Devre Analizi etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster
Devre Analizi etiketine sahip kayıtlar gösteriliyor. Tüm kayıtları göster

RC Devre Doğal Cevabı (Natural Response)



Kapasitör ve direnç ilk durumda DC ile beslenirken kapasitör şarj olur ve bir miktar ısı direnç üzerinden etrafa yayılır. Gerilim kaynağı kesildiğinde kapasitör yüklü durumda yani şarjlıdır ve kapasitörde depolanan enerji nedeniyle direnci beslemeye devam eder ve direnç üzerinde ısı yayılır ve bir süre sonra kapasitörde gerilimin sıfıra yaklaşması RC devrede anlatılmaktadır. 

DC besleme kesildiğinde, kapasitör ve direnç aynı akımı ve gerilimi taşıdığından birbirine hem seri hem de paraleldir.

Kapasitörde \[{i_C}(t) = C\frac{{d{v_C}(t)}}{{dt}}\] ifadesine göre ani gerilim değişimine izin verilmez zaman ( t ifadesi) sıfıra yaklaşırsa akım değeri aşırı artar. Bu durum fiziksel olarak da mümkün olmadığından kapasitörde ani gerilim değişimi oluşmaz ve kapasitör gerilim sınırlayıcı olarak çalışır.

Doğal cevap, besleme kaynağının aniden devreden çıkması sonucu direncin kapasitör ile beslenmesidir. Amaç DC besleme kesildiğinde kapasitörün direnci beslerken gerilim fonksiyonunu bulmaktır. 

Kirchhoff Gerilim Kanunu ( En sağdaki şekil)

\[ - {v_R}(t) + {v_C}(t) = 0\]


Not : Akım kanunundan da bulunabilir hatta daha kolay bulunuyor

\[{i_C}(t) + {i_R}(t) = 0\]

Kapasitör akımı ifadesinden gerilim ifadesi çekilir.

\[{i_C}(t) = C\frac{{d{v_C}(t)}}{{dt}}\]

Gerilim ifadesi eşitsizlikten çekilip kapasitörün başlangıçtaki gerilimi   \[{{v_C}(0)}\]

ve belli bir zamanda değeri   \[{{v_C}(t)}\]

göz önüne alınarak kapasitör gerilim ifadesi integral alınarak yazılabilir.

\[\int\limits_{{v_C}(0)}^{{v_C}(t)} {{v_C}(t)}  = \frac{1}{C}\int\limits_{{t_0}}^t {{i_C}(t)dt}\]

\[{v_C}(t) - {v_C}(0) = \frac{1}{C}\int\limits_{{t_0}}^t {{i_C}(t)dt}\]


Kapasitör gerilimi başlangıç gerilimi ile ifade edilebilir.

\[{v_C}(t) = \frac{1}{C}\int\limits_{{t_0}}^t {{i_C}(t)dt}  + {v_C}(0)\]

Kirchhoff'a geri dönersek direncin bağlı olduğu durumda;

\[- {v_R}(t) + {v_C}(t) = 0\]

\[- {i_R}(t)R + \frac{1}{C}\int\limits_{{t_0}}^t {{i_C}(t)dt}  + {v_C}(0) = 0\]

Pasif işaret kuralına göre dirence gelen akım dirence pozitif taraftan girer.

Kolaylaştırmak adına akım ifadesi tek tip devre akımı olarak yazılabilir.

\[{i_C}(t) = i(t)\]

\[{i_R}(t) =  - i(t)\]

Kirchhoff gerilim kanununda tekrar yazılırsa ( eksi işarete dikkat edilerek)

\[- ( - i(t))R + \frac{1}{C}\int\limits_{{t_0}}^t {i(t)dt}  + {v_C}(0) = 0\]

Amaç DC besleme kesildiğinde kapasitör geriliminin fonksiyonunu elde etmek olduğundan türev alınıp gerilim ifadesi bulunmaya çalışılır.

\[+ \frac{{di(t)}}{{dt}}R + \frac{1}{C}i(t) = 0\]

Hala akım değerleri eşitlikte yer aldığından devre akım yönüne dikkate edilerek gerilimi elde etmek adına akım değerini direnç üzerinde bulmak daha kolay olduğundan;

 \[- i(t) = \frac{{{v_C}(t)}}{R}\]

Türevde tekrar yazılırsa;

\[- \frac{{d{v_C}(t)}}{{dt}}.\frac{1}{R}.R - \frac{{{v_C}(t)}}{{RC}} = 0\]

\[\frac{{d{v_C}(t)}}{{dt}} =  - \frac{{{v_C}(t)}}{{RC}}\]

İntegral almak için değişken düzenlenmesi yapılır. Zaman ve gerilim ifadeleri karşılıklı ifade edilir.

\[\frac{{d{v_C}(t)}}{{{v_C}(t)}} =  - \frac{{dt}}{\begin{array}{l} RC\\ \end{array}}\]

\[{v_C}(0) = {V_0}\]

Kapasitör başlangıç gerilimi olsun.

\[{t_0} = 0\]

Zaman da sıfırdan başlasın.

İntegral alınırsa integral sınır değerleri değişkenlerin cinsinden olmalıdır. Burada gerilim ve zaman.

\[\int\limits_{Vo}^{{v_C}(t)} {\frac{{d{v_C}(t)}}{{{v_C}(t)}}}  = \int\limits_0^t { - \frac{1}{{RC}}} dt\]

ln fonksiyonu integralden elde edilir 

Hatırlatma :

\[ \int {\frac{1}{x}} dx = \ln x\]

\[ \int {dx}  = x\]


----

\[\ln {v_C}(t)|_{{V_0}}^{{v_C}(t)} =  - \frac{1}{{RC}}t|_0^t\]

 \[{v_C}(t)\]

yazılırken bazı kaynaklarda

\[{v_C}'(t)\]

 ya da 

\[t'\]

 yazılarak sınır değerle karışmaması istenmektedir. Değerler fonksiyonda yerine koyulan değerlerdir.

\[\ln (\frac{{{v_C}(t)}}{{{V_0}}}) =  - \frac{1}{{RC}}t\]

ln 'den kurtulmak ve gerilim ifadesini tek başına elde etmek için e kullanılır.

\[{e^{\ln (\frac{{{v_C}(t)}}{{{V_0}}})}} = {e^{ - \frac{1}{{RC}}t}}\]

\[\frac{{{v_C}(t)}}{{{V_0}}} = {e^{ - \frac{1}{{RC}}t}}\]

\[{v_C}(t) = {V_0}{e^{ - \frac{1}{{RC}}t}}\]

Kapasitöre direnç bağlayıp şarj olduktan sonra DC'yi kesersek, direnç üzerinde ısı yayılarak kapasitör deşarj olur. Bu ifade deşarj ifadesidir ve kapasitör başlangıç gerilim değerine bağlıdır.

R değeri artılırsa 

\[v(t) = i(t)R\]

göz önüne alındığında belli bir gerilimde akım düşer.

\[p(t) = i{(t)^2}R\]

olduğundan daha az güç ya da ısı yayılır. 

\[t = RC\]

alınırsa gerilim belirli bir zamanda 

\[v(t) = {V_0}\frac{1}{{{e^1}}} = \frac{{{V_0}}}{{0.3678}} = 2,718{V_0}\]

değerine düşer.

R ve/veya C arttığında örnek RC ifadesi 2 katı olsun,  gerilim 

\[{V_0}\frac{1}{{{e^{t/2t}}}} = \frac{{{V_0}}}{{{e^{0.5}}}} = \frac{{{V_0}}}{{0.6065}} = 1,648{V_0}\]

değerine daha fazla zaman geçtikten sonra düşer. Nedeni RC değeri zaman ekseninde de ileri yönlü ilerleme yaptırır. Başka ifade ile RC değeri bir zaman ifadesi olduğundan RC artarsa kapasitörde depolanan enerjiyi ısıya dönüştürmek için daha fazla zaman gerekir. 

NOT:

R.C=ohm.farad

Ohm=volt/amper

farad=coulomb/volt

volt/amper x coulomb/volt=coulomb /amper

amper=coulomb/saniye

coulomb/coulomb/saniye=saniye



Referans: W.Hayt. J.E. Kemmerly, Engineering Circuit Analysis, 

Çizim: Libre Office Draw







RMS Value of Voltage

 

The equations for rms value of voltage, note that voltage with phase angle. Follow the equations easily.


\[{V_{rms}} = {\left[ {\frac{1}{T}\int\limits_0^T {{V^2}_{\max }} {{\cos }^2}(\omega t + {\theta _v})d(\omega t)} \right]^{\frac{1}{2}}}\]


\[\int {{{\cos }^2}} x = \frac{x}{2} + \frac{{\sin 2x}}{4} + c\]


\[{V_{rms}} = {\left[ {\frac{1}{T}{V^2}_{\max }\left[ {\frac{{\omega t + {\theta _v}}}{2} + \frac{{\sin 2(\omega t + {\theta _v})}}{4}} \right]_0^T} \right]^{\frac{1}{2}}}\]

\[\omega  = \frac{{2\pi }}{T}\]

\[\sin (x + y) = \sin x.\cos y + \sin y.\cos x\]


\[\sin (2\omega t + 2{\theta _v}) = \sin 2\omega t.\cos 2{\theta _v} + \sin 2{\theta _v}.\cos 2\omega t\]






\[\begin{array}{l} \cos 0 = 1\\ \sin 0 = 0 \end{array}\]



\[\begin{array}{l} \sin 4\pi  = 0\\ \cos 4\pi  = 1 \end{array}\]



\[{V_{rms}} = {\left[ {\frac{1}{T}{V^2}_{\max }.\pi } \right]^{\frac{1}{2}}} = {V_{\max }}\sqrt {\frac{\pi }{T}}\]


\[T = 2\pi  \Rightarrow {V_{rms}} = \frac{{{V_{\max }}}}{{\sqrt 2 }}\]













Akım ve Gerilim Neden Hem Doğru Orantılı Hem Ters Orantılı

Güç ve direncin sabit kalıp kalmaması durumuna göre akım ve gerilim arasındaki ilişki doğru orantılı veya ters orantılı değişebilir.

\[V = IR\]

Ohm Kanuna göre gerilim artarsa akım artar.  R direncinin sabit kaldığı durumda akım ve gerilim arasında doğru orantı vardır. Akım ve direnç arasında ise ters orantı, gerilim ve direnç arasında doğru orantı vardır ancak akımı ya da gerilimi artırmak direnci değiştirmez. Direnç; sıcaklık, uzunluk, malzeme cinsi, kesit, özdirenç gibi özellikler ile değişir.

\[P = UI\]

Güç formülünde de akım ve gerilim arasında ters orantılı vardır. P güç değerinin trafolarda sabit kalması gerekir. Trafo primer tarafı ile sekonder tarafı arasında güç eşittir ve trafolarda gerilim değişimi sağlanır. Bu nedenle akım ve gerilim sabit gücü sağlamak için birbiri ile ters orantılı değişir. Orta ve yüksek gerilim uygulamalarında sıklıkla karşımıza çıkar. 

Elektronik bir devrede ise sabit güç değeri ile besleme yapıyorsak gerilim arttığında akım azalacaktır.  Sabit güç verip vermemek önemli değilse yani daha büyük kapasiteli bir pilden ya da güç kaynağından besleme yapılırsa gerilim ve akım doğru orantılı olarak artar. V=IR formülü elektronik devrelerde sıklıkla kullanılır

Güç değeri akım ve direnç ifadeleri ile yazılabilir. Bu durumda da akım ve direnç ters orantılıdır ancak akımı artırmak direnci azaltmaz. Buna karşın direncin artması akımı azaltır.

\[P = {I^2}R\]

Güç aynı zamanda gerilim ve direnç ifadeleri ile yazılabilir. 

\[P = \frac{{{U^2}}}{R}\]

Direncin sabit kaldığı durumda örneğin gerilimi yarıya düşürmek gücün yani birim zamanda yapılacak işin %75 düşmesine neden olur.

\[{P_2} = \frac{{{U^2}}}{{4R}} = \frac{P}{4}\]



Düğüm yöntemi ve Çevre Akımları Yöntemi (Mesh Analiz) Karşılaştırma

 Şekil 1'deki her biri 1 ohm direnç, 5 V DC kaynak ve 2 A  akım kaynağından oluşan basit bir devrenin hem düğüm yöntemi hem mesh analiz ile çözümü karşılaştırma amaçlı yapılmıştır.

Şekil 1. Devre

Düğüm yöntemi için düğümler (node) yazılır ve dirençler üzerinden geçecek hayali akımlar belirlenerek ve Kirchoff akım kuralı uygulanarak her bir direnç üzerindeki gerilim bulunur (Şekil 2).

Şekil 2. Düğüm Analizi


"b" düğümüne ait Vb geriliminden akım kuralı yazılırsa çıkan akımlar pozitif, giren akımlar negatif alınır.

\[\frac{{Vb - Va}}{1} - 2 + \frac{{Vb - 0}}{1} + \frac{{Vb - Vc}}{1} = 0\]

\[- Va + 3Vb - Vc = 2\]

Vc geriliminin bulunduğu düğümden denklemler yazılır.

\[\frac{{Vc - Vb}}{1} + \frac{{Vc - 0}}{1} + 2 = 0\]

\[- Vb + 2Vc =  - 2\]

 \[Va = 5V\]

olduğundan, 

\[3Vb - Vc = 7\]

\[3Vb - Vc = 7\]

\[- Vb + 2Vc =  - 2\]

denklemleri çözülürse;

\[\begin{array}{l} 6Vb - 2Vc = 14\\- Vb + 2Vc =  - 2\\ -  -  -  -  -  -  -  -  -  - \\5Vb = 12\end{array}\]

\[Vb = \frac{{12}}{5}\]

\[Vc = \frac{{ - 2 + \frac{{12}}{5}}}{2} = \frac{1}{5}\]

 \[{V_1} = Va - Vb = 5 - \frac{{12}}{5} = \frac{{13}}{5}\]

( R1 direnci üzerindeki gerilim)

 \[{V_2} = Vb = \frac{{12}}{5}\]

( R2 direnci üzerindeki gerilim)

 \[{V_3} = Vb - Vc = \frac{{12}}{5} - \frac{1}{5} = \frac{{11}}{5}\]

(  R3 direnci üzerindeki gerilim)

 \[{V_4} = Vc = \frac{1}{5}\]

( R4 direnci üzerindeki gerilim)

 \[I = \frac{V}{R}\]

olduğundan ve tüm dirençler kolaylık açısından 1 ohm alındığından akım değerleri de dirençler üzerine düşen gerilim değerlerine eşit olur.

\[I1 = \frac{{\frac{{13}}{5}}}{1} = 2,6A\]

\[I2 = \frac{{\frac{{12}}{5}}}{1} = 2,4A\]

\[I3 = \frac{{\frac{{11}}{5}}}{1} = 2,2A\]

\[I4 = \frac{{\frac{1}{5}}}{1} = 0,2A\]

Aynı devrede akımları mesh analizi yöntemi ile bulmak istersek Şekil 3'teki gibi çevre akımları yazılır ve aynı direnç üzerinden geçen akımlar yönüne göre pozitif veya negatif işaretlenir. Direnç ile seçilen akım değeri çarpılarak gerilim cinsinden analiz yapar.

Şekil 3. Mesh Analizi


Mesh 1'den başlanarak çevre akımları soldan sağa direnç yönünde yazılır ve ilgili direnç ile çarpılarak gerilim değerleri toplanır. i1 ve i2 akımı R2 direnci üzerinde zıt yönlü olduğundan gerilim değerleri çıkartılır.

\[1.{i_1} + 1{i_1} - 1.{i_2} - 5 = 0\]

\[2{i_1} - {i_2} = 5\]

Mesh 2'de akım kaynağından gelen 2A akım,  mesh 2'de seçilen i2 akımıyla aynı yönlü olduğundan R3 direnci üzerinde gerilimleri toplanarak yazılmalıdır. R2 direnci üzerinde i1 ve i2 akımları zıt yönlü olduğundan çıkarma işlemi yapılır

\[2.1 + 1.{i_2} + 1.{i_2} + 1.{i_2} - 1.{i_1} = 0\]

\[3{i_2} - {i_1} =  - 2\]

\[\begin{array}{l} 2{i_1} - {i_2} = 5\\- {i_1} + 3{i_2} =  - 2\end{array}\]

\[\begin{array}{l}2{i_1} - {i_2} = 5\\- 2{i_1} + 6{i_2} =  - 4\\-  -  -  -  -  -  -  -  - \end{array}\]

\[5{i_2} = 1\]

\[{i_2} = \frac{1}{5}\]

\[2{i_1} - \frac{1}{5} = 5\]

\[{i_1} = \frac{{5 + \frac{1}{5}}}{2} = \frac{{13}}{5}\]

R1 direnci üzerindeki gerilim (düğüm yöntemi analizinde V1 gerilimi) 

\[{i_1}.1 = \frac{{13}}{5}\]

 V olur.

Benzer şekilde R2 direnci üzerinde gerilim ( düğüm yönteminde V2 gerimi):

\[({i_1} - {i_2}).R2 = \frac{{13}}{5} - \frac{1}{5} = \frac{{12}}{5}\]

 Volt

R3 direnci üzerindeki gerilim (düğüm yönteminde V3 gerilimi)

\[(2 + {i_2}).1 = 2 + \frac{1}{5} = \frac{{11}}{5}\]

 Volt

R4 direnci üzerindeki gerilim ( düğüm yönteminde V4 gerilimi)

\[{i_2}.1 = \frac{1}{5}\]
 Volt


Simülasyon programında doğrulama:

Şekil 4. Proteus'ta doğrulama



Düğüm Analizinin Cramer Yöntemi ile Çözümü ve Proteus Gösterimi

Devre analizinde düğüm analizi yöntemi ( node analysis) ile gerilim ve akım değerleri bulunabilir. Örnekte cramer yöntemi ile matris ve determinant çözümü yapılarak gerilim değerleri bulunmuştur. Devre analizinde çözümden emin olmak için devre Proteus simulasyon programında kurulmuştur. 

Akım kaynaklarının bulunduğu devre incelenmektedir.

Düğüm Analizi Cramer Yöntemi

Analiz yöntemi: 

1- Devrede düğümler ( a, b, c gibi) yani node'lar belirlenir. 

2 - En çok kol gelen düğüm (Örnekte Vr) referans seçilerek sıfır değeri verilir.

3- Her düğüme Va, Vb, Vc gibi gerilim değeri atanır. Düğüm sayısı N ise N-1 kadar denklem oluşacaktır.

4- Kirchoff'un akım kanunu uygulanarak denklemler elde edilir. Pasif işaret kuralına göre direnç güç çeken bir eleman olduğundan akımın giriş yaptığı yer pozitiftir. Her düğümde hayali bir akım vektörü direnç üzerinden geçişlerde düğüm noktasından dışarı yönde alınır. Örneğin aşağıda "a" düğümünde dirençler üzerinden geçecek akımlar dışarı yönlüdür. Aynı şekilde "b" düğümünden çıkan akımlar "a" düğümünden çıkan akım ile ortak direnç üzerinden geçse bile "a" düğümü göz önüne alınmadan akım yönü daima dışarı yönlü seçilmelidir. Kirchoff akım kanununda düğüme giren akımlar negatif, çıkan akımlar pozitif işaretlenir.

5- Cramer yöntemi ile matris çözümü yapılır.


Düğüm Analizi Cramer Yöntemi


"a" düğümüne 9A akım kaynağından akım girdiğinden negatif işaretlenir. 3A akım kaynağına düğümden çıkış olduğundan dirençler üzerinden geçecek akımlarla birlikte pozitif işaretlenir.
Akımlar cinsinden düğüm denklemleri yazılır. Her direnç 1 ohm alınmıştır.

\[I = \frac{{{V_{ab}}}}{R} = \frac{{Va - Vb}}{R}\]
  

(Akım yoğun potansiyelden daha az potansiyele akar) 

\[- 9 + 3 + \frac{{Va - Vb}}{1} + \frac{{Va - Vr}}{1} + \frac{{Va - Vc}}{1} = 0\]

\[Va - Vb + Va - 0 + Va - Vc = 6\]

 \[3Va - Vb - Vc = 6\]

( "a" düğümü için denklem)


"b" düğümüne 3A akım kaynağından gelen akım giriş yaptığından negatif işaretli alınır. Dirençlere giden akım dışarı yönlü olduğundan pozitif alınır.

\[- 3 + \frac{{Vb - Va}}{1} + \frac{{Vb - Vc}}{1} + \frac{{Vb - Vr}}{1} = 0\]

\[- 3 + Vb - Va + Vb - Vc + Vb - 0 = 0\]

 \[- Va + 3Vb - Vc = 3\]

( "b" düğümü için denklem)

"c" düğümüne 7 amper akım kaynağından akım girişi olduğundan negatif işaretli, dirençlere giden akımlar dışarı yönlü olacağından pozitif işaretli alınır.

\[- 7 + \frac{{Vc - Va}}{1} + \frac{{Vc - Vb}}{1} + \frac{{Vc - Vr}}{1} = 0\]

\[Vc - Va + Vc - Vb + Vc - 0 = 7\]

\[- Va - Vb + 3Vc = 7\]

("c" düğümü için denklem)

Denklemler  (4 düğüm noktasından  N-1=3 denklem oluşur)

\[3Va - Vb - Vc = 6\]

\[- Va + 3Vb - Vc = 3\]

\[- Va - Vb + 3Vc = 7\]


Va, Vb, Vc katsayıları "A" matrisine yazılır. Denklemler aşağıdaki gibi matris haline dönüştürülebilir.



"Va" gerilim değerini bulmak için A matrisindeki birinci sütuna [6,3,7] değerleri getirilir. Cramer yöntemi ile hesaplama yapılır.



İlk iki satır determinantta aynen alta yazılarak sağ çapraz  "+" , sol çapraz "-"işaretlenir ve "+" yolu boyunca tüm sayılar çarpılıp toplanır ve "-" yolu boyunca tüm sayılar çarpılıp toplanarak iki değer birbirinden çıkarılır.



+ çapraz ok yönünde çarpılıp toplanırsa: 

\[\left[ {6.3.3 + 3.( - 1).( - 1) + 7.( - 1).( - 1)} \right]\]

\[= (54 + 3 + 7) = 64\]

- çapraz ok yönünde çarpılıp toplanırsa;

\[\left[ {(7.3.( - 1) + 6.( - 1).( - 1) + 3.( - 1).3} \right]\]

\[= ( - 21 + 6 - 9) =  - 24\]

Determinant değeri 
= \[64 - ( - 24) = 88\]

Det A değeri alınırsa benzer şekilde;


\[DetA = (27 - 1 - 1) - (3 + 3 + 3) = 16\]

\[Va = \frac{{88}}{{16}} = 5,5V\]

Vb gerilimi de benzer şekilde elde edilir. [6,3,7] değerleri 2.sütuna getirilir.



\[(27 + 7 + 6) - (3 - 21 - 18) = 76\]

\[Vb = \frac{{76}}{{16}} = 4,75V\]



\[(63 + 6 + 3) - ( - 18 - 9 + 7) = 92\]


\[Vc = \frac{{92}}{{16}} = 5,75V\]



Proteus ile hızlı basit bir çizim yapılarak devredeki gerilim değerlerinin doğru olup olmadığının teyidi yapılabilir. 










Pasif İşaret Kuralı

 Pasif İşaret Kuralı

Pasif İşaret Kuralı'nda herhangi bir devre elemanı terminaline akım pozitif(+) uçtan girip negatif(-) kabul edilen uçtan çıkıyorsa o devre elemanı güç harcar yani güç çeker. Çekilen güç pozitif işaret ile gösterilir.

Tersi olarak da akım negatif terminalden girip pozitif uçtan çıkarsa devre elemanı güç üretir yani güç verir. Verilen güç aynı şekilde pozitif işaret ile gösterilir. Ancak verilen ve çekilen güçler birbirinin zıt işaretlisi olur. 


ÖRNEK:

5 Amper akım, + uçtan girdiğinden ilk etapta çekilen güç durumu vardır gibi düşünülür ve pozitif işaret, formülde eşitliğin önüne yazılır. -10 Volt gerilim  ile çarpılarak güç formulü oluşturulur.

 \[{P_{\c{c}ekis}} =  + ( - 10).( + 5) =  - 50W\]

Ancak gerilim polaritesi zıt olduğundan çekiş yönünde gibi görünen güç  aslında veriş yönündedir. Harcanan güç ile verilen güç birbiri arasında zıt işaretlidir. Dolayısıyla verilen güç değeri pozitif olduğundan eleman devreye güç verir.

\[{P_{veris}} =  - {P_{\c{c}ekis}} = 50W\]

ÖRNEK:



-5 Amper akım devreyi + terminalden terk ettiğinden verilen güç ya da üretilen güç formülü eşitlikte pozitif işaret kullanılarak yazılabilir.

\[{P_{veris}} =  + (10).( - 5) =  - 50W\]

Ancak üretilen güç değeri negatif değer aldığından devre elemanı güç vermez güç çeker..

\[{P_{\c{c}ekis}} =  - {P_{veris}} = 50W\]

Eksi uçtan negatif işaretli giren akım artı uçtan pozitif işaret ile girmektedir.
Gerilim polaritesi ve akım yönüne bağlı olarak güç negatif veya pozitif olmaktadır. Pasif işaret kuralı ile devre elemanının güç çekmesi veya güç alması durumu belirlenir.






Anlık Gerilimin Ortalama Değeri, Tam Periyot ve Yarım Periyot

Omik, kapasitif, indüktif devrelerde anlık güç formulü çıkarılışından önce bilinmesi gereken ve kitaplarda formül geçişlerinde sıkıntı olabilecek konu bir sinüs dalgasında ortalama değer hesabıdır. Detaylandırma için Şekil 1'de bir sinüs dalgasında ( bu bir anlık gerilim eğrisi olabilir) çizgilerin altında (alternans) kalan alanların hesabı gösterilmektedir. Formül geçişlerinde yorucu olmaması açısından uzun işlem yapılmıştır. 

Şekil 1. Anlık Gerilim Sinüsoidal Eğri Altında Kalan Alanlar


Eğri altında seçilen alan için:

\[d\theta  = d(\omega t)\]

\[v(t) = {V_{\max }}.\sin (\omega t) = {V_{\max }}.\sin \theta\]


\[Alan = v(t).d\theta  = {V_{\max }}.\sin \theta .d\theta  = {V_{\max }}.\sin (\omega t).d(\omega t)\]



 olur. 

Seçilen yerdeki yarım periyodun alanı için:


\[\int {\sin \theta  =  - \cos \theta }\]

\[Ala{n_{Yar\imath mPeriyot}} = \int\limits_0^\pi  {{V_{\max }}.\sin \theta .d\theta }\]


\[= {V_{\max }}.\left[ { - \cos \theta } \right]_0^\pi  =  - {V_{\max }}.\left[ {\cos \pi  - \cos 0} \right]\]


\[=  - {V_{\max }}( - 1 - 1) = 2{V_{\max }}\]

y eksenin yani gerilim değeri eksenin negatif tarafında bulunan eğri için de alan benzer şekilde hesaplanabilir. 

\[Ala{n_{Yar\imath mPeriyot}} = \int\limits_\pi ^{2\pi } {{V_{\max }}.\sin \theta .d\theta }\]

\[=  - {V_{\max }}.\left[ {\cos 2\pi  - \cos \pi } \right] =  - {V_{\max }}(1 + 1) =  - 2{V_{\max }}\]

Alanlar toplamı birbirini götürdüğü için bir tam periyotta toplam alanın sıfır olduğu ortaya çıkmaktadır. İntegral ile işlem yapıldığında da benzer sonuç ortaya çıkar.

\[Ala{n_{TamPeriyot}} = \int\limits_0^{2\pi } {{V_{\max }}.\sin \theta .d\theta }\]

\[=  - {V_{\max }}(\cos 2\pi  - \cos 0) =  - {V_{\max }}(1 - 1) = 0\]


Anlık Gerilimin Ortalama Değeri

Simetrik bir sinüs eğrisinin ortalama değeri için eğri altında kalanlar kullanılabilir.

 \[Ortalama = \frac{{Ala{n_{tamperiyot}}}}{{Uzunlu{k_{tamenperiyot}}}}\]

veya 

\[Ortalama = \frac{{Ala{n_{Yar\imath mPeriyot}}}}{{Uzunlu{k_{Yar\imath mPeriyot}}}}\]

ile hesaplanabilir. Periyot uzunluğu yarım veya tam olabilmektedir. Yarım periyot alternans dikkate alındığında anlık gerilimi ifade eden  sinüs fonksiyonu ortalama değeri gerilimin maksimun değerinin yaklaşık %63'ü olmaktadır. Dikkat edilirse yarım periyot uzunluğu

  \[\pi\]

radyan 

ya da 3,14 alınmaktadır. 

\[{V_{ortalama}} = \frac{{2{V_{\max }}}}{\pi } = \frac{2}{{3,14}}{V_{\max }} = 0,637.{V_{\max }}\]

Tam periyotta da benzer şekilde;  tam periyot 2*pi alınsa bile eğri altındaki alan zaten sıfır olduğundan sinüs fonksiyonun ( kosinüs de olabilir) bir periyot boyunca ortalama değeri sıfır olur.

\[{V_{ortalama}} = \frac{0}{{2\pi }} = 0\]

Bu değerin excelde zaman değeri girilerek anlık değer olarak ifade için aşağıdaki video izlenebilir. Açı formundan

\[ \theta\]

tek tek zaman değeri girilip excelde de 

\[\omega t = 2\pi ft\]


 olarak değer verilip konu detaylandırılabilir.


https://youtu.be/RnI5yOVtLuw






 









Fazlar Arası Gerilimi Vektörel Toplama ile Bulma

Üç fazlı devrelerde faz gerilimi, fazlar arası gerilim konusunu bilgi tazelemek amacıyla biraz detaylandırdım. İşlemler sırasında ağırlıklı olarak vektörlerin analitik yöntemle toplanıp çıkarılması kullanılmıştır.  Yazıda basit anlatım tercih edilmiştir.