MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ

Elektrik devreleri konusu. Maksimum güç teoremi nedir? Maksimum güç transferinin kullanım alanları. Maksimum güç ile ilgili soru örnekleri. Thevenin yöntemi ile maksimum güç transferi.


Bazen bir direnç üzerindeki gücün olabilecek en yüksek değerinde olması gerekir. Özellikle elektronik devrelerinde bu husus çok önemli olmaktadır.

Bu derste maksimum güç teoremini temel yönlerden ele alacağız ve 2 örnek soru çözeceğiz. Akım ve gerilim kaynaklarının birlikte kullanıldığı daha karışık soru örneklerinin linki konu sonunda olacaktır.


Maksimum Güç Aktarımının Bazı Uygulama Alanları

1. Antenler ve Alıcılar

Bir antenin bağlı olduğu alıcının direnci ile antenin direnci eşit olursa maksimum güç aktarımı meydana gelir. Bu ne demektir? Bu antenden alınan sinyalin maksimum olması demektir. Örneğin TV antenlerindeki sinyal çok zayıf bir sinyaldir. Bu sinyali maksimum güce çıkarmak için TV alıcısının direnci ile anten direnci eşit veya olabildiğince birbirine yakın olmalıdır.

2. Ses Yükselticileri

Hoparlörlere bağlanan ses yükselticilerinin direnci ile hoparlörün direnci eşit olursa ses maksimum düzeyde yükseltilmiş olur.

3. Araçların Marş Dinamoları

Araçların çalışması için akü vasıtasıyla marş dinamosu çevrilmekte ve bu dinamo motoru çevirerek çalıştırmaktadır. Marş dinamosunun mümkün olan en yüksek hızda dönmesi istenir ki motoru rahat ve hızlı biçimde çalıştırsın. Bunun için akünün direnci ile marş dinamosunun direnci eşitlenmeye çalışılır.


1. Bir kaynak ve Ona Seri Bağlanmış Dirençlerden Meydana Gelen Devrelerde Maksimum Güç


Örnek:

Maksimum guc1


Şekildeki devrede R2 direnci üzerindeki gücün maksimum olması için R2 direncinin gücünün R1 direncine eşit olması gerekir. Bu durumda Kaynaktan maksimum güç çekilmiş olur.

R2 = 10 Ω olursa, R = 20 Ω olur. Kaynaktan çekilen akım,

Ix = 100/20 = 5 A olur.

Bu durumda R2 direnci üzerindeki güç,

P2 = I2.R2 = 25.10 = 250 W olur.

P1 = 25.20 = 250 W

Eğer R2 direnci 8 Ω olsaydı güç ne olurdu.

R = 18 Ω

I = 100/18 = 5,55 A

P2 = 247 W olurdu.


R2 direnci 15 Ω olsaydı,

R = 25 Ω

I = 100/25 = 4 A

P2 = 16.15 = 240 W olurdu.

Bu örnekleri istediğimiz kadar çoğaltabiliriz. R2 direncinin gücünün maksimum olduğu nokta, direncinin R1 in direncine eşit olduğu noktadır.

2. Bir Kaynak ve Ona Seri – Paralel Bağlanmış Dirençlerden Oluşan Devrelerde Maksimum Güç

Bu tip sorular genellikle Thevenin Yöntemi kullanılarak çözülür. Çünkü Thevenin yöntemi 1 direnci çıkarır ve kalan devreyi tek kaynak ve tek dirence indirger.

Örnek – 2

Maksimum guc2


Şekildeki devrede R4 direnci üzerindeki gücün maksimum olması için R4 direncinin değeri ne olmalıdır?

Çözüm:

Devrede R4 direncinin dışındaki dirençleri kaynağa seri bağlı tek direnç haline getirmeliyiz ki R4  direncinin değerini bulmuş olalım. Devreden R4 direncini çıkararak devrenin kalan kısmından tek kaynak ve tek direnç oluşturmamızı sağlayacak bir yöntem Thevenin Yöntemidir.


Thevenin eşdeğer gerilimi R4 direnci yokluğunda A – B uçlarındaki gerilim olacaktır. Thevenin gerilimini hesaplamak için R4 ü çıkaralım.

Maksimum guc3


A – B uçları açık olduğundan akım sadece R1 ve R2 dirençleri üzerinden akar. A – B ucundaki gerilim, R2 direnci üzerindeki gerilime eşit olur.

-120 + 10I1 + 15I1 = 0

25I1 = 120

I1 = 4,8 A

VR2 = VAB = 15.(4,8)

= 72 V

Bu gerilim VTh gerilimidir.

RTh direncini hesaplayalım.

Maksimum guc4


Bu haldeyken A- B uçlarını kaynak uçları gibi düşünüp RTh yi bulacağız.

RTh  = R1//R2 + R3

= 10.15 + 6
25




RTh = 6 + 6 = 12 Ω

Devre aşağıdaki gibi oldu.

Maksimum guc5


Şimdi bu kaynağa öyle bir direnç takmalıyız ki kaynaktan maksimum gücü çeksin. Bu direnç RTh  ye seri bağlanacağından 12 Ω olmalıdır.

A – B uçlarına R4 = 12 Ω direncini takarsak akım ve güç ne olur hesaplayalım.

Rs = RTh + R4

= 12 + 12 = 24 Ω olur.

Is = 72/24 = 3 A olur.

VAB = 3.12 = 36 V olur.

PR4 = 9.12 = 108 W olur.

Devreyi başka türlü yöntemlerle çözecek olursanız aynı sonucu bulursunuz. 

Devrede R4 yerine 10 Ω ve 15 Ω luk dirençler koyarak gücü test edebilirsiniz. Bu durumda güç 108 W den daha az çıkacaktır.

Thevenin yöntemi ile devre çözümünde bir de pratik formül vardır. Bu formüle göre,

Pmax =(VTh)2
4RTh




Bizim bulduğumuz VTh ile RTh değerlerini formülde yerine koyalım.

Pmax = (72)2
4.12




= 5184/48

= 108 W

Bu formül yukarıda kurduğumuz Thevenin eşdeğer devresi baz alınarak çıkarılmıştır.


Aşağıdaki linklerde akım kaynakları ile gerilim kaynaklarının karışık kullanıldığı soru tipleri var.

Maksimum Güç Transferi Çözümlü Sorular -1




SANATSAL BİLGİ

29/08/2019

  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM
COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI