SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ

... konulu sunumlar: "SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ"— Sunum transkripti:

1 SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ TEMEL ELEKTRİK- ELEKTRONİK TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

2 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 yılında Henry ve Faraday bir devrede manyetik alanın değiştirilmesi ile elektrik akımının meydana gelebileceğini gösterdiler. Bu sonuç elektrik ve manyetizmayı birleştiren temel ilkelerden birisidir. Faraday Kanunu TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

3 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 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

4 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, endüksiyon bobininin yaptığı akıma indüklenmiş akım denir. Bu akımın, kendisini oluşturan manyetik alana zıt bir yönde alan oluşturacak şekilde akacağını, Heinrich Lenz ( ) bulduğundan Lenz kanunu olarak adlandırılmaktadır. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

5 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 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

6 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= 𝟏 𝟐 𝑳 𝑰 𝟐 İle ifade edildiğini daha önce belirtmiştik. Bobinin DC direnci üzerinde meydana gelen enerji ısı enerjisine dönüşür. 𝑷= 𝑰 𝟐 𝑹 𝑫𝑪 Bu durum diğer slayattaki şekilde görülmektedir. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

7 DC DEVREDE BOBİN TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

8 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. 𝝉= 𝑳 𝑹 𝝉 zaman sabiti (saniye) L endüktans (Henri) R direnç (Ω) TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

9 DC DEVREDE BOBİN 𝝉= 𝑳 𝑹 = 𝟐𝒎𝑯 𝟓𝑲 = 𝟐𝒙 𝟏𝟎 −𝟑 𝟓𝒙 𝟏𝟎 𝟑 =𝟎,𝟒𝒙 𝟏𝟎 −𝟔 =𝟎,𝟒𝝁𝑺
Örnek: Aşağıdaki devrede RL zaman sabitini bulunuz? 𝝉= 𝑳 𝑹 = 𝟐𝒎𝑯 𝟓𝑲 = 𝟐𝒙 𝟏𝟎 −𝟑 𝟓𝒙 𝟏𝟎 𝟑 =𝟎,𝟒𝒙 𝟏𝟎 −𝟔 =𝟎,𝟒𝝁𝑺 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

10 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

11 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

12 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 sensörler bobinlerden oluşurlar. Bunlara ek olarak aşağıdaki uygulamaları sayabiliriz. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

13 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

14 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

15 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

16 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

17 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

18 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. TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

19 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= 10 3 mH 1 mikro henry=1μh= 10 −6 H ya da 1h= μH 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

20 AC DEVRE BOBİNLERİ Her bobin, alternatif akım devrelerinde frekansla doğru orantılı olarak değişen bir direnç gösterir. Bu dirence endüktif reaktans denir. Endüktif reaktans 𝑋 𝐿 ile gösterilir ve birimi ohm (Ω) ’dur. A.C devrelerde endüktif reaktans; 𝑿 𝑳 =𝟐 𝝅 𝒇 𝑳 formülü ile hesaplanır. Burada; 𝑋 𝐿 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

21 AC DEVRE BOBİNLERİ Örnek: Aşağıdaki şekilde görülen devrede bobinin endüktif reaktansı ve devre akımını hesaplayınız? TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

22 AC DEVRE BOBİNLERİ 𝑿 𝑳 =𝟐 𝝅 𝒇 𝑳=𝟐. 𝟑,𝟏𝟒.𝟓𝟎.𝟏𝟎. 𝟏𝟎 −𝟑 =𝟑,𝟏𝟒Ω
Çözüm 𝑿 𝑳 =𝟐 𝝅 𝒇 𝑳=𝟐. 𝟑,𝟏𝟒.𝟓𝟎.𝟏𝟎. 𝟏𝟎 −𝟑 =𝟑,𝟏𝟒Ω 𝑰= 𝑽 𝑿 𝑳 = 𝟏𝟎 𝟑,𝟏𝟒 =𝟑,𝟏𝟖𝑨 TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI

23 İlgiyle dinlediğiniz için teşekkür ederiz.
Ramazan ŞENOL Bekir AKSOY TEMEL ELEKTRİK – ELEKTRONİK DERS NOTLARI