DC-AC Devre Analizi / Doç. Dr. Hüseyin Demirel (86062)

ÖNSÖZ
DC - AC DEVRE ANALİZİ isimli bu çalışmada, başlangıçta temel kavramlar ve pasif devre elemanları tanıtılmıştır. Devamında doğru akımda elektrik devrelerinin analizi için gerekli olan analiz yöntemleri ve devre teoremleri anlatılmıştır. Daha sonra alternatif akım ve alternatif akımda pasif devre elemanlarının davranışları hakkında bilgi verilmiştir. Bütün bunların yanında pratik uygulamalara ve konularla ilgili çalışma sorularına da yer verilmiştir. Bu eser Mühendislik Fakülteleri, Teknoloji Fakülteleri, Meslek Yüksekokulları için düşünülmüştür.
Herhangi bir şeyi değerli kılmak için o şey için çok çalışmak gerekir. Elektrik-Elektronik bunun dışında değildir. Elektrik-Elektronik alanında yenilikleri öğrenmenin en iyi yolu okumak, düşünmek ve uygulamaktır. Bu kitap, bu yönde size yardımcı olmak için tasarlanmıştır. Kitabın her bölümünü dikkatlice okumanız örnek problemleri adım adım takip etmeniz ve konularla ilgili problemleri çözmeniz veya çözmeye çalışmanız, bu kitaptan beklenecek maksimum faydayı sağlayacaktır. Ayrıca her bölümün sonundaki bölüm testlerini ve sorularını çözmeniz konuların anlaşılmasını ve pekiştirilmesini sağlayacaktır.
Elektrik-Elektronik alanında meslek sahibi olmak için, uzmanlaşmak için veya akademik çalışmalar yapmak için öncelikle bu alanın temelini iyi öğrenmek gerekir. Esasında Elektrik-Elektronik gökdelenini ayakta tutan en önemli temel, devre analizidir. Bu kaygıyla hareket ederek ve bu alanda Türkçe kaynak eksikliğini de göz önünde bulundurarak bu eseri hazırladım.
Bu eseri ortaya çıkarırken her zaman yanımda olan ve desteklerini esirgemeyen aileme, meslektaşlarıma ve öğrencilerime teşekkür ederim.

Doç. Dr. Hüseyin Demirel, 2022

İÇİNDEKİLER
1. ELEKTRİKSEL ELEMANLAR, SEMBOLLER, BİRİMLER
1.1. DİRENÇLER .......................................................................... 2
1.2. KONDANSATÖRLER ................................................................ 2
1.3. BOBİNLER ........................................................................... 2
1.4. TRANSFORMATÖRLER ............................................................. 3
1.5. YARIİLETKEN ELEMANLAR ........................................................ 3
1.6. ELEKTRONİK ÖLÇÜ ALETLERİ VE CİHAZLARI ................................... 4
1.7. ELEKTRİKSEL SEMBOLLER VE BİRİMLER ......................................... 5
1.8. BİLİMSEL NOTASYON .............................................................. 5
1.9. MÜHENDİSLİK NOTASYONU ....................................................... 6
1.10. ELEKTRİKSEL ÖN-EKLER ......................................................... 7
1.11. BÖLÜM TESTİ ..................................................................... 8
1.12. BÖLÜM SORULARI ................................................................ 9
2. AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ
2.1. ATOM ............................................................................... 12
2.2. AKIM ................................................................................ 14
2.3. ELEKTRİK YÜKÜ ................................................................... 15
2.4. GERİLİM ............................................................................ 17
2.5. DİRENÇ ............................................................................. 19
2.6. ELEKTRİK DEVRESİ ................................................................ 26
2.7. ELEKTRİK DEVRESİNDE ÖLÇÜMLER ............................................. 28
2.8. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 31
2.9. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 34
3. OHM KANUNU, ENERJİ VE GÜÇ
3.1. OHM KANUNU ..................................................................... 38
3.2. GÜÇ VE ENERJİ .................................................................... 40
3.3. ELEKTRİK DEVRESİNDE GÜÇ ..................................................... 44
3.4. GÜÇ KAYNAĞI ..................................................................... 45
3.5. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 47
3.6. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 49
V
4. SERİ DEVRELER
4.1. SERİ DİRENÇLER ................................................................... 54
4.2. SERİ DEVREDE AKIM VE OHM KANUNU ......................................... 55
4.3. SERİ BAĞLI GERİLİM KAYNAKLARI ............................................... 56
4.4. KİRŞOFUN GERİLİM KANUNU .................................................... 58
4.5. GERİLİM BÖLÜCÜLER ............................................................. 60
4.6. SERİ DEVREDE GÜÇ ............................................................... 63
4.7. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 65
4.8. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 66
5. PARALEL DEVRELER
5.1. PARALEL DİRENÇLER ............................................................. 70
5.2. PARALEL DEVREDE GERİLİM VE OHM KANUNU ................................ 73
5.3. KİRŞOFUN AKIMLAR KANUNU .................................................... 74
5.4. AKIM BÖLÜCÜLER ................................................................. 77
5.5. PARALEL DEVREDE GÜÇ .......................................................... 79
5.6. PARALEL DEVRE UYGULAMALARI ............................................... 80
5.7. BÖLÜM TESTİ ...................................................................... 81
5.8. BÖLÜM SORULARI ................................................................. 82
6. SERİ-PARALEL DEVRELER
6.1. SERİ-PARALEL DİRENÇLER ....................................................... 88
6.2. YÜKLEME ETKİSİ .................................................................. 94
6.3. MERDİVEN BAĞLANTI ............................................................. 96
6.4. WESTON KÖPRÜSÜ ............................................................... 98
6.5. ÜÇGEN-YILDIZ BAĞLANTI (-Y) VE DÖNÜŞÜMLERİ ........................... 99
6.6. BÖLÜM TESTİ .................................................................... 102
6.7. BÖLÜM SORULARI ............................................................... 103
7. DEVRE ANALİZİ YÖNTEMLERİ
7.1. GERİLİM KAYNAĞI ............................................................... 112
7.2. AKIM KAYNAĞI .................................................................. 114
7.3. KAYNAK DÖNÜŞÜMLERİ ........................................................ 115
7.4. BAĞIMLI KAYNAKLAR ........................................................... 117
7.5. ÇEVRE AKIMLARI YÖNTEMİ .................................................... 121
7.6. DÜĞÜM GERİLİMLERİ YÖNTEMİ ................................................ 131
7.7. BÖLÜM TESTİ .................................................................... 135
7.8. BÖLÜM SORULARI ............................................................... 138
VI
8. DEVRE TEOREMLERİ
8.1. SÜPERPOZİSYON TEOREMİ ..................................................... 146
8.2. THEVENİN TEOREMİ ............................................................ 151
8.3. NORTON TEOREMİ .............................................................. 159
8.4. MAKSİMUM GÜÇ TRANSFERİ TEOREMİ ........................................ 164
8.5. BÖLÜM TESTİ .................................................................... 168
8.6. BÖLÜM SORULARI ............................................................... 169
9. AC AKIM VE GERİLİM
9.1. SİNÜS DALGASI .................................................................. 176
9.2. SİNÜS DALGASININ GERİLİM VE AKIM DEĞERLERİ ........................... 180
9.3. SİNÜS DALGASININ AÇISAL ÖLÇÜSÜ .......................................... 186
9.4. SİNÜS DALGASININ FORMÜLÜ ................................................. 189
9.5. FAZÖRLER ....................................................................... 192
9.6. ALTERNATİF GERİLİMDE DİRENÇ .............................................. 195
9.7. AC DEVRELERDE OHM VE KİRŞOF KANUNU .................................. 197
9.8. AC VE DC KAYNAKLARIN BİRLİKTE BAĞLANMASI ............................ 198
9.9. SİNÜSOİDAL OLMAYAN DALGA ŞEKİLLERİ .................................... 200
9.10. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 207
9.11. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 208
10. KONDANSATÖRLER
10.1. GİRİŞ ............................................................................ 212
10.2. KONDANSATÖRÜN YAPISI VE SEMBOLÜ ..................................... 212
10.3. KONDANSATÖRÜN KAPASİTESİ ............................................... 213
10.4. KONDANSATÖRÜN FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLERİ .......................... 214
10.5. KONDANSATÖR ÇEŞİTLERİ .................................................... 215
10.6. DC DEVREDE KONDANSATÖR ................................................. 218
10.7. KONDANSATÖR BAĞLANTILARI .............................................. 224
10.8. AC DEVREDE KONDANSATÖR ................................................. 226
10.9. KONDANSATÖRLERİN TEST EDİLMESİ ....................................... 230
10.10. BÖLÜM TESTİ ................................................................. 231
10.11. BÖLÜM SORULARI ............................................................ 234
VII
11. ALTERNATİF AKIMDA RC DEVRELERİ
11.1. RC DEVRESİNİN SİNÜS SİNYALİNE CEVABI .................................. 240
11.2. SERİ RC DEVRESİ EMPEDANS VE FAZ AÇISI ................................. 241
11.3. SERİ RC DEVRELERİNİN ANALİZİ ............................................. 242
11.4. PARALEL RC DEVRESİNDE EMPEDANS VE FAZ AÇISI ....................... 249
11.5. PARALEL RC DEVRELERİNİN ANALİZİ ........................................ 251
11.6. SERİ-PARALEL RC DEVRELERİNİN ANALİZİ .................................. 255
11.7. RC DEVRELERİNDE GÜÇ ....................................................... 256
11.8. TEMEL RC UYGULAMALARI ................................................... 258
11.9. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 261
11.10. BÖLÜM SORULARI ............................................................ 262
12. BOBİNLER
12.1. GİRİŞ ............................................................................ 268
12.2. ENERJİ DEPOLANMASI ......................................................... 269
12.3. BOBİNİN FİZİKSEL KARAKTERİSTİKLERİ ..................................... 269
12.4. FARADAY VE LENZ KANUNLARI .............................................. 270
12.5. BOBİN ÇEŞİTLERİ .............................................................. 271
12.6. BOBİN BAĞLANTILARI ......................................................... 272
12.7. DC DEVREDE BOBİN ........................................................... 274
12.8. AC DEVREDE BOBİN ........................................................... 277
12.9. BOBİNİN TEST EDİLMESİ ...................................................... 281
12.10. BÖLÜM TESTİ ................................................................. 282
12.11. BÖLÜM SORULARI ............................................................ 284
13. ALTERNATİF AKIMDA RL DEVRELERİ
13.1. RL DEVRESİNİN SİNÜS SİNYALİNE CEVABI ................................... 300
13.2. SERİ RL DEVRESİ EMPEDANS VE FAZ AÇISI ................................. 301
13.3. SERİ RL DEVRELERİNİN ANALİZİ ............................................. 303
13.4. PARALEL RL DEVRESİNDE EMPEDANS VE FAZ AÇISI ....................... 309
13.5. PARALEL RL DEVRELERİNİN ANALİZİ ........................................ 311
13.6. SERİ-PARALEL RL DEVRELERİNİN ANALİZİ .................................. 313
13.7. RL DEVRELERİNDE GÜÇ ....................................................... 317
13.8. TEMEL RL UYGULAMALARI ................................................... 318
13.9. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 323
13.10. BÖLÜM SORULARI ............................................................ 324
VIII
14. ALTERNATİF AKIMDA RLC DEVRELERİ VE REZONANS
14.1. SERİ RLC DEVRESİNDE EMPEDANS VE FAZ AÇISI ........................... 330
14.2. SERİ RLC DEVRELERİNİN ANALİZİ ............................................ 331
14.3. SERİ RLC DEVRESİNDE REZONANS ........................................... 335
14.4. PARALEL RLC DEVRESİ ........................................................ 340
14.5. PARALEL RLC DEVRESİNDE REZONANS ...................................... 344
14.6. BÖLÜM TESTİ .................................................................. 348
14.7. BÖLÜM SORULARI ............................................................. 349
15. BİRİNCİ VE İKİNCİ DERECEDEN DEVRELER
15.1. BİRİNCİ DERECEDEN DEVRELER .............................................. 338
15.2. KAYNAKSIZ RC DEVRESİ ....................................................... 338
15.3. KAYNAKSIZ RL DEVRESİ ....................................................... 341
15.4. BİRİM FONKSİYONLAR ......................................................... 343
15.5. RC DEVRESİNİN BASAMAK FONKSİYONUNA TEPKİSİ ....................... 347
15.6. RL DEVRESİNİN BASAMAK FONKSİYONUNA TEPKİSİ ....................... 349
15.7. İKİNCİ DERECEDEN DEVRELER ............................................... 352
15.8. KAYNAKSIZ SERİ RLC DEVRELERİ ............................................ 355
15.9. KAYNAKSIZ PARALEL RLC DEVRELERİ ....................................... 360
15.10. SERİ RLC DEVRESİNİN BASAMAK TEPKİSİ .................................. 364
15.11. PARALEL RLC DEVRESİNİN BASAMAK TEPKİSİ ............................. 368
15.12. BÖLÜM TESTİ ................................................................. 371
15.13. BÖLÜM SORULARI ............................................................ 374
CEVAP ANAHTARI (BÖLÜM TESTLERİ) ...................................381
CEVAP ANAHTARI (BÖLÜM SORULARI) ..................................383
KAYNAKLAR ..................................................................387