ac devrelerde bobinler

EEM 202 DENEY 4
Adı&Soyadı:
No:
AC DEVRELERDE BOBİNLER
4.1 Amaçlar
Sabit Frekanslı AC Devrelerde Bobin
− Bobinin voltaj ve akımının ölçülmesi
− Voltaj ve akım arasındaki faz farkının bulunması
− Gücün hesaplanması
− Voltaj, akım ve güç eğrilerinin çizilmesi
Değişken Frekanslı AC Devlerde Bobin
− Endüktif empedansın tanımlanması
− Reaktansın frekansa bağımlılığının gösterilmesi
4.2 Devre Elemanları ve Kullanılan Malzemeler
Bu deneyde kullanılacak malzeme ve cihazların listesi Tablo 4.1’de verilmektedir. Deney
anında oluşan hata ve hasarları Tablo 4.1’de gösterilen kısma detaylı bir şekilde not ediniz. Ayrıca
deney esnasında cihazları kullanırken karşılaştığınız zorlukları, deney ve deneyde kullanılan
malzemeler hakkındaki önerilerinizi de yazabilirsiniz
.
Table 4.1 Deney 4’de kullanılan malzeme ve devre elemanları listesi.
No:
1
2
Materyal
Model
Seri ve/veya Ofis Stok
No:
Devre Elemanları
1 10 Ω Direnç (2W)
1000 Sarımlı 1 Bobin
Ölçüm Cihazları
Katot Tüp Osiloskop
2 Multimetre
Kaynaklar
5
Fonksiyon Jeneratörü
Aksesuarlar
6
1 Delikli Tezgah, DIN A4
576 74
7
1 Set köprü bağlantısı
501 48
8
3 Bağlantı kablosu, kırmızı, 50 cm
501 25
9
3 Bağlantı kablosu, siyah, 50 cm
501 28
Deney anında meydana gelen hasarlar ve deney hakkındaki öneriler:
3
4
1
EEM 202 DENEY 4
Adı&Soyadı:
No:
4.3 ÖN ÇALIŞMA
1) Şekil 4.1’de verilen devrede; r, bobinin iç direncidir. Empedansın mutlak değerini ve faz açısını
bulunuz
Şekil 4.1 Bir bobin (iç dirençli)
2) Şekil 4.2’deki devrede bobin değeri 18 mH (nominal değer) ve V2’nin faz açısı sıfır olsun. Sinyal
jeneratörünün ürettiği voltajın 4 V tepe değerli 10000Hz frekanslı bir sinyal olduğunu kabul ederek
v, v1, v2 voltajlarının V, V1, V2 fazör gösterimlerini bulunuz.
V=…………….,
V1=……………..,
2
V2=……………
EEM 202 DENEY 4
Adı&Soyadı:
No:
4.4 DENEY
4.4.1 Sabit Frekanslı AC Devrelerde Bobin
i) Ohmmetre ile bobinin sargı direncini ölçerek aşağıya yazınız. Ölçüm esnasında bobin,
ohmmetre dışında herhangi bir devre elemanına bağlı olmamalıdır.
r =…………….
ii) Şekil 4.2’deki devreyi kurunuz. Sinyal jeneratöründe voltaj değerini tepeden tepeye 8 V,
frekans değerini 10 kHz, DC değeri sıfır olan sinüsoydal bir gerilim ayarlayınız. Osiloskobu
bağlayarak Y1 kanalı için Volt/Div ayarını 1V/cm, Y2 kanalı için Volt/Div ayarını 20 mV/cm, ve X
ekseni için Time/Div ayarını 20 µs/cm olarak ayarlayınız.
Şekil 4.2 Osiloskop ile bobinin akım ve geriliminin ölçülmesi.
iii) Osiloskopta v1 ve v2 voltajlarını gözlemleyerek Şekil 4.3’te v ve i grafiğini çiziniz. Çizimi
i’yi (v2’yi) referans sinyal (faz açısı 0o) kabul ederek yapınız. İpucu: (4.3 3)’ü hatırlayınız; v2 << v1 ,
v ≈ v1 ve i = v2 / R = v2 /10Ω )
Şekil 4.3 Bobinin voltaj ve akım değişimleri.
3
EEM 202 DENEY 4
Adı&Soyadı:
No:
iv) v1 ve v2 sinyallerinin tepe değerlerini kaydediniz.
V1p=…………..…, V2p=…..…………
v) Sinyallerin periyodunu (T ) ve aralarındaki zaman gecikmesini ( td ) kaydediniz.
T=……………..,
td =……………..
Elde ettiğiniz sonuçları kullanarak; voltaj ve akım arasındaki faz kaymasını ( φ ) hesaplayınız.
t
φ d = d 360 o = ……………..
T
vi) x-y butonuna basarak osiloskop ekranında Lissajous şeklini gözlemleyiniz. Faz kayması
için gerekli dataları kaydediniz.
ϕ Lfig = ArgSin(
)=
4.4.2 Farklı Frekanstaki AC Devrelerde Bobin
i) Şekil 4.4’de verilen devreyi kurunuz. Sinyal jeneratörünün göstergesinde frekans değeri
200 Hz, tepeden tepeye sinyal değeri 10 V pp ve DC değeri 0 V olan sinüzoidal dalga ayarlayınız. v
ve i değerlerini multimetre ile ölçerek Tablo 4.2’ ye yazınız.
ii) Yukarıda i)’deki işlemleri Tablo 4.2’de verilen bütün frekanslar için tekrarlayınız.
iii) |Z|= Vrms / Irms formülünden empedans değerini, ω=2πf formülünden açısal frekansı
hesaplayınız ve Tablo 4.2’yi tamamlayınız.
iv) Z’nin büyüklüğünün ω frekansına göre değişimini Şekil 4.5’e çiziniz.
Şekil 4.4 Farklı frekans değerlerinde bobinin test edilmesi.
4
EEM 202 DENEY 4
Adı&Soyadı:
No:
Tablo 4.2 Farklı frekans değerlerinde bobinin voltaj ve akım değerleri.
f (Hz)
Vrms (V)
Irms (mA)
|Z| (Ω)
200
400
600
800
1000
1200
1400
Şekil 4.5 Bobin empedansının frekansa göre değişimi.
5
ω=2πf (kr/s)
EEM 202 DENEY 4
Adı&Soyadı:
No:
4.5 SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE TARTIŞMA
1) 4.4.1 (iv) ve (v) şıklarındaki verilere dayanarak ve V2’yi referans alarak, V1 ve V2
fazörlerini belirleyiniz. Sonuçları 4.3.2)’deki sonuçlarla karşılaştırınız.
V1=…………….,
V2=………………
2) Şekil 4.3’deki çizimleri kullanarak V p ve I p yi belirtiniz; şunları bulunuz
i (t ) = ……………………………………………………….mA
(4.5a)
v(t ) =………………………………………………………..V
(4.5b)
p (t ) = v(t ) × i (t ) =……………….........………………..........mW
(4.5c)
ve i(t), v(t), p(t) nin grafiklerini zamana gore Şekil 4.6 üzerine çiziniz.
Şekil 4.6 Bobinin terminal voltaj, akım ve gücünün zamana göre grafikleri.
6
EEM 202 DENEY 4
Adı&Soyadı:
No:
3) Şekil 4.6 daki grafiklere göre şunları cevaplayınız:
i) Bobine verilen ortalama güç değeri nedir?
ii) Bobinin güç aldığı ve verdiği zaman aralıklarını belirtiniz.
iii) Voltaj grafiğinin frekansı ile güç grafiğinin frekansı neden farklıdırlar, anlatınız.
4) Deneyde kullanılan bobin için | Z |≅ ω L = X olduğunu kabul edebiliriz. Bu yaklaşımı
kullanarak bobinin L değerini Şekil 4.5 deki grafiğin eğimini kullanarak hesaplayınız. Bunun için
şekildeki eğriye bir teğet çizip L değerinin şu formülle bulabilirsiniz
L=
| Z | nin değişim miktarı ∆ | Z |
=
= ………………………mH
ω nın değişim miktarı
∆ω
Bu değer bobinin nominal değeri (18 mH) ile ne derece tutarlıdır?
7