SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ
description
Transcript of SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
1
SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ
TEMEL ELEKTRİK- ELEKTRONİK
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
2
FOTO DİYOTLARAşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi foto diyotlar ters polarma altında çalışan pn
birleşim elemanıdır. Hem (a) hem de (c) şeklindeki semboller foto diyot için
kullanılabilir. Foto diyot küçük şeffaf bir pencereye sahiptir. Buradan foto diyodun ışık
alması sağlanır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
3
FOTO DİYOTLAR
Doğrultma diyotlarına ters polarma uygulandığı zaman çok küçük ters bir sızıntı
akımı akar. Bu durum foto diyotlar içinde geçerlidir. Sıcaklığın etkisiyle elektron-
oyuk çiftinden dolayı azaltılmış bölgede ters polarma akımı üretilir. Doğrultma
diyotlarında sıcaklığın artmasıyla elektron-oyuk çiftleri artar bunun neticesinde ters
yön akımı da artar.
Foto diyotlarda pn birleşim bölgesinin maruz kaldığı ışığın yoğunluğu artarsa ters
yön akımı da artar. Foto diyot herhangi bir ışık almazsa ters yön akımı ihmal
edilecek kadar küçüktür ve buna gölge akımı denir. Diğer slayttaki şekilde
görüldüğü gibi parlaklık () diye tabir edilen ışık miktarının artmasıyla ters yön
akımı da artar.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
4
FOTO DİYOTLAR
5
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
FOTO DİYOTLAR
Yandaki şekilde bir foto diyot uygulaması
görülmektedir. Burada ışın sürekli taşıyıcı
bandın üzerinden geçerek foto diyotlu sayıcı
devresindeki şeffaf pencereye ulaşmaktadır. Işın
taşıyıcı bandı üzerindeki nesne tarafından
kesildiği zaman foto diyot akımında ani bir azalma meydana gelir ve kontrol
devresini aktif hale getirerek sayı bir artar. Böylece nesnelerin toplamı sayıcı
devresinde göstergede gösterilmiş olur. Bu basit düzenek üretim kontrolü, nakliye
ve üretim hatlarındaki hareketliliğin izlenmesi gibi işlemleri yerine getirmek
amacıyla yaygınlaştırılabilir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
6
DİYOT UYGULAMALARIYARIM DALGA DOĞRULTUCU: Aşağıdaki şekilde diyotlar ideal kabul edilerek yarım
dalga doğrultucunun çalışması gösterilmiştir. Aşağıdaki şekillerden de anlaşılacağı gibi yarım
dalga doğrultucuda giriş sinyalinin pozitif alternasında doğru polarma alan diyot iletimdedir
ve kısa devredir. Dolayısıyla pozitif alternas doğrudan çıkış sinyali olarak direnç üzerinde
görülecektir. Negatif alternas da ise ters polarma alan diyot yalıtımdadır ve açık devredir.
Dolayısıyla devreden geçen akım sıfırdır ve direnç üzerine düşen gerilimde sıfırdır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
7
DİYOT UYGULAMALARI
Diyot sadece tek saykılda iletime geçmektedir. Her saykılın %50’sinde bir
çıkış sinyali vardır. Diyot sadece tek saykılda iletime geçtiği için bu devreye
yarım dalga doğrultucu adı verilir. Doğrultulmuş gerilim DC’dir (her zaman
pozitif değerdedir). Bununla birlikte bu gerilim düz bir DC gerilim değildir.
Fakat nabazanlı (salınımlı) DC gerilimdir. Bu nabazanlı gerilimi kullanmadan
önce düzgünleştirilmesi gerekir. Eğer diyot ters çevrilir ise bu durumda çıkış
voltajı negatif olur.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
8
DİYOT UYGULAMALARI
FİLTRE KONDANSATÖRÜ: Yarım dalga doğrultucudan elde edilen nabazanlı doğru akımın kullanılması için düzgünleştirilmesi gerekmektedir. Bu düzgünleştirme işlemi bir filtre kondansatörü kullanmak suretiyle sağlanır. Filtre kondansatörü sinyallerle şarj olur. Kondansatör gerilim darbelerini depo eder ve yük, depo edilmiş bu sinyalleri sanki düzgün bir batarya alıyormuş gibi kullanır.
9
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
DİYOT UYGULAMALARIÖnceki slayttaki ilk dalga şekline baktığımızda çizgiyle gösterilen kısım
kondansatör üzerindeki gerilimi göstermektedir. İlk sinyal kondansatör üzerine
uygulandığında kondansatör bu sinyalin tepe değerine şarj olur. Sinyal tepe
değerinden aşağıya doğru düşmeye başladığından itibaren kondansatör deşarj
olmaya başlar. Bu durumda yük kondansatöründen enerji alır. Bununla birlikte bir
sonraki sinyal, kondansatörün deşarj seviyesine gelmeden kondansatör düzgün bir
şekilde düşer. Bir sonraki sinyal aynı seviyeye geldiğinde kondansatör tekrar bu
sinyalin tepe değerine şarj olmaya başlar. İkinci dalga şeklinde bir DC sinyali 50
Hz’lik frekansa sahip ripıl sinyali ile görebiliriz. Ancak frekanslarda
kondansatörler genellikle elektrolitik tiptedir. Fakat yüksek frekanslarda daha
düşük değerli kondansatörler gereklidir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
10
DİYOT UYGULAMALARI
TAM DALGA DOĞRULTUCU
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
11
DİYOT UYGULAMALARI
Önceki slayttaki şekilde de görüldüğü gibi sol taraftaki dalga şekli giriş sinyalidir.
(Şebeke frekansı 50 Hz) A ve B noktasındaki gerilimler birbirlerine ters yönde
değişim göstermektedir. A noktasındaki gerilim pozitif yönde artarken B
noktasındaki gerilin negatif noktada artmaktadır.
İlk yarım saykıl boyunca A noktası pozitif ve B noktası pozitiftir. D1 ve D2
diyotlarının anotları pozitif gerilim aldığı için her iki diyotta doğru polarma
altında olduğu için iletimdedir. Akım bu diyotlar üzerinden, transformatör
sarımından ve yük üzerinden ikinci şekilde görüldüğü gibi bir gerilim meydana
getirir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
12
DİYOT UYGULAMALARI
İkinci saykıl boyunca A noktası negatif ve B noktası pozitiftir. D3 ve D4 diyotları
anotları katotlarına göre daha pozitif bir gerilim aldıkları için her ikisi de doğru
polarma altındadır. En alttaki şekilde görüldüğü gibi yine aynı yönde
transformatörler, diyotlar ve yük üzerinden devresini tamamlayacaktır.
Bu devrede doğrultmak üzere her iki sinyalde kullanıldığı için bu devreye tam
dalga doğrultucu denir.
13
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs Dalgası:
Sinüs dalgası alternatif akımın (AC) ve alternatif gerilimin temelidir. Sinüsoidal
dalga veya sinüsoid olarak adlandırılır. Güç şirketleri elektrik dağıtımını sinüsoidal
akım ve gerilim şeklinde yapar. Ek olarak diğer AC şekilleri, harmonik diye
adlandırılan çok sayıda sinüs dalgasının birleşiminden oluşur.
Sinüs dalgaları veya sinüsoidler genel olarak iki kaynak tarafından üretilir.
Bunlardan birincisi AC jeneratör diğeri de elektronik sinyal jeneratörü olarak
bilinen elektronik osilatör devreleridir. Aşağıdaki şekilde sinüsoidal gerilim
kaynağının sembolü görülmektedir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
14
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Bir sonraki slayttaki şekilde hem alternatif akım hem de alternatif gerilim olabilen
sinüs dalgasının genel şekli verilmiştir. Gerilim veya akım dikey eksende (y
ekseni) gösterilirken zaman (t) ise yatay eksende (x ekseninde) gösterilmektedir.
Burada gerilim ve akımın zamanla nasıl değiştiği de görülmektedir. Sıfırdan
başlayan gerilim veya akım pozitif maksimuma (tepeye) kadar artar sonra negatif
maksimuma (tepeye) kadar azalır ve daha sonra tekrar sıfır noktasına döner.
Böylece tam bir saykıl tamamlanmış olur.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
15
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
16
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs Dalganın Polaritesi:
Bir sinüs dalganın polaritesi sıfırdan başlayarak pozitif ve negatif değerler
arasında değişir. Sinüsoidal bir gerilim kaynağı () diğer slayttaki şekilde de
görüldüğü gibi dirençli bir devreye bağlandığında aynı polaritedeki alternatif
sinüsoidal bir akım geçer. Gerilimin polaritesi değiştiğinde aynı şekilde devreden
geçen akımın yönü de değişecektir.
gerilim kaynağının pozitif alternası boyunca akım yönü (a) şeklinde gösterildiği
gibi olacaktır. geriliminin negatif alternası boyunca (b) şeklinde görüldüğü gibi
akım yönü tam ters yöndedir. Pozitif ve negatif alternasların birleşmesiyle sinüs
dalganın bir saykılı elde edilir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
17
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
18
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs Dalganın Periyodu:
Sinüs dalgası zamanla birlikte tanımlanabilir bir davranış içerisindedir. Sinüs
dalgasının tam bir saykılı tamamlaması için gerekli ola zamana periyot ()
denir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
19
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek-1: Aşağıdaki şekilde verilen sinüs dalgasının periyodu nedir?
Çözüm: Yukarıdaki görülen sinüs dalgası 12 sn’de 3 saykıl tamamlamaktadır.
Dolayısıyla bir saykılı 4 sn’de tamamlar bu da 1 periyottur. Yani bu sinüs
dalgasının periyodu 4 sn’dir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
20
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek-2: Aşağıdaki sinüs dalgasının periyodunu ölçmek için 3 tane olası yol
gösteriniz. Şekilde kaç tane saykıl vardır.
1. Yol: Periyot bir saykılın sıfır
geçişinden bir sonraki buna karşılık
gelen saykılın sıfır geçişine olan zaman
farkı ölçülerek bulunabilir.
2. Yol: Periyot bir saykılın pozitif tepe noktasıyla bir sonraki pozitif tepe noktası
arasındaki zaman farkı ölçülerek bulunabilir.
3. Yol: Periyot bir saykılın negatif tepe noktası ile bir sonraki saykılın negatif
tepe noktası arasındaki zaman farkı ölçülerek bulunabilir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
21
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Bu ölçümler aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Burada sinüs dalgasının 2 saykılı
gösterilmiştir. Birbirlerine karşılık gelen sıfır geçiş noktaları veya tepe noktaları
arası ölçüldüğünde periyot hep aynı çıkmaktadır.
22
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs Dalganın Frekansı: Sinüs dalgasının 1 sn’de tamamlamış olduğu saykıl
sayısına frekans denir. 1 sn içerisinde ne kadar fazla saykıl tamamlar ise frekans o
kadar fazladır. Frekans ile gösterilir ve birimi Hertz (Hz) dir. Her 1 Hz her bir
saniyedeki bir saykıla karşılık gelir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
23
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Frekans ile Periyot İlişkisi: Frekansla periyodun ilişkisini gösteren formül;
ya da f: frekans (Hz) T: Periyot (sn)
Frekans ile periyot arasında ters bir ilişki vardır. Yani periyot ne kadar uzun olursa
1 sn içerisinde o kadar az saykıl olacaktır. Periyot ne kadar kısa sürerse o kadar
fazla saykıl olacaktır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
24
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek 3: Aşağıdaki şekildeki hangi sinüs dalgasının frekansı yüksektir? Her iki
dalga şeklinin freaknsını be periyodunu belirleyiniz?
25
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Çözüm: (b) şeklinin sinüs dalgasının frekansı yüksektir. Çünkü bu dalgada (a)
şeklindeki sinüs dalgasına göre 1 sn içinde daha fazla sayıda saykıl
tamamlanmaktadır.
(a) Şeklinde 1 sn içinde 3 saykıl tamamlanmaktadır. Bundan dolayı 1 saykılın
periyodu 0.333 sn’dir.
(b) Şeklinde 1 sn içinde 5 saykıl tamamlanmaktadır. Bundan dolayı 1 saykılın
periyodu 0.2 sn dir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
26
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek 4: Herhangi bir sinüs dalgasının periyodu 10 mSn’dir. Frekans nedir?
Çözüm:
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
27
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek 5: Bir sinüs dalgasının frekansı 60 Hz’dir. Buna göre periyot nedir?
Çözüm:
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
28
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
SİNÜS DALGASININ GERİLİM VE AKIM DEĞERLERİ:
Sinüs dalgasının gerilim ve akım değerlerinin büyüklüğünü ifade etmek için beş
değişik yol vardır. Bunlar ani değer, tepe değer, tepeden tepeye değer, rms değer
ve ortalama değerlerdir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
29
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİMAni Değer: Aşağıdaki sinüs dalga üzerinde herhangi bir andaki ani gerilim ve akım değerlerini
göstermektedir. Bu değerler eğri boyunca farklı değerlerdedir. Ani değerler pozitif alternas
süresince pozitif, negatif alternas süresince negatiftirler. Gerilim veya akımın ani değerleri ve
ile sembolize edilir. Şekil (a) da sadece gerilimin ani değerleri gösterilmiştir, aynı şekilde akım
içinde gösterilebilir. Şekil (b) de ise ani değer örnekleri verilmiştir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
30
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Tepe Değer(Maksimum Değer): Sinüs dalgasının tepe değeri, sıfıra göre pozitif ve negatif
maksimum gerilim ve akım değerleridir. Tepe değerleri büyüklük olarak eşit olduğu için
aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi tek bir tepe değeriyle sinüs dalga değerlendirilmiştir. Sinüs
dalganın tepe değerleri ve ile sembolize edilir. Şekildeki sinüs dalganın tepe değeri 8V’dur.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
31
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Tepeden Tepeye Değer: Sinüs dalgasının tepeden tepeye değeri aşağıdaki şekilde gösterildiği
gibi pozitif tepe ile negatif tepe arasındaki gerilim veya akım değerleridir. Tepeden tepeye her
zaman tepe değerinin iki katıdır. Tepeden tepeye değer veya ile sembolize edilir.
Aşağıdaki şekilde ’dur.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
32
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
RMS Değer (Efektif Değer, Etkin Değer): RMS terimi root mean square
kelimelerinin kısaltmasıdır. RMS değer aynı zamanda efektif değer olarakta
bilinir. Çoğu AC voltmetreler rms değeri ölçerler. Evlerde kullanılan 220V’luk
şebeke gerilimi rms değerdir.
Sinüsoidal gerilimin rms değeri aslında sinüs dalgasının ısıtma etkisinin
ölçümüdür. Örneğin AC sinüsoidal gerilim kaynağına sonraki slayttaki (a)
şeklinde de görüldüğü gibi direnç bağlandığı zaman dirençte harcanan güç
sayesinde belli bir miktar ısı açığa çıkacaktır. (b) şeklinde ise aynı direnç DC
gerilim kaynağına bağlanmıştır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
33
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
34
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
AC gerilimin değeri, DC gerilime bağlı olduğu zamanki direncin verdiği ısı ile
aynı olması için ayarlanabilir. Sinüsoidal gerilimin rms değeri ile aynı değerdeki
DC gerilim herhangi bir dirençte aynı ısıyı açığa çıkaracaktır.
Aşağıdaki formüller kullanılarak sinüs dalgasının tepe değeri, rms değere hem
gerilim için hem de akım için dönüştürülebilir.
Sinüs dalgasının rms değeri biliniyorsa bu formülleri tepe değerlerini bulmak
kullanabiliriz.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
35
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Tepeden tepeye değer ise tepe değerinin iki katı olarak bulunabilir veya;
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
36
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Ortalama Değer: Bir tam saykıl boyunca sinüs dalgasının ortalama değeri her
zaman sıfırdır. Çünkü pozitif değerler negatif değerleri dengelemektedir.
Ortalama değeri bulmak için tam saykıl yerine yarım saykıl alınır. Aşağıdaki
formülde ortalama değerin nasıl hesaplandığı görülmektedir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
37
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs dalgasının ortalama gerilim değeri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
38
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek-7: Aşağıda gösterilen sinüs dalgasının , ve yarım saykıl için değerlerini
bulunuz?
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
39
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Çözüm:
Grafikten direkt olarak değerini 4.5 V olarak bulunur. Bu değer istenen diğer
değerleri bulmak için kullanılır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
40
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
SİNÜS DALGASININ AÇISAL ÖLÇÜSÜ:
Sinüs dalgaları zamana göre yatay eksen boyunca ölçülebilir. Bununla beraber
tam bir saykılın tamamlanması için gerekli olan süre frekansa bağlıdır. Bazen
bir sinüs dalgası üzerindeki noktaları belirlemekte açısal ölçüm birimleri
kullanılabilir. Açısal ölçüm frekanstan bağımsızdır.
Sinüsoidal gerilim elektromekanik makinaların döndürülmesiyle
elektromekanik olarak üretilebilir. AC jeneratörün rotoru 360 derecelik bir
dönüş yaptığında meydana gelen çıkış tam bir sinüs dalgası saykılıdır. Böylece
sinüs dalgasının açısal ölçümü diğer slayttaki şekilde de görüldüğü gibi
jeneratörün açısal dönüşü ile ilişkilendirilebilir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
41
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
42
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Açısal Ölçü: Bir derece, bir dairenin veya tam bir dairenin 1/360’ına karşılık
gelen açısal bir ölçüdür. Bir radyan (rad) bir dairenin çevresi üzerinde o
dairenin yarıçapı kadar mesafe alındığı zaman merkezde oluşan açıdır. Bir
radyan 57.3 dereceye eşittir. Bu durum aşağıdaki şekilde görülmektedir.
Yunan harfi olan (pi) herhangi bir
dairenin çevresinin çapına olan
oranını temsil eder. sayısının sabit
değeri yaklaşık 3.1416 dır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
43
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Aşağıdaki tabloda bazı derece değerleri ve bunlara karşılık gelen radyan değerleri
listelenmiştir. Bu açısal ölçüler aşağıdaki şekilde de verilmiştir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
44
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Radyan /Derece Dönüşümleri: Dereceler aşağıdaki eşitlikler kullanılarak
radyana çevrilebilir.
Aynı şekilde radyanlar aşağıdaki eşitlikler kullanılarak dereceye çevrilebilir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
45
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek-8: a) ’yi radyana çeviriniz? b) radyanı dereceye çeviriniz?
Çözüm: a)
b)
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
46
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs Dalgası Açıları: Sinüs dalgasının açısal ölçüsü bir saykıl için ye ya da rad’a
dayanmaktadır. Yarım saykılı veya rad; çeyrek saykılı veya rad şeklinde devam eder.
Aşağıdaki (a) şeklinde tam bir sinüs saykılı için derece açıları, (b)’de ise radyan açıları
görülmektedir.
47
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİMSinüs Dalgasının Fazı: sinüsoidal dalganın fazı, sinüs dalganın bir referansa göre pozisyonunu
belirleyen açısal bir ölçüdür. Aşağıdaki şekilde referans olarak kullanılan bir sinüs dalgasının bir saykılı
gösterilmektedir. Şekilde ilk pozitife gidiş (0 rad) de başlamaktadır ve pozitif tepede ye ulaşmaktadır.
Negatife doğru gidişte sıfır geçiş noktası ise ve negatif tepe noktası dir. Saykıl de tamamlanır.
Sinüs dalga bu referans değere göre sola veya sağa kaydırıldığı zaman faz kayması olur.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
48
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Bir sonraki slayttaki şekilde bir sinüs dalgasının faz kaymaları görünmektedir. (a) şeklinde B sinüs
dalgası sağa kaymıştır. Dolayısıyla A sinüs dalgasının pozitif tepesinden daha sonra meydana
gelmektedir. Çünkü yatay eksende sağa doğru gidildikçe zaman artmaktadır. Bu durumda B sinüs
dalgası A sinüs dalgasından veya radyan geridedir. Başka bir ifadeyle A sinüs dalgası B sinüs
dalgasından veya radyan ileridedir.
Şekil (b)’de ise B sinüs dalgası sola kaymış olarak gösterilmektedir. Dolayısıyla A sinüs dalgası ile
B sinüs dalgası arasında ’lik bir faz açısı vardır. Bu durumda B sinüs dalgasının pozitif tepe noktası,
A sinüs dalgasının pozitif tepe noktasından zaman açısından daha çabuk oluşmaktadır. Bundan
dolayı B sinüs dalgası A sinüs dalgasından ileridedir. Her iki durumda da iki dalga arasındaki faz
açısı dir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
49
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
50
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek -9: Aşağıdaki şekillerde verilen A ve B sinüs dalgaları arasındaki faz
açılarını bulunuz?
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
51
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Çözüm:
(a) Şeklinde A sinüs dalgasının sıfır geçişi dedir ve B sinüs dalgasının buna
karşılık gelen sıfır geçişi dedir. Aralarında lik bir faz açısı bulunmaktadır. A
sinüs dalgası ileri fazlıdır.
(b) Şeklinde B sinüs dalgasının sıfır geçişi dedir ve B sinüs dalgasının buna
karşılık gelen sıfır geçişi dedir. Aralarında lik bir faz açısı bulunmaktadır. B
sinüs dalgası ileri fazlıdır.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
52
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİMSİNÜS DALGASININ FORMÜLÜ:
Bir sinüs dalgası, dikey eksende gerilim veya akım değerleri ve yatay eksende açısal ölçüler
olmak üzere grafiksel olarak gösterilebilir. Bu grafik aynı zamanda matematiksel formül olarak
ta ifade edilebilir. Aşağıdaki şekilde sinüs dalgasının bir saykılı görülmektedir. Sinüs dalga
genliği A, dikey eksendeki maksimum gerilim veya akım değeridir. Açısal değerler ise yatay
eksen üzerindedir. Değişken y ise verilen açısından ani gerilim veya akım değeridir. (teta)
yunan harfidir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
53
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİMTüm elektriksel sinüs dalgaları özel bir matematiksel formüle sahiptir. Önceki slaytta
verilen sinüs dalgasının genel ifadesi şu şekildedir:
veya
Bu formül sinüs dalgası üzerinde herhangi bir değeri gösterir. Yani ani değeri gösterir.
Formülde A maksimum değeri göstermektedir. Örneğin bir sinüs dalgasının
maksimum değeri (tepe değeri) 10V olsun. Yatay eksende açısı ise ani değeri
hesaplayınız. Burada y=v ve A= alınabilir.
Olarak hesaplanabilir. Bu durumu önceki slayttaki sağ taraftaki şekilde
görülmektedir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
54
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs Dalgası Formülünün Türetilmesi: bir sinüs dalgasının yatay ekseni
boyunca gittikçe açı artar ve büyüklük (y eksenindeki yükseklik) değişimler
gösterir. Herhangi bir ani değerde sinüs dalgasının büyüklüğü faz açısı ve tepe
değerinin bilinmesiyle belirlenebilir. Bundan dolayı bu fazör olarak temsil
edilebilir. Fazör hem büyüklüğü hem de yönü gösterir. Bir fazör sabit bir nokta
etrafında dönen bir ok olarak gösterilebilir. Sinüs dalga fazörünün boyu tepe değeri
(genlik) ve onun pozisyonu ise faz açısı kadar döndüğü zaman elde edilen
konumdur. Sinüs dalgasının tam bir saykılı, fazör dönmüş hali demektir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
55
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Yukarıdaki şekilde bir fazörün saatin tersi yönünde lik dönüşünü göstermektedir. Eğer
fazörün ucu, yatay eksen boyunca faz açıları ile birlikte çizilirse, şekilde görüldüğü gibi bir
sinüs dalga izi bırakır. Fazörün her açısal pozisyonuna karşılık gelen bir büyüklük vardır.
ve de sinüs dalganın genliği maksimumdur ve fazör uzunlukları eşittir. ve de sinüs dalgası
sıfıra eşittir. Çünkü fazör yatay eksene paraleldir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
56
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Bir fazörün belirli bir açıyı göstermesine bakacak olursak, sonraki slayttaki
şekilde gerilim fazörünün lik bir açısal pozisyonuna, karşılık gelen sinüs
dalgası üzerindeki noktayı göstermektedir. Sinüs dalganın ani değeri (v), fazör
açısı ve uzunluğu ile doğrudan ilişkilidir. Fazör ucundan yatay eksene kadar
olan dikey mesafe sinüs dalganın ani değerini gösterir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
57
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİMFazörün ucundan yatay eksene bir dikey çizgi çizildiği zaman aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi bir sağ üçgen
elde edilir. Fazörün boyu üçgenin hipotenüsüdür ve dikey izdüşümü karşı kenardır. Trigonometriden de bilindiği
gibi dikey (karşı) kenarın uzunluğu hipotenüsle açısının sinüs değerinin çarpımına eşittir. Bu durumda fazörün
boyu sinüs dalgasının tepe değerine eşittir. Dolayısıyla üçgenin karşı kenarı veya ani değer ile ifade edilir. Bu
formül ayrıca sinüs dalga akımı da uygulanabilir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
58
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Sinüs Dalgalarında Faz Kayması: Aşağıdaki şekilde de görüldüğü gibi açısı kadar referans
noktasından sağa kayarsa burada y ani gerilim veya akımı ve A tepe değerini (genlik) temsil
etmektedir. Sinüs dalgası (b) şeklinde de görüldüğü gibi açısı kadar referans noktasının soluna
kayarsa şeklinde ifade edilir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
59
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Örnek-10: Aşağıdaki her sinüs dalgası gerilimleri için deki ani değerleri
bulunuz?
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
60
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
Çözüm:
A sinüs dalgası referanstır. B sinüs dalgası A’ya göre sola kaymıştır. Yani B
ileridedir. C sinüs dalgası A’ya göre sağa kaymıştır. Yani C geridedir.
TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI
61
ALTERNATİF AKIM ve GERİLİM
İlgiyle dinlediğiniz için teşekkürler ….
Ramazan ŞENOL
Bekir AKSOY