Devre Analizi II Laboratuvarı Deney Föyü 2

Devre Analizi-II
DENEY 2- AC devre elemanlarının tanımlanması-Seri R-L ve Seri R-C devre analizi
1.1. DENEYİN AMAÇLARI
 Alternatif akımda seri R-C devrelerinin analizi ve deneysel olarak
incelenmesi

1.2. TEORİK BİLGİ
R-C Devresi
AA kaynak gerilimi ile beslenen seri bağlı direnç ve bobin (RL) devresi Şekil 1 (a)’da
gösterilmektedir. Şekil 2 (a)’da görüldüğü üzere devre endüktif özellik gösterdiğinden devre akımı
kaynak geriliminden φ açısı kadar geri fazlı olmaktadır. AA kaynak gerilimi ile beslenen seri bağlı
direnç ve kapasitör (RC) devresi Şekil 1 (b)’de gösterilmektedir. Şekil 2 (a)’da görüldüğü gibi devre
kapasitif özellik gösterdiğinden devre akımı kaynak geriliminden φ açısı kadar ileri fazlı olmaktadır.
I
VR
I
R
R
L
V
VR
VL
V
(a)
C
(b)
Şekil 1. (a) Seri R-L devresi (b) Seri R-C devresi
Şekil 2. (a) R-L devresinde akım ve gerilim (b) R-C devresinde akım ve gerilim
VC
Devre Analizi-II
Şekil 2 (a) görülen seri R-L ve seri R-C devrelerinde endüktif ve kapasitif reaktans sırasıyla (1) ve (2)
denkleminde görülmektedir.
X L  2fL
XC 
(1)
1
2fC
(2)
Şekil 3 (a), (b), (c) ve (d)’de sırasıyla seri R-L ve seri R-C devrelerinde empedansın fazör gösterimi ve
empedans üçgeni gösterilmektedir. (3) denkleminde sırasıyla seri R-L ve R-C devrelerine ilişkin
empedans ifadeleri verilmiştir.
(a)
(c)
(b)
(d)
Şekil 3. (a) R-L devresi için empedansın fazör gösterimi ve (b) empedans üçgeni
(c) R-C devresi için empedansın fazör gösterimi ve (d) empedans üçgeni
Z  R 2  X L 2
(3)

Z  R 2  XC 2
Seri R-L ve seri R-C devrelerine ilişkin devrenin akım, gerilim, güç faktörü ve devrelerin akım ve
gerilimleri arasındaki faz farkı sırasıyla (4), (5) (6) ve (7) denklemlerinde verilmiştir. Akım ve
gerilime ilişkin büyüklükler etkin (RMS) değer olarak verilmektedir.
I
V
Z
( Amper)
(4)
Devre Analizi-II
2
2
2
2
V  VR  VL (Volt)
(5)
V  VR  VC (Volt)
Cos 
R
VR

Z
V
(6)
R
V
)  Cos 1( R )
Z
V
  Cos 1(
(7)
ÖN HAZIRLIK-1
Seri R-C devresi(Şekil.4(b/d)) parametreleri R=47Ω C=0.1uF ve Vpp=5V frekans=1kHz olan
sinüzoidal kaynak. Bu devre için (1)’den (7)’ye kadar olan denklemleri kullanarak gerekli
hesaplamaları yapınız ve Tablo 1’de ilgili yere yazınız. Aynı parametreleri kullanarak devreyi
ORCAD programında kurup Tablo.1’i doldurunuz. Yapılan hesaplamaları, devrenin ORCAD çizimini
, akım ve gerilimlerin farklı farklı plotlardaki görünümünü rapora ekleyiniz.
I
I
A
A
VR
VR
V
V
V VL
V
V
V
(a)
VC
(b)
CH1
CH1
CH2
I
CH2
I
R
R
L
V
C
V
GND
GND
(c)
(d)
Şekil 4. (a), (b) Simülasyon için multimetre bağlantıları (c) (d) Simülasyon için osiloskop
bağlantıları
Tablo 1.Hesaplamalar ve simülasyondan elde edilen değerler
Hesaplama
R (Ω)
V (V)
VR (V)
R (Ω)
V (V)
VR (V)
VC (V)
I(mA)
φ (°)
I(mA)
φ (°)
Simülasyon
VC (V)
Devre Analizi-II
ÖN HAZIRLIK-2
Şekil.4(b/d) deki devrenin, devre elemanlarının nasıl yerleştirileceği ve sinyalin nerelerden verileceğini
gösteren; breadboardun ve devre elemanlarının teknik kurallarına uyan taslak çizimi elle çizerek deneye
başlamadan önce teslim edilecektir.
1.3. DENEYİN YAPILIŞI
Uygulama: R-C Devresi
1. Şekil.4(b/d) deki devreyi yapacağız. Bu deneyi yapmak için bir sinyal jeneratörüne ihtiyacımız
olacaktır.
2. Sinyal jeneratöründe sinüs dalga modunu seçin.
3. Sinyal jeneratörünün çıkışını 5V ayarlayın ve frekansı 1KHz seçin.
4. Direnç ve kondansatör üzerinden multimetre ile ölçümleri alın.
5. Tablo.1’i ölçüm sonuçları ve onları kullanarak yapılan gerekli hesaplamalar ile doldurun.
Ölçüm Sonuçları
R (Ω)
V (V)
VR (V)
VC (V)
I(mA)
φ (°)
TABLO.1
6. Şimdi osiloskop kullanarak hem direnç hem de kondansatör üzerinden ölçüm alacağız.
8. Osiloskop üzerinde 2 dalga şeklini de gözlemleyiniz. Dalga şekilleri arasındaki faz farkını
bulunuz.
9. Frekans değerlerini değiştirerek aşağıdaki tabloyu doldurunuz.
Frekans (KHz)
(Sinüs dalga için)
Faz farkı ( ˚ )
(VC –VR)
VC,VR’ den ileri mi, geri
mi?
1
10
100
DENEY SONRASI SORU
SORU: Deneyde ne yapılmak istendiğini nedenleriyle birlikte kendi cümlelerinizle açıklayınız.
Devre Analizi-II