ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

Transkript

1 ALTERNATİF AKIM

2 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI Belirli üreteçler sürekli kutup değiştiren elektrik enerjisi üretirler. (Örnek: Döner elektromekanik jeneratörler) Voltajın zamana bağlı olarak sürekli yön değiştirmesi akımın da bir ileri bir geri yönde akmasına sebep olur Zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti değişen bu gerilim veya akım kısaca AC (Alternative Current) yada AA (Alternatif Akım) şeklinde isimlendirilir.

3 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI Alternatif akımın doğru akıma göre daha kullanışlı olduğu uygulamalar mevcuttur. Yüksek miktarlarda elektrik enerjisi üreten santraller AC olarak üretim yapmakta ve bu enerji yine AC olarak ev ve iş yerlerine ulaştırılmaktadır. AC ile çalışan elektrik motorları endüstride çeşitli avantajlar sundukları için yaygın olarak kullanılmaktadır

4

5

6

7 Alternatif Akımın Elde Edilmesi Alternatif akımın elde edilmesinde kullanılan en temel yöntem, bir bobin çevresinde hareketli bir manyetik alan oluşturarak bobinin gerilim indüklemesini sağlamaktır. Mıknatıs hareketi için değişik enerji kaynaklarından istifade edilir.

8 ALTERNATİF AKIM DALGA ŞEKLİ Alternatif akımın üretilmesi mekanik jeneratörleri ile elektronik olarak ise sinyal jeneratörleri ile edilebilir.

9 ALTERNANS Alternatif akım yukarıda görüldüğü gibi sıfırdan pozitif maksimum değere daha sonra sıfıra gelme durumuna pozitif alternans sıfırdan eksi maksimum değere daha sonra tekrar sıfıra gelmesine negatif alternans denir. İki alternansın birleşmesi ile bir saykıl (cycle) oluşur.

10 PERİYOT Bir saykılın oluşması için geçen süreye periyot denir. Periyot T harfi ile ifade edilir. Birimi ise saniyedir. Bir periyot 360 dir.

11 PERİYOT Örnek: Aşağıda görülen dalganın periyodu kaç saniyedir?

12 PERİYOT Periyot, sıfırdan sıfıra veya (pozitif, negatif) tepe değerinden tepe değerine olan zaman aralığına bakılarak bulunur.

13 ALTERNATİF AKIM DALGA ŞEKLİ Alternatif akımın üretilmesi mekanik jeneratörleri ile elektronik olarak ise sinyal jeneratörleri ile edilebilir.

14 FREKANS Alternatif akım veya gerilimin bir saniyede oluşan saykıl sayısına frekans denir. Frekans f harfi ila ifade edilir. Birimi saykıl/saniye veya Hertz dir. Periyot ile frekans arasındaki ilişki şu şekildedir. Frekansın birimi olan hertz in as katları kullanılmaz. Üst katları ise kilohertz, megahertz ve gigahertz olarak sıralanabilir. Bu dönüşümler ise; 1Hz = 10-9 GHz 1Hz = 10-6 MHz 1Hz = 10-3 khz Türkiye de kullanılan şebeke geriliminin frekansı 50 Hz dir.

15 Örnek: Aşağıda grafikleri görülen AC sinyallerin frekanslarını söyleyiniz. Örnek: Periyodu 10 ms olan alternatif gerilimin frekansı nedir?

16 ANİ DEĞER Alternatif gerilimin herhangi bir andaki değerine ani değer denir. Ani değer küçük harflerle ifade edilir. Gerilim u, akım i, güç p gibi. Alternatif gerilimin herhangi bir andaki değerini aşağıdaki formülle hesaplarız; v = V m sin(2πft) veya v = V m sinωt V m : Maksimum değer [V] f : Frekans [Hz] T : Periyot[s] t : Zaman [s]

17 MAKSİMUM DEĞER Anlık değerlerin en büyüğüdür. Dikkat edilirse 90 0 ve lik açılarda elde edilen akım, en yüksek değerine ulaşmaktadır.

18 ORTALAMA DEĞER Alternatif gerilimin veya akımın yarım periyot içinde aldığı bütün ani değerlerin ortalamasına ortalama değer denir. Büyük harflerle ifade edilir. Ortalamayı ifade eden or kısaltması konulur. Uor(avg), Ior, Por gibi Pozitif ve negatif alternanslar birbirlerine eşit olduğu için bir periyodun ortalama değeri sıfırdır. Maksimum değer belli ise ortalama değer, akım ve gerilim için; I ort = I m V ort = V m formülleriyle kolaylıkla hesaplanabilir.

19 ORTALAMA DEĞER Örnek : Maksimum değeri 24V olan alternatif gerilimin ortalama değerini bulunuz. V ort = V m. 0,636 = 24. 0,636 = 15,26 V

20 ETKİN DEĞER Alternatif akımda en çok kullanılan değer, etkin değerdir. Bir dirençten geçen alternatif akımın, belirli bir zamanda meydana getirdiği ısı enerjisine eşit bir enerjiyi, aynı dirençten geçen doğru akım aynı zamanda meydana getiriyorsa, doğru akımın değerine alternatif akımın etkin değeri denir. Büyük harflerle ifade edilir (U,I gibi). Bazı yerlerde U eff,u rms gibi alt etiketlerle de ifade edilir. Alternatif akımın veya gerilimin ölçü aleti ile ölçülen değeridir. Maksimum değer belli ise ortalama değer, akım ve gerilim için; I = I m V = V m formülleriyle kolaylıkla hesaplanabilir.

21 ETKİN DEĞER Örnek : Maksimum değeri 311 V olarak ölçülen alternatif gerilimin etkin değerini bulunuz. V = 0,707. V m = 0, = 220 V Örnek : Şehir şebeke gerilimi 220V olduğuna göre maksimum ve ortalama değerini hesaplayınız. V = 0,707. V m V m = V/0,707 =220/0,707 =311,17 V V ort = V m. 0,636 = 311,17. 0,636 = 197,9 V

22 ETKİN DEĞER Örnek : Maksimum değeri 4,5 V olan aşağıda grafiği verilen AA ın etkin ve ortalama değerlerini bulunuz. V = 0,707. V m = 0,707. 4,5 = 3,1815 V V ort = 4,5. 0,636 = 2,862 V

23

24 Ödev: Alternatif Akım Devreleri modülü, sayfa arası Ölçme ve Değerlendirme Soruları çözülecek

25 ALTERNATİF AKIMIN VEKTÖRLER İLE GÖSTERİLMESİ

26 ALTERNATİF AKIMIN VEKTÖRLER İLE GÖSTERİLMESİ

27 ALTERNATİF AKIMIN VEKTÖRLER İLE GÖSTERİLMESİ

28 SIFIR FAZ Alternatif akımın sıfırdan başlayıp pozitif değerler almaya başladığı noktanın başlangıç noktasına göre olan açı ve zamana faz denir. Faz A.A da başladığı noktayı gösterir. Eğer bir sinüzoidal eğri t=0 anında sıfır başlangıç noktasından başlayıp maksimum değerine gidiyorsa sıfır fazlı dır.

29 İLERİ FAZ Eğer bir sinüzoidal eğri t=0 anında sıfır başlangıç noktasından bir q açısı kadar önce başlayıp pozitif maksimum değere doğru artıyorsa eğri ileri fazlıdır

30 GERİ FAZ Eğer bir sinüssel eğri t=0 anında sıfır başlangıç noktasından başlamayıp bir q açısı kadar sonra başlıyorsa bu eğri geri fazlıdır

31 FAZ FARKI İki sinüsoidal eğrinin arasında bulunan açı veya zaman farkına faz farkı denir. Genellikle aradaki açı ile değerlendirilir. Yukarıda I1 akımı I2 akımından q açısı kadar geri fazlıdır.

32 FAZ FARKI

33 Örnek : Aşağıda kırmızı ve mavi dalga arasındaki faz farkını hesaplayınız. Hangisi ileridedir?

34 Örnek : Aşağıda aynı frekanslı iki dalga arasındaki faz fakını belirleyiniz. Mavi ve yeşil dalganın hangisi ileri fazlıdır?

35 VEKTÖREL GÖSTERİM Vektör; temel çizgiden üstte çizildiği zaman dalga ileri fazlıdır. Şayet temel çizgi ile aynı durumda ise faz açısı sıfırdır. Temel çizginin altında olduğu zaman ise dalga geri fazldır

36 3-FAZ AKIM VE GERİLİM Elektrik enerjisinin üretilmesi, taşınması ve büyük güçlerde sarfedilmesi genellikle çok fazlı sistemlerde yapılır. Gerilim değerleri birbirine eşit; fakat faz açıları farklı olan kaynaklar kullanılmaktadır. Uygulama ve ekonomik avantajları olması sebebi ile yaygın olarak kullanılır. Üç fazlı kaynaklar arasında 120º faz farkı olan üç eşit gerilime sahiptir.

37

38

39 ALTERNATİF AKIMININ ETKİLERİ kısaca AC (Alternative Current) yada AA (Alternatif Akım) şeklinde isimlendirilir.