Rezonans mekanik yapılarda oluşabilen ve belirli bir titreşim frekansına karşı hassasiyet olarak tanımlanabilen bir durumdur. Bir elektrik devresinde; yalnızca birer kondansatör ile bobinden oluşan devreler rezonans devresi olarak adlandırılır.
Bilindiği üzere akım harmoniği açısından önemli olumsuz etkilerden biri de rezonansın etkisidir. İç direncin (endüktif reaktansın) kapasitif reaktansa eşit olduğu frekans, rezonansın frekansı olarak tanımlanır. Rezonansın tüm mekanik yapılarda gözlemlendiği bilinir. Belirli bir titreşim frekansına duyarlılık olarak tanımlanabilir. Elektrik motorları, pompalar, türbinler gibi makineler için, makine çalışmasından kaynaklanan küçük titreşim kuvvetleri mekanik rezonans ile güçlendirildiğinde sorun haline gelir.
Rezonansın gerçekleşmesi sonucunda ortaya çıkacak titreşim seviyeleri genel olarak ufak titreşimlerle sınırlı kalsa da mekaniğin durumuna göre bu noktada değişiklikler gözlenebilir. Rezonansın en yaygın örneği, bir makineyi destekleyen yapının, makinenin dönüş hızında veya yakınında rezonansa girmesidir. Kalan dengesizlik ve yanlış hizalamadan kaynaklanan hafif titreşim kuvvetleri bile rezonansın temel yapısını harekete geçirerek şiddetli titreşime neden olur. Makine bileşenleri de rezonanslı olabilir.
Yazı İçeriği
Rezonans Etkisi Türleri
Rezonansın etkileri pozitif ve negatif olmak üzere iki farklı başlıkta incelenir.
- Rezonansın pozitif etkisi, gruplar delokalizasyon işlemi ile elektronları diğer moleküllere bıraktığında ortaya çıkar. Gruplar genellikle +R veya +M ile gösterilir. Bu süreçte moleküler elektron yoğunluğu artar. Örneğin- -OH, -SH, -OR,-SR.
- Rezonansın negatif etkisi, gruplar elektronları delokalizasyon işlemi ile diğer moleküllerden çektiğinde ortaya çıkar. Gruplar genellikle -R veya -M ile gösterilir. Bu süreçte moleküler elektron yoğunluğunun azaldığı söylenir. Örneğin- -NO2, C=O, -COOH, -C≡N.
Rezonansın Sistem Mekaniğine Etkileri
Rezonansın başta kondansatör olmak üzere elektrik devrelerine birçok etkisi bulunur. Rezonansın önemli etkileri şu şekilde listelenebilir:
- Kapasitif ve endüktif sistem elemanlarına ait gerilimler yükselir. Bunun sonucunda endüktif ve kapasitif sistem elemanlarının aşırı akım çektiği gözlemlenir.
- Devre elemanlarında izolasyon açısından zorlanmalar oluşur. Kondansatörlerin dielektrik materyallerinde delinmelerin yanı sıra aşırı ısınmadan kaynaklı olacak kalıcı hasarlar meydana gelebilir.
- Akım harmoniği gerilimlerinin yükselmesi sonucunda toplamdaki akım harmoniği bozunumun artması ile birlikte enerji kalitesi olumsuz yönde etkilenir.
Rezonans Devrelerinin Uygulamaları
Bir devreyi rezonans frekansında sürdürme kavramı çeşitli uygulamalarda bulunur. Bir osilatörde, rezonansın frekansında sürdürülen bir tank devresi olarak paralel bir LC kullanılır. Sonuç, mikrodenetleyiciler ve iletişim IC’leri gibi bileşenleri çalıştıran sürekli, salınımlı saat darbeleri dizisidir. Tense, bir devrenin istenen rezonans frekansında uygun şekilde çalışmasını sağlamak için gereken tüm yerleşim ve simülasyon araçlarına sahiptir.
Paralel bir kondansatör ve bir indüktörden oluşan bir elektrik devresinde, alternatif akım hat voltajı ve ortaya çıkan akım aynı fazda olduğunda antirezonans meydana gelir. Bu koşullar altında, paralel devrenin antirezonans durumundaki yüksek elektriksel öz direnci nedeniyle hat akımı çok küçüktür. Bu noktada güç faktörünün düzenlenmesini sağlamak adına kondansatör kullanılabilir.
Rezonans ve Kondansatörler
Rezonans için bir kullanım, AC sinyalleri üretmek için tasarlanmış devrelerde kararlı bir frekans koşulu oluşturmaktır. Genellikle, bu amaç için bir paralel (tank) devresi kullanılır, kapasitör ve indüktör doğrudan birbirine bağlı iken ikisi arasında enerji alışverişi yapılır. Kondansatör olarak bilinen devre elemanları, iç yapıları ve empedans değerleri nedeniyle sistemde bulunan bozucu yükler tarafından oluşturulan akım harmoniğinin etkisini ilk ve yoğun bir biçimde üstlerine çeker.
Kondansatörlerin gerçekleştirdiği bu eylemin neticesinde de hem elektriksel hem de mekanik olarak zorlanma başlayacaktır. Tesislerin sağlıklı çalışabilmesi adına yalnızca kondansatör tercih edilen kompanzasyon çözümünden daha çok seri reaktörlerle donatılmış kondansatörler aracılığıyla kompanzasyon yapmak çok daha uygun bir seçim olacaktır.
Rezonans ve Akım Harmoniği
Kondansatör, akım harmoniğinden en çok etkilenen sistem elemanı olarak bilinir. Frekans arttıkça kondansatörün kapasitif direncinde azalma gözlemlenecektir. Bu durumun uygulama esnasındaki karşılığı düşük bir harmonik gerilim yüksek kondansatör akımı çekilmesine sebep olabilmesidir.
Kondansatör frekansı, herhangi bir akım harmoniği frekansına yakın bir durumda ise kısmî rezonanslar meydana gelebilir. Kısmî rezonansın gözlendiği durumlarda meydana gelen yüksek akım, kondansatörlerin ısınmasına ve dielektrik kayıplara yol açacaktır. Rezonansların meydana gelmesini engellemek ve tesisin güvenli bir şekilde çalışmasını devam ettirmek için harmoniklerin mümkün olduğu kadar engellenmesi gerekir.
14 Mayıs 2021 tarihinde yayımlandı