Alternatif Akım

Endüktif Reaktans

endüktif reaktans, endüktansın şema simgesi

Endüktif reaktans aynı zamanda endüktif tepkin direnç yada kısaca Endüktans olarak da anılır.
Empedansın tanımında, bobinin etkin direncine, doğru akım devresinde ölçülemeyen gizli bir direncin eklendiği anılmıştı.
Bir bobin üzerinde yalnızca alternatif akımda oluşan bu tür bir gizli direnç Endüktans (=XL) olarak tanımlanır. Bobinlerin endüktansları, özindüksiyon gerilimi sonucu ortaya çıkan karşı gerilimlerle oluşur.

endüktif reaktans, endüktansın şema simgesi
Şekil-1: Endüktansın şema simgesi

Endüktans( endüktif reaktans ) özindüksiyon sonucu oluşur.

Uygulamada bobinler yada bobin karakteristiği veren elemanlar alternatif akım devrelerinde Endüktör (Self de denilir) olarak anılır. (Şekil-1)

Saf endüktör özelliği veren elemanların yapılması olanaklı değildir. Ancak bir bobinin etkin direnci ve endüktansı ayrı ayrı hesaplanabilir.

Saf Endüktanslı Bobin

Bir self elemanına bir alternatif gerilim uygulandığında, Şekil – 2’de görüldüğü gibi bir akım geçer. Bu akım (i) kendine aynı fazda bir manyetik akı (ϕ) doğurur. Manyetik akı değişikliği sonucu ortaya bir (U0) karşı gerilim çıkar. Manyetik akı (ϕ) tepe değerini geçerken 90° de kısa bir süre değişmez kalır. Çünkü bir sinüs eğrisinin tepe kıvrım noktası yaklaşık bir doğru şeklindedir. Bu nedenle 90° de (U0) karşı gerilim sıfır değerini alır. En kuvvetli akım değişikliği, akı eğrisi sıfır eksenini geçerken ortaya çikar. Bu anda karşı gerilim tepe değerine ulaşır. Buradan Lenz kuralına göre: oluşan karşı gerilimin her zaman noktasında bobine uygulanmış gerilime karşı olduğu anlaşılmaktadır. Bu oluşumdan dolayı bobinden geçen akım, uygulanmış gerilime nazaran 1/4 periyot kadar (ϕ = 90°) gecikerek tepe değerine ulaşır.

saf endüktanslı bir bobin
Şekil-2: Saf endüktanslı bir bobin

Saf endüktörlerde, alternatif akım uygulanan gerilimi 90° geri den izler.

Alternatif gerilim altındaki bir self-elemanının empedansı, bobinin havalı yada demir göbekli olmasına ve demir göbekli ise kullanılan demirin türüne bağlıdır. Demir göbekler ve özellikle kapalı tipleri manyetik akı yoğunluğunu kuvvetlendirdiklerinden, uygulanan alternatif gerilim daha büyük bir karşı gerilim oluşturur. Ayrıca demir göbekli bobinlerin endüklemleri yüksektir. Bir bobinin endüklemi ne kadar yüksek olursa, oluşacak karşı gerilim ve bunun sonucu endüktans o kadar büyük olur.Bu nedenle bobin endükleminin yükselmesi devreden geçen akımı düşürür.

Empedans büyüklüğünün alternatif akım frekansına bağlı olarak değiştiği ve bir empedansın etkin direnç ve endüktanstan oluştuğu önceden belirtilmişti. Etkin bir direncin akım frekansından etkilenmeyeceği kuşkusuz olduğuna göre, frekans karşısında empedans değişikliginin nedeni endüktansın kendisi olmaktadır.

Bir bobinin endüklemi ve o bobine uygulanan gerilimin frekansı ne denli yüksek ise, o bobinin endüktansı o denli büyük olur.

endüktans (endüktif reaktans)-formülü
Şekil-2: Endüktansın formülü

Örnek : Endüklemi 2 Henry olan bir bobine 50 Hz lik bir gerilim uygulanırsa endüktansı ne olur?


Çözüm : XL = ω . L = 2 . Π . f . L = 2 . 3,14 . 50 . 2 = 628 Ω

Örnek: Endüktansı (endüktif reaktans) 12,5 Ω ölçülen bir bobinin endüklemi 50 mH’dir.
Uygulanan gerilimin frekansını bulunuz.

Çözüm : XL = ω . L = 2 . Π . f . L —> f = XL / (2 . Π . L) = 12,5 / (2 . 3,14 . 0,05) = 40 Hz

Endüktanslı ve Etkin Dirençli Bobin


Bobinler iletken tellerden sarılarak elde edildiğinden, iletken telin de ohmik direnç göstereceği kuşkusuzdur. Bu ohmik yada etkin direnç daima bobinin endüktansına eklenir. Bir bobinde daima bir etkin direnç söz konusu olduğundan gerilim ile akım arasındaki faz farkı gerçekte 90° den biraz küçüktür. Bugün uygulamada etkin direnci de belirtmek için endüktörler «eşdeğer devresiyle»bir bobinin eş değer devresi gösterilir. Bu eşdeğer devrede, seri devre kurallarına göre her bir direnç üzerinde bir gerilim düşmesi ortaya çıkar. Etkin direnç üzerinde (R) Etkin gerilim (Uw) ve endüktans üzerinde (XL) Endüktif tepkin gerilim (UbL) bölünür. Uw – etkin gerilimi akım ile aynı fazdadır. Buna karşın endüktif tepkin gerilim akıma göre 90° ileridedir. Toplam gerilimin (görünen gerilim) (U) ani değeri, etkin – ve tepkin gerilim değerinin üstündedir. Bunun sonucu I – akımı, akım devresinden sürülebilmektir.

endüktanslı (endüktif reaktans)) ve etkin dirençli bir bobin
endüktanslı ve etkin dirençli bir bobin

İçinde bir çok seri direnç bulunan bir alternatif akım devresine ait vektör diyagramının çizilmesinde, daima bütün dirençlerin ortaklaşa olduğu büyüklükden başlanır. Bu ortaklaşa büyüklük seri devreden geçen akımdır. Akım ve gerilim vektör uzunluklarının belirginleştirilmesi için, örneğin 1 mm 1 mm 10 V ve 0,1 A şeklinde gerilim ve akım ölçeklerinin saptanması gerekir.

Endüktans ve etkin direncin seri bağlanmasıyla oluşmuş bir akım devresinde etkin gerilim, akımla aynı fazdadır. Bunun sonucu Uw – vektörü I’ya paralel olur. Endüktif tepkin gerilim (UbL) akım vektörüne göre 90° ileridedir. U gerilimi Uw ve UbL gerilimlerinin geometrik toplamıyla elde edilir.

iki vektörün geometrik toplamı
Şekil-5: İki vektörün geometrik toplamı

Alternatif büyüklükler geometrik olarak toplanır.

Vektör diyagramında UbL ve Uw gerilimleri farklı yönlerde olduğundan gerilim değerlerinin cebirsel toplamı yanlış bir sonuç verir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.