BOBİN İNDÜKTANSI NEDİR ?

Bobin indüktansı nedir ? Bobin indüktansı nasıl hesaplanır ? Bobin indüktansı nasıl çalışır ve nerelerde karşımıza çıkar ? Bobin indüklenmesi nasıl gerçekleşir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Bobin İndüktansı Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

BOBİN İNDÜKTANSI

Bobin indüktansı anlamında ,indüktörler bunu değişen manyetik alanlarının bir sonucu olarak kendi içinde kendiliğinden indüklenen bir emf oluşturarak yaparlar.

Bir elektrik devresinde emf, akımın değiştiği aynı devrede indüklendiğinde, bu etki Öz-indüksiyon, (L) olarak adlandırılır, ancak bazen uygulanan gerilim kutupları zıt yönde olduğu için genellikle geri emf olarak adlandırılır.

Emf, aynı manyetik alan içinde yer alan bitişik bir bileşene indüklendiğinde, emf’in karşılıklı indüksiyon(M), tarafından indüklendiği söylenir ve karşılıklı indüksiyon, transformatörlerin, motorların, rölelerin vb. temel çalışma prensibidir.

İndüktans için temel ölçü birimi Joseph Henry’den sonra Henry (H) olarak adlandırılır, ancak aynı zamanda Amper başına Weber birimleri de vardır (1H = 1 Wb/A).

Lenz Yasası bize, uyarılmış bir emf’nin, emf’ye neden olan akışın değişmesine karşı çıkacak bir yönde bir akım oluşturduğunu, eylemin ve reaksiyonun temelini söyler.

Sonra indüktansı doğru olarak şu şekilde tanımlayabiliriz: “bobinde bir voltun bir emf’si indüklendiğinde bir bobin bir Henry indüktans değerine sahip olacaktır”, bahsedilen bobin değişikliklerinden geçen bir amper/saniye hızında akan akımdır.

Başka bir deyişle, bir bobinin bobinden geçen akım bir amper/saniye hızında (A/s) değiştiğinde bir bobin bir indüktansa  sahiptir.

Bu değişiklik, içinde bir voltluk (V_L) bir gerilime neden olur.Böylece birim zaman başına bir sarmal bobin üzerinden akım değişim oranının matematiksel gösterimi şöyle verilmektedir:

Formül = di/dt (A/s)

Burada: di, akımın Amper cinsinden değişmesi ve dt, bu akımın saniye cinsinden değişmesi için geçen zamandır.

Daha sonra, akımdaki bu değişimin bir sonucu olarak L Henry indüktansı olan bir bobinde indüklenen voltaj (V_L) şöyle ifade edilir:

V_L= -L x di/dt (V)

Negatif işaretin, indüklenen voltajın, birim zaman başına (di/dt) bobin üzerinden akımdaki değişime karşı olduğunu gösterdiğini unutmayın.

Yukarıdaki denklemden, bir bobinin indüktansı bu nedenle şöyle sunulabilir:

Bir Bobinin İndüktansı

L = V_L/(di/dt) = 1 Volt / 1(A/s)  = 1 Henry

Burada: L, Henry’deki indüktanstır, V_L, bobin üzerindeki voltajdır ve di/dt, saniyedeki Amper cinsinden akım değişim oranıdır, A/s.

İndüktans (L) aslında devre boyunca akan akımın değişimine karşı “direnç” indüktörlerinin bir ölçüsüdür ve Henry’deki değeri ne kadar büyükse, akım değişim oranı o kadar düşük olacaktır.

İndüktör hakkında önceki dersten, indüktörlerin enerjilerini manyetik alan şeklinde depolayabilecek cihaz olduğunu biliyoruz.

İndüktörler, bir bobin üretmek için birleştirilen ayrı tel halkalarından yapılır ve bobin içindeki halkaların sayısı arttırılırsa, bobin içinden akan aynı miktarda akım için, manyetik akı da artacaktır.

Böylece bir bobin içindeki halka veya dönüş sayısını artırarak bobin indüktansını arttırır.

Daha sonra kendinden indüktans, (L) ve sarım sayısı, (N) ve basit bir tek katmanlı bobin arasındaki ilişki şu şekilde verilebilir:

Bir Bobinin Kendi İndüktansı

L  = N x (Φ / I)

Burada:

L Henry

N, Tur Sayısı

Φ Manyetik Akıdır

Ι Amperi ifade eder.

Bu ifade aynı zamanda akımın bölücünün her bir dönüşü boyunca aktığı gibi, akıma bölünen manyetik akı (NΦ) olarak da tanımlanabilir.

Bu denklemin yalnızca doğrusal manyetik malzemeler için geçerli olduğuna dikkat edin.

İndüktans Örneği 1 :

İçi boş bir hava çekirdekli indüktör bobini, 10 amperlik bir DC akımını geçerken 10m Wb’lik bir manyetik akı üreten 500 sargılı bakır telden oluşmaktadır.

Bobinin kendi indüktansını milli-Henry cinsinden hesaplayın.

L = N x (Φ/I) => 500 x (0.01/10) = 50 mH 

İndüktans Örneği 2 :

Aynı bobin içinde 10 mS’lik bir süre sonunda üretilen kendi kendine indüklenen emk değerini hesaplayın.

Emf = L x (di/dt) => 0.5 x (10/0.01) = 500V 

Bir bobinin kendi kendine indüktansının daha kesin olması için, kendi kendine indüktans katsayısı yapısının boyut, uzunluk, sarım sayısı vb. özelliklerine de bağlıdır..

Bu nedenle, yüksek geçirgenliğe sahip çok sayıda çekirdek ve çok sayıda bobin sargısı kullanarak çok yüksek, kendiliğinden indüksiyon katsayısına sahip indüktörlere sahip olmak mümkündür.

Daha sonra bir bobin için, iç çekirdeğinde üretilen manyetik akı şuna eşittir:

 Φ = B x A

Burada: Φ manyetik akıdır, B akı yoğunluğudur ve A alandır.

Metre başına uzunluk ,N dönüş sayısı olan uzun bir solenoid bobinin iç çekirdeği oyuksa, “hava çekirdekli” ise, çekirdeğindeki manyetik indüksiyon şöyle verilir:

B = u_o x H => u_o x ((N x I)/L)  

Daha sonra bu ifadeleri İndüktans için yukarıdaki ilk denklemde kullanmak bize şunları verecektir:

L = N x  Φ/I => N x ((B x A)/I) => N x ((u_o x N x I)/ L x I) x A

Benzer terimleri iptal edip gruplarsak ;

L = (u_o x N² x A) / L

Burada ;

L Henry

Serbest Alanın Geçirgenliği (4.π.10^-7)

N dönüş sayısıdır

A, İç Çekirdek Alanıdır (π.r²) m²

l Bobinin metre cinsinden uzunluğu

Bir bobinin indüktansı, etrafındaki manyetik akı nedeniyle olduğundan, belirli bir akım değeri için manyetik akı ne kadar güçlü olursa, indüktans o kadar büyük olur.

Dolayısıyla, çok dönüşlü bir bobin, yalnızca birkaç dönüşün birinden daha yüksek bir indüktans değerine sahip olacaktır ve bu nedenle yukarıdaki denklem,N² ile orantılı olarak L indüktansını verecektir.

Bobin dönüş sayısını artırmanın yanı sıra, bobin çapını artırarak veya çekirdeği daha uzun hale getirerek indüktansı da artırabiliriz.

Her iki durumda da, bobini oluşturmak için daha fazla tel gerekir ve bu nedenle, gerekli geri emmeyi üretmek için daha fazla kuvvet çizgisine sahip olur.

Bir bobinin indüktansı, eğer bobin ferromanyetik bir çekirdeğe sarılmışsa, yani yumuşak bir demir malzemeden yapılmış, ferromanyetik olmayan ya da içi boş bir hava çekirdeğine sarılmış olandan daha da arttırılabilir.

İç çekirdek yumuşak demir, kobalt veya nikel gibi bazı ferromanyetik malzemeden yapılmışsa, bobinin indüktansı büyük ölçüde artacaktır çünkü aynı miktarda akım akışı için üretilen manyetik akı çok daha güçlü olacaktır.

Bunun nedeni, malzemenin, kuvvet çizgilerini, elektromanyetizma eğitiminde gördüğümüz gibi daha yumuşak olan ferromanyetik çekirdek malzeme boyunca daha güçlü bir şekilde yoğunlaştırmasıdır.

Örneğin, eğer çekirdek malzeme serbest alandan 1000 kat daha büyük, yumuşak demir veya çelik gibi 1000μ daha büyük bir nispi geçirgenliğe sahipse, bobinin indüktansı 1000 kat daha büyük olur, böylece bir bobinin indüktansının çekirdeğin geçirgenliği arttıkça orantılı olarak arttığını söyleyebiliriz.

Daha sonra, eski veya çekirdeğin etrafına sarılmış bir bobin için yukarıdaki indüktans denkleminin, yeni eski malzemenin nispi geçirgenliğini μr içerecek şekilde değiştirilmesi gerekir.

Bobin ferromanyetik bir çekirdeğe sarılırsa, çekirdek geçirgenliği akı yoğunluğu ile değişeceğinden daha büyük bir endüktans ortaya çıkar.

Bununla birlikte, ferromanyetik malzemenin türüne bağlı olarak, iç çekirdekler manyetik akı, doğrusal olmayan bir endüktans değeri üreten doygunluğa hızla ulaşabilir.

Bir tel bobin etrafındaki akı yoğunluğu, içinden geçen akıma bağlı olduğundan, endüktans, L de bu akım akışının bir fonksiyonuna dönüşür;

İndüktörler hakkındaki bir sonraki derste, bir bobin tarafından üretilen manyetik alanın, yanına yerleştirilmiş ikinci bir bobinde bir akımın akmasına neden olabileceğini göreceğiz.

Bu etki Karşılıklı İndüktans olarak adlandırılır ve transformatörlerin, motorların ve jeneratörlerin temel çalışma prensibidir.

BOBİN İNDÜKTANSI NEDİR SONUÇ :

Bugün Bobin İndüktansı Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı birtakım bilgiler edinmişsinizdir.

İyi Çalışmalar