Elektronik
Redresor nedir?
Redresör diğer adıyla doğrultucu, doğrultmaç. Bir veya birden fazla yarı iletken elemandan (örnek olarak diyot) meydana gelen alternatif akımı doğru akıma çevirmek için kullanılan elektriksel devredir.
AC’ yi doğrultmak için tek bir diyot kullanıldığı zaman (dalga formunun negatif ya da pozitif tarafını bloklayarak) doğrultucu AC’ yi DC’ ye çeviren bir diyod olarak tanımlanır.
Redresör akü şarj etmeye yarar. DC güç sağlayan cihazlardır. Alternatif akım bir dalgalı akımdır. Bu akımı doğru akıma çevirmek gerekir. Altenatif akımı doğru akıma en pratik ve ekonomik şekilde çevirmeye yarayan aletlere redresör denir.
Redresör ne işe yarar; doğrultma işlemi alternatif akımın (AC) doğru akıma (DC) döndürülmesine yarar. Tüm doğrultucular, AC’ yi DC’ ye dönüştürürken birden fazla yarı iletken güç elemanının belli bir şekilde birbirine bağlanması ile yapılır.
Redresörlerin Özellikleri
- Tristör ve diyot ile bu devreler kurulur
- DC çıkış gerilimi ayarlanır.
- Redresör kontrolleri, faz kontrol yöntemi ile yapılır.
Redresörler Nasıl Gruplara Ayrılır?
- Faz sayısına göre
- Kontrol durumuna göre
- Dalga sayısına göre
Faz Sayısına Göre
- Tek fazlı doğrultucu
- Çok fazlı doğrultucu
Doğrultucularda faz sayısı arttıkça elde edilen DC gerilimin kalitesi artar. Harmonikler azalır. 1 fazlı ve 3 fazlı doğrultucular daha yaygındır. Endüstride 2 fazlı doğrultucular da kullanılır. Laboratuvarlarda 6 ve 12 fazlı doğrultucular ile daha düzgün DC gerilim elde edilebilmektedir.
Kontrol Durumuna Göre
- Kontrolsüz doğrultucu
- Kontrollü doğrultucu
- Yarı kontrollü doğrultucu
Kontrolsüz doğrultucu sadece diyot ile meydana getirilir.
Kontrollü doğrultucu sadece tristör ile meydana getirilir.
Yarı kontrollü doğrultucu tristör ve diyot ile meydana getirilir.
Dalga Sayısına Göre
- Yarım dalga doğrultucu
- Tam dalga doğrultucu
Yarım Dalga Doğrultucu
Yarım dalga doğrultucu kıyıcı devrelerin özel bir şeklidir. Giriş dalga formunun yalnızca bir yarısı çıkışa ulaştığından, güç transferi için kullanılması oldukça verimsizdir. Yarım dalga doğrultma, tek bir diyot yardımıyla gerçekleştirilebilir.
Kuru redresörden alternatif akım geçince iletkenliği iyi olan levha ile iletkenliği az olan levhanın yüzeyinde doğan ısının dışarı atılması gerekir. Bunun içindir ki her iletkenin dış yüzeyine soğutucu plaklar konur. Bunların hepsi üzeri yalıtkan hale getirilmiş bir civata ile birbirine tesbit edilir.
Alternatif akım ile iletkenliği iyi olan levhalardan iletkenliği az olan levhaya doğru geçer, aksi yönde geçemez. Çünkü iletkenliği az olan levha direnç gösterir, akıma karşı koyar. Böylece alternatif akımın yanlız pozitif alternansları geçer, negatif alternansları geçemez. Bu şekildeki redresörlere yarım dalga redresörleri denir.
Şekilde görüldüğü gibi bir kuru redresör ucunda bir çizgi bulunan bir okla ifade edilir. Ok iletkenliği iyi olan levhayı, çizgi ise iletkenliği az olan levhayı gösterir. Redresörlerin genel olarak transformatörler ile birlikte montajı yapılır. Gerilim transformatör ile yükseltilir veya alçaltılır, ondan sonra doğru akıma çevrilir.
Şekildeki grafik alternatif akımı % 50’sinden faydalanıldığı, % 50’sininde kayba uğradığını göstermektedir.
Tam Dalga Doğrultucu
Bu sakıncayı önlemek için aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi 2 veya 4 kuru redresör kullanılır. Alternatif akımın hem pozitif hem de negatif alternanslarından faydalanılır ve verim arttırılır. Buna da tam dalga redresör denir. 4 kuru redresörden meydana gelen bu sistemede pratikte “greartz “köprü bağlama adı verilir.
Şekilde tam dalga doğrultma devresinden elde edilen doğru akım grafiği görülmektedir. Bu akım, dinamo, pil ve akümülatörden elde edilen doğru akım kadar düzgün değildir.
AC gerilimi DC gerilime kayıpsız olarak dönüştüren doğrultuculardır. Köprü diyot doğrultucu devresi diye de bilinen bu devre AC’ yi en iyi şekilde DC’ye dönüştüren devre olduğu için sık kullanılır. Günümüzde kullanılan cep telefonu, bilgisayar gibi elektronik cihazların şarjında karşılaşmaktayız.
Dinamo ve akümülatörden elde edilen doğru akıma yakın düzgünlükte bir akım elde etmek için redresör devresi çıkışına bir şok bobini veya kondansatör konularak montaj yapılır. Buna filtre devresi adı verilir.
Redresör Çeşitleri
Dört çeşit redresör kullanılır. Kullanılış sırası şöyledir.
- Kuru redresör
- Civa buharlı redresör
- Elektron tüplü(lambalar) redresör
- Elektrolitik (sıvılı) redresör
Kuru Redresör
Kuru redresörler basit yapılıdır, sağlamdır, ekonomiktir. Onun için çok kullanılır.
Kuru redresörün yapısında iletkenliği iyi olan bir iletken ile ona temas eden ve iletkenliği az olan bir iletken yer alır. Pratikte iletkenliği iyi olan bakır ile iletkenliği az olan bakır oksit (Cu2O) çifti; demir nikel (iletkenliği iyi) ile selen (iletkenliği az) çifti kullanılır.
Günümüzde diğer redresör çeşitleri çok kullanılmamaktadır.
Kondansatör İle Doğrultulan Gerilimin Düzeltilmesi
Kondansatörler içlerinde topladıkları enerjiyi yüke boşaltarak doğrultucu devrelerinde de kullanılabilirler. Alt grafikte yarım dalga doğrultucuda yüke ulaşan gerilimin grafiği görülmektedir. Ancak DC gerilim ile çalışan bir alet için elde edilen bu gerilim grafiği uygun değildir. Çünkü aletin istediği, bir pilden elde edilebilecek kadar düz ve pürüzsüz bir gerilimdir.
Yukarıdaki şemada yarım dalga doğrultma devresine bağlı bir yüke paralel kondansatör bağlanması görüyoruz. Yarım dalga doğrultucu devresinde gerilim artarken yük depolayan kondansatör, gerilimin düşmeye başlayınca, yani ifadesinde bulunan gerilimin türevi negatif değer alınca içindeki elektrik yükünü, yüke iletmeye başlar. Bu noktadan itibaren AC gerilim azalırken, kondansatör bir kaynak gibi davranır ve içindeki yükü önündeki empedans değerine göre boşaltır. Yüke iletilen gerilimin grafiği üstteki gerilim grafiği haline gelir. İlk duruma göre bu grafik DC gerilime daha yakındır. Bu da DC gerilimle çalışan bir aletin düzgün şekilde çalışması için daha uygundur.
Kararlılığa ulaşan bir kondansatörlü doğrultma devresi göz önüne alındığı zaman üstteki grafikte görüldüğü gibi gerilimin bir maksimum ve bir minimum değerleri olduğu görülür. Bu iki değer arasındaki fark dalgacık olarak adlandırılır. Bu dalgacıkların genliği ne kadar düşük olursa o kadar doğru gerilim değerini yakalamış oluruz.
Doğrultucuda kullanılan kondansatörlerin kapasite değerleri de elde edilen gerilim grafiğini etkiler. Kapasiteleri farklı üç kondansatör (X = C < Y = 3C < Z = 6C) aynı doğrultucu devresine bağlandığı zaman grafikteki gibi kapasite değeri arttıkça yük gerilimi DC gerilime yaklaşır. Bunun sebebi ise kondansatörün kapasitesinin arttıkça biriktirdiği yük miktarının artması ve bu elektrik yükünün daha uzun süre yükü beslemesidir. Son olarak,doğrultucu kondansatörlerinin kapasite değerleri arttıkça, DC gerilime yaklaşım sağlanır ve dalgacık genliği düşer.
Redresör Seçimi
Redresör seçimi yapılırken sabit voltaj ve sabit akım prensibine göre çalışan modelleri tercih edilmelidir. Redresör fiyatları kapasitesine, amper değerine ve modeline göre değişmektedir. Verimli bir redresör cihazı ile çıkış gerilimi, çıkış akımı, hızlı şarj gerilimi, hızlı şarj zamanı ayarlanabilir. Redresörün güvenliği açısından aşırı ısı, kısa devre ve aşırı gerilim korumalarının olması önemlidir. Bundan dolayı mikroişlemci kontrollü redresörler tercih nedenidir.
Redresör firmaları tarafından imalatı yapılan redresörler trifaze giriş ve monofaze girişli yapılmaktadır. Üretilen bu redresör modelleri;
- 12 VDC redresör
- 24 VDC redresör
- 48 VDC redresör
- 110 VDC redresör
- 220 VDC redresör
Redresörlerin standart çıkış kapasiteleri 10, 25, 50, 100 ve 200 amperdir.
Redresörlerin Kullanım Alanları
Redresörler; enerji yedeklemesi, güvenlik ve acil aydınlatma sistemleri, şalt tesisi, boru hatları, katodik koruma ve trafo merkezleri, bilgisayarlardaki güç kaynaklarında, jeneratör, enerji iletim hatları, DC kıyıcılar ve inverterlerin beslenmesi, elektroliz ile kaplama, akü şarjı, dc motor kontrolü gibi pek çok alanda kullanılmaktadır.
Bu alanlarda aküler ile beraber kullanılır. Uygulama ve ihtiyaca göre çok daha farklı çıkış gerilimlerinin uygulandığı alanlar da mevcuttur, örnek olarak temizlik makineleri yada forklift gibi. Farklı teknolojiler ve fonksiyonlar ile çeşitlendirilmiş olup, akü şarj redresörü, jeneratör akü şarj redresörü, battery charger, charger, rectifier, dc güç kaynağı ve doğrultucu olarak da tanımlanabilir.
Invertörlerle birlikte invertör ile redresör bir arada yaygın uygulama alanları vardır.
Akü Şarj Redresörü
Akümülatör şarj redresörleri lojik ve analog devreler ile gerçekleştirilmiş olup elektronik kartlar modüler yapıda tasarlanmıştır. Cihazların güç ünitelerinde tristör / diyot teknolojisi kullanılmaktadır. Redresörler aşırı akım, aşırı gerilim ve aşırı sıcaklık da kendini koruyabilecek elektronik devre elemanları vardır. Darbe akımlarına ve kısa devre durumuna karşı koruma sistemine sahiptir. DC çıkışta seri endüktör (stator) bulunmaktadır. Cihazların bütün giriş ve çıkışları kutunun içinde olup uygun ergimeli tip sigorta ile korunmaktadır.
Akü şarj redresörlerinin ön panellerinde şebeke gerilimi ve çıkış gerilimini gösteren ışıklı uyarılar, aşırı yük uyarısı ve aşırı ısı uyarısı bulunabilir. Çıkış gerilimi ve çıkış akımının okunabileceği analog göstergelerle akü grubunun şarj durumunu gösteren dört kademeli grafik gösterge ilave edilebilmektedir. Redresörlerde kontrol, ayar tristörler ve diyot köprüleri ile gerçekleştirilir. Tristörlerin tetikleme açıları, kontrol sistemi akım yada gerilim değeri sabit kalacak şekilde otomatik olarak geri besleme devreleriyle sağlanır.
Redresörler 1 ve 3 fazlı olarak 300 kVA’ya kadar üretilmekte olup kurşun-asit, nikel kadmium, kuru tip akülerin şarjı ve DC besleme sistemleri için imal edilmiştir. Yük devrede iken, yük akımıyla birlikte akü şarj akımını yapar. Yüksek deşarj akımlarında kısa periyotlarda açma – kapama yapılmasına olanak verir. Redresörlerin imalatı isteğe bağlı olarak muhtelif voltaj ve akım değerlerinde yapılır.
Transformatörler de kullanılan malzeme silisli sac ve elektrolitik bakır iletkendir. Cihazın giriş ve çıkışları W otomatlar ile korunmuştur. Ön panelde dijital çıkış voltmetre ve ampermetre vardır. Doğrultucu elemanlar silikon diyotlar olup B (tam köprü) bağlıdır. Redresörün voltaj kademeleri aküyü tek tek veya grup hâlinde şarj edecek şekilde dizayn edilmiştir. İsteğe göre primerden varyak ile (trodial transformatörlerle) kumandalı tipinde imalatı yapılır.
Akü Şarj Redresörü Montajı
Yüksek gerilim tesislerinde genel olarak 24, 48 veya 110 voltluk doğru gerilimler kullanılmaktadır. Bu gerilimi karşılamak için akü şarj redresörü monte ederken, akümülatörler seri bağlanır. Ayrıca akü kapasitelerinin (akım) arttırılması için aküler paralel bağlanırlar. Akü şarj redresörü bir panel üzerine monte edilmelidir. Şarj redresörünün kutusundaki soğutma kanal delikleri kapanmayacak şekilde montajlanmalıdır. Şarj redresörü sürekli enerjili olacağı için ısınması önlenmelidir. Redresör enerjili iken montaj ve bağlantıları yapılmamalıdır.
Birçok redresör markaları ve redresör firmaları vardır. Bunlardan bazıları; yıldırım redresör, gemta redresör, mrs redresör, mersan redresör, yeta redresör, akü redresör gibi firmalar yer almaktadır.