Selçuk Üniversitesi Teknoloji Fakültesi · Selçuk Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Elektrik – Elektronik Mühendisliği Devre Analizi – 1 (DC Analiz) Laboratuvar Deney Föyü

Selçuk Üniversitesi

Teknoloji Fakültesi

Elektrik – Elektronik Mühendisliği

Devre Analizi – 1

(DC Analiz)

Laboratuvar Deney Föyü

Ders Sorumlusu: Dr. Öğr. Gör. Hüseyin Doğan

Arş. Gör. Osman Özer

Konya – 2018

2

3

Devre Analizi-1 Laboratuvar Kuralları 1. Deneyler iki haftada bir, aşağıdaki programda belirtilen gün ve saatlerde 4. kat 413 numaralı

laboratuvarda yapılacaktır. 2. Dersle ilgili duyurular fakülte sitesi üzerinden yapılacaktır. 3. Devamsızlık hakkı 1 deneydir. 4. Her öğrenci programda belirtilen gün ve saatte laboratuvara girecektir. Kendi grubu dışındaki

herhangi bir grupla deneye girmesi söz konusu değildir. 5. Laboratuvara programda belirtilen saatte gelmek zorunludur. 5 dakikadan daha geç gelenler

deneye alınmayacaktır. 6. Laboratuvara gelirken deney föyü ve hesap makinesi getirmeyi unutmayınız. Her öğrenci kendi

deney föyü ile gelmeli ve deney uygulamalarını föy üzerindeki ilgili alanlara doldurmalıdır. Föyü olmayan öğrenci deneye alınmayacaktır. (Notlandırmada dikkate alınacaktır.)

7. Laboratuvara gelmeden önce deney föyünü okuyunuz. Ön çalışma gerekli ise bu çalışmaları tamamlayıp deneye katılmanız beklenmektedir.

8. Laboratuvarda yapılan uygulamalar, başarı notu olarak değerlendirilecektir. 9. Geçerli bir mazeretle deneye katılmayan öğrenci gerekli rapor, izin vb. belgelerle laboratuvar

sorumlusuna en kısa zamanda başvurmalıdır.

Devre Analizi-1 Laboratuvar Ders Saatleri

Normal Öğretim İkinci Öğretim

Deney No Grup No Tarih Saat Deney No Grup No Tarih Saat

Deney 1

Grup 1 2.10.2018 14:40

Deney 1

Grup 5 3.10.2018 20:40

Grup 2 2.10.2018 15:40 Grup 6 3.10.2018 21:40

Grup 3 9.10.2018 14:40 Grup 7 10.10.2018 20:40

Grup 4 9.10.2018 15:40 Grup 8 10.10.2018 21:40

Deney 2

Grup 1 16.10.2018 15:40

Deney 2

Grup 5 17.10.2018 21:40

Grup 2 16.10.2018 14:40 Grup 6 17.10.2018 20:40

Grup 3 23.10.2018 15:40 Grup 7 24.10.2018 21:40

Grup 4 23.10.2018 14:40 Grup 8 24.10.2018 20:40

Deney 3

Grup 1 30.10.2018 14:40

Deney 3

Grup 5 31.10.2018 20:40

Grup 2 30.10.2018 15:40 Grup 6 31.10.2018 21:40

Grup 3 6.11.2018 14:40 Grup 7 7.11.2018 20:40

Grup 4 6.11.2018 15:40 Grup 8 7.11.2018 21:40

Deney 4

Grup 1 13.11.2018 15:40

Deney 4

Grup 5 14.11.2018 21:40

Grup 2 13.11.2018 14:40 Grup 6 14.11.2018 20:40

Grup 3 20.11.2018 15:40 Grup 7 21.11.2018 21:40

Grup 4 20.11.2018 14:40 Grup 8 21.11.2018 20:40

Deney 5

Grup 1 11.12.2018 14:40

Deney 5

Grup 5 12.12.2018 20:40

Grup 2 11.12.2018 15:40 Grup 6 12.12.2018 21:40

Grup 3 18.12.2018 14:40 Grup 7 19.12.2018 20:40

Grup 4 18.12.2018 15:40 Grup 8 19.12.2018 21:40

Deney 6

Grup 1 25.12.2018 15:40

Deney 6

Grup 5 26.12.2018 21:40

Grup 2 25.12.2018 14:40 Grup 6 26.12.2018 20:40

Grup 3 2.1.2019 15:40 Grup 7 2.1.2019 21:40

Grup 4 2.1.2019 14:40 Grup 8 2.1.2019 20:40

4

5

Deney Listesi

Deney 1: Seri – Paralel Bağlı Devrelerde Akım – Gerilim İlişkilerinin İncelenmesi .................... 4

Deney 2: Yüklü ve Yüksüz Gerilim Bölücülerin Çalışma ve Özelliklerinin İncelenmesi .............. 6

Deney 3: Süper Pozisyon Teoreminin İncelenmesi .................................................................... 8

Deney 4: Thevenin ve Norton Teoreminin İncelenmesi .......................................................... 10

Deney 5: DC Devrelerde Kapasite Elemanlarının İncelenmesi ................................................ 13

Deney 6: Maksimum Güç Transferi Teoreminin İncelenmesi .................................................. 15

6

Dirençler İçin Renk Kodları:

Renk Sayı Çarpan Tolerans

Siyah 0 1

Kahverengi 1 10

Kırmızı 2 102

Turuncu 3 103

Sarı 4 104

Yeşil 5 105

Mavi 6 106

Mor 7 107

Gri 8 108

Beyaz 9 109

Altın 10-1 %5

Gümüş 10-2 %10

Renksiz %20

27x104 = 270.000 Ω = 270KΩ %10 672x104 = 6.720.000 Ω = 6,72MΩ %10

7

Deney No: 1

Konu: Seri – Paralel Bağlı Devrelerde Akım – Gerilim İlişkilerinin İncelenmesi

Ön Bilgi:

Bir devrede hem seri, hem de paralel bağlanmış dirençler varsa, Ohm ve Kirchhoff kanunları

birlikte kullanılarak devredeki akım ve gerilimler hesaplanabilir. Aşağıdaki örnekte böyle bir

devre gösterilmiştir. (Şekil 1.1)

R2 ve R3 dirençleri birbirleriyle paralel bağlanmışlardır. Bu paralel bağlantı R1 ve R4

dirençleriyle seri bağlıdır. Kanunlar uygulandığında:

Ik = I1 = I4 = I2 + I3 (Kirchhoff Akımlar Yasası)

Vk = V1 + V2 + V4 (Kirchhoff Akımlar Yasası)

V2 = V3 (Kirchhoff Gerilimler Yasası)

Eşitlikleri yazılabilir. Kaynaktan çekilen güç, dirençler

üzerinde harcanan güçlerin toplamına eşittir.

Ön Çalışma:

Şekil 1.2’deki devrede kaynaktan çekilen akımı,

her bir direnç üzerinden geçen akımı her bir direnç

üzerine düşen gerilimi ve devredeki her bir

elemanın gücünü ayrı ayrı hesaplayınız ve

aşağıdaki tabloyu hesaplanan değerler ile

doldurunuz.

Kaynaktan çekilen akım: Ik=…………..

Eleman Gerilim (V) Akım (mA) Güç (mW)

R1

R2

R3

R4

Şekil 1.1

Şekil 1.2

8

Deneyde Kullanılacak Malzemeler:

1 Adet 1KΩ direnç

1 Adet 270Ω direnç


1 Adet 2,2KΩ direnç

Multimetre

Deneyin Yapılışı:

1. Şekil 1.2’deki devreyi kurunuz.

2. Kurduğunuz devreyi tekrar kontrol ettikten sonra gerilim uygulayınız.

3. Gerekli ölçümleri yaparak aşağıdaki tabloyu doldurunuz.

Not: Multimetreyi gerilim ölçerken gerilim, akım ölçerken akım konumuna almayı

unutmayınız.

Eleman Gerilim (V) Akım (mA) Güç (mW)

R1

R2

R3

R4

Sonuç: Kirchhoff’un akım ve gerilim yasası sağlanıyor mu? Gösteriniz.

9

Deney No: 2

Konu: Yüklü ve Yüksüz Gerilim Bölücülerin Çalışma ve Özelliklerinin İncelenmesi

Ön Bilgi:

Gerilim bölücüler, dirençlerden oluşan ve genellikle güç kaynağının uçları arasına bağlanan

devrelerdir. İsminden de anlaşılacağı gibi belirli bir gerilimden, başka değerlerde gerilimler

elde etmek için kullanılırlar.

Şekil 2.1’de R1 ve R2 dirençlerinden oluşmuş bir

gerilim bölücü devresi görülüyor. Bu devreler basit

ve ucuz olduklarından, elektrik ve elektronik

alanında çeşitli uygulama alanlarına sahiptirler. Güç

kaynakları, ses kontrol devreleri gerilim bölücülerin

kullanıldığı devrelere örnek verilebilirler.

Bu gerilim bölücü, Vk voltluk bir gerilim kaynağının

uçları arasına bağlandığında (Şekil 2.1), çıkış

geriliminin değeri (Ohm kanunu kullanılarak):

V(R2) = V0 = IK x R2

IK = VK / (R1+R2)

V0 = (VK x R2) / (R1+R2)

Şekil 2.1’de görülen gerilim bölücü çıkışına herhangi bir yük bağlanmamış olduğu için, bu tip

devrelere yüksüz gerilim bölücü adı verilir.

Çıkışa yük bağlandığında, devre Şekil 2.2’deki durumu alır ve yüklü gerilim bölücü olarak

isimlendirilir.

V0 = [VK x (R2 // RL)] / [R1 + (R2 // RL)]

olarak formüle edilir.

R2//RL değeri R2 değerine ne kadar yakın

olursa, bölücü o kadar yüksüz durumdayken

gibi çalışma koşullarına yakın (yani az

yüklenmiş) demektir.

R2//RL değerinin R2 değerine yakın

olabilmesi için de RL>>R2 olmalıdır.

Akımlar açısından durum değerlendirilirse,

IR1 akımı A noktasında iki kola ayrılmaktadır: R2 ve RL dirençlerinin arasındaki ters orantıya

göre üzerlerinden geçen akım belirlenecektir.

Şekil 2.1

Şekil 2.2

10


2 Adet 1KΩ direnç


1 Adet 100KΩ direnç

Multimetre


1. Devreyi Şekil 2.3’teki gibi kurunuz.

2. Kurduğunuz devreyi tekrar gözden geçirdikten sonra gerilim uygulayınız.

3. V0 gerilimini ölçünüz. V0=………

4. Şekil 2.3’teki devrede çıkışa (R2 direncine paralel) 2,2KΩ değerinde bir yük direnci

bağlayınız. Bu durumda V0’ gerilimini ölçüp, not ediniz. V0’=………

5. Şekil 2.3’teki devrede çıkışa (R2 direncine paralel) 100KΩ değerinde bir yük direnci

bağlayınız. Bu durumda V0’’ gerilimini ölçüp, not ediniz. V0’’=………

Sonuç: V0 geriliminin paralel bağlanan dirence göre nasıl değiştiğini açıklayınız.

Şekil 2.3

11

Deney No: 3

Konu: Süper Pozisyon Teoreminin İncelenmesi

Ön Bilgi:

Birden fazla kaynak içeren bir devre göz önüne alındığında; bu kaynakların devre üzerindeki

toplam etkisi her bir kaynağın tek başına meydana getirdiği etkilerin toplamına eşittir. Buna

süper pozisyon teoremi denir. Tek bir kaynağın etkisi incelenirken, o kaynağın dışındaki

kaynaklar etkisiz hale getirilir (akım kaynakları açık devre, gerilim kaynakları ise kısa devre).

Tek tek her bir kaynağın etkisi elde edildikten sonra bu etkiler toplanarak tüm kaynakların

toplam etkisi elde edilir.

Şekil 3.1’deki devrede gerilim kaynakları ve

dirençlerin eşdeğer olduğunu varsayarak R2

direnci üzerindeki gerilim için;

R1=R2=R3=R ve Vs1=Vs2=V

VR2= 2V/3 olarak elde edilir.

Süper pozisyon tekniğini inceleyebilmek için öncelikle ilk kaynağın devre üzerinde etkisini

görelim. İkinci kaynak bağımsız bir gerilim kaynağı olduğundan bu durumda kısa devre

olacaktır.

Devre analiz edilecek olursa;

VR2’=V/3 olarak elde edilir.

Devre analiz edilecek olursa;

VR2’’=V/3 olarak elde edilir.

Süper pozisyon teoremine göre VR2=VR2’+VR2’’ olduğundan V/3+V/3=2V/3 olarak elde edilir

ki, bu sonuç yukarıda yapılan ilk çözüm ile aynıdır. Elde edilen bu sonuçlar süper pozisyon

teoreminin doğruluğunu göstermektedir.

Şekil 3.1

Şekil 3.2

Şekil 3.3

12


1 Adet 1KΩ direnç





Multimetre

Deney’in Yapılışı:

1. Şekil 3.4’te verilen devreyi kurunuz.

2. Vs1 aktif iken (Vs2 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini

ölçüp Tablo 3.1’e kaydediniz.

3. Vs2 aktif iken (Vs1 devrede değil ve uçları kısa devre iken) akım ve gerilim değerlerini

ölçüp Tablo 3.2’ye kaydediniz.

4. Vs1 ve Vs2 aktif iken akım ve gerilim değerlerini ölçüp Tablo 3.3’e kaydediniz.

5. 2. ve 3. maddelerde elde edilen değerlerin toplamlarının 4. maddede elde edilen

değerleri verip vermediğini kontrol ediniz.

Vs1=12V

Vs2=5V

R1=1KΩ

R2=2,2KΩ

R3=3,3KΩ

R4=3,9KΩ

R5=4,7KΩ

Tablo 3.1

VR1(V) VR2(V) VR3(V) VR4(V) VR5(V) I1(mA) I2(mA) I3(mA) I4(mA) I5(mA)

Hesap

Ölçüm

Tablo 3.2


Hesap

Ölçüm

Tablo 3.3


Hesap

Ölçüm

Şekil 3.4

13

Deney No: 4

Konu: Thevenin ve Norton Teoremlerinin İncelenmesi

Ön Bilgi:

Thevenin Teoremi

Thevenin teoremine göre iki uçlu karmaşık bir devre gerilim kaynağıyla seri bağlı bir dirence

(empedansa) indirgenebilir. Böylece devrelerin analizinde kolaylık sağlanmış olur.

Şekil 4.1’deki I(RL) akımı bulunmak istenirse önce RL yükü yok sayılır. Şekil 4.1’de A-B uçları

arasındaki gerilim Ohm ve Kirchhoff kanunları kullanılarak bulunur. Bu gerilim Thevenin

gerilimidir ve Vth ile gösterilir (Şekil 4.2). Thevenin gerilimi bulunduktan sonra V1 gerilim

kaynağı kısa devre edilir ve devrenin A-B uçlarından görülen direnci hesaplanır (Şekil 4.3). Bu

direnç Thevenin direnci (Rth) olarak isimlendirilir. Bu durumda Şekil4.1’deki devrenin eşdeğeri

Şekil 4.4’teki gibi olur. Bu devreye Thevenin eşdeğer devresi denir. A-B uçları arasında yük

direnci, RL, bağlandığında üzerinden geçen akımın hesabı Ohm kuralı kullanılarak kolayca

yapılabilir.

Norton Teoremi

Devre çözümlerinde kolaylaştırıcı bir diğer teorem de Norton teoremidir. Buna göre; eşdeğer

devre bir akım kaynağıyla buna paralel bir eşdeğer dirençten (empedanstan) oluşur. Örneğin;

Şekil 4.5’teki devrede I(RL) akımı bulunmak istendiğinde, önce RL direnci yerinden çıkarılmış

varsayılır (Şekil 4.6). Sonra A-B uçları arası kısa devre edilerek buradan geçecek akım hesaplanır

(Şekil 4.7). Bu akım (IN), Norton akımıdır. Norton akımı bulunduktan sonra gerilim kaynağı, V1

kısa devre edilir ve devrenin A-B uçlarından görülen direnci hesaplanır (Şekil 4.8).

Şekil 4.1 Şekil 4.2

Şekil 4.3

.3

Şekil 4.4

14

Bu durumda Şekil 4.5’teki devrenin Norton eşdeğeri Şekil 4.9’daki gibi olur. Bu devreye Norton

eşdeğer devresi denir. A-B uçları arasına RL yük direnci bağlandığında üzerinden geçecek

akımın hesabı kolayca yapılabilir.


1 adet 1KΩ direnç

1 adet 2,2KΩ direnç

2 adet 10KΩ direnç

Multimetre


Thevenin Teoreminin İncelenmesi:

1. Devreyi Şekil 4.10’daki gibi kurunuz.

2. Kurduğunuz devreyi tekrar gözden

geçirdikten sonra gerilim uygulayınız. RL

direnci üzerinden geçen akım ve gerilimi

ölçüp not ediniz.

V(RL)=………. I(RL)=……….



Şekil 4.9

Şekil 4.10

15

3. Devrenin Thevenin eşdeğerini bulmak için RL direncini yerinden çıkarıp Thevenin

gerilimini ölçünüz ve not ediniz.

Vth=……….

4. V1 gerilim kaynağını devreden çıkarıp yerine kısa devre elemanı bağlayınız ve Thevenin

direncini ölçünüz ve not ediniz.

Rth=……….

5. Thevenin eşdeğer devresini çizip, gerilim ve direnç değerlerini devre üzerinde belirtiniz.

Elde ettiğiniz Thevenin eşdeğer devresinin uçları arasına RL direncini ekleyerek

üzerinden geçen akımı ve üzerine düşen gerilimi hesaplayınız. Ölçtüğünüz değerlerle

karşılaştırınız. Thevenin değeri sağlanıyor mu?

Norton Teoreminin İncelenmesi

1. Şekil 4.10’daki devrenin Norton eşdeğerini bulmak için RL direncini çıkarıp kısa devre

ediniz. (Şekil 4.11)

2. IN kısa devre akımını ölçüp not ediniz.

IN=……….

3. Devrenin eşdeğer direncini ölçüp not

ediniz.

Rth=……….

4. Bulduğunuz değerlere göre devrenin norton eşdeğer devresini çizip değerleri üzerinde

gösteriniz.

Şekil 4.11

16

Deney No:5

Konu: DC Devrelerde Kapasite Elemanın İncelenmesi

Ön Bilgi:

Kondansatör, elektrik enerjisi depolayabilen bir devre elemanıdır. Bu özelliğinden dolayı,

kondansatörler bataryalarla karıştırılmamalıdır. Çünkü, bataryalarda elektrik enerjisi kimyasal

yollardan depolandığı halde, kondansatörlerde doğrudan saklanmaktadır.

Dirençlere benzer şekilde, kondansatör de hem seri hem de paralel bağlanabilirler. Fakat,

dirençlerdeki durumun tersine, seri bağlandıklarında toplam kapasite azaldığı halde, paralel

bağlandıklarında toplam kapasite çoğalmaktadır.

(1/Ct)=(1/C2)/(1/C1) Ct=(C1+C2)/(C1xC2)

Ct=C1+C2

Bir direnç ve kapasiteden oluşan devrede kondansatörün üzerine düşen gerilimin zamana bağlı

fonksiyonu:

Vc(t)= E (1 – e-t/) = R x C

bağıntılarıyla hesaplanır. (E: kaynak gerilimi, : zaman sabiti, R: direnç, C: kapasite)

Ön Çalışma

Şekil 5.1’de verilen devrede anahtar 1

konumundayken kapasite şarj olmakta, 2

konumunda iken ise deşarj olmaktadır.

Yukarıda verilen bağıntılar yardımı ile

aşağıdaki tabloyu doldurunuz.

t (sn) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Vc (V)

Şekil 5.1

17


2 adet 20KΩ direnç

1 adet 470µF kondansatör

1 adet iki kutuplu anahtar

Multimetre

Kronometre


1. Devreyi Şekil 5.1’deki gibi kurunuz

2. Kurduğunuz devreyi tekrar gözden geçirdikten sonra gerilim uygulayınız. Gerilim

uygulamadan önce anahtarın 2 konumunda olduğunu teyit ediniz.

3. Anahtarı 1 konumuna almadan önce kronometre ve multimetreyi hazır bulundurunuz.

4. Anahtarı 1 konumuna aldıktan sonra kronometreyi başlatınız ve kondansatör üzerine

düşen gerilimleri aşağıdaki tabloyu dolduracak şekilde ölçüp not ediniz.

t (sn) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Vc (V)

5. Ön çalışmada bulunan değerler ile ölçümler örtüşüyor mu? Açıklayınız.

18

Deney No: 6

Konu: Maksimum Güç Transferi Teoreminin İncelenmesi

Ön Bilgi:

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 teoremi denir.


2 Adet 1KΩ direnç






1 adet 3,3KΩ direnç

Multimetre


1. Şekil 6.1’deki devreyi kurunuz.

2. R1 kaynak iç direnci varsayarak, RL direncinin

üzerinden geçen akım ve üzerine düşen

gerilimi ölçüp aşağıdaki tabloya not ediniz.

3. Her bir RL direnci üzerinde harcanan gücü

hesaplayarak, direnç değerine bağlı olarak

yüke aktarılan gücün değişimini gösteren

grafiği çiziniz.

Yük Direnci RL (Ω)

Yük Akımı (mA)

Yük Gerilimi (V)

Güç (mW)

220Ω

470Ω

680Ω

1KΩ

1,5KΩ

2,2KΩ

3,3KΩ

Sonuç: Yük direnci üzerinde harcanan gücün nasıl değiştiğini yorumlayınız.

Documents

Selçuk Üniversitesi Teknoloji Fakültesi · Selçuk Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Elektrik – Elektronik Mühendisliği Devre Analizi – 1 (DC Analiz) Laboratuvar Deney Föyü