temel elektrik - Teknik Videolar

TEMEL ELEKTRĠK
Elektriğin Tarihçesi
Elektrik, Yunanca kehribar anlamındaki elektron sözcüğünden gelmektedir. Elektrikle
ilgili ilk olarak gözlenen ve incelenen statik yüklerin oluşturduğu statik elektriklenmedir. Eski
Yunanlılar kehribarın kürk parçasına sürtüldüğünde, tahta talaşı, kuş tüyü gibi küçük hafif
cisimleri çektiğini gözlemlemişlerdi. Yine aynı şekilde eski insanlar doğal mıknatısın,
yakınında bulunan demir parçacıklarını çektiğini ve mıknatıslanan bir demir parçasının da
aynı şekilde gözle görülmeyen bir kuvvet yaratarak, çevresindeki küçük demir parçacıklarını
çektiğini bulmuşlardı. Fakat kağıt, kuş tüyü, ve tahta parçacıklarının magnetik cisimler
tarafından çekilmediklerini deneyler sonucu anlamışlardı.
Elektrik kavramını inceleyen ilk bilim adamı William Gilbert‟tir. 1752‟ de Franklin
uçurtma deneyi ile yıldırımın elektriksel bir olgu olduğunu, artı ve eksi yüklerden oluştuğunu
belirleyip adlandırmıştır.
18.yüzyılın ortalarında ise elektriklenmeler sonucu cisimlerin artı veya eksi yükle
yüklendikleri ve yükler arasında ilişkiler olduğu ortaya çıkartılmıştır.
19.yüzyılın başında Volta elektrik pilini buldu. Böylece pratik bir akım kaynağı elde
edildi. Bu buluştan sonra elektrik akımı ile statik elektriğin aynı olgunun farklı görünümleri
olduğu anlaşıldı.
1807‟de, erimiş potastan oluşan bir elektrolitten elektrik akımı geçirilerek potasyum
metali ayrıştırıldı. Bundan sonraki araştırmalar, elektrikle kaplama, elektrolitik arıtma ve
elektrokimya endüstrisini geliştirdi.
1808‟de elektrik akımının ışık ya da ısı enerjisine dönüştürülebileceği ortaya kondu.
1820‟de Orsted elektrik akımının iletken çevresinde bir magnetik alan oluşturduğunu
buldu. 1831‟de Faraday, bunun tersini, yani; magnetik alan içinde hareket eden bir iletken
üzerinde bir gerilim indüklendiğini buldu. Bu buluş transformatör, elektrik motoru ve
dinamonun gelişmesini sağladı.
1864‟de Maxwell elektrik, magnetik ve optik olguları elektromagnetizma altında
birleştirdi. Elektriğin endüstriye girişi 19. yüzyılın ikinci yarısında başlar.
1873‟de elektrik enerjisinin enerji iletim hatları ile iletilebileceği ispat edildi.
Selenyumun foto-elektrik etkisi de 1873‟de bulunmuştur. 1879‟da fotoğrafların sırayla
iletilmesi ve hareketli görüntünün elde edilmesi düşünülmüştür.
1879‟da Edison, akkor lambayı bularak diyot lambanın esasını ortaya koydu.
1881‟de ilk elektrik üretim ve dağıtım şebekesi New-York‟ta kuruldu.
1895‟de Thomson elektron kavramını ortaya koydu. Bundan sonra elektroniğin ayrı bir
bilim dalı olarak gelişimi başladı. 1907‟de triyot lamba bulundu.1923‟de ikonoskop lambasının
bulunması ile TV‟nin, 1948‟ de transistorun bulunması ile bilgisayar teknolojisinin gelişmesine
olanak sağlandı. 1958‟de ilk tümleşik devre yapıldı. 1970‟de birçok devre elemanı bir yonga
(chip) üzerine toplanarak, elektronik devreler yapıldı. 1971‟de ise ilk mikroişlemci
gerçekleştirildi.
ENERJĠ
İş yapabilme yeteneğidir. Enerjinin korunumu yasasına göre, enerji yoktan var
edilemez, vardan yok edilemez, ancak birbirine dönüştürülebilir. Enerji doğada iki şekilde
bulunur.
A) Potansiyel (durgun) enerji,
B) Kinetik (kullanılan, sarf olunan ) enerji,
■ Suyun yüksekte bulunan bir depoya çıkarılması Kinetik Enerji, depoda bulunması
ise Potansiyel Enerjidir.
■ Pil ve aküdeki enerji; uçlarında alıcı yoksa Potansiyel Enerji, alıcı bağlı ve
devredeyken Kinetik Enerjidir.
Enerji ÇeĢitleri
A ) Mekanik enerji
B ) Isı enerjisi
C ) Işık enerjisi
D ) Kimyasal enerji
E ) Nükleer Enerji
F ) Elektrik enerjisi
IġIK ENERJĠSĠ
KÖMÜR
KĠMYASAL
ENERJĠ
GENERATÖR
TÜRBĠN
KAZAN
MEKANĠK
ENERJĠ
ISI ENERJĠSĠ
ELEKTRĠK ENERJĠSĠ
GÜÇ
TRAFOSU
ENERJĠ ĠLETĠM HATTI
DAĞITIM
TRAFOSU
ISI
ETKĠSĠ
IġIK
ETKĠSĠ
KĠMYASAL
ETKĠ
MAGNETĠK
ETKĠ
Şekil 1: Enerji dönüşümü
FĠZYOLOJĠK
ETKĠ
Elektriğin Tanımı
Elektrik kısaca serbest elektron akışıdır. Farklı enerji türlerine kolayca dönüştürülebilir.
Kaliteli elektrik enerjisi; sürekli olmalı, gerilim ile frekans değerleri sabit olmalıdır.
Elektrik Enerjisinin Etkileri
A) Isı etkisi
B) Işık etkisi
C) Magnetik (mekanik) etki
D) Kimyasal etki
E) Fizyolojik etki
Elektrik Enerjisinin Üstünlükleri
A) Diğer enerjilere dönüşümü kolaydır.
B) Dönüşüm sırasında verim yüksektir.
C) İletimi kolaydır.
D) İletim kayıpları azdır.
E) Kullanımı kolaydır.
Elektrik Enerjisini Elde Etme Metotları
A) Sürtünme ile,
B) Basınç ile (piezo-elektrik),
C) Isı ile,
D) Işık ile,
E) Kimyasal etki ile,
F) Magnetik etki ile,
Santrallerimizde, magnetik etki ile elektrik üretilmektedir.
ALTERNATĠF AKIMIN MAGNETĠK YOLLA ELDE EDĠLMESĠ
1- Magnetik Alan Ġçerisinde Ġletkenin Hareketi, Ġndüklenen EMK ve Değeri:
İlk olarak iletkeni belirli bir hızla
kutuplar arasına soktuğumuzda, sıfırı
ortada olan voltmetre ibresinin bir
yönde saptığı görülür. Bu hareketin
sağa doğru olduğunu kabul edelim.
İkinci olarak iletkeni hiç hareket
ettirmeyelim veya bir kutuptan
diğerine doğru yani kuvvet çizgilerine
paralel olarak hareket ettirelim. Bu
durumlarda voltmetre ibresi sapmaz.
Üçüncü olarak iletkeni kutuplar
arasında belirli bir açıyla hareket
ettirirsek, ibrenin saptığı fakat bu
sapmanın ilk sapmaya göre daha
düşük değerli olduğunu görürüz.
Son olarak iletkeni kutuplar
arasından çıkartalım. Bu sırada
voltmetre ibresi sola doğru sapar.
Şekil 2
Tüm bunlardan anlaşılacağı üzere, magnetik alan içerisinde kuvvet çizgilerini kesecek şekilde
hareket eden iletkende bir Elektro Motor Kuvvet ( EMK ) meydana gelir. Eğer iletkenin
uçlarına alıcı bağlanacak olursa bir akım geçişi olur. İndüklenen EMK‟nın yönü sağ el kuralı
ile bulunur. Kutuplar arasında hareket eden iletkende indüklenen EMK‟nın değeri ;
e = B. l. v. Sinα . 10-8 volt
Formülü ile bulunur.
Bu formülde;
e
B
l
v
Sinα
: İndüklenen emk. (Volt)
: Birim yüzeydeki kuvvet çizgisi sayısı (Magnetik akı yoğunluğu) (Maxwell/cm2)
: İletkenin boyu (cm)
: İletkenin bir saniyedeki hızı (cm/sn)
: İletkenin kutuplarla yaptığı açının sinüsü dür.
2- Magnetik Alan Ġçerisinde Döndürülen Bobinde Ġndüklenen EMK ve Değeri:
Elektrik enerjisi genellikle döner makinalardan elde edilir. Alternatör adı verilen bu
döner makinalarda alternatif akım üretilir. Alternatörün basit şeması şekil 3‟te gösterilmiştir.
Şekil 3: Alternatörün basit şeması
Şekil 4: Alternatif akımın oluşması
Sabit magnetik alan içerisinde kalan ve hareket eden bobinde gerilim indüklenir. Bu
indüklenen gerilim fırça ve bilezikler yardımıyla dış devreye alınır. Eğer bileziklere bir alıcı
bağlanacak olursa bu alıcıdan zamanla yön ve şiddetini değiştiren bir akım geçer.
Bobin;
0 konumunda iken, iletkenin hareketi kuvvet çizgilerine paraleldir. Bu durumda kuvvet
çizgileri iletken tarafından kesilmeyeceğinden emk indüklenmez.
1 konumuna gelince iletkenin kuvvet çizgileri tarafından kesilmesiyle emk indüklenir.
2 konumunda kuvvet çizgilerinin iletkeni kesme açısı artacağından indüklenen emk‟nın
değeri artar.
3 konumunda kuvvet çizgileri iletkeni dik olarak keseceğinden maksimum emk
indüklenir.
3 konumundan 6 konumuna doğru gelirken magnetik kuvvet çizgilerinin kesme açısı
azalacağından emk her konumda biraz daha azalarak 6 konumunda 0 olacaktır. Çünkü 6
konumunda kuvvet çizgileri iletkeni kesmez.
İndüklenen emk‟nın yönü sağ el kuralına göre bulunduğunda emk‟nın yönü bize
doğrudur. 6 konumundan sonra emk‟nın yönü değişerek bizden uzaklaşır durumdadır.
6, 7, 8 konumlarını geçerken indüklenen emk artarak 9 konumunda maksimum
düzeye çıkar. 10 ve 11 konumlarında emk azalarak 12 konumunda 0 olur.
Açısal Hız: Birim zaman içerisinde kat edilen açı veya bir saniyede açı cinsiden kat edilen
yola “Açısal Hız” denir.
= 2. . f
(omega) ile gösterilir. Birimi (raydan/saniye) dir.
(r/sn) formülü ile bulunur.
Elektriksel açı ile açısal hız arasındaki ilişki ise ; α =
Bu formülde ;
α : Elektriksel açı (derece veya radyan)
: Açısal hız (raydan/saniye)
t : Zaman (saniye)
. t formülü ile bulunur.
Şekil 5
Şekil 6
Derece ve radyan şu formül ile birbirlerine dönüştürülebilir.
D
180
2 radyan = 3600
1 radyan = 57,30 dir.
r
Örnek: Sinüzoidal bir gerilimin periyodu 0,04 saniyedir. Buna göre frekansı ve gerilimin
sıfırdan başlayarak pozitif maksimum değeri alması için geçen zamanı bulunuz.
f
1
T
1
0 ,04
f
25 Hz olur.
Bilindiği gibi gerilimin sıfırdan başlayıp maksimum değere ulaşması için geçen zaman
periyodun 1/4'ü dür. Buna göre ;
t
T
4
0 ,04
4
t
0 ,01sn olur.
ELEKTRĠKTE ÜÇ TEMEL BÜYÜKLÜK
Gerilim:
Kapalı bir elektrik devresinde serbest elektron akışına sebep olan basınca (Potansiyel
farka) Gerilim denir. “U” ile gösterilir. Birimi volt (V)‟tur. Voltmetre ile ölçülür. Voltmetreler
devreye paralel bağlanır.
1 Volt: 1 ohm‟luk bir direnç üzerinden 1 Amper şiddetinde akım geçmesine sebep olan
gerilim değerine 1 Volt denir.
Megavolt
kilovolt
Volt
milivolt
mikrovolt
(MV)
(kV)
(V)
(mV)
(μV)
Akım ġiddeti:
Kapalı bir elektrik devresinde birim zamanda geçen elektron miktarına akım şiddeti
denir. “I” ile gösterilir. Birimi Amper (A)‟dir Ampermetre ile ölçülür. Ampermetreler devreye
seri bağlanır.
1 Amper: Bir devrede 1 saniyede geçen elektron miktarı 6,28 x 10 -18 elektron ise akan akım
1 Amperdir.
Megaamper
kiloamper
Amper
miliamper
mikroamper
(MA)
(kA)
(A)
(mA)
(μA)
Direnç:
Serbest elektron akışına karşı gösterilen zorluğa denir. “R” ile gösterilir. Birimi Ohm
(Ω)‟dur. Ohm metre ile ölçülür.
1 Ohm: 1 Volt gerilim uygulanan bir direnç üzerinden geçen akım 1 Amper ise o direncin
değeri 1 ohm‟dur.
Megaohm
kiloohm
Ohm
miliohm
mikroohm
(MΩ)
(kΩ)
(Ω)
(mΩ)
(μΩ)
Gerilim DüĢümü:
Hat başı ile hat sonu arasındaki gerilim farkına veya devreye uygulanan gerilimle
alıcının uçları arasındaki gerilim farkına “gerilim düşümü” denir.
AKIM YOĞUNLUĞU
İletken içindeki J akım yoğunluğu, birim alan başına düşen akım olarak tanımlanır.
Herhangi bir iletkenden istediğimiz değerde akım geçiremeyiz. Her iletkenin bir akım taşıma
kapasitesi vardır.
J=I/A
J : Akım Yoğunluğu (Amper/mm2)
I : Akım Şiddeti
A : İletkenin kesiti
BASĠT ELEKTRĠK DEVRESĠ, ELEMANLARI ve ÇEġĠTLERĠ
Enerji kaynağından çıkan akımın sigorta, anahtar (devre kesici), alıcı ve iletkenlerden
geçtikten sonra tekrar akım kaynağına dönmek için geçtiği yola elektrik devresi denir.
Devre elemanları;
Üreteç: Elektrik devresinde elektron akışı için gerekli potansiyel farkı meydana getiren ve
devam ettiren kaynaktır.
Alıcı: Elektrik enerjisini tüketerek diğer enerji çeşitlerine çevirip, bir iş yapılmasını sağlayan
makina ve cihazlardır.
Sigorta: Elektrik devresinden geçen akımın istenmeyen değere yükselmesini önlemek için
devreyi açmaya yarayan koruma elemanıdır.
Anahtar: Açıldığı zaman alıcı tarafına giden akımı kesen, kapandığında ise alıcının
çalışması için akımın geçmesini sağlayan devre elemanıdır.
Ġletken: Üreteç ile alıcı arasında elektrik akımının akması için hat teşkil eden (yol oluşturan)
metal tellerdir.
Devre çeşitleri;
Açık Devre: Herhangi iki nokta arasından akan akım ya da iletkenlik sıfır ise (direnç sonsuz
ise) bu devre şekline açık devre denir. Bir başka ifadeyle anahtarın açık olduğu, akımın
geçmediği ve alıcının çalışmadığı devre şeklidir.
Kapalı Devre: Anahtarın kapalı olduğu, devreden akımın geçtiği ve alıcının çalıştığı devre
şeklidir.
Kısa Devre: Herhangi iki nokta arasındaki gerilim ya da direnç sıfır ise (iletkenlik sonsuz ise)
bu devre şekline kısa devre denir. Bir başka ifadeyle akımının alıcıdan geçmeden kısa yoldan
devresini tamamladığı ve alıcının çalışmadığı arızalı devre şeklidir.
OHM KANUNU
Üç temel büyüklük olan akım, gerilim ve direnç arasındaki bağıntıyı verir. Kapalı bir
elektrik devresinde devreden geçen akım; devreye uygulanan gerilimle doğru, devre
direnciyle ters orantılıdır.
U=I.R
I=U/R
R=U/I
ĠLETKEN VE ÇEġĠTLERĠ
Atomlarının son yörüngesinde dörtten az elektron bulunan elementlere iletken denir.
Elektrik enerjisini bir yerden diğer bir yere ileten maddelerdir.
Katı iletkenlere gümüş, bakır, altın, demir, çinko, alüminyum, krom nikel; sıvı
iletkenlere asit, baz ve tuzların sudaki eriyikleri ( çözeltileri ); gaz iletkenlere argon, neon,
kripton örnek olarak verilebilir.
SÜPER ĠLETKEN
Süper iletkenler, ısıları belli bir seviyeye düşürüldügünde elektrik akımına karşı
dirençlerini tamamen kaybeden maddelerdir. Bu bize, elektrik akımının sıradan iletkenlerde
dirençten doğan ve ısı olarak yayılan enerji kaybını (%3 ile %10 arasındadır) engelleme
olanağı verir.
Süper iletkenlerin bir başka özelliği ise kusursuz diamanyetik olmaları. Yani süper
iletkenler manyetik alanı tamamen iter. Böylece süper iletken mıknatıslar yardımıyla, örneğin
bir treni raylara temas etmeden hareket ettirebilir ve sürtünmeyi azalttığımız için trenin çok
daha hızlı gitmesini sağlar.
(a)
(b)
Şekil 7: (a) Normal iletkenlik durumunda, (b) Süper iletkenlik durumunda manyetik kuvvet çizgileri
YARI ĠLETKEN
Atomlarının son yörüngesinde dört elektron bulunan elementlere yarı iletken denir.
Yarı iletkenlerin iletkenliği sıcaklık ile değişir. Yarı iletkenler, düşük sıcaklıklarda zayıf
iletkendirler.
YALITKANLAR
Atomlarının son yörüngesinde dörtten fazla elektron bulunan elementlere yalıtkan
denir. Elektrik akımından canlıları korumak ve akım taşıyan iletkenlerin birbirleriyle ve
toprakla temasını önlemek için kullanılırlar. Kısaca elektrik enerjisini iletmeyen (yok denecek
kadar az ileten) maddelerdir.
Dirençleri çok yüksektir. Bütün yalıtkanlar belirli gerilimlerden sonra delinir ve iletken
hale geçerler. Bu durumda yalıtkanın direnci küçüldüğü için aşırı miktarda bir akım geçişi olur
ve devre aşırı akımdan açar.
Katı yalıtkanlara cam, porselen, kağıt, fiber, pamuk, kauçuk, mika; sıvı yalıtkanlara saf
su, alkol, benzin, trafo yağı; gaz yalıtkanlara kuru hava, azot, karbondioksit, hidrojen, SF6
gazı örnek olarak verilebilir.
Ġzolasyon: Uygulanan gerilimde yalıtım yapabilme özelliğine izolasyon denir. İzolasyona
yalıtkanlık da denilmektedir.
Ġzolasyon Seviyesi: İzolasyon özelliğinin kaybolmasına neden olan gerilim değerine denir.
Kilovolt (kV) ile ifade edilir.
Ġzolasyon Bozulmasının Nedenleri:
■ Sıcaklık
■ Eskime
■ Dış etkiler
■ Aşırı gerilim
Sıcaklık: İzolasyon maddelerinin direnci sıcaklıkla ters orantılıdır, sıcaklık artıkça izolasyon
değeri azalır. Her izolasyon malzemesi belirli bir sıcaklığa kadar yalıtım özelliğini korur. Bu
değer aşıldığında izolasyon değeri azalacak ve nihayet yalıtım bozularak kısa devreye neden
olur.
Her izolasyon malzemesinin “en yüksek çalışma sıcaklığı” bellidir.
Eskime: Her izolasyon maddesinin belirli bir kullanım zamanı vardır. Bu zaman aşıldığında
izolasyon değeri azalmaya başlar ve kısa devre arızasının oluşmasına neden olur.
Aşırı akım, aşırı ısınma ve aşırı gerilim gibi anormal işletme koşulları ile rutubet,
basınç ve kirlenme gibi dış etkiler eskime olayının hızlanmasına sebep olurlar.
DıĢ Etkiler: İzolasyonun zayıflamasına neden olan vurma, çarpma, ezme, sürtünme,
aşındırma ve rutubet gibi etkilerdir.
Ayrıca izolasyon değerinin azalmasına en önemli etkilerden biri olan kirlenme de dış
etki olarak belirtilebilir.
Deniz kenarındaki tesislerde izolatörlerin üzerinin tuzla kaplanması veya sanayi
bölgelerinde kurum, kimyasal gazlar ve toz, izolasyonu etkileyen kirlenme nedenleridir.
AĢırı Gerilim: Her izolasyon maddesi, belirli bir gerilim değerine kadar özelliğini
kaybetmeden yalıtım yapabilir. Bu değerin üzerinde bir gerilim uygulandığında aşırı gerilim
sebebiyle izolasyon malzemesi delinir ve kısa devre arızası oluşur.
Sistem izolasyonunu zorlayan ve delinmesine neden olabilen aşırı gerilimlerin oluşumu
iki kısımda incelenebilir:
1) İç Aşırı Gerilimler
2) Dış Aşırı Gerilimler
Bir Ġletkenin Direncine Etki Eden Faktörler
İletkenin direnci, uzunluğuna, kesitine, cinsine ve sıcaklığına bağlıdır.
ÖZ DĠRENÇ: 20 C ortam sıcaklığında 1metre uzunluğunda 1mm² kesitinde iletkenin
gösterdiği dirence denir.
R=ρ.l/S
R
ρ
l
S
: Direnç (Ω)
: Özdirenç (Ω mm²/m)
: Uzunluk (m)
: Kesit (mm²)
Örnek: 40 metre uzunluğunda 2,5 mm² kesitindeki bakır iletkenin direnci kaç ohm‟dur?
(ρ=0,0178 Ω mm²/m)
R = ρ . l / S ise R = (0,0178.40)/ 2.5
R = 0,28 Ω
Soru 1: 150 metre uzunluğunda 1,5 mm çapında bakır iletkenin direncini hesaplayınız?
(ρ=0,0178 Ω mm²/m)
Soru 2: Direnci 80 Ω olan 1 mm çapındaki krom-nikel telin uzunluğunu hesaplayınız?
(ρ=1,1 Ω mm²/m)
DĠRENCĠN SICAKLIKLA DEĞĠġĠMĠ
Sıcaklığın değişmesi ile maddenin elektrik akımına karşı gösterdiği direnç değişir.
Sıcaklık Artarsa;
■ Metal iletkenlerin dirençleri artar.
■ Yarı iletkenlerin direnci azalır.
■ Yalıtkanların direnci azalır.
R2=R1 . [1+ α (t2 – t1)]
α : 1 0C başına 1 ohm‟ luk dirençteki değişme miktarına direncin sıcaklıkla değişim katsayısı
denir ve α ile gösterilir.
R1
R2
α
t1
t2
: Önceki sıcaklık değerindeki direnç
: Sonraki sıcaklık değerindeki direnç
: Direncin sıcaklıkla değişim katsayısı
: Önceki (düşük) sıcaklık değeri
: Sonraki (yüksek) sıcaklık değeri
Örnek: 20 0C ortam sıcaklığında direnci 3
direnci nedir? (α=0,00393)
olan bakır iletkenin 40 0C ortam sıcaklığındaki
R2 = R1 . [1+ α (t2 – t1)]
R2 = 3. [1 + 0,00393(40-20) ]
R2 = 3,23 Ω
Zamana Bağlı Olarak Elektrik Akımının Sınıflandırılması:
Doğru Akım: Zamana bağlı olarak yön ve şiddeti değişmeyen akım türüdür.
DoğrultulmuĢ Dalgalı Akım: Zamana bağlı olarak yönü değişmeyen ancak şiddeti değişen
akım türüdür.
Alternatif Akım: Zamana bağlı olarak yön ve şiddetini periyodik olarak değiştiren akım
türüdür.
Alternatif Akımda Kullanılan Terimler:
Saykıl: Alternatif akım veya gerilim sıfırdan başlar maksimum değerini alır ve sıfıra döner,
ters yönde de aynı işlem gerçekleşerek tekrar başlangıç noktası olan sıfıra döner. Akım ve
gerilimin her iki yöndeki bütün değerleri almasına saykıl denir.
Periyot: Bir saykılın tamamlanması için geçen zamana denir. “T” harfi ile gösterilir. Birimi
saniyedir.
Frekans: Bir saniyede oluşan periyot sayısına denir. Frekans “f” harfi ile gösterilir. Birimi
periyot/saniye veya kısaca Hertz (Hz) denir.
f=1/T
Alternans: EMK‟in sıfırdan başlayıp maksimum değere ulaşıp tekrar sıfıra ulaşmasına denir.
Alternatif Akım Değerleri:
Ani Değer: Alternatif akım eğrisinde herhangi bir andaki değere denir.
i = Imax . Sin ω t
e = Umax . Sin ω t
Maksimum Değer (Tepe Değer): Alternatif akım eğrisinde akım veya gerilimin aldığı en
büyük değere denir. Ani değerlerin en büyüğüdür.
Ortalama Değer: Bir alternanstaki ani değerlerin matematiksel ortalamasına denir. Saf
alternatif akımın ortalama değeri sıfırdır.
Iort = Imax . 0,636
Uort = Umax . 0,636
Etkin Değer: Alternatif akımda, doğru akımın yaptığı işe eşit iş yapan alternatif akım
değerine etkin (efektif) değer denir. Ölçü aletleri etkin değerleri göstermektedir.
I = Imax . 0,707
U = Umax . 0,707
Soru: 220 Volt‟luk şebeke geriliminin maksimum ve ortalama değerlerini bulunuz?
Şekil 8: Alternatif akım değerlerinin sinüs eğrisi üzerinde gösterilmesi
ALTERNATĠF AKIM ALICILARI
Omik Alıcılar: Ütü, fırın, elektrik ocağı, akkor flamanlı lamba ve elektrik sobası gibi rezistif
özellikli alıcılardır.
Omik alıcılarda akım ve gerilim aynı fazdadır. Bu alıcıların kaynaktan çektiği güç aktif
güçtür.
(a)
(b)
Şekil 9: (a) Alternatif akımda omik alıcı devresi, (b) Omik alıcının akım ve gerilim eğrisi
Endüktif Alıcılar: Yapısında bobin ve nüve ihtiva eden alıcılardır. Asenkron ve senkron
motorlar, trafolar, balastlar, kaynak makinaları, düşük uyartım akımında senkron motor olarak
çalıştırılan generatörler bu tür alıcılardır. Enerji iletim hatlarının da endüktif alıcı özelliği
vardır. Bu tür alıcıların devreden çektikleri akım ile gerilim aynı fazda olmayıp akım
gerilimden (φ) açısı kadar geridedir.
(a)
(b)
Şekil 10: (a) Alternatif akımda endüktif alıcı devresi, (b) Endüktif alıcının akım ve gerilim eğrisi
Kapasitif Alıcılar: Kondansatörler, Enerji iletim hatları (boşta enerjili), yer altı kabloları, aşırı
uyartılmış senkron motorlar, bu tür alıcılardır. Bu alıcıların çektiği akım; gerilime nazaran (φ)
açısı kadar ileridedir.
(a)
(b)
Şekil 11: (a) Alternatif akımda kapasitif alıcı devresi, (b) Kapasitif alıcının akım ve gerilim eğrisi
PASĠF DEVRE ELEMANLARI
DĠRENÇLER
Elektrik akımına karşı zorluk gösterilmesi elektriksel direnç olarak adlandırılır. Bu
zorluğu belli bir elektriksel büyüklükte gösteren özel üretilmiş devre elemanlarına da direnç
(resistor) denir. Elektronik devrelerde en sık kullanılan devre elemanıdır.
Şekil 12: Direnç sembolleri
Dirençlerin Kullanım Alanları:
Temel olarak iki yaygın kullanım amacı vardır. Birincisi,
devrenin
herhangi
bir
noktasından arzu edilen akımın geçmesini sağlamak, ikincisi ise devrenin herhangi bir
noktasında arzu edilen gerilimin elde edilmesini sağlamaktır.
Direnç ÇeĢitleri:
1. Sabit Dirençler
a) Telli Dirençler
b) Karbon Dirençler
c) Film Dirençler
d) Entegre Dirençler
e) SMD (Surface Mounted Device – Yüzey Montajlı) Dirençler
2. Ayarlı Dirençler
a) Trimpotlar
b) Potansiyometreler
c) Reostalar
3. Ortam Etkili Dirençler
a) Işık Etkili Dirençler (LDR)
b) Isı Etkili Dirençler (NTC, PTC)
c) Gerilim Etkili Dirençler (VDR)
Direnç resimleri
Dirençlerin Bağlantı ġekilleri:
Seri Bağlantı: Dirençlerin art arda bağlanması ile oluşan devre şeklidir. Eşdeğer
direnç değeri devreyi oluşturan dirençlerin tek tek toplamına eşittir. Bu tanım, uygulamada
“Kirşof Gerilimler Kanunu” olarak anılır.
U1
U2
U3
Un
R1
R2
R3
Rn
A
B
UT
Şekil 13: Dirençlerin seri bağlanması
KirĢof’un Gerilimler Kanunu: Kapalı bir elektrik devresinde, devreye uygulanan
gerilim, devre elemanları üzerinde düşen gerilimlerin toplamına eşittir.
UT = U 1 + U 2 + U 3 + . . . . . . .+ U n
Seri Devre Özellikleri:
■ Devredeki dirençlerden (alıcılardan) birini çıkarırsak, devre açık devre özelliği gösterir.
■ Seri devrede eşdeğer direnç, direnç değerlerinin cebirsel toplamına eşittir.
RT = R1 + R2 + R3 +…..+ Rn
■ Seri devrede dirençlerin üzerinden geçen akım aynı olup, devre akımına da eşittir.
IT = I 1 = I 2 = I 3 = ..…= I n
■ Seri devrede dirençlerde meydana gelen gerilim düşümü toplamları, devreye uygulanan
gerilime eşittir.
UT = U1 + U2 + U3 +…..+ Un
■ Devredeki dirençlerden birinin değerini değiştirirsek, devrenin toplam direnci değiştiği İçin
devre akımı ve gerilim düşümleri de değişir.
Örnek: Şekil 14‟teki devrede dirençler üzerinde düşen gerilimleri bulunuz.
U1=?
U2=?
U3=?
R1=3Ω
R2=5Ω
R3=7Ω
I
U=30V
Şekil 14
Öncelikle eşdeğer direnç (RT) bulunur,
RT = R1 + R2 + R3 → RT = 3 + 5 + 7 = 15Ω
ve Ohm Kanunu yardımıyla devreden geçen akım bulunur.
I
U
RT
30
15
2A
Seri devrede tüm dirençler üzerinden geçen akım aynı olduğundan;
U1 = I . R1 = 2 . 3 = 6V
U2 = I . R2 = 2 . 5 = 10V
U3 = I . R3 = 2 . 7 = 14V
Soru: Şekil 15‟deki devrede R1, I ve U2 değerlerini bulunuz.
U1=40V
U2=?
R1=?
R3=30Ω
I=?
U=100V
Şekil 15
Paralel Bağlantı: Dirençlerin karşılıklı uçlarının bağlanması ile oluşan devre şeklidir.
I1
R1
I2
R2
I3
R3
In
Rn
IT
U
Şekil 16: Dirençlerin paralel bağlanması
KirĢof’un Akımlar Kanunu: Paralel devrelerde bir düğüm noktasına gelen akımların
toplamı o düğüm noktasından giden akımların toplamına eşittir.
NOT: Bu toplam; alıcı türleri aynı ise matematiksel, ayrı ise vektörel olarak yapılır.
Paralel Devre Özellikleri:
■ Devredeki dirençlerden birini çıkarırsak diğerleri çalışmaya devam eder.
■ Toplam direncin tersi; dirençlerin terslerinin toplamına eşittir.
1
1
1
1
1
.....
RT R1 R2 R3
Rn
■ Toplam direnç, devrede bulunan en küçük dirençten daha küçüktür
■ Paralel devrede bulunan dirençlere tatbik edilen gerilim aynı zamanda devreye uygulanan
gerilime eşittir.
■ Paralel devredeki dirençlerin çektikleri akımlar toplamı, devre akımına eşittir.
IT = I 1 + I 2 + I 3 + . . .+ I n
Örnek: Şekil 17‟deki devrede I, I1 ve I2 akımlarını bulunuz.
I1
R1=3Ω
I2
R2=6Ω
I
U=15V
Şekil 17
Paralel kollardaki gerilim kaynak gerilimine eşit olduğundan,
I1
U
R1
15
3
5A
I2
U
R2
15
6
2 ,5 A
I1 ve I2 değerleri bulunduktan sonra Kirşof‟un Akımlar Kanunu‟ndan;
I = I1 + I2 = 5 + 2,5 = 7,5A
KarıĢık Bağlantı: Karışık bağlanmış dirençlerde, eşdeğer direnç hesaplanırken,
dirençler uygun gruplara ayrılır ve her grup bağlantı şekline göre hesaplanarak devre
sadeleştirilir. Son olarak, sadeleştirilmiş devre bağlantı şekline göre hesaplanır ve eşdeğer
direnç değeri bulunur
Bir karışık devrede alıcılardan birini çıkarırsak; devrenin tamamı ya da bir kısmı
çalışmıyorsa, çıkarılan direnç çalışmayanlara SERİ, devrenin tamamı ya da bir kısmı
çalışıyorsa, çıkarılan direnç çalışanlara PARALEL‟ dir.
Soru: Şekil 18 (a) ve şekil 18 (b)‟deki devrelerde bilinmeyen değerleri bulunuz.
R3=10Ω
Ua=?
R1=5Ω
R1=12Ω
R2=10Ω
I2=?
Ia
R3=6Ω
R4=5Ω
R2=15Ω
R5=?
Ib=3A
I=5A
U=100V
U
Şekil 18 (a)
Şekil 18 (b)
BOBĠNLER
Bobin bir silindir üzerine sarılmış ve dışı izole edilmiş iletken telden oluşur. Devrelerde
bulunan akım yollarının hepsi genel açıdan birer bobin görevi yapmaktadır. Bobin bir iletkenin
üzerinden geçen akımı magnetik alan çizgilerine çevirerek yapısal olarak enerji dönüşümünü
sağlar.
Şekil 19: Bobin sembolleri
Bobinler, kullanım yerine göre, sarımın içerisi boş olursa havalı bobin, demir bir nüve
üzerine sarılırsa nüveli bobin adını alır. Bobinin her bir sarımına spir adı verilir.
Bilindiği gibi bir iletkenden akım geçirildiğinde, iletken etrafında bir magnetik alan
oluşur. Bu alan kağıt üzerinde daireler şeklindeki kuvvet çizgileri ile sembolize edilir.
Bir bobinden alternatif akım geçirildiğinde, şekil 20‟de görüldüğü gibi bobin sargılarını
çevreleyen bir magnetik alan oluşur. Akım büyüyüp küçülüşüne ve yön değiştirmesine bağlı
olarak bobinden geçen kuvvet çizgileri çoğalıp azalır ve yön değiştirir.
Şekil 20
Bobine bir DC gerilim uygulanırsa, magnetik alan meydana gelmeyip bobin devrede bir
direnç özelliği gösterir. Bobin devrelerde "L" ile gösterilir ve birimi "Henry" 'dir. Ancak
genellikle değerler çok küçük olduğundan askatları olan milihenry (mH) ve mikrohenry (µH)
değerleri kullanılır. Henry, milihenry ve mikrohenry arasında aşağıdaki bağıntılar vardır.
1mH = 10-3 H veya 1H = 103 mh
1µH = 10-6 H veya 1H = 106 µH 'dir
Endüktif Reaktans (XL): Bobinin, içinden geçen alternatif akıma karşı gösterdiği dirence
endüktif reaktans denir. Endüktif reaktans “XL “ ile gösterilir. Birimi "Ohm" dur.
XL = ω.L şeklinde ifade edilir.
Bobinlerin Kullanım Alanları:
Bobinlerin elektrik ve elektronikte yaygın bir kullanım alanı vardır.
Elektrikte; Doğrultucularda şok bobini, transformatör, ısıtıcı, elektromıknatıs (zil,
elektromagnetik vinç), elektrik motorları, Elektronikte; Osilatör, radyolarda ferrit anten
elemanı (Uzun, orta, kısa dalga bobini), telekomünikasyonda frekans ayarı (ayarlı nüveli
bobin), röle, yüksek frekans devrelerinde (havalı bobin) , özellikle radyo alıcı ve verici
devrelerinde değişik frekansları (Uzun, orta, kısa dalga) alma ve göndermede aynı ferrit
nüveyi kullanan değişik bobinler ve bunlara paralel bağlı kondansatörlerden yararlanır.
Bobinlerin Bağlantı ġekilleri:
Seri Bağlantı: Seri bağlanmış bobinlerin toplam endüktansı aritmetik toplama ile
bulunur.
L1
L2
L3
Ln
LT
Şekil 21: Bobinlerin seri bağlanması
Seri bağlantıda toplam endüktans (LT) aşağıdaki ifade ile hesaplanır.
LT = L1 + L2 + L3 + … + Ln
Paralel Bağlantı: Toplam endüktans, bobinlerin endüktans değerlerinin çarpmaya
göre terslerinin toplamının yine çarpmaya göre tersi alınarak bulunur.
L1
LT
L2
L3
Ln
Şekil 22: Bobinlerin paralel bağlanması
Seri bağlantıda toplam endüktans (LT) aşağıdaki ifade ile hesaplanır.
1
LT
1
L1
1
L2
1
L3
.....
1
Ln
KarıĢık Bağlantı: Önce seri veya paralel bobinler kendi aralarında tek bobin haline
getirilir, daha sonra toplam endüktans hesaplanır. Şekil 23‟te bobinlerin karışık bağlantısı için
bir örnek verilmiştir.
L3
L1
L2
L4
LT
Şekil 23
KONDANSATÖRLER
İki iletken plaka arasına yalıtkan bir maddenin yerleştirilmesi (Bu yalıtkan madde hava,
mika, seramik, yağ, mumlu kağıt gibi maddelerden yapılır.) veya hiç bir yalıtkan
kullanılmaksızın hava aralığı bırakılması ile oluşturulur. Kondansatörler kullanılan yalıtkan
maddenin cinsine göre adlandırılır.
Şekil 24: Kondansatörün yapısı
(a)
(b)
Şekil 25: Kondansatör sembolleri (a) kutupsuz (b) elektrolitik
Kondansatör kapasitesi (Sığası): İletkenin yükünün (Q-Kulon) uygulanan potansiyel farkına
(U-Volt) oranıdır ve "C" ile gösterilir. Birimi ise " Farad " (F)' tır.
C=
Q
U
veya C = ε
A
bağıntılarından hesaplanabilir.
d
Farad biriminin as katları;
1 F = 103 milifarad (mF)
1 F = 106 mikrofarad (µF)
1 F = 109 nanofarad (nF)
1 F = 1012 pikofarad (pF)
Kondansatörlerin Kullanım Alanları:
Alternatif akım (AC) ve doğru akım (DC) devrelerinde gerilim depolamada, güç
katsayısını yükseltmekte (daha çok fabrikalarda motorların çok olduğu yerlerde), filtre
devrelerinde (tam DC elde etmek için) ve rezonans devrelerinde kullanılır.
Kondansatör çeĢitleri:
1. Sabit Kondansatörler
a) Film Kondansatörler (Sargı, metal, kağıt, plastik)
b) Seramik Kondansatörler
c) Mika Kondansatörler
d) Elektrolitik (Kutuplu) Kondansatörler
e) Tantal Kondansatörler
f) SMD (Surface Mounted Device – Yüzey Montajlı) Kondansatörler
2. Ayarlanabilir Kondansatörler
a) Varyabl Kondansatörler
b) Trimer Kondansatörler (Boru, disk, ince metal tabaka)
Kağıt kondansatörler
Minyatür kondansatörler.
Havasız ortamlı Kon.
Mika kondansatör
Film kondansatörler
Trimmer (Ayarlı) kondansatörler
Kondansatörlerin Bağlantı ġekilleri:
Seri Bağlantı: Bu bağlantı şeklinde, kondansatörler birer uçlarından birbirlerine
eklenmiştir. Her kondansatörde ayrı gerilim düşümleri olur. Toplam kapasite (CT) kondansatör
değerlerinin terslerinin toplamına eşittir ve toplam direnç (RT) ise her bir kondansatör
direncinin cebirsel toplamına eşittir. Kondansatörlerin seri bağlantı hesaplamaları, direncin
paralel bağlantı hesaplarıyla benzerlik gösterir.
C1
C2
C3
Cn
CT
Şekil 26: Kondansatörlerin seri bağlanması
1
CT
1
C1
1
C2
Q
Q1
Q2
Q
C 1 .U 1
U
U1
1
C3
Q3
... Qn
C 2 .U 2
U2
1
Cn
.....
U3
C 3 .U 3
... C n .U n
... U n
Paralel Bağlantı: Paralel bağlantıda kondansatörlerin kapasite değerleri aritmetik
olarak toplanır. Kondansatörler üzerindeki gerilimler uygulanan gerilimle aynıdır. Paralel
bağlantı yapılan kondansatörlere uygulanacak çalışma gerilimi en düşük gerilime sahip olan
kondansatörün değeri kadar olabilir.
C1
CT
C2
C3
Cn
Şekil 27: Kondansatörlerin paralel bağlanması
CT
C1
C2
C3
Q
Q1
Q2
Q3
U
U1
U2
U3
Q1 = C 1 .U Q2
... C n
... Qn
... U n
C 2 .U Q3
C 3 .U … Qn
C n .U
KarıĢık Bağlantı: Bu bağlantıda kondansatörler seri ve paralel olarak bağlanmıştır.
Toplam kapasite (CT) değeri hesaplanırken, kondansatörler uygun gruplara ayrılır ve her grup
bağlantı şekline göre hesaplanarak devre sadeleştirilir. Son olarak, sadeleştirilmiş devre
bağlantı şekline göre hesaplanır ve eşdeğer kapasite değeri bulunur.
C1
C2
C4
C3
CT
Şekil 28
PASĠF DEVRE ELEMANLARININ BĠRLĠKTE KULLANIMI
SERĠ DEVRELER
SERĠ DĠRENÇ-BOBĠN (R-L) DEVRESĠ
Bir direnç ve bobinden oluşan devreye V gerilimli bir alternatif akım uygulandığında
geçen akım şiddeti, bu devreye aynı V gerilimine sahip doğru akım uygulandığında geçen
akım şiddetinden daha küçüktür.
Devrede akım ile gerilim arasında bir faz farkı vardır. Akım gerilimden geridedir. Akım
ile gerilim arasındaki faz farkına φ dersek, akım şiddetini;
i = Im Sin (ωt - φ) şeklinde yazabiliriz.
Empedans, R-L devresinin alternatif akıma karşı göstermiş olduğu dirençtir ve „‟Z‟‟ ile
gösterilir.
Z
R2
XL
(a)
2
(b)
Şekil 29: (a) Seri R-L devresi, (b) Akım-Gerilim eğrisi
XL ve R yi birbirine dik vektörler şeklinde gösterirsek Z bunların bileşkesi olur.
(a)
(b)
Z
XL
V=i.Z
VL=i.XL
φ
φ
R
VR=i.R
(a)
(b)
Şekil 30: Seri R-L devresi vektör diyagramları (a) Empedans (b) Gerilim
Akım ile gerilim arasındaki faz farkı φ ise;
cos
R
Z
dir.
SERĠ DĠRENÇ-KONDANSATÖR (R-C) DEVRESĠ
(a)
(b)
Şekil 31: (a) Seri R-C devresi, (b) Akım-Gerilim eğrisi
Seri bağlı direnç ve kondansatörlü bir devrede akım ve gerilim arasında;
V
i R2
X C2 bağıntısı vardır.
Buradaki Xc kondansatörün alternatif akıma karşı gösterdiği dirençtir. R-C devresinin
alternatif akıma karşı gösterdiği dirence de empedans denir ve „‟Z‟‟ ile gösterilir.
Devrede akım ile gerilim arasında faz farkı vardır. Akım gerilimden 90° ilerdedir. Xc ile
R yi birbirine dik vektörler şeklinde gösterirsek Z bunların bileşkesi olur.
VR=i.R
R
φ
φ
XC
Z
V=i.Z
VC=i.XC
(a)
(b)
Şekil 32: Seri R-C devresi vektör diyagramları (a) Empedans (b) Gerilim
Akım ile gerilim arasındaki faz açısı φ ise;
R
Z
cos
dir.
SERĠ DĠRENÇ-BOBĠN-KONDANSATÖR (R-L-C) DEVRESĠ
Şekil 33: Seri R-L-C devresi,
Birbirine seri bağlanmış RLC elemanlarından oluşan devreye alternatif gerilim
uygulandığında, akım ve geriliminin etkin değerleri arasında;
V
i .Z
→
V
2
i R2
X L - XC
bağıntısı vardır.
2
X L - X C ” büyüklüğü devrenin empedansıdır ve “Z” ile gösterilir.
Buradaki “ R 2
Akım ile gerilim arasındaki faz farkı φ;
cos
R
Z
veya
tan
X L - XC
R
şeklinde ifade edilir.
Bir RLC devresinin empedansı, devre elemanlarının dirençlerinin vektörel toplamıdır.
Devredeki bobin ve kondansatörden meydana gelen faz farkları birbirine zıt yöndedir.
Akım ile gerilim arasındaki faz farkı XL ile XC nin birbirine göre büyüklüklerine bağlıdır.
XL > XC ise φ pozitiftir ve akım gerilimden geridedir.
XL < XC ise φ negatiftir ve akım gerilimden ileridedir.
XL = XC ise akım ile gerilim aynı fazdadır.
XC
VC
XL
VL=i.XL
V=i.Z
Z
VL - VC
XL - XC
φ
φ
VR=i.R
R
XC
VC=i.XC
(a)
(b)
Şekil 34: Seri R-L-C devresi vektör diyagramları (a) Empedans (b) Gerilim
PARALEL DEVRELER
Paralel devrelerin özellikleri;
a) Devre elemanlarının hepsi kaynağa paralel bağlı olduğundan kaynağın gerilimi
eleman uçlarında aynen görülür. Paralel devrede değişmeyen U gerilimi referans vektör
olarak alınır.
b) Paralel devrede eleman uçlarındaki gerilim değişmezken kaynaktan çekilen akımlar
elemanlar üzerinde çeşitli kollara bölünür. Kaynaktan çekilen akım, kollar üzerinden geçen
akımların vektörel toplamına eşittir.
c) Devre empedansı, aşağıdaki gibi bulunur.
1
Z
( 1 / R )2
( 1 / X L )2
PARALEL R-L (DĠRENÇ - BOBĠN) DEVRESĠ
R-L elemanları şekil 35 (a)‟daki gibi birbirleri ile paralel bağlanarak devreye sinüzoidal
alternatif gerilim uygulandığında, elemanlar üzerinden sinüzoidal bir akım geçmesi sağlanır.
Kaynaktan çekilen I akımı elemanlar üzerinden kollara ayrılarak tekrar kaynakta I akımı
olarak devresini tamamlar. Kaynaktan çekilen akım elemanlar üzerinden geçen akımların
vektörel toplamına eşittir ve bu ifade aşağıdaki gibi yazılır.
I2
I R2
I L2
IR
U
φ
IL
I
(a)
(b)
IR=U/R
G=1/R
φ
φ
IL=U/XL
I=U/Z
B=1/XL
Y=1/Z
(c)
(d)
Şekil 35: (a) Paralel R-L devresi, (b) Vektör diyagramı, (c) Akım üçgeni, (d) Admitans üçgeni
Admitans üçgeninde;
İletkenlik, direncin tersidir ve G ile gösterilir.
Süseptans, reaktansın tersidir ve B ile gösterilir.
Admitans, empedansın tersidir ve Y ile gösterilir.
PARALEL R-C (DĠRENÇ - KONDANSATÖR) DEVRESĠ
R-C elemanları şekil 36 (a)‟daki gibi birbirleri ile paralel bağlanarak devreye sinüzoidal
alternatif gerilim uygulandığında, elemanlar üzerinden sinüzoidal bir akım geçmesi sağlanır.
Kaynaktan çekilen I akımı elemanlar üzerinden kollara ayrılarak tekrar kaynakta I akımı
olarak devresini tamamlar.
I
IC
φ
(a)
IR
(b)
U
I=U/Z
Y=1/Z
B=1/XC
IC=U/XC
φ
φ
G=1/R
IR=U/R
(c)
(d)
Şekil 36: (a) Paralel R-C devresi, (b) Vektör diyagramı, (c) Akım üçgeni, (d) Admitans üçgeni
Vektör diyagramı dik üçgen olduğundan paralel R-C devresinin kaynaktan çekilen akım
formülü aşağıdaki gibidir.
I2
I R2
IR
U
R
I C2
IC
U
XC
I
U
Z
Devre empedansı;
Z
(1 / R)
2
1
( 1 / X C )2
olarak yazılır.
Devrenin faz açısı ve güç katsayısı vektör diyagramından hesaplanabilir.
tan
IC
I
veya
tan
U/R
XC
cos
I
IC
U/R
U/Z
Z
R
Paralel R-C devresinde, akım gerilimden φ kadar ileride olduğundan bu devreye ileri
güç katsayılı devre denir.
PARALEL R-L-C (DĠRENÇ-BOBĠN-KONDANSATÖR) DEVRESĠ
Direnç, bobin ve kondansatör elemanları paralel bağlanıp uçlarına sinüzoidal bir
gerilim uygulandığında dirençten geçen IR akımı, gerilimle aynı fazdadır. Bobinden geçen IL
akımı, gerilimden 90° geri ve kondansatörden geçen IC akımı ise gerilimden 90° ileri fazdadır.
(a)
IC > IL
IC < IL
IC
IC
IR
0
I
U
φ
IL - IC
IC - IL
φ
I
U
0
IR
IL
IL
(b)
(c)
IC
IC = IL
IR = I
U
0
IL
(d)
Şekil 37:
(a) Paralel R-L-C devresi,
(b) XL > XC durumundaki vektör diyagramı
(c) XL < XC durumundaki vektör diyagramı
(d) XL = XC durumundaki vektör diyagramı
“XL>XC” durumunda bobin üzerinden geçen IL akımı, kondansatör üzerinden geçen IC
akımından daha küçük olacaktır. Kaynaktan çekilen akım aşağıdaki formül ile hesaplanır.
I
I R2
( I C - I L )2
Devre empedansı;
1
Z
I
U
( 1 / R )2
( 1 / X C - 1 / X L )2
“XL<XC” durumunda IC akımı IL akımından küçüktür. XL>XC durumundaki formüllerde
sadece (IC - IL) yerine (IL - IC) konulması ile tüm formüler çıkartılabilir.
I
I R2
( I L - I C )2
“XL=XC” durumunda ise endüktif ve kapasitif kollardan eşit akımlar geçer. Bu akımlar
arasında faz farkı 180° olduğu için, bu iki akımın farkı sıfırdır. Dolayısıyla devrenin toplam
akımı, omik direncin bulunduğu koldan geçen akıma eşittir ve güç katsayısı 1‟dir. Bu devreye
paralel rezonans devresi denir.
ALTERNATĠF AKIMDA GÜÇ
Aktif Güç:
Elektrik devrelerinde alıcılar tarafından sistemden çekilen faydalı, yani işe yarayan
güçtür. Örneğin aktif güç; ısıtıcılarda ısıya, motorlarda harekete, aydınlatma araçlarında ise
ışığa dönüşür.
Bir doğru akım devresinde kullanılan güç, bu devreye uygulanan gerilim ile devreden
geçen akımın çarpımıdır. Alternatif akımda ise gerek devreye uygulanan gerilim gerekse
devreden geçen akım zamana bağlı olarak değişir. Akım ve gerilimin çarpımı olan güç de
zamana bağlı olarak değişik değerler alır. Aktif gücün birimi Watt‟tır.
P = U .I .cos φ (Watt)
(Tek faz için)
P = 3U .I .cos φ (Watt)
(Üç faz için)
Reaktif Güç:
Kondansatör veya bobin içeren devrelerde, akım ve gerilimin arasında faz farkı
bulunmasından kaynaklanan ve böyle durumlarda oluşan bir zahiri güç bileşenidir. Bir
bakıma Elektrik şirketinin kapımıza kadar getirdiği gücün, kullanılmayıp iade ettiğimiz kısmını
oluşturur. Dolayısıyla herhangi bir yararlı işe dönüştürülemediği gibi, hatların ve trafoların
gereksiz yüklenmelerine neden olur. Reaktif gücün birimi VAR (Volt Amper Reaktif)‟dır.
Q = U .I . sin φ
(VAR) (Tek faz için)
Q = 3U .I . sin φ
(VAR) (Üç faz için)
Görünür Güç:
Aktif gücü dirençler, reaktif gücü ise endüktif ve kapasitif reaktanslar çeker. Eğer bir
devrede hem direnç hem de reaktans bulunuyorsa bu devrede aktif ve reaktif güçler bir arada
bulunur. Böyle bir devrede “V.I” değeri görünür gücü verir. Görünür gücün birimi VA (Volt
Amper)‟dır.
S = U .I
(VA) (Tek faz için)
S = 3U .I
(VA) (Üç faz için)
Aktif
Güç
S
Q
φ
Reaktif Görünür
Güç
Güç
Gösterimi
P
Q
S
Birimi
Watt
Var
VA
P
Şekil 38: Güç bileşenlerinin Vektörel diyagramı
Üç Fazlı Dengeli ve Dengesiz Sistemler:
Üç fazlı bir sistemin her üç faz hattındaki akımların büyüklükleri birbirine eşit ve
aralarında 120° faz farkı varsa üç fazlı sistem dengelidir denir. Sistemin dengede olması için
yüklerin eşit olması gerekir. Üç fazlı dengeli yüklere örnek olarak, üç fazlı motorları verebiliriz.
Dengesiz sistemlerin faz empedansları birbirine eşit değildir. Bunun sonucu olarak her
bir fazın veya hattın akımları farklı değerdedir. Dengesiz sistemlere örnek olarak üç fazlı ve
bir fazlı alıcıların birlikte bulunduğu apartmanları, iş yerlerini ve fabrikaları verebiliriz.
Bir fazlı yükler, üç fazlı sistemin bir fazını kullanarak çalıştırılırlar.
Şekil 39: Güç bileşenlerinin Vektörel diyagramı
Üçgen bağlantı da;
VHAT = VFAZ
I HAT = 3 I FAZ
Yıldız bağlantı da;
VHAT = 3VFAZ
I HAT = I FAZ
Güç katsayısı Ve Reaktif Güç Kompanzasyonu
Günümüzde elektrik enerjisini verimli kullanmak; üretim maliyetlerini düşürmek ve
enerji tüketimini azaltarak elektrik sistemlerini korumak açısından büyük önem taşır.
Elektrik şebekesine bağlanan cihazlar genellikle şebekeden aktif gücün yanında reaktif
güç de çekerler.
Reaktif güç hiçbir iş yapmaz, ancak şebekeyi gereksiz yere endüktif veya kapasitif
olarak yükler ve şebekenin işletme maliyetini yükseltir. Bu nedenle büyük güçlü tüketim
harcayan abonelerden reaktif güç içinde ayrıca bir ücret alınır. Çekilen reaktif gücün belirli
sınırların dışında olması durumunda ise ek cezalar nedeniyle elektrik enerjisine ödenen ücret
katlanarak artar. Bu nedenle her işletme şebekeden çektiği reaktif gücü kontrol etmeli, bir
başka deyişle güç faktörünü belirli sınırlar içerisinde tutmalıdır.
Alternatif akım devrelerinde akımla gerilim arasındaki
açısının kosinüsüne güç
katsayısı denir.
cos
P
S
şeklinde ifade edilir.
Bu formülde;
P: Aktif güç (Watt)
S: Görünür güç (VA)
cos : Güç katsayısı
Güç kompanzasyonunun amacı cos
sistemden çekilen reaktif gücün azaltılmasıdır.
değerinin 1‟e yaklaştırılması, dolayısıyla
DOĞRU AKIM SĠSTEMLERĠ
Doğru Akım Sistemleri, elektrik enerjisi üretim ve iletim merkezlerinde her an emre
amade istenen özelliklere sahip, DC elektrik enerjisini temin eden teçhizatlardır.
Koruma ve kumanda kontrol sistemlerinde devamlılığı sağlamak için DC‟ kaynağa ihtiyaç
duyulmaktadır.
Alternatif akımı; Generatör üretim merkezlerinden, enterkonnekte sistemden ve yardımcı
sistemlerden temin edebiliriz. Alternatif akımı; uzun süre ve istenilen miktarda depolamak
bugün için mümkün değildir. Depo olarak düşüneceğimiz kondansatörler de istenilen
miktarlarda depo edebilme kapasitelerine sahip değildirler. Ancak pil ve akümatörlerde
belirli bir zaman depolamak mümkün olmaktadır.
Bazı arızalar nedeni ile sistem enerjisi kesilebilmekte ve redresörler enerjisiz kalmakta, AC
den besleme sağlanamadığı için kumanda imkanı kalmamaktadır.
Çalışmakta olan AC ile beslenen sistemlerin durması sonucunda, acilen devreğe alınması
gereken tüm devreler enerjisiz kalmaktadır.
Bunun için enerjinin sürekli olarak kesilmesi istenmeyen tüm tesislerde, Trafo
Merkezlerinde, Telekom, elektrik santralleri, Hava alanları. Metro v.b gibi yerlerde
DC‟kaynağına ihtiyaç duyulmaktadır.
DC sitemler başlıca üç kısımdan meydana gelmiştir.
1.Doğru akım üreten teçhizatlar. Bunlar redresör veya dinamo gruplarıdır.
2.Elektrik enerjisini depo eden teçhizatlar. Bunlar akümülatör ve pillerdir.
3.Doğru akımı istenen iş yerine nakleden kablolar, irtibatlayan terminaller, emniyeti
sağlayan şalter, sigorta, röle, ölçü aleti v.s gibi yardımcı teçhizatlardır.
Depo edilen
enerji kaynağı
Pil
Batarya
Akü
DC ġarj edilen gerilim AC / DC çeviriciler
kademeleri
1.5 volt
Adaptör
9,12 volt
Adaptör, şarj cihazı
24 volt
48 volt
Redresör
Kullanılan yerler
Teyp, fener radyo
Cep telefonu, seyyar
lambalar, ölçü aletleri
Termik
santraller,
Hidroelektrik
santraller,
kranportörler
2.1-DOĞRU AKIMIN KULLANILDIĞI YERLER
İŞLETMEMİZDE KULLANILAN YERLER
 Alarm sistemleri
 Koruma sistemleri
 Kontrol cihazları
 Telefon santralleri
 Haberleşme cihazları
 Kesintisiz güç kaynakları
 Yangın emniyet sistemleri
 Acil aydınlatma sistemleri
GENEL KULLANILAN YERLER
 Tibbi cihazlar
 Kontrol cihazları
 Elektronik cihazlar
 Denizcilik ekipmanları
 Elektronik yazar kasalar
 Taşınabilir tv ve videolar
 ATM‟ler
 Taşınabilir ışıklar
 Güneş enerjisi sistemi
1
DOĞRU AKIM ÜRETEN TEÇHĠZATLAR
1- Dinamo grupları
Doğru akım dinamosu, alternatif akım motoru veya dizel motoru tarafından tahrik edilen,
doğru akım üreten cihazlardır. Bunlar fazla bakım istedikleri gibi gürültülü çalıştıkları için
mecbur kalmadıkça kullanılmaz.
2- Redresör
AC akımı DC akıma çeviren doğrultuculardır. Çeşitli tiplerde redresör mevcuttur.
Günümüzde doğrultucu eleman olarak tristörler kullanılmaktadır. Doğrultucu olarak
kullanılan yarı iletken elemanlara tristör denir.
TRĠSTÖRLER (THYRISTOR)
1960 Yılından bu yana AC ve DC her türlü güç kontrollerinde meydana gelen
gelişmelerin en önemlisi güç ayarlayıcısı olarak kullanılan tristörlerdir. Sonsuz denilebilecek
kadar uygulama yönü bulunan tristörlerin en ilginç yönü büyük güçlü santral, türbin –
generatör gruplarında ikaz sisteminde alternatif akımın doğru akıma çevrilmesinde yarı
iletkenlerden yapılmış köprü tristör kuru doğrultmaçlar kullanılmaktadır. Bu doğrultmaçlar
sayesinde generatör çıkış gerilimini kontrol altına alınmasında önemli kolaylık sağladığı gibi
bütün uygulamalarda da kayıpsız olarak tam ve sürekli bir şekilde kolaylık sağlarlar.
Tristörlerin özeliklerini şu şekilde sıralayabiliriz.
1. Fiziki boyutları kontrol ettikleri güce oranla yok denecek kadar küçüktür.
Dolayısıyla hafiftirler ve montajları da kolaydır.
2. Ömrü teorik olarak sonsuzdur. Dolayısıyla devamlı işletmeye dayanıklıdırlar.
3. Her an işletmeye hazırdır.
4. Soğutma problemi az ve basittir.
5. Ateşleme için Geyt uçlarına uygulanan çok küçük gerilimler ( ± % 2 - 5 V.) yeterlidir.
6. Mekaniki darbe ve gerilmelere karşı hassas değildir. Mekanik dayanımları fazladır.
7. Rejime girmesi için herhangi bir ön ısıtmaya ihtiyacı yoktur. Dolayısıyla kısa süre
için aşırı yüklenebilirler.
8. Kayıpları azdır.
9. Randımanı yüksektir.
10. Güvenilirliği yüksektir.
11. Bakımları yok denecek kadar kolay veya çok azdır.
12. Devreyi açma süresi frekansa ve açma anındaki akım durumuna bağlı olarak t/2 sn.dir.
13. Kapama süresi 2/3 μsn. dir.
Tristörlerin Yapısı ve Çalışma Prensibi
Tristörler silikon teknolojisi ile yapılmış P ve N tipi elemanların ikişer ikişer
birleştirilmesinden P-N-P-N tipi dört katlı yarı iletken bir elemandır. Normal üç katlı bir güç
transistörün de yüksek akım kazancı elde edebilmek için h FE (transistor tipinin emitter akım
kazancı) mümkün olduğu kadar yüksek olması istenir. Halbuki birçok silikon transistorlerin
de ise yüksek hFE çok ince taban alanları kullanılarak elde olunmaktadır. Bu iki düşük
dirençli bölge arasındaki ince taban (baz) yüksek gerilime uygun değildir.
2
Tristörlerde düşük hFE elde etmek ve yüksek gerilime karşı dayanım sağlayabilmek
için geniş taban bölgeleri kullanılır. Ayrıca geniş taban bölgesinin kullanılması imalattaki
kolaylık yönünden bir avantajdır.
Tristör thyratron ve ingitronun yerine doğrultmaç olarak kullanılmaktadır. Çok az
ısınması, küçük yapıda olması, yapımının ucuzluğu, denetlenebilir doğrultucu ve kumanda
kolaylığı gibi üstünlükleri vardır. Aşağıdaki şekil de bir tristörün yapısı ve uç işaretleri ile
sembolik şekli görülmektedir.
Tristörün iç yapısı
Tristörün sembolik gösterimi
Tristörün uçlarında (1) nolu uç Anot (kolektör), (2) nolu uç Katod (emitter), (3) nolu uç
ise kumanda elektronunu (Geyt) göstermektedir. Kumanda ucu (gate)daima içteki P
elemanından alınır. Kumanda gerilimi olarak katotla gate arasında (0) (+3) V. kadar bir
gerilim uygulanması yeterli olabilir. Bir tristörün Katotu ile Gate arasına 0,25 V. gerilim
uygulandığında tristörden akım geçmeye başlar.
Her tristör için gerekli anot ve kontrol geriliminin katotlardan belirlenmesi en uygun bir
yoldur. Aksi halde yapılacak yanlışlıklar büyük zararlara neden olabilir.
Diyotlar gibi tristörlerde yalnız bir yönde akım geçirirler. Ters yönde ise yalıtkan olur.
Tetiklendikten (ateşlendikten) sonra ise bir diyot gibi çalışır.
Tristörün anodu ve katodu arasına alternatif bir gerilim uygulandığında tristörden
akım geçmez. Akım geçmesi için kapı (Geyt) ucu ile katot arasına küçük bir gerilim yani
ateşleme gerilimi uygulamak gerekir. Anot ile katot arasına uygulanan gerilim belirli bir
değeri aştıktan sonra da tristörden akım geçmeye başlar.
Tristörler doğru ve alternatif akım makinalarının devir sayılarının ayarlanmasında,
nokta kaynak makinalarında elektronik şalter olarak; elektrikli tren ve tramvay gibi büyük
miktarda doğru akımı gereken yerlerle benzeri birçok alanlarda kullanılmaktadır. Son
zamanlarda büyük güçlü santral generatör uyartım sistemlerinde DC elde etmek için 3 fazlı
köprü tristör devreleri kullanılarak 500 V, 1200 A. DC elde edilip, kutupların uyartılmasında
kullanılmaya başlanmıştır.
Bir tristörden istenilen özellikler şunlar olmalıdır.
1234567-
VR
(İletim voltajı)
yüksek olmalı
VD
(Yalıtım voltajı) yüksek olmalı
IR
(İletim akımı)
çok küçük olmalı
ID
(Yalıtım akımı) çok küçük olmalı
du/dt
(İletime geçme geriliminin kritik yükselme hızı) çok büyük olmalı
di/dt
(Yalıtıma geçme geriliminin kritik yükselme hızı) çok büyük olmalı
Küçük akımlarda Geyt çalışabilmeli
3
Çeşitli işletmelerde kullanılan redresörler tristörlü ve diyotlu tiplerdir. yapı ve montaj şekline
göre el ve otomatik çalışma şekilleri vardır.
Enerji beslemeleri 380 V. A.C dır.Kullanılacağı yerlere göre çıkış gerilimleri DC ( 24 V. ,48
V. 110 V.125 V. 220 V.) gerilim değerinde ve 30 A ,50 A , 63 A , 75 A , 100 A, 125 A , 400
A kapasitelerinde olabilirler.
Redresörün Görevi:
1- AC akımını DC akıma dönüştürür.
2- Bağlı bulunduğu akü grubunu tampon şarj yapar.
Redresörler dönüştürme işlemine göre 4 tipe ayrılır. Bunlar;
a-Kontrolsüz tip redresör
Bir trafo ve köprü diyottan oluşan bu tip redresörler çok ucuz olduklarından yaygın
olarak kullanılmaktadır. Çıkış gerilimi kontrol edilemediğinden, bağlanacak cihazlar ve
aküler için risklidir.
b-Kademeli tip redresör:
Kontrolsüz tip redresörler‟e göre, daha güvenilir olup çıkış gerilimi kullanıcı tarafından
kontrol edildiğinden, cihazlar için risklidir.
c-Varyak kontrollü redresör:
Çıkış geriliminin kontrolü varyak yardımıyla yapıldığından çıkış gerilimi kararlıdır. Ancak
çok ağır ve hantal redresörlerdir.
d- Tristör Kontrollü Redresör
Diğer tip redresörlere göre daha kaliteli bir DC verdiklerinden, çok tercih edilen
redresörlerdir. Bu tip redresöre bağlanan aküler daha uzun ömürlü olurlar. Aynı şekilde
bu tip redresörlere bağlanan cihazlar uzun ömürlü ve daha verimli çalışırlar. Elektronik
kontrol kartı çıkış gerilimini ve akımını sürekli kontrol ederek, tristörlerin uygun açıyla
tetiklenmesi sağlanıp, istenen DC gerilim elde edilir. Böylece şebeke gerilimindeki
değişimlerde ve yüklerde tetikleme açısını değiştirerek çıkış geriliminin sabit kalması
sağlanır. Çıkışta kullanılan filtre devreleri ile de daha kaliteli bir DC elde edilir.
e- Tristör Kontrollü Redresörde Kullanılan Parçalar:
1. Trafo
2. Soğutma ünitesi
3. Tristör
4. Şok bobini
5. Kondansatör
6. Kontrol kartı
7. Şönt
8. Snubber (RC filtre)
9. Termostat
10. Sigorta
4
Redresörlerin Peryodik Bakımları:
Redresörler hangi tipte imal edilmiş olurlarsa olsun üretici firmanın tavsiye ettiği ve
etiketinde belirtilen akım, gerilim ve sıcaklık değerlerinin üzerinde çalıştırılmaması koruyucu
olarak seçilmiş sigorta röle v.s emniyet teçhizatını devamlı olarak kontrol edip çalışmalarını
sağlamak gerekir.
Aşırı voltaj redresör elemanının delinmesine atlamalara sebep olabileceği gibi aşırı akım
da elemanların ısınıp direnç değerlerinin azalması dolayısıyla delinmelere ve kısa devrelere
sebep olabilir.
1-Redresör elemanları,
temizlenmelidir.
soğutucular,
diğer
yardımcı
tesisatlar
toz
ve
kirlerden
2-Redresör boşta çalıştırılarak çıkışında azami ve asgari voltaj değerleri kontrol edilmelidir.
3-Redresör panosunda bulunan anahtarlar, kontaktörler, dirençler, ampermetre ve
voltmetreler, sigortalar, terminaller, kablo ve kablo bağlantıları kontrol edilmelidir.
ĠNVERTÖRLER
Şebeke gerilimin olmadığı zamanlarda AC ile beslenen elektrikli aletlerin çalışmasını
sağlayan güç kaynaklarıdır. Enerji kaynağı olarak DC besleme akımı kullanıldığından
endüstriyel tesislerde, Telekom santrelleri, Enerji üretim tesisleri gibi yerlerde şebeke
olmadığı zamanlarda aküden besleme yapılarak uzun süre AC üretirler.
Küçük güçlerde hafif ve taşınabilir yapıları vardır. Çeşitli besleme gerilimlerde
çalışabilmeleri, 50 VA den 2400 VA „a kadar standart güç seçenekleri, sessiz çalışmaları ve
yüksek verimleri ile her türlü teknik ihtiyaçları karşılarlar.
KESĠNTĠSĠZ GÜÇ KAYNAKLARI (UPS)
Sürekli besleme gerektiren uygulamalar arasında bilgisayar sistemleri, elektronik hız
ve gerilim regulatörleri, tıbbi cihazlar, haberleşme sistemleri, aydınlatma sistemleri, önemli
kayıt cihazlarına (UPS) kesintisiz güç kaynaklarına ihtiyaç vardır. Bu sistemlere genel
olarak „kritik yükler‟ denilmektedir. Şebekedeki kritik yükleri besleyen, kesinti ve anormal
yükleri aktarmayıp, sürekli temiz ve kaliteli enerji sağlarlar.
5
Kesintisiz
güç
kaynaklarının
önemi
gün
geçtikçe
artmaktadır.
Yapılan
araştırmalarda; üretim kalitesi, hızı ve elektronik eleman kullanımı arttıkça direk şebekeden
enerji alarak beslemenin zor olduğu anlaşılmıştır. Her gün ortalama 10 saniyeden daha
uzun süren elektrik kesintileri oluşmaktadır. Bu kesintiler özellikle bilgi işlem merkezleri için
önemli tehlikeler doğurmaktadır. Bu gerçekler UPS' in günümüz için ne kadar önemli
olduğunu göstermektedir.
UPS sistemlerinin genel olarak kullanıldığı yerler:
a- Güç kesintisinin mal ve insan hayatını tehlikeye soktuğu durumlar (hastane yoğun bakım
servisleri, endüstri proses kontrolü, itfaiye ve polis alarm ihbar servisleri),
b- Güç kesintisinin zaman ve para kaybına yol açtığı yerler (bilgisayar kompleksleri
enstrümantasyon merkezleri ),
c- Güç kesintisinin kritik olduğu durumlarda (uydu haberleşmeleri, füze hedef merkezleri,
boru hattı ve elektrik üretim ve dağıtım sistem monitörleri gibi).
Kesinti ve şebeke bozuklukları çok tehlikeli ve beklenmeyen sonuçlar doğurabilir.
ġebekede meydana gelebilecek bozukluklar Ģöyle sıralanabilir;
Kısa kesintiler
Şebeke kesintileri
Frekans değişimleri
Pikler
Harmonikler
Aşağıda belirtilen yüklerden dolayı oluşabilecek bozukluklarda, UPS sistemleri çok
önemlidir.
Lineer olmayan yük
Yük değişimleri
Dengesiz yükler
Aşırı yüklenme
Pik akımları
Kısa-devre
Şebekenin tekrar gelişi
BĠR UPS’DEN BEKLENEN ÖZELLĠKLER
Kesintisiz bir güç kaynağında bulunması arzu edilen en önemli özellikler şöyle
sıralanabilir;
Gerilim Regülâsyonu
Frekans Kararlılığı
6
Normal çalışma durumunda şebeke frekansının normal sınırlar içinde olduğu
durumda UPS sisteminin frekansı ile aynı olmalıdır ve aynı devreye kilitlenmiş olmalıdır.
ÇıkıĢ Geriliminin Dalga ġekli
Çıkış geriliminin dalga şekli ideal sinüs eğrisine mümkün olduğunca yakın olmalıdır.
Yani UPS çıkışında şebeke frekansının temel harmoniğinin dışında yüksek harmoniklerin
bulunmaması önemle istenen bir özelliktir.
Verim
Verimin düşük olması toplam çekilen enerjinin bir kısmının ısı enerjisi olarak
tüketilmesi anlamına gelmektedir. Hatta, bu taktirde gereksiz enerji tüketimi bir tarafa,
sistem bulunduğu ortamı ısıtacağından ek soğutma önlemleri dahi gerekebilir. Günümüzde
üretilen cihazlarda verim % 65 – 90 arasında değişmektedir.
Ani Yük DeğiĢikliklerine Gösterilen Tepki
Bu konuda bir standart olmamakla beraber büyük üretici firmalarca, sistemin % 50‟lik
yük değişikliklerine karşılık (±) %10 Vpp gerilim değişikliği göstererek, 50 milisaniye içinde
(±) %2 Vpp değerine inmesi istenmektedir.
AĢırı Yüklenebilme Yeteneği
Yine bu konuda da bir standart olmamakla birlikte sistemin %120 yükte yaklaşık 10
dakika, %150 yük altında ise 10 saniye çalışması beklenmektedir.
UPS SĠSTEM ve ÇEġĠTLERĠ
UPS sistemleri çalışma şekillerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılır.
KESĠNTĠSĠZ GÜÇ KAYNAKLARININ YAPILARINA GÖRE ĠNCELENMESĠ
UPS‟ler yapısal olarak 7 temel bölüme ayrılabilirler.
1. Doğrultucu ve Şarj Ünitesi
2. İnverter Ünitesi
3. Filtre Ünitesi
4. Statik ve Manuel By-Pass Şalter
5. Haberleşme Ünitesi
6. Trafolar
7. Aküler
7
HĠDROJEN YAKIT PĠLLERĠ
Yakıt pilleri ilk olarak 1839 yılında William Growe tarafından bulunmuş ve yaklaşık olarak
120 yıl ilgi görmeden kalmıştır. Ancak uzay programları çerçevesinde tekrar ele alınmış ve
geliştirilmiştir.
Yakıt pillerini çalışma özelliklerine göre birçok çeşitleri olmakla birlikte en çok kullanılan tipi
PEMFC ( proton exchange membranı) tipidir. Sistem üç ana parçadan meydana gelir. Anot,
membranı ve katot. Anot‟a gelen hidrojen molükülleri önce proton ve elektronlarına ayrılır.
Proton ortada bulunan membran tarafından çekilir ve membranı geçerek katotta bulunan
havanın içindeki oksijen ile birleşir. Anotta biriken elektronlar, anot ile katot arasında
dışarıdan kurulan bir kapalı devre teşkil edildiğinde, bu devre üzerinden akarak, katotta
birleşip saf su meydana getirerek bu çevrimde, ısı, saf su ve elektrik enerjisi elde edilerek
çevrim tamamlanır.
Yakıt pilinin plaka yüzeyi akım şiddetini, plakaların seri bağlanması ise voltajı oluşturur.
Birçok plakanın yanyana bağlanması ile elde edilen sisteme stak adı verilir. Staklar kendi
aralarında seri ve paralel bağlanmaları ile istenilen voltaj doğru akım olarak elde edilir,
sonra konventörler ile alternatif akıma çevrilir.
Uzay programları çerçevesinde geliştirilen yakıt pillerine en büyük talep otomotiv
sektöründen gelmiştir. Bu uygulamalarda süratle mesafe kat edilmiş ortalama olarak tüm
üretici firmalar proto tiplerini bitirmiş ve seri üretim aşamasına gelmişlerdir. Bundan başka
yakıt pilleri cep telefonunda bilgisayara, bisikletten toplu taşıma araçlarına, gemilerden
uçaklara, iş merkezlerinden konutlara kadar birçok alanda kullanım imkânı bulmuştur.
Yakıt pillerinin konutlarda kullanımı birçok avantajı da beraberinde getirmektedir. Ulusal
şebekeden gelen elektrik kesintilerinden etkilenme diye bir olay yotur. Konutların elektrik
ihtiyaçları yanında ısınma ve sıcak su ihtiyaçlarınıda ekonomik olarak karşılamaktadır.
Bunun neticesi olarak ulusal elektrik şebekelerin yükleri azalacak yeni üretim merkezlerine
gerek duyulmayacaktır. Hidrojen enerjisinin geleceği çok parlaktır. Zaman petrolün aleyhine
hidrojenin lehine işlemektedir.
AKÜLER VE SĠSTEMDEKĠ GÖREVLERĠ
Akümülatör elektro - kimyasal olaylardan yararlanılarak elektriğin depo edilmesini ve
gerektiğinde doğru akım halinde kullanılmasını sağlayan bir enerji kaynağıdır.
Endüstri ve sanayi iş yerlerinde; çeşitli marka ve ebatlarda sabit tesis kurşun – asit
akümülatörleri bulunmaktadır. Bunlar kullanım süresince yeri değiştirilmemek üzere kurulan
akümülatörlerdir. Bir redresör vasıtasıyla devamlı tampon şarjda tutulurlar.
AKÜLERĠN SĠSTEMDEKĠ GÖREVĠ
AC kesildiği zaman Gerekli hallerde sisteme DC „ı sağlar.
8
AKÜNÜN PARÇALARI
Bir akü hücresi aşağıdaki ana elemanlardan oluşur.
1-Akü Kabı: Çoğunlukla ebonit veya plastik malzemeden yapılır. Transparant denen akü
kapları, akü elemanlarıdır.
2-Akü Kapağı: Akü kabı malzemesinden yapılan ve hücrenin üstünü kapatan kısımdır. Akü
kabininin üstünü, hava sızdırmaz bir biçimde preslenerek veya yapıştırılarak kapatılır.
3-Hücre BuĢonu (Tapa): Akü kapağındaki dişli deliğe takılan, plastik malzemeden yapılmış
küçük bir kapaktır. Üç ana işlevi vardır.
a)Yerinden çıkarılarak, elektrolitin yoğunluğunu ölçmek veya saf su ilave etmek,
b)Buşon kapalı iken, akü içinde oluşan gazların, içindeki küçük delik yoluyla dışarı
çıkmasını sağlamak.
c)Özel tip buşonlarda, hücre içinde oluşan gazı, buşon içinde yoğunlaşarak tekrar
elektrolite dönmesini sağlamak, böylece akünün saf su kaybını azaltmış olur.
4-Elektrolit: Sülfürit asit, saf su karışımı olan bir sıvıdır. Akünün tipine, imalatçının veya
kullanıcının tercihine bağlı olarak, sülfürit asit miktarı ve su oranı değiştirilerek çeşitli aküler
imal edilmektedir.
Elektrolit Sülfürit asit’in faydaları:
a)Akü iç direncini arttırmak,
b)Seperatörleri mikro gözenekli yaparak, plakalar arasında elektrolit temasını azaltmamak,
c)Plakaları, özellikle nakliye esnasında eğilme ve kırılmalarını önceliyecek şekilde
sıkıştırmak
5-Plakalar: Bir akü hücresi içinde, pozitif ve negatif olmak üzere iki ayrı plaka grubu vardır.
a)Negatif Plaka: Saf kurşundan ızgara biçiminde, dökülerek elde edilir. Kurşun ızgaranın
mekanik direncini arttırmak için kullanılır. Kurşun içine antimuan katılır. Izgaranın profili,
imalat tekniğine bağlı olarak çeşitli olabilir. Ancak, nakliye ve kullanımda eğilip kırılmıyacak
kadar sağlam ve üzerine sıvanacak olan aktif madde denen pastayı iyi muhafaza edilecek
şekilde imal edilmelidir.
b)Pozitif Plaka: Kurşun-Asit akülerin pozitif plakaları üç çeşittir.
AKÜ HÜCRESİ
Bir akü hücresi, yukarıda açıklanan elemanların, akü kabı içirisine tekniğine uygun bir
şekilde yerleştirilmesi ile oluşturulur. Akü hücresi içindeki negatif plaka sayısı, pozitif plaka
sayısından bir fazladır. Böylece pozitif plakanın iki yüzeyide aktif durumda tutularak
bükülmesi önlenir.
Şemada görüldüğü gibi bütün pozitif plakalar ve negatif plakalar ayrı ayrı hücre içinde
kurşun köprülerle birbirine kaynak edilerek, her bir cins plaka grubunun müşterek kutupları
hücre kapağından dışarı çıkarılır.
Akü grupları, hücrelerin (+) ve (-)kutupların birbirlerine harici köprülerle bağlanması
suretiyle elde edilir. Harici köprülerin hücre kutuplarına bağlantısı, imalatçı tekniğine bağlı
bir husustur. Bununla birlikte çoğunlukla civatalı veya kaynak yapmak suretiyle bağlanır.
9
AKÜLERĠN YAPISI ve YAPI ELEMANLARI:
10
Akümülatörlerin Arızaları ve Giderme Yöntemleri
1-Akü kutupları ve bağlantıları paslı:
Nedenleri: Kutuplara ve bağlantılara asit sıçraması.
Çareleri: a- Kutupları ve bağlantıları sert diş fırçası ile temizleyiniz.
b- Akü kutusunun üstünü amonyaklı bezle siliniz.
c- Akü kutuplarına, bağlantılarına ve kutunun üst tarafına gres veya
vazelin sürünüz.
2.Akü içinde elektrolit yok:
Nedenleri 1: Aküye saf su konulmamış
Çareleri :
a- Aküye saf su koyunuz.
b- Az akımla şarj ediniz.
Nedenleri 2: Akümülatörün kazaen suları dökülmüş.
Çareleri :
a- Aküye saf su ekleyiniz.
b- Az akımla şarj ediniz.
c- Elektroliti yenileyiniz.
Nedenleri 3: Akü kutusunda sızıntı var.
Çareleri :
a- Akü kutusunu değiştiriniz.
b- Elektroliti yenileyiniz
3. Akü kutusu ıslak:
Nedenleri: Normalden fazla su konulmuş ve elektrolit taşmış.
Çareleri :
a- Elektrolit seviyesini kontrol ediniz.
b- Islak yerleri amonyaklı bezle siliniz.
4.Elektrolitin yoğunluğu çok düĢük:
Nedenleri 1: Akü tamamen deşarj olmuş veya tam olarak şarj edilmemiş.
Çareleri :
a- Aküyü şarj ediniz.
Nedenleri 2: Akü plakaları aşırı derecede sülfatlanmış
Çareleri :
a- Aküyü şarj ediniz.
b- Elektroliti yenileyiniz.
Nedenleri 3: Akü plakaları arasında kısa devre var.
Çareleri :
a- Separatörleri kontrol ediniz gerekirse değiştiriniz.
Nedenleri 4: Şarj techizatları iyi şarj etmiyor.
Çareleri :
a- Kablo başlıklarını ve bağlantıları kontrol ediniz gevşekse sıkıştırınız.
b- Şarj techizatlarını kontrol ediniz.
c- Konjektörün çalışıp çalışmadığına bakınız.
Nedenleri 5: Kablolarda ve elektrik donanımında kısa devre var.
Çareleri :
a- Araba üzerinde düzeneğin anahtarlarını kapatarak kontrol ediniz.
Nedenleri 6 : Akü hiç şarj olmuyor.
Çareleri :
a- Elektroliti yenileyiniz ve şarj ediniz.
11
5.Akü bir gün Ģarj ediliyor ertesi gün boĢalıyor.
Nedenleri 1: Akü eskimiş.
Çareleri :
a- Aküyü tamirciye götürün.
b- Akünün yenisini takınız.
Nedenleri 2: Akü içinde kısa devre var.
Çareleri :
a- Aküyü açınız separatörleri değiştiriniz.
6.IĢıklar yanıp bir süre sonra sönüyor.
Nedenleri: Kablo başlıkları ve diğer bağlantıları gevşek.
Çareleri:
a- Kablo başlıkları ve diğer bağlantıları muayene ediniz gevşek olanları
sıkıştırınız. Paslı olanları temizleyiniz.
7. Akü Ģarj edilemiyor.
Nedenleri 1: Şarj dinamosu arızalı.
Çareleri :
a- Şarj dinamosunu muayene ediniz.
b- Konjektörü muayene ediniz.
c- Aküyü dinamoya bağlayan devreleri kontrol ediniz.
Nedenleri 2: Akü tamamen bozulmuş.
Çareleri :
a- Akünün yenisini alınız.
b- Aküyü tamirciye veriniz.
Nedenleri 3: Akü plakaları tamamen sülfatlanmış.
Çareleri :
a- Elektroliti yenileyiniz, aküyü şarj ediniz.
TEMEL KAVRAMLAR VE ĠġLEMLER
1-ġARJ: Aküye, bir DC güç kaynağından akım verme işlemine veya elektrik
enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümüne şarj denir ve akü bu işlemle enerji depolar. Bir
akü şarj oldukça göz elemanlarında aşağıdaki değişimler olur.
a)Pozitif plakalar kurşun sülfattan kurşun perokside dönüşür.
b)Negatif plakalar kurşun sülfattan, sünger kurşuna dönüşür.
c)Pozitif ve negatif plakalardaki sülfatlar elektrolite geçtiği için elektrolit yoğunluğu yükselir.
d)Şarj boyunca akü voltajı artar.
e)Şarj boyunca elektrolitte gazlanma oluşur.
2-DEġARJ: Akünün bir alıcıya akım vermesi işlemine veya kimyasal enerjinin
elektrik enerjisine dönüşmesine deşarj denir. Bir akü akım verirken elemanlarında şu
değişmeler olur.
a)Pozitif plakalar, kurşun peroksitten, kurşun sülfata dönüşür.
b)Negatif plakalar, sünger kurşundan, kurşun sülfata dönüşür.
c)Elektrolitteki sülfat, plakalara gittiğinden elektrolitin yoğunluğu azalır.
d)Akü voltajı deşarj boyunca düşer.
12
3-VOLTAJ: Bir akü hücresinin(+) ve (-) kutupları arasında ölçülen potansiyel farkıdır.
Bu voltajın değeri akünün şarj seviyesine bağlı olarak değişir. Sözü edilen voltaj
değerlerinin bazıları aşağıdaki gibi ifade edilir.
a)Anma Voltajı (Nominal voltaj): Tam şarjlı bir akü hücresinin kutupları arasında ölçülen
voltaj değeridir. Aküler bu voltaj değeri ile anılırlar. Satılırken, alınırken ve üzerindeki
etiketlerde, bu voltaj değeri ile belirlenir. Kurşun – Asit türü bir akü hücresinin anma voltajı 2
volttur.
b)Yavaş Şarj Voltajı: Aküyü tam şarjlı plarak tutmak için, bir DC Enerji Kaynağı ile yapılan
şarjdaki voltaj değeridir. Bir akü hücresinin yavaş şarj voltajı 2,2 ile 2,23 V arasındadır.
Yavaş şarj “Tanpon Şarj”,”Zayıf Şarj”,”Float Şarj”gibi sözcüklerlede ifade edilebilir.
c)Deşarj Sonu Voltaj: Bir aküden akım çekilirken düşmesine izin verilen en küçük voltaj
değeridir. Kurşun-Asit akülerde bu değer 1.8 volttur.
4-ĠÇ DĠRENÇ: Bir akü hücresinin içinde, akım yolunda bulunan plaka, seperatör ve
elektrolit gibi elemanların toplam direncidir.
l-Akünün Yapısı: Aküyü oluşturan elemanların cins, özellik ve yapısı.(Akünün imalatı
tamamlandığında yapısal iç direnç takriben sabittir)
ll-Akünün ġarj Seviyesi: Bir akü şarj oldukça iç direnci azalır. Diğer bir ifadeyle deşarj
oldukça iç direnci artar. Tam şarjlı bir akü hücresinin iç direnci takriben 0.003 ohm‟ dur.
Tam deşarj akünün iç direnci ise şarjlı durumun takriben iki katıdır.
5-SELF DEġARJ: Servis dışı durumdaki bir akünün kendi kendine deşarj olmasıdır.
Sebebi, elektrolitin, plakalara temas ettiği noktalarda, suyun, oksijen ve hidrojene
ayrışmasıdır.
Self DeĢarj Miktarı: Kendi kendini oluşan deşarjın değeri iki etkene bağlıdır.
1-Elektrolit sıcaklığı arttıkça fazlalaşır.
2-Kurşun plaka içindeki antimuan oranı arttıkça artar.
NOT. Antimuan orana%1–2 gibi düĢük olursa, deĢarj ayda, anma kapasitesinin
takribinden % 3 kadarıdır. Antimuan oranı % 3–6 gibi daha yüksekse kayıp ayda,
anma kapasitesinin %5’ine ulaĢır. Akü yaĢlı ise bu değerler dahada artar.
6-YOĞUNLUK: Elektrolit, sülfürit asit saf su karışımı bir sıvıdır. Belli miktardaki
elektrolitin içinde, saf su miktarına göre sülfirik asit miktarı ne kadar çoksa,o elektrolitin
yoğunluğu o kadar çok demektir.Diğer bir ifadeyle yoğunluğu belli,bir elektrolitin
içine,sülfürik asit ilave edilirse,yoğunluğu fazlalaşır,buna karşın saf su ilave edilirse
yoğunluğu azalır.
Yoğunluğun Birimi: Yoğunluğun en çok kullanılan birimi “gr/cm küp”veya “kg/lt”dir.
Birimlerden de anlaşılacağı gibi, yoğunluk, bir birim hacmindeki elektrolitin ağırlığıdır.
Örneğin bir akü hücresinde, 1 cm‟lik hacim işgal eden elektrolitin ağırlığı 1.220 gr.ise,o
akünün elektrolit yoğunluğu 1.220 gr/cm‟tür denir.
Yoğunluğun DeğiĢimi: Servise verilmiş olan bir akünün işletme esnasında yoğunluğu iki
durumda değişim gösterir.
a)Elektrolit içindeki sülfürik asitin elektrolitten ayrılarak plakalara gitmesiyle (deşarjda)
b)Sıcaklığın artmasıyla, elektrolitin genleşmesi sonucu birim hacimdeki (1cm),asit
miktarının azalmasıyla,
13
Yoğunluğun Ölçülmesi: Elektrolit yoğunluğu, çoğunlukla Hidrometre denilen aletle
ölçülür. Alet ölçekli bir cam şamandıranın sıvı içinde yüzmesi esasına göre çalışır.
Şamandıra, yoğunluğu düşük elektrolite daha çok dalar, yoğunluğu yüksek elektrolitte ise
yüzeye yakın seviyede yüzer.
Yoğunluk ölçümünde hidrometre, üst tarafına bir lastik top, alt ucuna ince bir lastik hortum
takılmış cam bir tüptür, içinde ise ölçekli bir şamandıra vardır. Lastik top elle sıkılarak lastik
hortum elektrolit içine daldırılır. Top yavaş yavaş bıralılarak cam tüp içine elektrolit çekilir.
Ölçekli şamandıra elektrolitte yüzerken, sıvının yüzeyi hizasındaki ölçekte, yoğunluk değeri
okunur.
Elektrolit yoğunluğu “Bome Derecesi” olarak da ifade edilebilir. Bu birimle, yoğunluk
ölçen alet, hidrometreye benzer ve Bomemetre olarak tanımlanır. Yoğunluğun, gr / cm3
veya Bome Derece olarak ifade edilmesi, akünün işletmesinde ve ilgi hesaplama
metodlarında bir değişikliği gerektirmez, değişen yalnızca birim ve rakamsal değerlerdir.
Aşağıda, gr / cm ve Bome Derece olarak yoğunluk değerleri gösterilmiştir
gr/cm
1,100
1,110
1,120
1,130
1,140
1,160
1,170
1,180
1,190
1,200
1,210
1,220
1,230
1,240
1,260
1,270
1,280
Bome Derece
13
14,2
15,4
16,5
17,7
19,8
20,9
22
23
24
25
26
26,9
27,9
29,7
30,6
31,5
Hidrometrenin Kullanılması: Elektrolit yoğunluğunun ölçümünde şu hususlara özen
gösterilmelidir.
a-Lastik top elle sıkılı iken, hidrometre hortumu, akü hücresi içinde elektrolite girecek
şekilde tutulmalıdır.
b-Lastik top, parmaklar arasında yavaş yavaş bırakılarak hidrometrenin içine elektrolit
girmesi sağlanmalıdır. Çekilen elektrolit tekrar hücre içine bırakılmalı böylece ölçümlere
başlamadan önce hidrometre içinin ıslak hale gelmesi sağlanmalıdır.
c-Lastik top tekrar sıkılıp yavaş yavaş bırakılarak hidrometre içine bu kez ölçüm için
elektrolit çekilmelidir.
d-Hidrometre sürekli dik tutulmalı, elektrolit çekilirken ve hücreye tekrar bırakılırken
hidrometreden, hücre dışına elektrolit dökülmemelidir.
e)Hidrometre içine, şamandıra serbest olarak yüzecek miktarda elektrolik çekilmelidir.
f)Ölçüm yapılırken, skalaya, elektrolit yüzeyi hizasında bakılarak değer okunmalı bu işlem
yapılırken lastik topa elle basınç yapılmamalı ve şamandıranın cam tüpün hiçbir tarafına
temas etmeksizin dik ve serbest olarak yüzdüğünden emin olunmalıdır.
g)Ölçümler bittikten sonra, hidrometre içine temiz su çekilip tekrar dökülerek, elektrolit
kalıntıları giderilmelidir.
14
7-KAPASĠTE
Bir akünün, şarj işlemiyle kazandığı, esas olarak, deşarj işleminde verilebildiği enerjiye
akünün kapasitesi denir. Kapasitenin birimi “Amper Saat”tir. Kısaca “Ah”harfleri ile ifade
edilir. Akünün etiket değerine anma kapasitesi denir. Bir akünün kapasitesi şu etkenlere
bağlıdır.
a)Bir hücredeki plakaların adedine ve boyutlarına,
b)Elektrolitin yoğunluğu,
c)Elektrolitin sıcaklığı.
Elektrolitin sıcaklığı
7-VERĠM: Bir aküden, deşrjda çekilen enerjinin, şarlda verilen enerjiye bölümünden elde
edilen değere akünün verimi denir. Diğer bir ifadeyle, deşajda aküden alınan kapasitenin,
şarjda aküye verilen kapasiteye oranıdır.
Verimin belirlenmesinde şu husular sağlanmalır.
a)Akü, anma kapasitesinin 10 saatte bölümünden elde edilen akımla, şarj ve deşarj
edilmelidir.
b)Deşarjda, hücre voltajı,1,8 volta düşünce son verilmelidir. Akülerde iki çeşit verim vardır.
1-Amper Saat Verimi:(p.Ah) harfleri ile ifade edilir. Kurşun asit türü akülerin Amper-Saat
verimi takriben %90‟dır.Formülleştirilirse:
(pAh)= Deşarj akımı x Deşarj süresi / Şarj akımı x şarj süresi
2-Watt. Saat Verimi: p.Wh harfleri ile ifade edilir. Kurşun asit akülerin Watt – Saat verimi
takriben %75‟tir.
AKÜLERĠN BAĞLANTI ġEKĠLLERĠ
Akülerden istediğimiz akım, gerilim ve gücü alabilmemiz için aküleri gruplar haline getirmek
zorunluluğu vardır.
Seri bağlama
+ Akülerde gerilimi yükselmek için seri bağlama
Yapılır. Gerilim yükselir akım ve kapasite sabit
Kalır.
Paralel Bağlama
Kapasite ve akım yükselir Gerilim sabit kalır.
15
KarıĢık bağlama
Kapasite ,Gerilim Akım bu bağlantı şekli ile istenen
seviyeye çıkarılır.
Her türlü bağlamada akülerin ( + ) ve (- ) kutupları mutlaka tespit edilip işaretlendikten
sonra istenilen şekilde bağlanmalıdır. Yanlış bağlamalar kısa devreler ve tehlikeler doğar.
AKÜLERDEKĠ KĠMYASAL OLAYLAR
Akü şarjlı iken pozitif plakalar kurşun peroksit negatif plakalar kurşundur elektrolit ise
sülfirik asitle zenginleştirilmiş saf sudur.
DeĢarj esnasında: Elektrik akımı pozitif plakalar üzerindeki aktif materyal olan kurşun
peroksidi kurşun sülfata dönüştürür ve bu kimyevi değişiklikte elektrolitte sülfürik asit
kullanıldığından deşarj sonunda elektrolit sülfürik asit yoğunluğu bakımından zayıf kalır.
Teşekkül eden kurşun sülfat beyazdır fakat eleman aşırı deşarja maruz kalmadıkça gözle
görülmez. Aşırı deşarj aşırı sülfatlaşma doğurur. Aşırı sülfatlaşma önce plakaların
renklerinin açıklaşması şeklinde görülür sonra beyaz benekler başlar nihayet plakalar
tamamen beyazlaşır
ġarj esnasında: Yukarıdaki kimyevi olayın yönü değişir ve plakalardaki kurşun sülfat
kurşun peroksit ve sünger formunda kurşun olur. Hasıl olan sülfürik asit elektrolitteki asit
miktarını artıracak elektrolitin yoğunluğunu normale getirir.
DeĢarj durumu
+ Plaka
Pb4SO
- Plaka
+PbS4O 2H2 O
ġarj durumu
=
+ Plaka
Pb2O
- Plaka
+Pb2+2H S4O
Yüksüz bir akü grubundaki şarjın kaybolmaması için redresörlerle ve üretici firmanın tavsiye
ettiği tampon şarj voltajı ile devamlı şarj edilmelidir.
24 Volt için = 26.70 volt. Akü sayısı x 2.23 volt
220 Volt için = 245 volt.
16
AKÜLERDE ĠġLETME ÇEġĠTLERĠ
Aküler sadece elektrik enerjisi depolayıcısı olarak kullanılmaz aynı zamanda kısa zamanla
şarj veya deşarj pikleri esnasında gerilimi sabit tutmak içinde kullanılır.
a- Yalnız batarya ile çalıĢan: Bu halde batarya direk olarak yüke bağlıdır. Ve yük akımı
yalnız bataryadan çekilir batarya yükten ayrılınca şarj cihazına bağlanarak şarj edilir.
b-Tampon çalıĢma veya devamlı Ģarjda çalıĢma:
Bu şekildeki çalışmada batarya ve şarj cihazı paralel olarak yüke bağlıdır. Yük az akım
çekerken şarj cihazı hem bataryanın şarj akımını hem de yük akımını temin eder. Yük
akımı belirli bir değerin üzerine çıkınca, bataryada şarj cihazı ile paralel olarak yükü
beslemeye başlar.
c-Emre Hazır çalıĢma:
Bu çalışmada yalnız şarj cihazı servis harici olduğu zaman batarya yükü besler. Diğer
hallerde yük akımını şarj cihazı verir
AKÜLERDE PERYODĠK BAKIM
Bir akünün bakım ve işletilmesinde dikkat edilecek en mühim nokta imalatcı firma
tarafından verilmiş olan bakım ve işletme talimatlarının uygulanmasıdır.
1.Akülerin belli aralıklarda yoğunluk ölçümü yapılmalı her birhücrenin bome
yoğunluğu ortalama 1,24 olmalıdır.
2.Akülerin elektrolit seviyesinin kontrolü yapılmalı elektrolit seviyesi düşük olduğu
zamanlarda maksimum seviyeye kadar saf su ilavesi yapılmalıdır.
3.Akülerin bulunduğu yer senede 1 kez temizlenmelidir.
4.Akülerin bulunduğu yerdeki havalandırma elemanlarının çalışıp çalışmadığı kontrol
edilmelidir çünkü şarj esnasında akülerden patlayıcı gazlar çıkar.
5.Akülerin bir birlerine olan bağlantıları kontrol edilmeli gevşeklik varsa sıkılmalıdır.
6.Oksitlenmeye karşı bağlantı yerleri vazalin ile yağlanmalı.
7.Akülerin üzerinde toplanabilecek toz ve rutubet birleşerek iletken bir tabaka meydana
getirebilir bu tabaka kaçak akımlara sebep olabilir, bunun için akülerin üzeri temiz
olması gerekir.
AKÜ ODALARINDA ÇALIġMA YAPARKEN KULLANILAN KĠġĠSEL KORUYUCU
MALZEMELER
1-Kimyasal koruyucu elbise
2-Aside dayanıklı eldiven
3-Yalıtkan baret
4-Ayakkabı
5-Gözlük
6-Gaz maskesi
17
AKÜ ODASININ DÜZENLENMESĠ
Akü odasının belirlenmesi ve düzenlenmesine, aşağıdakı hususlar dikkate alınmalıdır.
1-Akü odası nemsiz olmalıdır,
2- Akü odası sürekli güneş ışınlarına maruz bulunmamalıdır,
3- Akü odası yeterli derecede aydınlatılmalıdır. Aydınlatma tesisatı gaz sizdirmaz özellikte
olmalı, böylece yangın olma ihtimalı ortadan kaldırilir,
4- Akü odasının duvarları açık renk, asite dayanıklı yağlı boya ile veya benzeri özellikte
inşaat malzemeleri ile kaplanmalıdır.
5- Akü odasının tabanı kaymayacak kadar düz olmalı ve asite dayanıklı herhangi bir
malzeme ile kaplanmalıdır,
6- Elektrik anahtarları akü odasının dışında bulundurulmalıdır,
7-Akü odası çıkış yolu üzerinde göz duşu lavabosu bulunmalıdır,
8- Akü odasını havalandırmak için aspilatör bulunmalıdır.
18
YÜKSEK GERĠLĠM TEÇHĠZATLARI
GENERATÖRLER
Günümüzde orta ve büyük güçte imal edilen senkron makinalarda kutuplar
rotor üzerine ve alternatif akım sargıları da stator üzerindeki oluklara yerleştirilmiştir.
Bu tip senkron makinalarda dönen kısma kutup tekerleği (rotor), duran kısma da
endüvi (stator) denir. Alçak devirli senkron makinalarda kutup tekerleği çıkık kutuplu,
yüksek devirli senkron makinalarda ise dolu kutuplu olarak yapılır. Dolu kutuplu
rotorlara yuvarlak rotor da denir. Yuvarlak rotorlu senkron generatöre Turbo
Alternatör denir.
Alçak devirli senkron makinalarda kutup sayısı çok ve kutup tekerleği çapı
büyüktür. Su santrali generatörü, dizel veya pistonlu buhar makinaları ile tahrik edilen
senkron generatörler çıkık kutupludur. Yuvarlak rotorlu senkron makinalarda kutup
sayısı 2 veya 4 nadir olarak ta 6 olup kutup tekerleği çapı küçük fakat rotor boyu
uzundur. Alçak veya orta su düşüş yüksekliklerinde su türbinlerinde tahrik olunan
generatörlerde dik milli tertipler tercih edilir. Böyle bir tertipte milin üst kısmına
yerleştirilen bir taşıyıcı yatak bütün grup ağırlığı ile birlikte su basıncını da üzerine
almak zorundadır. Generatörün bundan başka iki adet boyuna yani aksiyal yatağı
bulunur. Bu yataklar milin hareket ekseninde dönmesini sağlarlar ve bu yataklar
radyal yüklere maruz kalırlar. Taşıyıcı yatağa aynı zamanda enine yatak da denir.
Taşıyıcı yatağa yerleştirilmiş bulunan segmanlar üzerine bütün ağırlık biner. Dönüş
sırasında yataktaki yağ dönen taşıyıcı halka ile eğik yüzeyli segmanlar arasına
çakılırcasına girer ve bu suretle milin yukarıya doğru itilmesi sonucunda yataktaki
sürtünme azaltılır. Yataktaki yağ ise soğutucu sistemdeki su ile soğutulur. Çok büyük
güçlerde taşıyıcı yatak üzerindeki yükü manyetik olarak da azaltmak mümkündür.
Bunun için milin üst kısmına çekici elektomağnetler yerleştirilir. Bu suretle taşıyıcı
yatağın yükü çok azaltılmış olur Senkron makina ister motor olarak çalışsın ister
generatör olarak her iki durumda da kutup tekerleğindeki uyarma(ikaz) bobinleri
doğru akımla beslenir. ve bu doğru akım bobinlerinin meydana getireceği manyetik
alan senkron generatörün (Ns) senkron devir sayısı ile tahrik edilmesi sonucu endüvi
(stator) çevresinde bir senkron hız ile döner. Dışardan tahrik edilmek suretiyle
döndürülen bu magnetik alan stator sargısında muhtelif fazlarda gerilimleri
indükleyecektir. Bu gerilim frekansına (f) diyecek olursak makinanin kutup sayısı ve
dakikadaki devir sayısı cinsinden bulunan değeri Generator durumunda
: f = (P*Ns)/120 şeklindedir.
0
1. ENERJĠ ĠLETĠM HATLARI
1.1. Elektrik Enerjisinin Alçak Gerilim ve Yüksek Gerilim ile Ġletilmesi:
Elektrik enerjisi generatörlerden elde edilen çıkış gerilimi ile iletildiğinde; iletim
akımı, iletken kesiti ve çapı yüksek gerilimle iletime kıyasla daha büyük olmak
zorundadır. Dolayısıyla iletim maliyeti artar.
Bu nedenle yüksek gerilimle iletim yapıldığında;
■ Devreden az akım geçeceğinden güç kaybı az olur.
■ Enerji nakil hattı sonunda gerilim düşümü az olur.
■ İletken kesiti daha küçük olduğundan iletimde kullanılan direkler ve diğer
yüksek gerilim teçhizatı hacim bakımından daha küçük ve hafif olur.
Sonuçta da elektrik enerjisinin iletimi daha ucuza mal olur.
1.2. Enerji Ġletim Hatlarındaki Kayıplar:
1.2.1. Kapasitif Kayıplar:
Enerji nakil hatlarında kapasitif özellik, iletkenlerin birbirleriyle ve toprakla olan
pozisyonlarından kaynaklanan kondansatör yapısından oluşmaktadır. Kapasitenin
büyüklüğü iletim akımına, İletkenler arası mesafeye ve iletkenlerin toprakla olan
uzaklıklarına bağlıdır.
E.N.H.’da oluşan kapasitif yükler hattın uzunluğuna, iletim gerilimine ve direk
tipine bağlıdır. Kapasitif kayıplar sistemde bulunan reaktörlerle yok edilmektedir.
Ayrıca fazlar arasındaki kapasitif yükleri dengelemek için E.N.H. güzergâhında
transpozisyon işlemi yapılır.
Faz sıralarının hat başı ile hat sonunda aynı olması için güzergâh boyunca
uygun yerlerde üç veya üç’ün katları kadar transpozisyon işlemi yapılır.
A
A
B
B
C
C
Transpozisyon işlemi
1.2.2. Endüktif Kayıplar:
Endüktif özellik E.N.H’ da kullanılan çelik alüminyum (St-Al)
iletkeninin yapısından kaynaklanmakta ve Endüktif (Reaktif) yük
olarak karşımıza çıkmaktadır.
Alüminyum damarların her birinden geçen iletim akımı her
damar iletkeni etrafında bir magnetik alan meydana getirir ve bu
magnetik alan diğer damarlar tarafından kesilir.
Bu olay Lenz Kanunu’na göre (Kendisini meydana getiren
şebekeye karşı koyma) damarlar üzerinde bir zıt E.M.K’ nın oluşumunu sağlar. Bu
olay iletkenin direncinin artmasına neden olur. Bu direnç Endüktif reaktans olarak
tanımlanır.
1
E.N.H’ daki Endüktif kayıplar;
■ Sistemin faz sayısına,
■ İletkenlerin direk üzerindeki pozisyonlarına,
■ İletken çapına ve iletkenler arası mesafeyle orantılıdır.
Bu kayıpların şebekemizdeki mahsurları şönt kapasitörlerle önlenmektedir.
Korona Kayıpları:
Nemli ve sisli havalarda çok yüksek gerilim ileten hatların hemen
yakınlarındaki hava iyonize olur ve bu nedenle hattın etrafında oluşan ışıklı tabaka
karanlıkta görülebilir. Bu sırada ıslık sesine benzer ses titreşimleri duyulabilir. Bu
oluşuma korona olayı denir. Korona olayının nedeni hattın hemen yanındaki bir
noktada elektrik alan şiddetinin, havanın dielektrik dayanımından daha büyük
olmasıdır. Ancak teller arasındaki her noktada alan şiddeti bu kadar büyük
olmadığından bir elektrik arkı oluşmamaktadır.
Korona olayı ısı, ses ve kimyasal reaksiyonlar şeklinde
kendini gösteren bir enerji kaybıdır. Korona olayı sonucu meydana
gelen kayıplara işletme gerilimi, frekansı, iletkenin yarıçapı, faz
iletkenleri arasındaki uzaklık etki eder. Ayrıca havanın nemli, sisli,
yağmurlu ve karlı oluşu da kaybı artırır. İletkenin yüzeyinin düzgün
olmaması da korona olayı sonucunda meydana gelen kayıpları
artırır.
Korona Gerilimine Tesir Eden Faktörler:
■ İletkenlerin yarıçapları,
■ İletkenler arası açıklık,
■ Hava şartları ( sıcaklık, basınç, rutubet, yağmur, kar, sis v.s.)
■ İletkenlerin pürüzlülüğü,
Korona olayını azaltmak için, demet iletkenler ve korona çemberi (halkası)
kullanılır.
DĠREKLER VE DONANIMLARI
DĠREKLER
İletim ve dağıtım hatlarında kullanılan ve iletkenleri
birbirinden belirli uzaklıkta havada tutmaya yarayan ve hat
boyunca uygun aralık ve yükseklikte yerleştirilen şebeke
donanımına direk denir.
2
DĠREK ÇEġĠTLERĠ
• Demir Direkler
• Betonarme Direkler
• Ağaç Direkler
DEMĠR DĠREKLER
• Boru Direkler
• A Ve Kafes Direkler
• Putrel Direkler(Pilon Veya Çatal)
BETONARME DĠREKLER
• Gerilmesiz Beton Direkler
A.Santrifüj Betonarme Direkler
B.Vibre Betonarme Direkler
• Ön Gerilmeli Betonarme Direkler
A.Ön Gerilmeli Santrifüj Betonarme
Direkler
B.Ön Gerilmeli Vibre Betonarme
Direkler
AĞAÇ DĠREKLER
•
Tek Ağaç Direkler
•
Çift Ağaç Direkler (İkiz Veya H Tipi)
•
A Direkler
•
Payandalı Direkler
•
Kirişli Direkler
•
Lenteli Direkler
KULLANILDIĞI YERLERE GÖRE DĠREK ÇEġĠTLERĠ
3
•
•
•
•
•
•
•
Durdurucu Direkler
Köşede Durdurucu Direkler
Taşıyıcı Direkler
Köşede Taşıyıcı Direkler
Nihayet (Son) Direkler
Branşman Direkler
Tevzi ( Dağıtım) Direkleri
DĠREK DONANIMLARINDA YER ALAN MALZEMELER
•
•
•
•
•
•
•
İZOLATÖRLER
KORUMA TELLERİ
TOPRAKLAMA LEVHALARI
DAMPER
CAMPER
ARK BOYNUZLARI
İLETKENLER
ĠZOLATÖRLER
İletkenleri direğe tespit eden, fakat elektriki olarak izole eden elemanlardır.
Yüksek gerilimli hatlarda özellikle zincir tip izolatörler kullanılır.
Eleman sayısı hattın gerilim değerine göre seçilir. Durdurucu direklerde
zincir izolatörler hattın gerilme kuvvetine ve ağırlığına karşı zorlanırlar,
taşıyıcı direklerde ise zincir izolatörler askı izolatörü olarak görev
yaparlar ve hattın durdurucular arasında ileri geri kaymasını sağlarlar.
4
ĠZOLATÖRLERĠN KORUNMASI
İzolatörler hava hattı iletkenlerini direklere tespit etmeye yarar. Yüksek gerilim
hava hatlarında kullanılan izolatörler zincirinde koruma elemanları yoksa gerilim
dağılımı düzgün değildir. Genel olarak yüksek gerilim hattının bağlandığı izolatör
elemanına en büyük gerilim, ortadaki elemana en küçük gerilim ve topraklı uca bağlı
olan elemana da biraz daha fazla gerilim düşer.
Yüksek gerilim izolatörlerinin korunmasında kullanılan koruma elemanları
şunlardır:
KUŞKONMAZLAR
Yüksek gerilim ENH’ nı taşıyan direklerde bulunan
traverslerdeki izolatörlerin bağlantı yerinin üst kısmına kuşların
konması veya yuva yapması istenmez. Bu nedenle traverslerin
bu kısmına kuşların konmaması için bir kuşkonmaz malzemesi
montaj edilir ve arası çapraz şekilde galvanizli ince bir bağlama
teli ile bağlanır.
a. Ark koruma halkası
Yüksek gerilim tesislerinde izolatör zincirinin iletken
tarafına izolatörü saracak şekilde bir koruma halkası konur. Bu
halka iletkeni izolatöre bağlama parçasına tespit edilir. Bu
halkalar konsola veya traverslere tespit edilmiş olan ark
boynuzları ile birlikte kullanılır. Bu sistem izolatörler üzerinde
meydana gelen yüzeysel atlamanın ark boynuzu ile koruma
halkası arsında devam etmesini sağlar. Böylece izolatörün
atlama gerilimini biraz düşürür. Fakat zincir izolatör üzerinde
gerilim dağılımını düzenlediği için tercih edilir.
b. Ark boynuzları
Yıldırım düşmesi ve sistem arızalarından dolayı
meydana gelen gerilim yükselmelerinde yüksek enerjili bir
arkın belli bir noktada buluşmasını temin etmek ve toprağa
akmasını sağlamak amacı ile kullanılırlar. Bu şekilde izolatör
veya izolatör zinciri üzerinden yüksek gerilim atlamalarının
akmasına engel olunarak hasar görmeleri önlenmiş olur.
Yüksek gerilim zincir izolatörlerinde ark atlaması
neticesinde porselen kısım genellikle kırılır ve dökülür. Arkın izolatör üzerinden
atlamasına engel olmak için hava hatlarında kullanılan zincir tipi izolatörlerde ark
boynuzları kullanılır. Bu boynuzlardan birisi zincir izolatörün üst kısmında olacak
şekilde konsolda veya traverste bulunur ve iletkenin izolatöre bağlama parçasına
tespit edilir. Boynuzlar sayesinde ark, izolatörlerden uzakta tutulur. Bu şekilde
izolatörün zarar görmesi önlenmiş olur.
5
c. Ark çemberi
Zincir izolatörün herhangi bir noktasında ark
meydana gelebilir. Rüzgârın geldiği tarafta meydana
gelen bir ark rüzgâr tarafından çember üzerinden yanlara
doğru itilir ve izolatöre bir zarar gelmez. Çembersiz
izolatörlerde arkın rüzgâr tarafında izolatörün altına
doğru itilme ihtimali vardır.
KORUMA TELLERĠ
Örgülü çelik iletkenler olup, E.N.H’na düşecek olan
yıldırımları toprağa iletir. Direklerin en üst noktasından
çekilir.
TOPRAKLAMA LEVHALARI
Koruma teline gelen yıldırımın topraklama iletkeni
vasıtasıyla
toprağa
kolayca
geçişini
sağlayan
elemanlardır.
Koruma teli ile toprak arasında 20 Ohm’u geçmeyen bir
direnç olmalıdır.
DAMPER
E.N.H’nı rüzgarlardan dolayı meydana gelen
darbe ve titreşimlere karşı koruyan amortisman
görevi yapan ağırlıklardır.
CAMPER
Durdurucu direklerde E.N.H’nı birbirine irtibatlamaya
yarar.
ĠLETKENLER
Elektrik enerjisinin üretim merkezlerinden tüketim merkezlerine taşınması için
kullanılan ve iletkenlik özelliği yüksek olan metallerden yapılmış tellere iletken denir.
6
Orta ve yüksek gerilim iletim hatlarında kullanılırlar. Alüminyum tellerden ve çinko
kaplı çelik tellerden imal edilirler. İletkenler yedi veya daha fazla tellerden eş merkez
tabakalı olarak örülürler. Eğer iletken birden fazla tabakadan oluşuyorsa bitişik
tabakalar birbirine ters adım yönünde örülür.
ORTASI BOġ ÖRGÜLÜ ĠLETKENLER
İletim geriliminin çok yüksek olması durumunda enerjinin, iletkenin dış civarından
kaçması şeklinde oluşan ve korona olayı diye adlandırdığımız olayın neden olduğu
kayıpları azaltmak için, tel çapını zahiri olarak büyütmek amacıyla yapılan
iletkenlerdir.
DEMET ġEKLĠNDEKĠ ĠLETKENLER
Korona kayıplarının oluşacağı, çok yüksek iletim gerilimi bulunan nakil
hatlarında, diğer hat kayıplarını da en aza indirmek amacıyla her fazın iletkeni,
aralarında belli bir mesafe bulunmak şartı ile iki veya daha fazla sayıda yapılır. Bu
şekilde her faz nakili, birden fazla sayıda demet şeklindeki iletkenlerden oluşur.
Aralarına ara tutucu adı verilen elemanlar konur.
ġALT SAHASI
Genel olarak; ayırıcılar, kesiciler, baralar, transformatör ve yardımcı teçhizatların
bir araya toplandığı, enerjiyi dağıtmaya yarayan tesistir.
Şalt sahaları çeşitleri:
Harici tip Şalt Tesisleri
Dahili tip Şalt Tesisleri
TRAFO ĠSTASYONU
Genel olarak ; bir veya birden fazla yüksek gerilim E.N.H.’dan
enerji alan ve bu enerjiyi genellikle orta ve alçak gerilim ile
müşteri fiderlerine dağıtan cihaz topluluğunun bulunduğu
yerdir.
7
HARĠCĠ TĠP ġALT SAHASI ÇEġĠTLERĠ
 Cihaz tipi şalt sahası
 Kiriş tipi şalt sahası
 Toprak üstü şalt sahası
CĠHAZ TĠPĠ ġALT SAHASI
Cihaz tipi şalt sahaları, genellikle arazinin düz olmadığı yerlerde kurulur.
Bu tipte hafif olan teçhizat çelik çerçeveler üzerine oturtulur.(Ölçü transformatörleri
gibi)
Baralar, A tipi çelik direklere bağlanan zincir izolatörler arasına gerilerek yerleştirilir.
Tesis masrafları ucuzdur ve gerekli her türlü konstrüksiyon değişiklikleri kolaylıkla
yapılabilir.
KĠRĠġ TĠPĠ ġALT SAHASI
Kiriş tipi şalt sahaları; dikey, yatay ve kafes kirişlerden yapılır. Baralar, zincir
veya dikey tip mesnet izolatör yardımıyla kirişler arasına gergin bir şekilde yerleştirilir.
Ayırıcılar ve diğer hafif teçhizat kirişler üzerine monte edilirler. Bu tip yapı; cihaz tipi
yapıdan daha pahalıdır. Fakat daha küçük yerde kurulabilir ve konstrüksiyon birbirini
desteklediği için daha sağlamdır.
TOPRAK ÜSTÜ TĠPĠ ġALT SAHASI
Toprak üstü tipi şalt sahası; pratik olarak bütün cihazlar beton sütunlar
üzerine oturtulur. Baralar betonarme kaideye ve zincir izolatörler arasına gerilerek
yerleştirilir. Tesisin iyi bir görünümü vardır.
Teçhizatın alçak seviyede montajı nedeniyle maliyet bakımından ekonomiktir. Tesis
için genellikle düz ve geniş bir sahaya ihtiyaç vardır. Bu tip yapı; zelzele ve toprak
kayması olan yerler için elverişli değildir.
8
DAHĠLĠ TĠP (KAPALI) ġALT SAHASI
Genellikle 36 Kv luk tesislerde dağıtım fiderleri olan
ve içerisinde kesici, ayırıcı, lama bakır bara teçhizatları
bulunan fider hücre odalarıdır.
SF6 GAZ ĠZOLELĠ ġALT SAHALARI
Minimum alanda maksimum gerilim 72,5 ile 800 kV arasındaki gaz yalıtımlı
şaltın ana özellikleri ekonomik maliyeti, güvenilirliği ve müşteri desteğidir. Bunların
kompak tasarımı ister yüksek bir binanın bodrum katı, bir departmanlı mağaza, bir
endüstriyel tesis ister tarihi bir binanın birinci katı veya bir mobil konteynır yer sıkıntısı
çekilen mekanlarda kullanılmalarına olanak sağlar. Modern alüminyum döküm
muhafazaları, şalt ürünüyle teması güvenli hale getirmekte ve çevre koşullarına
direnci sağlamaktadır. Yüksek kaliteye sahip şalt ürünün pratikte herhangi bir bakım
gerektirmez.
Elektromanyetik uyumluluk, çalışma personeli ve çevre için güvenli koruma
sağlar. Şaltın modüler yapısı esnek tasarımlara ve sorunsuz genişletmeye olanak
verir. Dünyanın her yerinde yüksek düzeyde kaliteyi ve ekonomik maliyeti
sağlamaktadır. Gaz yalıtımlı şaltın yanısıra, uzun mesafeler arasında yüksek güç
kapasitelerinin iletimine yönelik gaz yalıtımlı hatlar da vardır.
Yerden tasarruf sağlayan tasarım
Hafiflik
Uzun hizmet ömrü
Minimum işletme masrafları
Ekonomik randıman
Yüksek güvenilirlik
Güvenli muhafaza
Düşük masraf Erişim kolaylığı
Yüksek kullanılırlık oranı
Gürültü ve saha emisyonu düzeyleri son derece düşük olduğundan, bunların
duyarlı ortamlarda, konut bölgelerinde ve şehir merkezlerinde bile entegre şekilde
kullanılmalarına olanak vermektedir. Bu özellikleri sayesinde, çevreye uyumlu bir
yüksek gerilim şaltından beklenen her şeyi karşılamaktadır.
9
GAZ ĠZOLELĠ ĠLETĠM HATLARI
Kanıtlanmış temellere oturan yeni teknoloji, Havai güç
iletim hatları kullanılamadığında, hatlar size ekonomik, çevre
dostu ve bakım gerektirmeyen alternatif sunacaktır.
Gaz yalıtımlı iletim hatları Tüneller içine kurulur ve
yeraltı veya yer üstünden geçirilmeye uygundur. Harici
ortama karşı koruma sağlayan kılıflı konstrüksiyonu
nedeniyle, son derece güvenlidir.
Ayrıca, bakım
gerektirmemeleri uzun hizmet ömrüne sahip olmalarını
sağlarken, otomatik bağlantı sistemi bütün sistemin gaz
geçirmez olarak kalmasını sağlar.
Gaz izoleli iletim hatlarının en önemli özelliklerinden biri
düşük çalışma kaybıdır; bir başka deyişle, ortama daha az ısı
yayılır ve işletme maliyetleri son derece düşüktür. Gaz izoleli
iletim hatları, aynı zamanda, elektromanyetik alanlara duyarlı
ortamlar için de idealdirler; çünkü bunların konstrüksiyonu, diğer bütün güç iletim
yöntemlerine
çok
daha
az
elektromanyetik
alan
meydana
getirir.
Sadece maksimum ekonomik ve çevresel uyumluluğa değil, aynı zamanda onlarca
yıl güvenilir ve bakım gerektirmeyen bir hizmet sağlar.
BARALAR VE BARA MALZEMESĠ
Baralar elektrik enerjisinin kontrol ve kumanda edilmesinde kullanılan teçhizat
ve malzemelerin birbirleri ile irtibatlarını sağlayan iletkenlerdir. Bara malzemeleri
işletme gerilimine, akımına ve bulunduğu yere göre seçilirler. Çeşitli bara sistemleri
içinde en uygun olanının seçiminde şu faktörlere dikkat etmek gerekmektedir.
10






Yükün cinsi ve miktarı
Kullanılacağı yerin özelliği
Besleme kaynaklarının sayısı
Beslemenin sürekliliği
Ekonomik durum
Emniyet
Bara malzemeleri bakır ve alüminyumdan olmak üzere aşağıdaki şekillerde yapılırlar.
 Bakır veya Alüminyum Lama,
 Bakır veya Alüminyum Boru,
 Çelik – Alüminyum İletken,
Lama şeklindeki baralar genelde dahili tesislerde, boru ve İletken baralar ise
harici tesislerde kullanılırlar.
Dahili baralar; faz sıralarını belirlemek, malzemenin oksitlenmesini önlemek ve
akım yoğunluğunu arttırıp soğutmayı sağlamak amacıyla değişik renklerde
boyanırlar.
Çelik-Alüminyum iletkenli baralarda,
bara seğiminin sıcaklık değişimlerinde aynı
kalması için bara uçlarına ağırlık bağlanır.
AYIRICI:
AYIRICININ TANIMI
Yüksüz devreleri gerilim altında açıp
kapatmaya yarayan teçhizatlardır.
AYIRICILARIN YAPISAL BÖLÜMÜ
Ayırıcılar hangi tip ve marka olurlarsa olsunlar
genel olarak aşağıdaki yapısal bölümlerden oluşurlar;
1. Sabit kontak ve sabit kontağı taşıyan mesnet
izolatörü,
11
2. Hareketli kontak ve hareketli kontağı taşıyan mesnet izolatörü,
3. İşletme mekanizması ve hareketi ileten kollar.
ĠġLETME MEKANĠZMALARINA GÖRE (Kumanda Ģekline göre)




Elle kumandalı ayırıcılar
Mekaniki kumandalı ayırıcılar (Dişli hareket ileten sistemli veya boru kollu)
Elektrik motoru ile kumandalı ayırıcılar
Basınçlı hava ile kumandalı ayırıcılar
MONTE EDĠLDĠKLERĠ YERE GÖRE AYIRICILAR
 Dahili tip (kapalı hücre ve şalt sahalarında)
 Harici tip (Direk üzerinde ve açık hava şalt sahalarında)
YAPILARINA GÖRE AYIRICILAR
BIÇAKLI AYIRICILAR
Bıçaklı ayırıcıların hareketli kontağı aynı zamanda açılır ve kapatılır. Bina
içinde veya bina dışında kumanda düzeni emniyet mesafesi dışında açma ve
kapama yapılır.
Ayırıcıların enerjisiz olan madeni kısımları topraklanır. Bıçaklı ayırıcılarda,
hat ayırıcısı ile toprak bıçağı arasında kilitleme tertibatı vardır.
12
BIÇAKLI AYIRICILAR YAPI ĠTĠBARĠYLE
•
•
•
Dahili bıçaklı ayırıcılar (Sigortalı olanları da vardır)
Harici bıçaklı ayırıcılar (Sigortalı olanları da vardır)
Toprak bıçağı
DAHĠLĠ BIÇAKLI AYIRICILAR
Dahili tip bıçaklı ayırıcılar bina içersinde
kullanılacakları yerlere göre duvar veya saç hücreler
üzerine monte edilir. Ayrıca mekanik kumanda koluyla
kumanda hücre dışında yapılır. Hücrelerde enerjili
kısımlar tel fensle emniyet altına alınır.
HARĠCĠ TĠP BIÇAKLI AYIRICILAR
Harici ayırıcılar açık hava şartlarında
çalışacağı göz önüne alınarak imal edilir. Kumanda
mekanizması, ayakta duran bir insanın rahatça
açıp kapayacağı şekilde monte edilir.
TOPRAK BIÇAĞI
Toprak bıçağı bina içinde ve bina dışında
kullanılabilir. Enerji iletim hatları giriş ve çıkışlarında
kullanılır. Bakım ve onarım için hattın enerjisi
kesildiği zaman toprak bıçağı kapatılır. Hat
emniyete alınmış olur. Bu ayırıcılar özel mesnetler,
direk üzerlerinde veya bina içinde hat çıkışlarında
kullanılır.
SĠGORTALI AYIRICILAR
Sigortalı ayırıcılar bina içinde ve bina dışında
36 kV. kadar kullanılır. Sistemde meydana gelen
arızaların diğer müşteriye yansımaması ve teçhizatı
13
koruma amacı ile dağıtım hatları ve çok küçük enerji çeken müşteri çıkışlarında
kullanılır.
DÖNER ĠZOLATÖRLÜ AYIRICILAR
Hareketli kontaklara bağlı izolatörler kendi ekseni etrafında istenen açılarda
dönebilen ayırıcılardır.
Dahili ve harici tipleri vardır. En çok harici tipleri kullanılır.
Döner izolatörlü ayırıcılar iki tipte yapılırlar
• Tek döner izolatörlü ayırıcılar
• Çift döner izolatörlü ayırıcılar.
TEK DÖNER ĠZALATÖRLÜ AYIRICI
Bu tip ayırıcılarda ortada döner izolatör üzerinde sabit bir erkek kontak bulunur.
Döner izolatör kendi etrafında 90 derecelik acı ile mekanik düzen vasıtası ile
döndürülerek kenarda bulunan sabit izolatör dişi kontaklarına kenetlenerek ayırıcı
kapanmış olur.
Tek döner izolatörlü ayırıcılar iki çeşittir.
• Döner izolatörü ortada ayırıcı
• Döner izolatörü kenarda ayırıcı
DÖNER ĠZOLATÖRÜ ORTADA OLAN AYIRICILAR
Bu tip ayırıcıların döner izolatörü ortadadır.
ÇĠFT DÖNER ĠZOLATÖRLÜ AYIRICILAR
Çift döner izolatörlü ayırıcılarda ayırıcının her iki izolatörü 90 derece kendi
ekseni etrafında mekaniki bir düzenle dönerek ayırıcının kapanmasını ve açılmasını
sağlar.
Bu tip ayırıcılar kış mevsiminin çok sert geçtiği yerlerde kontakları kaplayan
buzun kırılarak açılmasını sağlar.
Ayırıcılara elle mekaniki kumanda verildiği gibi yakından veya uzaktan elektrikli
motor ile de açma ve
kapama
kumandaları
verilebilir.
14
DÖNER ĠZOLATÖRÜ KENARDA OLAN AYIRICILAR
Bu çeşit ayırıcılar 110 KV. dan 800 KV. a kadar yapılmaktadır. Ülkemizde 154
ve 380 KV trafo merkezlerinde kullanılmaktadır.
Döner izolatörü kenarda olan ayırıcılar kendi aralarında iki ye ayrılır.
• Mafsalsız düşey kapanan ayırıcı
• Pantoğraf ayırıcı
MAFSALSIZ DÜġEY KAPAMALI AYIRICI
Döner izolatörü kenarda olan ayırıcının hareketli kontağı yekpare olup, ayırıcı
açıkken yere dik durumdadır. Kapalı iken yere yatay durumdadır. Ayırıcı yakından ve
uzaktan kumanda edilir.
PANTOĞRAF AYIRICI
Pantograf ayırıcılar hareketli kontağın ve bu kontağın çalışma düzenine göre
muhtelif şekilleri vardır. Pantograf ayırıcılarda, ayırıcının açılıp kapanmasını sağlayan
döner izolatörler kenardadır. Hareket düzeni yakından elle ve mekaniki olarak
çalıştırıldığı gibi hareket düzeni motor ile yakından ve uzaktan çalıştırılabilir.
Pantograf ayırıcı kendi arasında ikiye ayrılır.
•
•
Hareketli kontakları yatay pantograf ayırıcısı
Hareketli kontakları dikey pantograf ayırıcı
Hareketli kontakları yatay pantograf ayırıcısı
15
Hareketli kontakları dikey pantograf ayırıcı
AYIRICILARIN GERĠLĠM KESMEDE KONTAKLARINI KORUYAN TEDBĠRLER
1. Yardımcı Kontaklar
2. Ark Boynuzları
3. Boynuzlu Kontak Elemanları,
Ayırıcıların kullanılması esnasında kontaklar arasında meydana gelen arkın
etkilerinden ayırıcı kontaklarını korumak amacıyla yukarıdaki tertipler kullanılır.
Bunlardan amaç, meydana gelecek arkın yolunu uzatıp tutuşma gerilim değerini
arttırıp, arkın sönümlemesini ve kontakların arktan dolayı tahrip olmasını önlemektir.
AYIRICI KONTAKLARINDA TEMAS
Ayırıcılarda İyi teması sabit ve hareketli kontakların kontak geçiş direncini minimuma
indirir, aksinde ise kontak direncinin artması ise ısı kayıplarına neden olur.
Kontak direnci
Geçen akım
İYİ TEMAS
KÖTÜ TEMAS
:0,1 Ohm
:400 Amp.
1 Ohm
400 Amp.
16
Süre
Kaybolan Isı
:1 Sn.
:3840 Cal.
1 Sn
38400 Cal.
Q = 0,24 . I² .R . t
AYIRICI KONTAKLARINDA
OLAYLAR
KÖTÜ
TEMAS
SONUCU
MEYDANA
GELEN
• Küçük arklar başlar,
• Bu arklardan dolayı kontaklar oksitlenir ve buna bağımlı olarak kontak direnci
artar,
• Kontak direncinin artmasıyla arkın şiddeti büyür,
• Aşırı ısınmadan dolayı kontak baskı yayları gevşer,
• Kontakların gevşemesi arkı arttırır ve ayırıcısının harap olmasına neden olur.
KESĠCĠ
KESĠCĠNĠN TANIMI
Kısa devre dahil olmak üzere, her türlü yük altında açma ve kapama yapan
sistem elemanlarına KESĠCĠ denir.
Yüksek Gerilim Kesicilerin çalıĢma prensipleri
Devre kesiciler, her şalt
tesisinin ana elemanıdır. Kesiciler,
son derece güvenilir olmalarının
yanı sıra, düşük işletme maliyeti ve
uzun
servis
ömrü
de
sağlayabilmelidirler.
Dolayısıyla,
bunlarla ilgili teknolojik beklentiler
oldukça yüksektir. İletim yolunun
güvenilir şekilde kapatılması ve
kesilmesi tüm servis ömürleri
boyunca kısa devrelerde sabit ark-sönümlendirme kapasitesi güçlü, bakım
gerektirmeyen, çalışma mekanizmaları yüksek gerilim devre kesicileri her ihtiyaca
yönelik olması beklenir. Uygulama alanına ve söz konusu gerilim düzeyine bağlı
olarak, çeşitli tiplerde çalışma mekanizmalarıyla Yay mekanizması, hidrolik
mekanizma ve ark sönümlendirme sistemleriyle kendinden sıkıştırma uygulaması ve
tampon ilkesi ile donatılırlar. Hem harici tipi devre kesiciler hem de gaz izole
şaltlardaki kesiciler benzer bileşenlere sahiptirler.
17
1 Terminal plakası
2 Kontak desteği
3 Nozıl
4 Ana kontak
5 Ark kontağı
6 Kontak silindiri
7 Taban
8 Terminal plakası
Akım yolu
Akım yolu, terminal plakalarından [(1) ve (8)], kontak desteğinden (2), tabandan
(7) ve hareketli kontak silindirinden (6) oluşur. Kapalı durumda, çalışma akımı ana
kontak (4) içinden akar. Bir ark kontağı (5) buna paralel hareket eder.
ÇalıĢma akımlarının kesilmesi...
Açma işlemi sırasında, önce ana kontak (4) açılır ve akım halen kapalı ark
kontağı üzerinde komuta eder. Eğer bu kontak daha sonar açılırsa, kontaklar (5)
arasında bir ark çekilir. Aynı zamanda, kontak silindiri (6) tabana (7) hareket eder ve
orada gazı sıkıştırır. Daha sonra, gaz ters yönde kontak silindirinin (6) içinden ark
kontağına (5) doğru akar ve arkı orada sönümlendirir.
Arıza akımlarının kesilmesi...
Yüksek kısa devre akımları olduğunda, ark kontağı üzerindeki sönümlendirme
gazı ark enerjisiyle önemli ölçüde ısıtılır. Bu işlem, gazın kontak silindirinde basınç
altında yükselmesine yol açar. Bu durumda, gerekli sönümlendirme basıncının
yaratılması için gerekli olan enerjinin çalışma mekanizması tarafından üretilmesi
gerekmemektedir. Daha sonra, sabit ark kontağı nozıl (3) vasıtasıyla dışarı akışı
serbest bırakır. Gaz, kontak silindirinden dışarıya nozıla geri akar ve arkı
sönümlendirir.
Yay Mekanizması...
Yüksek gerilim devre kesicilerin çalışma mekanizmasının tasarımı potansiyel
enerjili yay ilkesine dayanır. Daha düşük gerilim düzeyleri için bu tip çalışma
mekanizmasının kullanılması, sadece az miktarda çalışma enerjisi gerektiren bir
kendinden-sıkıştırmalı ark odacığının
geliştirilmesiyle mümkün olmuştur.
Çalışma modu:
1- Kapatma bobini
2 -Kam plakası
18
3- Köşe dişlisi
4 -Akuple çubuğu
5- Bağlantı çubuğu (kapatma yayı için)
6 -Bağlantı çubuğu (açma yayı için)
7 -Çalışma yuvası
8 -Kapatma yayı
9- Açma yayı
10- Acil el krankı
11 -Şarj dişlisi
12 -Şarj şaftı
13 -Çalışma şaftı
14 -Manivela
15 -Damper (kapatmak için)
16 -Damper (açmak için)
Önemli özellikleri
·
·
·
·
·
·
Hareket eden birkaç parçayla karmaşık olmayan, sağlam konstrüksiyon
Bakım gerektirmez
Titreşim-yalıtımlı mandallar
Şarj mekanizmasının yüksüz ayrılması
Erişim kolaylığı
10,000 açma kapama çevrimi
KULLANILMA AMAÇLARI
Alçak gerilimin üstündeki gerilim kademelerinde elektrik devreleri kesildiğinde
(açıldığında) meydana gelen, ark’ın çok kısa sürede söndürülmesi dolayısıyla
devrenin enerjisiz hale getirilmesi gerekmektedir.
Bunu sağlamak için kesiciler geliştirilmiştir. Kesiciler hem ark söndürme
özelliğine hem de çok hızlı hareket etme özelliklerine sahiptir.
KESĠCĠLERĠN YAPISI
 Sabit ve hareketli kontaklar
 Ark söndürme bölümü (hücresi),
 İşletme mekanizması,
SABĠT VE HAREKETLĠ KONTAKLAR
Kesici tiplerine göre farklılık gösteren ancak görev olarak kesicinin akımını
taşırlar.
19
ARK SÖNDÜRME BÖLÜMÜ (Hücresi),
Kontakların birbirinden ayrıldığı ark’ın meydana
geldiği ve söndürüldüğü bölümdür. Ebatları kesici
tiplerine göre değişir. Görevleri ark’ın söndürülmesini
kolaylaştırmak, etkilerini azaltmak ve hızlandırmaktır.
ĠġLETME MEKANĠZMASI
Kesici işletme mekanizmaları ayırıcılara kıyasla çok daha hızlıdır.
Başlıca çeşitleri;
1. Elle Kumandalı Yaylı,
2. Motorla Kurmalı Yaylı,
3. Basınçlı Havalı,
4. Basınçlı Yağlı.
Bu çeşitleri tümünde uzaktan kumanda ile kesiciyi açmak-kapamak mümkündür.
(Elle kurmalı tipte sınırlıdır)
KESĠCĠLERDE ARANAN ÖZELLĠKLER
1. Açma anında meydana gelen arkı süratle söndürmeli,
2. Peşpeşe açma ve kapama yapmalı,
3. Hızlı olarak açma kapama yapmalı,
4. Kontakları nominal akımları ısınmadan, kısa devre akımlarını ise kısa bir süre
taşıyabilmeli.
KESĠCĠLERĠN ARK SÖNDÜRME PRENSĠPLERĠNE GÖRE SINIFLANDIRILMASI
 Magnetik Üflemeli Kesiciler
20
 Basınçlı Havalı Kesiciler
 Yağlı Kesiciler
A- Çok Yağlı Kesiciler
a- Hücresiz Tip b- Hücreli Tip
B- Az Yağlı Kesiciler
 SF 6 Gazlı Kesiciler
 Vakumlu Kesiciler
MAGNETĠK ÜFLEMELĠ KESĠCĠLER
Bir magnetik alan içerisinde bulunan iletkenden akım geçirilecek olursa, bu
iletken magnetik alan tarafından itilir ve ya çekilir. Bu prensipten istifade edilerek
geliştirilen kesicilere Magnetik Üflemeli Kesiciler adı verilmiştir.
Kontaklar
Ark
Bobin
10 kV Bara
BASINÇLI HAVALI KESĠCĠLER
Kesicinin açması esnasında meydana gelen arkın, hücrede veya serbest olarak
açıkta basınçlı hava püskürtülmesi prensibine göre çalışır.
Pahalı kesicilerdir. Ayrıca basınçlı havanın temini için; hava kompresörleri,
yüksek basınçlı havanın depolanması ve dağıtımı için hava tankı ve boru tesisatına
ihtiyaç vardır.
Kesicinin açma ve kapama sırasında yangın tehlikesi yoktur. Kesici içinde yağ ve
diğer sıvılar bulunmadığından yanıcı gazlar bulunmaz.
Kesicinin her açma kapamasında temiz hava kullanılır. Açma ve kapama süratli
olduğundan kontaklarda ısınma ve yanma olmaz; fazla bakım gerektirmez ve basit
yapılıdır.
Bütün avantajlarına rağmen pahalı olması, basınçlı havanın temini için
kompresör,
hava
tankı
ve
hava
tesisatına
ihtiyaç
duyulur.
21
TAM YAĞLI KESĠCĠLER
İlk kullanılan yüksek gerilim güç kesicileri yağlı kesici olarak yapılmışlardır.
Yağ gerek izolasyonu gerekse açma sırasında meydana gelen arkı söndürmeye
yarar. Bu tip kesiciler hantal, çok fazla izolasyon yağına ihtiyaç duyulduğundan
artık kullanılmamaktadır.
Hücresiz tip
Hücreli tip
AZ YAĞLI KESĠCĠLER
Tam yağlı kesicilerin geliştirilmiş şeklidir. Burada yağın görevi izolasyon olmayıp
açma esnasında meydana gelen arkı söndürmektir. Az yağlı kesiciler ucuz ve montajı
kolaydır. Kesici birkaç kısa devre açmasından sonra yağın değişmesi gerekir. Bu
bakımdan fazla bakıma ihtiyaç vardır. Artık yerini daha modern kesiciler almıştır.
SF6 Gazlı Kesiciler
SF6 gazının özelliklerinden yararlanılarak geliştirilen kesicilerdir. Kesicinin
çalışma prensibi sabit basınçta (4-6 bar)SF6 (Sülfür hegza florür) hareketli
kontaklardaki piston vasıtası ile sıkıştırılarak ark üzerine üflenmesi ve arkın
koparılmasıdır.
SF6 gazının zehirsiz olması, kesme hücrelerine az miktarda gaz basılması,
zamanla bozulmaması ve arktan az etkilenmesi nedeniyle bakımı uzun aralıklarla
yapılır
Bu özelliğinden dolayı orta ve yüksek gerilimlerde kullanılır. Dahili ve harici
tipleri vardır.
SF6 GAZIN ÖZELLĠKLERĠ
 Çok yüksek dielektrik (yalıtkanlık) katsayısına sahiptir.
 Isısal dağılımı düzgündür.
 Basıncı arttırılınca, yalıtkanlığı da artar.
 Tekrar birleşme özelliğine sahiptir.
22
 Bulunduğu ortamda yer alan diğer malzeme ve maddeler ile kimyasal
reaksiyona girmez
 Renksizdir
 Kokusuzdur
 Yanıcı değildir
 Gaz halinde (SF6 iken) zehirsizdir.
 Havadan ağır bir gazdır.
SF6 GAZLI KESĠCĠLERĠN DEZAVANTAJLARI
 Boğucu etkisi vardır.
 Kesicilerde kullanıldıkça aşağıdaki şekillere dönüşür.
SF4 ve SF5 konumunda ciltte tahriş edici etkisi vardır.
SFO2
SFO4
Gazın ark oluşması sırasında patlaması sonucunda
Oksijenle birleşmesi sonucu gaz toz haline dönüşür.
Toz hali sağlık açısından zararlı bileşenler içerebilir.
Toz ve atıkları elektrik süpürgesi ile temizlenirken muhakkak maske takılmalıdır.
Solunum ve sindirim sistemine zarar vermemesi için gerekli iş güvenliği önlemleri
alınır.
Yalıtım gazı olarak neden SF6 ?
Orta ve yüksek gerilim enerji üretim, iletim ve dağıtımında kullanılan sistem ve
cihazların yalıtımları için seçilen gaz malzemelerinin, güvenilir bir çalışma ortamı
oluşturması daima aranan bir özelliktir. Birçok gaz yalıtım malzemeleri içersinden
kükürt- hekzaflorür (sulphur hexafluoride- SF6) orta ve yüksek gerilimli enerji
sistemlerindeki taşıma kablolarında, kesicilerde, transformatör istasyonlarında
oldukça geniş uygulama alanı bulmuştur. Çünkü SF6 gazı normalde durgun ve
kimyasal yapısı itibarı ile de kararlı bir gaz olduğu gibi saf halde zehirli de değildir.
Bunun yanı sıra SF6'nın dielektrik dayanımı, 1 bar basınç altında 89 kV/ cm. dir. Bu
da havaya nazaran yaklaşık üç kat daha fazla dielektrik dayanım özelliğine sahip
olduğunu gösterir. Üstelik SF6 mükemmel bir ısı transfer özelliğine sahip olup aynı
zamanda yanmaz bir gazdır. Bu özellikleri SF6'nın elektrik cihazlarında geniş bir
kullanım alanına sahip olmasına neden olmuştur.
SF6 gazlı kesicinin kesme prensibi ve özellikleri
SF6 Gazlı Kesicide yük akımının kesme ve açma işlevi sıkıştırılan gazın ark
üzerindeki etkisiyle gerçekleşir. Kesme sırasında yüksek ısıdan dolayı ayrışan flor ve
kükürt iyonları soğuma sırasında tekrar birleşirler. Ortalama basınç 6 bar dır.
Yüksek akımların yönetilmesi
Aşırı gerilimlerin yaratılmaması SF6 kesme teknolojisinin sağladığı sayısız
avantajlardan biri olup anahtarlama sırasındaki dalgalanmaların azaltılması için
parafudur gibi cihazlara olan ihtiyacı ortadan kaldırmaktadır.
23
Kapasitif akımlar
SF6 gazlı kesiciler ardışık tekrar tutuşmaları tahrik etmez. Bu nedenle, kapasitif
akımlar (hatlar, yüksüz kablolar, kondansatör bankları), şebekeye bağlı cihazlara
hasar verebilen aşırı gerilimler meydana gelmeden kesilebilir.
DüĢük Endüktif akımlar
SF6 kesme teknolojisini kullanarak, düşük akımlarda ark dengesizliğinden
kaynaklanan kesik akımlar çok düşük seviyelere getirilebilir. Bu nedenle, buna
karşılık gelen aşırı gerilim, cihazlara zarar vermeyecek bir seviyeye düşürülebilir.
Ulusal ve uluslar arası laboratuarlarda gerçekleştirilen çok sayıdaki testler
sonucunda, SF6 gazlı kesici kullanıldığında ardışık tekrar tutuşmaların (açma) veya
ön tutuşmaların (kapama) meydana gelmediği görülmüştür. SF6 gazlı kesici darbesiz
kesme sağlayarak sonuçta ortaya çıkan yalıtım delinmeleri ve parafudur gibi
cihazlara olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Öngörülen kullanım ömrü: 30 yıldan fazla
Orta gerilim kesicilerde Kesme sistemi uzun yıllar boyunca bakım gerektirmeden
çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve: SF6 gazının kesme sonrası özelliğini koruması
sayesinde cihazın kullanım ömrü boyunca tekrar SF6 gazı doldurmaya gerek yoktur,
sürekli basınç izlemeye gerek yoktur.
Çevreyi etkilemez
Kesme için olan aktif parçalara ek olarak, sızdırmaz muhafaza mekanik iletim
için en önemli mekanik parçaları içermektedir. Sonuçta sistem tam olarak yalıtımlıdır.
Ayrıca, yalıtımlı muhafazaların kaçak yolu mesafesinin uzun olması, dış ortamı
etkilememesine büyük katkı sağlamaktadır.
Çok az bakım gerektirir
Sızdırmaz muhafaza içinde bulunan elektrik kontakları özel bir bakım
gerektirmez. İşletme mekanizması için sadece kullanım koşullarına bağlı olarak
değişen aralıklarla çok az bakım yapılması gerekir. Normal çalışma koşullarında
10.000 işlem veya 10 kullanım yılından önce önleyici bakım yapılması gerekmez.
Orta gerilim kesicisi epoksiden yapılır. Güneş görmemesi için kapalı yerde dahili
tip olarak kullanılır. Yüksek Gerilim olanları porselenden yapılır. şalt sahalarında
harici tip olarak kullanılır.
24
SF6 YÜK AYIRICISI
Yük ayırıcısı ve topraklama anahtarı
Üç faza ait döner kontaklar 1,5 bar basınçta SF6
gazı ile dolu epoksi hazne içerisindedir. Bu
sistem maksimum işletme güvenliği sağlar.
Gaz sızdırmazlığı
Epoksi hücre “mühürlü basınç sistemi”ne uygun
olarak SF6 gazı ile doldurulmuştur ve gaz
sızdırmazlığı fabrikada kontrol edilmiştir.
ĠĢletme güvenliği
Yük ayırıcısının üç konumu vardır: “kapalı”, “açık” veya
“topraklanmış”. Bu sayede doğal kilitleme (yani yük ayırıcısı
hem kapalı hem de topraklanmış konumda olamaz) sağlanmış
ve yanlış manevralar önlenmiş olur. Kontak hareket hızı özel bir
mekanizma ile operatör hareketinden bağımsız kılınmıştır. Bu
sistem ile kesme ve ayırma işlevleri bağlanır. SF6 gazı
içerisindeki topraklama anahtarı standartlara uygun olarak kısa
devre üzerine kapama yeteneğine sahiptir. Kazara oluşacak
basınçlar güvenlik zarının açılması ile giderilmiştir ve her
durumda gaz, hücrenin arka kısmına doğru gönderilir.
Böylece hücrenin ön kısmında oluşabilecek tehlikeli durumlar önlenmiş olur.
Kesme prensibi
SF6 gazı kabul edilir kalitesi sayesinde elektriksel ark söndürülmesinde kullanılır.
Arkın soğutulmasını arttırmak üzere ark ve gaz arasında rölatif bir hareket yaratılır.
25
Kontaklar ayrılmaya başladığında ark oluşur. Daimi mıknatısın oluşturduğu manyetik
alan ve akım birleşimi, sabit kontak çevresinde bir ark rotasyonu oluşturur. Bu
rotasyon sayesinde hem ark boyu uzar hem de soğurken, akım doğal sıfırında
söndürülür. Sabit ve hareketli kontaklar arasındaki mesafe toparlanma gerilimine
yetecek büyüklüktedir. Bu basit ve güvenli sistemin ayrıca kontaklar üzerinde çok az
bir etki yaratması sayesinde elektriksel dayanımı oldukça iyidir.
VAKUMLU KESĠCĠLER
Kesicinin her kutbu devreyi bir vakum kesicisi
hücresi veya tüpü içinde açar veya kapatır. Havası
boşaltılmış vakum hücresinin içinde vakum altında
bulunmasından dolayı hareketli kontağı sabit
kontaklardan ayırması ile kontaklar arasında bir
metal buharı arkı oluşur.
Bu metal buharı ark sönünceye kadar devam
eder. Akım sıfır değerine ulaşınca ark söner.
Kondense olan metal zerrecikleri tekrar kontaklara
döner ve kontak malzemesi aşınmamış olur.
VAKUMLU KESĠCĠLERĠN ÖZELLĠKLERĠ
 Uzun ömürlü ve güvenilir kesicilerdir.
 Mekanik açıdan dayanıklı kesicidir.
 Elektriksel ömrü yüksektir. Kısa devrede 100; anma akımında ise 20.000 açma
yapabilir.
 Az bakım gerektirir.
 7.2 KV dan 40,5 KV a kadar
 Hermetik Yapı (Contasız, kaynaklı, metal körüklü)
 Hızlı ark söndürme ve Arkın tekrar tutuşmama özelliği
 Çok Yüksek performans (10.000–40.000 Açma-kapama),
 Arıza ihtimali en az,
 Patlama riski yok,
 Güvenli ve istenildiği kadar sık tekrar kapama (re-close)
 Çevre dostu
VAKUMLU KESİCİLERİN AVANTAJLARI




Yüksek güvenirlilik
Bakım ihtiyacı yok
Kompakt izalatör dizaynı
İşletme mekanizmasının modülerliği
26



Çevre dostu
Elektriksel özelliklerin ömür boyunca değişmemesi
Her türlü açma kapama için uygun
Neden Vakum Kesici?
• Şalt Merkezleri, Endüstriyel Tesisleri ve Enerji Üretim Merkezlerinde sayısız
miktarda kullanılmış olması
• Bütün anahtarlama ihtiyaçlarında güvenilir çalışma
• Tüm mekanik ve elektriksel problemlerde güvenilir ürün
• Elektriksel ve mekanik hizmet süresi çok uzun
• Küçük kontak geçiş direnci
• Düşük ark enerjisinden dolayı düşük kontak erozyonu sayesinde 8000 A- 6000
defa ve 12000 A- 3000 defa anahtarlama
• Küçük kontak mesafesi ve özel hareketli kontak yapısı ile işletme
mekanizması için gerekli minimum enerjiye ihtiyaç duyması
• Kompakt dizaynından dolayı eski sistemlerin modernizasyonunda yer
kazanımda en iyi çözüm
• Bakımsız
Herhangi bir potansiyel toksik veya korozif madde barındırmaması
Vakum
ve SF6
Kesiciler arasında ark söndürme prensipleri karşılaştırması
Kriterler
Yangın ve Patlama Riski
Söndürme Ortamının Denetimi
Sızıntı Durumunda Güvenilirlik
Ömür
Kesme Kapasitesinde Çeşitlilik
Anahtarlama Anında Dalgalılık
Ebatlar
Bakım Masrafı
SF6
27
Vakum
o Zayıf
İyi
Çok İyi
Mükemmel
TRANSFORMATÖRLER
Herhangi bir alternatif akım veya” gerilim seviyesini belirli bir oranda düşürme veya
yükseltme işlevini indüksiyon yoluyla yapan statik cihazlardır.
.
TRAFO ÇEġĠTLERĠ
1. Fiziksel yapılarına göre
a…Yağlı tip trafolar
b…Kuru tip trafolar (epoksi-reçine)
2 görevlerine göre trafo çeĢitleri
a.. Güç trafosu
b…Dağıtım trafosu
c…Ölçü trafoları
GÜÇ TRANSFORMATÖRLERĠ
TRAFOYU OLUġTURAN ANA ELEMANLAR
Sargılar
Çekirdek (Nüve)
Yalıtım ve destek aksamı
Ana ve Genleşme tankı, borular
İzolatörler
Kademe Şalterleri
- Yük altında
- Boşta
Soğutma ekipmanı
- Radyatörler
- Fanlar, Pompa
Koruma ve Yardımcı ekipmanlar
-Bucholz Rölesi, sıcaklık Göstergeleri (Yağ/Sargı), Yağ seviye Göstergesi,
Basınç emniyet Vanası, Nem Alıcılar, Kontrol Bobini
Yağ
TRAFO KADEME TERTĠBATI
Trafo kademe değiştiricisi trafonun Y.G. Sargısına konur. Trafo kademe sargısından
çıkan uçlar kademe değiştiricisine bağlanır. Kademe değiştirildiğinde gerilim yükselir
veya düşer. Bara geriliminin düşük veya yüksek olması durumunda kademe değişimi
yapılır. Bu işlem elle veya otomatik olarak yapılır.
Yük altında:
Trafonun etiketine bakılarak alınması gereken kademe tespit edilip uzaktan kumanda
butonu ile veya el ile alınması gereken kademeye getirilerek yapılır.
28
Yük Altında Kademe değiştiricisi ile yapılan regülasyon işlemlerinde gerilim
ayar regülatörleri kullanılmaktadır.
Gerilim regülâtöründen gelen kademe alçaltma ve yükseltme bilgileri Yük Altında
Kademe değiştiricisi motor sürücü ünitesine bağlı bulunan şaft ile trafo kademe
kontaklarına iletilir.
Gerilimsiz durumda:
Trafo enerjisiz durumda iken, trafo etiketine bakılır ve kademenin hangi değeri
alacağı tespit edilir. Kademe uygun değere alınır.
TRAFOLARDA SOĞUTMA ġEKĠLLERĠ
Güç transformatörleri çalışma sırasında ısınırlar. Bu Isınma belli bir değeri aştığında
izolasyonun zarara görmemesi için transformatörün soğutulması gerekir. Sıcaklık
sınır değeri trafo etiketinde belirtilmiştir.
Trafolarda baĢlıca soğutma Ģekilleri
Yağ dolaĢımı iki kısma ayrılır.
1-Doğal:
a) Doğal hava (ONAN)
Isınan yağın normal sirkülasyon yoluyla soğutulması
b) Cebri hava soğutma (ONAF)
Isınan yağın hava fanlarıyla soğutulması
2- Cebri:
a) Cebri hava soğutma (OFAF):Isınan yağın; yağ pompası ve hava fanı
sirkülasyonu
ile soğutulması.
b) Su soğutma ( OFWF) :Isınan yağın; yağ pompası ve su sirkülasyonu ile
soğutulması.
29
Trafo etiketleri
Bir trafo etiketinde aĢağıdaki parametreler bulunur.
Markası: Transformatörü imal eden firmanın adıdır
Seri no: Transformatörün seri numarasıdır
Ġmal yılı: imal edildiği yıldır
TS: Hangi standarda göre imal edildiğini gösterir
Güç: Nominal gücü ifade eder.
Frekans: Trafonun çalışma frekansını gösterir
Kadem etiketi: Bulunduğu kademedeki gerilim değerinin gösterir
Bağlantı grubu: Trafonun primer ve sekonderinin hangi bağlantı grubunda sarıldığını
belirtir.
Ġzole seviyesi: test edilen YG ve AG izolasyon seviyesidir.
Nominal kısa devre gerilimi: bir trafonun sekonder tarafı kısa devre edilmiş iken
primer tarafta nominal frekansta nominal akımı akıtan gerilimdir. Bu gerilim (Un)
nominal gerilimi yüzdesi olarak verilir ve Uk ile ifade edilir.
Maksimum kısa devre süresi: trafonun en fazla kısa devreye dayanma süresidir.
Soğutma Ģekli: trafonun gücüne göre değişiklik gösterir
Nominal akım: primer ve sekonderden devamlı çekilebilecek akımı belirtir.
BoĢta akım: I0 yüksüz iken çekilebileceği yüzde olarak akım değeridir.
Ġzalosyon direnci test değeri tablosu: trafonun fabrikada yapılan test değeridir.
Toplam ağırlık: trafonun aksesuarları ile birlikte toplam ağılığıdır
Yağ ağırlığı: trafonun toplam yağ ağılığıdır.
Yağ cinsi: trafonun kullanıldığı yağın markasını ve cinsini belirtir.
Kazandan çıkarılan kısmın ağılığı: nüve ve sargıların ağırlığıdır.
TRANSFORMATÖR BAĞLANTI ġEKĠLLERĠ:
YILDIZ BAĞLAMA:
Sargıların birer uçları (x-y-z) kısa devre edilir. Diğer uçlar serbest bırakılır. Yıldız
bağlamanın faydaları, üç fazlı şebeke dağıtımı sistemi için sıfır Hattı veya topraklama
bobinleri irtibat uçları elde edilmesini sağlar. Şayet transformatör sargıları yıldız
bağlanmış ise yıldız noktası ile herhangi bir faz arasındaki yüklenme diğer fazlara
30
nazaran uygun olmayacağından üçgen bağlanmış bir tersiyer sargının transformatöre
eklenmesi gerekir. Fazlara gelebilecek dengesiz yüklenmelerden doğacak sakıncalar,
kısmen giderilmiş olur. Bu tersiyer sargı gerektiğinde yük sargısı olarak da kullanılır.
ÜÇGEN BAĞLAMA:
Her faza ait sargılar birbirleriyle kapalı bir devre oluştururlar.
ZĠKZAK BAĞLAMA:
Her fazın sargısı iki parçadır. Fazların dengeli yüklenmesini sağlar. Kullanılan iletken
miktarı diğer bağlantı şekillerinden fazladır. Yıldız bağlantıların tüm özelliklerini taşır.
Bu bağlantı tipi transformatörlerin sekonder sargılarında uygulanılır.
31
32
TĠP TESTLERĠ
Isınma Testleri
Yalıtkanlık Testleri
ÖZEL TESTLER
Özel yalıtkanlık testleri
Kapasite ve kayıp açısının ölçülmesi
Sıfır bileşen empedansının ölçülmesi
Gürültü seviyesinin ölçülmesi
İzolasyon direncinin ölçülmesi (meger)
Boştaki akımın harmonilerinin ölçülmesi
Kısa devreye mekanik dayanım deneyi
Yağ testleri
Koruma ve kontrol cihazlarının fonksiyon testleri
Basınç testi
Vakum testi
YERĠNDE TRAFO TESTLERĠ
Trafo koruma ekipmanı ve kalibrasyon testleri
Trafo ve buşing izolasyon varsa (Meger, Kayıp faktörü)
Trafo ikaz akımı testi
Trafo ve buşing kapasite testleri
Çevirme oranı
Sargı direnç ölçümü
Trafo yağı elektriki veya kimyasal testleri
Trafo yağı gaz analizi
33
ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠ
ÖLÇME: Bilinmeyen bir büyüklüğün aynı birim cinsinden bilinen bir büyüklük ile
karşılaştırma işlemine ÖLÇME denir.
ÖLÇMENĠN ÖNEMĠ
Günlük yaşamda birçok alanda ölçme ile karşılaşılmaktadır. Bu ölçmelerin
yapılmadığı veya yapılamadığı zaman konular hakkında doğru karar verilemez. Elektrik
enerjisinin üretimi, iletimi, dağıtımı ve tüketimi aşamalarında ölçme işlemi hassasiyet
gerektirir. Örneğin bir santralde generatör çıkış gerilimi, frekansı ve akım şiddeti
ölçülemezse santral işletilmesinde çok önemli sorunlar çıkabilir.
Üretilen ve tüketilen enerjinin miktarı, mali değerinin hesaplanması, iletimde ise izolasyon
seviyelerinin ve enerji kalitesinin sürekli kontrolü yapılarak tüketicilere sunulması sırasında
sürekli olarak ölçme yapılması zorunludur.
ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠ
Ölçü transformatörleri büyük akım veya yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren;
ölçü aletlerini ve röleleri besleyen cihazlardır.
ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERĠNĠN KULLANMA AMAÇLARI
 Ölçü aletlerinin, ölçme sınırlarının büyütülmesi sağlanır.
 Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer devre geriliminden izole ederek güvenli
çalışma imkânı sağlar.
 Ölçü transformatörleri ile değişik primer değerlere karşılık, standart sekonder
değerler elde edilir. Örnek 1 A - 5 A - 100 V
 Koruma rölelerinin, ölçü aletlerinin ve sayaçların akım ve gerilim devrelerinde çeşitli
bağlantılarının yapılması sağlanır.
 Ölçü aletlerinin ve koruma rölelerinin küçük boyutlu ve hassas olarak imal edilmesini
sağlar.
AKIM TRANSFORMATÖRLERĠ
Akım transformatörü; normal kullanma şartlarında primer akımı belirli bir oran dahilinde
düşüren ve uygun bağlanması halinde primer akım ile sekonder akım arasındaki faz farkı
yaklaşık sıfır derece olan bir ölçü transformatörüdür. Akım transformatörleri genelde tek
faz olarak üretilir ve kullanılır. Bu nedenle üç fazlı bir sistemde faz akımlarının
ölçülebilmesi için üç adet kullanılması gerekir.
AKIM TRANSFORMATÖRÜNÜN YAPISI
SARGILAR
 PRĠMER SARGI: Kalın kesitli iletkenlerden az
sipirli olarak sarılmıştır. Devreye seri olarak
bağlanır.
 SEKONDER SARGI: İnce kesitli iletkenlerden çok
sipirli olarak sarılmıştır. Sekonder sargıya akımla
çalışan ölçü aletleri ve koruma röleleri seri olarak
bağlanır.
.
MAGNETĠK NÜVE: İnce silisli saçlar paketlenip preslenerek gücüne uygun kesitte
yapılırlar.
ĠZOLASYON MALZEMESĠ: Yağlı tiplerde izolasyon yağ ile kuru tiplerinde ise sentetik
(epoksi) reçine ile yapılır. İzolasyon, 1-36 kV akım transformatörlerinde sentetik (epoksi)
reçine ile yapılır. 154 ve 380 kV akım transformatörlerinde ise yağ ile yapılır.
Type of structure
Yagli tip AT
Type of structure
Kazan Tipi
Kazan tipi
Kafa Tipi
Kafa tipi
Porcelen Tipi
Porselen tipi
Yukarida gösterilen her üç tip de prensip olarak yüksek akimlari emniyetli
bir sekilde düsürmek için kullanilmaktadir. Bununla birlikte bu tiplerin
karakteristik özellikleri seçim yaparken gözönüne alinmalidir.
ÇALIġMA PRENSĠBĠ: Primer sargıdan geçen alternatif akım nüvede değişken bir
(Fi)
mağnetik akısını oluşturur. Bu değişken
(Fi) akısı mağnetik nüve üzerinden devresini
tamamlar. Bu akının etkisinde kalan sekonder sargıda bir gerilim indüklenir.
AKIM TRANSFORMATÖRLERĠNĠN SEKONDER SARGI UÇLARININ AÇIK KALMASI
Akım transformatörlerinin sekonder devreleri; primer devresinden akım geçerken açık
kalmamalıdır.
Akım transformatörünün primerinden akım geçerken sekonderi açık kalırsa;

Sekonder akımın meydana getirdiği zıt mağnetik akı ( 2) ortadan kalkar.

Primerden geçen akıma bağlı olarak nüvedeki mağnetik akı ( ) önemli ölçüde
artar. ( = 1 olur.)

Sekonder uçlarda fazla bir gerilim oluşur. İnsan hayatı için hayati tehlike söz
konusu olabilir.

Transformatörün nüvesi ısınır.

Nüvenin ısınması sargı izolasyonlarını bozar.
Akım transformatörünün primerinden akım geçerken sekonderi açık kalırsa;

Nüve aşırı ısınarak bir daha doğru çalışmayacak şekilde mağnetik özellikleri
değişebilir.

Bağlı bulunduğu faz geriliminde de düşme görülür.

Yağlı tiplerde yağ ısınır.

Transformatör hasar görerek patlayabilir.
Akım transformatörlerinde bunların meydana gelmemesi için;

Akım transformatörlerinin; sekonder sargı uçları kesinlikle açık bırakılmaz ve
sigorta konmaz.
Eğer bu uçlar kullanılmayacaksa uygun iletkenler kullanılarak kısa devre edilmelidir. Birden
fazla sekonder sargısı bulunan akım transformatörlerinin kullanılmayan sargı uçlarının da
kısa devre edilmesi gerekir. Ayrıca akım transformatörlerinin sekonderlerinde, direnç
artırıcı kötü temaslardan, gevşek bağlantılardan, oksit veya bağlantıları farklı metallerden
kaçınılmalıdır.
AKIM TRANSFORMATÖRÜNÜN SEKONDERLERĠNĠN TOPRAKLANMASI
Akım transformatörlerinin sekonder sargılarının bir ucu emniyet açısından mutlaka
topraklanmalıdır. Bu topraklama; primer ile sekonder akımları arasında faz farkı
oluşturmaması için sekonder sargının polarite olmayan (S2) ucundan yapılır. Akım
transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargıları arasında oluşacak bir kısa
devrede, primer devre gerilimi topraklanan sekonder uçtan beslendiği güç
transformatörünün yıldız noktası ile devresini tamamlar. Akım transformatörünün sekonder
sargı uçlarının topraklanması halinde söz konusu arızada primer devre gerilimi,
sekonderde bağlı olan ölçme ve koruma devrelerine uygulanmış olur.
Bu durumda; sekonder sargıda yüksek bir gerilim oluşacağından bu sekonder sargıya
bağlı bulunan ölçme ve koruma elemanlarının izolasyonları delinerek arızalanır ve bu
gerilim insan hayatı için tehlike oluşturur.
Akım transformatörünün sekonder bir ucunun topraklanması ayrı olarak yapıldığı gibi
transformatörün gövdesi ile birliktede yapılabilir.
Polarite tayini:
Akım
transformatörlerinin
sekonderine
bağlanan bazı ölçü aletleri (aktif sayaç,
kilovatmetre vb.) ve röleler için akım yönü
önemli bir faktördür. Akım transformatörünün
giriş - çıkış uçları bilinmeden ölçü aletleri ve
röleler bağlanamaz. Bu uçların mutlaka doğru
tespit edilmesi gerekir.
Akım transformatörünün primer akım giriş ucu
ile bu ucun karşılığı sekonder akım çıkış
ucuna polarite uçlar denir. Bu uçların
bulunması işlemine de polarite tayini denir.
Polarite muayenesi için birçok usuller mevcut
olmasına rağmen biz burada en çok kullanılan basit bir usulden bahsedeceğiz. Polarite
ucu bilinmeyen bir akım transformatörünün polarite uçlarını bulmak için şekil‟de görüldüğü
gibi primer sargı uçlarına bir pil veya akü, bir anahtar ile seri bağlanır. Sekonder sargı
uçlarına ise 100 mA. Kademeli bir DC ampermetre bağlanır. Test işlemi yapılırken anahtarı
birkaç saniye süreyle kapalı tutup, kapama sırasında ampermetre ibresinin sapma
yönünün gözlenmesi gerekir.
Önemli Not: Anahtarın kapatılması ve tekrar açılması esnasında ibrenin sapma yönü
birbirine göre ters olacağından, anahtarın birkaç saniye süreyle kapalı tutulması
gerekmektedir. Anahtarın kapatılması anında, Ampermetre doğru yönde saparsa polarite
uçları doğru bağlanmıştır.
AKIM TRANSFORMATÖRLERĠNDE ETĠKET DEĞERLERĠ
Akım transformatörleri üzerinde bir etiket bulunur. Bu etiket akım transformatörünün teknik
özelliklerini belirtir.
PRĠMER ANMA (NOMĠNAL) AKIMI: Primer anma akımı, transformatörün imalatında esas
olarak alınan ve nominal çalışma şartlarını belirten akım değeridir. Akım transformatörleri
primer anma akımı 1,2 katına sürekli olarak dayanabilmelidir. Akım transformatörlerinin
primer anma akımları; 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 – 100 sayılarının
5 veya 10 katıdır.
SEKONDER ANMA AKIMI: Akım transformatörlerinin imalatında esas olarak alınan ve
transformatörün nominal çalışma şartlarını belirten sekonder akım değeridir. Akım
transformatörlerinin sekonder akım değerleri: 1 – 2 – 5 A olarak çeşitli standartlarda
belirtilmiştir.
Akım transformatörlerinin sekonderine bağlanması istenilen ölçü aletlerinin
(Ampermetre, Watmetre akım bobini, sayaç akım bobini vb) akım değerleri akım
transformatörünün sekonder akım değerlerine göre seçilirler.
DÖNÜġTÜRME ORANLARI
Akım Oranı
Akım transformatörünün primer sargısından geçen akım ile sekonder sargısından geçen
akım arasındaki orandır. Buna göre;
Akım Oranı = Primer Anma Akımı / Sekonder Anma akımı
 n = I1 / I2 olarak da yazılır.
Burada;
 n = Akım Oranı (Dönüştürme Oranı)
 I1 = Primer Anma Akımı
 I2 = Sekonder Anma Akımı
Örneğin; Etiketinde 100 / 5A yazan bir akım transformatörünün dönüştürme oranı 20 çıkar.
Başka bir ifade ile bu akım transformatörü, primer sargısından geçen akımı 20 kat
küçültmüş olur. 20 A de 1 Amper veya 40 A de 2 Amper gibi…
Sargı Oranı
 İdeal bir akım transformatöründe akım oranı ile sargı oranı birbirine eşittir. Bu
sonuca göre;
 Sargı Oranı = Sekonder sipir sayısı / Primer sipir sayısı
 ns = N2 / N1
 ns = Sargı Oranı (Dönüştürme Oranı)
 N1 = Primer sipir sayısı
 N2 = Sekonder sipir sayısı
Termik Anma Akımı: Akım transformatörlerinde primer sargı, sekonder sargı ve manyetik
nüvede oluşacak ısı önemlidir. Çünkü Akım transformatörü, devreye seri olarak
bağlandığından sürekli olarak normal akımı taşıdıkları gibi kimi zamanda sistemde
meydana gelebilecek aşırı yüklenmelere veya faz-toprak ve faz-faz kısa devre akımlarının
etkilerine dayanabilecek şekilde yapılmalıdır. Bu nedenlerle aşırı ısınmaları önlemek
amacıyla özellikle bu etkilere direkt maruz kalan primer sargılar uygun kesitte yapılmalıdır.
Bu etkiler akımın termik ve dinamik etkileridir.
Kısa Süreli Termik Anma Akımı: Sistemimizde oluşacak kısa devreler sırasında ilgili
kesiciler açıncaya kadar bu aşırı akımların etkisinden kurtulma olanağı olmadığına göre
akım transformatörleri için röle gecikme zamanları ile kesici açma zamanlarının toplamına
eşit kısa süreli anma akım değerlerinin saptanması gerekir. Türk Standartlarında kısa
süreli termik etki için bu değer 1 (bir) saniye olarak belirtilmiştir.
Bir akım transformatörünün sekonderi kısa devre durumunda iken, herhangi bir hasara
uğramadan bir saniye süre ile dayanabileceği primer akımın etkin değerine denir.
Kısa süreli termik anma akım değerleri ise nominal akımın 40-60-80-100 katı olarak
etikette belirtilmektedir.
Sürekli Termik Anma Akımı: Akım transformatörünün, sekonder yükü anma yüküne eşit
iken, sıcaklık artışları belirli sınırları aşmadan, primerinden sürekli olarak geçirebilecek
akım değerini belirtir.
Sürekli termik anma akımı akım transformatörünün nominal akımının 1,2 katı olarak
uygulanır
DĠNAMĠK ANMA AKIMI (Idyn):Termik anma akımında belirttiğimiz kısa devrelerin akım
transformatörlerine olan diğer bir önemli etkisi ise özellikle sargı tipi olanlarda primer
sargıları ile sekonder sargıları arasında ortaya çıkan dinamik kuvvetlerdir. Termik etkilerin
aksine dinamik kuvvetler zamandan bağımsız olup kısa devrenin ardından oluşan ilk
periyodun tepe değeriyle orantılıdır.
Akım Transformatörünün sekonderi kısa devre durumunda iken; oluşan
elektromanyetik kuvvetler nedeniyle, herhangi elektriksel veya mekanik hasara uğramadan
dayanabileceği primer akımın tepe değerine dinamik anma akımı denir.
Dinamik anma akımı, normal olarak kısa süreli termik anma akımının 2,5 katına eşit
olmalıdır. Bu değerden farklı olduğunda akım transformatörünün etiketinde belirtilmelidir.
GÖRÜNÜR GÜÇ: Akım transformatörü hata sınıfının normal sınırlarını aşmadan
sekonderine bağlanabilecek Volt-Amper cinsinden toplam yük miktarıdır. Akım
transformatörleri 30 VA‟ e kadar, gücü Volt-Amper olarak belirtilmek üzere 2,5-5-10-15-30
gibi standart değerlerinden birine uygun olmalıdır. Akım transformatörünün sekonderine
bağlanan ölçü aletlerinin ve koruma rölelerin toplam güç kaybı, transformatörün etiketinde
yazılı olan değeri geçmemelidir.
ĠĢletme ġartları (Hata Sınıfı Ġçin)
Akım transformatörlerinin normal işletmede;
1-Primer akımın %50 ile % 120 si arasındaki değerlerinde
2-Etiketinde belirtilen görünür gücün %25 ile %100 ü arasındaki sekonder yüklerde
yapacağı hatayı bildirir.
 0,1 ve 0,2 sınıfı ölçü transformatörleri çok hassas olduklarından genellikle diğer
cihazları etalon etmek için kullanılan laboratuar tipidir.
 0,2-0,5 sınıfı ölçü aletleri hassas ölçmelerde. ( Özellikle digital sayaç devrelerinde
kullanılması zorunludur.)
 1sınıfı ölçü transformatörleri devresinde sayaç bulunmayan endüstriyel
ölçmelerde(Ticari ölçü aletlerin beslenmesi)
 3 ve 5 sınıfı ölçü transformatörleri fazla hassasiyet gerektirmeyen ölçmeler ve
koruma devrelerinde kullanılır.
ĠZOLASYON GERĠLĠMLERĠ: Akım transformatörleri; hangi gerilim kademesinde
kullanılacağını ve kullandıkları sistemdeki manevra veya yıldırım darbe gerilimlerine
izolasyonlarının bozulmadan dayanabilecekleri gerilim sınırlarını belirtir. Ayrıca etikette
belirtilen bu değerler imalatçı firmanın akım transformatörlerini test yaptığı gerilim
değerlerini de belirler.
Örneğin; 0,6/ 3 kV etiketteki bu değerle ifade edilmek istenen;
0,6: Bağlanacağı işletme gerilimidir.
3 kV: İzolasyon test gerilimidir. Akım transformatörünün bağlı olduğu devrenin gerilimi,
frekans değişmeden bir dakika süre ile yükselebileceği ve bu değerde akım
transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargısı arasında izolasyonun
bozulmayacağı değeri belirtir.
Doyma Katsayısı: Akım transformatörlerinin primer sargısından geçen akım arttıkça,
sekonderinde akım değeri aynı oranda artar. Bu arıza akımları da aynı oranda sekondere
yansıyacak olursa sekonderden büyük bir akım geçecek demektir. Bu durumda
sekonderdeki ölçü aletleri ve röleler zarar görür. Bunu önlemek için sekonder akımın belli
bir değerde sınırlandırılması gerekir.
Akım transformatörlerinin sekonderlerindeki akım artışının sınırlandığı noktaya doyma
noktası veya bu akım, primer ile sekonder akımın katsayısı şeklinde belirtiliyorsa doyma
katsayısı olarak ifade edilir.
Ölçme devrelerinde kullanılacak Akım transformatörlerinin nüveleri sekonder akımın
maksimum beş katından önce doyuma ulaşacak şekilde imal edilir. Akım
transformatörlerinin etiketinde n < 5 , FS 5 veya M5 (Emniyet Katsayısı) olarak ifade edilir.
Koruma devrelerinde kullanılacak olan Akım transformatörlerinin nüvesi ise sekonder
anma akımının en az on katından sonra doyuma ulaşacak şekilde imal edilirler. Akım
transformatörlerinin etiketinde n > 10 şeklinde yazılmıştır. Doyma katsayısının değeri
koruma amaçlı akım trafolarında minimum değer olarak verilir. Ölçme amaçlı akım
trafolarında ise bu değer maksimum değer olarak verilir ve sadece anma yüklerinde
geçerlidir.
Frekans: Akım transformatörlerinin hatasız olarak çalışabileceği frekans değerini belirtir.
Ülkemiz de bu değer 50 Hz dir. Bazı Akım transformatörlerinde 40-60 Hz yazabilir. Bu
durum Akım transformatörlerinin bu frekans aralığın da hatasız çalışabileceğini belirtir.
Ġzolasyon Tipi: Akım transformatörlerinin etiketindeki izolasyon tipi "K" yazıyor ise bu
akım transformatörünün kuru tip olduğu ve izolasyonun epoksi reçine ile yapıldığı anlaşılır.
"Y" yazıyor ise akım transformatörünün yağlı tip olduğu ve izolasyonun yağ ile yapıldığı
anlaşılır. Gazlı tipleride (SF6) mevcuttur. Kuru tip akım transformatörleri dahili tesislerde,
yağlı tip akım transformatörleri ise dahili ve harici tesislerde kullanılabileceğini belirtir.
Akım transformatörlerinde sargı çeĢitleri
1) Primeri tek sekonderi kademeli akım transformatörleri
2) Primeri tek sekonderi çift sargılı akım transformatörleri
3) Çift primerli çift sekonderli akım transformatörleri
4) Çok primerli çok sekonderli akım transformatörleri
5) Primerli çok sekonderli ve sekonderi kademeli akım transformatörleri
Toplayıcı akım transformatörleri: Aynı baradan ve aynı müşteriye ait birden fazla fîderin
tek sayaç üzerinde toplanması amacıyla kullanılır. Dolayısıyla sayaç hatalarını veya
okuma hatalarını en aza indirerek birden fazla sayaç kullanılmamasını sağlar.
Toplayıcı akım transformatörleri primer devrede kullanılan akım transformatörlerinin
sekonder akımlarıyla beslenir. Bu nedenle primer devrede kullanılan akım
transformatörlerinin dönüştürme oranları aynı olmalıdır.
Toplayıcı akım transformatörlerinin genel yapıları primeri çok sargılı akım
transformatörlerine benzer. Bir adet toplayıcı akım transformatörü fîderlerdeki aynı fazları
(A fazı) toplar. Bu nedenle ölçme yapılabilmesi için en az iki veya üç adet toplayıcı akım
transformatörünün kullanılması gerekir.
Toplayıcı
akım transformatörlerinde kullanılmayan primer sargı uçları kısa devre
edilmeyip boş bırakılacaktır.
Toplayıcı akım transformatörlerinde, sayaç çarpanı hesaplanırken, çarpan hesabına ait
kurallar aynen uygulanır. Sonuç ayrıca toplayıcı akım transformatörü oranı ile çarpılmalıdır
GERĠLĠM TRANSFORMATÖRLERĠ
Yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren ve uygun bağlandığında primer ile
sekonder gerilimleri arasındaki faz farkı yaklaşık sıfır derece olan bir ölçü
transformatörüdür.
Gerilim Transformatörlerinin ÇeĢitleri
 Faz - Faz gerilim trafoları.
 Faz - Toprak gerilim transformatörleri.
a- Endüktif tip gerilim transformatörleri,
b- Kapasitif (gerilim bölücü) tip gerilim transformatörleri
GERĠLĠM TRANSFORMATÖRLERĠNĠN YAPISI
SARGILAR
 Primer sargı: İnce kesitli çok sipirli iletkenlerden sarılmıştır. Devreye paralel olarak
bağlanır.
 Sekonder sargı: Kalın kesitli az sipirli iletkenlerden sarılmıştır. Sekonder sargıya
gerilimle çalışan ölçü aletleri ve koruma röleleri paralel olarak bağlanır.
MAGNETĠK NÜVE: İnce silisli saçlar paketlenip preslenerek, gücüne uygun kesitte
yapılmıştır.
ĠZOLASYON MALZEMESĠ: Yağlı tip gerilim transformatörlerinde izolasyon yağ ile, kuru
tiplerinde ise sentetik (epoksi) reçine ile sağlanmıştır.
ÇalıĢma Prensibi: Primer sargıya uygulanan alternatif gerilim, primer sargıdan bir akım
geçecektir. Bu akımın mağnetik etkisi, nüvede değişken bir
manyetik akısını oluşturur.
Bu akı nüve üzerinden devresini tamamlar."DeğiĢken bir mağnetik akının etkisi altında
kalan sekonder sargıda bir gerilim indüklenir." prensibinden sekonder sargı uçlarında
bir gerilim oluşacaktır.
Sekonderlerinin Korunması ve Topraklanması: Gerilim transformatörlerinin sekonder
sargılarının bir ucu emniyet açısından mutlaka topraklanmalıdır. Bu topraklama; primer ile
sekonder gerilimleri arasında faz farkı oluşturmamak için sekonder sargının polarite
olmayan ucundan yapılır.
Gerilim transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargılan arasında oluşacak bir
kısa devrede, primer devre gerilimi, topraklanan sekonder uçtan beslendiği güç
transformatörünün yıldız noktası ile devresini tamamlar.
Gerilim transformatörünün sekonder sargı uçlarının topraklanmaması halinde söz konusu
arızada primer devre gerilimi, sekondere bağlı olan ölçme ve koruma devrelerine
uygulanır.
Bu durumda; sekonder sargıda yüksek bir gerilim oluşacağından bu sekonder sargıya
bağlı bulunan ölçme ve koruma elemanlarının izolasyonları delinerek arızalanmasına ve
dolaysıyla insan hayatı için tehlike oluşturmasına neden olur.
Gerilim transformatörünün sekonder bir ucunun topraklanması ayrı olarak yapıldığı gibi
transformatörün gövdesi ile birlikte „de yapılabilir.
Gerilim transformatörlerindeki diğer bir tehlikeli durum ise, sekonder devresinin kısa
devre oluşumudur. Sekonder devrede bir kısa devre meydana gelirse sekonderdeki akım
büyük ölçüde artar. Bu esnada sekonder sargı çok ısınır, izolasyonu bozulur ve gerilim
transformatörü hasar görür.
Gerilim transformatörünün hasar görmesini önlemek için sekonder devredeki polarite
ucuna (Sı) mutlaka uygun sigorta konulması gerekir.
FAZ – FAZ GERĠLĠM TRAFOSU: Bu tip gerilim transformatörleri maksimum 36 kV'a kadar
kullanılır. Faz - faz arasına bağlandıklarından iki adet buşingi vardır. Üç fazlı sistemde
ölçme yapmak için en az iki adet kullanılır. Sadece fazlar arası gerilim değerlerini
ölçebiliriz. Faz - toprak gerilimlerini ölçemeyiz. Üç faz üç telli ölçme sistemlerinde kullanılır.
FAZ-TOPRAK GERĠLĠM TRANSFORMATÖRÜ
Bu tip gerilim transformatörleri Endüktif tip olarak
adlandırılır. 1000 Volt‟un üzerindeki her gerilim kademesinde kullanılabilir. Faz-toprak
arasına bağlanır. Üç fazlı sistemlerde ölçme yapmak için en az üç adet kullanılır. Faz-faz
ve faz-toprak gerilimlerini ölçebiliriz. 154 ve 380 kV sistemlerde kullanılan gerilim
transformatörlerin primer girişlerine sigorta konulmaz
1)ENDÜKTĠF TĠP GERĠLĠM TRAFOLARI:
TĠP GERĠLĠM TRANSFORMATÖRLERĠ: Kapasitif Gerilim Transformatörleri,
genellikle 154 veya 380 kV gibi yüksek gerilimlerde kullanılır. Kapasitif gerilim
transformatöründeki 1500 ile 45000 pf arasındaki kondansatörler, bağlandığı devre
gerilimini düşürerek primer sargısında 3-20 kV arasında bir gerilim düşümü sağlar. Aynı
zamanda bu kondansatörler üzerinden radyo frekansı geçirilerek iletim hatlarından, iletişim
ve koruma sistemlerinde kullanılmasını sağlar. Bu tip gerilim transformatörlerine kaplin
kapasitörlü gerilim transformatörü de denir.
2)KAPASĠTĠF
Gerilim Transformatörlerinde Etiket Değerleri
Gerilim transformatörleri üzerinde bulunan etiket, gerilim transformatörünün teknik
özelliklerini belirtir.
Primer Anma (nominal) Gerilimi: Primer anma gerilimi, transformatörün imalatında esas
olarak alınan ve nominal çalışma şartlarını belirten gerilim değeridir. Gerilim
transformatörlerinin primer anma gerilimleri: 3,3 - 6,3 - 10,5 - 15,8 - 31,5 - 33 - 34,5 veya
bu gerilimlerin √3' e bölümüdür. Bu gerilimlerin üstündeki gerilim değerlerinde faz -toprak
gerilim transformatörü olarak imal edildikleri için; primer anma gerilimleri 154 / √3 ve
380/√3 kV tur.
Gerilim transformatörleri primer anma geriliminin 1,2 katına sürekli olarak
dayanabilmelidir. Gerilim transformatörlerinin gerilim yükseltme katsayıları bağlama
şekline ve bağlandığı şebekenin topraklama durumuna göre değişir.
Sekonder Anma Gerilimi: Gerilim transformatörlerinin imalatında esas olarak alınan ve
trafonun nominal çalışma şartlarını belirten sekonder gerilim değeridir. Gerilim
transformatörlerinin sekonder anma gerilim değerleri; 100 - 110 - 115 - 120 - 200 V
veya bu gerilimlerin √3'e bölümüdür.
Gerilim transformatörlerinin sekonderine bağlanması istenilen ölçü aletlerinin
(Voltmetre, Vat metre gerilim bobini, sayaç gerilim bobini vb ) değerleri de gerilim
transformatörünün sekonder gerilim değerlerine göre imal edilir.
Yüksek gerilim sistemlerinde kullanılan sekonder gerilim değeri genelde 100 V tur. Faz toprak arası bağlanan gerilim transformatörlerinde faz - toprak gerilimleri ise bu değerlerin
√3‟e bölümüdür. Sekonder sargının 100/3 oranı ise, izole sistemlerde toprak koruma
amacı için kullanılır.
DÖNÜġTÜRME ORANLARI
Gerilim Oranı
Gerilim Transformatörünün primer sargısına uygulanan gerilim ile, sekonder sargısından
alınan gerilim arasındaki orandır. Buna göre;
Gerilim Oranı = Primer Gerilim / Sekonder Gerilim, Nu= Uı / U2 olarak da yazılır.
Burada;
 Nu = Gerilim Oranı ( Dönüştürme Oranı )
 Uı = Primer Anma Gerilimi
 U2 = Sekonder Anma Gerilimi
Örneğin; Etiketinde 33000/100 V yazan bir gerilim transformatörünün dönüştürme oranı
330 çıkar. Başka bir ifade ile bu gerilim transformatörü, primer sargısına uygulanan gerilim,
sekonderde 330 kat küçültülmüş olur. 330 volta 1 volt veya primer sargıya 660 volt
uygulanırsa sekonderde de 2 volt okunur.
Sargı Oranı
İdeal bir gerilim transformatöründe gerilim oram ile sargı oranı birbirine eşittir. Bu sonuca
göre;
Sargı Oranı = Primer sipir sayısı / Sekonder sipir sayısı, ns = N1 / N2 olarak da verilir.
 ns = Sargı Oranı (Dönüştürme Oranı)
 N1 = Primer Sipir Sayısı
 N2 = Sekonder Sipir Sayısı
Görünür Güç: Gerilim transformatörünün hata sınıfının normal sınırlarını aşmadan
sekonderine bağlanabilecek toplam yüküdür. Gerilim transformatörünün etiketinde görünür
güç (VA) cinsinden verilir. Gerilim transformatörünün sekonderine bağlanan ölçü aletlerinin
ve koruma rölelerinin toplam gücü transformatörün etiketinde yazılı olan değeri
geçmemelidir.
Gerilim transformatörünün gücü seçilirken gerçek yük değerine göre seçim
yapılmalıdır. Gerilim transformatörleri anma yüküne göre kalibre edildiğinden küçük
yüklerde oran hatası büyüyecektir. Oran hatası anma yüküne yakın yüklerde minimumdur.
Hata Sınıfı (Oranı):Primer gerilim, nüvedeki mıknatıslanma akımını ve demir kayıplarını
da kapsadığından, primer gerilimin sekonder gerilime oranı tam olarak dönüştürme
oranına eşit değildir. Aradaki bu fark oran hatası olarak belirtilir. Gerilim
transformatörlerinin hata sınıfı, primer anma gerilimi ve anma yükünde yüzde olarak
gerilim yanılgısının (oran hatası) üst sınırına eşit olan ve sınıf indisi denilen bir sayı ile
ifade edilir. Standartlarda hata sınıfları; 0,1-0,2-0,5-1-3-5 olarak belirtilmiştir.
ĠĢletme ġartları (Hata Sınıfı Ġçin):Ölçme amaçlı gerilim transformatörleri için doğruluk
sınıfları, anma geriliminin % 80 - 120' si ve anma yükünün % 25 - 100'ü arasında
geçerlidir. Koruma amaçlı gerilim transformatörleri için doğruluk sınıfları ise, anma
geriliminin % 5'i - % 120' si ve anma yükünün % 25 -100'ü değerleri arasında geçerlidir.
Gerilim transformatörlerinin etiketinde bu değerler Cl, SN, 3P, 6P şeklinde yazılmıştır.
Etiketinde 3P ve 6P yazan gerilim transformatörleri koruma amaçlı kullanılacağını belirtir.
Ġzolasyon (Anma Yalıtım) Gerilimleri:Gerilim transformatörleri, hangi gerilim
kademesinde kullanılacağını ve kullanıldıkları sistemdeki manevra veya yıldırım darbe
gerilimlerine izolasyonlarının bozulmadan dayanabilecekleri gerilim sınırlarını belirtir.
Ayrıca etikette belirtilen bu değerler imalatçı firmanın gerilim transformatörlerini test yaptığı
gerilim değerlerini de belirtir. Örneğin; 0,6 / 3 kV etiketteki bu değerlerle ifade edilmek
istenen;
0,6 kV : Bağlanacağı işletme gerilimidir.
3 Kv : Gerilim testi
Transformatörün bağlı olduğu devrenin gerilimi, frekans değişmeden bir dakika süre ile
dayanabileceği ve bu değerde gerilim transformatörünün primer sargısı ile sekonder
sargısı arasında izolasyonun bozulmayacağı değeri belirtir.
Orta ve yüksek gerilim de bu değerler en az üç tane olur. Örneğin; 36-70-170 kV gibi
burada;
 36 kV : Bağlanacağı işletme gerilimidir.
 70 kV : Gerilim transformatörünün bağlı olduğu devrenin gerilimi frekans
değişmeden bir dakika süre ile yükselebileceği ve bu değerde gerilim
transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargısı arasında izolasyonunun
bozulmayacağı gerilim değeridir.
 170 kV : Darbe dayanım veya darbe delinme gerilimini belirtir. Gerilim
transformatörünün bağlı olduğu devrenin herhangi bir noktasına yıldırım
düştüğünde, devrenin gerilimi 170 kV ve üzerine çıktığında izolasyonun bozulduğu
noktayı belirtir.
DOYMA KATSAYISI: İşletme şartlarında gerilim transformatörlerinin sekonderlerinde,
bazen nominal gerilimden daha büyük değerde, çevirme oranı ile ilgisiz gerilimler
görülebilir. Bu durum, gerilim transformatörünün mağnetik nüvesinin doymaya gitmesi ve
mevcut kapasitelerin rezonans şartını oluşturması sonucu ortaya çıkmaktadır. Gerilim
transformatörünün rezistif yükle yüklendiği veya fiderin devreye alınması gibi primer şartlar
değiştiği takdirde bu durum ortadan kalkar.
Frekans: Gerilim transformatörlerinin hatasız olarak çalışabileceği frekans değerini belirtir.
Ülkemiz de bu değer 50 Hz dir. Bazı gerilim transformatörlerinde 40 - 60 Hz yazabilir. Bu
durum gerilim transformatörlerinin bu frekans aralığın da hatasız çalışabileceğini belirtir.
Ġzolasyon Tipi: Gerilim transformatörlerinin etiketindeki izolasyon tipi "K" yazıyor ise bu
gerilim transformatörünün kuru tip olduğu ve izolasyonun epoksi reçine ile yapıldığı
anlaşılır. "Y" yazıyor ise gerilim transformatörünün yağlı tip olduğu ve izolasyonun yağ ile
yapıldığı anlaşılır.
Kuru tip gerilim transformatörleri dahili tesislerde, yağlı tip gerilim transformatörleri ise
dahili ve harici tesislerde kullanılabileceğini belirtir.
Gerilim Transformatörlerinde Polarite: Gerilim transformatörlerinin sekonderine
bağlanan bazı ölçü aletleri (aktif sayaç, kilovatmetre vb.) ve röleler için akım yönü önemli
bir faktördür. Gerilim transformatörünün giriş - çıkış uçları bilinmeden bu ölçü aletleri ve
röleler bağlanamaz. Bu uçların mutlaka doğru tespit edilmesi gerekir.
Gerilim transformatörünün primer giriş ucu ile bu ucun sekonder karşılığına
polarite uçlar denir. Bu uçların bulunması işlemine de polarite tayini denir.
DĠGĠTAL SAYAÇLAR: Primer sayaçlarda enerji ve güç değerleri “Kilo” yada “Mega” birimi
ile gösterilebilir.
EKRAN MODLARI
1 no’lu sütun: Otomatik ekran modu: Kalın puntolarla yazılmış bilgiler ekran butonuna
basılmadığı müddetçe 10 saniyede bir otomatik olarak değişerek ekranda gözükecektir.
Faturalama için gerekli olan bilgileri içerir.
2 no’lu sütun: GeniĢletilmiĢ ekran modu: Ekran butonuna basıldığında 2.sütunda
işaretlenmiş bilgiler sırayla gözükecektir. MM ibaresi bulunan satırlarda bir önceki
faturalama dönemine ait kayıtta ekranlanacaktır.
3 no’lu sütun: Servis ekran modu: Daha detaylı bilgilerin alınabileceği, tüm bilgilerin
ekranlandığı, saat ve tarih ayarının yapılabildiği ekran modudur. MM ibaresi bulunan
satırlarda geçmiş faturalama dönemlerine ait tüm kayıtlar ekranlanacaktır. Genişletilmiş
ekran moduna geçmek için Otomatik ekran modunda “Ekran” butonuna basılır ve ekranın
tüm dijitlerinin aktif olduğu LCD test ekranda belirir.Bu anda Ekran butonuna tekrar
basılarak Genişletilmiş ekran moduna geçiş sağlanır. Servis ekran moduna ise ekran LCD
test durumunda iken “Reset” butonuna basılarak geçilebilir.
SAYAÇ EKRANINDAKĠ SEMBOLLER VE ANLAMLARI
:Rezerv güç aşıldı uyarısı; çekilen gücün anlaşmalı rezerv güç
değerini aştığını belirtir.
: Hata uyarısı veya Durum ikazı.
: Pil ikazı (Pil çıkarıldığında veya bittiğinde ekranda belirir).
: Aktif ve reaktif enerjinin o anki yönünü gösterir.
: Sayaçta gerilim uygulanan fazları gösterir. Ekranda görünmeyen
numaralı faz yada fazlar kesik demektir.
DEMANTIN SIFIRLANMASI
1- Demant sıfırlama işlemini gerçekleştiren “Reset” butonu ön yüzde “Ekran” butonunun
altında yer alır ve normalde mühürlü halde bulunması gerekir. Mühürü sökülen “Reset”
butonuna bir defa basıldığında sayaç tarafından sıfırlama isteği algılanır ve ekranda
"RESET" yazısı görünür. Bu Reset işleminin teyit edilmesi gerekliliğini belirtir ve “Reset”
butonuna bir defa daha basılırsa Demant sıfırlama işlemi gerçekleştirilmiş olur.
2- Resetleme işleminden sonra sayaç ekranındaki demant sıfırlanma sayısı bir artar ve
maximum demant kayıtları sıfırlanır. Resetleme işlemi ile birlikte tüm enerji ve demant
değerleri hafızaya kaydedilir.
3- Reset butonu mühürlenir ve işlem tamamlanmış olur.
TARĠH VE SAAT AYARI
“Ekran” butonuna basıldıktan sonra “Reset” butonuna bir defa basılarak set moduna
geçilir.“Ekran” butonuyla ayarlamak istediğiniz tarih ve saatin bulunduğu koda geçiniz.
“Reset” butonuna basıldığında dijital ekranda sayıların yanıp sönmeye başladığını
göreceksiniz. “Ekran” butonu ile basamaklarda bulunan değerler, istenen değerlere
ayarlanır. Bir basamaktan diğerine “Reset” butonu ile geçilir. Tüm basamaklar
ayarlandığında “Reset” butonuna iki defa basılarak ayarlanmış bilgi aktif duruma getirilmiş
olur.
MONTAJ ġEMASI
3 Faz – 4 telli bağlantı Ģeması
3 Faz – 3 telli bağlantı Ģeması
Kontrol ve Pals giriĢleri-ÇıkıĢları (Opsiyonel)
HaberleĢme GiriĢleri (Opsiyonel)
KORUMA VE RÖLELER
Elektro-mekanik röleler
1910
nümerik (sayısal) röleler
1985
Analog röleler
1970
Rölenin tarihsel gelişim aşamasına bakıldığında Önceki bütün kuşaklarda, şaltın
ihtiyaç duyduğu tüm fonksiyonlar, fonksiyona özel cihazlar tarafından ayrı ayrı
gerçekleştiriliyordu.
Birbirinden bağımsız şekilde kullanılan koruma ve kumanda ekipmanları, çok sayıda farklı
sistemler meydana getirmekteydiler. Bu karmaşıklık, modern tümleşik devrelerin ekonomik
olarak kullanılmasını zorlaştırmakta ve enerji otomasyonu sistemleri için adreslemelerde
sorunlara neden olmaktaydı.
Ancak koruma, kumanda ve ölçüm fonksiyonların tek bir cihaza aktarılmasıyla, bağımsız
tasarımların uygulanması ve üretilmesi kayda değer bir ölçüde sınırlandırılmıştır. Böylelikle
dünya çapında standart uygulamalar oluşmuş ve kalitenin artması sağlanmıştır.
Koruma- kumanda sistemleri gelişim süreçleri
Tümleşik koruma cihazları koruma, ölçüm, denetimsel kontrol, fider mimik ekranı ve eğer
gerekirse fiderler arası kilitleme gibi tüm ihtiyaç duyulabilecek fider fonksiyonlarını kapsarlar.
TümleĢik koruma ve kontrol paneli
Kısaltmalar:
52
kesici
50N/51N IDMT & DT toprak arıza rölesi
67N opsiyonel yönlü toprak arızası koruması
21
mesafe koruma
27/59 aşırı ve düşük gerilim
79
opsiyonel tekrar kapama
85
tele-koruma arabirimi
FL arıza yeri tespit fonksiyonu
FR arıza/dalga şekli kayıt fonksiyonu
LM hat yükü monitörü
TümleĢik devre ana fonksiyonların kapsamı
ÇeĢitli sayısal röleler
RÖLELER
Röle: Ayarlandığı çalışma büyüklüğünde istenen görevi gerçekleştiren kontrol cihazıdır.
Çalışma prensipleri, çalışma zamanı, çalışma büyüklüğü ve bağlandığı devreye göre çeşitlilik
gösterirler.
1) ÇalıĢma prensiplerine göre
-Elektromekanik Röle
-Statik Röle
-Dijital Röle
2) ÇalıĢma zamanına göre
Ani açmalı ve kapamalı röle
Ayarlandığı büyüklükte kontaklarını ani olarak açan veya kapatan rölelere denir. Kısa devre
akımlarında veya arızalı kısmın anında servis dışı olması gereken durumlarda kullanılır.
ani çalışmalı rölelerde bir zaman ayarı söz konusu değildir.
Zaman gecikmeli röle
Ayarlandığı çalışma büyüklüğünde kontaklarını gecikmeli olarak açan veya kapatan rölelerdir.
Sistemlerde oluşan arızalar genellikle geçici arıza olması nedeniyle arızalı kısmın anında servis
dışı olması istenmez. Bu nedenle zaman gecikmeli röleler kullanılır.
-Sabit zamanlı röle
Çalışma büyüklüğünün değerine bağlı kalmaksızın , ayarlandığı zaman sonunda görev yapan
röledir.
açma zamanı (Sn)
çalışma büyüklüğü ayar katları
-Ters zamanlı röle
Çalışma büyüklüğünün değerine göre çalışma zamanı değişen rölelerdir. Çalışma büyüklüğünün
değeri ile çalışma zamanı ters orantılıdır.
3) ÇalıĢma büyüklüğüne göre
Röleler beslendiği çalışma büyüklüğünün adını alır. Örneğin akımla besleniyorsa akım rölesi,
gerilim ile besleniyorsa gerilim rölesi, güç ile besleniyorsa güç rölesi adı verilir.
4) Bağlandığı devreye göre
-Primer Röleler
Devreye doğrudan bağlanan röleye primer röle denir. Primer röleler ucuz ve basit olmaları
nedeniyle alçak gerilimde yoğun olarak kullanılmalarına karşın, orta gerilimde sınırlı bir şekilde
sadece aşırı akım rölesi olarak kullanılırlar.
Primer röleler elektro manyetik çekme ve itme prensibine göre çalışır. Bir bobin, ters kuvvet yayı
ve itme veya çekme işlemini yapan hareketli koldan meydana gelir. Bobinden geçen akımın
meydana getirdiği manyetik alanın çekme kuvvetiyle oluşan hareketi ile çalışır.
Primer röleler ucuz olmalarına karşın aşağıdaki özellikleri nedeniyle günümüzde yerlerini
sekonder rölelere bırakmıştır.
- Açma kumanda ve mekanizmalarının mekanik olması nedeniyle arızalanma olasılıkları
daha fazla ve bakımları zordur.
- Bağlı olduğu devre, gerilimsiz bırakılmadan ayar, bakım ve test gibi çalışmalar yapılamaz.
- Genel yapısı nedeniyle duyarlı bir koruma elamanı olmadığından tam bir seçicilik sağlamaz.
Orta gerilimde kullanılan primer röleler genellikle Elektromanyetik çalışma prensibine göre
yapılmaktadırlar ve dolayısıyla ani çalışmalıdırlar. Ancak açma mekanizmalarına elektrik veya
mekanik bir zaman elemanı yerleştirmekle, ters zamanlı röle şekline dönüştürülebilirler.
Sekonder Röleler
Ölçü trafolarının Sekonder devresine bağlanan rölelere sekonder röleler denir. Alçak ve Orta
gerilim devrelerinde kullanıldığı gibi özellikle yüksek gerilim devrelerinde bu tip rölelerle koruma
yapılmaktadır.
Sekonder Rölelerin tesis maliyeti, primer rölelere göre çok daha yüksektir. Ancak aşağıda
belirtilen özellikleri nedeniyle sekonder röleler daha çok kullanılırlar.
 Açma kumandalarının elektriki olması nedeniyle korumanın başarısızlığa uğrama olasılığı
çok azdır.
 Röle bobinin beslediği büyüklük belirli oranda düşürüldüğünden, bu röleler daha
duyarlıdır.
 Devre gerilimli durumda iken röle üzerinde ayar, bakım ve test gibi çalışmalar yapılabilir.
 Akım, gerilim, güç ve frekans gibi büyüklüklerle çalışabilirler
 Yön elemanı olarak kullanılabilirler.

Çeşitli çalışma prensiplerine göre yapılabilirler
KORUMA SĠSTEMĠNĠN GENEL PRENSĠPLERĠ
Genel özellikler
Generatör, Transformatör, kablo, hat gibi şebeke elemanlarının birinde kısa devre veya
izolasyon hatası sonucunda ark veya arıza akımlarının ve aşırı gerilimlerin yol açabileceği
zararları sınırlandırmak veya en aza indirmek ve sürekli bir kısa devrenin şebekenin genel
işletmesi ve özellikle kararlılığı üzerindeki etkileri ortadan kaldırmak için hatalı elemanın
olabildiğince çabuk devre dışı edilmesi gerekmektedir.
Hatalı elemanın otomatik olarak devre dışı etmek işlemi koruma sistemleri vasıtasıyla
gerçekleştirilir.Söz konusu koruma sistemleri başlıca şebekenin hat ,kablo ,generatör veya
transformatör gibi şebekenin bir bölümünü devamlı olarak gözeten ve şebekedeki akım
tarafından beslenmekte olan röleler topluluğunu kapsamaktadır.Gözetilen kısımda hata
oluştuğunda ayarlanan değerlerin üstünde röleler işletmeye girer ve bu durumda düzenlenmesi
göz önüne alınan sisteme bağlı kontaklar dizisi açılıp veya kapanarak hatalı bölümün devre dışı
olması sağlanır.
Koruma sistemlerinin iletim dağıtım şebekesinde olduğu gibi endüstriyel şebekelerin güvenilir bir
şekilde işletilip korunmasında da çok önemli bir yeri vardır.
Koruma sisteminde olması gereken Ģartlar
1-Güvenilir şekilde yapılmış bir koruma sistemi, hatanın meydana geldiği bölümünü devreden
çıkarmalı, hatalı bölümden başka şebekenin diğer bölümleride devrede kalarak işletmeye devam
etmelidir. Kısaca diğer bölümlere ait anahtarlar kapalı olarak devrede kalma şartıyla sadece
hatalı cihazı veya bölümü çevreleyen anahtarlar açılmalıdır.
Şekilde sadece L11 ve L12 hatlarında kısa devre olursa L11 ve L12 anahtarlarının (kesicilerin)
açılması gerekir. Koruma sistemindeki diğer anahtarlardaki açılma gereksiz açma olacaktır.
Koruma sistemi sadece hatalı elemanı seçmeyi başarırsa bu sisteme seçici koruma sistemi
denir. Bir koruma sistemi güvenilir olmalı yani gerekli olan durumların hepsinde çalışabilmeli ve
aynı zamanda seçici nitelikte olmalıdır.
Genel Güç üretim, iletim ve dağıtım sistemi
2. Koruma sistemi en kısa süre içinde çalışması gerekir. Oluşabilecek zararların en aza
indirilmesi için arklı kısa devrelerin açılma süreleri olabildiğince azaltılmalıdır. Bundan başka
çoğu kez faz - toprak arasında başlayan arkın gelişerek başka fazlara da geçmeye zaman
bulmasını önlemek gerekir. Özellikle kısa devrelerin çabuk giderilmesi iletim şebekelerinde
kararlılığı sağlamada en etkin yol olmaktadır.
3.Bir koruma sisteminin davranışı, şebekenin yapısından olabildiğince bağımsız kalmalı,
manevra serbestliği sağlamalı ve ayar değişiklikleri gerektirmeden blokajlara, paralel
bağlamalara besleme değişikliklerine uygun olmalıdır.
4. Koruma sistemlerinin şebeke yapısının değişimlerine olabildiğince duyarsız yapmaya özen
gösterilmelidir. Sistemlerin belirlenen değerlerden ve sürelerden fazla olmamak kaydıyla aşırı
yüklere duyarsız kalması istenir. Eğer aşırı yüklenme süresi uzar ve cihazlarda tahribatlara yol
açabilecek termik ısınmalar meydana gelirse, bu durumda ısınma ani açmalı röleler ile değil de,
termik koruma röleler tarafından izletilmeli ve açma kumandası verdirilmelidir.
5. Koruma sistemi kısa devre akımlarının şiddetleri, cinsi ve hata yeri nerede olursa olsun
çalışmak zorundadır. Bazı durumlarda kısa devre akımının değeri normal akım değerinden daha
düşük olabilmektedir. Hata yeri nerede olursa olsun şebekenin her türlü işletme şartları altında
hatanın giderilmesini sağlamak için sistemin duyarlılığının yeterli seviyede olması gerekmektedir.
Bununla beraber röleleri minimum kısa devre altında duyarlı yapmak verimsiz ve üstelik çok az
yarar sağlamaktadır.
6. İşletmenin devreye alınmasını uzatan, güç kılan ve hiç bir fayda sağlamayan bir şebeke
parçalanmasına yol açmamak için senkronlama dışındaki bir işlem sırasında gerilimler, akımlar
ve güçlerde kendini gösteren salınımlara duyarsız kalınması gerekir.
Sistem Arızalarında korumanın önemi
Seçici bir koruma olmadan günümüzde bir güç sisteminin işletilmesi düşünülemez. Sistemlerde
gerek koruma gerekse kumanda amacıyla röleler kullanılır. Röleler düşük akımlarla büyük
güçlerin kontrolünü sağlayan elektromanyetik cihazlardır. Koruma rölelerinin uygulanmasıyla,
güç sisteminin herhangi bir noktasında oluşan arıza tespit edilir ve arızalı bölüm sistemden
ayrılır. Arızalı bölüm sisteme bağlı kalırsa, aşağıda belirtilen üç ana etken nedeniyle sistemin bir
bölümü yada tümü tehlikeye düşer.
- Generatörlerin senkronizasyon koşullarını kaybetmeleri ve sistemden ayrılmaları.
- Arızalı bölümün hasar görme ihtimali.
- Arızasız bölümün hasar görme ihtimali.
Koruma rölelerin genel özellikleri
1. Basit ve sağlam olmalı.
2. Hızlı olmalı.
3.Oldukça az bir tüketimi olmalıdır.
Bu özelliğin rölenin şebekeye bağlantısını sağlayan transformatörler üzerinde büyük etkileri
vardır.
4. Bir kısa devre anında ortaya çıkabilen en küçük akımlar ve en düşük gerilimler etkisinde bile
doğru çalışmak için yeterli duyarlılığa sahip olmalı.
5. Açtırma işlemlerini tehlikeden uzak kontaklarla gerçekleştirmeli.
Koruma rölelerinin genel amacı, güç sistemini koruma bölümlerine ayırmak ve arızalarda en az
miktarda diğer sistemlerden ayırıp uygun korumayı sağlamaktır.
Koruma bölümleri Ģunlardır.




Generatörler
Transformatör ve fiderler
Baralar
Enerji nakil hatları
Şebekelerde oluşan arızaların etkili ve ekonomik bir şekilde önlenebilmesi için röleler ve bildirim
sistemleri birlikte kullanılır.
Şebekelerde görülen başlıca arızalar şunlardır:







Kısa devreler,
Gerilim yükselmeleri,
Dengesiz yüklenmeler,
Salınımlar,
Toprak ve gövde kaçakları,
Ters güç,
Düşük gerilim
Röleler çoğu zaman devre açıcı elemanlarla birlikte kullanılır. Örneğin, devre kesicilerle
(disjonktörlerle) birlikte kullanılırlar. Kısaca korumanın amacı, kesicilerle birlikte güç sisteminin
her tip arızadan hızla temizlenmesini sağlamaktır.
ANALOG VE SAYISAL (DĠJĠTAL) KAVRAMLAR
Günümüz Elektroniği Analog ve Sayısal olmak üzere iki temel türde incelenebilir. Analog
büyüklükler sonsuz sayıda değeri içermesine rağmen Sayısal büyüklükler sadece iki değer
alabilirler.
Analog büyüklüklere örnek olarak Basınç, Sıcaklık gibi birçok fiziksel büyüklüğü örnek olarak
verebiliriz.
Şekil (a) „ da görülen Elektrik devresinde çıkış gerilimi ayarlı direncin değiştirilmesi ile birlikte 0
ile 12 Volt arasında değer alabilir. Şekil (b) „de ise devrenin çıkış gerilimi sadece iki gerilim
seviyesinde tanımlanabilir. Eğer anahtar açıksa 0 Volt, anahtar kapalı ise 12 Volt devrenin
çıkışı geriliminin alabileceği değerlerdir.
ġekil (a)
ġekil (b)
MANTIK (LOJĠK) DEVRE ELAMANLARI VE TANITIMI
Mantık devrelerinde çıkış sinyali mevcutsa (1) değilse (0) sembolleri ile gösterilir. Örneğin bir
rölenin kontağının bir ucunda bekleyen pozitif kontağın açık olması halinde öbür tarafa
geçemeyeceği için bu rölenin kontak çıkışı yoktur ve (0) ile gösterilir. Kontak kapandığı takdirde
ise pozitif geçeceğinden röle çıkış verecektir ve bu işlemin yapıldığı (1) ile gösterilir. Belli başlı
temel mantık devreleri ile bunların elektrik eşdeğer devreleri aşağıdaki gibidir.
VE (AND) DEVRESĠ
Bir AND kapısının çalışmasını elektrik eşdeğer devresi yardımı ile açıklayalım.
A ve B anahtarları açık ise (A=0, B=0) lamba yanmayacaktır (Q=0).
Mantık tablosunda, her sütundaki 0 işareti kontağın açık olduğunu 1 işareti kapalı olduğunu
gösterir.
VEYA (OR ) DEVRESĠ
OR kapısının çalışmasını elektrik eşdeğer devresi yardımı ile açıklayalım.
A ve B anahtarları açık ise (A=0, B=0) lamba yanmayacaktır (Q=0).
DEĞĠL (NOT) DEVRESĠ
Buna aynı zamanda tersleme kapısı da denilir.
TERS VE (NAND) DEVRESĠ
Bu kapı devresi VE kapısı ile TERS devrenin toplamına eşdeğerdir.
TERS VEYA (NOR) DEVRESĠ
Bu kapı devresi ise VEYA kapısı ile TERS devrenin toplamına eşdeğerdir.
Örnek: Bir kimyasal reaktördeki aşırı basıncın incelenmesi için üç kontak
bulunduğunu ve bir oy çoğunluk devresi oluşturmak istediğimizi varsayalım. Eğer bu kumanda
anahtarına A,B,C ve oy çoğunluğuna da Z denilirse bu olay şu doğruluk tablosu ile ifade edilir
A
0
0
0
0
B
0
0
1
1
C
0
1
0
1
Z
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
Kontak planı ve programlama tekniği ile yazılan programlar biçim olarak birbirine benzemekte,
sadece giriş – çıkış sembollerinin (kodlarının) ve PLC için adreslerin (sayıcı, zamanlayıcı gibi)
kodları değişmektedir.
Lojik diyagram programlama tekniği ile programlamada biçim olarak benzerlik vardır.
Programlamada genellikle aynı tip semboller kullanılmaktadır. En çok kullanılan ortak semboller
aşağıdaki şekillerde verilmiştir:
“VE” (AND) kapısı
“VEYA” (OR) kapısı
“DEĞİL” (NOT) kapısı
KORUMA VE KUMANDA SĠSTEMLERĠ
- Röleli sistem
PLC’li sistem
(CPU) Sistem
Buton
Giriş
Anahtar
Algılama
Elemanları
Giriş
Modülü
Merkezi İşlem Birimi
Sensör
Programlama Birimi
Çıkış
Modülü
M
Çıkış (yük)
Elemanları
KORUMA DÜZENLERĠ
A) AġIRI GERĠLĠME (YILDIRIM) KARġI KORUMA
Yıldırım, basit olarak; toprakla, elektrik yüklü bir bulut arasındaki elektriksel deşarj olarak
tanımlanabilir. Söz konusu bu deşarj sadece bulutla yer arasında olmayabilir. Gerekli şartlar
sağlanmış ise iki bulut arasında da olur ki, biz buna şimşek diyoruz. Her iki olayda oldukça
belirgin bir kıvılcım atlaması görülür ve gök gürültüsü işitilebilir. Bütün bunlara meteoroloji dilinde
oraj denilmektedir.
1. Eksi yüklü elektronlar aşağı doğru zigzag yapmaya başlarlar
2. Artı yüklü parçacıklar da yerde bulut tabanın altında toplanır
3. Bulut yeryüzüne iyice yaklaşınca öncü eksi yükler yere inerek bir yol açarlar
(bunlar görülmez) ve sonra da yerden buluta doğru elektrik akımı başlar.
4. Artı yükler saniyede 100 000 km yi aşan bir hızla buluta akar.
Elektrik akımı havanın direncinin en az olduğu
yada iletkenliğin en fazla olduğu yerde başlar.
İnsan iyi bir iletkendir. Teller, metaller, nemli
toprak, ağaçlar, ağaç kökleri, vb. bir kaç örnektir.
Yıldırım çarpması ile elektrik çarpması aynı şey
değildir. Elektrik çarpmasında voltaj (yüksek
gerilimlerde) 20 000 volt ile en fazla 63 000 volt
arasında değişir. Yıldırım çarpmasında ise voltaj
300 000 volttur. Elektrik çarpması nadiren yarım
saniyeden (500 mili saniye) fazla sürer çünkü ya
devre otomatik olarak kesilir yada çarpma kişiyi
fırlatır. Yıldırım çarpmasında ise süre çok kısadır
(bir kaç mili saniye). Hemen her ikisinde de
çarpılan kişi ya kalp problemlerinden yada
fırlatılma ile meydana gelen yaralanmalardan
hayatını kaybeder.
Fırtına bulutları büytür ve bu bulutların içinde elektrik yükleri oluşur. Artı ve eksi yüklü
parçacıkların çekim gücü havanın direncini kırdıkları zaman elektrik boşalması meydana gelir ve
devre tamamlanmış olur. Bir şimşeğin içindeki ısı 30000 dereceye kadar çıkabilir ve süresi
ortalama 30 mikro saniyedir. Yeryüzünde günün her dakikası ortalama 1800 şimşek çakar ya da
yıldırım düşer. Bir kişiye yıldırım çarpması olasılığı 700000 de birdir ancak, olasılığı dikkate
almak gerekir.
Aşırı
gerili
min etkisinden orta ve yüksek gerilim devrelerindeki izolasyon maddelerini koruyabilmek için
genel olarak üç koruma tertibinden (Koruma Teli, Ark Boynuzu ve Parafudr)
faydalanılmaktadır.
1-KORUMA TELĠ
İzolasyon maddelerini yıldırım darbe geriliminden korumak amacıyla yapılan bir koruma tertibidir.
Özellikle 154 kV‟ un üstündeki enerji nakil hatlarında ve şalt sahalarında kullanılır. Koruma teli ile
yapılan uygulamada esas olan, buluttaki elektrik yükü ile toprak arasındaki boşalma yolunu,
sistem izolasyonuna zarar vermiyecek şekilde değiştirmektir.
Koruma telleri, çelik konstrüksiyon (pilon) direklerin üst kısımlarına bağlanarak hat boyunca
devam eder, (Şekil-2). Dolayısıyla enerji nakil hattına yıldırım düştüğünde, elektrik yükü koruma
teli üzerinden toprağa aktarılarak hattın izolasyonu büyük oranda korunmuş olur.
Orta gerilim dağıtım hatlarında koruma teli kullanılması sakıncalıdır. Yıldırım darbe gerilimi
sonucu elektrik yükünün boşalması anında, koruma teli toprak arasında oluşan gerilim düşümü,
izolatörlerin yalıtım özelliklerinin bozulmasına neden olmaktadır. Koruma telleri, çelik iletkenlere
takviye edilerek, direklerin tepe kuvvetlerinin artırılmasına yardımcı olurlar.
Günümüzde E.İ.Hatlarında koruma teli iletkeninin içinde yer alan fiber optik kablo ile de
haberleşme sağlanmaktadır.
2-ARK BOYNUZU
Aşırı gerilimin etkisinden izolasyon maddelerini koruyabilmek için, izolasyon seviyesi düşük
yapay bir devre oluşturmak yeterlidir. Ark boynuzu bu prensipten faydalanılarak uygulanan çok
basit bir koruma tertibidir.
Ark boynuzunun yapısı, izolatör ve buşinglerin hat ve toprak taraflarına monte edilen uçları kıvrık
madeni çubuklardan oluşur. Madeni çubuklar arasındaki boşluğa, ark boynuzları atlama aralığı
denir. Bu aradaki izolasyon seviyesi hava ile sağlanır.
Ark boynuzu atlama aralığındaki izolasyon seviyesi, buşing veya izolatörün izolasyon
seviyesinden daha düşüktür. Dolayısıyla aşırı gerilim oluşumundaki boşalma (atlama), ark
boynuzları arasında başlayarak sistemin izolasyonu korunmuş olur.
Ark boynuzları arasındaki boşalma, hava ile sağlanan faz toprak izolasyonunun aşırı gerilim
sonucu delinerek bir ark‟ın oluşması şeklinde olur.
3-PARAFUDR
Yüksek gerilim tesislerinde hat arızaları, yıldırım düşmeleri ve kesici açması gibi manevralar
sonucu meydana gelen aşırı ve zararlı çok yüksek gerilim şoklarının etkisini önler. Ayrıca iletim
hatlarında meydana gelen yürüyen dalgaların tahrip etkisini önleyen cihazlardır.
Parafudr emniyet supabı gibi çalışır. Aşırı gerilim dalgalarını toprağa akıtır. Yüksek gerilim
iletkeni ile toprak arasına bağlanır. Parafudr bir direnç ile buna seri bağlı bir ark söndürme
elemanından ibarettir.
YG tesislerinde parafudrlar tesisatın özelliğine göre üçe ayrılırlar:
•
Faz parafudrlar: faz iletkeni ile toprak arasına yerleştirilen parafudr‟dur.
•
Yıldız noktası parafudrlar: Yıldız noktası ile toprak arasına yerleştirilen parafudr‟dur.
•
Özel amaçlı parafudurlar: özel hallerde kullanılan parafudr‟dur.
YapılıĢlarına göre parafudr çeĢitleri
İşletmecilikte faz toprak arasındaki arkı meydana getiren, aşırı gerilim etkisini kaybettikten sonra,
işletme gerilimi nedeniyle devam eden arkın kesilmesi önemlidir. Parafudr bu işlevi sağlayan bir
koruma tertibatı olması nedeniyle koruma elemanı olarak kullanılır. Yapılarına göre parafudurlar
dört çeşittir.
a. DeğiĢken Dirençli Parafudurlar
Parafudr izolasyon seviyesini aşan bir gerilimde değişken direncin değeri düşer. Aynı zamanda
seri atlama aralıkları arsındaki izolasyon delinerek ark başlar. Boşalma anında aşırı gerilim
değeri azaldıkça değişken direncin değeri yükselir ve akan akımı sınırlar. Bu nedenle birkaç
mikro saniye sonunda seri atlama aralıkları arasındaki ark sönerek parafudr işlemini tamamlamış
olur.
b. Metal Oksit Parafudrlar
Metal oksit parafudrlarda aktif eleman olarak değişken direnç yerine yarı iletken malzeme, çinko
oksit (Zn0) bloklar kullanılır. Bunlarda seri eklatör yoktur. Dolayısıyla bunlar değişken dirençli
parafudrlara göre daha basit ve güvenli çalışır.
Metal oksit parafudrların ana elemanı olan metal oksit dirençler başta çinko oksit (Zn0) olmak
üzere az miktarda bizmut oksit (Bi2O3) mangan oksit (MnO2) ve antimon oksit (Sb2O3) ihtiva
eder.
c.Borulu Parafudrlar
Aşırı gerilimleri bir ark üzerinden dirençsiz bir bağlantı yardımıyla topraklayarak sınırlar. Ark
akımı boru içinde meydana gelen basınçlı gaz ile kesilir.
Ark akımı: TSE’ye göre izleme akımı boşalma akımının geçişini izleyen ve şebeke gerilimi
altında parafudr’ dan geçen akımdır.
d. Koruma Elektrotları ve DeĢarj Tüplü Parafudrlar
Aşırı gerilimleri bir ark üzerinden ve dirençsiz bir bağlantı ile topraklamak sureti ile sınırlar. Fakat
bunlarda ark akımının kesilmesi şebeke gerilimine bağlıdır.
Parafudrların koruma görevleri
Yüksek gerilim hat arızaları, yıldırım düşmeleri ve kesici açması gibi manevralar sonucu
meydana gelen aşırı ve zararlı çok yüksek gerilim şoklarının ve enerji iletim hatlarında meydana
gelen yürüyen dalgaların tahrip etkisini önler.
 Tesisat ve transformatörleri aşırı gerilimlere karşı korur.
 Bir hava hattının devamı olan 30 metreye kadar olan kablolar her iki ucunda parafudrlar
ile korunmalıdır.
 Geçit izolatörlü transformatörlerin yüksek gerilim ve alçak gerilim uçları ile toprak arasına
yerleştirilen parafudrlar ile korunması sağlanır.
 Yıldız noktası yalıtılmış veya toprak kısa devre söndürmeli şebekelerde beslenme
transformatörlerinin yıldız noktaları parafudr ile korunmalıdır
B) FĠDER KORUMA
FĠDER KORUMA TANIMI
Türkçe karşılığı Enerji hattı olan Feeder, İngilizce bir kelimedir ve teknik terim olarak sistemimizde
kullanılmaktadır. Çıkış olarak ifade edilen fider, bir transformatör merkezi barasından bir veya birkaç
tüketiciye enerji taşımaya yarayan hat veya kablo donanımıdır. Orta gerilim devrelerinde fider koruma,
bir transformatör sargısının beslediği barada birden fazla alıcı çıkışı olması halinde uygulanır.
Amacı iki şekilde özetlenebilir.
A-Yalnızca arızalı olan fideri devre dışı bırakmak
B-Beslediği güç transformatörünü korumak
FĠDER AġIRI AKIM KORUMA
Bağlı olduğu şebekenin fazlarında veya nötründe oluşan aşırı akımı tespit edip elektrik
teçhizatını buna karşı korumak aşırı akım korumanın görevidir. Primer röleler kesici üzerinde bir
koruma elemanı olup hat akımı primer rölenin bobinindende geçer.
Sekonder aşırı akım rölelerine kısaca aşırı akım (a.a.) röleleri denir. Her aşırı akım rölesi bir
akım bobini ve bu akım bobininin kumanda ettiği bir kontaktan oluşur. Hattaki bir kısa devre
durumunda aşırı akım rölesi kontağını kapatarak, kesici mekanizması içindeki açma bobinini
enerjiler ve kesiciyi açtırır.
FĠDER TOPRAK KORUMA
Orta Gerilim Fider devrelerinde oluşan faz-toprak kısa devre arızalarına karşı yapılan bir koruma
şeklidir. AC bağlantı devresi, çalışma prensibi ve uygulama alanları beslendiği güç
transformatörünün topraklı veya izole oluşuna göre değişir. Bu nedenle fider koruma iki şekilde
yapılır.
1. Topraklı Devrede Fider Toprak Koruma
Toprak Koruma Rölesi, akım trafosunun sekonder sargısının nötr noktasına bağlı
bulunmaktadır. normal işletme koşullarında, nötr noktasındaki akımların toplamı sıfırdır. Bu
nedenle nötr noktasına bağlı olan akım rölesinden akım akmaz. Ancak bir faz-toprak arızasında
arızalı fazdan geçen kısa devre akımı belli bir oranda akım trafosunun sekonder devresine
yansır. bu durumda nötr noktasına gelen faz akımları arasında farklı değer oluşur.bu akımların
vektörel toplamları alındığında nötr noktasında bir akım akışı söz konusu olur. bu akıma SIFIR
BİLEŞEN AKIMI denir.
Akım trafosunun sekonder sargısının nötr noktasına bağlanan akım rölesine TOPRAK RÖLESİ
adı verilir ve sıfır bileşen akım ile beslenir.
sıfır bileşen akımı dengesiz yüklenme halinde de oluşur. ancak dengesiz yüklenme nedeniyle
toprak rölesinin çalışma olasılığı son derece azdır.
Toprak Koruma Rölesinin aşırı akım rölesinden farkı, çalışma akımının daha küçük değerde
olmasıdır. Ayrıca toprak koruma sisteminde çalışma zamanı son derece kısa veya ani açmalıdır.
Topraklı Devrede Fider Toprak Koruma A.C bağlantı şeması
Topraklı devrede fider aşırı akım koruma ile fider toprak koruma AC. bağlantı devreleri, aynı
devre üzerindedir. bu uygulama daha çok iki aşırı akım ve bir toprak rölesi ile gerçekleştirilir.
2. Ġzole devrede fider toprak koruma
Üçgen bağlı veya yıldız noktası topraklanmamış devrelere izole yada yalıtılmış devre denir.
izole devrenin özelikleri iki şekildedir.
1) Bu tip devrede meydana gelen bir faz-toprak kısa devresinde, akım akışını sağlayan bir
kapalı devre oluşmadığı için kısa devre akımı söz konusu değildir.ancak diğer fazlarda
devresini tamamlayan bir kapasitif akım meydana gelir ki; buda oldukça küçük değerdedir.
arıza noktasından toprağa akan söz konusu kapasitif arıza akımına REZİDÜEL AKIM denir.
Rezidüel akım , normal işletme koşullarında fazlardan biri ile toprak arasında akan kapasitif
akımın üç katına eşittir. Ancak bu akım oldukça küçük değerdedir.
arıza sırasında aynı devrenin fazlarından toprağa akan akımlar
2) İzole devrede, normal işletme koşullarında her fazın faz-toprak gerilim değerleri eşit
olmasına rağmen bir faz- toprak arasında fazların toprağa göre gerilimleri büyük ölçüde değişir.
bu nedenle izole devrelerde gerilim değişiminden faydalanılarak faz toprak arızaları belirlenir.
bu özellikten istifade edilerek yapılan koruma şekline HOMOPOLER TOPRAK KORUMA Yada
REZĠDÜEL TOPRAK KORUMA denir.
Homopoler toprak korumayı gerçekleştirebilmek için primeri yıldız bağlı ve nötr noktası topraklı,
sekonderi açık üçgen bağlı gerilim trafolarından faydalanılır.
Gerilim trafosunun her bir primer
sargısına faz-toprak gerilimi
uygulanmaktadır.
yandaki şekilde görüldüğü gibi
C fazı toprak kısa devresinde,
gerilim trafosunun primer
sargısının nötr noktasına C fazı
gerilimi uygulanmış olmaktadır.
Bu nedenle C sargısı uçlarındaki
potansiyel farkı sıfır, diğer
sargılardaki potansiyel fark ise
fazlar arasındaki gerilim
değerine ulaşır.
Rezidüel toprak koruma a.c bağlantı devresi
AġIRI AKIM YÖNLÜ KORUMA
Her iki taraftan beslenen bir şebekede eğer 2 ve 3 no‟lu aşırı akım röleleri, yönsüz olursa A1
noktasındaki bir arızada 1 no‟lu röle ile birlikte 2 ve 3 no‟lu rölelerde çalışıp kesicilerini açtırır.
Bu yüzden B barasının enerjisi gereksiz yere her iki taraftan kesilir.
Eğer 2 ve 3 no‟lu rölelere B barasından hatlara doğru yönlendirilmiş birer yön elemanı ilave
edilirse A1 arızasında 3 no‟lu röle çalışmaz. Böylece B barasının enerjisi kesilmez. 3 ve 4
no‟lu röleler çalışmayacağından B barası GII generatöründen beslenmeye devam eder.
C) MESAFE KORUMA
Mesafe koruma röleleri özellikle dağıtım şebekelerinde özellikle 10 km ve üzeri hatlarda
tercih edilmektedirler.
Mesafe koruma, hattın sağlıklı çalışma koşullarındaki empedansı ile arıza durumundaki
empedansın birbirinden farklı olması gerçeğine dayalı olarak çalışır. Bu nedenle empedans
koruma olarak da adlandırılır.
Mesafe koruma rölesi, bir noktadaki akım ve gerilimi kıyaslar. Röle; Z= V/I oranını ölçer.
Hattın herhangi bir P noktasında oluşan bir arızada (faz-toprak veya faz-faz) geçen kısa devre
akımı Ik, kısa devre gerilimi Vk ile gösterilirse röle Zk=Vk/Ik kısa devre empedansını ölçer. Genel
olarak kısa devre akımı yük akımından büyük, kısa devre gerilimi, işletme geriliminden küçüktür.
Dolayısıyla kısa devre empedansı yük empedansından küçüktür.
L uzunluğu, arıza noktası ile röle noktası arasındaki uzaklığı, k ise sabit bir sayıyı göstermek
üzere hattın arıza noktasına kadar olan bölümün empedansı : Zk=k.l dir. Yani empedans
uzunlukla orantılıdır. Empedansın ölçümü arıza mesafesinin ölçümü ile aynı anlama gelir. Bu
nedenle empedans rölelerine mesafe koruma rölesi de denir.
D) TRANSFORMATÖR KORUMALARI
Enerji sistemlerinde en temel, en pahalı ve önemli donanımlardan biri trafolardır. Meydana
gelecek bir arızanın çevreye ve sisteme verebileceği zararlar, trafoların pahalı olması, onarımları
veya değiştirilmeleri süresince enerjide olacak kesintiler göz önüne alındığında trafo arızalarının
hem işletme hem de müşteri açısından önemli kayıplara neden olacağı anlaşılmaktadır.
Trafoların arızalanması; yıldırım, koruyucu ekipmanların yetersizliği, aşırı yükleme, kısa
devre arızaları, yağ kaçakları, aşırı sıcak gibi olumsuz hava şartları,kağıdın ve yağın yaşlanması
sonucu dielektrik dayanımlarının zayıflaması gibi nedenlerden olmaktadır. Dolayısıyla trafolara
ait arızaların önceden veya başlangıç aşamasında belirlenmesi;
- Enerji kesintisinin önlenmesi,
- Büyük hasarların önlenmesi,
- Arızanın ilerlemesinin önlenmesi,
- Ekonomik kayıpların azaltılması,
-. Tamirat süresinin kısaltılması açısından oldukça önemlidir.
TRAFO AġIRI AKIM KORUMA
Trafo aşırı akım rölelerinin çalışma akımları transformatör nominal akımına göre seçilir.
çoğunlukla sargı nominal akımının %120 „si esas alınır. Zaman ayarı transformatörün
dayanma süresine bağlı olarak hesaplanır.
TRAFO TOPRAK KORUMA
Trafo yıldız nötr noktaları empedans üzerinden topraklanarak yapılır. Bu topraklama
genel olarak bir direnç veya reaktans bobini üzerinden yapılır. Yukarıdaki şekillerde
görüldüğü gibi topraklama daha çok yük tarafındadır.
YAĞ SEVĠYE KORUMA
Trafonun genleşme tankında bulunan bir şamandıra ile yağ seviyesinin minimum olması
durumunda alarm alınır.
TERMĠK KORUMA
Güç trafolarında nominal güç, izin verilen maksimum izolasyon sıcaklığında trafonun yüküyle
tanımlanır. Trafonun yağ ve sargı sıcaklığının belli bir sınırı aşmayacak şekilde yükselmesini
sağlamak için termik koruma kullanılır. Termik koruma ile belli sıcaklık değerlerinde önce alarm
sonra açma verilir. İki bölüme ayrılır.
a. Yağ sıcaklığı koruma : Trafo tankının üst kısmındaki bir cep, trafo yağı ile doldurulur. sonda
yuvasına (cebe) monte edilen sonda, bir kılcal tüp ve spiral vasıtası ile trafonun termostat
göstergesine bağlanır. Cepteki yağın sıcaklığının değişimi, genleşen bir sıvı ile dolu kılcal
tüple, gösterge üzerindeki 1 nolu ibrenin belirli sıcaklık değerini göstermesini sağlar. Diğer bir
deyişle yağ sıcaklığına bağlı olarak hareket eden 1 nolu ibre, kadran üzerinde yağ sıcaklığını
gösterir. 2 ve 3 nolu ibreler uygun sıcaklık derecelerinde sabit dururlar. Yağın ısınmasıyla
hareket eden 1 nolu ibre önce 2 nolu ibreye değerek alarm verdirir. Sıcaklık yükselmeye
devam ederse, 1 nolu ibre 3 nolu ibreye değer ve bu anda kapanan kontak üzerinden
kesiciye açma kumandası gider.
b. Sargı sıcaklığı koruma: Yağ sıcaklığı ölçümüne ek olarak sargı sıcaklığı da ölçülür. Bunun
için trafodaki ayrı bir cepte, sargı sıcaklığı temsil edilir. Trafonun buşinglerinden birine
yerleştirilen uygun oranlı bir akım trafosunda yükle orantılı olarak elde edilen akım, cepteki
ısıtıcı elemanı besler. Isıtıcı eleman, sargıların yükü ile orantılı olarak, cepteki yağ sıcaklığını
artırır. Bu sıcaklığın ölçülmesi ve koruma, yağ sıcaklığında anlatıldığı gibi termostatla yapılır.
Trafonun primer buşinglerinden birine yerleştirilen uygun oranlı bir akım trafosunun
sekonderinden beslenen küçük bir ısıtıcı, trafo tankının üst kısmında sıcak yağ içinde, küçük bir
cebe konulmuştur. Isıtıcı genel yağ sıcaklığına ek olarak sargılarınkiyle orantılı bir sıcaklık artışı
meydana getirir. Cebe konulan sıcaklığa duyarlı bir direnç, sıcaklık değişimine paralel olarak çok
hızlı bir şekilde değer değiştirir. D.C. kaynağının R direncinden geçirdiği akımla orantılı olarak,
göstergede sargı sıcaklığını temsil eden değer okunur.
BUCHOLZ KORUMA
Bucholz rölesi trafonun ana tankı ile genleşme tankını birleştiren borunun yatay olan kısmına
konur. Bir arıza durumunda gaz kabarcıkları rölenin üst kısmındaki haznede toplanarak buradaki
yağı aşağı iter. Yağla birlikte hareket eden alarm şamandırası yatay konuma gelerek civanın
kontaklarını kapatmasını dolayısıyla alarm vermesini sağlar.
Arıza büyükse ısınan ve genleşen yağ hızla genleşme tankına doğru hareket eder. Bu sırada
açtırma şamandırasının bağlı olduğu paleti yatay konuma getirerek cam tüp içindeki civanın
kontakları kapamasına neden olur. Kesiciye açma kumandası gider.
Ana güç trafosu ve Bucholz rölesi
Bucholz Rölesinin iç yapısı
Bucholz rölesinin prensip şeması, alarm ve açtırma devreleri
TANK KORUMA
Tank korumanın prensibi, trafonun tankından toprağa akan arıza akımını ölçmeye dayanır.
Tank ile toprak arasındaki iletkene bir akım trafosu yerleştirilir ve bunun sekonderinden ani
çalışmalı tank koruma rölesi beslenir. Rölenin sağlıklı çalışması için toprak iletkeni dışında,
tankla toprak arasında, başka hiçbir elektriki bağlantı olmamalıdır.
Bu durum, trafonun üzerinde durduğu zeminden izole edilmesini gerektirir. İdeal olarak
sonsuz olması gereken bu direnci, uygulamada 10 ohm‟dan büyük seçmek yeterlidir.
DĠFERANSĠYEL KORUMA
Adını “küçük değişim” veya “fark” anlamına gelen diferansiyel kelimesinden alan röleler,
sınırları belirli bir bölgede koruma yaparlar. Trafoların diferansiyel korumasında, primer ve
sekonder tarafta bulunan akım trafoları arasında kalan bölgeye diferansiyel koruma bölgesi
denir. Röle bu bölge içinde kalan arızalarda koruma yapar.
Röle, trafonun her iki tarafındaki akım büyüklüklerinin kıyaslanması esasına göre çalışır.
Bunun için normal işletme koşullarında her iki taraftan röleye gelen akımların eşit ve 180 derece
faz farklı olması sağlanır.
Şekilde diferansiyel koruma prensip şeması görülmektedir. Akım trafolarının oranı, her iki
taraftan röleye gelen akımları eşitleyecek şekilde seçilir. Akım trafolarının bağlantıları da şekilde
olduğu gibi bir tarafta polarite uca diğer tarafta polarite olmayan uca yapılarak, aynı fazın
sekonder akımları röleye bir taraftan girerken diğer taraftan çıkacak şekilde bağlanır. Böylece
röle çalıştırma bobininden geçen fark akımı diferansiyel röleyi çalıştırır.
E) GENERATÖR KORUMA RÖLELERĠ
Diferansiyel Koruma (87G)
Generatörlerin faz-faz, faz-toprak ve faz sipir arızalarında en etkin korumadır. Stator
sargıları arasında bir izolasyon hatası sonucunda meydana gelen kısa devreler, en hızlı bir
şekilde diferansiyel röle ve diferansiyel koruma tertibi tarafından tespit edilir ve gerekli koruma
kumandası verilir.
Şayet sargılar arasında bir kısa devre yoksa işletme elemanının yani generatörün faz
sargısının veya faz iletkeninin giriş çıkış noktalarındaki I 1 ve I2 akımları birbirine eşittir. Veya
bunların farkı sıfırdır.
I
I1
I2
veya
I
I1
I2
0
Faz sargıları veya faz iletkenleri arasındaki izolasyon herhangi bir nedenle zarara uğrayıp
bunlar arasında bir kısa devreye olursa generatörün giriş ve çıkışındaki akımlar artık bir birine
eşit olmaz. Statorun bir tarafından gelen akımın bir kısmı kısa devre noktasından diğer faza
geçer veya bu noktada diğer fazdan diğer faza bir miktar akım gelir böylece işletme
elemanlarının çıkışındaki akım azalır veya çoğalır ve netice itibariyle arızalı fazın başındaki ve
sonundaki akımlar arasında bir fark meydana gelir. Buna fark veya diferansiyel akım denir.
I
I1
I2
Uygulamada diferansiyel koruma için kullanılacak akım trafolarının benzer
karakteristiklerde olması istenir. Sekonderlerin dengesiz yüklenmemesi için akım devresinde
başka bir cihaz çalıştırılmaz. Ancak generatör diferansiyel korumada sağlanamaz.
Generatör çıkış tarafındaki akım trafoları ve nötr tarafındaki akım trafolarından farklı
karakteristiğe haiz olurlar. Çalıştırma bobininden nispeten büyükçe akımlar akıtırlar. Bu sebeple
yüzdeli (tutucu bobinli) diferansiyel röleler kullanılır.
AĢırı Gerilim Koruma (59G)
Aşırı gerilim koruma, bütün hidrolik ve gaz türbiniyle çalışan generatörler için
önerilmektedir. Çünkü bu tip gruplarda yük kaybı halinde ambalman (aşırı hızlanmalar)
nedeniyle aşırı gerilim yükselmeleri meydana gelebilir. Turbo generatörlerinde genellikle bu tür
koruma gerekmez. Ancak uygulamada Turbo generatörlerde zaman gecikmeli aşırı gerilim
koruması görülebilir. Özellikle hidrolik gruplarda hem ani çalışmalı hem de zaman gecikmeli aşırı
gerilim koruması kullanılır.
14.4/0.100 kV
Stator Toprak Arızası Koruması (64 G)
Generatör büyük bir empedans üzerinden topraklanırsa, toprak arızalarında diferansiyel
röleler etkinliklerini büyük ölçüde yitirirler. Bu nedenle artçı bir koruma olarak stator toprak
arızası korumasına gerek vardır.
Topraklama bir dağıtım trafosu ya da bir gerilim trafosu üzerinden yapılmışsa bu trafoların
sekonderleri kullanılarak basit bir toprak-arıza koruması elde edilir.
Stator izolasyonundaki delinme ve
sargıdan demir nüveye kaçak akımın
meydana gelmesi, bir stator-toprak arızası
olarak tanımlanır.
Arıza istatistiklerine göre bu en sık
Rastlanan arıza tipidir.
Nötrü izole bir generatörde, bu tür bir
arıza küçük mertebede kaçak akımlara
sebep olmasına rağmen zamanla hasar
büyüyüp fazlar arası kısa devreye ve
dolayısıyla çok daha tehlikeli bir duruma
dönüşebilir
Rotor-Toprak
(Ġkaz
Toprak)
Arızası
Koruma (64 F)
Rotor sargılarında veya ikaz DC bara sisteminde meydana gelecek direkt toprak
arızalarında çalışan bir koruma rölesidir. Rotor sargıları toprak arızası veya açık devre ile hasara
uğrarlar. Rotor sargılarında bir noktada meydana gelen toprak arızasında herhangi bir hasar
olmaz. Fakat ikinci bir toprak arızasında, kutupların bir kısmı kısa devre olup servis harici
olacağından sargı akımı artar ve dengesiz hava aralığı akısı meydana gelir. Bu da vibrasyona
neden olur, rotoru ısıtır.
Vibrasyon nedeniyle yataklarda tahribatlar meydana gelir. Bu nedenle de rotor statora
sürterek, statorda tahribatlar yapar. Rotor toprak kaçağı açtırmaya bağlı değilse şafta vibrasyon
koruma yapmak gerekir.
Termik santrallerde meydana gelebilecek toprak kaçağı yataklarda ark meydana getirerek
yatakların tahribatına neden olur. Bu durumu önlemek için, şafta bilezik ve kömür fırçalar
konarak direkt toprakla irtibatlandırılır.
Hidrolik santrallerde ise böyle bir sorun yoktur. Zira şaft su ile irtibatlandığı için, meydana
gelebilecek bir toprak kaçağında, kaçak akım doğrudan doğruya toprağa akar.
Rotor sargılarında oluşan kapasitif akımlar toprağa doğru akmaya çalışır. Bu nedenle röle
çalışabilir. Rölenin çalışmasını önlemek için DC bara ile röle arasına seri filtre devresi konması
gerekir.
Ġkaz (Alan) Kaybı Koruma (40)
Senkron generatörler sistem ile paralel çalışırken, ikaz sisteminde meydana gelen bir
arıza nedeniyle ikaz (uyarma alanı) kaybedilince veya kararlılık limitlerini aşacak şekilde düşük
ikazla çalışırsa, tahrik sisteminin o andaki yüküne bağlı olarak asenkron generatör veya motor
olarak çalışır. Böyle bir çalışmada asenkron generatör olarak sistemden aktif gücün 2 ila 4 katı
arasında fazla miktarda reaktif güç çeker ve dolayısıyla stator akımları çok yükselir ve bunun
neticesi olarak da generatörde ısınmalar meydana gelir. Sistemdeki diğer generatörler otomatik
olarak bu ek yükü üzerlerine alamazlarsa sistem stabilitesi bozulabilir.
Stator sargı akımlarının fazla miktarda yükselmesi neticesinde, makinenin şebekeden
görülen reaktansı senkron reaktansının altına düşer. Bu düşüşten faydalanarak generatör mho
modeli bir empedans rölesi ile korunmuştur. İkaz (Alan kaybı) korunması için birkaç metot vardır.
a) Düşük akım rölesi
b) Düşük güç rölesi
c) Empedans rölesi
Küçük güçlü generatörlerde düşük akım ve düşük güç röleleri kullanılır. Büyük güçlü
gruplarda ise empedans rölesi kullanılır.
Ters Güç (Geri Besleme) Koruma (32 G)
Aktif bir şebekeyle paralel çalışan generatörü tahrik eden gücün kaybolması veya
kesilmesi veya kayıpları karşılamayacak kadar az olması halinde generatör senkron motor
olarak çalışır ve sistemden güç çeker. Çekilen güç miktarı generatörün nominal gücünün % 2-3
den fazla olursa bu röle vasıtasıyla generatör servis harici olur.
ANSI KOD SĠSTEMĠ
21G : FAZ ARTÇI KORUMA
32G : TERS GÜÇ GERĠ BESLEME KORUMA
40 : MANYETĠK ALAN KAYIP KORUMA (ĠKAZ KAYIP )
46G : NEGATĠF BĠLEġEN KORUMA RÖLESĠ
50 : AġIRI AKIM KORUMA RÖLESĠ
51TN: ARTÇI TOPRAK KORUMA RÖLESĠ
59G: GENERATÖR AġIRI GERĠLĠM KORUMA RÖLESĠ
60: GERĠLĠM ARIZA RÖLE KORUMA
64F: ROTOR-TOPRAK(Ġkaz Toprak) Arızası Koruma
64G: STATOR- TOPRAK
81G: SĠPĠR KISA DEVRE KORUMA RÖLESĠ
87G: GENERATÖR DĠFERANSĠYEL KORUMA RÖLESĠ
87GT: GENERATOR - TRAFO DĠFERANSĠYEL RÖLESĠ
Ünite röle fonksiyon şeması (I)
Ünite röle fonksiyon şeması (II)
KORUMA SĠSTEMLERĠNDE SEÇĠCĠLĠK
Elektrik güç üretim taşıma ve dağıtım sistemlerinde besleme noktası ile hatanın oluştuğu
nokta arasında iki veya daha fazla koruma cihazının bağlı olduğu durumlarda hata yerine en
yakın koruma cihazının çalışarak sadece hatalı bölümü devre dışı etmesi gerekir.
Hatalı noktanın üst yani besleme tarafındaki koruma cihazları hatalı bölümü kesmesi gereken
koruma cihazının herhangi bir nedenle açma yapmadığı durumlarda destek korumasını
sağlayacak şekilde dizayn edilmelidir.
Bu koruma tarzı seçici koruma olarak adlandırılır. Sistemdeki gerekli koruma şartlarını
sağlamak için koruma cihazları seçicilik gereklilikleri göz önüne alınarak minimum kısa devre
akım değerlerine ve minimum sürede açtırma yapacak şekilde dizayn edilirler.Koruma
hassasiyeti ile seçicilik çoğu zaman birbirine ters düşer. Projeyi dizayn eden kişinin sorumluluğu
optimum koordinasyon ve koruma hassasiyeti için dizayn yapmaktır.
Koordinasyon işlemleri yükten güç beslemesine kadar seri bağlı tüm koruma cihazlarının
seçimini ve ayarlarını kapsar. Seçimde ve ayarda sistemde kullanılacak cihazların aşırı akımın
çeşitli seviyelerinde cevap sürelerini karşılaştırmaktır.
Burada dikkat edilecek en önemli özellik koruma sisteminin güvenirliliği açısından bir koruma
sisteminde kullanılacak cihazların aynı imalatçı firmasından hatta aynı imalat tipinde olması
gerekir.
Yeni veya koruma sistemi değiştirilecek mevcut sistemlerinin koordinasyon işlemlerinde
olabilecek kısa devre akımlarının maksimum ve minimum değerlerinin bilinmesi gerekmektedir.
A- Zaman Karakteristikli Seçicilik
Şekilde görüldüğü gibi güç sistemi
boyunca aşırı akım koruma
ünitelerinin açma sürelerini, gereken
şekilde farklı değerlere ayarlama
esasına dayanır.
ĠĢletme Tarzı:
Şekilde görülen hata A-B-C-D aşırı
akım koruma üniteleri tarafından aynı
anda algılanır.
Ancak koruma ünitelerinin harekete
geçme süreleri sistemde aşağıdan
yukarıya doğru geciktirerek
ayarlandığından en önce D ünitesi
açma yaptırır ve
A-B-C üniteleri stand-by pozisyonuna
geri döner.
Zaman karakteristikli seçici sistemin avantajları:
Koruma sistemi kendi kendini yedekler. Koruma sistemi arızadan dolayı aktif hale geçemeyip
açtırma yapamazsa bir süre sonra C ünitesi aktif hale geçerek arızalı bölümü devreden çıkartır.
Sakıncaları:
Kademe sayısı fazla olduğunda en üst kademedeki koruma ünitesi en uzun süreye sahip
olacağından arıza temizleme süresi ekipmanın kısa devre dayanımı açısından uygun
olmayabilir.
Uygulama:
Zaman karakteristikli, seçici sistemde sistemden geçen akım, rölenin ayarlanan akım eşik
değerini aştığında zaman rölesinin zaman mekanizması aktif hale geçer. İki tip zaman
karakteristikli röle vardır. Sabit zamanlı ve ters zamanlı.
B) Akım Karakteristikli Seçicilik
Akım karakteristikli seçicilik; güç sistemi içinde kaynaktan uzaktaki hatada yani kaynakla
hata yeri arasında hata akımının değerini ayarlanabilir bir şekilde azaltacak empedansların
(transformatör, uzun enerji taşıma hatları gibi.) bulunması durumunda uygulanır.
ĠĢletme tarzı
Akım koruma üniteleri her bir bölümün başlangıcına yerleştirilir, Açtırma akım eşik değeri
izlenen bölümün yanı üst bölümün minimum kısa devre akımından büyük değere alt bölümde
meydana gelen maksimum kısa devre akımından büyük değere ayarlanır.
Avantajları
Ayarlanan açtırma akım eşik değerlerinde her bir koruma cihazı kendi koruduğu bölümde hata
meydana geldiğinde aktif hale geçer .Koruduğu bölümün dışında meydana hatalara karşı
duyarlı değildir.
Transformatör tarafından ayrılmış hatların bölümleri için bu sistemi kullanmak basitliği yanında
,hızlı açmayı sağladığı gibi maliyetlerinde düşük olmasını sağlar
Sakıncaları
Üstteki A ünitesi altta bulunan B ünitesi için yedek koruma sağlamaz. Alt ünitenin koruma
sistemi çalışmadığı durumlarda A ünitesi söz konusu bölüm için koruma yapmaz.
Pratikte seri bağlı iki ünite için ayar değerleri belirlemek zordur. Arada transformatörün
bulunmadığı orta gerilim sistemlerinde kullanılması çok zordur.
Uygulama
Aşırı akım değerleri ayarlaması için
1.25.I ScB max
I SA
0,8.I SCA min
şartının sağlanması iki ünite arasında seçici ayırmayı gerçekleştirebilir.
Akım karakteristikli seçicilik eğrileri
C) Lojik Seçicilik
Bu sistem zaman karakteristikli seçici sistemin sakıncalarını ortadan kaldırmak için geliştirilmiştir.Bu
metot hata giderilme süresi ne kadar olacağı belirlendikten sonra kullanılır
İşletme tarzı
Koruma üniteleri arasındaki lojik dataların
düzenlenmesi seçici zaman aralıklarına
ihtiyaç duyulmasını ortadan kaldırır.
böylece kaynağa yakın kesicinin açma
süresinde dikkate değer bir azalma olur.
Radyal güç sistemlerinde, sadece hata
yerinin üst tarafına yani besleme tarafına
yerleştirilen kesici aktif hale gelir.
hata yerinin altındaki kesici aktif hale
gelmez.
Hata nedeniyle aktif hale gelen kesici aşağıda belirtilen kontrol sinyallerini gönderir.
Kendisinden üst seviyede bulunan kesiciye açtırma süresini bu kesicinin açtırma süresini
artırmak için blokaj sinyali gönderir.
Alt seviyedeki kesiciden blokaj sinyali almamışsa ilgili kesiciye açtırma kumandası gönderir.
B alt tarafta hata meydana geldiğinde B deki
koruma ünitesi A daki koruma ünitesini bloke
eder.
Sadece B deki koruma ünitesi TB gecikmesini
müteakip açtırmayı tetikler.
Aradaki açtırma ünitesi için blokaj sinyalinin
süresi TB+T3 ile sınırlandırılmıştır.T3 zamanı;
B kesicisine ait çalışma ve ark sönme süresi
olup tipik olarak 200 milisaniyedir.
Eğer B kesicisi herhangi bir nedenle açtırma
yaptırmazsa A kesicisi TA süresi sonunda ait
olduğu kesicide açtırma yaptırır.
A ve B arasında hata meydana geldiğinde A
kesicisi TA süresi sonunda açtırma yapar.
Lojik seçici açtırma çalışması
Avantajları
Açtırma süreleri seçicilik zinciri içinde hatanın yeri ile ilgili değildir. Bunun anlamı şudur ;
seçiciliğin sağlanması kısa süre gecikmeli üst taraftaki koruma ünitesi ile uzun süre gecikmeli alt
taraftaki koruma ünitesi arasında gerçekleştirebilir.
Sistem destek yani artcı koruma yapar
Sakıncaları
Koruma ünitelerinin farklı seviyeleri arasında lojik sinyallerin gönderilmesi gerektiğinden ilave
bağlantı hatları tesis edilmelidir, Bu ise kontrol üniteleri birbirinden uzaksa dikkate değer
zorluklar meydana gelir.
Uygulama
Bu prensip birden fazla seçicilik seviyeli ve radyal branşmanlara haiz orta gerilim güç
sistemlerinde çokça kullanılır.
D) Yönlü Seçicilik
Gözlü güç sistemlerinde , her iki taraftan beslenen hatalarda hata akımının akış yönüne duyarlı olan bir
koruma ünitesi gereklidir.hata yerini seçici olarak belirleme ve hatalı kısmı ayırmak için yönlü aşırı akım
koruma üniteleri kullanılır.
Şekilde görüldüğü gibi akım yönüne göre rölenin hareketleri farklıdır
D1 ve D2 kesicileri baradan kabloya akım
akışı halinde aktif hale gelen yönlü koruma
üniteleri ile donatılmıştır.
1 noktasında hata meydana geldiğinde
sadece D1 ünitesi aktif hale gelir.
D2 ünitesi akım yönünü algıladığından D2
ünitesi hatayı algılamaz.Sadece D1 ünitesi
açtırma yaptırır.
2 noktasında hata meydana gelmesi
durumunda her iki durumda hata algılanmaz
ve D1 ,D2 kesicileri kapalı kalır.
Yönlü koruma sisteminin çalışması
Diğer koruma üniteleri baraya koruma
açtırması yaparlar
E) Diferansiyel Koruma Seçiciliği
Bu koruma üniteleri aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi güç sisteminin her iki ucundaki giriş ve
çıkış akımlarının karşılaştırılma esasına dayanır
Korunan bölgede hata meydana geldiğinde giriş ve çıkış akımları arasında farklılıklar
görülür.Bu akım farkından dolayı diferansiyel koruma ünitesi harekete geçer ve bu koruma
ünitesi korunana bölgenin dışında meydana gelen hatalara karşı hassas olmadığından
diferansiyel koruma yapısı itibarıyla seçici bir korumadır
Diferansiyel korumanın düzgün çalışması ve dış hatalardan dolayı yanlış açmama yapmaması
ve şebeke davranışından etkilenmemesi için her iki uçtaki akım transformatörleri özel
boyutlandırılır
Diferansiyel koruma sisteminde ani açma
Olduğunda meydana gelir
IA IB 0
AĢağıda belirtilen nedenlerden dolayı diferansiyel koruma sistemi hata olmadığı halde
yanlıĢ açma yapar.
Transformatörün mıknatıslama akımı; Özellikle transformatörü devreye alırken akım darbeleri
meydana getirir.
Hat kapasitif akımları; Özellikle nötrü yalıtılmış veya yüksek direnç üzerinden topraklanmış
şebekelerde şebekenin herhangi bir yerinde toprak hatası oluştuğunda ortaya çıkar.
Akım transformatörlerinin farklı doyuma uğraması sonucu ortaya çıkan durumdur.
Avantajları
Hata akımı koruma hassasiyeti korunan akımın nominal değerinden küçüktür. Rölenin açtırma
akım eşik değeri korunan ekipmanın nominal akımının değerinden düşük değere ayarlanır.
Koruma ani açma olarak gerçekleştirilebilir.
Sakıncaları
Tesis edilme maliyeti yüksektir.
Aşırı akım koruması tarafından desteklenmelidir
Uygulama
Yüksek güç değerlerine sahip önemli motorlar, generatörler, transformatörler,
baralar, kablolar ve hatlar için kullanılırlar.
TRANSFORMATÖRLER
Herhangi bir alternatif akım veya” gerilim seviyesini belirli bir oranda düşürme veya
yükseltme işlevini indüksiyon yoluyla yapan statik cihazlardır.
Transformatör ÇeĢitleri:
1. Fiziksel yapılarına göre trafo çeĢitleri
a) Yağlı tip trafolar
b) Kuru tip trafolar (epoksi-reçine)
2. Görevlerine göre trafo çeĢitleri
a) Güç trafosu
b) Dağıtım trafosu
c) Ölçü trafoları
GÜÇ TRANSFORMATÖRLERĠ
TRAFOYU OLUġTURAN ANA ELEMANLAR
Sargılar
Çekirdek (Nüve)
Yalıtım ve destek aksamı
Ana ve Genleşme tankı, borular
İzolatörler
Kademe Şalterleri
- Yük altında
- Boşta
Soğutma ekipmanı
- Radyatörler
- Fanlar, Pompa
Koruma ve Yardımcı ekipmanlar
-Bucholz Rölesi, sıcaklık Göstergeleri (Yağ/Sargı), Yağ seviye Göstergesi, Basınç
emniyet Vanası, Nem Alıcılar, Kontrol Bobini
Yağ
TRAFO KADEME TERTĠBATI
Trafo kademe değiştiricisi trafonun Y.G. Sargısına konur. Trafo kademe sargısından çıkan uçlar
kademe değiştiricisine bağlanır. Kademe değiştirildiğinde gerilim yükselir veya düşer. Bara
geriliminin düşük veya yüksek olması durumunda kademe değişimi yapılır. Bu işlem elle veya
otomatik olarak yapılır.
Yük altında:
Trafonun etiketine bakılarak alınması gereken kademe tespit edilip uzaktan kumanda butonu ile
veya el ile alınması gereken kademeye getirilerek yapılır.
Yük Altında Kademe değiştiricisi ile yapılan regülasyon işlemlerinde gerilim ayar
regülatörleri kullanılmaktadır.
Gerilim regülâtöründen gelen kademe alçaltma ve yükseltme bilgileri Yük Altında Kademe
değiştiricisi motor sürücü ünitesine bağlı bulunan şaft ile trafo kademe kontaklarına iletilir.
Gerilimsiz durumda:
Trafo enerjisiz durumda iken, trafo etiketine bakılır ve kademenin hangi değeri alacağı tespit
edilir. Kademe uygun değere alınır.
TRAFOLARDA SOĞUTMA ġEKĠLLERĠ
Güç transformatörleri çalışma sırasında ısınırlar. Bu Isınma belli bir değeri aştığında izolasyonun
zarara görmemesi için transformatörün soğutulması gerekir. Sıcaklık sınır değeri trafo etiketinde
belirtilmiştir.
Trafolarda baĢlıca soğutma Ģekilleri
Yağ dolaĢımı iki kısma ayrılır.
1-Doğal:
a) Doğal hava (ONAN)
Isınan yağın normal sirkülasyon yoluyla soğutulması
b) Cebri hava soğutma (ONAF)
Isınan yağın hava fanlarıyla soğutulması
2- Cebri:
a) Cebri hava soğutma (OFAF):Isınan yağın; yağ pompası ve hava fanı sirkülasyonu
ile soğutulması.
b) Su soğutma ( OFWF) :Isınan yağın; yağ pompası ve su sirkülasyonu ile
soğutulması.
Trafo etiketleri
Bir trafo etiketinde aĢağıdaki parametreler bulunur.
Markası: Transformatörü imal eden firmanın adıdır
Seri no: Transformatörün seri numarasıdır
Ġmal yılı: imal edildiği yıldır
TS: Hangi standarda göre imal edildiğini gösterir
Güç: Nominal gücü ifade eder.
Frekans: Trafonun çalışma frekansını gösterir
Kadem etiketi: Bulunduğu kademedeki gerilim değerinin gösterir
Bağlantı grubu: Trafonun primer ve sekonderinin hangi bağlantı grubunda sarıldığını belirtir.
Ġzole seviyesi: test edilen YG ve AG izolasyon seviyesidir.
Nominal kısa devre gerilimi: bir trafonun sekonder tarafı kısa devre edilmiş iken primer tarafta
nominal frekansta nominal akımı akıtan gerilimdir. Bu gerilim (Un) nominal gerilimi yüzdesi
olarak verilir ve Uk ile ifade edilir.
Maksimum kısa devre süresi: trafonun en fazla kısa devreye dayanma süresidir.
Soğutma Ģekli: trafonun gücüne göre değişiklik gösterir
Nominal akım: primer ve sekonderden devamlı çekilebilecek akımı belirtir.
BoĢta akım: I0 yüksüz iken çekilebileceği yüzde olarak akım değeridir.
Ġzalosyon direnci test değeri tablosu: trafonun fabrikada yapılan test değeridir.
Toplam ağırlık: trafonun aksesuarları ile birlikte toplam ağılığıdır
Yağ ağırlığı: trafonun toplam yağ ağılığıdır.
Yağ cinsi: trafonun kullanıldığı yağın markasını ve cinsini belirtir.
Kazandan çıkarılan kısmın ağılığı: nüve ve sargıların ağırlığıdır.
TRANSFORMATÖR BAĞLANTI ġEKĠLLERĠ:
YILDIZ BAĞLAMA:
Sargıların birer uçları (x-y-z) kısa devre edilir. Diğer uçlar serbest bırakılır. Yıldız bağlamanın
faydaları, üç fazlı şebeke dağıtımı sistemi için sıfır Hattı veya topraklama bobinleri irtibat uçları
elde edilmesini sağlar. Şayet transformatör sargıları yıldız bağlanmış ise yıldız noktası ile
herhangi bir faz arasındaki yüklenme diğer fazlara nazaran uygun olmayacağından üçgen
bağlanmış bir tersiyer sargının transformatöre eklenmesi gerekir. Fazlara gelebilecek dengesiz
yüklenmelerden doğacak sakıncalar, kısmen giderilmiş olur. Bu tersiyer sargı gerektiğinde yük
sargısı olarak da kullanılır.
ÜÇGEN BAĞLAMA:
Her faza ait sargılar birbirleriyle kapalı bir devre oluştururlar.
ZĠKZAK BAĞLAMA:
Her fazın sargısı iki parçadır. Fazların dengeli yüklenmesini sağlar. Kullanılan iletken miktarı
diğer bağlantı şekillerinden fazladır. Yıldız bağlantıların tüm özelliklerini taşır. Bu bağlantı tipi
transformatörlerin sekonder sargılarında uygulanılır.
TĠP TESTLERĠ
Isınma Testleri
Yalıtkanlık Testleri
ÖZEL TESTLER
Özel yalıtkanlık testleri
Kapasite ve kayıp açısının ölçülmesi
Sıfır bileşen empedansının ölçülmesi
Gürültü seviyesinin ölçülmesi
İzolasyon direncinin ölçülmesi (meger)
Boştaki akımın harmonilerinin ölçülmesi
Kısa devreye mekanik dayanım deneyi
Yağ testleri
Koruma ve kontrol cihazlarının fonksiyon testleri
Basınç testi
Vakum testi
YERĠNDE TRAFO TESTLERĠ
Trafo koruma ekipmanı ve kalibrasyon testleri
Trafo ve buşing izolasyon varsa (Meger, Kayıp faktörü)
Trafo ikaz akımı testi
Trafo ve buşing kapasite testleri
Çevirme oranı
Sargı direnç ölçümü
Trafo yağı elektriki veya kimyasal testleri
Trafo yağı gaz analizi
SENKRON JENARATÖRLER
SENKRON MAKİNA; elektromıknatıslı bir endüktör (rotor) ile bir veya çok fazla alternatif akım
sargılı endüvisi bulunan, sabit bir hızla dönen, motor veya jeneratör olarak çalışabilen bir alternatif akım
makinasıdır.
Alternatörler genel olarak iki tipte yapılırlar.
1. Endüvisi (statoru)dönen, endüktörü (rotoru) sabit olan alternatörler .
2. Endüvisi (statoru) sabit, endüktörü(rotoru) dönen alternatörler.
Statoru dönen tip alternatörler küçük güçle yapılırlar. Çünkü dönen statorlar akım bileziklerine
sürtünen fırçalarla alındığından, büyük akımlar için bilezikleri ve fırçaları büyütmek gerekir. Yüksek
gerilimli olarak da yapılamazlar çünkü dönen statoru ve bilezikleri izole etmek zordur.
Statoru sabit, rotoru dönen alternatörler 6,3 -24kv arasında çıkış gerilimli olarak imal edilirler.
SENKRON JENERATÖRLERİN UYARILMASI
Jeneratörde gerilim elde edebilmek için bir elektro motor kuvvet endüklenebilmesi gerekir. Bunun için
dönen bir ф magnetik alanına ihtiyaç vardır. ф magnetik alanı rotor sargılarına uygulanan doğru akımla
elde edilir.
Uyartım gerilimleri 125-25V veya 300V seviyesindedir. Generatörlerde uyartım devresi, kutuplar
üzerine sarılan sargılardan oluşur. Kutuplar hareketli olduğundan bu sargılara doğru akımın uygulanması
rotor mili üzerinde bulunan iki adet bilezik ve bu bileziklere sürtünen fırçalar yardımıyla gerçekleşir.
Boşta çalışan bir alternatörden normal uç gerilimini alabilmek için verilen uyartım akımı Io ise ,
jeneratör tam yüklendiğinde uçlarından normal gerilimi alabilmek için gerekli olan uyartım akımı, boştaki
uyartım akımının iki üç katı olabilir (2Io , 3Io).
Aşırı uyartılmış senkron jeneratörler hattın endüktif yükünü aldıklarında kendileri bir kapasitör gibi
çalışır. Az uyartılmış senkron jeneratörler ise, hattın kapasitif yükünü maske ettiklerinden kendileri bir
endütör gibi çalışırlar. Senkron motorlarda bu durum tersine işler.
SENKRONİZASYON ŞARTLARI
1.
2.
3.
4.
Gerilimler eşitlenir.
Frekanslar eşitlenir.
Gerilimler arasındaki faz farkı sıfırlanır.
Faz sırası aynı olmalı
1. YÜKSEK GERĠLĠM ENERJĠ ĠLETĠM HATLARI:
380 -154- 66- 34,5 Kv ENERJĠ ĠLETĠM HATLARI
Bu hatlarda kullanılan sırasıyla: 477 – 2x477- 795 -2x795- 954-1272 MCM olarak
tel çapları vardır.
YG Şebekesinde Kullanılan (St-AL) Çelik Özlü Alüminyum iletkenler
Swallow iletken: Kesiti 31,14 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 125A, 1km'sinin ağırlığı
109,96 kğ dır.
Raven iletken (1/0): Kesiti 62,44 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 230A, 1km'sinin
ağırlığı 216 kğ dır.
Pigeon iletken (3/0): Kesiti 99,3 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 300A,
1km'sinin ağırlığı 343,9 kğ dır.
Partriage iletken (266.800 MCM): Kesiti 156,86 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi
460A, 1km'sinin ağırlığı 543,8 kğ dır.
Hawk iletken (477.000 MCM) : Kesiti 280,84 mm2'dir, akım taşıma kapasitesi 670A,
1km'sinin ağırlığı 972,8 kg dır.
Galvanizli Çelik İletkenler: YG Hatlarında koruma teli ve direk topraklamalarında
topraklama iletkeni olarak kullanılır.
2. ĠLETKENLERĠ ĠġLEV VE ÇEġĠTLERĠ:
Bir hava hattı güzergahı boyunca çekilen ve bir baĢka yük merkezinden bir başka
yük merkezine veya müşterilere enerji taşıyan, çıplak ya da yalıtılmış. metal elemanlardır.
yapıldığı metallere göre:
• Bakır iletkenler
• Alüminyum iletkenler
• Çelik özlü Alüminyum iletkenler
• Galvanizli çelik iletkenler olarak isimlendirilir.
Bakir Ġletkenler: AG ve YG şebekelerinde kullanılan iletkenlerdir. 1980 yılından önceki
yıllarda bakir iletkenle yapılmış havai hat şebekeleri mevcuttur. Bakir iletkenin
geçirgenliği Alüminyum iletkenlere göre daha iyi olmasına rağmen, ekonomik
olmadığından havai hatlarda kullanımdan vazgeçilmiştir.
Alüminyum iletkenler: AG şebekesinde örgülü tam Alüminyum, YG Şebekesinde
ise çelik özlü Alüminyum iletkenler kullanılmaktadır. Ağaçlar ve yapılara yatay ve dikey
yaklaşım emniyet mesafesi kurtarmayan yerlerdeki AG şebekelerinde nötr’ü askı telli
fazları izoleli AER(özel alışımlı Alüminyum kablolar) Alüminyum kablolar kullanılır.
a) AG Ģebekesinde Yoğun Olarak Kullanılan Tam Alüminyum iletkenler
• 1- Rose iletken: Kesiti 21,14 mm2, akim taşıma kapasitesi 110A,
1Km'sinin ağırlığı 59.15 kg dir.
• Pansy iletken: Kesiti 42,37 mm2, akim tasıma kapasitesi 165A,
1km'sinin ağırlığı 118,32 kg dir.
• Aster iletken: Kesiti 67,45 mm2'dir, akim tas. ima kapasitesi 225A,
1km' sinin ağırlığı 187.68 kg dir.
3. ĠLETKEN EK MALZEMELERĠ:
Klemensler
Ek maşonlarıdır
Ek maşonlar, bükmeli ve preslemeli olarak iki çeşittir.
Klemensler: a - Alüminyum Klemensler : Braşman ve durdurucu olmak üzere iki
çeşittir. Braşman Klemensler fiziki bağlantılarda kullanılmakta, durdurucu Klemensler
ise durdurucu direklerde iletkenlerin izolatörlere topbaşı yapılmasında
kullanılmaktadır.
b- Bakır-Alüminyum Klemensler (AL-CU) : Şebekedeki alüminyum iletkenlere
abonenin bakır iletkenli kablolarının bağlanması, Ayırıcı ve trafolarda 08 mm bakır
boruların alüminyum İletkenlere irtibatlarında, bir tarafı alüminyum bir tarafı bakır
dolgu Klemensler kullanılmaktadır.
4. YER ALTI KABLO TANIMI
Yeraltında özellikleri olan bir kanaldan, elektrik enerjisini iletmek veya iki elektrik
cihazını birbirine elektriksel olarak bağlayan, elektriksel olarak yalıtılmış, bir veya
birden fazla damardan meydana gelen bir malzemedir.
Kablo Kullanımı önemi:
İnsanlar daha rahat ve daha kolay yaşamaları için günden güne geliştirilen
teknolojinin getirdiği rahatlık ve konforun yanı sura doğada çeşitli tahribatlar
oluşmaktadır. Yaşam şartlarının gereği, kalabalık şehirlerde yaşayanlara elektrik
enerjisinin getirdiği rahatlık yanında çevre ve yolların estetiği ile doğal güzelliğinin
bozulmaması gerekmektedir. Oysa hatların taşıma gücü arttıkça direk boylarıca
artacağından durum dahada önem taşımaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisinin
dağıtımı, her zaman ve her yerde havai hat olarak yapılması mümkün değildir.
Meskun kesimlerin yoğun olduğu yerlerde doğal güzellikle korumak amacıyla
ve özel durumlarda, havai hatlara daha güvenli ve estetik bir yapısı olan yer altı kablo
hatları kullanılır. Ancak bu şekilde yapılan tesislerin maliyet açısından oldukça pahalı
olması ve işletme güçlüklerinin bulunması yüzünden her yerde uygulama imkanı
yoktur. Bununla beraber yeraltı kablo hatlarının havai hatlara göre sıralayacak
olursak;
5. YERALTI KABLOLARININ
ÜSTÜNLÜKLERĠ
HAVAĠ
HAT
KABLOLARINA
GÖRE
1-Hava yol, cadde ve meydanların estetiğini bozulmamaktadır.
2-Yeraltı kabloları ile yapılan iletim ve dağıtım hatlarında, direklere ve bunun
gerektirdiği donanıma ihtiyaç yoktur.
3-Fırtına, yıldırım düşmesi gibi atmosferik tesislere maruz kalmaz.
4-Yerleşim sahaları için havai hatlara nazaran daha çok emniyetlidir.
5-Yeraltı kablolarının yol, cadde ve meydanlarının durumuna uyacak şekilde düz
veya kavis yaptırarak döşemek mümkündür.
6-Bakım ve onarım kolaydır.
Yer altı kablolarının dezavantajları
1-Montaj maliyeti havai hat kablolara göre daha pahalıdır.
6. KABLO SINIFLANDILRIMASI:
KULLANIM AMACINA GÖRE
Havai Hat Kabloları
Yer altı kabloları
GERĠLĠM DEĞERĠNE GÖRE
Tesisat Kabloları (V<0.6 kV)
Alçak Gerile Kabloları (0.6/1 kV)
Orta Gerilim Kabloları(1-45 kV)
Yüksek Gerilim Kabloları(V>45 kV)
ĠLETKEN MALZEME TĠPĠNE GÖRE
7. KABLO YAPISI VE YAPI ELEMANLARI
Damar:Damar kablonun yalıtılmış olan iletkendir.
Tel
:Tel tüm uzunluk boyunca çapı sabit kalacak veya önceden belirlenen tolerans
sınırları içinde değişme gösterecek biçimde dairesel kesitli olarak çekilmiş ince,uzun
ve son bir metal mamulüdür.
Ġletken:İletken,elektrik enerjisini iletmeye yarayan tel veya tel demetidir
1. Dairesel çok telli sıkıştınlmış bakır
iletken (Boylamasına su girmesine
karşı korunmuş)
2. Yan iletken su durdurucu band
3. Yan iletken band
4. İç yarı iletken tabaka
5. XLPE izole
6. Dış yan. iletken tabaka
7. Yan iletken su durdurucu band
8. Kurşun alaşımı kılıf
9. PVC dış kılıf, grafit kaplama
Enerji (Güç) Kabloları:Yerine getirecekleri işlevlere göre çeşitli yapılarda da olsalar
enerji kabloları benzer yapı elemanlarından oluşur.
Bunlar;
 Akım taĢıyan ĠLETKEN
 Ġletkeni potansiyel farkına karĢı koruyan YALITKAN
 Ġletkenin üzerinden akım geçmesi ile oluĢacak elektriki alanı
sınırlayan, kısmi deĢarj, yük ve hat akımlarını taĢıyan konsantrik
yapıda EKRAN
 Metal veya Metal olmayan koruyucu KILIF
8. KABLOLARIN SU ALMA NEDENLERĠ VE ZARARLARI:
Kabloların su alma nedenleri; kablo dış yüzey izolasyonunda yarılma olması ve
kabloların eskimesi nedeniyle meydana gelir. Bunun sonucunda kablonun iletkenlik
özelliği kaybolur. İş kazası meydana gelir. Bu kablolar yeraltına HDPE borular veya
büz benzeri malzemeler içerisinde döşenirler. Öncelikle fiberler yapılacak kablonun
fiber sayısına ve yapısına göre boyanır. Boyanan bu fiberler buffer izolasyon hattında
tüp içerisine yerleştirilirler. Bu tüplerin içerisi tiksotropik jel ile doldurulur.
Bu jel fiberin tüp çeperlerine sürterek zarar görmesini önlediği gibi su sızdırmazlık
için de gereklidir. Daha sonra üretilen bu tüpler yine kablo yapısına göre çelik veya
FRP malzeme etrafında SZ büküm makinelerinde bükülerek öz oluşturulur. Bu öz
boylamasına mukavemetini artırmak için aramid iplikle sarılır. Ayrıca öz su
sızdırmazlığa karşı petro jel ile doldurulur. Daha sonra oluşan bu öz HDPE veya
MDPE ile kılıflanır
Petro jel
Merkez elemanı (FRP)
Aramid iplik
Tiksotropik jel
Fiberler
Buffer tüp
PE dış kılıf
9. KABLOLARIN DÖġENME KURALLARI
Enerji açık hava hatları ile iletilmediği yerlerde elektrik enerjisini iletme ve dağıtmak
amacı ile yer altı kabloları kullanılır.Hava hattının kullanma imkanı olmayan yerlere
nehir,göl ve deniz geçimlerinde zorunlu kullanılır.
AçılmıĢ Bir Kanala Bir ve Birden Fazla Kablo DöĢemesinde Dikkat Edilecek
Hususlar
Kanal Derinlikleri :
0-1 KV Yükseklik
:40-50 cm
1-10 KV Yükseklik
:60-70 cm
10-35 KV Yükseklik
:90-100 cm
Kanal Boyutları
Kanalın ağız genişliği: 49 cm olacaktır.Birden fazla kablo döşendiğinde her kablo için
10 cm arttırılır.Kablolar herhangi bir kısa devre esnasında bir birinden etkilenmemesi
için aralara tuğla konulur.
DöĢenecek Kabloların Diğer Tesislerden Uzaklığı
1-Haberlime kablolarına.: 50 cm
2-Kanalizasyon su ve havagazı borularına: 50 cm
3-Yapı duvarlarına ve diğer tesislere 70 cm (OG kabloları duvara uzaklığı: 70 cm)
4-Demiryolu geçimlerinde derinlik en az 150 cm büz içinde olacak ve bir yedek geçim
bulundurulmalıdır.
5-Direğe çıkışlar borularla olacak ve toprak üstü boyu 1,5 m den az olmalı, kroşelerle
üç yerden monte edilmelidir.
6-Yüksek gerilim kablolarının beton kanal içerisine döşenmesi durumunda kanal
derinliği: 30 cm genişliğinde ise D=(2n+1) cm olmalıdır. Ancak genişlik sınırı 20 -100
cm sınırında olmalıdır.
D=Kablo Çapı
N=Kablo Sayısı
7-Kablolar birbirine ek kutularında bağlantı yapılmalıdır.
8-Ek yerlerinde herhangi bir arıza, tesislerinde, yerel dağıtım şebekelerinde, evlerde,
aydınlatma, maden ocaklarında, gemilerde vs.)veya kumanda, ölçüm gibi amaçlar
için kontrol kablosu olarak kullanılan kablolardır.
Pek çok yapısal tipi bulunan ENERJİ(Güç) kablolarının seçiminde yapı, yatırım, tesis,
güç kayıpları bedelleri dikkate alınarak optimal bir kesit tespiti, kullanımın ekonomik
olması için gereklidir.
Kablo seçimini etkileyen başlıca yapısal etkenler aşağıya kısaca özetlenmiştir.
En yüksek işletme gerilimi,
Yalıtım seviyesi,
Taşınacak yük,
Günlük yük eğrisi, Oluşabilecek aşırı yüklerin süre ve büyüklüğü,
Kısa devre akımlarının süre ve büyüklüğü,
Kablonun hava hattı ile bağlantısı,
Gerilim düşümü,
Hattın uzunluğu,
Hattın profili,
Tesis edilme şekli(doğrudan toprak içi veya kanal, havada, tünel içinde v.s.)
Toprağın kimyasal ve fiziksel özellikleri (taş, kum, kur, nemli, korozif v.s.)
Havanın ve toprağın en az ve en çok çere sıcaklığı,
Uyulması gereken yönetmelik ve şartnameler.
10. BAŞLIK YAPMA NEDENLERİ VE BAŞLIK ÇEŞİTLERİ
Tek parçadan oluşan dahili ve harici silikon kablo başlıkları montaj kolaylığı ve
uygulama güvenliği sağlamaktadır.
Hidrofobik yüzeyi sayesinde su tutmaz ve suyolu oluşturmaz.
Ultraviole ışınlarına karşı dayanıklıdır. Yüksek ve düşük ısılarda bile özelliğini
kaybetmez. ( -500C / +2500C )
Kısa devrelerde meydana gelecek termik ve manyetik zorlamalara çok kolaylıkla
dayanabilecek bir yapıdadır.
Özel yapısı sayesinde elektriki alan kontrolü sağlar. 25mm/kV kaçak mesafesi ile
zor atmosferik şartlarda bile rahatlıkla uygulanabilir.
Maksimum işletme sıcaklığında damar yalıtkan malzemesini sıkıca sarar.
Her başlıkta elektrik alanın dağılımını düzenleyici, yarı iletken ve özel silikondan
yapılmış bir deflektör bulunmaktadır.
11. KABLOLARDA AġIRI AKIMIN NEDEN OLDUĞU TERMAL ETKĠLER:
Ġletkenlerin Doğru Akım Dirençleri
Ġletkenlerin Doğru Akım Dirençleri, özdirençleri ve uzunluğu ile doğru, kesiti ile
ters orantılıdır. Ġletkenler ısındıkça dirençleri sıcaklık sabitleri ø’ya bağlı olarak
artar. Bu bakımdan iletkenlerin doğru akım dirençlerinin standartlarda tarifinde
bir kilometre uzunluğunda 20°C’da geçerli olan değer esas alınır.
R= p.l / q
R = Doğru akım direnci (Ohm/km)
p= Özdirenç (Ohm.mm²/m)
q= Kesit
(mm²)
l= uzunluk (m)
VDE Standartlarına Göre Kablo Kodları
VDE 0271’e Göre
A __Alüminyum İletken
Y__PVC Yalıtkan veya Kılıf
2Y__Polietilen
2X__XLPE
H___Yarı İletken Kılıf / Sargı
S___Siper
SE__Her Damar Üzerine Siper
C___Konsantrik İletken
F___Galvanizli Yassı Çelik Tel Zırh
R___Galvanizli Yuvarlak Çelik Tel
Zırh
G___Çelik Tutucu Şerit
s___Sektör Kesitli İletken
v___Sıkıştırılmış İletken
rm__Çok Telli İletken
k___Korozyona Dayanıklı
W___Sıcağa ve Korozyona Dayanıklı
u___Alev Geciktirici
VDE 0250’ye Göre
Y___PVC Yalıtkan veya Kılıf
S___Metal Siper
G___Lastik Yalıtkan
2G__Sıcağa Dayanıklı
W__Açık Hava Şartlarına Dayanıklı
u___Alev Geciktirici
AF__Burulmuş Kablo
B___Metal Kılıf (Kurşun Kılıf)
T___Taşıyıcı ip, tel vb.
ö___Yağa Dayanıklı
J___Yeşil / Sarı Koruma İletkeni
TOPRAKLAMA
Topraklama nedir:
Elektrik tesislerinde; Aktif olmayan bölümler ile sıfır iletkenleri ve bunlara bağlı
bölümlerin (gerilimsiz), bir elektrot yardımı ile, toprakla iletken bir Ģekilde
birleĢtirilmesine TOPRAKLAMA denilmektedir.
Elektrik sistemlerinin devamlılığı ve insan hayatını güvenceye almak için
elektrik sistemlerinde, gerilim altındaki kısımlar yalıtılırlar.
Topraklama, meydana gelebilecek bir hata durumunda, insan hayatını
güvenceye almak maksadıyla uygulanacak iĢlemlerden biridir.
Diğer taraftan Ģebekelerin düzgün çalıĢmasını sağlamak maksadı ile
topraklama iĢlemine gerek duyulur.
Topraklamanın önemi:
1- Topraklanacak cihaz veya bölüm ile referans toprak (topraklanan nesnenin
elektrodundan oldukça uzak, en az 20 m., bir toprak yüzeyi) arasındaki direncin
(toprak elektrodu geçiĢ direnci, yayılma direnci) olabildiğince küçük olmasını
sağlamak.
Bu suretle doğacak hata akımlarını mümkün olduğu kadar büyültmek.
2- Cihazların, bina aksamının ve benzeri elemanların aralarında, iĢletme
esnasında potansiyel farkı meydana gelmemesini temin etmek yöntemidir.
Burada uygulanan yöntem ile, hata halinde, insan vücudu üzerinden geçecek akımı
olduğunca küçük tutmak ve bu arada devredeki koruma cihazlarının çalıĢmasını
sağlayarak arızalı kısmın, hızla devre dıĢı olmasını sağlamaktır.
TOPRAKLAMA ÇEġĠTLERĠ:
1- Koruma topraklaması
2- ĠĢletme topraklaması
3- Fonksiyon (özel) topraklama
4- Mahalli topraklama
TOPRAKLAMALAR
L1
L2
L3
PEN
RA
Koruma
topraklaması
RB
İşletme
topraklaması
RA
Fonksiyon
(özel)topraklama
Koruma
topraklaması
1-Koruma topraklaması:
ĠĢletme araçlarının aktif olmayan bölümleri, uygun Ģekilde toprak içine tesis edilmiĢ
olan bir topraklama düzenine iletken bir Ģekilde bağlanarak koruma topraklaması elde
edilir.
 Alçak gerilim tesislerinde temas gerilimine karĢı koruma yöntemlerinden biridir.
Yüksek gerilim tesislerinde ise temas gerilimine karĢı korumada kullanılacak
tek
Amacı:
1- Can güvenliğini sağlayabilmek
2- Teçhizatların hasırlanmasını önleyebilmek
3- Temas ( dokunma ) gerilimini 50 volt veya altında tutabilmek
4- Teçhizatlar üzerine oluĢabilecek kalıcı yüksek gerilimleri düĢürebilmek,
5- Devre kesicilerine açtırma yaptırabilmek
Koruma topraklanması Ģu kısımlarda olur:
a) Elektrik motor ve generatörlerin, transformatörlerin, ENH, traverslerin madeni
kısımları.
b) Binaların iletken olan ve ulaĢabilen kısımları
c) alçak ve yüksek gerilim kablolarının kurĢun kılıf ve madeni zırhları.
d) ölçü transformatörlerinin sekonder sargıları.
e) yüksek gerilim hava hatlarının koruma telleri
2-ĠĢletme topraklaması:
Transformatörlerin ve motorların nötr noktalarının aĢırı gerilimler altında kalmasını
önlemek veya zararsız hale getirmek için yapılan topraklama Ģekillerine denir.
ĠĢletme topraklanmasının amacı
1- TopraklanmıĢ Sisteme Göre Daha Emniyetlidir
2- Faz- Toprak Arızaları Ve Yerini Hemen Tespit Eder.
3- Ġki Faz-toprak Arızalarının OluĢumu Engellenir.
4- Fazların Toprağa Göre Olan Potansiyelleri Belirlenir
5- Her Faz’ın Toprak Ġle Ayrı Ayrı Kullanılmasını Sağlar.
6- AĢırı Geçici Gerilimler OluĢmaz.
7- AĢırı Gerilim TitreĢimlerini ( Rezonans ) Önleyebilmek.
8- Röle Koordinasyonunu Sağlayabilmek.
9- Devre Kesicilerinin Hemen Açtırılmasını Sağlayabilmek.
YAPILDIĞI YERLER:
 1-dağıtım ve iletimde kullanılan güç trafolarında
 2-alternatörlerde
3. FONKSĠYON (ÖZEL) TOPRAKLAMA
Küçük gerilimli, zayıf akımlı cihazların Radyal elektrik alanlarından etkilenmesini
önlemek için yapılan topraklamalara özel topraklama denir.
YAPILDIĞI YERLER:
1-Bilgisayar Bağlantı Sistemleri
2-Telekomünikasyon Tesisleri
3-Baz Ġstasyonları
4-Radar Sistemleri
5-Telsiz Sistemleri
6-Telefon Hatları
7-Paratonerler
4- MAHALLĠ TOPRAKLAMA:
a) Uygun iĢaretleme Ģartlarında yüksek gerilim altında olup,çalıĢma yapmak için
enerjisi kesilmiĢ tesisat kısımlarının korunmasını sağlar ( mahalli topraklama )
b) parafudr topraklaması
Mahalli Topraklama
Hatlarda, barlar da, trafolarda veya motorlarda enerji ( gerilim ) kesildikten sonra,
çalıĢmaya baĢlamadan önce ( gerilim kontrolü yapıldıktan sonra ) üç fazın her iki
yönden uygun iletkenle kısa devre edilip, bu iletkenin toprakla elektiriki irtibatının
sağlanmasına denir. ( En az 16 mm2 örgülü bakır iletken olması)
Yapıldığı yerler:
Enerji iletim ve dağıtım hatlarının trafolarının baraların ve motorların tamir ve bakım
esnasında. Enerji nakil hatlarının tel çekiminde veya kullanılmayan enerji nakil
hatlarının uçlarında yapılır.
MAHALLĠ TOPRAKLAMADA AMAÇ:
1- Ġletkenler üzerindeki endüksiyonu almak
2- Ters beslemeye karĢı çalıĢanı korumak
3- Tablonun hatalı manevrasına karĢı önlem almak
4- Yıldırım darbe geriliminden koruma, olarak belirtebiliriz.
Topraklamada kullanilan önemli tanimlar
AG
YG
1. Koruma topraklamasi
2.Toprak
4
5
4
4
3. Toprak yüzü
6
4
4. Topraklama iletkeni
5. Dis iletkenler
6. Nötr (N) veya PEN
4
7. Isletme topraklamasi
7
3
8. Potansiyel düzenleleyici topraklayicilar
7
9. Temel topraklama
2
10. Derin topraklayici
8
1
9
> 20 m
Dr.I.Kasikçi
10
14
Koruma iletkeni (PE) : ĠĢletme elemanlarının aktif olmayan bölümlerini:
— Potansiyel dengeleme barasına, Topraklayıcılara, Elektrik enerji kaynağının
topraklanmıĢ noktasına, bağlayan iletkendir.
Koruma iletkeni + nötr iletkeni (PEN) : Koruma iletkeni ve nötr iletkeni
fonksiyonlarını bir iletkende birleĢtiren topraklanmıĢ iletken.
Temel topraklayıcı: Beton içine gömülü, toprakla beton vasıtası ile geniĢ yüzeyli
olarak temasta bulunan iletken.
Topraklayıcının yayılma direnci : Bir topraklama tesisi ile referans toprak
arasındaki direnç.
Topraklama gerilimi: Topraklama tesisi ile referans toprak arasında oluĢan gerilim.
Dokunma gerilim: Topraklama geriliminin insan tarafından köprülenen bölümü
Toprak özgül direnci: Birim toprak kütlesinin sahip olduğu dirençtir. Genellikle ohmcm, ohm-m birimleri ile ifade edilir. Metaller için ohm.mm2/m birimi kullanılır
Referans toprağı: Topraklayıcıdan yeterli bir uzaklıkta topraklayıcı ile o nokta
arasında potansiyel fark sıfır yazılabilir. ĠĢte bu mesafedeki toprağa referans toprak,
sıfır toprak veya nötral toprak denir.
Potansiyel sürüklenmesi: Bir topraklama tesisinin yükselen potansiyelinin, bu tesise
bağlı bir iletken yolu ile uzak bir bölgeye taĢınmasıdır.
Potansiyel düzenlenmesi: Bir topraklama tesisinin potansiyel dağılımını, adım ve
dokunma gerilimlerini küçültmek için, düzenleyici elektrotlar yerleĢtirilmesi
Potansiyel dengelenmesi: Ġletken kısımlar arasında potansiyel farklarının ortadan
kaldırılması. Koruma iletkenleri ile iletken yapı kısımları arasında ya da yapı bölümleri
arasında potansiyel farklılıklarının giderilmesi amacı ile yapılan düzenlemeler
Elektrik Çarpması Olayı: Ġnsan bedeninden geçecek akımın büyüklüğü, kiĢinin
vücut direncine, temas noktalarının özelliklerine ve alternatif akımda frekansa
bağlıdır. Ġnsan vücut direnci, vücut iç direnci, temas noktalarındaki geçiĢ dirençleri ve
genel olarak akım yolu üzerindeki diğer dirençlerden oluĢur. Bu değerler kiĢilere göre
çok farklı değerler alabilirler.
Ġnsan vücudu toplam direnci 2500 ohm alınıp, insan için tehlikesiz akım 20 mA
alınırsa 50 volt’luk bir temas gerilimi sınır değer olarak kabul edilebilir.30 mA ve akım
ve 50 Volt’ un üstü tehlikeli gerilimdir.
Elektrik akımı ile meydana gelen kazalar, tesir bakımından üç grupta
toplanabilir.
1. Elektrik akımının sinirler, adaleler ve kalp çalıĢması üzerindeki etkileri.
2. Elektrik akımından doğan ısınmanın ve arkların yaptığı zararlar, yanmalar.
3. Korku sebebi ile düĢme, çarpma gibi mekanik zararlar.
TOPRAKLAMA ELEMANLARI
1) Elektrot: (Topraklayıcı)
 Elektrot olarak 2mm kalınlıkta bakır levha veya 3mm kalınlıkta demir levha.
 Ġç çapları en az 50 mm ve uzunlukları en az 2 metre olan borular kullanılabilir
elektrotların yüzeyleri en az 0,5 m2 olmalıdır.
2)Topraklama iletkenleri: Topraklama iletkeni olarak en az 16mm2 kesitinde bakır
veya 25*3 mm boyutlarında galvanizli Ģerit kullanılacaktır. Toprak altında ise en az 50
mm2 iletkenler kullanılacaktır. ĠĢletme topraklanması için 1*50 mm 2 NYY kablo
kullanılacaktır.
3) Topraklama prizi: Topraklama prizleri en az 5 amper veya tesisin toprak kısa
devre akımlarını taĢıyacak Ģekilde çeĢitli boyutlarda imal edilirler. Korozyondan
etkilenmeyecek Ģekilde bakır veya galvanizlenmiĢ yapılmaları gerekir.
4) DĠRENÇ DÜġÜRÜCÜ KĠMYASAL GEM TOZU
Her türlü toprak yapısında (Kayalık, Kumlu toprak gibi)
topraklama direncini düĢüren ve iletkenliği zayıf olan
topraklar için ideal bir malzemedir.
Zamanla çözülmez ve bozulmaz.
• Uygulandığında, sistemin ömrü boyunca elde edilen
direnci korur.
• Donma dayanıklılığını yaklaĢık %10 artırır.
• Toprağa zararlı bir etkisi yoktur ve yeraltı sularını kirletmez.
5-Termokaynak Sistemi:
 Harici ısı kaynağı gerektirmez.
 Malzeme bulunduğu yerde, birkaç saniyede kaynaklanır.

Kaynak bağlantısı moleküler olarak gerçekleĢmesi sebebiyle;
 Mekanik bağlantının aksine kaynak noktasında gerilim düĢümü olmaz.
 AĢırı akım taĢıma kapasitesi en az kaynaklanan iletken kadardır.
 Mekanik bağlantılarda görülen, zamanda gevĢeme ve korozyon
görülmez.
Y.G. Tesislerinde topraklama dirençleri için tavsiye edilen değerler
ĠĢletme topraklaması
RB < 2 ohm
Koruma topraklaması
RA Koruma düzeneğine bağlı olarak
DengelenmiĢ Ģebekelerde
RA < 2 ohm
Trafo merkezlerinde, direklerde
RA < 4.2 ohm
A.G. Ve Y.G. Bağlama tesisleri
RA < 1 ohm
birleĢtirildiğinde
Parafudr topraklama direnci
RA < 5 ohm
BĠRĠNCĠ SINIF TOPRAKLAMA TESĠSLERĠ VE DĠRENÇ DEĞERLERĠ
Tesis adı
Direnç
380 kv Ģalt tesisleri için max.
0,5 Ω
154 kv Ģalt tesisleri için max.
1 Ω
Parafudr topraklama için max.
1 Ω
Zayıf akım trf.
2 Ω<
380–154 kV. E.Ġ.H
20 Ω.
ĠKĠNCĠ SINIF TOPRAKLAMA TESĠSLERĠ VE DĠRENÇ DEĞERLERĠ (max)
Elektrik dağıtım Ģebekelerinde yapılan iĢletme topraklamaları
2 Ω
için
Yüksek gerilim ENH direk koruma topraklamaları için
5 Ω
Yıldırımdan koruma tesis için
5 Ω
TOPRAKLAMA DĠRENÇLERĠNĠN ÖLÇME DÖNEMLERĠ:
Enerji Ġletim ve dağıtım Hatları için:
Tesisler için (Elektrik üretim iletim ve dağıtım
5 yıl
2 yıl
Sabit iĢletme elemanları için:
Seyyar iĢletme elemanları için:
1 yıl
6 ay
Sanayi tesisleri ve ticaret merkezleri için:
1 yıl
Parlayıcı, Patlayıcı Tehlikeli ve Zararlı Maddelerle ÇalıĢılan ĠĢyerleri 1 yılı
aĢamaz
TOPRAKLAMA ZEMĠNLERĠ VE ÖZGÜL DĠRENCĠ:
Topraklama zeminleri toprak özgül direnci (spesifik direnç) tanımı: beher m3 toprağın
alternatif akımın geçiĢine karĢı gösterdiği zorluğa toprağın öz direnci (spesifik direnç)
karĢılıklı iki yüzey arasında bir metre açıklık bulunan bir toprak kitlesinin özgül direnci
olarak ta tanımlayabiliriz. Toprak özgül direncini etkileyen toprağın nemli olması
sıkıĢma oranı tane iriliği gibi faktörlerdir.
Toprak öz direnci düĢük olan zeminler:
1- tuzlu topraklar 1–10 Ω m
2- killi topraklar 20–200 Ω m ( bataklık çamur humas dahil )
3- akarsular > 100–200 Ω m
4- rutubetli kum > 200 Ω m;
Toprak öz direnci yüksek olan zeminler:
1- kuru beton > 100.000
2- kaya 1000 – 100000
3- çakıl 2000 – 3000
4- kuru kum 1000 – 2000
ADIM VE TEMAS GERĠLĠMĠ:
POTANSĠYEL DAĞILIMI
UST
TOPRAKLAMA
GERĠLĠMĠ
UE
DOKUNMA
GERĠLĠMĠ
UST
ADIM
GERĠLĠMĠ
USS
POTANSĠYEL DAĞILIMI
DÜZENLENMEMĠġ
POTANSĠYEL DAĞILIMI
DÜZENLENMĠġ
1 m.
15
ADIM GERĠLĠMĠ: Bir insanın ortama adım mesafesindeki olası gerilim farkı 1m. dir.
TEMAS GERĠLĠMĠ: Bir insanın elektrik yüklü bir noktayı tuttuğu ve yaslandığı nokta
ile akımın o insanı terk ettiği nokta arasındaki olası gerilim farkıdır. Temas gerilimi
A.G. de 50 V.; Y.G. de 75 V. alınacaktır.
Kaçak Akım Koruma Röleleri (hayat kurtarma rölesi):
Tanımı:
Elektrik tesisatında küçük görülen, ancak zararları bakımından hiçte
küçümsenmeyecek kaçak akımları fark ederek devreyi açan anahtarlara kaçak akım
koruma anahtarları (diferansiyel koruma cihazı) denilmektedir.
ÇalıĢma Prensibi: (Ġnsanın elektriğe çarpılması)
Kaçak akım koruma anahtarları, herhangi bir tesisatın hattından gelen ve
dönen akımların toplamının sıfır olması esasına göre çalıĢırlar.
Normal bir tesisatta gelen akımların meydana getirdiği manyetik alanla giden
akımların meydana getirdiği manyetik alan birbirine eĢit ve zıttır.
Burada tesisatın bir veya üç fazlı olması sonucu değiĢtirmez.
Kaçak akım koruma anahtarının akım bobini, bir fazlı devreler için faz ile nötr,
içinden geçecek Ģekilde bağlandığından, tesisata gelen ve giden akımların
bileĢkesinden etkilenmektedir.
Belirttiğimiz gibi gelen ve giden akımlar birbirine eĢit ise bileĢke alan sıfır
Olacağından, cihazın akım bobinine etki eden alan bulunmayacaktır.
Ancak tesisatın herhangi Ancak tesisatın herhangi bir yerinden küçük bir
kaçak(hata akımı)akım varsa, gelen akım giden akıma eĢit olmayacağından cihazın
akım bobini üzerinde fark alanı(bileĢke alan)meydana gelerek bir emk indükler.
Bu emk, kaçak akım koruma anahtarının açma sınırına (30 mA) ulaĢtığında
devreyi otomatik olarak kesmektedir (Faz ve nötrü beraber).
300 mA. de devreyi açanlar yangın koruma anahtarı olarak isimlendirilir.
Kaçak akım koruma anahtarı evde ve iĢyerinde tesisatın giriĢine, yangın koruma
anahtarları ise ana kolon hattına bağlanmalıdır.
MEGER CĠHAZI ĠLE TOPRAK DĠRENCĠNĠN ÖLÇÜLMESĠ:
Direnci ölçülecek tesisin topraklama prizindeki irtibatı sökülür.
Topraklama elektrotundan gelen topraklama iletkeninin açıkta kalan ucu
toprak megerinin p1 ve c1 uçlarına köprülü bir bağlantı ile birleĢtirilir.
Megerin P2 ucuna 20 metrelik kablo bağlanır ve diğer ucu topraklama
elektrodu çakılarak irtibatlanır. C2 ucuna da 40 metrelik kablo ile irtibatlandırılır. Diğer
ucuda 2. elektroda bağlanır ve elektrod çakılır.
Topraklama megerinin çarpan anahtarı x 0,1 konumuna getirilir.
Alt bölmede yer alan numaralı potansiyometrelerin hepsi -0- konumuna alınır
ve megerin manyeto kolu standart 160dev/dak. hızla çevrilmeye baĢlanır.
Alt bölmedeki numaralı potansiyometreler sağ baĢtakinden sabitleninceye
kadar potansiyometreler ayarlanır.
Ġbre ortada sabitlenince 3 potansiyometrenin rakamı çarpanla çarpılarak
topraklama tesisinin direnci bulunmuĢ olur.
Örneğin: skala çarpanı 0-9-8 olsun. Direncimiz 0.1*0,98=9.8 Ω bulunur.