15. ÜNİTE ÖLÇME ALETLERİ VE ÖLÇME
advertisement
15. ÜNİTE ÖLÇME ALETLERİ VE ÖLÇME KONULAR 1. AKIM ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLAMA 2. GERİLİM ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLAMA 3. AMPERMETRE-VOLTMETRE METODLARIYLA DİRENÇ ÖLÇÜLMESİ 4. AMPERMETRE ÇEŞİTLERİ VE KULLANILMALARI 5. GÜÇ ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLANMASI 6. BİR FAZLI WATTMETRELER 7. ÜÇ FAZLI WATTMETRELER 8. İŞ ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLANMASI 9. BİR FAZLI SAYAÇLAR 10. ÜÇ FAZLI SAYAÇLAR 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ 15.1AKIM ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLAMA Bir elektrik devresinden geçen akım şiddetini ölçmeye yarayan cihazlara Ampermetre adı verilir. Ampermetreler elektrik devrelerine Şekil 15.1’de görüldüğü gibi seri olarak bağlanır. Şekil 15.1 Ampermetrenin devreye bağlanması Şekil 15.2 Yumuşak demirli ölçü aletlerinin yapısı Ampermetrelerin kadranı üzerinde, akım şiddeti amperin baş harfi olan( A ) harfi yazılıdır. Ampermetreler elektrik devresinden geçecek olan akım şiddetinin değerini doğru olarak ölçmelidir. Bunun için ampermetrelerin bobini kalın kesitli ve az sarımlı olarak yapılır. Ampermetrenin iç dirençleri ise 0 ila 1 ohm arasındadır. Ölçmüş oldukları akımın değerine göre ampermetreler, miliampermetre, mikroampermetre ve kiloampermetre olarak isim alırlar. Ampermetreler, manyetik alanın demir nüveye yaptığı etkiye göre çalışırlar. 190 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Yapı olarak yumuşak ve döner demirli olmak üzere iki ayrı tipte üretilir. Günümüzde yaygın olarak kullanılmayan yumuşak demirli ölçü aletlerinin yapısında; sabit bir mıknatıs bobini ve bu bobininin içine yerleştirilmiş olan bir demir nüve bulunur. Demir nüvenin üst kısmı Şekil 15.2’de görülen K yayı aracılığı ile ölçü aletinin gövdesine bağlanır. Ampermetrenin ölçtüğü değer, demir nüveye tutturulan gösterge ve bu göstergenin karşısında bulunan taksimatlı cetvel aracılığı ile okunur. Döner demirli ölçü aletleri ise itici ve çekici tip olmak üzere iki farklı biçimde üretilirler. Şekil 15.3’de itici ve çekici tip ölçü aletine ait resimler görülmektedir. 15.3-a Çekici tip yassı bobinli ölçü aleti 15.3-a İtici tip yuvarlak bobinli elktromagnetik ölçü aleti Çekici tip ölçü aletleri hem doğru hem negatif akımla kullanılır. Bu ölçü aletlerinin kadran taksimatı şekil 15.4’te görüldüğü gibi başlangıç kısmı hariç diğer kısımlarında düzgün aralıklıdır. Şekil 15.4 Ampermetre ve voltmetrenin kadran taksimatı Çekici tip ölçü aletlerinin yapısında şekil 15.3-a’da görüldüğü gibi yassı şeklinde bir (a) bobini vardır. Bu bobinin boşluğunun hemen yanında merkezden kaçık olarak haraketli bir (b) levhası bulunur. (b) levhası (a) bobinine uygun olarak hazırlanmıştır.(a) bobininden bir akım geçirildiğinde, bobin mıknatıslanır ve yumuşak (b) levhasını içine doğru çeker.(b) levhası ile aynı eksene bağlı olan göstergede çekme- 191 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ nin etkisi ile devreden geçen akımın değerini gösterir. Çekici tip ölçü aletlerinde, demir levhanın çekilmesi bobinden geçen akımın yönüne bağlı değildir. Şekil 15.5’te itici tip bir ölçü aleti görülmektedir. Bu ölçü aletinde bir ucu geniş diğer ucu dar olan (a) levhası çevresine paralel bükülerek bobinin içerisine sabitlenerek tutturulur. (a) levhasına göre daha dar ve kavisli olan (b) levhası ise aletin haraketli eksenine bağlıdır. Şekil 15.5 İtici tip ölçü aleti Şekil 15.6 Voltmetrenin Şekil 15.7 Voltmetreler devreyedevreye bağlantısıseri olarak bağlanmazlar 15.2 GERİLİM ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLAMA Bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki potansiyel farkı ölçmeye yarayan cihazlara voltmetre denir. Voltmetreler gerilim kaynağının iki ucu arasına Şekil 15.6 da görüldüğü gibi paralel bağlanır. Voltmetreler devreye bağlandığında kaynak gerilimini düşürecek kadar bü- 192 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ yük bir akım çekmemelidir. Voltmetreler devreden çekeceği akımın küçük olması için, bobini ince telden çok sarımlı olarak sarılır. Bu ölçü aletinin iç direnci ampermetreye oranla oldukça büyüktür. Voltmetreler, Şekil 15.7 ‘de görüldüğü gibi devreye seri bağlanacak olursa, devrenin toplam direnci artar. Kaynak geriliminin büyük bir kısmı ölçü aletinin bobini üzerinde düşer. Fark gerilim ise alıcılara uygulanır. Fark geriliminin değeri küçük olduğu için alıcıların üzerinden düşük bir akım geçer. Düşük olan bu akım devredeki alıcıların normal çalışmasına imkân vermez. Voltmetrelerin volt başına ohm değerine hassasiyet adı verilir. Örnek olarak 500 Voltluk bir voltmetrenin iç direnci 250 000 ohm ise aletin hassasiyeti 250 000 / 500 = 500 ohm / volt’tur. Aletin volt başına duyarlılığı 500 ohm olarak söylenir. Ölçü aletinin hassasiyet değeri ne kadar büyük olursa aletin bobini daha küçük akımla çalışır. 15.3 AMPERMETRE-VOLTMETRE METODLARIYLA DİRENÇ ÖLÇÜLMESİ Ohmmetre ile direnç direkt olarak ölçülebildiği gibi ohmmetrenin bulunmaması ya da ohmmetre ile ölçme yapılabilmesi için devrenin enerjisiz olma şartının yerine getirilmemesi gibi durumlarda, devre üzerinde bulunan ampermetre – voltmetreler yardımı ile direnç tespit edilir. Burada direnci direkt okuma değil, elde edilen diğer verilerle hesap yöntemi kullanıldığı için endirekt ölçme olarak isimlendirilir. Direnç konusunu incelerken elektrik devrelerinde devre geriliminin, devreden geçen akıma oranının sabit olduğunu, bu sabit sayıya direnç adı verildiğini söylemiştik. O hâlde bir elektrik devresinde ölçtüğümüz devre gerilimini, devreden geçen akıma bölersek devrenin direncini bulabiliriz R=U/I Ampermetre –voltmetre yardımı ile direnç ölçme işleminde ampermetrenin önce ya da sonra bağlanma şekline göre iki yöntem vardır. Küçük değerlikli dirençlerin ölçümünde Ampermetre önce, büyük değerlikli dirençlerin ölçümünde ise ampermetre sonra (voltmetre önce) bağlantısı daha doğru sonuçlar verir. 193 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Şekil 15.8 Ampermetre önce bağlı Şekil 15.9 Ampermetre sonra bağlı 15.4 AMPERMETRE ÇEŞİTLERİ VE KULLANILMALARI 15.4.1 Ampermetre Elektrik akım şiddetini ölçmede kullanılan ölçü aletlerine ampermetre denir. Ampermetrelerin elektrik devrelerindeki sembolü, daire içinde “A” ile ifade edilir. Ampermetreler devreye seri bağlanır, çünkü alıcı veya alıcılardan geçecek akımın ölçülebilmesi için akımın tamamının ampermetreden geçmesi gerekmektedir. Ampermetreler devreye seri bağlandıklarından, ölçüm yaptıkları devrelerde bir yük gibi akımı sınırlandırıcı etki yapmamaları gerekmektedir. Bu yüzden ampermetrelerin iç dirençleri çok küçüktür (0-1Ω) ve yanlışlıkla paralel bağlanmaları durumunda üzerinden çok büyük akım geçeceğinden kısa sürede kullanılmaz hale gelebilirler. Resim 15.1 a-Dijital pano tipi ampermetre b-Analog ampermetre c- Pens ampermetre Akım şiddetini ölçen bu aletler dijital, analog ve pens ampermetreler olarak çeşitlere sahiptir. Ampermetreler ölçülecek değere göre mA seviyesinden kA sevi- 194 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ yesine kadar ölçme alanına sahip olarak imal edilmektedirler. Ölçülecek akımın DC veya AC olmasına göre, DC ampermetresi veya AC ampermetresi kullanılmalıdır. 15.4.2 Avometre Akım, gerilim ve direnç ölçebilen ölçü aletlerine avometre adı verilir. “AVO”sözcüğüne dikkat edildiğinde Amper – Volt – Ohm birimlerinin baş harflerinden oluştuğu görülür. Avometre çok amaçlı kullanılan bir ölçü aleti olduğu için diğer bir adı da multimetredir. Avometreler yapılarına göre analog ve dijital olmak üzere iki tipte imal edilir. 15.4.2.1 Analog Avometreler Gerek analog, gerekse dijital avometrelerin üretici firmaya göre birçok tip ve modeline rastlamak mümkündür. Ancak prensip olarak ölçme ve okuma işlemi aynıdır. Kullanıcı bu prensiplere ve aletlerin üzerindeki açıklayıcı notlara göre Avometrenin kullanma yöntemlerini çözebilir. lim. Örnek olarak Resim 15.2‟de verilen analog Avometrenin kısımlarını inceleye- Resim 15.2 Analog bir avometre (multimetre) • Komütatör Anahtar Konumları Doğru Gerilim ( V - ) Doğru gerilim ölçümlerinde komütatör anahtar bu bölümdeki kademelerden uygun olanına getirilmelidir. Şekilde görülen DCV kademelerinin 30 – 300 – 600 V olduğu görülmektedir. Ölçülecek DCV değeri tahmini olarak da bilinmiyorsa komütatör önce en yüksek kademe olan 600V kademesine getirilerek ölçmeye başlanır. Burada ölçülen değere göre daha hassas ölçme için uygun alt kademelere geçilebilir. 195 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Alternatif Gerilim ( V ~) Alternatif gerilim ölçümlerinde komütatör anahtar bu bölümdeki kademelerden uygun olanına getirilmelidir. Şekilden ACV kademelerinin; 30-300-600 olduğu görülmektedir. Resim 15.3 Direnç Ω Avometrenin direnç ölçme kademesidir. Alet bu kademede kullanılacaksa, kullanılacak devrede ohmmetrede olduğu gibi enerji olmamasına dikkat edilir. Direnç ölçme işlemi yapılacağı zaman komütatör anahtar bu bölümdeki kademelerden uygun olanına getirilmelidir. Şekilden Ω kademelerinin x1 – x10 – x100 olduğu görülmektedir. Resim 15.4 Doğru Akım ( A - ) Resim 4.1 deki analog avometre ile en fazla 15 A e kadar doğru akım ölçülebileceği görülmektedir. Bu avometrenin DCA kademelerinin 0,3 – 3 - 15A olduğu görülmektedir. Ölçülecek doğru akım değeri yaklaşık bilinmiyorsa en üst kademe olan 15 A kademesinden ölçmeye başlanır. Resim 15.5 Alternatif Akım ( A ~) Resim 15.2’deki analog avometre ile en fazla 15 A e kadar alternatif akım ölçü- 196 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ lebileceği görülmektedir. Bu avometrenin A~ kademelerinin 0,3 – 3 - 15A olduğu görülmektedir. Ölçülecek alternatif akım değeri yaklaşık bilinmiyorsa en üst kademe olan 15 A kademesinden ölçmeye başlanır. Resim 15.6 • Prob Bağlantı Terminalleri ledir: Ölçü aletinin üst tarafında yer alan 4 adet prob bağlantı terminali sırası ile şöy- ( - ) Com Her türlü ölçümde kullanılan ortak uçtur. Ne ölçersek ölçelim problardan birinin buraya takılması gerekir. DC ölçümlerde negatif uçtur. Ölçü aletlerinin prob kabloları genellikle siyah – kırmızıdır. Siyah kablo COM terminaline takılır. lır. Ω Direnç ölçümlerinde kullanılacak ikinci terminaldir. Kırmızı kablo buraya takı- + A Hem alternatif akım hem de doğru akım ölçümlerinde kullanılacak ikinci terminaldir. + işareti doğru akımda + terminal olduğunu ifade eder (- terminal in COM olduğunu hatırlayınız). Akım ölçerken kırmızı prob bu terminale takılır. + ~V Hem alternatif gerilim hem de doğru gerilim ölçümlerinde kullanılacak ikinci terminaldir. + işareti doğru gerilimde + terminal olduğunu ifade eder( - terminal in COM olduğunu hatırlayınız). Gerilim ölçerken kırmızı prob bu terminale takılır. Sıfır Ayar Tertibatı Direnç ölçümlerinde doğru ölçme yapmak için her ölçümde ve kademe değişikliğinde kullanılan sıfır ayar tertibatı. 197 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Resim 15.7 15.4.2.2 Dijital Avometreler Son yıllarda teknolojinin hızlı gelişimi sonucu maliyetinin düşmesi ve okuma kolaylığı gibi nedenlerle oldukça yaygınlaşan dijital avometrelerin de birçok modeline rastlamak mümkündür. Okuma işlemi LCD ekrandan direkt sayısal olduğu için kullanımı analog avometrelere göre çok daha kolay ve pratiktir. Ölçme için kullanıcının yapacağı işlem uygun komütatör kademesi ve ölçülecek büyüklüğe uygun prob bağlantı terminallerinin seçimidir. Resim 15.8 Dijital multimetre örnekleri Resim 15.9 Dijital Multimetre Şimdi, resim15.9’da verilen örnek bir dijital multimetre kullanarak konuyu açalım. 198 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ • Komütatör Anahtar Konumları Doğru Gerilim DCV Resim 15.9-a Doğru gerilim ölçmek istendiğinde komütatör anahtar DCV bölgesinde uygun kademeye getirilir. Ölçülecek doğru gerilim değeri tahmini olarak da bilinmiyorsa ölçme işlemine en yüksek kademeden başlanır. Buradaki kademelerin 200 mV, 2000 mV ( 2 V ), 20 V, 200 V, 1000 V olduğu görülmektedir. Alternatif Gerilim ~V Resim 14.9-b Alternatif gerilim ölçümlerinde komütatör ACV bölgesindeki uygun kademeye getirilir. Burada 200 ve 750 V olmak üzere iki kademe olduğu görülmektedir. Ölçme işlemine 750 V kademesinde başlanır. Ölçülen alternatif gerilim değerinin 200 V den az olması halinde kademe 200 V kademesine alınır. Doğru Akım 1 - DCA Resim 15.9-c Doğru akım ölçümlerinde komütatör anahtar DCA bölgesindeki uygun kade- 199 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ meye getirilir. Ancak buradaki kademelere baktığımızda 200µ - 2000µ - 20 mA – 200 mA olduğu görülür. Bu kademeler bize bu bölgede maksimum 200 mA doğru akım ölçebileceğimizi gösterir. Doğru Akım-2 DCA Resim 15.9d Yukarıdaki DCA komütatör bölgesinde 200 mA’e kadar doğru akım ölçülebildiğini gördük. Ancak ölçeceğimiz akım daha büyük değerde olabilir. Bu durumda 10A kademesi tercih edilmelidir. İki DCA ölçme bölgesi için kırmızı probun takılacağı bağlantı terminali farklıdır (Bu kademe bazı ölçü aletlerinde alternatif akım ölçümleri için yapılmıştır). Direnç Ω Resim 15.9-e Resim 15.9’da verilen avometre ile direnç ölçme işlemi yapılacağında seçici komütatör Ω bölgesine getirilir. Buradaki kademeler 200 – 2000 – 20k – 200 k – 2000k dur. Dijital avometrelerde analoglarda olduğu gibi kademeye göre çarpma işlemi yoktur. Buradaki kademeler ölçme sınırını gösterir. Ölçülen direnç değerinin kΩ seviyesinde olması durumunda ekranda K, MΩ seviyesinde olması durumunda ekranda direnç değeri ile birlikte “M” yazısı çıkar. 15.4.3 Kombine Ölçü Aletlerini Kullanırken Dikkat edilecek Hususlar 200 • Durum anahtarı: ölçülecek olan akım veya gerilimin cinsine göre, (~) veya (-) pozisyonuna alınır. • Kademe anahtarı aletin ölçebileceği en büyük kademeye getirilir. • Ölçülecek akım veya gerilim değerine göre, ölçü aletinin bağlantısı düzgün yapılır. 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ • Doğru akım ölçümlerinde aletin ibresi ters sapıyor ise bağlantı uçlarının yerleri değiştirilir. • Kademe anahtarı en düşük değere getirildiğinde göstergede hiçbir sapma olmuyorsa, devrede kopukluk olup olmadığı, aletin sağlam olup olmadığı veya devreden geçen akımın aletin ölçemeyeceği kadar küçük bir değere sahip olup olmadığı kontrol edilir. 15.5 GÜÇ ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLANMASI Bir elektrik devresinde gücü doğrudan ölçen aletlere wattmetre adı verilir. Wattmetreler devredeki gücü; Watt, KiloWatt ve MegaWatt cinsinden ölçerler. Wattmetreler ölçü aletinin üzerinde yazılı olan W, KW, MW harflerinden birisi sayesinde diğer ölçü aletlerinden ayırt edilir. Doğru akım devrelerinde akım ve gerilimin çarpılması ile devredeki elektrik gücü watt olarak bulunur( P=U.I). Bu bağıntıya göre ölçü aletlerinde elektrik gücünü Watt olarak okuyabilmek için akım ve gerilimin aynı zamanda ölçülmesi gereklidir. Akım ve gerilimi aynı anda ölçmek için watmetrelerde biri akım, diğeri gerilimi ölçmek için iki adet bobin bulunur. Gerilimi ölçe bobine gerilim bobini, akımı ölçen bobine ise akım bobini adı verilir. Akım bobini ampermetre gibi devreye seri, gerilim bobini ise voltmetre gibi devreye paralel bağlanır. Ölçme tekniğinde, elektrik güçlerinin ölçülmesinde îndüksiyon, elektrostatik ve elektrodinamik tipte olmak üzere 3 farklı şekilde wattmetreler imal edilir. Bu ölçü aletlerinden ilk ikisinin hatalı ölçüm yapması, güç kayıplarının fazla olması ve sadece alternatif • akımda kullanılması gibi sakıncalarından dolayı günümüzde kullanım alanı azalmıştır. Uygulamada en çok, elektrodinamik Wattmetreler kullanılmaktadır. 15.6 BİR FAZLI WATTMETRELER Doğrudan doğruya güç ölçen aletlere wattmetre denir. Wattmetrelerin dijital ve analog tipleri bulunmakta olup seviye olarak genelde W ve KW seviyelerinde sınıflandırılırlar. Wattmetreler ile doğru ve alternatif akımda güç ölçülebilir. Ancak AC ve DC wattmetre seçimine, AC ve DC’de güç ölçebilen wattmetre de ise AC-DC kademe seçimine dikkat edilmelidir. Güç akım ve gerilimin çarpımına eşit olduğundan wattmetreye alıcının akım ve gerilim değerleri aynı anda girilmelidir. Bu gereksinim wattmetrenin akım bobini güç ölçümü yapılacak devreye seri, gerilim bobini paralel olacak şekilde bağlanarak karşılanır. Wattmetrelerde küçük güç ölçülecekse akım bobininin sonra, büyük güç ölçülecek ise akım bobininin önce bağlanması ölçme hatasını azaltacaktır. 201 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Şekil 15.10 (a) Wattmetre ve devreye bağlanması Şekil 15.10 (a) Üç fazlı wattmetrenin bağlantı şeması 15.7 ÜÇ FAZLI WATTMETRELER Üç fazlı wattmetrenin üç akım bobini, ayrı ayrı birer fazlara bağlanır. Gerilim bobinleri ise birer uçları kendi faz girişlerine diğer uçları da birleştirip nötr hattına bağlanır. 15.8 İŞ ÖLÇEN ALETLER VE DEVREYE BAĞLANMASI Elektrik devrelerinde harcanan enerjiyi (işi) doğrudan ölçen aygıtlara sayaç adı verilir. Elektrik sayaçları, harcanan enerjiyi kilowattsaat ( KWh ) cinsinden ölçerler. Alternatif akım devrelerinde, indüksiyon prensibine göre çalışan sayaçlar kullanılır. İndüksiyon sayaçları bir ve üç fazlı olmak üzere iki farklı şekilde üretilirler. Bu sayaçların dışında çifte tarifeli, fiyat, zaman, paralı ve akım sınırlayıcılı olan sayaç türleri de bulunmaktadır. 202 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ 15.9 BİR FAZLI SAYAÇLAR Şekil 15.11 Bir fazlı indüksiyon sayacı ve bağlantı şeması Yapısı: Bir fazlı indüksiyon sayaçları, tek fazlı alternatif akımda çalışan lamba, televizyon, fırın, motor, radyo, televizyon gibi cihazların harcadığı elektrik enerjisini KWh cinsinden ölçerler. Şekil 15.11 de bir fazlı indüksiyon sayacının iç yapısı görülmektedir. İndüksiyon sayaçlarının yapısında, U ve G şeklindeki K1 ve K2 elektromıknatısları ile M sabit mıknatısı ve A alüminyum diski bulunur. K2 elektromıknatısı üzerinde kalın kesitli ve az sarımlı (st) akım bobini, K1 elektromıknatısının üzerinde ise ince telden çok sarımlı bir (sp) gerilim bobini bulunur. K2 elektromıknatısının üzerinde akım bobininden başka R direncinin uçlarına bağlı olan ve birkaç sarımdan oluşan ( sta ) başka bir bobin vardır. Şekilde görülen A alüminyum diski ise K, ve K2 elektromıknatıslarının kutupları arasında dönebilecek şekilde yataklandırılır. Diskin devir hızı ise sonsuz bir vida yardımı ile Z devir sayıcısına iletilir. 15.9.1 Sayacın çalışması Akım ve gerilim bobinleri, sayacın diski üzerinden geçen akım ve uygulanan gerilimle orantılı olarak bir kuvvet uyguladığı için diskin dönüş hızı devreden çekilen güçle birlikte artar. Sayaçlar devreye bağlandığında, akım ve gerilim bobinlerinden geçen akımlar, bobinlerde manyetik alan meydana getirir. Şekle göre diskin alt yüzü akım bobini, üst yüzü ise gerilim bobininin oluşturduğu alanın etkisi altındadır. Akım ve 203 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ gerilim bobinlerinin geometrik toplamından meydana gelen bu bileşke manyetik alan, hava aralığındaki diske bir noktada etki ederek diskin bir yönde sürekli olarak dönmesini sağlar. Diskin devri sonsuz bir vida ile devir sayıcıya iletilir. Devir sayıcı diskin devrini sayar. Disk belirli bir devir yaptıktan sonra da numaratör bir rakam yazar. Böylece sayaç yardımı ile harcanan elektrik enerjisi ölçülür. Alüminyum diskin devir hızı devreden geçecek olan akıma bağlıdır. Ölçmenin doğru yapılabilmesi için, indüksiyon sayaçlarında akım ve gerilim bobinlerinin manyetik akıları arasında 90°’ lik bir faz farkı bulunmalıdır. Bu açı farkı, gerilim bobininin saf indüktif, akım bobininin ise saf omik dirençten yapılması ile olanaklıdır. Pratikte saf omik ve saf indüktif dirençleri bulmak çok zordur. Bu yüzden gerilim bobininin oluşturacağı manyetik akının şebeke geriliminin 90° gerisinde olmasını sağlamak için N parçası Kj elektromıknatısına paralel olarak bağlanır. Şekilde görülen M sabit mıknatısı ile doğru ölçüm yapılır. Bu sayede disk devri ile yük akımının orantılı olması sağlanır. Sayaç dönerken, yük devreden çıkarılacak olursa mil üzerinde bulunan f demir çengeli ve K1 üzerindeki b manyetik çengeli diskin aynı yerde durmasını sağlar. 15.9.2 Sayaçların Dönüş Yönü Sayaçlarda alüminyum diskin dönüş yönü soldan sağa doğrudur. Bu durum bir ok yardımı ile sayaç kapağı üzerinde belirtilir. Sayacın çalışıp çalışmadığını anlamak ve devir sayısını saymak için, diskin kenarına kırmızı renkli bir işaret konulur. Bir fazlı ( monofaze ) sayaçlarda akım bobininin klemensine bağlı olan iletkenin yeri değiştirilecek olursa sayaçtaki diskin dönüş yönü de değişir. Üç fazlı (trifaze ) sayaçlarda ise fazlardan en az ikisinin giriş ve çıkış yerleri değiştirilecek olursa alüminyum diskin dönüş yönü değişir. Tüketim yerlerine konulan sayaçlar genellikle ayda bir kez görevli personel tarafından okunur. Harcanan enerjinin bedeli, bir önceki ayda okunan en son değer ile sayaç üzerinde okunan en son değer arasındaki farka göre hesaplanır Bir kwh lik enerji için diskin kaç devir yapması gerektiği sayaçların etiketinde yazılıdır. Bir sayacın etiketinde 750 devir / kwh yazılı ise diskin her 750 devri için harcanan elektrik enerjisi 1 Kwh olur. 15.9.3 Sayaçların Kontrolü İyi bir sayaç, istenilen birim ile gerçek sarfiyatı göstermelidir. Uzun süreli kullanım ve bazı olumsuz nedenlerden dolayı sayaçlar bazen hatalı ölçüm yapmaktadır. Hatalı ölçüm yapan sayaçların ayarları sayaç ayar merkezlerinde yapılır. Bir sayacın doğru ölçüm yapıp yapmadığı pratik yöntemle saptanabilmektedir. Bu işlemin nasıl yapıldığı aşağıdaki örnekle sizlere kısaca açıklanacaktır. 204 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Etiketinde 1200 devir / Kwh yazılı olan bir sayacın doğru yazıp yazmadığı kontrol edilmek istensin. Bu işlem için ilk önce sayacın devresine gücü bilinen bir alıcı bağlanır. Daha sonra bir saat veya kronometre yardımı ile alıcının sayaca bir dakikada yaptırdığı devir sayısı tespit edilir. Örneğin bu alıcı sayaca 2 dakikada 40 devir yaptırmış olsun. Sayacın etiketinde 1200 devir / Kwh yazılıdır. 1000 wattlik bir alıcı bu sayacın devresine bağlansa idi alıcı sayaca dakikada 1200 /60 =20 devir yaptıracaktı. Sayaç devresine bağlanan alıcı sayaca 2 dakikada 40 devir yaptırdığına göre bu sayaç doğru ölçüm yapmaktadır. Saat veya kronometre ile tespit edilen diskin devir sayısı, etiket değerine göre diskin dakikada yapması gereken devir sayısından büyükse sayaç fazla yazıyor, küçükse az yazıyor demektir. Sayaçların kontrolü için uygulanacak yöntemlerden birisi de; diskin belli bir devir sayısına ulaşmak için ne kadar süre harcadığını hesaplamaktır. Örnek 1: Etiketinde 600 devir / kwh yazılı bir sayaca 200 Watt gücündeki bir lamba bağlanmış olsun. 200 wattlik bu alıcı sayaca dakikada 3 devir yaptırsın. Bu bilgilerin ışığında sayacın doğru yazıp yazmadığını kontrol edelim. Çözüm: Etiket değerine göre sayaç diskinin 1 dakikada yapması gereken devir sayısı 600 / 60 = 10 devir / dakikadır. Sayacın yapması gereken devir sayısı hesaplama yöntemi ile aşağıdaki gibi bulunur. 1000 watt’lik bir alıcı sayaca 200 watt’lık alıcı aynı sayaca 1 dakikada 1 dakikada 10 devir yaptırırsa X devir yaptırılır. 200 wattlık alıcı bu sayaca 1 dakikada 2 devir yaptırmaktadır. Sayaç diski örneğimizde 1 dakikada 3 devir yaptığına göre bu sayaç dakikada 1 devir fazla yazmaktadır. Sayaçlarla değeri bilinmeyen bir alıcının değerini de aynı zamanda bulmak mümkündür. Bunun için değeri bilinmeyen alıcı sayaç devresine bağlanır. Belli bir zaman dilimindeki diskin devir sayısı sayılır ve aşağıdaki yöntemle alıcının gücü he- 205 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ saplanır. Örnek 2: Gücü bilinmeyen bir alıcı, etiketinde 1200 devir / kwh yazılı olan sayaca dakikada 6 devir yaptırmaktadır. Alıcının gücü kaç wattir? Çözüm: 1 kw lık alıcı bu sayaca saatte 1200 devir yaptırdığına göre, diskin dakikada yapması gereken devir sayısı 1200 / 60 = 20 dir. 1000 watt’lik bir alıcı sayaca x watt’lik alıcı aynı sayaca 1 dakikada 1 dakikada 20 devir yaptırırsa 6 devir yaptırır. Sayaçlar 10 yıldan fazla olmamak koşulu ile yetkili personel tarafından belirli zamanlarda bakım ve kontrolden geçirilir. Günümüzde dijital teknolojinin gelişmesi ile birlikte indüksiyon sayaçlarının yanında elektronik sayaçlar da üretilmektedir. Şekil 15.19 da elektronik sayaca ait bir resim görülmektedir. Şekil 15.12 Üç fazlı dört telli indüksiyon sayacının iç yapısı ve devreye bağlantı şeması 206 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Resim 15.10 Üç fazlı dört telli elektronik sayaç Şekil 15.13 Üç fazlı üç telli indüksiyon sayacının iç yapısı ve devreye bağlantı şeması 207 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ 15.10 Üç FAZLI SAYAÇLAR Kullanılacağı devrenin özelliğine göre üç fazlı indüksiyon sayaçları; üç fazlı üç telli ve üç fazlı dört telli olmak üzere iki ayrı şekilde üretilir. Üç fazlı sayaçlar; iki veya üç adet bir fazlı indüksiyon sayacının bir araya getirilmesiyle oluşturulur. Üç fazlı sayaçların çalışma prensibi ve özellik açısından bir fazlı sayaçlardan hiçbir farkı yoktur. Üç fazlı sayaçların yapı olarak bir fazlı sayaçlardan tek farklı yanı her sayaca ait alüminyum disklerin, aynı eksen üzerindeki bir mile tespit edilmiş olmasıdır. Şekil 15.12’de üç fazlı dört telli bir sayaca ait iç bağlantı şeması görülmektedir. Üç fazlı dört telli sayaçlarda bir nötr hattı olduğu için bu sayaçlar dengeli ve dengesiz alıcılara bağlanarak üç fazın toplam enerjisinin Kwh cinsinden ölçerler. Şekil 15.13’te ise üç fazlı üç telli dağıtım sistemlerinde kullanılan bir sayaca ait iç bağlantı şeması görülmektedir. Bu tip sayaçlarda bir adet disk bulunmaktadır. Şekilde görülen iki adet elektromıknatıs ise bu diske etki etmektedir. Üç fazlı üç hatlı devrelerde kullanılan bir başka sayaç çeşidi ise aynı diske bağlı iki adet diski bulunan sayaçlardır. Şekil 15.13’te görülen bu sayaçlar wattmetreler gibi devreye aron bağlanarak her faza ait olan hattın enerjisini Kwh olarak ölçer. 15.10.1 Sayaçların Devreye Bağlanması Harcanan elektrik enerjisinin doğru ölçülebilmesi için sayaçlar eelektrik devresine doğru olarak bağlanmalıdır. Sayaçların akım bobinleri Wattmetrelerde olduğu gibi devreye seri, gerilim bobini ise paralel olarak bağlanır. Her sayacın bağlantı kapağının içerisinde sayaç bağlantısı ile ilgili olan bağlantı şeması bulunur. Sayaçlar elektrik devrelerine üç farklı şekilde bağlanır. 15.10.1.1DirektBağlama Şekil 15.14 Bir fazlı sayacın devreye direkt olarak bağlanması 208 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Alçak gerilim şebekelerinde ve düşük akım değerine sahip olan elektrik devrelerinde sayaçlar Şekil 15.14’te görüldüğü gibi doğrudan bağlanır. Bir fazlı sayaçlar 5, 10, 20, 30 amperlik akım değeri ile 110-220 ve 380 volt gerilim değerlerinde üretilirler. Bir fazlı sayaçlar 5-10 ve 30 amperlik akım değeri ile üç fazlı sayaçlar ise; 3x10, 3x30, 3x100 ve 3x200 amperlik sayaç olarak anılır. Elektrik işletmelerinin durumuna göre 50 amperden sonraki akım değeri için sayaçlara akım trafoları (redüktörleri), yüksek gerilim devrelerinde ise gerilim trafoları bağlanmalıdır. 15.10.1.2 Akım Ölçü Transformatörü ile Bağlama Alıcıların fazla akım çektiği alçak gerilim devrelerinde sayaçların akım bobinine Şekil 15.15’te görüldüğü gibi bir ölçü transformatörünün sekonder uçlarına bağlanarak gerekli ölçümler yapılır. Şekil 15.15 Akım trafosu ile sayaçların kullanımı 15.10.2 Gerilim Ölçü Transformatörü ile Bağlama Yüksek gerilim devrelerinde harcanan elektrik enerjisini ölçmek için, sayaçlara Şekil 15.16’da görüldüğü gibi ölçü transformatörleri bağlanarak gerekli ölçümler yapılır. Şekilde görüldüğü gibi yüksek gerilim değeri sayaçlar için 100-110 voltluk gerilim değerine düşürüldüğü için aynı zamanda bu ölçü aleti yüksek gerilimden de yalıtılmış olur. 209 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Şekil 15.16 Gerilim trafosu ile sayaçların kullanımı 210 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ ÖZET Bir elektrik devresinden geçen akım şiddetini ölçmeye yarayan cihazlara Ampermetre adı verilir. Ampermetreler elektrik devrelerine seri olarak bağlanır. Ampermetrelerin kadranı üzerinde, akım şiddeti amperin baş harfi olan (A) harfi yazılıdır. Ampermetreler elektrik devresinden geçecek olan akım şiddetinin değerini doğru olarak ölçmelidir. Bunun için ampermetrelerin bobini kalın kesitli ve az sarımlı olarak yapılır. Ampermetrenin iç dirençleri ise 0 ila 1 ohm arasındadır. Ölçmüş oldukları akımın değerine göre ampermetreler, miliampermetre, mikroampermetre ve kiloampermetre olarak isim alırlar. Ampermetreler, manyetik alanın demir nüveye yaptığı etkiye göre çalışırlar. Yapı olarak yumuşak ve döner demirli olmak üzere iki ayrı tipte üretilir. Bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki potansiyel farkı ölçmeye yarayan cihazlara voltmetre denir. Voltmetreler gerilim kaynağının iki ucu arasına paralel bağlanır. Voltmetreler devreye bağlandığında kaynak gerilimini düşürecek kadar büyük bir akım çekmemelidir. Voltmetreler devreden çekeceği akımın küçük olması için, bobini ince telden çok sarımlı olarak sarılır. Bu ölçü aletinin iç direnci ampermetreye oranla oldukça büyüktür. Voltmetrelerin volt başına ohm değerine hassasiyet adı verilir. Elektrik devrelerinde ohm kanunu yardımı ile değeri bilinmeyen dirençler ampermetre - voltmetre metodu kullanılarak hesaplanır. Bu yöntemde ölçülecek olan direncin değeri ampermetre ve voltmetrenin devreye bağlantı şekline göre iki farklı biçimde hesaplanabilir. Ampermetrenin voltmetreden önce bağlanması ile oluşturulan bağlantı türüne önce bağlama denir. Küçük dirençlerin ölçülmesinde ampermetre önce bağlanır. Ampermetrenin voltmetreden sonra bağlanması ile elde edilen bağlantı şekline sonra bağlama denir. Ampermetre Çeşitleri ve Kullanılmaları Ampermetrenin dışında akım ölçmek için Multavi ( Amper - voltmetre ) ve Avometre gibi değişik kombine ölçü aletleri kullanılır. Multavi (Amper - voltmetre ) Hem akım hem de gerilim ölçmeye yarayan döner çerçeveli kombine ölçü aletine multavi ( amper-voltmetre ) adı verilir. Multaviler hem alternatif hem de doğru akım devrelerinde kullanılır. Bu ölçü aletinin kadranı üzerinde bir veya iki kademeli taksimat bulunur. 211 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ Multavi’nin dış devreye çıkarılan üç adet bağlantı ucu bulunur. Bağlantı uçlarının birinin üzerinde A, diğerinin üzerinde V, üçüncü ucun üzerinde ise ortak ucu gösteren O harfi yazılıdır. Ölçü aleti ile akım ölçülmek istendiğinde kademe anahtarı A tarafına çevrilir. Bu ölçü aleti ile değeri 0,06 amper ile 30 amper arasındaki akımlar ölçülebilir. Multavi’ler yapılış şekline göre; Multavi II, Multavi 5 ve Multavi S olarak isimlendirilir. Akım, gerilim ve direnç gibi üç ayrı büyüklüğü ölçen aletlere Avometre denir. Avometrelerde ölçtükleri büyüklüklerin ( Amper, Volt, Ohm ) baş harflerinin bir araya getirilmesiyle bu adı alır. Avometrelere kombine ölçü aletlerinden farklı olarak bir Ohmmetre devresi ilave edilmiştir. Ohmmetre devresini çalıştırmak için kullanılacak olan pil bataryası aletin içerisine monte edilmiştir. Hatasız bir ölçme yapmak için ilk önce avometre ayar düğmesi ile göstergenin sıfır ayan yapılır. Bir elektrik devresinde gücü doğrudan ölçen aletlere wattmetre adı verilir. Wattmetreler devredeki gücü; Watt, KiloWatt ve MegaWatt cinsinden ölçerler. Wattmetreler ölçü aletinin üzerinde yazılı olan W, KW, MW harflerinden birisi sayesinde diğer ölçü aletlerinden ayırt edilir. Doğru akım devrelerinde akım ve gerilimin çarpılması ile devredeki elektrik gücü watt olarak bulunur( P=U.I). Bu bağıntıya göre ölçü aletlerinde elektrik gücünü Watt olarak okuyabilmek için akım ve gerilimin aynı zamanda ölçülmesi gereklidir. Akım ve gerilimi aynı anda ölçmek için Wattmetrelerde biri akım, diğeri gerilimi ölçmek için iki adet bobin bulunur. Gerilimi ölçe bobine gerilim bobini, akımı ölçen bobine ise akım bobini adı verilir. Akım bobini ampermetre gibi devreye seri, gerilim bobini ise voltmetre gibi devreye paralel bağlanır. Elektrik devrelerinde harcanan enerjiyi (işi) doğrudan ölçen aygıtlara sayaç adı verilir. Elektrik sayaçları, harcanan enerjiyi kilowattsaat ( KWh ) cinsinden ölçerler. Alternatif akım devrelerinde, indüksiyon prensibine göre çalışan sayaçlar kullanılır. İndüksiyon sayaçları bir ve üç fazlı olmak üzere iki farklı şekilde üretilirler. Bu sayaçların dışında çifte tarifeli, fiyat, zaman, paralı ve akım sınırlayıcılı olan sayaç türleri de bulunmaktadır 212 3. SINIF ELEKTRİK TESİSATÇILIĞI ELEKTRİK BİLGİSİ DEĞERLENDİRME SORULARI 1)Elektrik devresinin gücünü ölçer? A. Volt metre B. Ohm metre C. Watt metre D. Tako metre 2)Kombine elektrik ölçü aletidir? A. Volt metre B. Frekans metre C. Ampermetre D. AYD metre 3)Ampermetre elektrik devresine nasıl bağlanır? A. Paralel B. Seri C. Seri-Paralel D. Karışık 4)Voltmetre elektrik devresinde neyi ölçer? A. Gelirim B. Akım C. Güç D. Direnç 5)Devrenin direnci hangi yöntem veya ölçü aletiyle ölçülmez? A. Ohm metre B. Sayaçla C. Meger ile D. Ampermetre ve Voltmetre ile 213
