ADIYAMAN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK-ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ DEVRE ANALĠZĠ LABORATUVARI-II DENEY RAPORU DENEY NO : DENEYĠN ADI : DENEY TARĠHĠ : DENEYĠ YAPANLAR : RAPORU HAZIRLAYANIN ġube NOSU : ÖĞRENCĠ NOSU : ADI VE SOYADI : RAPOR TESLĠM TARĠHĠ : ĠMZASI :
DENEY-5 SERİ LC DEVRE ANALİZİ 1. DENEYİN AMACI Alternatif akım altında seri LC devresinin analizi ve rezonans frekansının ölçülmesi Kullanılan Alet ve Malzemeler: 1. Osiloskop 2. Sinyal jeneratörü 3. Çeşitli değerlerde direnç, kondansatör, bobin ve bağlantı kabloları Teorik Bilgi: Şekil 1 de L ve C elemanlarının seri olarak bağlandığı seri rezonans devresi görülmektedir. ġekil 1. Seri LC devresi Bu devrede toplam empedans aşağıdaki eşitlik ile hesaplanır. Bir f0 frekans değeri için (XL-XC) reaktif terimi sıfır olur ve devrenin toplam empedansı tamamen dirençsel olur. Bu durum seri rezonans olarak adlandırılır ve f0 frekansına seri rezonans frekansı denir. Seri rezonans frekansı aşağıdaki eşitlik ile hesaplanır. Rezonans frekansında devrenin empedansı minimum (ZT=R) olduğundan akım maksimum değerde ve gerilimle aynı fazda olur. Bobin ve kondansatördeki gerilimler ±90 faz farklıdır. Yukarıdaki eşitliğinden görüleceği gibi VL ve VC nin büyüklükleri aynı ama işaretleri zıt olduğundan toplamları sıfır olur. Bu durumda devreden maksimum akım geçer.
Akımın en yüksek değerini aldığı bu frekansa rezonans frekansı denir. Seri rezonans devresinde akımın frekansla değişimi Şekil 2 de gösterilmektedir. Rezonans frekansının altında ve üstünde gerilimin en yüksek değerinin 0.707 sine düştüğü frekanslar alt kesim ve üst kesim frekansı (falt, füst) olarak adlandırılır. Bu iki frekansın farkına rezonans devresinin frekans bant genişliği (B) denir. Rezonans frekansının bant genişliğine oranı devrenin kalite faktörü (Q) olarak adlandırılır ve devrenin frekans seçiciliğini belirler. Yüksek Q değeri, rezonans devresinin daha iyi frekans seçiciliği olması demektir. ġekil 2. Seri rezonans devresinde akımın frekansla değiģimi ÇALIŞMA SORULARI 1) Deneyin yapılışındaki uygulama adımlarını dikkatlice okuyup anlatınız. 2) Aşağıdaki tabloda verilen değerlere göre seri rezonans frekanslarını hesaplayınız. Deneyin Yapılışı : 1- Deneyin proteus çizimlerini hazırlayınız. 2- Öncelikle osiloskobun kalibrasyonunu kontrol ediniz. 3-Aşağıdaki uygulama adımlarını sırası ile yapınız.
Uygulama: Seri LC devre ġekil 3 deki gibi R = 1 kω, L = 100 mh ve C = 820 nf elemanları kullanılarak kurulur. Devrede kullanılan L ve C değerlerinden seri rezonans frekansı hesaplanır ve Çizelge 1 e kaydedilir. Sinyal üretecinden 100 Hz, 12 Vpp genlikli sinüzoidal iģaret devreye uygulanır. Sinyal üretecinin frekansı değiģtirilerek R direncinin uçlarındaki gerilim osiloskop ile ölçülür. ÇıkıĢ geriliminin en büyük olduğu frekans değeri (rezonans frekansı) ve bu frekanstaki gerilim değeri (V Ç ) tespit edilir ve kaydedilir. Ölçülen ve hesaplanan değerlerin aynı olup olmadığı karģılaģtırılır. Akımın değeri hesaplanır ve kaydedilir. Bulunan rezonans frekansının altında ve üstünde gerilimin en yüksek değerinin 0.707 sine düģtüğü frekansları yani alt kesim ve üst kesim frekansları ölçülür ve kaydedilir. Devrenin bant geniģliği (B) hesaplanır ve kaydedilir. Kalite faktörü (Q) hesaplanır ve kaydedilir. Çizelge 2 de verilen frekans değerleri için direnç üzerindeki gerilimler ölçülerek kaydedilir. Akım değerleri hesaplanır ve kaydedilir. Hesaplanan akım değerleri ġekil 7 deki grafik üzerinde iģaretlenerek bu noktalardan geçen düzgün bir eğri çizilir. Şekil 4. Deneysel ölçümler için gerekli devre diyagramı Şekil 5. f=100 Hz için Osiloskop ekranı
Şekil 6. f=fr(rezonans) Hz için Osiloskop ekranı Çizelge 1. Teorik hesaplama ve ölçüm verileri Çizelge 2. Seri rezonans devresinde akımın frekansla değişim ölçüm verileri Şekil 7. Seri rezonans devresinde akımın frekansla değişim grafiği