ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI Deney Adı: Alternatif Akım Devrelerinde Güç ve Güç Katsayısı DENEY 2: ALTERNATİF AKIM DEVRELERİNDE GÜÇ VE GÜÇ KATSAYISI Deneyin Amacı *Alternatif Akım Devrelerinde Aktif Güç (P), Reaktif Güç (Q) ve Görünür Güç (S), Güç faktörü (cos𝜙) gibi güç büyüklüklerinin öğrenilmesi *R, L, C elemanlarından oluşan alternatif akım devresinde, frekans ve kondansatör değeri değişiminin bahsedilen güç büyüklerinin (P, Q, S ve cos𝜙) değişimine etkisi A.ÖNBİLGİ Elektrik devrelerinde güç birim zamanda yapılan elektrik işidir. Devreden geçen akıma ve gerilim değerine bağlıdır. Alternatif akım devrelerinde güç, endüktif ve kapasitif yüklerin bulunması, akım - gerilim bileşenlerinin sürekli değişmesi ve aralarında faz farkı bulunması nedeniyle birden fazla bileşene sahiptir. Bu bileşenler görünür güç(S), aktif güç(P) ve reaktif güç(Q)’dür. Şekil 2.1: Güç Bileşenleri Vektörel Diyagramı a) Aktif Güç(P) Gücün her an değişik değer aldığı durumlarda iş yapan veya faydalı olan gücün ortalama değerine alternatif akımda aktif veya etkin güç denir. Alternatif akımda güç denildiğinde kastedilen aktif güçtür. Birimi Watt’tır, P harfi ile gösterilir. ϕ faz farkı olmak üzere aktif güç P=V.I.Cos(ϕ) formülü ile bulunur. b) Reaktif Güç(Q) AC devrelerde giriş sinyalinin yönü ve şiddeti zamanla değişir. Endüktif ve kapasitif devre elemanları enerji depolayabilme özelliğine sahiptir ve depolanan bu enerji kaynağa geri aktarılır. AC devrelerde enerji kaynağına geri aktarılan güce reaktif güç denir. Q ile gösterilir. Birimi volt-amper-reaktif (VAR)’tir. ϕ faz farkı olmak üzere reaktif güç Q=V.I.Sin(ϕ) formülü ile bulunur. ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI Deney Adı: Alternatif Akım Devrelerinde Güç ve Güç Katsayısı c) Görünür Güç(S) Pratikte AC devrelerde rezistif ve reaktif yükler bir arada bulunur. Rezistif yüklerde harcanan aktif güç ile reaktif yüklerde harcanan reaktif gücün vektörel bileşkesine görünür güç denir. S ile gösterilir. Birimi volt-amper (VA)’dir. Görünür güç S=V.I formülü ile bulunur. d) Alternatif Akımda Güç Ölçümü Alternatif akım altındaki bir devrede güç ölçümü, multimetre veya pens ampermetre kullanılarak yapılabilmektedir. Ölçü aleti her ne olursa olsun gücün temelinde yatan ana unsurlar akım ve gerilim değerleridir. Multimetre kullanılarak devre elemanları üzerine düşen gerilim ve devreden geçen akım değerleri ölçülerek güç ölçümü yapılabilir. Bulunan değerler yardımı ile de fazör diyagramı kullanılarak bileşenler hesaplanabilir. (a) (b) Şekil 2.2: a)Empedans ve b)Güç bileşenleri vektörel gösterimi Pratikte yine alternatif yöntem olarak pens ampermetre kullanımı ile de devredeki aktif, reaktif ve görünür güç değerleri ölçülebilir. Resim 2.1: Pens Ampermetre ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI Deney Adı: Alternatif Akım Devrelerinde Güç ve Güç Katsayısı B.DENEY ÖNCESİ YAPILACAKLAR Şekil 2.3: Deney Öncesi Çalışma Devresi 1. Şekil 2.3’deki devre için V=5sin(2πft) olarak verilmiştir. Şekildeki direnç, bobin ve kondansatör değerleri için Tablo 2.1’i benzetim programı kullanarak doldurunuz. Benzetim programı olarak Proteus ISIS veya Multisim programlarından herhangi birini kullanabilirsiniz. Ianakol Va-b Vb-c P(W) Q(VAR) S(VA) Cos(ϕ) f=100Hz f=15kHz f=50kHz Tablo 2.1: Deney Öncesi Çalışma Devresi Ölçüm Değerleri 2. Şekil 2.3’deki devre için 100Hz frekans değerinde kondansatör değerini arttırarak ölçümlerde ne gibi değişimler gözlediğinizi yazınız. ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI Deney Adı: Alternatif Akım Devrelerinde Güç ve Güç Katsayısı C.DENEYİN YAPILIŞI 1. Şekil 2.3’de verilen devreyi kurunuz. Giriş gerilimi 5V tepe genlik olarak ayarlayıp, a)Tablo 2.2’yi doldurunuz. Ianakol Va-b Vb-c P(W) Q(VAR) S(VA) Cos(ϕ) f=100Hz f=15kHz f=50kHz Tablo 2.2: Deney Uygulaması Ölçüm Değerleri b)50kHz frekans için güç bileşenleri vektörel gösterimini alttaki bölgeye yapınız. c)Osiloskopta kanal 1’i giriş gerilimine, kanal 2’yi ise bobin ve kondansatörün önüne bağlantı yaparak faz farkını osiloskopta gözlemleyip not alınız. (Deney raporu için fotoğraf çekebilirsiniz.) 2. Şekil 2.3’de verilen devreyi kurunuz. Giriş gerilimi 5V tepe genlik ve 100Hz frekans değeri olarak ayarlayıp Tablo 2.3’ü doldurunuz. Ianakol Va-b Vb-c P(W) Q(VAR) S(VA) C=4.7uF C=10uF Tablo 2.3: Deney Uygulaması Kondansatör Etkisi Ölçüm Değerleri Cos(ϕ) ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRİK DEVRELERİ-II LABORATUARI Deney Adı: Alternatif Akım Devrelerinde Güç ve Güç Katsayısı D.DENEY SONRASI YAPILACAKLAR 1. Aynı frekans değerleri için kondansatör değerinin değişimi ile güç faktörü nasıl değişti? Yorumlayınız. 2. Şekil 2.3’deki devre için kondansatör değiştirilerek yeni bir kondansatör takılıyor. Bu durumda f=1.6kHz civarı değer için güç faktörü 1’e yakın bir değer olduğuna göre yeni takılan kondansatör değeri kaç olabilir?