ELK273 Elektrik ve Elektronik Mühendisliğinin Temelleri

Ders 8- AC Devreler

Yard.Doç.Dr. Ahmet Özkurt

Ahmet.ozkurt@deu.edu.tr

http://ahmetozkurt.net

2

İçerik

• AC ve DC

• Empedans

• RMS değeri

• Bobin ve kondansatörün AC tepkileri

• AC devrelerde güç hesaplamaları

• Süzgeçler

• Osilatörler

• Rezonans

3

AC/DC arasındaki fark nedir?

• 1887’ye kadar Amerika’da doğru akım yani DC kullanılıyordu.

• 121 Edison güç istasyonu DC gerilim dağıtıyordu

• Fakat DC’nin uzun mesafelere kayıpsız gönderilemiyordu

• George Westinghouse alternatif akım yani AC sistemlerinin

kilometrelerce çok az kayıplı ilteildiğini göstermesiyle tüm elektrik sistemi

AC’ye döndü

http://www.pbs.org/wgbh/amex/edison/sfeature/acdc.html

4

AC Dalga Şekilleri

Kare Dalga Üçgen Dalga

Testere Dişi Dalga

1 tur 1 tur

5

AC Gerilimin Üretilmesi

• Alternatif

Gerilim

Jeneratörü

veya

• Alternatör

6

Frekans ve Periyot

• Periyot bir dalganın bir turu tamamlaması için geçen süredir

• Frekans ise saniyedeki tur (dalganın tekrar) sayısıdır.

• Frekans (Hz) = 1/ Periyot (sn)

7

8

Ses Dalgaları

9

(tepe)

Daha az enerji

harcanır

Daha çok enerji

harcanır

(tepe)

Aynı yük direnci

10

AC Gerilim Ölçümü

Ortalama sıfır

Tüm değerler pozitif gibi düşünülüp ortalama alınabilir

11

RMS Değeri

12

Faz Farkı

• Birbiriyle aynı frekanstaki iki dalga arasındaki zaman farkını ifade eder.

• Her periyot açısal olarak 2=360o de tamamlanır.

• Faz farkı aradaki kaymanın toplam periyoda oranının açı karşılığı ile ifade

edilir.

)sin()( tVtVA

)sin()( tVtVBt

T

2

t T

13

14

90o faz farkı

A ileride (önde)

90o faz farkı

B ileride (önde)

180o faz farkı

A ve B birbirinin tersi

0o faz farkı

15

Direncin AC Tepkisi

• Ohm kanunu AC durumunda da geçerlidir

• Eğer sinusoidal akım uygulanırsa gerilim

• Gerilimin genliği Ohm kanunu ile bulunur, fazı değişmez. Akım ile gerilim

arasındaki faz farkı sıfırdır.

16

Empedans

• Bir devre elemanının geriliminin akımına oranıdır.

• Z ile gösterilir.

• Birimi ohm’dur.

• Direncin empedansı

Z=R

17

Kondasatörün AC Tepkisi

• Kondansatörün akımı ile gerilimi arasındaki ilişki

• Sinusoidal bir gerilim uygulandığında

Akım

• Gerilimin akıma oranı

• Empedans Euler formulü

18

Kondansatörün AC Tepkisi

• Kondansatörün gerilimi akımından 90o geridedir

19

Bobinin AC Tepkisi

• Bobinin akımı ile gerilimi arasındaki ilişki

• Sinusoidal bir akım uygularsak

Gerilim

• Gerilim akım oranı

• Empedans

20

Bobinin AC Tepkisi

• Bobinin akımı geriliminden 90o geridedir

21

Filtreler (Süzgeçler)

Alçak geçiren Yüksek Geçiren

• Band geçiren Band Durduran

22

Filtreler

Alçak geçiren filtre Yüksek Geçiren Filtre

Giriş Giriş Çıkış Çıkış

23

Filtreler

• Kondansatörlerin tersine bobin düşük frekanslı işaretleri geçirir yüksek

frekanslıları geçirmez.

Yüksek geçiren filtre Alçak geçiren filtre

24

Filtrelerin Uygulamaları

• Gürültüden arındırma

• Gürültülü EEG sinyali Temizlenmiş Sinyal

Zaman

Frekans

25

Filtrelerin Uygulamaları

Orijinal resim

Alçak geçiren

filtreden geçmiş

Yüksek geçiren

filtreden geçmiş

26

Osilatörler

• Osilatörler girişe DC besleme dışında herhangi bir sinyal vermeden AC

dalga şekillerini üreten devrelerdir.

• Özellikle iletişim sistemlerinde kullanılır.

• Bir kondanstör ve bir bobinle osilatör yapılabilir. Enerji sırayla bobinde ve

kondansatörde depolanırken salınımlar oluşur.

27

28

29

GSM, kablosuz telefonlar ve LAN kartalrında

kullanılan Gerilim kontrollü osilatörler

30

Rezonans

• Bobin ve kondansatör birbirinin zıttı AC özelliklere

sahiptir. Bobinin reaktansı frekansla doğru,

kondansatörünki ters orantılıdır. Bobin reaktansının

işareti pozitif kondansatörününki negatiftir. Her iki

elemanı da içeren devrelerde rezonans adı verilen özel

bir durum görülür. Rezonans frekansında bobin ve

kondansatörün reaktanslarının büyüklükleri eşittir ve bu

yüzden devre rezistif bir devre gibi görülür.

• Seri RLC devresinde

Z=R-j Xc+j XL= R

• Rezonanstaki bir devrenin frekans tepkisi band geçiren

filtre gibidir. Filtrenin temel frekansı ya da devrenin

rezonans frekansı

• Band genişliği de elemanların büyüklüklerine bağlıdır

http://en.wikipedia.org/wiki/Resonance

LCfc

2

1