ELK273 Elektrik ve Elektronik Mühendisliğinin Temelleri Ders 8- AC Devreler Yard.Doç.Dr. Ahmet Özkurt Ahmet.ozkurt@deu.edu.tr http://ahmetozkurt.net
İçerik AC ve DC Empedans RMS değeri Bobin ve kondansatörün AC tepkileri AC devrelerde güç hesaplamaları Süzgeçler Osilatörler Rezonans 2
AC/DC arasındaki fark nedir? 1887 ye kadar Amerika da doğru akım yani DC kullanılıyordu. 121 Edison güç istasyonu DC gerilim dağıtıyordu Fakat DC nin uzun mesafelere kayıpsız gönderilemiyordu George Westinghouse alternatif akım yani AC sistemlerinin kilometrelerce çok az kayıplı ilteildiğini göstermesiyle tüm elektrik sistemi AC ye döndü http://www.pbs.org/wgbh/amex/edison/sfeature/acdc.html 3
AC Dalga Şekilleri Kare Dalga Üçgen Dalga 1 tur 1 tur Testere Dişi Dalga 4
AC Gerilimin Üretilmesi Alternatif Gerilim Jeneratörü veya Alternatör 5
Frekans ve Periyot Periyot bir dalganın bir turu tamamlaması için geçen süredir Frekans ise saniyedeki tur (dalganın tekrar) sayısıdır. Frekans (Hz) = 1/ Periyot (sn) 6
7
Ses Dalgaları 8
(tepe) Daha çok enerji harcanır Aynı yük direnci Daha az enerji (tepe) harcanır 9
AC Gerilim Ölçümü Ortalama sıfır Tüm değerler pozitif gibi düşünülüp ortalama alınabilir 10
RMS Değeri 11
Faz Farkı t T Birbiriyle aynı frekanstaki iki dalga arasındaki zaman farkını ifade eder. Her periyot açısal olarak 2 =360 o de tamamlanır. Faz farkı aradaki kaymanın toplam periyoda oranının açı karşılığı ile ifade edilir. V A V B ( t) V sin( t) ( t) V sin( t ) 2 T t 12
13
90 o faz farkı A ileride (önde) 90 o faz farkı B ileride (önde) 180 o faz farkı A ve B birbirinin tersi 0 o faz farkı 14
Direncin AC Tepkisi Ohm kanunu AC durumunda da geçerlidir Eğer sinusoidal akım uygulanırsa gerilim Gerilimin genliği Ohm kanunu ile bulunur, fazı değişmez. Akım ile gerilim arasındaki faz farkı sıfırdır. 15
Empedans Bir devre elemanının geriliminin akımına oranıdır. Z ile gösterilir. Birimi ohm dur. Direncin empedansı Z=R 16
Kondasatörün AC Tepkisi Kondansatörün akımı ile gerilimi arasındaki ilişki Sinusoidal bir gerilim uygulandığında Akım Gerilimin akıma oranı Empedans Euler formulü 17
Kondansatörün AC Tepkisi Kondansatörün gerilimi akımından 90 o geridedir 18
Bobinin AC Tepkisi Bobinin akımı ile gerilimi arasındaki ilişki Sinusoidal bir akım uygularsak Gerilim Gerilim akım oranı Empedans 19
Bobinin AC Tepkisi Bobinin akımı geriliminden 90 o geridedir 20
Filtreler (Süzgeçler) Alçak geçiren Yüksek Geçiren Band geçiren Band Durduran 21
Filtreler Giriş Çıkış Giriş Çıkış Alçak geçiren filtre Yüksek Geçiren Filtre 22
Filtreler Kondansatörlerin tersine bobin düşük frekanslı işaretleri geçirir yüksek frekanslıları geçirmez. Yüksek geçiren filtre Alçak geçiren filtre 23
Filtrelerin Uygulamaları Gürültüden arındırma Gürültülü EEG sinyali Temizlenmiş Sinyal Zaman Frekans 24
Filtrelerin Uygulamaları Orijinal resim Alçak geçiren filtreden geçmiş Yüksek geçiren filtreden geçmiş 25
Osilatörler Osilatörler girişe DC besleme dışında herhangi bir sinyal vermeden AC dalga şekillerini üreten devrelerdir. Özellikle iletişim sistemlerinde kullanılır. Bir kondanstör ve bir bobinle osilatör yapılabilir. Enerji sırayla bobinde ve kondansatörde depolanırken salınımlar oluşur. 26
27
28
GSM, kablosuz telefonlar ve LAN kartalrında kullanılan Gerilim kontrollü osilatörler 29
Rezonans Bobin ve kondansatör birbirinin zıttı AC özelliklere sahiptir. Bobinin reaktansı frekansla doğru, kondansatörünki ters orantılıdır. Bobin reaktansının işareti pozitif kondansatörününki negatiftir. Her iki elemanı da içeren devrelerde rezonans adı verilen özel bir durum görülür. Rezonans frekansında bobin ve kondansatörün reaktanslarının büyüklükleri eşittir ve bu yüzden devre rezistif bir devre gibi görülür. Seri RLC devresinde Z=R-j X c +j X L = R Rezonanstaki bir devrenin frekans tepkisi band geçiren filtre gibidir. Filtrenin temel frekansı ya da devrenin rezonans frekansı f c Band genişliği de elemanların büyüklüklerine bağlıdır http://en.wikipedia.org/wiki/resonance 2 1 LC 30