sakarya üniversitesi mühendislik fakültesi elektrik-elektronik

U.Arifoğlu
26/11/2006
SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
GÜÇ ELEKTRONİĞİ DEVRELERİ VİZE SINAV SORULARI
Soru 1) Şekil 1’de verilen devrede kaynak gerilimi; V(t )  220 2 sin wt ve w=2*pi*50 olarak
verilmektedir. Tristörün tetikleme açısı   90 o olduğuna göre;
a) Devredeki yükün uçları arasında görülen gerilimin ( Vyük ( t ) ) değişimini 20 ms için
çiziniz ve ortalamasını bulunuz.
b) Tristör akım ( i T (t)) denklemini bulunuz, 20 msn için çiziniz ve ortalamasını bulunuz.
c) Serbest geçiş diyot ( i D (t)) akım denklemini bulunuz, 20 ms için çiziniz ve ortalamasını
bulunuz.
d) Yük akım ( i yük ( t ) ) denklemini bulunuz, 20 ms için çiziniz ve ortalamasını bulunuz.
Şekil 1
Soru 2) Bir müşteri, elinde olan bir doğru akım için yük uçları arasında 255 V değerinde doğru
gerilim istemekte ve bu yük doğrultucu çıkışına bağlandığında yükün 100A lik doğru (düzgün ve
kesintisiz) akım çektiğini belirtmektedir. Müşteri aynı zamanda mümkün olan en kaliteli
doğrultucu devresi ile doğrultulmuş bir doğru gerilim istediğini de belirtmektedir (maliyetten
kaçınılmamaktadır). Müşterinin iş yerinde üç fazlı (faz arası gerilim etkin değeri 380V, 50Hz)
AA şebeke bulunmaktadır. Devrede kullanılacak diyot başına gerilim düşümünü 0.8V olarak
alınacaktır.Üç Fazlı Şebeke-3 Fazlı Transformatör-Doğrultucu veYük’ten oluşan tasarımda;
a) Devre montajını çizerek, Üçgen-Yıldız Transformatörün ( V1 / V2  N) çevirme oranını
bulunuz.
b) Tristörün ortalama akım değerini bulunuz.
c) Üç fazlı transformatörün S görünür gücünü bulunuz.
d) Üç fazlı transformatörün primer (üçgen) hat devresine bağlanacak sigorta akım değerini
bulunuz.
Soru 3) Soru 2’de kullanılan montajda diyot yerine BSTN 35 tristörü kullanılsaydı, bir tristör
üzerinde harcanabilecek maksimum kayıp güç değeri kaç Watt olurdu?
BSTN 35 tristörü için eşik gerilim değerini U s  0.99 V , iç direnci ise ri  0.84 * 10 3 ohm olarak
alınız.
Not baremi: 35/35/30
Süre: 90 dakikadır
Yalnızca ders notları açıktır ve notlar masaya dağıtılmayacak toplu olarak üst üste duracaktır.
U.Arifoğlu
26/11/2006
ÇÖZÜMLER
1) a)
Şekil 1
Şekil 1’de yükün uçlarındaki gerilim değişimi verilmiştir. Bobin uçları arasındaki ortalama gerilim değeri sıfır
Volt olduğu için yük uçlarındaki gerilim değeri E’nin ortalama değeri olan 100 Volt’a eşit olacaktır.
b) [0; ] aralığında tristör üzerinden akım akacağı için devre denklemi buna göre oluşturulmalıdır:
di
V

E
L T  Vm sin wt  E  i T ( t )   m cos wt  t  K  i T ()  i T ( )  0  K=5 elde edilir.
dt
wL
L
2
Vm
E
i T (t)  
cos wt  t  5 (tristör akım denklemi) (bakınız şekil 2)
wL
L
Şekil 2
I T ort 
Vm
1 
E
cos wt 
wt  5)dwt  0.9469 A
 (
2  wL
wL

2
U.Arifoğlu
26/11/2006
c)
Şekil 3
Şekil 3’de diyot akımının değişimi verilmiştir. [; ] aralığında ise akım serbest geçiş diyodu üzerinden
akacaktır. wt=  için diyot akımının başladığı kabul edilirse, diyod akımı için
di
E
L D  E  0  i D ( t )   t  K 1  i D (t  0.01)  i T ()  14.9A  K1  14.9 elde edilir.
dt
L
E
i D ( t )   t  14 .9 (diyod akım denklemi)
L
Diyod akımının sıfıra gittiği t anı için;
E
i D ( t )  0   t  14 .9  t  14 .9 *10 3 sn. (bakınız şekil 3)
L
I Dort 
14.9*103
1
20 *10
3

0.01
(
E
t  14 .9)dt  0.591A
L
Şekil 4
d) Şekil 4’de ise yük akımının değişimi gösterilmiştir.


14.9*103

Vm
1  
E
E
I yükort 
cos wt 
wt  5)dwt 
( t  14 .9)dt   1.539 A
  (

2   wL
wL
L
0.01


 2

2)
U.Arifoğlu
26/11/2006
Şekil 5
a) Devre montaj şeması şekil 5’de gösterilmiştir. Müşteri masraftan kaçınmadığına göre doğrultucu olarak üç fazlı
tam dalga kontrolsüz köprü doğrultucu devresi kullanılacaktır. Diyod başına gerilim düşümü 0.8V olduğuna
göre yükün uçları arasındaki gerilimin ortalama değeri;

p
1 6
 6

VLort 
 Vhat max cos wtdwt  2V  255  Vhat max sin  Vhat max sin  1.6  255 268.7109
2 

p 
6

6 6
Vhat max  268 .71V (transformatörün segonder tarafı maksimum tarafı)
N
V1hat max 380 * 2
537


2
Vhat max
268 .71
268 .7
Şekil 6
Şekil 6’da yük uçları arasındaki gerilimin değişimi verilmiştir.
b)
Şekil 7
Şekil 7’de diyod akımının değişimi gösterilmiştir.
U.Arifoğlu
26/11/2006
2
I T ort 

3
2

3
1
1
100
 33 .33V ; I T etkin 
 Idwt 
 100 dwt 
2 0
2 0
3
3
2

3 2
1
100
 57 .73V
 I dwt 
2 0
3
3
c)
Şekil 8
Şekil 8’de transformatörün primer devre faz akımının değişimi gösterilmiştir.
Şekil 9
Şekil 9’da transformatörün primer devre hat akımının değişimi gösterilmiştir.
I hatetkin 
2 / 3
1 /3
[  100 2 dwt   50 2 dwt ]  70 .71A
 0
0
S  3I hatetkin*Vhat
etkin
 3 70 .71 * 380  46540 VA
d) Sigorta akım değeri= I hatetkin  70.71A
3) Şekil 7’de görülen diyod akım değişimi tristörün en çok zorlandığı duruma karşı gelir.
P  U s * I D  ri * I 2D  0.99 * 33 .3  0.84 *10 3 * 57.73 2  35 .76 Watt