Elektrik Devre Temelleri 12

06.05.2015
Elektrik Devre Temelleri
12
BOBİN (ENDÜKTÖR)
Doç. Dr. M. Kemal GÜLLÜ
Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği
Kocaeli Üniversitesi
6.4. Bobin
• Kendi manyetik alanı
içerisinde enerji
depolayabilen pasif devre
elemanıdır.
• Silindirik sargılardan oluşan
iletken teldir.
• Endüktans değeri fiziksel
boyutlara ve manyetik
malzemeye bağlı olarak
değişir.
• µ: çekirdek malzemenin
manyetik geçirgenliği
(permeability)
çip
selenoid
toroid
1
06.05.2015
6.4. Bobin
• Kullanım alanları:
–
–
–
–
–
–
–
Filtreler (Alçak geçiren, bant geçiren…)
Temassız algılayıcılar (metal dedektörleri)
Transformatörler
Endüktif motorlar
Anahtarlamalı mod güç kaynakları (SMPS)
Veri kablolarındaki ferrit boğumları
Radyo/TV alıcı
• Hava çekirdekli, çelik/ferrit çekirdekli endüktör
– Hava çekirdekli bobin, çelik/ferrit çekirdekli bobinden daha
düşük endüktansa sahiptir
– Çekirdek magnetik alanı yoğunlaştırır ve sağlanabilecek
maksimum magnetik akışı arttırır
6.4. Bobin
• Endüktörün üzerinden akım geçtiği düşünülürse, akımın
zamana bağlı değişimine göre üzerinde bir gerilim oluşur.
• Burada L endüktansı ifade eder ve birimi Henry’dir.
• Eğer bobinin iki ucu arasında bir gerilim var ise, üzerinden geçen
akım zamanla değişiyor demektir.
• DC akım geçtiğinde ise V=0’dır. Yani bobin DC’de kısa devredir.
a) Hava-çekirdekli
b) Demir-çekirdekli
sabit bobinler
Demir-çekirdekli
değişken bobinler
2
06.05.2015
6.4. Bobin
• Akım-gerilim ilişkisi:
Denklemin her iki tarafının integrali alınırsa;
6.4. Bobin
• Bobindeki anlık güç:
v
• Bobinin manyetik alanında depolanan enerji:
3
06.05.2015
6.4. Bobin
• Bobinin Temel Özellikleri:
– Bobinden geçen akım sabit ise, bobin
üzerindeki gerilim sıfırdır. Yani DC
çalışmada kısa devre davranış gösterir.
– Akımdaki süreksizlik gerilimi sonsuza
götürür fakat pratikte bu mümkün değildir.
– İdeal bobin enerji harcamaz.
– Pratikte ideal olmayan bir bobine ek
Rw: Sargı direnci
olarak direnç ve kapasitif etki bulunur.
Cw: Sargı kapasitansı
Örnek 6.8/6.9
• 0.1 H bobinden geçen akım:
– Bobin uçlarında görülen gerilim ve tutulan enerji ?
• 5 H bobin uçlarındaki gerilim:
– Geçen akım ve t = 5 sn de tutulan enerji ?
4
06.05.2015
Örnek 6.10
• DC koşullar altında devrede
– i, vc, il ?
– Kapasitör ve bobinde
tutulan enerji ?
6.5. Seri ve Paralel Bobinler
• Seri bağlantı:
• KGK uygulanarak;
v  v1  v2  v3 
di
di
di
 L2  L3 
dt
dt
dt
di
 N
 di
   Lk   Leq
dt
 k 1  dt
v  L1
Leq  L1  L2  L3 
 vN
 LN
di
dt
 LN
5
06.05.2015
6.5. Seri ve Paralel Bobinler
• Paralel bağlantı:
• KAK uygulanarak;
i  i1  i2  i3 
 iN
N
 N 1  t
1
i      vdt   ik  t0  
t
Leq
k 1
 k 1 Lk  0
1
1 1 1
   
Leq L1 L2 L3


t
t0
vdt  i  t0 
1
LN
6
06.05.2015
Örnek 6.11
• Devrede eşdeğer endüktans ?
Örnek 6.11
• Verilenler:
–
?
7
06.05.2015
Değerlendirme
• Kapasitör ve bobin aşağıdaki 3 önemli özelliğe
sahiptir:
– Enerjiyi tutabilme yetenekleri, geçici gerilim/akım
kaynağı olarak kullanılabilmelerini sağlar
• Kısa süreliğine büyük gerilim/akım üretebilirler
– Kapasitör gerilimdeki ani değişimlere; bobin akımdaki
ani değişimlere karşı durmaktadır
• Bobin ile kıvılcım ve elektrik atlaması (ark) bastırılabilir
• Titreşimli DC gerilimi yumuşatılabilir
– Frekans duyarlıdırlar
• frekans ayrıştırmada (filtreleme) kullanılırlar
– Boyut ve maliyeti avantajından dolayı temel
uygulamalarda genelde kapasitör tercih edilir
(örn: integral alıcı)
6.6.1. İntegral Alıcı
• Eviren op-amp devresinde
geribesleme direnci kapasite
ile yer değiştirildiğinde elde
edilir.
8
06.05.2015
Örnek 6.13
– v0 = ?
6.6.2. Türev Alıcı
• Evirmeyen op-amp
devresinde giriş direnci
kapasitör ile yer
değiştirildiğinde elde edilir.
9
06.05.2015
Örnek 6.14
• Verilenlere bağlı kalarak
çıkış gerilimini çizin.
10