ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI
Deney Adı: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri
DENEY 3: SERİ VE PARALEL REZONANS DEVRELERİ
Deneyin Amacı
Seri ve paralel RLC devrelerinde rezonans durumunun gözlenmesi, rezonans eğrisinin elde
edilmesi ve devrenin karakteristik parametrelerinin ölçülmesi
A.ÖNBİLGİ
Bir kondansatör ve bobinden oluşan devrelere rezonans devresi denir. Bu devrelerde
bobinin manyetik enerjisi periyodik olarak kondansatörün elektrik enerjisine dönüşür.
Süreklilik arz eden bu durumun dönüşüm periyodu bobin ve kondansatör değerleri
tarafından belirlenir.
Daha cebirsel bir ifade ile bobin ve kondansatörden oluşan devrede bobinin yarattığı
endüktans, kondansatörün yarattığı kapasitansa matematiksel olarak eşit olması durumunda
rezonans durumu oluşur. Bu durumdaki frekansa ise rezonans frekansı denir ve aşağıdaki gibi
formülize edilir;
Formül 3.1: Rezonans Frekansı
Rezonans devreleri seri ve paralel olmak üzere iki grupta incelenmektedir.
a) Seri Rezonans Devreleri
Seri rezonans devreleri, kondansatör ve bobinin birbirine seri olarak bağlanmasıyla oluşan
devredir. Şekil 3.1’de seri kondansatör ve bobin elemanlarına ek olarak direnç bağlanmış ve
rezonans durumda devrenin zarar görmemesi amaçlanmıştır.
Şekil 3.1: Seri Rezonans Devresi
Seri rezonans devrelerinde frekans rezonans frekansına yaklaştıkça devrenin eş değer
empedansı azalır ve buna bağlı olarak akımda artış görülür. Yine aynı düşünceden rezonans
durumu empedansın minimum, akımın ise maksimum olduğu noktadır.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI
Deney Adı: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri
Şekil 3.2: Seri Devre Rezonans Eğrileri
Yukarıda seri RLC devresinden elde edilmiş rezonans eğrileri görülmektedir. Bu eğriler f0
rezonans frekansı, f1 ve f2 kesim frekansları ve kalite faktörü gibi parametrelerin etkisi ile
oluşturulmaktadır.
f1, f2 : Direnç gerilimi genlik eğrisinin maksimum değerinin 1/ 2 ‘si kadar olduğu noktalardaki
frekans değerleridir.
Bant Genişliği(BG) : f1 ve f2 yani alt ve üst kesim frekansları arasında kalan frekans bölgesidir.
Üst kesim frekansının alt kesim frekansından çıkarılmasıyla elde edilir.
B= f2 - f1 veya rezonans frekansının kalite faktörüne bölünmesiyle bulunabilir; B= f0 / Q
Kalite faktörü(Q) : Bant genişliğiyle ters orantılı bir değer olarak Q = f0/BW=f0/(f2-f1) formülü
ile hesaplanır.
Kalite faktörü bir diğer yöntem olarak Q=XL/RT’dan bulunabilir. RT =Rdevre + Rbobin ve
XL=2πfL formülleri ile bulunabilir.
b) Paralel Rezonans Devreleri
Paralel rezonans devreleri, kondansatör ve bobinin birbirine paralel olarak bağlanmasıyla
oluşan devredir. Şekil 3.3’de paralel kondansatör ve bobin elemanlarına ek olarak devrenin
zarar görmemesi için seri olarak bir direnç bağlanmıştır.
Şekil 3.3: Paralel Rezonans Devresi
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI
Deney Adı: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri
Paralel rezonans devrelerinde frekans rezonans frekansına yaklaştıkça devrenin eş değer
empedansı artar ve buna bağlı olarak akımda azalış görülür. Yine aynı düşünceden rezonans
durumu empedansın maksimum, akımın ise minimum olduğu noktadır.
Şekil 3.4: Paralel Devre Rezonans Eğrileri
Paralel rezonans devre eğrisi seri rezonans devresi ile aynı olarak alt ve üst kesim frekansı,
kalite faktörü gibi parametrelerden etkilenir. Bant genişliği ve kalite faktörü, seri rezonans
devrede kullanılan aynı formüllerden bulunmaktadır.
Kesim frekansları ise direnç üzerine düşen minimum genlik değerinin yani rezonans
halindeki genliğin
2 katı kadar olduğu noktalardaki frekans değerleridir.
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI
Deney Adı: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri
B.DENEY ÖNCESİ YAPILACAKLAR
1. Şekil 3.1’deki devre için V=5VTEPE olarak verilmiştir. a) Şekildeki direnç, bobin ve
kondansatör değerleri için rezonans frekansını(f0), bant genişliğini, kalite faktörünü(bobin iç
direncini 0 alınız) ve kesim frekanslarını(f1, f2) bulunuz. b)Tablo 3.1’i benzetim programı
kullanarak doldurunuz. Benzetim programı olarak Proteus ISIS veya Multisim
programlarından herhangi birini kullanabilirsiniz.
Ianakol
Vgiriş
VR
f 0=
f 1=
f 2=
Tablo 3.1: Seri Rezonans Devresi Ölçüm Değerleri
2. Şekil 3.3’deki devre için V=5VTEPE sinüs sinyali olarak verilmiştir. a) Şekildeki direnç, bobin
ve kondansatör değerleri için rezonans frekansını(f0), bant genişliğini, kalite faktörünü(bobin
iç direncini 0 alınız) ve kesim frekanslarını(f1, f2) bulunuz. b)Tablo 3.2’yi benzetim programı
kullanarak doldurunuz. Benzetim programı olarak Proteus ISIS veya Multisim
programlarından herhangi birini kullanabilirsiniz.
Ianakol
Vgiriş
VR
f 0=
f 1=
f 2=
Tablo 3.2: Paralel Rezonans Devresi Ölçüm Değerleri
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI
Deney Adı: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri
C.DENEYİN YAPILIŞI
1. Şekil 3.1’de verilen seri rezonans devresini kurunuz. Giriş gerilimini 5V tepe genlikli sinüs
olarak ayarlayınız.
a)Rezonans(f0) ve kesim frekanslarını(f1, f2) bulunuz.
f 0=
f 1=
f 2=
b)Verilen değerler için Tablo 3.3’ü doldurunuz.
f=6kHz
f=7.5kHz
f=9kHz
f=10.5kHz
f=12kHz
VR
Ianakol
Faz farkı (+, -)
Tablo 3.3: Seri Rezonans Devresi Ölçüm Değerleri
c)Yukarıdan bulduğunuz değerler yardımıyla bant genişliği ve kalite faktörünü, bu
değerlerden de bobin iç direncini hesaplayınız.
BG:
Q:
RL:
2. Şekil 3.3’de verilen paralel rezonans devresini kurunuz. Giriş gerilimini 5V tepe genlikli
sinüs olarak ayarlayınız.
a)Rezonans(f0) ve kesim frekanslarını(f1, f2) bulunuz.
f 0=
f 1=
f 2=
b)Verilen değerler için Tablo 3.4’ü doldurunuz.
f=6kHz
f=7.5kHz
f=9kHz
f=10.5kHz
VR
Ianakol
Faz farkı (+, -)
Tablo 3.4: Paralel Rezonans Devresi Ölçüm Değerleri
f=12kHz
ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ
ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI
Deney Adı: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri
D.DENEY SONRASI YAPILACAKLAR
1. Deney aşaması 1 için rezonans eğrisini ölçekli olarak aşağıda ayrılan bölgeye çiziniz.
2. Deney aşaması 2 için rezonans eğrisini ölçekli olarak aşağıda ayrılan bölgeye çiziniz.
Download

seri ve paralel rezonans devreleri