Dikdörtgenleyici Dönüşücu: Çalışma Prensibi ve Uygulamaları
1.Düzeltici Trafo: Prensip ve Genel Bakış
Düzeltici trafo, düzeltici sistemlere güç sağlamak için özel olarak tasarlanmış bir trafodur. Çalışma prensibi geleneksel bir trafonunkine benzer — elektromanyetik indüksiyona dayanır ve değişen gerilimi dönüştürmek için kullanılır. Tipik bir tarafta iki elektriksel olarak izole olmuş sarım bulunur — birincil ve ikincil — ortak bir demir çekirdeğe sarılır.
Birincil sarım bir AC güç kaynağına bağlandığında, değişen akım ondan geçer, manyetomotif kuvvet (MMF) oluşturur ve kapalı demir çekirdekte değişen manyetik akıyı üretir. Bu değişen akı, hem birincil hem de ikincil sarmalara kesilir ve ikincil sarmada aynı frekansta bir değişen gerilim induksiyonu sağlar.
Birincil ve ikincil sarmalar arasındaki tur sayısı oranı, gerilim oranı ile eşittir. Örneğin, bir tarafta birincil sarmada 440 tur, ikincil sarmada 220 tur varsa ve birincil tarafta 220V giriş gerilimi varsa, ikincil taraftaki çıkış gerilimi 110V olacaktır. Bazı taraflar, birkaç farklı çıkış gerilimi elde etmek için birden fazla ikincil sarım veya bağlantı noktasına sahip olabilir.
2.Düzeltici Trafoların Özellikleri
Düzeltici taraflar, AC gücünü DC gücüne dönüştürmek üzere düzelticilerle birlikte çalışarak düzeltme ekipmanını oluştururlar. Bu düzeltme sistemleri, modern endüstriyel işletmelerde en yaygın kullanılan DC güç kaynaklarıdır ve yüksek gerilimli doğrudan akım iletimi, elektrik traksiyonu, yuvarlama tezgahları, elektrotavlama, elektroliz ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılırlar.
Düzeltici tarafların birincil tarafı (ayrıca ağ tarafı olarak da bilinir) AC güç ağına, ikincil tarafı (ayrıca valf tarafı olarak da bilinir) ise düzelticiye bağlanır. Temel yapısı ve çalışma prensibi geleneksel bir tarafa benzer olsa da, yük — düzeltici — normal yüklerden önemli ölçüde farklıdır, bu nedenle benzersiz tasarım ve işleyiş özellikleri ortaya çıkar:
2.2 Sinüs Olmayan Akım Dalga Formları
Düzeltici devresinde, her kol sadece döngünün bir kısmında iletken olur, bu da sinüs olmayan akım dalga formlarına, genellikle süreksiz dikdörtgen pulslara yakın olanlara yol açar. Sonuç olarak, hem birincil hem de ikincil sarma akımları sinüs değildir.
Örneğin, Y/Y bağlantılı üç faz köprü düzelticisinde, akım dalga formu belirgin puls kalıpları gösterir. Düzeltme için tiristörler kullanıldığında, ateşleme gecikme açısı ne kadar büyükse, akım yükseliş/düşüşü o kadar dik olur, harmonik içeriği artar. Bu, daha yüksek eddy akım kayıplarına neden olur. İkincil sarmalın akımını sadece zamanının bir kısmında geçirmediği için, düzeltici tarafların kullanım oranı geleneksel taraflardan daha düşüktür. Bu nedenle, aynı güç derecesinde, düzeltici taraflar genellikle daha büyük ve ağır olma eğilimindedir.
2.3 Eşdeğer (Ortalama) Görünür Güç Derecesi
Geleneksel bir tarafta, giriş ve çıkış gücü eşittir (kayıpları göz ardı edildiğinde), bu nedenle nominal kapasite sadece herhangi bir sarmadaki görünür güce eşittir. Ancak, düzeltici taraflarında, birincil ve ikincil akımlar dalga formunda farklı olabilir (örneğin, yarı dalga düzeltmesi), bu nedenle görünür güçleri eşit olmayabilir.
Bu nedenle, tarfanın kapasitesi, birincil ve ikincil görünür güçlerin ortalaması olarak tanımlanır, bu da eşdeğer kapasite olarak adlandırılır:
burada S1 birincil görünür güç ve S2 ikincil görünür güce eşittir.
2.4 Yüksek Kısa Devre Dayanıklılığı
Düzeltici taraflar, sık arızalar veya ani yük değişimleri (örneğin, motor başlatma) sonucu kısa devre elektromanyetik kuvvetlerine karşı yüksek mekanik dayanıklılığa sahip olmalıdır. Kısa devre koşullarındaki dinamik istikrarı sağlamak, tasarım ve üretimde kritik bir husustur.
3.Düzeltici Trafoların Ana Uygulamaları
Düzeltici taraflar, düzeltme ekipmanı için güç kaynağı görevini görür. Ana özelliği, birincil taraftaki AC girişin, ikincil taraftaki düzeltme elemanları aracılığıyla DC çıkışa dönüştürülmesidir. "Güç dönüştürme", düzeltme, inversiyon ve frekans değiştirme gibi işlemler içerir, bunlardan en yaygın kullanılanı düzeltmedir. Düzeltici cihazlara güç sağlamak için kullanılan taraflara düzeltici taraflar denir. Endüstriyel DC güç kaynaklarının çoğu, AC ağları, düzeltici taraflar ve düzeltme devreleriyle birleştirilerek elde edilir.
3.1 Elektrokimyasal Sanayi
Bu, düzeltici taraflar için en büyük uygulama alanıdır:
Alüminyum, magnezyum, bakır ve diğer nemli metallerin üretilmesi için metal bileşenlerinin elektrolizi
Tuz suyu elektrolizi yoluyla klor-alkali üretimi
Su elektrolizi yoluyla hidrojen ve oksijen üretimi
Bu süreçler, bazı yönleriyle elektrik ark fırın taraflarına benzer, yüksek akım, düşük gerilimli DC gücü gerektirir. Bu nedenle, düzeltici taraflar fırın tarafları ile yapısal özellikler paylaşır.
Düzeltici tarafların en belirgin özelliği, ikincil akımın artık sinüsoidal AC olmadığını oluşturmaktadır. Düzeltme elemanlarının tek yönlü iletkenliği nedeniyle, faz akımları titreşen ve tek yönlü hale gelir. Filtrelenme sonrasında, bu titreşen akım düz DC haline gelir.
İkincil gerilim ve akım, yalnızca tarafların kapasitesi ve bağlantı grubu değil, aynı zamanda düzeltme devre yapılandırmasına (örneğin, üç faz köprü, dengeleme reaktörü ile çift anti-paralel) bağlıdır. Aynı DC çıkışı için bile, farklı düzeltme devreleri farklı ikincil gerilim ve akım gerektirir. Bu nedenle, düzeltici taraflar için parametre hesaplaması, ikincil tarafından başlayarak ve belirli bir düzeltme topolojisine dayanarak yapılır.
Düzeltici sarma akımları, zengin yüksek mertebe harmonikler içerdiği için, AC ağını kirletir ve güç faktörünü azaltır. Harmonikleri azaltmak ve güç faktörünü artırmak için, düzeltme sisteminin pulsayısı artırılmalıdır, genellikle faz kaydırma teknikleriyle gerçekleştirilir. Faz kaydırmayı amacı, ikincil sarmaların homojen uçlarındaki çizgi gerilimleri arasında bir faz farkı tanımaktır.
3.2 Traksiyon DC Güç Kaynağı
DC hava hatları ile madencilik veya şehir içi elektrik lokomotiflerinde kullanılır.
Hava hatlarının açık olması nedeniyle sık kısa devre arızaları
DC yükündeki büyük dalgalanmalar
Sık motor başlatmaları kısa vadeli aşırı yükler neden olur
Bu durumları ele almak için:
Düşük sıcaklık yükselme sınırları
Azaltılmış akım yoğunluğu
Standart güç taraflarına göre yaklaşık %30 daha yüksek empedans
3.3 Endüstriyel Sürücü DC Güç Kaynağı
Elektrik sürücü sistemlerinde DC motorlara güç sağlamak için genellikle kullanılır, örneğin:
Yuvarlama tezgahı motorları için armatür ve alan tahrik
3.4 Yüksek Gerilimli Doğrudan Akım (YGA) İletimi
Çalışma gerilimleri genellikle 110 kV üzerinde
Kapasiteler on binlerce ile yüz binlerce kVA arasındadır
Topraklamaya olan kombinasyonlu AC ve DC yalıtım stresine özel dikkat gereklidir
Diğer Uygulamalar:
Elektrotavlama veya elektromakinasyon için DC güç
Jeneratörler için tahrik güç kaynakları
Pil şarj sistemleri
Elektrostatiğin topraklanması (ESP) güç kaynakları
