmeleridir. Bu da harmonik standartlarıyla sınırlandırıldığı için her durumda diyotlu doğrultucular kullanılamayabilir. Bunların yerine kontrollü doğrultucular kullanılarak çeşitli denetim stratejileriyle birlikte akım sinüse benzetilir. Diyotlu doğrultucuları, tek faz, üç faz ve yarım dalga doğrultucu, tam dalga doğrultucu şeklinde sınıflandırabiliriz. Şimdi bunları inceleyelim. Tek Faz Yarım Dalga Doğrultucu: Tek faz yarım dalga doğrultucular pek kullanılmasalar da, doğrultucu çalışmasının anlaşılması açısından iyi bir örnek teşkil ederler. Şekil 2.1’de tek fazlı bir yarım dalga doğrultucu görülmektedir. Şekil 2.1 Tek faz, yarım dalga doğrultucu Yarım dalga doğrultucu, diyotun üzerine gelen negatif gerilimi iletmemesinden dolayı, sinüs şeklindeki gerilimin sadece pozitif kısmını doğrultacaktır.

BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

  • Upload
    vubao

  • View
    234

  • Download
    6

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 40

BÖLÜM 2

DİYOTLU DOĞRULTUCULAR

A. DENEYİN AMACI:

Tek faz ve 3 faz diyotlu doğrultucuların çalışmasını ve davranışlarını incelemek. Bu

deneyde tek faz ve 3 faz olmak üzere tüm yarım ve tam dalga doğrultucuları, omik ve

indüktif yükler altında incelenecektir.

B. Teori: Diyotlu Doğrultucular

GİRİŞ

Pek çok güç elektroniği uygulamasında, giriş gücü şebekeden alınan 50-60 Hz’lik

AC güç şeklindedir ve uygulamada DC’ye çevrilir. Endüstride kontrollü gerilim ya da güç

aktarımı gerekmeyen uygulamalarda maliyet açısından genel eğilim diyotlu doğrultucular

kullanmak yönündedir. Diyotlu doğrultucularda güç akışı, şebekeden yüke doğru olup

sadece tek yönlüdür. DC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda

diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir.

Diyotlu doğrultucular, gerilimi şebekeden doğrulttukları için üzerlerinde,

doğrultucunun türüne göre şebekenin harmoniklerinin frekansında gerilim salınımları

olur. Bunları azaltmak için çıkışa yükten önce bir kapasitör eklenir. Kapasitör ne kadar

büyük olursa çıkış gerilimindeki salınımlar da o kadar az olacaktır. Diyotlu

doğrultucuların kötü özelliklerinden bir tanesi ise şebekeden oldukça yüksek distorsiyonlu

akım çekmeleridir. Bu da harmonik standartlarıyla sınırlandırıldığı için her durumda

diyotlu doğrultucular kullanılamayabilir. Bunların yerine kontrollü doğrultucular

kullanılarak çeşitli denetim stratejileriyle birlikte akım sinüse benzetilir.

Diyotlu doğrultucuları, tek faz, üç faz ve yarım dalga doğrultucu, tam dalga

doğrultucu şeklinde sınıflandırabiliriz. Şimdi bunları inceleyelim.

Tek Faz Yarım Dalga Doğrultucu:

Tek faz yarım dalga doğrultucular pek kullanılmasalar da, doğrultucu çalışmasının

anlaşılması açısından iyi bir örnek teşkil ederler. Şekil 2.1’de tek fazlı bir yarım dalga

doğrultucu görülmektedir.

Şekil 2.1 Tek faz, yarım dalga doğrultucu

Yarım dalga doğrultucu, diyotun üzerine gelen negatif gerilimi iletmemesinden

dolayı, sinüs şeklindeki gerilimin sadece pozitif kısmını doğrultacaktır.

Page 2: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 41

Yük omik, ya da indüktif olabilir. Eğer yük omik bir yük ise, diyot sadece pozitif evreyi

doğrultur ve kesim durumuna geçer, ancak yük indüktif bir yük ise, yük akımı, gerilim

sıfıra düştükten sonra, bir süre daha pozitif yönde akmaya devam edeceği için diyot

hemen kesime geçemez ve üzerindeki akım sıfıra düşene kadar negatif gerilimi iletir.

Bütün bu durumlar aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Şekil 2.2 Omik ve indüktif yük ile gerilim-akım ilişkisi

Gerilimin negatife düştüğü durumları engellemek için indüktif yüklü uygulamalarda

çıkışa, boşta çalışma diyodu(FWD) bağlanır. Bu, yüke ters paralel olarak bağlanan

standart bir diyottur ve gerilim negatife düşme eğilimi gösterdiği zaman iletime geçerek,

şebeke diyodunun üzerindeki akımı kendi üzerine alır. Böylece yük akımı boşta çalışma

diyodu üzerinden akmaya devam eder ve yük üzerinde sadece oldukça küçük olan

diyodun negatif gerilimi gözlenir.

Çıkışta gözlenen gerilimin tepe değeri, diyot üzerindeki gerilim düşümü ihmal

edilirse yaklaşık olarak giriş işaretininkiyle aynıdır. Bu dalga şeklinin ortalama ve etkin

değerleri integral alınarak hesaplanabilir. Aşağıda yarım dalga doğrultucunun çıkış

geriliminin ortalama ve etkin değerleri ve nasıl hesaplandığı verilmiştir.

wtSinVtV M

dttVT

V

T

ORT 0

)(1

)()(2

1

0

wtdwtSinVV MORT

0)(2

CoswtV

V MORT

)0(2

CosCosV

V MORT

2

2M

ORT

VV

M

ORT

VV

M

ORT

VV

M

ORT

II

5.0

0

2 )(1

T

RMS dttVT

V 2

MRMS

VV

2

MRMS

II

Page 3: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 42

Tek Faz Tam Dalga Doğrultucu:

Tek fazlı uygulamalar için oldukça sık kullanılan tam dalga ya da köprü doğrultucu

devresi şekil 2.3’te gösterilmiştir.

Şekil 2.3 Tek Fazlı Köprü Doğrultucu

4 tane diyottan oluşan devrede, D1 ve D4 diyotları alternatif gerilimin pozitif

evresini geçirecek, D2 ve D3 diyotları da gerilimin negatif evresinde aktif olarak bu

bölgeyi doğrultacaktır. Böylece çıkışta, girişteki ac gerilimin iki katı frekansında dc bir

gerilim elde edilecektir. Eğer yük indüktif olursa akım gerilimin gerisine düşecek, ancak

akımı üzerine alacak pozitif gerilim evresine geçmekte olan başka bir diyot olduğu için

yarım dalga doğrultucuda gözlenen negatif voltaj durumu köprü diyotta

gerçekleşmeyecektir. Bunlara dair dalga şekilleri şekil 2.4.’te gösterilmiştir.

Şekil 2.4. Omik ve indüktif yükle köprü doğrultucu gerilim-akım ilişkisi

Tek fazlı köprü diyotta da yük gerilim, akımlarının ortalama ve etkin değerleri aynı

şekilde integral alarak hesaplanır. Sonuçlar aşağıda verilmiştir.

M

ORT

VV

2

M

ORT

II

2

2

MRMS

VV

2

MRMS

II

Bu formüllerle verilen akım değerleri sadece omik yükler için kullanılabilir. Çünkü

sadece bu durumda akım ve gerilimlerin dalga şekilleri aynıdır.

Page 4: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 43

Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu:

Şekil 2.5’te görüldüğü gibi 3 tane tek faz yarım dalga doğrultucunun ortak bir uçta

birleşmesiyle oluşmuştur. 3 faz dönüştürücüler, daha yüksek frekanslı ve daha düşük

salınımı olan çıkış gerilimleri üretirler. Böylece maliyet ve boyut açısından daha kolay

filtrelenen çıkış gerilimleri elde edilmiş olur.

Şekil 2.5. Üç faz yarım dalga doğrultucu

Üç faz yarım dalga doğrultucuda, hangi faz daha pozitif ise o faza bağlı olan diyot

iletime geçer ve bir sonraki faz daha pozitif olup iletimi üzerine alana kadar kapanmaz.

Bu durumdan da anlaşılacağı gibi her diyot, fazlar arası gerilimin sıfır olduğu noktadan

itibaren iletime geçer ve 120o boyunca iletimde kalır. İndüktif yük durumunda da bir

sonraki diyot, akımı üzerine alacağı için, gerilimin negatife düşmesi durumu, dolayısıyla

da boşta çalışma diyotu kullanımına ihtiyaç yoktur.

Üç faz yarım dalga doğrultucu yük üzerinde, giriş geriliminin 3 katı frekansında bir

salınım oluşturur. Bu sebeple “3-darbeli doğrultucu” şeklinde de adlandırılır. Çıkış

geriliminin ortalama ve etkin değerleri ise aşağıda verilen formüllerle hesaplanabilir.

2

33 MORT

VV MMRMS VVV 84.0

8

33

2

1

Page 5: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 44

Üç Faz Tam Dalga Doğrultucu:

3 fazlı gerilimin mevcut olduğu endüstriyel uygulamalarda, üç faz doğrultucular,

tek faza tercih edilen bir doğrultucu çeşididir. Bunun sebebi ise, üç faz doğrultucunun,

çıkışta daha düşük gerilim salınımları vermesi ve daha yüksek güç aktarabilmesidir.

Devre şeması şekil 2.6 ‘da verilmiştir.

Şekil 2.6. Üç faz köprü doğrultucu

Üç faz köprü doğrultucuda her koldaki diyotlar(D1-D4, D2-D5, D3-D6) birbiriyle

180o faz farkıyla çalışırlar. Ayrıca alt ve üst grup diyotları da (D1-D3-D5, D2-D6-D4)

kendi içlerinde birbirleriyle 120şer derece faz farkıyla çalışırlar. Bu doğrultucu da üç faz

yarım dalga doğrultucu gibi fazlar arası gerilim prensibine göre çalışır. Yani hangi fazlar

arasındaki gerilim daha büyükse o fazlara ait, alt ve üst grup diyotları iletime geçer.

Köprünün çalışmasını incelemek için R fazının açısını 0 olarak ve diğer fazların da sırayla

120şer derece geriden geldiğini varsayalım. Dalga şekilleri ve bu duruma göre diyotların

iletim sıraları aşağıda gösterilmiştir.

D1 D3 D5 D1

D4D6 D2 D4

D3 D5

D2 D6

VM

-VM

Şekil 2.7 Üç faz hat gerilimleri ve diyot iletim periyotları

Page 6: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 45

Üstteki şekilde açıkça görülüyor ki her diyot 120 derece iletimde kalıyor ve her 60

derecede bir, diyotlardan biri kesime giderken bir diğeri iletime geçiyor. Bu duruma göre

elde edilecek olan çıkış gerilimi aşağıda verilmiştir.

VM3

VO(t)

VM

-VM

VIN

(t)

t(ms)10 20 30 40

Şekil 2.8 Üç faz köprü doğrultucu çıkış gerilimi dalga şekli

Şekil 2.8’den de görüldüğü gibi 2 periyotluk sinüs için, konvertörün çıkışı 12

darbeli bir gerilim üretmiştir. Yani tek periyotta 6 darbeli, bir başka deyişle giriş

işaretinin frekansının 6 katı frekansta bir gerilim elde ediyoruz. Bu sebeple bu

doğrultucuya “6-darbeli dönüştürücü“ de denmektedir. Omik yükler için yük akımının

dalga şekli de aynı olacaktır ancak indüktif yük durumunda akım gerilimin gerisine

düşecektir. Bu durum şekil 2.9’da gösterilmiştir.

VO(t),I

O(t)

t

Şekil 2.9 İndüktif yük için oluşan akım- gerilim faz farkı

3 faz köprü doğrultucunun çıkış geriliminin ortalama ve etkin değerleri de aşağıda

verilmiştir ve gerekirse daha önceki doğrultucular için açıklandığı şekilde türetilebilir.

MM

ORT VV

V 955.03

MRMS VV 655.1

Page 7: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 46

2. 1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu

2.1.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle)

Şekil 2.10’da görünen devreyi kurunuz.

Şekil 2.10

Şekil 2.11

Page 8: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 47

Girişten verilen 55 Vrms’lik alternatif gerilimin pozitif evresi diyot tarafından

geçirilecek, negatif evresi ise, diyotun geri bloklama durumuna geçmesi sebebiyle

kesilecektir. Alternatif gerilimin sadece bir evresi geçirildiği için bu devreye yarım dalga

doğrultucu denmektedir. Bağlantıları kontrol ettikten sonra devreyi çalıştırınız. Y1

kanalındaki çıkış dalga şeklini çiziniz. Aşağıdaki ölçümleri not ediniz. Y1 Kanalında

gördüğünüz gerilim dalga şekline göre, akım dalga şeklinin nasıl olmasını beklersiniz?

Direnç üzerinden alınan yük geriliminin ortalama ve etkin değeri (Vomean, Vorms)

Direnç üzerinden geçen yük akımının ortalama ve etkin değeri. (Iomean, Iorms)

Giriş akımının etkin değeri. (Iinrms)

Yük gerilimi

Diyot voltajı

Page 9: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 48

Yük ve giriş voltajı

Şekil 2.12 Tek faz, yarım dalga doğrultucu için elde edilen dalga şekilleri

Tablo 2.1 Omik Yük İçin Deney Sonuçları Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

76V 25V 0.2A 320mA

Page 10: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 49

2.1.1.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle) (DLAB)

Şekil 2.13

Page 11: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 50

Diyot voltajı

Yük voltajı

Şekil 2.14

Page 12: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 51

2.1.2 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (İndüktif Yükle)

Şekil’de görülen devreyi FWD diyotunu bağlamadan kurunuz.

Şekil 2.15

Şekil 2.16

Page 13: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 52

Osiloskopun ,Y1 kanalındaki çıkış geriliminin ve Y2 kanalındaki direnç geriliminin dalga

şekliniçiziniz. Elimizdeki dalga şekillerinden çıkış akımının dalga şeklini bulabilir miyiz;

nasıl? Aşağıdaki ölçümleri alınız.

Toplam yük üzerinden alınan çıkış geriliminin ortalama ve etkin değeri.

Toplam yük üzerinden geçen akımın ortalama ve etkin değeri.

Giriş akımının etkin değeri.

Aşağıda belirtilen indüktif yükleri uygulayarak çıkış geriliminin dalga şekillerini çiziniz

R=50 ohm--L=25mH

R=50 ohm L=100mH

Çıkış akım ve gerilimi 50 ohm-25 mH

Çıkış akım ve gerilimi 50 ohm-25 mH

Page 14: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 53

Diyot gerilimi 50 ohm-25 mH

Çıkış akım ve gerilimi 50 ohm-100 mH

Diyot gerilimi 50 ohm-100 mH

Page 15: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 54

Diyot gerilimi 50 ohm-100 mH FWD

Şekil 2.17 İndüktif yüklü, yarım dalga doğrultucu için dalga şekilleri

Tablo 2.2 İndüktif Yük İçin Deney Sonuçları

Max Vo Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

50 ohm 100mH 76V 22V 0.4A 0.48A

100ohm 25mH 76V 25V 0.2A 0.32A

50 ohm 100mH FWD ile 76V 25V 0.4A 0.48A

Page 16: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 55

2.1.2.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (İndüktif Yükle)(DLAB)

Şekil 2.18

Page 17: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 56

Diyot voltajı

Çıkış voltaj ve akımı 50 ohm-25 mH

Page 18: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 57

Çıkış voltaj ve akımı 50 ohm-100 mH

Şekil 2.19

Page 19: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 58

2.1.3 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu Boşta Çalışma Diyotu İle (FWD)

Şekil’de görülen devreyi kurunuz.

Şekil 2.20

Şekil 2.21

Page 20: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 59

Y1 ve Y2 kanallarındaki dalga şekillerini çiziniz. Bu yük altında, deney 2.1.2’de

aldığınız ölçümleri alınız. FWD devrede neyi etkilemiştir?

Diyot gerilimi 50 ohm-100 mH

Diyot gerilimi 50 ohm-100 mH FWD eklenince

Şekil 2.22 İndüktif yüklü ve serbest dolaşım diyotlu yarım dalga doğrultucu için dalga

şekilleri

50 ohm 100mH 76V 22V 0.4A 0.48A

50 ohm 100mH FWD ile 76V 25V 0.4A 0.48A

Tablo 2.3 Serbest Dolaşım Diyodu İçin Deney Sonuçları

Page 21: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 60

2.1.3.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu Boşta Çalışma Diyotu İle (FWD)

(DLAB)

Şekil 2.23

Page 22: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 61

Diyot gerilimi

Yük gerilimi ve akımı

Şekil 2.24

Page 23: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 62

2. 2 Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu-Köprü Doğrultucu

2.2.1. Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu (Omik yükle)

Şekil 2.25

Şekil 2.26

Page 24: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 63

Şekil 2.25’da görülen tam dalga doğrultucu devreyi kurunuz. Bu kez giriş

geriliminin pozitif evresini D1-D4 diyot çifti negatif evresini de D2-D3 diyot çifti

geçirecektir. Bu sayede sinüs eğrisi şeklinde bir gerilimin her iki evresi de pozitif bir

gerilime dönüştürülmüş olacaktır. Bağlantıları kontrol ederek devreyi çalıştırınız.

Osiloskobun Y1 kanalından görülen çıkış geriliminin dalga şeklini çiziniz. Çıkış geriliminin

ve akımının, ortalama ve etkin değerlerini not ediniz.

Giriş geriliminin bir periyodunda, çıkış geriliminde 2 darbe gözlendiği için bu

doğrultucuya 2 darbeli doğrultucu da denmektedir.

Şekil 2.27 Diyotlu köprü doğrultucu için dalga şekilleri

100 ohmluk yük üzerinde

D1 ve D2 diyot gerilimleri

Tablo 2.4 Tek Faz Köprü Diyot İçin Deney Sonuçları

Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

Page 25: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 64

2.2.1.1 Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu (Omik yükle) (DLAB)

Şekil 2.28

Page 26: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 65

D1 gerilimi

Yük gerilimi

Şekil 2.29

Page 27: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 66

2.2.2. Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu(İndüktif yükle)

Şekildeki devreyi kurunuz.

Şekil 2.30

Şekil 2.31

Page 28: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 67

Devreyi çalıştırarak Y1 kanalındaki çıkış geriliminin ve Y2 kanalındaki direnç

geriliminin dalga şeklini çiziniz. Çıkış geriliminin ve akımının ortalama ve etkin değerlerini

ölçerek not ediniz. İndüktif yük köprü doğrultucuda ne gibi etkilere sebep oldu? Köprü

doğrultucularda da, endüktif yük altında, yarım dalga doğrultucuları gibi serbest dolaşım

diyotuna(FWD) ihtiyaç var mıdır?

Şekil 2.32 İndüktif yüklü köprü doğrultucu için dalga şekilleri

Tek faz tam dalga çıkış akım ve gerilimleri 100 ohm-100 mH

D1-D2 diyot gerilimleri 100 ohm-100 mH

Page 29: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 68

Tek faz tam dalga çıkış akım ve gerilimleri 100 ohm-100 mH

Tablo 2.5 Endüktif Yük İle Tek Faz Köprü Diyot İçin Deney Sonuçları

Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

Page 30: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 69

2.2.2.1 Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu(İndüktif yükle) (DLAB)

Şekil 2.33

Page 31: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 70

D1 gerilimi

Yük gerilim ve akımı

Şekil 2.34

Page 32: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 71

2. 3 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu

2.3.1 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle)

Şekildeki devreyi kurunuz.

Şekil 2.35

Şekil 2.36

Page 33: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 72

Üç faz yarım dalga doğrultucu, şekil 2.35’de de görüldüğü gibi 3 tane tek faz yarım

dalga doğrultucunun yüke giden ortak uçlarının bağlanması ile oluşmuştur. Deney

düzeneği de şekil 2.36’de gösterilmiştir. Devreyi kurarak osiloskobun Y1 kanalında

görülen yük geriliminin dalga şeklini çiziniz. Yük gerilim ve akımının ortalama ve etkin

değerlerini not ediniz.

Giriş geriliminin bir periyodunda yük gerilimi üzerinde 3 darbe oluştuğundan bu

doğrultucuya 3 darbeli doğrultucu da denmektedir.

Şekil 2.37 Üç faz yarım dalga doğrultucu için dalga şekilleri

100 ohmluk yük ve giriş gerilimi

D1 gerilimi

Page 34: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 73

D1 ve D2 gerilim

Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

76V 65V 662mA 325mA(tek faz)

Tablo 2.6 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu İçin Deney Sonuçları

Page 35: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 74

2.3.1.1 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle) (DLAB)

Şekil 2.38

Page 36: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 75

D1 gerilimi

Giren dalga şekli

Page 37: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 76

Çıkan dalga şekli

Şekil 2.39

Page 38: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 77

2.3.2 Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Endüktif Yükle)

Üç fazlı yarım dalga doğrultucuyu şekil 2.40’de gösterildiği gibi dirence 100mH’lik

seri bir indüktans ekleyerek değiştiriniz.

Şekil 2.40

Şekil 2.41

Page 39: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 78

Osiloskobun Y1 ve Y2 kanallarındaki gerilim dalga şekillerini çiziniz.

100 ohm-100mH yük akım ve gerilimi

100 ohm-100mH yük akım ve gerilimi

100 ohm-100mH yük varken yük gerilimi ve giriş gerilimi

Şekil 2.42 İndüktif yüklü, üç faz yarım dalga doğrultucu için dalga şekilleri

Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

76V 65.6V 643mA 325mA(tek faz)

Tablo 2.7 Endüktif Yük ile Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu İçin Deney Sonuçları

Page 40: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 79

2.3.2.1 Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Endüktif Yükle) (DLAB)

Şekil 2.43

Page 41: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 80

Yük gerilim ve akımı

Şekil 2.44

Page 42: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 81

2. 4 Üç Faz Köprü Doğrultucu

2.4.1 Üç Faz Köprü Doğrultucu (Omik Yükle)

Şekil 2.45

Şekil 2.46

Page 43: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 82

Şekil 2.45’de üç faz köprü doğrultucu görülmektedir. Yarım dalga doğrultucular

şebekeye etkilerinden dolayı genelde kullanılmazlar. Tek faz ve üç faz köprü

doğrultucular yaygın olarak kullanılan doğrultucu devreleridir. Bu deneyde üç faz köprü

doğrultucunun özellikleri gösterilecektir. Devreyi şekilde gösterildiği gibi kurup

çalıştırınız. Yük geriliminin dalga şeklini çiziniz. Yük gerilim ve akımının ortalama ve etkin

değerlerini not ediniz.

300 ohmda D1 ve D2 üzerindeki gerilim

300 ohm üzerindeki voltaj

Şekil 2.47 Üç faz köprü doğrultucu için dalga şekilleri

Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

131.5V 127V 442mA 320mA (tek faz)

Tablo 2.8 Üç Faz Köprü Doğrultucu İçin Deney Sonuçları

Giriş gerilimlerinin bir periyoduna göre yük üzerinde 6 darbeli bir gerilim oluştuğu

için bu doğrultucuya 6 darbeli doğrultucu da denmektedir.

Page 44: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 83

2.4.1.1 Üç Faz Köprü Doğrultucu (Omik Yükle) (DLAB)

Şekil 2.48

Page 45: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 84

D1 gerilimi

Yük gerilim ve akım

Şekil 2.49

Page 46: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 85

2.4.2 Üç Fazlı Köprü Doğrultucu (İndüktif Yükle)

Şekil 2.50

Şekil 2.51

Page 47: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 86

Şekil 2.50’ de verilen devredeki yük direncine seri olarak 100 mH’lik bir indüktans

bağlayınız. Yük geriliminin dalga şeklini çiziniz. Yük gerilim ve akımının ortalama ve etkin

değerlerini ölçerek not ediniz.

300 ohm 100 mH yük akım ve gerilimi

300 ohm 100 mH yük akım ve gerilimi

300 ohm 100 mH yük akım ve gerilimi

Şekil 2.52 İndüktif yüklü üç faz köprü doğrultucu için dalga şekilleri.

Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

131.5V 127V 435mA 320mA (tek faz)

Tablo 2.9 Endüktif Yük İle Üç Faz Köprü Doğrultucu İçin Simülasyon Sonuçları

Page 48: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 87

2.4.2.1 Üç Fazlı Köprü Doğrultucu (İndüktif Yükle) (DLAB)

Şekil 2.53

Page 49: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 88

Yük gerilim ve akımı

Şekil 2.54

Page 50: BÖLÜM 2 DİYOTLU DOĞRULTUCULAR - İstanbul · PDF fileDC güç kaynağı, AC motor sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir. ... Yük omik,

GÜÇ ELEKTRONİĞİ 89

SONUÇLAR

Deney 2.1.1’deki tek fazlı yarım dalga doğrultucu için ölçtüğünüz gerilimleri teorik

olarak hesaplayarak ölçülen değerlerle karşılaştırınız. Sonuçlar uyumlu mu?

Değilse neden değil belirtiniz. Yük geriliminin ve akımının dalga şeklini çiziniz.

(Tek fazlı yarım dalga doğrultucu için :M

Ort

FF

2

MRMS

FF MF :Akım ya da

gerilimin tepe değeri.)

Deney 2.1.2’deki ölçümlerde elde ettiğiniz değerleri yazarak değerleri ilk deneyle

karşılaştırınız. Yük geriliminin ve yük akımının dalga şeklini çiziniz. İndüktif yükte

gerilimin niçin negatif değere düştüğünü açıklayınız. İndüktör değerinin

değiştirilmesi devreyi nasıl etkiliyor? Neden? Açıklayınız.

Deney 2.1.3’te elde ettiğiniz dalga şekillerini çizerek deney 2.1.2 ile karşılaştırınız.

Serbest dolaşım diyotu (FWD) devrede neyi değiştirmiştir? Her iki deneyde aynı

yük için ölçtüğünüz ortalama değerleri karşılaştırınız. Sonuçları yorumlayınız.

Deney 2.2’de elde ettiğiniz gerilim ve akım dalga şekillerini çiziniz. Ölçülen gerilim

ve akım değerlerinin ortalama ve etkin değerlerini teorik olarak hesaplayarak

elinizdeki değerlerle karşılaştırınız.

(Tek fazlı köprü doğrultucu için:

MOrt

FF

2

2

MRMS

FF )

Deney 2.3.1’de elde ettiğiniz dalga şekillerini çiziniz. Yük akım ve geriliminin teorik

hesaplarını yaparak ölçtüğünüz değerlerle karşılaştırınız.

(Üç fazlı yarım dalga doğrultucu için: 2

33 LLOrt

FF )

Deney 2.4’te elde ettiğiniz yük geriliminin ve akımının dalga şeklini çiziniz. Gerekli

teorik hesapları yaparak ölçülenlerle karşılaştırınız.

(Üç fazlı köprü doğrultucu için:

LLOrt

FF

3)