I ALTERNATİF AKIM DEVRELERİ

K.T.Ü Elektrik -Elektronik Müh. Böl.
Temel Elektrik Laboratuarı - I
ALTERNATİF AKIM DEVRELERİ ( ELEKTRİK DEVRELERİNDE FAZ
KAYMASININ İNCELENMESİ)
Alternatif akım devreleri elemanları OMİK DİRENÇ ( R ), ENDÜKTANS ( L ) ve
KAPASİTANS ( C )' dır.
Bu deneyde şekil-l'de görülen RLC devresindeki her bir elemanın uçları arasındaki
gerilim ile devrenin uyarıldığı ug=Um.Sin(wt) kaynak gerilimi arasındaki faz kayması
incelenecektir.
Devre ug=Um.Sin(wt) gerilimiyle uyarıldığından sürekli halde bu devredeki tüm akım ve
gerilimler de aynı frekansta ve sinüzoidal bir değişim gösterecektir. Bu durumda L için XL=jwL
ve C için Xc =l/jwC frekansa bağımlı dönüşümleriyle devredeki akım ve gerilimlerin fazörleri
hesaplana-bilir. Siz de deneye gelmeden önce, deneyin yapılışı kısmında belirtilen değerleri
kullanarak UR, UL ve Uc gerilimleri ile IR, İL ve Ic akımlarını hesaplayınız. Hesapladığınız
değerlerden yararlanarak devrenin fazör diyagramını çiziniz.
L
A
B
iL
iC
C
R
ug
iR
O
Şekil 1: Deneyde kullanılan devre.
DENEYDE KULLANILAN ALETLER:
1.
2.
3.
4.
Deney seti,
Osilatör (Burada frekansı ayarlanabilir işaret kaynağı),
İki kanallı Osiloskop,
Bir adet 100 mH değerinde endüktans, bir adet 2.2 k değerinde direnç, bir adet 22 n F
değerinde ve 2 adet 47 n F değerinde kondansatör.
5. Yeleri kadar kısa-devre köprüsü ve bağlantı teli
DENEYİN YAPILIŞI:
Açıklamalar:
1) Alternatif akım devrelerinde bir adet ortak şase (referans noktası) bulunması gerektiğini
unutmayınız ve devreyi kurarken buna dikkat ediniz.
2) Osilatörün uçlarının şase yanlışlığı ile kısa-devre olmasını önleyiniz.
KAPASİTANS ELEMANINDA FAZ KAYMASININ İNCELENMESİ:
1. Şekil-l'de görülen devreyi kurunuz. Osilatörden elde edilerek devreye uygulanan
ug=Um.Sin(wt) işaretinin değişimini osiloskopta inceleyiniz. Bu işaretin genliğini 10 Volt’a,
frekansını 3 kHz'e ayarlayınız.
2. Osiloskopun birinci kanalını O-A düğümleri arasına bağlayarak osilatörden elde edilen ve
devreye uygulanan ug=Um.Sin(wt) gerilimini inceleyiniz ve frekansını osilaskop ile ölçerek
kontrol ediniz.
Ardından, osiloskop' un ikinci kanalını B-O düğümleri arasına bağlayarak; KONDANSATÖR
ELEMANININ uçları arasındaki gerilimin genliğini, periyodunu ve ug=Um.Sin(wt) uyarma
gerilimine göre faz farkının ne kadar olduğunu hesaplayarak bulunuz ve şekil çizerek
gösteriniz. C = 22nF'lık kondansatörü C=47nF'lık kondansatör ile değiştirerek deneyi
tekrarlayınız. Faz farkının ne kadar olduğunu hesaplayarak ve şekil çizerek şekil üzerinde
gösteriniz.
ENDÜKTANS ( L ) ELEMANINDA FAZ KAYMASININ İNCELENMESİ:
1. Şekil-l'de kurulu bulunan devre üzerinde; osiloskobun birinci kanalını O- A, ikinci kanalını BA düğümleri arasına bağlayınız. Her iki işaretin genliğini ve frekansını ölçünüz. O-A
düğümleri arasındaki uyarma gerilimini faz başlangıcı olarak (bu gerilimin faz açısı sıfır
derece) alındığında B-A düğümleri arasındaki işaretin faz açısını ölçünüz. Faz açısının ne
kadar olduğunu hesaplayarak bulunuz ve şekil çizerek gösteriniz.
2. C = 22nF'lık kondansatörü C= 47 n F'lık kondansatör ile değiştirerek deneyi tekrarlayınız. Faz
farkının ne kadar olduğunu hesaplayarak ve şekil çizerek şekil üzerinde gösteriniz.
RAPORDA İSTENENLER:
1. Faz farkı nedir? Neden oluşur? Faz farkının önemi nedir? Açıklayınız.
2. Alternatif akım ve doğru akım ne demektir? Açıklayınız. Başka akım türleri var mıdır? Varsa
aralarındaki temel farkları araştırınız.
3. Faz farkını (Güç katsayısını ) istenilen değerler arasında sabit tutmak için ne yapmak
gerekir? Deneyde elde etliğiniz sonuçlara göre yorumlayarak açıklayın.
4. Osiloskop ekranında faz-farkı nasıl ölçülür ve nasıl hesaplanır? Açıklayınız.
5. Ölçmüş olduğunuz faz farklarına ait şekillen milimetrik kâğıda çizerek şekil üzerinde
gösteriniz.
6. Deneyde bulduğunuz değerlerden yararlanarak devrenin fazör diyagramını çiziniz.
7. Ölçmüş oluğunuz faz farklarını devrenin verilen elemanlarından istifade ederek hesaplayınız
ve aynı olduğunu gösteriniz.
8. Doğru akımda Kapasite ve Bobin nasıl davranır? Gösteriniz.
9. Devrede iki ucun kısa-devre ve açık-devre olması olayını açıklayınız.
10. Değişken işaretler açısından, etkin değer(efektif-RMS değer) ve ortalama değer ne
demektir? Gerekli tanımlamaları yaparak matematiksel ve geometrik olarak gösteriniz.
11.
S
+
-
Vg=12V
a
R=2k
Vab
I
b
Şekildeki devre 12V lük bir D.C. kaynakla beslenmektedir. Devrede S anahtarı 1msn açık,
2msn kapalı tutulmaktadır. Direncin ab uçlarındaki gerilim ve akım değişimini gerekli
hesaplamaları yaparak, alt alta ölçekli olarak çiziniz.