elektrik bilgisi - Mesleki denetim

www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
ELEKTRİK BİLGİSİ
A. ELEKTRİK DEVRESİ ELEMANLARI VE ÇEŞİTLERİ
Giriş
Üreteç, sigorta, anahtar, alıcı ve iletkenden oluşan, akımın geçtiği yola elektrik devresi
denir. Elektrik devresi, üreteçten çıkan akımın sigorta, anahtar, alıcı ve iletkenden geçerek
tekrar üretece gelmesi için izlediği yoldur.
Şekil 2.1. Elektrik devresi
a. Devre elemanları
1. Üreteç (batarya, kaynak):
Elektrik devresindeki alıcıların çalışabilmesi için gerekli olan elektrik enerjisini üreten
elemandır. Üreteç çeşitleri şunlardır:
I. Doğru akım kaynakları (pil, akümülatör, dinamo, güneş pili),
II. Alternatif akım kaynakları (alternatör)
2. Alıcı (yük):
Elektrik enerjisini başka enerjilere çeviren elemanlara alıcı denir. Örneğin; ütü akımı ısıya,
lâmba ışığa çevirir.
3. İletken:
Üreteç ve alıcı arasında elektrik akımının dolaşımını sağlamak için bakır, alüminyum gibi
metallerden yapılan elemandır. Elektrikli alıcıların beslenmesinde kullanılan iletkenler
rastgele seçilmez. Örneğin konutlardaki priz sortilerinin beslenmesinde en az 2,5 mm2,
lâmba sortilerinin beslenmesinde ise en az 1,5 mm2 kesitinde yalıtkanlı bakır iletkenler
kullanılır.
b. Yardımcı devre elemanları
1. Anahtar:
Devreyi açıp kapamaya yarayan araçtır. Anahtar açıldığında alıcıya giden akım kesilir ve
alıcının çalışması durur.
2. Sigorta:
Elektrik devresini, üreteci ve alıcıyı aşırı akım geçişlerine karşı korumaya yarayan
elemandır. Uygulamada buşonlu, otomatik, bıçaklı ve benzeri sigortalar kullan ılır.
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
1
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
c. Devre çeşitleri
Elektrik devreleri akımın alıcıdan geçiş durumuna göre üç çeşittir.
1. Açık devre:
Şekil 2.1'de görüldüğü gibi anahtarın açık olduğu ve akımın geçmediği devredir.
Sigortanın atması, iletkenlerin kopması, ek yerlerinin değmemesi de açık devreyi oluşturur.
2. Kapalı devre:
Şekil 2.2'de görüldüğü gibi devreye kumanda eden anahtar kapalıyken akım geçer ve alıcı
çalışır.
Şekil 2.2. Kapalı devre
Şekil 2.3 Kısa devre
3. Kısa devre
Anahtar kapalıyken herhangi bir arıza nedeniyle akım alıcıya gitmeden devresini kısa
yoldan tamamlıyorsa bu duruma kısa devre denir. İletkenlerin, yalıtkan kaplamalarının
özelliğini kaybetmesinden ötürü birbirine değmesi de kısa devreyi oluşturabilir. Elektrik
akımı, direncin en küçük olduğu yerden geçmek ister. Kısa devre durumunda devreden
yüksek akım geçer ve sigorta atar. Şekil 2.3'te iletkenlerin birbirine değmesi sonucu oluşan
kısa devre gösterilmiştir.
B. AKIM, GERİLİM VE DİRENÇ
a. Akım
Alıcıdan birim zamanda geçen elektrik yükü (elektron) miktarına akım denir. Bir
iletkenden belirli bir zaman içinde
ne kadar çok elektron geçerse, akım
da o oranda şiddetli olur. Akım
şiddetini elektronların sayısıyla
göstermek için çok büyük rakamlar
kullanmak gerekir. Şöyle ki,
6,25.1018 adet elektron 1 ampere
eşittir. Bunun gibi büyük rakamları
kullanmamak için Fransız bilgin
Ampere (Amper)'in elektrik
akımının kimyasal etkisine
dayanarak yaptığı tanımlama
kullanılır.
Şekil 2.4. Elektrik akımının iletkenden geçişi
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
2
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
Bu yaklaşıma göre; 1 amper, gümüş nitrat eriyiğinden 1 saniyede 1,118 miligram gümüş
ayıran akım şiddetidir. Akım, elektronların hareketi sonucu oluşur. Ancak, eskiden akımın
artı (+) yüklü parçacıklar tarafından taşındığı sanıldığından, günümüzde de eski (klâsik)
teorem kabul edilmektedir. Bir devrede akım, artı (+) uçtan eksi (-) uca doğru gider deriz.
Ancak gerçekte elektrik akımı şekil 2.4'de görüldüğü gibi eksi (-) uçtan artı (+) uca doğru
akmaktadır. Elektrik akımının nedeni gerilim farkıdır. Gerilim, iletken maddelerdeki
serbest elektronların hareket etmesini sağlayan kuvvet olarak açıklanabilir.
Akım, ampermetreyle ölçülür ve I ile gösterilir. Akımın birimi amper (A), denklemi, I =
V/R [A] şeklindedir.
Akımın ast katları pikoamper, nanoamper, mikroamper, miliamper; akımın üst katları ise
kiloamper, megaamper, gigaamperdir.
b. Gerilim (elektromotor kuvvet, EMK, potansiyel fark)
Elektrik akımı elektron akışından ibarettir. Elektronları faydalı olacak şekilde hareket
ettirmek için itmek gerekir. Bilindiği gibi elektronlar maddelerin içinde bulunan atomların
etrafında dönerek hareket etmektedir. Ancak bu dönüş bir fayda sağlamaz. Faydalı hareket
için metal içinde belli bir yönde akış gereklidir. İşte elektronları kendi normal hareketleri
dışında, bir yönde sürüklemek için gerekli olan kuvvete gerilim (elektromotor kuvvet,
EMK) denir.
Bir başka tanıma göre; bir üretecin iki ucu arasındaki potansiyel farka gerilim denir. Yine
bir başka tanıma göre; bir elektrik devresinde akımın geçmesini sağlayan kuvvete gerilim
denir.
Gerilim, voltmetreyle ölçülür ve V, U, E ya da e ile gösterilir. Birimi volt (V), denklemi, V
= I.R [V] şeklinde yazılır.
Gerilimin ast katları pikovolt (pV), nanovolt (nV), mikrovolt (mV), milivolt (mV);
gerilimin üst katları kilovolt (kV), megavolt (MV), gigavolt (GV)tur.
c. Dirençler (rezistans, resistance)
Bir elektrik devresine gerilim uygulandığında, alıcıdan akım geçmektedir. Geçen akımı
sınırlayan etken ise alıcının direncidir. Bu yaklaşıma göre, elektrik akımının geçişine karşı
zorluk gösteren elemanlara direnç denir.
Başka bir anlatımla, devrede elektronlar hareket etmeye başladıktan sonra rahat bir şekilde
ilerleyemezler. İletkenin ve alıcının içinden geçmek isteyen elektronlar komşu elektronlara
ve atomlara çarpa çarpa ilerlerken sürtünmeye maruz kalırlar. İşte elektronlar ilerlerken
oluşan sürtünmeden doğan karşı koyma etkisine direnç denir.
Elektrik enerjisi direnç üzerinde ısıya dönüşerek kaybolur. Dirençler, R ya da r ile ifade
edilir. Elektrik devresinde direnç denklemi, R = V/I, direnç birimi ise Ω (ohm)'dur.
Direncin ast katları Pikoohm (pΩ), nanoohm (nΩ), mikroohm (mΩ), miliohm (mΩ);
direncin üst katları kiloohm (kΩ), megaohm (MΩ), gigaohm (GΩ)dur.
Dirençlerin devredeki işlevleri (fonksiyonları):
I. Devreden geçen akımı sınırlayarak aynı değerde tutmak.
II. Devrenin besleme gerilimini bölerek, yani küçülterek başka elemanların
çalışmasına yardımcı olmak.
III. Hassas yapılı devre elemanlarının aşırı akıma karşı korunmasını sağlamak.
IV. Yük (alıcı) görevi yapmak.
V. Isı enerjisi elde etmek.
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
3
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
C. DOĞRU VE ALTERNATİF AKIMIN TANITILMASI
1. Doğru akım (DA, DC, direct current)
Dinamo, akümülatör, pil, güneş pili gibi kaynaklar tarafından üretilir. Doğru akım Şekil
2,5'de görüldüğü gibi zamana göre yön ve şiddet değiştirmeden akar. DC akımın frekansı
yoktur. Doğru akım sürekli olarak aynı değerde ve aynı yönde akar.
Şekil2.5. Doğru akımın elektriksel eğrisi
DC üreten kaynaklar şu şekilde sıralanabilir:
I. Pil,
II. Akümülatör,
III. Dinamo,
IV. Doğrultmaç devresi,
V. Güneş pili
2. Alternatif akım (AC, alternative current, AA)
Alternatör adı verilen makineler tarafından üretilen elektrik akımı çeşitidir. Bu akım şekil
2.6'da görüldüğü gibi zamana göre sürekli olarak yön ve şiddet değiştirir. Alternatörden
gelen akım sürekli azalıp çoğalır ve akış yönü değişir. Alternatörün ürettiği AC gerilim dış
devreye şekil 2.7'de görüldüğü gibi bilezik ve fırça düzeneğiyle aktarılır. Alternatörün
ürettiği birim alganın saniyeki tekrarlanma (yön ve şiddet değiştirme) sayısına frekans adı
verilmektedir. Türkiye'de üretilen alternatif akımın frekansı 50 Hz'dir. (Hz, hertz şeklinde
okunur.)
Şekil 2.6. Alternatif akımın
elektriksel eğrisi
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
Şekil 2.7. Bobinden AC
alabilmek için bilezikler kullanılır.
4
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
D. ENERJİNİN ÜRETİMİNDEN ABONEYE KADAR OLAN İLETİM VE
DAĞITIM SİSTEMİ
Elektrik enerjisi üretildiği noktadan harcandığı yere kadar giderken çeşitli bölümlerden
geçer. Elektrik enerjisi santral adı verilen büyük tesislerde üretilir.
a. Elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan santral çeşitleri
1. Hidroelektrik santraller:
Su kaynaklarının gücünden yararlanarak elektrik enerjisi üreten santraldir. Hidroelektrik
santrallerde su, göl hâlindeki hazne içinde biriktirilir. Biriken su yüksek bir noktadan aşağı
düşürülerek, mekanik enerji elde edilir.
Suyun kuvvetiyle elde edilen mekanik
enerjiyle alternatör döndürülerek
elektrik enerjisi üretilir. Çevreye hiç bir
zararlı atık bırakmadan çalışan
hidroelektrik santraller ülkemizde daha
çok
debisi büyük ırmakların uygun yerlerine
kurulmaktadır
Şekil 2.8. Hidroelektrik
santral
2. Termik santraller:
Katı, sıvı ve gaz yakıtların yakılmasıyla ortaya çıkan ısıdan yararlanarak elektrik enerjisi
üreten santrallerdir. Termik santrallerde yakılan katı yakıttan elde edilen ısı, kazan
içerisindeki suyu ısıtarak basınçlı buhar üretir. Yüksek basınçlı buhar türbin kanatlarına
çarparak döndürür. Türbin, miline bağlı alternatörü çevirerek elektrik enerjisi üretir.
Termik santraller çevreyi çok kirletir. Her ne kadar filtrelerle baca gazları arıtılsa da
doğanın dengesini bozan maddelerin atmosfere yayılması önlenememektedir.
Şekil 2.9. Termik santral
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
5
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
3. Dizel motorlu santraller
Bu santrallerde dizel yakıtı motor tarafından dairesel bir güce dönüştürülür. Motorun
miline bağlı olan alternatör ise AC elektrik enerjisi üretir. Petrolün pahalı olması nedeniyle
dizel motorlu santrallerin ürettiği enerjinin birim maliyeti yüksek olmaktadır. Bu nedenle
yaygın olarak kullanılmazlar.
4. Nükleer santraller
Atomun parçalanmasıyla oluşan yüksek ısıdan yararlanarak elektrik enerjisi üreten
santraldir. Atom reaktöründe yapılan parçalamada ortaya çıkan yüksek ısı, sıvıyı ısıtır.
Isınan sıvının sıcaklığı yükselir. Sıvı kapalı bölmede ve basınç altında olduğundan
buharlaşamaz. Kapalı bölmedeki sıcak sıvı başka bir kazan içerisindeki sıvıyı kaynatıp
basınçlı buhar üretir. Bu aşamadan sonraki çalışma düzeni termik santrallerde olduğu
gibidir.
5. Diğer elektrik santralleri
I. Güneş santrali,
II. Gel git santrali,
III. Rüzgâr santrali,
IV. Jeotermal enerji santrali
b. Elektrik enerjisinin iletimi ve dağıtımı
Elektrik santralinde üretilen elektrik enerjisinin gerilimi yüksektir. (6000 V–18000 V)
Üretilen enerji üretildiği bölgede kullanılacaksa, düşürücü trafolar kullanılarak yüksek
gerilimden kullanım gerilimine (230 V / 400 V) düşürülür. Elektrik enerjisinin büyük bir
kısmı üretildiği bölgeden uzak bölgelere taşınarak kullanılır. Bu durumda alternatörden
alınan elektrik enerjisinin gerilimi taşınamayacak kadar küçüktür. Konutlar, faz ve nötr
olarak 220–230 V, iş yerleri üç faz olarak 380–400 voltluk elektrik enerjisi alırlar. Küçük
gerilimle taşıma yaptığımızda mevcut gücü aktarırken I = P/U eşitliğine göre, iletim
hattından büyük bir akım geçmesi gerekir. Ancak gerilimi yükseltirsek (220.000 V–
380.000 V) iletim hattından geçen akım küçülür.
Şekil 3.10. Elektrik enerjisinin üretim noktasından alıcıya ulaşıncaya kadar geçtiği
bölümler
Örnek: 100.000.000 W'lık bir gücü önce 10.000 voltla daha sonra 100.000 voltla iletelim.
Her iki durumda iletim hattından geçecek olan akımı bulalım.
Çözüm: P = 100.000.000 W
V = 10.000 V
I = P/V
I = P/V
=100.000 000/100.000 = 100 A
= 100.000.000/10.000 = 1000 A
V = 100.000 V
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
6
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
Görüldüğü gibi, birincisinde 1000 amper, ikincisinde 100 amperlik bir akım taşınacaktır. 1000
amperi taşıyacak iletkenin kalınlığı 100 amperi taşıyacak iletkene göre çok kalın ve ağır
olacağından taşıyıcı direk ve izolâtörlerin çok büyük boyutlu olması gerekir. İşte bu nedenle
elektrik enerjisi yüksek gerilimle taşınır. İletimde kullanılan gerilim değerleri, 66.000–
154.000–380.000–750.000 volttur. Yerleşim merkezinin çeşitli yerlerinde kurulan bina tipi ve
direk tipi trafo merkezleriyle gerilim düşürülerek abonelere dağıtılır.
E. İŞ VE GÜÇ BİRİMLERİ VE BİRBİRİNE DÖNÜŞÜMÜ
a. İşin tanımı ve birimleri
Elektrikte iş, birim zamanda enerji harcayarak sonuç alma (ısı, ışık, manyetik) olarak
tanımlanabilir. Elektrikle çalışan bir alıcının harcadığı enerji miktarı artıkça, gördüğü iş de o
oranda artar. Elektrikte iş W harfiyle gösterilir. İş birimi, kilowattsaat (kWh)'tir. Başka bir
deyişle, devreye bağlı 1000 watt (1 kilowatt) gücündeki alıcı, bir saat boyunca çalışıyorsa
yaptığı iş 1 kWh'tir. Elektrik alıcılarının yaptığı işi doğrudan ölçen aygıtlara elektrik sayacı
denir. Bir fazlı (monofaze) sayaçlar ev ve işyerlerinde kullanılan alıcıların yaptığı işi ölçer. Üç
fazlı (trifaze) sayaçlar ise sanayi tesislerinde kullanılan alıcıların yaptığı işi ölçer.
Şekil 3.11. Bir fazlı aktif sayacın iç yapısı
Bir fazlı sayaçlar akım bobini, gerilim bobini, numaratör, alüminyum disk ve dişlilerden
oluşur. Bu elemanın alüminyum diski akım ve gerilim bobininin oluşturduğu manyetik
alanların etkisiyle döner ve numaratörün saymaya başlamasını sağlar. Alüminyum disk 600,
675 ya da 750 devir yaptığında numaratör 1 kWh yazar.
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
7
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
Elektrikte iş denklemi:
İş = güç x zaman [kilowattsaat]
W = P.t [kwh] (W: İş, P: Güç, t: Zaman)
Örnek: Gücü 10 kW (10.000 W) olan motor 8 saat çalışmıştır. Elektriğin 1 kWh'i 30.000 TL
olduğuna göre,
a. Yapılan işi.
b. Elektrik dağıtım şirketine ödenecek parayı bulunuz.
Çözüm
a. W = P.t = 10.8 = 80 kWh
b. Ödenecek para = W.30 000 = 80.30 000 = 2400.000 TL
b. Gücün tanımı ve birimleri:
Elektrik alıcılarının birim zaman içinde (saniyede) yaptıkları işe güç denir. Elektrikte güç,
alıcının çektiği akım ile gerilimin çarpımıdır. Güç P ile gösterilir, birimi watttır.
Elektrikte güç denklemi:
Güç = gerilim x akım, yani,
P = V. I [W]
Ohm kanunu, akım, gerilim ve direnç arasındaki ilişkiyi incelemektedir. Bu yasaya göre V =
I.R'dir. Bu denklemi güç formülünde V'nin yerine koyarsak,
P = V.I = I.R.I = I2.R [W] eşitliği bulunur.
Yine ohm kanununa göre I = V/R'dir. Bunu güç denkleminde I'nın yerine koyarsak
P = V.I = V.V/R = V2/R [W] eşitliği bulunur.
Gücün ast katları pikowatt, nanowatt, mikrowatt, miliwatt; gücün üst katları kilowatt,
megawatt, gigawatt’tır.
Elektrik alıcılarının gücü wattmetre ile
doğrudan ya da Şekil 3.12'de görüldüğü
gibi ampermetre ve voltmetre yardımıyla
da ölçülebilir. Ampermetre ve
voltmetreyle akım, gerilim değerleri
belirlendikten sonra bunlar P=V.I
şeklinde çarpılıp alıcının gücü
belirlenebilir.
Şekil 3.12. Ampermetre ve
voltmetreyle güç ölçme devresi
Örnek: Ütü 220 voltluk şebekeden 4 amper akım çekmektedir. Alıcının gücünü bulunuz.
Çözüm: P = V.I = 220.4 = 880 W
Örnek: 24 voltluk gerilimle çalışan ve 5 amper akım çeken alıcının gücünü bulunuz.
Çözüm: P = V.I = 24.5 = 120 W
Örnek: Isıtıcının direnci 100 ohm, devreden çektiği akım 3 amperdir. Buna göre alıcının
gücünü bulunuz.
Çözüm: P = I2.R = 32.100 = 9.100 = 900 W
Örnek: 100 miliamper akım çeken mini lâmbanın direnci 2 kiloohmdur. Lâmbanın çalışma
gerilimini ve gücünü bulunuz.
Çözüm: 100 mA = 0,1 A 2 kW = 2000 W
V = I.R = 0,1.2000 = 200 W P = V.I = 200.0,1 = 20 W
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
8
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
Gücün, beygir gücü (BG, HP, PS) cinsinden ifade edilmesi:
Elektrikli motorların gücü watt ya da kilowatt cinsinden verilebildiği gibi beygir gücü
cinsinden de ifade edilebilir. 736 W, 1 beygir gücüne eşittir. Başka bir deyişle 1,36 BG 1
kW'tır.
Örnek: Gücü 4 BG olan motor kaç kW tır?
Çözüm
1 BG
736 W ise
4 BG
x W'tır.
x = 4.736 = 2944 W
Örnek: 220 voltta çalışan elektrikli motor 2 BG gücündedir. Alıcının çektiği akımı bulunuz.
Çözüm: P = 2 BG = 2.736 = 1472 W
P = V.I denkleminden I çekilirse,
I = P/V = 1472/220 = 6,69 A olarak bulunur.
c. İş ve gücün birbirine dönüşümleri:
Elektrik alıcılarının gücünü ölçen aygıt wattmetre, alıcının yaptığı işi ölçen aygıt ise sayaçtır.
Wattmetreyle sayacın yapısı tamamen aynıdır. Tek fark, wattmetrede ibre, sayaçta sayıcı
(numaratör) bulunmasıdır.
İş denklemi: W = P.t
Güç denklemi: P = V.I
İş denkleminde P yerine V.I yazarsak: W = VU.I.t şeklinde de ifade edilebilir.
Örnek: Elektrik sayacı 5 saatte 30 kWh yazmıştır. Sayaca bağlı olan alıcının gücünü bulunuz.
Çözüm: W = P.t denkleminden P'yi çekersek,
P = W/t = 30/5 = 6 kW = 6000 W bulunur.
Örnek: Gücü 1 kW (1000 W) olan ısıtıcı 10 saatte kaç kWh enerji harcar?
Çözüm: W = P.t = 1.10 = 10 kWh
F. BİR VE ÜÇ FAZLI ALTERNATİF AKIMDA GÜÇ
a. Elektrikli alıcı çeşitleri
Elektrik enerjisiyle beslenen alıcılar uygulanan akım ve gerilime gösterdikleri tepki bakımından üçe
ayrılırlar. Şimdi bunları inceleyelim.
1. Omik özellikli alıcılar:
Ütü, fırın, akkor flâmanlı lâmba gibi alıcılar omik özelliklidir. Bu alıcılar şekil 3.13'te
görüldüğü gibi akım ile gerilim arasında faz farkı oluşturmazlar. Omik özellikli alıcıların gücü
hesaplanırken doğru akımla beslenen devrelerde kullanılan güç denklemleri aynen kullanılır.
Yani,
P = V.I = I2.R = V2/R'dir.
Şekil 3.13. Omik özellikli alıcılarda akım ile gerilim arasında faz farkının olmadığını gösteren
vektör
Faz farkı:
Elektrikli alıcıların akıma karşı gösterdikleri tepki farklıdır. Yani, AC motor ile lâmbanın
çalışma esası aynı olmadığından bu iki alıcının akıma karşı tepkisi de farklı olmaktadır.
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
9
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
Motorlar devreden çektikleri akımın bir kısmını manyetik alana çevirir. İşte bu manyetik alan
şebekeden gelen akımın akış düzenini değiştirir.
Akkor Flâmanlı lâmbalarda ise çalışma anında manyetik alan oluşmadığından şebekeden
gelen akımın davranışlarında değişiklik olmaz. Bu nedenle, alıcıların şebeke akımına karşı
yaptığı etkiden dolayı ortaya çıkan sonuçlara faz farkı denir.
Özellikle sanayi tesislerinde AC motor çok olduğundan buralarda faz farkı kavramı önemli bir
unsur olarak önem kazanır. Fabrikalarda motorların oluşturduğu faz farkı kompanzasyon
tesisiyle azaltılır. Faz farkı ile ilgili hesaplamalar çok geniş ve ayrıntılıdır. Bu kitabın amacı
elektrikle ilgili temel kavramları pratiğe dönük olarak anlatmak olduğundan faz farkı ile ilgili
hesaplamalar genişçe açıklanmamıştır.
2. İndüktif özellikli alıcılar:
AC ile çalışan motor, trafo, balast, bobin, zil, numaratör, kapı otomatiği, selenoid valf vb. gibi
alıcılar indüktif özelliklidir. Bu alıcılar şebekeden çektikleri akımın bir kısmını manyetik
alana çevirir. Ortaya çıkan manyetik alan şebekeden çekilen akımın karakteristiklerini
değiştirici etki yapar.
Başka bir deyişle bobin etrafında oluşan manyetik alanın etkisiyle elektrik akımı gerilimden 0
ile 90° arasında geri kalır. İndüktif alıcıların iş yapmak için harcadıkları güce aktif güç denir.
Bir fazlı indüktif özellikli AC motorun şebekeden çektiği akımın aktif (iş yapan) güce
dönüşen bölümü, P = V.I.Cos φ [W] denklemiyle bulunur.
Şekil 3.14. İndüktif özellikli alıcılarda faz farkı
Bir fazlı indüktif özellikli AC motorun şebekeden çektiği akımın reaktif (iş yapmayan) güce
dönüşen bölümü Q = V.I.Sin φ [VAr] denklemiyle hesaplanır.
Bir fazlı indüktif özellikli AC motorun görünür (bileşke) gücü, S = V.I [VA] denklemiyle
belirlenir.
3. Kapasitif özellikli alıcılar:
Kondansatörler kapasitif özelliklidir. Bu alıcılar önce şebekeden akım çekerek şarj olurlar.
Ardından depoladıkları akımı şebekeye geri verirler. Kondansatörün sürekli olarak dolup
boşalması akım ile gerilim arasında 90°'lik faz farkı oluşmasına neden olur. Bobinlerden
farklı olarak kondansatörlerde akım 90° ileridedir.
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
10
www.meslekidenetim.com
www.meslekidenetim.com
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
Şekil 3.15. Kapasitif özellikli alıcılarda faz farkı
b. Bir fazlı alternatif akım ile beslenen alıcılarda güç hesaplamaları
Bir fazlı alternatif akım ile çalışan omik özellikli alıcılarda güç,
P = V.I = I2.R = V2/R [W] denklemleriyle bulunur.
İndüktif ve kapasitif özellikli alıcılarda çekilen akım ile gerilim arasında bir faz farkı ortaya
çıkar. O nedenle indüktif ve kapasitif özellikli alıcıların güçlerinin hesaplanmasında Cos φ ve
Sin φ değerleri de göz önüne alınır. İndüktif özellikli bir fazlı alıcıların aktif gücü P = V.I.Cos
φ denklemiyle bulunur. Denklemdeki Cos φ değerine güç katsayısı (faz farkı) denir. Güç
katsayısı cosinüsfimetre (kosinüsfimetre) adlı ölçü aletiyle ölçülür
Örnek: Bir fazlı asenkron motorun gerilimi 220 volt, akımı 5 amper, güç kat sayısı 0,9'dur.
Motorun aktif, reaktif ve görünür gücünü bulunuz.
Çözüm:
Motorun aktif gücü: P = V.I.Cos φ = 220.5.0,9 = 990 W
Cos φ = 0,9
Sin φ = 0,43
Motorun reaktif gücü: Q = V.I.Sin φ = 220.5.0,43 = 539 VAr
Motorun görünür gücü: S = V.I = 220.5 = 1100 VA
Açıklama
990 W, motor tarafından kullanılan (işe dönüştürülen) güçtür.
539 VAr, motor tarafından kullanılamayıp boşa giden (manyetik alana dönüşen)
güçtür.
• 1100 VA, motorun şebekeden çektiği bileşke güçtür.
•
•
c. Üç fazlı alternatif akım ile beslenen alıcılarda güç hesaplamaları
Sanayi tesislerinde kullanılan motor, trafo, kaynak makinesi vb. gibi aygıtlar üç fazlı AC ile
beslenir. Üç fazlı alıcıların şebekeden çektikleri güç wattmetre ile doğrudan belirlenebileceği
gibi, akım, gerilim, faz farkı değerleri ölçülüp hesap yoluyla da bulunabilir. Üç fazlı aygıtların
bakım onarımını yapan teknisyenlerin bu alıcıların gücünü hesaplamayı bilmesi gerekir.
Çünkü güç belli olduğu zaman alıcının sigorta, kablo, şalter, termik koruyucu gibi
donanımlarının değeri en uygun şekilde belirlenebilir. Üç fazlı alıcıların aktif, reaktif ve
görünür gücünü hesaplamada kullanılan denklemler şöyledir:
I. Üç fazlı alıcıların şebekeden çektikleri aktif (iş yapan) gücün bulunmasında kullanılan
denklem: P= .V.I.Cos φ
II. Üç fazlı alıcıların şebekeden çektikleri reaktif (iş yapmayan) gücün bulunmasında
kullanılan denklem: Q = .V.I.Sin φ
III. Üç fazlı alıcıların şebekeden çektikleri görünür gücün bulunmasında kullanılan denklem:
S = .V.I
Örnek: Üç fazlı motor, 380 voltluk şebekeden 5 amper akım çekmektedir. Güç katsayısı 0,8
olan motorun aktif gücünü bulunuz.
Çözüm: P = V.I.Cos φ = 1,73.380.5.0,8 = 2629 W
HAZ MUSTAFA ERDİL-ÜMİT AYAZ
11
www.meslekidenetim.com