T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 5

Transkript

1 T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT13 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 5 THEVENIN VE NORTON TEOREMİ Arş.Gör. M.Enes BAYRAKDAR Arş.Gör. Sümeyye KALE 213

2 DENEY 5: THEVENIN VE NORTON TEOREMİ AMAÇ: Verilen devre için RTH-Thévenin eşdeğer direncini ve VTH-Thévenin eşdeğer gerilimini elde ederek Thévenin teoremini gerçekleştirmek ve Thevenin teoreminin geçerliliğinin deneysel olarak gözlemlenmesi ÖN BİLGİ: Devre analizinde, çoğu zaman analizi yapılan devrenin akımının veya geriliminin bulunması istenir. İlgilenilen elemanın akımını veya gerilimini bulmak için, Çevre Akımları yöntemi ya da Düğüm Gerilimleri yöntemi kullanılabilir. Bu yöntemler kullanılınca devredeki tüm akım ve gerilimler ve bu arada ilgilenilen elemanın akım ve gerilimi de bulunur. Görüldüğü gibi Çevre Akımları yöntemi ve Düğüm Gerilimleri yöntemi kullanıldığında ilgilenilen elemanın akım ve gerilimini bulmak için bütün devredeki akım ve gerilimleri bulmak zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Burada akla su soru gelmektedir; acaba, devredeki bir elemanın akım ve gerilimini bulmak için daha kısa bir yol var mıdır? Bu sorunun cevabı, Thévenin ve Norton eşdeğer devreleri ile verilmektedir. Bu bakımdan Thévenin ve Norton eşdeğer devreleri, karmaşık devrelerin analizinde büyük kolaylıklar getirmektedir. Thevenin Eşdeğer Devresi: Dirençlerden ve bağımsız kaynaktan oluşan bir devrenin Thevenin eşdeğerinin bulunması amaçlansın. Şekil 5.1. de görüldüğü gibi Thevenin eşdeğer devresi bir gerilim kaynağı ve ona seri bir dirençten oluşur. Bilindiği gibi, Thevenin gerilimi ( Vth ), eşdeğeri bulunacak devrenin uçları arasında ölçülen veya hesaplanan açık devre gerilimidir. Thevenin direnci (Rth) ise, kaynakların etkisi yok edildiğinde ( gerilim kaynakları kısa devre, akım kaynakları açık devre ) çıkış uçları arasında ölçülen veya hesaplanan dirençtir. VOFF = VAMPL = FREQ = Vs Rs Rth Yük direnci VOFF = VAMPL = FREQ = Vth Şekil 5.1. Norton Eşdeğer Devresi: Dirençlerden ve bağımsız kaynaktan oluşan bir devrenin Norton eşdeğerinin bulunması amaçlansın. Şekil 5.2. de görüldüğü gibi Norton eşdeğer devresi bir akım kaynağı ve ona paralel bir dirençten oluşur. Bilindiği gibi, Norton akımı ( I N ), eşdeğeri bulunacak devrenin uçları kısa devre edildiğinde ölçülen veya hesaplanan kısa devre akımıdır. Norton direnci (R N ) ise, kaynakların etkisi yok edildiğinde ( gerilim kaynakları kısa devre, akım kaynakları açık devre ) çıkış uçları arasında ölçülen veya hesaplanan dirençtir.

3 Vs Yük direnci IN RN Şekil 5.2. ÖN ÇALIŞMA: Şekil 5.3. Deney Devre Şeması Devreyi şekil 1 deki gibi kurunuz. A) Deney devresini ve Thevenin-Norton teoremlerine ait alt devreleri Proteus ISIS programında kurunuz. Gerekli ölçü aletlerini bağlayarak aşağıda istenen değerleri ölçünüz, gerekli hesaplamaları yaparak tablodaki ilgili yerlere kaydediniz. i. Ry direnci üzerine düşen gerilimi (V Ry ) ii. Ry direncinin içinden geçen akımı (I Ry ) iii. Thevenin Eşdeğer Direnci (R th ) ve Thevenin Gerilimi (V th ) iv. Norton Eşdeğer Direnci (R n ) ve Norton Akımı (I n ) NOT: Ön çalışmanın yapıldığını gösteren ekran çıktılarını deney sırasında yanınızda bulundurunuz. Bu deney için Deney Devre Şemasına ek olarak Thevenin ve Norton eş değer devrelerinin ilgili ekran çıktılarını da mutlaka yanınızda bulundurunuz. DENEYDE KULLANILACAK CİHAZLAR ve MALZEMELER: 1. DC Güç Kaynağı 4. Montaj kablosu 2. Multimetre 5. Dirençler (5.6 KΩ, 2.2 KΩ, 1 KΩ, 1 KΩ) 3. Breadboard

4 DENEYİN YAPILIŞI: 1. Devreyi Şekil 5.3 teki gibi DC güç kaynağını devreye bağlamadan düzgün bir biçimde breadboard üzerine kurunuz. Devre elemanlarının ve bağlantılarının doğruluğunu kontrol ediniz. 2. DC güç kaynaklarının gerilimlerini istenen değerlere (V1 = 15V) göre ayarlayınız. 3. Ry direnci üzerine düşen gerilimi ve içinden geçen akımı ölçüp not ediniz. 4. Devrenin Thevenin eşdeğerini bulmak için Ry direncini yerinden çıkarıp Thevenin gerilimini ölçünüz. 5. V1 gerilim kaynağını devreden çözüp yerine kısa devre elemanı bağlayınız. Thevenin direncini ölçünüz. 6. Thevenin eşdeğer devresini çizip gerilim ve direnç değerlerini yazınız. 7. Thevenin eşdeğer devresini kurunuz. Kurduğunuz devreye aynı yük direncini (Ry=1K) bağlayınız. Ry direnci içinden geçen akımı I Ry(th) ve üzerine düşen gerilimi V Ry(th) not ediniz. 8. Ölçülen değerleri tablodaki ilgili alana doldurunuz. Madde 3 te ölçülen değerle madde 7 deki değerleri karşılaştırınız. Aynı mı? Bu durumda Thevenin Teoreminin sağlanıp sağlanmadığını inceleyiniz ve yorumlarınızı raporunuza ekleyiniz. SONUÇLARIN İRDELENMESİ: 1. Benzetim ve Deney sonuçları ile Thevenin Teoreminin sağlanıp sağlanmadığını inceleyiniz. Bununla ilgili sonuç ve yorumlarınızı ayrıntılı olarak raporunuza ekleyiniz.

5 DENEY SONUÇLARI ÇİZELGESİ (Bu sayfanın deney bitiminde laboratuvar sorumlusuna onaylatılıp teslim edilmesi gerekmektedir.) Deney No : 5 Deneyin Adı Laboratuvar Grup No : : Thevenin ve Norton Teoremi Hazırlayanlar : Elde edilen deney sonuçları çizelgesi: Sonuç No Ölçülen Nicelik 1 V Ry 2 I Ry 3 V th 4 R th 5 R n 6 I n 7 V Ry(th) 8 I Ry(th) Benzetim Ölçülen Deney Devresi Alt Devre 1 Alt Devre 2 Deney Devresi Alt Devre 1 Alt Devre 2 Laboratuvar Sorumlusu Onayı: SONUÇ ve YORUMLAR:

6 EK: Bu deneyde kullanılacak direnç elemanlarına ait renk kodları aşağıda sunulmuştur: R1 = 5.6 KΩ: Yeşil, Mavi, Kırmızı R2 = 2.2 KΩ: Kırmızı, Kırmızı, Kırmızı R3 = 1 KΩ: Kahverengi, Siyah, Turuncu R4 = 1 KΩ: Kahverengi, Siyah, Kırmızı Not: Bu sayfa deney föyüne dâhil değildir. Talebe bağlı olarak oluşturulmuş ve bu dosyaya eklenmiştir.