ELEKTRİK MAKİNALARI

Modern günlük hayatta ve sanayide yaygın olarak kullanılmasının sebebi, elektrik

makinalarının verimli, kontrolü kolay ve temiz bir enerji kaynağı olmasıdır (örneğin elektrik

motorları içten yanmalı motorlar gibi yakıt ihtiyacı duymazlar ve çevreye zarar verecek atık

vs. üretmezler). Sanayide çok güçlü elektrik makinalarının (motorlar ve generatörler)

kullanılmasına karşın evlerde buzdolapları, elektrik süpürgeleri, mutfak araçları, vantilatörler

vs. gibi aletlerde küçük güçlü motorlar da kullanılmaktadır. Tüm bu bahsedilen makinaların

ve diğer evsel ve endüstriyel güçlerin sağlanması için ise generatörlerin ürettikleri güçlere

ihtiyaç vardır.

Elektrik makinalarının çalışması temel olarak manyetik alan hareketine bağlı

enerji dönüşümüne dayanır. Bu manyetik alanı kullanarak enerji dönüşümü

yapan elektrik makinaları 3’e ayrılırlar;

● Motorlar – Elektrik enerjisi girer ve çıkış olarak milde mekanik enerji üretirler.

● Generatörler – Miline mekanik enerji uygulanır, çıkışında elektrik enerjisi üretirler.

● Transformatörler – Giriş ve çıkış elektrik enerjisidir, giriş ve çıkış gücü sabittir, gerilim

seviyesini düşürmek veya yükseltmek amacıyla kullanılırlar.

Direnç Sürtünme

Kayıpları Kayıpları

Elektrik enerjisi Faydalı Mekanik Enerji

Manyetik

Kayıplar

MOTOR

Direnç Sürtünme

Kayıpları Kayıpları

Elektrik Enerjisi

Manyetik

Kayıplar

Faydalı Mekanik Enerji

GENERATÖR

Toplam Kayıplar; ∑ 𝑃𝑘 = 𝑃𝐺𝑖𝑟𝑖ş − 𝑃Ç𝚤𝑘𝚤ş

Verim; =𝑃Ç𝚤𝑘𝚤ş

𝑃𝐺𝑖𝑟𝑖ş (verim yüzde cinsinden ifade edilir)

Motor için; =𝑃𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑘

𝑃𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑘 , Generatör için; =

𝑃𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑘

𝑃𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑘 ve Trafo için; =

𝑃𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑘

𝑃𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑘

Örnek; Bir motorun mekanik gücü 2400W, elektriksel gücü 2500W olarak ölçülmüştür.

Motorun verimini ve toplam kayıplarını bulunuz.

=𝑃𝑚𝑒𝑘𝑎𝑛𝑖𝑘

𝑃𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖𝑘=

2400

2500 𝑥 100 = %96

∑ 𝑃𝑘 = 𝑃𝐺𝑖𝑟𝑖ş − 𝑃Ç𝚤𝑘𝚤ş = 2500 − 2400 = 100𝑊

Not: motor çıkış gücü bazen HP(HorsePower: beygir gücü) olarak verilir. 1 HP=746 W

Manyetik Alan

Manyetik alanlar, elektrik makinelerinde enerji dönüşümünü sağlayan temel mekanizmadır.

Manyetik alanların elektrik makinelerinde kullanılması dört ana prensip ile açıklanır:

1. Akım taşıyan bir tel etrafında bir manyetik alan üretilir.

2. Zamanla değişen bir manyetik alan eğer bir sargıyı keserse, sargıda bir gerilim endüklenir.

Bu olay transformatör prensibini açıklar.

3. Akım taşıyan bir iletken manyetik alan içinde bulunursa, iletkende bir kuvvet üretilir. Bu

olay motor prensibini açıklar.

4. Manyetik alan içindeki bir iletken hareket ederse, üzerinde bir gerilim endüklenir. Bu olay

generatör prensibini açıklar.

Manyetik alan kavramını daha iyi anlayabilmek için bir mıknatısı ele alalım.

Bir mıknatıs demir gibi manyetik bir malzemeye yaklaştırıldığında, belirli bir mesafeden

sonra demir parçasını kendisine doğru çektiği görülür.

Direnç

Kayıpları

Manyetik

Kayıplar

TRANSFORMATÖR

Elektrik enerjisi Elektrik Enerjisi

PGİRİŞ PÇIKIŞ

Bu durumda, demir parçasına bir kuvvet etki etmektedir. Bu kuvvet manyetik alan olarak

tanımlanır. Manyetik alanı göstermek için kullanılan çizgiler kuvvet çizgisi veya akı olarak

tanımlanır.

Manyetik Akı

Bir mıknatısta manyetik alan yönünü gösteren kuvvet çizgileri manyetik akı olarak tanımlanır

ve F sembolü ile gösterilir, birimi Weber dir.

Manyetik akı yönü N kutbundan S kutbuna doğru olup kapalı bir devre oluşturur. Manyetik

alandaki kuvvet çizgilerinin sayısı manyetik akının değerini verir. Manyetik akı yolunda

demir gibi bir manyetik malzeme varsa, manyetik akı yolunu değiştirir. Plastik gibi manyetik

olmayan bir malzeme varsa, yolunu değiştirmez.

Manyetik Akı Yoğunluğu

Elektrik makinalarında kullanılan önemli bir manyetik büyüklük de manyetik akı

yoğunluğudur. Manyetik akı yoğunluğu manyetik alana dik bir birim alandan geçen akı

miktarıdır. Manyetik akı B harfi ile gösterilir ve birimi Wb/m2 veya Tesladır (T).

Bir İletkende Endükleme Kuvvetinin Üretilmesi (motor Prensibi)

Manyetik alanın ikinci önemli etkisi ise çevrelediği iletkenler üzerinedir. Manyetik alan,

içerisinde olan ve akım taşıyan bir iletken üzerinde bir kuvvet endükler. Bu kuvvete

elektromanyetik kuvvet veya Lorentz Kuvveti denir. Bu kuvvetin yönü sağ el kuralı ile

bulunur.

Elektromanyetik kuvvet :

𝐹 = 𝑖. (𝑙𝑥𝐵)

i : iletken içindeki akım (amper)

l: İletkenin uzunluğudur. İletkenin yönü akımın yönündedir.

B: Manyetik akı yoğunluğu vektörü

Manyetik alan içinde hareket eden bir iletkende endükleme geriliminin üretilmesi

(Generatör Prensibi)

Manyetik alanın içerisinde hareket eden iletkende bir gerilim endüklenir.

𝑒 = (𝑣𝑥𝐵). 𝑙

v : iletkenin hızı,

B : manyetik akı yoğunluğu vektörü

l : manyetik alan içindeki iletkenin uzunluk vektörü

Transformatörler

Transformatörler değişken bir manyetik alan etkisi ile gerilim seviyesini dönüştüren (artıran

veya azaltan), alternatif akım(yani zamana göre değişen) ve gerilimle çalışan aletlerdir.

Yukarıda orta güçte bir transformatör ve sargıları gösterilmiştir. Transformatörler ortak bir

çekirdeğe (nüve) ve çekirdek üzerine iki veya daha fazla sarılmış olan bobinlere (sargılara)

sahiptir. Burada nüvenin ferromanyetik yani manyetik olarak iletken olması gerekir. Bobinler

arasında elektriksel bir bağlantı, yani birbirleri arasında elektriksel iletkenlik yoktur, birbirleri

ile temas etmezler. Şekilde çekirdek(core) denilen kısmın basit olarak gösterilmiştir. Bir nüve

etrafına bobin sarıldığında ve alternatif gerilim uygulandığında bobinden bir akım geçer,

sarım sayısı ve akıma göre bir kuvvet indüklenir, bu kuvvet akı üretir ve yeşil kısımda

gösterildiği gibi manyetik çekirdek içinde bir akı akar (tıpkı akım gibi), bu olayların diğer

sargıda tersine dönmesi ile de bobin uçlarında gerilim endüklenir. Transformatörlerin iki ucu

primer ve sekonder olarak adlandırılır, primer transformatörün beslendiği, sekonder ise bir

yükü beslediği kısımdır. Ferromanyetik çekirdek akının dağılmasını engeller ve üzerinde

toplanmasını sağlar.

Transformatörler elektrik sistemlerinde dağıtım ve iletim alanlarında büyük rol oynarlar.

Elektriğin üretildiği santrallerde gerilim düşük, akım daha yüksektir. Akım yüksek iken

elektriği başka yerlere iletmek mümkündür, hatta oluşacak kayıplar akımın karesi ile orantılı

olduğu için fazla olacaktır ki bu istenmeyen bir durumdur. Bunun yerine gerilim,

transformatörlerle yükseltilir ve akım düşürülür (V=I*R den, gerilim yükseltilirse akım

düşer), elektrik enerjisi bu şekilde yüksek gerilim hatları ile başka trafo merkezlerine iletilir

(elektrik iletimi). Artık elektrik enerjisi istenen gerilim seviyesine düşürülüp tekrar akım

yükseltilerek orta gerilimde dağıtılır (elektrik dağıtımı) ve tekrar düşürülerek alçak gerilimde

son kullanıcılara (ev,fabrika vs.) ulaştırılır.

Transformatörlerin plakasında görünür güç (S) ve sargı gerilimleri yazılı olur. 1600VA,

34,5/0,4 kV gibi.

𝑆 = 𝑈1. 𝐼1 𝑆 = 𝑈2. 𝐼2 ise;

𝑈1

𝑈2=

𝑁1

𝑁2=

𝐼2

𝐼1= ü = 𝑎

ü; transformatörün dönüştürme oranı

Örnek: plaka değerleri 5000 VA, 500/250 V olan transformatörde primer akımını, sekonder

akımını, dönüştürme oranını bulunuz. N1=100 sarın ise N2 sarım sayısını bulunuz.

𝑆 = 𝑈1. 𝐼1

5000=500.I1

I1= 10 Amper

𝑆 = 𝑈2. 𝐼2

5000=250.I2

I2= 20 Amper

ü = 𝑎 =𝑈1

𝑈2=

500

250= 2 𝑣𝑒𝑦𝑎 ü = 𝑎 =

𝐼2

𝐼1=

20

10= 2

ü = 𝑎 =𝑁1

𝑁2 𝑖𝑠𝑒; 2 =

100

𝑁2 olur N2=50 sarımdır.

Alternatif Akım Makinaları

Alternatif akım makinaları, mekanik enerjiyi AA elektrik enerjisine dönüştüren generatörler

ve AA elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren motorlardan oluşmaktadır.

Bir elektrik motoru veya generatörü;

Rotor; Makinanın dönen kısmı, Stator; Makinanın sabit duran kısmıdır. Burada tıpkı trafoda

bahsedildiği gibi stator kısmında nüveye sargılar sarılmıştır. Eğer bir makinanın rotoru

döndürülürse sargı uçlarında bir gerilim oluşur (generator çalışma), sargı uçlarına bir gerilim

verilirse rotoru dönmeye başlar (motor çalışma). Bu makinaların trafodan tek farkı rotor ve

stator arasındaki hava aralığıdır ki bu aralık makinanın dönmesini sağlar.

Bu makinaların çalışmasını gözümüzde daha iyi canlandırmak için düzgün manyetik alanda

dönen iletken çerçeve modeli kullanılmaktadır.

Burada manyetik alanı oluşturan kısım mıknatıstır (N kutbundan S ye doğru). Bu mıknatısı

stator yani duran kısım, iç kısmındaki iletken çerçeve de rotordur. Bu iletken çerçevenin

uçlarına gösterildiği gibi bir gerilim uygulanırsa çerçeve dönmeye başlayacaktır, eğer çerçeve

döndürülürse uçlarında gerilim üretilecektir.

Bu bilgileri verdikten sonra AA makinaları 2 gruba ayrılırlar;

1. Senkron Makinalar

2. Asenkron Makinalar

1- Senkron Makinalar: Senkron Makinalar frekans ve kutup sayısı ile orantılı olarak sabit bir

hızda (senkron hız) döndüğü için bu ismi almıştır, senkron generatör ve motor olarak ikiye

ayrılırlar.

Senkron Generator: elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan büyük güçlü makinalardır,

örneğin barajlarda su ile milinin dönmesi sağlanır ve elektrik enerjisi üretilir. Çıkık ve

yuvarlak kutuplu (rotorlu) olarak ikiye ayrılırlar.

İlk şekildeki makina yuvarlak kutuplu, 2. şekildeki ise çıkık kutupludur. Çıkık kutuplu olanlar

daha yavaş döner ve zemine ekseni dik olacak şekilde kullanılırlar, yuvarlak kutuplu olanlar

ise daha hızlı dönebilirler ve eksenleri zemine paralel olacak şekilde yerleştirilirler.

Senkron Motor: Bu motorlarda, motorun milindeki yük değişmesine rağmen dönme hızı

değişmemektedir. Yine generatorde bahsettiğimiz gibi devir sayısı ancak kaynak frekansı ve

kutup sayısına bağlıdır, aksi halde sabittir, yapı olarak senkron generatorlerden bir farkları

yoktur.

2)Asenkron Makinalar: Bu makinaları senkron makinalardan ayıran özellik dönme

hızlarının sabit olmayışıdır, bu yüzden asekron makina adını alırlar (statordaki manyetik alan

hızı ile rotordaki manyetik alan hızı farklıdır). Asenkron makinalar hem motor hem de

generatör olarak kullanılabilen makinalardır, generatör olarak rüzgar türbinlerinde

kullanılırlar. Endüstride genellikle asenkron motor olarak kullanılırlar.

Asenkron Motor: stator yapısı senkron motorlarla aynı fakat rotor yapısı farklıdır, bu rotor

yapısına göre de bilezikli ve kafes rotor olarak 2 çeşidi vardır.

Bilezikli asenkron motorda rotor sargıları bileziklere bağlıdır ve görüldüğü gibi mile dışarı

alınmıştır, rotor sargıları bu bileziklerle kısa devre edilen fırçalarla bağlanmıştır.

Kafesli asenkron motorda ise rotor kısmı sincap, hamster vs. içerisinde koştuğu kafes

şeklindeki tekerlere benzediği için bu ismi almıştır, bu yüzden sincap kafesli motorlar da

denmektedir. Bilezikli asenkron motorlar fırça-bilezik sistemi içerdiğinden dolayı daha fazla

bakım gerektirirler, bu yüzden kafes yapılı olanlara göre daha pahalıdırlar. Sonuç olarak

bilezikli asenkron motorlar kafesli olana göre daha az kullanılırlar. Asenkron makinaların bir

fazlı ve üç fazlı olanları bulunmaktadır. Bir fazlı olanlar küçük güçte genellikle evlerdeki

elektrik aletlerinin motorları olarak görev yaparlar. Üç fazlı olanlar daha büyük güçlü ve

sanayide, iş makinalarında kullanılırlar ve oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptirler.

Doğru Akım Makinaları

Doğru Akım Makinaları doğru akım elektrik enerjisini mekanik enerjiye (motor) veya

mekanik enerjiyi doğru akım elektrik enerjisine (generator) çeviren makinalardır. Bu

makinaların uçlarında AA gerilimi DA akımına dönüştüren mekanizma vardır (komütatör), bu

sayede bir DA çıkışa sahiptirler. Bu çalışma şekli ile DA makinaları AA gerilim ve akımına

sahip AA makinalara benzerler. Çalışma şekli yine iletken çerçeve modeli ile açıklanabilir;

Burada farklı olarak kutup alanları eğimli yapılmıştır, böylece rotor ve stator arasında sabit

genişlikli hava aralığı sağlanmıştır. Boşluğun manyetik geçirgenliği nüvenin geçirgenliğinden

azdır, bu yüzden boşluk olabildiğince minimize edilmiştir.

Şekilde DA makinasının yapısı gösterilmiştir.

Burada kollektör ve fırça yapıları ile DA gerilimi elde edilir. Alternatif akım ve gerilimde

akım ve gerilim kabaca hem pozitif kısımda hem negatif kısımda zamanla sürekli değişir.

Doğru akımda veya gerilimde ise zamanla yön değişimi olmaz hep aynı alternansta kalır.

Doğru akım makineleri uyartım devresine göre adlandırılır;

Serbest uyartımlı (uyarmalı) Doğru akım makinası

Seri uyartımlı doğru akım makinası

Şönt uyartımlı doğru akım makinası

Kompund uyartımlı doğru akım makinası

DA motorlarının hareketleri düzgün ve güçlüdür, hız değişimlerine ve ani yük değişimlerine

verdiği cevap çok iyidir. Sık durup çalışacak, ani frenleme gerekecek ve hassas hız ayarları

yapılacak uygulamalarda tercih edilirler, kollektör ve fırça düzeneğinin bulunması

dezavantajıdır. Otomobil sanayisinde, elektrikli araçlarda (teleferik, tramvay gibi) oldukça

yaygın kullanılırlar.

Servo Motorlar

Servo motorlar pozisyon ve hız kontrolünün yaygın olduğu uygulamalarda geri bildirim

elemanları (tako generator veya kodlayıcı) ile beraber kullanılırlar, böylece sürekli kontrol

edilerek kullanılabilirler. Robotik sistemlerde çok tercih edilirler. AC ve DC servo motorları

bulunmaktadır. Otomasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılırlar.

Step (Adım) Motorları

Step Motorlar düzenli tekrar eden, kontrol edilebilen hareket ve pozisyon ayarlama gerektiren

uygulamalarda hatasız çalışan makinalardır. Dijital girişlerle sürücüler ve PLC’lerle rahatlıkla

kontrol edilirler. Otomasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılırlar.

Universal Motorlar

Bu motorların özel yapısı sayesinde hem AA hem de DA da çalışırlar, yapıları DA

motorlarına benzer. Bu motor türünde de kollektör ve fırça parçaları bulunmaktadır. Kollektör

sayesinde rotor sargılarına doğru gerilim uygulanır. Devir sayıları yüksektir ve yüke göre

değişmektedir. Bu motorların devir sayıları yüksek olduğu için vantilatör, çamaşır makineleri,

elektrik süpürgeleri, saç kurutma makineleri gibi aletlerde kullanılmaktadırlar.

ENERJİ ŞEKİLLERİNİN BİRBİRİNE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ

Elektrik enerji şekillerini birbirine dönüştüren devrelere genel olarak Dönüştürücüler adı

verilir. Dört temel dönüştürücü vardır. Bu dönüştürücüler aşağıdaki diyagramda

özetlenmiştir.

1. AA-DA dönüştürücüler : DOĞRULTUCULAR

2. DA-AA dönüştürücüler: EVİRİCİLER

3. DA-DA Dönüştürücüler: DA KIYICILAR

4. AA-AA dönüştürücüler: AA KIYICILAR

1. AA-DA dönüştürücüler : DOĞRULTUCULAR

AA-DA dönüştürücüler (doğrultucular), AA gerilimi DA gerilime dönüştüren güç elektroniği

devreleridir. Güç elektroniğinin temel güç devrelerinden doğrultucuları 2 temel grup altında

incelemek gerekmektedir.

Bunlar;

1) Kontrolsüz doğrultucular,

2) Kontrollü doğrultuculardır.

Kontrolsüz doğrultucular sabit DA gerilim çıkışlı, kontrollü doğrultucular ise değişken DA

gerilimi çıkışlı güç devreleridir ve genellikle DA motorların kontrolünde kullanılmaktadır.

Kontrolsüz Doğrultucularda kullanılan temel güç elemanı “diyot “dur. Diyot, kontrolsüz bir

güç elemanı olduğu için bu doğrultucuya böyle bir isim verilmiştir. Kontrollü

doğrultucularda kullanılan temel güç elemanı ise “tristör”dür. Tristör, iletime geçmesi

kontrol edilebilen bir eleman olduğu için bu doğrultucuya böyle bir isim verilmiştir.

Yarım dalga kontrolsüz doğrultucu devresi

Başlıca Uygulama Alanları

DA motor kontrolü

Akümülatör şarjı

DA gerilim kaynakları

2. DA-AA Dönüştürücüler : İNVERTERLER, EVİRİCİLER

DA formundaki gerilimi , AA formunda gerilime çevirmeye yarayan devrelere Evirici

devreler denilir. Çıkış geriliminin tipine ve seviye sayılarına göre isimlendirilirler. Kare dalga

evirici, saf sinüs evirici, çok seviyeli eviriciler gibi. Evirici devrede kullanılan devre

elemanlarına göre diyot kenetlemeli, flying kapasitör, Kaskat H köprü şeklinde de

isimlendirilebilirler.

H köprü evirici

Başlıca Uygulama Alanları

• AA motor kontrolü

• Kesintisiz güç kaynakları

• Endüksiyonla ısıtma sistemleri

• Yüksek gerilim DA taşıma sistemleri

• AA gerilim kaynakları

3. DA-DA Dönüştürücüler : DA KIYICILAR

Temel DA–DA dönüştürücüler, bir kontrollü yarı iletken güç elemanı, bir yarı iletken güç

diyotu ve bir bobinden oluşan üç temel elemanın farklı şekillerde bağlanmasıyla elde edilirler.

Anahtarlamalı DA–DA dönüştürücülerin çalışma prensibi, anahtarlanan bobinin enerji

aktarımına dayalıdır. Bu dönüştürücülerde, bir anahtarlama periyodu içerisinde güç anahtarı

veya güç diyotu iletimdedir. Genellikle, anahtar iletimde iken bobinde biriktirilen enerji, diyot

iletimde iken çıkışa aktarılır.

Başlıca Uygulama Alanları; DA motor kontrolü, Akümülatör şarjı, DA gerilim kaynakları

DA-DA dönüştürücü tipleri; Düşürücü (Buck), Yükseltici (Boost), Düşürücü-yükseltici

(buck-boost), Vs vs…

Düşürücü Dönüştürücü Yükseltici Dönüştürücü

4. AA-AA Dönüştürücüler : AA KIYICILAR

AA formunda gerilimin, frekans ve faz sayısı sabit olmak üzere, efektif çıkış geriliminin

kontrolü yapıldığında, bu dönüştürücüye AA Ayarlayıcı veya AA Kıyıcı denilmektedir.

Basit Bir AA kıyıcı devresi

Başlıca Uygulama Alanları

• Omik yüklerde güç kontrolü, temel olarak ısı ve ışık kontrolü (Dimmer devresi)

• Vantilatör karakteristikli yükleri (fan, pompa, ve kompresör gibi) tahrik eden düşük

güçlü AA motor kontrolü

Temel Yarı İletken Güç Elemanları

1. Temel Kontrolsüz Güç Elemanı: DİYOT

En basit yapılı kontrolsüz yarı iletken elemandır. İletim yönünde, eşik geriliminin üzerinde

küçük değerli bir iç dirence sahip olan bir iletken gibidir. Kesim yönünde ise, delinme

gerilimine kadar çok küçük sızıntı akımlar geçiren bir yalıtkan gibidir.

Ud : Delinme Gerilimi

UTO : Eşik Gerilimi

rT : Eşdeğer Direnç (μΩ – mΩ

mertebelerinde)

Güç diyodu, Ud geriliminde tahrip olur ve

iletken hale gelir. Tahrip olan yarı iletken

elemanlar ise, genellikle kısa devre

olurlar

2. Tristör (SCR)

Kapısına kısa süreli ve yeterli bir akım sinyali uygulanan tristör tetiklenir ve iletime girer.

Kısa

süreli bir sinyal ile iletime girdiği için tristöre Tetiklemeli Eleman da denmektedir. İletimdeki

bir tristörün içinden geçen akım kilitleme akımına eriştiğinde, tristör iletimde olarak kilitlenir

ve artık kapı akımı kesilse de iletimde kalır.

İletimde olan bir tristörün içinden geçen akım herhangi bir şekilde tutma akımının altına

düşerse, tristör otomatik olarak kesime girer. Bu andan itibaren en az sönme süresi kadar

tristör

negatif bir gerilimle tutulur veya tekrar bir pozitif gerilim (≥ 0,6 V) uygulanmaz ise, tristör

kesimde olarak kilitlenir ve artık pozitif gerilim uygulansa da kesimde kalır. Bu nedenle,

tristöre Kilitlemeli Eleman da denilmektedir.

Tristörde iletime girme işlemi kontrollü olup, kesime girme işlemi kontrolsüzdür. Bu nedenle

tristöre Yarı Kontrollü Eleman da denilmektedir.

3. Triyak

Triyak ters-paralel bağlı iki tristöre eşdeğerdir. İki yönlü tristör de denir. Tetikleme ve montaj

kolaylığı sağlar. Sadece AC uygulamalarda kullanılmak üzere üretilmektedir. AC kıyıcılarda

gücün yettiği yere kadar bir triyak kullanılır. Aksi halde tristörlere geçilir. Yaklaşık 100-150

A’lere kadar triyaklar üretilmektedir.

4. GTO (Kapıdan Sönümlü Tristör)

GTO üç terminali bulunan bir yarı iletken anahtarlama elemanıdır. Bu terminaller aşağıdaki

şekilde görüldüğü gibi anot, katot ve kapı (Gate) uçlarıdır. GTO kısaltması İngilizce kapıdan

susturmalı/kesmeli tristör anlamına gelen "Gate Turn Off Thyristor" kelimelerinden

gelmektedir. GTO isminden de anlaşılacağı gibi gate ucundan kesime götürülebilme

yeteneğine sahiptir. GTO'da gate ucundan uygulanacak pozitif bir akım GTO iletime

sokulabilir ayrıca GTO'yu kesime götürmek için ise gate ucuna uygulanacak negatif bir darbe

yeterlidir.

• Hızlı özel bir tristördür.

• Düşük frekans ve yüksek güçlerde kullanılır.

• Söndürme sinyalinin büyüklüğünden dolayı tetikleme

devreleri karmaşık ve pahalıdır.

5. Bipolar Transistör (BJT)

Bipolar transistör iki jonksiyonlu ve üç uçlu bir elemandır. Diyodun çalışmasındaki prensipler

kullanılarak bipolar transistörün çalışması açıklanabilir. “Bipolar transistör” yerine genellikle

sadece “transistör” kelimesi kullanılmaktadır.

NPN ve PNP olmak üzere iki çeşit transistör vardır. Transistör, emiter, taban ve kollektör

uçlarından oluşur. NPN transistörde taban (baz), iki N bölgesi arasındadır. N bölgelerinden

biri emiter, diğeri kollektördür. PNP transistörde ise taban, iki P bölgesi arasındadır. P

bölgelerinden biri emiter, diğeri kollektördür. Transistörde taban bölgesinin genişliği ve

katkılama oranı, emiter ve kollektöre göre çok küçüktür. Emiter ve kollektör aynı tür malzeme

olmakla birlikte emiterin katkılama oranı kollektöre göre çok yüksektir. Şekil’de NPN ve PNP

transistörlerin yapı ve sembolleri gösterilmiştir

Transistör anahtarlama devrelerinde yaygın olarak kullanılır. Transistör sayısal devrelerde,

kontrol, sayıcı, zamanlama, veri işleme, ölçme devrelerinde, radar, televizyon vb.

devrelerinde anahtar olarak kullanılır. Transistör anahtar olarak kullanıldığında iletim ve

kesim olmak üzere iki konumda çalışır. İletim konumunda direnci 0.1-100 arasındadır ve

kısa devre kabul edilebilir. Kesim konumunda transistör açık devre gibi davranır ve direnci

100-1000 M arasındadır.

Transistörler, orta güç ve orta frekanslarda en yaygın olarak kullanılan en ucuz yarı iletken

güç elemanlarıdır.

6. Alan Etkili Transistörler

Alan Etkili Transistörler (FET) FET (Field Effect Transistor) alan etkili transistör demektir.

JFET ve MOSFET olarak iki ana türü vardır. Transistör gibi üç ayaklı bir yarı iletken devre

elemanıdır. Oluk (drain-D), kaynak (source-S) ve kapı (gate-G) olarak adlandırılan ayakları

vardır. Kontrol ayağı olarak kapı ayağı kullanılır.

JFET’ler Birleşim yüzeyli (junction) FET’tir. Kapı (G) ucuna uygulanan ters kutuplu

gerilime göre oluk (D) ve kaynak (S) uçları arasından geçen akım kontrol edilir. Bu nedenle

gerilim kontrollü akım kaynağı gibi çalışır.

MOSFET’ler MOSFET’lerin de ayakları JFET’ler gibi adlandırılmakla beraber aralarında

teknik farklılıklar vardır. Kapı bölgesi gövdeden tamamen yalıtılmıştır. Bu sebeple giriş

empedansları JFET’lerden de çok daha fazladır (yaklaşık 1x1014W, sonsuz olarak kabul

edilebilir).

MOSFET’ler, normal olarak, düşük güç ve yüksek frekanslarda, zorlamalı komütasyonlu olan

inverter ve DC kıyıcı devrelerinde kullanılmaktadır.

Bu elemanlarda fiyat gerilime çok bağlıdır. Düşük gerilimli MOSFET’lerin fiyatları oldukça

düşük olduğundan, düşük gerilimli uygulamalarda MOSFET’ler yaygın olarak

kullanılmaktadır. Buna örnek olarak, düşük gerilimli akümülatör-inverter grubuna sahip olan

kesintisiz güç kaynaklar ı ile düşük gerilimli DC kıyıcı devresine sahip olan anahtarlamalı güç

kaynakları gösterilebilir.

Ayrıca, MOSFET’ler çalışma frekansı en yüksek olan elemanlardır. Yüksek frekans ve düşük

güçlü uygulamalarda da MOSFET’ler yaygın olarak kullanılmaktadır. Buna örnek olarak,

düşük güçlü kesintisiz ve anahtarlamalı güç kaynakları ile endüksiyonla ısıtma ve elektronik

balastlar gösterilebilir.

İzole kapılı bipolar transistör (IGBT)

Insulated Gate Bipolar Transistor (İzole edilmiş kapılı, iki kutuplu transistör - IGBT) temel

olarak 3 bacaklı bir yarı iletken cihazdır. 4 katmandan (P-N-P-N) oluşur ve metal oksit yarı

iletken (MOS) ile kontrol edilir. Yalıtılmış transistör de denir. MOSFETin MOS kontrolü ve

BJTnin ana akım karakteristiğini birlikte taşıyan karma bir elemandır. İç direnci çok küçük

olduğundan, yüksek akımlarda yaygın olarak kullanılır. Günümüzde IGBT ortanın biraz

üzerindeki güç ve frekanslarda, en yaygın olarak kullanılan elemanlardır.