Şebeke gerilim voltaj sabitleyici stabilizatörlerinin farklı tiplerini ve özellikle röle–transformatör temelli çözümleri için tasarlanan devreler. Röleleri kontrol etmek için kullanılan eşik algılayıcı (threshold detector) devreleri ve bunların pratik uygulamaları bulunuyor. Yüksek güçler için büyük trafolara gerek yok. Büyük bir arşiv 2 kademeden 8 kademeye kadar 220v gerilim regülatörleri var. Sistem geçmişte paylaşılan Ayarlı güç kaynakları için röleli bypass devresi ile aynı sayılır..
İçerik
- IRF840 ile Elektronik Stabilizatör (yüksek güçler için önerilmiyor bu sistemin sorunları sonrasında röleli sisteme geçilmiş)
- Röleli–Transformatörlü Voltaj Sabitleyici Stabilizatör
- Röleli–Transformatörlü Stabilizatör – 2
- Röleli–Transformatörlü Stabilizatör – 1200 W
- Röleli–Transformatörlü Voltaj Sabitleyici Stabilizatör – 2000 W
Stabilizatör tipi ne olursa olsun, tüm bu sistemlerin ortak ve vazgeçilmez elemanı transformatördür. Elbette farklı devre yaklaşımları da mevcuttur; ancak bu çalışmada, ev ortamında uygulanabilir ve amatör laboratuvar koşullarında gerçekleştirilebilecek çözümler esas alınmıştır.
Voltaj Ekleme (Volt-Add) Prensibine Dayalı Stabilizasyon
İçerik
Uygulama açısından bakıldığında, en kolay gerçekleştirilebilen çözümler elektronik stabilizatörlerdir.
Bunlar genellikle yüksek güçlü değildir; ancak dikkat çekici bir avantajları vardır:
Yük gücü, kullanılan transformatörün nominal gücünden 4–7 kat daha yüksek olabilir.
Örneğin 250 W’lık bir transformatör ile, 800–1500 W aralığında yük besleyebilen bir elektronik stabilizatör tasarlanabilir.
Bu nasıl mümkün oluyor?
Temel prensip, transformatörün düşük gerilimli, yüksek akımlı sekonder sargısının, primer sargıya seri bağlanarak voltaj eklemesi yapılmasıdır.
Sekonder sargı, primerle aynı fazda bağlanırsa şebeke gerilimine eklenir (yükseltme).
Ters fazda bağlanırsa şebeke geriliminden çıkarılır (düşürme).
Bu yönteme voltaj ekleme prensibi denir.
Bu noktadan sonra yapılması gereken, bu bağlantıyı elektronik olarak kontrol etmektir.
En basit yaklaşım, sekonder sargının yönünü değiştirmeden yalnızca yükseltici olarak çalışacak bir sistem kurmaktır. Çünkü pratikte en sık karşılaşılan sorun, şebeke geriliminin düşmesidir.
Örneğin giriş gerilimi 150–200 V arasında değişirken, çıkışın 220 V ± %10 (200–240 V) aralığında tutulması hedeflenir.
Yükseltici ve Düşürücü Çalışma Mantığı
Primer ve sekonder sargıların seri bağlandığı durumda:
200 V’a düşmüş bir şebeke gerilimi, 20 V’luk bir sekonder voltaj ile 220 V’a yükseltilebilir.
Aynı sargılar ters bağlanırsa, şebeke gerilimi 20 V düşürülmüş olur.
Bu yapı, özünde bir oto-transformatör davranışı gösterir.
Ancak gerçek bir şebeke stabilizatörünün hem yükseltici hem düşürücü çalışabilmesi gerekir.
Bunun en pratik yolu, sekonder sargı uçlarının elektronik kontrollü rölelerle yer değiştirilmesidir.
Bu yaklaşım bizi röleli–transformatörlü stabilizatörler kavramına götürür.
Kademeli Gerilim Regülasyonu
Eğer transformatörde birden fazla sekonder sargı varsa ve bunlar rölelerle seçiliyorsa:
10 V
20 V
veya istenen başka bir değerde kademeli gerilim regülasyonu yapılabilir.
Bu sayede, örneğin 150–260 V aralığında çalışan ve çıkışı 220 V ±10 V doğruluğunda tutabilen bir sistem elde edilir. Bu ±%5 doğruluk, ev tipi cihazlar için fazlasıyla yeterlidir.
Elbette rölelerden biri mutlaka sekonder sargı yönünü değiştirmek için kullanılır.
Ev yapımı sistemlerde, çoğu elektrikli cihazın zaten 220 V ±%10 aralığında çalışacak şekilde tasarlandığı düşünülürse, 20 V’luk kademe aralığı genellikle yeterlidir. Kademe seçimi standart değildir; tamamen tasarımcının tercihine bağlıdır.
Bazı devrelerde 14 V, 15 V, 17 V gibi sıra dışı değerler görülebilir. Bunun nedeni, büyük gerilim düşüşlerinde büyük voltaj eklemesi, küçük sapmalarda ise daha hassas ayar yapılmak istenmesidir.
Güç – Transformatör İlişkisi
Bu yöntemin en ilginç yönlerinden biri, yük gücünün, transformatör gücünden çok daha yüksek olabilmesidir.
Örneğin:
Sekonder sargı: 20 V
Şebeke gerilimi: 200 V
Oran ≈ 11:1 olur.
Bu durumda: 200 W’lık bir transformatör ile yaklaşık 2 kW’lık bir yük beslenebilir.
Ancak dikkat edilmesi gereken nokta, sekonder sargının bu akımı taşıyabilecek şekilde tasarlanmasıdır (örneğin 10 A).
Şebeke gerilimi düştükçe bu oran da azalır.
160 V girişte, 60 V voltaj eklemesi gerekiyorsa oran 3,5:1 olur ve yük gücü yaklaşık 800 W ile sınırlanır.
Oto-Transformatör ve Kontrol Yöntemleri
Bu yapının çalışma prensibi, klasik variak (latr) mantığına oldukça yakındır. Fark şu ki:
Variak’ta oran mekanik olarak değiştirilir,
Röleli stabilizatörlerde ise sargılar anahtarlanır.
Röleler genellikle karşılaştırıcı (komparatör) devrelerle kontrol edilir. Bu, amatör uygulamalar için en sade ve güvenilir yöntemdir. Ticari ürünlerde ise çoğunlukla mikrodenetleyici kullanılır.
Açıkçası, her cihazın mikroişlemciyle kontrol edilmesi eğilimi şahsen çok cazip gelmemektedir; ancak endüstri bu yönde ilerlemektedir.
Elektronik–Mekanik Stabilizatörler
Bir diğer yaklaşım ise servo motorlu, elektronik–mekanik stabilizatörlerdir. Bu sistemlerde:
Çıkış gerilimi sürekli izlenir,
Elektronik kontrol devresi, servo motoru sürerek variak konumunu otomatik ayarlar.
Bu konu, ayrı bir makalede ayrıntılı olarak ele alınmıştır.
IRF840 ile Elektronik Stabilizatör
Bu çalışmanın çıkış noktası, buzdolabı stabilizatörümün defalarca arızalanması oldu. Tamir edile edile neredeyse sağlam parçası kalmamıştı.
Yaklaşık 600 VA’lık bir kapasite, 300 W civarında güç çeken bir buzdolabı için pratikte yeterlidir. Çünkü şebeke gerilimi 155 V’a düştüğünde, buzdolabının çektiği aktif güç de yaklaşık yarıya iner.
Devrede çıkış gerilimi, transformatörün diğer sekonder sargısından alınarak doğrultulur ve TL431 referans elemanı ile ayarlanır. Ayar, R5 trimpotu üzerinden yapılır.
Ancak burada bir dikkatsizlik sonucu, sekonder sargıların yanlış bağlanması IRF840’ın dramatik şekilde yanmasına neden oldu. Fotoğraflar, bu hatanın en net kanıtıdır.
Neden Röleli Yönteme Geçildi?
Elektronik stabilizatörde çıkış gücünü sınırlayan esas unsur MOSFET’in gücüydü. Röleli yöntemde ise yük doğrudan transformatör sargılarına biner ve yarı iletkenler sınırlandırıcı olmaz.
Elbette röle kontaklarında kıvılcım oluşabilir; ancak uygun bir ark söndürücü (snubber) devresiyle bu sorun giderilebilir.
Bu nedenle röleli–transformatörlü stabilizatörler, 4–5 kW’a kadar olan ev tipi uygulamalarda en yaygın kullanılan çözümdür.
Voltaj sabitlerici devrelerine ait PCB çizimleri Protel 99 Se ile hazırlanmış. Protel 99 Se kullanıcısı az ve yeni işleyim sistemlerinde çalışmadığı için Gerber çıktılarını ve Sprint layout 6 gerber import yöntemi ile alınan .lay6 PCB dosyalarını ekledim.
Kaynak: kn34pc.com/construct/v_terziev_st_mr.html
