Alternatif akım devreleri

'Bunları biliyormusunuz' forumunda HazaN tarafından 12 Ocak 2010 tarihinde açılan konu


  1. Alternatif akım nedir?
    Alternatif akım devresi


    Belli zaman dilimleri içinde belirli bir hareketin tekrarlanması olayına salınım adı verilir.hepimizin bildiği salıncak bunun en çok rastlanan örneğidir. Masanın kenarına sıkıştırdığımız jiletin titreşmesi veya bir keman telinin titreşimi benzer salınım örnekleridir.

    Daha bilimsel bir örnek bir basit sarkacın salınımıdır. Sarkacın salınımları, denge konumundan sağa ve sola doğru belli uzaklıktadır. Eğer sürtünme kuvvetleri olmasaydı bu şekilde salınan sarkaç genliğini hiç bozmadan aynı hareketi devamlı olarak sürdürürdü.Sarkacın denge konumundan sağa veya sola sapması yani yön değiştirmesi,salınım hareketinin en önemli özelliğidir, buna genlik denir. Sarkacın denge konumundan ayrılıp tekrar denge konumuna gelmesi hareketin yarısını oluşturur. Tam bir salınım hareketi, sarkacın denge konumundan ayrılıp bir yöne gittikten sonra, diğer yönde maksimum noktaya ulaşıp tekrar denge konumuna gelmesidir, buna hareketin 'Peryot'u adı verilir. Saniyedeki peryot sayısı ise 'Frekans'
    olarak adlandırılır.

    Sarkacın bu hareketini dairesel bir hareket kabul edersek,bir peryotluk bir hareket sırasında bir çember etrafı dönülmüş olur ve bu '2pr' kadar bir yol demektir. Bu şekilde ki salınım hareketleri kartezyen koordinat sisteminde 'x = a sin q' fonksiyonu şeklinde gösterililr.
    Bir çember etrafında hareket eden bir noktanın bir turda aldığı yol 2pr ve gördüğü açı 2p radyan olur.Birim zamanda görülen açıya açısal hız ( w )adı verilir.t saniyede taranan açıdır. w = 2 p / t olur.

    T yani peryotun 1/f olduğunu biliyoruz; çünkü peryot bir hareketin süresi, frekans ise bir saniyedeki hareket sayısıdır.

    f x T = 1 dir.

    bir no'lu formülde ki 't' zamanı içinde bir hareket olduğu için,bir hareketin zamanı olan peryot T yi bu eşitliğe koyabiliriz veya T yerine 1/f 'i koyabiliriz . O halde;

    w = 2 p f olur.

    X = a sin q da q açısının yerine wt yazabiliriz.

    X = a sin w t

    X = a sin 2 p f t dir.

    Elektriğin bu şekilde salınan şekline Alternatif akım adı verilir.
    Alternatif akım alternatör denilen cihazlarla elde edilir.

    Alternatif akımın ve gerilimin formülü

    U = Umax. Sin w. t
    U = Umax. Sin 2p f t
    I = I max .Sin w.t
    I = I max .Sin 2p f t

    Şeklinde yazılır.Akım ve gerilim aynı fazdadır. Bir bobin den geçerken akım 90 derece yani p/2 kadar geri kalır.

    Bir kondansatör de ise bu sefer gerilim 90 derece yani p / 2 kadar geridedir.

    Alternatörler de manyetik alanda indüklenen bir bobin mevcuttur. Farklı kutuplarda bobinin üzerinde oluşan akım yön değiştirir ve değişken bir elektrik akımı ortaya çıkar. Bu şekilde ortaya çıkan elektrik A.C. olarak yazılan 'Alternatif Current'dır.

    Bu çeşit elektrik, yön değiştirme özelliği nedeni ile voltajı transformatörlerde yükseltilip düşürülebilir. Bu sayede yüksek voltajların daha az kayıpla nakledilmeleri sebebi ile A.C. uzak
    mesafelere daha az kayıpla nakledilebilir. Bugün evlerde ve sanayide kullandığımız hep bu çeşit elektriktir.

    Faz ve faz farkı

    Evlerde 220 volt olarak kullandığımız A.C. etkin değer veya RMS değer dediğimiz değerde bir alternatif akımdır.RMS (root-mean-square) değer A.C. nin, bir resistor üzerinde tükettiği enerjiye eşit enerji tüketen D.C. karşılığıdır.

    Teorik olarak etkin değer'e eşit olan RMS değeri, Alternatif akım maximum değer veya tepe değerinin karekökü alınarak bulunur.

    Genelde bir A.C. den bahsedilirken hep etkin değerden bahsedilir. Ölçü aletleri de bu değeri ölçerler.

    A.C. ın bir de ortalama değeri vardır. Ortalama değer pozitif veya negatif saykıldaki ani değerlerinin toplamının ortalamasıdır.

    Maximum değer 1 ise RMS 0.707 Ortalama değer ise 0.636'dır

    FAZ : Bir Alternatif akımı veya gerilimi, koordinat sisteminde gösterebileceğimizi ve bir hareketin yani peryodun 2pp bir haraket süresince taranan açıdır.İkinci bir peryotta bir 2p kadar daha açı taranır.Şimdi bir başka alternatif gerilim veya akımın bu koordinat sisteminde 0 noktasından değil de p/2 kadar ileriden harekete başladığını varsayalım işte iki hareket arasında mevcut mesafe olan p/2 kadar farka faz farkı adı verilir. olduğunu söylemiştik. Buradaki 2

    Direnç, Kondansatör ve Bobin karşısında Alternatif akımın davranışı nasıldır ?

    Resistansın ( direncin ) Alternatif akıma karşı davranışı D.C. gibidir.Uçlarına A.C. uygulanmış Bir Resistor'ün gösterdiği direnç aynıdır.Ohm yasası kullanılır.

    Uçlarına A.C. uygulanmış bir bobinde Endüktif devre durum değişiktir. Bu bobin uclarında bir zıt E.M.K oluşur. Bobinin indüktansı yanında bir de resistansı söz konusudur eğer bu
    resistans sıfır değerde ise bu bobin devresi saf indüktif devre olarak adlandırılır. Bobinin gösterdiği dirence ise "İndüktif Reaktans" adı verilir.

    {Endüktif Reaktans } X L = wL = 2 p f L dir.

    Seri ve paralel bağlamalarda dirençler gibi aynı formüller kullanılır.

    Bir bobine tatbik edilen A.C. da akım engelle karşılaşır ve geri kalır. Bu nedenle bobinde akımla gerilim arasında 90 derece faz farkı vardır.

    Uclarına bir A.C. tatbik edilmiş kondansatörde, yani kapasitif bir devrede ki dirence "Kapasitif Reaktans" adı verilir.

    { Kapasitif Reaktans } Xc = 1/ w. C dir.

    Xc = 1/ 2p f C dir.

    Burada değerler Ohm, Farad, Henry'dir. Bir kapasitif devrede gerilime zorluk vardır ve gerilim 90 derece geri kalır.

    Paralel kondansatörler de toplam kapasitif reaktans;


    1/Xc= 1/ Xc1 +1/Xc2+1/Xc3 +..1/Xcn dir.

    Seri bağlı kondansatörlerde ise toplam kapasitif reaktans her kondansatörün kapasitif reaktansları toplamıdır.

    Xc = Xc1+Xc2+Xc3+�.Xcn dir.

    Buraya kadar yalnız başına olan bobin, kondansatör ve direncin alternatif akıma karşı olan davranışını ve gösterdiği direnci gördük, ama elektronik devrelerde çoğu zaman bobin, kondansatör ve dirençler birlikte kullanılırlar.İşte böyle hallerde yani; bobin, kondansatör, direnç gibi elemanların, çeşitli şekilde bağlantılarında A.C. ye karşı gösterilen eşdeğer dirence
    'EMPEDANS' adı verilir. Z ile gösterilir.Klasik Ohm kanununda ki R direnci yerine Z empedans değeri konarak, Alternatif akım devrelerinde Ohm kanunu kullanılabilir.

    V = I . Z dir.

    Seri Devrede Empedans
    Seri devrelerde,devreden geçen akım sabittir. Gerilim ise her devre elemanı uçlarında farklıdır. Bu nedenle seri devrelere 'Akım devresi' adı verilir ve referans olarak akım alınır. Akım Koordinat sistemi üzerinde X ekseninde gösterilir.