Karekteristik Empedans | Elektrikport Akademi
Karakteristik empedans |
Bu dersimizde elektrik hatlarının üzerinden akım geçmesi sonucu oluşan elektrik ve manyetik alanın nasıl bir etkide bulunabileceğini göreceğiz.
23.11.2012 tarihli yazı 13705 kez okunmuştur.
Karekteristik Empedans İndüktans Kapasitans İletim Hatları Koaksiyal Kablo Elektrik Alan Manyetik Alan
Yukarıdaki birbirine sonsuz ucunda herhangi bir şey olmayan (lamba, herhangi bir yük vb.) iki kablo gösterilmiştir. Burada sorumuz şu anahtar kapandığında yani devre beslenmeye başlandığında ne olacaktır?
Burada öncelikle şunu kabul edelim kablolarımızın direnci yok yani süper iletken. Ancak dirençleri ihmal ederken şunu unutmamız gerekiyor: İki kablo arasında dielektrik maddeyle birlikte kapasitans bir etki oluşacaktır.
Anahtarı kapatmamızla birlikte oluşan kapasitans etki
İki kablo arasına gerilim uygulamamızla birlikte bu iletkenler arasında bir elektrik alan oluşacaktır. Bu elektrik alanda enerji depolanmaya başlayacak enerjinin depolanması sonucu karşılıklı olarak gerilim değişecektir. Bu gerilim değişikliğine karşı kapasitansların verdiği tepki şu şekilde hesaplanır:
Bu denklem bize akımın gerilimin değişim oranı tarafından belirlendiğini gösterir. Bu nedenle anahtarı kapattığımızda ani değişen gerilim karşısında iletkenler arasında kapasitans şarj olmaya başlayacak ve kaynaktan akım akmaya başlayacaktır. İlginç olan ise denkleme göre sabit sürekli gerilim artışlarında sonsuz bir akım akacağıdır.
Ancak bu durum iki kablo arasındaki seri empedanstan dolayı oluşmaz. Bu seri empedansı oluşturan şeyse indüktanstır. Hatırlarsak bir iletkenin üzerinden akım geçtiğinde etrafında manyetik alan oluşacaktır. Enerji bu manyetik alanda depo edilecek bunun neticesinde karşılıklı akım değişecektir. Tabi akımın değişimiyle birlikte gerilimde değişmeye başlayacaktır. Bu değişme aşağıdaki denklemle ifade edilebilir.
İşte buradaki gerilim düşümü devrede görülen dağılmış haldeki kapasitansların gerilim düşümü oranına sınırlandırarak devrede sonlu bir akım akmasını sağlar.
Anahtarı kapatmamızla devrede oluşan kapasitans ve indüktans
Elektrik alanın enerjisi kapasitansta birikirken, manyetik alanın enerjisi indüktansta birikir.
Şimdi ilk durumuza geri dönelim ve anahtarımızı kapatalım.
Anahtarı kapatmamızla birlikte elektronlar ışık hızında hareket etmeye başlayacak akım ve gerilimin “dalga yüzü” aynı hızda kablonun sonuna doğru ilerleyecektir. Böylece kapasitans gerilim, indüktans akım sarj etmeye başlayacaktır.
En çok karşılan ve ihtiyaç duyulan ikili kablo için oldukça pratik olan yukarıdaki eşitlik kullanılabilir.
Z0= Hattın karakteristik empedansı
d= İletkenlerin merkezleri arası mesafe
r= İletkenlerin çapı
k= iletkenler arası dielektrik kat sayı
Koaksiyal kablolar içinse;
d1= İçteki iletkenin yarıçapı
d2= Dıştaki iletkenin yarıçapı
Bu Elemanın Varlığı ile Yeni İcatların Yüzü Gülece... Korona Olayı | ElektrikPort Akademi Hava Hattı İletkenleri ve Özellikleri Enerjinin DC İletimi Makale: Enerji İletim Hatları