BUTUNSiNAVLAR.COM
        Giriş     Üye OL
alternatif akım ders notları, alternatif akım notları, Alternatif Akım Değerleri, Alternatif Akım sinyal şekilleri, Alternatif Akım sinüs dalgası, etkin, ortalama

Alternatif akım ders notları 1

ALTERNATİF AKIM DEVRELERİ

Değişik devrelerde alternatif akımın akım şiddeti, potansiyel farkı ve direnç değerleri arasındaki bağıntılarını inceleyelim.

alternatif akım ders notları

Resim 2.1: Elektronik devre Resim 2.2: Direnç

2.1. Sadece Dirençli Devre (R)

Sadece R direnci bulunan bir devreye şekil 2.1’deki gibi bir alternatif akım uygulayalım. Bu durumda direncin iki ucu arasındaki potansiyel farkı V = VmSin wt ve

dirençten geçen alternatif akım şiddeti i = imSin wt olur. Bu durumda akım ile gerilimin zamana bağlı grafikleri çizildiğinde, her ikisinin de aynı anda maksimum değerleri aldıkları ve aynı anda sıfır oldukları görülür. Şekil 2.2’deki grafik yorumlanacak olursa akım ve gerilimin aynı fazda oldukları sonucuna varılır.

alternatif akım ders notları

m w

Şekil 2.1: AC devre

gerilimin zamana göre değişimi

alternatif akım ders notları
2.2. Sadece Bobinli Devre (L)

Direnci ihmal edilebilen bir bobine Şekil 2.4’teki gibi bir alternatif akım uygulanacak olursa bobinde, akımın değişmesinden dolayı bir özindüksiyon emk’sı meydana gelir. Akım

gerilimden 90o veya p kadar geridedir. Akım ve gerilimin zamana bağlı değişimi şekil

2

2.6’da görülmektedir. Bobinden geçen akımın zamana bağlı olarak değiştiği ve maksimum

Vm

akım şiddeti i = olduğu görülmektedir. Bobinden geçen akımın şiddeti

m wL p Ve

i = im sin( wt -) olarak yazılabilir. Bobinden geçen akımın etkin değeri ise ie = dir.

2 wL

Ve

wL = yazılırsa ?L nin biriminin Volt/Amper veya Ohm olduğu görülür. ?L bobinin

ie

alternatif akıma karşı göstermiş olduğu dirençtir. Buna bobinin endüktif reaktansı denir. XL ile ifade edilir.

XL = w.L veya XL = 2p . f .L

alternatif akım ders notları

akım/gerilim değişimi

alternatif akım ders notları

Örnek: İndüktansı 0,5 H olan bir bobinin, frekansı 50 Hz olan 157 V bir alternatif akıma karşı göstereceği endüktif reaktansı ve devreden geçen akımı bulunuz. Çözüm: XL = 2p. f .L = 2.p.50.0,5 = 157W

V 157

I == = 1 Amper

XL 157

2.3. Sadece Kondansatörlü Devre (C)

Bir kondansatörlü devreye doğru akım kaynağı bağlandığında belli bir süreden sonra akım geçmezken, alternatif akım uygulandığında devreden yönü ve şiddeti değişen bir akım geçtiği görülür. Şekil 2.7’deki gibi, bir kondansatöre alternatif akım uygulandığında gerilim artarken akım azalmakta ve gerilim maksimum değerini aldığında akım sıfır değerine inmektedir. Bu durumda kondansatör yüklenmesini tamamlamıştır. Gerilim azaldıkça kondansatör devreye akım vererek boşalmaya başlar. Devreye uygulanan gerilim sıfır olduğunda akım en büyük değerini alır. O halde akım ile gerilim arasında 90o veya ?/2 radyanlık faz farkının olduğu Şekil 2.8’de verilmiştir. Bu faz farkı kadar akım gerilimden

( p i V

öndedir. I = V .wC ise i = i Sin wt +)olur. I = m olduğunu görürüz. Burada

mmm m

C

L 2 l

direnç gibi davranan (1/?C) ye kapasitif reaktans denir ve XC ile gösterilir.

11

XC = XC =

v .C 2p . f .C

alternatif akım ders notları alternatif akım ders notları

V = V Sin w t

m akım/gerilim değişimi Şekil 2.7: Kondansatörlü AC Devre

alternatif akım ders notları

Şekil 2.9: Kondansatörlü AC devre akım/gerilim dalga şekilleri

Örnek: Kapasitesi 50µF olan bir kondansatöre 50 Hz frekanslı 220 V alternatif gerilim uygulanmıştır. Devreden geçecek akımı bulunuz.

11 V 220

Çözüm: XC == -6 = 63,7W IC == = 3,45 Amper 2pf .C 2p.50.50.10 XC 63,7

2.4. Dirençli ve Bobinli Devre (R-L)

alternatif akım ders notları Şekil 2.10’daki bir direnç ve bobinden oluşan devreye V1 geriliminde doğru akım uygulandığında geçen akım şiddeti I1 olsun. Bu devreye aynı V1 gerilimini sağlayan alternatif akım uygulandığında devreden geçen akım şiddetinin daha küçük olduğu görülür. Devreye alternatif gerilim uygulandığında akımın küçülmesi, devrenin direncinin artması ile açıklanabilir.

V

alternatif akım ders notları VmSin alternatif akım ders notları

Şekil 2.10: RL devresi

Devrede akım ile gerilim arasında bir faz farkı vardır. Akım gerilimden geridedir. Akım ile gerilim arasındaki faz farkına ? dersek akım şiddetini

i = imSin (wt -j) şeklinde yazabiliriz.

Alternatif gerilim ile akım arasındaki ilişkiden,

2 alternatif akım ders notları 22

V = i ? alternatif akım ders notları R2 + XL bağıntısı elde edilir. Bu bağıntıdaki R + XL büyüklüğü RL

devresinin alternatif akıma karşı göstermiş olduğu dirençtir. Bu dirence R-L devresinin empedansı denir ve Z ile gösterilir.

Şekil 2.11’de XL ve R yi birbirine dik vektörlere benzetirsek, Z bunların bileşkesi olur. Akım ile gerilim arasındaki faz farkı?, Z ile R arasındaki açıdır.

RV = i.Z Cosj = Z

alternatif akım ders notları alternatif akım ders notları alternatif akım ders notları

Şekil 2.12: RL devre Örnek: Şekil 2.12’deki devrenin; empedansını, devre akımını ve faz açısını bulunuz?

22 alternatif akım ders notları 22

Çözüm: Z = alternatif akım ders notları R + XL = 3 + 4 =5 ?

V 50 3

I == = 10 Amper Cosj == 0,6

Z 55

2.5. Direnç ve Kondansatörlü Devre (R-C)

Şekil 2.13’teki gibi seri bağlı direnç ve kondansatörlü bir devrede etkin akım ile etkin gerilim arasında V = i ?

bağıntısı vardır. Buradaki Xc kondansatörün alternatif akıma karşı gösterdiği dirençtir. RC devresinin alternatif akıma karşı gösterdiği direnç empedanstır. Z ile gösterilir.

alternatif akım ders notları alternatif akım ders notları
Şekil 2.13: RC devre

V = VmSin wt

Şekil 2.14’deki Xc ile R yi birbirine dik vektörlere benzetirsek Z bunların bileşkesi olur. Akım ile gerilim arasındaki faz açısı?, Z ile R arasındaki açıdır.

R

V = i.Z Cosj = Z

alternatif akım ders notları alternatif akım ders notları alternatif akım ders notları

Örnek: Şekil 2.15’deki devrenin empedansını, devre akımını ve faz açısını bulunuz?

22 alternatif akım ders notları 22

Çözüm: Z = alternatif akım ders notları R + XC = 6 + 8 =10 ?

V 20 12

I == = 2 Amper Cosj == 0,6

Z 10 20

alternatif akım ders notları

Şekil 2.15: RC devresi

2.6. Direnç Bobin ve Kondansatörlü Devre (R-L-C)

Şekil 2.16’da verilen birbirine seri bağlanmış RLC elemanlarından oluşan devreye alternatif gerilim uygulanmış olsun. Bu devrenin etkin akım ve gerilimi arasında aşağıdaki bağıntı bulunur.

2

2

Buradaki Z = alternatif akım ders notları R +(X -XC ) büyüklüğü devrenin empedansıdır ve Z ile

L

gösterilir. Bir RLC devresinin empedansı,

alternatif akım ders notları

devre elemanlarının dirençlerinin şekil 2.17’de görüldüğü gibi vektörel toplamı düşünülerek hesaplanır. Devredeki bobin ve kondansatörden meydana gelen faz farkları birbirine zıt yöndedir. Akım ile gerilim

R

arasındaki ? faz farkı Cosj = veya

Z XL -XC

tan? = olur.

V =VmSin wtR

Akım ile gerilim arasındaki faz farkı XL ile XC nin birbirine göre büyüklüklerine bağlıdır.

XL > XC ise ? pozitif ve akım gerilimden geridedir.

XL < XC ise ? negatif ve akım gerilimden ileridedir.

XL = XC ise ?=0 olup akım ile gerilim aynı fazdadır.

Bir RLC devresinde XL = XC olduğunda Z=R olur. Bu duruma devrenin rezonans hali denir.

Devrenin rezonans frekansı aşağıdaki formülle bulunur. 1

f = 2p LC alternatif akım ders notları

Bir RLC devresinde rezonans halinde empedans en küçük değerini, devre akımı en büyük değerini alır. Bir RLC devresinde akımın en büyük değerini alabilmesi için ya kaynak frekansı değiştirilerek XL = XC yapılır ya da frekans sabit tutulup L veya C ya da her ikisi birden değiştirilerek devre rezonansa getirilebilir.

alternatif akım ders notları

Şekil : 2.17 Şekil : 2.18 Örnek: Şekil 2.19’daki devrenin empedansını, devre akımını ve faz açısını bulunuz. Çözüm:

Z = alternatif akım ders notları R2 +(XL -XC )2

Z = alternatif akım ders notları 32 + (10 -6)2 =5 ? V 40

I == = 8Amper

Z 5 R 3

Cosj = == 0,6

Z 5

Çözüm: f == = 65 Hz 2p

alternatif akım ders notları alternatif akım ders notlarıalternatif akım ders notları

ALTERNATİF AKIMDA GÜÇ

Bir doğru akım devresinde kullanılan güç, bu devreye uygulanan gerilim ile devreden geçen akımın çarpımıdır. Alternatif akımda ise gerek devreye uygulanan gerilim gerekse devreden geçen akım zamana bağlı olarak değişir. Akım ve gerilimin çarpımı olan güç de zamana bağlı olarak değişik değerler alır. Doğru akım devrelerinde olduğu gibi alternatif akım devrelerinde güç her zaman V.I değildir.

Bir alternatif akım devresinde gerilim ve akım;

v = VmSin wt ve i = imSin (wt -j ) dır.

Alternatif akım devrelerinde herhangi bir andaki güç

P = VmimSin wt.Sin (wt -j ) dir. P değerine gücün ani değeri veya ani güç denir.

alternatif akım notları

Resim 3.1

3.1. Aktif Güç

Devrenin ortalama gücü ise P=VIcosj olarak bulunur. Ortalama güce aktif güç de denir. Buradaki kullanılan cosj cihazın güç faktörü veya güç katsayısıdır. Bir devre elemanının gücünü arttırmak için cosj yi büyütmek yani j yi küçültmek gerekir. Elektrik

enerjisi üretiminde güç faktörünün 1’ e yakın olması istenir.

3.2. Reaktif Güç

Saf bobinli bir devrede (sadece L) gücün ortalama değeri sıfırdır. Gücün ortalama değerinin sıfır olması yani aktif gücün sıfır olması bobinin kaynaktan bir enerji çekmediğini gösterir. Ani gücün pozitif ve negatif değerleri birbirine eşittir. Pozitif alternansta kaynaktan çekilen güç, negatif alternansta kaynağa geri verilmektedir. Bobinler enerji harcayan değil; enerji depo eden elemanlardır.

Aynışekilde kondansatörlü bir devrede de (Sadece C) gücün ortalama değeri sıfırdır. Çünkü güç eğrisinin ortalama pozitif ve negatif alternansları birbirine eşittir. Kondansatörün dolması anında kaynaktan çekilen güç, kondansatörün boşalması anında kaynağa geri verilmektedir. Kondansatörler de bobinler gibi güç çekmeyip, enerji depo eden elemanlardır.

Saf bobin ve kondansatör devrelerinde j = 900 olduğu için güç katsayısı sıfırdır (Cos 900=0). formülüne P = V .I .Cosj göre P=0 olur. Görüldüğü gibi bobinde yada kondansatörde her hangi bir güç kaybı olmamaktadır. Ancak şaşırtıcı bir şekilde bir alternatif akım devresinde, direnç olmadığı durumda, bobin ve kondansatörün iç dirençlerinden dolayı bir güç harcanır ve bu harcanan güç tıpkı bir doğru akım devresinde olduğu gibi ısışeklinde açığa çıkar.

Saf bobinde ve saf kondansatörde gerilim ve akımın etkin değerinin çarpımına reaktif güç denir.

Q = V I sinj

C CC

Burada Q devrenin Reaktif gücüdür. Eğer sinf=1.0 alınırsa, endüktif ve kapasitif devreler için reaktif güç aşağıdaki gibi hesaplanır.

2 V2

V = IX Q = VI = IX =

CCC C CCCC XC 2 V2 V = ILXL QL = VLIL = IL XL = XL

3.3. Görünür Güç

Aktif gücü dirençler, reaktif gücü ise endüktif ve kapasitif reaktanslar çeker. Eğer bir devrede hem direnç hem de reaktans bulunuyorsa, bu devrede aktif ve reaktif güçler bir arada bulunur. Bu devre hem aktif hem de reakif güç çekecektir. Böyle bir devrede VI değeri ne aktif gücü, ne de reaktif gücü verir. Direnç ve reaktanstan oluşan bir devrede VI çarpımına, görünür güç denir. S harfi ile gösterilir.

2

2V

S = VI = I .Z =

Z

alternatif akım notları

Şekil 3.1

Aktif Güç Reaktif Güç Görünür Güç
P Q S
Watt VAR VA

Tablo 3.1 Örnek: Şekil 3.2’deki devrenin aktif,reaktif ve görünür güçlerini bulunuz.

alternatif akım notları

Şekil 3.2

22 alternatif akım notları 22

Çözüm: Z = alternatif akım notları R + XL = 3 + 4 =5 ? V 50 3

I == = 10 Amper Cosj == 0,6

Z 55

P = V.I.Cos j = 50.10.0,6 = 300W

Q = V.I.Sin j = 50.10.0,8 = 400VAR

S = V .I = 50.10 = 500VA

3.4. Üç Fazlı Sistemler

Çok fazlı sistem, gerilimlerinin arasında faz farkı bulunan iki veya daha fazla tek fazlı sistemin birleştirilmiş halidir. Çok fazlı sistemlerin bazı özelliklerinden dolayı elektrik enerjisinin üretimi, iletimi ve dağıtımı çok fazlı olarak yapılır. Çok fazlı sistemlerin en çok kullanılanı üç fazlı sistemlerdir.

Tek fazlı sistemlerde güç dalgalı olduğu halde, çok fazlı sistemlerde oldukça düzgündür. Böylece çok fazlı motorların momenti, tek fazlılara göre düzgün olmaktadır. Üç fazlı motorlar, tek fazlılara göre daha basit yapılı olup daha az bakım gerektirir ve verimleri de yüksektir. Üç fazlı enerji iletiminde gerekli olan iletken miktarı, aynı uzaklık aynı kayıplar ve aynı gerilim için bir fazlı sisteme göre azalma gösterir. Bir fazlı yükler, üç fazlı sistemin bir fazını kullanarak çalışabilir. Üç fazlı sistemlerin tek fazlı sistemde doğrudan çalışması mümkün değildir.

alternatif akım notları

Şekil 3.3

3.5. Faz Farkları

Üç fazlı emk’nın üretimi, bir fazlı emk’nın üretimine benzer. Yalnız burada manyetik alan içerisinde dönen bir iletken yada bobin yerine üç adet bobin vardır. Bu bobinler birbirleri ile 1200lik açı ile yerleştirilmiştir.

Şekil 3.4’teki vektörlere dikkat edilirse ET emk’ nın fazının 1200 , ES emk’ nın -1200 , ER emk’ nın 00 olduğu görülmektedir. Şekil 3.4’te görüldüğü gibi bir nokta alınırsa, vektörler bu noktanın önünden ER ES ET sırasıyla geçeceklerdir. Bu sıraya faz sırası veya faz dönüş yönü denir. Şu halde faz sırasının RST olması, R fazının sıfır fazlı, S fazının 1200 geri fazlı veT fazının 1200 ileri fazlı olması demektir.

alternatif akım notları
3.6. Dengeli ve Dengesiz Üç Fazlı Sistemler

Üç fazlı bir sistemin her üç faz hattındaki akımların büyüklükleri birbirine eşit ve aralarında da 1200 faz farkı varsa üç fazlı sistem dengelidir denir. Dengeli sistemi dengeli yükler oluşturur. Dengeli yüklerin her bir fazının empedansı büyüklük ve faz yönünden birbirine eşittir. Üç fazlı dengeli yüklere örnek olarak, üç fazlı motorları verebiliriz.

Dengesiz sistemlerin faz empedansları birbirine eşit değildir. Bunun sonucu olarak her bir fazın veya hattın akımları da farklı değerdedir. Dengesiz devrelerde faz sırası önemlidir. Faz sırasının değişmesi ile yükün akımları da değişebilir. Dengesiz sistemlere örnek olarak üç fazlı ve bir fazlı alıcıların birlikte bulunduğu apartmanları, iş yerlerini ve fabrikaları verebiliriz.

Üç fazlı sistemler yıldız ve üçgen olarak bağlanır.

Bağlantı üçgen ise; V = VI = alternatif akım notları 3.IFaz

Hat Faz Hat

Bağlantı yıldız ise; VHat = alternatif akım notları 3.VI = I olur.

Faz Hat Faz

alternatif akım notları alternatif akım notları
3.7. Üç Fazlı Sistemlerde Güç

Üç fazlı sistem ister dengeli ister dengesiz olsun, her bir fazın güçlerinin toplamı, devrenin gücünü verir.

P = P + P + P

123

Dengeli devrelerde faz güçleri birbirine eşittir. Bir fazın gücü Pfaz ile gösterilirse, üç fazlı devrenin gücü P = 3.Pfaz olur.

Dengeli devrede bir fazın gücü P = V .I .Cosj olur. Üç fazlı devrenin gücü için

faz faz faz

P = 3.V .I .Cosj bulunur.

faz faz faz

V

Dengeli yıldız devrelerde Vfaz = alternatif akım notları hat ve I = I olduğundan

faz hat

3 P = alternatif akım notları 3.V .I .Cosj formülü bulunur.

ARANAN BAZI KELİMELER :doğru akimda volt ölçme, mersin üniversitesi alternatif akım ders notları, elektrik akım kaynakları nelerdir, elektrik dersi gerilim formülü, maksimum güç doğru akım, maksimum deger elektrik formulu, iletim gerilimi akım bağıntı, ac dc kaynakları ders notları, wt açısal hız, 3 fazlı motorlarda güç nasıl hesaplanır, devrelerde potansiyel farkı kim ölçer, alternatif akım nasıl elde edilir, tam dalga ac akım grafiği, birim zamanda kat edilen açı, "dc" devre kesici c eğrisi hat hat

Bu konu 2 bölümden oluşmaktadır. Şuan 2. bölümdesiniz.
BAŞA DÖNMEK için TIKLAYIN
1.Bölüm için TIKLAYIN
2.Bölüm için TIKLAYIN

TÜM DERS NOTLARI İÇİN TIKLAYIN
YORUMLAR

YORUM YAZ
Yorum yazabilmek için sağ üstten giriş yapmanız gerekir.
  Üye değilseniz,üye olmak için
 TIKLAYIN.
Lütfen sorularınızı yukarıdaki SORUSOR sekmesinden sorunuz
Buradan sorularınıza admin tarafından CEVAP VERİLMEYECEKTİR.
Max. 1000 karakter.
Sinavlara hazirlik