İçeriğe atla

Güç elektroniği

Güç elektroniği, elektrik gücünün statik vasıtalarla, mevcut girişinden istenen elektriksel çıkış formuna verimli bir şekilde dönüştürülmesi, kontrol edilmesi ve hazırlanması ile ilgili teknolojidir.

Giriş

Güç elektroniği çeviricileri elektrik enerjisinin form değiştirmesini gerektiren her yerde kullanılabilir. Bu yüzden kullanılabildikleri enerji aralığı miliwatt' lardan (örneğin cep telefonları) megawatt değerlerine (örneğin trenlere enerji sağlanması) kadar değişebilir. Klasik elektronik' te elektrik akımı ve gerilim bilgi taşımak için kullanılırken güç elektoniğinde elektriksel gücü taşımak için kullanılırlar. Bu yüzden güç elektroniğinin ana kriteri "verim" olarak tanımlanabilir.

Döndürme işlem diyot, tristör ve transistör gibi yarı iletken anahtarlama elemanları tarafından gerçekleştirilir. İletişim ve sinyal-veri işleme gibi elektronik sistemlere zıt olarak, güç elektroniğinde büyük miktarlarda elektriksel güç işlenir.

AC/DC dönüştürücü (doğrultucu) pek çok tüketici elektroniği cihazı (örneğin, televizyon, kişisel bilgisayarlar, pil şarj üniteleri vb.) içinde kullanılan, güç elektroniğinin en tipik cihazıdır. Güç aralığı onlarca watt' dan birkaç yüz watt' a kadar değişebilmektedir. Endüstrideki en yaygın kullanım şekli değişken hız sürücüsü olarak (VSD) endüksiyon motorlarını kontrol etmekte kullanılır. VSD' lerin güç aralığı birkaç yüz watt' dan başlayıp megawatt' lara kadar çıkabilmektedir.

Güç dönüştürme sistemleri, giriş ve çıkış gücünün tipine göre sınıflandırılabilir;

  • AC den DC ye (doğrultucu)
  • DC den AC ye (evirici)
  • DC den DC ye (düzenleme)
  • AC den AC ye (doğrultmayı takip eden evirme)

Prensip

Verimliliğin güç elektroniği çeviricilerinde en önemli parametre olduğu göz önüne alındığında, güç elektroniği cihazlarının mümkün olduğu kadar az güç kaybına neden olmaları gerekmektedir. Bir cihazın anlık kayıp gücü, cihaz üzerindeki gerilimle üzerinden geçen akımın çarpımına eşittir (). Buradan görüleceği gibi gerilimin 0 olduğu durumda (açık durumu) ya da cihaz üzerinden akım akmazken (kapalı durumu) cihazın kayıp gücü minimumdur. Bu yüzden güç elektroniği çeviricileri açık ya da kapalı modunda çalışabilen bir ya da daha fazla cihaz etrafında tasarlanır. Bu tip bir yapı ile çevircinin girişinden verilen enerji çıkışına tetiklemeler üzerinden transfer edilir.

Uygulamalar

Güç elektroniği sistemleri her türlü elektronik cihazın içinde bulunabilir.

  • DC/DC çeviriciler özellikle cep telefonu ve pda gibi mobil cihazlarda gerilim seviyesini pilin şarj değerinde sabit tutmak için kullanılır.
  • AC/DC çeviriciler elektrik şebekesine bağlı her türlü elektronik devre içerisinde kullanılır.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Volt</span> elektrikte kullanılan potansiyel farkı (gerilim) birimi

Volt, elektrikte kullanılan potansiyel farkı (gerilim) birimi. Elektromotor kuvvet birimi de volttur. Bir ohm'luk bir direnç üzerinden, bir amper'lik elektrik akımı geçmesi halinde direncin iki ucu arasındaki gerilim bir volttur.

<span class="mw-page-title-main">Adaptör</span>

Adaptör ya da uyarlaç, dalgalı akımı küçük değerde doğru akıma çeviren elektronik bir cihazdır. Avrupa ile bağlantılı birçok ülke, çeşitli fiş ve prizler kullanarak 230 volt, 50 Hz AC şebeke elektriği kullanır. Tüketici elektroniği için küçük AC adaptörü veya çeşitli şarj cihazları yaygındır.

Watt, SI'de, uluslararası standart güç birimidir.

Doğrultucu veya redresör, bir ya da daha fazla yarı iletken elemandan oluşan alternatif akımı doğru akıma çevirmek için kullanılan elektriksel bir devredir. AC' yi doğrultmak için tek bir diyot kullanıldığı zaman doğrultucu AC' yi DC' ye çeviren bir diyod olarak tanımlanır.

<span class="mw-page-title-main">Pil</span> Pil, kimyasal enerjinin depolanabilmesi ve elektriksel bir forma dönüştürülebilmesi için kullanılan bir aygıttır

Pil, kimyasal enerjinin depolanabilmesi ve elektriksel bir forma dönüştürülebilmesi için kullanılan bir aygıttır. Piller, bir veya daha fazla elektrokimyasal hücre, yakıt hücreleri veya akış hücreleri gibi, elektrokimyasal aygıtlardan oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Kesintisiz güç kaynağı</span>

Kesintisiz güç kaynağı, herhangi bir elektrik, elektronik cihazın şebeke beslemesinin kesilmesini, tolerans dışı yüksek veya düşük gelmesini önleyen bir elektronik cihazdır.

<span class="mw-page-title-main">Güç (elektrik)</span>

Elektriksel güç, elektrik enerjisinde elektrik devresi tarafından taşınan güç olarak tanımlanır. Gücün SI birimi watt'tır. Elektrikli cihazların birim zamanda harcadığı enerji miktarı olarak da bilinir. 1 saniyede 1 joule enerji harcayan elektrikli alet 1 watt gücündedir.

<span class="mw-page-title-main">Varistör</span>

Varistör, elektronik devre elemanı olan varistör doğrusal olmayan bir direnç özelliği gösterir.

<span class="mw-page-title-main">Alternatif akım</span>

Alternatif akım, genliği ve yönü periyodik olarak değişen elektriksel akımdır. En çok kullanılan dalga türü sinüs dalgasıdır. Farklı uygulamalarda üçgen ve kare gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır. Bütün dalgalar birbirlerine elektronik devreler aracılığı ile çevrilebilir. Devrede kondansatör, diyotlar, röleler ile bu çevrim yapılabilir.

<span class="mw-page-title-main">İnvertör</span>

Güç çevirici (invertör), doğru akımı (DC) alternatif akıma (AC) çeviren elektriksel bir güç çeviricisidir. İnvertör çıkışında üretilen AC güç, kullanılan transformatörlere, anahtarlama ve kontrol devrelerine bağlı olarak herhangi bir gerilimde ve frekansta olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Anahtarlamalı güç kaynağı</span>

Anahtarlamalı güç kaynağı olarak adlandırılan anahtarlamalı modlu güç kaynağı, elektrik gücünü verimli şekilde dönüştürmek için anahtarlama regülatörü içeren elektronik bir güç kaynağıdır. Anahtarlamalı güç kaynağı ya da İngilizce özgün adının kısaltmasıyla SMPS, 1960'lı yıllarda doğrusal güç kaynaklarının çalışma veriminin düşük olması ile kullanılmaya başlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Kilowatt saat</span> enerji birimi

Kilowatt saat,, 1000 watt saat veya 3.6 megajoule'e eşdeğer bir enerji birimidir.

<span class="mw-page-title-main">Yüksek gerilim</span> Elektriğin yüksek birimlerde olma hali

Yüksek gerilim, genel olarak yaşayan canlılara zarar verecek yükseklikte gerilimdeki elektrik enerjisi anlamına gelir. Yüksek gerilim taşıyan gereçler ve iletkenler belirli güvenlik gereklilikleri ve prosedürlerini temin etmelidir. Bazı endüstrilerde yüksek gerilim belli bir eşiğin üstündeki gerilim anlamına gelir. Yüksek gerilim, elektrik güç dağıtımı, katot ışın tüpleri oluşturmak, X-ışınları ve parçacık demeti üretmek, arklanma kurmak, kıvılcımlanma için, fotoçoğaltıcı tüplerde ve yüksek güçlü yükseltici vakum tüplerde ve diğer endüstriyel ve bilimsel uygulamalarda kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Süper kapasitör</span> Elektronik

Bir süper kapasitör (SC), bazen ultracapacitor, olarak bilinir ve yüksek kapasiteli bir elektrokimyakapasitorü ile kapasitans değerleri 10.000’de = 1.2 volt köprü boşluğu arasında elektrolitik kapasitörler ve piller ile şarj edilebilir. Onlar genellikle birim hacim başına 10 ila 100 kat daha fazla enerji veya elektrolitik kapasitörler daha kütle mağaza, kabul ve şarj çok daha hızlı pil vermekle kalmaz ve çok daha fazla şarj ve şarj edilebilir pillere göre daha fazla yükleme ve boşaltma yapabilir. Ancak belirli şartlar altında geleneksel pillere göre 10 kat daha büyüktür.

Fotovoltaik sistem veya PV sistem, güneş enerjisini kullanılabilir enerjiye çeviren sistemdir. PV sistem, birçok bileşenlerin bir araya getirilmesi ile oluşturulur ve güneş panelleriyle güneş ışığını soğurup elektriğe çevirir. Güneş çeviricisi elektriksel akımı doğru akımdan alternatif akıma doğru değiştirmektedir. Bunun gibi birleştirme, kablolama ve diğer elektriksel aletlerin kurulumu çalışan bir sistem oluşturmaktadır. Ayrıca bu sistem güneş takip sistemi ile kendisinin genel performansını artırabilir ve gömülü pil çözümünü de içinde barındırabilir.

Solar mikro çevirici veya kısaca mikro çevirici, fotovoltaiklerde kullanılan doğru akımı tek bir güneş modülünde alternatif akıma çevirmeye yarayan bir cihazdır. Birçok mikro çevirici çıkışı elektrik şebekesiyle beslenmektedir ve bunlarla kombin edilmişlerdir. Mikro çeviriciler merkezi güneş çeviricileriyle ve bilinen tellerle farklılık göstermektedirler. Bunlar fotovoltaik sistemlerin güneş modülleriyle bağlantılıdırlar.

<span class="mw-page-title-main">Şebekeye bağlı evirici</span> Güneş veya rüzgardan elde edilen doğru akım (DC) elektrik enerjisini alternatif akıma (AC) evirip şebekeye geri vermek için cihaz

Bir şebekeye bağlı evirici, doğru akımı (DC) 60 Hz'de 120V RMS veya 50 Hz'de 240V RMS olmak üzere bir elektrik şebekesine enjekte etmek için uygun bir alternatif akıma (AC) dönüştürür. Şebekeye bağlı eviriciler, yerel elektrik güç jeneratörleri arasında kullanılır: Güneş paneli, rüzgar türbini, hidroelektrik ile şebeke arasında.

<span class="mw-page-title-main">Şarj aleti</span>

Pil şarj cihazı veya şarj cihazı, ikincil bir hücreye veya şarj edilebilir bir pile elektrik akımını zorlayarak enerji vermek için kullanılan bir cihazdır. Adaptör en bilinen örneğidir. Şarj protokolü şarj edilen pilin boyutuna ve türüne bağlıdır.

Elektrikli araç şarj istasyonu tüm tam elektrikli (BEV) ve plug-in hibrit (PHEV) araçları şarj etmek için elektrik enerjisini kullanan cihazlardır. Bu istasyonlar, araçlar için çeşitli elektrikli şarj konektörü standartlarına uyan özel konektörler sağlar. Günümüzde sürekli gelişen teknolojilerle birlikte alternatif yakıtlar ile enerji ihtiyacını sağlayan elektrikli araçların çeşidi ve üretimi arttı. Yenilenebilir enerjinin önem kazanması, karbon emisyonu düşük sistemlere ilginin artması ve elektrikli araçlardaki batarya teknolojilerinin gelişimi beraberinde elektrikli araca olan güveni ve ilgiyi artırdı. Elektrikli araçların yaygınlaşması ile elektrikli araç şarj istasyonları da dünya geneline yayılmaya başladı. Şarj istasyonlarına olan talep arttıkça, daha yüksek voltaj ve akımlarda daha hızlı şarjı destekleyen ekipmana daha fazla ihtiyaç duyuluyor. Küresel olarak, elektrikli araç şarjı için halka açık şarj istasyonları sistemi artmakta ve enerji sektöründe bu altyapıları sağlamak adına çalışmalar geliştirilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Katı hal rölesi</span>

Katı hal rölesi (SSR), harici bir voltaj kontrol terminallerine uygulandığında açılıp kapanan bir elektronik anahtarlama cihazıdır. Röle ile aynı işlevi yapar ancak katı hal elektroniği hareketli parçaları olmadığından ve daha uzun çalışma ömrüne sahiptir.