Alternatif Akım - teknikbilimlermyo.istanbul.edu.trteknikbilimlermyo.istanbul.edu.tr/elektrik/wp-content/uploads/2015/... · 25.03.2015 1 Alternatif Akım Devre Analizi Öğr.Gör

Embed Size (px)

Citation preview

  • 25.03.2015

    1

    AlternatifAkmDevreAnalizir.Gr.EmreZER

    AlternatifAkmnTanm

    Zaman ierisinde yn ve iddeti belli bir dzen ierisinde (periyodik)deien akma alternatif akm denir.

    En bilinen alternatif akm dalga biimi sins dalgasdr. Farkluygulamalarda gen ve kare dalga gibi deiik dalga biimleri dekullanlmaktadr.

  • 25.03.2015

    2

    AlternatifAkm

    AlternatifAkm

    Doruakmdevrelerindeakm,retecin+kutbundankutbunadirenzerindengeerekular.

    Alternatifgerilimkaynabulunandevrelerdeisekaynansabitbir+yadakutbuyoktur.Kutuplarsreklideitiiiinherkutupdeiimindedirenzerindengeenakmndayndeiecektir.

  • 25.03.2015

    3

    AlternatifAkm

    retimveiletimavantajlarnndndaalternatifakmkullanmdadabazavantajlarasahiptir.

    rneinalternatifakmmakinelerinindahabasityapdavedahaazbakmgerektirmelerivedoruakmihtiyacolancihazlariinkolaylkladoruakmaevrilebilmesialternatifakmnbalcastnlkleridir.

    Doruakmnalternatifakmadntrlmesiilemidahakarmakvedahapahaldr.

    AlternatifAkmnEldeEdilmesi

    Alternatifakmyadagerilimineldeedilmesindealternatrdenilenaygtlarkullanlr.

  • 25.03.2015

    4

    AlternatifAkmnEldeEdilmesi

    Manyetik alan iinde tel ereve dnerken bir tamdevir iin (360likdn iin)geen sre Tise bu sre iinde akmn zamana baldeiimi,aadaki ekildeki gibidir.

    AlternatifAkmnEldeEdilmesi

    Alternatif gerilim, elektrik santrallerinde ok daha bykalternatrleryardmyla retilir.retilen bu Alternatif gerilim iletimhatlarnda meydana gelebilecek kayplar azaltabilmek iintransformatrler ile ykseltilir.Gerilimykseltilirken akmdrlerek iletim hatlarnda kullanlan iletkenlerin aplar dakltlm olur.Sonkullancya ulatrlmadan nce bu yksekgerilimtekrar transformatrler ile drlr.Busefer gerilimdrlrken akm ykseltilmi olur.

  • 25.03.2015

    5

    AlternatifAkmnEldeEdilmesi

    SinsDalgas

    Alternatr ile alternatifgerilim retilirken akmn yn zamann birfonksiyonu olarak srekli deiir.Budalgaekli sins dalgas olarakisimlendirilir.

  • 25.03.2015

    6

    Saykl

    Saykl,alternatrn bir tamturdnmesiyle meydana gelen dalgaeklidir.Sins dalgasnda bir saykl gerekletikten sonra sinyal kendinitekrarlamaya balar.

    Periyot

    Bir saykln gereklemesi iin geen sreye periyot denir.Periyotbirimi saniye (s)dir ve Tile gsterilir.

  • 25.03.2015

    7

    Alternans

    Bir sins sinyalinde xekseni referans olarak kabul edilirse sinyalin xekseninin zerinde kalan ksm pozitif (+)alternans,altnda kalanksm ise negatif ()alternans olarak isimlendirilir.

    Frekans

    Frekans,sins sinyalinin bir saniyede tekrarlanan saykl saysdr. Bir alternatifiaretinfrekansndan bahsedebilmek iin osinyalin birperiyoda sahip olmas gerekir.Dier bir deyile bir alternatifiaretbelirli bir saykl srekli tekrarlyorsa osinyalin frekansndan szedilebilir.

    Frekans, periyodun arpmayagretersiolarak ifade edilir:

    fiaretinfrekansn belirtir ve birimi hertz(Hz)dir. Tperiyottur ve birimi saniye (s)dir.

  • 25.03.2015

    8

    Frekans

    rnek: 0,25 periyoda sahip iaretinfrekansn hesaplaynz.1 1

    0,2510025 4

    rnek: 20 periyoda sahip iaretinfrekansn hesaplaynz.1 1

    20. 10100020 50

    Asal Hz

    Asal hz,iaretinsaniyede radyan cinsinden ka salnm yaptngsteren bir parametredir.Asal hz (omega)ile gsterilir.Zamannbir fonksiyonu olarak sins iaretiningenel gsterimiaadaki gibidir.

    . sinBurada: :iaretingenliini,yani iaretinalabilecei en bykdeeri, :faz asn,yani t=0anndayken iaretinasal pozisyonunu, 2 iseasal hzifadeeder.

  • 25.03.2015

    9

    DalgaBoyu

    Dalga boyu,sins iaretininiki sayklnn birbirinin ayn olan iki noktas(rnein saykl balanglar)arasndaki uzaklktr.ile gsterilir.

    DalgaBoyu

    Dalga boyu aadaki formlle ifade edilir:

    Burada: :dalga boyunu,metre (m), :dalga hzn,metre/saniye (m/s), :iaretinfrekansn,hertz(Hz)ifade eder.

  • 25.03.2015

    10

    DalgaBoyu

    Ikserbest ortamda yaklak 3. 10 / hzla hareket eder. Havadaki ses dalgalarnn hz ise 343 / dir.

    rnek:100MHzfrekansa sahip birelektromanyetik dalganndalgaboyunuhesaplaynz.

    3. 10100. 10 3

    AlternatifAkmDeerleri

    AniDeer:Sinseklinesahipveiddetisreklideienalternatifakmyadageriliminherhangibirtanndakigenlikdeerineanideerdenir.

    Anideerlerkkharflerlegsterilir.Anigerilimvileaniakmiseiilegsterilir.

    Anideerleruekildeifadeedilir: Akmnanideeri: . sin Geriliminanideeri: . sin Burada ve ,gerilimveakmnenbykdeerleridir.

  • 25.03.2015

    11

    AniDeer

    rnek: 50 frekansave220 maksimumgerilimesahipalternatifiaretin 20 anndakianideerinihesaplaynz.

    . sin 220. sin 2 . 50.20. 10 220. sin 2 0

    rnek:Frekans50Hzvegenlii310Volanbiriaretint=0,00166sanndakianideerinihesaplaynz.

    . sin 310. sin 2 . 50.0,00166 310. sin 30310.0,5 155

    TepeDeer

    Tepedeer,alternatifakmyadageriliminanideerlerininenbykdeeridir.Gerilimintepedeeri ,akmntepedeeri ilegsterilir.

  • 25.03.2015

    12

    TepedenTepeyeDeer

    Sinsiaretindepozitifvenegatiftepedeerlerarasndakigenlikdeerinetepedentepeyegerilimdenirve ilegsterilir.

    OrtalamaDeer

    Alternatifakmyadageriliminortalamadeeribulunurkenbtnalternanslar pozitifolarakkabuledilir.

  • 25.03.2015

    13

    OrtalamaDeer

    Geriliminveakmnortaladeerleriaadakibantileeldeedilir. Geriliminortalamadeeri: 0,636. Akmnortalamadeeri: 0,636.

    rnek:Tepedeeri10Volanbirsinsiaretininortalamadeerinihesaplaynz.

    0,636. 0,636.10 6,36

    EtkinDeer(EfektifDeer)

    Etkindeer,alternatifakmnbirykzerindeyaptieeitiyapandoruakmkarldr.

    rnein,belirlibirzamanaralndabirstcyaverilenalternatifakmnsaladsmiktarneldeetmekiinaynstcyaaynsredeuygulanandoruakmndeerialternatifakmnetkindeeridir.

  • 25.03.2015

    14

    EtkinDeer

    ACampermetredellenakmveACvoltmetredellengerilimetkindeerdir.

    Etkingerilim veya ileveetkinakmdeeriise veya ilegsterilir.

    Alternatifakmveyagerilimdeerisylenirkenaksibelirtilmediysesylenendeeretkindeeriifadeeder.

    RMS=Karesel ortalamannkarekk(root mean square)anlamnagelirveetkindeer,efektifdeerolarakdaisimlendirilir.

    rnein,ebekegerilimi220Vdenildiindebudeerebekegerilimininetkindeeridir.

    EtkinDeer

    Sinzoidaliaretlerinetkindeeriaadakigibihesaplanr.

    V 2 0,707.

    I 2 0,707.

  • 25.03.2015

    15

    EtkinDeer

    rnek:10Vtepedeeriolanbirgerilimkayna1direnileseribalanmsadirenzerindengeenakmnRMSdeerinihesaplaynz.

    V 0,707. 0,707.10 7,07

    I 7,071 7,07

    EtkinDeer

    rnek:ehirebekegerilimi220Volduunagretepedeerinihesaplaynz.

    V 0,707. 2202200,707 311,17

  • 25.03.2015

    16

    AlternatifAkmnVektrlerleGsterilmesi

    Yn,dorultusuveiddetiolanbyklklerevektrel byklklerdenir. Vektrel byklkleraritmetikolaraktoplanamazlar. Alternatifiaretlerindalgaekilleriarasndakiafarklardikkatealdnda,

    alternatifiaretlerdevektrel birbyklkolduukolaylklaanlalabilir. Dorugerilimkaynanngenlikdeeriyadabirdirencinohm cinsinden

    deeribirerskaler byklktr. Alternatifgerilimkaynanngenlikdeerihembyklkhemdeyn

    gsterdiiiinvektrel birbyklktr.

    AlternatifAkmnVektrlerleGsterilmesi

  • 25.03.2015

    17

    SfrFaz

    Eer sins sinyali t=0 annda, x ekseni referans olmak zere sfrgenlik deerinden balayarak pozitif ynde artyor ise bu sinyale sfrfazl sins sinyali denir. asal hz ile saat ibresinin tersi yndednen bir vektrn t=0 annda referans ekseni ile yapt a sfr isebu vektre sfr faz vektr denir.

    leriFaz

    Eersinssinyalit=0anndannce,xeksenireferansolmakzerepozitifgenlikdeerindenbalayarakpozitifyndeartyorsabusinyaleilerifazlsinssinyalidenir. asal hzilesaatibresinintersiyndednenbirvektrnt=0anndareferansekseniileyaptasfrdanbykisebuvektreilerifazvektrdenir.

  • 25.03.2015

    18

    GeriFaz

    Eersinssinyalit=0anndansonra,xeksenireferansolmakzerenegatifgenlikdeerindenbalayarakpozitifyndeartyorsabusinyalegerifazlsinssinyalidenir. asal hzilesaatibresinintersiyndednenbirvektrnt=0anndareferansekseniileyaptasfrdankkisebuvektregerifazvektrdenir.

    FazFark

    Fazfark,ikiyadadahaoksinyalinfazlararasndakiilikidir. Sinseklinesahipikisinyalinfazfarkndanbahsederkenikisinyaldenbirinindierindenilerideyadagerideolduubelirtilirvebufarka,radyanveyazamancinsindenllendirilir.

  • 25.03.2015

    19

    FazFark

    AlternatifAkmnEtkileri

    IsEtkisi Elektrikenerjisininsetkisindenbahsedebilmekiinnceiletkenlerindirenlerizerindedurmakgerekir.Heriletkeninap,uzunluuveyapldmalzemeninzdirenciileilikilibirdirencivardr.

    Builetkendenelektrikakmgetiizamaneeriletkenakmgeiinekarzorlukgsteriyorsabuzorlukiletkenzerindesenerjisiolarakortayakar.

  • 25.03.2015

    20

    IsEtkisi

    Alternatif akmdan klasik stmacihazlarndan faydalanld gibi fazl akmla alan arkfrnlar ve indksiyon frnlarndada faydalanlmaktadr.

    Arkfrnlar demir ve elikergitme ilerinde kullanlr.Bufrnlarnalma prensibi elektrotelektrot ya daelektrotmalzemearasndaki arklaradayanmaktadr.

    IsEtkisi

    Endksiyon frnlarnda ise eitli dzeneklerle akmn frekans ykseltilir.Istlacak madde byk bir bobinin ierisinde duracak ekildeyerletirilir.Bylece malzeme transformatrn tek sarmlk sekondersargs durumuna geer.

    Bobinden yksek frekansl akm geirilince malzemede indksiyon gerilimioluur ve bu gerilimdemalzemeden yksek deerli akmlar (fukoakm)dolatrr.Malzemenin elektriksel direncine gre malzeme snr,hatta eriyebilir. Endksiyonla stmann en nemli avantaj klasik stmayagre daha az zamanda daha fazla stmann gerekleebilmesidir.

  • 25.03.2015

    21

    IsEtkisi

    ManyetikEtkisi

    Bir telden alternatif akm geirildiinde ise telin etrafnda srekliiddeti ve yn deien bir manyetik alan oluur.Bunedenle birelektromknats bobininden alternatif akm geirilirseelektromknatsn kutuplar srekli yer deitirir.

    Alternatif akmn bu karakteristik zelliinden en oktransformatrler ve asenkron motorlarda faydalanlr.Isetkisikonusunda belirtildii gibi indksiyon frnlar daalternatif akmnmanyetik etkisi ile alr.

  • 25.03.2015

    22

    rnekSorular

    rnek: Aadaverilenosiloskopekranndakisinsiaretininperiyodunuvefrekansnbulunuz.(TIME/DIV=10ms)

    2 10 20 . 50

    rnekSorular

    rnek: OsiloskopekranndakisinsiaretininperiyodunuvefrekansnTIME/DIV=5msolmakartilehesaplaynz.

    2 5 10 . 100

  • 25.03.2015

    23

    rnekSorular

    rnek: Aadakiekildeverilensinsiaretininmatematikselifadesiniyaznz.(TIME/DIV=10ms,VOLT/DIV=100V)

    . sin 2 100 200 50 200. sin 2 . 50.

    rnekSorular

    rnek: Aadakiekildeverilensinsiaretininefektifdeerinihesaplaynz.(VOLT/DIV=100V)

    . sin 2 100 200 50 200. sin 2 . 50.

    22002 141.42

  • 25.03.2015

    24

    rnekSorular

    Aadaosiloskopgrntsverilensinsiaretinin,periyodunu,frekansn,tepedeerini,tepedentepeyedeerini,ortalamadeeriniveefektifdeerinibulunuz.(TIME/DIV=10ms,VOLT/DIV=50V)

    rnekSorular

    10 . 100

    2 50 100 4 50 200

    0,636 63,6 70,71