Devre Analizi II Laboratuvarı Deney Föyü 6

DENEY -6 AA seri bağlı R-L-C (direnç-kondansatör-bobin) devreleri
1.1. DENEYİN AMAÇLARI
Alternatif akımda seri bağlı R-L-C devrelesinin analizi ve deneysel olarak
incelenmesi
1.2. TEORİK BİLGİ
RLC DEVRELER
Seri bağlı direnç - bobin ve kondansatörden oluşan şekil 3.8’ deki devrenin
akımı I olsun. R direncinde UR, L bobininde UL ve C kondansatöründe UC
gerilimleri düşer.
Şekil 3.14: R-L-C Seri devresi
Akım başlangıç fazı olarak alındığında, UR akım ile aynı fazda, UL akıma
göre 90° İleri fazda ve UC akıma göre 90° geri fazda olarak devrenin vektör
diyagramı şekil 3.15 a’ daki gibi çizilir. UR, UL ve UC’nin vektörel toplamı ise devre
gerilimi U' yu verir. Buna göre şekil 3.14’ a dan
veya
UR=I.R, UL=I.XR UC= I.XC, U=I.Z
92
olduğundan formüldeki yerlerine yazılırsa,
Şekil 3.15: Vektör diyagramları
Yukarıdaki formulün incelenmesi sonucu, R - L - C seri devrelerinde Uç
durum- la karşılaş ılır. Seri R-L-C devresinde direnç, bobin ve kapasitör elemanlar
AC gerilim kaynağı ile seri bağlanır.
• Direnç üzerindeki VR gerilimi akımla aynı fazdadır.
• Bobin gerilimi VL ile akım arasındaki faz farkı 900’dir Gerilim akımdan
900 ileri fazdadır.
• Kapasitör üzerindeki vC gerilimi ise akımdan 900 geridedir.
• Bu duruma göre çizilen şekil 3.15 deki vektör diyagramında görüldüğü
gibi vL ve vC
gerilimlerinin vektörleri aynı doğrultuda fakat aralarında
1800 faz farkı vardır. Bu vektör diyagram vL> vC kabul edilerek çizilmiştir.
Şekil 3.16:R-L-C Seri devresi ve akım-gerilim faz ilişkileri
93
Devrenin toplam gerilimi ile akımı arasında α açısı kadar faz farkı vardır. şekil
3.16’de görülen seri R-L-C devresi vektör diyagramından;
Bu formüller elde edildikten sonra empedans üçgeni çizilebilir.
Şekil 3.17: Seri R-L-C devresinde empedans üçgeni
Empedans üçgeninden α faz açısı, farklı trigonometrik fonksiyonlar kullanılarak
bulunabilir.
ÖN HAZIRLIK-1
Şekil-2’deki devreyi ORCAD ile R=1kΩ, L=10mH, C=100nF ve Vpp=10V frekans=2k,5k,8kHz iken a
ve b noktalarından ölçüm alarak dalga şeklini çizdiriniz. Her frekans için faz açısını yukarıdaki
formüllerle hesaplayınız.
a
b
C=100n
Vpp=10V
F=2kHz,5kHz,8kHz
L=10m
R=1k
AC
94
ŞEKİL-2
ÖN HAZIRLIK-2
Şekil-2’deki devrenin, devre elemanlarının nasıl yerleştirileceği ve sinyalin nerelerden verileceğini
gösteren; breadboardun ve devre elemanlarının teknik kurallarına uyan taslak çizimi elle çizerek deneye
başlamadan önce teslim edilecektir.
DENEYİN YAPILIŞI
1) Şekil-2’deki devreyi board üzerine kurunuz.
2) Sinyal jeneratörünü Vpp=10V ve frekans=2kHz yapınız.
3) Multimetre ile C, R, L elemanlarının gerilimlerini ölçünüz Tablo-1’e yazınız.
4) a ve b noktaları üzerinden osiloskop ile aynı anda ölçüm alınız. Osiloskop üzerinde ‘a’ noktasından
alınan gerilim, ‘b’ noktasından alınan ise akımdır(direnç üzerinden aldığımız için). Gerilim ve akım
arasındaki faz farkı kaç derecedir. Grafik üzerinden hesaplayınız. Tablo-1’e yazınız.
5) Bu sefer frekansı 5kHz’e getirip 3. ve 4. adımdakileri tekrar ediniz.
6) Frekansı 8kHz’e getirip 3. ve 4. adımdakileri tekrar ediniz.
FREKANS
VR
VC
VL
TABLO.1
KAPASİTİF/
FAZ
İLERİ/GERİ/REZONANS
FARKI(°)
ENDÜKTİF
2kHz
5kHz
8kHz
DENEY SONRASI SORU
SORU: Deneyde ne yapılmak istendiğini nedenleriyle birlikte kendi cümlelerinizle açıklayınız.
95
Devre Analizi-II
96