29 Ocak 2015 Perşembe

Aktif Harmonik Filtreler



Aktif harmonik filtreler güç elektroniğinde önemli hale gelen bir uygulamadır. Bilindiği gibi pasitharmonik  filtre diyince daha çok trafoya benzeye yapılarıyla, reaktör gibi demir çekirdek etrafına sarılmış bir bobin anlaşılır.


Aktif harmonik  filtrelerde ise güç elektroniği teknikleri kullanılırlar. Temel mantığı, sistemde ortaya çıkan harmonik işaretleri, ters polariteye sahip olan başka bir sinyal üreterek bunun ile harmoniklerin  süperpoze edilmesiyle nötrleyerek yani yok ederek sağlıklı sinüs eğrisi elde etme işlemine dayanır. Burada tabiidir ki şebekenin gerilim/akım bilgisi alınıp temel bileşenlerine ayrılarak (DSP) burada istenmeyen dalgaların önüne geçilecektir.




Aktif Harmonik Filtrelerin Şebeke Akımı üzerindeki İşlevi

24 Ocak 2015 Cumartesi

Süperkondansatörler ile Lityum-iyon Pillerin Mukayesesi


İşlev
Süperkondansatör
Lityum-iyon Piller
Şarj Süresi
Çevrim Ömrü
Hücre Gerilimi
Spesifik Enerji  (Wh/kg)
Spesifik Güç (W/kg)
Wh başına maliyet
Ömrü  (taşıtlarda)
Şarj Sıcaklığı
Deşarj Sıcaklığı 
1–10 sn
1 milyon  ya da 30,000 saat
2.3 - 2.75V
5 ortalama
10,000 e kadar
$20  ortalama
10 -15 yıl
–40 -65°C 
–40 - 65°C 
10–60 dakika
500 ve üzeri
3.6 -3.7V
100–200
1,000 - 3,000
$0.50-$1.00 (büyük sistemler)
5 ile 10 yıl
0  -  45°C
–20 to 60°C 

Kontak Temizleme Gerilimi (Frittspannung)


Kontak temizleme gerilimi denildiğinde istenmeyen yabancı bir kir tabakasını delen bir gerilim kastedilir. Bu gerilim altında akan ilk akıma kontak temizleme akımı adı verilir. Bu isim Fritter kelimesinden türetilir. Fritter ilkel radyo devrelerinde kullanılan ve koherer olarak da bilinen basit bir cihazdır. Bahsettiğimiz bu yabancı kir  katmanları, elektrik kontaklarında ya da kablo bağlantı noktalarında genellikle yalıtkan özellik gösteren oksit, korozyon, kir vb iletkenliği engelleyen birtakım fiziksel katmanlardır.

Yukarıdaki gösterim elektrik kontakları üzerinde  bulunan kir katmanlarının Direnç-Gerilim karakteristiğidir. Bu kontaklara küçük bir gerilim  uygulandığında, öncelikle çok yüksek değerli bir kontak direnci R0 ölçülecektir. Bu gerilim artırılırsa  bu direnç ilk etapta az bir miktar düşecek sonra  gerilim artırılmaya devam edilerek kontak temizleme gerilimine ulaşıldığında ise kontak direnci hızlı bir şekilde kalıcı değerine RS düşecektir. Bu olayın gerçekleştiği, yani kontak direncinin kalıcı değerine ulaştığı bu gerilime kontak temizleme gerilimi denir.


Elektrik kontakları üzerinde  bulunan
 kir katmanlarının Direnç-Gerilim karakteristiği

Yüksek değerli kontak temizleme gerilimlerinin söz konusu olmasu durumunda bu durum özellikle, örneğin ölçme tekniğinde ya da otomasyon bus haberleşme sistemlerinde kullanılan düşük gerilimli sinyallerin anahtarlanmalarında rahatsız edici bir özellik gösterirler. 
Bu gerilim değerinin yüksekliği, sistemlerin belli bir süre çalışmaya devam eden sistemlerde bulunması kısmen çok zor olabilen hata durumlarına neden olabilirler. Kontak malzemelerinin uygun şekilde seçilmeleriyle , örneğin altın gibi bir malzeme kullanılabilir, bu bozucu etkiler önemli ölçüde giderilebilir. 
Bu gerilim , özellikle telekomüniskasyon sahasında DSL olarak da kullanılan yerel ağ bağlantı hatlarında söz konusu olabilmektedir. Bağlantı hattına ait terminallerde oluşabilecek temas / kontak sorunlarından kaçınabilmek maksadıyla ITU-T standardı G.992.3 de, her bir terminal noktasında söz konusu olan kontak temizleme gerilimlerinin aşılmasını sağlayacak ve mA mertebelerinde bir doğru akım( kontak temizleme akımı ) öngörülmektedir.

Şimdi bu konuyu biraz daha inceleyelim:

Yukarıdaki bilgilerden de sezilebileceği gibi, pratik alanda  düzenli olarak gerçekleştirilecek arklandırma sayesinde anahtarların kontaklarının sağlıklı bir şekilde iş görmesine katkıda bulunacağı farkedilmiştir. Çünkü böyle bir işlem, kontak yüzeylerinde bulunan korozyon ve kir benzeri katmanların temizlenmesine yardımcı olmaktadır. Eğer bir anahtar sürekli olarak çok çok küçük (burada kastedilen kontak temizleme akımından da küçük olması halidir) akımlar altında çalıştırılır ise bu anahtarın kontakları zamanla aşırı bir kirlenme korozyon vs neticesinde bozulacaktır. Bir anahtarın kontaklarını sağlıklı çalışır halde tutacak bu akıma bu yüzden kontak temizleme akımı adı verilir. Normal şartlarda bir anahtarın kontak temizleme akımı anma akımından da azami akım taşıma kapasitesinden de çok çok  küçüktür. Ne var ki , bazı uygulamalar vardır ki bu uygulamalarda kullanılan sinyallere ait akım büyüklükleri, bu anahtarın kontaklarının kontak temizleme akımının altında olabilir. Örneğin bir mekanik anahtarın, akım değerlerinin çok küçük değerlerde olabileceği sayısal mantık ve analog elektronik devrelerinde açma kapama yaptığı durumlar buna örnek olarak verilebilir. Bu uygulamalarda altın kaplamalı anahtar kontaklarının tarif edilmesi önemlidir. Altın soy bir metaldir ve diğer metaller gibi kararmaz. Böylesi kontaklar bunun neticesinde,  çok düşük kontak temizleme akımı şartlarını haizdir.  Normal gümüş ve bakır alaşımlı kontaklar çok düşük akımların söz konusu olduğu uygulamalarda güvenilir malzeme olarak görülmezler. 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Kaynak : Wikipedia.de
             
Als Frittspannung (engl. wetting voltage) bezeichnet man eine elektrische Spannung, die einen Fremdschichtwiderstand durchschlägt. Der dabei fließende Strom wird als Frittstrom bezeichnet, der Name leitet sich vom Fritter ab. Fremdschichten können dabei elektrisch nichtleitende Oxide, Korrosion, Verschmutzung etc. an elektrischen Kontakten oder Kabelverbindungsstellen darstellen.


Die Abbildung zeigt eine Widerstands-Spannungs-Kennlinie eines mit Fremdschichten belegten elektrischen Kontakts: Legt man an diesen Kontakt eine kleine Spannung an, so misst man zunächst einen hochohmigen Kontaktwiderstand R0 (einige MOhm). Erhöht man die Spannung, so fällt der Widerstand zunächst nur leicht ab. Beim Erreichen der Frittspannung UF bricht der Widerstand auf den Restwert RSzusammen. Die sich nun einstellende Kontaktspannung US nennt man Frittschlussspannung.


Hohe Frittspannungen stören insbesondere beim Schalten und Kontaktieren von Signalen mit kleiner Spannung, wie sie zum Beispiel in Bussystemen oder in der Messtechnik verwendet werden. Sie können nach einer gewissen Laufzeit des Systems zu teilweise schwer auffindbaren Fehlern führen. Durch geeignete Auswahl des Kontaktwerkstoffes, zum Beispiel Gold, kann dieser Störeffekt vermindert werden.


Anwendung findet die Frittspannung unter anderem im Telekommunikationsbereich bei Teilnehmeranschlussleitung, welche auch alsDigital Subscriber Line (DSL) verwendet werden. Um Kontaktprobleme an den Klemmstellen der Anschlussleitung zu vermeiden, ist im Standard ITU-T Standard G.992.3 ein Gleichstrom (Frittstrom) im Bereich von einigen mA vorgesehen, um die nötige Frittspannung an allen Kabelklemmstellen sicher zu überschreiten.[1]

20 Ocak 2015 Salı

Dinamik (Döner ) Kesintisiz Güç Kaynakları (UPS)


Dinamik KGK  sistemleri şebeke varken üstündeki rotor sayesinde enerjiyi sürekli hazır halde tutan, şebeke gittiğinde yedek enerji sistemi batarya ya da jeneratör devreye girinceye kadar bu rotorun enerjisini yüke vererek sürekli ve kesintisiz bir enerji temini sağlayan ve pek çok üstünlükleri bulunan yüksek teknolojili bir kesintisiz güç kaynağıdır. Rotor veya diğer bir adıyla volan sistemi özel bir tasarım olup üzerinde kinetik enerji sayesinde döner hareketin yarattığı enerjiyi depolayarak gerektiğinde kesintisiz şekilde bu enerjiyi elektrik enerjisi olarak yüke aktarır.  Şebeke gittiğinde elektromanyetik kavrama dizel motorun çıkışını rotor sistemi üzerinde bulunan alternatöre aktarır ki sürekli olarak enerji temini sağlanabilsin.


Pek çok tasarımda olduğu gibi, dinamik UPS seçimine karar vermeden önce bu sistemlerin üstün ve zayıf yönlerini değerlendirmeniz gerekecektir. Örnek verecek olur isek, bir rotorun yükü üzerine alma süresi bir saniyeden pek çok saniyeye kadar değişebilir. Fakat bu geniş geçiş süresi aralığının tercihi durumunda, daha ağır ve hantal bir yapı, daha düşük bir verim, daha kısa rulman ömrü ve daha yüksek başlangıç maliyetleri karşımıza çıkar. Bundan başka dikkate alınması gereken farklı durumlar şunlardır:

Dinamik UPS Sistemi

Üstünlükler (Avantajlar):
Düşük empedansı nedeni ile, dinamik KGK sistemlerinin aşırı yüklenme kapasitesi sürekli çalışma akımının 10 katına kadardır. Bu yüzden , dinamik KGK sistemlerinde bir hata durumu diğer sistemlere nazaran çok daha kolay şekilde otomatik aşırıakım açma sistemleri yardımıyla giderilebilir. Bu sistemler ayrıca trafolar gibi yüksek başlatma akımı çeken yüklere akım sağlama noktasında üstündürler.Bir diğer üstünlükleri ise şebekeye bağlı ve lineer olmayan yüklerin yarattıkları harmonik bozulmalara karşı şebeke ile yük arasında izolasyon sağlamalarıdır. Statik bir KGK sisteminin aksine, dinamik KGK sistemler beslendiği şebekelere hiç harmonik akım/gerilim salmazlar. Statik KGK ile kıyas edilirse, dinamik bir KGK daha yüksek bir verime sahiptir. Ayrıca daha yüksek çevre sıcaklıklarında çalışmaları statik KGK lere nazaran daha güvenilirdir. 



Zayıflıklar(Dezavantajlar):
Dinamik bir KGK statik KGK ile kıyaslandığında daha hantal ve ağırdır. Ayrıca insan kulağına daha fazla rahatsızlık veren yüksek bir gürültü şiddetine sahiptir. Ayrıca dinamik bir KGK sürekli rutin bakım gerektirir.Örneğin rulmanları peryodik olarak değiştirmek gerekir fakat rulman arızaları rutin testler sayesinde tahmin edilebilir arızalar olarak kabul edilebilir.

--------------------------------------------------------------------------------------------
Advantages and disadvantages of rotary UPS systems. As with almost any design, you'll need to evaluate the pros and cons before selecting a rotary UPS. For example, the additional rotating mass of a rotary's flywheel extends ride-through capability from fractions of a second to several seconds. However, this extended ride-through comes at the expense of added weight, increased size, reduced efficiency, shorter bearing life, and higher initial cost. Here are some other points to consider:
Advantages. Due to its low impedance, the rotary UPS' overload capability is approximately 10 times its continuous rating. Therefore, a rotary system will have superior fault clearing capability. It can also supply currents for high inrush loads, such as transformers. Another advantage is the rotary unit offers isolation from harmonic distortion generated by nonlinear loads connected to the normal utility service. In contrast to a static UPS system, a rotary UPS sends almost no harmonics back into the power system that's supplying input power. Compared to a static unit, a rotary unit will have a much higher efficiency. It's also able to operate reliably at higher ambient temperatures.
Disadvantages. A rotary UPS unit is usually larger and heavier than its static counterpart. It also produces more audible noise than certain types of static systems. In addition, a rotary unit requires routine maintenance. For example, you must replace bearings periodically, but bearing failure is predictable with routine testing for deterioration.