ee-102 elk-elt olc 22-23 bahar

EE-102 ELEKTRİK VE ELEKTRONİK ÖLÇMELER
Ders Öğretim Üyesi
Dr. Yılmaz KORKMAZ
Kaynak Ders Kitabı:
ELEKTRİK ve ELEKTRONİK
ÖLÇMELERİ
Prof. Dr. Halit PASTACI
Nobel yayın akademik yayıncılık
SLAYTLAR
Yılmaz Korkmaz
2
Devam mecburiyeti (Sınıf Geçme ve Sınav Yönetmeliği)
MADDE 13 – Öğrencilerin derslere devam zorunluluğu, her yarıyıl için en az %70,
tamamen uygulamalı ders saatinden oluşan derslerde en az %80 olmak zorundadır.
Ancak ders devam durumunun, ders değerlendirme ölçütlerine katkısı ve devam
zorunluluğu, dersin öğretim elemanı tarafından yarıyıl başında ders tanımlama
formu ile öğrenciye bildirilir. Sağlık raporu derslere devam yükümlülüğünü
kaldırmaz.
Öğrencilerin derse devam durumları dersi veren öğretim elemanı tarafından izlenir.
Öğrencilerin dönem içi değerlendirmeleri; seminer, uygulama, klinik uygulama,
klinik çalışması, atölye çalışması, laboratuvar çalışması ve inceleme, araştırma
gezisi, ödev, bireysel çalışma, meslekî beceri uygulamaları, probleme dayalı
öğretim, kanıta dayalı uygulamalar, iletişim becerileri, hasta başı viziteleri, sınava
hazırlanma, alan çalışması, kütüphane çalışmaları, mezuniyet/bitirme tezi, proje ve
dönem sonundaki durumları, ilgili öğretim üyesi tarafından söz konusu yarıyıl/yıl
derslerinin son haftasında ilan edilir. Derse devam zorunluluğunu yerine
getirmeyen öğrenciler, dönem sonu sınavına giremezler.
3
DERESİN DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ:
DÖNEM İÇİ: 1. Ara sınav notunun:
2. Uygulama notunun:
%40
%20
DÖNEM SONU NOTU:
1. Final sınav notunun
%90
2. Dersin %80’nine devama %10
%60
= Toplam Not x (%40)
(%100 devam=100 Puan, %90devam=90 Puan, %80devam=80 Puan)
Buradan elde edilen toplam notun %40 alınarak dönem sonu notu belirlenir.
DÖNEM İÇ (%60) + DÖNEM SONU NOTU (%40) = GEÇME NOTU (%100)
Bir dersten (AA), (BA), (BB), (CB), (CC), (DC) ve (DD) notlarından birini alan öğrenci o
dersi başarmış kabul edilir. Ancak mezun olabilmek için öğrencinin AGNO’sunun en
az 2,00 olması gerekir.
4
DERSİN AMAÇLARI:
 Ölçme kavramlarını öğrenmek,
 Ölçmede hatalar ve hataların analizi konusunda bilgilenmek,
 Elektriksel büyüklüklerin ölçülmesinde kullanılan ölçü aletlerinin çalışma
prensipleri, devreye bağlanma şekilleri ve yöntemlerini öğrenmek,
 Elektriksel büyüklüğe göre uygun ölçü aletinin seçimini öğrenmek.
 Ölçü aletlerinin ölçme alanlarının genişletilmesi ve ölçü trafolarını öğrenmek.
 Dersin amaçlarının tam gerçekleşmesi, maksimum faydanın
sağlanması ve başarılı olmak için; elektrik enerjisi ile ilgili temel
kanunlardan olan;
 Ohm Kanunu,
 Kirchoff (kirşof) Kanunları,
 Temel elektrik devre çözümleri,
 Elektrik enerjisinin etkileri ile ilgili (ısı, ışık, kimyasal etki, manyetik
alan vb.)» konuların bilinmesi, tekrarlanması gerekmektedir.
5
DERSİN YETERLİLİKLERİ VE ÖĞRENME ÇIKTILARI
1. Uluslararası(SI) birim sistemlerini öğrenir.
2. Ölçme hataları ve hata hesaplarını yapabilir.
3. Elektrik ve elektronik ölçme sistemlerini bilir.
4. Göstergeli (Analog) ve dijital ölçü aletleri ve özelliklerini bilir ve kullanır.
5. Akım, gerilim, direnç ölçmelerini yapar.
6. Doğru akım ve bir fazlı alternatif akım devrelerinde güç ölçmeyi bilir.
7. Yalıtkanlar ve izolasyon dirençlerinin ölçülmesi konularını öğrenir.
8. Osiloskopların genel yapısını ve osiloskop kullanmasını öğrenir.
9. Elektrik-Elektronik devre elemanlarını öğrenir ve bunlarla ilgili çeşitli
ölçmeleri yapabilir.
6
Ders İçeriği ve Haftalara Göre Dağılımı :
Hafta
1. Hafta
(21.02.202
3)
Konu
Konu Başlığı
No
1
2
2. Hafta
()
3
Tanışma, Dersin tanımı ve Amaçları
Ölçmenin Tanımı, Ölçme İle İlgili Bazı
Temel Kavramlarının Açıklanması. Ölçme
Hataları.
Hataların Sınıflandırılması ve
Hesaplanması, Birim Sistemleri.
Temel Elektriksel Büyüklükler, Birimleri
Ve Tanımlamaları, Ölçü Aletlerinin
Karakteristik Sembolleri, Elektrik ve
Elektronik Ölçü Aletleri, Çeşitleri
Doğru Akımın Açıklanması,
Doğru Akım Ölçü Aletlerinin Temelleri,
Döner Bobinli Galvanometreler.
Ana
Kaynak
Sayfa
Yardımcı
Kaynak
1-9, Slayt
24-26 1-27
22-26
Slayt
28-49
Slayt
Ek bilgi
50-62
27, 388
Ek Bilgi Slayt
63-67
80
7
Hafta
Konu
Konu Başlığı
No
4
3. Hafta
()
5
4.Hafta
()
5.Hafta
()
6
7
Akım Şiddetinin Ölçülmesi,
DA Ampermetreleri ve Tasarımları,
Kademeli Ampermetreler,
Ampermetrenin Yükleme etkisi
Gerilim Ölçmek, DA Voltmetreleri ve
Tasarımları, Kademeli Voltmetreler.
Voltmetrelerin Yükleme etkileri
Direnç Ölçmek, Direnç Kavramının
Açıklanması, Direnç Ölçme Yöntemleri,
Ommetreler, Ommetre Tasarımı, SeriParalel Ommetreler
Ampermetre- Voltmetre Yöntemi İle
Direnç Ölçmek ,
Ampermetre ve Voltmetre Seçimi,
Ampermetre ve Voltmetrelerin Devreye
Bağlanması, Ohm Kanun Deneyi
Ana
Kaynak
Sayfa
Yardımcı
Kaynak
82-88
Slayt
68-110
88,92
Slayt
99-110
92-110 Slayt
Ek bilgi 111-128
93
129-149
Ek bilgi
Deney
föyü
8
Hafta
6.Hafta
()
7. Hafta
()
8 .Hafta
()
Konu
Konu Başlığı
No
Ana
Kaynak
Sayfa
Yardımcı
Kaynak
Köprü Yöntemleriyle Direnç Ölçmek,
Wheatstone Köprüsü, Kelvin Köprüsü,
Slayt
102-116
8
142-163
Büyük Dirençlerin Ölçülmesi; İzolasyon
Direncinin Ölçülmesi, Megerler.
Slayt
Topraklama Direncinin Ölçümü, Kablo
116-119
9
164-179
Arıza Yeri Bulma Yöntemleri
Multimetreler ile Akım Şiddeti, Gerilim
122
180-193
10 ve Direnç Ölçme Uygulamaları
Potansiyometre Devreleri, Ölçü
11
Aletlerinin kalibrasyonu,
Alternatif Akımın Açıklanması, AC Akım
Ölçümünde Frekans Etkisi. AC Akımda
12
Direnç Etkisi, Empedans ve Relüktans
Tanımları.
122-136
Slayt
194-204
Slayt
143-145 205-213
9
Hafta
9. Hafta
()
Konu
Konu Başlığı
No
1314
10. Hafta
().
15
11.Hafta
()
16
12.Hafta
()
17
Analog Ölçü Aletleri ve Çeşitleri,
Elektromanyetik, Döner Demirli, Döner
Mıknatıslı, Elektrodinamik , Termik,
Titreşimli, Elektrostatik ve İndüksiyon
Ölçü Aletleri
Ana
Kaynak
Sayfa
Yardımcı
Kaynak
145-158
Slayt
214-275
Güç Ölçmek, DA ve Bir Fazlı AA Akımda
Slayt
Güç Kavramları, Ampermetre Voltmetre
177-189
276-286
metodu ile Güç Ölçmek, Güç Ölçme
Deneyi
Wattmetreler,
Wattmetrelerle Güç
Slayt
177-192
Ölçme deneyi
286-293
Osiloskoplar, Yapıları, Çalışma
Slayt
prensipleri, Osiloskop Propları, Osiloskop
293-340
294-333
ile Gerilim, Periyot , Frekans ve Değişik
Dalga Şekillerinin Ölçümü, Uygulamalar
10
Hafta
Konu
Konu Başlığı
No
13.Hafta
()
18
14.Hafta
()
19
15.Hafta
EK
Ana
Kaynak
Sayfa
Yardımcı
Kaynak
Alternatif Akımda Ölçü Aletlerinin
Ölçme Alanlarının Genişletilmesi, Ölçü 169-173 334-352
Transformatörleri
Elektrik-Elektronikte Devre Elemanları
ve Ölçümleri, Devre Elemanı Olarak
Slayt
204-230
Dirençler, Kondansatörler,
353-377
Empedans, Endüktans ve Kapasite
Kavramları ve Ölçümleri. Uygulamalar
Dijital Ölçü aletleri, yapıları, çalışma
prensipleri
388
Slayt
380-386
«Öğrenmek, akıntıya karşı yüzmek gibidir. İlerleyemediğiniz
taktirde gerilersiniz.» (Çin atasözü)
11
YAPILACAK DENEYLERİ LİSTESİ
1.
Ampermetre, Ve Voltmetrelerin İncelenmesi, Alet Seçimi,
Şiddeti Ve Gerilim Ölçmek, Ohm Kanunu Deneyi
Akım
2.
Ampermetre-Voltmetre Yöntemi İle Direnç Ölçmek,
3.
Ommetrelerini İncelenmesi, Ommetrelerle Direnç Ölçmek,
4.
Multimetrelerin İncelenmesi Multimetre ile Çeşitli Büyüklüklerin
Ölçülmesi,
5.
6.
7.
8.
Ampermetre-voltmetre Yöntemi İle Güç Ölçmek,
Wattmetrelerin İncelenmesi, Doğru Akımda ve Bir Fazlı AA
Devrelerinde Güç Ölçmek,
Osiloskopların İncelenmesi, Osiloskop İle Genlik, Periyot Ve Frekans
Ölçmek.
Endüktans ve Kapasite Ölçümleri .
12
ÖLÇMENİN TANIMI
ÖLÇME:
Bilinmeyen bir büyüklüğü, bilinen bir büyüklükle karşılaştırarak
değerlendirme işlemidir. Ölçme, fiziksel bir büyüklüğün niceliğinin,
miktarının, sayısal değerlerle belirlenmesini sağlar.
ÖLÇME TEKNİĞİ, karşılaştırma yöntemlerine dayanır ve fiziksel büyüklükleri
temel alır. Fiziksel büyüklüklerin, matematik ile tanımlanıp, kontrol
edilmelerine imkân verir. Ölçme teknikleri bütün mühendislik dallarında
bilinmesi gereken önemli bir alandır.
FİZİKSEL BÜYÜKLÜKLERİN ÖLÇÜLMESİNDE; mekanik, elektriksel ve
elektronik yöntemlerle çalışan ölçü aletleri kullanılmaktadır.
Bir büyüklüğün ölçülmesi; o büyüklükle ilgili olarak tanımlanmış
standart birim ve o standarda uygun bir ölçü aletin bulunması
mümkündür.
bir
ile
13
ÖLÇMENİN ÖNEMİ
 Doğru ölçmeyen bir teşhis veya tedavi cihazı ile muayene yada
tedavi olmak ister misiniz ?
 Pazardan aldığınız meyve sebzelerin bozuk bir terazi ile tartılmasını
nasıl karşılarsınız ?
 Yükseklik göstergesi hatalı bir uçakla yolculuk etmek ister misiniz?
 Hangi işadamı hatalı ölçen bir cihazdan dolayı maddi ve manevi
kayıplara kayıtsız kalabilir?
 Evlerimizde elektrik, su ve doğalgaz gibi hizmetlerin bedellerini
tespit etmeye yarayan sayaçların kullanılan miktardan daha fazla
değerler göstermesini kabullenebilir miyiz?
14
ÖLÇMENİN ÖNEMİ
 ÖLÇME; bilimsel çalışmaları, karkaşa ortamından kurtarır, verimliliği ve
kaliteyi artırır.
 Temel araştırmalarda, uygulamalı bilimlerde ve mühendislikte deneysel
çalışmaların önemi büyüktür. Deneyi yapan bir teknik eleman: ÖLÇÜ
ALETLERİNİ, ÖLÇME YÖNTEMLERİNİ ve deneysel sonuçların
değerlendirilmesini bilmelidir.
 Elektrik enerjisi ve özellikleri, ne kadar iyi bilinirse; o kadar güvenli ve
verimli kullanılabilir. Bu özelliklerin bir çoğu ÖLÇME ile anlaşılır.
 Elektrikle çalışan cihazların, akımlarını, gerilimlerini ve güçlerini
bilirsek; kullanacağımız koruyucu ve kumanda elemanları daha doğru
seçebiliriz. Bunun için de bu değerleri ölçmeye yarayan ölçü aletlerine
ihtiyaç vardır.
 Elektrikle çalışan tüm makine ve cihazların düzenli olarak çalışmalarının
kontrolü, arızalandığında arızalarının giderilebilmesi için bazı
ELEKTRİKSEL ÖLÇÜMLERİN yapılması gerekir.
15
ÖLÇMENİN ÖNEMİ
 Tüm mühendislik uygulamalarında, emniyetli çalışma koşullarını
gerçekleştirebilmek ve uzun dönemde kararlı ve ekonomik tasarımlara
sahip olabilmek için sistem üzerine etkiyen tüm faktörlerin, çeşitli
ölçmelerle belirlenmiş doğruluk limitleri içinde olması gerekmektedir.
 Özellikle 1980 sonrası sanayiimizdeki gelişme, yüksek teknoloji
kullanımının yaygınlaşması ve ISO 9000 standartlarının getirdiği
yükümlülükler, ÖLÇMENİN önemini arttırmıştır. Ürün kalitesi kadar, ürün
kalitesi temininde kullanılan teçhizatın, kalitesi ve uygun kalibrasyon
şartları gibi konular, METROLOJİ açısından büyük önem taşımaktadır.
‘‘Ölçebiliyorsan üretebilirsin’’
Joseph Whitworth, (1803-1887) . İlk defa whitworth vidası‘ını tasarlayan İngiliz
makine mühendisi, bilim adamı.
16
METROLOJİ :
Ölçme ile ilgili bilim dalının genel adıdır. Metrolojinin görevi; bütün ölçme
sistemlerinin temeli olan birimleri (SI ve türevleri) tanımlayarak, bilim ve
teknolojinin kullanımına sunmak ve yapılan bütün ölçümlerin güvenilirliğini
ve doğruluğunu sağlamaktır.
Metroloji, ölçüm belirsizliği ve uygulama alanına bakılmaksızın, ölçüm ile
ilgili bütün teorik ve uygulamaya yönelik unsurları içerir.
Ulusal Metroloji Enstitüsü (UME):
Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) bünyesinde
1981 yılında kurulan milli ölçme kuruluşumuzun adıdır.
UME, ulusal standartları geliştiren ve muhafaza eden. bir araştırma
enstitüsüdür.
Enstitü'nün amacı, Ulusal Metroloji Sistemi'ni oluşturarak ulusal ve
uluslararası ticarette eşitliğin sağlanmasına ve Türk endüstriyel ürünlerinin
kalitesinin artırılmasına ve Türkiye'nin bilimsel ve teknolojik gelişmesine
katkıda bulunmaktır.
17
ÖLÇÜ ALETLERİNE AİT BAZI TERİMLER
1. Okunabilirlik:
Ölçme cihazının okuma skalasının genişliğidir. Bir aletin
kadranındaki ölçeğin küçük veya büyük olma özelliği önemlidir. Aynı alt ve üst
okuma sınırları olan aletlerden okunabilirliği büyük olanları tercih edilmelidir.
2.
Ölçme Alanı: Bir ölçü aletinin skalasında gösterdiği en küçük değer ile en büyük
değer arasındaki farka ölçü aletinin ölçme alanı denir.
Örneğin, bir ampermetrenin skala taksimatındaki en küçük değer sıfır, en büyük
değer 5 Amper ise bu ampermetrenin ölçme alanı (0 - 5) Amper olarak ifade
edilir.(Maksimum ölçme değeri 5 Amper)
3. Standart: Belirli bir faaliyetle ilgili olarak ekonomik fayda sağlamak üzere bütün
ilgili tarafların yardım ve işbirliği ile belirli kurallar koyma ve bu kuralları uygulama
işlemine standardizasyon denir. Genel olarak standardizasyon çalışması sonucu
ortaya çıkan belge, doküman ve esere standart denir.
Ölçü Aletlerinde Standart: Bir büyüklüğün bir ya da birden fazla bilinen değerini
veya bir birimi mukayese yolu ile diğer ölçme cihazlarına aktarmak amacıyla
muhafaza edilen ölçü aletleri veya ölçme sistemidir. Standart ölçü aleti yerine
bazen etalon ölçü aleti kelimesi de kullanılır.
18
4. Ölçü aletlerinin giriş direnci, giriş empedansı:
Giriş direnci, aletin ölçeceği büyüklüğe göre değişir. Örneğin voltmetreler devreye
paralel bağlanacağı için giriş direncinin yüksek, ampermetreler ise devreye seri
bağlanacağı için giriş direncinin düşük olması gerekmektedir. Alternatif akım
ölçmelerinde aletlerde giriş direnci yerine giriş empedansı söz konusudur.
5. Ölçü Aletinin Enerji Sarfiyatı:
Analog ölçü aletlerinin çalışması ve ölçme yapabilmesi için ölçme yapacağı
devreden enerji harcarlar. Bu değere aletin yükleme etkisi denir ve küçük olması
istenir.. Analog ölçü aletlerinde alet, ölçme esnasında devreden I2xR kadar bir güç
çeker. Bu güç, ölçülen büyüklüğün değeri ile doğru orantılıdır. Dijital ölçü
aletlerinin çalışması ayrı bir batarya veya pil tarafından sağlandığından yükleme
etkisi pek olmaz
6. Frekans Cevabı (Bant Genişliği):
Dijital ölçü aletlerinde ölçü aleti için belirtilen doğruluğun geçerli olduğu frekans
bölgesinin alt ve üst sınırlarını belirtir. Özellikle Osilaskoplarda frekans bandının
çok geniş olması tercih edilir.
7. Ayırt Edebilme Kabiliyeti (Resolution) :
Dijital ölçü aletlerinde: alet girişindeki en küçük değişimi fark edebilme özelliğidir.
Ölçüm yapılırken mikro seviyedeki bir değişikliği aletin göstermesi gerekir.
19
ÖLÇME HATALARI
• Ölçü aletleri ne kadar kaliteli ve hassas yapılırsa yapılsın, ölçmeyi yapan kişi
ne kadar dikkat ederse etsin veya hangi metodu kullanırsa kullansın ölçülen
değer, gerçek değer değildir. Çok az dahi olsa bir fark olur ve dolayısıyla
ölçülen değer yaklaşık değer olacaktır.
• Elektriksel ölçmelerde bir büyüklüğün tam ve doğru olarak ölçülmesi her
zaman mümkün değildir.
• Ölçme işlemlerinde, yapılan ölçme hatası bilinirse, ölçme sonucunun bir
anlamı olur.
• Yapılan ölçmelerde; aletle ölçülen yaklaşık değerle, gerçek değer arasındaki
farka «ölçme hatası» denir. Gerçek değer, daha doğru ölçme yapan (etalon)
ölçü aletleri yapılan ölçmeler olarak kabul edilir.
• Aletin kendi hatasına, «aletin ölçme hatası» denir. Aletin dışındaki
sebeplerden kaynaklanan ölçme hataları da vardır.
• Ölçme sonuçlarının analizi yapılırken, hataların miktarının ve çeşidinin iyi
bilinmesi gerekir.
20
ÖLÇME HATALARI
A. SİSTEM VEYA CİHAZ İÇİ HATALARI
1. Aletin kendisinden kaynaklanan hatalar
2. Dış etkilerin sebep olduğu hataları
3. Ölçme yapan kişiden kaynaklanan hatlar
4. Rastlantı hataları
5. Kalibrasyon hatası
B. STATİK KARAKTERİSTİKLERDEN KAYNAKLANAN HATALAR
1. Doğruluk,
2. Konstrüksiyon hatası
3. Ölçmede hassasiyet
21
A. SİSTEM VEYA CİHAZ İÇİ HATALARI
1. Aletin kendisinden kaynaklanan hatalar:
Sistem ve cihaz hataları, tekrarlanan ölçmelerde sabit olan ve değişmeyen
hatalardır. Sistem ve cihaz içi hatalar,
cihazın mekanik ve elektriksel
karakteristiklerinden meydana gelir. Bunlar; sürtünme, histeresiz, kalibrasyon
bozukluğu ve aletin yaşlılığı vb. sebeplerdir. Bu hataları önlemek veya azaltmak için
ölçü aletinin, uygun standartlardaki aletlerle sık sık kalibrasyonlarının yapılması
gerekir. Bu hatalardan bazıları:
a) Sıfır ayarı hatası: Aletin sıfır ayarının bozuk olmasından dolayı oluşan hatadır. Sıfır
ayarı bozuksa yapılan tüm ölçmelerde hata miktarda aynı olur.
b) Skala hatası: Ölçülecek olan büyüklüğe uygun kademenin seçilmemesi veya
skalanın lineer olmamasından kaynaklanır.
c) Yükleme hatası: Ölçü aletinin çalışması için harcanan enerji nedeniyle oluşan
ölçme hatasıdır.
d) Cevap zaman hatası: Ölçülen büyüklüğün hızlı değişmesi ve cihazın bu
değişmeleri takip edememesinden kaynaklanır. Bu hata ölçü aletinin mekanik
ataletinden kaynaklanır.
e) Sürtünme, kalibrasyon bozukluğu ve aletin yaşlılığı vb.
22
2. Dış etkilerin sebep olduğu hataları:
Sistem ve cihaz dışı hatalar, insan ve diğer dış kaynaklı hatalar olmak üzere iki
grup altında toplanabilir.
İnsan kaynaklı olanlar; yanlış okuma, yanlış skala seçimi, cihaz ayarının hatalı
yapılması, hatalı hesaplama ve yanlış metot seçimi şeklinde özetlenebilir.
Bunların nedeni, ölçmeyi yapan kişinin bilgisizliği, dikkatsizliği , psikolojik veya
fiziksel yorgunluk olabilir. Bu hatalar kişiden kişiye değişebilir.
Diğer dış kaynaklı hatalar; ölçme hatasına sebep olan dış etkiler çok çeşitlidir.
Bunlardan bazıları bilinse de her zaman kontrol altına alınamayabilir. Dış
manyetik alanlar, rutubet, basınç, sıcaklık değişimleri, aydınlatma,
havalandırma, gürültü ve farkına varılamayan sarsıntılar ölçmede hataya sebep
olan etkenlerdendir.
Bu tip hataları azaltmak için, ölçmeyi yapan kişinin bilgili ve dikkatli olası,
sonuçların kontrol edilmesi, dış etkilerden korunması ve cihazın uygun yerde
kullanılması gerekir.
Sonuçların daha güvenli olması için; ölçme işlemi, aynı aletle birkaç defa
tekrarlanır ve ölçülen değerlerin ortalaması alınır.
23
ÖLÇMEDE HATALAR
3. Ölçme yapan kişiden kaynaklanan hatlar.
Ölçmeyi yapacak kişinin yapabileceği hatalardan bazıları şunlardır.
 Okuma hatası,
 Hatalı alet seçimi,
 Doğru ölçme metodunun seçimi,
 Hesaplamaların hatalı yapılması,
 Ölçme yapan kişinin fiziksel yorgunluğu,
Okuma hatasını azaltmak için;
 Okuma hatası daha çok göstergeli ölçü aletlerinde olabilir
 Aletin duruş şekline dikkat edilmeli(dik, yatık, eğik gibi)
 Ölçülecek büyüklüğe uygun ölçme alanında alet seçilmeli.
 Göstergeye dik bakılmalı. Aletin kadranı aynalı ise göstergenin aynadaki
görüntüsü görülmeyecek şekilde okunmalı.
 Özellikle küçük değerlerin ölçülmesinde geniş kadranlı ve ince göstergeli alet
kullanılmalı.
 Çok hassas okumlar için gerekirse büyüteç kullanılmalı.
24
Doğru alet seçimi için aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.
 Ölçülecek büyüklüğün durumuna uygun ölçme alanında aleti seçmek,
 Alet skalasının okunabilirliğinin yüksek olması,
 Ölçü aletinin sınıfının dikkate alınması vb.
 Aletin kalibrasyonunun uygun olası
 Aletin sıfır ayarının yapılması vb.
Doğru ölçme metodunun seçimi:
Elektrikte kullanılan bazı büyüklükler, yalnız bir aletle ölçülemeyebilir. Duruma
göre, birden fazla alet kullanılarak değişik bağlantı yöntemleri gerekebilir.
Ölçmede hataları en aza indirecek yöntemler seçilmelidir.
25
4. Rastlantı hataları:
Önceden belirlenemeyen hatalardır. Bu hatalar ölçme tekrarı yapıldığında ortaya
çıkar. Etkisini azaltmak için aynı büyüklüğe ait yeterince ölçümler tekrarlanır ve elde
edilen sonuçların ortalaması alınarak bu hata sıfıra yaklaştırılabilir.
Bunlardan bazıları:
Gürültü, yüksek sıcaklık, nem, elektrik ve manyetik alanlar gibi dış kaynaklı hatalar
olmakla birlikte zaman ve değerleri kesin olarak bilinemezse bu gruba girer.
Sürtünme, histeresiz ve çeşitli lineersizliklerde belirsizlik varsa bunlarda rastlantı
hataları olarak değerlendirilir.
İbrenin(göstergenin) gerçek değer etrafında dalgalanması sonucunda iyi bir
okumanın yapılamaması sonucunda ortaya çıkan hatalar.
Yuvarlaklaştırma hatası: İbrenin ara değerlere sapması durumunda, okuma
yaparken en yakın üst veya alt değere kaydırılırken yapılan hatalar,
Kesinlik hatası : Bir ölçme aletinin aynı fiziksel büyüklüğe ait tekrarlanan çeşitli
ölçümler yapıldığında, her ölçmede aynı değeri verebilme özelliğidir. Kesinlik
hatası, doğruluk hatası gibi sabit bir değer değildir. Rast gele hatalardan
kaynaklanır.
26
Histerizis veya Seğirme : Bir ölçme işleminde, herhangi bir değere artarak veya
azalarak ölçülmesi durumunda ortaya çıkan değer farkıdır.
Sürtünme, manyetik etkiler, elastik deformasyon, termal etkiler gibi sebepler ile
aletin tekrarlanan ölçmelerde, ölçülen değerinin altında veya üzerinde değerler
göstermesidir.
« Kurnazlık aklın düşmanıdır.»
27
5. Kalibrasyon Hatası:
Ölçü aletleri, ölçüm prensip ve teknolojileri ile kullanıma, bulunduğu ortam
şartlarına bağlı olarak, etkilenirler ve zamanla yaşlanırlar. Bu nedenle belirli
periyotlarla kalibrasyonun tekrarlanması gerekir. Söz konusu periyodlar deneyimli
kullanıcılar tarafından cihaz özellikleri ve kullanım koşulları göz önüne alınarak
belirlenmelidir.
Bir ölçme aletinin doğruluğunun bilinen değerler ile karşılaştırılarak hataların
azaltılması işlemidir. Cihazın ayarlanmasıdır. Bir cihazın üç şekilde kalibrasyonu
yapılabilir:
• Temel standartlara göre,
• Daha yüksek doğruluktaki bir cihaz ile,
• Bilinen bir giriş değerine göre, kontrolü, ayarlanması, tamiri ile yapılır.
 Kalibrasyonlu cihaz kullanmak çalışmaların en doğru şekilde sonuçlanmasını
sağlayacaktır
28
B. STATİK KARATERİSTİKLERDEN KAYNAKLANAN HATALAR
1. Doğruluk: Doğruluk, ölçülen değerin gerçek değere ne derece yakın olduğunu
gösterir ve ölçmedeki en önemli parametredir. Doğruluk sabit bir hatadır ve
Sistematik sebeplerden kaynaklanır. Doğruluk, ölçü aletleri kalibre edilerek artırılabilir.
Doğruluğu ifade etmek için; mutlak hata, bağıl hata ve bağıl doğruluk tanımları
kullanılır.
a. Mutlak hata veya fark hata (∆𝒙) : Aletin, göstermesi gereken gerçek değeri; X,
ölçülen değeri de 𝑿ö ile gösterilirse bu iki değer arasındaki farka; mutlak hata, (fark
hata) veya gösterme hatası denir ve aşağıdaki formülle ifade edilir.
∆𝒙 = 𝑿ö − 𝑿 {sonuç (±)}
(∆: büyük delta)
Mutlak hatanın ters işaretlisine düzeltme (δ) denir. Formülü;
δ = X - 𝑿ö = - ∆𝒙 dir.
(δ: küçük delta )
b. Bağıl hata(β); Mutlak hatanın (∆𝒙) ölçülen gerçek değere oranıdır ve yüzde olarak
ifade edilir.
%𝜷 =
c.
𝑿ö −𝑿
𝑿
. 100 =
∆𝒙
𝑿
.100 veya 𝜷 =
𝑿ö −𝑿
𝑿
.=
∆𝒙
𝑿
Bağıl doğruluk; 𝜽 = 𝟏 − 𝜷 şeklinde ifade edilen bir kavramdır.
(𝜷: beta )
(𝜽: teta)
29
ÖRNEK 1: Ölçülen bir gerilimin sonucunu, 1,6 Volt veya 1,60 Volt şeklinde ifade
etmek arasındaki anlam farkı nedir? Bu ölçme sonucuna göre mümkün olabilecek
mutlak ve bağıl hataları bulunuz.
ÇÖZÜM: Sonuç 1,6 olarak verildiğinde 6’dan sonra hangi rakamın geleceği hakkında
bir kesinlik yoktur. 1,60 olarak verilince, 6’dan sonraki rakamın sıfır olduğu ve başka
bir rakamın olmayacağı bellidir.
1,6 durumunda ölçme sonucunun 1,6 ile 1,65 arasında olacağı tahmin edilir.
∆𝒙 = 𝑽ö − 𝑽 = 1,65-1,6=0,05V,
%𝜷 =
𝑽ö −𝑽
𝑽
. 100=
𝟎,𝟎𝟓
. 100
𝟏,𝟔
=3
𝜷=%3
1,60 volt durumunda ölçme sonucunun 1,60 ila 1,605 volt olacağı tahmin edilebilir.
∆𝒙 = 𝑽ö − 𝑽 = 1,605-1,6=-0,005V, %𝜷 =
𝑽ö −𝑽
𝑽
. 100=
𝟎,𝟎𝟎𝟓
. 100
𝟏,𝟔
= 0,3 𝜷=%0,3
ÖRNEK 2: %5 hata ile ölçülmüş bir direncin değerini R=8,207 om olarak vermenin
uygun olup olmadığını açıklayınız.
ÇÖZÜM: Ölçmede mutlak hata; ∆𝑹 = 𝟎, 𝟎𝟓𝒙𝟖, 𝟐𝟎𝟕 = 𝟎, 𝟒𝟏𝟎𝟑𝟓𝒐𝒎 olur. Bu
durumda 8,207 sayısındaki son rakam olan 7’ nin verilmesi gerekmez.
Bu durumda ; ∆𝑹 = 𝟎, 𝟎𝟓𝒙𝟖, 𝟐 = 𝟎, 𝟒𝟏𝒐𝒎 , 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟑𝟓 yuvarlaklanarak R=8,2 om
vermek daha uygun olur.
30
ÖRNEK 3 : Bir devrede akımın gerçek değeri 5,23A dir. Bir ampermetre ile ölçülen
değer; 5,3 Amber'dir. Mutlak ve bağıl ölçme hatalarını bulunuz.
∆𝑨 = 𝐴ö − 𝐴 =5,3-5,23= 0,07 A,
%𝜷 =
𝟎,𝟎𝟕
𝟓,𝟐𝟑
. 100=1,3384
𝜷 = %~𝟏, 𝟑𝟒
ÖRNEK 4 : Bir direncin ölçülmesinde ölçülen değer 202 om, direncin gerçek değeri
ise 200 om olduğu bilinmektedir. Yapılan ölçmede mutlak ve bağıl hataları bulunuz.
(2 om,%1)
∆𝑹 = 𝑅ö − 𝑅 =202-200= 2om.
𝟐
%𝜷 = 𝟐𝟎𝟎 . 100=1
𝜷 = %𝟏
Aşağıdaki çalışma sorularını çözünüz.
Soru 1: 7,5 om’luk direncin içinden akan akım bir ampermetre ile 16 amper, dirence
verilen gerilim ise bir voltmetre ile 121 volt olarak ölçülmüştür. Direnç ölçümündeki
mutlak ve bağıl hataları hesaplayınız. (0,06om, %0,8)
Soru 2: Belli bir zaman aralığı içinde harcanana elektrik enerjisi bir elektrik sayacı ile
W=600kWh (kilovat saat) olarak ölçülmüştür. Sayaç test edildiğinde bağıl hatasının %2,25 olduğu anlaşılmıştır. Harcanana gerçek enerjinin değerini hesaplayınız.
(613,5kWh)
31
2. Konstrüksiyon (yapım) hatası;
Konstrüksiyon hatası, cihazın yapımından kaynaklanan hatalardır ve ölçü aletinin
sınıfını belirler. Yapım hataları; H harfi ile gösterilir ve mutlak hatanın (∆𝒙 ) alet
kadranındaki maksimum (𝑿𝒎𝒂𝒙 ) değere oranı ile hesaplanır. Bu değer ölçü aletinin
doğruluk sınıflarını (k), (hassasiyet sınıflarını) ifade eder.
±𝑯 ==
𝑿ö −𝑿
𝑿𝒎𝒂𝒙
∆𝒙
=𝑿
𝒎𝒂𝒙
veya
∆𝒙
±% 𝑯 = 𝑿
𝒎𝒂𝒙
𝟏𝟎𝟎,
∆𝒙
±𝑯=𝑿
𝑿𝒎𝒂𝒙 : aletin maksimum sapma değeri, ∆𝒙: mutlak hata,
𝒎𝒂𝒙
𝒌
%𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎
k= doğruluk sınıfı
Aletin kadranında okunan değerin gerçek değerden, yüzde olarak ne kadar az(-)
veya çok (+)olduğunu belirtmek için hata değerinin önüne (±) işareti konur.
 Konstrüksiyon hatası ölçü aletinin tüm kademelerinde sabittir.
Örneğin elimizdeki alet 0,5 sınıfı ise, aletin kadranındaki en büyük değere göre,
ölçmedeki yapım hatasının en çok; H= ± % 0,5 olacağı anlaşılır.
∆𝒙
𝐘𝐚𝐩ı𝐦 𝐡𝐚𝐭𝐚𝐬ı = %𝑯 = 𝑿
𝒎𝒂𝒙
. 𝟏𝟎𝟎 = Aletin doğruluk sınıfı.
32
İmalatçılar yapım hatasına göre ölçü aletlerini gruplandırılmış ve yedi sınıfa
ayrılmıştır. (VDE-0410) standartlarına göre bu sınıflandırma, aşağıdaki tabloda
verildiği gibidir.
Elektrik Ölçü Aletlerinin Hassasiyet Sınıfları (VDE 0410)
Hassas Aletler
İşareti
Sınıfı
E
0,1
Gösterme ± %0,1
hata oranı
İşletme Aletleri
F
G
H
0,2
0,5
1
1,5
2,5
5
± %0,2
± %0,5
± %1
± %1,5
± %2,5
± %5
I. Hassas ölçü aletleri:
Etalon(standart) ölçü aletleridir. Özel yapıya sahiptirler. Hata oranı azdır,
maliyetleri yüksektir. Özel laboratuvarlarda bulunur ve hassas ölçme işlemlerinde
ve genellikle ölçü aletlerinin ayar edilmesinde kullanılır.
I. İşletme ölçü aletleri :
Yapıları daha basittir. İş yerlerinde pano ve tablo üzerine yerleştirilir ve çeşitli
elektriksel büyüklüklerin bilgi amacıyla ölçüm işlemlerinde kullanılır.
33
3. Ölçme Hassasiyeti (𝑯ö );
Ölçü hatalarını ifade eden diğer bir büyüklük ise hassasiyettir. Hassasiyet
doğruluktan farklıdır. Hassasiyet, küçük değerleri ayıt edebilme özelliğidir. Mesela,
mikro volt ölçen bir voltmetre mili volt ölçen bir voltmetreden daha hassastır. Başka
bir örnek; 10,345mA’i ölçen bir ampermetre 10,34mA ’i ölçen bir ampermetreden
daha hassastır.
Yapılan herhangi bir ölçmede yapılan ölçmelerin (n.) sıradaki ölçme hassasiyeti
aşağıdaki formülle hesaplanır.
𝑿𝒏 =
𝒏𝟏 +𝒏𝟐 +𝒏𝟑 +⋯.𝒏𝒏
𝒏
,
𝑯ö = 𝟏 − |
(𝑿𝒏 − 𝑿𝒏 )
|
𝑿𝒏
𝒙𝒏 : ( n.) sıradaki ölçülen büyüklük, 𝑿𝒏 : n sayıdaki ölçmelerin ortalaması
Duyarlılık: Bir ölçü aleti veya sistemin girişine uygulanan işaret ile bunun çıkış işareti
arasındaki bağlantıyı ifade eder. Çıkış değişikliğinin giriş değişikliğine oranı duyarlılık
eğimini verir.
Doğrusallık: Bir sistemin veya cihazın giriş büyüklüğü ile çıkış büyüklüğü arasındaki
bağıntı doğrusal ise sistem veya cihaz lineerdir denir. Bir sistemin veya cihazın giriş
büyüklüğü ile çıkış büyüklüğü arasındaki bağıntı doğrusal değil ise sistem veya cihaz
lineer değildir denir. Girişin değişimine sistem aynı oranda cevap vermez
34
ÖRNEKLER
Örnek 1: Bir ölçmede yandaki tabloda verilen sonuçlar alınmıştır.
4. sıradaki değere göre ölçme hassasiyetini bulunuz.
ÇÖZÜM:
98+102+101+97+100+103+98+106+107+99
10
97−101,1
𝑯ö (4) = 1 − | 101,1 | = 1 − 0,04 = 0,96
𝑿𝒏 =
= 101,1
Örnek 2: Bir güç kaynağının gerilimi farklı zamanlarda beş defa
ölçülmüş ve okunan değerler sırası ile, 6,35V; 6,4V; 6,3V;
6,45V; 6,25V olarak okunmuştur. Ortalama değeri gerçek değer
kabul ederek, yapılan bu ölçmenin mutlak ve bağıl hatalarının
değişiminin en düşük ve en yüksek değerlerini hesaplayınız.
ÇÖZÜM: Vx =
6,35V+ 6,4V+ 6,3V+ 6,45V+ 6,25V
5
= 6,35𝑉
0,1
%βdüş= 6,35 𝑥 100 = 1,574
0,1
ΔVyük = 6,35V-6,45V=-0,1V %βyük= 6,35 𝑥 100 = 1,574
ΔV = (6,35±0,1)V, %β= ~ ± %1,6
ΔVdüş= 6,35V-6,25V = 0,1V
Ölçü Ölçülen
Sırası Değer
(Xn)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
98
102
101
97
100
103
98
106
107
99
Vx = 6,35V
%βdüş = %~1,6
%βyük= %~1,6
35
Örnek 3: Yandaki tabloda farklı zamanlarda aynı akıma karşılık
ölçü aletinin göstergesinin sapma açıları (𝜶) derece olarak
verilmiştir. Hassasiyetin en kötü olduğu durumu bulunuz.
Çözüm: Tabloda, en düşük sapma
0
derecesi 5.sıradaki 19,7 dir.
𝑿𝒏 =
α
Aletin ekranı
20,1+20,0+20,2+19,8+19,7+20,0+20,3+20,1
8
𝑯ö (5) = 1 −
19,7−20,02
20,02
= 1 − | − 0,016| = 0,986
𝑯ö (𝟓) =%98,6
25
= 20,02
Sır.
No
Im
(A)
sapm.
açısı(α)
(Der.)
1
10
20,1
2
10
20,0
3
10
20,2
4
10
19,8
5
10
19,7
6
10
20,0
7
10
20,3
8
10
20,1
Örnek 4: 250V’luk bir voltmetrenin direnci 100.000 om ise bu aletin hassasiyet
yani duyarlılığını bulunuz.
Hassasiyet= 100000/250= 400 Ω/V’ tur.
«Voltmetrenin duyarlılığı, Ohm/Volt orantısı ile tanımlanır. Bu oran büyüdükçe
voltmetrenin duyarlılığı yükselir. Volt metrenin duyarlılığı ile maksimum ölçü
kademesinin çarpımı voltmetrenin iç direncini verir.»
36
ÖRNEKLER
ÖRNEK 1: 0,5 sınıfı bir voltmetrenin son skala taksimatı 1000 volttur. Bu ölçü alet ile
yapılacak ölçmelerde ölçüm hatasını bulunuz.
ÇÖZÜM:
H= ± %0,5
Ölçme alanı (0-1000)V,
Ölçme hatası= ± 0,005 x 1000 = ± 5 volt.
Buradan; 0,5 sınıfındaki, bu ölçü aleti ile yapılacak tüm ölçmelerde; (±5) volt
hatalı ölçme yapacaktır.( Maksimum ölçme değeri olan 1000 Volt ’ta, 5 volt fazla
ya da 5 volt az, veya 200V’luk ölçmede de yine ( ± 5)’V hatalı ölçeceği anlaşılır.
ÖRNEK 2: 20 Amperlik bir ampermetrenin doğruluk sınıf 0,2 dir. Bu alet ile yapılan
ölçmelerde, mutlak hata ne olur?
ÇÖZÜM:
0,2
∆𝒙
H= ± %0,2 veya ± 100 şeklinde yazılabilir. ± 𝑯 = 𝑿
𝒎𝒂𝒙
∆𝑥 = 𝐻. 𝑋𝑚𝑎𝑥 = %2.20 = 0,04𝐴
hesaplanabilir.
veya
𝒌
%𝟏𝟎𝟎 = 𝟏𝟎𝟎 ifadesinden,
∆𝑥 =
𝒌.𝑿𝒎𝒂𝒙
𝟏𝟎𝟎
=
𝟎,𝟐.𝟐𝟎
𝟏𝟎𝟎
= 𝟎, 𝟎𝟒𝑨
 Bu ampermetre ile ölçme yapılan ölçmelerde, her kademede; 0,04A eksik veya
fazla değer ölçeceği anlaşılır.
37
ÖRNEK 3: ±%2 hata ile ölçülmüş bir direncin değerini R=4312 om olarak vermenin
uygun olup olmadığını belirdiniz. Bu sonuç nasıl verilmelidir?
ÇÖZÜM:
Ölçmedeki mutlak hata; ∆𝐑 = 𝟎, 𝟎𝟐𝐱4312= 86,24 om -͂ 86Ω . Bu değer (86Ω -͂0,1kΩ)
100’ler hanesini gösteren değerlere yakın olduğu için 4312 sayısındaki son iki
rakamın verilmesine gerek yoktur.
Ölçme sonucu; R=4,3±0,1kΩ olarak verilir.
ÖRNEK 4: Bir gerilim aynı anda iki voltmetre ile ölçülüyor. Birinci voltmetre; 2,5
sınıfında ve ölçme alanı (0-30)V, ikinci voltmetre 1,5 sınıfında, ölçme alanı(0-150)V.
Ölçülen değerler, birinci voltmetre 29,2V, ikinci voltmetre 30V’ tur. Yapılan bu
ölçmede hangi voltmetre ile daha doğru bir ölçme yapılmıştır.
ÇÖZÜM:
ΔV1 = 2,5/100x30=0,75V
ΔV2 =1,5/100x150=0,225V
%β1 = (0,75/29,2+0,75)x100= 2,63
β1 =%2,63
%β2 = (0,225/30+0,225)x100=7,5
β2 = %7,5
38
Örnek 5: 0,5 sınıflı 250V’luk bir voltmetre ile; 125V’taki ölçmede aletin gösterme ve
bağıl hatalarını bulunuz.
ÇÖZÜM:
Gösterme hatası: ∆𝒙 = 0,005x 250=1,25 V. ∆𝒙=1,25V
%𝜷 =
∆𝒙
. 100
𝒙
formülünden,
%𝜷 =
1,25
. 100
125
X=125V
= 𝟏 𝜷 =%1
SONUÇ: Aletlerin ölçme hataları, maksimum ölçme alanından uzaklaştıkça
artmaktadır.
Örnek 6: 0,5 sınıfından 50A’lik bir ampermetre ile ölçme yapılırken gösterdiği değer,
gerçek değerden en çok ve en az ne kadar hatalı ölçme yapar?
ÇÖZÜM:
H = ± % 0,5 ,
𝐼max = 50 A, gösterme hatası ( ±∆𝐼) =? A
±∆𝑰 = 𝐼𝑚 𝑥𝐻 = 50𝑥%0,5 = 0,25,
∆𝑰 = ±𝟎, 𝟐𝟓 A
Hesaplanan bu değere göre, aletle okunan değer, gerçek değerden en çok 0,25 A
eksik veya 0,25 A fazla ölçülmüş demektir. (±0,25A)
39
ÖRNEK 7: %5 sınıflı 150V’luk bir voltmetre ile; a) 30V ve b)120V ölçüldüğünde aletin
bağıl hatasını bulunuz.
ÇÖZÜM:
5
∆𝒙
± 100 = 150 den,
a) X=30V,
%𝜷 =
∆𝒙= 0,05.150= ±7,5V
∆𝒙=±7,5V,
𝟕,𝟓
. 𝟏𝟎𝟎
𝟑𝟎
=25,
b) X=120V, ,
∆𝒙=±7,5V ,
𝟕,𝟓
%𝜷 = 𝟏𝟐𝟎 . 𝟏𝟎𝟎 = 𝟔, 𝟐𝟓
(her ölçmede aynı),
𝑿ö =30-7,5=22,5V. ,
𝜷 = %25
𝑿ö =120-7,5=112,5V.
𝜷 =%6,25
Sonuç: 30v’luk bir gerilimi, ölçme alanı (0-150)V’luk bir voltmetre ile ölçmenin
doğru bir ölçme olamayacağını bağıl hata miktarından anlaşılmıştır.
«İdeallerinizi ne kadar yüksek
sonuçlar sizi, o kadar mutlu eder.»
(Y. Korkmaz)
tutarsanız, gerçekleşen
40
Örnek 8: Doğruluk sınıfı 1,5 olan 250V’luk bir voltmetre ile 150 Voltluk bir gerilim
ölçülmüştür. Aletin 250 ve 150 Voltluk ölçmelerdeki gösterme hatasını ve bağıl
hatalarını hesaplayınız.
ÇÖZÜM:
Her iki ölçmedeki gösterme Hatası ; ∆𝑽 = ± % 1,5. 250 = ± 3,75V.
𝑉=250V;
𝑉ö = 250 + 3,75=253,75V, %𝐻𝑎𝑡𝑎(𝛽) =
%𝛽 =
V=150V ;
253,75 −250
.
250
100 =
3,75
250
𝑉ö = 150 + 3,75=153,75V,
.100= 1,5
%𝛽 =
∆𝑉
𝑉
𝑉ö −𝑉
𝑉
100 den,
𝜷 = %𝟏, 𝟓
.100 =
3,75
.100
150
= 2,5
𝜷 = 𝟐, 𝟓
«Bu ölçü aleti ile, 250 V ölçüldüğünde % 1,5, 150V’da % 2,5 hata yapmaktadır.»
 Ölçü aletlerinin seçiminde, aletin ölçme alanı; en fazla ölçeceğiniz değerin (1,2 ila
1,5) katı kadar olursa ölçme hatası en aza indirgenebilir.
41
Örnek 9: Bir direnci ölçme deneyinde; 0,2 sınıfında, ölçme alanı (0-6)A olan bir
ampermetre ile ölçme alanı (0-300)V olan 0,5 sınıfında bir voltmetre kullanılmıştır.
Bu ölçmede; akım şiddeti; I=2A ve gerilim; V=120V olarak okunmuştur. Direnç ölçme
işleminde yapılan toplam bağıl hata ile mutlak hatayı hesaplayınız.
ÇÖZÜM:
0,2
Ampermetrenin gösterme hatası; ∆𝑨 = 6A x 100 = 0,012A
0,5
∆𝑽 = 300V x 100 =1,5V
Voltmetrenin gösterme hatası;
𝑹=
Direncin gerçek değeri
𝜷𝑨 =
2 ± 0,012 −2
=
2
± 0,006
ve
𝑉
𝐼
𝜷𝑽 =
=
120
2
= 60 (Ohm Kanunu)
120 ± 1,5 −120
=
120
± 0,0125
𝜷 = 𝜷𝑨 + 𝜷𝑽 = (± 0,006) + (± 0,0125) =0,0185 = %1,85
∆𝑹 =
𝜷 𝒙 𝑹 = %1,85𝑥60 = 1,11Ω, (ölçme hatası=1,11 Ω)
Bu durumda ölçülen direnç: R=60+1,11=61,11 Ω ile r=60-1,11058,89Ω sınırları
arasındadır.
42
SONUÇ
 Aletlerin doğruluk sınıflarından kaynaklanan ölçme hataları ölçülen
bütün değerler için aynıdır.
 Ölçme işlemi, aletin skalasının baş tarafındaki bölgede(küçük
değerlerde yapılırsa, mutlak ve bağıl hatalar büyük olmaktadır. Ölçme
alanına(𝑿𝒎𝒂𝒙 ) yakın bölgelerde ölçme yapılırsa mutlak ve bağıl
hatalar küçülmektedir. Kısaca aletin başlangıca göre sapma açısı
büyüdükçe doğruluk artar.
 Alet seçiminde bu durum göz önünde bulundurularak, aletin
maksimum ölçme sınırının ölçülmek istenen değer yakın olmasına
dikkat edilmelidir.
 Ölçü aletlerinin seçiminde, aletin ölçme alanı; en fazla ölçeceğiniz
değerin (1,2 ila 1,5) katı kadar olursa ölçme hatası en aza
indirgenebilir.
43
ÇALIŞMA SORULARI:
Soru 1: Doğruluk sınıfı 1 ve ölçme alanı(0-10)A olan bir ampermetrenin
mümkün olabilecek en büyük mutlak hatası ne kadar olabilir? (0,1A)
Soru 2: Doğruluk sınıfı 1,5 Ve maksimum akımı 30 amper olan ampermetre
ile 10A akım ölçülmesinde yapılan bağıl hatayı hesaplayınız. (± %4,5)
Soru 3: Doğruluk sınıfı 0,5 olan ve nominal gücü 500w (vat) olan bir vatmetre
ile 150 W’lık bir güç ölçülüyor. Ölçülen gücün sınırlarını bulunuz.( 147,5 ≤ güç
≤ 152,5 )
Soru 4: Maksimum akımı 10A olan ampermetrenin skalasının 2, 4, 6, 8, 10A
noktalarında sırası ile 2,041, 3,973, 6,015, 8,026, ve 9,976 akım değerleri
ölçülmüştür. Amper metrenin sınıfını bulunuz. (0,5)
Soru 5: Bir gerilim paralele bağlı iki voltmetre ile ölçülmüştür. Birinci
voltmetrenin sınıfı 2,5, maksimum sapması 30V ve ikinci voltmetrenin sınıfı
1,5 maksimum sapması ise 150 volt ’tur. Eğer birinci voltmetre 29,2, ikinci
voltmetre ise 30V göstermiştir. Bu voltmetrelerden hangisi daha doğru ölçme
yapmıştır? (Bağıl hatası küçük olan olmalı)
34
ÖZET
•
Ölçü aletleri ile yapılan ölçmelerde ölçülen değerler, tam olarak gerçek
değerler değildir.
•
Bütün analog ölçü aletlerinde, sürtünme ve ısınmadan kaynaklanan hatalar
meydana gelir.
Sürtünme hatalarını azaltmak için; hareketli kısımlarının hafif
malzemelerden yapılması ve iyi yataklanması gerekir.
Isı hataları için ise; kullanılan direnç malzemelerinin ısı katsayılarının düşük
olması gerekir.
• Bir aletin hassasiyeti, küçük değerlerde bile doğru ölçme yapabilmesidir.
Mikro volt ölçen bir voltmetre, mili volt ölçen bir voltmetreden daha
hassastır. Örneğin, bir ampermetrenin 1µA’lik kademesi 10mA’lik
kademesinden daha duyarlıdır.
• Ölçme hatasının az veya çok olması, ölçü aletinin doğruluk sınıflarına
göre değişir. Analog ölçü aletleri hassasiyetlerine göre; 0,1- 0,2- 0,5- 11,5- 2,5- 5 olmak üzere yedi grupta sınıflandırılırlar (VDE 410).
45
• Voltmetrenin duyarlılığı, Ohm/Volt orantısı ile tanımlanır. Bu oran büyüdükçe
voltmetrenin duyarlılığı yükselir. Volt metrenin duyarlılığı ile maksimum ölçme
değerinin çarpımı voltmetrenin iç direncini verir.
Ölçme hatalarını azaltmak için aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.
a)
Alet, dış manyetik ve elektrik alanlardan uzak tutulmalı, üzerinde bulunan
sembollere dikkat edilerek kullanılmalıdır.
b) Ölçme sırasında alet, sıcaklık yayan cisimlerden uzakta bulundurulmalıdır.
c)
Mümkünse ölçme sarsıntılı yerlere yapılmamalıdır.
d) Aletimiz analog ise ölçmeye başlamadan önce mutlaka sıfır ayarın düzgün
olup olmadığına dikkat edilmelidir.
e) Alternatif akım ölçmelerinde ölçü aleti , üzerinde yazılı olan frekanslarda
kullanılmalıdır.
f) Ölçeceğiniz niteliğe ve niceliğe göre uygun ölçü aleti seçilmelidir.
46
Temel ve Türetilmiş Birimler
Ölçme sonucunda elde edilen sayılar, fiziksel büyüklere bağlı olarak çeşitli
birimlerle birlikte bir anlam ifade ederler.
İlk olarak 1898 yılında bir çok ülkenin gönderdiği temsilcilerden oluşan
uluslar arası «Ağırlıklar ve Ölçüler konferansında» temel birimler
belirlenmiştir.
1960 yılında, birim, tanım ve semboller güncelleştirilerek; International
System of Units (SI) (Uluslar Arası Birim Sistemi ) adını almıştır.
Uluslararası Sistem (SI) dışında çeşitli ülkelerin kullandığı özel birim
sistemleri de hala kullanılmaktadır.
Uluslararası Sistemin kabul ettiği yedi Temel Birim vardır (Tablo 1). Bu
temel birimlerin yanında bazı türetilmiş birimler de kullanılır.
Türetilmiş Birimler: Temel birimlerin çarpımı veya bölümü ile elde edilen
yeni birimlere türetilmiş birimler denir. (tablo 2)
47
TABLO 1. (SI) SİSTEMİNDE TEMEL BİRİMLER
BÜYÜKLÜK
BİRİMİ
SEMBOLÜ
1. Uzunluk
Metre
(m)
2. Kütle
Kilogram
(kg)
3. Zaman
Saniye
(s)
4. Sıcaklık
Kelvin derecesi
(K)
5. Elektrik akımı
Amper
(A)
6. Işık şiddeti
Candela
(cd)
7. Madde miktarı Mol
(mol)
48
TABLO 2: (SI) BİRİM SİSTEMİNDE TÜRETİLMİŞ BİRİMLER
BÜYÜKLÜK
BİRİM ADI
AÇIKLMA
ALAN
metrekare
mxm
İvme
Metre/s²
Metre/s²
Kuvvet
Newton (N)
Kütle x ivme
İş, enerji, ısı miktarı
Joule (J)
Newton x metre
Güç, ısı akışı
Watt (W)
Joule/s
Elektrik yükü
Coulomb (C)
Amper x s
Gerilik, EMK, potansiyel fark
Volt (V)
Joule/Coulmb
Elektrik alan şiddeti
Volt/metre
Volt/metre
Magnetomotor kuvvet
Amper(AS)
Akım x Sarım sayısı
Elektrik direnci
Ohm (Ω)
Volt/amper
Elektriksel kapasite
Farad (F)
Coulomb/volt
Self (indüktans) katsayısı
Henry (H)
Volt x s/amper
Manyetik akı
Weber (Wb)
Volt x s
49
TABLO 2: SI BİRİM SİSTEMİNDE TÜRETİLMİŞ BİRİMLER
BÜYÜKLÜK
BİRİM ADI
AÇIKLAMA
Manyetik akı yoğunluğu
Tesla (T)
Weber/m²
Manyetik alan şiddeti
Amper/metre
Amper/metre
Aydınlık(ışık akısı)
Lümen (Lm)
Lümen (Lm)
Aydınlatma şiddeti
Lüx (Lx)
Lümen/m²
Frekans
Hertz (Hz)
1/peryot
Açısal frekans veya hız
Radyan/saniye
1/açısal peryot
50
Boyut ve Birimler
SI BİRİM SİSTEMİNDE ALT VE ÜST KATLAR
ÖN ADI
SEMBOLÜ
ÇARPANI
Eksa
E
𝟏𝟎𝟏𝟖
Peta
P
𝟏𝟎𝟏𝟓
Tera
T
𝟏𝟎𝟏𝟐
Giga
G
𝟏𝟎𝟗
Mega
M
𝟏𝟎𝟔
kilo
k
𝟏𝟎𝟑
centi (santi)
c
𝟏𝟎−𝟐
mili
m
𝟏𝟎−𝟑
mikro
μ
𝟏𝟎−𝟔
nano
n
𝟏𝟎−𝟗
piko
p
𝟏𝟎−𝟏𝟐
femto
f
𝟏𝟎−𝟏𝟓
atto
a
𝟏𝟎−𝟏𝟖
51
TEMEL ELEKTRİKSEL BÜYÜKLÜKLER VE TANIMLARI
• AMPER (A): Akım şiddeti birimidir. Birim zamanda geçen elektrik yükü miktarına
elektrik akımının şiddeti denir. (I) harfi ile gösterilir.
1 Amper; Bir gümüş nitrat eriyiğinden (AgNO3), saniyede 1,118 miligram gümüş
ayıran elektrik akım şiddetine 1A denir.
𝑰=
𝑸
𝒕
formülde,
Q, q: Elektrik yükü(C),
t:zaman(s)
𝐼:akım şiddeti(A)
• VOLT (V): Gerilim birimidir. Bir elektrik devresinde akımın geçişini sağlayan etkiye
gerilim denir. Duruma göre iki nokta arasındaki potansiyel farkı veya elektromotor
kuvveti olarak da ifade edilir ve V, U veya E harflerinden birisi ile gösterilir.
1 Volt: Birim pozitif yükü, potansiyelleri farklı iki nokta arasında; A noktasından
B noktasına getirmek için harcanana enerji 1Joule(J) ise, A ve B Arasındaki
gerilim 1V’tur denir.
𝑉=
•
𝑊
𝑄
formülde, W: Elektrik enerjisi (J), Q, q: Elektrik yükü(C), V: gerilim (V)
OHM (Ω): Direnç birimidir. Elektrik akımına karşı gösterilen zorluğa direnç denir.
Direnç, R veya r harfleri ile gösterilir.
1 Ohm: 1 mm² kesitinde, 106,3 cm uzunluğunda, 0°C deki cıva sütununun
elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa 1Ω denir.
52
•
WATT (W): Elektrik gücü birimidir. (Genellikle P harfi ile gösterilir.)
1 Watt: Bir alıcının uçları arasındaki potansiyel farkı 1 V ve içinden geçen
akımın şiddeti 1 A ise, bu alıcının gücü 1 W’dır.
P= V .I
•
V: gerilim(V),
I:akım şiddeti(A),
P:güç (W)
HENRY (H): İndüktans (Self indüksiyon katsayısı veya öz indükleme katsayısı)
olarak ifade edilen ve bobinli alternatif akım devrelerinde(AC) karşılaşılan bir
büyüklüğün birimidir. İndüktans (L) harfi ile gösterilir.
1 Henry: Üzerinden alternatif akım geçen bir bobinde 1s’de 1A’lik akım
değişimi ile 1V’luk gerilim indükleyen bobinin endüktansı 1 Henry’dir.
𝑿
𝒍
𝑳 = 𝟐𝝅.𝒇
= (H)
•
X l = bobinin indüktif direnci(),
f: frekans(Hz)
FARAD (F): Kapasite birimidir. Kondansatörler elektrik enerjisini depo etmek
için kullanılır ve her kondansatörün depo ettiği enerji miktarı farklılık gösterir.
Kondansatörün elektrik enerjisini depo edebilme özelliğine kondansatörün
kapasitesi denir. Kapasite (C) harfi ile gösterilir.
1 Farad: Saniyede 1V’luk gerilim değişimi altında 1C elektrik yükü ile yüklenen
kondansatörün kapasitesi 1 Faraddır ( veya F olarak kısaltılabilir ). Kapasite;
𝑪=
𝑸
𝑽
=
Formülü ile hesaplanır.
53
-
-
54
ÖLÇÜ ALETLERİNİN KARAKTERİSTİK SEMBOLLERİ (1)
55
ÖLÇÜ ALETLERİNİN KARAKTERİRTİK SEMBOLLERİ (2)
PERŞEMBE
56
ÖLÇÜ ALETLERİNİN KARAKTERİRTİK SEMBOLLERİ (3)
Elektromanyetik ölçü aleti
Çapraz demirli elektromanyetik ölçü aleti
57
ÖLÇÜ ALETLERİNİN KARAKTERİRTİK SEMBOLLERİ (4)
58
ÖLÇÜ ALETLERİNİN KARAKTERİRTİK SEMBOLLERİ (5)
«Eğer size birisi bir şeyi kimin icat ettiğini sorarsa ve siz o şeyi icat
edenin kim olduğunu bilmiyorsanız «Nikola Tesla» icat etti deyin,
büyük ihtimalle doğru cevap vermiş olursunuz."
59
ELEKTRİK- ELEKTRONİK ÖLÇÜ ALETLERİ
Genel olarak ölçü aletlerini dört gruba ayırabiliriz:
a.
b.
c.
d.
Yapısına göre ölçü aletleri
Gösterme şekline göre ölçü aletleri,
Kullanma yerine göre ölçü aletleri.
Ölçtüğü büyüklüğün doğruluk derecesine göre ölçü aletleri.
a. Yapısına Göre Ölçü Aletleri: Yapılarına göre ölçü aletleri; Analog ölçü aletleri
ve Dijital ölçü aletleri olmak üzere iki grupta incelenebilir.
1. Analog Ölçü Aletleri:
Analog ölçü aletleri, elektrik şebekelerinde sisteme direkt olarak bağlanan; akım,
gerilim, frekans, aktif ve reaktif güç vb. AC veya DC büyüklükleri ölçmeye
yarayan ve değerleri bir skala taksimatı üzerinde ibre ile gösteren aletleridir.
Bu ölçü aletlerinde; ölçülen değerin okunması sırasında okuma tekniğini
yeterince bilememekten kaynaklanan okuma hataları yapılabilir.
Analog ölçü aletlerinde özellikle küçük değerlerde kademe küçültülerek daha
hassas ölçüm yapılabilmek mümkündür.
60
2. Dijital Ölçü Aletleri:
Ölçtüğü değeri dijital bir göstergede sayılarla direkt gösteren ölçü aletleridir.
Kullanımı kolay olup özellikleri analog ölçü aletlerine göre daha fazladır. Dijital
ölçü aletleri de ,analog ölçü aletleri gibi akım, gerilim, frekans, aktif ve reaktif
güç vb. değerleri ölçebildiği gibi, daha başka bir çok özellik ve nitelikler ilave
edilerek geliştirilmiş türleri de bulunur.
Dijital ölçü aletleri ile ölçülen değerler daha kolay okunabildiğinden, okuma
hataları en düşük seviyelerdedir.
Dijital ölçü aletleri ile ölçülen değerlerin depolanması, bilgisayar ortamına
aktarılması ve daha sonra kullanılması gibi ilave işlemler yapılabilmektedir.
61
61
ANALOG VE DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Analog Ölçü Aletleri:
1. İbrenin gösterdiği değer %1-3 arasında farklı olabilir.
2. Ölçülen değerin okunmasındaki hassasiyet kişiden kişiye değişebilmektedir.
3. Okuma hızı da kişiden kişiye değişir.
4. Elektromanyetik alandan etkilenirler.
5. Mekanik ariza yapma olasılıkları fazladır.
6. Aletin Çalışması için ayrıca bir enerjiye ihtiyaç yoktur. (Ommetre hariç)
7. Üretimi ve onarımı kolaydır ve ucuzdur.
8. Yapım hatasına göre 7 sınıfa ayrılır.
 Dijital Ölçü Aletler:
1. Ölçmelerde okuma hataları pek olmaz.
2. Yapısından kaynaklanan hata, %0,01 civarındadır.
3. Yükleme etkileri yok denilecek kadar azdır.
4. Elektromanyetik alandan etkilenmeleri çok düşüktür.
5. Mekanik arıza yapmazlar.
6. Üretimi, onarımı, bakımı zordur dolayısıyla daha pahalıdır.
62
b. Gösterme Şekline Göre Ölçü Aletleri :
Göstergeli ölçü aletleri:
Ölçtükleri elektriksel büyüklüğün o andaki değerini skalasında gösteren ölçü aletleridir.
Ölçtükleri değerleri geriye dönük kendi belleğine kaydetme özelliği yoktur, ancak son
zamanlarda göstergeli ölçü aletleri de, ölçü aletleri ile bilgi sayar arasında yapılan
bağlantı ve bilgisayara yüklenen yazılım ile gösterdikleri değ erler bilgisayar ortamında
görüntülenebilmektedir.
Kaydedici ölçü aletleri:
Ölçülen büyüklüğü, zamana bağlı olarak kağıt üzerine kayıt ederler. Geriye dönük
ölçülen değerlerin okunması ve incelenmesi mümkündür. Genellikle elektrik
santrallerinde üretilen enerjinin takibi için kullanılır.
Toplayıcı ölçü aletleri:
Ölçtükleri elektriksel büyüklük değerini zamana bağlı olarak toplarlar. Ekranında
okunan değer, ölçüme başladığı andan itibaren ölçtüğü değerdir. Ölçtüğü değeri bir
önceki değerin üstüne ilave ederek ölçüm yaparlar. Enerji kesildiğinde ölçülen değer
sıfırlanmaz. Elektrik sayaçları bu tip ölçü aletlerine verilebilecek en iyi örneklerden
biridir
63
c. Kullanım yerine göre ölçü aletleri:
Taşınabilir ölçü aletleri:
Çoğunlukla atölye, işletme ve laboratuvar ortamlarında pratik ölçüm yapmak amacı
ile kullanılan sabit bir yere monte edilmeyen ölçü aletleridir. Kendine ait bir
muhafaza kutusu içerisine alınmış taşınmaya uygun ölçü aletleridir. Çarpma ve
darbelere karşı hassas olduklarından kullanımında gerekli özen gösterilmelidir.
Pano tipi ölçü aletleri:
Pano veya tablo üzerine özel montaj malzemeleri kullanılarak sabitlenen bu ölçü
aletleri dik çalışacak şekilde tasarlanır. Pano tipi ölçü aletleri sipariş edilirken
gösterme şekli ne olursa olsun (48x48, 72x72, 96x96, 144x144) mm gibi standart
ölçülerde imal edilirler.
d. Hassasiyetlerine göre ölçü aletlerinin sınıflandırılması:
Birinci sınıf ölçü aletleri:
Daha çok laboratuvarlarda ve kalibrasyon ve kontrol merkezlerinde etalon(standart)
aletler olarak kullanılırlar. Hassas ölçüm yapan ölçü aletleridir.
İkinci sınıf ölçü aletleri:
Çok fazla hassasiyetin önemli olmadığı
yerlerde kullanılırlar.
günü birlik bilgi amaçlı ölçüm yapılan
64
ELEKTRİK AKIMI
Elektrik Akımının Tanımı:
Elektrik akımı, en kısa tanımıyla elektron hareketidir. Bir iletken üzerinden birim
zamanda geçen elektron sayısını gösterir. Elektrik akım (I, i) harfi ile ifade edilir. Akım
şiddeti birimi Amperdir.
Amper; Birim zamanda (1 saniyede) bir iletkenden geçen 1C’luk elektrik yükü
miktarına 1 Amper denir. Veya bir devreden, 1 saniyede 624. 1016 adet elektron
geçiyorsa o devredeki akımın şiddeti 1 Amperdir denir.
Akım şiddeti;
𝑰=
𝑸
𝒕
veya
I : Akım şiddeti
𝒊=
𝒅𝒒
𝒅𝒕
formülüyle ifade edilir. Formülde;
: Amper
(A)
Q: Elektrik yükü miktarı : Coulomb (C)
t : Zaman
: Saniye
(s)
Elektrik akımının çeşitleri;
Birbirlerinden tamamen farklı özelliklere sahip iki elektrik akımı çeşidi vardır.
1. Doğru akım (DC, DA),
2. Alternatif akım(AC. AA)
65
OHM KANUNU
OHM
VOLT
AMP.
66
DOĞRU AKIM
Tanım: Zamanla yönü ve şiddeti değişmeyen akıma doğru akım denir. İngilizce
“Direct Current” kelimelerinin kısaltılması ile (DC) veya Türkçe kelimelerinin baş
harfleri kullanılarak (DA) harfleri ile gösterilir. Ayrıca tek (―) veya çift (=) çizgi ile
de ifade edilebilir.
Akımın yönünün üretecin (+) kutbundan, (-) kutbuna doğru olduğu kabul edilmiştir.
Kısaca özetlemek gerekirse doğru akım;
E (V)
I (A)
1-Hep aynı yönde hareket eder.
2-Harcanacak güç değişmedikçe değeri sabittir.
3-Akımın anlık değeri sadece güce bağlı olarak
değişebilir.
t(s)
0
Doğru akımın grafiği
67
Doğru akımın elde edilmesinde kullanılan belli başlı enerji kaynakları;
1. Kimyasal yolla elektrik enerjisi üreten pil ve akümülatörler,
2. Isı enerjisini elektrik enerjisine çeviren termokupullar,
3. Işık enerjisini elektrik enerjisine çeviren fotoseller,
4. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren doğru akım jeneratörleri
Doğru akımın kullanıldığı yerler:
1. Haberleşme cihazlarında (telekomünikasyonda, Radyo, televizyon, vb.),
2. Doğrultuculu kaynak makinelerinde ,
3. Madenlerin saflaştırılması(elektroliz) ve metallerin kaplanmasında(galvano
teknik),
4. Elektrikli taşıtlarda (tren, tramvay, metro vb.) ,
5. Elektro-mıknatıslarda(demirin elektrik akımı ile mıknatıslanması)
6. Doğru akımla çalışan elektrik motorlarında,
68
Doğru Akım kaynakları:
1.
Piller; kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren araçlara pil adı verilir.
En ideal doğru akım kaynağı piller ve akümülatörlerdir.
2.
Akümülatörler; piller gibi kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren aynı
zamanda elektrik enerjisini kimyasal enerji olarak depo edebilen ve pillere
göre daha yüksek akım verme özelliğine sahip doğru akım kaynaklarıdır.
Kısaca akü de denir.
3.
Doğru akım dinamosu; dinamolar veya jeneratörler mekanik enerjiyi, yani
döndürme hareketiyle manyetik yoldan elektrik enerjisi üreten makinelerdir.
4.
Doğrultmaç devresi; Alternatif akım elektrik enerjisini DC elektrik enerjisine
çeviren devrelerdir. (redresör, adaptör, DA güç kaynağı vb.)
5.
Güneş pili(solar cell); Güneş enerjisini DC elektrik enerjisine çeviren
fotovoltaik elemanlara güneş pili denir. Güneş pilleri yarı iletken bir diyot
olarak çalışırlar.
ilk doğru akım enerji kaynağı olan sıvı Volta pili 1800 lü yıllarda, Alessandro Volta
tarafından icat edilmiştir.
69
Çalışma soruları:
1. Aşağıdaki dönüşümleri tamamlayınız.
2. 125nH=…? mH.,
345,5kV=….?.mV,
1,6μs=..?ms, 16pF=..? μF
3. Bir elektronun yükü; e=-1,6.10−19 C olduğuna göre,5,67A’lik akım geçen
İletkenden saniyede kaç elektronun geçtiğini hesaplayınız.
1. Bir pildeki 3x10−4 C ‘luk elektrik yükü, pilin pozitif ucunda; 6x10−2 J’lük bir enerji
oluşturduğuna göre pilin gerilimini hesaplayınız.
2. Bir bakır telden 5 dakikada 0,036 C’luk elektrik yükü aktığına göre, telden geçen
akımın değerini miliamper cinsinden hesaplayınız.
3. Bir iletkenden akan ortalama akımın şiddeti 25mA’dir. 30s içinde iletkenden akan
elektron sayısını hesaplayınız.
4. 1,5A’lik akım geçen bir direncin akımı, ampermetrenin yükleme etkisi ve alet
hatasından dolayı 1,46A olarak ölçülmüştür. Yapılan mutlak ve bağıl hatalar
bulunuz.
5. Sınıfları 2 olan ampermetre ve voltmetre ile bir direncin değeri ölçülecektir.
Voltmetrenin tam sapma değeri 5V ve ölçülen gerilim 3,8V’tur.Tam sapma akımı
100mA olan ampermetre ile ölçülen akım 62,8mA ‘dir. Direncin değerini ve
sınırlarını hesaplayınız.
70
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
GALVANOMETRELER:
•
•
•
•
Galvanometreler, çok küçük akımları ve gerilimleri ölçebilen aletlerdir.
Göstergeli ölçü aletlerinin temelini oluştururlar.
DA ampermetresi , DA voltmetresi ve Ommetre gibi aletlerin yapımında
kullanılır.
DA köprülerinde (Wheatstone Köprüsü gibi) sıfır aleti olarak kullanılır.
Galvanometreler, sadece elektriksel büyüklükleri değil, aynı prensip
kullanılarak başka değerlerin ölçülmesinde de kullanılabilir. Örneğin
taşıtların, hız, yağ ve sıcaklı göstergeleri gibi.
71
GALVANOMETRELER
Çalışma prensipleri kullanım amaçlarına göre galvanometreler;
1. Demir paletli galvanometreler,
2. Tanjant galvanometresi,
3. Döner mıknatıslı galvanometreler,
4. Döner bobinli galvanometreler,
5. Balistik galvanometreler,
6. Dijital göstergeli galvanometreler.
7. Thomson ya da lord kelvin galvanometresi.
8. Deprez ve arsonval galvanometresi. ...
……………………………………………..
 Döner bobinli galvanometreler, DC göstergeli ölçü aletlerinin yapımında en
çok kullanılan ölçü aletidir.
Uygulamalarda, akım, gerilim, direnç, elektrik miktarı gibi büyüklüklerin değerini,
yakın bir duyarlılıkla ölçmelerinden dolayı
dersimizde; döner bobinli
galvanometreler üzerinde daha çok durulacaktır.
72
DÖNER BOBİNLİ GALVANOMETRELER
Aletin Yapısı:
U biçimindeki bir kalıcı mıknatısın kutupları arasında silindirik yapıda bir demir
nüve bulunur. Bu demir nüve üzerinde bulunana bir alüminyum çerçeveye ince
SALI bakır tellerden sarılmış bobin yerleştirilmiştir. Alüminyum çerçeve ve bobin kendi
ekseni etrafında dönebilecek konumdadır. Bobin burulma katsayısı olan bir
sarmal yay ile asılmıştır.
1. Bobin: Hafif ve manyetik olmayan bir malzeme olan,
alüminyumdan dikdörtgen şeklindeki bir çerçeve
üzerine sarılmış ince bakır tellerden oluşur. Döner bobin
düzeni ya platin-nikel gibi dayanıklı bir askı teli veya
şeridine bağlanır ya da sürtünmesi az ve dayanıklı bir mil
üzerine yerleştirilir.
Bobine bağlı ibre bobinle birlikte döner. İbrenin sapma
miktarı bobinden geçen akımla orantılıdır. Sapma yönü
akımın yönüne bağlıdır. Düzgün ve kuvvetli bir manyetik
alanın temini için, bobin içinde yumuşak demirden
silindir şeklinde bir nüve konur.
N
S
Askılı döner bobinli
galvanometre
73
2. Sarmal yay (Zemberek):
Çok duyarlı galvanometrelerde bobin, iğne yatak üstüne oturtulmaz; bunun
yerine, son derece ince, altın ya da bakır zembereklerle bağlanır. Bu zemberekler,
gerekli geri döndürme kuvvetini oluşturdukları gibi, elektriği de bobine iletirler.
Zembereklerin elmas uçlu iğne yataklardan üstünlüğü, hareket sırasında
gösterdikleri çok küçük sürtünme direncinden kaynaklanmaktadır. Zayıf akımlarda
daha duyarlı sonuçlar verirler.
3. İbre ve galvanometrede sapmanın gösterilmesi:
Sapma, bir ölçek üstünde hareket eden bir ibreyle gösterilir. İbrenin göstereceği
değer, ölçme skalasına bakış açısına göre de değişebildiğinde yanlış okunabilir.
Ayrıca, ibre ne kadar uzun olursa, duyarlık o kadar artar. Ama bu durum da, ağırlık
ve denge sorunları yaratır.
Bu güçlük bazı galvanometrelerde, bobin ile askı teli arasına yerleştirilen küçük bir
ayna yardımıyla aşılmıştır. Bu aletlere aynalı galvanometre denir.
74
75
4. Çalışma Prensibi:
U biçimindeki bir kalıcı mıknatısın kutupları arasında silindirik yapıda bir demir nüve
bulunur. Bu demir nüve üzerine, bir alüminyum çerçeveye, ince bakır tellerden
sarılmış bobin yerleştirilmiştir. Alüminyum çerçeve ve bobin kendi ekseni etrafında
dönebilecek konumdadır. Bobin burulma katsayısı olan bir sarmal yay ile asılmıştır.
Ölçülecek akım bobinden geçince, bobinde meydana gelen moment (döndürme
kuvveti)’ten dolayı ekseni etrafında dönmeye çalışır. Bobini döndüren manyetik
kuvvetlerle, askı telinin burulmasından doğan karşıt kuvvetler denkleşince bobinin
dönmesi durur.
Oluşan döndürme kuvveti yalnızca, bobinden geçen akımla orantılıdır, bu kuvvet,
alanının radyal (yarıçap doğrultusunda) yapısından ötürü, hiç bir biçimde bobinin
açısal konumuna bağlı değildir. Dolayısıyla, sapma doğrusaldır. Bu çalışma
prensibinden dolayı döner bobinli galvanometreler sadece doğru akım
ölçmelerinde kullanılır.
«En duyarlı galvanometre askı telli olanıdır. Ancak bu alet hareketli cihazlar için
uygun değildir. hareketli cihazlarda döner milli galvano metre tercih edilir.»
76
Sabit Nüve
Döner
Bobin
Döner Bobinli Galvanometre Prensip Şeması
77
Döner Bobinli Galvanometrenin Duyarlılık:
1. Akım Duyarlılığı: Ölçü skalasındaki bir aralık sapma için gerekli olan akım
miktarının mikroamper olarak değeridir.
2. Gerilim Duyarlılığı: Galvanometreye seri olarak kritik sönüm direncinin
bağlanması halinde, bir aralık sapma sağlayacak gerilim miktarıdır.
3. Omik Duyarlılık: 1 voltluk bir gerilim ile bir aralık sapma elde edebilmek için
ilave edilmesi gereken seri direncin değeridir. Omik duyarlılık akım
duyarlılığının tersine eşittir. Bundan dolayı ohm/volt olarak ifade edilir. Eğer
galvanometrenin akım duyarlılığı 10mA ise, omik duyarlılığı;
Omik Duyarlılık = 1 /10µa = 100000 /V olur.
Döner Bobinli Galvanometrelerde Duyarlığı Etkileyen Faktörler:
a. Döner bobinli galvanometrelerdeki duyarlık sınırını belirleyen etkilerden biri
de, bobinin sarım sayısıdır. Bobin, ölçülecek akıma seri bağlandığında,
meydana gelen manyetik alan ne kadar büyük olursa, sapma da o kadar
büyük olacaktır. Bunu sağlamak için, bobinin sarım sayısı artırılır. Ancak, bu
yöntem ağırlığı da artırdığından, çok ince sargı telleri kullanmak gerekir.
78
b. Tel inceldikçe de, elektrik direnci artar. Ölçü aleti, gerçek devrenin direncini
değiştirmemelidir. Dolayısıyla, sarım sayısı ile tel kalınlığı arasında bir seçim
yapma durumu ortaya çıkar.
c. Frenleme yayının sertliği sıcaklıkla azalır, bobin direnci ise sıcaklıkla artar. Bu
iki etki ile galvanometre daha az sapar. Bu durum için de bazı tedbirler
alınmalıdır. Bobin teline sıcaklıkla direnci az değişen manganin veya benzer
metallerden bir direnç teli seri bağlanır.
Döner bobinli galvanometrelerin duyarlılığını artırmak için,
1. Çok kuvvetli daimi bir U mıknatısı kullanılmalı
2. Manyetik alanın düzgün ve kuvvetli olması için bibin içine yumuşak demirden
silindir bir nüve konulmalı
3. Döner bobinin salınım süresini azaltmak için bobinin boyutlarını fazla
büyütmeden sarım sayısı artırılmalı.
4. Karşı kuvvet momentini küçük tutmak için; bobin, gümüş veya platinden uzun
ve ince(0,1mm gibi)tellerle veya yassı şeritlerle asmalı
5. Çok küçük sapmaları büyütmek için seçilen optik iyi düzenlenmesi gerekir.
79
PAZARTESİ-SALI
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
AMPERMETRELER VE AKIM ŞİDDETİNİN ÖLÇÜLMESİ
Ampermetreler:
Elektrik akımının şiddetini ölçen aletlere ampermetre isim verilmektedir. Elektrik
devre şemalarında daire içine alınmış olan A harfi ile gösterilerek sembolize
edilmektedirler.
Alıcı akımın ölçülebilmesi için, akımın tamamının ampermetreden geçmesi gerekir.
Bu nedenle ampermetreler akımı ölçülecek alıcıya ya da alıcılara seri bağlanır.
Ampermetre, içinden geçen akımı ölçmeli ve akımın geçişine zorluk
göstermemelidir. Bir devreye seri bağlanan eleman devrenin toplam direnç etkisi
artırır ve gerilimi de direnç değeri oranında böler. Bu nedenle ampermetrenin iç
direncinin çok küçük (0-1 om gibi)değerlerde olması gerekir.
Pratikte galvanometreler, 100mA veya daha küçük değerlerdeki doğru akımları direkt
olarak ölçülebilen küçük akımlı ampermetrelerdir. Daha büyük akımları ölçmek için,
ya galvanometre bobinin tel çapı artırılır ya da galvanometreye uygun bir direnç
paralel bağlanır. Galvanometreden maksimum bobin akım kadar bir akımın
geçmesine izin verilir. Akımın büyük bir bölümü ise bobine paralel bağlanan küçük
değerli paralel direnç üzerinde geçer. Galvanometreye paralel bağlanan bu dirence,
paralel direnç veya şönt direnç ismi verilir.
80
Ampermetre Tasarımı:
Yapıları sebebiyle çok küçük akım şiddetlerini ölçebilen galvanometrelere uygun bir
direnç paralel bağlanarak daha büyük akımları ölçebilen ampermetreler tasarlanabilir.
Galvanometre bobinin direnci; Rg, paralel direnç 𝑹𝑷 ile gösterilerek; Ohm ve
Kirchoff kanunlarından faydalanarak galvanometreye paralele bağlanacak 𝑹𝑷
direncinin değeri aşağıdaki formülle hesaplanır.
I
𝑰𝒈
G
Rg
A
G
Rg
𝑰𝑷
𝑹𝑷
V
Galvanometre
𝑽
𝑹𝑷 = 𝑰
𝒑
,
Ampermetrenin prensip şeması
𝑽 = 𝑹𝒈 . 𝑰𝒈 ,
𝑹𝑷 =
𝑹 𝒈 . 𝑰𝒈
(𝑰−𝑰𝒈 )
𝑰𝑷 = 𝑰 − 𝑰𝒈 𝐲𝐚𝐳ı𝐥𝐚𝐫𝐚𝐤;
Ampermetre
𝑽
𝑹 𝒈 . 𝑰𝒈
𝒑
𝒈)
𝑹𝑷 = 𝑰 = (𝑰−𝑰
𝑹𝑷 : Paralele direncin değeri(Om)
𝑹𝒈 ∶ Galvanometrenin iç direnci(Om)
I : Ampermetrenin tam sapma akımı(A)
𝑰𝒈 : Galvanometrenin tam sapma akımı(A)
𝑰𝑷 : Paralele dirençten geçen akım(A)
V: Ampermetre uçlarındaki gerilim(V)
81
Tak kademeli ampermetre tasarımı:
𝑅𝑦ü𝑘
82
Örnek 1: İç direnci 10, tam sapma akımı 1mA, olan bir galvano metre ile maksimum
1A ölçen bir ampermetre yapılacaktır. Galvanometre bobinine paralele bağlanacak
direncin değerini ve skala çarpanını hesaplayınız.
Çözüm:
𝑅𝑔 . 𝐼𝑔
10 . 0,001
𝐼
1
𝑅𝑝 = (𝐼−𝐼𝑔) = (1−0,001) = 0,01001, 𝑛 = 𝐼 = 0,001 =1000
𝑔
Galvanometrenin skalası, (n) ile çarpılarak yeni skala değerleri elde edilir.
Örnek 2: 100µA ve 800 luk bir galvanometre kullanılarak (0-100) mA ölçme alanlı
bir ampermetre tasarlanacaktır. Gerekli paralel direncin değerini hesaplayınız.
Çözüm:
𝑛=
𝐼
𝐼𝑔
=
100𝑚𝐴
100.10−3 𝑚𝐴
= 1000, 𝑅𝑝 =
𝑅𝑔
=
(𝑛−1)
800
(1000−1)
=0,8008
Örnek 3: İç direnci 1, tam sapma akımı 1A, olan bir ampermetrenin ölçme alanı
maksimum 100A’e yükseltilecektir. Ampermetreye bağlanacak direncin değerini
hesaplayınız. Hesaplanan şönt direnç bağlandıktan sonra yapılan ölçmede
ampermetrenin ibresi 0,35 gösterdiğine göre ölçülen devre akımı kaç amperdir?
Çözüm:
𝐼
100𝐴
𝑅𝑎
1
𝑛 = 𝐼 = 1𝐴 = 𝟏𝟎𝟎,
𝑅ş = (𝑛−1)
= (100−1) = 0,01 =10m
𝑔
𝐼 = 𝐼𝑎 𝑥 𝑛 = 0,35𝑥100 = 𝟑𝟓 𝐀𝐦𝐩𝐞𝐫.
83
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Ampermetrelerin ölçme alanlarının genişletilmesi:
Bir galvanometreye, paralel direnç bağlanması ile galvano metre akımının (n) katı
kadar bir akımın ölçülmesi mümkün olmaktadır. Böylece, mili, mikro amper
değerlerinde akım ölçebilen bir ampermetreden, amper hatta kilo amper ölçebilen
ampermetreler tasarlanabilir.
Elektromanyetik ampermetreler, direkt ölçmeler için istenilen ölçme alanlarında
yapılıp kullanıldığı halde; termik, elektrodinamik ve bilhassa döner bobinli
ampermetreler yapıları itibari ile daha küçük akımları ölçebilecek durumda
tasarlanmaktadır.
Döner bobinli ampermetrelerle, daha büyük akımları ölçebilmek için mevcut alete
uygun ve paralel (şönt) bir direnç bağlanarak daha yüksek akımları ölçebilecek hale
getirilebilirler. Bu işleme aletin ölçme alanının genişletilmesi denir.
Ampermetreye bağlanacak şönt direncin hesabında, galvanometreden
ampermetre tasarımındaki aynı hesaplama yöntem uygulanır.
Ampermetreye bağlanacak bir şönt direncin hesabı için, aşağıdaki bilgilerin tam
olarak bilinmesi gerekir.
a) Mevcut ampermetrenin iç direnci,
b) Ampermetrenin maksimum ölçme alanı,
c) Ampermetreye şönt direnç bağlanınca ölçebileceği akımın değeri.
84
ŞÖNT DİRENCİN HESAPLANMASI
𝐼𝑎
A
𝑰𝑷
I
𝑅𝑎
𝑰𝒂
𝑹𝑷 = 𝑹ş
𝑽 = 𝑽𝑷 = 𝑽𝒂
Şönt direnç ve ampermetre devresi
𝑹ş 𝑰𝑷
Şönt direncin ampermetreye bağlanması
Dönüştürme oranı (yükseltme katsayısı veya skala çarpanı):
𝑹 .𝑰
𝑅 .𝐼
𝒂 𝒂
𝑎 𝑎
𝑹ş = (𝑰−𝑰
formülünde,
𝐼
=
𝑛
.
𝐼
yazılırsa,
𝑹
=
=
𝑎
ş
)
(𝑛.𝐼 −𝐼 )
𝒂
𝑹ş =
𝑹𝒂
(𝒏−𝟏)
𝑎
bulunur.
𝑎
𝑰
𝒏=𝑰
𝒂
𝑅𝑔 𝐼𝑎
𝐼𝑎
=
(𝑛−1)
𝑅𝑔
𝑛−1)
Formüllerde;
I : Yeni akım değeri (A),
𝑰𝒈 : Ampermetrenin tam sapma akımı(A),
𝑰𝑷 : Paralele dirençten geçen akım(A),
𝑹ş : Paralele direncin değeri (Om),
𝑹𝒂 ∶ Ampermetrenin iç direnci (Om),
𝑽𝒂 : : Ampermetrenin gerilimi,
𝑽𝒑 : : Şönt direncin gerilimi,
85
ŞÖNT DİRENÇLER
750A, 75mV
Şönt dirençler, genellikle 50 Ampere kadar akımların ölçülmesinde aletin içinde,
bundan yüksek akımların ölçülmesinde ise aletin dışında bulunur. Çünkü, ölçülecek
akım yükseldikçe buna ait şönt, aletin kutusu içerisine sığdırılamayacak kadar hem
büyük olur, hem de şöntün meydana getirdiği ısı, alete etki eder.
Aletin dışında kullanılan şöntler, ampermetreleri yapan fabrikalar tarafından aletle
birlikte verilir. Bazı ampermetrelerin bir değil birkaç adet şöntleri olabilir, bunlar
özel kutular içinde korunarak muhafaza edilir ve gerektiğinde ölçme değerine
uygun olanı ampermetreye paralel bağlanırlar.
Şönt dirençler, genellikle alçak ısı katsayılı konstantan veya manganin gibi
metallerden yuvarlak çubuk şeklinde veya lama şeklinde yapılırlar. Lama şeklinde
olanlar daha az ısındıklarından genellikle yüksek akımlı ampermetrelerle
kullanılırlar.
Şönt direnç değerleri, standart olup, şönt direnç elemanının üzerinde; 300 A/60mV,
50 A/ 300 mV şeklinde yazılı olur.
86
Şönt dirençlerle ilgili bilinmesi gereken bazı önemli hususlar :
 Şönt direncin değeri, sıcaklıkla değişmemelidir.
 Alet devreye bağlı kaldığı sürece; ampermetre iç direncinin, şönt
dirence oranı sabit kalmalıdır.
 Şöntlerle ampermetre bağlama vidaları iyi sıkıştırılmalıdır. Şöntlerin
alete bağlanması da çok önemlidir. Şekilde gösterilen bağlantılarda,
doğru ve yanlış bağlantılar görülmektedir.
a
Doğru
b
Yanlış
c
Yanlış
87
ÇALIŞMA SORULARI:
1. 100µA ve 800’ luk galvanometre kullanılarak (0-100) mA ölçme alanlı yeni bir ampermetre
için gerekli paralel direncin değerini hesaplayınız. (Cevap:800m)
2. Nominal akımı 5mA ve iç direnci 30 olan bir mili ampermetre ile 150A’lik akımı ölçmek için
gerekli olan şönt direncin değerini hesaplayınız. (Cevap: 1m)
3. İç direnci 0,2 ve maksimum akımı10A olan bir ampermetre ile 500A’lik akımın ölçülmesi
için gerekli olan paralel direnci ve ampermetre iç direnci ile paralel dirençteki gerilim
düşümlerini hesaplayınız.( Cevap:0,004, 2V, 2V)
4. Maksimum akımı 1A olan galvanometreye 0,5’luk bir direnç paralel bağlanarak 5A’lik bir
ampermetreye dönüştürülmüştür. Galvanometrenin iç direncini hesaplayınız. (Cevap:2)
5. Maksimum akımı 1A ve iç direnci 0.08 olan bir ampermetreye 0,03’luk bir şönt
bağlanıyor. Ampermetre ibresi 0,9’u gösterdiğinde akım kaç amperdir? (Cevap. : ≈3,3A)
6. Bir ampermetrenin iç direnci 0,2, maksimum akımı 0,5A ve skalası 100 taksimatlıdır. Bu alet
ile 25A ölçmek için gerekli olan şöntün değerini hesaplayınız. Bu şönt bağlandıktan sonra
ampermetrenin ibresi 60 taksimat kadar sapmış ise ölçülen akım kaç amperdir?
(Cevap: 4m .15A)
7. İç direnci 10, tam sapma akımı 1mA, olan bir galvano metre kullanılarak
maksimum 1A ölçen bir ampermetre yapılmıştır. Şekli yan tarafta verilen
bu aletin şönt dirençlerinden R2‘nin değeri kaç omdur? (Cevap:30m)
G
R1=15mΩ
R2=?
88
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Ampermetrenin devreye bağlanması ve akım ölçmek:
• Devreye enerji verilmeden önce ampermetrenin kademesi en yüksek değere
ayarlanmalıdır. Ampermetre akım şiddeti ölçülecek alıcıya seri bağlanmalıdır.
• Enerji altında, ampermetrenin bağlantısı yapılmamalı ve yapılmış bağlantıya
müdahale edilmemelidir.
P
N
A
Yük
R_
Ampermetrenin Devreye Bağlanması
 Akım ölçme işleminde dikkat edilmesi gereken en önemli husus, ölçümü
yapılacak akıma uygun ampermetre seçmek ve ampermetreyi devreye seri
bağlamaktır.
89
Kademeli ampermetreler:
Yukardaki açıklamalarımızda bir ampermetrenin, bir şönt ile ölçme alanının nasıl
değiştirildiğini gördük. Uygulamada çeşitli kademelerdeki akım değerlerini bir
ampermetre ile ölçüp okumak gerektiği zaman aynı alete, birden fazla şöntler
bağlanarak imal edilirler. Bu tip aletlere, kademeli ölçme alanlı ampermetreler
denir. Böyle aletlerin üstünlükleri şunlardır.
•
•
Bir ölçü aleti ile, çeşitli kademelerdeki akım büyüklüklerinin ölçülmesi,
Her kademedeki büyüklüğü, geniş bir kadran taksimatı üzerinde daha
hassas ve doğru okuyabilmek imkânının mevcut olması,
• Duruma göre birkaç ölçü aletinin yerine, bir ölçü aleti kullanarak
ekonomik olması.
Bu tip aletlerin; ölçme alanlarının değiştirilmesinde kullanılan şöntlerin bağlantı
uçları alet muhafazası üzerine ya iki uç olarak veya her şöntün ucu ayrı ayrı olarak
çıkarılmıştır. İki bağlama uçlu olan kademeli ampermetrelerin ölçme alanı, aletin
üzerinde bulunan ve değerleri üzerinde yazılı seçici bir anahtar (komütatör)
yardımı ile değiştirilir. Her şönte ait uçlan dışarı çıkarılan çok uçlu kademeli
ampermetrelerde de, bu uçların hangi akımda kullanılacağı yine yanlarına yazılmış
olup bağlantılan da ona göre yapılır.
90
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Kademeli ampermetreler:
Ampermetreler ihtiyaca göre tek kademeli ve çok kademeli olarak
tasarlanabilirler. Bir galvanometreye, değişik değerli dirençler veya direnç grupları
paralel bağlanarak kademeli ampermetre elde edilir. Kademeli ampermetrelerde
şönt dirençler yada direnç grupları iki şekilde bağlanırlar.
𝑅𝑔
1. Paralele şöntlü ampermetreler
G
2. Aytron şöntlü ampermetreler,
𝑅𝑃1
𝑅𝑃2
1. Paralel şöntlü ampermetreler
𝑅𝑃3
Bir galvanometre ve değişik değerli paralel
𝑅𝑃4
dirençler ile bir seçici kademe anahtarı
şekildeki gibi bağlanarak çok kademeli
ampermetre elde edilir. Yandaki şekilde
dört kademeli bir ampermetre devresi +
verilmiştir.
Bu ampermetrelerde kademe anahtarı konum değiştirirken, kısa bir süre paralel
direnç devreden çıkmaktadır. Bu aralıkta girişe uygulanan akımın tamamı
galvanometreden geçeceğinden galvanometre zarara görebilir. Bundan dolayı
pratikte Aytron Şöntlü ampermetreler tasarlanmıştır.
91
Paralel şöntlü ampermetre tasarımı:
Direnç değerleri farklı ve aralarında paralel bağlı dirençlerin kademeli olarak
devreye alınması ile kademeli ampermetreler elde edilir. Bu sayede
ampermetrenin ölçme sınırları genişletilebilir.
Kademe dirençlerinin
hesaplanmasında;
𝑅𝑔
𝑅𝑝 = (𝑛−1) veya
𝑅𝑔 . 𝐼𝑔
𝑅𝑝 = (𝐼−𝐼𝑔) formüllerinden birisini kullanabilirsiniz.
92
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Örnek: Yedi kademeli bir ampermetre devresi Şekil’de gösterilmiştir. Buradaki
galvanometre 1mA ve 10Ω’luktur. Şönt direnç değeri hesaplanırsa, tabloda
verilen sonuçlar elde edilir.
93
ÇÖ𝒁Ü𝑴:
𝑰
1. kademe: 𝒏 = 𝑰 =
𝒂
KADEME
𝟏𝟎𝒎𝑨
𝟏𝒎𝑨
= 𝟏𝟎 ,
𝑹
𝟏𝟎Ω
𝒂
𝑹𝒑 = (𝒏−𝟏)
=(𝟏𝟎−𝟏) = 𝟏, 𝟏𝟏 Ω
n
Rp
1. 0-1mA
1
2. 0-10mA
10
10/9 = 1.11 Ω
3. 0-100mA
100
10/99 = 0.101 Ω
4. 0-1A
1000
10/999 = 0.0101 Ω
5. 0-10A
10000
10/9999 = 0.001 Ω
6. 0-100A
100000
10/99999 = 0.0001 Ω
7. kısa devre
-
--
Sıfır
Yedi kademeli bir ampermetrenin hesaplanan şönt direnç değerleri
94
Ödev:
İç direnci 50 Ohm olan 2 mA’lik bir galvanometre kullanılarak, 10 mA, 100 mA, 2A
ve 10 Amper kademelerinde ölçme yapacak kademeli bir ampermetre tasarımı
yapılacaktır. Gerekli kademe şönt dirençlerini hesaplayınız. Cihazın komütatör
bağlantısını çiziniz.
(Cevap: Dirençler sırasıyla; 12,5 ; 1,02 ; 0,1002 ; 0,01 om )
95
Rg
G
Aytron Şöntlü ampermetre ve devre devre şeması.
2. Aytron şöntlü kademeli ampermetreler:
Aytron Şöntlü veya üniversal şöntlü ampermetrelerde, her kademede galvano metre
devresine paralel gelen direnç değişmektedir. Ancak, her kademede
galvanometreden maksimum sapma akımı kadar bir akım geçer.
96
Aytron (üniversal) şöntlü kademeli ampermetreler:
Örnek: Şekildeki kademeli ampermetrenin kademe dirençlerini hesaplayınız.
10mA’lik kademede;
𝐼𝑔 =100µA
𝑅𝑃 =𝑅1 +𝑅2 +𝑅3 = 𝑅𝑃
10𝑚𝑎
n= 100.10−3 = 100
𝑅𝑔
1000
𝑅3
𝑅2
𝐼𝑔 (𝑅𝑔 +𝑅1 +𝑅2 +𝑅3 )=𝐼 𝑅2 +𝑅3
𝑅𝑃
𝑅1
100mA
100mA’lik kademede;
𝐼𝑔 . 𝑅𝑔 + 𝐼𝑔 𝑅1 = 𝐼 𝑅2 +𝑅3 - 𝐼𝑔 𝑅2 − 𝐼𝑔 𝑅3
𝑅𝑔 = 1k
𝐼𝑝
𝑹𝑷= (𝑛−1) = (100−1) = 𝟏𝟎, 𝟏𝟎
𝐼𝑔 (𝑅𝑔 +𝑅1 )= (𝐼- 𝐼𝑔 ) 𝑅2 +𝑅3 yazılarak,
G
1A
10mA
I
Üç Kademeli Aytron Şöntlü Ampermetre
𝐼𝑔 (𝑅𝑔 +𝑅𝑝 = 𝐼 𝑅2 +𝑅3
𝑅2 +𝑅3 =
𝐼𝑔 (𝑅𝑝 +𝑅𝑔 )
𝐼
elde edilir .
97
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Ig =100µA
R3
G
Rg = 1k
R2
𝑅2 +𝑅3 =
R1
Ip
𝑹𝟐 +𝑹𝟑 =
100mA
1A
10mA
I
𝐼𝑔 (𝑅𝑝 +𝑅𝑔 )
𝐼
den,.
100𝑥10−6 (10,1+1000)
=1,0101
0,1𝐴
𝑹𝟏 =𝑅𝑝 − (𝑅3 +𝑅2 ) =10,1-1,0101=9,0899
𝟏 𝑨𝒎𝒑𝒆𝒓′ 𝒍𝒊𝒌 𝒌𝒂𝒅𝒆𝒎𝒆𝒅𝒆;
𝐼𝑔 𝑅𝑔 + 𝑅2 + 𝑅1 = (𝐼− 𝐼𝑔 )𝑅3 ,
𝐼𝑔 𝑅𝑔 + 𝐼𝑔 𝑅2 + 𝐼𝑔 𝑅1 = 𝐼𝑅3 − 𝐼𝑔 𝑅3
𝐼𝑔 𝑅𝑔 + 𝐼𝑔 𝑅2 + 𝐼𝑔 𝑅1 + 𝐼𝑔 𝑅3 = 𝐼𝑅3
𝐼𝑔 (𝑅𝑔 +𝑅1 + 𝑅2 +𝑅3 ) = 𝐼𝑅3
𝑅3 =
𝐼𝑔 (𝑅𝑝 +𝑅𝑔 )
𝐼
𝑹𝟑 =
100𝑥10−6 (10,1+1000)
=
1𝐴
0,101
𝑹𝟐 =(𝑅3 +𝑅2 ) − 𝑅3 =1,0101-0,101= 0,9091  ,
𝑹𝟏 =9,0899,
Kontrol:
𝑹𝟐 = 0,9091
𝑹𝟑 =0,101 , Hesaplandı.
𝑹𝒑 = 8,99+ 0,9091 + 0,101=10,1
98
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Ampermetrenin Yükleme Etkisi:
 İdeal ampermetrenin iç direnci sıfır kabul edilir.
 Kullanılan ampermetrelerde, mikro amper kademesinin iç direnci 1k veya daha
büyük, amper kademesinde ise 1 den küçüktür iç dirençlere sahiptir.
 Akım ölçmek için devreye seri bağlanan bir ampermetrenin iç direnci kadar esas
devreye seri bir direnç ekleniyor demektir. Bu duruma ampermetrenin yükleme
etkisi denir.
 Olabilecek ölçme hatası, devrenin gerçek direncinin, ampermetrenin iç direncine
oranı ile ifade edilir.
I
E
+
_ 100V
I
R
100
E
+
_ 100V
A
R= 1,1
R
100
99
Örnek: İç direnci 78Ω olan bir ampermetre, aşağıdaki devrenin akım şiddetini
ölçmek için kullanılmıştır. Ampermetrenin yükleme etkisi ile oluşan bağıl hatayı
hesaplayınız.
𝐼2
R1=1k
R1=1k
𝐼1 =
3
(1+0,5)103
𝐼2 =
3 −(2.10−3 .1 .103 )
1. 103
=
2.10−3
=
+
_ 3V
𝐼1 =
A
1.10−3 A
𝐼2 =
3
1𝑥1,078
1+(
)
1+1,078
103
R= 78
= 1,975.10−3 A
3−(1.103 .1,975 .10−3 )
=
1. 103
1,025.10−3 A
𝐼3 = 𝐼1 - 𝐼2
𝐼3 = 𝐼2 =1.10−3 A
Bağıl hata:
E
𝐼2
𝐼3
R3=1k
3V
A
R2=1k
R3=1k
R2=1k
E
+
_
𝐼1
𝐼3
𝐼1
𝐼3 =1,975.10−3 - 1,025=0,95.10−3 A
𝟏−𝟎,𝟗𝟓
𝟏
𝜷=
= 0,05,
𝜷 = %𝟓
100
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Akım şiddeti ölçülürken aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
 Akım çeşidine uygun(AC-DC) ampermetre seçilmelidir.
 Ampermetrenin ölçme sınırı, ölçülecek akım değerinden mutlaka büyük
olmalıdır.
 Alternatif akım ölçmelerinde ampermetreye bağlanan giriş ve çıkış uçları
farklılık göstermezken doğru akımda “+” ve “–“ uçlar doğru bağlanmalıdır.
Aksi takdirde analog ölçü aletlerinde ibre ters sapar dijital ölçü aletlerinde ise,
aletin gösterdiği değer önünde negatif işareti görünür.
 Ölçülecek akım değerine uygun hassasiyete sahip ampermetre seçilmelidir.
μA seviyesindeki akım, amper seviyesinde ölçüm yapan bir ampermetre ile
ölçülmemelidir.
 Ampermetrenin iç direnci çok küçük olduğundan; gerilim kaynağına doğrudan
bağlanamaz, bir almaç üzerinden sisteme seri bağlanır. Kademeli olanlarda ,
enerji vermeden önce en yüksek kademeye alınmalıdır.
101
VOLTMETRELER VE GERİLİM ÖLÇMEK
VOLTMETRELER:
Elektrik devrelerinde gerilim ölçmeye yarayan ölçü aletlerine voltmetre denir.
Voltmetreler devreye paralel bağlanır ve “ V ” sembolü ile gösterilirler.
V
Voltmetre, bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki potansiyel farkını (gerilimi)
ölçmek için kullanıldığından, gerilim kaynağının iki ucuna doğrudan bağlanır. Bu
bağlama şekline paralel bağlama denir.
Voltmetreler devreye paralel bağlandıklarından almacın gerilimini düşürecek kadar
akım çekmemelidirler. Bu da voltmetrelerin iç direncinin yüksek olmasını gerektirir.
Elektrik devrelerinde voltmetrenin yanlışlıkla seri bağlanması durumunda iç direnci
çok yüksek olduğundan kaynak geriliminin büyük bir kısmı voltmetre üzerinde
düşeceğinden alıcı düzgün olarak çalışmaz, voltmetre ise kendi iç direncindeki
gerilimi gösterir. Eğer alıcı yüksek akımlı ise bu durumda da voltmetre bobini
yanabilir.
102
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
VOLTMETRE TASARIMI:
Galvanometre akım şiddeti ölçmesine rağmen, bobin devresine seri bir ön direnç
bağlanarak voltmetreye dönüştürülebilir.
Voltmetre
VV
𝑅𝑦ü𝑘
Döner bobinli bir galvanometrenin voltmetre olarak kullanılması
103
Galvanometre kullanarak voltmetre tasarlama
𝑉 = 𝐼𝑔 (𝑅𝑠 + 𝑅𝑔 ),
+
I
Rs
𝑅𝑠 =
Rg G
V
𝑉
𝐼𝑔
𝑅𝑠 =
𝑉−𝐼𝑔 𝑅𝑔
𝐼𝑔
veya;
- 𝑅𝑔 formülü ile 𝑹𝒔 hesaplanır.
𝐼𝒈 : Galvanometrenin tam sapma akımı
𝑹𝒔 ∶ Galvanometreye seri ön direnç
𝑹𝒈 : Galvanometrenin içdirenci
-
n : Dönüştürme oranı (n =
Voltmetre
Veya;
𝐼𝑔 = 𝐼𝑠 =
𝑉𝑔
𝑅𝑔
=
𝑉𝑠
,
𝑅𝑠
𝑉𝑔
𝑅𝑔
=
𝑉𝑠
𝑅𝑠
,
𝑉 = 𝑉𝑠 +𝑉𝑔 den, 𝑉𝑠 = 𝑉 − 𝑉𝑔 ,
𝑅𝑠 = 𝑅𝑔 (.
𝑉
𝑉𝑔
-
𝑉𝑔
𝑉𝑔
)
𝑉𝑠 .𝑅𝑔
𝑅𝑠 =
Düzenleyerek ve
𝑉
𝑉𝑔
)
Şekildeki seri devreden;
𝑉𝑔
𝑅𝑠 = 𝑅𝑔 .
𝑉
𝑉𝑔
(𝑉−𝑉𝑔 ).
𝑉𝑔
denklemi,
= n yazılırsa ;
𝑹𝒔 = 𝑹𝒈 (n-1) (Ω) formülü ile de 𝑹𝒔 hesaplanabilir.
104
Voltmetrenin Yükleme Etkisi
• Herhangi iki nokta arasındaki gerilim ölçülürken, voltmetre bu iki noktaya
paralel bağlanır.
• İki direncin paralel eşdeğeri her bir direncin değerinden daha küçük olur.
• Bu yüzden bu iki nokta arasındaki gerilim, voltmetre bağlandıktan sonra daha
küçük olur. Bu değişikliğe voltmetrenin yükleme etkisi denir.
• Voltmetre giriş (iç) direncinin çok büyük olması halinde yükleme etkisi azalır.
Yani voltmetre devreden çok az akım çeker.
• Voltmetre giriş direnci , voltmetre duyarlılığına bağlıdır.
• Her hangi bir kademede voltmetre uçlarındaki toplam direncin kademe
gerilimine olan bölümüne ( Ω/V) volt metrenin duyarlılığı denir.
• Bu değer voltmetrenin bütün kademeleri için aynı olup sabittir ve aşağıdaki
gibi tanımlanır.
• O halde voltmetrenin herhangi bir kademesindeki iç direnç,
𝑹𝑽𝒊 = 𝒅𝒖𝒚𝒂𝒓𝒍𝚤𝒍𝚤𝒌( Ω/V)𝒙 𝒗𝒐𝒍𝒕𝒎𝒆𝒕𝒓𝒆 𝒌𝒂𝒅𝒆𝒎𝒆𝒔𝒊 (𝑽𝒎𝒂𝒌𝒔 )
105
Örnek: Duyarlılığı 1000 Ω/V olan bir voltmetrenin 10V kademesindeki iç direncini
yazınız.
ÇÖZÜM:
𝑅𝑉𝑖 = 𝑑𝑢𝑦𝑎𝑟𝑙𝚤𝑙𝚤𝑘 𝑥 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒 𝑘𝑎𝑑𝑒𝑚𝑒𝑠𝑖 = (1000 Ω/V)𝑥 10𝑉 = 𝟏𝟎𝟎00 Ω
Örnek: İç direnci 100 om, tam sapma akımı 100µA olan galvanometreden; ölçme
alanı (0-1)V olan bir voltmetre yapılacaktır. Gerekli seri direncin değerini bulunuz.
ÇÖZÜM:
𝑅𝑠 =
𝑉
𝐼𝑔
𝑉
𝑛=𝑉 =
𝑔
1𝑉
- 𝑅𝑔 = 100.10−6𝐴 − 100Ω =9900Ω = 9,9kΩ
1𝑉
100Ω.100.10−6 𝐴
veya diğer formülle ;
= 100
𝑅𝑠 = 𝑅𝑔 (n-1)=100Ω(100-1)=9900Ω= 9,9kΩ
106
Ödev: Aşağıda şekli verilen devrede, R2 direncinin gerilimini ölçmek için iki
farklı voltmetre kullanılıyor.
Birinci voltmetre; duyarlılık = 1k/V, ölçme sınırı = 10V.
İkinci voltmetre; duyarlılık = 20k/V, ölçme sınırı = 10V.
a) Voltmetre bağlanmadan önce R2 direncinin uçlarındaki gerilimi,
b) Birinci voltmetre ile ölçülen R2 direncinin uçlarındaki gerilimi,
c) ikinci voltmetre ile ölçülen R2 direncinin uçlarındaki gerilimi,
d) Her bir voltmetre için bağıl hataları hesaplayınız.
𝐼𝑣
I
R1=25k 𝐼𝑅2
−
30V
R2= 5k
E
+
_
𝑉
107
Gerilim ölçme işlemlerinde aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.
 Gerilim çeşidine uygun(AC-DC) voltmetre seçilmelidir.
 Seçilecek voltmetrenin ölçme sınırı, ölçülecek gerilimin değerinden büyük
olmalıdır.
 Doğru akımda, polariteye dikkat edilerek(+ ve – uçlar) bağlanmalıdır. Aksi
takdirde analog ölçü aletlerinde ibre ters sapar, dijital ölçü aletlerinde
ölçülen değerin önünde (─) işareti görünür.
 Ölçülecek gerilim değerine uygun hassasiyet ve yapıya sahip voltmetre
seçilmelidir.
 Voltmetre devreye paralel bağlanmalıdır.
 Voltmetrenin duyarlılığı, /V olarak ifade edilir.
 Voltmetrenin giriş direncinin çok büyük olması, yükleme etkisini azaltır.
Mümkünse iç direnci büyük olan voltmetreler seçilmelidir.
108
DOĞRU AKIM ÖLÇMELERİ
Voltmetrelerin devreye bağlanması ve gerilim ölçmek:
• Devreye enerji verilmeden önce voltmetrenin kademesi en yüksek değere
ayarlanmalıdır. Voltmetre gerilimi ölçülecek kaynak veya alıcının uçlarına
paralel bağlanmalıdır.
• Voltmetrelerin bağlantısı asla Enerji altında yapılmamalı ve yapılmış bağlantıya
müdahale edilmemelidir. Ancak taşınabilir ve proplar ile ölçüm yapılabilecek
voltmetreler ile gerekli önlemler alındıktan sonra ölçme yapılabilir.
P
N
V
𝐑 𝐲ü𝐤
Voltmetrenin Devreye Bağlanması
109
Voltmetrelerin Ölçme Alanlarının Genişletilmesi
Voltmetreler, gerilimi ölçülecek devreye paralel bağlanacağını biliyoruz.
Voltmetreler de direkt olarak küçük gerilimler (1, 10, 100, 1000 V gibi) ölçebilecek
şekilde yapılırlar. Daha büyük gerilimlerin ölçülebilmesi için alete, yüksek değerli
bir direnç seri bağlanarak ölçme alanları genişletilebilir.
Bu dirence; ön direnç veya seri direnç denir. Ön dirençler de, ampermetrelerde
kullanılan şönt dirençler gibi değerleri sıcaklıkla değişmeyen ve düşük ısı katsayılı
konstantan, manganin veya bakır–nikelli iletkenlerden yapılır. Genellikle 600V’a
kadar ölçmeler yapan voltmetrelerin ön dirençleri; aletin muhafazası içine,
konurken daha yüksek gerilimlerin ölçülmesinde, kutular içine konur alete dışardan
bağlanırlar.
Ön dirençlerde, şöntler gibi aleti üreten firmalar tarafından alet ile birlikte verilir.
Özel kutular içindeki ön dirençlerin kullanılacağı gerilim ve akım değerleri
üzerlerinde yazılıdır (60V/50 mA, 600V/5mA gibi).
Alete bağlanan ön direnç değerinin hesaplanması için, Kirchoff (Kirşof) Kanunu ve
seri bağlı dirençlerde kullanılan kurallar dikkate alınır.
110
Voltmetreye bağlanacak ön direncin hesaplanması:
Galvanometreden voltmetre tasarımı için açıklanan formüller, küçük ölçme alanlı
voltmetreden büyük gerilimler ölçebilecek voltmetre tasarımında da aynen
geçerlidir. Voltmetreye bağlanacak ön direnç (veya seri) direnç;
𝑹ö =
𝑽
𝑰𝒈
- 𝑹𝒈 veya 𝑹Ö = 𝑹𝑽 (n-1) formüllerinden birisi ile hesaplanabilir.
Rö
Rv
Rö
Vv
Vö
V
Voltmetrenin eşdeğer devresi ve voltmetrenin devreye bağlanması.
Şekillerdeki semboller;
V : Devreye uygulanan gerilim (V)
Vö : Ön dirençteki gerilim (V).
Vv : Voltmetrenin maksimum gerilimi(V).
Rv : Voltmetrenin iç direnci (Ω)
Rö : seri bağlanan Ön direnç (Ω)
Iv : Voltmetreden geçen akım(A)
111
Kademeli Voltmetreler:
Kademeli ölçme alanlı ampermetrelerde olduğu gibi, voltmetreler de ihtiyaca göre
kademeli olarak yapılabilirler. Kademeli voltmetreler, çeşitli büyüklükteki
gerilimlerin tek bir alet üzerinden ölçülmesini sağlar. Bu işlem, farklı değerlerdeki
ön dirençlerin bir kademe anahtarı yardımı ile voltmetreye seri bağlanarak
gerçekleştirilmektedir.
Rg
G
_
+
Kademeli bir voltmetrenin devre şeması
112
Ödev: Şekilde verilen galvanometre ile çok kademeli bir voltmetre tasarımı
yapılmak istenmektedir. Rg=100Ω ve 𝐼𝑔=1mA olduğuna göre verilen kademe
değerleri için bağlanması gereken kademe dirençlerini ve skala çarpanlarını
hesaplayınız.
250kΩ
200kΩ
40kΩ
9,9kΩ
n1= 100, n2=500, n3=2500, n4=500
113
DİRENÇ ÖLÇMELERİ VE OHMMETRELER
DİRENÇ :
Elektroteknikte pasif devre elemanlardan birisi de dirençtir. Bütün elektrik ve
elektronik devrelerde belirli bir direnç vardır. Bu dirençlerin değerlerine göre
devrenin tasarımı yapılır. Devrede bulunan dirençler, bazen ısı elde etmeğe bazen
akımı sınırlamaya, bazen de gerilimi bölmeye yararlar. Bunun gibi daha bir çok
etkileri olan dirençlerin değerini bilmek önemlidir. Bunun için direnç çeşitli
yöntemlerle hesaplanır veya direkt olarak uygun bir alet ile ölçülür.
Direnç değerinin hesaplanması:
Direnç; devre akımı ve gerilimi bilinirse, Ohm Kanunu’ndan faydalanılarak:
𝑹=
𝑽
𝑰
formülü ile,
V: gerilim(Volt) ,
I: akım şiddeti (Amper)
Bir iletkenin direnci, iletkenin fiziksel boyutları dikkate alınarak;
𝑹=
𝝆. 𝑳
𝑨
𝟏
veya K= 𝝆 yazarak; 𝑹 =
𝑳
𝑲.𝑨
formüllerin birisi ile hesaplanabilir.
Formüllerde;
R: direnç (),
A: kesit(𝒎𝒎𝟐 ),
: öz direnç (.𝒎𝒎𝟐 /𝒎),
L: uzunluk(m)
K: öz iletkenlik (m/.𝒎𝒎𝟐 veya Siemens.metre, Sm),
114
Ölçme tekniğinde dirençler büyüklüklerine göre üç grup ayrılır:
a. Küçük Dirençler: 0 – 1 Ω arasındaki dirençlerdir. Ampermetrelerin şönt dirençleri
ve büyük güçlü dinamoların endüvi dirençleri vb dir. Bu değerdeki dirençler;
Thomson tipi ommetre veya ampermetre – voltmetre yöntemi ile ölçülebilir.
b. Orta büyüklükteki Dirençler: 1 - 100.000 (0,1 M )arasındaki dirençlerdir. Bu
değerdeki dirençler; çeşitli ommetreler ile ve ampermetre – voltmetre yöntemi
ile ölçülebilir.
c. Büyük Dirençler: 0,1 M’ dan daha büyük olan dirençlerdir. Elektronik
devrelerde kullanılan bazı dirençler ile yalıtkan maddelerin dirençleri bu gruba
girerler. Büyük dirençler; seri ommetrelerle veya MEGER olarak isimlendirilen
mega ommetrelerle ölçülebilir.
Direnç ölçme Metotları:
a. Ommetrelerle direnç ölçmek,
b. Çeşitli köprü yöntemleri ile direnç ölçmek (Wheatsone, Kelvin Köprüleri)
c. Ampermetre -Voltmetre Metodu
d. Karşılaştırma Metodu
115
a) Ommetreler ve ommetrelerle direnç ölçmek:
Doğrudan doğruya direnç ölçen ölçü aletlerine, ommetre denir. Ommetre esas
itibariyle akım ölçen, döner bobinli bir galvanometredir. Direnç ölçmek için
tasarlanmış galvanometrelerin kadranı akım şiddeti yerine, doğrudan doğruya
direnci gösterecek şekilde, Om (Ω), kilo om (kΩ) veya mega om (MΩ) olarak
ölçeklendirilmiştir.
Ommetreler esas itibari ile döner bobinli ölçü aletleri olduğundan, doğru akım
elektrik enerjisi kullanarak direnç ölçme işlemini gerçekleştirebilirler. Bu yüzden her
ommetrenin kendi kutusu içinde bir pil veya pil bataryası bulunur.
Direnç ölçmede, en çok kullanılan ommetreler;
1. Seri tip ommetreler,
2. Paralel tip ommetreler,
3. Çapraz bobinli ommetreler .
4. Veston tipi ommetreler,
5. Kelvin (Thomson) tipi ommetreler,
116
1. Seri tip ommetreler:
En basit ommetre çeşididir. Fazla doğruluk istenmeyen orta büyüklükteki
dirençlerin kabaca ölçülmelerinde, kısa devre ve açık devre kontrollerinde,
elektrikli cihazların arızalarının araştırılmasında kullanılırlar.
Seri tip ommetreler; bir pil bataryası, seri bir ayarlı direnç ve om taksimatlı döner
bobinli bir mikro ampermetre yani galvanometreden meydana gelir. (Şekil a) da
R1 direnci sabit ve R2 direnci değişkendir. Ölçülecek direnç (Rx)A-B uçlarına
bağlanır.
A-B uçları kısa devre edilip, R2 direnci ayarlanarak galvanometre ibresinin
maksimum sapması sağlanır. İbrenin maksimum sapması A-B arasındaki direncin
sıfır olması demektir. Skalada ibrenin gösterdiği nokta ommetrenin sıfır noktası
olarak belirlenir. (Şekil b)
A-B uçları boşken, galvanometreden akım geçmeyeceğin ibre sapmaz. Bu durum
A-B arasındaki direncin sonsuz olduğu anlamına gelir. Skaladaki bu nokta
ommetrenin en büyük direnç değeri olan sonsuz noktası olarak belirlenir.
(Şekil b)
117
Ölçülecek Rx direnci A-B arasına bağlandığında alet sıfır ile sonsuz arasında bir
değer gösterecektir. Usulüne uygun olarak yapılan taksimat düzenlemesi yapılarak
direnç değeri okunacaktır.
Böylece, mikro ampermetre olan bir galvanometreden direnç ölçmede
kullanılacak seri bir ommetre gerçekleştirilmiş olur.
Seri tip ommetre devresi ve prensip şeması:
B
A
𝑅1
E
+
_
𝑅𝑥
a) Seri ommetre devresi
𝑅2
𝑅𝑔
𝐼𝑔
G
∞

0
a) Seri ommetre skala düzeni
118
Ommetre
Galvanometre
Seri ommetre skalası
Seri bir ommetrenin kadran taksimatının düzenlenmesi:
1. Aletin çıkış uçları kalın bir iletkenle kısa devre edilir.
2. 𝑅𝑠 ayarlı direnci yardımı ile aletin göstergesinde en büyük sapma sağlanarak
durduğu yer sıfır noktası olarak belirlenir.
3. Aletin uçlarındaki kısa devre kaldırılarak
yerine değeri kesin bilinen
standart(etalon) dirençler sıra ile bağlanır. Her direnç değeri için göstergenin
durduğu yer işaretlenir.
4. Göstergenin en büyük sapması sağlanıncaya kadar aynı işlemlere devam edilir.
5. Aletin uçları açıkken göstergenin durduğu yer sonsuz direnç olarak işaretlenir.
119
Seri ommetre devresinde A-B arasına bağlanan 𝑹𝒙 direncin formülü;
B
A
I
E
𝑅𝑥
𝑅1
𝑅2
+
_
𝐼𝑔
𝑅𝑔
G
A-B uçları kısa devre iken; 𝑅𝑠 = 𝑅1 + 𝑅2 yazılırsa;
𝐸
𝐼𝑔 = (𝑅 +𝑅 ) ,
𝑠
𝑔
A-B uçlarına ölçülecek (𝑹𝒙 ) direnci bağlanınca :
𝐸
𝐼 = (𝑅 +𝑅 +𝑅 ) ,
(𝐼𝑔 > 𝐼),
𝑠
𝑔
𝑥
𝐼
I ve 𝐼𝑔 akımların oranı yazılırsa ; 𝑛 = 𝐼 =
𝑔
(𝑅𝑠 +𝑅𝑔 )
𝑛 = (𝑅
𝑠 +𝑅𝑔 +𝑅𝑥 )
‘ den 𝑹𝒙 çekersek;
𝑬
(𝑅𝑠 +𝑅𝑔 +𝑅𝑥 )
𝑬
(𝑅𝑠 +𝑅𝑔 )
𝑹𝒙 =
(𝑹𝒔 +𝑹𝒈 )
𝒏
(𝑅𝑠 +𝑅𝑔 )
= (𝑅
𝑠 +𝑅𝑔 +𝑅𝑥 )
− (𝑹𝒔 + 𝑹𝒈 ) bulunur.
120
Örnek 1: İç direnci 100 om ve tam sapma akımı 1mA olan galvanometre ile 3V’luk
pil kullanarak seri bir ommetre tasarlayınız ve skalasını ölçekleyiniz.
Çözüm:
B
A
A-B uçları kısa devre edilirse seri direncin değeri;
(yani tam sapmayı sağlayan akımdaki seri direnç)
𝐸
𝑅𝑥
I
E
𝑅1
+
_
𝑅2
𝐼𝑔
𝑅𝑔 G
3
𝑅𝑠 = 𝐼 − 𝑅𝑔 = 10−3 − 100 = 𝟐𝟗𝟎𝟎 , 𝑅𝑠 =𝑅1 + 𝑅2
𝑔
𝑹𝒔 direnci bağlanınca devredeki toplam direnç, ommetrenin iç direnci
olacaktır.
𝑅𝑖ç = 𝑅𝑠 + 𝑅𝑔 = 2900 + 100 = 3000
𝑹𝒊ç= 3k 𝒐𝒍𝒖𝒓.
Seri ommetrenin A-B uçlarına , 𝑹𝒙 =3000  luk bir direnç bağlandığında
galvanometreden geçecek akım ( 𝑹𝒙 = 𝑹𝒊 );
𝐸
3𝑉
𝐼𝑔 = 𝑅 +𝑅 = 3000+3000 = 0,0005𝐴 = 0,5𝑚𝐴. ( Buradan , 𝑹𝒙 = 𝑹𝒊 olduğunda
𝑖
𝑥
aletin ibresinin %50 sapma yapacağı anlaşılmaktadır.)
Ommetrenin skalasının en küçük direnç noktası «0» ve en büyük direnç, «∞»
noktalarını biliyoruz. Şimdi diğer aralıkları belirleyelim:
121
A-B uçlarına ne kadarlık bir Rx direnci bağlanırsa, İbre %10 sapar?
10
İbrenin %10, 𝑛 = 100 =0,1 anlamına gelir. Daha önce hesaplanan
𝑹𝒙 =
𝑅𝑥 =
(𝑹𝒔 +𝑹𝒈 )
− (𝑹𝒔 + 𝑹𝒈 ) formülünde rakamlar yerlerine yazılırsa;
𝒏
(2900+100)
0,1
− (2900 + 100)=27000.
𝑹𝒙 =27k
Benzer yöntem kullanılarak, değişik sapma oranları için gerekli olan Rx dirençleri
hesaplanarak skala üzerine işaretlenir ve ölçeklendirme yapılabilir.
SONUÇ:
 Skala üzerindeki değer ile ilgili bir özellik de, %50 sapmayı sağlayan Rx direnci
ommetrenin iç direncine eşit olmaktadır.
 Ommetre skalasının başlangıç noktası(0), maksimum noktası (∞) ve %50’lik
noktaları kolayca belirlenebilir.
 Seri ommetrelerin skalaları lineer değildir. Skalanın başlangıç kısmında geniş,
sonsuza doğru gittikçe sıklaşır.
 Seri ommetrelerin 𝐑 𝐬 dirençleri bir komütatör anahtar yardımı ile değiştirilerek,
farklı değerlerdeki dirençleri ölçebilecek şekilde kademeli ommetre yapılabilir.
122
PAZARTESİ
Örnek 2:
Bir ommetre, tam sapma akımı 1mA olan bir galvanometre ve gerilimi 1,5V olan
bir pil kullanılarak tasarlanmıştır. Pil gerilimi 1,3V’ta düşmesi halinde %50 sapmada
oluşacak hatayı hesaplayınız.
Ommetrenin 1mA (maksimum sapma) da toplam iç direnci;
𝑅𝑖 =
𝐸
𝐼
=
1,5
1.10−3
= 1500 = 1,5k.
𝑅𝑖 = 𝑅𝑠 +𝑅𝑔 = 𝑅1 +𝑅2 + 𝑅𝑔 = 1,5k.
𝑅𝑖 = 𝑅𝑥 iken galvano metre ibresi %50 sapıyordu.
Pil gerilimi 1,3V’ta düşünce, maksimum sapma için toplam iç direnç;
1,3
𝑅𝑖 =1.10−3 = 1300=1,3k .
𝑅𝑖 = 𝑅𝑥 = 1,3k da galvano metre ibresi %50 değer gösterecek demektir.
(1,5k’luk dirençle elde edilen sapma, 1,3k’luk direnç ile sağlanacak demektir.)
𝛽=
1,5−1,3
1,5
= 0,133 (%13,3) olur.
123
Seri bir ommetre ile ölçmenin yapılışı:
Bu aletlerle ölçme yapmadan önce AB uçları direnci küçük olan bir iletkenle kısa
devre edilerek , ayarlanabilen 𝐑 𝐬 direnci yardımı ile sıfır ayarı yapılır. Sonra kısa devre
kaldırılarak ölçülecek 𝐑 𝒙 direnci bağlanır skala üzerinden direncin değeri okunur. Her
direnç ölçme işleminde sıfır ayarı mutlaka yapılmalıdır.
ÖDEV:
Maksimum sapma akımı 50μA , iç direnci 3kΩ olan bir galvanometreden seri tip
ommetre tasarlanıyor. Doğru akım kaynağı olarak gerilimi 3V olan bir batarya
kullanılıyor. Buna göre;
a) Galvanometreye bağlanacak seri direncin değerini (Rs = ?),
b) Ölçü aletinin A-B uçlarına bir direnç bağlandığında aletin skalası 40μA‘i
gösterdiğinde ölçülen direncin değerini (Rx = ?)
c) Ölçü aletinin A-B uçlarına 40 kΩ‘luk bir direnç bağlandığında ölçü aleti skalası kaç
μA gösterir? Hesaplayınız.
124
Çok kademeli seri ommetre:
Tek kademeli ommetre çok geniş sınırlar arasındaki dirençleri ölçemez. Ommetrenin
ölçü sınırlarını genişletmek amacıyla çok kademeli ommetre kullanılır.
• Rx1 kademesinde 10Ω’luk direnç galvanometreye paralel bağlanır. Bu kademedeki
ommetre iç direnci 10 ∕∕ (28000+2000)≅10Ω olur. Bu kademede galvanometre ibresi
𝑅𝑥 =10Ω’luk direnç ile %50 sapma oluşturur. (𝑅𝑥 =𝑅𝑖ç )
• Rx10 kademesinde iç direnç 100Ω ∕∕ 30kΩ ≅100Ω olur. %50 lik sapma 𝑅𝑥 =100Ω luk
direnç bağlanınca sağlanır. Skalanın orta noktası 10Ω olarak işaretlendiğinden, çarpan
katsayısı da 10 olduğundan ölçülen direnç 100Ω olur.
• Rx100 kademesinde iç direnç 1kΩ ∕∕ 30kΩ ≅1kΩ olur. 1kΩ’luk direnç ile %50 sapma
elde edilir. Çarpan katsayısı 100 olduğundan ölçülen direnç 1kΩ olarak bulunur.
125
Dört kademeli seri ommetre:
126
2. Paralel (şönt) tip ommetreler:
Paralel tip ommetreler daha ziyade küçük değerdeki dirençlerin ölçülmesinde
kullanılır. Bu tip ommetrelerin devre şeması seri ommetrelerle aynıdır. Yalnız
ölçülecek olan direnç galvanometreye paralel bağlanmaktadır.
∞

0
0
Seri tip ommetre skalası

∞
Paralel tip ommetre skalası
Paralel tip ommetrelerde değerler, soldan sağa doğru okunur. Yani sıfır rakamı;
kadranın sol başında, sonsuz noktası ise sağ baştadır. Çünkü aletle ölçme
yapılmazken (AB uçlan açık iken), galvanometreden en yüksek akım geçer ve
göstergede en büyük sapmayı yapar. Devreye ölçülecek direnç bağlanınca
bağlanan direncin değerine göre göstergenin sapma değeri azalır.
Çalışması:
A-B uçları kısa devre edilirse yani direnç sıfır iken, galvanometrenin ibresi hareket
etmez, yani; sıfırı gösterir. Çünkü galvanometre üzerinden akım geçmez. A-B uçları
açıkken devreye gerilim uygulanarak 𝐑 𝟐 ayarlı direnci ile aletin maksimum sapması
sağlanır, bu sırada 𝐑 𝐱 = 0’dır.
I
Bataryanın ömrünü
uzatmak
için,
K
butonu yalnız ölçme
yapılırken kapatılır.
K
E
+
_
R s = R1 + R 2
𝐼𝑔
A
G
B
A-B uçları boşken (açıkken) 𝐑 𝟐 direnci ile aletin sıfır ayarı yapıldıktan sonra
ölçülecek direnç A-B uçlan arasına bağlanıp K butonuna basılırsa ommetre
doğrudan doğruya direncinin değerini gösterir.
Paralel tip ommetrelerin de kadran taksimatı eşit aralıklı olmayıp baş tarafta geniş,
sona doğru aralıklar gittikçe sıklaşır.
128
𝜴
Paralel tip bir ommetrenin kadran taksimatının düzenlenmesi:
1. Direnci sıfır kabul edilebilecek bir iletkenle A-B uçları kısa devre edilerek
göstergenin durduğu yer sıfır direnç olarak işaretlenir.
2. Ommetrenin A-B uçları açıkken 𝑅2 ayarlı direnci yardımı ile göstergenin en
büyük sapması sağlanarak durduğu noktaya sonsuz işareti konur.
3. Seri ommetrenin aksine, büyük değerlerden küçük değerlere doğru değerleri
önceden değerleri kesin bilinen standart dirençler sırası ile bağlanır ve ibrenin
göstereceği yerler işaretlenir.
4. Ommetrenin ölçü sınırlarını genişletmek amacıyla çok kademeli paralel ommetre
tasarlanabilir.
129
Çok kademeli paralel tip ommetreler:
Ommetrelerin de ölçme alanının genişletilmesi ve birden çok ölçme alanlı yani
kademeli yapılmaları mümkündür. Kademeli dirençler bir komütatör anahtar ile
ayarlanarak kademeli ommetreler tasarlanabilir.
130
Örnek: iç direnci 1k 𝜴 , maksimum sapma
akımı 0,1mA olan bir mili ampermetreden
1,5V’luk bir gerilim kaynağı kullanılarak bir
paralel ommetre yapılacaktır. Ommetrenin 𝐑 𝐬
direncini ve A-B uçlarına 1000 𝜴 direnç
bağlandığında ibrenin göstereceği noktanın
aletin skalasının yüzde kaçı olacağını
hesaplayınız.
ÇÖZÜM:
𝑅𝑠 =
1,5−1.103 𝑥 0,1.10−3
0,1.10−3
1,5
1,5
𝐼𝑔 = 𝐼𝑥 =
0,1034.10−3
2
= 14. 103 Ω ,
I
E
A
B
𝑅𝑔 𝑥𝑅𝑥
𝑔 +𝑅𝑥
1000𝑥1000
== 1000+1000 = 500Ω
I = 𝐼𝑔 + 𝐼𝑥 ,
= 0,52. 10−3 𝐴. Veya;
𝑉𝑔 = 1,5 − 14. 103 𝑥 0,1034. 10−3 = 0,052𝑉 ,
𝑹𝒈 = 𝑹𝒙 𝒊𝒔𝒆,
olacaktır.
𝐼𝑔
G
+
_
𝑅𝑝 = 𝑅
𝐼 = 14000+500 = 14500 = 0,1034. 10−3 𝐴,
R s = R1 + R 2
K
𝐼𝑥 =
𝑰𝒈 = 𝑰𝒙 Olacağından, ommetrenin
0,052𝑉
1000Ω
= 0,52. 10−3 𝐴
skalasındaki sapma %50
131
Örnek : Şekildeki paralel ommetre devresinde kullanılan galvanometrenin iç direnci
5, maksimum sapma akımı 10mA ve pil gerilimi E=3V’tur. A-B uçlarına bağlı
Rx=0,5 𝜴′ luk direnç için yarı sapma oluşturacak paralel direncin değerini
hesaplayınız.
𝑹𝟐
𝑹𝟏
𝑰
1.Galvanometrenin yarı sapma akımı:
𝐼𝑔
2
=
10
2
= 5𝑚𝐴. (%50 sapma)
E
2.Galvanometre gerilimi:
−3
𝑅𝑠 = 𝑅𝑝1 + 𝑅2
K
𝑰𝒑
𝑰𝒈
𝟐
𝑹𝒑
+
_
𝑰𝒙
G 𝑹𝒈
−3
𝑉𝑔 = 5. 10 𝐴 𝑥 5 =25.10 V = 𝑉𝑝 = 𝑉𝑥
Paralel direnç ve galvanometre direnci; 𝑅𝑝 // 𝑅𝑔 = 𝑅𝑔𝑡 kabul edilirse;
Yarı sapma da; 𝐼𝑔𝑡 = 𝐼𝑥 olmalı
3. Kol akımları:
𝐼𝑥 =
25.10−3 𝑉
0,5Ω
𝐼𝑔
ve (𝐼𝑃 + 2 ) = 𝐼𝑥 ,
= 50. 10−3 A= 50mA ,
𝐼
4. Devrenin toplam akımı: 𝐼=(𝐼𝑃 + 2𝑔 ) + 𝐼𝑥 ,
𝐼𝑝 = 𝐼𝑥 -
A
B
𝐼𝑔
2
𝐼𝑃 = 50mA−5mA= 45mA.
𝐼 = 45 + 5 + 50 = 100𝑚𝐴.
𝟐𝟓𝒎𝑽
5. Paralele direncin değeri: 𝑹𝒑 = 𝟒𝟓𝒎𝑨 = 𝟎, 𝟓𝟓𝟓 Ω.
6. Rs direncinin gerilimi: 𝑉𝑠 =3000mV-25mV=2975mV ,
𝑹𝒔 =
𝟐𝟗𝟕𝟓𝒎𝑽
𝟏𝟎𝟎𝒎𝑨
= 𝟐𝟗, 𝟕𝟓Ω
132
Çapraz Bobinli ommetreler:
Çapraz bobinli ölçü aleti, at nalı şeklindeki bir daimi mıknatısın N-S kutupları arasına
yerleştirilmiş ve birbirine çapraz, rijit bir şekilde bağlanmış iki bobinden oluşur.
F1
F2
N
ϴ
S
X
1. Bobin
X
F1
F2
2. Bobin
Bobinler; akım verilince, N-S kutuplarının oluşturduğu manyetik alan içinde hareket
ederler. Bobinlerin hareketini engelleyen fren sistemi yoktur.
Bobinlerden belirtilen yönlerde akım geçince, bunlara şekilde gösterilen yönlerde
manyetik kuvvet etkir. Bobinin ekseni etrafında dönme hareketi(tork) oluşur.
RİJİT CİSİM; mühendislik terimi olarak hiçbir etkiye maruz kalmayan, sürtünmesiz ortamda,
kuvvet ya da moment etkisi altında şekil değiştirmeyen, formunu koruyan durumlara denir.
133
Çapraz Bobinli ommetreler:
Demir
göbek
Çalışması: K butonuna basıldığında 1. ve 2.
bobinler birlerin akım yönlerine göre ters bağlı
olduklarından oluşturdukları momentlerde bir
birine terstir. Yani 1. bobin sağa dönmek
isterken 2. bobin sola dönmek ister. İki bobinin
döndürme momentleri dengeye geldiklerinde
gösterge belirli bir değer gösterir.
Kutup
papucu
Üretecin emk’ti değişse bile iki bobinde aynı
derecede etkileneceğinden bobinlerin denge
durumlarında bir değişiklik olmaz. Çünkü
gösterge, bobinlerden geçecek olan akımların
oranına göre sapar. Bu oran ise dirençlerin
oranına eşittir.
S
N
1
2
-
𝑰𝒔
𝑰𝒙
+
K
𝑹𝒔
𝑹𝒙
𝑹𝒔
𝑹𝒙
A
=
𝑰𝒔
𝑰𝒙
,
𝑹𝒙 = 𝑅𝑠 .
𝐼𝑠
𝐼𝑥
B
𝑹𝒔 direncinin değeri sabit olduğundan, gösterge doğrudan doğruya 𝑅𝑥 direncinin
büyüklüğüne göre sapar.
Aletin kontrol yayı olmadığından, alet çalışmazken
göstergenin kadran üzerinde belirli bir yeri yoktur.
134
Çapraz bobinli ommetrelerle;
 0,001’ dan 10 M’ kadar olan dirençleri doğrudan ölçebiliriz.
 0,001  ’dan 100 ’a kadar dirençleri ölçmek için 3 Voltluk bir pil yeterlidir.
 10k ’dan, 10M ’a kadar olan dirençleri ölçmek için 500V’luk bir doğru akım
üreteci gerekebilir.
Manyetik kuvvetin yönünün «Sağ el kuralı» ile bulunması:
Sağ elin başparmağı akım yönünü, diğer dört parmak manyetik alanın
yönünü gösterecek şekilde birbirilerine dik tutulursa, avuç içinin gösterdiği
yön manyetik kuvvetin yönünü gösterir.
135
b) Çeşitli köprü yöntemleri ile direnç ölçmek
1.
Wheatstone Köprüsü ile Direnç Ölçmek :
 Orta büyüklükteki dirençlerin ölçülmesinde kullanılır. Ommetrelerle %3-5
doğrulukta ölçme yapılırken, wheatstone köprüsü yöntemi ile %0,1 veya
daha yüksek doğrulukta direnç ölçmeleri yapılabilir.
 Wheatstone köprüsünde; DA kullanılırsa, bu köprüye DA köprüsü, AA
kullanılırsa AA köprüsü denir.
 Wheatstone köprüsü ile 0,05Ω ’dan 60000Ω ’a ve hatta 11MΩ kadar
dirençler ölçülebilir. Daha büyük dirençlerin ölçülmesinde duyarlılık azalır.
 Wheatstone köprüsü ile çok küçük dirençlerin ölçülmesinde bağlantı
iletkenlerinin de etkisi olacağından, çok küçük dirençlerin ölçülmesinde
Kelvin Köprüsü yöntemi kullanılır.
136
Wheatstone Köprüsü : Şekildeki devrede; E geriliminden dolayı dirençler
üzerinden 𝐈𝟏 ve 𝐈𝟐 akımları geçer. (a-b) arasında potansiyel farkı olursa
galvanometreden akım geçer. Potansiyel farkı olmazsa galvanometre sıfır
gösterecektir. Bu duruma köprü dengede denir. Denge durumunda;
𝑹𝒙 . 𝐼1 = 𝑅3 . 𝐼2
𝑅2 . 𝐼1 = 𝑅4 . 𝐼2
ve
=
𝑅3
𝑅4
. 𝐼2
. 𝐼2 ,
𝑹𝒙
𝑅2
+
=
𝑅3
𝑅4
E
elde edilir.
_
a
I1
G
𝑅2
𝑹𝒙 . 𝑅4 = 𝑅2 . 𝑅3 Bağıntısı elde edilir.
Eşitlikten 𝑹𝒙 çekilirek;
𝑅3
𝑹𝒙
Formülleri oranlarsak;
𝑹𝒙 . 𝐼1
𝑅2 . 𝐼1
I2
I1
b
𝑅4
I2
𝑹
𝑹𝒙 = 𝑹𝟑 . 𝑹𝟐 elde edilir.
𝟒
Wheatstone tipi ommetre ile direnç ölçmek:
Wheatstone tipi ommetrelerde;
𝑹𝟑
𝑹𝟒
oranı önceden belirlenen bir değerde seçilir. 𝑹𝟐
için ise, ayarlanabilir standart bir direnç kullanılır. Köprünün (a-b) noktaları arasına
duyarlılığı yüksek bir galvanometre bağlanır. Galvanometreye seri olarak bağlanan bir
buton ile kısa aralıklarla köprünün dengede olup olmadığı kontrol edilir. Bu tip
aletlerde genellikle 4,5V’luk bir DC gerilim kaynağı kullanılır. 𝑹𝟐 direnci ile ayarlama
𝑹
yapılarak denge durumu sağlanır. 𝑹𝟑 oranı ve 𝐑 𝟐 değeri çarpılarak 𝑹𝒙 heaplanır.
𝟒
137
Ölçmenin Yapılışı:
1. Ölçme yapmadan önce
galvanometrenin
sıfır
edilmelidir.
alet üzerindeki
ayarı
kontrol
Direnç ölçme noktaları
Sıfır ayar
vidası
Galvanometre
2. Komütatör anahtar en yüksek değere getirilir
ve butona basılarak göstergenin maksimum
sapma yapıp yapmadığına bakılır. Maksimum
sapmıyorsa kaynak gerilimi yetersizdir.
G Butonu
B Seçici
Anahtar
3. Ölçülecek direnç (X) yazan uçlara bağlanır.
4. A ve B seçici anahtarları en yüksek değerinde
iken butona basılır. Gösterge hızlı bir şekilde
sağa sapıyorsa direncin değeri için B anahtarı
yüksek seçilmiştir. Seçici anahtar kademeleri
değiştirilerek butona basılmak suretiyle
galvanometrenin sıfırı göstermesi sağlanır
B Ayarlı
Disk
Harici gerilim girişi
Wheatstone Tipi Ommetre
5. Sonuç olarak A ve B kademe anahtarlarının gösterdikleri değerler çarpılarak
ölçülecek direnç belirlenmiş olur.
138
2. Kelvin (Thompson) Köprüsü :
Kelvin köprüsü, Thompson Köprüsü olarak da bilinir ve 𝟏𝟎−𝟔  (1μ) ila 1
arasındaki dirençlerin ölçülmesinde kullanılır. Kelvin köprüsü ile direnç ölçme
sisteminde bağlantı iletkenlerinin dirençleri sonucu etkilememektedir. Bu nedenle
1 ’un altındaki dirençler Kelvin Köprüsü yöntemi ile ölçülmesi daha doğrudur.
Bu köprünün esası: ölçülecek dirençle değeri bilinen dirençleri karşılaştırmaktır.
Kelvin Köprüsü, esas itibari ile iki kısımdan meydana gelmiştir. Birinci kısım, ölçülecek
𝑹𝒙 direnci; değeri bilinen ayarlı standart direnç 𝑹𝒏 ve devre akımını düzenleyen 𝑹𝒔
dirençleri ile seri bağlanarak üretece bağlanan devredir. Bu kısım köprünün ana
devresini oluşturur. İkinci kısım ise, bu devrenin üzerinde değerleri kesin olarak
bilinen 𝑹𝟏, , 𝑹𝟐 , 𝑹𝟑 , 𝑹𝟒 ; dirençleri ve galvanometrenin bağlanması ile oluşturulan
ikinci devredir.
Ana devre üzerindeki 𝑹𝒔 ayarlı direnci devre akımını sabit tutmak için konmuştur.
Ölçülecek dirençle ayar dirençlerinin çok küçük olmalarından dolayı üzerlerindeki
gerilim düşümleri de çok küçük olur. Ölçmenin hassasiyeti bakımından bu
gerilimlerin büyük olması gerekir. Bu da devre akımının yüksek olmasını gerektirir. Bu
sebeple Kelvin Köprüsünde yüksek akım verebilecek harici bir pil bataryası kullanılır.
𝑹𝒏 ve 𝑹𝒙 dirençlerinin değerleri de bir birine yakın değerlerde olmalıdır.
139
Ölçmenin yapılışı:
Bu tip köprülerde ölçmede kolaylık sağlamak için,
𝑹𝟏
𝑹𝟑
=
oranları uygun seçilir. 𝑹𝒏 direnci ile
𝑹
𝑹
𝑹𝟐
𝟒
gerekli ayarlama yapılarak galvanometrenin sıfırı
göstermesi sağlanarak köprü dengeye getirilir ve
denge durumunda,
𝑹𝒙
𝑹𝒏
=
𝑹𝟏
𝑹𝟐
=
𝑹𝟑
𝑹𝟒
𝑹
𝑹𝒙 =𝑹𝒏 . 𝑹𝟏
𝟐
olacağından 𝑹𝒙 direnci;
veya,
𝑹
𝑹𝒙 =𝑹𝒏 . 𝑹𝟑
𝟒
𝑹𝟏
𝐊𝐛
𝑹𝟒
A
den hesaplanır.
𝑹𝒏
𝑹𝒔
𝐑𝐱
C
B
𝐊𝐚
+
𝟐
G
D
_
Kelvin Köprüsü Prensip Şeması
𝑹𝟏
𝑹𝟐
𝑹
= 𝑹𝟑 oranları;
𝟒
0,01 - 0,1 – 1 – 10 ve 100 değerleri arasında olup bu değerler
alet üzerindeki seçici bir anahtar yardımıyla sağlanır.
𝑹𝒏 standart direnci ise ; iki bölümden meydana gelir. A tarafında 9 kademeli
ayarlanabilen, B tarafı da yine daha hassas ayarlanabilecek şekilde tasarlanmış
bölümlerdir .
Küçük değerli dirençlerin ölçülmesinde kullanılan Kelvin-Thompson Köprüsü
kullanışlı bir muhafaza içerisine alınarak portatif hale getirilmiştir bir ommetredir.
140
Kelvin (Thompson) Köprüsü ile direnç ölçmek :
Pontavi-Thompson ismi de verilen bu tip ommetrelerle; küçük dirençlerin ölçmesi
güvenilir doğrulukta yapılabilir.
Aletin 6 bağlantı ucu bulunur. Xi ve XE uçlarına ölçülecek 𝑹𝒙 direnci, + ve - işaretli
uçlara da 2V’luk bir DC gerilim uygulanır. Ölçme sırasında aletin yaklaşık 2,5A kadar
akım çekebileceği göz önünde bulundurulmalıdır.
Alet üzerinde; 4 kademeli (W) komütatör anahtarı ile 0,001- 0,01-0,1-1 değerlerini,
(S) ayarlı diski ile de, 0,2 den 2,2 ye kadar olan seçenekleri ile ölçme yapılır.
Şekli verilen ommetrenin ölçme alanı; 0,0002 ila 2,2 om arasındadır. Aletin küçük
bölümlerdeki ölçme hatası; ± % 1, büyük bölümlerde ise ± % 0,5 kadardır.
Ölçmenin Yapılışı:
Ölçülecek 𝑹𝒙 direnci Xi ve XE uçlarına bağlanır. Ölçme sırasında bağlantı uçlarının
birbirine temas etmemesi, 6 ucun karıştırılmadan doğru bağlanması ve bağlantı
iletkenleri olarak aletin kendi özel iletkenlerinin kullanılması gerekir.
Bağlantılar yapıldıktan sonra G butonuna basılarak, seçici anahtar (W) ve ayarlı disk
(S) ile ayarlanarak galvano ibresinin sıfır göstermesi sağlanır. Sonuçta bu iki ayarın
ölçüm sahasına giren rakamların çarpılması ile (𝑹𝒙 ) direncinin değeri ölçülmüş olur.
141
BUTON
W seçici komütatör
anahtar
S ayarlı disk
𝑹𝒙
2V DC kaynak
THOMPSON TİPİ OMMETRE
142
DİRENÇ ÖLÇMELERİ VE OHMMETRELER
c) Ampermetre-Voltmetre Metodu ile direnç ölçmek:
Ampermetre voltmetre metoduyla direnç ölçümü dolaylı ve basit bir yöntemdir. Bu
metotla direnç ölçmede devreye bir ampermetre ve bir de voltmetre bağlanarak
akım ve gerilim değerleri ölçülür. Bilinmeyen direncinin değeri ( 𝑹𝒙 ), Ohm
Kanunu’ndan faydalanarak;
𝑹𝒙 =
𝑽
𝑰
Formülü ile hesaplanır.
Bu yöntemle direnç ölçmede; sonuç kesin olmayıp, yaklaşık değerdedir. Yani biraz
hatalıdır. Bu hatanın sebebi, devreye bağlanan ampermetrenin ve voltmetrenin
yükleme etkilerinden dolayıdır.
Ampermetre -Voltmetre Metodu ile yapılan direnç ölçmelerinde, ölçme hatalarını
azaltmak için iki çeşit bağlantı metodu kullanılır.
1.
Ampermetrenin voltmetreden önce bağlanması,
2.
Ampermetrenin voltmetreden sonra bağlanması.
143
DİRENÇ ÖLÇMELERİ VE OHMMETRELER
1) Ampermetrenin önce bağlanması:
𝐼
𝐸
+
_
A
𝑅𝑎
𝐼𝑣
𝐼𝑥
V 𝑅𝑣
𝑅𝑥
𝑹𝒂 : Ampermetrenin iç direnci,
𝑹𝒗 : Voltmetrenin iç direnci,
𝑹𝒙 : Direncin gerçek değeri,
𝑹′𝒙 : Direnin ölçülen değeri,
𝑹𝒙 ≪ 𝑹𝑽 dir.
Ampermetrenin önce bağlanması
Direncin değeri ohm kanunundan: 𝑅′𝑥 =
𝑉
𝐼
• Bu bağlantıda voltmetreden geçen akım, 𝑹𝒙 direncinden geçen akıma nazaran
çok küçük olmalı ki, ölçmede en az hata olsun.
• 𝑹𝒙 akımının voltmetre akımına nazaran büyük olması, direnç değerinin küçük
olması demektir.
• Ampermetrenin önce bağlanması metodu, küçük dirençlerin ölçülmesinde
kullanılır.
144
Yukarıdaki devrenin, ohm ve Kirchoff (Kirşof) kanunları ile açıklanması:
Ölçülmek istenen 𝑹𝒙 direnci, voltmetre iç direnci ile paralel bağlıdır. Bu sebepten
ampermetre, yalnız 𝑹𝒙 direncinden geçen akımı değil aynı zamanda
voltmetreden geçen akımı da birlikte ölçmektedir.
𝑹𝒙 direncinden geçen net akımın değerini hesaplayalım:
𝐼 = 𝐼𝑉 + 𝐼𝑥 ve 𝑰𝒙 = 𝑰 − 𝑰𝒗 olur ve 𝑅𝑥 direncinin değeri;
𝑉
𝑽
𝑅𝑥 = 𝐼
den, 𝑹𝒙 = 𝑰−𝑰 olur. Buradan,
𝑥
𝒗
𝑹′𝒙 ≪ 𝑹𝒙 olacağı anlaşılır.
𝑹′𝒙 : Yaklaşık olarak ölçülen direnç değeri, 𝑹𝒙 : Ölçülen direncin gerçek değeri .
Voltmetreden geçen akım;
𝑹𝒙 =
𝑽
𝑽
𝑰− 𝑹
𝑽
𝑰𝒗 = 𝑹 Yazılarak, son formülde yerine konulursa;
𝒗
elde edilir.
𝒗
Ampermetrenin önce bağlanmasındaki direnç ve bağıl hata:
𝛽=
𝑅 ′ 𝑥 −𝑅𝑥
𝑅𝑥
=
∆𝑅𝑥
𝑅𝑥
veya,
𝛽 =−
𝑅𝑥
𝑅𝑥 +𝑅𝑉
formülleri ile hesaplanabilir.
Sonuç : Bu bağlantı küçük dirençlerin ölçülmesinde kullanılır (0 - 1)
145
Ek bilgi:
Ampermetrenin önce bağlanmasında direnç ve bağıl hata ifadesinin çıkarılması:
Voltmetre iç direnci (Rv) ile (Rx) direnci paralel bağlı olduğundan toplam direnç
durumundaki (Rx’) için;
𝑅
′
𝑥
=
𝛽=
𝑅𝑣 . 𝑅𝑥
𝑅𝑣 +𝑅𝑥
𝑅𝑣 . 𝑅𝑥
−𝑅𝑥
𝑅𝑣 +𝑅𝑥
𝑅𝑥
yazılır ve 𝑅
=
′
𝑥
,
𝑅𝑣 . 𝑅𝑥 −𝑅𝑥 (𝑅𝑣 +𝑅𝑥 )
𝑅𝑣 +𝑅𝑥
𝑅𝑥
𝛽=
=−
𝑅′ 𝑥 −𝑅𝑥
𝑅𝑥
formülünde yerine yazılırsa;
𝑅𝑥
𝑅𝑥 +𝑅𝑉
Rx . Direncin gerçek değeri
𝜷=−
𝑹𝒙
𝑹𝒙 +𝑹𝑽
Rx’: Hesaplanan(ölçülen) değer
𝜷 : Direnç ölçmedeki bağıl hata
146
DİRENÇ ÖLÇMELERİ VE OHMMETRELER
𝐼
2) Ampermetrenin sonra bağlanması :
𝑹𝒂 : Ampermetrenin iç direnci,
𝑹𝒗 : Voltmetrenin iç direnci,
𝑹𝒙 : Ölçülecek direnç
(𝑹𝒙 ≫ 𝑹𝒂 )
A
𝑉𝑎 , 𝑅𝑎
𝐸
+
_
V
𝑅𝑣
𝑉𝑥
𝑅𝑥
Bu bağlantıda ampermetrede okunan değer, dirençten geçen akımdır. Ancak
voltmetrede okunana gerilim, direnç ve ampermetre iç direncinde düşen
gerilimlerin toplamıdır.
Ampermetrenin iç direnci çok küçük olduğundan, üzerindeki gerilim düşümü de çok
küçük olur. Ölçmede, ampermetre iç direncindeki gerilim düşümü (𝑉𝑎 ) ne kadar
küçük olursa, ölçme hatası da o kadar az olur.
Bundan dolayı da, ampermetrenin voltmetreden sonra bağlanması ile büyük
dirençlerin ölçülmesinde daha doğru ölçmeler yapılabilir.
147
Ampermetrenin sonra bağlanması durumunun, ohm ve Kirşof kanunları
ile açıklanması:
𝑽
Ohm Kanunu’ndan: 𝑹′𝒙 = 𝑰 formülü ile hesaplanır. Ampermetrenin iç direncinde
düşen gerilimi, voltmetreden okunan değerden çıkardıktan sonra hesaplama
yapılarak gerçek direnç değeri elde edilebilir.
𝑉 = 𝑉𝑎 + 𝑉𝑥 , 𝑉𝑥 = 𝑉 − 𝑉𝑎 ve
𝑅𝑥 =
𝑉−𝑉𝑎
𝐼
=
𝑉−(𝐼.𝑅𝑎 )
𝐼
=
𝑉
𝐼
− 𝑅𝑎
Bu ifadelere göre; ölçülen direnç 𝑹𝒂 kadar olur ve 𝑹′𝒙 ≫ 𝑹𝒙 dır.
Ampermetrenin sonra bağlanmasında direnç ı ve bağıl hata hesabı:
𝑹′𝒙 =
𝛽=
𝑽
𝑰
,
𝑅 ′ 𝑥 −𝑅𝑥
𝑅𝑥
𝑅𝑥 =
=
𝑉
𝐼
∆𝑅𝑥
𝑅𝑥
− 𝑅𝑎 ,
=
𝑹𝒙 = 𝑹′ 𝒙 − 𝑹𝒂
𝑅𝑥 +𝑅𝑎 −𝑅𝑥
𝑅𝑥
=
𝑅𝑎
𝑅𝑥
,
𝜷=
𝑹𝒂
𝑹𝒙
148
Ampermetre-Voltmetre Metodu ile direnç ölçmede yükleme etkisini
önlemek için bir bağlantı metodu:
Ampermetre-voltmetre yöntemi ile direnç ölçmede, ölçü aletlerinin yükleme
etkilerinden kaynaklanan hataları önlemek için aşağıdaki bağlantı kullanılarak
dirençten geçecek akım şiddeti ve direncin gerilimi ayrı ayrı ölçülebilir.
A
+
E
_
𝑹𝒙
V
Voltmetreyi bağlı değilken 𝑅𝑥 direncinin çektiği akım ölçülür. Sonra devredeki
anahtar kapatılarak voltmetre bağlanır ve direncin uçlarındaki gerilim ölçülerek
𝑽
aletlerin yükleme etkilerinden arındırılmış direnç; 𝑹𝒙 = ile hesaplanabilir.
𝑰
149
Örnek 1:
Ampermetre voltmetre metodu ile bir direncin gerçek değeri ölçülecektir. Devredeki
ampermetrenin iç direnci 0,04, voltmetrenin iç direnci 10k dur. Devreye
uygulanan gerilim bir reostası ile ayarlanarak dirence 210V uygulanmış ve
ampermetreden 3A okunmuştur.
𝑅
Buna göre 𝑥 direncinin değerini ve bu ölçmelerdeki bağıl hataları;
a) Ampermetrenin önce bağlanması,
b) Ampermetrenin sonra bağlanması yöntemlerine göre ayrı ayrı hesaplayınız.
Çözüm 1-a: Ampermetrenin önce bağlanması metodu
𝑅′𝑥 =
𝑅𝑥 =
𝛽=
𝑉
𝐼
=
𝑉
𝑉
𝐼−𝑅
𝑣
210
3
=
= 𝟕𝟎
210
210
3−10000
70,49−70
=
70,49
= 𝟕𝟎, 𝟒𝟗
𝑅𝑚
𝑉
+
_
A
𝑅𝑎
V 𝑅𝑣
𝑅𝑥
0,00695
𝜷 = %𝟎, 𝟔𝟗𝟓
150
Çözüm 1-b : Ampermetrenin sonra bağlanması:
𝑅′𝑥 =
𝑅𝑥 =
𝛽=
𝑉
𝐼
𝑉
𝐼
=
210
3
= 𝟕𝟎
𝑅𝑚
− 𝑅𝑎 = 70 − 0,04 = 𝟔𝟗, 𝟗𝟔
70−69,96
=
69,96
0,00057 ,
𝐸
+
_
A
𝑅𝑎
V 𝑅𝑣
𝑅𝑥
𝜷 = %𝟎, 𝟎𝟓𝟕
SONUÇ:
Ampermetrenin önce bağlanmasında yapılan % 0,695 lük bağıl hata
büyük olduğundan ihmal edilemez.
 Büyük değerli dirençlerin ölçülmesinde önce bağlantı yapılırsa
ölçmedeki hata oranı fazla olur.
Ampermetrenin sonra bağlanmasında bağıl hata daha küçük olmuştur.
Örnekteki %𝟎, 𝟎𝟓𝟕 lik bağıl hata küçük olduğundan ihmal edilebilir.
Büyük dirençlerin ölçülmesinde sonra bağlama metodu bağlantı
yapılırsa ölçmedeki hata oranı daha az olur.
151
ÖRNEK 2: Ampermetre-voltmetre yöntemi ile bir ısıtıcının direnci ölçülecektir. İç
direnci 10kΩ olan voltmetre ile gerilim 200V, iç direnci 0,05Ω olan ampermetre ile
akım şiddeti 1A ölçülmüştür. Her iki bağlantı yöntemi ile de direncin değerini ve
bağıl hataları hesaplayınız.
Çözüm 2-a) Ampermetrenin voltmetreden sonra bağlanması:
1A
RV = 10000 Ω
RA = 0,05 Ω
U = 200 V
I=1A
𝑹′𝒙 =
𝑉
𝐼
𝑉
=
200
1
A
𝑹𝑨
220V
~
V
𝑅𝑣
𝑅𝑥
= 200 , İç direnç dikkate alındığında;
𝑹𝒙 = 𝐼 − 𝑅𝑎 =
200
1
0,05=200-0,05= 199,95
200 − 199,95
𝛽=
= 0,00025
199,95
𝜷 = %𝟎, 𝟎𝟐𝟓
152
Örnek 2, b) Ampermetrenin önce bağlanması:
𝑅′𝑥 =
𝑉
𝐼
=
A
200
=200
1
1A
𝑅𝐴 = 0,05Ω
Voltmetreden geçen akım(𝑰𝒗 ) dikkate
220V
200V
V
𝑅𝑥
𝑅𝑣 =10kΩ
alındığında;
𝑉
𝑹𝒙 = 𝐼−𝐼 =
𝑣
Bağıl hata;
200
200
= 204,08.
𝜷=
200−204,08
204,08
1−10000
= 𝟎, 𝟎19
𝜷 = %𝟏, 𝟗 olur.
SONUÇ:
Ampermetrenin önce bağlanmasında yapılan % 1,9 lük bağıl hata büyük
olduğundan ihmal edilemez.
Ampermetrenin sonra bağlanmasında bağıl hata : %𝟎, 𝟎𝟐𝟓 ile daha
küçük olduğundan ihmal edilebilir.
Büyük dirençlerin ölçülmesinde sonra bağlama metodu bağlantı yapılırsa
ölçmedeki hata oranı daha az olur.
153
ÖRNEK 3: Ampermetre-voltmetre yöntemi ile bir direncin değeri ölçülecektir. İç
direnci 1kΩ olan bir voltmetre ile 3V, iç direnci 0,01Ω olan ampermetre ile 5A
ölçüldüğüne göre, her iki bağlantı yöntemi ile ölçülen dirençteki hata oranını
hesaplayınız.
Rv=1k, Ra=0,01 , V=3V,
I=5A
Önce bağlama metodu uygulanırsa;
𝑅′𝑥 =
𝑉
𝐼
V
3
= 5= 0,6 ,
Voltmetre akımı(𝐈𝐯 ) dikkate alındığında;
𝑉
𝑅𝑥 = 𝐼−𝐼 =
𝑣
200
3
= 0,60036 , 𝛽 =
1−1000
0,60036−0,6
0,60036
Sonra bağlama metodu uygulanırsa;
Ampermetrenin iç direni dikkate alınarak,
𝛽=
0,6−0,59
0,59
= 1,69
= 0,0006
𝑉
𝜷 = %0,06
3
𝑅𝑥 = 𝐼 − 𝑅𝑎 = 𝐼 − 0,01 = 𝟎, 𝟓𝟗
𝜷 = %𝟏, 𝟔𝟗
Ölçülecek direncin değeri küçük olduğundan sonra bağlama metodunda yapılan
hata önce bağlama metodunda yapılan hatadan çok daha büyüktür.
154
Ödev:
Küçük olduğu bilinen bir direncin değerini ölçmek için, devreye 3,6 voltluk bir üreteç
bağlanıyor. Kullanılan voltmetrenin iç direnci, 2k, ampermetrenin iç direnci
0,2ohm dur. Yapılan ölçmede deneyinde akım şiddeti; 5A, gerilim 2,2V ölçülmüştür.
Uygun direnç ölçme bağlantısını seçerek, direncin değerini ve bu ölçmede yapılan
bağıl hatayı hesaplayınız.
155
YALITKANLAR
Elektrik akımını iletmeyen cam, mika, kağıt, kauçuk, lastik ve plastik gibi malzemeler
yalıtkanlar grubuna girerler.
Yalıtkanların elektronları atomlarına sıkı olarak bağlıdır. Bu maddelerin dış
yörüngedeki elektron sayıları 8 ve 8 'e yakın sayıda olduğundan atomdan
uzaklaştırılmaları zor olmaktadır. Bu tür yörüngeler doymuş yörünge sınıfına girdiği
için elektron alıp verme gibi bir istekleri yoktur. Bu sebeple de elektriği iletmezler.
En dış yörüngedeki serbest elektron miktarı dörtten fazla olan maddelerin elektronları
atom çekirdeğine sıkı sıkıya bağlıdır. Dolayısıyla elektriği iletmezler. Ancak her yalıtkan
belirli şartlar altında belirli bir iletkenlik gösterirler.
Yalıtkan malzemelerin yalıtkanlık dereceleri, ısı, yüksek değerli elektriksel basınç,
rutubet etkisi veya yabancı cisimlerle etkileşim sebebiyle değişebilir.
YALITKAN DELİNMESİ:
Aslında elektrik akımını hiç geçirmeyen madde yoktur. Yalıtkan olarak bilinen
maddeler de "çok az" bir akım geçirirler.
Yalıtkana uygulanan gerilim arttıkça geçirdiği akım da artmaya başlar. Belli bir gerilim
seviyesinden sonra yalıtkan tamamen iletken olur. Buna yalıtkanın delinmesi. denir.
156
YALITKAN CİSİMLERİN ÖZELLİKLERİ :
1. Sızıntı akımlarına karşı dayanım:
Bir yalıtkanın dış yüzeyinde mevcut olan yabancı maddeler sızıntı akımı olarak
adlandırılan bir akım akışına neden olurlar. Yalıtkanın sızıntı akımının oluşmasına
karşı gösterdiği dirençliliğe sızıntı akımı dayanımı denir.
2. Dielektrik dayanım:
Bir yalıtkan malzemeyi iletken hale sokmaksızın birim kalınlığı başına uygulanacak
en büyük gerilim değeri dielektrik dayanımı olarak adlandırılır. kV/mm birimi
kullanılır.
3. Elektriksel direnç değerleri:
Gerilim altında bulunan yalıtkan bir malzemenin göstermiş olduğu direnç değeridir.
Ölçülen izolasyon direncinden yararlanılarak, birim boyut başına hesaplanan değere,
o yalıtkanın özgül direnci denir. Birimi Ω.cm’dir.
157
4. Yalıtkanların ark dayanımları:
Elektriksel ark; elektrik akımı iyonlaşan hava üzerinden iletildiği anda oluşan
kıvılcımdır. Elektrik arkı etkisine maruz kalan bir yalıtkanın ne ölçüde akım
geçireceği ve nasıl bir değişime uğrayacağı ancak test yapmakla anlaşılabilir.
5. Dielektriksel kayıp faktörü:
Yalıtkan malzemelerde ısı olarak açığa çıkan kayıplardır. Bu kayıplar, gerilimin
büyüklüğüne, sıcaklığa ve frekansa bağlı olarak değişirler. Genellikle yüksek
frekanslarda artan bir değer gösterirler. Bu nedenle yüksek frekanslarda çok özel
yalıtkanlı (polietilen vb.) kablolar kullanılır.
Şebeke gerilimi değerleri;
1.
Alçak gerilim (AG);
0 - 1 kV arası,
2.
Orta gerilim (OG);
1kV - 35kV arası ,
3.
Yüksek gerilim (YG); 35kV – 154kV arası,
4.
154kV’tan yüksek olan gerilimlere de çok yüksek gerilim denir.
158
BÜYÜK DİRENÇLERİN ÖLÇÜLMESİ
0,1 M’dan daha büyük olan dirençler büyük direnç olarak sınıflandırılmıştı.
Elektronik devrelerde kullanılan bazı dirençler ile yalıtkan maddelerin dirençleri
bu gruba girerler.
Bazı Büyük Değerli Dirençler:
•
Yalıtkan malzemelerin yüzey dirençleri ve hacim dirençleri
•
Çeşitli elektrik malzemelerinin ve cihazlarının izolasyon dirençleri
•
FET, MOSFET gibi bazı güç transistörlerin dirençleri
•
Kondansatörlerin kaçak dirençleri
Büyük dirençler; seri ommetrelerle veya mega ommetrelerle ölçülebilir. Mega
ommetreler, pratik uygulamalarda «MEGER» olarak bilinir ( Bu isim özel bir
firma tarafından marka olarak kullanılmıştır).
Büyük dirençlerin ölçülmesinde, galvanometrenin gösterebileceği bir akım elde
etmek için 100V’tan daha büyük DC gerilimlerin uygulanması gerekir. Ölçü aleti
olarak hassas bir galvanometre veya bir mikro ampermetre gereklidir.
159
YALITKANLARIN DİRENÇLERİNİN ÖLÇÜLMESİ
Yalıtkanlık direnci; yalıtkan maddenin içinden veya yüzeyinden olabilecek kaçak
veya sızıntı akımlarına karşı yalıtkanın gösterdiği dirençtir.
 Yalıtkanların dirençleri MEGER isimli ommetrelerle ölçülür.
 Pratik uygulamalarda; yalıtkanın sızıntı akımı, 1mA geçmemesi istenir(VDE) .
 İletkenlerle taşınan akımın, canlılara zarar vermemesi için her iletkenin üzeri
yalıtkan bir madde (izolasyon maddesi) ile kaplanır.
Elektriksel izolasyon (elektriksel yalıtkan):
İzolasyon; elektrik enerjisinin yalnızca ilgili iletken üzerinden geçmesini sağlamak,
oluşabilecek kısa devre akımlarını önlemek ve canlıların güvenliğini sağlamak için
yapılan bir yalıtım işlemidir.
İletkenlerin üzerine kaplanan
özellikler;
a)
b)
c)
d)
izolasyon (yalıtkan) maddelerde aranacak bazı
İletkenin kullanılacağı akımın cinsine,
Uygulanana gerilimin büyüklüğüne,
İletkenin taşıyacağı akımın büyüklüğüne,
İletkenin bulunacağı ortama bağlıdır.
160
İzolasyon Direnci:
Kabloların yalıtkan kısımları ile akım taşıyan iletkenler ve topraklama iletkeni
arasındaki dirençlerine izolasyon direnci denir. Elektrik kablolarının dış yalıtkan
kısımlarının dirençlerinin çok büyük değerlerde olması gerekir.
• İzolasyon dirençlerinin ölçülmesinde 1kV ve üzeri gerilimler kullanılır. Burada
kullanılacak galvanometre, 0,1- 1nA’e kadar sızıntı akımlarını bile ölçebilirler.
• İzolasyon direnci ölçümü hemen hemen her elektrikli ürün ve cihaz için gerek
olan, üretim aşamasında ve servis aşamasında yapılması gereken bir testtir.
• Büyük güçlü ve yüksek gerilimli elektrik motorlarının, jeneratörlerinin ve
transformatörler in izolasyon direnci testlerinin mutlaka yapılması gerekir.
• Alçak gerilim (AG), orta gerilim (OG) ve yüksek gerilim (YG) kablolarının da
üretim aşamasında ve gerektiğinde izolasyon direnci testleri yapılmalıdır.
• Meger ile yapılan izolasyon direnci ölçme işleminde, gerilimi yüksek olan
doğru gerilim üreteçleri kullanılır.
161
MEGERLER
Yalıtkanlık direncini direkt olarak ölçen ölçü aletlerine MEGER denir.
MEGERİN YAPISI:
Meger; çalışması için gerekli olan yüksek gerilimin üretildiği bir üreteç kısmı ve
ölçme işleminin gerçekleştiği bir ölçme (galvanometre) kısmı olmak üzere iki ana
bölümden meydana gelir.
ÜRETEÇ KISMI:
Çok yüksek değerli dirençlerin ölçümünde pil, galvanometre
ibresinin sapmasını sağlayacak akımı veremez. Megerle direnç ölçmek için daha
yüksek doğru gerilime ihtiyaç vardır. Bunun için, eski tip megerlerde endüvisi
dışarıdan el ile döndürülebilen kollu ve yüksek gerilim üreten bir DA jeneratörü
kullanılır. Yeni tip megerlerde ise alet içindeki pilin gerilimini yükselten elektronik
konvertörlü devreler bulunmaktadır.
Yeni tip megerlerin içinde bulunan üretecin gerilimi, önce konvertör yardımı ile
alternatif akıma çevrilir. Daha sonra transformatörle yükseltilerek tekrar DA’ a
dönüştürülerek ölçme işlemi gerçekleştirilir.
Genel olarak megerin içinde bulunan üreteçler, 100, 250, 500, 625, 1000, 1250,
2500, 5000 Volt DC gerilim kaynaklarıdır.
162
ÖLÇME KISMI: Megerlerin ölçme kısmı, ya analog veya dijital göstergeli bir
galvanometredir. Analog göstergeli olanı çapraz bobinli bir galvano metredir.
Çapraz bobinlerden birisi akım bobini, diğeri gerilim bobini olarak isimlendirilir.
Seçici anahtar: Megerlerde, uygun gerilimin seçilebileceği bir anahtar bulunur. Bu
anahtar yardımıyla; alçak gerilim sinyal kabloları için 500V, alçak gerilim güç
kabloları için 1000V ve orta gerilim sistemlerinde, 5000V gibi gerilim kademeleri
seçilerek ölçüm yapılabilir.
Uygulamada en çok kullanılan meger çeşitleri:
• Manyetolu, analog göstergeli megerler: Üzerine kadranlar bulunan ve analog
ölçüm yapan meger tipine analog meger denir.
• Konvertörlü, analog göstergeli megerler: Sadece üreteç kısmı elektronik
yapıda olan analog tip megerdir.
• Konvertörlü dijital tip megerler: Üzerinde dijital bir ekran olan ve üreteci
elektronik yapıdaki meger tipine elektronik meger denir.
163
MEGER
Manyetolu Analog Yapıda bir Meger
Dijital Meger
164
perşembe
MEGER
ÇALIŞMASI PRENSİBİ
A-B uçları açık devre iken;
1.bobinden akım geçmez. Bu durumda 2 .
bobinden akı geçer ve ibre sol tarafa doğru
sapar ve sonsuz işaretini gösterir.
Generatör
+
-
A-B uçları kısa devre edilirse;
1. bobin akımı çok fazla olacağından ibre
sağa doğru sapar ve sıfırı gösterir.
A-B uçlarına bir 𝑹𝒙 direnci bağlandığında:
1.bobinden geçen akım, ibreyi sağa yönde
sapmaya zorlar. 2. bobin de ters yönde
hareket oluşturur. Sonuçta ibre, bu iki
bobinin bileşkesi oranında sapma yapar.
𝑹𝒙 : Değeri ölçülecek direnç,
1 nolu bobin: Akım bobini,
2 nolu bobin : Gerilim bobini,
2
1
A
B
Megerin Prensip şeması
165
MEGER
MEGERİN ÇALIŞMASI:
Aletin dış bağlantı noktaları açıkken megerin manyetik kolu çevrilirse üretilen
akım, devrede olan gerilimi bobini üzerinden geçer. Çünkü akım bobinin uçları
açıktır. Gerilim bobinin meydana getirdiği manyetik alan ölçü aletindeki bobin
grubunu alan dışına iteceğinden, ölçü aleti değer olarak ∞ değer gösterir. Bu
değer, en büyük direnç demektir.
Aletin uçlarını kısa devre ederek manyeto kolunu çevirirseniz, yüksek dirençli
gerilim bobininden akım geçmez. Üretilen akım, akım bobininden geçerek
devresini tamamlar. Akım bobininde üretilen manyetik alan ölçü aletinin bobin
grubunu alan içine doğru çeker. Bu çekme hareketi göstergenin sıfır göstermesini
sağlar.
Aletin uçlarına direncini ölçebileceğimiz bir 𝑹𝒙 direnci bağlanırsa manyeto kolunu
çevirdiğimizde aletin hem akım hem de gerilim bobininden geçen akımın
oluşturacağı manyetik alanlar zıt yönlüdür. Bobinlerde meydana gelen zıt
momentli manyetik alanların dengelendiği oranda bir fark alan oluşarak, ölçü
aletinin göstergesine bir değer olarak yansır.
166
Meger ile bir elektrik tesisatının izolasyon direncinin ölçülmesi
Meger ile testten önce;
Tesisatın enerjisini kesiniz. Tüm alıcıları devreden çıkarınız. Her linyenin
sigortasını açınız.
Linye 1
Linye 2
Linye 3
Koln hattı
167
MEGER
İzolasyon test sonuçlarının değerlendirilmesi :
Meger ile yapılan hatlar arası, hat toprak, bara – pano vb. arası yapılan ölçümler
sonucu elde edilen direnç değerleri not edilir. Bu değerlerin yüksek çıkması ile
tesisatın izolasyonunun iyi olduğuna karar verilir.
Normal şartlarda izolasyon direncinin, (Çalışma Gerilimix1000Ω) değerinden
küçük çıkmaması gerekir. Aksi halde sistemin izolasyonu sağlıklı değildir. Mutlaka
hatalar tespit edilerek gerekli tamir ve bakım işlemlerinden sonra izolasyon
ölçümü tekrar yapılmalıdır.
İzolasyon direnci standartların altında olan bir tesise enerji verilmesi sistemi ve
çalışanları tehlikeye atacağından, gerekli arıza çalışmaları yapılmadan sisteme asla
enerji verilmemelidir.
 Yalıtkanlık direncinin değeri şebeke geriliminin 1000 katından küçük
olmamalıdır. Yani: 380 Voltluk bir şebekede 380.000Ω, 220 Voltluk bir
şebekede 220.000 Ω’ dan yüksek yalıtkanlık direnç değerinde olmalıdır.
168
TOPRAKLAMA VE TOPRAK DİRENCİNİN ÖLÇÜMÜ
Topraklama; elektrikle çalışan cihazların ve elektrik sistemlerinin belirlenen noktaları
ile toprak elektrotu arasında iletken bir bağlantı kurmak olarak tanımlanabilir.
TOPRAKLAMANIN ÖNEMİ:
 Topraklama, cihazlar ile toprak arasında iletken bir bağlantı kurarak, cihaz
gövdesinin toprakla irtibatlanmasıdır. Topraklama ile cihazlarda meydana
gelebilecek yalıtım arızaları ve bazı nedenlerde meydana gelebilecek kaçak
akımlar topraklama elektrotu üzerinden toprağa akması sağlanır.
 Eğer sistemde herhangi bir topraklama tesisatı mevcut değil ise, cihazların
herhangi birinde bir kaçak olursa, hata akımı bu cihaza dokunan insan üzerinden
akacağından, bu akımın seviyesine bağlı olarak ölüm olayları meydana gelebilir.
 Topraklama tesisatı sayesinde, kaçak akımlar güvenli bir şekilde toprağa yönelir ve
sigorta atması veya varsa otomatik bir açma sistemi ile elektrik kesilir.
 Topraklama sistemleri canlıların hayatını korumada önemli olduğu gibi, cihazların
ve tesislerin korunması anlamında da çok önemlidir.
 Topraklama kanuni bir zorunluluktur,
169
TOPRAKLAMA:
Topraklama; Elektrikle çalışan tüm cihazların ve üzerinde elektrik bulunan
sistemlerin belirlenen noktaları ile toprak elektrotu arasında iletken bir bağlantı
kurmak olarak tanımlanmıştı.
Topraklama elektrik ile çalışan tüm cihazların herhangi bir elektrik kaçağı
durumunda elektriğin doğrudan toprağa iletilmesini sağlar. Özellikle kaçak elektrik
durumlarında, elektrikle çalışan cihazlar insan hayatını riske atabilir.
Topraklama elektrotları; en az 3mm kalınlığında galvanizli saç, 2mm kalınlığında
bakır levhalarla veya özel topraklama çubukları ile yapılır. Toprak elektrotlarının
toprakla temas edecek olan yüzey alanları en az (0,5m²) olmalıdır.
Bir Toprak elektrotu, toprağa yerleştirilir ve toprak elektrotu ile tesisat arasında
elektriksel bir bağlantı gerçekleştirir. Eğer herhangi bir toprak elektrotu sistemde
mevcut değilse insanların güvenliği tehlikededir. Cihazların veya ekipmanların da
zarar görme ihtimali mevcuttur.
Buna rağmen toprak elektrotu tek başına can güvenliği sağlayamaz. Sistemin sağlıklı
çalışması için düzenli ölçmeler ve kontrollerin yapılması şarttır.
170
TOPRAKLAMA DİRENCİ NEDİR?
Topraklama elektrotunun yayılma direnci ile topraklama iletkenin dirençlerinin
toplamına sistemin topraklama direnci denir.
Toprak direnci :
Toprak direnci; toprağın, elektrik akımını karşı gösterdiği tepkidir. Toprak, aslında iyi
bir iletken değildir. Ancak, akımın toprakla temas alanı yeteri kadar büyük olursa,
direnç azalarak toprak iyi bir iletken haline gelebilir. Toprak direncini etkileyen bir çok
etken vardır. Bunlardan en önemli olanları; toprağın yapısı, nem durumu ve toprak öz
direncinin küçük olmasıdır. 1m³ toprağın direncine toprağın özdirenci (özgül direnç)
denir.
Topraklama direnci «toprak direnci test cihazı olan toprak megeri ile ölçülür. Meger
ile toprak direncinin ölçümü ve hesaplamaları, ilk defa 1915 yılında , ABD Standart
Bürosu’ndan Dr. Frank Wenner tarafından yapılmıştır.
Topraklama direnç değeri genel olarak 10 omun altında olması istenir. Ancak
zaman içerisinde direnç yükselmesi olabileceğinden 5Ω olması daha doğrudur.
Tesisin topraklama tipine, tesisin durumuna (bina, endüstriyel kurum, şehir, kırsal alan
vs) göre birçok topraklama direnci ölçme metotları vardır.
171
TOPRAK LAMA DİRENCİNİN ÖLÇÜLMESİ
Gerilim düşümü metoduyla toprak direncinin ölçülmesi:
Aşağıdaki şekilde yerleştirilmiş elektrotlar yardımıyla gerekli ölçmeler yapılarak
om kanunu formülünden direnç hesaplanır.
sabit
T: Toprak elektrotu,
Hareketli
sabit
A ve B: Yardımcı elektrotlardır.
T ve B elektrotları sabit, A elektrotu hareket ettirebilir durumdadır. Böylece
değişik durumlarda hesaplamalar yapılabilir. İyi bir sonuç elde etmek için A ve B
elektrotları bir birine uzak olmalıdır. Ayrıca ölçümler farklı aralıklarda
tekrarlanarak aynı sonuç elde edilmeye çalışılmalıdır.
172
TOPRAK DİRENCİNİN ÖLÇÜLMESİ
Megerin toprak test cihazı olarak kullanılması:
Toprak direncinin ölçülmesinde megerlerin geliştirilmiş şekli olan özel toprak test
cihazları kullanılır. Bu cihazlarda, diğer megerlerden farklı olarak, dönen akım
dönüştürücü ve doğrultucu bulunur. Bu iki eleman DA jeneratörünün miline bağlı (L)
şeklinde 4’der fırçalı anahtarlardır. Aynı anda her bir fırçanın karşılıklı ikisi devreye
bağlanır. Jeneratör mili döndükçe her an fırça çiftlerinden birisi devreye bağlanır.
Toprak test cihazı kendi ürettiği DA ile çalışmasına karşılık, seçici anahtar sayesinde
ölçme şebeke frekansından farkı olan bir AA’da yapılır. Bunun sebebi toprağa DA
uygulandığında, elektrolitik etki ile toprakta bir kutuplanma oluşur. AA’da böyle bir
etki olmaz.
Toprak test cihazında; P1, P2, C1 ve C2 olarak isimlendirilen dört adet bağlantı
uçları bulunur.
Toprak test cihazının gösterdiği değer, gerilim bobinine (P1-P2)uygulanan gerilimin,
akım bobininden (C1-C2) geçen akıma oranı kadardır. Toprak direnci, aletin
ibresinin gösterdiği değere göre doğrudan okunur.
173
TOPRAK DİRENCİNİN ÖLÇÜLMESİ
Toprak test cihazı topraklama direncinin ölçülmesi:
Direnci ölçülecek topraklama levhasından 20’şer metre ara ile gerilim elektrotu
ile yardımcı elektrot toprağa çakılır. Yalnız burada ölçmenin doğru yapılabilmesi
için yardımcı elektrotun topraklama levhasından en az 40m uzakta olmasına
dikkat edilmelidir. Büyük boyutlu topraklama levhaları için uzaklık yeterli gelmez
ise bu mesafe topraklama tesisinin en büyük boyutunun en az beş katı
alınmalıdır. Toprak test cihazında; P1, P2 potansiyel uçları ve C1, C2 olarak akım
uçları olarak isimlendirilen dört adet bağlantı uçları bulunur. Bunlar, aşağıdaki
sıraya göre bağlanır.
• P1 ve C1 uçları kısa devre edilerek toprak elektrotuna bağlanır.
• P2 ve C2 uçları A ve B yardımcı elektrotlarına bağlanır.
Toprak test cihazının kolu dakikada , 130-160 dönme hızı ile çevrilir. Jeneratörün
ürettiği doğru akım, aletin akım bobininden geçtikten sonra dönüştürücü ile
alternatif akıma çevrilip C1 ve C2 uçları ile toprağa verilir. Topraklama levhası ile
gerilim elektrotu arasındaki aynı frekanslı alternatif gerilim P1 ve P2 uçları
yardımıyla ölçü aletine uygulanır. Topraktan alınan bu gerilim dönüştürücü ile
tekrar doğru akıma çevrilerek aletin gerilim bobinine uygulanır. Megerin
gösterdiği değer, bu akım ve gerilim arasındaki oran yani toprak direncidir.
174
Toprak test cihazı ve topraklama direncinin ölçülmesi
gerilim
𝐂𝟏
Topraklama
levhası
𝐏𝟏
Gerilim
elektrotu
Yardımcı
elektrot
175
C1
P1
Topraklama Levhası
P2
Gerilim Elektrotu
C2
Yardımcı Elektrot
176
Dijital toprak test cihazı ile topraklama direncinin ölçülmesi:
Toprak megerleri; E, P ve C olmak üzere üç adet elektroda sahiptir. Bunlar;
E: Toprak elektrotu,
C: Akım elektrotu, P: Potansiyel elektrotudur.
Ölçmede; E ve C elektrotlarına sabit akım uygulanarak E ile P arasında potansiyel
farkı elde edilir. Cihaz, V/I orantısı ile toprak direnci olan R ölçebilmektedir.
En yaygın yöntem, 2 kazıklı (3 problu) ölçüm şeklidir. P ve C elektrotları toprağa
derinlemesine çakılır. Bu elektrotlar arasındaki mesafe 5-10 m olmalıdır. Yeşil kablo
mevcut topraklama elektrotuna bağlanır. Sarı kablo, potansiyel elektrotuna (P),
kırmızı kablo ise akım elektrotuna (C) bağlanır. Eğer toprak kuruysa su dökülerek
nemlendirmelidir.
Elektrotların yerleştirildiği toprağın nemli olması, elektrotların kolay çakılmasını
sağlarken toprak direncinin daha düşük çıkmasını sebep olabilir.
Takip eden slaytta dijital bir toprak test megerinin prensip şeması verilmiştir.
 “Topraklama direnci ölçümleri; SMM belgeli elektrik mühendisleri tarafından
ölçülerek raporlanmaktadır.”
177
Toprak
elektrotu
Potansiyel ve
akım elektrotları
Dijital toprak test cihazı ile topraklama direncinin ölçülmesi
178
Toprak direnci test cihazı
179
EK BİLGİ:
 Toprak direnç değeri olarak ilgili normlarda 10 Omun altı ideal kabul
edilmektedir. Ancak zaman içerisinde ki direnç artışı göz önünde tutularak 5
omun altına indirgenmesi hedeflenmelidir.
Topraklama sistemlerinde kontrol periyotları

Elektrik üretim, iletim, dağıtım tesisleri : 2 yıl

Enerji nakil ve dağıtım hatları : 5 yıl

Sanayi tesisleri ve iş merkezleri: 1yıl

Topraklama tesisleri ile ilgili diğer kontroller: 2 yıl

Sabit işletme elemanları : 1 yıl

Yeri değişebilen işletme elemanları: 6 ay

Parlayıcı, patlayıcı, tehlikeli ve zararlı maddelerle çalışılan işyerleri ile ıslak
ortamlarda çalışılan işyerleri için kontrol periyotları 1 yılı aşamaz.
 Araştırmalarda kuru ve nemsiz koşullarda güvenli olarak belirlenen en
yüksek gerilim seviyesi, AA’da 50V, DC’da 120V olarak belirlenmiştir. İnsan
hayatı için tehlikeli akım sınırı 50mA’den başlar. 80mA kesin ölüme sebep
olur.
180
Kablo arıza yerinin tespit edilmesi:
Wheatstone köprüsünün önemli uygulamalarından biri de; yer altına değişik
amaçlar için döşenen yeraltı kablolardaki arıza noktalarının tespit edilmesidir.
Bu kablolarda olabilecek arızalar;
• İletken ile toprak arasında kaçak olması,
• İki iletken arasında kısa devre olması,
• İletkenlerde kopma olması,
• İletken ile koruyucu kılıf(zırh) arasında temas olması.
Ommetrelerle de, bu tür arızaları olup olmadığı araştırılıp tespit edilebilir. Ancak,
arıza noktasının kaçıncı metrede/kilometrede olabileceği Wheatstone köprüsü
yöntemi ile bulunur.
Temel bağlantı olarak Wheatstone köprüsünden türemiş olan Murray-Varley
köprüleri, genellikle yer altına döşenen elektrik ve telefon iletim
hatlarında meydana gelen arıza yerlerinin belirlenmesi için kullanılır.
 Gelişen teknoloji ile birlikte yoğun, yorucu ve hata yapma olasılığı yüksek olan
hesaplamaların rafa kalktığını ve çeşitli arıza tespit cihazları ile arızaların
kolayca tespit edilebildiği ve hangi noktada bulunduğu belirlenebilmektedir.
181
Avometre ile basit arıza araştırma yöntemleri:
1. Kısa devre arızasının aranması:
Arızalı olan hat, bağlı bulunduğu bütün
noktalardan ayrılır ve tüm uçları açık hale
getirilir. avometrenin om kademesi yardımıyla
hattın bir başından iki damar iletken arasında
direnç ölçüm yapılır.
ohmmetre
Arıza olmayan hatta normalde sonsuz bir değer okunması gerekir. Eğer
sonsuz değer yerine herhangi bir değer okunuyorsa bu iki iletken arasında bir
kısa devre olduğu tespit edilmiş olunur.
2. Kopukluk arızasının aranması:
Kısa devre arızası aranması sonucu sonsuz bir
değer okunuyor ve herhangi bir sonuç
alınamadı ise bu defa kabloda kopukluk olup
olmadığına bakılır. Bu noktada ölçüm yapılan
ohmmetre
uçların dışında ki diğer uçtaki iki kablo bir biri
ile köprülenir ve yine ommetre ile ölçüm
yapılır. Ölçüm sonucunda yine sonsuz değer
okunuyor ise bu hatta kopukluk olduğu anlaşılır
182
3. Toprak kaçağı arızası aranması
Normal şartlarda toprak ile iletken arasında olması gereken direnç değeri
sonsuzdur. Ancak toprak ile iletken arasında yapılan ölçüm sonucu herhangi bir
değer okunuyorsa iletkenden toprağa kaçak olduğu anlaşılabilir.
ohmmetre
Bu arızaların tespit edilmesinden sonra kilometrelerce uzunluktaki kablonun
hangi noktasında arıza olduğu da çok önemlidir. Klasik yöntemde çeşitli
hesaplamalar ile arızalı noktalar tespit edilmektedir.
Kısa devre arızasının hangi noktada olduğunun tespitinde; Wheatstone köprüsü
ile üç adet ölçme yöntemi uygulanarak, toprak kaçak arızasını üç bilinmeyenli
denklem ile, kopukluk arızasını ise kapasite (C) ve endüktans (L) ölçümü ile
arıza tespiti yapılabilmektedir.
183
Kablo arıza tespitinde kullanılan arıza tespit cihazları:
TW-8800 ve TW-82 enerjili ve enerjisiz kabloları yer altından tespit edebilirler.
TDR-410 çeşitli kablolarda arızanın ne olduğunu ve kaçıncı metrede meydana
geldiğini tespit edebilen cihazdır.(Katalogdan alınmıştır)
35 kV AG ve OG Yer Altı Kablolarının Hatalarını Bulan Taşınabilir Cihaz
184
Kablo arıza tespitinde kullanılan arıza tespit cihazları:
SYSCOMPACT 3000 KABLO TEST CİHAZI:
Sistem 19" renkli dizaynı ile tamamen kapalı, alçak ve orta gerilim kablolarındaki her
türlü, arıza çeşitleri için ön ve noktasal tespit sistemidir. SYSCOMPACT 3000 tercihen
alçak ve orta gerilim şebekelerinde 200 km'ye kadar kablo arıza ön tespiti ve noktasal
tespit yapabilmektedir (Katalogdan alınmıştır).
185
MULTİMETRELER VE AVOMETRELER
MULTİMETRELER
 Gerilim, akım ve direnç ölçen aletlere mültimetre
denir. Bu aletler doğru akımda ve alternatif
akımda ölçmeler yapabilirler.
 Multimetreler aynı zamanda avometre olarak ta
anılan kombine ölçü aletleridir. Avometrelerin
analog ve dijital tipleri mevcut olup analog olanları
yapı olarak döner bobinli ölçü aletleridir.
 Multimetreler ile akım, gerilim ve direnç dışında,
frekans, sıcaklık, kapasitans, indüktans, ölçümleri
ve transsistör, diyotların testleri de yapılabilir.
 Multimetreler alçak gerilim seviyesinde ölçüm
yaptıkları için yüksek gerilimlerde bazı yöntemler
ile yüksek gerilim, alçak gerilim seviyesine
düşürerek ölçüm yapabilir.
Bir multimetrenin genel
görünümü
186
MULTİMETRELER
MULTİMETRE (AVOMETRE)
 Dijital multimetrelerde ölçüm hatası temel iki sebepten meydana gelir. Bu
hatalar; o dijital multimetrede kullanılan analog ve dijital çeviricilerden ve
kademelerin oluşturulması için kullanılan gerilim bölücü direnç gruplarından
kaynaklanır. Bu hata miktarı ± % 1 civarındadır.
 Multimetrelerde ölçme işlemi; «probe» adı verilen birisi siyah, diğeri kırmızı
olan iki bağlantı kablosuyla yapılmaktadır.

Bu kablolar elelektrolitik bakır
olmalıdır.
iletkenlerden yapılır ve dirençleri
küçük
 Multimetre ile ölçmeye başlamadan önce proplarının sağlamlığı da kontrol
edilmelidir. Bunun için multimetrenin seçici anahtarı buzzer (ses)
konumuna alınıp kablolar birbirine dokundurulduğu anda ses gelmelidir. Sesin
gelmesi kabloların sağlam olduğunu gösterir.
 Multimetrenin giriş terminalinde, 4 farklı fonksiyon için giriş uçları bulunur.
Bunlar; COM, V, Ω, Hz (volt, ohm, frekans), mA (miliamper) ve A(Amper)
uçlarıdır.
 Multimetre de kablolar, ölçülecek olan fonksiyona göre uygun girişlere
takılmalıdır.
187
GİRİŞ TERMİNALİ:
1. Ortak uç,(Siyah Kablo) her zaman 3 numaralı girişe takılır.
2. Gerilim, direnç gibi geri kalan özellikler ölçülürken kırmızı kablo 4
numaralı girişe takılır.
3. Maksimum 20 amper akım ölçülürken kırmızı kablo 1 numaralı girişe
takılır.
4. Akım mili amper mertebesinde ölçülürken kırmızı kablo 2 numaralı
girişe takılır.
188
SEÇİCİ ANAHTAR
Fonksiyon Seçim Düğmesi
1. OFF konumu: Cihazı kapatma.
2. V konumu: Alternatif veya Doğru gerilimi ölçme
3. Ω/Buzzer konumu: Direnç ölçme veya test yapma.
4. Diyot/C konumu: Diyot kontrol veya kapasite ölçme.
5. mA konumu: AA veya DA’da (mili amper ) ölçme.
6. 20A konumu: AA veya DA’da (20 amper) ölçme.
7. Hz konumu: Frekans ölçme.
189
MULTİMETRE (AVOMETRE)
Multimetre ile gerilim ölçmek
1. Ölçülecek gerilimin çeşidine göre kademe anahtarı AC veya DC konumuna
alınır.
Öneriler: Multimetrelerde AC-DC seçimi kademe seçimi ile yapılabildiği gibi
özellikle dijital multimetrelerde AC-DC seçimi için ayrı bir anahtar bulunabilir.
Bazıları otomatik olarak da seçim yapabilir.
2. Multimetreyi ölçülecek gerilim değerine göre uygun kademeye getirilir.
Öneriler: Gerilim ölçümünde seçilecek kademe kesinlikle ölçülecek gerilim
değerinden büyük olmalıdır. Ölçülecek gerilim değerinin ölçü aletinin ölçme
sınırında olduğunu biliyor; ancak tam değerini kestiremiyorsanız en büyük
kademeyi seçerek ölçüme başlanır ve gerekiyorsa kademe küçültülür.
3. Gerilim değeri ölçülecek noktalara problar dokundurulur veya sabit bağlanır.
Öneriler: Gerilim ölçmeleri yapılırken propların metal kısımlarına kesinlikle
dokunulmamalıdır. Proplar kademe seçimi kontrol edildikten sonra bağlanmalıdır.
190
MULTİMETRE (AVOMETRE)
Multimetre ile akım ölçmek:
1. Ölçülecek akımın çeşidine göre kademe anahtarı AC veya DC konumuna
alınır.
Öneriler: Multimetrelerde AC-DC seçimi kademe seçimi ile yapılabildiği gibi
özellikle dijital Multimetrelerde AC-DC seçimi için ayrı bir anahtar bulunabilir.
Bazıları otomatik olarak da seçim yapabilir.
2. Multimetreyi ölçülecek akım değerine uygun kademeye getirilir.
Öneriler; Akım ölçümünde seçilecek kademe kesinlikle ölçülecek akım
değerinden büyük olmalıdır.
3. Ölçülecek akım μA, mA düzeyinden büyük ise kademe anahtarını Amper
kademesine alınız ve probu yüksek akım soketine bağlayınız.
Öneriler; Amper düzeyindeki akımlar ölçülürken problardan birinin COM
bağlantı noktasında, diğer probun yüksek akım soketine bağlı olması gerektiğini
unutmayınız.
191
MULTİMETRE (AVOMETRE)
Multimetre ile direnç ölçmek:
1. Kırmızı probu “V/Ω” terminaline siyah probu COM terminaline takınız.
Fonksiyon anahtarını gerekli kademeye getiriniz.
2. Eğer direnç değeri okunamıyorsa; anahtarı maximum kademeye doğru
adım adım değer okununcaya kadar çeviriniz.
Direnç
kırmızı.
Siyah
192
MULTİMETRE (AVOMETRE)
Multimetre ile indüktans ölçmek:
1. Anahtarı gerekli kademeye getirip “LC” butonuna basınız.
2. Eğer indüktans değeri ölçülmüyorsa maximum kademeye doğru adım adım
uygun değer okununcaya kadar çeviriniz.
3. Çoklu amaç soketini seçiniz veya bu ölçüye göre test kliplerini seçiniz.
4. İndüktansın uçlarını test ediniz ve iki ucu “mA” ve “V/Ω” terminallerine
takınız ve ölçümü yapınız, ekranda indüktansın değerini bir kez daha
göreceksiniz.
Bobin
193
MULTİMETRE (AVOMETRE)
Multimetre ile kapasite ölçümü:
1. Anahtarı “C” konumuna getirip “LC” butonuna basınız.
2. Eğer kapasite değeri ölçülmüyorsa maximum kademeye doğru adım adım
uygun değeri görünceye kadar çeviriniz.
3. Çoklu amaç soketini seçiniz veya bu ölçüye göre test kliplerini seçiniz.
4. Kapasitansın uçlarını test ediniz ve iki ucu “mA” ve “V/Ω” terminallerine
takınız ve ölçümü tekrarlayınız. Kapasitansın değerini bir kez daha
göreceksiniz.
5. Doğruluğu sağlamak için genellikle düşük kapasitans kademesi 20nF seçilir,
doğru okuma devrenin açık devreden farkı olmalıdır.
Kondansatör
194
MULTİMETRE (AVOMETRE)
Multimetre ile Frekans Ölçümü:
1.
2.
3.
4.
Kırmızı probu “V/Ω” terminaline, siyah probu COM terminaline takınız.
Anahtarı uygun kademeye alınız.
Bu kademe otomatik kademedir ve ekranda frekans değerini gösterir.
Mümkün olduğu kadar her iki probun da temasını sağlayınız ve sonunda test
sinyali alınız.
AC sinyal veya şebeke
195
MULTİMETRE (AVOMETRE)
Multimetre ile sıcaklık ölçümü:
1.
2.
Siyah temperature probunu “mA” terminaline kırmızı olan probu
“V/Ω”terminaline takınız.
Fonksiyon anahtarını “TEMP” kademesine getiriniz ve sıcaklığı ölçünüz.
196
Aşağıdaki ölçme uygulamalarında hangi büyüklükler ölçülmektedir?
197
POTANSİYOMETRE DEVRELERİ
Potansiyometrenin Gerekliliği:
Ölçü aletlerinin yükleme etkilerinden dolayı, ölçülen büyüklükler etkilenmektedir. Bu
etkilenme, özellikle küçük güçlü devrelerde veya yüksek duyarlılığın gerektiği hallerde
fazla olmaktadır. Gerilim ölçmelerinde giriş dirençleri yüksek olan bir voltmetre
kullanılsa dahi, çekeceği küçük değerli akımdan dolayı yükleme etkisi oluşarak çekilen
akım ve kaynak iç direncinin çarpımı kadar bir iç gerilim düşümü olacaktır.
I
Yükleme etkisini gerilimi ölçülen bir kuru pilde
görmek mümkündür. Şekilde E, Pil içindeki
𝑅𝑠
I
elektrokimyasal reaksiyona ait elektromotor
+
𝐸
V
kuvvetini, 𝑹𝒔 pilin iç direncini V, pilin −
𝑅𝐿
uçlarındaki gerilimi ve 𝑹𝑳 pile bağlı yükü veya
voltmetre iç direncini göstermektedir. Bu
devrede akım;
𝑬
𝑰 = 𝑹 +𝑹 olur. Yük olarak bir voltmetre bağlanmışsa 𝑹𝑳 ≫ 𝑹𝒔 olur. Buradan;
𝑳
𝑽
𝑰=𝑹
𝑳
𝒔
yazılabilir. 𝑽 = 𝑬 – (𝑰. 𝑹𝒔 ) formülünden; 𝑽 = 𝑬 –
𝑽
. 𝑹𝒔 )
𝑹𝑳
bağıntısı elde edilir.
Bu bağıntıdan görüleceği gibi iç gerilim düşümü (𝑰. 𝑹𝒔 )’ nün küçük olması için 𝑹𝑳 ’nin
büyük seçilmesi gerekir.
198
Yükleme etkisini ortadan kaldırmak amacı ile ters yönde ikinci bir gerilim kaynağı
kullanılır. Her iki kaynağın vereceği akımlar birbirini yok edeceğinden iç gerilim
düşümü sıfır olur. Bunun için standart bir gerilim kaynağı ile standart bir
potansiyometre gerekmektedir. Bu şekilde oluşturulan devreye potansiyometre
devresi denir.
Potansiyometre devresi ile bilinmeyen gerilimler çok doğru bir şekilde ölçülebilir. Bu
devrede de Wheatstone köprüsünde olduğu gibi sıfırlama veya dengeleme tekniği
kullanılır. Bu devreler ile DC voltmetrenin ve ampermetrenin kaliprasyonu
yapılabildiği gibi, çok doğru olarak direnç ölçümü de yapılabilmektedir.
Pratikte kullanılan bu ölçme metodunun doğruluğu %0,05 olup, bu devreye
«REFERANS» kutusu adı verilir.
199
Yüksüz (boş) bir kuru pilin elektromotor kuvveti ve gerilimi;
Ölçülen büyüklükler, cihazlarının yükleme etkisinden dolayı etkilenebilmektedir.
Bu etkilenme özellikle küçük güçlü devreler veya yüksek duyarlılığın gerektiği
hallerde daha fazla önem kazanmaktadır.
Gerilim ölçmelerinde iç dirençleri yüksek voltmetreler kullanılsa bile çekeceği
küçük bir akımdan dolayı güç kaynağının kendi iç direncinde (Iv . Riç) kadar bir
gerilim düşümü olur.
𝐾𝑢𝑟𝑢 𝑝𝑖𝑙 𝑑𝑒𝑣𝑟𝑒𝑠𝑖
𝐸
𝐼
+
𝐼 = 𝐼𝑣
𝑅𝑖ç
_
𝑰=𝑹
𝑅𝑣
𝐸≅𝑉
V
𝑬
𝒊ç +𝑹𝒗
𝑹𝒗 ≫ 𝑹𝒊ç olacağından;
𝑬
𝑰 ≅ 𝑹 𝑜𝑙𝑢𝑟.
𝒗
𝑹𝒊ç : Pilin iç direnci,
E: Pilin (emk)’ti
𝑹𝒗 : Voltmetrenin iç direnci,
V :Pilin gerilimi
200
Yük bağlandığında, bir kuru pilin elektromotor kuvveti ve gerilimi;
Kuru pil devresi
I
𝑅𝑖ç
I
𝐸
𝑰=𝑹
𝑬
𝒊ç +𝑹𝑳
V
𝑅𝐿
Yük
+
−
V
𝑹𝒊ç : Pilin iç direnci
𝑹𝑳 : Yükün direnci
E : Pilin (emk)’ti
V : Pilin gerilimi
(pilden çekilen akım, 𝐼𝑣 ihmal edilmiştir)
𝑽 = 𝑰 . 𝑹𝑳
(Yük direncinin gerilimi)
𝑽𝒊ç = 𝑰 . 𝑹𝒊ç
(pilin iç direncinde düşen gerilim)
𝑽 = 𝑬 – (𝑰. 𝑹𝒊ç) (Yüklü durumdaki pil gerilimi)
SONUÇ: Pilin, boştaki elektromotor kuvveti ile bir yük bağlandığındaki
geriliminin eşit olmadığı görülmüştür.
201
TEMEL POTANSİYOMETRE DEVRESİ:
Hassas ölçmelerde; voltmetrenin yükleme etkisini ortadan kaldırmak için, ters yönde
ikinci bir gerilim kaynağı kullanılır. Devredeki iki gerilim kaynağının akımları birbirini
ifna edeceğinden iç gerilim düşümü sıfır olur. Bunun için standart bir gerilim
kaynağı ve standart bir potansiyometre ile aşağıdaki şekildeki devre kurulur ve
emk’ti küçük olan üreteç gerilimleri doğru bir şekilde ölçülebilir.
Temel potansiyometre devresi ile referans gerilimlerinden daha küçük gerilimler (ısıl
çift gerilim kaynakları vb.) ölçülebilir.
𝑰
𝑹𝟏 -
𝑬
𝑳𝟏
+
_
1.göz
𝑹𝟐
𝑳𝟐
-
𝑰𝟏
𝑅𝑔
G
𝑰𝒈
𝑰𝟐
2.göz
𝒆𝒎𝒌′ 𝒔𝚤 ö𝒍çü𝒍𝒆𝒄𝒆𝒌
ü𝒓𝒆𝒕𝒆ç
𝑹𝒊ç
𝑬𝒙
+
_
𝑻𝒆𝒎𝒆𝒍 𝑷𝒐𝒕𝒂𝒏𝒔𝒊𝒚𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒆 𝑫𝒆𝒗𝒓𝒆𝒔𝒊
202
Şekildeki potansiyometre devresinin, 1. ve 2. gözlerine, Kirchhoff (kirşof)’un Gerilim
Kanunu uygulanırsa;
𝑬 = 𝑰𝟏 . 𝑹𝟏 + 𝑰𝟐 . 𝑹𝟐 ve
𝑬𝒙 = 𝑰𝒈 . (𝑹𝒈 +𝑹𝒊ç ) + 𝑰𝟐 . 𝑹𝟐 eşitlikleri yazılır.
Potansiyometrenin sürgü kolu ayarlanarak galvanometrenin sıfır (𝐼𝑔 =0) göstermesi
sağlanırsa yukarıdaki denklemlerden,
I yerine yazılırsa
𝑰𝟏 = 𝑰𝟐 = 𝑰 =
𝑬𝒙 =
𝑬. 𝑹𝟐
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑬
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
olur. İkinci taraf için; 𝑬𝒙 = 𝑰 . 𝑹𝟐 =
𝑬
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
. 𝑅2
olarak, net üreteç gerilimi ölçülmüş olur. (𝑬 standart
gerilim kaynağı gerilimi)
Potansiyometrenin direnci boyu ile lineer (doğrusal) olarak değiştiği için R1 ve R2
yerine skala üzerindeki uzunluklar (𝑳𝟏 , 𝑳𝟐 ) kullanılarak, Ex geriliminin değeri
uzunluklara bağlı olarak da yazılabilir.
𝑬𝒙 =
𝑬. 𝑳𝟐
𝑳𝟏 + 𝑳𝟐
formülü ile de hesaplanabilir.
«Bu şekildeki gerilim ölçme metodunda yükleme etkisi yoktur. Sadece
potansiyometrenin doğruluk ve hassasiyetine bağlı olarak bir hata oluşabilir. Bu
yöntemle çok küçük gerilim kaynaklarının emk’leri ölçülebilir.»
203
PRATİK POTANSİYOMETRE DEVRESİ:
Temel potansiyometre devresi ile referans gerilimlerinden daha küçük gerilimler
ölçülebilir. Daha büyük gerilimleri ölçmek için, «Pratik Potansiyometre Devresi»
kullanılır.
𝐾𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑎𝑠𝑦𝑜𝑛 anahtarı
Referans
çalışma
gerilimi
+
_
𝑅2 -𝐿2 -𝑅1
𝐿1
𝐸
𝐼1
A1
Akım sınırlama
𝐼2 direnci
A3
A2
Ölçme
G
𝑲𝒂𝒍.
+
Referans
_
gerilimi
+
Ölçülecek
_ 𝑬𝒙
gerilim
𝑷𝒓𝒂𝒕𝒊𝒌 𝑷𝒐𝒕𝒂𝒏𝒔𝒊𝒚𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒆 𝑫𝒆𝒗𝒓𝒆𝒔𝒊
E gerilim kaynağı, büyük değerli çalışma referans gerilimidir. A1 anahtarı açıkken, A2
kapatılıp, A3 anahtarı da (Kal.) pozisyonuna alınarak devreye referans gerilim
uygulanır. Sürgülü ve ölçekli olan potansiyometre hareket ettirilerek denge sağlanır.
Sonra, A1 kapatılarak tekrar hassas denge elde edilir, A3 anahtarı (Ölç) pozisyonuna
getirilerek bilinmeyen gerilim devreye bağlanır ve bunun için benzer şekilde denge
sağlanarak ölçekli potansiyometrenin seviyesi not edilir. Referans seviye ile
karşılaştırma yapılarak bilinmeyen gerilim hesaplanır.
204
ÖLÇÜ ALETLERİNİN KALİBRASYONU:
 Bir cihazın ölçtüğü büyüklüğün, standart bir büyüklük ile karşılaştırılması
yapılarak cihazın doğruluğunun belirlenmesi işlemlerine kalibrasyon denir.
 Bütün ölçü aletleri köprü devreleri ve osiloskoplar kalibre edilmiş olsalar
dahi zamanla duyarlılıklarında değişmeler olur.
 Ölçü aletlerinin peryodik olarak doğruluklarının kontrol edilmesi ve
kalibrasyonlarının yapılması gerekir.
 Potansiyometre kullanılarak bir ölçü aletinin %0,1 veya daha yüksek
doğrulukta kalibrasyonunu yapmak mümkündür.
(Bu dersin kapsamında, ampermetre ve voltmetrenin kalibrasyonları
açıklanacaktır. Bunun için iki yöntem üzerinde durulacaktır.)
1- Potansiyometre ile kalibrasyon.
2- Karşılaştırma metodu.
205
1- POTANSİYOMETRE İLE KALİBRASYON:
Potansiyometre devresi ile bir voltmetrenin kalibrasyonu:
Aşağıdaki şekilde bir DA voltmetresinin kalibrasyonunu yapılacaktır. Kalibrasyonu
yapılacak voltmetre, R2 direncinin gerilimini ölçmektedir. Burada R1 direnci
ayarlanarak birkaç farklı ölçme yapılır. Her farklı ölçmedeki değerler
potansiyometre ile de ölçülür. Elde edilen değerler bir tabloya kaydedilir ve
bunun grafiği çizilir. Böylece, potansiyometredeki gerçek değerlerle kalibre
edilecek aletin gösterdiği değerler karşılaştırılarak gerekli düzeltmeler yapılır.
𝐸
+
_
𝑅1
𝑅2
𝑉1 V
𝑃
Potansiyometre devresi ile bir voltmetrenin kalibrasyonu
206
Kalibrasyon Eğrisi:
Potansiyometre ile elde edilen standart değerler ile, kalibre edilecek ölçü
aletinde okunan değerler arasındaki fark bu noktadaki düzeltme faktörünü verir.
Benzer şekildeki, diğer noktaların düzeltme faktörleri bulunarak aşağıdaki
kalibrasyon eğrisi elde edilir. Böyle bir ölçü aletinde, okunan değere düzeltme
faktörü kadar bir büyüklük ilave edilerek gerçek değer bulunur.
207
Bir Doğru Akım ampermetresinin potansiyometre devresi ile kalibrasyonunu:
Ampermetreden geçen akımın gerçek değeri; değeri bilinen standart bir direnç
olan 𝑹𝟐 üzerinde düşen gerilim, potansiyometre ile doğru olarak ölçülerek ohm
kanunu ile gerçek akım şiddeti hesaplanır.
Ampermetreden farklı akım değerlerinin ölçülmesi 𝑹𝟏 ayarlı direnci ile sağlanır.
Elde edilen değerler bir tabloya kaydedilir veya bunun grafiği çizilerek gerekli
düzeltmeler yapılır.
A
𝐸
+
_
𝑅1
𝐴1
𝑅2
𝑃
𝑃𝑜𝑡𝑎𝑛𝑠𝑖𝑦𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒 𝐷𝑒𝑣𝑟𝑒𝑠𝑖 𝑖𝑙𝑒 𝑏𝑖𝑟 𝐷𝐴 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑖𝑛
Kalibre Edilmesi
208
2- KARŞILAŞTIRMA METODU:
Karşılaştırma metodunda; kontrol edilecek ampermetre veya voltmetre,
doğruluğu bilinen standart bir ampermetre veya voltmetre ile karşılaştırılır.
Aşağıdaki şekilde, iki ampermetre aralarında seri bağlı olduğu için her ikisinden de
aynı akım geçer. Burada, 𝑨𝟏 kalibre edilecek ampermetre, 𝑨𝟐 ise karşılaştırma
yapılacak olan standart ampermetredir. 𝑹𝟏 ve 𝑹𝟐 dirençleri akım sınırlama
dirençleridir. 𝑹𝟏 Potansiyometresi ile 𝑨𝟏 ampermetresinin tam sapması sağlanır.
Okunan bu değer ile 𝑨𝟐 ampermetresindeki sapma miktarı karşılaştırılır. Bu
karşılaştırma ölçü skalasındaki bir çok nokta için yapılır. Sonuçlar bir tablo veya
grafik ile gösterilir. Her noktadaki düzeltme faktörleri belirlenir.
𝐴1 : kalibre edilen ampermetre +
𝐸_
𝐴2 : standart ampermetre
𝑅1
A
𝑨𝟏
𝑅2
A
𝑨𝟐
209
Voltmetrenin karşılaştırma metodu ile kalibrasyonu:
Kalibrasyonu yapılacak voltmetre (𝑽𝟏 ) ile standart bir voltmetre (𝑽𝟐 ) paralel
bağlanır. 𝑽𝟏 voltmetresi tam sapma yapacak şekilde E gerilim kaynağı ve 𝑹𝟏
direnci ile ayarlanır. 𝑽𝟏 Değeri ile standart voltmetrede okunana 𝑽𝟐 değeri
karşılaştırılarak sonuçlar bir tablo kaydedilir veya grafik ile gösterilir. Her
noktadaki düzeltme faktörleri belirlenerek gerekli düzeltmeler yapılır.
𝑉1 : kalibre edilen voltmetre
+
𝑉2 : standart voltmetre
𝐸 _
𝑅1
V 𝑉1
V 𝑉2
𝑅2
 Döner bobinli galvanometre ile gerçekleştirilen ommetrelerin doğrulukları
çok değişik sınırlar arasındadır. Ommetrelerin kontrolleri standart direnç
ölçmeleri ile yapılır.
210
Bilinmeyen bir direncin değerini büyük bir doğrulukla ölçmek :
Bunun için, standart bir direnç (𝑹𝒓 ) ile bir potansiyometre devresi kullanılır.
Ölçülen değerler arasında karşılaştırma yapılır.
Aşağıdaki ölçme devresinde; dirençlerden aynı akım geçeceği için, ölçülen
gerilimin ilgili dirence oranı olarak elde edilen eşitlikten bilinmeyen direnç
aşağıdaki formülle bulunur.
I
𝑅𝑥 =
𝑉𝑥
𝑉𝑟
+
. 𝑅𝑟
𝐸
𝑅𝑥
𝑉𝑥
Potansiyometre
𝑅𝑟
𝑉𝑟
Potansiyometre
_
BÖLÜM SONU
211
ALTERNATİF AKIM
Bu bölümde, alternatif akım ve alternatif gerilimlerin ölçülmesi ve bunlarla ilgili
cihazlar anlatılacaktır. DA’da yalnız genlik değişkeni önemli iken, AA’da frekans
değişkenini de göz önüne almak gerektiğinden, ölçü aletlerinde farklılıklar vardır.
ALTERNATİF AKIM (AC, AA,
):
Değeri ve yönü zamanla periyodik olarak değişen akıma alternatif akım adı
verilir. Bu çeşit akımlar periyod denilen bir zaman sonunda tekrar aynı değeri
alırlar ve aynı yönde akarlar.
Bir alternatif gerilim kaynağının uçlarından birinin potansiyeli toprağa göre sıfır
(0)iken diğer ucun potansiyeli sürekli artı (+) ve eksi (- )şeklinde farklı değerler
almaktadır.
Kaynağın sıfır potansiyelli ucu nötr olarak adlandırılırken diğer uç faz ya da
canlı uç olarak adlandırılmaktadır.
Alternatif akımın değişimi sinüs eğrisi şeklindedir. Ancak bazı özel uygulamalarda
üçgen ve kare…vb. gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır.
212
ALTERNATİF AKIM
Bu bölümde, alternatif akım ve alternatif gerilimlerin ölçülmesi ve bunlarla ilgili
cihazlar anlatılacaktır. DA’da yalnız genlik değişkeni önemli iken, AA’da frekans
değişkenini de göz önüne almak gerektiğinden, ölçü aletlerinde farklılıklar vardır.
ALTERNATİF AKIM (AC, AA,
):
Değeri ve yönü zamanla periyodik olarak değişen akıma alternatif akım adı
verilir. Bu çeşit akımlar periyod denilen bir zaman sonunda tekrar aynı değeri
alırlar ve aynı yönde akarlar.
Bir alternatif gerilim kaynağının uçlarından birinin potansiyeli toprağa göre sıfır
(0)iken diğer ucun potansiyeli sürekli artı (+) ve eksi (- )şeklinde farklı değerler
almaktadır.
Kaynağın sıfır potansiyelli ucu nötr olarak adlandırılırken diğer uç faz ya da
canlı uç olarak adlandırılmaktadır.
Alternatif akımın değişimi sinüs eğrisi şeklindedir. Ancak bazı özel uygulamalarda
üçgen ve kare…vb. gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır.
213
214
ALTERNATİF AKIMA AİT BAZI TERİMLERİN TANIMLARI :
i, e
+ Maksimum
00
900
1800
2700
3600
T
α, t
Alternans
Peryot (T)
- Maksimum
Alternatif akım eğrileri
Sinüs dalgası : Alternatif akım ve gerilim zamanın bir fonksiyonu olarak sürekli
sinüs açısının eğrisi şeklinde değişir.
Saykıl: Sinüs eğrisinin başlangıç ve bitiş noktaları arasında kalan dalga şekli bir tam
saykılı gösterir. Tam bir saykıl bir peryoda eşittir. 3600 elektriki derecedir.
Alternans: Bir tam sinüs dalgasının yarısına (0-1800 aralığına) denir.
215
SALI-ÇARŞAMBA
ALTERNATİF AKIMA AİT BAZI TERİMLERİN TANIMLARI :
Periyot (T): Bir saykılın tamamlanması için geçen zamana periyot denir. T harfi ile
𝟏
gösterilir. Birimi saniyedir. Frekanstan faydalanarak, 𝑻 = 𝒇 formülü ile hesaplanır.
Frekans (f): Saniyedeki periyot sayısına frekans denir. Birimi, Hertz(Hz),
periyot/saniye(P/s), Cycle/saniye(C/s) dir. Ülkemizde ve Avrupa ülkelerinde frekans;
𝟏
50Hz, A.B.D ve Kanadaʼda 60Hz dir. Periyot ile frekans arasında; 𝒇 = 𝑻 ilişkisi vardır.
Alternatif Akımın aldığı Değerler:
Ani değer(i,v) : Alternatif akım veya gerilimin herhangi bir andaki değerine ani
değer denir. Bir saykılda sonsuz sayıda ani değer vardır. Ani değer;
𝒊 = 𝑰𝒎 𝒔𝒊𝒏𝝎𝒕 ,
𝒗 = 𝑽𝒎 𝒔𝒊𝒏𝝎𝒕 şeklinde ifade edilir ve osiloskopla ölçülür.
Maksimum (tepe) değer (Im ,Vm): Maksimum (tepe) değer, ani değerlerin en
büyüğüdür. Bir peryotta , bir defa pozitif ve bir defa da negatif yönde olmak üzere
iki maksimum nokta vardır.
Tepeden tepeye değer (𝑽𝒕𝒕 ): Alternatif akım sinüs eğrisinin en üst noktası ile en alt
noktası arasındaki değer tepeden tepeye değer olarak ifade edilmektedir. Tepeden
tepeye değer maksimum değerin 2 (iki) katıdır.
216
Ortalama değer (Io ,Vo )
Alternatif akımın bir peryotdundaki pozitif ani değerlerin sayısı, negatif ani
değerlerin sayısına eşit ve aynı büyüklükte olduğundan alternatif akımın ortalama
değer sıfırdır. Ancak; Alternatif akım, DA akıma dönüştürüldüğünde, elde edilen
doğru akımın değeri, AA’mın ortalama değeridir. Doğrultulan tam sinüs
dalgasının ortalama değeri:
𝑽𝒐𝒓𝒕. = 𝟎, 𝟔𝟑𝟔 𝒙 𝑽𝒎𝒂𝒌𝒔. ,
𝑰𝒐𝒓𝒕. = 𝟎, 𝟔𝟑𝟔 𝒙 𝑰𝒎𝒂𝒌𝒔.
Yarım sinüs dalgasının doğrulmasında ;
𝑽𝒐𝒓𝒕. = 𝟎, 𝟑𝟏𝟖 𝒙 𝑽𝒎𝒂𝒌𝒔. ,
𝑰𝒐𝒓𝒕. = 𝟎, 𝟑𝟏𝟖 𝒙 𝑰𝒎𝒂𝒌𝒔.
Etkin (efektif) değer (I, V):
Doğru akım ile aynı dirençte, aynı zamanda, eşit miktarda ısı açığa çıkaran
alternatif akımın değerine; alternatif akımın etkin (veya effektif) değeri denir.
Etkin değer, AA’mın iş yapan değeridir. Etkin değer için, «Root Mean Square»
kelimelerinin baş harfleri kullanılarak «RMS veya rms» değeri olarak ta kullanılır.
Etkin değer aşağıdaki formüllerle hesaplanır.
𝑽=
𝑽𝒎𝒂𝒌𝒔.
𝟐
= 𝟎, 𝟕𝟎𝟕. 𝑽𝒎𝒂𝒌𝒔. , 𝑰 =
𝑰𝒎𝒂𝒌𝒔
𝟐
= 𝟎, 𝟕𝟎𝟕. 𝑰𝒎𝒂𝒌𝒔.
217
Frekansın Dirence Etkisi
•
AC (alternatif akım) uygulanan bir devrede kullanılan dirençlerin, yüksek
frekanslarda ihmal edilemeyecek derecede endüktif ve kapasitif etkileri söz
konusudur.
•
Bu etki DC dirence seri olarak eklenmiş bir endüktans ve paralel olarak eklenmiş
bir kapasite şeklindedir.
•
Alternatif akımda omik direnç ile endüktif direncinin birlikte gösterdikleri ortak
etkiye empedans denir, Z ile gösterilir.
Endüktans
Omik direnç
Kapasite
AC. Akım taşıyan iletkendeki direnç etkileri
Deri etkisi; elektrik akımının iletkende homojen olarak dağılmaması iletkenin dış
yüzeyine doğru yoğunlaşması durumudur. Sadece AC sistemlerde görülen deri etkisi
frekans arttıkça artar. Bir başka deyişle frekans arttıkça akım iletkenin merkezinden
uzaklaşarak dış yüzeyine daha fazla yoğunlaşır. Deri etkisinin bir sonucu olarak
iletkenin akım taşıyan kesiti küçüldüğü için etkili direnç değeri artar.
Frekansın dirence etkisi
Bir bobine DC veya AC gerilimler uygulandığında bobinin akıma karşı göstereceği
direnç değerleri farklıdır.
𝐗𝐋
R
R
Bobin
Bobin
DC
Bobinin doğru akımdaki direnci
(Omik direnci):
Ohm Kanunu’na göre DC deki
direnç:
𝑽
𝑹 = 𝑰 ()
Bir iletkenin fiziksel değerlerine
göre direnci;
𝑹=
𝝆 𝒙𝑳
𝑨
𝑳
()
veya ,
𝑹 = 𝑲𝒙𝑨 () ile hesaplanır.
AC
Bobinin alternatif akımdaki direnci
(Empedansı)
Ohm Kanunu’nundan bobinin empedansı;
𝒁=
𝑽
𝑰
… (),
Empedans(Z); omik (R) ve indüktif (𝑋𝑙 )direçlerin
vektörel toplamıdır.
𝒁=
𝑹𝟐 + 𝑿𝒍 𝟐 … (),
𝑿𝒍 = 𝒁𝟐 − 𝑹 𝟐
𝑿
𝒍
𝑿𝒍 = 𝝎. 𝑳 = 𝟐𝝅𝒇𝑳 …(), 𝑳 = 𝟐𝝅𝒇
=. . 𝐇)
219
Çalışma Soruları
1. Şekildeki voltmetrenin bobin direnci 5, seri direncin değeri145, ve voltmetrenin maksimum gerilimi 1,5V’tur. Bu voltmetre, 1A akım şiddetini ölçebilen bir
ampermetreye dönüştürülecektir. Gerekli direnç değerini hesaplayınız .
Ampermetre halinin prensip şemasını durumunda çiziniz.(𝐂𝐞𝐯. 𝐑 𝐩 =1,52 )
Rs
V
Rv
Voltmetre
2. 36V tam dalga doğrultulmuş gerilim elde etmek için kullanılacak transformatörün sekonder tarafı çıkış
gerilimi kaç volt olmalıdır? Hesaplayınız.(Cev. V=39,6V)
R
1
3. Şekildeki devreye 220V. Gerilim uygulanıyor. Kullanılan voltmetrelerin doğruluk
sınıfları 1 ve ölçme alanları (0-250)V tur. R1 direncine bağlı olan V1 voltmetresi 180V
gösterdiğinde R2 direncinin gerilimini, V, V1 ve R2 direncine ait gerilimin ölçülmesindeki bağıl hataları hesaplayınız.( Cev. β1= %1,39 , %β2 =%12,5 )
V1
V
R2
V2=?
4. 50Hz, AA ile beslenen bir bobinin indüktansını ölçmek için devresine; ampermetre, voltmetre ve vatmetre
bağlanarak I=5A, V=60V ve P=75W değerleri alınmıştır. Kullanılan ölçü aletlerinin yükleme etkilerini ihmal
ederek bobinin Omik, indüktif dirençlerini ve öz indükleme katsayısını(indüktansını) hesaplayınız. Bobinin,
ölçü aletleri ile birlikte devre bağlantı şemasını çiziniz. (Cev. L=𝟎, 𝟎𝟑𝟕𝑯)
5. Maksimum akımı 2mA olan bir galvanometre ile şekildeki ommetre devresi
tasarlanmıştır. Pil gerilimi 4,5V’tur. A-B ucu kısa devre edildiğinde RP direnci ayarlanarak galvanometrenin maksimum sapması sağlanıyor. B ucuna bir
RX direnci bağlandığında galvanometre 0,8mA gösterirse, RX direnci kaç om ’dur.
(Cev. RX =3375 Ω )
G
A
RP
RX
E
B
6. Bir fazlı 110V’luk bir devreden çekilen gücü ölçmek için kullanılan vatmetrenin, gerilim bobinin 150V, akım
bobinin 5A’lik kademelerine bağlanmıştır. Vatmetrenin skalası (0-75)W taksimatlıdır. Vatmetrenin ibresi 40’ı
gösterdiğine göre ölçülen güç kaç vattır?
( Cev. P= 400W)
220
7.
Tek skala taksimatlı, 2A, 5A, 10A ölçebilen kademeli bir ampermetrenin skalasında eşit aralıklı 10
taksimat çizgisi bulunmaktadır. Seçici anahtar 2A kademesinde yapılan ölçmede gösterge 5. Çizgi
üzerinde iken ölçülen akımın şiddeti kaç amperdir. (Cev. I=1A)
8.
220V, 75W’lık bir lamba flamanı için 0,01mm2 kesitinde 115 metre Wolfram tel kullanılmıştır. Telin öz
A
direncini hesaplayınız.? (Cev. Ρ= 0,056 mm2/m)
9.
Şekildeki devredeki I1,I2 ve I3 akımlarını ölçmek için; A1 ve A3
döner bobinli, A2 elektromanyetik özelliğindeki ampermetreler
kullanılmıştır. A ve B noktaları arasına sırasıyla; 50V Doğru gerilim,
Etkin değeri 100V olan alternatif gerilim ve tepe değeri 100V olan
alternatif gerilim, yarı doğrultulmuş olarak uygulandığında,
Ampermetrelerin göstereceği akımları bulunuz. ,
(Cev. V=50V I1=I2=2,5A, I3=5A V=100V I1=0, I2=5A, I3=4,5A B
V= 100V yarı doğ; I1= I2=1,59A, I3=3,18A)
I3
I1
I2
20
20
10
A1
A3
A2
10. Bir direnç ölçme işleminde; 0,2 sınıfından, ölçme alanı (0-6) Amper olan bir ampermetre ve 0,5
sınıfından, ölçme alanı (0-300)volt olan bir voltmetre kullanılmıştır. Yapılan ölçmede, I=2A, V=120V
okunmuştur. Direnç ölçme işlemi için yapılan bağıl hatayı bulunuz. (Cev. %1,85)
G
11. İç direnci 10, tam sapma akımı 1mA, olan bir galvano metre ile maksimum 1A
12. ölçen bir ampermetre yapılacaktır. Şekildeki R2 direncinin değerini ve tasarlanan
ampermetrenin skala çarpanını hesaplayınız.(Cev. R2 =30m, n=1000)
R1=15mΩ
R2=?
12. Bir pildeki 3.10-4 C’luk elektrik yükü, pilin pozitif ucunda; 6.10-2J’lük bir enerji oluşturduğuna göre, pilin
gerilimini bulunuz? (Cev. V=200V)
13. Şekil 2’deki köprü devresinde; R3=1k ve diğer iki kolda ise, 0,5-2k arasında ayarlanabilen dirençler kullanılmıştır. Bu veston köprüsü ile ölçülebilecek dirençlerin maksimum ve minimum değerlerini belirleyiniz? (Cev. Rx = 0,25-4k )
Rx
E
+
_
R3
G
R2
R4
221
ÖLÇÜ ALETLERİNİN ÇALIŞMA PRENSİPLERİNE GÖRE ÇEŞİTLERİ
I. ELEKTROMANYETİK ÖLÇÜ ALETLERİ
1. Yumuşak demir göbekli ölçü aletleri
2. Döner demirli ölçü aletleri
a) Çekici tip döner demirli ölçü aleti
b) İtici tip döner demirli ölçü aleti
II. DÖNER BOBİNLİ ÖLÇÜ ALETLERİ
a) Döner bobinli ölçü aleti
b) Doğrultmaçlı ölçü aleti
III. DÖNER MIKNATISLI ÖLÇÜ ALETLERİ
IV. ELEKTRODİNAMİK ÖLÇÜ ALETLERİ
a) Demirsiz elektro dinamik ölçü aletleri
b) Demirli elektrodinamik ölçü aletleri
222
ÖLÇÜ ALETLERİNİN ÇALIŞMA PRENSİPLERİNE GÖRE ÇEŞİTLERİ(DEVAM)
V. TERMİK ÖLÇÜ ALETLERİ
a) Elektro termik ölçü aletleri
b) Bimetal ölçü aletleri
c) Termokupl ölçü aletleri
d) Pirometreler
VI. ELEKTROSTATİK ÖLÇÜ ALETLERİ
a) Göstergeli elektrostatik voltmetreler
b) Işık izli elektrometreler
VI. İNDÜKSİYON ÖLÇÜ ALETLERİ
a) Döner tamburlu indüksiyon ölçü aleti
b) Döner diskli indüksiyon ölçü aleti
VIII. TİTREŞİMLİ ÖLÇÜ ALETLERİ
223
I. ELEKTROMANYETİK ÖLÇÜ ALETLERİ
Akım işareti :
Sembolü:
Bu aletlerin çalışması; manyetik alanın demir bir nüveye yaptığı mekanik etkiye
dayanmaktadır. Bu etki çekme veya itme olmak üzere iki şekilde olur. Elektrik
akımının manyetik etkisinden istifade edilerek çalışan bu ölçü aletleri;
1.
Yumuşak Demir Göbekli,
2.
Döner Demirli
olmak üzere iki ayrı tipte yapılırlar.
Nüve
224
1. Yumuşak Demir Nüveli Ölçü Aleti
Yumuşak demirli ölçü aletlerinin yapısında; sabit bir mıknatıs bobini ve bu
bobininin içine yerleştirilmiş olan bir demir nüve bulunur.
Demir nüvenin üst kısmı şekilde görülen K yayı aracılığı ile ölçü aletinin gövdesine
bağlanır. Aletin ölçtüğü değer, demir nüveye tutturulan gösterge ve bu göstergenin
karşısında bulunan taksimatlı cetvel aracılığı ile okunur.
Demir nüveli ölçü aleti çalışma
prensip şeması
225
2. Döner demirli ölçü aletleri:
Yukarıda açıklanan yumuşak demir göbekli ölçü aletinin geliştirilmiş halidir. Sabit
bibin ve hareketli nüvenin şekli silindirik değil yassıdır.
a)
Çekici tip döner demirli ölçü aleti:
Çekici tip ölçü aletlerinin yapısında; sabit
bir bobinin manyetik etki alanı içine
haraketli,
yumuşak
demirden
bir
levha(nüve) bulunur. Hareket edebilen bu
levha merkezden uzakta bobin boşluğunun
hemen yakınına konmuştur. Bobininden bir
akım geçirildiğinde, meydana gelen
manyetik alan, hareketli levhayı içine
doğru çeker. Bu levha ile aynı eksene bağlı
olan göstergede çekmenin etkisi ile
devreden geçen akımın değerini gösterir.
Çekici tip döner demirli ölçü
aleti kesit şeması
226
Nüvenin çekilme miktarı, bobinden geçen akımın karesi ile orantılı olduğundan
skala taksimatı eşit aralıklı değildir.
Demir levhanın çekilmesi bobinden geçen akımın yönüne de bağlı olmadığından
döner demirli aletler hem DC ve hem de AC akımlarda kullanılabilir. Bu aletlerde
havalı amortisman sistemi kullanılır.
Aletin, dik durması, sarsıntılı yerlerde sağlıklı ölçme yapamaması ve
sarfiyatlarının fazla olması gibi önemli sakıncalarından dolayı hemen hemen
kullanılma özelliğini kaybetmişlerdir.
227
b) İtici Tip Döner Demirli Ölçü Aleti:
Aletin yapısı, çok sarımlı bir bobin içinde, birisi sabit diğeri hareketli iki demir
plakadan oluşurlar. Hareketli plakaya ibre bağlanmıştır. Bobine akım uygulanınca,
oluşan manyetik alanın etkisiyle plakalar mıknatıslanır. Mıknatıslanan plakalarda
oluşan aynı isimli kutuplanmadan dolayı plakalar birbirini iter. İtilen hareketli
plakaya bağlı ibre bir değer gösterir.
Plakalardan biri bobin çerçevesine bağlıdır.
Diğer plakadaki veya buna bağlı ibredeki sapma
miktarı bobinden geçen akımın karesi ile
orantılıdır. Bir frenleme ve kontrol yayı ile
ibrenin geri dönüşü sağlanır. İbrenin sapma
miktarı akımın karesi ile orantılı olduğundan,
bu cihaz da bobinden geçen AC akımın efektif
değerini ölçer. Sapma hep aynı yönde olup
bobinden geçen akımın yönüne bağlı değildir.
Bu cihazlarla doğru akım da ölçülebilir. Ancak
doğru
akımın
oluşturacağı
kalıcı
İtici tip döner demirli
mıknatıslanmadan dolayı hata oluşur. Bu
ölçü aleti
nedenle doğru akım uygulamaları için pek
kullanışlı değildirler.
228
İtici tip döner demirli ölçü aletleri (devamı);
Bu tip aletlerin maliyetleri düşüktür. Büyük güçlü ve alçak frekanslı alternatif akım
ve gerilim ölçümlerinde kullanılabilirler. Güç ve frekans sınırlaması, bobin
endüktansının ve kaçak kapasitelerin büyük değerli olmasındandır. Güvenilir ve
doğru ölçme yapılabilecek frekans sınırları 25-125 Hz arasındadır.
Elektromanyetik ölçü aletleri grubundan olmasına rağmen bu aletler, daha çok
alternatif akım ölçmelerinde kullanılır.
İtici tip döner demiri ölçü aletleri fazla hassas olmadıklarından ikinci sınıf aletler
grubuna girer.
229
ELEKTROMANYETİK ÖLÇÜ ALETLERİNİN ÖZELLİKLERİ
Üstünlükleri:
1. Bu tip aletler ampermetre ve voltmetre olarak yapılıp kullanılırlar.
2. Yapımları kolay, ucuz ve sağlamdır.
3. Akımın yönünün değişmesi ile hareket ettirici momentin yönü değişmediği için,
hem doğru akımda ve hem de alternatif akımda kullanılabilirler.
4. Aletin skalası, başlangıç kısmı hariç düzenli aralıklıdır.
5. Bobin teli kesiti artırılmak suretiyle büyük akımlara karşı dayanımları artırılabilir.
Sakıncaları:
1.
AA ölçmelerinde, histeresiz ve fuko kayıpları sebebiyle ölçme hataları oluşur.
Ancak, özel demirli tip ölçü aletlerinde bu kayıplar azaltılmıştır.
2. Bu aletler dış manyetik alanlardan etkilenirler.
3. Ölçmelerde, gösterge son bölüm üzerine geldiğinde Alet ampermetre olarak
çalışıyorsa 5W, voltmetre olarak kullanılmışsa 10W kadar kayıp yapar.
230
II. DÖNER BOBİNLİ ÖLÇÜ ALETLERİ
Akım İşareti:
Sembolü:
Aletin Yapısı:
Bu aletin ölçme kısmı, içinden ölçülecek akım geçen ve kuvvetli bir daimi mıknatısın
alanı içinde dönen bir bobinden meydana gelir. Aslında bu aletler döner bobinli
galvanometrelerin geliştirilmiş halidir.
Aletin en büyük parçası, at nalı şeklindeki bir daimi mıknatıstır. Bu mıknatısın
uçlarına yumuşak demirden ve silindir parçası şeklinde iki kutup pabucu
yerleştirilmiştir. Aletin döner kısmını teşkil eden alüminyum çerçeve üzerine ince
bakır telle sarılmış bir bobin, bu kutupların arasına yerleştirilmiştir. Düzgün ve
kuvvetli bir manyetik alan sağlayabilmek için, bu bobinin ortasına yumuşak demir bir
nüve, aletin gövdesine sabit olarak tutturulmuştur. Bobinin serbest bir şekilde
dönebilmesi için nüve ile kutup pabuçları arasında 1mm kadar hava aralığı
bırakılmıştır.
Döner bobine akım, birbirine zıt yönde sarılı ve fosforlu bronzdan yapılmış iki spiral
yaylar yardımı ile verilir. Bu yaylar aynı zamanda kontrol momenti görevini de
görürler. Aletin göstergesi, döner bobinin eksenine tespit edilmiştir.
231
II. DÖNER BOBİNLİ ÖLÇÜ ALETLERİ
A.
B.
C.
D.
Daimi mıknatıs
Kutup pabucu
Bobin
Demir nüve
S. Spiral yay
K. Bobin ekseninde çubuk
L. Gösterge
Döner Bobinli Ölçü Aletlerinin Yapısı Ve Prensip Şeması
232
II. DÖNER BOBİNLİ ÖLÇÜ ALETLERİ
Aletin çalışması:
Akım veya gerilim ölçmek amacıyla döner çerçeve üzerinde sarılı bulunana bakır
bobine enerji verildiğinde; bobinde meydana gelen manyetik alan ile bobinin
içinde bulunduğu daimi mıknatısın manyetik alanlarının etkileşimi sonucu bibin
kendi ekseni etrafında döner. Bu dönme etkisi kontrol yaylarının frenleme etkisi
altındadır.
Dönme kuvveti bobinden geçen akım şiddeti ile doğru orantılıdır.
Aletin çalışmasını sağlayan bir daimi mıknatıs olduğundan dış manyetik
alanlardan fazla etkilenmezler. Bu aletler, hassasiyetleri yüksek ve en doğru
ölçmeyi gerçekleştiren aletlerdir.
Bu tip aletlerin en büyük sakıncası AA. da kullanılamamalarıdır. Çünkü akım
yönü değiştikçe dönme momentinin yönü de değişmektedir.
233
II. DÖNER BOBİNLİ ÖLÇÜ ALETLERİ
Döner Bobinli Ölçü Aletlerinin Özellikleri:
1.
Bu aletin esası döner bobinli bir galvanometredir.
2.
3.
Bu tip aletler sadece doğru akım ölçmelerinde kullanılırlar.
Aletin çalışmasını sağlayan manyetik alan sabit bir mıknatıs tarafından
sağlandığından, çok küçük akımlarda dahi duyarlılıkları yüksektir.
4.
Doğruluk derecesi diğer aletlerden üstündür.
5.
Alet aşırı yüklenmelerde fazla dayanıklı değildir.
6.
Alet dış manyetik alanlardan fazla etkilenmez.
7.
8.
Hassas aletlerden olduğu için kullanım alanları da oldukça geniştir.
Bu alet ile alternatif akımlarda da, ölçülecek AA doğru akıma dönüştürülerek
ölçmeler yapılabilir (doğrultuculu döner bobinli ölçü aletleri).
234
DOĞRULTUCULU DÖNER BOBİNLİ ÖLÇÜ ALETLERİ
Akım İşareti:
Sembolü:
Alternatif akım sinyalinin ortalama değeri sıfır olduğundan döner bobinli aletlerle
doğrudan alternatif akım ve gerilimler ölçülemez. Ancak alternatif akım,
doğrultularak döner bobinli ölçü aletleri ile AA da akım şiddeti ve gerilim ölçmeleri
yapılabilir. AA doğrultmak için yarım dalga veya tam dalga doğrultma devreleri
kullanılır. Bir doğrultma elemanı olan diyot(
) )AA’mın yarım periyodunda akım
geçirir.
Ölçü aletinin göstereceği değer, doğrultulan akımın pozitif veya negatif yarım
dalgalarının aritmetik ortalama değerleri ile orantılıdır. Bu sebeple alet tam sapma
yapamaz, dolayısı ile yapılan ölçme de hassas olmaz. Diğer bir ifade ile doğrultulan
akım sinüs eğrisi şeklinde olan ve devreye uygulanan gerilimin efektif değeri ile
orantılıdır. Gerilim sinüs eğrisi şeklinde olmazsa yapılan ölçme hatalı olur.
235
+
AC
Giriş
D
-
Yarım dalga doğrultma devreli döner bobinli ölçü aleti
AC
Giriş
+
D
-
Tam dalga doğrultma devreli döner bobinli ölçü aleti
236
Yarım Dalga Doğrultmaçlar:
V,I
Doğrultucunun girişine uygulanan AC sinyali
t(s)
𝐸𝑒𝑓
𝐸𝑒𝑓
V,I
t(s)
Doğrultucunun çıkışındaki DC sinyali
𝐸𝑚𝑎𝑥
= 0,318. 𝑬𝒎𝒂𝒙
𝜋
𝐸𝑜 = 0,318(1,41. 𝐸𝑒𝑓 ) = 0,45 . 𝐸𝑒𝑓 ,
𝐸𝑜
𝐸𝑒𝑓 =
= 2,22. 𝐸𝑜
0,45
𝐸𝑜 =
𝑬𝒎𝒂𝒙 = 𝟏, 𝟒𝟏. 𝑬𝒆𝒇
𝑬𝒐 = 𝟎, 𝟒𝟓 . 𝑬𝒆𝒇
𝑬𝒆𝒇 = 𝟐, 𝟐𝟐. 𝑬𝒐
Yukarıdaki formülde yer alan 2,22 değerine yarım dalga doğrultmaçta form faktörü
denir. Doğrultulan değer, AA’mın ortalama değerine eşit olmaktadır.
237
Yarım Dalga Doğrultuculu AA Voltmetresi:
Örnek 2: Şekildeki 10V’luk tek kademeli yarım dalda doğrultuculu AA
Voltmetresinin 𝑅𝑠 kademe direncini bulunuz.
𝑅𝑠
𝐸𝑜 = 0,45 . 𝐸𝑒𝑓 = 0,45 . 10 = 4,5𝑉
𝐸𝑜 = 𝐼𝑔 (𝑅𝑠 + 𝑅𝑔 ) = 1. 10−3 (𝑅𝑠 + 300)
4,5 − 0,3
𝑅𝑠 =
= 4200Ω
1. 10−3
~ E=10V
+
Rg =300Ω
G
𝐼𝑔 =1mA
-
Yarım dalga doğrultuculu bir AC
voltmetre devresi
Yukarıdaki sonuçlardan, yarım dalga doğrultuculu devrede 10V’luk bir DA gerilim
tam sapma oluştururken, etkin değeri 10V olan alternatif gerilim voltmetrede
4,5V’luk bir sapma oluşur. Diğer bir ifadeyle, 4,5V’luk doğru gerilimin oluşturacağı
sapma, 10V’luk alternatif gerilimin oluşturacağı sapmaya eşittir. Yani AA
voltmetresi, DA voltmetresi kadar duyarlı değildir. Sayısal olarak yarım dalga
doğrultuculu voltmetre, AA’mın yaklaşık olarak %45’i kadar sapar.
238
161
Örnek 1: Şekil a’daki 1V’luk AA voltmetresi için kullanılacak olan diyotun akım-gerilim
karakteristiği şekil b’de verilmiştir.
a) Rs kademe direncini,
b) Galvanometreden 20μA geçirecek olan gerilimi
c) Diyot karakteristiğinin lineer olmamasından dolayı bağıl hatayı bulunuz.
Çözüm : Galvanometrenin tam sapma akımı 100µA olduğundan, bu noktadaki
diyotun statik direncini diyot grafiğinden faydalanarak hesaplayalım. Grafikten;
a) 𝐼𝐷 =100µA için grafikten;
𝑉𝐷 = 0,1V,
𝑅𝐷 =
0,1
100.10−6
= 1000,
239
Seri direnç;
𝑅𝐷 = 1000
𝐸0 = 0,45 . 𝐸𝑒𝑓 (Doğrultulacak gerilim)
𝐸0 = 𝐼𝑔 𝑅𝑠 + 𝑅𝐷 + 𝑅𝑔 (Voltmetre gerilimi)
𝑅𝑠 =
𝐸𝑜
𝐼𝑔
− 𝑅𝐷 + 𝑅𝑔 =
0,45 .1
100.10−6
𝐸𝑒𝑓 = 1𝑉
− 1000 + 200
= 4500 − 1200 =3300 ,𝑹𝒔 = 𝟑, 𝟑𝒌 bulunur.
b) Diyottan 20µA geçtiğinde, diyotun statik direnci hesaplanırsa;
0,04
𝑅′𝐷 = 20.10−6 = 2000 = 2𝑘 olur.
𝑅𝑇 =𝑅𝑠 + 𝑅′𝐷 + 𝑅𝑔 = 3,3 + 2 + 0,2 = 5,5𝑘.
Diyot direncinin değişmesi halinde 20µA’i için giriş gerilimi;
Volt metrenin iç direnci; 4,5k 
𝐸′𝑖 =20µA .4,5k= 0,09𝑉
𝑦𝑒𝑟𝑖𝑛𝑒,
𝐸𝑖 = 20µA .5,5k = 0,11𝑉 olur.
Diyot karakteristiğinin lineer olmamasından dolayı yapılan bağıl hata;
c) 𝛽 =
𝐸 ′ 𝑖 −𝐸𝑖
𝐸′
𝑖
=
0,09−0,11
0,9
= 0,22 (%22)
240
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Yarım dalga Doğrultuculu AC Voltmetresinin Eksiklikleri:
1. Tasarlanana AC voltmetresi sinüzoidal AC’mın efektif
değerine göre tasarlanmıştır. Farklı işaretlerdeki AC
akımlarda yeniden kalibre edilmesi gerekir.
2. Yarım dalga doğrultmada, diyot yarım sinüs boyunca iletimde olduğundan pozitif
ve negatif yarım periyotlarda farklı yükleme etkileri oluşabilir.
3. Küçük AC gerilimlerde yapılan ölçmelerde diyot karakteristiğinin lineersiziği etkili
olur.
4. Diyot kapasitesinin yüksek frekanstaki kısa devre etkisi hatalı ölçmelere neden
olur.
5. Diyot karakteristiğinin sıcaklıkla değişmesi( tasarımdaki sıcaklık dışındaki
ortamlarda)
241
Tam Dalga Doğrultmaçlar:
+
𝐸𝑒𝑓
(a)
_
𝐸𝑒𝑓
+
_ _
(b)
a) Orta uçlu doğrultma,
b) Köprü Tam dalga doğrultma devresi ve grafiği
𝐸𝑜 =
2 𝐸𝑚𝑎𝑥
𝜋
= 0,636. 𝐸𝑚𝑎𝑥 ,
𝐸𝑜 = 0,636. 1,41. 𝐸𝑒𝑓 = 𝟎, 𝟗. 𝑬𝒆𝒇 ,
𝐸𝑚𝑎𝑥 = 1,41. 𝐸𝑒𝑓 olduğundan;
𝐸
𝐸𝑒𝑓 = 0,9𝑜 = 1,11 . 𝐸𝑜
𝑬𝒆𝒇 = 𝟏, 𝟏𝟏 . 𝑬𝒐 ; «Tam dalga doğrultmaçlarda form faktörü; f=1,11 dir.»
242
Tam Dalga Doğrultuculu AA Voltmetresi:
Şekil a’da bir tam dalga doğrultuculu AA voltmetresinin temel devresi verilmiştir.
Doğrultucu olarak bir diyot köprü devresi kullanılmıştır. Peryot yarı yarıya düştüğü
için ortalama değer iki katına çıkar.
e, i
+
-
+
+
+
G
t
T/2
T
a
b
Tam dalga doğrultuculu ölçü aletleri daha yüksek duyarlılıklı olur. Böyle bir
voltmetrede 10V’luk AA gerilimin oluşturacağı sapma, 9V’luk DA gerilim tarafından
oluşturulmaktadır. Bu sapma miktarı uygulanan AA gerilimin %90 olur. Başka bir
deyişle AA duyarlılık DA duyarlılığın %90 dır.
243
Örnek 3: Şekilde tam dalga doğrultuculu AA voltmetresinde, 10V’luk kademe için 𝑅𝑠
kademe direncini hesaplayınız.
𝑅𝑠
10V(rms)
𝐼𝑔 =1mA
𝑅𝑔 = 500Ω
G
Bir kademeli bir tam dalga doğrultuculu AC voltmetre
𝐸𝑜 = 0,9 . 𝐸𝑒𝑓 = 0,9 .10 = 9𝑉
𝐸𝑜 = 0,9 . 10 = 1. 10−3 (𝑅𝑠 + 500)
𝐸𝑜 = 𝐼𝑔 (𝑅𝑠 + 𝑅𝑔 )
9 − 0,5
𝑅𝑠 =
= 8500Ω
1. 10−3
244
Doğrultuculu Döner Bobinli Aletlerin Özellikleri:
1. Doğrultuculu döner bobinli ölçü aletleri ancak sinüzoidal akımlarda doğru
ölçme yapabilirler. Doğrultma işleminde ne kadar kaliteli bir sistem kullanılırsa,
o kadar iyi ölçme sonucu elde edilir.
2. Doğrultuculu döner bobinli ölçü aletleri, döner bobinli aletler kadar hassas
olmadıklarından ancak 0,5 sınıfına kadar yapılabilirler. Çünkü, frekans ve ısı
etkileri doğrultmacı olumsuz etkiler. Kadran taksimatları lineerdir.
3. Bu aletler AA’mın etkin değerini ölçecek şekilde tasarlandıklarından skala
taksimatları ona göre düzenlenmiştir.
4. Doğrultuculu aletler genellikle, orta ve alçak frekanslı gerilim ve akımların
ölçülmesinde kullanılır. Normal şartlarda 500Hz İçin ± %1,5 hatalı ölçme yapar.
5. Doğrultuculu aletler genellikler; doğru ve alternatif, akım ve gerilimleri ölçen
kademeli kombine aletler olarak yapılırlar.
245
III.DÖNER MIKNATISLI ÖLÇÜ ALETLERİ
Akım işareti:
Sembolü:
Aletin Yapısı: Döner bobinli ölçü aletinin tersine çevrilmiş şeklidir. Döner bobinli
ölçü aletinde; mıknatıs, bobin dönmektedir. Döner mıknatıslı aletlerde ise bobin
sabit, mıknatıs dönmektedir.
Demirden ve hava aralığı bulunan
elektromıknatısın kutupları arasına,
göstergesi bulunan küçük bir daimi
mıknatıs
yerleştirilmiştir.
Aletin
bobininden akım geçirildiği zaman
mıknatıs çubuğu ve ona tespitli
gösterge, elektromıknatısın kutupları
arasında dönerek kadran üzerinde bir
değer gösterir.
Döner mıknatıslı ölçü aleti
246
Kontrol Kuvveti Daimi Mıknatısla Temin Edilen döner Mıknatıslı Ölçü Aleti:
Kontrol kuvveti yay yerine daimi mıknatısla temin edilen ve yine çalışma prensibi
aynı olan başka bir döner mıknatıslı ölçü aleti aşağıda açıklanmıştır.
Şekildeki sistemde, bobin içine küçük bir mıknatıs yerleştirilmiştir. Bobinden akım
geçince, manyetik eksenler aynı oluncaya kadar mıknatıs döner. Mıknatısa bağlı
ibre de dönerek kadran üzerinde değer gösterir. Bu aletler de kontrol yayı
bulunmaz. Bu görevi bobin dışına yerleştirilmiş ikinci bir daimi mıknatıs yapar.
Bobinin akımı kesilince dıştaki mıknatıs döner mıknatısı çekerek ibrenin tekrara
sıfıra gelmesini sağlar.
Döner mıknatıslı ölçü aleti
247
Döner Mıknatıslı Ölçü Aletlerinim Özellikleri;
1. Yapılışları basit, ucuz ve sağlam aletlerdir. Çevre sıcaklığından etkilenmezler. Dış
alanlardan etkilendiklerinden madeni bir muhafaza içine yerleştirilirler.
(Elektriksel ekranlama)
2. Ani ve aşırı yüklenmelere karşı dayanıklıdırlar.
3. Aletin döner kısmına akım verilmediğinden yükleme etkileri düşüktür.
4. Skala taksimatları düzgün değildir. Ortadan sıfırlı aletlerdir.
5. Bu aletler sadece DA ölçmelerinde kullanılır.
6. Doğrulukları ve hassasiyetleri pek fazla olmadığından, ikinci sınıf aletler grubuna
girer. Sınıfları 1-5 arasındadır.
7. Aletin bazı tiplerinde, kontrol kuvveti sabit mıknatısla sağlandığından, yay
kullanılmaz.
8. Genellikle havalı amortisman sistemi kullanılmakla beraber, bazı tiplerinde
fuko akımlı amortisman sistemi kullanılır.
248
IV. ELEKTRODİNAMİK ÖLÇÜ ALETLERİ
Akım işareti:
~
Sembolü:
Aletin Yapısı: Elektrodinamik ölçü aletleri esas itibariyle aralarında seri bağlı;
birisi sabit, diğeri hareketli iki bobinden meydana gelmiştir.
249
Çalışma Prensibi: İçinden akım geçen iletkenlerin meydana getirdikleri manyetik
alanların birbiri üzerine uyguladıkları kuvvet etkisine dayanır.
Aşağıdaki şekilde; Sabit akım bobininin A-B uçlarından gerilim uygulandığında, A’-A’’
akım bobininden geçen akım manyetik alan meydana getirir. Bu bobine seri bağlı,
B’-B’’ gerilim bobininden de aynı akım geçeceği için, manyetik alanı içinde bulunan
gerilim bobininde bir dönme moment oluşur. Oluşan dönme momenti, hareketli
bobinden geçen akımın şiddetine ve sabit bobinin oluşturduğu manyetik alanın
değerine bağlıdır. Üzerlerinden aynı akımın geçtiği bobinlerden dolayı oluşan
moment akımın karesi ile orantılıdır.
A’-A’’ : Sabit akım bobinleri
B’-B’’ : Hareketli gerilim bobinleri
250
Her iki bobinden geçen akımın yönü aynı anda değişecek olursa alan yönü de
değişir, fakat döndürme kuvveti yönü değişmez. Bundan dolayı bu aletler hem DA
ve hem de AA ölçmelerinde kullanılabilir. Bu aletler AA’mın etkin değeri ölçer.
Döndürme kuvveti akımın karesi ile değiştiğinden skala taksimatı baş tarafta sık,
sonlara doğru seyrekleşir.
Bu tip ölçü aletlerinde hareketi doğuran elektrodinamik kuvvetin değeri, sabit veya
hareketli bobinlerden birinin içinden geçen akıma bağlı olduğundan, bu aletler;
aktif güç, reaktif güç, güç faktörü ve frekans gibi büyüklüklerin ölçülmesinde
kullanılır. Aletin DA ölçmelerinde güç kaybına sebep olduğundan, bu aletler daha
çok AA ölçmelerinde kullanılır.
Elektro dinamik ölçü aletleri ampermetre, voltmetre ve daha çok wattmetre
olarak yapılırlar. Voltmetrelerde sabit ve hareketli bobinlere ön dirençler ilave
edilir. Elektrodinamik ampermetrelerde 5 ampere kadar akımların ölçülmesinde
bobinler seri bağlanır. Daha büyük akımların ölçülmesinde ise bobinler paralel
bağlanır. Büyük akımların ölçülmesinde her iki bobine de, direnci sıcaklıkla
değişmeyen seri direnç bağlanır.
251
Wattmetre olarak kullanılacak elektrodinamik ölçü aletlerinde, sabit bobin kalın
telli az sarımlıdır. Gücü ölçülecek devreye seri bağlanır. Bu bobine “akım bobini”
adı verilir. Hareketli bobin ise ince telli çok sarımlıdır. Buna “gerilim bobini” adı
verilir ve devreye paralel bağlanır. Akım ve gerilim bobinleri kademeli olarak
yapılabilir.
Elektrodinamik ölçü aletleri demirli ve demirsiz elektrodinamik olmak üzere iki
tipte yapılırlar.
Bir elektrodinamik voltmetrenin
prensip şeması
Bir elektrodinamik ampermetrenin
prensip şeması
252
Örnek 1: Voltmetre yapmak üzere kullanılan bir elektrodinamik ölçü aletinin tam
sapma akımı Ig= 1mA dir. Ölçü aletinin iç direnci Rg= 50Ω olduğuna göre, 10
voltluk kademe için seri direnci hesaplayınız.
ÇÖZÜM: Elektrodinamik ölçü aletlerinin hem AC’yi hem de DC’yi aynı
kalibrasyonda ölçebilme özelliği olduğundan DC’de ölçme yapılacakmış gibi hesap
yapılır.
𝑅𝑠
Çözüm: Ölçü aletinde 10V ile tam sapma
elde edilebilmesi için
seri bağlanacak
kademe direncinin değeri Kirşof kanununa
göre;
10𝑉 = 𝐼𝑔 𝑅𝑔 + 𝑅𝑠 yazılarak,
𝑅𝑠 çekilirse;
Elektrodinamik voltmetrenin
prensip şeması
10
𝑅𝑠 =
10
−
𝐼𝑔
𝑅𝑔
den,
𝑅𝑠 = 10−3 − 50 = 9950 Ω , hesaplanır.
253
Örnek 2
Tam sapma akımı 10mA olan bir elektrodinamik ölçü aleti ile 1A’ lik bir
ampermetre yapılacaktır. Hareketli bobinin direnci 40Ω olduğuna göre, paralel
bağlanacak direncin değerini hesaplayınız.
ÇÖZÜM: Elektrodinamik ölçü aletlerinin hem AC’yi hem de DC’yi aynı
kalibrasyonda ölçebilme özelliği olduğundan DC’de ölçme yapılacakmış gibi hesap
yapılır.
𝑛=
1𝐴
10−3 𝐴
𝑅𝑔
𝑅𝑝
= 1000,
𝑅𝑝 = (𝑛−1) =
40
1000−1
= 0,4 Ω
Elektrodinamik Ampermetrenin prensip şeması
254
Demirsiz Elektrodinamik Ölçü Aletleri :
sembolü:
Sistemin manyetik devresi üzerinde demir olmadığından, manyetik alanı ve
dolayısıyla döndürme kuvveti zayıftır. Gerekli döndürme kuvvetinin temini için,
bobindeki sarım sayısının fazla olması gerekir ki bu da aletin sarfiyatını artırır (10
Watt kadar). Meydana gelen alan zayıf olduğu için, alet dış manyetik alanlardan
etkilenir, dolayısıyla duyarlılığı da o oranda azalır.
Ampermetrelerde en küçük ölçme değeri 30mA, voltmetrelerde ise 15V. tur. Demir,
hatalara sebebiyet verdiğinden, doğruluk derecesi yüksek olması istenen yerlerde
bu tip aletler demirsiz olarak yapılırlar.
Demirsiz elektrodinamik ölçü aletleri, doğru ölçme yaptıklarından laboratuvarlarda,
bilhassa kontrol aleti (etalon alet) olarak kullanılırlar.
Bu tip aletlerin çalıştırıcı momentlerinin küçük olmasından ve sürtünmenin de az
olması hesaba katılarak yatık tipte imal edilirler. Yani; dik eksenli, yatay göstergeli
olarak yapılırlar . Demirsiz elektrodinamik ölçü aletleri genellikle voltmetre olarak
yapılıp kullanılırlar.
255
Demirsiz Elektrodinamik Ölçü Aletlerinin Özellikleri:
• Manyetik alanın zayıf olmasından aletin duyarlığı azdır, döndürücü
momentinin kuvvetli olması için, bobin sarım sayılarının artırılması
gerektiğinden güç sarfiyatları o oranda artar.
• Bu aletler, dış manyetik alanlardan çok etkilenirler.
• Dış manyetik alanların etkisini azaltmak için, bu aletler ya ferromanyetik
• madenlerle ekranlama yapılır veya astatik olarak imal edilirler.
• Doğruluk derecesi çok yüksek olup laboratuvarlarda etalon alet (karşılaştırma
aleti) olarak kullanılırlar,
• Alet demirsiz yapıldığından dayanıklılık temini güç olup maliyeti yüksektir,
• Alet ampermetre, voltmetre, watmetre olarak yapılır.
256
Demirli Elektrodinamik Ölçü Aletleri:
sembolü:
Bu tip ölçü aletleri, demirli olarak yapıldığı taktirde aynı akımda daha kuvvetli bir
alan meydana geldiğinden aletin duyarlığı o oranda artar ve dış manyetik
alanlardan etkilenmez. Buna karşın, aletin doğru ölçmesi azalır. Çünkü, demirin
bulunması fuko ve histeresiz kayıplarına sebebiyet vereceğinden aletin doğru
ölçmesine etki eder. Bu yüzden demirli ölçü aletleri; ampermetre, voltmetre
yapmağa elverişli değildirler. Buna karşın wattmetre, fazmetre, frekans metre gibi
ölçü aletleri olarak yapılıp kullanılır.
Demirli elektrodinamik ölçü aletlerine aynı zamanda “ferro- manyetik” ölçü
aletleri de denilebilir. Aletin sabit bobini, ince özel sac levhalardan yapılmış bir
kısım içine konmuş olup, hareketli bobinin ortasına da yumuşak demirden, sabit
bir göbek yerleştirilmiştir.
Bu tip ölçü aletlerine dış manyetik alanların etkisini azaltmak için alet, ya
ferromanyetik muhafaza altına alınır veya astatik olarak yapılır.
257
Demirli Ölçü Aletlerinin Özellikleri:
• Bu alete, dış alanların etkisi azdır.
• Alet demirli olduğundan duyarlığı, demirsizlere oranla daha fazla olmakla
beraber hatalı gösterir (Bu sebepten, 1 ve 1,5 sınıfı aletler grubundandır).
• Bu tip aletlerde, fuko ve histeresiz kayıpları olduğundan ölçmeler çok
hassas değildir.
• Demirli elektrodinamik ölçü aletleri, ampermetre ve voltmetre yapımında
hemen hemen hiç kullanılmaz. Genellikle Watmetre ve özellikle de çapraz
bobinli olanları, Cosinüsfi metre, Frekans metre ve Om metre yapımında daha
çok kullanılır.
258
Elektrodinamik ölçü aletlerinin temel özellikleri şunlardır.
•
Hem DC hem de AC devrelerde kullanılabilir.
•
Aletin duyarlılığı azdır fakat doğruluğu ( %0.1 ) yüksektir.
•
Doğruluk derecesi yüksek olduğundan etalon alet olarak kullanırlar.
•
Uygun seri ve şönt dirençler bağlanarak ampermetre veya voltmetre
yapılabilirler.
•
Bir ve üç fazlı voltmetre, sayaç, cosinüsfi metre ve faz metre yapımında
kullanılırlar.
•
Elektrodinamik ölçü aletlerinin bobinlerinin endüktif reaktansları frekansla
artığından 200 Hz’ in altında özellikle 50 Hz’lik devrelerde kullanılır .
•
Skala taksimatı baş tarafta sık, sonlara doğru seyrektir.
259
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Akım işareti:
~
_
TERMİK ÖLÇÜ ALETLERİ:
Elektrik akımı, bir iletkenden geçtiği zaman; iletkenin ısınır, iletkenin boyu uzar ve
iletkenin direncini artırır. Elektrik akımının bu özelliklerinden faydalanarak yapılan
ölçü aletleri şunlardır.
1.
Elektro termik (ısıl) ölçü aletleri
2.
Bimetalli ölçü aletleri
3.
Termokupul (ısıl çift) ölçü aletleri
1. Elektro termik (sıcak telli) ölçü aletleri:
Sembolü:
Elektro termik ölçü aletlerinin duyarlılıkları az, aşırı yüklere dayanıksız ve ısınan telin
sarsıntı yerlerde kopması gibi dezavantajları vardır. Bu nedenle bu aletler genellikle,
yüksek frekanslı akımların ölçülmesinde kullanılırlar. Telin ısınması, akımın yönüne
bağlı olmadığından alet hem doğru hem de alternatif akım ölçmelerine uygundur.
260
Aletin yapısı : İçinden akım geçen iletkenin ısınıp uzaması özelliğine dayanır.
Aletin prensip şeması aşağıda gösterilmiştir.
a-b noktaları arasına erime derecesi yüksek olan “platin iridyumlu” bir tel gergin
olarak konmuştur. Bu telin c noktası ile aletin içten yalıtılmış d gövdesi arsına,
fosforlu bronzdan yapılmış bir k teli gerilir. e noktasına bağlanan ham ipek ipliği,
alet göstergesinin gerili olduğu g makarasına bir defa dolandıktan sonra h çelik
yayına bağlanmıştır. Bu tip aletlerin amortismanı fuko akımlı düzeneklerle sağlanır.
c
c'
k
e'
tel
e
261
Aletin çalışması:
Alete akım uygulandığında, a-b telinden geçen akım, bu telinin ısınmasına sebep
olur ve uzar. Telin ısınıp uzaması k telinin gevşemesine neden olur. g makarasına
sarılı gergin ipek ipliği h yayı aracılığıyla çekildiğinden makara göstergeyi hareket
ettirir. Bu durumda, c noktası c‘ ne, e noktası da e’ durumuna gelmiş olur. (a-b
telinin uzunluğundaki küçük bir değişme ile gösterge büyük bir sapma olacak
şekilde tasarlanmıştır.)
Göstergenin ölçümden sonra sıfıra geri gelmesini a-b telinin gerginliği
sağladığından ölçme bittiğinde, göstergenin sıfıra gelmesi için bir müddet telin
soğumasını beklemek gerekir.
Bu ölçü aleti ile DC ve yüksek frekanslı AC akımın efektif değeri ölçülebilir. Ancak
boyutların büyük ve hantal olması, ortam sıcaklığından etkilenmesi, çok yüksek
akımların ölçülememesi ve mekanik darbelerden etkilenmesi gibi sebeplerle
günümüzde kullanım alanları sınırlı kalmıştır.
262
Elektrotermik ölçü aletlerinin özellikleri:
1. Isınan telin ısınması akımın yönüne bağlı olmadığından hem DC’de ve hem de
AC’de kullanılabilir.
2. Isınan telin sıcaklığı yüksek olduğundan(3000 C) dış sıcaklıklardan fazla
etkilenmez.
3. Isınan tel, mekanik etkilere dayanıklı, ergime derecesi yüksek ve oksitlenmeyen
cinsten olmalıdır.
4. Termik ölçü aletlerinin skala taksimatları eşit aralıklı değildir, başlangıç
noktalarında sık, sonlara doğru seyrekleşir.
5. Alet çok yüksek olmayan dış manyetik alanlardan etkilenmez.
6. Alet, akım geçen telin hemen ısınmayacağından dolayı göstergesi hemen değer
göstermez, biraz beklemek gerekir.
7. Elektro termik ölçü aletleri; dalganın şekline bağlı olmaksızın yüksek frekanslı AC
ölçmelerinde kullanılır. Doğrulukları bakımından 1. sınıf aletler olarak yapılırlar.
263
2. Bimetalli Ölçü Aletleri
Isı ile uzama katsayıları farklı, iki ayrı metalin (demir-pirinç gibi) birbirlerine
kaynak edilmesinden meydana gelen şeride bimetal denir. Bimetaller ısıya karşı
çok hassas olduklarından endüstride ölçme tekniği ile sıcaklık, kontrol
devrelerinde çok kullanılırlar. Bu elemanlara da kullanılacağı yere göre şekil
verilir (düz şerit, U ve helis gibi).
Ölçü aletinin yapısı ve çalışması:
Bimetal şerit, silindir biçiminde sarılıp spiral bir
yay yapıldıktan sonra; bu yayın iç ucu,
göstergeye bağlı yataklı bir mile, dış ucu da
aletin gövdesine tespit edilmiştir. Şekilde; T
yayından ölçülecek akım geçtiği zaman bu yay
ısınıp uzar ve açılmaya çalışır. Bu hareket aynı
eksene bağlı E göstergesine taşınır.
Bimetal yaydan akımın geçmesiyle oluşan
ısıdan göstergenin hareketi sağlanmış olur.
264
Bimetalli ölçü Aletlerinin özellikleri:
1.
Bimetalli ölçü aletleri akımın ısı etkisinden yararlanarak çalışırlar.
2.
3.
Aletin yapısı basit, sağlam ve maliyeti ucuzdur.
Doğruluk derecesi (ölçmedeki hata sınırları) ±0,03 kadar olup 1,5 ve 2,5 sınıfı
aletlerdir.
4.
5.
Ölçmedeki kayıplar 4-6VA kadardır. Skala taksimatları lineer değildir.
Çalıştırıcı momentleri, diğer ölçü aletlerine oranla büyük olup kaydedici ve
noktalama aleti olarak kullanılır.
Alet, akım ve gerilim ölçmelerinde ölçülen değeri, hemen göstermez bir süre
beklemek gerekir (8-15 dakika)
6.
265
3. Termokupul (ısıl çift) ölçü aletleri:
İki ayrı cins (demir ve bakır gibi) iletkenin birer uçları birbirlerine kaynak edilip ve
sıkıca birleştirilip bu birleştirme noktası ısıtılırsa, soğuk kalan diğer uçlarında bir
emk oluşur. Bu olaya volta olayı, iletkenlerde meydana gelen gerilime «termo
elektrik gerilim», iki değişik metalin teşkil ettiği bu sisteme «termoelektrik çift»,
bu çiftin devresinden geçen akıma da termoelektrik akımı denir. Termokupul yerine
ısıl çift de denilmektedir.
Isıl çiftler bazı durumlarda ısıtıcıya temas eder, bazı durumlarda da etmez. Isıl çiftin
ortam sıcaklığımdan bağımsız olarak yalnız ısıtıcının sıcaklığını izlemesi isteniyorsa,
temaslı tip ısıl çift kullanılır. Temassız ısıl çiftler, elektriksel olarak ısıtıcı ile izole
edilmişlerdir. Temassız ısıl çiftler daha büyük akımların ölçülmesinde kullanılırlar.
Yukarıda açıklanan yöntemle elde edilen emk’nın değerinin çok küçük olmasına
rağmen duyarlı bir ölçü aletini çalıştırabilirler.
Termoelektriğin geriliminin sıcaklığa ve çifti meydana getiren metallerin cinsine
bağlıdır. Sıcaklık arttıkça gerilimde artar. Pratikte üretilen termoelektrik gerilimi 010 mV gibi küçük bir gerilimdir.
266
Termo Kupulların Seri Bağlanması:
e.m.k.’yı artırmak için ısıl çiftler, pil gibi seri bağlanırlar. Elde edilen bu gruba
termoelektrik pil adı verilir. Aşağıda demir-bakır çiftinden oluşmuş bir termopil
devresi görülmektedir.
Çiftlerin seri bağlanması ile emk artar. Ancak, termopilin iç direncide artmış olur.
Dolayısıyla fazla akım çekilmez. Termoelektrik pillerinden elde edilen emk’nın
verimin çok düşük, maliyetinin de yüksek olması nedeniyle endüstride üreteç olarak
kullanılmaktadır.
267
Aletin yapısı: Isıl çift ölçü aleti, ince telden yapılmış bir ısıtıcı eleman, bir ısıl çift ve
bir galvanometreden meydana gelir. Bu aletlerle AC ve DC ölçmeleri yapılabilir.
Alternatif akımda; çok yüksek frekanslı (100MHz veya daha fazla)gerilimler büyük
bir doğrulukla ölçülebilir. Termokupul ölçü aletlerinde genellikle bakır-konstandan
çift kullanılır.
Aletin çalışması: Prensip şeması verilen yandaki
şekilde, T iletkeninden akım geçerse iletken ısınır.
T iletkeninin yanında bulunan termoelektrik çiftin
ab uçlarında meydana gelen doğru akım aletin
bobininden geçerek çalışmasını sağlar.
Termokupulda doğan emk’nın değeri T iletkenin
ısısı ile orantılıdır. Bu nedenle alet her iki cins
akımlarda da kullanılabilir. Ancak, yüksek
frekanslı alternatif akım ve gerilimlerin
ölçülmesinde daha elverişlidir.
Termokupul ölçü aleti
prensip şeması
268
Isıtıcı tel ile termoelektrik çiftin temaslı olduğu durumda yüksek frekanslı akımlar
ölçülürken ısıtıcı T teli ile termoelektrik çifti arsında bir kapasite oluşur. Bu kapasite
üzerinden büyük akımlar geçeceğinden hatalı ölçmelere neden olur. Bu nedenle
termoelektrik çift cam bir tüp içerisine alınarak ısıtıcı telden yalıtılır.
Termokupul ölçü aletlerine paralel (şönt) direnç bağlayarak akım ölçme sınırını,
seri direnç bağlayarak gerilim ölçme sınırını arttırabiliriz.
269
Yüksek frekanslı işaretlerin ölçümünde ısıl çift ile devrenin geri kalan kısmı arasında
oluşacak kapasitif etkiyi azaltmak için temassız tip ısıl çift ve uygun izolasyon
yöntemleri kullanılır. Ancak 100mA’e kadar akımlarda temaslı ısıl çiftler daha
hassastırlar.
Aşağıda, köprü tipi bir ısıl ölçme sistemi görülmektedir. Bu sistemle akım ve gerilim
değerleri yükseltilerek daha duyarlı bir ölçme sistemi amaçlanmıştır. Köprü tipi ölçü
aletinin duyarlılığı vakumlu ısıl çiftten daha yüksektir.
Köprü tipi ısıl çift ölçü aleti
270
ÖRNEK: 5,10 ve 25V’luk üç kademeli ısıl voltmetre yapmak için iç direnci 200Ω,
tam sapma akımı 𝐼𝑔 = 50μA olan bir galvanometre kullanılacaktır. Burada
kullanılacak olan ısıtıcının Akım- Sıcaklık Karakteristiği ve ısıl çiftin Sıcaklık
Gerilim Karakteristiği verilmiştir. Gerekli kademe dirençlerini hesaplayınız.
Isıtıcının Akım- Sıcaklık Karakteristiği Isıl çiftin Sıcaklık Gerilim Karakteristiği
Isıtıcının Akım- Sıcaklık Karakteristiğinden 5mA lik akım şiddetinin ısıl çift
sıcaklığını 2000 𝐶 çıkardığını ve ısıl çiftin Sıcaklık Gerilim Karakteristiğinden de
2000 𝐶 sıcaklık için 10mV gerilim elde edildiği anlaşılmaktadır.
271
ÇÖZÜM:
Galvanometrenin iç direnci 200Ω, ısıl çiftten galvanometreye uygulanacak gerilim
10mV olduğuna göre galvanometreden geçecek akım:
𝐼𝑔 =
𝐸
𝑅𝑔
𝑅5 =
𝐸
𝐼𝑚 .
=
.
=
𝐸
𝑅25 = 𝐼
10𝑚𝑉
200Ω
5𝑉
5.10−3 𝐴
𝑅10 =
− 200 = 800Ω
𝐸
𝐼𝑚 .
=
10𝑉
5.10−3 𝐴
− 200 = 1800Ω
25𝑉
𝑚.
= 5.10−3𝐴 − 200 = 4800Ω
𝑅25
𝑅10
𝑅5
5V
= 50ϻ𝐴 olur. (Galvanometrenin maksimum sapma akımıdır.)
10V
𝑹𝟓 = 800Ω
5mA
𝐼𝑔 =50μA
25V
𝑅𝑔 = 200Ω
𝑹𝟏𝟎 = 𝟏𝟖𝟎𝟎Ω
𝑹𝟐𝟓 = 𝟒𝟖𝟎𝟎Ω
Isıtıcı
𝟐𝟎𝟎𝜴
Isıl voltmetrenin devre şeması
272
Termokupul (ısıl çift) Ölçü Aletlerinin Özellikleri:
1. Termokupulun uçlarına döner bobinli bir
oluşturulmuş bir ölçü aletidir.
ölçü aleti bağlanması ile
2. Skala taksimatları düzgün aralıklı değildir.
3. Bu aletler hem DA ve hem de AA ölçmelerinde kullanılabilirler.
4. Dış manyetik alanlardan ve sıcaklıklardan çok fazla etkilenmezler.
5. Genellikle; 1, 1,5 ve 2,5 sınıfı ölçü aletleri olarak yapılırlar.
6. Isıl ölçü aletlerinin en önemli özellikleri; frekanstan ve AA’mın dalga şeklinden
bağımsız olarak akım ve gerilim ölçmelerinde kullanılabilmeleridir.
7. Bu aletlerin tek sakıncaları fazla yüklenmeye uygun olmamalarıdır.
273
PİROMETRELER
Genellikle yüksek sıcaklıkların kolay ve doğru ölçülmesinde kullanılan cihazlara
pirometre denir. Çalışma şekline göre üç çeşit pirometre vardır.
1. Dirençli pirometreler: Bir iletkenin direncinin sıcaklıkla değişmesi esasına göre
çalışır. Elektrik makinelerinin sargı sıcaklıklarının belirli sınırlarda çalışmasının
kontrolünde kullanılırlar.
2. Elektriksel pirometreler: Termokupul kullanılarak yapılan ve sıcaklık ölçmekte
kullanılan bir ölçü aletidir.
3. Optik pirometreler: Kızaran lamba telinin oluşturduğu aydınlığının bir mercekle
birlikte kullanılması ile yapılan bir alettir. Çok yüksek sıcaklıkların (700-3500˚C)
ölçülmesinde kullanılabilirler.
274
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
ELEKTROSTATİK ÖLÇÜ ALETLERİ
Akım işareti:
~
Sembolü:
Çalışma Prensibi: Birbirlerine göre yalıtılmış ve aralarında potansiyel farkı
bulunana iki levhanın, birbirlerini itmesi veya çekmesi esasına göre çalışır.
Levhaların birbirlerine olan bu etki gerilimin karesi ile orantılı olduğundan bu
aletler sadece gerilim ölçmekte kullanılırlar.
Elektrostatik voltmetreler daha çok yüksek gerilimlerin ölçülmesinde kullanılırlar.
Özel olarak tasarlanan ve elektrometre adı ile anılan cinsleri ile 0,1mV gibi küçük
değerleri de doğru ve hassas bir şekilde ölçen tipleri de vardır. Bu aletler
laboratuvarlarda kullanılırlar.
Gene çalışma prensipleri itibari ile, dairesel ve doğrusal hareketli olmak üzere iki
çeşit elektrostatik voltmetre vardır.
275
1.
Dairesel hareketli Elektrostatik Voltmetre
Daha güncel ve yaygın olarak kullanılan elektrostatik voltmetre dairesel hareketli
voltmetrelerdir. Bu voltmetreler iki veya daha fazla birbirine geçme yarım daire
şeklindeki plakalardan oluşur. Şekilde gösterildiği gibi büyük çaplı olan plaka
sabit, küçük çaplı olanı hareketlidir. Hareketli plakaya tutturulan ibre ile gerilim
okunur. Buradaki plakalarda biriken yükün oluşturduğu çekme kuvveti dönme
hareketine dönüşür. Sabit levhanın hareketli levhayı az veya çok çekmesi
levhalarda toplanan elektrik yüküne bağlıdır.
Skala
V
Hareketli Plaka
Sabit Plaka
Dairesel hareketli Elektrostatik Voltmetre
276
2. Doğrusal Hareketli Elektrostatik Voltmetre:
Şekilde gösterildiği gibi doğrusal hareketli elektrostatik voltmetre biri sabit, diğeri de
hareketli iki düzlem iletken plakadan oluşur. Sabit plaka daha büyüktür. Küçük olan
hareketli plaka üzerinde bir gösterge ibresi bulunur.
Bu ölçü aleti ile gerilim doğrudan, akım şiddeti dolaylı olarak ölçülebilir. DC gerilim için
sonsuz giriş direnci gösterir. Dolayısıyla bu aletlerin yükleme etkileri yoktur. AC’da
işaretin dalga şeklinden bağımsız efektif değerini ölçer.
Hareketli Plaka
V
Sabit Plaka
Doğrusal hareketli Elektrostatik Voltmetre
277
Elektrostatik Ölçü Aletlerinin Özellikleri:
1. Bu aletler DA ve AA devrelerinde yalnız voltmetre olarak kullanılır.
2. 1. ve 2. sınıf alet olarak yapılabilirler.
3. Bu aletlerle en az 5 Volta kadar gerilimler doğrudan doğruya ölçülebilir.
Doğruluk dereceleri yüksek gerilimlerde daha fazladır.
4. Aletin çektiği akım küçük olduğundan yükleme etkisi de küçüktür.
5. Alet kondansatör gibi çalıştığından güç kaybı hemen hemen yok gibidir.
6. Elektrostatik aletler aşırı yüklenmelere dayanıklı değildir.
7. Elektrostatik ölçü aletleri; direnç, kapasite, güç, elektrik yükü ve frekans gibi
büyüklüklerin ölçülmesi için özel olarak imal edilebilirler.
278
İNDİKSİYON ÖLÇÜ ALETLERİ
Akım işareti:
~
Sembolü:
İndüksiyon ölçü aletleri döner alan prensibine göre çalışırlar. Döndürme momenti
şebek frekansı ile orantılı olduğundan bu aletler sabit mıknatıslı AA’ da kullanılır. Bu
tip aletler genellikle elektrik sayacı, frekans metre, wattmetre ve kaydedici
ampermetre olarak kullanılırlar.
Döner diskli indüksiyon ölçü aleti
279
İndüksiyon sayaçları:
İndüksiyon sayaçları yapı itibariyle watt metrelere benzemektedir. Manyetik alanı
ve indüksiyon olayını meydana getirmek için İki bobin kullanılır. Kalın kesitli
az sarımlı olanı akım bobini, ince kesitli çok sarımlı olanı gerilim bobini olarak
isimlendirilir. Akım bobinlerinin dirençleri küçüktür ve alıcıya seri bağlanır. Gerilim
bobinlerinin dirençleri büyüktür ve alıcıya paralel bağlanır.
Prensip olarak indüksiyon motoruna benzeyen aktif sayaçta disk, sayıcı eleman,
gerilim bobini, akım bobini ve daimi mıknatıs bulunmaktadır. Akım bobininden
geçen akımın ve gerilim bobininde düşen gerilimin oluşturduğu manyetik alanın
alüminyum disk üzerinde oluşturdukları döndürme momentine göre çalışır.
Bir fazlı indüksiyon sayacının bağlantı şeması
280
İndüksiyon Ölçü Aletlerinin Özellikleri:
1. İndüksiyon ölçü aletlerine döner alanlı ölçü aletleri denir.
2. Döner alan prensibi AA’da söz konusu olduğundan bu aletler yalnız AA
devrelerinde kullanılmak üzere, ampermetre, voltmetre, frekans metre ve
indüksiyon sayacı olarak yapılırlar.
3. Bu aletin amortismanı, fuko frenli düzeneklerle sağlanır.
4. Döndürme momenti, ölçülen akım veya gerilimin karesi ile orantılı olduğundan;
ampermetre ve voltmetrelerin skala taksimatları karesel, watt metrelerinki ise
lineerdir.
5. Sıcaklık ve frekans değişimleri büyük ölçme hatalarına sebep olduğundan bu tip
aletler ancak 1,5 sınıfına kadar yapılırlar.
6. İndüksiyon ölçü aletlerinin iç kayıpları fazla, imalatları da pahalıdır.
281
GÜÇ ÖLÇMEK
1.
DC ve AA da Güç,
2.
Güç tanımları,
3.
Güç Ölçmeleri,
4.
Wattmetreler,
5.
1-fazlı Devrelerde Güç Ölçme,
6.
Güç Ölçme Deneyleri
282
GÜÇ ÖLÇMEK
Güç: Birim zamanda harcanan enerjiye veya üretilen enerjiye güç denir. Yani iş
yapabilme hızının bir ölçüsüdür. Kısaca, Birim zamanda yapılan işe güç denir.
Elektrikte güç P harfi ile gösterilir ve birimi Watt'tır ve kısaca (W) yazılarak ifade
edilebilir.
Birim zamanda (t) cismin harcadığı enerji W ise güç;
Güç = Yapılan iş /işi yapmak için geçen zaman ,
P=W / t
SI sisteminde iş= joule, zaman ise saniye ile ifade edilir. Güç birimi ise joule/saniye
olacaktır. Bunun da SI sistemindeki karşılığı Watt'tır. Watt’ın üst katları; kilowatt(kW),
Mega watt(MW) ve Gigawatt (GW) olarak kullanılır. Mekanikte ise watt yerine beygir
gücü (BG) ifadesi kullanılır.
1 BG=736 watt'tır. (BG= HP= Horse Power veya, BB=BuharBeygiri)
Elektrik gücü, akımın şekline göre iki ayrı şekilde ölçülür.
I. Doğru Akım Devrelerinde Güç Ölçmek
II. Alternatif Akım Devrelerinde Güç ölçmek
283
I. DOĞRU AKIM DEVRELERİNDE GÜÇ ÖLÇMEK:
Elektrik gücü, bir devreye uygulanan gerilim ve çekilen akımla doğru orantılıdır.
Elektriksel güç; devreye seri bağlı ampermetre ile ölçülen akım şiddeti ve
paralel bağlı voltmetrede okunan gerilim ile doğru orantılıdır. Aşağıdaki ifade
ile hesaplanır.
P = V x I = I². R = V²/R formülleri ile hesaplanır. Formüllerde;
P= Elektriksel güç (watt),
V= Gerilim (Volt),
I= Akım (Amper)
R= Direnç(om) değerlerini ifade eder.
DC devrelerde güç iki şekilde ölçülür:
1- Ampermetre – Voltmetre metodu ile güç ölçmek ,
2- Wattmetre ile güç ölçmek .
«Watt biriminin kullanılmasının nedeni ise buhar makinesini icat eden İskoçyalı
bilim adamı James Watt'tan dolayıdır.(1736-1819)»
284
AMPERMETRE VE VOLTMETRE YARDIMI İLE GÜÇ ÖLÇMEK
Büyük güçlerin ölçülmesinde kullanılan ampermetre ve voltmetrenin harcayacağı
güç ihmal edilebilir. Fakat küçük güçlü alıcılarda, voltmetrenin çekeceği güç
sonucu etkileyeceğinden, devreye yükleme etkisi en az olan (direnci sonsuz)
dijital voltmetreler kullanılmalıdır.
Ampermetre ve voltmetre metodu ile güç ölçmek için aletler devreye iki
şekilde bağlanır. Büyük güçlü devrelerde ampermetre önce, küçük güçlü
devrelerde ampermetre sonra bağlama metodu kullanılır.
1- Ampermetreyi Önce Bağlama Metodu:
𝐼
Güç: P = V.I (W) ile hesaplanır.
Yalnız burada hesaplanan güç, sadece
yükün
gücü
değildir.
Çünkü;
ampermetre,
hem yükün çektiği
akımı hem de voltmetreden geçen
akımı gösterdiğinden, hesaplanan güç,
alıcıların gücünden biraz fazla olur.
𝐸
𝐼𝑦
𝐴
𝑅𝑣
+
_
V
V
𝐼𝑣
Ampermetrenin Önce Bağlanması
metodu.
285
Ampermetreyi Önce Bağlama Metodu:
Ampermetrenin Önce Bağlanmasına ait devreye, Ohm ve Kirşof kanunlarını
uygulayarak gerçek güç ifadelerini yazalım;
𝑰𝒚 =Yükün akımı, 𝑰𝒗 = Voltmetrenin akımı olarak gösterirsek;
Ampermetrede ölçülen akım 𝑰 = 𝑰𝒚 + 𝑰𝒗 dir.
𝑷 = 𝑉. 𝐼
olan güç formülünde,
yazarsak;
akım şiddetini ( 𝑰 = 𝐼𝑦 + 𝐼𝑣 ) olarak yerine
𝑷 = 𝑉. 𝐼𝑦 + 𝐼𝑣 = 𝑉. 𝐼𝑦 + 𝑉. 𝐼𝑣 elde edilir. Burada;
𝑷𝒚 = 𝑉. 𝐼𝑦 , Yükün gerçek gücü, 𝑷𝒗 = 𝑉. 𝐼𝑣 Voltmetrede harcanan gücünü ifade
eder. Ölçülen akım ve gerilimden hesaplanan güç; 𝑷 = 𝑃𝑦 + 𝑉. 𝐼𝑣 dir.
Buradan gerçek güç; 𝑷𝒚 = 𝑷 − 𝑷𝒗 = 𝑷 − 𝑽. 𝑰𝒗 olacaktır.
Voltmetreden geçen akım için; 𝑰𝒗 =
𝑽
𝑹𝒗
yazarak,
P = 𝑷 − 𝑽. 𝑰𝒗 ifadesinde
yerine konursa;
𝑷𝒚 = 𝑃
𝑉
−𝑅
𝑣
.𝑉 = 𝑃 −
𝑉2
𝑅𝑣
ve
𝑷𝒚 = 𝑷 −
𝑽𝟐
𝑹𝒗
formülünden gerçek yükün gücü
bulunur.
 Burada; 𝑷𝒗 =
𝑽𝟐
𝑹𝒗
= 𝑽. 𝑰𝒗 ifadeleri voltmetrede harcanan güçtür.
286
Ampermetreyi Önce Bağlama Metodu:
Ampermetrenin önce bağlanması ile güç ölçme metodunda;
 Büyük güç ölçmelerinde, voltmetrenin harcayacağı güç ihmal edilebilir
(yani; 𝑽𝟐 / 𝑹𝒗 ≅ 0 kabul edilir) . Bu durumda ampermetre ve voltmetreden
okunan değerlerin çarpımı, yükün gücünü verecektir.
 Devrenin gücü çok küçük ise ve hassas bir ölçme isteniyorsa o zaman
voltmetredeki güç kaybının hesaplanması gerekir.
 Özet olarak gerilim sabit kaldığı sürece bütün değişik ölçmelerde
voltmetrelerdeki güç kaybı her an sabit kalacağından devrenin gücünü de
hassas olarak belirleyebiliriz.
 Bu çeşit bağlantılar daha çok yüksek akım ve küçük gerilimli alıcı güçlerinin
ölçülmesinde kullanılabilir. Çünkü, voltmetredeki kayıp güç gerilimin karesi ile
değişmektedir.
 Şayet, devreye bağlanan voltmetre; dijital veya statik bir voltmetre ise,
voltmetre kaybını hesaplamaya gerek kalmaz. Çünkü bu tip aletlerin yükleme
etkisi yoktur.
287
2- Ampermetreyi Sonra Bağlama Metodu:
Bu bağlantıda da doğrudan ölçü aletlerinden okunan akım ve gerilim değerlerinin
çarpımı devrenin gücünü verir. Ancak voltmetre, hem yük uçlarındaki gerilimi hem
de ampermetrede düşen gerilimi gösterdiğinden, hesaplanan güç yükün net gücü
değildir ve ampermetrede harcanacak güç değeri kadar fazla olacaktır.
𝐴
𝐸
+
_
𝑅𝐴
𝐼
𝑉𝐴
V
𝑉𝑦
Ampermetrenin Sonra Bağlanması
Bu metotta yapılan hata, ampermetrenin harcadığı güç kadardır. Büyük güç
ölçmelerinde, ampermetrenin harcayacağı güç dikkate alınmayabilir. Çünkü,
ampermetrenin iç direnci (𝑹𝑨 ) çok küçük olduğundan, ampermetre üzerinde
düşen gerilim ihmal edilebilir. Bu durumda ampermetre ve voltmetreden okunan
değerlerin çarpımı, yükün gücün kabul edilir.
288
Bu bağlantı ile ölçülecek güç küçük ise, gerçek gücü bulmak için, ampermetre
üzerinde harcanan kayıp güç dikkate alınmalıdır. Bunun için, yukarıdaki deveye
Ohm ve Kirşof kanunlarını uygulayarak yükün gerçek gücü hesaplanabilir.
Voltmetrede ölçülen gerilim; 𝑽 = 𝑉𝑦 + 𝑉𝐴 , Ampermetrenin gerilimi;
𝑽𝑨 = 𝑰. 𝑹𝑨
P =V .I de gerilim ifadeleri yerine yazılırsa;
𝑷 = 𝑉𝑦 + 𝑉𝐴 𝑰 = 𝑉𝑦 . 𝐼 + 𝑉𝐴 . 𝐼 elde edilir. Burada:
𝑷𝑨 = 𝑽𝑨 . 𝑰 Ampermetrede harcanan gücü, 𝑷𝒚 = 𝑽𝒚 . 𝑰 yükün gerçek gücünü ifade
eder. Yükün net gücü:
𝑷𝒚 = 𝑉𝑦 𝐼, veya; 𝑷𝒚 = 𝑷 − 𝑷𝑨 = 𝑷 − 𝑽𝑨 . 𝑰 olur.
Ampermetrede harcanan, 𝑷𝑨 = 𝑉𝐴 . 𝐼 güç ifadesini ampermetrenin iç direncini
dikkate alarak yazarsak yükte harcanan gerçek güç formülü;
𝑷𝒚 = 𝑃 − 𝑉𝐴 . 𝐼 = 𝑃 − 𝐼 . 𝑅𝐴 . 𝐼 = 𝑃 − 𝐼 2 . 𝑅𝐴
𝑷𝒚 = 𝑷 − 𝑰𝟐 . 𝑅𝐴 yazılabilir.
 Bu ölçme metodunda oluşacak hatanın mümkün mertebe küçük olması için
yük akımının küçük olması gerekmektedir. Çünkü kayıp güç(𝑷𝑨 ) yük akımının
karesi ile doğru orantılıdır. Bu bağlantı küçük akımlı yani küçük güçlerin
ölçülmesinde kullanılır.
289
Ampermetreyi Önce Bağlama Metodu:
Ampermetrenin sonra bağlanması ile güç ölçme metodunda;
 Küçük güç ölçmelerinde, ampermetrenin harcayacağı güç ihmal edilebilir
(yani; 𝑰𝟐 . 𝑹𝑨 . ≅ 0 kabul edilir) . Bu durumda ampermetre ve voltmetreden
okunan değerlerin çarpımı, yükün gücünü verecektir.
 Devrenin gücü çok büyük ise ve hassas bir ölçme isteniyorsa o zaman
ampermetredeki güç kaybının hesaplanması gerekir.
 Özet olarak akım sabit kaldığı sürece bütün değişik ölçmelerde ampermetredeki
güç kaybı her an sabit kalacağından devrenin gücünü de hassas olarak
belirleyebiliriz.
 Bu çeşit bağlantılar daha çok yüksek gerilim ve küçük akımlı alıcı güçlerinin
ölçülmesinde kullanılabilir. Çünkü, ampermetredeki kayıp güç akımın karesi ile
değişmektedir.
 Şayet, devreye bağlanan voltmetre; dijital veya statik bir voltmetre ise,
voltmetre kaybını hesaplamaya gerek kalmaz. Çünkü bu tip aletlerin yükleme
etkisi yoktur.
290
Ampermetre ve voltmetrelerin yükleme etkilerini kaldırarak güç ölçme işlemi
aşağıdaki bağlantı ile gerçekleştirilebilir.
Kullanılan ölçü aletleri dijital ise, ampermetreyi önce veya sonra bağlamada
ölçülen değerler açısından bir fark olmaz. Ampermetre ve voltmetrenin gösterdiği
değerlerin çarpımı doğrudan yükün gücünü verir.
291
WATTMETRELER:
Doğrudan doğruya güç ölçen ölçü aletlerine Wattmetre denir. DC devrelerde güç
P = V.I (W) olduğundan, güç ölçümünde aynı anda akım ve gerilimin ölçülmesi
gerekir. Bu aletler gücü, Watt, kiloWatt ve megaWatt cinsinden ölçüp gösterecek
şekilde üretilmişlerdir. Aletleri katranları üzerinde; W, kW, MW yazılıdır.
Yapılarına göre Wattmetre çeşitleri:
1- Elektrodinamik Wattmetreler,
2- Dijital Wattmetreler ,
3- İndüksiyon Wattmetreleri ,
4- Elektrostatik Wattmetreler .
Wattmetre Sembolü ve Bağlantı Uçları
«Pratik uygulamalarda; İndüksiyon ve Elektrostatik watmetrelerinin
kullanma
alanları
kısıtlıdır.
Çoğunlukla
ELEKTRODİNAMİK
WATTMETRELER kullanılmaktadır.»
1kW= 1000 W, 1MW= 1000 kW =1000000W, 1GW= 1000MW=1000000kW=𝟏𝟎𝟗 𝑾
292
Wattmetreler ve güç ölçmek
• Elektrodinamik wattmetreler hem DC de hem de AC de güç ölçümü yapabilirler.
• Dijital Wattmetreler; AC güç ölçmeleri için genelde bir fazlı devrelerde çalışacak
şekilde yapılmıştır. Dijital wattmetrelerde kademe anahtarı ayarlandıktan sonra
ölçülen değer doğrudan ekranından okunur.
• Analog Wattmetrelerde ise, ibrenin gösterdiği değer; wattmetre üzerindeki
kademelere göre belirlenen çarpma katsayısı ile çarpılarak belirlenir.
• Wattmetrelerde akım ve gerilim bobinlerinin ölçme alanları genişletilmiştir. Ölçü
aleti hangi akım ve gerilim kademesinde çalışıyorsa, ibrenin gösterdiği değeri buna
göre okumak gerekir.
• Elektrostatik ve indüksiyon tipi wattmetrelerin kullanım sahaları azdır.
• Endüksiyon tipi wattmetreler, sadece alternatif akımda güç ölçümünde kullanılır.
• Güç, wattmetre ile ölçüldüğünde de, ampermetre-voltmetre metodundakine
benzer yükleme hataları meydana gelebilir, ancak okuma hatası yarıya iner. Bu
sebeple, akım veya gerilimin durumuna veya gücün büyüklüğüne göre, akım ve
gerilim bobinler arasında önce veya sonra bağlama durumları dikkate alınmalıdır.
293
ELEKTRODİNAMİK WATTMETRELER
Yapısı:
Elektrodinamik Wattmetreler; akım ve gerilim bobini olmak üzere iki bobinden
meydana gelmiştir. Sabit ola akım bobini, kalın kesitli, az sarımlıdır ve yüke seri
bağlanır. Hareketli olan gerilim bobini ise, ince kesitli, çok sarımlıdır, yüke paralel
bağlanır.
Elektrodinamik Wattmetrenin prensip şeması
294
Çalışması;
Ölçü aleti devreye bağlandığı zaman, akım ve gerilim bobinlerinin elektromanyetik
kuvvetlerinin etkisinden dolayı alet içerisinde bir döndürme kuvveti meydana gelir.
Hareketli bobin ve buna bağlı gösterge, bu iki alanın etkisi altında kalarak döner. Her
iki bobinin alan şiddeti arttırılırsa döndürme kuvveti de artar. Göstergenin sapma
değeri hem akım hem de gerilimle orantılıdır.
Gerilim bobininin uçları doğrudan doğruya şebekeye bağlandığından, bu bobinin
meydana getirdiği manyetik alan şiddeti sabittir. Akım bobininin meydana getirdiği
manyetik alan şiddeti ise, alıcının çekmiş olduğu akıma bağlıdır. Akım ve gerilim
bobinlerinin oluşturduğu manyetik alanlar birbirine paralel olmaya çalışacaklarından,
devrenin gücüne göre ibre saat ibresi yönünde sapar.
Elektrodinamik wattmetrenin gerilim bobinine genellikle seri olarak bir direnç
bağlanır. Bu direncin iki önemli faydası vardır.
1. Gerilim bobini devresi toplam direncinin artması, çekeceği akımı azaltır güç kaybı
azalır.
2. Gerilim bobini hareketli olduğundan ağırlığının azalmasını (bobin akımı azaldığı
için iletken tel kesiti daha küçülür.) sağlar.
295
Wattmetrelerle İle Güç Ölçmek:
Wattmetre ile güç ölçmede, Ampermetre-Voltmetre Metodu ile güç ölçme
metoduna göre sadece okuma hatası yarıya iner, diğer hatalar aynen mevcuttur.
Wattmetrenin akım ve gerilim bobinleri, ampermetre-voltmetre metodunda
olduğu gibi gücü ölçülecek alıcı devresine iki şekilde bağlanırlar.
1. Akım bobinin gerilim bobininden önce bağlanması
2. Akım bobinin gerilim bobininden sonra bağlanması
Büyük akımlı, büyük güçlü devrelerde akım bobini önce, küçük akımlı, küçük
güçlü devrelerde ise akım bobini sonra bağlanır. Böylece ölçme hatası en aza
indirilmiş olur.
Akım bobini önce bağlı devrede hata, gerilim bobininde harcanan güç kadar
fazladır. Akım bobinin sonra bağlı devrede hata, akım bobinde harcanan güç kadar
fazladır. Hassas ölmelerde, akım ve gerilim bobinlerinde harcan güçler tespit edilip
wattmetrenin gösterdiği değerden çıkarılarak gücün gerçek değeri bulunabilir.
Küçük güçlü ölçme yapılacak wattmetrelerde akım veya gerilim bobininde harcanan
gücün ölçü aletinde görülmemesi için kompanze edilmiş wattmetre de
geliştirilmiştir..
296
Laboratuvar tipi wattmetreler, çeşitli akım ve gerilim değerlerinde ölçme
yapabilecek şekilde kademeli olarak yapılmışlardır.
Bu kademelerin akım ve gerilim değerleri karşılarına yazılmıştır. Ölçülecek gücün
akım ve gerilim değerlerine göre uygun kademeler seçilmelidir. Böylece ölçme
daha duyarlı yapılmış olur. Ancak seçilen çeşitli gerilim ve akım kademelerinde
ölçüm yaparken iki skala taksimatı arasına güç değeri, seçilen kademeye dikkat
ederek okunmalıdır.
297
1- Akım Bobinin Gerilim Bobinden Önce Bağlanması:
Wattmetrede okunan güç; yükün gücü ile gerilim bobininde harcanan gücün
toplamına eşittir. Büyük güçlü, yüksek akımlı devrelerde bu bağlantı kullanılırsa,
wattmetreden okunan değer gerçek güç olarak kabul edilebilir.
Wattmetrede okunacak güç:
𝑷 = 𝑉. 𝐼 ,
P (+)
Yükün gerçek gücü:
𝑷𝒚 = 𝑉. 𝐼 -
𝑉2
𝑅𝑣
Gerilim bobininde harcanan güç;
𝑷𝒗 =
𝑉2
𝑅𝑣
dir.
𝐼
𝐈
𝐕
W
𝐼𝑣
𝐼
Yük
N (-)
Wattmetre ile Büyük Güçlerin Ölçülmesi
(Akım bobini önce bağlı)
 Büyük güçlü , küçük gerilimli devrelerdeki güç ölçmelerinde;
𝑷𝒚 ˃˃ 𝑷𝒗 olacağından gerilim bobininde harcanan güç ihmal edilebilir.
Bu durumda ölçülen güç, wattmetreden direkt okunan değerdir.
298
2- Akım Bobinin Gerilim Bobinden Sonra Bağlanması:
Bu bağlantıda; wattmetrede okunan güç, alıcının gücü ile akım bobininde
harcanan gücün toplamına eşittir. Küçük akımlı, yüksek gerilimli devrelerde bu
bağlantı kullanılırsa, wattmetreden okunan değer gerçek güç olarak kabul
edilebilir.
𝐈
Wattmetrede okunacak güç:
𝑷 = 𝑉. 𝐼 ,
Yükün gerçek gücü:
𝑷𝒚 = 𝑉. 𝐼- 𝐼 2 . 𝑅𝐴
Akım bobininde harcanan güç:
𝑷𝑨 = 𝐼 2 . 𝑅𝐴
P (+)
𝐕
I
W
𝑉
𝑅𝐴
Yük
N (-)
Wattmetre ile Küçük Güçlerin Ölçülmesi
(Akım bobini sonra bağlı)
 Küçük güçlü ve düşük akımlı devrelerdeki güç ölçmelerinde; 𝑷𝒚 ˃˃˃ 𝑷𝑨
olacağından akım bobininde harcanan güç ihmal edilebilir. Bu durumda
ölçülen güç, wattmetreden direkt okunan değerdir.
299
Güç Ölçme ile ilgili Sorular:
1. Ampermetre- voltmetre metodu ile yapılan bir güç ölçme deneyinde, akım şiddeti
2A, ölçülen gerilim 110Vtur. Voltmetrenin iç direnci 5kΩ olduğuna göre ölçülen
gerçek güç ne kadardır?
2. Ampermetre- voltmetre metodu ile yapılan bir güç ölçme deneyinde, akım şiddeti
1A, ölçülen gerilim 60Vtur.Ampermetrenin iç direnci 0,5Ω olduğuna göre ölçülen
gerçek güç ne kadardır?
3. 220V, 50HZ’lik bir fazlı bir şebekede 4A akım çeken omik bir yük bağlanmıştır.
Yükün çektiği gücü ölçmek için, akım kademeleri; 2A, 5A, 10A ve gerilim
kademeleri; 150V, 300V, 600V olan ve skalası (0-150) taksimatlı bir wattmetre
kullanılıyor.
a) Gerekli bağlantı şemasını çiziniz.
b) Wattmetrenin hangi kademeleri kullanılmalıdır?
c) Wattmetrenin ibresi 80’ni gösterdiğine göre, ölçülen gücü yazınız.
4. Gerilimi 110V, akımı 5A olan bir yükün gücü elektrodinamik wattmetre ile
ölçülecektir. Wattmetrenin kademeleri, 150V ve 5A olup akım bobinin direnci
0,2Ω’dur. (Yapılan bağlantıda gerilim bobinin yükleme etkisi yoktur.)
a) Bu ölçmedeki bağlantı şemasını çiziniz,
b) Bu ölçmede yükün gerçek gücünü hesaplayınız.
300
Önek: Bir elektrik ocağında harcanan gücün ölçülmesi için; sınıfı 1,5 ölçme alanı (0300)V olan bir voltmetre ile 220V ölçülüyor. Sınıfı 2,5 ve ölçme alanı (0-500)A olan bir
ampermetre ile 350A ölçülüyor. Elektrik ocağının gücünü ve bu ölçmedeki bağıl ve
mutlak hataları hesaplayınız.
ÇÖZÜM:
Elektrik ocağının ölçülen gücü:
P = 350A x 250V = 77000W
Voltmetrenin gösterme hatası :
ΔV = 300V x 1.5/100 = 4,5V
Ampermetrenin gösterme hatası: ΔA = 500A x 2.5/l00 = 12,5A
Ölçü Aletlerinin bağıl hataları:
% βA = 12,5A/350A x 100 = %3,57,
% βV=4,5V/220V x 100 = %2,05
Toplam bağıl hata:
Σ% β = βA + βV = %(3,57+2,05)=%5,62
Σβ = ±0,0562
Ölçülen gücün mutlak hatası: ΔP = Σβ X P = 0,0562X 77000 = 4327 W
Ölçülen güç:
P=( 7700 ± 4327)W.
P = 77000+4327 = 81327W ile P= 77000- 4327 =72673W arasındadır.
301
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
OSİLASKOPLAR
Osiloskop, Periyodik ve periyodik olmayan elektriksel işaretlerin gözlenmesi ve
ölçülmesini sağlayan gelişmiş elektronik bir ölçü aletidir. AC-DC sinyallerin
ölçülmesinde ve çeşitli elektronik devrelerinin test işlemlerinde kullanılır.
Osiloskop, devrelerin farklı noktalarındaki sinyalleri görünür hale getirerek, dalga
şekillerinin kolayca incelenmesini sağlar.
Osiloskop giriş direnci bakımından, gerilim ölçen bir ölçü aletidir. Yani giriş direnci
bakımından voltmetreye benzer ve büyük değerlidir. Ayrıca büyük dirence paralel
küçük değerli kapasite de vardır.
Osiloskop ile ölçülebilen bazı büyüklükler;
• AC ve DC akım ve gerilimlerin ölçülmesi,
• Periyot, faz farkı ve dolaylı olarak frekansın ölçülmesi,
• Yükselme zamanı ve düşme zamanının ölçümü.
• Transdüser kullanarak, basınç, gerilme, yer değişimi, ışık, sıcaklık gibi elektriksek
olmayan büyüklükler gerilime dönüştürülerek dolaylı ölçümü.
 Osilaskop kullanımı ile ilgili video:
https://youtu.be/Ajw6oJnyAiU
302
Osiloskoplar Üç Grupta İncelenebilir;
1. Analog osiloskoplar,
2. Dijital osiloskoplar, 3. Taşınabilir Osiloskoplar
1. Analog Osiloskop ve Önemli Parçaları:
1. Katot ışınlı tüp CRT (Cathode Ray Tube),
2. Düşey ve yatay amplifikatörler(Yükselteçler),
4. Tarama osilatörü,
5. Tetikleme devresi,
6. Zayıflatıcı,
7. Çeşitli besleme devreleri.
2. Dijital Osiloskop:
Osiloskop kanalına uygulanan gerilim sinyalini içinde bulunan analog/dijital
dönüştürücü (ADC) sayesinde analog bilgiler dijital bilgiye dönüştürür. Bu sayede
gerilim bilgisi ardışık örneklenmiş şekilde elde edilir. Yeterli örnek elde edilinceye
kadar bu veriler hafıza biriminde depolanır. Depolanan bu veriler dalga şekline
dönüştürülerek LCD veya LED ekranda görüntülenir.
3. Taşınabilir Osiloskoplar (Cep Osiloskopları):
Taşınabilir osiloskoplar da dijital osiloskop ailesindendir. Dijital osiloskoptan farkları
içinde şarj edilebilir pil bulunması ve bu sayede portatif olarak kullanılabilmeleridir.
303
1. KATOT IŞINLI TÜP (CATHODE RAY TUBE- CRT)
temel parçası olan katot ışınlı tüp(CRT), televizyon tüpüne benzer. Katot ışınlı tüp
Osiloskopun, havası boşaltılmış cam bir tüp olup ön iç yüzeyi fluoresant (Fosfor)
maddesi ile kaplanmıştır. Fosforun cinsine göre farklı renklerde ışık elde edilebilir.
Ekrandaki görüntünün parlaklığı, ekrana çarpan elektronların hızı ve saniyedeki
sayısıyla doğru orantılıdır. İç yapı, elektron üretimini sağlayan flaman ve elektron
demetini fosforlu ekrana doğru odaklayıp hızlandıran düzeneklerden meydana gelir.
Burada odaklama ve saptırma elektrostatiktir. Yüksek gerilim dışındaki tüm
bağlantılar tüp soketi üzerinden yapılır.
Katodu dolaylı olarak ısıtılan flamana 6,3V’luk AC gerilim uygulanır. Flaman
etrafındaki katodu ısıtır. Isınan katot serbest elektronlar ortaya çıkarır. Katodun
etrafında bulunan silindirik yapıdaki kontrol ızgarasına negatif gerilim(-70V)
uygulanır. Bu gerilim, osiloskop panelindeki parlaklık ayar düğmesi ile değiştirilebilir.
Kontrol ızgarasının ucundaki küçük delikten yoğunluğu artırılmış elektronlar, pozitif
gerilimle beslenen ön hızlandırma anoduna geçer. Ön hızlandırma anodundan
katoda göre 150-500V civarında pozitif gerilim uygulanan odaklama anoduna ve 13kV civarında pozitif gerilimle beslenen odaklama anoduna ve ekrana doğru gider.
304
Çeşitli CRT Tüpler
305
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Aşağıdaki şekilde CRT tüpün yapısı ve elemanlarının yerleri gösterilmiştir.
Havası boşaltılmış
cam tüp
CRT tüpün yapısı ve elemanlarının yerleri
306
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Elektron Tabancası:
Flamandan başlayarak; Katot, kontrol ızgarası, ön hızlandırma anodu, odaklama
anodu ve hızlandırıcı anodun oluşturduğu düzene elektron tabancası denir.
Elektron tabancası, elektronların meydana gelmesini ve kontrolünü sağlamaktadır.
Elektron tabancasının katodu, yüksek sıcaklıkta elektron yayar. Izgara gerilimlerinin
kontrolüyle ekrana düşen elektron demetinin ışık şiddeti ayarı yapılabilmektedir.
Bu durum, ızgaraya negatif gerilim uygulanarak sağlanmaktadır.
Anotlar pozitif gerilimle beslenirler. Bu nedenle elektron demetinin odak ayarı ve
hızlandırılmaları, anot ile sağlanmaktadır.
Elektron tabancasından, şiddeti ayarlanmış, odaklanmış ve hızlandırılmış olarak çıkan
elektronlar, düşey ve yatay saptırma levhalarının arasından geçerek ekranın iç
yüzeyine ulaşırlar. Ekranın iç yüzeyindeki fluoresant madde nedeniyle, iç yüzeye
çarpan elektron demeti ekranın dışında yeşil bir ışık noktası (spot) olarak görünür.
(İnsan gözünün en duyarlı olduğu renk yeşildir.)
Düşey ve yatay plakalara hiçbir gerilim uygulanmamışken ışıklı nokta ekranın tam
ortasına gelir. Bu levhalara 20-50V arası gerilimler uygulanarak ışıklı nokta ekranın
istenilen bir noktasına getirilebilir.
307
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
2. DİKEY VE YATAY YÜKSELTEÇLER (AMPLİFİKATÖRLER):
Osiloskopta, ölçülmek istenen büyüklükler çok küçükse; ekranda çok küçük bir şekil
görülmektedir. Ölçülmek istenen işaretin ekranda uygun bir büyüklükte
görülebilmesi için, işaret önce kuvvetlendirilir, daha sonra levhalara uygulanır.
Böylece osiloskopla küçük genlikli işaretlerin ölçülmesi de sağlanmış olmaktadır.
Dikey Yükselteç (amplifikatör):
Normal çalışmada osiloskobun ekranında elde edilecek olan işaret osiloskopun
düşey girişlerine uygulanır. Bu işaret bir gerilim işareti olup mili volt seviyesinden
birkaç yüz volt seviyesinde değişik değerlerde olabilir. Dikey amplifikatörlerin çıkışı
dikey saptırma plakalarına uygulanır.
Dikey zayıflatıcı amplifikatör girişine uygulanan tüm frekanslar aynı kazanç ve faz
etkisi oluşturması gerekir. Yani tüm frekanslar için lineer bir karakteristiğe sahip
olması istenir. Osiloskobun göstereceği en yüksek frekansa osiloskobun bant
genişliği denir. Bant genişliği osiloskobun
maliyetine en çok etki eden
parametrelerden birisidir. Dikey amplifikatörün frekans sınırı veya bant genişliğine
bağlı olarak osiloskoblariki gruba ayrılır.
1. Alçak frekanslı osiloskoplar, 2. Yüksek frekanslı osiloskoplar
308
Yatay Tarama Devresi;
Osiloskobun önemli kısımlarından birisidir. Bu kısım, testere dişi şeklinde bir AC
işaret (gerilim) üreten bir osilatördür. Bu gerilim osiloskopun yatay saptırma
levhalarına uygulandığında, (dikey levhalarda bir gerilim yokken) ışıklı nokta
ekranın ortasında yatay düz bir çizgi (zaman ekseni) olarak görülür. Eş zamanlı
olarak düşey levhalara da zamanla değişen bir işaret verildiğinde, ekranda dikey bir
çizgi görülmektedir.
Yatay plakalara testere dişi gerilim, dikey plakalara da zamanla periyodik olarak
değişen bir gerilim (sinüzoidal, üçgen, kare dalga, vb) uygulandığında ekranda
dikey levhalara uygulanan gerilim görülmektedir.
Düşey ve yataya uygulanan işaretler birlikte senkron olurlarsa, ekrandaki işaret
duruyormuş gibi görünür. Aksi halde ekrandaki işaret sürekli olarak sağa ya da
sola doğru kayar.
Osiloskopun Güç Kaynağı:
Osiloskopun çalışmasını sağlayan iki farklı DC gerilim kaynağı vardır. Bunlardan biri
10kV’ un üzerinde gerilim üretir ve katot ışınlı tüpünü çalışmasında kullanılır. Diğeri
ise, alçak gerilim kaynağı olup, osiloskop kuvvetlendiricileri ile tarama gerilimi
devrelerini beslemek için kullanılır.
309
Yatay saptırma plakalarına uygulanan gerilim(Ts: Tarama zamanı, Tr: Geri dönüş zamanı)
Üretilen rampa sinyal
t(ms)
t(ms)
t(ms)
Ölçülecek sinyal
Ekrandaki görüntü (İki sinyalin toplamı)
Osiloskop Ekranında İşaretin Oluşması
310
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Spot
AC/DC
anahtar
Osiloskopun Genel Prensip Şeması
311
Osilaskop girişindeki anahtarın konumları ve görevleri;
AC konumu: girişten sadece AC sinyaller geçebilir. Bu pozisyonda, özellikle
büyük bir DC sinyal ile küçük bir AC sinyalin bulunması durumunda AC
bileşen ayıklanıp kuvvetlendirilerek görünmesi sağlanır.
DC konumu: DC+ AC her iki sinyalde geçer.
GND konumu: Osilaskop girişi toprağa (şaseye) bağlanır.
Osilaskop Probu aslında bir gerilim bölücü olarak görev yapar.
312
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
OSİLASKOPUN ÇALIŞTIRIL MASI:
 Flaman tarafından ısıtılan katot, serbest elektronlar yayar. Pozitif gerilime sahip
hızlandırma anotu tarafından çekilen elektronlar, kontrol ızgarasının ve odaklama
anotunun deliğinden geçerek hızlandırıcı anot sonunda ışın demeti haline gelir.
 Elektron tabancasından çıkan elektronlar düşey ve yatay saptırma plakaları
arasından geçer. Plakalara uygulanan gerilim ile elektron demetinin sapma miktarı
ayarlanır.
 Ekran yüzeyine hareket eden ve büyük kinetik enerjiye sahip elektronların ekrana
çarpması ile enerjileri ışık enerjisine dönüşür.
 Elektronlar yatay ve dikey saptırma plakalarına uygulanan gerilimin fonksiyonu
olarak hareket eder.
 Yatay saptırma plakalarına, osilaskopun içinde üretilen rampa veya testere dişi
sinyal uygulanır.
 Yatay saptırma plakalarına uygulanan gerilimin tarama zamanı (Ts) boyunca
elektron noktası ekranın solundan sağına doğru kayar. Tarama zamanı(Ts)
(time/div) düğmesi ile ayarlanır. Ts değeri küçüldükçe ışın demeti yatay eksende
düz bir çizgi görünümü verir.
313
 Yatay saptırma plakalarına uygulanan gerilimin geri dönüş zamanı (Tr)
boyunca elektron noktası hızlı bir şekilde ekranın sol tarafına kayar. Geriye
dönüş süresince, kontrol ızgarasına uygulanan gerilim ile elektron akışı
durdurularak ekranda herhangi bir iz görülmez.
 Dikey saptırma plakalarına ölçülmek istenen sinyal dikey amplifikatör
(yükselteç)’den geçirilerek uygulanır. Bu amplifikatörün kazancı Volt/div
düğmesi ile ayarlanır.
 Yatay saptırma plakalarına, osilaskopun içinde üretilen rampa veya testere
dişi sinyalin uygulanması ile elektron demeti ekranda soldan sağa doğru lineer
hareket ederken, dikey saptırma plakalarına ölçülecek sinüs sinyali
uygulandığında; elektron demeti artık aynı zamanda aşağı yukarı da hareket
eder. Bu iki hareketin vektörel toplamı ekranda görünen sinyal olacaktır.
314
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
OSİLOSKOP KONTROL DÜĞMELERİ VE AYARLARI
Osiloskobun Ekranı:
Osiloskobun ekranı genelde, her biri 1cm’den oluşan yatay ve dikey karelerden
(10 kare yatayda, 8 kare dikeyde) oluşmaktadır. Osiloskop ekranın ortasında X
ve Y eksenleri vardır. Bu eksenlere osiloskobun skalası adı verilir. Yatay eksen
zaman (Time), dikey eksen ise gerilimdeki değişimleri ifade etmektedir.
Osiloskop ekranındaki düşey aralıkların değeri volt/division (volt/cm) olarak
ölçeklendirilmiş olan kazanç ayar düğmesi ile belirlenir. Yatay aralıkların değeri
time/division (zaman/cm) olarak ölçeklendirilmiş olan zaman ayar düğmesi ile
belirlenir.
Yatay ve düşey aralıklar 1cm genişliğindedir. Her bir aralık 5 alt parçaya
ayrılmıştır. Herhangi bir aralık 1 cm’deki büyüklüğün 0,2 katı olur.
Eğer düşey olarak 3 tam ve 2 ondalık kadar sapma olmuş ise, 3,4 cm’lik bir
büyüklük olmuş olur. Volt/division anahtarı 1 V/cm. konumunda ise;
Ölçülen gerilim, 3,4 cm. 1 V/cm = 3,4 V olur
315
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Osiloskop Ekranı
316
Osilaskop Üzerinde Bulunan Tuş ve Düğmeler:
Osiloskopun, düşey ve yatay kuvvetlendiricilerinin kuvvetlendirme katsayıları
VOLTS/DIV,
TIME/DIV
düğmeleriyle ayarlanabilmektedir. Gerilim ve zaman
okumasında hata olmaması için bunlarla ilgili düğmelerin kalibrasyon
konumunda olmasına dikkat edilmelidir.
Osiloskop ile birkaç mV değerinden birkaç yüz volt seviyesine kadar olan gerilim
sinyalleri ölçülebilir. Kanal sayısına göre (CH1, CH2,..) birden fazla işaret aynı
anda ekranda gözlenebilir.
Osilaskoplarda kullanılan her tuş ve anahtarın ayrı ayrı görevleri olduğu gibi, birden
çok işlevi de bulunabilir.
Çeşitli marka ve modeldeki osilaskoplarda kullanılan ön paneldeki kontrol
düğmeleri hemen hemen aynıdır.
317
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
BİR OSİLASKOPUN ÖN PANEL GÖRÜNTÜSÜ
318
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
TİME/DİV: Bu düğmenin görevi, yatay saptırıcılara
uygulanan testere dişi(Time base) sinyalin periyodunu
değiştirmektir. Şekilde görüldüğü gibi düğme üzerinde
s (saniye), ms (mili saniye) ve μs (mikro saniye)
kademeleri vardır. Buna göre kademe hangi değeri
gösteriyor ise, ekranda görülen yatay karelerden her
birinin değeri bu değere eşittir.
Time/Div Düğmesi
Örneğin; Time/div = 1ms seçeneğinde iken ekranda görülen şeklin bir periyodu 4 kareye
sığıyorsa, her bir kare 1ms’ye eşit olduğundan sinyalin periyodu;
4 kare x 1 ms = 4 ms olur.
Düğme üzerindeki kırmızı daire ile gösterilen ve CAL diye tarif edilen kısım ise, Time/div
düğmesinin kalibrasyonunun yapıldığı yerdir. Eğer ölçülen değerin doğruluğundan emin
olmak istiyorsak, öncelikle değeri bilinen güvenilir bir kaynak osilaskop girişine bağlanır
ve ekranda bilinen değer okununcaya kadar CAL düğmesi ile ayar yapılır, bundan sonra
bu ayar sabit bırakılıp diğer ölçme işlemlerine geçilebilir.
319
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
VOLT/DİV: Bu düğmenin görevi, ölçülecek sinyali farklı
oranlarda yükselterek veya düşürerek, dikey saptırıcılara
uygulamaktır. Buradan ekran üzerinde bulunan her bir
dikey karenin, bu düğmenin gösterdiği değere eşit
olacağı anlaşılabilir. Örneğin bu düğme 10mV değerini
gösterirken, ekranda görülen sinyalin genliği dikey
karelerden üçüne sığıyor ise, bu sinyalin gerilim değeri;
3 kare x 10mV = 30mV olur.
Volt/Div Düğmesi
Düğmenin ortasında kırmızı daire ile gösterilen kontrol ise gerilim kalibrasyonu
yapmak için kullanılır.
Bir osilaskopta kanal sayısı kadar Time/Div düğmesi bulunur. Osiloskobun iki kanallı
olması durumunda; iki ayrı girişten verilen iki ayrı sinyali aynı ekranda gösterebilir.
Dolayısı ile her bir giriş için ayrı bir Volt/div düğmesi vardır.
Bu iki girişin yatay saptırıcılarına aynı testere dişi sinyal uygulandığından Time/div
düğmesi bir tanedir. Bu iki giriş kanalından birincisi CH1 (1.Kanal), ikincisi de CH2 (2.
Kanal) olarak gösterilir.
320
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
X-POS Düğmesi ve Kontrol Alanı:
Bu düğmenin görevi; ekranda görünen şekli, X ekseni boyunca
sağa veya sola doğru hareket ettirmektir. Böylece sinyali
istediğimiz bir bölgede görebilir veya istediğimiz kareler ile
çakıştırabiliriz.
Y-POS Düğmesi ve Kontrol Alanı:
Bu düğmenin görevi; ekranda görünen şekli, Y ekseni boyunca
aşağı veya yukarı hareket ettirmektir. Böylece sinyali istediğimiz
bir bölgede görebilir veya istediğimiz kareler ile çakıştırabiliriz.
DC/AC/GND Seçici Anahtarı:
Bu anahtarın görevi; BNC soketlerden girişe verilen sinyalin hangi
koşullarda osilaskopa uygulanacağının tespitidir. Örneğin GND
(Ground – Toprak) seçili ise bu durumda girişten verilen sinyal
iptal edilir ve giriş toprağa (osiloskobun şase seviyesine) bağlanır.
Böylece bir referans noktası (sıfır noktası) belirlenir ve bundan
sonraki ölçümler bu referans noktasına göre yapılır.
321
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
INTENSTY ve FOCUS Düğmeleri :
Bu düğmelerin görevi; ekranda görülen şeklin netlik ve
parlaklığının ayarlanmasıdır.
Intensty (Yoğunluk) düğmesi katottan çıkan elektron demetinin
yoğunluğunu değiştirerek, şeklin ekranda daha parlak
görünmesine yardımcı olur.
Focus (odaklama) düğmesi ile de, elektron demetini ekranda
odaklayarak netlik ayarı yapılabilir.
CH1 ve CH2 Girişleri :
Dışarıdan ölçmek istediğimiz sinyal osilaskopa bu soket yardımı
ile uygulanır. Bu tip soket özel bir yapıya sahiptir ve BNC soket
olarak anılır. Bu sokete ölçme uçları da denilen osiloskop probu
takılır.
FUSE: Osilaskopun besleme sigortası
322
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Tetikleme (Trigger) kontrol Düğmeleri:
Osilaskop ekranında görünen sinyal ile tetikleme sinyali
arasındaki uyumu (senkronizasyon) sağlarlar. Eğer
ekranda görünen şekil sabit kalmıyor ve daima kayıyorsa
bu düğmeler ile ayarlamalar yapılarak, ekranda sabit
olarak kalması sağlanır.
Normalde AT/NORM seçici anahtarı
AT (Automatic) konumuna getirilerek,
osiloskop
içerisinde
bulunan
elektronik devrelerin bu işi otomatik
olarak yapması sağlanır
NORM (Normal) konumu seçilirse bu işi dışarıdan kullanıcı manuel (elle ayar) olarak
yapabilir. EXT düğmesi ile de, tetikleme sinyali dışarıdan TRIG INP BNC soketi
yoluyla osilaskopa uygulanabilir. Tetikleme sağlandığında TRIG ışığı yanar.
323
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Kanal Seçici Anahtarlar:
Bu düğmeler sayesinde 1. ve 2. kanallardan verilen sinyallerin ekranda nasıl
görüntüleneceği seçilebilir.
CHI/II düğmesine, basılı iken sadece 2.kanaldan, basılı değilken ise sadece 1.
kanaldan verilen sinyal ekranda görünür.
DUAL düğmesine basılırsa, her iki girişten verilen sinyal ekranda aynı anda
görüntülenir. Bu görüntüleme yatay tarama sinyalinin bir alternansında bir kanal,
diğer alternansında diğer kanal olacak şekildedir.
ADD düğmesi ile, her iki girişten verilen
sinyallerin toplamı ekranda tek bir sinyal
olarak görüntülenir.
CHOP düğmesi aktif iken, her iki girişten
verilen sinyal ekranda aynı anda ve eşzamanlı
olarak görüntülenir.
324
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Kalibrasyon Çıkışları :
Osiloskop ile ölçüm yapmadan önce yatay ve düşey kazanç
anahtarlarının, ince ayar düğmelerinin kalibresi (ayarlanması)
gerekir. Bunun nedeni, eğer osiloskopun ayarı bozulmuş ise,
ölçmelerde hata oluşabilir. Bu yüzden osiloskopun doğru ölçüm
sonuçlarını verdiğinden emin olmak için kalibrasyon işlemi yapılır.
Kalibrasyon için, değeri bilinen bir kaynağa ihtiyaç vardır. Genlik değeri 0,2 Volt
veya 2 Volt olan kare dalga şekli seçilerek ve seçilen sinyal osiloskopa uygulanarak,
osiloskobun kalibrasyonu yapılabilir. Kalibrasyon için, Volt/div ve Time/div
düğmeleri üzerinde bulunan CAL ayar düğmeleri kullanılır.
Osilaskopların kaliprasyonu için kendi içinde kare dalga üreten bir bölümü vardır. Bu
işaret kalibrasyon probu ile osilaskopa verilir. Time/Div ve Volt/Div düğmeleri
kalibrasyon konumuna alınır. Gerekli ayarlamalar yapılarak ekranın %60’nın dolması
sağlanır. Verilen sinyalin genliğinin ekranda tam okunması için kalibrasyon ayarı
yapılır.
Kullanılan prob kompanzasyonlu ise, bunun da kalibrasyonun osilaskopla birlikte
yapılması gerekir.
325
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Örnek : Osiloskoba uygulanan bir işaret için (x(t)=2sinωt) volt/div anahtarının farklı
değerler aldığı durumlarda ekranda gözlenecek görüntüler aşağıda verilmiştir.
(a) volt/div=2V
(b) volt/div=1V
(c) volt/div=0.5V
326
OSİLASKOP PROBLARI:
Ölçülecek olan işaret bir prob ve koaksiyel kablo ile osiloskobun düşey girişine bağlanır.
Bu bağlantı ölçülecek sinyale etki etmemeli ve işareti bozmamalıdır. Bu şartları
sağlamak için aktif ve pasif problar kullanılır.
Osiloskop probları, osiloskop giriş direncini artırmak veya etkin giriş kapasitesini
azaltmak için kullanılır. Üzerlerinde; giriş empedansları ve kapasite değerleri (10 MΩ,
30 pF gibi) ile bu girişlerden osiloskoba zarar vermeden ölçülebilecek maksimum
gerilim değerleri (400 Vp) yazılıdır.
1. 1x1 lik prob: İşareti olduğu gibi iletir. DC ve AC’de alçak frekanslarda kullanılır.
2. Kompanze edilmiş zayıflatıcı prob: Yükleme etkisini azaltmak için kompanze
edilmiş zayıflatıcı problardır. Zayıflama oranına bağlı olarak (10x1, 50x1 ve 100x1)
lük şeklinde isimlendirilirler. İşaretin genliğini 10, 50 ve 100 kat zayıflatarak iletir.
3. Yüksek gerilim probu: Genel amaçlı osiloskoplarda düşey girişe uygulanabilecek
maksimum gerilim 600V civarındadır. Daha yüksek gerilimlerin ölçülmesinde
yüksek gerilim probu kullanılır.
4. Modilatör probu: Radyo alıcılarının kontrolünde kullanılırlar.
5. Aktif prob: Küçük genlikli yüksek frekansların ölçülmesinde kullanılır.
6. Akım probu: Büyük akımların ölçülmesinde kullanılan özel bir probtur.
327
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
OSİLOSKOP PROBLARI:
328
OSİLOSKOPTA BULUNAN FONKSİYON TUŞ LARI VE ANAHTARLARI
Sık kullanılan menüler
Çok amaçlı kontrol
topuzu (sağa sola
dönebilir ve üzerine
basılabilir.)
Operasyon
kontrolü
Trigger
Kontrol
volts/div
y pos.
x pos.
Prob
kalibrasyonu
için sinyal
çıkışı
sinyal girişleri analları
Time/div
329
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
ANALOG BİR OSİLOSKOPTA BULUNAN FONKSİYON TUŞ LARI VE ANAHTARLARI (1)
POWER (ON-OFF): Açma-kapama
INTENSITY: Ekrandaki ışık çizgisinin parlaklığını ayarlar.
FOCUS: Ekrandaki ışık çizgisinin kalınlığını ayarlar.
SCALE (İLLUM): Ekran ışığını ayarlar.
TRACE ROTATION: Yatay ışık çizgisinin, yatayla olan açısını ayarlar.
X POSITION: Işıklı sinyalin yatayda hareketini sağlar.
Y POSITION: Işıklı sinyalin dikeyde hareketini sağlar.
AC: Alternatif akım ölçümlerinde kullanılır.
DC: Doğru akım ölçümlerinde kullanılır.
GND: Girişi şaseye bağlar ve osiloskop sinyal almaz.
UNCAL: Seçtiğimiz kısmın sınırını aştığımızda ikaz eder.
VOLTS/DIV: Ekrandaki bir karenin kaç volt olduğunu belirtir.
TIME/DIV: Ekrandaki bir karenin, periyod için geçen zamanını ifade eder.
330
(2)
TRIG-LEVEL: Ekranda kayan sinyalin durmasını sağlar.
CAL(1 kHz; 0,5V): Kalibrasyon için kare dalga test sinyal çıkışı.
NORM: Sınırlamasız frekans tetiklemesi yapar.
VARIABLE PULL X5 MAG:
a) Basılı ise, anahtarının her kademesinin kalibresini yapar ve sinyalin ekrana
oturmasını sağlar.
b) Basılı değilse, volt/dıv anahtarına ait her kademesinin değerini 5 kat büyüterek
hassasiyetini arttırır.
DUAL: Çift ışınlı osiloskoplarda, iki kanal girişinin ekranda aynı anda görünmesini
sağlar.
ALT: Her iki kanalda sinyalleri hızlı bir şekilde görüntüler.
EXT-TRIG: Kendi tetiklemesini keser.
INVERT: Sinyal çıkışını tersler.
SLOPE (±): Sinyalin (+) veya (-) kısmını seçmek için kullanılır.
BEZEL: Ekrana kamera monte etmek için kullanılır.
331
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
OSİLASKOP İLE ÖLÇMELER
Osilaskopla gerilim ölçmek:
• Osilaskop ile alternatif akım doğru akım ve yüksek frekanslı sinyaller en
fazla 400V’a kadar gerilimler direkt olarak ölçülebilir.
• Osilaskop ile gerilim ölçme işleminde VOLTS/DIV anahtarı ölçülecek
gerilime uygun konuma getirilir. Ölçüm yapılacak girişe göre AC-DC
seçimi yapılır.
• Osilaskopun probu gerilim ölçülecek uçlara bağlanır. Ekrandaki gerilimin
genliği rahat okunabileceği değere kadar VOLTS/ DIV kademesi ile ayar
yapılmalıdır.
• Ekrandaki görüntüde kayma var ise TİME/DIV anahtarı ile ekrandaki görüntü
sabitlenir. Bu işlemler yapıldıktan sonra gerilimin osilaskopta görülen sinyalin
yüksekliği (H) tespit edilir. Bu andaki VOLTS/DIV anahtarının gösterdiği değer (D),
V/cm veya mV/cm cinsinden okunur. Bu değerler yardımı ile ölçülen gerilimin
değeri aşağıdaki formüllerle hesaplanır.
332
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Tepeden tepeye gerilim (𝑽𝒕𝒕 ) :
𝑽𝒕𝒕 = Genlik x VOLTS/DİV kademe değeri veya,
𝑽𝒕𝒕 = Prob duyarlılığı x Dikeydeki kare sayısı x VOLTS/DİV kademe değeri.
𝑽𝒕𝒕 = H (cm) x D (V/cm) Volt,
𝑽𝒎 =
𝑽𝒕𝒕
𝟐
Volt,
V= 0,707 x 𝑽𝒎 Volt.
Formüllerde;
𝑽𝒕𝒕 : Ölçülen gerilimin tepeden tepeye değeri
𝑽𝒎 : Ölçülen gerilimin maksimum değeri.
V : Ölçülen gerilimin etkin değeri.
Tepeden tepeye genlik :
Örnek 1: Dikeydeki kare sayısı (tepeden tepeye) 4 cm, prop x 100 kademesinde,
VOLTS/DİV komütatörü 50 mV/cm kademesinde olduğuna göre, gerilimin
maksimum (tepe) değerini, efektif değerini ve ortalama değerini hesaplayınız .
Volt/Div = 50 mV/cm = 0,05 V/cm
𝑉𝑡𝑡 = 100. 4. 0,05 = 20V,
V= 0,707.Vt = 0,707.10 = 7,07 V
𝑉
20
𝑉𝑡 = 2𝑡𝑡 = 2 = 10𝑉.
𝑉𝑜 = 0,636.Vt = 0,636.10 = 6,36 V
333
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Örnek 2: Dikeydeki kare sayısı 3cm, VOLTS/DİV komütatörü 50mV/cm, prob kademe
değeri x100 olduğuna göre, DC gerilimin değerini hesaplayınız.
VOLTS/DİV = 50 mV/cm = 0,05 V/cm
VDC = Dik. kare say. x VOLTS/DİV kademesi x Prop kad. = 3. 0,05. 100 = 15 V
Örnek 3: Dikeydeki kare sayısı 2 cm, VOLTS/DİV komütatörü 10 V/cm, prob kademe
değeri x 10 olduğuna göre, DC gerilimin değerini hesaplayınız.
VDC = Dikey kare sayı x VOLTS/DİV kad. x Prop kademesi = 2. 10. 10 = 200V
Örnek 4: Dikeydeki kare sayısı 2,5 cm, VOLTS/DİV komütatörü 2 V/cm, prob kademe
değeri x1 olduğuna göre DC gerilimin değerini hesaplayınız.
VDC = Dikey kare say. x VOLTS/DİV kad. x Prop kademesi = 2,5. 2. 1 = 5 V
334
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Örnek 5: Ölçülmek istenen gerilimim yüksekliği, H=6,6cm ve VOLT/DİV
anahtarının konumu, D=5V ise; Osiloskopta ölçülen gerilimin etkin değerini
bulunuz.
𝑽𝒕𝒕 = H (cm) x D (V/cm) =6,6 x 5=33 Volt.
𝑉𝑚 =33/2=16,5V.
V=0,707.16,5= 11,665V.
Ödev: Analog osiloskop ekranında görülen sinüs sinyalinin tepe değerini
bulunuz. (volt/div= 0.1V, prob=10x1)
335
OSİLASKOP İLE FREKANS ÖLÇMEK:
Osiloskoplarda frekans yerine önce periyot ölçülmektedir. Periyot ölçümleri
X (yatay) ekseninden yapılır. Dalga şeklinin bir periyodunun X ekseni yönündeki
uzunluğu kareler sayılarak belirlenir. Time/div butonun gösterdiği değerle kare
sayısını çarparak zaman birimi cinsinden periyot elde edilir. Ancak sinyali zayıflatan
bir prob kullanılmışsa, prop zayıflatma katsayısı da dikkate alınmalıdır. Periyot
ölçüldükten sonra frekans hesaplanarak dolaylı yoldan osilaskop ile frekans da
ölçülmüş olur.
PERİYOT ÖLÇMÜ (T) : Birim: Saniye
T= L (cm) x (Time/ div ).
L: yatay eksen üzerindeki kare sayısı
Prop katsayısı frekans değerini de etkiliyorsa (özel durum);
T = yataydaki kare Sayısı x (Time/ div )x Prop katsayısı.
FREKANS ÖLÇÜMÜ ( f ):
f= 1 / T Hz
ile hesaplanır.
336
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Osilaskopla Frekans Ölçmek:
•
•
•
•
•
•
Her osiloskopun bir frekans ölçme sınırı vardır. Yüksek frekanslar ölçülürken
bu sınıra dikkat edilmelidir.
Ölçülecek frekans değerine uygun osilaskop seçildikten sonra frekans
ölçülecek noktaya osilaskop bağlantısı yapılır.
Ekrandaki frekans genliği rahat okunana kadar VOLTS/DIV kademesi
küçültülür veya büyültülür.
Ekrandaki sinyal hareketli ise TIME/DIV anahtarı ile uygun kademe seçilerek
sinyal sabitlenir.
Bu anda ekrandaki bir periyodun boyu (L), ekrandaki karelerden
faydalanılarak tespit edilir.
Bu anda TIME/DIV anahtarının seçilmiş olan değeri (TC) s/cm, ms/cm veya
μs/cm cinsinden tespit edilir.
Ölçülen frekans değeri :
T= L (cm) x Tc (s/sn) saniye
T: Ölçülen gerilimin periyodu (saniye)
f= 1 / T Hz ifadeleri ile hesaplanır.
f: Ölçülen gerilimin frekansı (Hertz)
337
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Örnek 1: Ölçülen frekansın ekrandaki bir periyodunun boyu: L=2,3cm ve
TIME/DIV ‘da Tc= 50 μs/cm dir. Frekansın değerini bulunuz.
Buna göre ölçülen frekans değeri:
T= L (cm) x Tc (μs/cm) = 2,3 x 50 =115 μs
T= 115 10-6 saniye
f = 1 / T = 1 / 115 x 10-6 = 8695,65 Hz
L=2,3cm
Ödev 2: Analog osiloskop ekranında görülen sinüs sinyalinin periyodunu ve
frekansını bulunuz. (time/div= 10ms)
338
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Örnek 3: Tarama hızı 1 ms/div, sinyalin periyodu yatay eksende 4 aralığa yayıldığına
göre, periyodu ve frekansı hesaplayınız.
Time/Div = 1 ms/div (ms/cm) = 1. 10−3 sn/cm , L=4 Div/cm
𝑇 = Time/Div 𝑥𝐿 = 1. 10−3 x 4 = 4. 10−3 s = 0,004s
1
1
𝑓=
= 250𝐻𝑧
𝑇 0,004
339
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Akım Şiddeti ölçmek:
• Osiloskobun giriş direnci çok büyük olduğundan ampermetre gibi kullanılmaz.
Bundan dolayı osiloskopta akım ölçümü dolaylı olarak yapılır.
• Devre akımı ölçülecek ise; Devre kapalı veya karmaşık ise değeri belli olan
küçük bir direnç akımı ölçülecek devreye seri bağlanır. Bu direncin uçlarındaki
𝑽
gerilim osiloskop ile ölçülerek akım; 𝐈 = 𝑹𝒔 den hesaplanır.
Herhangi bir direncin akımı okunacak ise o direncin üzerindeki gerilim değeri
osiloskop ile ölçülerek, gerilim değeri direncin değerine bölünerek direncin
akımı elde edilmiş olur.
340
ALTERNATİF AKIM ÖLÇMELERİ
Örnek 1 : Osiloskopla 0,1Ω’luk direnç üzerinde düşen gerilim ölçümü için alınan
değerler, dikeydeki kare sayısı = 3cm , VOLTS/DİV kademe değeri = 20 mV/sn ,
Prop duyarlığı = x1 olduğuna göre dirençten geçen akımın etkin değerini
hesaplayınız.
Vt = Prop duyarlığı x Dikeydeki kare sayısı x VOLTS/DİV kademe değeri
Vt = 1. 3. 20.10−3 = 0,06 V ,
I=
V=0,707.0,06=0,0042
0,0042
= 0,042𝐴
0,1
341
ALTERNATİF AKIMDA ÖLÇÜ ALETLERİNİN ÖLÇME ALANLARININ
GENİŞLETİLMESİ VE ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİ,
Uygulamadaki birçok elektrik tesisleri, alternatif akım enerjisi ile çalışır. Bu tesislerin
kontrol ve koruma devrelerinde kullanılan ölçü aletleri ve röleler, yüksek gerilim
şebekelerine ve büyük akım çeken devrelere doğrudan doğruya bağlanmaları
sırasında bazı zorluklarla karşılaşılır. Çünkü ölçü aletlerinin yüksek gerilimden
yalıtılması ve büyük akımlara dayanacak kapasitede yapılması zordur.
Böyle devrelerde standart olarak yapılmış, ölçü aletleri ve kontrol cihazlarının
elektrik tesislerine güvenle bağlantısını sağlayan özel transformatörler kullanılır. AA
devrelerinde, akımı veya gerilimi belli oranlarda küçülterek ölçü aletlerinin
ölçebileceği değere getiren bu özel transformatörlere ölçü transformatörleri denir.
Ölçü transformatörlerinin sekonder uçlarına, ampermetreler, voltmetreler,
wattmetreler, sayaçlar, çeşitli röleler ve bazı kontrol aletleri bağlanabilir. Ölçü
transformatörlerinin yükleri ölçü aletleri olduğu için güçleri küçüktür.
Ölçü transformatörleri, ölçü aletlerinin ölçme alanlarını genişletmek ve
ölçme yapan kişiyi yüksek gerilimden korumak için kullanılır.
342
+
_
+
_
343
ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİ
Ölçü transformatörlerinin kullanım amaçları;
1. Ölçü aletleri ve koruma rölelerini primer geriliminden izole ederek
güvenli çalışma imkanı sağlar.
2. Değişik primer değerlerine karşılık, standart sekonder değerleri verirler.
3. Ölçü transformatörlerinin kullanılması, ölçü aletlerinin ve rölelerin küçük
boyutlu imal edilmesine imkan verir .
4. Büyük değerlerin ölçmesinde daha ekonomik çözümdür.
Özet olarak ölçü transformatörleri; Ölçme, Koruma, Kontrol, Kumanda ,
yalıtım (İzolasyon) kolaylıkları sağlar.
Transformatörler; kısaca trafo olarak da yazılır ve söylenebilir
Ölçü transformatörleri iki çeşittir.
1. Akım transformatörleri,
2. Gerilim transformatörleri,
344
1- AKIM TRANSFORMATÖRLERİ
Alternatif akım devrelerinde şönt direnç kullanarak ampermetrenin ölçme alanını
genişletmek, güç kayıplarına sebep olduğundan ve yüksek gerilimde yalıtma
zorluğu çıkardığından dolayı tercih edilmez.
Alternatif akım devrelerinde kullanılan ampermetrelerin ölçme alanlarını
genişletmek için akım transformatörleri kullanılır. Akım transformatörleri, bağlı
oldukları devreden geçen akımı gerekli oranlarda küçülterek ampermetrelerle
ölçülmesini sağlarlar. Ölçü transformatörlerinin hemen hemen hiç güç kayıpları
yoktur.
Akım transformatörünün prensip şekli
345
Alçak ve yüksek gerilim devrelerinde kullanılan akım transformatörlerinin,
primer ve sekonder sargıları aynı nüve üzerine bulunur.
Primer sargısından, ölçülmesi istenen yüksek akım, sekonder sargısından ise
ölçü aletlerinin akımları geçer. Bu nedenle primer sargı kalın telli, az spirli,
sekonder sargı ince telli, çok spirli olarak sarılır. Bu iki devre sargıları
birbirlerine göre çok iyi izole edilmiş olup, nüvesi kaliteli silisli çelik saçlardan
yapılır.
Primer sargı uçları akımı ölçülecek devreye seri bağlanır ve sekonder sargı uçları
ölçü aletinin giriş uçlarına direkt bağlanır.
Akım transformatörünün primerinden ne büyüklükte akım geçerse geçsin,
sekonderinden bu akımla orantılı küçük değerde (1A, 2A, 5A, 10A gibi) akım
geçer. Akım transformatörü aracılığı ile ölçme yapan ampermetrelerin ölçme
alanı akım trafosunun sekonder akımına uygun olmalıdır.
Primer devre akımının ( I1 ) sekonder devre akımına( I2 ) bölünmesi ile
bulunan sayıya, akım trafosunun dönüştürme oranı denir.
𝒏=
𝐈𝟏
𝐈𝟐
( 50/1, 50/5, 300/5, 600/5, 1000/5, 1600/5 gibi),
346
Örnek 1: Üzerinde 50/5 A oranı yazılı bir akım transformatörünün sekonderine
bağlı olan ampermetre 3A‘i gösteriyorsa primerden geçen yük akımını
hesaplayınız.
(Bu transformatörünü primerinden 50A geçtiğinde, sekonderine bağlı
ampermetre 5 A‘i gösterecek demektir)
𝐼
𝑛 = 𝐼1 =
2
50
5
= 10 ,
I = 3. n = 3. 10 = 30A.
Örnek 2: Üzerinde 100/5 A oranı yazılı bir akım transformatörünün sekonderine
bağlı olan ampermetre 4A‘i gösteriyorsa primerden geçen yük akımını
hesaplayınız.
(Bu transformatörünü primerinden 100A geçtiğinde, sekonderine bağlı
ampermetre 5 A‘i gösterecek demektir)
𝐼
𝑛 = 𝐼1 =
2
100
5
= 20 ,
I = 4. 20= 80A
347
Primer Sargı Uçları
Ülke
Standart
Sekonder Sargı Uçları
Giriş Uçları Çıkış uçları Giriş Uçları Çıkış uçları
Alman
K
L
k
l
Amerikan
H1
H2
X1
X2
Türkiye
P1
P2
S1
S2
Akım transformatörü bağlantı uçlarının standartları
348
Akım Transformatörleri İle İlgili Bazı Önemli Özellikler;
1. Akım transformatörlerinin sekonderlerine bağlanan elemanların iç dirençleri çok
küçük olduğundan, transformatör kısa devre durumunda çalışır Bunun için
Sisteme bağlı akım trafosunun sekonder ucu asla açık devre şekline olmamalıdır.
Aksi durumda akım trafosu zarar göreceği gibi istenmeyen durumlar meydana
gelebilir.
2. Akım transformatörünün sekonder sargı uçları açık bırakılacak olursa, sekonder
sargının manyetik alanı oluşmayacağından primer sargının manyetik alanı hem
demir nüveyi ısıtır hem de özellikle ani akım darbelerinde sekonder sargı
üzerinde yüksek gerilim indükler. Bunun sonucunda hem transformatör yanabilir
hem de oluşan yüksek gerilim sargıların izolesini patlatır ve ölçme yapanları
tehlikeye sokabilir.
3. Bu nedenle, akım transformatörü gerilim altında iken sekonder sargı uçları
kesinlikle sekonder sargı uçları açık bırakılmayacağı gibi bu devreye sigorta da
konulmaz.
4. Onarım veya ölçü aletinin değiştirilmesi gibi nedenlerden dolayı sekonder
devrenin açılması gerekirse ya primer akımı kesilir ya da sekonder uçları önce bir
kablo ile kısa devre edilir sonra açılır. Bunun için kısa devre anahtarı konabilir.
Ayrıca yüksek gerilim tehlikelerine karşı (k )ucu daima topraklanır.
349
5. Akım transformatörleri;
•
•
•
•
Primer ve sekonder akımlarına göre; 50/5A- 300/5A,
Güçlerine göre; 10VA-20VA,
Hassasiyetlerine göre; 1.sınıf, 2.sınıf,
Gerilimlerine göre; alçak veya yüksek gerilim akım transformatörü olarak
isimlendirilirler.
5. Primer sargı yapısına göre, sargı tipi ve bara tipi akım transformatörleri olarak
sınıflara ayrılır.
6. Akım transformatörleri; (0,1 - 0,2 - 0,5 - 1 – 3) sınıflara ayrılmıştır.
7. Akım transformatörleri tam yük akımlarına yakın değerlerde (1,2xIn - 0,8xIn)
normal çalışırlar. Çok küçük akım değerlerinde hataları artar.
8. Akım transformatörleri bir fazlı olarak yapılır ve standart primer akımları; 10-1520-30-50-75-100-150-200-300-400-600-800-1000-1500-2000-3000-4000-60008000-10000-20000-30000-40000-60000-80000 A değerleririndedir.
9. Sekonder akımları ise genellikle, 5A dir. (1A, 2A, 10A ’likleri de vardır.)
10. Alçak gerilimli devrelerinde 100A den sonra akım transformatörü kullanılır. Alçak
gerilimde akım redüktörü olarak da isimlendirilebilir.
350
Bazı akım transformatörlerinin ortasından yuvarlak veya dikdörtgen kesitli bara
geçer. Bu bara primer sargı devresini oluşturur. Alçak gerilim devrelerinde
kullanılan, sargılı veya baralı olarak yapılan akım transformatörlerine akım
redüktörleri (Bara tipi akım transformatörleri) denir.
Akım transformatörü sargısı, ve baralı ve barasız tip akım transformatörleri
351
PENS AMPERMETRESİ
Alçak gerilim devrelerinde, ölçme kolaylığı sağlamak için bazı akım
transformatörleri, ölçü aletleri ile aynı gövde içine alınarak imal edilmiştir. Bu
aletlere pens ampermetresi denir.
Pens ampermetresi geliştirilerek pens avometreleri yapılmıştır. Bu ölçü aletleri ile
ölçme yaparken akım ölçülecek iletken, primer iletkenini oluşturmakta olup pens
içine alınır. Böylece içinden geçen akım kolaylıkla ölçülür.
Yalnız akım ölçmelerinde kullanılan pens ampermetreler aynı zamanda gerilim
ölçmelerine göre de yapılırlar. Bunun için aletin gövdesi üzerine ayrıca iki gerilim
ucu çıkarılarak 150- 300 ve 600 V’luk gerilimler ölçülür.
352
GERİLİM TRANSFORMATÖRLERİ
600V’a kadar olan gerilimlerde ön direnç kullanılarak ölçü aletlerinin ölçme alanları
genişletilmektedir. Ancak 600V’un üzerindeki alternatif akım devrelerinde güç
kaybının artması ve gerilimi yalıtma zorluğu gibi problemler nedeniyle ölçü
aletlerinin ölçme alanlarını genişletmek ve ölçü aletleri ile ölçme yapan kişiyi bu
yüksek gerilimden yalıtmak amacıyla gerilim transformatörleri kullanılır. Gerilim
transformatörlerine gerilim redüktörü de denir.
Gerilim transformatörlerinin primer sargısı ince kesitli çok sarımlıdır ve uçları (U-V) ile
gösterilir. Sekonder sargısı ise, kalın kesitli ve az sarımlıdır ve uçları (u-v) ile gösterilir
(Alman standartı). Primer sargı uçları, gerilimi ölçülecek yüksek gerilim tarafına,
sekonder sargı uçları ise ölçü aletine yani voltmetre veya çeşitli rölelere bağlanır.
Gerilim transformatörlerinin primer gerilimleri ne olursa olsun sekonder gerilimleri,
100–120V arasındadır. Bu nedenle sekondere bağlanan voltmetrenin ölçme alanı,
bu gerilimi ölçebilecek değerde seçilir.
353
Bu transformatörler, akım transformatörlerinin aksine açık devreye yakın durumda
çalıştıklarından dolayı sekonder uçlarının açık kalmasında hiçbir sakınca yoktur. Fakat
kısa devrelere karşı hem primer hem de sekonder ucuna sigorta konurken, yüksek
gerilime karşı korumak için sekonderin (v) ucu ile gövde topraklanır, diğer ucu (U)
da aşırı yüklenmelere ve ters topraklanmalara karşı sigortalanır.
Primer geriliminin sekonder gerilimine oranına dönüştürme oranı denir.
𝒏=
𝑽𝟏
𝑽𝟐
(10/1 – 40/1 – 100/1 gibi)
Ölçü aletlerinin skalası primer gerilimine göre düzenlenmiş ise, okunan değer direkt
olarak primer gerilimidir. Aksi halde aletten okunan değeri (n) ile çarpılarak primer
gerilimi bulunur.
Primer gerilimi 4000V olan bir gerilim transformatörünün sekonder gerilimi 100V
olduğuna göre bu transformatörün dönüştürme oranı,
𝑛=
𝑉1
𝑉2
=
4000
100
= 40 Bu değer okunana değer ile çarpılırsa primerin nominal gerilimi
bulunmuş olur.
354
Gerilim transformatörlerinin kullanım amaçları:
• Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer geriliminden izole ederek
güvenli çalışmaya imkân sağlar.
• Değişik primer değerlerine karşılık standart sekonder değerler elde edilir.
• Ölçü transformatörlerinin kullanılması ölçü aletlerinin ve rölelerin küçük
boyutlu imal edilmesine imkân verir.
• Büyük gerilimleri ölçmede daha ekonomik bir çözümdür.
Primer Sargı Uçları
Ülke
Standart
Sekonder Sargı Uçları
Giriş Uçları Çıkış uçları Giriş Uçları Çıkış uçları
Alman
U
V
u
v
Amerikan
H1
H2
X1
X2
Türkiye
P1
P2
S1
S2
Gerilim transformatörü bağlantı uçlarının standartları
355
Gerilim transformatörlerinin özellikleri:
• Sekonder çıkışları, açık devre gibi çalışırlar.
• Bağlantısı yapılırken polaritesine dikkat edilmelidir.
• Primer sargıları ince telli çok sarımlıdır. Sekonder sargıları ise kalın telli ve az
sarımlıdır. Gerilim transformatörlerinin bazı ölçü aletleri ile bağlantısında
polaritesi önemlidir. Aynı gerilim transformatörü birkaç ölçü aleti için
kullanılabilir.
• Gerilim transformatörlerinin ölçme hassasiyetlerine göre sınıfları: 0,1 - 0,2 -0,51 ve 3 olmak üzere sınıflandırılır.
• Koruma devrelerinde 3 sınıfı, sayaçlarda 0,2 - 0,5 sınıfı, ölçü aletlerinde 1 sınıfı
gerilim transformatörleri kullanılır.
• Gerilim transformatörlerinin sekonder uçlarından birine, mutlaka sigorta
konmalıdır.
• Gerilim transformatörleri nominal akımlarının %20 fazlasına kadar yüklenebilir.
• Primer anma gerilimleri, genellikle; 0,3-6,3-10,5-15-30-34,5-60-66-154-380 kV
değerleridir. Sekonder gerilimleri ise, 100-110-115-120 Volt ’tur.
356
Çeşitli gerilim transformatörlerinin iç yapıları
Gerilim transformatörü prensip şeması
357
Kombine Ölçü transformatörü
Yüksek gerilimde kullanılan gerilim transformatörleri
358
+
_
+
_
359
Örnek 1: 10kv’luk bir iletim hattına bağlı olan yükler yaklaşık olarak 40A’lik akım
çekmektedir. Elimizde 10kV/100V ‘luk bir gerilim transformatörü ile 50/5A’lik bir akım
transformatörü vardır. Kullanılacak olan wattmetrenin gerilim kademesi 100V, akım
kademesi 5A ve maksimum skala taksimatı 250’dir. a)Güç ölçme devresini çiziniz.
b)Wattmetre 200 skala taksimat saptığına göre ölçülen gücü bulunuz.
P1
P2
ÇÖZÜM:
a)
S1
P1
S2
S1
S2
P2
b)
Akım trafosu çarpanı: 50/5 =10,
Gerilim trafosu çarpanı= 10000/100=100
Wattmetre kademeleri: V=100V, I=5A kademelerine göre maksimum güç;
Pm= (100.100) x (5.10) =500000W. Wattmetre skala çarpanı= 500000/250= 2000
Pö= 200x2000=400000W =400kW
Ölçülen Güç: 400kW
360
Örnek 2: Bir fazlı bir şebekeye 100/5 ‘lik akım ve 3000/100’lük gerilim transformatörü
ile 120V, 5A’lik bir elektrodinamik watmetre bağlanmıştır. Maksimum skala taksimatı
150 ve Wattmetrenin gösterdiği değer 80 taksimat ise çekilen gücü hesaplayınız.
Devre bağlantı şemasını çiziniz.
R
Çözüm:
Akım tr. çarpanı: 100/5 =20,
Akım bobini
Gerilim tr. çarpanı= 3000/100=30
V
Wattmetrenin;
Gerilim bobini
V=120V, I=5A kademelerine göre
Ölçülebilecek maksimum güç;
Wattmetre
0
Pm= (120.30) x (5.20) =360000W. Wattmetrenin skala çarpanı= 360000/150= 2400
Ölçülen güç: Pö= 80x2400=192000W
Veya:
Pm=120x5=600w
a= 600/150=4
Pw= 80x4=320W
Pö= 320x(100/5) x(3000/100)= 192000W.
361
ELEKTRİK-ELEKTRONİKTE TEMEL DEVRE ELEMANLARI VE
ÖLÇÜMLERİ
1. Dirençler ve Direnç Ölçümü,
2. AA’ da direnç etkisi, Direnç renk kodları
3. Endüktans ve Endüktans Ölçümü
4. Empedans, relüktans tanımı ve hesabı,
5. Kapasite ve Kapasite Ölçümü,
362
DEVRE ELEMANI OLARAK DİRENÇ
Direnç (Resistor) :
1
Krom-Nikel direnç
2
Taş dirençler (direnç;1,2,3)
3
Karbon direnç
Direnç, elektronikte en çok kullanılan bir devre elemanıdır. Direncin en önemli
özelliği adından da anlaşılacağı üzere üzerinden akan akıma karşı koyması ve güç
harcamasıdır.
Elektronik devrelerde kullanılan direncin boyutu ile harcadığı güç miktarı birbiri
ile doğru orantılıdır. Dirençler güçlerine göre; 2W’ın altında olanlara küçük güçlü,
2W’ın üstünde olan dirençler büyük güçlü dirençler olarak gruplanır.
Düşük güçlü dirençler genellikle çeyrek wattlık (0,25W), yarım wattlık (0,5W) ve
bir wattlık (1W) direnç şeklinde sınıflandırılırlar. Bu değerler, bir direncin
üzerinde harcanabilecek maksimum güç değerini gösterir. Bu değerin üstünde
güç harcanmaya zorlanırsa, direnç elemanı ısınır ve yanar.
Dirençler; güçlerine göre değil, akıma karşı gösterdikleri zorluğa yani ohm
cinsinden dirençlerine göre ifade edilirler.
DİRENÇLERİN GRUPLANLANDIRILMASI:
I. Dirençler güçlerine göre;
 2W’ın altında olanlara küçük,
 2W’ın üstünde olan dirençler büyük güçlü dirençler olarak gruplanır.
II. Ohm değerlerine göre direnç grupları:
 Küçük değerli dirençler: 0 – 1 Ω arasında değişen dirençlerdir.
 Orta değerli dirençler: 1 – 100.000Ω (100K)arasında değişen dirençlerdir.
 Yüksek değerli dirençler: 100.000Ω (100K)’dan daha büyük olan dirençlerdir.
III. Yapılışlarına ve kullanma yerlerine göre direnç çeşitleri:
1. Sabit dirençler,
 Telli veya taş direnç(10Ω - 100kΩ güçleri; 30w’a kadar olabilir),
 Karbon direnç(1Ω-22MΩ güçleri ; 1/4, 1/2, 1, 2, 3w)
 Özel dirençler(Film dirençler, ve entegre dirençler)
2. Ayarlı dirençler:
Reosta, Potansiyometre, Trimpot
3. Değişken dirençler;
 Termistörler: NTC ve PTC gibi ısı ile değeri değişen özel dirençler
 Foto dirençler ( LDR): Işık ile değeri değişen özel dirençler
364
Sabit dirençler
-T (NTC) , +T (PTC) direnç ve sembolleri
Değişken dirençler
LDR direnç ve Sembolü
365
DİRENÇ DEĞERİNİN BELİRLENMESİ VEYA ÖLÇÜMÜ
Üzerinde yazmıyorsa, pratikte bir direncin değeri iki yöntem ile belirlenir.
1. Ommetre ile ölçmek,
2. Renk kodlarından faydalanarak değerinin okunması
1. Ommetre ile Direnç Ölçümü:
Ommetre ile direncin nasıl ölçüleceğini önceki konularımızdan biliyoruz. Bunun
için bir avometreden faydalanabiliriz. Avometrenin kademe tuşunu “Ω”
kademesine ayarlarız (bu durumda ekranın kenarında Ω işareti görülmelidir),
daha sonra elimizdeki iki probdan siyah olanı COM çıkışına, kırmızı olanı ise “V,
Ω” çıkışına bağlarız. Artık avometre direnç ölçümü için hazır hale gelmiştir. Bazı
dirençlerin değeri çok büyük olabilir. Bu durumda ekranın kenarında “kilo (k)”,
“mega (M)” gibi harfler görünecektir. Ayrıca gerekiyorsa uygun direnç kademesi
seçilerek ölçme yapılmalıdır.
2. Renk Kotları ile Direnç Değerinin Belirlenmesi:
Genellikle karbon yapılı ve küçük güçlü ve üzerinde renk bantları bulunan
dirençlerin değerini belirlemek çok kolaydır. Direncin gövdesi üzerinde değişik
sayıda “renk bandı” olarak adlandırılan renkli şeritler bulunur.
366
En çok kullanılan dirençler, dört ve beş renk bantlı dirençlerdir. Ancak, kullanım
alanları sınırlı da olsa iki, üç ve altı renk bantlı dirençlere de rastlanır.
Renk bandı bulunan dirençlerde bantların anlamı
367
Direnç renk kotları
Siyah
Kahverengi
Kırmızı
Turuncu
Sarı
Yeşil
Mavi
Mor
Gri
Beyaz
Altın
Gümüş
TOLERANS OLARAK KULLANILAN RENKLER
RENK
TOLERANS
Kahverengi
%1
Kırmızı
%2
Yeşil
Mavi
%0,5
%0,25
Mor
%0,1
Altın
%5
Gümüş
%10
Tolerans bandı kısmında renk yoksa tolerans: %20
369
Direnç renk kotlarının kolayca akılda kalmasını sağlayan metot:
Renk kotlarının kolay ezberlenmesi için bir heceleme metodu geliştirilmiştir.
• Renk çarpanı altın (x0,1)veya gümüş (x0.01)seçilerek ondalıklı veya
yüzdelikli direnç değerleri elde edilir.
• Tolerans için renk bandı kullanılmaz ve direncin gövde rengi tolerans
renklerinden birisi ise , tolerans olarak direncin gövde rengi alınır.
371
Dört renk bandı bulunan direnç örnekleri
372
373
Değeri üzerinde yazılı dirençler:
Büyük güçlü dirençlerde veya bazı üreticiler renk kodu yerine direnç değerlerini
direncin üzerine yazmayı tercih etmektedirler. Bunlardan bir kısmı doğrudan
direnç değerini ve toleransını yazdığı gibi, bazıları da harf kodu kullanmaktadır.
Direnci gösteren harfler: R : Ohm(Ω), K : Kiloohm(kΩ),
Tolerans harfleri: F : ±%1,
G : ±%2,
J = ±%5,
M :Megaohm(MΩ)
K : ±%10,
M : ±%20
Kodlamada;
• R 'den önce gelen sayı "Ohm" olarak direnci gösterir.
• R 'den sonra gelen sayı direncin ondalık bölümünü gösterir.
• En sondaki harf toleransı gösterir.
Kodlama üç şekilde olmaktadır;
I. 1000 Ohm 'a kadar olan dirençler için R harfi kullanılır.
Örnek:
6R8J = 6,8 ±%5 Ω,
R45G = 0,45 ±%2 Ω
II. 1KΩ 'dan 1MΩ'a kadar olan dirençler için "K" harfi kullanılır.
Örnek: 3K0K = 3±%10 KΩ,
2K7M = 2,7±%20 KΩ
III. 1MΩ 'dan yukarı dirençlerde ise, "M" harfi kullanılır.
374
BOBİNLER VE İNDÜKTANS
Kendi aralarında izole edilmiş bakır(Cu) veya alüminyum(Al)’dan oluşan ve
halkalar halinde, ortası boş veya demir bir malzeme yerlertirilmiş özel bir kalıp
üzerine sarılan iletkenler topluluğuna bobin denir. Bobinler, doğru akımda
sadece telin omik (R) direnci kadar bir direnç etkisi gösterirken, alternatif
akımda daha büyük bir direnç etkisi gösterir.
Bir bobinin alternatif akıma karşı göstermiş olduğu zorluk iki çeşit direnç
etkisinden dolayıdır. Alternatif akımda, hem omik ve hem de indüktif direnç
(XL) etksi vardır. AA’daki bobinin toplam direnç etkisine empedans denir ve (Z)
harfi ile gösterilir.
375
HENRY: Öz indükleme katsayısı birimidir. Üzerinden alternatif akım geçen bir
bobinde 1s’de 1A’lik akım değişimi ile 1V’luk gerilim indükleyen bobinin
endüktansı 1 Henry’dir.
Fiziksel olarak, bir bobinin indüktansı, bobinin sarım sayısı, nüvenin manyetik
geçirgenliği ve nüvenin fiziksel boyutlarına bağlıdır.
Bir bobinin omik direnci ile endüktif direncinin birlikte gösterdikleri ortak etkiye
empedans denir, Z ile gösterilir.
𝒁=
𝑹𝟐 + 𝒙𝒍𝟐
R: bobinin omik direncidir ve 𝑹 =
𝒍.𝝆
𝒔
=
𝒍
𝑲.𝑺
Formülleri ile
hesaplanır. XL : bobinin indüktif direncidir. Endüktif reaktans da denir. Birimi ()
ve XL = ω .L = 2π.f.L formülü ile hesaplanır. Burada;
f : Frekans (Hz)
L :Endüktans, öz indükleme katsayısı (Henry)
Z: Empedans, bobinin AA’daki doplam direnç etkisi,
𝒍 : Bobinin toplam uzunluğu(m),
.𝒎𝒎𝟐
𝝆 : Bobin telinin öz direnci ( 𝒎 ),
S : Bobin telinin kesiti (𝒎𝒎𝟐 ).
376
BOBİN ENDÜKTANSININ ÖLÇÜLMESİ
1. Ampermetre-voltmetre Metodu İle Öz İndükleme Katsayısını Ölçmek:
Alternatif akımda herhangi bir bobinin direnci, omik ve endüktif dirençlerden oluşur.
Yani, bobin direnci saf endüktif değildir bir R-L seri devresidir. Bu nedenle önce bir
ohmmetre ile bobinin omik direnci ölçülür. Öz indükleme katsayısı ölçülecek bobine;
ampermetre ve voltmetre ile birlikte, frekansı belli bir alternatif gerilim uygulanarak,
bu gerilimin bobinden geçirdiği akım şiddeti ölçülür.
Ohm kanuna göre, bir bobinden geçen akım, uçlarına uygulanan gerilimle doğru ,
bobinin empedansı ile ters orantılıdır.
𝒁=
𝑽
𝑰
()
𝑿𝒍 = 𝒁𝟐 − 𝑹 𝟐
𝒁=
𝑹𝟐 + 𝑿𝒍 𝟐
𝑿𝒍 = 𝝎 . 𝑳 = 𝟐𝝅. 𝒇. 𝑳
𝑿
𝒍
𝑳 = 𝟐𝝅.𝒇
(H)
377
2. Karşılaştırma Metodu (Köprü Yöntemi) İle Öz İndükleme Katsayısını Ölçmek:
 Bu ölçme sistemi, öz indükleme katsayısı bilinen bir bobin ile öz indükleme
katsayısı bilinmeyen bir bobinin karşılaştırılması esasına dayanır. Köprüye
önce DC gerilim uygulayıp, R1 ve R2 dirençleri ayarlanarak galvanometrenin
sıfırı göstermesi sağlanır. Köprünün denge durumunda bilinmeyen öz
indükleme bobininin omik direnci bulunmuş olur.
 Köprüye AC gerilim uygulanır, R1 ve R2 dirençleri ayarlanarak
galvanometrenin sıfırı göstermesi sağlanır. Köprü dengede olduğunda,
karşılıklı kolların kompleks empedanslarının çarpımları birbirine eşittir.
𝑳𝒙
𝑳𝒏
𝑹
𝑹
= 𝑹 𝟏 ⟹ 𝑳𝒙 = 𝑳𝒏 . 𝑹 𝟏
𝟐
𝟐
𝐿𝑛 : Değeri bilinen öz indükleme (self) katsayısı,
𝐿𝑥 : Ölçülecek öz indüleme katsayısı
𝑅1 , 𝑅2 : Ayarlanabilen dirençler
378
3. Endüktans değerinin ölçü aleti ile doğrudan ölçülmesi:
Endüktans değeri de aynen dirençlerde olduğu gibi LCR metre veya
endüktans ölçme özelliğine sahip multimetreler ile ölçülebilmektedir.
Endüktans ölçerken aynen direnç ölçümündeki yöntemler uygulanmaktadır.
Yalnız burada dikkat edilmesi gereken husus, bu özelliğe sahip
multimetrelerde endüktansı ölçülecek bobin, problara değil LX olarak
gösterilen bağlantı noktasına bağlanmalıdır.
LCR metreler ile endüktans ölçülürken ölçülecek endüktans değerine
uygun kademe seçilir, eğer endüktans değeri için seçilen kademe küçük ise
değer ekranında “1”, kademe büyük ise “0” değeri görülür. Bu durumlarda
seçilen kademe büyütülerek ya da küçültülerek ölçüm tamamlanır
379
KONDANSATÖRLER VE KAPASİTE ÖLÇMEK
Yalıtkan bir madde ile birbirinden ayrılmış iki iletken levhadan oluşmuş elemana
kondansatör denir. Bu iki levhanın arasındaki yalıtkan madde hava, kağıt, cam,
mika, yağ gibi herhangi bir dielektrik (yalıtkan) madde olabilir.
Kondansatörler elektrik enerjisini depo etmek için kullanılır ve her kondansatörün
depo ettiği enerji miktarı farklılık gösterir. Kondansatörün elektrik enerjisini depo
edebilme özelliğine (kondansatörün toplayabileceği enerji miktarına)
kondansatörün kapasitesi denir. Kapasite (C) harfi ile gösterilir, birimi Farad (F) dır.
Kondansatörün Kapasitesi: Bir kondansatörün levhalarına aldığı elektrik
yükünün(Q), levhalar arasındaki potansiyel farkına (V) oranına, kondansatörün
kapasitesi veya sığası denir. Kapasitenin formülü;
𝑪=
𝑸
𝑽
𝑪𝒐𝒖𝒍𝒐𝒎𝒃/𝑽𝒐𝒍𝒕 (veya Farad ). (𝑪/𝑽 ) veya (F) olarak kısaltılabilir.
FARAD: 1 V’luk gerilim altında bir kondansatörün levhalarında 1 kulonluk elektrik
yükü toplayan kondansatörün kapasitesi 1 Farad’dır.
Kapasitesi 1F olan bir kondansatörün fiziki ölçüleri çok büyüktür. Bu nedenle 1F’ın
kullanılışı genel olarak tarif ve hesaplamalarda kalır.
Pratikte Farad’ın askatları olan mikrofarad (μF), nanofarad (nF) veya pikofarad
(pF) birimleri kullanılır.
380
Kondansatör doğru akım devrelerinde, akım geçirmez. Alternatif akım
devrelerinde ise akım geçirir ama akımın geçişine karşı zorluk gösterir.
Kutupsuz kondansatörlerin alternatif akıma karşı gösterdikleri zorluğa kapasitif
direnç (reaktans) denir. Kapasitif direnç (𝑿𝒄 ) sembolü ile ifade edilir.
𝑽
𝟏
𝑿𝒄 = 𝑰 = 𝝎𝑪 =
𝒄
𝟏
𝟐𝝅𝒇𝑪
() formülleri ile hesaplanır.
Kondansatörlerin kullanma yerleri :
Doğrultucu devrelerinde, bir fazlı motorların ilk hareketini sağlamada, güç
katsayılarının düzenlenmesinde, kuplaj devrelerin akım ve gerilim arasında faz
kaydırılmasında, Gerilim katlayıcı devrelerde, zamanı geciktirme devrelerinde vb.
yerlerde kullanılır
Kutupsuz kondansatör sembolleri
Kutuplu kondansatör sembolleri
381
382
KAPASİTE ÖLÇMEK
1- Ampermetre-Voltmetre Metodu İle Kapasite Ölçmek :
Herhangi bir kondansatörün kapasitesini (C), o kondansatörün kapasitif direncini
(Xc) ölçerek bulabiliriz. Kondansatöre frekansı belli bir alternatif gerilim
uygulayarak, bu gerilimin kondansatörden geçirdiği akım şiddeti ölçülür.
Kondansatöre uygulanacak gerilim, üzerinde yazılı olan değerden fazla
olmamalıdır.
Ohm kanununa göre, bir kondansatörden geçen akım, kondansatörün kapasitif
direnci ile ters, uçlarına ile uygulanan gerilimle doğru orantılıdır.
𝑽
𝟏
𝑿𝒄 = 𝑰 = 𝝎𝑪 =
𝒄
𝟏
𝟐𝝅𝒇𝑪
()
𝑿
𝒄
𝐶 = 𝟐𝝅𝒇
Farad(F)
383
2- Karşılaştırma metodu(köprü yöntemi) ile kapasite ölçmek:
Bu ölçme sistemi, kapasite değeri bilinen bir kondansatör ile kapasitesi
bilinmeyen bir kondansatörün karşılaştırılması sistemine dayanır. Telli weston
köprüsüne frekansı belli bir alternatif gerilim uygulanır. Reosta ile
galvanometrenin sıfırı göstermesi sağlanır. Böylece köprü dengeye getirilir. Köprü
dengede olduğunda karşılıklı dirençlerin çarpımları birbirine eşittir.
𝑪𝑽 𝒙 𝑹𝟐 = 𝑪𝒙 𝐱 𝑹𝟏 ⟹ 𝑪𝒙 = 𝑪𝑽 𝐱
𝑹𝟐
𝑹𝟏
(F)
𝑪𝑽 : Değeri bilinen kondansatör kapasitesi
𝑪𝒙 : Değeri hesaplanacak kondansatör
kapasitesi
𝑹𝟏 , 𝑹𝟐 :Ayarlı dirençler
3. Doğrudan doğruya kapasite ölçmek :
Kondansatör kapasitesi değişik ölçü aletleri ve teknikler ile ölçülebilir. Bunlardan en
pratik olan yöntem LCR metre(İNKAVİ ölçü aleti) ya da kapasite ölçümü yapabilen
multimetreler kullanılabilir.
384
LCR Metre ile Kapasite Ölçümü:
• LCR metrelerde kapasite ölçümü, endüktans ölçümünden farklı değildir.
Kapasite ölçümü yapılırken burada da ölçülecek değere uygun kademeyi
seçmek ve ölçümü bundan sonra başlatmak hızlı ve doğru bir ölçüm yapılmasını
sağlayacaktır.
• Kademe seçiminden sonra ölçüm yapıldığında değer ekranında kapasite değeri
yerine “1” ifadesi görmeniz aynen direnç ve endüktans ölçümünde olduğu gibi
küçük bir kademe, “0” ifadesinin görülmesi büyük bir kademe seçildiğini
gösterir.
• Aynı zamanda okunan değerde hassasiyet arttırılmak isteniyorsa (100 μF yerine
99,2 μF gibi bir değer okunması gerekiyorsa) kademe küçültülerek bu
hassasiyet arttırılabilir.
• Ayrıca sadece kapasite ölçümü yapan kapasite metrelerde bulunmaktadır. Bu
ölçü aletlerin hepsinde de kademe seçimi ve ölçme tekniği aynı olup direnç ve
endüktans ölçümünde olduğu gibi uygun kademe seçimi yapılır
385
KONDANSATÖR KAPASİTESİNİN OKUNMASI:
1. Kondansatörlerin direkt olarak üzerinden okunması :
• Kondansatörlerin kapasite değerleri ve çalışma gerilimleri genellikle üzerinde
yazılıdır. Yazılı değilse renklerle veya rakamlarla ifade edilebilir.
• Elektrolitik kondansatörlerde kapasite, kutup uçları ve gerilim değerleri
üzerinde yazılmıştır. (100μF/50V, 470μF/250 V gibi) .
• Seramik ve mikalı kondansatörlerde, kondansatörün değeri üzerine rakamla
yazılır (4n6=4,6n, 2n2=2,2n gibi).
• Üç rakamlı ise, ilk iki rakam sayıyı, üçüncü rakam ise çarpanı belirtir. Çıkan
değer pikofarad olarak okunur. Ayrıca seramik ve mikalı kondansatörlerin
bazılarında çalışma gerilimleri de belirtilmektedir. (10n, 35V gibi)
2. Kondansatör Üzerindeki Renklerin Okunması
Kondansatörlerin kapasite, gerilim ve tolerans değerleri renk bantları ile de ifade
edilebilir. Dirençlerde olduğu gibi, kondansatörler için de satandart renk kotları
kullanılır. Okunan değerler pF birimindedir.
386
2,2 nF, 50V
10.0000 pF
0,68pF, 100V
0,05 µF
0,1 µF
Seramik ve mikalı kondansatörlerin kapasitelerinin okunması
387
Çalışma Soruları
1. Aşağıdaki tabloda renk kotları verilen dirençlerin değerlerini yazınız.
Sıra
Örnk.
Direnç Renkleri
Gri-Siyah-Altın-Altın
1
Kırmızı-Kırmızı-Siyah -Gümüş
2
Kahverengi- Siyah -Siyah -yok
3
Kahverengi - Siyah - Altın )- Altın
4
K.rengi - Siyah - Gümüş - Gümüş
5
Kırmızı - Gri - Yeşil - Altın - Altın
6
Kırmızı -Kırmızı - Gümüş -Altın
7
Kırmızı- Mor- Sarı-Altın
8
Sarı-Mor-Kahverengi-Altın
9
Yeşil-Mavi-Siyah-Siyah-K.rengi
10
Yeşil- Mavi- Mavi- Gümüş- yok
Direnç Değeri
80x10−1 5=85
Değer Aralığı
7,6-8,4
388
2. Aşağıdaki tabloda verilen dirençlerin renk kotlarını yazınız.
Sıra No
Direnç Değeri
Tolerans
480M
%5
1
258
%0,5
2
22k
%2
3
37,5M
%0,05
4
10k
%0,1
5
7,8
%20
6
560 Ω (beş renk)
±%1
7
390 kΩ
±%1
8
12 kΩ
%0,25
9
22 Ω
%5
10
0,1 Ω
± % 10
Örnek.
Direnç renkleri
Sarı-gri-Mor-Altın
389
DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLRİ
Yaşadığımız dünyada, fiziksel olaylar analog formda cereyan etmektedir. Bu
büyüklüklerin dijital cihazlarla ölçülmesi için , önce dijitale dönüştürülmesi gerekir.
Elektronik ölçü aletleri analog ve dijital olmak üzere iki temel gruba ayrılır. Bazı
çihazlarda hem analog hem de dijital devreler bulunur. Böylece cihazlar, dijital
cihaz ve dijital göstergeli cihaz diye iki kısımda incelenebilir.
Analog
giriş
İşaret
şekillendirici
Analog- dijital
dönüştürücü
İşaret
işleyici
Dijital
gösterge
Dijital cihaz blok diyağramı
Analog
giriş
İşaret
şekillendirici
İşaret
işleyici
Analog- dijital
dönüştürücü
Dijital
gösterge
Dijital cihaz göstergeli blok diyağramı
390
Dijital Cihazların Analog Cihazlara Göre Üstünlüğü:
 Daha hızlı çalışırlar
 Daha doğru ölçme yaparlar
 Çözünürlükleri yüksektir
 Okuma hataları azdır.
 Bu cihazlarla otomatik ölçme yapmak mümkündür.
 Bilgisayarlar ve diğer sistemlere bağlanabilirler.
 Gürültülere karşı dayanıklıdırlar.
 Aynı anda çık sayıda değişik parametreleri ölçebilirler.
 Bu cihazların boyutları küçük olabilir.
391
DİJİTAL ÖLÇÜ ALETLERİ
Dijital Ölçü Aletlerin de Bilinmesi Gereken Özellikler:
Dijit (Digit)
Counts(Hane sayısı)
Çözünürlük (Resolution)
Doğruluk (Accuracy)
Range(Ölçüm Kademeleri)
Etkin Değer (RMS-RootMeanSquare)
RMS Ölçüm (AC True)
AC, DC ve True RMS Ölçüm
Koruma Yöntemleri
392
Dijital Ölçü Aletlerinde Bazı Kavramlar:
1 Dijit(Digit): Dijital ölçü aletleri ölçüm sonucunu sayısal bir göstergede onluk sayı
sistemi ile gösterir. Dijital ölçü aletlerinin en büyük avantajı ölçülen değerin direk
olarak her hangi bir işlem uygulanmadan okunabilmesidir.
Digit sayısı, dijital ölçü aletinde okunabilecek maksimum değeri ifade eder. Üretimde
kullanılan digit değerleri 3½, 4½ gibi sayılarla ifade edilir. Bu değerler büyüdükçe
ölçü aletinin hassasiyeti artar.
3½DIGIT=1999
4½DIGIT=19999
2. Counts: Ölçü aletinin üretiminde 3½, 4½ sayılarına ek olarak 3¾, 4¾ sayılarıyla
ifade edilen dijital ölçü aletleri üretilmeye başlamıştır. Karışıklığı ortadan kaldırmak
için hane sayısını gösterecek en büyük sayıya Counts ifadesi kullanılması tavsiye
edilmiştir. Counts ne kadar büyük ise ölçü aleti o kadar iyidir.
393
3½ DIGIT = 2000 COUNTS
(0-1999arasıgösterir)
3¾ DIGIT = 4000 COUNTS
(0-3999arasıgösterir)
3¾ DIGIT = 6000 COUNTS
(0-5999arasıgösterir)
4½ DIGIT = 20000 COUNTS
(0-19999arasıgösterir)
4¾ DIGIT = 40000 COUNTS
(0-39999arasıgösterir)
5½ DIGIT = 120000 COUNTS
(0-119999arasıgösterir)
5½ DIGIT = 200000 COUNTS
(0-199999arasıgösterir)
6½ DIGIT = 1200000 COUNTS (0-1199999arasıgösterir)
Tamsayı, 10’a (0-9) kadar gösterebilirken,
½-digit sadece maksimum değeri 1 olan iki
rakamı gösterebilir.¾-digit özelliğine göre;
0, 1, 2, 3, 4 ve 5 şeklinde dört rakamı
gösterebilir.
394
3. Çözünürlük(Resolution):
Dijital ölçü aletinin ölçebileceği en küçük değişim değerini gösterir. Çözünürlük
arttıkça ölçü aleti daha küçük değişimleri ölçebilir hale gelir. Bunun için seçilen
kademenin ölçüm sonucuna mümkün olduğunca yakın seçilmesi gereklidir.
Düşük kademeli ölçü aletleri ile küçük ölçümler hassas olarak yapılabilir.
4. Doğruluk(Accuracy):
Ölçü aletinin yapabileceği en büyük hata değeridir. Dijital ölçü aletlerinde
hatalar A/D Çeviriciler ve Gerilim Bölücü dirençlerinden kaynaklanır. Ölçü
aletlerinde ±%1, ±%0,0035 gibi değerler olarak verilir
395
5. Etkin Değer (RMS)
AC ölçmelerinde kullanılan bir değerdir. Tanım olarak DC değere eşit iş yapan AC
değeridir. Multimetrelerde hata payları ölçülen değerin frekansı ilede ilgilidir. Alt
düzeyde ölçü yapacak olan ölçü aletleri 50-60Hz’lik frekanslarda üretilirler. Üst
düzeydeki ölçü aletleri için frekans aralığı daha yüksek değerlerdedir.
6. AC True RMS Ölçümü
AC sistemlerde sinüs, kare, üçgen, testere dişi gibi çok değişik dalga şekilleri olabilir.
Sinüsoidal gerilimleri ölçmek kolaydır ancak devrede bulunan bobin ve kondansatör
gibi elemanların etkisiyle cosφ’nin değişimi ölçümün sonucunu etkileyebilir.
Örneğin bir transformatörün çektiği akım TrueRms olmayan bir ölçü aleti ile
ölçüldüğünde sonuç yanlış olacaktır. Bu durumda doğru ölçüm için ölçü aletinde
AC-DC çeviricinin True RMS çevirici olması zorunludur.
396
KAYNAKLAR
1. Elektrik ve Elektronik Ölçmeleri. Prof. Dr. Halit PASTACI., Nobel akademik
yayıncılık, ISBN 978-605-320-012-3.
2. Mesleki Eğitim ve Öğretim Sistemini Güçlendirme Projesi (MEGEP) Elektrik ve
Elektronik ölçmelerle ilgili dökümanlar. http://www.megep.meb.gov.tr ›
3. Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler., Kadir Anasız., MEB ., Devlet
Kitapları.
4. Ölçme Tekniği Ders Notu ., Öğr. Gör. Figen ALTINTAŞ ., Bülent Ecevit
Üniversitesi Alaplı Meslek Yüksek Okulu.
5. Osiloskop Kullanımı ., Arş. Gör. Kemal Kalaycı.,
https://www.youtube.com/watch?v=Ajw6oJnyAiU
6. Elektrik ve Elektronik Ölçmeleri. Prof. Dr. Halit PASTACI, Doç. Dr. Halil İ.
ABBASOĞLU, Yıldız Teknik Üniversitesi, No:206, İstanbul 1996.
397