Klavyeah
Üye
- Katılım
- 28 Ağu 2006
- Mesajlar
- 269
- Puanları
- 1
- Yaş
- 39
ALTERNATiF AKIMDA SERi DEVRELER
3.1 R-L (DiRENç - BOBiN) SERi BAğLANMASI
3.2 R-C (DiRENç - KONDANSATöRüN) SERi BAğLANMASI
3.3 R-L-C (DiRENç-BOBiN - KONDANSATöR) SERi BAğLANMASI
3.4 R-L-C SERi DEVRESiNDE Güç
ALTERNATiF AKIMDA SERi DEVRELER
Direnç, bobin ve kondansatör elemanları tek olarak devrede kullanıldığı gibi bu elemanlar kendi aralarında çeşitli bağlantılı olarak aynı devrede kullanılabilirler. Bağlama çeşitlerinden bu elemanların aynı devre üzerinde seri bağlantı şekilleri oluşturularak alternatif akımda davranışları incelenecektir.
R-L seri devresi R-C Seri devresi
L-C seri devresi R-L-C seri devresi
şekil3.1Alternatif Akım seri bağlantı devre şekilleri
Seri bağlı alternatif akım devrelerinin önemli üç kuralı vardır. 1) Seri bağlı bütün elemanlardan aynı akım geçer. Bunun için devrenin vektör diyagramının çiziminde, akım referans vektörü olarak alınır. 2) Devreye uygulanan U gerilimi, elemanların uçlarında düşen gerilimlerin vektörsel toplamına eşittir. 3) Devrenin akıma karşı gösterdiği toplam zorluk (direnç), devre elemanlarının ayrı ayrı gösterdiği zorlukların vektörsel toplamına eşittir.
3.1 R-L (DiRENç - BOBiN) SERi DEVRESi
çeşitli üretimlerde R-L seri devresine rastlamak mümkündür. Bunlar elektrik makineleri, flüoresan lamba tesisatları, trafolar gibi seri R-L özellikleri gösterir. Bu elemanları laboratuar ortamında seri bağlanıp uçlarına sinyal jeneratöründen bir alternatif akım verildiğinde devre elemanlarındaki akım ve
gerilim değişimleri ve oluşturdukları faz farklılıkları görülebilir. Bu faz farkları osiloskop da görülebileceği gibi teorik olarak da ilerleyen konularda hesaplanması yapılacaktır. şekil3.2 de direnç ve bobinin seri bağlandıklarında uçlarındaki gerilim eğrisi ve üzerinden geçen akım eğrileri eleman üzerlerinde gösterilmiştir.
şekil3.2 R-L seri devresinde akım ve gerilim eğrileri
şekil3.2 deki devre incelendiğinde sinyal jeneratöründen bir akım çekilmektedir. önceki konularda elemanların tek olarak alternatif akımdaki davranışları incelenirken direnç elemanının üzerinden geçen akımla uçlarında düşen gerilim arasında faz farkı meydana getirmediği sadece akımın genliğinin değiştiği açıklanmıştı. Bobin elemanı ise üzerinden geçen akımla uçlarındaki gerilim arasındaki gerilim arasında 90 faz farkı meydana geldiği de önceki konularda açıklanmıştı. Bu hatırlatmalardan sonra bu elemanlar seri bağlandığında, seri devre özelliklerinden, kaynaktan çekilen akım aynen bu elemanlardan geçeceğinden referans alınacak olan akımdır. Bu referans doğrultusunda eleman uçlarındaki gerilimi ve kaynak geriliminin vektörünün çizimi ve gerilim üçgenin elde edilmesi şekil3.3 de gösterilmiştir.
şekil3.3 R-L seri devresinde gerilim üçgenin elde edilmesi
şekil3.2 deki R-L seri devresinde sinyal jeneratöründen çekilen I akımdır. Bu akım elemanlar üzerinden geçerken direnç uçlarında UR = I.R ve endüktif reaktansın uçlarında UL = I.XL gerilim düşümlerine sebep olur. Yukarıda da açıklandığı gibi dirençte düşen UR gerilimi içinden geçen akımla aynı fazda ve özindükleme bobinin reaktif direncinde düşen UL gerilimi ise içinden geçen akımdan 90 ileri fazdadır. Kirşofun gerilim kanunu uygulandığında kaynak gerilimi eleman uçlarındaki gerilim düşümlerinin toplamına eşit olacaktır. Fakat alternatif akım vektörsek olduğundan cebirsel toplanmaz vektörsel toplanması gerekir.
U=UR+UL
şekil3.3 deki devrede dikkat edilirse kaynak gerilimi akımdan açısı kadar ileri fazdadır. Vektör diyagramında gösterilen akım ve gerilim vektörleri, sinüzoidal akımın ve gerilimin etkin değerini gösterirler. Gerilim üçgeninden gerilim değerleri ve akımla gerilim arasındaki R-L devresindeki faz açısı aşağıdaki şekilde olur.
dik üçgenden
Formülünde UR ve UL değerlerini akım ve direnç değerleri cinsinden eşitliği yazılarak formülde yerlerine koyalım.
Ohm kanunu hatırlanırsa gerilimin akıma oranı bize, ohm olarak devrenin geçen akıma karşı gösterdiği zorluğu verir. Omik direnç ve endüktif reaktansın akımın akışına gösterdiği zorluğa empedans denir. Empedans Z harfi ile ifade edilir ve birimi ohmdur.
şekil3.4 de empedans üçgeninin çıkarılması görülmektedir.
şekil3.4 Empedans üçgeni elde edilmesi
R-L seri devresinin empedansı, empedans dik üçgeninden Z çekilirse direnç ve endüktif reaktansdan faydalanılarak bulunur.
Aynı zamanda Ohm kanununa göre dır. Buradan devre akımı aşağıdaki gibi bulunur.
örnek3.1
şekil3.5 deki seri bağlı elemanlar üzerinden 200 A geçmektedir. Bu akımı veren devre gerilimini ve akımla gerilim arasındaki faz farkı açısını bulunuz.
şekil3.5
çözüm3.1:
R-L Seri Devresinde Güç
U gerilimi ve kadar geride I akımının gerilimle aynı fazlı ve gerilimle dik fazlı bileşenleri vardır. Gerilimle aynı fazlı olan bileşeni direnç elemanı üzerinde harcanan gücü dik fazlı bileşeni ise bobin üzerinde harcanan gücü ifade eder. şekil3.6 da görülmektedir.
3.1 R-L (DiRENç - BOBiN) SERi BAğLANMASI
3.2 R-C (DiRENç - KONDANSATöRüN) SERi BAğLANMASI
3.3 R-L-C (DiRENç-BOBiN - KONDANSATöR) SERi BAğLANMASI
3.4 R-L-C SERi DEVRESiNDE Güç
ALTERNATiF AKIMDA SERi DEVRELER
Direnç, bobin ve kondansatör elemanları tek olarak devrede kullanıldığı gibi bu elemanlar kendi aralarında çeşitli bağlantılı olarak aynı devrede kullanılabilirler. Bağlama çeşitlerinden bu elemanların aynı devre üzerinde seri bağlantı şekilleri oluşturularak alternatif akımda davranışları incelenecektir.
R-L seri devresi R-C Seri devresi
L-C seri devresi R-L-C seri devresi
şekil3.1Alternatif Akım seri bağlantı devre şekilleri
Seri bağlı alternatif akım devrelerinin önemli üç kuralı vardır. 1) Seri bağlı bütün elemanlardan aynı akım geçer. Bunun için devrenin vektör diyagramının çiziminde, akım referans vektörü olarak alınır. 2) Devreye uygulanan U gerilimi, elemanların uçlarında düşen gerilimlerin vektörsel toplamına eşittir. 3) Devrenin akıma karşı gösterdiği toplam zorluk (direnç), devre elemanlarının ayrı ayrı gösterdiği zorlukların vektörsel toplamına eşittir.
3.1 R-L (DiRENç - BOBiN) SERi DEVRESi
çeşitli üretimlerde R-L seri devresine rastlamak mümkündür. Bunlar elektrik makineleri, flüoresan lamba tesisatları, trafolar gibi seri R-L özellikleri gösterir. Bu elemanları laboratuar ortamında seri bağlanıp uçlarına sinyal jeneratöründen bir alternatif akım verildiğinde devre elemanlarındaki akım ve
gerilim değişimleri ve oluşturdukları faz farklılıkları görülebilir. Bu faz farkları osiloskop da görülebileceği gibi teorik olarak da ilerleyen konularda hesaplanması yapılacaktır. şekil3.2 de direnç ve bobinin seri bağlandıklarında uçlarındaki gerilim eğrisi ve üzerinden geçen akım eğrileri eleman üzerlerinde gösterilmiştir.
şekil3.2 R-L seri devresinde akım ve gerilim eğrileri
şekil3.2 deki devre incelendiğinde sinyal jeneratöründen bir akım çekilmektedir. önceki konularda elemanların tek olarak alternatif akımdaki davranışları incelenirken direnç elemanının üzerinden geçen akımla uçlarında düşen gerilim arasında faz farkı meydana getirmediği sadece akımın genliğinin değiştiği açıklanmıştı. Bobin elemanı ise üzerinden geçen akımla uçlarındaki gerilim arasındaki gerilim arasında 90 faz farkı meydana geldiği de önceki konularda açıklanmıştı. Bu hatırlatmalardan sonra bu elemanlar seri bağlandığında, seri devre özelliklerinden, kaynaktan çekilen akım aynen bu elemanlardan geçeceğinden referans alınacak olan akımdır. Bu referans doğrultusunda eleman uçlarındaki gerilimi ve kaynak geriliminin vektörünün çizimi ve gerilim üçgenin elde edilmesi şekil3.3 de gösterilmiştir.
şekil3.3 R-L seri devresinde gerilim üçgenin elde edilmesi
şekil3.2 deki R-L seri devresinde sinyal jeneratöründen çekilen I akımdır. Bu akım elemanlar üzerinden geçerken direnç uçlarında UR = I.R ve endüktif reaktansın uçlarında UL = I.XL gerilim düşümlerine sebep olur. Yukarıda da açıklandığı gibi dirençte düşen UR gerilimi içinden geçen akımla aynı fazda ve özindükleme bobinin reaktif direncinde düşen UL gerilimi ise içinden geçen akımdan 90 ileri fazdadır. Kirşofun gerilim kanunu uygulandığında kaynak gerilimi eleman uçlarındaki gerilim düşümlerinin toplamına eşit olacaktır. Fakat alternatif akım vektörsek olduğundan cebirsel toplanmaz vektörsel toplanması gerekir.
U=UR+UL
şekil3.3 deki devrede dikkat edilirse kaynak gerilimi akımdan açısı kadar ileri fazdadır. Vektör diyagramında gösterilen akım ve gerilim vektörleri, sinüzoidal akımın ve gerilimin etkin değerini gösterirler. Gerilim üçgeninden gerilim değerleri ve akımla gerilim arasındaki R-L devresindeki faz açısı aşağıdaki şekilde olur.
dik üçgenden
Formülünde UR ve UL değerlerini akım ve direnç değerleri cinsinden eşitliği yazılarak formülde yerlerine koyalım.
Ohm kanunu hatırlanırsa gerilimin akıma oranı bize, ohm olarak devrenin geçen akıma karşı gösterdiği zorluğu verir. Omik direnç ve endüktif reaktansın akımın akışına gösterdiği zorluğa empedans denir. Empedans Z harfi ile ifade edilir ve birimi ohmdur.
şekil3.4 de empedans üçgeninin çıkarılması görülmektedir.
şekil3.4 Empedans üçgeni elde edilmesi
R-L seri devresinin empedansı, empedans dik üçgeninden Z çekilirse direnç ve endüktif reaktansdan faydalanılarak bulunur.
Aynı zamanda Ohm kanununa göre dır. Buradan devre akımı aşağıdaki gibi bulunur.
örnek3.1
şekil3.5 deki seri bağlı elemanlar üzerinden 200 A geçmektedir. Bu akımı veren devre gerilimini ve akımla gerilim arasındaki faz farkı açısını bulunuz.
şekil3.5
çözüm3.1:
R-L Seri Devresinde Güç
U gerilimi ve kadar geride I akımının gerilimle aynı fazlı ve gerilimle dik fazlı bileşenleri vardır. Gerilimle aynı fazlı olan bileşeni direnç elemanı üzerinde harcanan gücü dik fazlı bileşeni ise bobin üzerinde harcanan gücü ifade eder. şekil3.6 da görülmektedir.
