Endüktans / Endüktör Nedir?

Flyback çevirici tasarımı yazımda her şeyi “explain like i’m 5” formatında anlatmak istediğim yazmıştım. O yüzden teorik hesaplamalara geçmeden önce genel olarak gözlemlediğim ve çok bilinmeyen, konunun önemli noktalarına değineceğim.

Endüktans nedir?

Endüktans, bir devre elemanının (endüktör) enerjiyi manyetik alan olarak depolama yeteneğidir ve L harfi ile gösterilir, birimi Henry’dir.

Endüktör nedir?

Endükleme işini yapan devre elemanıdır. Pratik anlamda bobin olarak geçer. Kayda değer bir endüktansı olan her elemana endüktör diyebiliriz. Örnek olarak transformatörler de birer endüktördür.

Yani

Toparlarsak, endüktans değeri yüksek bir endüktör, büyük bir manyetik alanı depolama yeteneğine sahiptir, küçük endüktans için tam tersi… Bu noktada “Nasıl oluyor yahu!? Nasıl depoluyor?” diye düşünebilirsiniz.

Şöyle oluyor,

Aslında içerisinden akım geçen her iletken etrafından sabit bir manyetik alan oluşturuyor. Bunu lise fiziğinden biliyoruz zaten. İşte bu oluşturabildiği, oluşturma yeteneği var dediğimiz manyetik alan miktarı endüktans değeri ile ifade ediliyor. Elimize bir tel alıp bunu LCR metre ile endüktans değerini ölçtüğümüzde tahminen bir kaç nano henry mertebesinde olacaktır. Teli kendi etrafında halkalar şeklinde sarıp ölçtüğümüzde bu değer sarım sayısına göre bir kaç yüz nano henry civarına çıkabilir. Tel aynı tel, ölçüm aynı; ama sonuçlar farklı. Burada telimizin endüktans değerini yani manyetik alan yaratabilme yeteneğini değiştirmiş olduk. Üst üste sarımlar yaparak tek bir telin etrafında oluşturduğu manyetik alanı üst üste getirerek daha büyük bir manyetik alan elde ettik. Altta paylaştığım iki videoyu izleyerek güzel bir görsel kaynağa ulaşabilirsiniz.

Endüktans enerjiyi manyetik alan olarak depoladı. Ee sonra? Malesef bu enerji kaynağımız sadece üzerinden akım geçerken etkili. Elektrik akımını kestiğimiz an enerji bir yerlere kaybolmak istiyor. Daha net olmak gerekirse, manyetik alan oluştuğu kaynağa, yani akıma geriye dönüşüyor(bu kısım Maxwell denklemleriyle açıklanabilir; ancak şimdi oraya girmeyeceğim). Ve endüktör üzerinden akım bir süre daha akma eğiliminde bulunuyor. Yani akım ani olarak sıfıra düşemiyor.

İşte bu noktada altta verdiğim formül önemli bir konuma geliyor.

• V: voltaj
• L: endüktans
• i: akım
• t: zaman

Üzerinden akım geçen tel etrafında manyetik alan oluşturur dedik, sarım sayısını arttırarak bu manyetik alanı artırabiliyoruz. Süper! Ancak doğru akımda (DC) endüktör sadece bir mıknatıs gibi çalışır, başka da bir işe yaramaz. Üstteki formüldeki türev, endüktörün değişimi ne kadar sevdiğini gösteriyor aslında 🙂 Yeterince goy goy yaptım, şimdi ne anlama geldiğini yazayım:

Doğru akımda endüktör üzerinde herhangi bir akım değişimi olmadığı için (denge durumunda) üzerinde bir gerilim de olmaz. Formülden bunu rahatça görüyoruz zaten. di/dt = 0 olduğu için v = 0 oluyor.

Ancak değişen bir şeyler olduğunda çok da güzel tepkiler verebiliyor 🙂 Bu “değişen şeyler” şunlar olabilir:

• Sinüsoidal dalga
• Kare dalga
• Üçgen dalga
• Testere dalga
• DC çalışmada açıp kapama (on/off) anları
• …

Bu şekilde değişimin olduğu her durumda endüktör üzerinde bir gerilim endüklenir. Bu gerilimin büyüklüğü için yine formüle bakabiliriz:

• Akım
• Endüktans değeri
• Geçen süre

İlk ikisinin etkisi çok bariz zaten. Geçen süre, yani dt kısmına değinmek istiyorum.

Eğer bir endüktör üzerindeki akımı çok ani olarak değiştirmek istersek karşımıza önemli bir problem çıkıyor. dt kısmında zaman değişimi çok küçük bir değer olduğu için di/dt değeri çok büyük değerlere ulaşabiliyor. Bunu da endüktans değeriyle çarpınca endüktansın uçlarındaki gerilim çok büyük bir değer alabiliyor. Hemen basit bir örnek yapalım:

Elimizde resimdeki gibi bir endüktör olsun. Endüktans değeri L = 100 uH ve üzerinden geçen akım i = 5 A olsun. Eğer bu akımı 100 nano saniye içerisinde sıfırlamak istersek bobinin uçları arasında 5000 voltluk bir gerilim oluşacaktır ve bu değer bir mosfete çok kolay zarar verebilir. Hatta bir bobini güç kaynağının uçlarına değdirip bağlantısını kopardığınızda uçlarında kıvılcımlar oluşacaktır. Bunun sebebi anlık olarak oluşan çok yüksek voltajdır. Tabi güç kaynağınıza akım sınırlaması yapmayı unutmayın 🙂

Son olarak toparlarsak

• Endüktans, bir büyüklük
• Endüktör, bir devre elemanı
• Endüktör, akımı kullanarak üzerinde manyetik alan depoluyor
• Endüktör üzerindeki akım anlık olarak değişemiyor
• Endüktör üzerindeki ani akım değişimi yüksek gerilimler yaratıyor

Bir sonraki yazıda görüşmek üzere

PDF Olarak Kaydet