DENEY 10: SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS

DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
A. DENEYİN AMACI :
Seri RLC devresinin AC analizini yapmak ve bu devrede rezonans durumunu incelemek.
B. KULLANILACAK ARAÇ VE MALZEMELER :
1. AC güç kaynağı,
3. Değişik değerlerde dirençler ve kondansatörler,
2. Sinyal üreteci,
4. Bobin kutusu.
C. DENEY BASAMAKLARI:
1. Aşağıda verilen seri RLC devresini göz önüne alınız.
a) (ÖLÇÜM) Direnç ve kondansatörün gerçek değerlerini ölçerek aşağıya kaydediniz.
R= ……….. 
C= ……….. F
b) (HESAP) Devrenin eşdeğer empedans devresini çiziniz. Eşdeğer empedansa ait ifadeyi bilmediğimiz L ve riç değerlerine bağlı olarak- elde ediniz.
1
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
― Devreyi rezonansa getirecek L değerini hesaplayınız.
L= ……….. H
― Hesapladığınız L değerinde devrenin özelliği nedir? Neden?
c) (ÖLÇÜM) Hesapladığınız L değerini bobin kutusundan ayarlayarak iç direncini ölçünüz.
riç= ……….. 
ç) (HESAP)
― Hesapladığınız L değerinin altındaki indüktans değerleri için devrenin özelliği nedir?
Nedenini ispat ediniz?
― Hesapladığınız L değerinin üstündeki indüktans değerleri için devrenin özelliği nedir?
Nedenini ispat ediniz?
2
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
d) (HESAP) Dokuz farklı L değeri için, toplam akım ( i ) ve toplam faz farkı ( (e-i) )
değerlerini hesaplayarak Im-L ve (e-i)-L grafiklerini çiziniz. Bunun için devrenin toplam
akım ve toplam faz açısı ifadelerini L ve riç’e bağlı olarak elde ediniz. (L değerlerinden dört
tanesi devreyi indüktif yapacak değerlerde, dört tanesi kapasitif yapacak değerlerde ve
ortadaki değer ise yukarıda hesaplanan ve devreyi rezonansa getiren L değeri olarak
seçilmelidir), (Her bir L değeri için iç direnç değişeceğinden, bobin kutusundan iç dirençleri
ölçerek hesaba dahil ediniz).
L
Im
|(e-i)
3
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
Im (
(
)
L(
)
L(
)
)
e) (ÖLÇÜM) Yukarıdaki dokuz farklı L değeri için devreden akan toplam akımı ve toplam
faz farkını osiloskop ile ölçünüz ve aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Ölçüm sonuçları ile hesap
sonuçlarını doğrulayınız.
L
Im
|(e-i)
f) (HESAP) b şıkkında hesapladığınız L değeri için devrenin köşe frekansları, band genişliği
ve kalite faktörünü hesaplayınız.
4
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
g) (HESAP) Bilinen e, R, L, riç ve C değerleri için dokuz farklı frekans değeri için, toplam
akım ( i ) değerlerini hesaplayarak Im-L grafiklerini çiziniz. Bunun için devrenin toplam
akımını frekansa bağlı olarak elde ediniz. (frekans değerlerinden dört tanesi devreyi indüktif
yapacak değerlerde, dört tanesi kapasitif yapacak değerlerde ve ortadaki değer ise yukarıda
hesaplanan rezonans frekansı olarak seçilmelidir.) Grafik üzerinde band genişliğini
gösteriniz.
L
Im
5
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
Im (
)
L(
)
h) (ÖLÇÜM) Yukarıdaki dokuz farklı frekans değeri için devreden akan toplam akımı
ölçünüz ve aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Ölçüm sonuçları ile hesap sonuçlarını
doğrulayınız.
L
Im
2. Yukarıdaki e, R ve C değerlerini değiştirmeden aynı devreyi yeniden göz önüne alınız.
a) (HESAP) Devreyi 45o indüktif yapan L değerini hesaplayınız (hesaplama yapabilmek için
bobinin küçük olan iç direncini sıfır alarak ihmal ediniz).
6
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
― i, vL, vC ve vR değerlerini hesaplayınız.
b) (ÖLÇÜM) e-i, vL-i, vC-i, vR-i, (e-i), (vL-i), (vC-i) ve (vR-i) grafiklerini elde ediniz ve
aşağıya çiziniz (faz farkı için X-Y konumunu tercih ediniz).
‒ CH1: e
CH2: i
7
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
‒ CH1: vL CH2: i
‒ CH1: vC CH2: i
‒ CH1: vR CH2: i
‒ CH1: e
CH2: i
Faz farkı= ………..
8
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
‒ CH1: vL CH2: i
Faz farkı= ………..
‒ CH1: vC CH2: i
Faz farkı= ………..
‒ CH1: vR CH2: i
Faz farkı= ………..
c) (ÖLÇÜM) Sinyal üretecinde frekansı değiştirerek e-i arasındaki faz farkını (X-Y
konumunda) gözleyiniz. -60o ile +60o arasındaki faz farkı değişimini çizecek şekilde onbir
farklı frekans değeri seçerek (ortadaki altıncı değer rezonans frekansı olmalı), faz farkıfrekans grafiğini aşağıya çiziniz (iyi bir karakteristik elde etmek için rezonans ve kesim frekansları
civarında daha çok nokta seçilmelidir).
f
|(e-i)
9
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
(
)
f(
)
- Simülasyon Adımı:
a) 2. adımdaki eleman değerleri için devreyi PSPICE ortamında kurunuz ve simule ediniz. ei, e-vC, e-vL ve e-vR grafiklerini aşağıya çiziniz.
10
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
e-i, e-vC, e-vL ve e-vR çiftleri için Lissajous eğrilerini elde ederek aşağıya çiziniz.
11
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
b) 2. adımdaki e, R, L ve C değerlerini kullanarak i-f ve (e-i)-f grafiklerini ac sweep analizi
kullanarak çiziniz.
12
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
Im (
(
)
f(
)
f(
)
)
― Im-f karakteristiğinden RLC devresinin band genişliğini ve kalite faktörünü hesaplayınız.
c) 1. adımdaki e, R ve C değerlerini kullanarak i-L, (e-i)-L grafiklerini parametrik analiz
kullanarak çiziniz.
Im (
)
L(
13
)
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü
DENEY 10:
SERİ RLC DEVRESİNİN ANALİZİ VE REZONANS
(
)
L(
)
D. ÖDEV:
1. Elektronik devrelerde rezonansın önemi nedir? Kullanım alanı var mıdır? Araştırınız.
2. PSPICE’ta ac sweep analizi (ac sweep analysis)’ni araştırarak kullanımı hakkında detaylı
bilgi edininiz.
3. PSPICE’ta parametrik analiz (parametric analysis)’i araştırarak kullanımı hakkında detaylı
bilgi edininiz.
4. Kalite faktörü 10 olan ve 5kHz rezonans frekanslı bir seri rezonans devresi tasarlayınız
(R’yi 100 seçebilirsiniz), devreyi PSPICE ile analiz ediniz.
14
İn. Ü., Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü