32
Alternatif akım Fazörler ve Alternatif akım Alternatif akım (AC akımı) • Zamanla sinüzoidal olarak değişen akım (DC) doğru akımın tersi olarak (AC) alternatif akım olarak isimlendirilir. AC akım kaynağına bir örnek bir manyetik alanda sabit açısal hızla dönen bir tel sarım(bobin) dır. ~ sembolü AC kaynağını belirtmek için kullanılır. Genellikle b alternatif akım kaynağı yada voltaj anlamına gelir. e Kanada da, ticari elektrik-güç dağıtım sistemi = 377 rad/ 60 Hz lik bir frekans kullanır. Dünyanın geri kalanını çoğu . Bununla birlikte Japonya da , ülke f = 50 Hz ve 60 Hz ile

11 Alternatif Akim

Embed Size (px)

DESCRIPTION

alternatif akım

Citation preview

  • Alternatif akmFazrler ve Alternatif akm Alternatif akm (AC akm) Zamanla sinzoidal olarak deien akm (DC) doru akmn tersi olarak (AC) alternatif akm olarak isimlendirilir. AC akm kaynana bir rnek bir manyetik alanda sabit asal hzla dnen bir tel sarm(bobin) dr.~sembol AC kaynan belirtmek iin kullanlr. Genellikle bir kaynakYa alternatif akm kayna yada voltaj anlamna gelir. ABD ve Kanada da, ticari elektrik-g datm sistemi w = 377 rad/s karlk olan f = 60 Hz lik bir frekans kullanr. Dnyann geri kalann ou f = 50 Hz kullanr. Bununla birlikte Japonya da , lke f = 50 Hz ve 60 Hz ile iki blgeye ayrlr

  • Fazrler ve Alternatif akmlar FazrOwtIwi=I cos wt Zamanla deien sinzoidal bir nicelii ifade etmek iin uygun bir yol ekilde gsterildii gibi fazr diyagramnda bir fazrdr.Fazr Dorultucu ve Dorultulmu akm+--+

  • Fazrler ve alternatif akmlar

    Dorultucu ve Dorultulmu akm

  • Fazrler ve Alternatif akmlar

    Etkin deer (rms) akm ve voltaj Bir sinzoidal akmn etkin deeri(rms)Ortalama zaman Bir sinzoidal voltajn etkin deeri (rms)For 120-volt AC, Vrms=170 V.

  • Relktans Diren , indktans, kapasitans ve reaktans AC devresinde diren R zerindeki voltaj R den geen akm fazndadr.IVRuRiwtVerilen :t zamannda

  • Diren , indktans, kapasitans ve reaktans Bir AC devresinde indktrL zerindeki voltaj, L den geen akmdan , bir eyrek dn (90) nde giderILIVLuLiwtVerilen:Relktanst zamannda

  • Diren , indktans, kapasitans ve reaktans AC devresinde kondansatr C zerindeki voltaj, C den geen akmdan, bir eyrek dn (90) geri kalr.IVCuCiwtVerilen:Relktanst zamannda

  • LRC seri devresi ve relktansVerilen:Akm iin zmler tasarlanr:LRC devre zetigenlikRelktans

  • Yksek iin , C~0- Kondansatr bir tel olarak baklr (ksa)Dk iin , C- Kondansatr bir krlma noktas olarak baklr.Dk iin, L~0- ndktre bir tel olarak baklr (ksa)

    Yksek iin, L- ndktre bir krlma noktas olarak baklr.(indktrler akm deiimine diren gsterir.)Frekansa bal diren olarak dnebilirsiniz.Reaktans nedir? LRC seri devresi ve relktansRelktansf=w/2p

  • Bu resim t=0 da bir snapshota benzer. Dey eksen boyunca bu fazrlerin izdm verilen zamanda voltajlarn gerek deeridir. LRC seri devresiGenlik LRC devresiIm

  • Problem: Verilen Vdrive = m sin(t),bulunacak VR, VL, VC, IR, IL, ICStrateji :t=0 da Vdrive fazrn izin

    iR fazrn tahmin edin

    VR = iR R iin , ayrca bu VR fazr iin yndr.(t = iken O, douya ulaacaktr. O, hafife doudan saat ynne sapar.)Kirchhoff akm kuralndan, iL = iC = iR olur. (i.e., her biri boyunca ayn akm akar).(L yada C deil f = 0) LRC seri devresi-ffLRC devreleri

  • VC = I XCndktr akm IL daima VL nin gerisindedir Saat ynnn tersi ynde 90 ilerleyerek VL izilir.Kondansatr voltaj VC daima IC nin gerisindedir Saat ynnde 90 ilerleyerek VC izilir.

    Fazr uzunluklar R, L, C, ve ya baldr. VR, VL, ve VC fazrlerinin rlatiforyantasyonu daima bizim onu izdiimiz yoldur.

    f VR + VL + VC = ye ile karar verilir* (Kirchhoff voltaj kural)Bunlar vektrler gibi toplanr. LRC seri devresi-fLRC devresi

  • LRC devresi iin fazr diyagram : rnek LRC devresi Akm genlii

  • Filtreler : rnek Ex.: C = 1 f, R = 1LRC devreleri

  • Filtreler =0Akm yokVout 0

    =Kondansatr ~ telVout = Akm yok Vout 0

    = 0ndktr ~ telVout = 0Kondansatr dolay akm yok

    = ndktrden dolay akm yok(Sadece kavramsal izim)Yksek geirgen filtreDk geirgenfiltreBant geirgen filtreLRC devreleri

  • LRC devreleri iin fazr diyagram : rnek 2 Empedans ZGenlik LRC devrelerindktr iin relktansKondansatr iin relktans

  • LRC devresi LRC devreleri iin fazr diyagram : Ular Bu fazor diyagram y -ekseni boyunca izdm olarak verilen voltajlarla t=0 zamanl bir snapshot olarak izildi. Ayrca bu diyagramdan, empedans Z yi hesaplamamza izin veren bir gen meydana getirebiliriz. Bazen, allan problemlerde, akmn x-ekseni boyunca olduu ( I=0 iken) bir aralkta diyagram izimi daha kolaydr.fffff

  • Alternatif akm devrelerinde rezonans Rezonans Belirli R, C, L iin, akm Im , Z empedansn sadece diren yapan w0 rezonans frekansnda bir maksimumu olacaktr. Bu rezonans frekans kendisi ile LC devresinin doal frekans eit olduuna dikkat edilir. Bu frekansta , akm ve harekete geiren voltaj fazdadr!i.e.: ken bir maksimuma ular:XXC=LAadaki ifade salandnda bu art elde edilir :Rezonans frekans

  • Alternatif akm devrelerinde rezonans Rezonans Voltaj kaynann frekans , w kar akm grafii izilir : cosfRImme=

  • Alternatif akm devrelerinin rezonans Rezonans

    Rezonansta:

    Rezonansta , tepki unsurlar zerindeki voltaj Q ile arttrlr !Radyo sinyallerini alglamak, telefonla konumak , iletiim, vb iin gereklidir.f=0 ve Z=R

  • Alternatif akm devrelerinde g G t zamannda iletilen(datlan) ani g (bir w frekans iin) aadaki gibi verilir:Burada dnlen en yararl nicelik ani g deildir bununla birlikte tercihen ortalama g bir devirde verilendir.Doru bir ekilde ortalamay hesaplamak iin, ilk olarak sin(wt-f) terimini aarz .

  • Alternatif akm devrelerinde g G Almdan,Ortalamalar alnr,Genellikle :Burada nceki ifadeleri hep birlikte tekrar yazdmzda,

  • Alternatif akm devrelerinde g G Bu sonu ou kez rms deerlerinin terimlerinde yeni batan yazlr:

  • Alternatif akm devrelerinde g G Sonraki admda bunu yazabiliriz (ki bunu kantlamay denemeyeceiz):tanmlanan ilgin faktrler Q ve x...Gcn yan sra akm, w = w0 a ular. Rezonans iddetiBileenlerin deerlerine baldr.

    Hatrlayalm :

  • Alternatif akm devrelerinde rezonans G ve rezonans Burada Umax sistemde depolanan maksimum enerji ve DU bir devirde yaylan enerjidir.RLC devresi iin, UmaxSadece R den dolay kayplar meydana gelir:Buve tamam iin, periyot yi veriryazlr

  • Alternatif akm devrelerinde rezonans G ve Rezonans Q > az miktar iin,

    FWHMTam geniliin yar maksimumu

    QPik kalitesiDaha yksek Q = Daha keskin pik = Daha iyi kalite

  • Transformatrler Transformatrler Transformatrler kullanlarak AC voltaj ykseltilebilir veya alaltlabilir.Primer devredeki AC akmDemirde zamanla deien manyetik alan retir.Demir karlkl indktans maksimum yapmak iin kullanlr. t her primer dn tarafndan retilen aknn tamamnn demirde tuzaklandn farz ederiz. (Manyetizma laboratuarlarndan ferromagnetin nasl B alannda zmsendiini hatrlayalm.)Bu, iki sarm grubunun karlkl indktansndan dolay sekonder bobin zerine emk indkler

  • TransformatrlerYk dirensiz ideal transformatr Direnten kayp yokAknn tamam demirde mevcutturSekonder zerinde balant yokturPrimer devre sadece bir indktre seri AC voltaj kaynadr. Her bir dnte retilen akdaki deiim aadaki gibidir: Sekonder bobinde dn bana akdaki deiim primer bobinde dn bana akdaki deiimle benzerdir (ideal durum). sekonder bobin zerinde grlen ndklenen voltaj aadaki gibi verilir: Bu yzden , N2 > N1 -> sekonder V2 primer V1 den daha byktr. (ykselme ) N1 > N2 -> sekonder V2 primer V1 den kktr (alalma)

    Not: yk olmamas sekonderde akm olmad anlamna gelir. Manyetizasyon akm olarak ifade edilen ,primer akm kktr!

  • Transformatrler Yk direnli ideal transformatr ~eN2N1(primary)(secondary)ironV2V1RSekonder bobine bir yk direnci baladmzda ne olur?

    Primer bobin tarafndan retilen deiken ak sekondere emk indkler ki bu I2 akmn retir. Bu akm sekonder bobinde bir N2I2 aks retir,ve bu orijinal akdaki deiime zttr -- Lenz kanunu Bu indklenen deiken ak primer devrede de grlr; bunun anlam primerdeki emk nn azalmas, voltaj kaynana ters dmesidir. Bununla birlikte, V1 voltaj kayna olarak dnlr. Bu yzden , I2 tarafndan retilen aky tamamen engelleyen , primerde, artan bir I1 (voltaj kayna tarafndan salanan)akm olmaldr ki bu bir N1I1 aks retir.

  • Transformatrler Yk direnli ideal transformatrG sadece yk direnci R de harcanr.G nereden gelmektedir.O sadece primerdeki voltaj kaynandan gelebilir:

  • Altrmalar Altrma 1 em = 100 volt, f=1000 Hz, R=10 Ohm, L=4.22 mH olarak alalm, XL, Z, I, VR, ve Vl bulalm .

  • Altrmalar Altrma 2: Altrma 1 deki R de kaybedilen gc hesaplayalm.Jenaratr tarafndan retilen gc hesaplamak iin voltaj ve akm arasndaki faz farknn hesabn yapmamz gerekmektedir.Genellikle unu yazabiliriz:Bir indktr iin P = 0 dr nk indktrden geen akm ve indktr zerindeki voltaj arasndaki faz fark 90 derecedir.