Seri rezonans devresi için kondansatör seçimi
KVL (Kirchhoff voltaj yasası) gereği; bobinlerden geçen akım nedeniyle bobinlerin üzerinde oluşacak voltaj hesaplandığında, seri rezonans durumunu sağlayacak kondansatörün de bu voltaja dayanabilir olmasına dikkat edilmelidir.
Kondansatör üzerinde oluşacak voltaj ;
formülü ile hesaplanır. Rezonansta, kullanılacak kondansatörün düşük ESR kondansatör olması da tercih edilebilir. Çünkü düşük ESR kondansatörlerde, kondansatör kayıpları daha az olur ve bu özellikleri nedeniyle daha yüksek akım çekebilirler. Bu kondansatörler genellikle yüksek frekanslı devrelerde tercih edilirler. Ayrıca, hesaplanan voltajların üzerinde dayanıklılığı olan bir kondansatör kullanılması, kondansatör üzerindeki aşırı ısınmanın önlenmesi ve kondansatör ömrünün uzatılması açısından çok önemlidir. Seri rezonans durumunda bobinler üzerindeki voltaj ile kondansatör üzerindeki voltaj eşit olması gerektiğinden özellikle yüksek frekanslarda kullanılacak voltaj dayanıklılığı yüksek olması gereken kondansatör bulunması zorlaşabilir. Bu durumlarda kondansatörler seri bağlanarak voltaj dayanıklılıkları artırılabilir çünkü seri bağlı kondansatörlerden oluşan bir kondansatörler grubunun dayanabileceği maksimum gerilim değeri, gruptaki her bir kondansatörün dayanabileceği gerilim değerlerinin toplamına eşittir. Öte yandan voltaj seviyesi uygun olan kondansatörlerin bulunduğu, ancak gerekli kapasitansın bulunamadığı durumlarda kondansatörler paralel bağlanılarak da istenilen değerde kondansatör grubu elde edilebilir. Paralel bağlı kondansatör grubundaki durum; bu kondansatör grubunun dayanabileceği en yüksek gerilim değerinin, o gruptaki kondansatörlerin içerisinde en düşük gerilime sahip olan kondansatör kadar olduğudur. Yine gerekli görüldüğü durumlarda hem seri hem de paralel bağlı kondansatörlerden oluşan bir kondansatör grubu da rezonans için tercih edilebilir.
Rezonans durumunda bobinler ve kondansatör üzerindeki gerilimin eşitliği
Öte yandan, yüksek frekanslı Helmholtz bobin düzeneği ile çalışmanın elektriksel açıdan bazı riskleri vardır. Birçok yüksek frekanslı manyetik alan uygulamasında Helmholtz bobinleri ve rezonans kondansatörleri kV mertebesinde çok yüksek voltajlara sahip olabilir. Bu durum, bu düzenekle çalışmayı yapan araştırmacı için elektriksel açıdan büyük riskler yaratabilir. Bu risk faktörlerini ortadan kaldırmak veya azaltmak için alınması gereken bazı önlemler vardır. Düzenekte kullanılacak kondansatör ve bobinlerin oluşabilecek voltajlara dayanıklı olduğundan emin olunmalıdır. Hata payı da göz önüne alınarak oluşabilecek voltajdan çok daha yüksek voltajlara dayanabilecek kondansatörler ve bobinler tercih edilmelidir. Bobinler ve rezonans kondansatör grubu arasındaki elektrik bağlantılarında kullanılan kabloların, akım taşıma kapasiteleri göz önüne alınarak uygun şekilde seçilmeleri gerekmektedir. Çünkü farklı kablo kesitleri, farklı akım taşıma kapasitelerine sahip olduğundan; kullanılan kablonun üzerinden geçecek akıma uygun seçilmediği durumlarda üzerinde oluşabilecek aşırı ısınma, kablonun erimesi ve yanması gibi sıkıntılar doğurabilir. Bobinleri ve rezonans kondansatörünü/grubunu birbirine bağlamadan veya bağlantılarını koparmadan önce, düzenekte kullanılan mosfet sürücüsünün veya yükseltecin çıkışı inaktif edilmeli ve devredeki akım kesilmelidir. Çalışma sırasında kondansatör ve bobinlere çıplak elle temas edilmemelidir. Gerekli durumlarda; vizör, önlük, eldiven kullanımı gibi yüksek voltaja karşı alınan önlemler bu çalışma sırasında da uygulanmalıdır.,
Kaynakça:
Kıvanç, B. 2022. Yüksek Frekanslı Helmholtz Bobin Uygulamaları için Donanım Düzeneği Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
