Transcript Temel Elektrik Elektronik 7.hafta sunuları…

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ
TEMEL ELEKTRİK- ELEKTRONİK
1
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
FARADAY VE LENZ KANUNLARI
Faraday Kanunu: Üzerinden akım geçen iletken bir telin çevresinde manyetik
bir alanın ortaya çıktığı 1819 yılında H.C. Oersted tarafından bulunmuştur. 1831
yılında Henry ve Faraday bir devrede manyetik alanın değiştirilmesi ile elektrik
akımının meydana gelebileceğini gösterdiler. Bu sonuç elektrik ve manyetizmayı
birleştiren temel ilkelerden birisidir.
2
Faraday Kanunu
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
FARADAY VE LENZ KANUNLARI
Bobin telleri içerisinde bir mıknatıs hareket ederse bobin uçlarında bir gerilim
indüklenir (meydana gelir). Bu indüklenen gerilim bir akım meydana getirir. Bir
bobinde indüklenen gerilimin büyüklüğü, bobindeki manyetik alanın
değişimiyle doğru orantılıdır.
Bu durum diğer slayttaki şekilde gösterilmiştir. Burada silindir şeklinde bir mıknatıs
3
bobin içerisinde hareket ettirildiğinde bobine bağlı bir voltmetreden bir gerilim
okunur. Mıknatıs ne kadar hızlı hareket ettirilirse indüklenen gerilimde o kadar fazla
olmaktadır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
FARADAY VE LENZ KANUNLARI
Lenz Kanunu: Lenz kanunu Faraday kanuna ek olarak indüklenen gerilimin
yönünü tanımlar. İletken tel sarımlı bir bobin (solenoid) alıp içerisine bir mıknatıs
sokup çıkarırsak bir manyetik alan oluşur bu durumda solenoid mıknatısın var
ettiği manyetik alanı yok etmek üzere karşı tepki göstererek
ters yönde bir
manyetik alan yaratır. Sonuç olarak solenoid, mıknatısın müdahalesinin yarattığı
manyetik alana karşı manyetik alan yaratacak bir elektrik akımı üretir. Bu,
4
endüksiyon bobininin yaptığı akıma indüklenmiş akım denir. Bu akımın, kendisini
oluşturan manyetik alana zıt bir yönde alan oluşturacak şekilde akacağını,
Heinrich Lenz (1804-1865) bulduğundan Lenz kanunu olarak adlandırılmaktadır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
FARADAY VE LENZ KANUNLARI
Lenz kanunu, Endüksiyon elektromotor kuvvetinin meydana getirdiği akım,
kendisini meydana getiren akım değişmesine veya harekete karşı koyar.
Bobin içerisinde kuvvet çizgilerinin değişimi, bobinde zıt elektromotor kuvvet
(zıt EMK) adı verilen bir gerilim indükler. Bu gerilimin yönü kaynak gerilimine
ters yöndedir. Dolayısıyla da zıt EMK, bobinden kaynak geriliminin
5
oluşturulduğu akıma ters yönde bir akım geçmeye çalışır. Lenz kanununa göre zıt
EMK büyümekte olan devre akımını küçültücü, küçülmekte olan devre akımını
ise büyültücü yönde etki yapar.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
DC DEVREDE BOBİN
Doğru akımda bobin üzerinde herhangi bir akım indüklenmez. Sadece bobinin
tellerinin oluşturduğu iç direncin üzerinde küçük bir gerilim düşer. Bu dirence
aynı zamanda bobinin DC direnci veya sargı direnci denir. Bobinde endüktans
sıfırdır. Manyetik alan içerisinde bobin üzerinde depolanan enerjiyi;
𝑾=
6
𝟏
𝟐
𝑳 𝑰𝟐
İle ifade edildiğini daha önce belirtmiştik. Bobinin DC direnci üzerinde meydana
gelen enerji ısı enerjisine dönüşür. 𝑷 = 𝑰𝟐 𝑹𝑫𝑪 Bu durum diğer slayattaki
şekilde görülmektedir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
DC DEVREDE BOBİN
7
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
DC DEVREDE BOBİN
RL Zaman Sabiti: Bobin kendisini oluşturan akımın değişimine karşı bir
gerilim meydana getirir. Ancak bu değişim aniden gerçekleşmez. Akımın bir
değerden başka bir değere geçmesi için belli bir zaman gereklidir. Bu zaman
RL zaman sabiti ile belirlenir. RL zaman sabiti 𝜏 ile gösterilir.
𝑳
𝝉=
𝑹
8
𝝉 zaman sabiti (saniye)
L endüktans (Henri)
R direnç (Ω)
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
DC DEVREDE BOBİN
Örnek: Aşağıdaki devrede RL zaman sabitini bulunuz?
9
𝑳 𝟐𝒎𝑯 𝟐𝒙𝟏𝟎−𝟑
−𝟔
𝝉= =
=
=
𝟎,
𝟒𝒙𝟏𝟎
= 𝟎, 𝟒𝝁𝑺
𝟑
𝑹
𝟓𝑲
𝟓𝒙𝟏𝟎
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
DC DEVREDE BOBİN
Bobinde Akımın Artması: Seri RL devresinde akım, bir zaman sabiti (𝜏)
süresince en son değerinin %63’ü kadar artar. En son değerine toplam 5𝜏’luk bir
sürede ulaşır. Tıpkı kondansatörde olduğu gibi akım artış eğrisi de exponansiyel
bir eğridir.
10
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
DC DEVREDE BOBİN
Bobinde Akımın Azalması: Bobine uygulanan enerji kesildiği zaman mevcut
akım yine exponansiyel bir eğri çizerek azalır. Akım bir zaman sabiti (𝜏) süresince
%37’e düşer. Toplam 5𝜏 süresince akım sıfırlanır.
11
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
BOBİN UYGULAMALARI
Bobinler kondansatörler kadar çok yönlü kullanım alanına sahip
değildirler. Yaptıkları görev, boyutları ve maliyetleri bakımından oldukça
sınırlıdır. Bununla birlikte bobinlerin çok sayıda pratik uygulamaları
vardır. Roleler, solenoid bobinler, okuma/yazma kafaları, hoparlörler ve
12
sensörler bobinlerden oluşurlar. Bunlara ek olarak aşağıdaki uygulamaları
sayabiliriz.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
BOBİN UYGULAMALARI
Güç Kaynağı Filtreleri: DC güç kaynağında kondansatörler doğrultucu
çıkışındaki yarım dalga ve tam dalga doğrultulmuş gerilimi filtre eder. Ancak filtre
edilmiş gerilim içerisinde ripıllar vardır. Böyle durumda kondansatörden sonra
bobin bağlayarak ripıl gerilimleri düzeltilir. Bu durum aşağıdaki şekilde
görülmektedir.
Bobin
yük
direncine
seri
bağlanmıştır ve ripıl geriliminin
sebep
olabileceği
akım
değişimlerini
engeller.
Dolayısıyla yüke sabit bir gerilim
vermiş olur.
13
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
BOBİN UYGULAMALARI
RF Bastırma Bobini: Bazı bobinler bastırma bobini olarak adlandırılır. Bu bobinler,
güç kaynağı veya bir alıcının ses kısmında RF sinyalleri engellemek veya bastırmak
için kullanılır. Yüksek frekanslarda bobinlerin endüktif reaktansları (AC dirençleri)
yükseleceğinden dolayı RF gibi yüksek frekanslara zorluk gösterirler. Aşağıdaki
şekilde bir RF bastırma bobinin blok şeması görülmektedir.
14
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
BOBİN UYGULAMALARI
Tank Devresi: Bobinler aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi kondansatörlerle
paralel bağlanmak suretiyle tank devresini oluştururlar. Bu devre iletişim
sistemlerinde frekans seçimi sağlamaktadır. Tank devresi belli bir frekans
aralığındaki sinyalleri seçerken diğer frekanstaki sinyalleri engeller. Yani dar bant
geçiren filtre görevi görür. Bu devreler genelde radyolarda ve televizyonlarda
kullanılır.
15
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
BOBİNİN TEST EDİLMESİ
Bobinlerde çok yaygın olan arıza bobinlerin açık devre olmasıdır. Yani iletken telin
kopmasıdır. Açık devreyi test etmek için öncelikle bobin devreden çıkarılır. Bobin Ω
metre ile ölçülür. Eğer açık devre ise Ω metre sonsuz değer gösterir. Eğer bobin sağlam
ise Ω metre bobinin DC direncini ölçer. Bobinin DC direnci kullanılan tel çapına ve
uzunluğuna bağlıdır. Genellikle 1Ω ile 200Ω arasında değişebilir. Bu durum aşağıdaki
şekilde gösterilmiştir.
16
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
BOBİNİN TEST EDİLMESİ
Başka bir bobin arızası ise bobin aşırı akımlarda fazla ısınır. Bu durumda
iletken tellerin izolasyonu erir. Dolayısıyla iki veya daha fazla sargı birbirine
kısa devre olur. Bu arıza çok nadir olur. Bu arızayı tespit etmek için LCR metre
kullanılarak bobinin endüktansı ölçülür. Eğer gerçek endüktans değerinden çok
fazla ise bobin arızalıdır.
17
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
AC DEVRE BOBİNLERİ
Bobinler alternatif akımdaki özelliğinden dolayı A.C motorlar, transformatörler,
doğrultma devreleri, flüoresan lambalar, endüksiyon fırınları vb. yerlerde ve
elektroniğin farklı dallarında farklı amaçlar için kullanılmaktadır.
18
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
AC DEVRE BOBİNLERİ
Endüktans: Alternatif akım bobin uçlarında yönü ve şiddeti sürekli değişen bir
manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan bobin üzerinden geçen akım yönüne
ters yönde bir akım geçirmek ister. Bu nedenle bobin uçlarında akım aniden
yükselmez. Buna telin endüktans etkisi ya da bobin endüktansı denir. Endüktans
birimi henry (h)’dir. Uygulamada Henri’nin ast katları kullanılır.
1 mili henry = 1mh=10−3 H yada 1h=103 mH
1 mikro henry=1μh=10−6 H ya da 1h=106 μH
19
Şayet bobinden geçen akım sabit bir akımsa bobin etrafında oluşan manyetik
alanın şiddeti de sabittir. Bir bobinden geçen akım değişkense bobinde oluşan
alan şiddeti de değişken olacaktır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
AC DEVRE BOBİNLERİ
Her bobin, alternatif akım devrelerinde frekansla doğru orantılı olarak değişen bir
direnç gösterir. Bu dirence endüktif reaktans denir. Endüktif reaktans 𝑋𝐿 ile
gösterilir ve birimi ohm (Ω) ’dur.
A.C devrelerde endüktif reaktans;
𝑿𝑳 = 𝟐 𝝅 𝒇 𝑳 formülü ile hesaplanır.
Burada;
20
𝑋𝐿 endüktif reaktansı olup birimi ohm (Ω)’dur.
F : A.C geriliminin frekansını, hertz (Hz),
L : bobin endüktansını, henry (H) ifade eder.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
AC DEVRE BOBİNLERİ
Örnek: Aşağıdaki şekilde görülen devrede bobinin endüktif reaktansı ve devre
akımını hesaplayınız?
21
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
AC DEVRE BOBİNLERİ
Çözüm
𝑿𝑳 = 𝟐 𝝅 𝒇 𝑳 = 𝟐. 𝟑, 𝟏𝟒. 𝟓𝟎. 𝟏𝟎. 𝟏𝟎−𝟑 = 𝟑, 𝟏𝟒Ω
𝑽
𝟏𝟎
𝑰=
=
= 𝟑, 𝟏𝟖𝑨
𝑿𝑳 𝟑, 𝟏𝟒
22
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
İlgiyle dinlediğiniz için teşekkür ederiz.
Ramazan ŞENOL
Bekir AKSOY
23
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI