n( jw) Devre Fonksiyonu: H ( jw) d ( jw) n( jw) H ( jw) d ( jw) H ( jw) H ( jw) e j H ( jw) Özellik: Herhangibir devre fonksiyonunun genliği w’nın çift fonksiyonudur, fazı da her zaman w’nın tek fonksiyonudur. Tanıt: n( jw) n( jw) H ( jw) d ( jw) d ( jw) n( jw) H ( jw) jw jw ve Lemma’dan H ( jw) d ( jw) H ( jw) w n( jw) d ( jw) H ( jw) H ( jw) H ( jw) H ( jw) s ’nin fazı s seçilebildiğinden H ( jw) H ( jw) Vd j H ( jw)Vk + _ Vk (t) N-Devresi vk (t ) Vk cos( wt Vk ) vd j (t ) H ( jw) Vk cos( wt H Vk ) Vd j H ( jw) Vk V H V dj k Sonuç:Devrenin w frekansındaki davranışını belirlemek için Vk , Vd genlikleri j ile Vk , H fazlarını belirlemek yeterli. Hatırlatma 1 cos 2 x (1 cos 2 x) * 2 cos( x y ) cos x cos y sin x sin y ** 2 cos x cos y cos( x y ) cos( x y ) *** SSH’de Güç ve Enerji Kavramları Tüm akım ve gerilimler “w” frekanslı sinüsoidaller Ani Güç ve Ortalama Güç R 2- uçlu direnç elemanı iR (t ) I m cos( wt I ) I R I me j I Kaynak tarafından dirence aktarılan güç: p(t ) vR (t )iR (t ) RI m cos( wt I ) I m cos( wt I ) 1 * bağıntısından p(t ) vR (t )iR (t ) RI m2 [1 cos 2( wt I )] 2 2 2 Ani güç T peryodu boyunca iki kere 0 ve RI m arasında değişiyor w T 1 1 2 p p ( t ) dt RI m Bir peryod boyunca ortalama güç: ort T0 2 C kapasite elemanı vc (t ) Vm cos( wt v ) VC Vme jv IC jwCVC jwCVme jv ic (t ) Re[ jwCVme jv e jwt ] Re[ jwCVm (cos( wt v ) j sin( wt v ))] Re[ jwCVm cos( wt v ) wCVm sin( wt v )] ic (t ) wCVm cos( wt v ) 2 Kaynak tarafından kapasiteye aktarılan güç: pc (t ) vc (t )ic (t ) Vm cos( wt v ) wCVm cos( wt v ) 2 1 2 *** bağıntısından pc (t ) wCVm {cos[ 2( wt v ) ] cos } 2 2 2 1 wCVm2 cos 2( wt v ) 2 4 1 1 2 2 2 Ani güç T peryodu boyunca iki kere wCVm ve wCVm arasında 2 2 w değişiyor T 1 port p(t )dt 0 Bir peryod boyunca ortalama güç: T0 L endüktans elemanı Kapasite için elde edilen bağıntılara benzer şekilde Kaynak tarafından kapasiteye aktarılan güç: 1 2 pL (t ) wCIm cos 2( wt I ) 2 4 Bir peryod boyunca ortalama güç: T port 1 p(t )dt 0 T0 1-Kapılı i + G v _ N-Devresi SSH v(t ) V i (t ) I T anında G kaynağı tarafından N devresine aktarılan ani güç: p(t ) v(t )i(t ) Vm cos( wt v ) I m cos( wt i ) *** bağıntısından 1 1 p(t ) Vm I m cos(v i ) Vm I m cos( 2wt v i ) 2 2 T Bir peryod boyunca ortalama güç: port 1 1 p(t )dt Vm I m cos(v i ) T0 2 port 1 Vm I m cos(v i ) 2 Ortama güç v(.),i(.) sinüsoidallerinin sadece genliğine değil fazına da bağlı cos(v i ) Güç faktörü (güç çarpanı) olarak adlandırılır V=ZI bağıntısı ile belirlenen N 1-kapılısına ilişkin giriş empedans fonksiyonu Z’ye ilişkin faz Z v i ‘dir. port 0 Z 90 port port 1 1 2 Vm I m cos Z I m Re( Z ) 2 2 1 1 Vm I m cosY Vm2 Re(Y ) 2 2 Kompleks Güç i 1-kapılı N devresine G kaynağı tarafından aktarılan kompleks güç: + G v _ N-Devresi SSH 1 P ̂ VI 2 V Vme jv I I me ji 1 1 P Vm I m cos(v i ) j Vm I m sin( v i ) 2 2 port Q P port jQ Aktif Reaktif Güç Güç [Watt] [VAR] [VAR]-VoltAmperReaktif port 1 Vm I m 2 Q0 port 0 1 Q Vm I m 2 port 0 1 Q Vm I m 2 L.O. Chua, C.A. Desoer, S.E. Kuh. “Linear and Nonlinear Circuits” Mc.Graw Hill, 1987, New York Kompleks Gücün Sakınımı KAY+KGY Tellegen Teoremi Herhangi bir devrede enerji sakınımı geçerlidir Teorem: Hep aynı w frekanslı sinüsoidal kaynaklarla sürülen lineer zamanla değişmeyen devrenin SSH’de çalıştığını varsayalım. Kaynaklar tarafından devreye aktarılan kompleks güçlerin toplamı devredeki elemanlar tarafından çekilen kompleks güçlerin toplamına eşittir. Tanıt: V1,V2 ,V3 ,....,Vne KGY’yi sağlayan I1, I 2 , I3 ,...., I ne gerilim fazörleri KAY’yi sağlayan akım fazörleri AI 0 AI 0 1 ne Tellegen teoreminden Vk I k 0 2 k 1 1 1 ne V1I1 Vk I k 2 2 k 2 KAY L.O. Chua, C.A. Desoer, S.E. Kuh. “Linear and Nonlinear Circuits” Mc.Graw Hill, 1987, New York Maksimum Güç Transferi Teoremi Amaç: Devre SSH’de çalışıyor; ZL ‘nin değerini, çektiği aktif gücün maksimum olmasını sağlayacak şekilde belirlemek. ZL =? Varsayımlar: Kompleks gücün sakınımı ZG RG jX G EG EGm Aktif gücün sakınımı 1 1 2 PL Re{ EG I L } RG I L 2 2 Kaynağa ilişkin aktif güç 1 PL 2 ZG ’de harcanan aktif güç 1 EG I Lm cos I L RG I L m 2 2 PL , ØIL ve ILm ‘nin fonksiyonu (RG >0 ve EG baştan belirli) 1 1 PL EG I Lm cos I L RG I L m 2 2 2 PL ‘yi maksimum kılmak için cos I L 1 PL 1 EG RG I L m I Lm 2 0 2 PL RG 0 2 I Lm o j I Lo IL ‘nin maksimum değeri: I L I L e m o o 1 EG RG I oL m 0 cos IL 1 2 o 0 1 EG o IL I Lm 2 RG Z Lo ZG Z Lo RG jXG 2 PLo EG 8RG Sonuç: SSH’de kaynakları w frekanslı 1-kapılı ZL yük empedansını beslesin. Bu 1- kapılı Thevenin eşdeğeri ile EG , ZG RG jX G , RG 0 verilsin.Yük empedansının bu 1-kapılıdan maksimum ortalama güç o çekmesi için gerek ve yeter koşul Z L ZG olmasıdır. 2 EG o Bu durumda yüke aktarılan maksimum aktif güç: PL 8RG Z Lo ZG , RL RG ‘ye eşit olduğundan kaynağın enerjisinin %50’si yüke aktarılıyor. Z G ‘yi kontrol etmek imkanımız olmadığından bu elde edilebilecek en iyi sonuç.