İndüktif kuplaj

Elektrik mühendisliği'nde, iki iletken'in bir telden geçen akımdaki değişimin, elektromanyetik indüksiyon yoluyla diğer telin uçları boyunca bir voltajı indükleyecek şekilde yapılandırıldıklarında, endüktif olarak bağlı veya manyetik olarak bağlı olduğu söylenir^[1]. İlk telden geçen değişen akım, Ampere'nin devre yasası'na göre etrafında değişen bir manyetik alan yaratır. Değişen manyetik alan, Faraday'ın indüksiyon yasası'na göre ikinci telde bir elektromotor kuvvet (EMF) voltajı'na neden olur. İki iletken arasındaki endüktif bağlantı miktarı, karşılıklı endüktans'larıyla ölçülür.

Resimdeki Tesla bobini, enerjiyi floresan lambaya bağlayarak onu aydınlatır. Birleşen enerji insanlara zararsızdır.

İki tel arasındaki bağlantı, bu telleri ayrı iki bobin yapıp ortak bir eksende birbirine yakın yerleştirerek, bir bobinin manyetik alanının diğer bobinden geçmesini sağlayarak arttırılabilir. Eşleşme veya kuplaj, bobinlerdeki demir veya ferrit gibi ferromanyetik malzemeden yapılmış manyetik bir çekirdek ile de arttırılabilir bu ise manyetik akıyı arttırır. İki bobin, bir transformatörün birincil ve ikincil sargılarında olduğu gibi fiziksel olarak tek bir ünitede bulunabilir veya ayrılmış olabilir. Bağlantı kasıtlı veya kasıtsız olabilir. Kasıtsız endüktif bağlantı, bir devreden gelen sinyallerin yakındaki bir devreye indüklenmesine neden olabilir; buna çapraz konuşma denir ve bu bir tür elektromanyetik girişim'dir.

k bağlantı katsayısı'dır, Le1 ve Le2 kaçak endüktanstır, M1 (M2) karşılıklı endüktanstır

Endüktif bağlantı örneği, 1910. Alt bobin AC gücüne bağlıdır. Üst bobinden geçen alternatif manyetik alan lambayı yakan akımı indükler.

Endüktif bağlı bir transponder, anten görevi yapan büyük bir bobine bağlı bir katı hal alıcı-verici çipinden oluşur. Bir okuyucu ünitesinin salınımlı manyetik alanı içerisine getirildiğinde, alıcı-verici, anten'ine endüktif olarak bağlanan enerji ile çalıştırılır ve verileri endüktif olarak okuyucu ünitesine geri aktarır.

İki mıknatıs arasındaki manyetik bağlantı, manyetik dişlide olduğu gibi, gücü temassız olarak mekanik olarak aktarmak için de kullanılabilir.^[2]

Kullanımlar

Bazı örnekleri aşağıda yazılı endüktif bağlantı elektrik teknolojisinde çok uygulamada kullanılır:

• Elektrik motor'ları ve jeneratörler
• Endüktif şarj ürünleri
• İndüksiyon ocakları ve indüksiyonlu ısıtma sistemleri
• İndüksiyon döngü iletişim sistemleri
• Metal dedektörleri
• Transformatör'ler
• Kablosuz güç aktarımı
• Test yapma:
  • Radyo frekansı tanımlama
  • Gerilim varlığı

İndüktif kuplaj, prospeksiyon jeofiziği yöntemlerinden elektrik arama çalışmaları amacı ile yapılan self potansiyel (SP) ölçümlerinde karşılaşılan problemlerden bir tanesidir. Bu durum şöyle tanımlanabilir:

Çalışma alanında bulunan elektrik nakil hatlarına bağlı oluşan elektromanyetik alan, rüzgarın etkisiyle nakil kablosunun da salınım göstermesine bağlı olarak zemine yaklaşabilir ve bu durum ölçülerde bozucu etki olarak kendini gösterir.

Düşük frekanslı indüksiyon

Düşük frekanslı indüksiyon, yanlışlıkla oluştuğunda endüktif kuplajın tehlikeli bir şekli olabilir. Örneğin, uzun mesafeli bir metal boru hattı, yüksek gerilim enerji hattına paralel olarak geçiş hakkı boyunca döşenirse, elektrik hattı boru üzerinde akım indükleyebilir. Boru, koruyucu kaplamasıyla topraktan yalıtılmış iletken olduğundan, birincil sargısı güç hattı olan uzun, uzatılmış bir transformatör için ikincil sargı görevi görür. Boruda indüklenen voltajlar, vanaları çalıştıran veya metal boru hattının metal kısımlarına başka şekilde dokunan kişiler için tehlike oluşturur.

Güç transformatörü olan bir enstrümanın yakınındaki hassas devreler 50 Hz (veya 60 Hz) alımını görüntülemeye başlayabileceğinden, elektronikle uğraşırken alçak frekanslı manyetik alanların azaltılması gerekli olabilir. Bükülmüş teller, ardışık bükümlerde indüklenen sinyaller iptal edildiğinden paraziti azaltmanın etkili bir yoludur. Manyetik koruma kullanmak aynı zamanda istenmeyen endüktif kuplajı azaltmanın etkili bir yoludur ancak mümkünse manyetik alan kaynağını hassas elektroniklerden uzaklaştırmak en basit çözümdür.^[3]

İndüklenen akımlar zararlı olabilse de yararlı da olabilirler. Elektrik dağıtım hattı mühendisleri, tesislerin uzaktan izlenmesine olanak tanıyan kulelerdeki ve trafo merkezlerindeki kameralara güç sağlamak için endüktif bağlantı kullanır. Bunu kullanarak her yerden izleyebilir ve kamera pillerini değiştirme veya güneş paneli bakımı konusunda endişelenmelerine gerek kalmaz.

Kaynakça

1. Zverev, A.I. (2005) [1967]. Handbook of filter synthesis. Wiley. ISBN 9780471749424.
2. "Could Magnetic Gears Make Wind Turbines Say Goodbye to Mechanical Gearboxes?". machinedesign.com. 23 Haziran 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Ocak 2024.
3. Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). The Art of Electronics Second Edition. Press Syndicate of the University of Caimbridge. s. 456. ISBN 0521370957.