İndüktör Nedir , Nasıl Çalışır ve Çeşitleri Nedir ?

İNDÜKTÖR NEDİR ve NASIL ÇALIŞIR ?

İndüktör nedir ve nasıl çalışır ? İndüktör nerelerde kullanılır ? İndüktör nasıl ölçülür ? İndüktör zaman sabiti nedir ? İndüktör sembolü ve indüktör gücü vb. nedir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız İndüktör Nedir ve Nasıl Çalışır adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

İNDÜKTÖR NEDİR ?

Elektromanyetizma konusundaki eğitimlerimizde, elektrik akımı bir tel iletkeninden geçtiğinde, o iletken etrafında bir manyetik akı oluştuğunu gördük.

Bu etki, iletken etrafında dolanan manyetik akının yönü ile aynı iletken boyunca akan akımın yönü arasında bir ilişki oluşturur.

Bu, “Fleming’in Sağ El Kuralı” olarak adlandırılan mevcut ve manyetik akı yönü arasında bir ilişki ile sonuçlanır.

Ancak, aynı zamanda mevcut olan bobin ile ilgili bir başka önemli özellik daha vardır; bu, ikincil bir voltajın, akan elektrik akımındaki herhangi bir değişikliğe karşı koyduğu veya direnç gösterdiği gibi, manyetik akının hareketi ile aynı bobine indüklenmesidir.

En temel haliyle, bir İndüktör, merkezi bir çekirdeğin etrafına sarılmış bir tel bobininden başka bir şey değildir.

Birçok bobin için akım(i), bobin içinden akan, etrafındaki bu elektrik akımı akışıyla orantılı olan manyetik bir akı (NΦ) üretir.

Ayrıca choke adı verilen bir İndüktör, tel bobin içinden akan akımın bir sonucu olarak kendi içinde veya çekirdeğinde manyetik bir alanın indüklenmesiyle bu ilişkiden yararlanmak için tasarlanmış bir tel bobininden oluşan bir başka pasif tip elektrik bileşenidir.

Bir tel bobini bir indüktöre eklemek, basit bir tel bobininin üretebileceğinden çok daha güçlü bir manyetik alan ile sonuçlanır.

İndüktörler, manyetik akılarını ayarlamak için ya düz bir silindirik çubuk ya da sürekli bir halka ya da halka olabilen katı bir merkez çekirdeğin etrafına sıkıca sarılmış tel ile oluşturulmaktadır.

Bir indüktör için şematik sembol, bir tel bobininin simgesidir, dolayısıyla bir tel bobini de İndüktör olarak ifade edilebilir.İndüktörler genellikle etraflarına sardıkları iç çekirdek türüne göre kategorize edilir, örneğin içi boş çekirdek (serbest hava), katı demir çekirdek veya yumuşak ferrit çekirdek, farklı çekirdek tipleri yan yana sürekli veya noktalı paralel çizgiler eklenerek ayırt edilir.

İndüktör sembolü

Bir indüktörden geçen akım, kendisiyle orantılı olan manyetik bir akı üretir.Ancak, plakaları boyunca voltaj değişimine karşı çıkan bir kapasitörün aksine, bir indüktör, manyetik alanı içinde kendi kendine indüklenen enerjinin birikmesi nedeniyle, içinden geçen akımın değişim hızına karşı çıkar.

Başka bir deyişle, indüktörler akım değişikliklerine direnç gösterir veya buna karşı koyar, ancak sabit durumdaki bir DC akımını kolayca geçer.

indüktör nedir ve nasıl çalışır

Bir indükleyicinin akımdaki değişikliklere karşı koyma kabiliyeti ve aynı zamanda akımla ilgili olan, i, manyetik akı bağı ile, orantılılık sabiti olarak NΦ, Joseph Henry’den(H) sonra Henry birimleriyle L sembolü verilen İndüktans olarak adlandırılır.

İndüktans Önekleri

Önek Sembol Çarpan 10’un Katı
Mili m 1/1000 10^-3
Mikro µ 1/1000000 10^-6
Nano N 1/1000000000 10^-9

Böylece Henry’nin alt birimlerini göstermek için;

1mH = 1 mili-Henry – bir Henry’nin binde birine (1/1000) eşittir.

100μH = 100 mikro-Henry – ki bu bir Henry’nin 100 milyonuncu(1/1.000.000) eşittir.

İndüktörler veya bobinler elektrik devrelerinde çok yaygındır ve bobinin şekli, yalıtımlı telin dönüş sayısı, tel katmanlarının sayısı, çekirdek malzemenin geçirgenliği, çekirdeğin büyüklüğü veya enine kesit alanı vb. dönüşlerin arasındaki boşluk gibi bir bobinin indüktansını belirleyen birçok faktör vardır.

Bir indüktör bobini, merkezi uzunluktaki bir alana (A) birim uzunluk başına sabit bir dönüş turuna sahip olan yani bir N dönüş bobini bir miktar manyetik akı ile bağlanırsa, o zaman bobin NΦ akı bağlantısına sahiptir ve (i) bobinin içinden akan akım,  akımın akışına karşı bobinin ters yönünde indüklenmiş bir manyetik akı üretecektir.

Daha sonra Faraday’ın Yasasına göre, bu manyetik akı bağlantısındaki herhangi bir değişiklik, tek bobinde kendinden kaynaklı bir voltaj üretir:

VL= N x (dΦ/dt) = ((μ x N2 x A)/ l ) x (di/dt)

Burada ;

N dönüş sayısıdır

A, m2 cinsinden kesit alanıdır.

Φ Webers’teki akı miktarı

Materyal çekirdek malzemenin geçirgenliği

l bobin metre cinsinden uzunluğu

di/dt, amper/saniye cinsinden Akım değişim oranıdır.

Zamanla değişen bir manyetik alan, onu üreten akımın değişim hızıyla orantılı bir voltaj emf’de bir artış gösteren pozitif bir değer ve emf’de düşüş gösteren negatif bir değer ile üretir.

Bu kendi kendine indüklenen voltaj, akım ve indüktans ile ilgili denklem, μN2A/l’yi, bobinin İndüktansı olarak adlandırılan orantılılık sabitini gösteren L ile değiştirerek bulunabilir.

İndüktördeki akı ile indüktörden geçen akım arasındaki ilişki şöyledir: NΦ = Li.

Bir indüktör iletken tel bobininden oluştuğu için, bu daha sonra, bazen bobinde indüklenen arka emf olarak da adlandırılan, kendiliğinden endüklenen emk’i vermek için yukarıdaki denklemi azaltır:

Bir Endüktör Tarafından Oluşturulan Geri EMF

VL(t) = (dΦ/dt) = dLi / dt = – L x (di/dt)

Nerede: L öz-indüktanstır ve akım değişiminin oranıdır.

Dolayısıyla, bu denklemden “kendinden kaynaklı emf = akım değişiminin indüktans x oranı” ve bir devrenin saniyede bir amper hızında Henry indüktansına sahip olduğunu söyleyebiliriz.

Yukarıdaki denklem hakkında not edilmesi gereken önemli bir nokta ise indüktör akımının akışı sabit ise ve sabit durumda bir DC akımında olduğu gibi değişmiyorsa, o zaman indüklenen emf voltajı sıfır olacağından, anlık akım değişim hızı sıfır olduğundan, di/dt = 0 sonucunu verir.

İndüktörün içinden akan sabit bir durum DC akımı ve dolayısıyla bunun üzerine sıfır indüklenen voltaj ile indüktör, bir tel parçasına eşit kısa bir devre olarak veya en azından çok düşük bir değer direncinde hareket eder.

Başka bir deyişle, bir indüktör tarafından sunulan akımın akışına karşı AC ve DC devreleri arasında çok farklıdır.

Bir İndüktörün Zaman Sabiti

Artık bir indüktörde akımın anında değişemeyeceğini biliyoruz, çünkü bunun gerçekleşmesi için akımın sıfır zaman içinde sonlu bir miktarda değişmesi gerekir; bu da akım değişiminin hızının sonsuz olmasına neden olur, di / dt = ∞, indüklenen emf’yi de sonsuz yapmak ve sonsuz gerilimler yoktur.

Bununla birlikte, bir indüktörden geçen akım, bir anahtarın çalışması gibi çok hızlı bir şekilde değişirse, indüktör bobininde yüksek voltajlar indüklenebilir.

Resimdeki indüktör devresini düşünün. Kontak (S1) açıkken, indüktör bobininden hiçbir akım geçmez. İndüktörden hiçbir akım geçmediğinden, bobin içindeki akım değişim hızı (di/dt) sıfır olacaktır.

Akım değişim hızı sıfır ise, indüktör bobininde kendiliğinden indüklenen emf yoktur (VL = 0).

Kontağı şimdi kapatırsak (t = 0), devre boyunca bir akım akacak ve indüktörün indüktansı tarafından belirlenen bir hızda yavaşça maksimum değerine yükselecektir.

Henry’deki indüktör indüktansı ile çarpılan indüktörden geçen bu akım hızı, Faraday’ın yukarıdaki denklemiyle belirlenen VL = Ldi / dt olarak ifade edilebilir.

İndüktörler bobini boyunca kendinden indüklenen bu emf (VL), akım maksimum değerine ulaşana ve sabit bir durum durumuna ulaşılana kadar uygulanan gerilime karşı savaşır.

Şimdi bobinden geçen akım, bobinin reaktans değeri sıfıra düştüğü için bobinlerin sadece DC veya “saf” direnciyle belirlenir, çünkü akımın değişim hızı (di/dt) sabit olarak sıfırdır.

Başka bir deyişle, akımın akışına karşı koymak için artık sadece DC dirençler vardır.

Benzer şekilde, anahtar (S1) açılırsa, bobinden geçen akım düşmeye başlayacaktır, ancak indüktör tekrar bu değişime karşı savaşacak ve akımı diğer yönde bir voltaj indükleyerek önceki değerinde tutmaya çalışacaktır.

Düşmenin eğimi negatif olacaktır ve resimde de gösterildiği gibi bobinin indüktansı ile ilişkili olacaktır.

Bir İndüktördeki Akım ve Gerilim

İndüktör tarafından ne kadar indüklenmiş voltaj üretileceği, akım değişim oranına bağlıdır.

 Elektromanyetik İndüksiyonla ilgili eğitimimizde Lenz Yasası, “indüklenen bir emf’in yönü, her zaman buna neden olan değişime karşı çıkacak şekilde olduğunu” belirtir.

Başka bir deyişle, uyarılmış bir emk her zaman, uyarılmış emf’yi ilk etapta başlatan hareketi ya da değişikliği amaç edecektir.

Bu nedenle, azalan bir akımla, gerilim polaritesi bir kaynak olarak hareket eder ve artan bir akımla, voltaj polaritesi bir yük olarak etki eder.

Dolayısıyla, bobinden geçen aynı akım değişim oranı için, indüklenen emf için büyüklüğü arttırmak veya azaltmak aynı olacaktır.

indüktör güç enerji ve formülleri nedir

İndüktör Örneği 1 :

4 amper sabit bir doğru akımı, 0.5H’lik bir solenoid bobinden geçer.Resimdeki devrede bulunan anahtar 10 mS açıldıysa ve bobinden geçen akım sıfır ampere düştüğünde bobinde indüklenen geri emf voltajı ne olurdu.

Cevap : VL= L x (di/dt) = 0.5 x (4/0.01) = 200 Volt

Bir İndüktördeki Güç

Bir devredeki indüktörün içinden akımın akışına karşı olduğunu biliyoruz, bu akımın akışı ona karşı gelen bir emf, Lenz Yasası’nı tetikler.

Daha sonra akımın bu indüklenmiş emf’e karşı akmasını sağlamak için harici akü kaynağı tarafından çalışma yapılmalıdır.

Akımı zorlamakta kullanılan anlık güç, bu kendi kendine indüklenen emf’ye, (VL) denklemi şu şekilde verilir;

VL(t)= – L x (di/dt) 

Bir devredeki güç, P = V*I olarak verilmiştir:Öyleyse şu şekilde ifade edebiliriz ;

P = V x I = L x di/dt x i  => ½ x L x di2/dt => d/dt[1/2 x L x i2]

İdeal bir indüktörün sadece indüktansı yoktur, bu nedenle R = 0 Ω’dur ve bobin içinde güç harcanmaz, bu nedenle ideal bir indükleyicinin sıfır güç kaybına sahip olduğunu söyleyebiliriz.

Bir İndüktörde ki Enerji

Güç bir indüktöre aktığında, enerji manyetik alanında depolanır.Endüktörden akan akım arttığında ve di/dt sıfırdan büyük olduğunda, devredeki anlık güç de sıfırdan büyük olmalıdır, (P> 0) yani pozitif, yani indüktörde enerjinin depolandığı anlamına gelir.

Benzer şekilde, eğer indüktörden geçen akım düşüyorsa ve di/dt sıfırdan az ise, o zaman anlık güç de sıfırdan daha düşük olmalıdır, (P <0), yani negatif, indükleyicinin enerjiyi tekrar devreye geri döndürdüğü anlamına gelir.

Daha sonra yukarıdaki güç denklemini entegre ederek, indüktörde depolanan, her zaman pozitif olan toplam manyetik enerji şöyle verilir:

Bir İndüktör Tarafından Depolanan Enerji

W(t)=1/2 x L x i2(t)

Nerede: W joule , L Henry ve i ise Amperi ifade eder.

Enerji aslında indüktörü çevreleyen akımın içinden geçen manyetik alan içinde depolanmaktadır.

Direnç veya kapasitansa sahip olmayan ideal bir indüktörde, akım arttıkça indüktöre enerji akar ve manyetik alan içerisinde kayıpsız olarak depolanır, akım düşüp manyetik alan çökene kadar serbest bırakılmaz.

Daha sonra alternatif bir akımda, AC devresinde bir indüktör sürekli olarak her döngüde enerji depolar ve iletir.

İndüktörden geçen akım bir DC devresindeki gibi sabitse, depolanan enerjide P = Lx i x (di/dt) = 0 olarak bir değişiklik olmaz.

Böylece indüktörler pasif bileşenler olarak tanımlanabilir, çünkü hem depolanabilir hem de devreye enerji verebilir, ancak enerji üretemezler.

İdeal bir indüktör daha az kayıp olarak sınıflandırılır, yani hiçbir enerji kaybedilmediğinden enerjiyi süresiz olarak depolayabileceği anlamına gelir.

Bununla birlikte, gerçek indüktörler, bobinin sargıları ile ilişkili olarak Ohm Yasası nedeniyle akımın sabit ya da  değişip değişmediğine bakılmaksızın (P = I^2 x R), Ohm Yasası nedeniyle ısı şeklinde kaybedildiğinde, her zaman bir miktar dirence sahip olacaktır.

Daha sonra indüktörler için birincil kullanım, filtreleme devrelerinde, rezonans devrelerinde ve akım sınırlandırmasında kullanılmaktadır.

Bir indüktör devrelerde alternatif akımı veya bir dizi sinüsoidal frekansı bloke etmek veya yeniden şekillendirmek için kullanılabilir ve bu rolde bir indüktör basit bir radyo alıcısını veya çeşitli osilatör tiplerini “ayarlamak” için kullanılabilir.

Hassas ekipmanı yıkıcı voltaj yükselmelerinden ve yüksek ani akımlardan da koruyabilir.

İNDÜKTÖR NEDİR ve NASIL ÇALIŞIR SONUÇ :

Bugün İndüktör Nedir ve Nasıl Çalışır adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı birtakım bilgiler edinmişsinizdir.

İyi Çalışmalar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.