İdeal ve Gerçek Gerilim Kaynakları

Güncelleme 28/01/2021

Gerilim kaynağı, üreteç, voltaj kaynağı gibi terimlerin hepsi aynı anlama gelmektedir ve enerji sağlayan cihazlar veya ekipmanlardır. Pratikte kullanılan gerilim kaynakları piller (aküler), güç kaynakları, ve şebeke gerilimleri olarak sınıflandırılabilir.

Teori ve pratiğin her zaman birbirini tutmamasından dolayı ideal ve gerçek gerilim kaynakları diye tabirler ortaya çıkmıştır. Örnek olarak bir cep telefonu adaptörünü ele alırsak bu cep telefonu adaptörü çıkışı 5V ise bu çıkışın daima 5 Volt olarak kalması hiç değişmemesi istenir. Fakat pratikte bu böyle değildir. Adaptörün içinde kullanılan dirençler, transistörler, trafolar vb komponentler adaptörün çalışmasıyla ortaya çıkan sıcaklıktan dolayı karakteristikleri değişir ve bu değişim çıkış voltajına etki eder.

Ayrıca ideal bir gerilim kaynağının beslediği yükün artması veya azalmasıyla geriliminin değişmemesi beklenir. Mesela 12V çıkışı olan bir güç kaynağının beslediği yük 5Amper çekerken yük iki katına çıkınca 10 amper çektiğinde güç kaynağının gerilimi 12V olarak kalmalıdır. Bu şartlara en yakın gerilim kaynakları ideale en yakın gerilim kaynaklarıdır.

Piller veya akülerde ise her hangi bir elektronik komponent olmamasına rağmen bu kaynaklarda da bir iç direnç vardır. Ve bu iç direnç kaynağın gerilimini düşürür.

1,5 Voltluk bir pilin ideal ve gerçek kaynak olduğu durumları inceleyelim:

Yukarıdaki ideal üreteç 8Ω’luk bir yükü besliyor. Pilin iç direnci (Rp) 0, Pilin gerilimi (Vp) 1,5V. İç direnç 0 olduğu için yüke uygulanan gerilim (Vy) pilin gerilimine eşit oluyor. Yani Vy=1,5 Volt.

Yine yukarıdaki şekilde gerçek üreteçte pilin iç direnci (Rp) 1Ω olarak verilmiş. Burada 1,5Voltluk pil 8Ω’luk yükü beslediğinde yüke uygulanan gerçek gerilimi bulalım;

Vp = (Rp + Ry) x Iy
1,5 = (1 + 8 ) x Iy     –> Iy = 0,167 Amper (pilden çekilen akım)

Yüke uygulanan gerilim;

Vy = Ry x Iy
Vy = 8 x 0,167 = 1,336 Volt

Görüldüğü gibi gerçek üreteçteki iç dirençten dolayı yüke uygulanan gerilim 1,5V’un altındadır.

İdeal üreteçlerde yükün çektiği akımın değişmesiyle üretecin çıkış gerilinde dalgalanma olmaz. Ama gerçek üreteçlerde yükün çektiği akım arttığında üretecin çıkış gerilimi düşer. Aşağıdaki ideal ve gerçek üreteç gerilim yük dalga şekillerini inceleyelim.

Yukarıdaki dalga şekilleri incelendiğinde 12V’luk ideal üreteçten t0-t1 arası hiç akım çekilmezken çıkış gerilimi 12V’tur. 5A akım çekilen t1-t2 arası çıkış geriliminde hiç bir değişiklik olmamıştır. Çekilen akım 10A’e çıkarıldığında t2-t3 arası çıkış gerilimi yine değişmemiştir.

Gerçek üreteç dalga şekli incelendiğinde t0-t1 arası hiç akım çekilmezken çıkış gerilimi 12Vtur. t1 anında 5A akım çekildiğinde çıkış geriliminde hafif bir dalgalanma olmuş ve daha sonra çıkış gerilimi sabitlenmiştir. t1-t2 arası 5A akım çekilirken çıkış gerilimi 12V’un altındadır. Çekilen akım 5A’den 10A’e çıktığında ise gerilim biraz daha düşmektedir. t3 anında çekilen akım 0’a düştüğünde üretecin çıkış gerilimi tekrar 12V’a çıkmaktadır.