Güç elektroniği terimi, çok geniş bir alanda elektronik devreleri içine

****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Güç elektroniği terimi, çok geniş bir alanda elektronik devreleri içine alır ve buradaki
amaç ise bir kaynaktan bir yüke giden elektrik gücünün kontrol edilmesidir. Bu kontrol çok
değişik biçimlerde; örneğin sadece kaynaktan yüke giden gücün miktarı olabilir. Bunun
yanında, kaynaktaki gücün özelliğiyle karşılaştırıldığında yüke verilen gücün özelliğinin de
değiştirilmesi gerekebilir. Buna örnek ise, bir AC kaynak frekansının yükün gereksinimi olan
başka bir frekansa değiştirilmesidir.
Bütün bu işlemlerde verimlilik önemlidir. Eğer aktarılan güç ve işlem verimsiz ise
büyük kayıplar oluşur.
Büyük güçlerde verimli bir kontrol anahtarlama teknikleri kullanılarak yapılır.
Anahtarlama işleminde kullanılan elemanlar yarı iletken elemanlardır. Bunlar: Diyot,
transistör, tristör ve triyak olarak sayılabilir.
GÜÇ DİYOTLARI:
Diyot ve Yapısı:
Diyot P ve N tipi yarı iletken yapıların birleştirilmesiyle yapılmış bir elektronik devre
elemanıdır. Diyotun birleşim yüzeyinde gerilim seti oluşur. Oluşan bu gerilim setini aşacak
kadar gerilim uygulandığında diyottan akım geçmeye başlar. Aksi durumlarda diyottan akım
geçmez. Diyottan akım geçen duruma diyotun iletim durumu, diyottan akım geçmeyen
duruma ise diyotun yalıtım durumu denir. Silisyumdan yapılan diyotlar için gerilim seti
0,7V ve germanyum diyotlar için ise 0,3V veya 0,35V olarak kabul edilir. Diyotta P tipi
maddeye bağlanan uca A (anot), N tipi maddeye bağlanan uca K (katot) denir. Diyotun iletimi
için anot katoda göre daha pozitif veya katot anoda göre daha negatif olmalıdır.
Yarı iletken elemanların çalışmasını anlamak için karakteristik eğrilerini iyi bilmek
gerekir. Şekil:1’de silisyum diyota ait karakteristik görülmektedir. Karakteristik incelenirse:
Diyot doğru polarma uygulandığında anot katot arasındaki gerilim değeri 0,7V değerine
ulaşıncaya kadar diyottan çok küçük bir sızıntı akımı geçer. 0,7V değerinden sonra diyottan
büyük bir akım geçer ve bu durum diyotun iletime geçmesi olarak adlandırılır.
Diyota ters polarma uygulandığı zaman kırılma gerilim değerine kadar ters yönde bir sızıntı
akımı
geçer.
Bu
değer
aşıldığında ters yönde büyük bir
akım geçer ve diyot bozulur.
-1-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
DİYOTLARLA YAPILAN REDRESÖR (DOĞRULTMAÇ) DEVRELERİ:
1) Yarım Dalga Doğrultmaç Devresi:
D1
Yarım dalga doğrultmaç devresinin çalışmasını
anlayabilmek için alternatif akımı pozitif ve negatif
RL alternans olarak ayrı ayrı incelemek gerekir. Pozitif
alternansta trafo sekonderinin üst ucu (+), alt ucu (-)
AC
220V
T1
olur. Bu durumda diyot iletime geçer ve RL direnci üzerinde giriş sinyali görülür. Alternan s
değiştiğinde trafonun sekonder uçları ters polarize olur. Bu durumda diyot yalıtımdadır ve
çıkışta 0V görülür.
2- Tam Dalga Doğrultmaç:
İki değişik şekilde tam dalga doğrultmaç yapılabilir:
a) İki Diyotla Yapılan Tam Dalga Doğrultmaç:
T1
D1
D2
RL
Şekildeki devrede orta uçlu trafo
kullanılmaktadır. Devrede trafonun sekonder
uçlarına pozitif alternans geldiğinde uçlar (+),
0 ve (- ) olarak kutuplanır. Bu durumda D1
diyotu iletimde ve D2 diyotu yalıtımdadır.
Giriş çıkışta görülür. Girişe negatif alternans geldiğinde trafonun sekonder uçları ( - ), 0 ve
(+) şeklinde kutuplanır. Bu durumda D1 diyotu yalıtımda ve D2 diyotu iletimdedir. Girişteki
negatif alternans çıkışta pozitif olarak görülür. Devrenin dezavantajı orta uçlu trafo
-2-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
kullanılmasıdır. Devrede negatif alternansın pozitif olarak çıkışa yansıması yarım dalga
doğrultmaca göre üstünlüğüdür.
b) Köprü Tipi Tam Dalga Doğrultmaç:
T1
D4
D1
RL
D3
D2
Şekildeki devrede pozitif alternansta D1 ve D3,
negatf alternansta ise D2 ve D4 diyotları iletime geçer.
Çıkış her iki alternans için pozitif olarak görülür.
Devrenin avantajı her iki alternansta iletimde iki diyot
olduğu gibi yalıtımda da iki diyotun olması ile ters
Gerilime iki diyot dayanmaktadır.
A- Tristörler :
SİLİKON KONTROLLÜ ANAHTAR SİLİCON CONTROLLED RECTETİER ( SCR )
Tanımı: Tristör, anot ( A ), katot ( K ) ve geyt ( G ) ucu bulunan ve geytine uygulanan
( + ) sinyal ile A - K arası iletime geçen yarı iletken anahtarlara tristör denir.
1- Tristörün yapısı ve özellikleri :
a-Yapısı :
PNPN şeklinde dört tabaka silisyum veya germanyum yarı iletken maddeden yapılır.
Aşağıdaki şekilde görüldüğü üzere 1. P maddesinde anot ucu, 4. N maddesinde ise katot ucu,
3. P maddesinde ise geyt ucu mevcuttur.
Tristörün sembo1ü, yapısı ve görünüşü
b- Özelliği :
-3-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Tristörün anoduna ( + ), katoduna ( -) ve geytine de ( + ) sinyal uygulandığında anot
ile katot arasında akım akarak iletken olur. Tristör iletimde iken anoduna mutlaka bir yük
bağlanmalıdır. Yük bağlanmadan uygulanan gerilim tristör üzerinden büyük akım geçmesine
neden olacağından tristör yanar aşağıdaki şekilde değişik tristör resimleri görülmektedir.
Değişik tristör resimleri
Aşağıdaki şekilde tristörün geyt akımı sıfır iken akım-gerilim eğrisi verilmiştir. Tristör
yalıtımdayken düz ve ters polarmada biraz sızıntı akımı geçirir. Ters polarma gerilimi ters
kırılma gerilimine ulaştığında sızıntı akımı aniden yükselir. Tristörde bu istenmeyen
durumdur.
Tristörün çalışma eğrisi
Düz polarmada ise polarma gerilimi “Düz kırılma gerilimine” ulaştığında tristör
iletime geçer. Bu durumda A - K arası direnç değeri azaldığından A - K arası büyük bir akım
geçerek tristör iletken olur. “ Doğru akımda tristörün geytini bir defa tetiklemek yeterlidir.
Alternatif akımda ise geyt her alternansta tetiklenmelidir. “
-4-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Tristörün A.V.O Metre İle Sağlamlık Kontrolü :
Sağlamlık kontrolünde iki yöntem kullanılır:
I.Yöntem:
Tristörün A.V.O. metre ile sağlamlık kontrolü
Avometre direnç kademesinde ve X 100 konumundayken yukarıdaki şekilde ki gibi
ohm metrenin ( - ) ucunu '' pilin ( + ) ucu '' anoda, ( + ) ucunu '' pilin ( - ) ucu '' katoda
tutulduğunda ibre sapmayacak, anot ile geyt bir an için kısa devre edildiğinde ibre sapacak ve
geytten kısa devreyi kaldırdığımızda ibre saptığı yerde kalıyorsa tristör sağlamdır.
II.Yöntem:
Bu yöntemde altı değişik ölçüm yapılarak sağlamlık kontrolü gerçekleştirilir:
1)Tristörün A (+), K( - ) uygulanırsa yüksek direnç
2) Tristörün A( - ), K(+)
“
“
“
3) Tristörün A (+), G( - )
“
“
“
4) Tristörün A ( - ), G(+)
“
“
“
5) Tristörün K (+), G( - )
“
“
“
6) Tristörün K ( - ), G(+)
“
düşük
“
Tristör İletime Geçirme Yöntemleri:
1- Tristörün Dışardan Bir Doğru Akım Kaynağı Tarafından Tetiklenmesi :
Tristörün dışarıdan bir doğru akım kaynağı tarafından tetiklenme devresi Şekilde tristörün
geyti, anodu besleyen kaynak dışında ayrı bir DC kaynaktan tetiklenmesi görülmektedir. Bu
devrede kullanılan anot kaynağı AC bir kaynak ise; Sı anahtarı kapatıldıktan sonra S2
anahtarının biran için kapatılıp açılması tristörü iletime sokar ve tristör hep iletimde kalır. S2
anahtarının açılması tristörün iletimde kalmasına engel değildir. Tabiidir ki; DC kaynağın ( -)
ucu katod, (+) anod yönünde bağlanmalıdır.
-5-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Şayet kullanılan VAA kaynağı AC bir kaynaksa; tristör AC gerilim yalnızca pozitif
alternansları anoda geldiğinde doğru yönde polarma olacağından, negatif alternanslarda
yalıtımda kalır. Pozitif alternanslarda iletimde olabilmesi için her alternansta geyt devresinin
yeniden tetiklenmesi gerekmektedir. Bu sebeple S2 anahtarı açıldığı anda devam eden pozitif
alternans süresince iletirnde kalır, pozitif alternansın bitişi ile yalıtıma geçer ve S2 açık
kaldığı sürece yalıtımda kalır.
Bu devrede RG direnci geyt akımını sınırlayarak tristörün bozulmasını önlemek için
kullanılmıştır.
2-Geytin Anot Kaynağı Üzerinden Tetiklenmesi:
Şekildeki devrede ayrı bir kaynak kullanılmayıp, anod kaynağı yardımıyla tetiklenme
AC veya DC i yöntemi görülmektedir. Yine burada da kullanılan VAA kaynağı DC bir bir
kaynak ise S ı 'in kapatılmasından sonra S2'yi bir anlık kapatmak bile tristörü iletime
geçirerek lambanın yanmasını sağlar. İletim sonrasında S2'nin açılması tristörün iletim
halini sürdürmesini engellemez. Ancak VAA kaynağı AC bir kaynak ise tristörün iletimi
yalnızca pozitif alternansta mümkün olup, her pozitif alternansta iletime geçebilmesi için
S2'nin kapalı kalması, yani her pozitif alternansta tristörün yeniden tetiklenmesi
gerekmektedir. S2 açıldığı anda anodda pozitif alternans var ise pozitif alternansın
bitimine kadar tristör iletirnde kalır, pozitif alternansın bitişiyle birlikte yalıtıma gider. Bu
devrede kullanılan Dı diyodu VAA kaynağının AC olduğu durumlarda gerekli olup, geyt
devresinin negatif alternanslarda aşırı ters polarizasyon altında kalarak bozulmasını
önlemek için kullanılmıştır.
3- Optokuplör ile Tetiklemek :
Büyük akım ve gerilim ile çalışan yüklerin kontrolü için en uygun yöntemdir. Bu
yöntem kumanda devresi ile güç devresini birbirinden ayırmak için kullanılır.
Aşağıdaki şekilde ki devredeS anahtarı kapatılırsa infrared LED iletken olarak ışık
verir. Bu ışık ile foto transistör iletken olur ve tristör tetiklenerek Iamba veya motoru
kumanda eder.
-6-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
4- Pals Transformatörü ile Tristörün Tetiklenmesi :
Yukarıdaki şekildeki yöntem ise güç devresi ile kumanda devresini birbirinden
yalıtmak için kullanılır. Bu devrede kullanılacak transformatörün amacı gerilim kazancı
sağlamaktan ziyade elektromanyetik bir kuplaj meydana getirmek olduğundan dönüştürme
oranının 1/1 olması tercih edilir.
Tristörü Durdurma ( Kesime Götürme ) Yöntemleri :
Tristör AC' de çalışırken geyt akımı kesilirse pozitif alternansın sonunda tristör durur.
Doğru akımda çalışırken ise tristörün geyti tetiklenirse tristör iletken olur, geyt akımı kesilse
dahi tristör iletimde kalır. İletken bir tristörün üzerinde çok az bir gerilim düşümü olur (
yak]aşık 1 Volt ) ve devreden geçen akım kesilse dahi tristör bu akımı 100 saniye kadar
devam ettirmeye çalışır. Ancak tristöre ters polarma uygulanırsa bu zaman 20  saniyeye
düşer.
Küçük akım ve küçük gerilimlerde tristöre seri veya paralel anahtar bağlayarak kesime
götürülürken, büyük akım ve gerilimlerde ise kapasitif devreler durdurulur.
Tristörü durdurma yöntemleri şunlardır :
1- Anot-Katot arsını kısa devre etmek.
2- Anot veya katot gerilimlerini kesmek.
3- Anoda ters gerilim uygulamak( kapsitif durdurma )
4- Geyte ters gerilim uygulamak
1- Anot-Katot Arasını Kısa Devre Yapmak:
Aşağıdaki şekilde ki devrede tristöre paralel bağlanan bir anahtar çalışmayı durdurmak
için kullanılır. Tristör iletimdeyken B2 butona basıldığında bütün akım direnç ve B2 butonu
üzerinden geçer. Tristör üzerindeki akım ve gerilim sıfır olur ( anahtarı en az 100  saniye
kapalı tutmak gerekir ). B1 butonu açık olduğu için geyt akımı kesik olacağından tristör durur.
Geyt akımı devam ederken ( B1 kapalı iken ) b2 butonuna basmak yükün çalışmasını
etkilemez yani tristör durmaz, yük çalışmaya devam eder. Tristörü kesime götürmek için B2
-7-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
butonuna basmadan önce geyt akımının kesilmesi gerekir.
2-Anot veya Katot Gerilimlerinin Bir An İçin Kesilmesi:
Şekildeki devrede S1 ve S2 anahtarları kapalı iken B ı butonuna bir an için basmak
tristörü iletime geçirmeye yeter. B ı butonunun bırakılması sonrasında bile lamba yanmaya
devam eder. Tristörün yalıtıma geçebilmesi (lambanın sönmesi) için S ı ya da Sı
anahtarlarından birinin bir an için bile olsa açılarak; o an için anod-katod akımının kesilmesi
tristörü yalıtıma sokar. Tristörün yalıtıma geçmesi sonrasında Sı veya Sı'nin kapatılması
birşeyi değiştirmez, tristör yalıtımda kalır. Yani lamba sönüktür. İletim için Bı butonuyla geyt
devresinin yeniden tetiklenmesi gereklidir.
3- Kapasitif Durdurma :
Büyük akım ve gerilimlerde çalışan tristörleri durdurmak için kullanılan bir
yöntemdir. Uygun bir kondansatörün üzerinde biriken şarj yardımı ile tristöre ters polarma
uygulanarak çalışması durdurulabilir. Bu iki şekilde yapılabilir.
Aşağıdaki şekilde DC devresini kontrol eden tristörün bir kapasitif devre ve anahtar
yardımı ile durdurulması görülmektedir. Devre normal çalışırken R2 şarj direnci üzerinden C
kondansatörü şarj olur ( S anahtarı açık ). Tristörün çalışması durdurulacağı zaman, tristör
geyt akımı kesilmeli Ig = 0 ve S anahtarı kapatılmalıdır. Anahtar kapatıldığında C
kondansatör uçlarındaki gerilim anot ( - ) ve katot ( + ) olacak şekilde tristör uçlarına
uygulanır.
Tristör uçlarına uygulanan yaklaşık besleme gerilimine eşit bu ters gerilim, geyt akımı
kesik tristörü 15 - 20  saniye gibi kısa bir zaman içinde durdurur. Anahtar açılıp tristör
tetiklendiği zaman çalışma tekrar devam eder.
Yukarıdaki şekildeki devrede anahtar yerine bir tristör bağlanırsa tristör otomatik
olarak durdurulabilir. Doğru akım kontrollerinde kullanılan tristörlerin genel olarak, tetikleme
-8-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
gerilimlerine bağlı olarak çalışması arzu edilir. Bu işlem otomatik olursa bir çok pratik
faydalar sağlar. Bunun için aşağıdaki şekilde ki devreden faydalanılabilir.
Tristörü otomatik durdurma
Yukarıdaki şekildeki devrede b butonuna basıldığında SCR1 iletken olur. SCR2
iletimde iken C kondansatörü R2 direnci üzerinden şarj olur. Tristör durdurulmak istendiğinde
SCR2 iletime geçirilerek SCR1 uçlarına ters polarma gerilimi uygulanır. Dolayısı ile SCR1
kesime gider. Butona basana kadar SCR1 yalıtımda kalır.
4-Geyte Ters Gerilim Uygulayarak Durdurma:
Şekil devrede tristörün geytine önce pozitif pals uygulanarak tristör iletime geçiriliyor,
ancak hemen arkasından -5V tepe değerine sahip negatif pals tatbik edilerek tristör
bünyesindeki tetiklerne devresi dışarıdan etkiyle ters polarizasyona sokulup hızla kesime
gitmesi ve yük akımının kesilmesi sağlanmaktadır. Bu olay tekrarlanarak tristörün bir iletime
bir yalıtıma gitmesi sağlanıp, anahtarlama hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir.
Tristörün korunması :
1- Aşırı Gerilimlerden Korunması :
Tristörlerin çalışma gerilimleri kataloglarda belirtilmiştir. Tristörün devreyi açması,
tristörün devreyi kapaması ve tristörün söndürülmesi anlarında meydana gelen ani akım
değişmelerinin oluşturduğu devre selfinden ( bobinin oluşturacağı zıt E.M.K' den ) dolayı
tristör uçlarında meydana gelen aşırı gerilimler, kataloglarda belirtilen tristörlerin gerilim
değişme hızlarını aşarsa tristörler bozulur.
Tristörün bozulmasını önlemek için tristörün anot -katot uçları arasına aşağıdaki
şekilde görüldüğü gibi paralel olarak R-C elemanları bağlanır. Tristörün kesime gittiği anda
yük üzerinde oluşan manyetik alan R-C elemanı üzerinden söndürülerek tristörün zarar
görmesi önlenmiş olur.
-9-
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
R-C elemanı ile tristörün korunması
Devreye bağlanacak olan R-C elemanın değeri pratik olarak şu şekilde hesaplanır.
C  2,5.I ort
2.U DRM
R
3.I ya
 ( nF )
()
Iort
= Tristörün üzerinden geçen ortalama akım ( A )
UDRM = Tristörün periyodik pozitif-kapama gerilimi ( V )
Iya
= Tristör yol alma akımı ( A )
2- Aşırı Akımdan Korunması :
Tristörün devreyi açması ve kapaması anında meydana gelen akım yükselme hızı,
kritik akım yükselme hızını aşarsa tristör bozulur. Ayrıca ; müsaade edilen aşırı yük akımı ve
darbe akımı sınır değerlerinin üzerine çıkılmaması gereklidir. Aksi takdirde tristör bozulur.
Tristörün kapasitif ve endüktif yüklerde aşırı akımdan korunması aşağıda açıklanmıştır.
a- Kapasitif Yüklerde Akım Yükselme Hızının Kontrolü :
Burada dikkat edilmesi gereken husus tristörün kumanda ettiği yükün cinsidir. Yük
yeteri kadar endüktif ise L bobinine ihtiyaç yoktur. Yük kapasitif ise L bobinine ihtiyaç
vardır.
Tristörün kapasitif yüklerden korunması
Yük kapasitif ise uygun bir L bobini yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi yüke seri
olarak bağlanır. Bilindiği gibi bobin ani akım yükselmelerini engeller. Devre akımının
- 10 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
yükselme hızı bu şekilde kontrol altına alınarak tristörün bozulmasını önlenir.
b- Endüktif Yük Üzerinde Meydana Gelen Magnetik Enerjinin Söndürülmesi :
Röle, kontaktör gibi endüktif yüklerin tristör, ile kontrolünde tristörün yük enerjisini
kesmesiyle ( devreyi kapamasıyla ) endüktif yük uçlarında ters EMK indüklenir.
Tristörün kapasitif yüklerden korunması
Bu gerilimin akıtacağı akım ile tristör bozulabilir. Bu durumda tristörü korumak için
yukarıdaki şekildeki gibi D diyotu yük uçlarına ters paralel bağlanır. Bu şekilde yük
enerjisinin kesilmesiyle yükte meydana gelen ters EMK diyot tarafından yine yük üzerinde
harcanır.
Tristörlü Redresörler ( Doğrultmaçlar ) :
Alternatif akımı doğru akıma çeviren sistemlere redresör denir. Redresörler sanayi için
gerekli olan DC gerilimin elde edilmesini sağlar. Büyük akım ve gerilimlerin
doğrultulmasında diyotlar yerine tristörler kullanılır. Tristörler ile yapılan doğrultmaç
devreleri büyük güçlü DC gerilimde çalışan kaynak makineleri gibi cihazların çalışmasında
kullanılır. Tristörler tek ve üç fazlı sistemlerde yarım ve tam dala doğrultma yapabilirler.
Tristöre ile yapılan tek ve üç fazlı doğrultma devreleri, diyot ile yapılan doğrultma
devrelerinin aynısıdır. Fakat tristör ile yapılan doğrultma devresinde tristörlerin tetiklenmesi
gerekir. Tristörlerin geytlerine bağlanan dirençler ile tetikleme açıları ayarlanabilir. Geyt
tetikleme açısının kontrol edilmesi ile “ faz kontrolü “ denir.
Tristör ile yapılan doğrultmaç devreleri aşağıdaki nedenlerden dolayı diyot ile yapılan
doğrultmaç devrelerden daha çok kullanılır.
1- Büyük akımların küçük akımlar ile kontrol edilmesini sağlar. Böylece büyük akımlı
anahtar yerine küçük akımlı anahtarlar kullanılır,
2- Tristör ile yük akımı
değiştirilerek ayarlı yükkontrolü yapılabilir.
Tristör ile yapılan doğrultmaç devrelerinde filtre elemanı olarak demir nüveli şok
bobini kullanılır. Şok bobini ile yükteki ani akım değişiklikleri bastırılarak yükten geçen
akımın sabit kalması sağlanır.
- 11 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Tristörlü Redresör Çeşitleri :
1- Bir Fazlı Tristörlü Redresörler :
a- Bir fazlı yarım dalga tristörlü redresörler,
b- Bir fazlı orta uçlu tam dalga tristörlü redresörler,
c- Bir fazlı köprü tipi tam dalga tristörlü redresörler.
2- Üç Fazlı Tristörlü Redresörler :
a- Üç fazlı yarım dalga trİstörlü redresörler,
b- Üç fazlı tam dalga tristörlü redresörler.
1- Bir Fazlı Tristörlü Redresörler :
a- Bir Fazlı Yarım Dalga Tristörlü Redresörler :
Tristör ile yapılan yarım dalga redresör devresi
Yukarıdaki şekilde tristör ile yapılan yarım dalga redresör devresinde tristör bir diyot
gibi görev yapmaktadır. Tristörün iletime geçebilmesi için geytinin tetiklenmesi gerekir.
Fakat tetikleme açısı veya faz gecikme açısı ( a ) mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Bu açı
Rİ ve R2 gerilim bölücü dirençleri ile ayarlanabilir. R2 direnci yerine potansiyometre
kullanılırsa bu direncin değeri artırılarak faz gecikme açısı küçültülebilir.
Transformatörün sekonder sargı uçları arasında 180° faz farkı vardır. Yani a ucunda
pozitif alternans varken b ucunda negatif alternans vardır. Gerilim uygulandığı sürece bu uçlar
50 defa yön değiştirir.
Sekonder sargısının a ucu ( + ), b ucu ( - ) olduğu kabul edilerek S anahtarı kapatılırsa
geyt tetiklenir. Tristör iletime geçer ve bir yönde akım geçmesi sağlanır. Eğer a ucu ( - ), b
ucu ( + ) olursa S anahtarı kapatılsa bile D diyotu akım geçişine müsaade etmeyeceği için geyt
tetiklenemez ve tristör yalıtkan olur. Böylece yük uçlarında aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi
yarım dalga doğru gerilim elde edilir.
- 12 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Bir fazlı yarım dalga şekli
b- Bir Fazlı Orta Uçlu Tam Dalga Tristörlü Redresörler :
Aşağıdaki şekilde ki devrede transformatörün sekonder sargısının a ucu ( + )
olduğunda 1. tristör iletken 2. tristör yalıtkandır. a ucu ( - ) olduğunda 1. tristör yalıtkan 2.
tristör iletken olur. Böylece yük üzerinden aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi her iki alternansta
da aynı yönde akım geçmesi sağlanır.
Devrede kondansatör yokken yük uçlarındaki bu akım, dalgalı akımdır ( nabazanlı
akım ), devrede kondansatör varken akımdaki bu dalgalanma faz gecikme açısına da bağlı
olarak önlenir. C kondansatörü pozitif alternanslarda şarj olur, negatif alternanslarda ise yük
üzerinden deşarj olarak oluşacak akım dalgalanmalarını önler. Gecikme açısı küçültülerek
akımdaki dalgalanma azaltılabilir.
Tristör ile yapılan orta uçlu tam dalga redresör devresi
- 13 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Bir fazlı orta uçlu tam dalga redresör şekli
c- Bir Fazlı Köprü Tipi Tam Dalga Tristörlü Redresörler :
Bir fazlı köprü tipi tam dalga redresör devresi
Yukarıdaki şekildeki yan kontrollü bir fazlı köprü tipi tam dalga redresör devresinde,
transformatörün sekonder sargısının a ucu ( + ), b ucu ( - ) olduğunda SCR1 Tristörü ve D3
diyotu iletken, SCR2 tristörü ve D4 diyotu yalıtkan olur. a ucu ( - ), b ucu ( + ) olduğunda
SCR1 Tristörü ve D3 diyotu yalıtkan, SCR2 tristörü ve D4 diyotu iletken olur. Böylece
tristörler sıra ile iletime geçerek yük üzerinden aynı yönlü akım geçmesini sağlar. Bu
devrenin dalga şekli orta uçlu tam dalga redresör şekli gibidir.
- 14 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
2- Üç Fazlı Tristörlü Redresörler :
Üç fazlı redresörler üç fazlı alternatif gerilimin doğrultulmasında ve çıkış geriliminin
kontrolünde kullanılır. Bilindiği gibi üç fazlı sistemde fazlar arasında 120° faz farkı bulunur.
Bir fazlı sistemde bir periyot ( 180 ) içinde bir adet pozitif alternans bulunurken üç fazlı
sistemde bir periyotta üç adet pozitif alternans bulunur. Dolayısı ile yük üzerinden geçen akım
ve yük uçlarındaki gerilim dalgalanması oldukça azalacak ve daha düzgün bir doğru gerilim
elde etme imkanı artacaktır. Üç fazlı redresörler bir fazlı redresörlerde olduğu gibi yarım
dalga ve tam dalga olmak üzere iki şekilde yapılır.
a- Üç fazlı yarım dalga tristörlü redresörler :
Üç tristör üç fazlı transformatörün çıkışına aşağıdaki şekildeki gibi bağlandığında 0° 180° arasında ( bir periyot içinde ) tristörler pozitif alternansta  faz gecikme açısı ile
tetiklenerek iletken olur. Yük uçlarındaki gerilim bu üç tristörün çıkış gerilimlerin toplamı
kadardır.
Üç fazlı yarım dalga redresör devresi
Aşağıdaki şekilde yük uçlarındaki gerilimin dalga şekli görülmektedir. Bu devre ile
alternatif akımın sadece pozitif alternansı doğrultulur. Çıkış geriliminin daha düzgün olması
için devreye kondansatör bağlanır.
Üç fazlı yarım dalga redresör şekli
- 15 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
b- Üç Fazlı Tam Dalga Tristörlü Redresörler :
Üç fazlı tam dalga redresör devresinde yüksek çıkış gerilimi ve düzgün yük akımı elde
edilir. Aşağıdaki şekildeki devre ile üç fazlı alternatif gerilimin hem pozitif alternansı hem de
negatif alternansı doğrultulur. Karşılıklı tristörler ( SCR1 – SCR2, SCR3 – SCR4, SCR5 – SCR6
) sıra iletime geçerek hem pozitif alternansı hem de negatif alternansı yük uçlarına iletirler,
böylece daha düzgün bir doğru gerilim elde edilir.
Üç fazlı tam dalga redresör devresi
Aşağıdaki şekilde üç fazlı tam dalga çıkış gerilimi görülmektedir.
Üç fazlı tam dalga redresör çıkış gerilimi
- 16 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Tristör Uygulama Devreleri :
Tristör ile Yarım Dalga Lamba Kontrolü :
Aşağıdaki şekildeki devrede D, R3, ZD ve C, UJT' li osilatör için gerekli regüleli doğru
gerilimi sağlar. UJT çalışma frekansı, dolayısıyla tristörün tetikleme zamanı, potansiyometre (
P ) ve ( C1 ) kondansatör ile sağlanır. Zaman gecikme süresi. ( T = P x C1 ) dir.
Tristör ile yarım dalga lamba kontrolü
Tristör, bu bağlantıda yükü yarım dalga kontrol eder P potansiyometresi minimum
yapıldığında C1 kondansatörü şarj olur, UJT tetiklenerek tristörün çalışmasını sağlar ve pozitif
alternansların tamamı yüke aktarılır Lamba parlak yanar P maksimum yapıldığında bir
alternans süresi içinde C1 yeterli şarj olamayacağından UJT ve tristör yalıtkan olur ve lamba
yanmaz.
Ayarlanabilir Gerilim Kaynağı :
Aşağıdaki şekilde ki devrede C kondansatörü her pozitif yarım periyot sırasında
potansiyometre üzerinden şarj olur. Kondansatör uçlarındaki gerilim diyak ateşleme gerilimi
değerine geldiğinde diyak iletken olur ve tristör tetiklenir. Lamba uçlarında bir gerilim ortaya
çıkar ve lamba yanar Lamba uçlarındaki bu gerilim potansiyometre ile ayarlanabilir.
Ayarlanabilir gerilim kaynağı devresi
Tristörlerin Şalter ( Kontaktör ) Olarak Kullanılması :
Tristör ile gerçekleştirilen şalterlere hareketli parçası olmadığından statik şalter denir.
Alternatif akımda ve doğru akımda kullanılabilir. Alternatif akım devrelerinde şalter olarak
kullanılan tristörlerin söndürülmesine gerek yoktur. Çünkü alternatif akımın her yarım
periyodunda gerilim değeri sıfır olduğundan, tristör kendiliğinden kesime gider. Alternatif
akım her iki yönde akan bir akımdır. Tristör ise sadece bir yönde akım geçirir. Alternatif
akımın her iki alternansını da geçirmek için tristörler ters paralel bağlanır ya da iki yönde
- 17 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
akım geçiren triyaklar kullanılır. Doğru akım devrelerinde ise şalter olarak kullanılan
tristörler, bir defa tetiklendiğinde sürekli iletimde kalacağından tristörün söndürülmesi için
özel bir düzeneğe ihtiyaç vardır.
a- Ters Paralel Bağlı Tristörler ile Yapılan Transformatör Tetiklemeli AC Şalteri
:
Ters paralel bağlı tristörler ile yapılan transformatör tetiklemeli AC şalteri
Yukarıdaki şekilde ki devrede tristörlerden biri iletimde iken diğeri yalıtımdadır.
Devredeki akımın pozitif yarım dalgası T1 tristöründen negatif yarım dalgası da T2
tristöründen geçer. Devredeki R-C elemanı tristörün sönme esnasındaki meydana
getirebileceği yüksek gerilimi önlemek için kullanılmıştır. Tetikleme elemanı olarak da
transformatör kullanılmıştır. Diyotlar ise kapı akımının daima kapıdan katoda doğru akması
içindir. Her tristör geçireceği yarım dalganın başlangıcında her periyotta bir defa tetiklenir ve
akımın 0 ( sıfır ) olduğu durumlarda kendiliğinden kesime gider. Böylece alternatif akımın
tamamı yük uçlarına uygulanmış olur.
b- Ters Paralel Bağlı Tristörler iıe Yapılan Transformatörsüz AC Şalteri :
Aşağıdaki şekildeki devrede ise S anahtarı kapatıldığında pozitif alternansta SCR1
tristörü D1 ve ( r ) üzerinden tetiklenerek iletken olurken, negatif alternansta SCR2 tristörü D2
ve ( r ) direnci üzerinden tetiklenerek iletken olur S anahtarı açıldıktan yarım periyot sonra
tristörler kesime gider S anahtarı istediğimiz yere konulabilir. İstediğimiz şekilde kontrol
edebiliriz ( ışığa bağlı, ısıya bağlı vb ) ( r ) direnci ise geyt akımını sınırlamak için konulmuştur. Şebeke gerilimi maksimum iken geyt akımı tehlikeli akıma ulaşabilir. Bunun için (
r ) direnci büyük seçilmelidir. R-C elemanı tristörü korumak için kullanılmıştır.
Ters paralel bağlı tristörler ile yapılan transformatörsüz AC şalteri
- 18 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Tristör İle Tam Dalga Yük Kontrolü :
Tristör ile tam dalga yük kontrolü
Yukarıdaki şekildeki devreye AC uygulandığında Pot ve 10 K’ dan geçen akım C
kondansatörünü şarj etmeye başlar C kondansatörünün uçlarındaki gerilim 0,7 Voltu aştığında
tristör iletken olur ve lamba yanar. Potansiyometrenin değeri değiştirilerek C' nin şarj durumu
ayarlanabilir. Yukarıdaki şekildeki devre ile tristör yükü tam dalga olarak kontrol eder.
Lamba uçlarındaki gerilim aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi doğru bir gerilimdir .
Tristör ile tam dalga yük kontrolünde çıkış eğrileri
Tristör İle DC Şönt Motor Hız Kontrolü ( Devir Sayısı Ayarı ) :
Aşağıdaki şekildeki S anahtarı kapatılınca C kondansatörü, P potansiyometresi
üzerinden şarj olmaya başlar. C şarj olduktan sonra tristör iletken olur. Dolayısı ile motor
sargılarından akım geçerek motor çalışır. Motorun hız kontrolü Potansiyometrenin değeri
ayarlanarak değiştirilebilir.
Doğru akım şönt motorunun devir sayısı ayarı.
- 19 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Tristör İle seri sargılı motorun yarım dalga hız kontrolü ( devir sayısı ayarı ) :
Seri sargılı alternatif akım motor hız kontrolü
Yukarıdaki şekildeki devreye enerji uygulandığında C kondansatörü, P
potansiyometresi üzerinden şarj olmaya başlar. Kondansatör şarj olduktan sonra kondansatör
uçlarındaki gerilim diyak ateşleme gerilimine ( yaklaşık olarak 30 V ) ulaştığında tristör
iletken olur. Dolayısı ile motor sargılarından akım geçerek motor çalışır. Motorun hız
kontrolü potansiyometrenin değeri ayarlanarak değiştirilebilir. Motor yerine akkor flemanlı
lamba bağlanırsa lambanın parlaklığı ayarlanabilir.
Işık Kuplajlı ( Opto Kuplörlü ) Tristör Devresi :
Işık kuplajlı ( opto kuplörlü ) tristör devresi
Bu devre güç ve kumanda devresinin birbirinden yalıtılması amacı ile kullanılır.
Yukarıdaki şekildeki devrede S anahtarı kapatılırsa opto kuplör çıkış verir, dolayısı ile tristör
tetiklenerek lamba yanar. S anahtarı açılırsa opto kuplör çıkış veremez ve tristör kesime
giderek lamba söner.
Yarı İletken Şalterlerin Kontaktörler İle Karşılaştırılması :
Faydaları :
1- Hareketli parçaları olmadığından bakım gerektirmezler,
2- Açıp kapama ömürleri uzundur,
3- Devreyi açıp kapama esnasında ark meydana getirmezler,
4- Devreyi kapama süresi çok kısadır,
5- Şalter güçleri çok büyüktür.
- 20 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Sakıncaları :
1- Aşırı akım ve gerilimlere dayanıksızdırlar,
2- Yükü şebekeden tam olarak ayıramazlar,
3- Kayıpları fazladır.
Tristörler İle Üç Fazlı Motorun Faz Sırasının Değiştirilmesi :
Bilindiği gibi üç fazlı asenkron motorların devir yönü değiştirilmek istendiğinde,
motora uygulanan fazlardan biri sabit kalmak şartı ile diğer iki fazın yeri değiştirilir. Böylece
motorun dönüş yönü değişir. Üç fazlı gerilimin R S T uçları motor klemens kutusundaki U V
W uçlarına şekil a' da ki gibi bağlandığında motor bir yönde döner. Motorun dönüş yönünün
değişmesi istendiğinde şekil b’ de ki gibi fazlardan biri sabit tutularak diğer iki fazın yeri
değiştirilirse, motorun dönüş yönü değişir. Fazların üçü aynı anda yer değiştirilirse motorun
dönüş yönü değişmez.
a- Üç fazlı motorun bir yönde çalışması
b- Üç fazlı motorun diğer yönde çalışması
Sık sık faz sırasının değişmesi istendiği yerlerde kontaktörler yeri ne tristör, triyak gibi
yarı iletken anahtarlar kullanılır. Yarı iletken anahtarlar ile faz sırasını değiştirmek için ; Şekil
c' de ki gibi fazlardan biri sabit tutularak, iki adet tristör grubu ile diğer iki fazın yerleri
değiştirilir Böylece motorun devir yönü değiştirilir.
Tristörler ters paralel bağlanarak motorun tam dalga kontrolü yapılır Şekil c' de ki
devrede ters paralel bağlı tristörler yerine triyaklar da kullanılabilir. Devredeki R-C
elemanları tristörleri korumak İçin kullanılmıştır. Devre kumanda ve güç devresi olmak üzere
iki kısımdan oluşur.
Şekil d' de ki kumanda devresindeki startı butonuna basıldığında A rölesi ( 1-2 ve 3-4
) nolu kontaklarını kapatarak ( SCR1-SCR2 ve SCR3-SCR4 ) tristörleri iletken olarak motor bir
yönde dönmeye başlar. Motor diğer yönde çalıştırılmak istenirse stop butonuna bastıktan
sonra start2 butonuna basılır. Böylece B rölesi ( 1-2 ve 3-4 ) nolu kontaklarını kapatarak (
SCR5-SCR6 ve SCR7-SCR8 ) tristörlerini iletken yapar ve motor diğer yönde dönmeye başlar.
- 21 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
c- Tristörü ile faz sırasının değiştirilmesine ait güç devresi
Devredeki faz çakışmasını önlemek için A rölesinin kapalı kontağı B rölesinin bobin
ucuna, B rölesinin kapalı kontağı A rölesinin bobin ucuna bağlanmıştır. Bu şekilde motor bir
yönde çalışırken stop butonuna basmadan diğer yönde çalışmaz.
d- Tristör İle faz sırasının değiştirilmesine ait Kumanda devresi
B- Diyakların yapısı ve özellikleri :
Diyak’ ın sembolü, yapısı, diyot eşdeğeri ve resmi
- 22 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
Tanımı : Her iki yönde akım geçiren yan iletken elemanlara diyak denir. Yukarıdaki
şekilde diyak’ ın sembolü, yapısı, diyot eşdeğeri ve resmi görülmektedir.
Özelliği : Diyak ( ortalama olarak ) uçlarına uygulanan gerilim, 20V ile 50V olan “
diyak kırılma gerilimine “ ulaştığında iletken olur. ( Aşağıdaki şekil ). Bu özelliği her iki
yönde de gösterir. Son zamanlarda 20V ile 80V arasında çalışan diyaklar yapılmıştır. Her iki
alternansı geçiren, triyak gibi yarıiletken elemanların tetiklenmesinde kullanılan yarıiletken
bir elemandır.
Diyak karakteristik eğrisi
Yapısı : Diyak dört tabaka silisyum veya germanyumdan yapılmıştır. İki diyotun ters
paralel bağlanmasından meydana gelmiştir.
Diyak’ ın Sağlamlık Kontrolü : Avometre ohm kademesinde iken ; avometrenin
ucunu diyak' a tuttuğumuzda her iki yönde de sonsuz direnç gösterir. Diyak' ın sağlamlık
kontrolü sadece yalıtkanlığı ile değil, kırılma geriliminde iletime geçmesiyle ancak tam olarak
yapılmış olur.
Diyak İle Yapılan Osilatör Devresi :
Diyak ile yapılan flaşör devresi
Yukarıdaki şekildeki diyak osilatör devresinde diyak uçlarına uygulanan gerilim 32
- 23 -
****** GÜÇ ELEKTRONİK DERS NOTLARI
/ 2006 ******
voltun altında ise diyak yalıtkan ; 32 voltun üstünde diyak iletkendir. C kondansatörü, P
potansiyometresi üzerinden şarj olur, uçlarındaki gerilim 32 voltu aşınca diyak iletken olurken
330  direnç üzerinden C kondansatörü hemen deşarj olur ve diyak kesime gider. Anahtar
kapalı olduğu sürece, kondansatör bu şekilde şarj ve deşarj edilerek diyak uçlarında bir
osilasyon elde edilir.
Diyak İle Çalışan Flaşör Devresi :
Aşağıdaki şekildeki flaşör devresinde C kondansatörü 470 K' luk direnç üzerinden şarj
olur. C kondansatörü uçlarındaki gerilim 32 volt olduğunda diyak iletken olur ve LED yanar.
D diyotu negatif gerilimlere karşı korumak için konulmuştur. LED' in yanma süresi 470 K'
luk direncin ve kondansatörün değeri değiştirilerek ayarlana bilir.
Diyak ile yapılan flaşör devresi
http://320volt.com/
- 24 -