EEM 202 DENEY 8 RC DEVRELERİ-I SABİT BİR FREKANSTA RC DEVRELERİ

Transkript

1 Ad&oyad: DEELEİ- ABİT Bİ FEKANTA DEELEİ 8. Amaçlar abit Frekanslı seri devrelerinde empedans, akım ve güç bağıntıları abit Frekanslı paralel devrelerinde admitans, akım ve güç bağıntıları. 8.4 Devre Elemanları e Kullanılan Malzemeler Bu deneyde kullanılan devre elemanları ve malzeme listesi Tablo- deki gibidir. Deney esnasında oluşabilecek herhangi bir hasarı tabloda boş bırakılmış kısma detaylarıyla not ediniz. Ayrıca ekipmanları kullanırkan karşılaştığınız zorlukları ve deneyle ilgili önerilerinizi de yazabilirsiniz. Tablo 8.. Deney de kullanılan devre elemanları ve malzeme listesi Materyal Model eri ve/veya Ofis tok Devre Elemanları 0 Ω Direnç (W) 0 Ω Direnç (W) 3 µf Kondansatör Ölçüm ihazları 4 Katot Tüp Osiloskop Kaynaklar 5 Fonksiyon Jeneratörü Aksesuarlar 6 Delikli Tezgah, DN A et köprü bağlantısı Bağlantı kablosu, kırmızı, 50 cm Bağlantı kablosu, siyah, 50 cm 50 8 Deney anında meydana gelen hasarlar ve deney hakkındaki öneriler:

2 Ad&oyad: 8.3 TEMEL BİLGİLE eri Devresi Şekil a deki devrede kaynak tarafında görülen Z empedansı Z = + = + j dir (8.) jω ω burada ω fazörünün açısal frekansıdır. 8. denklemindeki ilk terim direnç ikinci terim reaktanstır. Örneğin reaktans, X = (8.) ω 8. denkleminin reel ve sanal kısımları, e( Z )= ve m( Z )= X, kullanılarak empedans üçgeni Z kompleks düzlemine Şekil 8.b deki gibi çizilir. Şekil 8. eri Devresi; a) Devre diyagramı, b) Empedans üçgeni, c) oltaj fazör diyagramı, d) Güç üçgeni Devreden geçen toplam akım = = =. (8.3) Z + jx j ω şeklinde hesaplanır. Fazör ve faz acısı 8.4 ve 8.5 deki denklemler kullanılarak hesaplanır.

3 Ad&oyad: ve = + X + ω = Arg( ) = Arg( ) Arg( Z) = Arg( ) Arg( + jx ) = Arg( ) tan (8.4) = Arg( ) tan = Arg( ) + tan. (8.5) ω ω Bu hesaplamaların da gösterdiği gibi akımı tan (/ ω) derecelik acıyla s voltajının önündedir. Kirchoff un voltaj kanununa göre = + = + j dir. ω Burada j =, ve = = 90 dir (8.6) ω ω Açıkça görüldüğü üzere direnç voltajı (dolayısıyla direnç akımı ve kapasite akımı) kapasite voltajının 90 önündedir. Bu nedenden dolayı Fazör diyagramı referans alınarak Şekil 8.c deki gibi çizilebilir. Kaynak tarafından üretilen kompleks güç aşağıda gibi hesaplanır. * * U = = Z = Z = j = P + jq (8.7) ω burada P = reel (aktif) güç ve Q = da reaktif (sanal) güçtür. Güç üçgeni Şekil ω 8.d ye çizilmiştir. 8.4 eşitliği de kullanılarak P ve Q aşağıdaki gibi hesaplanır. ω P = = =, (8.8) ω + + ω ω Q = = = (8.9) ω ω + ω + ω Güç açısı θ nın aşağıda gibi olduğuna dikkat edin. Paralel Devresi Q X θ = tan = tan = tan (8.0) P ω Paralel devre diyagramı Şekil a da verilmiştir. eri devresindeki benzer işlemlerin yapılması öğrencilere bırakılmıştır. X 3

4 Ad&oyad: 8.4 ÖN ÇALŞMA ) Şekil a daki devreyi kullanarak kaynağından görülen Y admitansını elde ediniz. inuzoidal kaynağın frekansını ω olarak alınız G iletkenliği ile B süseptansını,,ω cinsinden ifade ediniz. Admitans üçgenini Şekil 8.b ye çiziniz. ve akımlarını,, ω cinsinden ifade ediniz ve yi referans alarak,, akımlarını Şekil 8.c deki fazör diyagramına çiziniz. Kompleks, reel ve reaktif güçleri U, P, Q yu,, ω cinsinden hesaplayınız ve güç üçgenini Şekil 8.d ye çiziniz. Şekil. 8. Paralel Devresi; a) Devre diyagramı, b) Admitans üçgeni, c) Akım fazörü, d) Güç üçgeni. 4

5 Ad&oyad: ) Şekil 8.3 deki devrede khz ve = 4 tt sinuzoidal gerilim uygulanıyor. Buna göre Tablo 8. de istenen değerleri hesaplayınız ve ilk sütunu doldurunuz. 3) Şekil 8.5 deki devrede khz ve = 4 tt sinuzoidal gerilim uygulanıyor. Buna göre Tablo 8.3 de istenen değerleri hesaplayınız ve ilk sütunu doldurunuz. 4) Şekil 8.5 deki devrede akımları ölçmek için kullanılan 0 Ω luk dirençlerin kaldırıldığını düşünün; in tepeden-tepeye değeri 4, sinüzoidal khz lik gerilim sinyali olması halinde Tablo 8.3 ün son 3 blok sırasındaki değerleri hesaplayınız ve tablodaki yerlerine yazınız. 5

6 Ad&oyad: 8.5 DENEY 8.5. eri Devresi Şekil. 8.3 a) eri Devresi, b) ve nin yer değiştirmiş yeni hali. i) Şekil 8.3a daki devreyi kurunuz ve sinyal jeneratörünü = 4 tt, khz sinüs dalgaya ayarlayınız. (Knl ). ii) aralarındaki faz ilişkisini yazınız: ve yi Osiloskopla gözlemleyiniz., nin tepeden tepeye değerlerini ve =... (pp), =... (pp), s ile arasındaki faz =... o, onra v ( t ) yi referans alarak, v (t) ve v ( t ) yi ölçekli olarak Şekil 8.4a ya çiziniz. iii) ve nin yerlerini Şekil 8.3b deki gibi değiştirin ve ve yi Osiloskopla gözlemleyiniz., nin tepeden tepeye değerlerini ve aralarındaki faz ilişkisini yazınız: =... (pp), =... (pp), ile arasındaki faz =... o, onrada v ( t ) yi ölçekli olarak Şekil 8.4a ya çiziniz. iv) (yada ı) referans alarak, ile i) ii) iii) de edinilen bilgileri kullanarak Tablo 8. deki diğer değerleri hesaplayınız ve teorik sütunu tamamlayınız. Akımın = / olduğuna dikkat edin. v) Tablo 8. deki değerleri kullanarak empedans üçgenini, voltaj fazörünü ve güç üçgenini Şekil 8.4b,c,d ye çiziniz. Teorik ve deneysel sonuçları bu tablolara farklı renklerle veya çizgi karakterleriyle çiziniz. 6

7 Ad&oyad: Tablo 8. eri devresi için veri Tablosu eri Türü Teorik Deneysel oltaj fazörleri ( referans olarak alınacak) Empedans, / ( Ω ) Z eaktans, m{z} ( Ω ) X s Kompleks Güç, s * (A) U eel Güç, e{u} (W) P eaktif Güç, m{u} (A) Q Güç faktörü, cos θ pf (a) (b) (c) (d) Şekil 8.4 a) v, v ve v voltajlarının zamana göre grafikleri. b) Empedans üçgeni, c) oltaj fazörleri, d) Güç üçgeni. 7

8 Ad&oyad: 8.5. Paralel Devresi i) Şekil 5 deki paralel devreyi kurunuz ve inyal jeneratörünü 4tt ve khz sinüzoidal dalgaya ayarlayınız. ve in değerlerini Osiloskopla ölçün ve kaydedin. =..., =... faz farkı=... ii) Osiloskobun ikinci Kanalını B noktasından çıkarını ve A noktasına takın ve nin tt değeri ile faz farkını kaydedin. =..., =... faz farkı=... iii) İlk iki adımdaki bilgileri kullanarak Tablo 3 ün ikinci sütununu doldurun. Şekil 8.5 Paralel devresi. (a) (b) Şekil. 8.6 a) Paralel devresi için akım fazörleri b) Paralel devresi için güç üçgeni. 8

9 Ad&oyad: Table 8.3 Paralel devresi için veri tablosu eri Türü Teorik Deneysel oltaj fazörleri (s referans olarak alınacak) Akım fazörleri (ma, rms) ( referans olarak alınacak) Kaynak tarafından sağlanan güç * U = (A) Güç faktörü (önde) Akım Fazörleri ( 0 Ω luk direnç çıkarılınca) ( referans olarak alınacak) Kaynak tarafından sağlanan güç U = (A) * Güç faktörü U P Q cos θ U P Q cos θ adece Teorik değerler hesaplanacak! iv) Tablo 8.3 deki verileri kullanarak çizgi ile çiziniz.aynı Şekile Tablo 8.3 de deneysel olarak elde edilen fazörlerini kesikli çizgiler ile çiziniz.,, akım Fazörlerini Şekil 8.6a ya kalın,, akım v) Şekil 8.7b ye Tablo 8.3 de deneysel olarak elde edilen U, P, Q yi kalın çizgiler ile çizin. Aynı işlemi Teorik U, P,Q için kesikli çizgiler ile tekrarlayın. 9

10 Ad&oyad: 8.6 ONUÇLA ) Tablo 8. ve Şekil 8.4. b,c,d deki teorik ve deneysel sonuçları karşılaştırın. ) Aynı işlemi Tablo 8.3 için tekrarlayın. 3) Şekil 8.6a ve Şekil 8.6b deki fazör diyagramlarını karşılaştırınız. Kullanılan 0 Ω dirençlerin etkilerini tartışınız. Bu dirençler neden kullanılmıştır? 0