tc erciyes üniversitesi mühendislik fakültesi mekatronik mühendisliği

T.C.
ERCİYES ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
TEMEL ELEKTRONİK DEVRE LABORATUVARI
MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ
DENEY SORUMLUSU
Arş. Gör. Canset KOÇER
NİSAN 2014
KAYSERİ
1. DENEYİN AMACI
Maksimum güç transferi teoreminin doğruluğunun deneysel olarak gözlenmesi
2. ÖN BİLGİ
2.1. Teori Özeti
İç dirence sahip herhangi bir kaynaktan bir yüke maksimum güç transferi yapılabilmesi için
yük empedansı, kaynak iç empedansının kompleks eşleniği olmalıdır. Buna maksimum güç
transferi denir.
Şekil 7.1. Deney çalışması için gerekli devre şeması
2.2. Teorinin Açıklanması
Devre ara bağlaşımı yani devrede yer alan ara bağlantılar arasında sinyal gücünün istenilen
şekilde kontrol edilebilmesi elektroniğin önemli hususlarından biridir.
Şekil 7.2. Bir devrenin Thevenin eşdeğeri
Bir kaynak, Thevenin eşdeğeri ile birlikte ifade edilebileceğinden ara bağlaşımda yani Şekil
7.2’deki a ve b noktaları arasında oluşacak gerilim;
olarak elde edilir. Sabit bir kaynak ve değişken bir yük göz önüne alınırsa, yük direnci,
Thevenin eşdeğer direncine göre ne kadar büyük olursa ara bağlaşımda (a-b noktaları
arasında) oluşacak gerilim o derece yüksek olacaktır. İdealde yük direncinin sonsuz değerde
olması yani bir açık devrenin yer alması istenir. Bu durumda,
=V =V
V
max
Th
oc
olacaktır. Ara bağlaşımda oluşan akım değeri ise;
şeklindedir. Yeniden sabit bir kaynak ve değişken bir yük direnci göz önüne alınırsa, yük
direnci Thevenin eşdeğer direncine göre ne derece küçük değerlikli olursa burada akacak
akım o derece büyük olacaktır. Dolayısıyla maksimum akım akması için ara bağlaşımda bir
kısa devre olması istenir. Bu durumda,
olacaktır. Arabağlaşımda oluşacak güç v.i olarak ifade edileceğinden elde edilecek güç;
şeklinde ifade edilebilir. Verilen kaynak için RTh ve VTh değerleri sabit olacağından elde
edilebilecek güç sadece yük direncinin değişimine bağlı olarak değişecektir. Gerek
maksimum gerilim ( RL = ∞ olmalı ) gerekse de maksimum akım ( RL = 0 olmalı )
üretilebilmesi için gerekli şarlar altında elde edilebilecek güç sıfır olmaktadır. Dolayısıyla yük
direncinin bu iki değeri altında gücü maksimum değerine getirebileceği söylenebilir. Bu yük
direnci değerinin bulunabilmesi için gücün yük direncine göre türevi alınıp sıfıra eşitlenirse;
ifadesi elde edilir. Dolayısıyla bu eşitlikten de açıkça görüleceği üzere yük direnci, kaynağın
Thevenin eşdeğer direncine eşit olduğunda türev ifadesi sıfır olmaktadır. Dolayısıyla
maksimum güç RL = RTh şartı altında gerçekleşmektedir.
Bu durumda maksimum güç;
olarak elde edilir.
3.DENEYİN YAPILIŞI
3.1. Kullanılacak alet ve malzemeler
1-DC güç kaynağı
2-Avometre
3-Potansiyometre, değişik değerlerde dirençler ve bağlantı kabloları
3.2. Deney Çalışması
1-Kaynak çıkışına iki değişik direnç bağlayıp bunların üzerinden akan akımları okuyarak
kaynak iç direncini belirleyin.
2-Şekil 7.1‘deki devreyi kurunuz.
3-RL direncini kaynak direncine, bu direncin altındaki ve üstündeki direnç değerlerine
ayarlayarak, her bir RL değeri için okuyacağınız akım ve gerilim değerlerini ölçüp Tablo
7.1’e kaydediniz.
4-Her bir RL değeri için bu dirençte harcanan gücü hesaplayarak, direnç değerine bağlı olarak
yüke aktarılan gücün değişimini gösteren grafiği çiziniz.
Tablo 7.1. Deneye ait yapılan ölçüm sonuçları
Yük direnci Yük akımı
RL (ohm)
(mA)
1K
2,2K
3,3K
4,7K
5,6K
Yük
gerilimi
Güç
(V)
(mW)
1