MÜHENDİSLİK DÜNYASI

gelişmeler

TBTAK MARMARA ARAŞTIRMA ENSTİTOSÜ'NDE KDTV KAMERASI GELİŞTİRİLDİ

MAE Elektronik Araştırma Üni tesi 'nde Îki Birimli bir KDTV (Kapalı Devre Televizyon) kamerası geliştirilmiştir (Şe kil 1 ) . Kamera tüpünün ve sap tırma bobinlerinin bulunduğu kamera kutusunda resim imleri (işaretleri) önyükselteci ve eşitİeyici (egalizör) devre leri ile resim karartma, eş

zaman lama (senkronizasyon) ve karartılmış resim işaret lerini birleştiren karıştırı cı (mıxer) devreleri vardır. Ayrıca ızgara elektrot geri limlerini ayarlayan değişken dirençler de bu kutuya monte edilmişlerdir. Denetim biri minde ise Kristal Denetimli Eşzaman vuruş üreticisi, sap tırma devreleri ve güç kay nakları devreleri bulunmakta dır. Burada türetilen işaret ler ve DA gerilimler, çok i letkenli bir kablo yardımı ile kamera kutusuna iletilir ler. Resim önyükselteci MOS FET tipi bir tek tranzistor ve bir yayıcı izleyici (emit ter follover) dan oluşur Fo to iletken hedefin elektrik sel eşdeğer devresi Şekil 2' de görüldüğü gibi, yaklaşık sonsuz büyüklükte saf bir direnç (R ) ve tüpün ızgara elektrotlarına olan kaçak sıgacı (Cp) ve bir akım kay nağından oluşur. Ancak, bu foto iletken hedefi kutupla

mak için verilen DA gerilimi Ki yük direnci üzerinden ge çer. Dolayısıyle R y etkin kaynak empedansının omik kısmını oluşturur. R^ yük direncinin değeri önyüksel tecin giriş direncini belir lediği gibi, RiCp köşe fre kansı da hedefte türetilen E resim işareti geriliminin azalmaya başladığı 3 db nok tasından önceki frekans böl gesinde E =R^Ip olduğu için resim işaretinin genliğini de kontrol eder.

Eşzamanlama vuruş üreteci kristal denetimli olup, 7400 serisinden standart tümleşik devrelerden oluşur.

Saptırma devrelerinde ya da eşzaman vuruş üretecinde mey dana gelebilecek herhangi bir arızadan dolayı kamera tüpü nün foto iletken hedefinde o luşacak bir yanığın önüne geç mek için bir koruma devresi de sistemde kullanılmıştır. Herhangi bir arıza halinde

'///////////A '/////A

ÜS

I YÜKSEK GERİLİM KAYNAĞI

KORUMA DEVRESİ]

DİKEY SAPTIRMA i YATAY

SAPTIRMA SAPTIRMA DEVRELERİ

Y ATAY EŞZAMANLAMA VURUŞLARI

DÜŞEY EŞZAMANLAMA VURUŞLARI

KARIŞTIRICI

RESİM İMİ

TOM i ' TOMEŞZ,

KARARTMA

EŞZAMANLAMA VURUŞ

ÜRETECİ

TV MONİTÖRÜ

Şekil 1. Geliştirilen KDTV kamerası

Şekil 2.

Kamera foto iletken hedefinin eşdeğer devresi

1 1 1

! ! Rt

.

_1T .

—

—A

tüpün katoduna giden karartma

vuruşlarını kesip buraya

100 V'luk bir DA gerilim uy

gulanarak elektronların hede

fe gitmesine mani olunur.

Enstitüde g e l i ş t i r i l e n KDTV

sisteminde kullanılan moni

tör, piyasadan sağlanarak üze

rinde gerekli değişiklikler

yapılmış olan yarı mamul bir

TV a l ı c ı s ı d ı r .

*TBTAK Marmara. Araştırma Ensti tüsü Elektronik Araştırma üni tesi Bülteninden (Nisan 1975) alınmıştır.

uygulamalar

KAYIP DEĞERLENDİRMESİNİN TRANSFORMATÖRLERİN TASARIMINDAKİ ETKİSİ

KAYIP DEĞERLENDİRMESİ Bir transformatörün boyutları çeşitli etkenlere göre tasa rımlanır. Bunlardan birisi de özel bir önem taşıyan ekonomik etkendir. Transformatörün ma liyeti yalnızca satın alma

fiyatı artı nakliyat ve kurma (montaj) maliyeti ile belir lenmez. Çünkü bir kez işlet meye girdikten sonra kayıplar (demir ve bakır kayıpları) transformatör için devamlı bir yük oluşturacaklardır. Bu yüzden, kayıpların parasal değerlendirilmesi ve çıkan değerin satmalına fiyatına ek lenerek transrormatörlerin a lıcı (müşteri) tarafından u cuzluk sırasına dizilmesi yay gın bir uygulama biçimidir.

Trafo kayıplarının parasal .değerlendirilmesi, imalatçı tarafından bildirilen kayıp değerlerine ek olarak alıcı (müşteri) tarafından temin edilmesi gereken aşağıdaki bilgilerden faydalanılarak yanılır.

Enerji fiyatı Yıllık çalışma saatleri, Ortalama güç aktarımı (ava rage trangformed pover), İşletme zamanı (yıl olarak (no of years service), Faiz oranı.

Günümüzdeki elektrik üretim ve dağıtımındaki hızlı büyü ne göz önüne alınırsa bu de ğerlerin isabetli bir şekilde saptanıp doğru bir kayıp de ğerlendirmesi yapılmasının güçlüğü ortaya çıkar.

Demir kayıplarının anamal (kapital) değerinin hesaplan ması bu kayıpların, transfor matörün işletmede bulunduğu sürece sabit kalması nedeniy le kolaydır.

örneğin bir transformatör 25 yıllık bir dönemde ortalama 8000 saat işletmede çalışmış sa ve faiz oranı X 3,5 ve bir kilovatsaat için fiyat 0,03 frank ise, bu durumda bir ki lovatlık demir kaybının ana mal değeri ( m )

fe

Yıl sayısıN

10 15 20 25 30

F aiz

8,5

11,9 14,9 17,4 19,6

8,3

11,5 14,2 16,5 18,4

oran

8,1 u,ı

13,6 15,6 17,3

4İ

7,9

10,7 13,0 14,8 16,3

Z

7,7

10,4 12,5 14,1 15,4

Tablo 1.

m =8000x 0,03x16,5=3960 frak Fe olarak hesaplanır.

Bakır kayıplarının anamal de ğerlendirilmesinde ise önce yıllık yük eğrisi çizilir, sonra bu eğriden yükün effek tif (r.m.s) değeri hesapla nır. Eğer ortalama yükün Z 58 olduğunu düşünürsek, ba kır kayıplarının yükün kare siyle değişmesi nedeniyle 1 kilovat bakır kaybının ana mal değeri 1 kilovat demir kaybı anamal değerinin 0,58* = 0,3 ü kadar olduğu görülür. Eğer bir trafo cebri soğutmalı ise, soğutma pompa ve vantila tör motorlarının gücünün ma liyeti de aynı metodla değer lendirilir. Bütün kayıpların toplam anamal değerinin transformatörün çıp lak alış fiyatından vüksek ol duğu görülür. Firmalarca tek lif edilen transformatörlerin alıcı tarafından fiyat karşı laştırması yapılırken hesapla

Şekil 1. Transformatör yüküne göre yıllık maliyet eğrileri M: Yıllık maliyetler

«o. Yatırım ve bakım yıllık harcamaları

H : Demir kayıplarına Fe ilişkin yıllık ma liyetler kp2 = Mcus Bakır kayıplarına ilişkin yıllık ma liyetler p: Yük

nan, çıplak satınalma fiyatı artı kayıpların parasal de ğerlendirilmesi genellikle büyük rakamlar olarak ortaya çıkar. Bu yüzden son zamanlar daki uygulamalarda fiyat kar şılaştırmaları, kayıpların anamal değerleri arasındaki farkların çıplak satınalma fi yatına eklenmesi veya çıkarıl ması şeklinde yapılmakta ve böylece elde edilen değerler satınalma fiyatının kendisiy le aşağı yukarı aynı oranda olmaktadır.

YILLIK MALİYETLER

Çoğu alıcılar. özellikle İngi lizce konuşan ülkelerdeki alı cılar, toplam maliyetler yeri ne yıllık maliyetler üzerin den giderek fiyat karşılaştır ması yaparlar. Yıllık maliyet hesaplanmasında kullanılan yöntem toplam maliyet için kullanılana benzemekle bera ber burada çeşitli kayıpların anamal değerleri yerine yıl lık enerji .maliyeti ve çıplak satına&ma fiyatı yerine de faiz oranı, bakım ve amortis man gibi faktörler önem kaza nır.

Yıllık maliyetler ve onların transformatör yüküne olan ba ğımlılığını yakından incele yelim.

Şekil l'de yüke (p) karşı yıl lık maliyetlerin (M) değişimi görülmektedir. Yatırım ve ba kım maliyetleri (M<j) ve demir kayıpları maliyeti (Mf ) yük le değişmediği için şekilde yatay bir doğru çizgi olarak gösterilmiştir. Diğer taraf tan bakır kayıpları yükün karesi ile orantılı olarak büyüdüğünden şekilde parabol (kp2) olarak gösterilmiştir. Burada k sabit bir değerdir. Herhangi bir çalışma nokta sında yıllık maliyetler M=M,,+Mf +kp2 olarak hesaplana

b i l i r . Eğer orijinden, s e ç i len çalışma noktasına birleş t i r i l e n bir doğru ç i z g i ç i z i l i r s e , bu doğrunun eğimi

Mo + MFe k P 2

tan

(1)

dir.

Görüldüğü gibi tan a yıllık maliyetlerin birim güç için bir ölçüsüdür, tan a küçüldük çe maliyetler de azalacaktır, demek ki doğrunun parabole te ğet olduğu an maliyetler en düşük düzeyde olacaktır. Bu noktadaki M'nin p'ye göre tü revi

^dP = 2kP

Mo+MT_e, +kPz tan o = 2kP = r dir. Buradan, kp2=Mcu=Mo+Mfe olur.

Bu eşitlik bakır kayıplarının yıllık maliyetinin; faiz ora nı, amortisman ve bakım mahi yetleri artı demir kayıpları maliyetine eşit olması gerek tiğini göstermektedir. Ayrıca Şekil 1 başka çalışma nokta larındaki yıllık maliyetlerin hesaplanması için kullanıla bilir.

Tablo 2'de 16 MVA'dan 60 MVA' ya kadar güçteki trafoların maliyetleri gösterilmektedir. Bu tablodaki maliyetler önce trafoların tüm yil boyunca tam yükte çalıştığı sonra da ortalama 25 MVA'lık yıllık yük altında çalıştığı varsa yılarak hesaplanmıştır.

Tablo 2'de 9. sütunda yer a lan 25 MVA1lık yıllık ortala ma yük değerine göre hesapla nan maliyet değerlerinin çe şitli trafoların anma (nomi

\

A v \

V

\ı

10 20 50 40 50 60 M V *

m fi

Şekil 2. Pn nominal gücüne göre 25 MVA'lık ortalama yük için maliyetler

M: Yıllık maliyetler Htot! Toplam maliyet Mo + Mpe: Sabit yıllık mali yetler

Bakır kayıplarına ilişkin yıllık na 2iyetier

nal) yüklerine göre değişimi ni gösteren eğriler daha açık bir fikir vermek üzere Şekil 2'de gösterilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi satınalma fi yatı, bakım ve demir kaybı maliyetlerine bağlı olarak çı karılan yıllık maliyetler tra fonun MVA'sının büyümesi ile artar, buna karşın bakır kay bı maliyetleri ise düşer. Yi ne Şekil 2'de görüldüğü gibi küçük trafolar için özellikle aşırı yükte toplam yıllık ma liyetler oldukça büyük rakam lara ulaşır. Trafonun birim nominal gücü arttıkça toplam maliyetler önce azalarak en küçük (minimum) değere erişir sonra yeniden yavaş bir oran da artar. Ancak yine Şekil 2'den izleneceği gibi burada ki ilgi çekici nokta toplam maliyetlerin, 1:1,7 lik bir orana karşılık olan 25 ve 60 MVA arasındaki maliyet eğ risinin ancak Z 3'lük bir Sap maya uğradığı bölgede hemen

Tablo 2

12 3

Kayıplar kVî

Yatırım

MVA PFe PCu ve bakım

PFe

masrafları

16 16,8 100 14 7CfO 25 22,6 135 19 800 40 31,0 185 27 200 50 36,0 215 31500 60 40,5 243 35 400

5 840 7 880 10 800 12 500 14 100

Yıllık maliyetler

(Frank)

tam yük 25 MVA

tam yük

35 000 47 200 64 700 75 000 84 500

85 000 47 200 25 200 18 800 14 700

55 000 74 880 102 700 119 000 134 000

25 MVA

105 840 74 880 63 200 62 800 64 200

hemen hiç değişmemesidir. Bu radan özellikle dağıtım tra folarının mümkün olduğu kadar yüksek güçlerde tasarımlanma sı sonucu çıkar.

Ortalama 25 MVA'lık yılliK yük için 35 ve 60 MVA'lık tra foların maliyetinin aynı ola cağı düşünülürse 60 MVA'lık bir trafoyu seçmenin en doğru olacağı ortaya çıkar.

TASARIM

Transformatör tasarımcısı (de signer) Şekil 2'den şu sonucu çıkarır:

Eğer kayıpların uygun bir pa rasal değerlendirilmesi yapıl mışsa bakırı aşırı yüklemek geçerli değildir. Bakır kayıp larının fazla önemi olmadığı ander durumlarda transforma tör akım yoğunluğunun artırıl ması ile ucuza maledilebilir.

Transformatör tasarımında şu güne kadar geçerli olan kural demir çekirdeğin (iron core) yapım maliyetinin sargının kine eşit kılınmasıdır. Ancak son yıllarda.transformatör yaprakları (laminations) tek nolojisinde kaydedilen aşama lar bu kuralın geçerliliğini azaltmaktadır. Çünkü bir yan da fiyatlar gereğinden fazla artmazken, yaprağın (sheet) kayıp faktörü devamlı bir şe kilde düşmüş, diğer yanda ise fiyatı son yıllarda önemli ölçüde arttığı halde sargı bakırının elektriksel nite likleri hemen hemen değişme göstermemiştir. Yukarıdaki kurala göre tasarımlanan bir transformatörde bakır kayıp larının aşağı yukarı demir kayıplarının 5 katı olması gerekmektedir. Ancak bu oranı tutturmak da önemli ölçüde bir harcamayı gerektirecek tir. Çünkü böyle bir durumda büyük bir demir gövde (iron frame) transformatörün ağır lığının artmasına neden ola caktır. Bu güçlüğü yenmek i çin demirin akı yoğunluğunu (flux density) artırmak gere kir. Ancak böyle bir uygula mada yalnız kayıplar açısın dan değil ayrıca boşta yük akımı ve gürültü (noise) gibi etmenler nedeniyle de sınırlanmaktadır. Bir trans formatör akım yoğunluğu müm kün olduğu kadar yüksek tutu lacak şekilde tasarımlanır ve

akım yoğunluğu sabit bir de ğerde tutulur. Soğutma kanal ları cebri soğutma amacı ile küçültülebildiği halde, izo lasyon ve so'ğutma aralıkları (clearances) da en küçük sabit bir değere ayarlanır. Trans formatör gövdesinin diğer bü tün ölçüleri, örneğin, kolon ların çapları, uzunlukları ve merkezden uzaklıkları, ayrıca sargı tipi tek veya çoklu sar gı dizisi (sequence) ve bir

ölçüye kadar da akım yoğunlu ğu serbestçe değiştirilebilir.

Bu yüzden ana amaç çeşitli değişkenleri, elektriksel ısıl ve mekanik özellikleri sağlı yarak ucuz bir transformatör imal etmek üzere seçmektir.

(Vl.Heiniger, Brom Boveri Review, 1965, Cilt 52, Sayı 11/12 den kısaltılarak alınmıştır)

i" ,'

KATI DURUMLU SICAKLIK DUYARGACI

Ucuz silisyum değiştirgeç (transducer) endüstride yeni yeni yaygın olarak kullanılma ya başlanmışsa da, yaklaşık on yıldan beri etken yanardağla rın buhar sıcaklıklarının öl çülmesi gibi özel uygulamalar da kullanılmaktadır.

Silisyum değiştirgeç yapımında kullanılan yüksek nitelikli devre elemanlarının çok paha lı olmaları nedeniyle, son bir kaç yıla kadar, bu aygıt en düstride yaygın olarak kulla nılmıyordu. Yakın zamanda ge liştirilen yeni bir silisyum değiştirgeç ise ucuz olmasının yanısıra sayısal sıcaklık öl çer (digital thermometer) gibi aygıtlara eklenebilmesi nede niyle geniş bir uygulama alanı bulabilecektir.

Bu değiştirgeç alışılagelmiş sıcaklık ölçen aygıtlardan üs tün olmakla birlikte, sıcaklık ölçme bölgesi 100°C ile +150°C arasına sınırlanmıştır. En ö nemli özelliği, çıkış gerili minin °C başına 10 mV tan 360 mV a kadar ayarlanabilme si ve doğrusal olmasıdır. Bu aygıtla yapılan ölçmelerin doğ

ruluğu (accuracy) ve uzun zaman sürelerinde kararlılığı aygıtın bir başka önemli özelliğidir. Sıcaklık ölçen öteki aygıtlar dan termistorların doğrusal ol mayışı, ısılçiftlerin (thermo couple) soğuk eklem sıcaklığı na bağlı gerilim farkının gide rilmesi zorunluğu, direnç sı caklık aygıtlarının pahalı olu şu yanında bu aygıtın üstünlük leri göze çarpmaktadır.

Kuramsal Bilgiler

Silisyum sıcaklık değiştirgeci bir tranzistorda taban yayıcı (base emi' ter) geriliminin sı caklıkla değişmesi özelliğin den yararlanarak geliştiril miştir. Bir tranzistorda I c toplayıcı (collector) akımı (D ile verilir. Burada kısa devre ileriye geçiş oranı (forvard transfer ratio), I c0 ters toplayıcı akımı (collec tor reverse current) ve I ya yıcı akımıdır. Yayıcı akımı da e o ) (2)

eşitliğiyle ters yayıcı akımı I e o , sıcaklık T ve yayıcı ta ban gerilimi Vet, ye bağlıdır. Bu e ş i t l i k t e q yük ; n , l ile 2 arasında bir sayı ve K Boltz man değişmezidir.

Şekil 1.

Katı durumlu değiştirgeç:

Kendi kendine ayarlanan köprü devresi taban akımını değişmez tutmakta, böylece yayıcı taban gerilimi sıcaklığın doğrusal bir işlevi

olmaktadır.

£•5.00 o 4.00

QA yükselteci, çıkış gerili mi i akımındaki değişmeyle orantılı olacak şekilde tasa rımlanırsa, yükselteç çıkışı

3.00

40 50 60 70 S I C A K L I K (C°)

80 90 100

Şekil 2. Sıcaklık çıkış eğrisi: Çıkış yüksek sıcaklıklarda doğrusal olup, düşük sıcaklıklarda doğrudan ±% 0,1 oranında sapmaktadır.

VÇIK MGT

(7)

ile verilir. Burada M (3) e şitliğindeki köşeli ayraç i çindeki terim ve G devrenin kapalı döngü kazancına (clo sed loop gain) bağlı bir de ğişmezdir. Bu eşitlik, değiş mez akım koşullarında çalışan bir tranzistor kullanarak, sıcaklıkla orantılı bir geri lim elde edilebileceğini gös termektedir.

Deneysel Sonuçlar

(2) eşitliğinin her iki yanı nın logaritmalarını alıp te rimleri düzenleyerek

v= eb

. rje+leo 1 T

(3)

eşitliği elde edilir. Yayıcı akımı değişmez tutulursa (3) denkleminde köşeli ayraç için deki terim de bir değişmez o lacağından, yayıcı taban ge riliminin sıcaklığın doğrusal bir'işlevi olduğu görülmekte dir. Böylece, kuramsal olarak, bir tranzistorun sıcaklık du yargacı (sensor) olarak kulla nılabileceği gösterilmiş ol maktadır.

(3) bağıntısı uzun bir süre den beri bilinmekle birlikte, bir tranzis tor türünde V b,

±100 mV gibi büyük farklar gösterebildiğinden, pratiğe uygulanamıyordu. Bu değişikli ği etkisiz bırakmak için Şe kil l'de görülen kendi kendi ne ayarlanan köprü devresi ta sarımlanmıştır.

Bu devrede, tranzistorun yayı cı ve taban uçları arasındaki gerilim

ile verilir. Bu eşitlikte i ,ij, yayıcı ve taban akımla e rı; r ,rb yayıcı ve taban di e rençleridir. (4) denklemi

bağıntıları kullanılarak (5)

biçiminde yazılabilir.

Devre başlangıçta belirli bir çalışma noktasındadır ve ta ban akımı ib çalışma nokta sındaki değerinde değişmez tutulur. Böylece, (5) denkle minden

AV DB

=

AV,eb

(6)

bulunur. Burada A değişkenler deki değişmeyi göstermektedir. (6) denklemi kullanılarak, yalın matematiksel işlemler le, i\ akımındaki değişmenin AV b ile orantılı olduğu gös terilebilir.

Değişik biçimlerde imal edi len birkaç yüz sıcaklık değiş tirgeci ile yapılan deneyler de geçiş işlevinin

VÇIK = AT+B+Ce"Ct(T"To)

ile verildiği gözlenmiştir. Burada A, B, C, a değişmezler ve T>T dır. Şekil 2'de tipik bir değiştirgecin sıcaklık çıkış eğrisi gösterilmiştir. Matematiksel çözümlemede ka palı döngü kazancı 1 den çok büyük varsayıldığı halde, dü şük gerilimlerde durum böyle olmadığından hafif bir eğri sellik görülmektedir.

Değiştirgeç devresi Şekil 3'te gösterilmiştir. Burada sıcak lık duyargacı olarak devreden uzakta bulunan bir 2N2484 transistoru kullanılmıştır.

Türü

ölçme

Bölgesi (°C)

Doğrusallık

(±2)

Duyarlık

30 günlük doğruluk (°C)

Tranzistorlu değiştirgeç (Şekil 3)

Çifteş(dual) termistor

55 +85

10 mV/°C

0,05 360 mV/°C ayarlana bilir

20 mV/°C a 0,8 kadar ayar lanabilir

±0,15

Silisyum Doğrultucu

1,0 2,5 mV/°C

±0,5

Demir konstan tan ı s ı l ç i f t

200 +750

2 , 0 0,05 mV/°C ±1,2

Platin di renç sıcak lık aygıtı

200 +600

0 , 5 0,4 mV/°C

çizelge: Değişik türde değiştirgeçlerin karşılaştırması

Devrede, sıcaklıkla orantılı çıkış gerilimi alabilmek için tranzistor taban akımı değiş mez tutulmaktadır. Bunun için toplayıcı taban gerilimi bir değişken direnç yardımıyla sıfırlanarak, toplayıcı taban

sızdırım akımı (leakage cur rent) yokedilraektedir. İkinci bir değişken dirençle de dev renin duyarlığı ayarlanmakta dır. Devrenin doğrusallığı ±% 0,05 dir. Daha iyi doğru sallık istenirse, kazancı da

I 1.1 k î !

• 15Vdc

3,32 k i l | 54,9 kfl > , r > '

2«4M

SICAKLIK DUYARGACI

DOĞRUSALLIK 1

20 k{2

DUYARUKt_J

ha yüksek bir yükselteç kul lanarak açık çevre (open lo op) kazancı artırılmalıdır. Bu değiştirgecin özellikleri ve öteki sıcaklık değiştir geçleri ile karşılaştırması çizelgede gösterilmiştir.

Şekil 3.

Değiştirgeç devresi 2N2484 tranzistoru sıcaklık duyargacı olarak çalışmaktadır. Devrenin doğrusallığı ±* 0,05 dir.

BASKI DEVRE İLE GERÇEKLEŞTİRİLEN DEĞİŞKEN SI6AC özel biçimli bir sığaç (kon dansatör) kullanarak doğrusal mekanik ayarlama (tuning) ö zelliği olan bir devre yapıla bilir. Böyle bir sığaç rf ve rici ve alıcılarında, bir fre

kans sayıcısına bağlı konum değiştirgeçlerinde (position transducer) ve birçok başka uygulamalarda kullanılabilir.

Yalın bir sığaç Şekil I1de görüldüğü gibi hareketli bir metal levha ve asitle işlen miş bir baskı devre elemanın dan oluşur. Üstüste binme u zunluğunun değiştirilmesiyle istenen sığa değeri elde edi lebilir. Sığa, yalıtım değiş

mezine (dielectric constant), baskı devrenin kalınlığına ve baskı devresinin hareketli me tal levha ile üstüste gelen işlenmemiş kısmının alanına bağlıdır ve

C= ke A/d 0 ile verilir. Burada k Yalıtım değişmezi, e =8,85x10"" , A hareketli levha ile üstüste gelen işlenmemiş kısmın alanı

hareketi melal levha

baskı devre e Ieman ı "

i ş1enmem i ş

Şekil 1. Değişken sığaç Sığa değeri hareketli metal levha ile baskı devre elemanının üstüste binme uzunluğuna bağlıdır. • Baskı devre elemanının işlenmemiş kısmının biçimi, sığanın üstüste binme uzunluğu ile değişimini belirler.

Şekil 2. İşlenmiş baskı devre elemanı

Metal levha, sığa üstüste binme uzunluğunun artan bir işlevi olacak şekilde, istenilen biçimde olabilir. Ustüste binme alanı y(x)in tümlevidir.

Şekil 3. Doğrusal ayarlama LC devresinin rezonans frekansının bindirme aralığı ile doğrusal değişmesini sağlamak için kaplamanın şekli yazıda belirtildiği gibi olmalıdır.

ve d basıcı devrenin kalınlı ğıdır (Bütün değerler MKS bi rimleriyle verilmişlerdir). Örneğin, 1/16 inç (1,6 mm) ka lınlığında bir kağıt kaplı fe nolik devrede sığa inçkare ba şına 20 (cm2 başına 3,1) pF dır.

OstUste gelme alanı (A) işlen memiş kısmın biçimine bağlıdır ve y(x) bu kısmın sınırını be lirleyen işlev (fonksiyon) ise (Şekil 2)

A= ile verilir. Dolayısıyle, sı ğa

C(x) = (ke /d) o ile verilir.

metal levhanın sınırı y(x)dir

üstüstebinme uzunluğu

örnek olarak, bu sığaçın, re zonans frekansının üstüste gelme uzunluğuyla doğrusal olarak değişmesi istenen bir LC devresi tasarımında kulla nılışını inceleyelim. LC dev resinin rezonans frekansı Şe kil 3'de görüldüğü gibi f büy ile fküç arasında doğrusal olarak değişecekse

f = £ (LC)*

fbüy

C = M/(H x/s)2

olmalıdır. Burada s = f k ü ç frekansına karşı gelen en büyük üstüste binme uzun luğu,

L= LC devresindeki bobinin değeri,

H = 1L/[l (kf.u.ç. İbt.ü..y )J]

M = 1/L£4TTb2Lu(yf, .k. ufç. '..•)>2 ]

Ustüste binme uzunluğu s ı f ı r ken fbüy salınım frekansı e l de etmek i ç i n değişken sığaca paralel b i r Cküç s ı ğ a c ı bağ lanmalıdır. Bu sığacın değeri Cküç=M/H2 i l e v e r i l d i ğ i n d e n , değişken sığaç

C(x) = M/(H x/s)2 M/H2 olmalıdır. Bu sığa değerini veren y(x) işlevi

C(x) = (keQ/d)

y(x) = (d/keo)C'(x)

i l e v e r i l i r . Burada C'(x), C nin x e göre türevini gös termektedir. Böylece, işlen memiş kısmın sınırını belir leyen işlev y(x) = 2Md/keod(H x/s)s olarak bulunur.

Örneğin, 1 yH'lik bir LC dev resinde rezonans frekansının, üstüste gelme uzunluğu 0 i l e 5 inç (0 i l e 12,7 cm) arasın da değişirken, 40 i l e 20 MHz arasında doğrusal olarak de ğişmesi isteniyorsa

büy f

= A0 M H z

£ k ü ç = °2 M H Z

L = 10"6H

S = 5 inç (= 12,7 cm)

Bu değerlerden

M = 63 pF

H=2 C(x) = 63/(2 x/5)2 15,8 pF

bulunur. 1/16 inçlik (1,6 mm lik) kağıt kaplı fenolik bas kı devre kullanılacaksa, iş lenmemiş kısmın sınırı

y(x) = 1,3 / (2 x/5)s

ile belirlenir.

Başka sığa değişimleri elde etmek için kaplama şekli uy gun biçimde düzenlenebilir. Bu sığaçlarda mekanik karar lılık çok iyi, sıcaklığa kar şı kararlılık da oldukça iyi dir.

lisansüstü çalışmaları

Bu sayımızda üniversitelerimi zin elektrik mühendisliği fa külte ya da bölümlerinde geç tiğimiz yıl içinde yapılan yüksek lisans tezlerinin özet lerini yayınlamaya başlıyoruz. Böylece gerek yüksek öğrenim, kurumları arasında, gerek bu kurumlarla üyelerimiz arasında gerekli iletişim ortamının sağlanmasına katkıda buluna cağımızı umuyoruz. Şu anda e limizde ODTÜ'de yapılan çalış malar bulunduğu için özetleri yayınlamaya ODTÜ'de yapılan çalışmalarla başlıyoruz. Yük sek öğrenim kurumlarından ve yeni yüksek lisans yapan üye lerimizden 1974 yılbaşından bu yana yapılmış çalışmaları nın özetlerini bu sayfalarda yayınladığımız biçim ve uzun lukta bize iletmelerini dile riz.

YERLEŞME BÖLGELERİ İÇİN ALÇAK GERİLİM DAĞITIM ŞEBEKESİNİN OPTİMUM TASARIMI

ÎLKER SEVDtK, Y.L.Tezi

Bu araştırmada bir yerleşme bölgesi dağıtım şebekesi i çin değişik tasarımlar ve bu tasarımların ekonomik yönden karşılaştırılması yapılmış tır. Genelleştirilmiş sonuç lar elde etmek için bölgenin bazı özellikleri, örneğin bölgedeki yük artış hızı, in celeme süresi, arsa fiyatla rı değişken, öte yandan, sı rasıyla hiç gelişmemiş ve tam gelişmiş yerleşme bölge lerine özgü başlangıç ve son yük yoğunluğu değerleri de ğişmez olarak alınmıştır.

Kullanılan temel tasarımda her bir dağıtım transforma töründen bir ana caddenin her iki yanından, her iki yöne gidecek şekilde yalnız ca dört ana f ider çıkmakta dır. Bölgeyi besleyen tali "kablolar sigortalı bağlantı kutularında ana fiderlere ve müşteri servis kabloları da tali kablolara bağlanmıştır. Tasarımda kullanılan sistem değişkenleri dağıtım trans formatörleri anma (nominal) kapasiteleri ile ana ve tali kablo kesitleridir. Pratik teki dağıtım sistemlerinde kullanılan sekiz transforma tör anma kapasitesi ile yedi kablo kesiti gözönünde tutul duğunda her biri yukarıda adı geçen değişkenlerin ayrı bir birleşimi olan 392 değişik seçenek ortaya çıkmıştır. Bu seçenekler ayrı ayrı değer lendirilmiş, hem yatırımlar hem de işletme harcamaları gözönünde tutularak ekonomik karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu karşılaştırmalar beslenen bölgenin farklı özellikleri ne göre de ayrıca yinelenmiş tir.

(Tez Yöneticisi: Asos.Prof. Dr.Ayhan Türeli, ODTÜ Elk. Müh. Bölümü, Şubat 1975,59 sayfa)

DA MAKİNELERİ İÇİN T1R1STORLU HIZ DENETLEÇİ

YALÇIN HAKSÖZ, Y.L.Tezi

Bu çalışmada bir ayrı uyar malı doğru akım motorunun hı zının denetimi için tiristor lu bir özdevimsel (otomatik) denetim dizgesi geliştiril miş ve uygulamaya konmuştur. Denetim sistemi, akım ve hız denetleçlerinden oluşan bir ardarda denetim devresi ile bir yarı denetimli çevirici yi (karma köprü) içermekte dir. Akım denetleci ayrıca akım sınırlama işini de gör mektedir. Tasarımlanan sis temle % 0,5 doğrulukla hız denetlemek olanaklıdır. Çı kış gücü 36 kW'a kadar olan ayrı uyarmalı doğru akım mo torlarının hızlarını denetle yecek bir örnek yapılmıştır.

Örnek üzerinde yapılan test ler umulduğu gibi olumlu so nuçlar vermiştir.

(Tez Yöneticisi: Asos.Prof .Dr. Özay Hüseyin, ODTÜ Elk.Müh. Bölümü, Şubat 1975, 70 sayfa)

BİR SU JETÎ BOYUNCA ATLAMA OLAYİ

HASAN JAVED, Y.L.Tezi

Kirlenen yüksek gerilim ya lıtkanları (insulatörleri) çoğu zaman nemli şartlarda atlama yapmaktadırlar. Böyle hatalara "kirlenme atlamala rı" denmektedir.

Bu tezde, bir su akışı boyun ca bir arkın yayılması deney sel olarak incelenmiştir. De neyler Rumeli'nin çalışmala rını doğrulamak için yapılmış ve çalışmasının yinelenebilir olduğu anlaşılmıştır. Impuls gerilimi uygulandığında su akımındaki atlamalar araştı rılmış, sonuçlar m öteki araş tırmacılar tarafından yapılan aynı özellikteki deneylerle uyuştuğu görülmüştür. H anıp t on koşulları altında deneyler yapılmış ve onun sonuçlarının yinelenebilir olmadığı görül müştür.

Yeni bir teknikle anot ve ka tod gerilimlerinin belirlen mesi denenmiş, sonuçların ge nellikle öteki çalışmacıların bulduklarıyla uyuşmadığı, an cak 70 mA 80 mA akım bölge sinde yeterince uyuştuğu bu lunmuştur.

(Tez Yöneticisi: Asos.Prof. Dr.Ahmet Rumeiı, ODTÜ Elk. Müh.Bölümü, Aralık 1974, 67 sayfa)

BÜYÜK GÜÇTE ÜRETİM BİRİMLERİNİN ELEKTRİK SİSTEMLERİNE BAĞLANMASINDA MEYDANA GELEBİLECEK GEÇİCİ DURUMLARDAKİ KARARLILIK VE FREKANS SAPMALARININ ARAŞTIRILMASI

AKİL YAĞCI, Y.L.Tezi

TEK FAZLI, YOKSEK GÜÇLO, ARDARDA BAĞLANMIŞ DURUK WARD LEONARD SÜRÜCÜ

AKHTAR NADYME, Y.L.Tezi

Seri bağlanmış iki tek fazlı tam denetimli bu köprü bir doğru akım makinesini besle mek için tasarımlanmış ve i mal edilmiştir. Makine motor olarak her iki yönde çalışa bilir ve yeniden üretmeli o larak frenlenebilir (regene rative braking). Bilinen tek faz kuramı bu seri sisteme uygulanmış ve formüller de buna göre geliştirilmiştir. Yapılan deneyler, motorun seri sistemle tek fazlı köp rü sistemine göre daha iyi çalışma koşullarında işleti lebileceğini göstermiştir. Denetim sistemi, daha iyi hız düzenlemesi elde etmek için bir geri besleme halkası ve armatör akımını denetlemek için de bir akım sınırlayıcı devreyi içermektedir.

(Tez Yöneticisi: Y.Prof.Dr. Jullian Richardson, ODTÜ Elk.Müh. Bölümü, Eylül 19 74, 61 sayfa)

Bu araştırma, büyük güçte bir üretim biriminin (ünitesinin) devreye alınmasında meydana gelebilecek geçici olaylarla ilgilidir. Bilindiği üzere, yeni bir üretim biriminin gücü bağımsız olarak saptanamaz.

Birim gücü ilk olarak ekono mik kıstaslara ve yapımcı standartlarına göre tayin e dilir. Bu yolla enerji üreti minin uygun maliyeti ve tüke ticiye en yüksek servis kali tesi ile iletimi sağlanmış olur.

Enerji sistemlerinin kararlı işletme şartlarında çalışması en büyük birim gücünü sınır lamaz, öte yandan, ani üretim kaybı ile, sistemde fark edi lir bir frekans düşümü ola caktır. Frekans düşümü art tıkça üretim kaybı ya da sis temin yüklenmesi artacaktır. Böylece, üretim sığası sınır lanmış olur.

Bu çalışmada, sisteme yeni bir üretim biriminin eklenme si durumunda, geçici durum larda sistem kararlılığı de ğişik yönlerden belirli bir sistem üzerinde araştırılmış tır.

(Tez Yöneticisi: Y.Prof.Dr. Nevzat özay, ODTÜ Elk.Müh. Bölümü, Şubat 1975, 115 sayfa)

haberler

YENİ YAYIMLANAN TÜRK STANDARTLARI

TS 863 Asansörler (İn 28 TL san Taşıma İçin, Elektrikle Çalı şan)

TS 975 Sembol Şekilleri;11 TL 7. Kısım Yarı tletken Eleman lar

TS 1011 Sembol Şekiller 16 TL 6. Kısım: Değiş kenlik, Direnç örnekleri ve Doğrultucular (Redresörler)

TS 1012 30 mHz ile 1000 12 TL mHz arasındaki Frekans Bölgesin de Kullanılan An tenlerin Önemli Elektriksel Özel liklerini Ölçme Metodları

TS 1097 Şehir içi Yol larında Yeraltı Tesisleri (Su, Havagazı, Elekt rik, PTT, Kana lizasyon) ve Bunlarla ilgili Yerüstü Tesisle rin Planlanması ve Yerleştirme Kuralları

TS 1120 Havagazı ve Elektrik Sayaç ları Yerleştirme Nişleri, Yapım Kuralları

TS 1308 Elektrik ve Mag 18 TL netizma Büyüklük leri ve Birimle

TS 1309 Akustik Büyüme 8 TL leri ve Birimle

TS 1390 İş Yazılarının 11 TL Düzenlenmesi

TS 1391 Resmi Yazıların 10 TL Düzenlenmesi

TS 1507 Atom ve Çekir dek Eiziğinin Büyüklükleri ve Birimleri

13 TL

TS 1517 Işık ve ilgili Elektromanyetik Radyasyon Bü yüklükleri ve Birimleri

8 TL

TS 1653 Elektrolitik Katod Bakır özellikleri

3 TL

TS 1736 Sembol Şekiller 11. Kısım: Mik rodalga Teknolo jisinde Kullanı lan Elemanlar

16 TL

TS 1847 Bağlantı Kablo ları (Televiz yon Alıcıları için) (En Çok 105°C Çalışma Sıcaklığına ve 20 kV 25 kV'Uık Doğru Gerilime Dayanıklı)

11 TL

KÖLN METROSU BİLGİSAYARLA DENETLENİYOR

Trenlerin hareketlerini bil gisayarla denetleyen (kontrol eden) bir dizge (sistem) dün yada ilk kez Köln'de kurulmuş tur, tki süreç denetim (pro cess control) bilgisayarının kullanıldığı dizge, saatte ortalama yedi yönden gelen 120 trenin geçtiği Ebertplatz kavşağından trenlerin tüm ha reketlerini denetlemektedir. Denetim bölgesine giren her tren numarasını bilgisayara bildirmekte ve bilgisayar trenin izleyeceği yolu sapta maktadır. Ayrıca, denetim odasında bir görevli trenle rin hareketlerini izleyebil mekte ve gerektiğinde araya girerek denetimi eline ala bilmektedir. Resimde denetim odasından bir görüntü görül mektedir.

17. DONYA UZ1LET1SÎM GÖNÜ

1865 yılında kurulan 144 üye li Uluslararası Uziletişim Birliğinin (UUB) 110. kuruluş yıldönümü 17 Mayısta kutlandı. Bu yılki Dünya Uziletişim (te lecommunication) Gününde UUB ve Dünya Meteoroloji Derneği (DMD) tarafından ortaklaşa seçilen "Uziletişim ve Meteo roloji" konusu incelendi. Bu konunun seçilme nedeni uzi letişim ve meteorolojinin ay rı bilim dalları olmakla bir likte birbirleriyle çok yakın dan ilişkili olmaları, birbir lerini bütünlemeleri.

Aşağıda 17. Dünya Uziletişim Günü nedeniyle UUB tarafından hazırlanmış olan, uziletişim deki ilerlemenin meteoroloji nin gelişmesine etkisini ko nu alan bir yazının özeti su nulmuştur.

Elde edilen ve işlenen ve rilerin hızlı bir biçimde toplanması ve dağıtımını sağlayan Dünya Uziletişim Sistemidir (Global Tele communication System).

Dünya Uziletişim Sistemi'nin görevi dünyanın her yanından kendisine ulaşan bilgileri toplamak; ulusal, bölgesel ve dünya meteoroloji merkez lerine iletmektir. Bu neden le sistemin hızlı ve güveni lir olması gerekmektedir. Bu gerekliliklerin yerine geti

»•, İ M A

rilmesi için Melbourne, Mos kova ve Washington'da bulunan üç büyük meteoroloji merkezi ni birleştiren yüksek hızlı bir şehirlerarası uziletişim devresi kurulmuştur. Kendi uziletişim devreleriyle bir likte çok sayıda bölgesel ve ulusal meteoroloji merkezi de bu devreye bağlanmıştır. Şehirlerarası uziletişim dev resi gerek sayısal gerekse şekil bilgi iletimini sağla yabilmekte ve saniyede 2400 bitlik ya da dakikada 3600 sözcüklük bir hızla çalışa bilmektedir.

UZ İLETİŞİM VE DÜNYA HAVA GÖZLEMİ

Sağlıklı bir hava tahmini ya pabilmek için hava hareket lerinin dünyanın her yanında yakından gözlenmesi ve elde edilen verilerin kısa sürede toplanıp işlenmesi gerekir. Bununsa ileri bir uziletişim teknolojisi gerektirdiği açık tır. Uziletişim teknolojisin de son yıllarda kazanılan ye ni olanaklar sayesinde DMD tarafından 1960'larda bu ama ca yönelik Dünya Hava Gözlemi (World Weather Watch) adlı bir sistem planlanmıştır.

Dünya Hava Gözlemi sistemi nin ana öğeleri;

Kara ve denizlerdeki mete oroloji istasyonları, ya pay uydular ve öteki göz lem istasyon ve araçların dan oluşan Dünya Gözlem Sistemi (Global Observing System),

Elde edilen verileri işle me ve depolamakla yükümlü meteoroloji merkezlerini kapsayan Dünya Bilgi lşlem Sistemi (Global Data Pro cessing System)

GONES ENERJİSİ İLE ÇALIŞAN POMPA

Fransa'da bir laboratuvarda güneş enerjisi i l e çalışan bir su pompası geliştirilmiştir. Yukarda fotoğrafı görülen aygıt gü neş enerjisinden 300 VJ'lık bir güç üretmekte, bu güçle ç a l ı şan pompa 15 m derinlikten su çekebilmektedir. Aygıtın enerji dönüştüren hücrelerden oluşan yüzeyinin bir metrekaresinin yılda ortalama 1000 m3su dağıtımı için gerekli elektrik ener j i s i ürettiği hesaplanmıştır.

Güneş enerjisinden elektrik üreten aygıtlar bakım masrafları nın çok az olmasına, yaklaşık 25 yıl sürekli çalışabilmeleri ne ve güvenilirliklerine karşılık maliyetleri yüksek olduğun dan ekonomik bulunmamaktadır. Bu konuda Londra'da verilen bir konferansta, aygıtlar g e l i ş t i r i l i r s e yılda dünya yüzeyine ula şan I,5xl0ıekilovatsaatlik güneş enerjisinden büyük ölçüde ya rarlanılabileceği öne sürülmüştür.

(Electronics and Power, 17 Nisan 1975)