HAZIRLAYANLAR ONUR ÜNVER CELAL URUÇAY AYŞEGÜL TÜRKAN UMUT DEMİRKAN ÖZGÜR KAYIRAN



Benzer belgeler
KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

Şekilde görüldüğü gibi Gerilim/akım yoğunluğu karakteristik eğrisi dört nedenden dolayi meydana gelir.

DENEY 5 RC DEVRELERİ KONDANSATÖRÜN YÜKLENMESİ VE BOŞALMASI

AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

Yüksek Gerilim Tekniği İÇ AŞIRI GERİLİMLER

KORONA KAYIPLARI Korona Nedir?

Bölüm 4 Doğru Akım Devreleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

ELEKTRİK AKIMI Elektrik Akım Şiddeti Bir İletkenin Direnci

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ BÖLÜM 7 DİELEKTRİK KAYIPLARI VE

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-2 Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi

4. ÜNİTE ALTERNATİF AKIMDA GÜÇ

Temel Kavramlar. Elektrik Nedir? Elektrik nedir? Elektrikler geldi, gitti, çarpıldım derken neyi kastederiz?

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

Ders 3- Direnç Devreleri I

Havalı Güç Kesicileri

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

İç direnç ve emk. Seri bağlı dirençler. BÖLÜM 28 Doğru Akım Devreleri. İç direnç ve emk. ve emk. Elektromotor kuvvet (emk) kaynakları.

<<<< Geri ELEKTRİK AKIMI

ÖĞRENME ALANI : FĐZĐKSEL OLAYLAR ÜNĐTE 3 : YAŞAMIMIZDAKĐ ELEKTRĐK (MEB)

dq I = (1) dt OHM YASASI ve OHM YASASI İLE DİRENÇ ÖLÇÜMÜ

AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

6. Bölüm: Alan Etkili Transistörler. Doç. Dr. Ersan KABALCI

olduğundan A ve B sabitleri sınır koşullarından

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-3 Doğru Akım Devreleri Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

F AKIM DEVRELER A. DEVRE ELEMANLARI VE TEMEL DEVRELER

Elektronik cihazların yapımında en çok kullanılan üç yarıiletken şunlardır,

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

GERİLİM REGÜLATÖRLERİ DENEYİ

Hareket Kanunları Uygulamaları

MOTOR KORUMA RÖLELERİ. Motorların şebekeden aşırı akım çekme nedenleri

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.

Doğru Akım Devreleri

Ders 2- Temel Elektriksel Büyüklükler

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Silindirsel Elektrot Sistemi

YRD.DOÇ. DR. CABBAR VEYSEL BAYSAL ELEKTRIK & ELEKTRO NIK Y Ü K. M Ü H.

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL ELEKTRİK DEVRE LABORATUVARI TEMEL DEVRE TEOREMLERİNİN UYGULANMASI

7. DİRENÇ SIĞA (RC) DEVRELERİ AMAÇ

BÖLÜM 5 KISA DEVRE HESAPLARI

TEMEL KAVRAMLAR BİRİM SİSTEMİ TEMEL NİCELİKLER DEVRE ELEMANLARI ÖZET

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 7

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

Doğru Akım (DC) Makinaları

Güç, enerji ve kuvvet kavramları, birimler, akım, gerilim, direnç, lineerlik nonlineerlik kavramları. Arş.Gör. Arda Güney

3. HAFTA BLM223 DEVRE ANALİZİ. Yrd. Doç Dr. Can Bülent FİDAN.

Akışkanların Dinamiği

Fotovoltaik Teknoloji

SİSTEMİ YRD.DOÇ. DR. CABBAR VEYSEL BAYSAL ELEKTRIK & ELEKTRONIK YÜK. MÜH.

Alternatif Akım; Zaman içerisinde yönü ve şiddeti belli bir düzen içerisinde değişen akıma alternatif akım denir.

KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

EEME 210 ELEKTRONİK LABORATUARI

DENEY 3 : TRANSİSTÖR KARAKTERİSTİKLERİ. Amaç : Bipolar Transistörlerin çalışmasını teorik ve pratik olarak öğrenmek.

AŞIRI AKIM KORUMA RÖLELERİ Trafolarda Meydana Gelen Aşırı Akımların Nedenleri

Elektrik Müh. Temelleri

Elektromanyetik Dalga Teorisi

ALAN ETKİLİ TRANSİSTÖR

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

Manyetik Alan Şiddeti ve Ampere Devre Yasası

1. Yarı İletken Diyotlar Konunun Özeti

T.C. MALTEPE ÜNİVERSİTESİ Elektronik Mühendisliği Bölümü. ELK232 Elektronik Devre Elemanları

DERS ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME KONU ÇALIŞMA YAPRAĞI HAZIRLAMA (MADDELERĐN AYIRT EDĐCĐ ÖZELLĐKLERĐ)

Asenkron Makineler (2/3)

YÜKSEK GERİLİM ENERJİ NAKİL HATLARI

7.DENEY RAPORU AKIM GEÇEN TELE ETKİYEN MANYETİK KUVVETLERİN ÖLÇÜMÜ

KAYMALI YATAKLAR II: Radyal Kaymalı Yataklar

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

YAŞAMIMIZDAKİ ELEKTRİK

EŞ POTANSİYEL VE ELEKTRİK ALAN ÇİZGİLERİ. 1. Zıt yükle yüklenmiş iki iletkenin oluşturduğu eş potansiyel çizgileri araştırıp bulmak.

T.C. AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ EEM207/ GEEM207 ELEKTRONİK-I LABORATUVARI DENEY RAPORU

Makina Mühendisliği Bölümü Makine Laboratuarı

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

DİELEKTRİKLER 5.1 ELEKTRİK ALANI İÇİNDEKİ YALITKAN ATOMUNUN DAVRANIŞI

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü Bahar Yarıyılı Bölüm-6 Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Aşağıdaki formülden bulunabilir. S16-Kesiti S1=0,20 mm²,uzunluğu L1=50 m,özdirenci φ=1,1 olan krom-nikel telin direnci kaç ohm dur? R1=?

G = mg bağıntısı ile bulunur.

9. ÜNİTE OHM KANUNU KONULAR

6.SINIF. Yaşamımızdaki elektrik. Elektrik çarpmalarına karşı korunmanın

ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-I MOSFET YARI İLETKEN DEVRE ELEMANININ DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

Bir katı malzeme ısıtıldığında, sıcaklığının artması, malzemenin bir miktar ısı enerjisini absorbe ettiğini gösterir. Isı kapasitesi, bir malzemenin

GÜÇ ELEKTRONİĞİ TEMEL KONTROLLÜ GÜÇ ELEMANLARI YRD.DOÇ. MUHAMMED GARİP

2- Tristör ile yük akımı değiştirilerek ayarlı yükkontrolü yapılabilir.

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

BAZI KAYNAK PARAMETRELERİNİN SIÇRAMA KAYIPLARINA ETKİSİ

Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

Harici Fotoelektrik etki ve Planck sabiti deney seti

Çığın başında bulunan iyonların tüm iyonlara oranı:

Transkript:

HAZIRLAYANLAR ONUR ÜNVER 498348 CELAL URUÇAY 498386 AYŞEGÜL TÜRKAN 498341 UMUT DEMİRKAN 499332 ÖZGÜR KAYIRAN 498403

ARK NEDİR? Elektrik tesislerinde bir devrenin açılması veya kapanması esnasında oluşan gaz boşalmasıdır.

ARKIN OLUŞTUĞU YERLER KESİCİLER Devreyi açan Devreyi kapatan Devre akımını üzerinden akıtan Yüksek akımları kesen Kısa devre akımlarını kesen Kısa devre üzerine kapama (deney esnasında) işlemini yapan anahtarlardır.

Kesici Çeşitleri Havalı Kesiciler Kesme ortamında atmosfer basıncındaki hava kullanılır. Bu tip kesiciler ilk kullanılan kesici tipleridir. Bakım gerektirirler ve dış etmenlerden kolay etkilenirler. Küçük güçlerde kullanılırlar. Boyutları büyüktür. Bunlarda ortamı soğutmak için ekstradan bir yola baş vurulmaz. Yağlı Kesiciler Bu tip kesicilerde kesme ortamını yalıtmak ve soğutmak amacıyla yağ kullanılır. Yağ değişimine ihtiyaç duyarlar. Patlama riskleri vardır. Boyutları büyüktür. Orta güçlerde kullanılırlar. Basınçlı Havalı Kesiciler Bu kesicilerde ortamda genelde 1.5-2 atm basıncında hava kullanılır. Yüksek güçlerde kullanılırlar.

Vakumlu Kesiciler Kesme ortamı olarak vakumdan faydalanılır. Bu tip kesicilerde dış ortamdan etkilenmezler. Yüksek güçlerde kullanılırlar. Gazlı Kesiciler Bu kesici türlerinde SF6 ve N2 gazları kullanılarak kesme işlemi sağlanır. Yüksek güçlerde kullanılırlar. Maliyetleri yüksek olmasına rağmen bakım gerektirmemeleri ve ortam koşullarından etkilenmemeleri avantajlarıdır.

Arkın Kesildiği Ortamlar Bir alternatif akım arkının özellikleri, büyük ölçüde arkı kuşatan ortama bağlıdır. Ortamın etkisi az ise örneğin sakin havada ark sütunun ataleti o kadar yüksek olur ki ark eksenindeki gaz sıcaklığı çok az değişir. Bu yüzden burada akım yönünü yavaş değiştirir. Dolayısıyla akımın sıfırdan geçişinde arkta özel bir durum meydana gelmez. Ortam etkisi kuvvetli (gazlı veya sıvılı ortamlarda) olduğunda ark sütununun çapı akımın değişmesi ile yaklaşık olarak senkron değişir. Akım sıfırında ark çok incelir ve kesilmiş gibi gözükür. Oysaki daha sonradan tekrar tutuşmuş gibi canlanır ve kalınlaşır.

Ark Kesme Yöntemleri Yüksek direnç ile kesme. I=U/R formülünden R yi arttırarak I nın düşmesi ve sıfıra yaklaşması sağlanır. Bunun içinde R nin formülünden yararlanırız. Bu formülde de l(uzunluk) arttırılarak ile s(kesit) azaltılarak R arttırılmış olur. Soğutma işlemi de arkın direncini etkiler. Eğer ortamın sıcaklığı azaltılırsa R artar. Dilimleme yönteminde ise ohm yasasındaki gerilimin parçalanması ile I azaltılır. Bu yöntemde seri anahtarlar kullanılır. Eğer dilimleme yönteminde direkt olarak akımın parçalanması istenirse anahtarlar paralel olarak yerleştirilir.

Akım Sıfırında Kesme Slepain teorisine göre akımı söndürmek için delinme dayanımının hızla arttırılması kullanılır. Delinme dayanımının tutuşma geriliminden büyük olduğu durumlarda ark söner, bunun tersinde ark devam eder. Cassie teorisine göre akımı söndürmek için soğutma gücü kayıp gücünden(ısı kaybı) fazla olmalıdır. Tersi durumda ise ark sürer.

Arkın karakteristikleri Statik karakteristik Eğer ark akımı her akım değerine arkın fiziksel ve geometrik değerleri bakımından sürekli bir durum tekabül edecek kadar yavaş değişirse, bu takdirde ark gerilimini akıma göre değişimi, statik akım-gerilim karakteristiği adı verilir. V I

Akım-gerilim karakteristiğinin düşen karakterinde ark kesitinin artan akımla büyüdüğü ve sıcaklığının da arttığı görülür. Sıcaklığın yükselmesi sıcaklığa bağlı olarak termik iyonizasyonun artmasından ötürü kanal içinde elektrikli parçacıkların (elektron ve iyonlar) kuvvetle artmasına ve dolayısıyla gaz iletkenliğinin artmasına sebep olur. Bir cm lik ark sütununda harcanan enerji gerilim ile akım çarpımına eşittir ve statik denge halinde yayılan ısı gücüyle harcanan enerji birbirine eşittir.

Dinamik karakteristik Ark akımı zamana göre sürekli olarak değişirse bu durumda bir sürekli rejim söz konusu olmaz ve dolayısıyla ark gerilimi statik akım-gerilim karakteristiğinde bulunan gerilime eşit olmaz. Termik dayanımdan ötürü ark sütunun çapı çok yavaş değişir ve dolayısıyla arkın iletkenliği ve gerilimi daha önceki akıma bağlı olarak tayin edilir. Bu yüzden akımın artması halinde gerilim yükselir ve azalması halinde de sürekli halinden daha küçük olur. Özellikle ark akımının azalması halinde gerilim değişimi, ark söndürme olayı için önemli olduğundan çok ilginçtir. Şekilde de gözüktüğü gibi aynı elektrot açıklığı için akımdaki değişme hızlarına bağlı olarak akım-gerilim karakteristikleri de gösterilmiştir.

V I

Akımın Sıfırdan Geçişi Esnasında Ark Akımın sıfırdan geçişi, yani ark akımının yön değiştirdiği an, kısa ve uzun arklarda farklı tesirler yapar. Bu tesirler, ark kanalının deiyonizasyon şartına bağlıdır. Sıfırdan her geçişte, deiyonizasyon şartlarına bağlı olarak hava aralığı, az veya çok bir delinme gerilimine erişir ve aynı zamanda hava aralığında şebeke gerilimi yeniden etki eder. Arkın sönmesi veya yeniden tutuşması, hava aralığının delinme geriliminin yükselme hızıyla şebeke geriliminin tekrar etki etme hızına bağlıdır.

Bir Uzun Ark Sütunundaki Olaylar Uzun arklar, ark sütunundaki olayların birinci derecede rol oynadığı olaylardır. Ark sütununun yalıtkan bir yol kabul edelim.gerçekte ark sütunu, akımın sıfırdan geçişi sırasında henüz birkaç bin veya hatta birkaç yüz ohm mertebesinde nispeten iyi bir iletkendir. Ark sütunundan arkı kuşatan uzaya sürekli olarak enerji verilir; fakat aynı zamanda arka da şebekeden beirli bir enerji gelir. Bu iki olaya bağlı olarak sütunun iyonizasyonu kuvvetlenir veya zayıflar.

Bir Kısa Ark Sütunundaki Olaylar Kısa arklar, Elektrotlardaki olayların birinci derecede rol oynadığı olaylardır. Küçük elektrot açıklıklarında ark akımı sıfır değerine eriştikten sonra ark deşarjı kesilir. Fakat elektrotlar arasında iyonize bir ortam, yani pozitif ve negatif elektrikli parçacıkları içeren kızgın bir gaz mevcuttur.bu elektrikli parçacıkların elektrotlar arasına düzgün dağıldığı kabul edilirse, elektrotlara bir gerilim uygulanır uygulanmaz, hareket kabiliyeti pozitif iyonlara göre çok büyük olan elektronlar, pozitif elektrota doğru hareket ederler. Böylece katot önünde, pozitif yüklü bir bölge meydana gelir. Elektrotlar arasındaki alan şiddeti dağılımı bozulur, potansiyel düşümü katot önünde şiddetle yükselir ve anot doğrultusunda azalır.

Açık (Serbest) Ark Havada meydana gelen ve sütununa söndürme olayını hızlandıracak hiçbir özel önlem uygulanmayan arka serbest veya açık ark denir. Bir açık arkın söndürülmesine etki eden ana faktörlerden biri, arkın uzunluğudur. Bu yüzden arkın uzayda uzamasını kolaylaştıran veya güçleştiren etkilerin bilinmesi önemlidir. Bunların başlıcaları; 1. Rüzgar 2. Ark uçlarının elektrotlar üzerinde yer değiştirmesi 3. Elektrotların düşey veya yatay yerleştirilmesi 4. Arkın başlangıç akımı

1- Rüzgar Rüzgar, ark sütununu kendisiyle birlikte sürükler ve arkın uzama hızını büyültür. Sakin havada ve açıkta, ark sütunu, arktaki gazın basıncından ötürü genellikle 1m/s den daha küçük bir hızda hareket eder. Bu da kızgın sıcak gazların basınç hızına uyar. 5 m/s hızında nispeten yavaş bir rüzgar, arkın genişleme hızını en az 5 defa yükseltir. Fakat rüzgar devamlı etki eden bir faktör değildir. Bununla beraber rüzgar, daima, arkın söndürülme olasılığını arttıran bir faktör olarak kabul edilebilir.

2- Ark Uçlarının Elektrotlar Üzerinde Yer Değiştirmesi Ark uçlarının elektrotlar üzerinde (hatlarda veya baralarda) kayması (yer değiştirmesi) çok önemli bir faktördür. Örnek olmak üzere iki paralel iletken arasında yanan (1 ve 2 iletkenleri) bir arkı göz önüne alalım.

Elektro-dinamik kuvvetlerin etkisi altında ark, hat sonuna doğru yayılmaya çalışır. Buna rağmen bu durumda ark fazla uzamaz; çünkü A ve B çıkış uçları A ve B mevkilerine kayarlar. Yani ark, iletken boyunca kayar ve böylece uzunluğu fazla büyümez. Eğer Şekil b deki gibi arkın sabit uç noktaları varsa, bu takdirde elektro-dinamik kuvvetler arkı fazlasıyla uzatmaya çalışırlar. Arkın kesilmesinden sonraki deiyonizasyon sırası, sabit uçlu arklarda (Şekil b), hareketli uçlu arklardakinden (Şekil a) çok daha kısadır.

3-Elektrotların Düşey veya Yatay Yerleştirilmesi Elektrotların düşey veya yatay yerleştirilmesinin arkın söndürülmesine olan etkisi Şekil a ve b den görülebilir.

Elektrotların düşey yerleştirilmesinde (Şekil a) ark; termik hava akımlarının etkisi altında deforme olur ve üst ark ucu yukarı doğru kayabilir. Bu esnada ark sütunu, üst elektroda o kadar yaklaşabilir ki, ark en kısa yol üzerinden meydana gelir. Deneyler düşey elektrot düzeninde l ark uzunluğu ile s elektrotlar arası açıklığı arasındaki oranın 5 i aşmadığını göstermiştir. Yatay elektrot düzeninde ark çok daha uzun bir l yolunu kat edebilir, yani bu oran yaklaşık 20 lere kadar ulaşabilir.

4-Arkın Başlangıç Akımı Akım şiddeti, açık bir arkın seyrine büyük oranda etki eder. Akım şiddeti yükselince, arkın kaymasına ve bukle şekline girmesine sebep olan elektro-dinamik kuvvetler büyür. Bu kuvvetlerin büyümesi ile arkın kayma hızı büyür (10m/s den 100m/s) ve sonuçta arkın deiyonizasyon süresi kısalır aşağıda gösterilen şekilde 5 ile 6 kv luk bir şebeke de bir açık arkın karakteristikleri(akım-gerilim) gözükmektedir. Buradaki şekilden de ark uzunluğunun artması ile gerilimin gittikçe sinüs formuna yaklaştığı gözükür. Akımda ise başlangıçta sinüs olan şekil zamanla bozulma gösterir.

Bir açık arkın gerilim ve akım osilogramı

Açık arkın kendi kendini söndürmesi Kısa devre akımını eğer devremize koyduğumuz dirençler ile sınırlamışsak bir açık arkın en kısa zamanda kendi kendine sönmesi beklene bilir. Eğer bir arkın başlangıç uzunluğu büyükse (delinme yolu) ve bu uzunluk kritik uzunluğa yaklaşıyorsa arkın kendi kendine sönmesi daha kolay olur. Bu kurduğumuz devreleri iki grup altında toplayabiliriz. Omik dirençli ve reaktif dirençli devreler.

1. Omik dirençli akım devresi U l =U b -IR I: dirençten geçen akım U b : Şebeke gerilimi U l : I ark akımındaki ark gerilimi Bu denklem l ark uzunluğu ile çarpılırsa U l için diğer bir bağıntı bulunur ve bu iki bağıntı sonunda l = n I C x( U IR) b

Yani ark direncinin sıfır olması sonucu maksimum akım bulunur ve buradan da l yi elde ederiz. I k = U R b l = I n xu C b x(1 I I k )

Şekilden de görüldüğü gibi karakteristiklerin U=Ub yatay doğrusuna bir alfa açısı yapmak şartıyla çizilen bir doğru ile tutuşma noktaları bulunabilir ve bu doğruya teğet olan karakteristik arkın kritik uzunluğuna karşı düşer.

Sonuçta kritik akım ve uzunluk denklemleri bulunur. I kr = I k x n n +1 l kr n n I K U b n = x n+ 1 C ( n + 1)

Reaktif dirençli akım devresi Reaktif dirençli akım devreleri için başlangıç denklemi aşağıdaki gibidir ve burada da ohmik dirençli akım devrelerindeki yöntem kullanılarak kritik ark uzunluğu ve akımı bulunabilir. U I kr 2 l = = I K U 2 b n ( n + 1 1/ 2 ) (IX ) 2 l kr n n / 2 I K xub n = x n+ 1 C 2 ( n + 1)

Bulunan formüllerden görüleceği gibi kritik akım ve kritik ark uzunlukları madensel kısa devre akımı ile sıkı sıkıya bağlıdır. Ark uzunluğu l m den büyükse o zaman ark direncinin büyümesinden ötürü ark akımı I kr den daha küçük olur ve bunun sonucu ark söner. Akım, kritik değere ulaştıktan sonra daha bir müddet ark kanalından geçmeye devam eder. Fakat her bir sonraki yarı periyotta kanala verilen ve kanaldan alınan enerjiler arasında fark büyür ve dolayısıyla ark akımı süratle azalır.

Arkın Matematiksel Modelleri Elektrik arkı değişen akıma sabit bir direnç göstermediği için, geçici ark gerilimi ve akımını hesaplamak için akım sıfırında diferansiyel denklemler şeklinde matematiksel modeller kullanılmaktadır. Son yıllarda arkın fiziksel analizinde büyük gelişmeler kaydedilmiştir ve sonuçların analizi için yüksek hızlı bilgisayarlar kullanılmaktadır çünkü bunlar yüksek mertebeden diferansiyel denklemler olmuştur. Fakat bu denklemlerin daha basitleştirmek ve pratikleştirmek için daha basit modeller geliştirilmiş ve fiziksel modeller üzerinde mantıksal basitleştirmeler yapılmıştır.

Basitleştirilmiş dinamik ark modellerinde arkta depolanan enerji Q, arkın elektriksel iletkenliği G ile bağıntılıdır. Bu denklemde W giriş gücü ve N de güç kaybını temsil etmektedir. G = F( Q) = F[ ( W dg df( Q) = ( W N) dt dq N) dt]

Mayr Denklemi Eski bir denklem olan Mayr denkleminin temeli bir ark sütununun sabit kesitinin kaybettiği enerjinin sadece radyal ısı iletimi olduğunu farz ederek, arkın içinde bulunduğu gazın sıcaklık değişiminin üstel bir şekilde gazın iletkenliğini etkilemesidir. Buna göre Mayr şu bağıntıya ulaşmıştır.

Bu denklemde N 0 sabit güç kaybı, Q 0 ise depolanan enerji sabitidir. F N Q ( Q = = ) N Q Q = K exp( ) Q = T = zaman sabiti Q 0 0 / N 0 0 dg dt = G Q Bu denklemde Q ve N 0 sabit parametrelerdir. Q değeri W = 0 ile bu denklem integre edilerek bulunur. ( W N 0 1) G = G 0 t exp( Q ) Böylece G yi buluruz ve denkleme bakarak arka güç girişi olmadıkça arkın ilk gücüne göre üstel olarak azalarak G 0 dan azaldığını görürüz

Cassie Denklemi Cassienin idealize edilmiş arkı sabit bir sıcaklıktaydı ve bu havalandırma ile yapay konveksiyon ile sağlanıyordu. Buna göre, büyük akımlar için iletkenlik, depolanan enerji yoğunluğu, hacimsel güç kaybı arkın A kesitiyle orantılıdır. Sürekli durumda N = W = Ge 2 durumundan ark gerilimini buluruz; N e = = G E 0

Bu değer kesit alanından ve akımdan bağımsız bir sabittir. Sürekli olmayan koşullarda ise iletkenlik A (kesit) ile değişir ve ark gerilimi E 0 dan farklı değerlere ulaşır. T = Q/N gibi bir zaman sabiti tanımlarsak N = Q/T ve F(Q) = Q/E 02 T bağıntılarına ulaşılır. Buradan da F(Q) nun türevi alınırsa şu denklemler elde edilir. df ( Q dq ) = E 1 2 0 T dg dt = G Q ( e E 2 2 0 1)

Ark akımı i = Ge olduğuna göre son denklem şu şekli alır; d dt ( G 2 ) + 2G T 2 = 2 T ( i E 0 ) 2 Uygulanan akım veya gerilimin sıfır olduğunda bu denklemin Mayr modelindeki denkleme eşit olduğu görülür. Son zamanlarda, Mayr modelinin sıcaklığın çok yüksek olduğu ve gaz iletkenliğinin üstel değilde lineer arttığı zaman Cassie modeline uygun olduğu görülmüştür.

Diğer ark modelleri Hochrainer modeli Bu model diğerlerine göre oldukça değişiktir çünkü ampirik bir yaklaşımla Hochrainer ve öğrencileri tarafından bulunmuştur. Kısaca dg dt = G * G T şeklindedir.

Burada G* sürekli halde ark iletkenliğidir. Bu denklem T ve N (güç kaybı) sıfır olduğunda Mayr modeline yaklaşmaktadır. Bu modeller dışında başka modellemelerde yapılmıştır ve genelde Cassie ve Mayr modelleri temel alınmıştır. Ayrıca fiziksel olarak tam modeller üzerinde basitleştirilmeden hızlı bilgisayar sistemleri ile çalışılmaktadır. Fakat pratik olarak Mayr ve Cassie modelleri genel mühendislik uygulamaları için yeterli olmaktadır.