RL Serisi Devre Analizi

RL Devresi Nedir?

Bir RL devresi (ayrıca RL filtresi veya RL ağı olarak da bilinir), bir pasif devre elemanı olan bir direnç (R) ve bir indüktör (L) ile birleştirilmiş, bir gerilim kaynağı veya akım kaynağı tarafından beslenen bir elektrik devresidir.

Devrenin ideal formunda bir direnç bulunmasından dolayı, bir RL devresi enerji tüketir, bu da bir RC devresi veya RLC devresi gibi olur.

Bu, dirençsiz olduğu için herhangi bir enerji tüketmeyeceğinden, ideal bir LC devresi formunun aksine durumudur. Ancak bu sadece devrenin ideal formunda geçerlidir ve uygulamada, bileşenlerin ve bağlantı kablolarının sıfır olmayan direnç nedeniyle hatta bir LC devresi de bazı enerji tüketecektir.

Direnç, R ve indüktör, L'nin bir direnç ile seri bağlı olduğu basit bir RL devresini düşünelim. Bu devre, V volt cinsinden bir gerilim kaynağıyla güç alır. Devrede akan akım I (amp) olsun ve direnç ve indüktör üzerinden akan akım sırasıyla IR ve IL olsun. Her iki direnç ve indüktörün seride olduğundan, devrede ve her iki elemanda aynı akım akar. Yani IR = IL = I. Direnç ve indüktör üzerindeki gerilim düşümünü VR ve VL olarak kabul edelim.

Bu devreye Kirchhoff gerilim yasası (yani gerilim düşümlerinin toplamının uygulanan gerilime eşit olması gerekir) uyguladığımızda aşağıdaki sonucu elde ederiz:

RL Devresi için Fazör Diyagramı

Seri RL devresi için fazör diyagramını çizmeden önce, direnç ve indüktör durumunda gerilim ve akım arasındaki ilişkiyi bilmek gerekir.

1. 
   

1. Direnç
   Direnç durumunda, gerilim ve akım aynı fazdadır veya başka bir deyişle, gerilim ve akım arasındaki faz açısı farkı sıfırdır.

1. 
   

1. Indüktör
   Indüktör durumunda, gerilim ve akım aynı fazda değildir. Gerilim, akımdan 90o önde olur veya diğer bir deyişle, gerilim akımdan 90o önce maksimum ve sıfır değerini alır.

1. RL Devresi
   Seri RL devresi için fazör diyagramını çizmek için aşağıdaki adımları takip edin:

Adım-I. Seri RL devresinde, direnç ve indüktör seri bağlı olduğundan, her iki elemanda akan akım aynıdır, yani IR = IL = I. Bu yüzden, akım fazörünü referans alarak yatay eksen üzerinde çizelim.
Adım-II. Direnç durumunda, hem gerilim hem de akım aynı fazdadır. Bu nedenle, VR gerilim fazörünü akım fazörüyle aynı eksen veya yönde çizelim. Yani VR, I ile fazda aynıdır.

Adım-III. Indüktörde, gerilim akımdan 90o önde olduğunu biliyoruz, bu nedenle indüktör üzerindeki gerilim düşümü VL'yi akım fazörüne dik çizelim.
Adım-IV. Şimdi elimizde iki gerilim var: VR ve VL. Bu iki gerilimin sonuç vektörünü (VG) çizelim. Şöyle ki,
ve dik üçgen denkleminden, faz açısı


SONUÇ: Sadece dirençli devrelerde, gerilim ve akım arasındaki faz açısı sıfırdır ve sadece endüktif devrelerde, faz açısı 90o ancak direnç ve endüktör birleştirildiğinde, seri RL devresinin faz açısı 0