Bobin hesaplamaları

[Constantin]

Bobinler
Elektronik devrelerde çok kullanılan elemanlardan biri de bobinlerdir. Bobinler alternatif akımın bulunduğu yerlerdekullanılırlar çünkü; alternatif akımla bobinler arasında özel bir durum mevcuttur. Bobin, kondansatör ve A.C. üç silahşörler gibidir.

Bobinler bir 'Mandren', 'Makara', 'Karkas' üzerine sarılırlar, hepsi de aynı anlama gelen bu terimler, bobinin sarıldığı; plastik, seramik, sert kağıt gibi maddelerden yapılmış bobine destek olan bir malzemeye verilen isimdir. Tellerin hiç hareket etmemesi istenen yüksek frekanslarda bobin makaralarında çentikler mevcuttur.Kimi bobinlerin içinde bir çekirdek vardır, çekirdek çeşitli maddelerden yapılabilir, demir veya demir tozu olan ferit çekirdek olarak kullanılabilir.
Bir Bobinin değeri Henry ile ölçülür. Joseph Henry 1797 - 1878 yılında yaşamış olan Amerikalı bir fizikçidir.
Bir bobinin değeri; kullanılan tel kalınlığına, tur sayısına, sargı boyuna, mandren çapına bağlıdır.
Sarım sayısı N , Makara çapı D cm , bobinin sargısının boyu S cm kadar olan bir bobinde, bobinin değeri, mikrohenry olarak;

L =K x N x N x D x 10- 3 dir.

Burada K bir katsayıdır ve D / S oranına karşılık gelir. Bobinlerin pratik olarak yapımında, bu değeri bulmak için bir abak kullanılır. Yaklaşık bir değer olarak

K = 100 D / 4 D + 11S olarak bulunabilir. Burada D ve S değerleri cm'dir.

Örnek: S sargı uzunluğu 3 cm, D çapı 1 cm olan, 30 turluk bir bobinin değeri nedir?

L = 2.7 x 30 x 30 x1 / 1000

L = 2.43 mikro Henry.
Yaklaşık değer 2.5 mikroH olarak kabul edilebilir. Bu bir mandren üzerine bitişik sarılan nüvesiz bir bobindir.

SALINIM ve ALTERNATİF AKIM
Belli zaman dilimleri içinde belirli bir hareketin tekrarlanması olayına salınım adı verilir.hepimizin bildiği salıncak bunun en çok rastlanan örneğidir. Masanın kenarına sıkıştırdığımız jiletin titreşmesi veya bir keman telinin titreşimi benzer salınım örnekleridir.
Daha bilimsel bir örnek bir basit sarkacın salınımıdır. Sarkacın salınımları, orta hattan sağa ve sola doğru belli uzaklıktadır. Eğer sürtünme kuvvetleri olmasaydı bu şekilde salınan sarkaç genliğini hiç bozmadan aynı hareketi devamlı olarak sürdürürdü.Sarkacın orta hattan sağa veya sola sapması yani yön değiştirmesi,salınım hareketinin en önemli özelliğidir, buna genlik denir. Sarkacın orta hattan ayrılıp tekrar orta hatta gelmesi hareketin yarısını oluşturur. Tam bir salınım hareketi, sarkacın orta hattan ayrılıp bir yöne gittikten sonra, diğer yönde maksimum noktaya ulaşıp tekrar orta hatta gelmesidir, buna hareketin 'Peryot'u adı verilir. Saniyedeki peryot sayısı ise 'Frekans' olarak adlandırılır.
Sarkacın bu hareketini dairesel bir hareket kabul edersek, bir peryotluk bir hareket sırasında bir çember etrafı dönülmüş olur ve bu '2pr' kadar bir yol demektir. Bu şekilde ki salınım hareketleri kartezyen koordinat sisteminde 'x = a sin q' fonksiyonu şeklinde gösterililr.
Bir daire nin değeri açı olarak 360 derecedir veya radyan olarak 2p radyan'dır. Bir çember etrafında hareket eden bir noktanın bir turda aldığı yol 2pr ve gördüğü açı 2p radyan olur. Birim zamanda görülen açıya açısal hız ( w )adı verilir. t saniyede taranan açıdır.

w = 2 p / t olur. ( 1 )

T yani peryot ‘ un 1/f olduğunu biliyoruz; çünkü peryot bir hareketin süresi, frekans ise bir saniyedeki hareket sayısıdır.

f x T = 1 dir.

bir no'lu formülde ki 't' zamanı içinde bir hareket olduğu için, bir hareketin zamanı olan peryot T yi bu eşitliğe koyabiliriz veya T yerine 1/f 'i koyabiliriz . O halde;

w = 2 p f olur.

X = a sin q da q açısının yerine wt yazabiliriz.

X = a sin w t

X = a sin 2 p f t dir. ( 2 )

Elektriğin bu şekilde salınan şekline Alternatif akım adı verilir. Alternatif akım alternatör denilen cihazlarla elde edilir. Alternatif akımın ve gerilimin formülü

U = Umax. Sin w. t
U = Umax. Sin 2p f t
I = I max .Sin w.t
I = I max .Sin 2p f t

Şeklinde yazılır.Akım ve gerilim aynı fazdadır. Bir bobin den geçerken akım 90 derece yani p/2 kadar geri kalır. Bir kondansatör de ise bu sefer gerilim 90 derece yani p / 2 kadar geridedir.

Alternatörler de manyetik alanda indüklenen bir bobin mevcuttur. Farklı kutuplarda bobinin üzerinde oluşan akım yön değiştirir ve değişken bir elektrik akımı ortaya çıkar. Bu şekilde ortaya çıkan elektrik A.C. olarak yazılan 'Alternatif Current'dır.
Bu çeşit elektrik, yön değiştirme özelliği nedeni ile voltajı transformatörlerde yükseltilip düşürülebilir. Bu sayede yüksek voltajların daha az kayıpla nakledilmeleri sebebi ile A.C. uzak mesafelere daha az kayıpla nakledilebilir. Bugün evlerde ve sanayide kullandığımız hep bu çeşit elektriktir.

Evlerde 220 volt olarak kullandığımız A.C. etkin değer veya RMS değer dediğimiz değerde bir alternatif akımdır. RMS (root-mean-square) değer A.C. nin, bir resistor üzerinde tükettiği enerjiye eşit enerji tüketen D.C. karşılığıdır.

Teorik olarak etkin değer'e eşit olan RMS değeri, Alternatif akım maximum değer veya tepe değerinin karekökü alınarak bulunur.

Max. değer 311V ( tepe değer ) olan bir A.C. geriliminin effektif veya RMS değeri;
___
311 / V 2 dir.

311 / 1.41 = 220 volt tur.

Genelde bir A.C. den bahsedilirken hep RMS değerden bahsedilir. Ölçü aletleri de bu değeri ölçerler.

A.C. ın bir de ortalama değeri vardır. Ortalama değer pozitif veya negatif saykıldaki ani değerlerinin toplamının ortalamasıdır.

Maximum değer 1 ise RMS 0.707 Ortalama değer ise 0.636'dır.

FAZ : her zaman işiteceğimiz bu kelime ne demektir? Bir Alternatif akımı veya gerilimi, koordinat sisteminde gösterebileceğimizi ve bir hareketin yani peryodun 2p olduğunu söylemiştik. Buradaki 2p bir haraket süresince taranan açıdır.
İkinci bir peryotta bir 2p kadar daha açı taranır.

Şimdi bir başka alternatif gerilim veya akımın bu koordinat sisteminde 0 noktasından değil de p/2 kadar ileriden harekete başladığını varsayalım işte iki hareket arasında mevcut mesafe olan p/2 kadar farka faz farkı adı verilir.



Direnç, Kondansatör ve Bobin karşısında Alternatif akımın
davranışı nasıldır ?

Resistansın ( direncin ) Alternatif akıma karşı davranışı D.C. gibidir. Uçlarına A.C. uygulanmış Bir Resistor'ün gösterdiği direnç aynıdır.Ohm yasası kullanılır.

Uçlarına A.C. uygulanmış bir bobinde “Endüktif devre “ durum değişiktir. Bu bobin uclarında bir zıt E.M.K oluşur. Bobin in endüktansı yanında bir de resistansı söz konusudur eğer bu resistans sıfır değerde ise bu bobin devresi saf endüktif devre olarak adlandırılır. Bobinin gösterdiği dirence ise
"Endüktif Reaktans" adı verilir.

{Endüktif Reaktans } X L = wL = 2 p f L dir. ( 3 )

Seri ve paralel bağlamalarda dirençler gibi aynı formüller kullanılır. Bir bobine tatbik edilen A.C. da akım engelle karşılaşır ve geri kalır. Bu nedenle bobinde akımla gerilim arasında 90 derece faz farkı vardır.

Uclarına bir A.C. tatbik edilmiş kondansatörde, yani kapasitif bir devrede ki dirence "Kapasitif Reaktans" adı verilir.

{ Kapasitif Reaktans } Xc = 1/ w. C dir.

Xc = 1/ 2p f C dir. ( 4 )

Burada değerler Ohm, Farad, Henry'dir. Bir kapasitif devrede gerilime zorluk vardır ve gerilim 90 derece geri kalır. Paralel kondansatörler de toplam kapasitif reaktans;


1/Xc= 1/ Xc1 +1/Xc2+1/Xc3 +..1/Xcn dir.

Seri bağlı kondansatörlerde ise toplam kapasitif reaktans her kondansatörün kapasitif reaktansları toplamıdır.

Xc = Xc1+Xc2+Xc3+….Xcn dir.

Buraya kadar yalnız başına olan bobin, kondansatör ve direncin alternatif akıma karşı olan davranışını ve gösterdiği direnci gördük,
ama elektronik devrelerde çoğu zaman bobin, kondansatör ve dirençler birlikte kullanılırlar.İşte böyle hallerde yani;
bobin, kondansatör, direnç gibi elemanların, çeşitli şekilde bağlantılarında A.C. ye karşı gösterilen eşdeğer dirence
'EMPEDANS'’ adı verilir. Z ile gösterilir.Klasik Ohm kanununda ki R direnci yerine Z empedans değeri konarak, Alternatif akım
devrelerinde Ohm kanunu kullanılabilir.

V = I . Z dir.

[|RespecT Me|]

Teşekkürler ufuk