PWM ile anlık ve ortalama akım kavramı ?

[CortexPhoton]

Tüm forum ailesine saygı , sevgilerimi sunuyor ,çalışmalarınızda başarılar diliyorum.
Değerli üstatlar anlık ve ortalama akım kavramını öğrenmeye çalışıyorum.
Aşağıda resmi bulunan grafikte zaman ve akım grafiğini PWM sinyaline göre çizmeye çalıştım.

Bu grafiğe göre sistemi 2 milisaniye açık ve 8 milisaniye kapalıdır.
2 milisaniye boyunca bu sistemden 10Amper x 0.002 saniye = 20 miliamper akım akıyor.
Bu işlemi 1 saniye için hesaplayacak olursak.
10 milisaniyede 20 miliamper akım akıyorsa 1 saniyede 100 * 10 milisaniye vardır --> 20 miliamper x 100 = 2000 miliamper = 2 Amper
akım akmış olur.
Yani bu durumda bu sistem akım sınırlama yapmış mı oluyor. Elektronik devrelerde benim bildiğim devreden sürekli bir akım akıyor. Burada ise
akım kesiliyor. Benim anladığıma göre devre kapanıp tekrar açılıyor.

Bu kavramları örnekleme yaparak açıklamanızı rica ediyorum.

 

[clc]

Grafikteki tarzda bir akım grafiği ancak çok idel bir current source inverter den çıkar. Tepe akım 10A, ortalama akım 2A. Süre uzadığı zaman değişen şey Q, çünkü tanım olarak 1 amper saniyede 1 coulmb akışına eşit. Amper dediğin zaman zaten sen orada belirli bir süre akabilen yükten bahsediyorsun.

 

[taydin]

PWM kullanıyorsan, büyük çoğunlukla amaç, akımın ortalama değerini azaltmaktır. Senin grafikte peryot 5 parçaya bölünmüş. 1 parçada 10 A akıyor sadece. Bu durumda ortalama akım da 2 A oluyor.

Ama senin tarif ettiğin hesapta, yük transferini gözönünde bulunduruyorsun. Böyle bir uygulamada PWM kullanmak bana pek mantıklı gelmedi. Onun yerine bir sabit akım kaynağı kullanırsan, ve akımın aktığı süreyi kontrol edersen, istediğin miktarda yük transferini gerçekleştirirsin.

 

[Mikro Step]

Pwm cikisina enduktans bagladiginda 0....10A genlikli darbelerin ortalamasi kadar akım akmaya baslar.. Ne kadar buyuk enduktans kullanirsan ortalama akim o kadar az ripilla sabit kalir. Ancak ne kadar buyuk enduktans kullanirsan, pwm duty degerini aniden degistirdiginde ortalama akim gecikerek olmasi gereken son degerine oturur.

Asagida ortalama akimin, yesil grafik kucuk enduktans durumunda, sari grafik ise en buyuk enduktans durumunda degisimi gostermektedir.

Gordugun gibi kirmizi akim darbesini basit bir enduktans eklentisi ile (freewheeling diode yada benzeri olmak kaydiyla) oldukca yumusak hale getirebilirsin.

 

[CortexPhoton]

Hocam yukarıdaki grafikten anladığım kadarı ile bobin akımın yavaş yavaş doğrusal yapıya benzer şekilde artmasına izin veriyor. Bunu daha önceden empedans konusunda açıklamıştınız. Fakat tam anlamamıştım. Burada sizin dediğiniz gibi eğer PWM dutty süresi artarsa akım yukarı doğru tırmanacaktır. Grafikten bunu görebiliyorum. Bunu bana çok kez söylemiştiniz ama şimdi net bir şekilde gördüm. Demek ki bakmakla görmek aynı şey değilmiş. Şimdi net görmeye başladım. Çok teşekkür ederim.

Burada ister istemez bir dalgalanma olur diye düşünüyorum.
Hayalimde canlandırdığım yapı ise çok daha farklı.
Bunu bir senaryo üzerinden anlatmaya çalışayım.

Bir manavda kamyondan karpuz indiren adamlar olsun.
10 kişi kamyondan karpuz indiriyor. 2 kişide karpuzları tezgaha diziyor olsun.

Karpuzları tezgaha dizen 2 kişi olduğundan bu iki kişi diyelim ki saniyede tezgaha toplamda 2 karpuz dizebiliyorlar.
Kamyondan karpuz indirenlerde saniyede 10 karpuz indirsinler.
Bu durumda kamyondan karpuz indirenler tezgaha dizenlere her 5 saniyede bir karpuz indirseler iş zaman kaybı olmadan sorunsuz şekilde devam edecektir.

Ben elektronik devrelerini daha çok bunun gibi çalışıyor sanıyordum. Bir kısmı akım için yük toplayıp biriktirirken, Diğer kısımda bu biriken yükü kullanıyor diye hayal etmiştim. Böylece üretilen ve tüketilen miktar arasında problem olmadan sistem çalışmaya devam eder.

 

[czorgormez]

basit düşünürsen kapasitörler enerjiyi elektrik alan olarak depolar, bobinler enerjiyi manyetik alan olarak depolar.

 

[CortexPhoton]

PWM kullanıyorsan, büyük çoğunlukla amaç, akımın ortalama değerini azaltmaktır. Senin grafikte peryot 5 parçaya bölünmüş. 1 parçada 10 A akıyor sadece. Bu durumda ortalama akım da 2 A oluyor.

Ama senin tarif ettiğin hesapta, yük transferini gözönünde bulunduruyorsun. Böyle bir uygulamada PWM kullanmak bana pek mantıklı gelmedi. Onun yerine bir sabit akım kaynağı kullanırsan, ve akımın aktığı süreyi kontrol edersen, istediğin miktarda yük transferini gerçekleştirirsin.

TAydın Hocam yukarıdaki yazmış olduğunuz konuya bir örnek vererek açıklama yapmanızı rica ediyorum. Bir kaç haftadır bu kontrol sistemleri üzerine bir şeyler öğrenmeye çalışıyorum. Devredeki akımı , voltaj bilgisini alıp bu bilgilere göre devrede neler olup bittiğini anlayacak ve duruma göre davranış geliştirecek sistemleri anlamak için çabalıyorum.

 

[clc]

Her şeye tek tek analoji geliştirmek yerine, kalkülüs ü anlayıp, diferansiyel denklemleri anlamaya çalışsan çok daha rahat edersin. Sonrasında anlamak istediğin herhangi bir konu için bununun matematiksel modeli neymiş diye bakman ya da modeli kurman yeterli olacak.

 

[taydin]

TAydın Hocam yukarıdaki yazmış olduğunuz konuya bir örnek vererek açıklama yapmanızı rica ediyorum. Bir kaç haftadır bu kontrol sistemleri üzerine bir şeyler öğrenmeye çalışıyorum. Devredeki akımı , voltaj bilgisini alıp bu bilgilere göre devrede neler olup bittiğini anlayacak ve duruma göre davranış geliştirecek sistemleri anlamak için çabalıyorum.

Mesela 1000 W rezistans var elimizde ve besleme voltajı da 100VDC. Eğer bunu doğrudan beslemeye takarsak, 10 A akım geçer ve maksimum gücü alırız. Ama senin grafikteki gibi 2 ms süreyle bağlar, 8 ms süreyle ayırırsak, o zaman sadece 1000 / 5 = 200 W güç alırız. Yani sonuç itibariyle bakarsak, akımı 10 A den 2 A değerine düşürmüş gibi olduk.

Senin dediğin yük biriktirme olayı için ise yaygın uygulama alanı örneği vermek zor. Ama mesela tesla bobini ile yüksek voltaj elde edilen düzenekler var. Onlarda yapılan iş, metal bir küre üzerinde yük depolamak. Metal kürenin boyutları büyüdükçe, maksimum yükü depolaması daha uzun sürer. Küreye elektrik yükü pompalayan yüksek voltajlı kaynağın verebildiği akım artarsa, kürede maksimum yük depolanma süresi azalır.

Bu ikinci örnekte dikkat et, devrenin tamamlanması gerekmiyor! Bir noktadaki elektrik yükü, başka bir noktaya transfer ediliyor ve akan akım da bunun yarattığı akım. Kaynağa dönüş yok burada. Bu tür akıma "yer değiştirme" akımı (displacement current) deniyor. Sende yün kazak varsa ve arkadaşına dokunup onu çarpıyorsan, senden ona elektron transferi oluyor. Sonradan oradaki elektronlar sana geri dönmüyor.

 

[Mikro Step]

Arkadasina elektron verdiginde kaybettigin elektronlari hic bir yerden alamazsan topraktan aliyorsun. Arkadasin da firsatini buldugunda topraga veriyor.

Esasen kazaktaki surtunme ile elektronlar vucudumza geciyor arkadasimiza dokundugumuzda ise ona geciyor. Kazak bu durumda pozitif yuklu kaliyor.
Ilk firsatta kazak elektronlari bir yerden almak zorunda. Bu silsile halinde oluyor. Kim kimi tutarsa.