Konuyu Oyla:
  • Derecelendirme: 2.38/5 - 24 oy
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Alternatif Akım Devreleri
#1

Belli zaman dilimleri içinde belirli birhareketintekrarlanması olayına salınım adı verilir.hepimizin bildiğisalıncakbunun en çok rastlanan örneğidir. Masanın kenarınasıkıştırdığımızjiletin titreşmesi veya bir keman telinin titreşimibenzer salınımörnekleridir.
Daha bilimselbir örnek bir basit sarkacın salınımıdır.Sarkacın salınımları, dengekonumundan sağa ve sola doğru belliuzaklıktadır. Eğer sürtünmekuvvetleri olmasaydı bu şekilde salınansarkaç genliğini hiç bozmadanaynı hareketi devamlı olaraksürdürürdü.Sarkacın denge konumundan sağaveya sola sapması yani yöndeğiştirmesi,salınım hareketinin en önemliözelliğidir, buna genlikdenir. Sarkacın denge konumundan ayrılıp tekrardenge konumuna gelmesihareketin yarısını oluşturur. Tam bir salınımhareketi, sarkacın dengekonumundan ayrılıp bir yöne gittikten sonra,diğer yönde maksimumnoktaya ulaşıp tekrar denge konumuna gelmesidir,buna hareketin'Peryot'u adı verilir. Saniyedeki peryot sayısı ise'Frekans'
olarak adlandırılır.
Sarkacınbu hareketini dairesel bir hareket kabuledersek,bir peryotluk birhareket sırasında bir çember etrafı dönülmüşolur ve bu '2pr' kadar bir yol demektir. Bu şekilde ki salınım hareketleri kartezyen koordinat sisteminde 'x = a sin q' fonksiyonu şeklinde gösterililr.
Bir çember etrafında hareket eden bir noktanın bir turda aldığı yol 2pr ve gördüğü açı 2p radyan olur.Birim zamanda görülen açıya açısal hız ( w )adı verilir.t saniyede taranan açıdır. w = 2 p / t olur.
T yani peryot ‘ un 1/f olduğunu biliyoruz; çünkü peryot bir hareketin süresi, frekans ise bir saniyedeki hareket sayısıdır.
f x T = 1 dir.
birno'lu formülde ki 't' zamanı içinde bir hareketolduğu için,birhareketin zamanı olan peryot T yi bu eşitliğekoyabiliriz veya T yerine1/f 'i koyabiliriz . O halde;
w = 2 p f olur.
X = a sin q da q açısının yerine wt yazabiliriz.
X = a sin w t
X = a sin 2 p f t dir.
Elektriğin bu şekilde salınan şekline Alternatif akım adı verilir.
Alternatif akım alternatör denilen cihazlarla elde edilir.
Alternatif akımın ve gerilimin formülü
U = Umax. Sin w. t
U = Umax. Sin 2p f t
I = I max .Sin w.t
I = I max .Sin 2p f t
Şeklinde yazılır.Akım ve gerilim aynı fazdadır. Bir bobin den geçerken akım 90 derece yani p/2 kadar geri kalır.
Bir kondansatör de ise bu sefer gerilim 90 derece yani p / 2 kadar geridedir.
Alternatörlerde manyetik alanda indüklenen bir bobinmevcuttur. Farklı kutuplardabobinin üzerinde oluşan akım yöndeğiştirir ve değişken bir elektrikakımı ortaya çıkar. Bu şekildeortaya çıkan elektrik A.C. olarak yazılan'Alternatif Current'dır.

Bu çeşitelektrik, yön değiştirme özelliği nedeni ilevoltajı transformatörlerdeyükseltilip düşürülebilir. Bu sayede yüksekvoltajların daha az kayıplanakledilmeleri sebebi ile A.C. uzak
mesafelere daha az kayıpla nakledilebilir. Bugün evlerde ve sanayide kullandığımız hep bu çeşit elektriktir.

Faz ve faz farkı

Evlerde220 volt olarak kullandığımız A.C. etkin değerveya RMS değer dediğimizdeğerde bir alternatif akımdır.RMS(root-mean-square) değer A.C. nin,bir resistor üzerinde tükettiğienerjiye eşit enerji tüketen D.C.karşılığıdır.
Teorik olarak etkin değer'e eşit olan RMS değeri, Alternatif akım maximum değer veya tepe değerinin karekökü alınarak bulunur.
Genelde bir A.C. den bahsedilirken hep etkin değerden bahsedilir. Ölçü aletleri de bu değeri ölçerler.
A.C. ın bir de ortalama değeri vardır. Ortalama değerpozitif veya negatif saykıldaki ani değerlerinin toplamınınortalamasıdır.
Maximum değer 1 ise RMS 0.707 Ortalama değer ise 0.636'dır
FAZ : Bir Alternatif akımı veya gerilimi, koordinat sisteminde gösterebileceğimizi ve bir hareketin yani peryodun 2p olduğunu söylemiştik. Buradaki 2p bir haraket süresince taranan açıdır.İkinci bir peryotta bir 2p kadar daha açı taranır.Şimdi bir başka alternatif gerilim veya akımın bu koordinat sisteminde 0 noktasından değil de p/2 kadar ileriden harekete başladığını varsayalım işte iki hareket arasında mevcut mesafe olan p/2 kadar farka faz farkı adı verilir.
Direnç, Kondansatör ve Bobin karşısında Alternatif akımın
davranışı nasıldır ?
Resistansın( direncin ) Alternatif akıma karşıdavranışı D.C. gibidir.Uçlarına A.C.uygulanmış Bir Resistor'üngösterdiği direnç aynıdır.Ohm yasasıkullanılır.
Uçlarına A.C. uygulanmış birbobinde “Endüktif devre “durum değişiktir. Bu bobin uclarında bir zıtE.M.K oluşur. Bobininindüktansı yanında bir de resistansı söz konusudureğer bu
resistans sıfır değerde ise bu bobindevresi safindüktif devre olarak adlandırılır. Bobinin gösterdiğidirence ise"İndüktif Reaktans" adı verilir.
{Endüktif Reaktans } X L = wL = 2 p f L dir.
Seri ve paralel bağlamalarda dirençler gibi aynı formüller kullanılır.
Birbobine tatbik edilen A.C. da akım engelle karşılaşırve geri kalır. Bunedenle bobinde akımla gerilim arasında 90 derece fazfarkı vardır.
Uclarına bir A.C. tatbik edilmiş kondansatörde, yani kapasitif bir devrede ki dirence "Kapasitif Reaktans" adı verilir.
{ Kapasitif Reaktans } Xc = 1/ w. C dir.
Xc = 1/ 2p f C dir.
Burada değerler Ohm, Farad, Henry'dir. Bir kapasitif devrede gerilime zorluk vardır ve gerilim 90 derece geri kalır.
Paralel kondansatörler de toplam kapasitif reaktans;

1/Xc= 1/ Xc1 +1/Xc2+1/Xc3 +..1/Xcn dir.
Seri bağlı kondansatörlerde ise toplam kapasitif reaktans her kondansatörün kapasitif reaktansları toplamıdır.
Xc = Xc1+Xc2+Xc3+….Xcn dir.
Burayakadar yalnız başına olan bobin, kondansatör vedirencin alternatif akımakarşı olan davranışını ve gösterdiği direncigördük, ama elektronikdevrelerde çoğu zaman bobin, kondansatör vedirençler birliktekullanılırlar.İşte böyle hallerde yani; bobin,kondansatör, direnç gibielemanların, çeşitli şekilde bağlantılarındaA.C. ye karşı gösterileneşdeğer dirence
'EMPEDANS'’ adı verilir. Z ilegösterilir.Klasik Ohmkanununda ki R direnci yerine Z empedans değerikonarak, Alternatifakım devrelerinde Ohm kanunu kullanılabilir.
V = I . Z dir.
Seri Devrede Empedans
Seridevrelerde,devreden geçen akım sabittir. Gerilimise her devre elemanıuçlarında farklıdır. Bu nedenle seri devrelere'Akım devresi' adıverilir ve referans olarak akım alınır. AkımKoordinat sistemi üzerindeX ekseninde gösterilir.


Direnç Bobin seri devresi



Burada direnç uçlarındaki gerilim VR = İ.R'dir
Bobin ucundaki gerilim;
VL = İ .XL'dir
BuradaXL kullanılması nın nedeni, alternatif akım dabobinin direncininindüktans olarak karşımıza çıkmasıdır ve indüktansformülü kullanılır.Devrenin uçlarındaki gerilim ise,
bunların vektörel toplamıdır.
_____________
V = V VR2 + VL2 olur.
Devrenin uçlarındaki gerilim
V = İ . Z dir. O halde tüm V lerin yerine karşılıklarını yazarsak
_______________
İ.Z = V(İ.R)2 +(İ.XL)2 olur.
_______________
Z = V R2 + XL2 olur.
Yukarıda seri bir direnç, bobin devresinde empedansı gördük,
burada bobinin gerilimi 90 derece ileri fazdadır. Direncin
akımı ve gerilimi arasında bir faz farkı yoktur. Her iki gerilimin
vektörel toplamları bu devrede gerilimin akıma göre j açısı
kadar ileride olduğunu gösterir. Bu açı:
Cos j = R / Z dir.
Direnç Kondansatör seri devresi
Bir direnç ve bir kondansatörden oluşan seri bir devrede durum nasıldır ?


Bu devrede kondansatör gerilimi, akıma göre 90 derece geridedir.Burada da önceki devrede olduğu gibi aynı yöntemle
Cos j = R / Z ve
_____________
Z = V R2 + XC2 bulunur.
Direnç Bobin Kondansatör Devresi

Direnç üzerinde gerilim akıma göre değişmez demiştik.
Bobinin gerilimi 90 derecede ileride, Kondansatörün gerilimi
ise 90 derece geridedir. Bu devrenin diyagramı şu şekilde gösterilir.

Bobinve kondansatörün Reaktansları görüldüğü gibibirbirlerinezıt yöndedir,bu nedenle bu iki reaktansın farkı ilerezistansın vektörel toplamlarıbize devrenin empedansını verir.
Burada
XL [>] XC den büyük ise devre indüktif tir.
XC [>] XL den büyük ise devre kapasitiftir.
EğerXL = XC ise rezonans durumu söz konusudur. Yanidevre alternatif akımınsalınımına en az direnci gösterir.Buradaempedans yanlızca rezistansaeşit olur.
Cos j = R / Z dir.
İndüktans ile Kapasitans arasındaki fark D X ise Empedans:
________________
Z= V R2 + D X2 olur.
Paralel Bağlı Devreler
Bobinve Kondansatörün paralel olduğu devrelerde,referans gerilimdir; çünkügerilim paralel devre elemanlarınınuçlarında aynıdır, değişmez. Budevrelere gerilim devreleri denir.


Direnç Bobin Paralel devresi

Birdirenç ve bir bobin paralel bağlı ise, dirençüzerinde akım ve gerilimarasında faz farkı yoktur.Bobin üzerinde iseakım gerilimegöre 90 derecegeridedir.

Devrenin toplam akımı akımların vektörel toplamlarına eşittir.
Direnç Kondansatör Paralel Devresi

Birdirenç ile bir kondansatör paralel bağlı olduğundakondansatörde akım 90derece ileridedir ve 8 nolu formülde XL yerine XCkonur.

Direnç Bobin ve kondansatör birlikte ise Empedans



Seridevrelerde rezonans halinde XL = XC olduğu için budevrelerde empedansminimumdur,empedans minimum olduğunda akım maksimumolur
Paralel rezonans devrelerinde ise rezonans halinde durum tam tersidir ve akım minimum, empedans maximumdur.
Rezonans halinde, maksimum akımın 0.7'si kadar akım değerlerine denk gelen D f aralığına da 'Bant genişliği' adı verilir.
Bant genişliğinin az olması devrenin 'Q' kalite faktörünün yüksekliği anlamına gelir.
Q = XL / R
Cevapla

Konu Araçları
Konuyu Paylaş :  
Konunun Linki :  
BBKodu :  
Konu Araçları :

Konu ile Alakalı Benzer Konular
Konular Yazar Yorumlar Okunma Son Yorum
  Doğru akım devreleri arachnanthe 0 2.795 12-04-2007, Saat: 22:42
Son Yorum: arachnanthe

Hızlı Menü:


Konuyu Okuyanlar: 1 Ziyaretçi