T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 7 KONDANSATÖRLER VE BOBİNLER Doç. Dr. İbrahim YÜCEDAĞ Arş. Gör. Sümeyye BAYRAKDAR Arş. Gör. M. Enes BAYRAKDAR
DENEY 7: KONDANSATÖRLER VE BOBİNLER AMAÇ: Kondansatör ve bobinlerin doğru akım karakteristiklerinin incelenmesi ÖN BİLGİ: Doğru Akım Devresinden Kondansatör: Kondansatör doğru akımı geçirmeyip alternatif akımı geçiren bir elemandır. Yükselteçlerde DC yi geçirip AC geçirmeyerek filtre elemanı olarak kullanılır. AC/DC dönüştürülmesinde diyotlar düzgün bir DC elde edilemez burada da filtre elemanı olarak kullanılır. Enerji depolama özelliğinden faydalanılarak kontakların gecikmeli açılması istenen yerlerde röleye paralel bağlanarak kullanılabilir. Kondansatörü bir DC kaynağa bağladığımızda kondansatörden doluncaya kadar akım akar. Kondansatör dolduğunda uçları arasındaki gerilim maksimum değerine ulaşır. Bu gerilim, kendisini besleyen kaynağın gerilimine eşittir. Dolduğunda kondansatör uçları ve kondansatörü besleyen kaynağın uçları arasında potansiyel farkı sıfır olacağı için devreden akım akmaz. Dolayısıyla dolma zamanı dışında bir kondansatör DC gerilim altında açık devre davranışı gösterir. Şekilde görüldüğü gibi kondansatör bir DC kaynağına bağlanırsa, devreden Şekilde görüldüğü gibi, geçici olarak ve gittikçe azalan IC gibi bir akım akar. IC akımının değişimini gösteren eğriye kondansatör zaman diyagramı denir. Bu olaya, kondansatörün şarj edilmesi, kondansatöre de şarjlı kondansatör denir. "Şarj" kelimesinin Türkçe karşılığı "yükleme" ya da "doldurma" dır. Zaman sabitesi kondansatöre seri bağlanan R direnci ve kondansatörün kapasitesi ile doğru orantılıdır. τ ile gösterilir ve τ = R.C dir. R.C sürede kondansatör gerilimi, şarj geriliminin ancak 0,632 si kadardır. Kondansatör pratikte 4. R.C kadar sürede tam dolmuş kabul edilir.
Doğru Akım Devresinden Bobin: Bobin silindir üzerine sarılmış ve dışı izole edilmiş iletken telden oluşur. Bu yüzden gerçek bobin, telin özdirencinden dolayı bir omik dirence de sahiptir. DC de bobin; elektrikte motor, elektromıknatıs, röle, elektronikte ise filtre ve regüle devrelerinde kullanılır. Bobinin DC de dar bir kullanım alanı vardır. AC de daha geniş bir kullanım alanı vardır. Seri R-L devresine yani gerçek bobine Şekildeki gibi DC uygulandığında ilk anda bobin akımdaki değişikliğe karşı koyar. Bu yüzden akım yavaşça yükselir. Faraday ve Lenz kanunlarına göre akımın yükselişindeki empedans miktarı akımın değişim oranına bağlıdır. Akım değişikliği ne kadar fazla olursa o kadar fazla direnç gösterir. Akım direncin tek başına alacağı değere kadar yükselir. Çünkü eğer akımda değişme olmazsa bobinin empedansı yoktur. Bu yükselme oranı L/R zaman sabitesi ile karakterize edilir. Şekildeki gibi logaritmik bir eğri şeklinde olur. Bu olaylar çok kısa sürede gerçekleşir. Bobinin zaman sabitesi denklemi τ = L/R dir. Bobine uygulanan akım bobin sargıları tarafından oluşturulan manyetik alanda ( Resim 1.1 ) potansiyel enerji olarak depolanır. Bu enerji sayesinde devre akımı kesilse bile bobin üzerinde kalan manyetik alan sayesinde bobin uçları arasında bir EMK kalır. Bu haldeki bobinin uçları arasına bir alıcı, örneğin ampul bağlansa; ampul yanmaya manyetik alan azalmaya başlar. Manyetik alan bittiğinde ampul söner. Bu süre akımın yükselişinde de olduğu gibi bobinin indüktansına (L) bağlıdır.
DENEY DEVRE ŞEMASI: Şekil 7.1. Deney Devre Şeması DENEYDE KULLANILACAK CİHAZLAR ve MALZEMELER: 1. DC Güç Kaynağı 3. Montaj kablosu 2. Multimetre 4. Dirençler (220kΩ) 5. Kondansatörler (470µF) DENEYİN YAPILIŞI: 1. Deneye başlamadan önce 220kΩ luk direnci kondansatörün uçlarına bağlayarak biraz bekleyin. Eğer kondansatörde kalıntı yük varsa böylece bunu boşaltmış olursunuz. Not: Kondansatörlerin uçlarını kesinlikle kısa devre yapmayınız. Kondansatöre zarar verebilirsiniz. Kondansatörlerin + ucunun Güç kaynağının + ucuna ve - ucunun da güç kaynağının - ucuna denk gelecek şekilde bağlı olmasına dikkat ediniz. Aksi takdirde patlayabilir. 2. Şekil 7.1 deki devreyi kurunuz. S anahtarı başlangıçta II konumunda olacaktır. Kondansatörün kutuplarına dikkat ediniz kesinlikle ters bağlamayınız. 3. Voltaj kaynağını 20 volt yapınız. Voltmetreyi 20-30 volt ölçecek biçimde ayarlayınız. Kronometre veya kol saatinizi ölçüme hazır hale getiriniz. 4. S anahtarını I konumuna aldığınızda t=0 anı kronometreyi çalıştırınız veya kol saatinizden takip ediniz. 5. Her 30s de bir voltmetreden okuduğunuz değeri Tabloya kaydediniz. Dolum ölçümünü alırken bir süre sonra voltaj değişmez olacaktır. Artık kondansatör dolmuştur. 6. Kondansatör dolduktan sonra, S anahtarını II konumuna alınız. Kondansatörün voltajı sıfır oluncaya kadar voltaj ölçmeye devam ederek kondansatörün boşaldığını görünüz. 7. Deneyde kullandığınız R-C çifti için τ değerini hesaplayınız. SONUÇLARIN İRDELENMESİ: 1. Tabloda yazdığınız ölçümleri t yatay eksen V düşey eksen olacak şekilde çiziniz. 2. Sonuçları yorumlayınız.
DENEY SONUÇLARI ÇİZELGESİ (Bu sayfanın deney bitiminde laboratuvar sorumlusuna onaylatılıp teslim edilmesi gerekmektedir.) Deney No : 7 Deneyin Adı : Kondansatörler ve Bobinler Laboratuvar Grup No : Hazırlayanlar :...................................................................................................... Elde edilen deney sonuçları çizelgesi: R=220kΩ, C=470µF t saniye Dolma V(Volt) 30 60 90 120 150 180 210 240 Tablo (Ölçülen) Laboratuvar Sorumlusu Onayı: SONUÇ ve YORUMLAR: