elektrik klavuzu

 

 

 

Elektrik Kılavuzu

ELEKTRİK KILAVUZU

1

1

 

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası 1954

ELEKTRİK KILAVUZU 1

1.Baskı, Ankara-Aralık 2011 ISBN:978-605-01-0241-3 EMO Yayın No: EK/2011/22

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası Ihlamur Sokak No:10 Kat:2 06640 Kızılay Ankara Tel: (312) 425 32 72 Faks: (312) 417 38 18 http://www.emo.org.tr E-Posta: [email protected] Kütüphane Katalog Kartı

621.3 ELE 2011 Elektrik Kılavuzu 1 Kitabı; Yayına Hazırlayan: EMO Genel Merkez, --1.bs.--Ankara. Elektrik Mühendisleri Odası, 2011

477 s.:24 cm (EMO Yayın No:EK/2011/22; ISBN:978-605-01-0241-3)

Elektrik

Dizgi TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası Baskı TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

 

Elektrik Kılavuzu

ELEKTRİK KILAVUZU

1

BAŞLARKEN

7

ELEKTRİĞİN TEORİSİ VE TEMELLERİ

9

Elektriğin temelleri

9

Elektrostatik

14

Kapasitörler

16

Manyetik Devreler

18

A.C. Teorisi

23

A.C. devreleri

25

ELEKTRİK MALZEMELERİNİN ÖZELLİKLERİ

34

Manyetik Malzemeler

34

Bakır ve Bakır Alaşımları

43

Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları

48

Yalıtım Malzemeleri

53

Süperiletkenlik

75

YALITKANLAR: PLASTİKLER VE KAUÇUKLAR

78

Kalıplama malzemelerinin Özellikleri

78

Termoset Malzemeler

79

Termoplastik Malzemeler

83

Elektrik Mühendisliğinde Kauçuklar

89

YARI İLETKENLER VE YARI İLETKEN CİHAZLAR

2

94

Elektrik Kılavuzu Yarı iletkenler

94

Yarı iletken cihazlar

98

Güç uygulamalarında kullanılan yarı iletkenler

103

Diğer güç cihazları

106

Tristörler

106

Güç yarı iletkenlerinin uygulamaları

110

Termiyonik Cihazlar

114

Fotoelektrik Cihazlar

127

DOĞRULTUCULAR VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

130

Giriş

130

Metal Doğrultucular

130

Doğrultucu Ekipmanları

135

Dönüştürme Makineleri

143

BİLGİSAYARLAR VE MİKROKONTROLÖRLER

146

Ofis Tipi ve Ev Tipi Bilgisayarlar

148

Güvenlik

151

Endüstriyel Kullanım

151

Mikroişlemci Bazlı Cihazlar

155

ELEKTRİK ÜRETİMİ

157

Senkronize Jeneratör Teorisi

157

Jeneratör tipleri

163

Jeneratör imalatı

164

3

Elektrik Kılavuzu Test

170

Jeneratörün Korunması ve Senkronizasyonu

170

Elektrik Şebekesine Bağlantı

171

Jeneratörlerin Çalıştırılması

172

Uyarım Sistemleri

173

Otomatik Voltaj Regülatörleri

175

Kamusal Elektrik Temini İçin Güç Üretimi

180

Endüstriyel Elektrik Üretimi

195

Yüksek Bütünlüklü Enerji Temini

197

Enerji Sorunlarının Çözümü

198

Hat Üzeri Çifte Dönüşüm

202

UPS İçin Genel Koşullar

206

Doğrultucu/Akümülatör Şarjı

207

IGBT İnvertörü

208

Statik Anahtar

209

İzleme ve Kontrol

211

Paralel Konfigürasyonlar

212

Tipik Düzenlemeler

215

Dizel Kesintisiz Güç Sistemleri

216

Güneş Enerjisi

219

İLETİM VE DAĞITIM

222

Havai Hatlara İlişkin Yasal Düzenlemeler

225

İletim ve Dağıtım Sistemlerinin Verimliliği

231

4

Elektrik Kılavuzu

KABLOLAR

234

Yeraltı Kabloları

234

Yeraltı Kablolar için Sabit Değerler

249

Tesisat Kabloları

251

TRANSFORMATÖRLER

255

Transformatörler

255

Transformatörlerde Kol Değiştirme

271

TARİFELER VE GÜÇ FAKTÖRÜ

282

Tarifeler

282

Güç Faktörü Düzeltmesi

288

TESİSAT STANDARTLARI

294

IEE Kablolama Yönetmelikleri

294

2001 Basımında Yapılan Değişiklikler

294

BS 7671: 2001 Yılındaki Düzenlemelerin Ayrıntıları

300

Düzenlemelerin içeriği Bölüm 1. Kapsam, Amaç ve Temel İlkeler Bölüm 2. Tanımlar Bölüm 3. Genel Özelliklerin Değerlendirilmesi Bölüm 4. Güvenlik Amacıyla Korunma Bölüm 5. Ekipman Seçimi ve İmalatı Bölüm 6. Özel Tesisler veya Yerler Bölüm 7. Kontrol ve Test

302 304 304 310 311 321 331 342

Geleneksel Devre Düzenlemeleri

343

Topraklama Hataları Loopunun Empedansı Konusundaki Sınırlamalar

347

Kabloların Akım Taşıma Kapasiteleri

348

Kablo Destekleme Yöntemleri

349 5

Elektrik Kılavuzu Test Yöntemleri

353

Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği-Türkiye

360

I.YÖNETMELİĞİN KAPSAMI

360

II. YÖNETMELİĞİN UYGULANMASI UYGULAMA

360

III. TARİFLER

361

IV. GENEL HÜKÜMLER GERİLİMLER

378

V. YÖNETİMLE İLGİLİ HÜKÜMLER : 379 V.A - ELEKTRİK TESİSATÇILARINA DAİR HÜKÜMLER 379 V. B İÇ TESİSLERİN YAPILMASINDA GÖZ ÖNÜNDE BULUNDURULACAK KONULAR 381 V. C BAĞLANTI ŞARTLARI VE TESİSİN GÖZDEN GEÇİRİLMESİ 382 VI. TEKNİK KONULARLA İLGİLİ HÜKÜMLER 387 VI.A - KORUMA TEDBİRLERİ 387 VI - A.2 AŞIRI GERİLİMLERE KARŞI KORUMA 414 VI - A.3 TOPRAKLAYICILAR 416 VI- A.4 DENEYLER VE DENETIMLER 416 VI-B ELEKTRİK MAKİNELERİ-TRANSFORMATÖRLER VE REAKTANS BOBİNLERİ 420 VI-C (Değişik İfade:RG-16/06/2004-25494) ENERJİ ODASI, KABLO BACASI(KABLO ŞAFTI), ÖTEKİ İŞLETME ARAÇLARI 422 VII- ÖZEL İŞLETME YERLERİ VE TESİSLERE AİT EK HÜKÜMLER

454

VIII- ÖTEKİ TESİSLER İLE ZAYIF AKIM TESİSLERİNE AİT HÜKÜMLER

468

6

Elektrik Kılavuzu

BAŞLARKEN Elektrik üzerine bu notlar, toplamı 800 sayfayan yakındır. Ġki ayrı kısım olarak yayınlanmaktadır. Notlar, Eric Reeves’in neredeyse 30’a yakın kez derleyerek yayınlanmasını sağladığı, “Newnes Electrical Pocket Book” kitabı temel alınarak bir araya getirilmiĢtir. Kitap, Türkçeye de BileĢim Yayınları tarafından “Elektrik Cep Kitabı” ismiyle çevrilmiĢti. Bilindiği gibi bu kitap, Ġngilteredeki BS standartları ve yönetmeliklerine uygun olarak yazılmıĢtı. Ancak kitabın 23. Basımı, BS 7671:2000 (Tesisat Standartları) büyük ölçüde değiĢtirildikten, Avrupa CENELEC (HD 384…) ile ilgili kodlarla uyumlulaĢtırıldıktan sonra çıkartıldı. Dolayısıyla tesisat yönetmelikleri karĢılaĢtırıldığında çok büyük farklılıklar olmadığı görülecektir. Kitapta BS standartların anlatıldığı bölümlerde, Türkiye’deki standartları da gösterebilmek için gerektiği yerlerde Elektrik Kuvvetli Akım Yönetmeliği ve Elektrik Ġç Tesis Yönetmeliği de eklendi. Nitekim her iki yönetmelik de tıpkı Ġngiltere de olduğu gibi Avrupa normalarına uygun olarak yeni düzenlemeler yapıldıktan sonra yayınlandılar. Notların hazırlanmasında, bu kitabın dıĢında, R. Dorf’un “Electrical Engineering Handbook”; E.A. Reeves’in “Cable Management Systems”; CIBSE’nin internet sitesinden; CENELEC HD 384… kodlarından; www.elektrikfiyatlari.tk./2011_05_18/turkiye_elektrik_piyasasi; EECS yönetmeliklerinden, Elektrik Ġç Tesis Yönetmeliği ve Elektrik Kuvvetli Akım Yönetmeliği ile MEGEP’in www.megep.meb.gov.tr adresindeki elektrik ve elektronik iç tesisat uygulamaları ile akü ve otomotiv uygulamaları ile ilgili sayfalardan yararlanılmıĢtır. Notların ilk kısmı toplam 470 sayfadır: 12. Bölümdeki elektrik tesisat standartları/yönetmeliklerine kadarlık kısmı kapsamaktadır.

7

Elektrik Kılavuzu

Sadece Ġngiltere BS:Standartları değil aynı zamanda Türkiye’deki Elektrik Ġç Tesis Yönetmeliği de ilave edilmiĢtir. Ġlk bölüm Elektrostatik, kapasitörler, AC kuramı gibi daha ziyade kuramsal ağırlıkta; 2. Bölümde, bakır, aliminyum ve/veya alaĢımları vb, malzeme özellikleri içinde yer alıyor. Plastik ve kauçuk malzemelerin elektrik alanında kullanımı, yarı-iletkenlerin anlatıldığı 4.bölümden sonra, rektifiyerler ve konvertörler 5. Bölümde anlatılıyor. Bilgisayar ve programlanabilen kontrolörlerin ardından 7. ve 8. Bölümde elektriğin üretimi, dağıtımı, ardından kablolar ve kablolama anlatılmakta; Elektrik Kılavuzunun 2. Kitabı ise yaklaĢık 300 sayfadır ve Transformatörler, Enstalasyon/montaj aĢamaları, aydınlatma, motor ve kontrol konusu da ayrıntılı olarak ele alınmıĢ. 15 ve 16. Bölümlerde Koruma sistemleri ve ısıtma ve buzdolapları anlatılıyor, son beĢ bölümde ise sırasıyla, otomasyon sistemleri, enstrümantasyon ve ölçme, elektrik kaynakları, akülü taĢıtlar, batarya sistemleri, kablo iĢletim sistemleri, entegrasyonu ve son olarak tehlikeli alanlarda elektrik çalıĢmaları ile ilgili yöntemler anlatılmakta. BileĢim’den yayınlanan kitabı Türkçe’ye Erdemir Fidan kazandırmıĢtı. 2011’de kendisini kaybettik, neĢesini, bilgisini, azmini hep hatırlayacağız. Çevirilerinden yararlanarak birleĢtirilen bu notları, EMO kanalıyla, bu kez e-kitap olarak sunuyoruz, bu ekitaplara katkılarından dolayı, EMO yayınları ile uğraĢan baĢta Sn. Emre Metin, Sn.Hakkı Ünlü ve Sn.Orhan Örücü olmak üzere tüm EMO yetkililerine teĢekkür ederiz. Aydın Bodur

8

Elektrik Kılavuzu

Elektriğin Teorisi ve Temelleri Elektriğin temelleri Akım. 'Akım' terimi, elektriğin akıĢ oranını belirtmek için kullanılmaktadır. Kararlı akıĢ durumunda akım, verili bir noktadan bir saniyede geçen elektrik miktarı olarak tanımlanmaktadır. (Buna karĢın, 1948 yılından bu yana akım birimi resmi olarak, bu kuvvetin ölçülmeye son derece uygun olması dolayısıyla da, akımın ürettiği elektromanyetik kuvvet cinsinden tanımlanmaktadır). Akımın büyüklüğü yalnızca elektromotor kuvvete değil, dolaĢtığı yolun özelliklerine ve boyutlarına da bağımlıdır. Ohm kanunu. Ohm kanunu, doğru akım (d.c.) devresinde, akımın voltajla doğru orantılı, devrenin direnciyle ters orantılı olduğunu belirtir. Uygun birimler seçilerek, bu kanun aĢağıdaki gibi formüle edilebilir: Akım 

Elektromotor kuvvet Direnç

Bu değiĢkenler için kullanılan ticari birimler aĢağıdaki gibidir: Akım – amper (A) Elektromotor kuvvet – volt (V) 9

Elektrik Kılavuzu

Özdirenç – ohm

()

Yukarıdaki büyüklükleri göstermek için sırasıyla I, V ve R'nin kullanılması durumunda, Ohm kanunu aĢağıdaki Ģekilde yazılabilir: I

V R

veya V=IxR Bu kanun yalnızca bir devrenin tamamı için değil, uygun değerlerin kullanılması konusunda yeterli dikkatin gösterilmesi koĢuluyla devrenin herhangi bir parçası için de uygulanabilir. Özdirenç. Herhangi bir maddenin özdirenci, birim uzunluğa ve birim kesit alanına sahip bir parçasının gösterdiği dirençtir. Sembolü  birim ohm metredir. Maddelerin özdirenci sabit olmayıp sıcaklıklarına bağlıdır. Tablo 1.1'de, sürekli kullanılan metallerin ve alaĢımların özdirençleri (tersi olan iletkenlik değerleriyle birlikte) verilmektedir. Bir iletkenin direnci. Birim kesit alanı A ve uzunluğu l olan birörnek bir iletkenin direnci aĢağıdaki denklemle bulunur: R

l A

 ohm milimetre cinsinden verilmiĢse, kullanılan birimler milimetre ve milimetre kare cinsinden olmalıdır. Sıcaklık katsayısı. Bir iletkenin herhangi bir sıcaklıktaki direnci aĢağıda verildiği Ģekilde bulunabilir? Rt = R0 (1 + t) Rt = t ºC sıcaklığındaki direnç R0 = 0 ºC'deki direnç

 katsayısı sıcaklık katsayısı olarak adlandırılır ve sıcaklıktaki bir ºC artıĢa karĢılık dirençteki artıĢın 0 ºC'deki gerçek dirence oranı olarak tanımlanabilir. Bakırın katsayısı 0.004 olarak alınabilir. Sıcaklık artıĢıyla direncin artıĢı önemli bir faktördür ve birçok hesaplamada bu faktörün dikkate alınması zorunludur. Güç. Güç, birim zamanda yapılan iĢ olarak tanımlanmıĢtır. Elektrik güç birimi (P) watt'tır (kısaltması W) ve d.c.'deki gibi kararlı akımları aldığımızda 1W=1Vx1A 10

Elektrik Kılavuzu

veya veya sembollerle

W=VxA P=VxI

(Alternatif akımda güç hesaplamaları için sayfa 15'e bakın.) Not: 1 kW = 1000 W

11

Elektrik Kılavuzu

ġekil 1.1 Grafik semboller – BS 3939’a göre

12

Elektrik Kılavuzu

Enerji. Enerji, güç x zaman olarak tanımlanabilir ve elektrik enerjisi aĢağıdaki denklemle elde edilir, Enerji = VIt Bu denklemde, t zamanı gösterir. Elde edilen birim jüldür ve 1 saniye boyunca 1 voltluk gerilimde 1 amperlik akım anlamına gelir. Enerji için pratikte kullanılan birim kilowat saat'tir ve aĢağıdaki denklemle verilir: watt  saat  kWh 1000

Tablo 1.1 20 ºC'de özdirenç değerleri

Dirençlerde kaybolan enerji. R direncinden I akımını geçirmemiz durumunda dirençte ortaya çıkacak voltaj düĢüĢü aĢağıda verilmiĢtir: V = IR

13

Elektrik Kılavuzu

Dirençte kullanılan wat VI formülüyle verildiğinden, devredeki güç, P = VI = (IR) x I = I2R olacaktır. (I2R) terimi genellikle bakır kaybı veya I2R kaybı olarak bilinmektedir Benzer Ģekilde, güç de V x (V/R) = V2R biçiminde ifade edilebilir. SI birimleri. SI sistemi (Systeme Internationale) metreyi birim uzunluk, kilogramı birim kütle ve saniyeyi de birim zaman olarak kabul eder. BS 5555'te bu birimler 'SI birimleri için spesifikasyonlar ve bunların katlarının ve diğer bazı birimlerin kullanılması için tavsiyeler' olarak tanımlanmıĢtır. Bu kitabın bundan sonraki bölümlerinden SI birimleri kullanılmıĢtır ve bunlar elektrik birimlerinin birçoğunu içermektedir. Ancak, bu birimlerle dielektrik sabiti ve geçirgenlik sabittir ve aĢağıdaki gibi verilmiĢtir: Dielektrik sabiti 0 = 8.85 x 10-12 farad/metre Geçirgenlik 0 = 4π x 10-7 henry/metre Bunlar bazen, sırasıyla, elektrik ve manyetik uzay sabitleri olarak da bilinmektedir. Maddelerin göreli dielektrik sabitleri, r, ve göreli geçirgenlikleri, r, vardır ve dolayısıyla, vakum ortamı için r ve r değerleri bire eĢittir.

Elektrostatik Bütün cisimler elektrikle yüklenmiĢ duruma gelebilirler ve bu da statik elektrik olarak adlandırılır. Bir cisim üzerindeki elektrik yükü, iki yük arasındaki kuvvetin ölçülmesi yoluyla ölçülür ve bu kuvvet ters kareler kanununa uymaktadır (yani, kuvvet cisimlerin üzerindeki elektrik yüklerinin çarpımıyla doğru orantılı, cisimlerin arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılıdır). Bu durum aĢağıdaki denklemle gösterilebilir: F

q1 q 2 N 4 0 d 2

Bu denklemde, q1 ve q2 coulomb cinsinden elektrik yüklerini (sembolü C), d, metre cinsinden, iki cisim arasındaki mesafeyi göstermektedir – elektrik yükleri arasındaki uzayda, dielektrik sabiti 0 olan hava veya vakum vardır. N newton cinsindendir.

14

Elektrik Kılavuzu

Elektrik yükü taĢıyan cisimler baĢka bir ortamla birbirlerinden ayrılmıĢlarsa, iki cisim arasındaki dielektrik ortamın nispi dielektrik sabitine bağlı olarak, elektrik yükü taĢıyan bu iki cisme etki eden kuvvet farklı olabilir. Nispi geçirgenlik aynı zamanda dielektrik sabiti olarak da adlandırılmaktadır. Bu durumda kuvvet aĢağıdaki denklemle verilir: F

q1 q 2 N 4 10 d 2

Bu denklemde, özel bir yalıtkan türü için r değeri sabittir. Hava veya vakum için r değeri birdir. Alan yoğunluğu. Elektrik yüklü cisimler bir elektrostatik alan yaratırlar. Bu alanın yoğunluğu birim elektrik yükü üzerindeki kuvvet olarak alınır. Verili bir noktada q elektrostatik yükünün yarattığı alanın yoğunluğu aĢağıdaki denklemle verilmiĢtir: E

q V/m 4 0 d 2

Not. Amper, tanımlanmıĢ birimdir. Buna göre, coulomb'un tanımı, verili bir noktadan bir amperlik bir akımın bir saniye boyunca geçmesinin sağlanması durumunda akan elektrostatik yük miktarıdır.

1948 yılında uluslararası olarak kabul edilen amper değeri, sonsuz uzunlukta, vakum ortamında, merkezleri arasında bir metre mesafe bulunan iki iletkenden geçiĢi sırasında, iletken boyunca her iletkenin üzerinde 2 x 10-7 N/m'lik kuvvet yaratılmasına yol açan akım olarak tanımlandı. Dielektrik akı. Yukarıda gönderme yapıldığı biç imde bir elektrik yükünün yarattığı alanın, manyetik kuvvet çizgilerine benzer biçimde varsayımsal kuvvet tüpleri olarak düĢünülen bu tüpler, ilgilenilen cismin elektrik yükünden etkilenmesi durumunda serbest birim elektrik yükü tarafından kat edilecek yollardır. Bu tüpler sayesinde, dielektrik akım yoğunluğu'nu metrekare alan baĢına kuvvet tüplerinin sayısına göre elde ederiz. Kendi birimimiz için, 1 m çapında bir küreyi alıp buna bir birim elektrik yükü veririz. Bu durumda, kürenin yüzeyinde, metrekare baĢına bir kuvvet tüpü dielektrik akım yoğunluğu elde ederiz. Toplam kuvvet tüplerinin sayısı, kürenin alanına (4π) eĢit olacaktır. Herhangi bir q elektrik yükü için r uzaklığındaki dielektrik akım yoğunluğu aĢağıdaki gibi hesaplanacaktır:

15

Elektrik Kılavuzu D

q C/m 2 4r 2

Herhangi bir noktadaki alan yoğunluğunun veya elektrik kuvvetin aĢağıdaki formülle verildiğini görmüĢtük: E

q 4 0 r r 2

Bu durumda, bu denklem aynı zamanda, E = D / r0 biçiminde de ifade edilebilir. Elektrostatik potansiyel. Bir cismin elektrik yüküyle yüklendiği gerilim cismin elektrik yüküyle ve kapasitans'ıyla orantılıdır, yani C = Q / V'dir. Bu denklemde, V gerilimi, C kapasitansı göstermektedir. Bir cismin kapasitansı, gerilimi bir volt artırmak için gerekli elektrik miktarı olarak tanımlanmaktadır. Söz konusu gerilim birimi, birim elektrik yükünü (1 coulomb) sonsuzdan birim potansiyelin bulunduğu noktaya taĢımak için yapılan jül cinsinden iĢ olarak tanımlanmaktadır. Kapasitans. Pratik amaçlar için kapasitans birimi volt ve coulomb cinsinden birimlerle kullanılabilecek biçimde düzenlenmiĢtir. Bu durumda, birim F ile gösterilen farad'dır ve C = Q / V denklemini elde ederiz ki burada C farad cinsinden, Q coulomb cinsinden, V volt cinsindendir. Farad oldukça büyük bir birim olduğundan, pratikte genellikle bir faradın 10-6'na eĢit olan mikrofarad veya 10-12'sine eĢit olan pikofarad daha yaygın olarak kullanılır.

Kapasitörler Bir cismin kapasitansı dünyaya veya bir baĢka cisme yakınlığıyla artar ve bunların bileĢimi kapasitans olarak adlandırılır. Bu iki cisim arasında bir gerilim farkı olduğu sürece, bu iki cisim arasındaki maddenin dielektrik katsayısından etkilenen bir kapasitör etkileĢimi vardır. Düz plakalı kapasitörler. Düz plakalı kapasitörler (Şekil 1.2) genellikle aralarında dielektrik olarak kâğıt veya baĢka malzemelerin kullanıldığı plakalardan yapılmaktadır. Bir düz plakalı kapasitörün nominal değeri aĢağıdaki denklemle verilir: C = r0 A / d farad

16

Elektrik Kılavuzu

Bu denklemde, A her bir plakanın alanını, d yalıtkan malzemenin kalınlığını göstermektedir. Çok plakadan oluĢmuĢ kapasitörler için, mevcut paralel bağlanmıĢ kapasitörlerin sayısını çarpan olarak eklemek gereklidir.

ġekil 1.2 Plakalı kapasitör Konsantrik kapasitörler. DıĢ iletkenin veya yalıtımın yarıçapı r1 m iç iletkeninin yarıçapı r2 m olan elektrik kabloları, bir konsantrik kapasitöre eĢdeğerdir (Şekil 1.3). Bu durumda, dielektrik sabiti r ise (1 m uzunluk için) kapasitans aĢağıdaki denklemde verildiği gibi olacaktır: C

2 r 0 farad/metr e log e( r1 / r2 )

ġekil 1.3 Konsantrik kapasitör

ġekil 1.4a Seri kapasitörler 17

Elektrik Kılavuzu

ġekil 1.4b Paralel kapasitörler Farklı malzemeler için r değerleri Hava 1 Kâğıt, mukavva 2 Pamuk Ģerit (lastiklenmiĢ) 2 Yağlı yalıtımlı dokuma 2 Kâğıt (yağlanmıĢ) 2 Gomalak 3 Bakalit 6 Parafin mumu 3 Mika 7 Porselen 7 Cam 7 Mermer 8 Kauçuk 2.5 Ebonit 2.5 Guta perka 4 Polietilen 2.3 Naylon poliamid (Nomex) 3 Epoksi reçine 3.4 Fenolik reçine 3.5

Manyetik Devreler Elektromanyetler. Manyetizmin, bir manyetik devrenin etrafında akan kuvvet çizgileri veya manyetik akı Ģeklini aldığı varsayılmaktadır. Bu devre demirin bütün boyunca olabilir veya bir veya daha çok hava boĢluğu içeren bir demir boyunca olabilir. Transformatörlerin demir çekirdekleri, birincinin bir örneğini, lamine demir stator çekirdekleriyle ve aralarında hava veya

18

Elektrik Kılavuzu

hidrojen doldurulmuĢ boĢluklarıyla dövme demir rotorlarıyla jeneratörler ikincinin örneğini oluĢturur. Kuvvet çizgileri elektrik devresinin manyetomotor kuvvetiyle doğru orantılıdır ve aĢağıdaki denklemle verilir: m.m.f. = IN amper sarım Denklemde, I amper cinsinden akımı, N bu akımı taĢıyan sargıdaki veya sargılardaki sarım sayısını göstermektedir. Burada verilen m.m.f. birçok açıdan bir elektrik devresinin e.m.f. değeriyle benzeĢmektedir ve direnç yerine, manyetik devrenin akının oluĢmasına 'direnci' olarak düĢünülebilecek olan relüktans kullanılmaktadır. Relüktans, aĢağıdaki denklem kullanılarak bulunmaktadır: Relüktans = S =

l A r  0

amper sarım/weber (At/Wb)

Denklemde, l metre cinsinden manyetik devrenin uzunluğunu, A metre kare cinsinden kesitin alanını, r0 malzemenin geçirgenliğini göstermektedir. Geçirgenlik gerçek manyetik devrenin bir özelliğidir ve yalnızca devreyi oluĢturan malzemeye göre değil bu malzeme ferromanyetik bir malzemeyse (normal olarak demir) malzemenin içerdiği kuvvet çizgilerinin sayısıyla, yani akım yoğunluğuyla da değiĢir Herhangi bir devredeki gerçek akı, m.m.f relüktans

oranıyla orantılıdır ve buradan aĢağıdaki iliĢkiyi elde ederiz: toplam akı =  =

m.m.f. S

Wb

Göreli geçirgenlik, r, her zaman için herhangi bir ferromanyetik malzemeden yapılmıĢ malzemede indüklenen kuvvet çizgilerinin sayısının (akı yoğunluğu) aynı koĢullarda, boĢ uzayda indüklenen çizgilerin sayısına oranı olarak verilir. BoĢ uzayın geçirgenliği, 0, bütün iĢlemler ve amaçlar için havanınkiyle aynı olarak kabul edilebilir ve bunun sonucunda geçirgenlik havayla karĢılaĢtırmalı olarak alınan manyetik iletkenlik olarak düĢünülebilir. Yukarıda toplam akı için verilen formülü ele alarak, bunu m.m.f. ve S değerlerini yerlerine koyarak birleĢtirip aĢağıdaki denklemi elde edebiliriz:

19

Elektrik Kılavuzu

Toplam akı,  =  R  0 INA Wb L

Toplam akı değerini elde ettikten sonra, akım yoğunluğu veya metre kare baĢına akım çizgilerinin sayısını aĢağıdaki Ģekilde elde edebiliriz: Akı yoğunluğu = B =  tesla (T) A

Tesla, metrekare baĢına weber değerini göstermektedir. Birçok durumda, bir motorun dönen armatüründe olduğu gibi manyetik akının kullanılabilmesini sağlamak amacıyla, manyetik devrelerde (Şekil 1.5) bir hava boĢluğu [:air gap] olacaktır. Böyle bir durumda, kullanılabilecek olan akının yararlı akı olarak tanımlanması alıĢılmıĢ bir uygulamadır. Böyle bir durumda, her zaman için kenarlarda bir miktar 'çıkıntı' [:bulge] olduğu görülecektir. Her zaman için, hava boĢluğunun uzağında daha kısa yolları kat eden birçok kuvvet çizgisi olacak ve bunun sonucunda hava boĢluğu içindeki gerçek akı sarım tarafından üretilenden daha küçük olacaktır. Bu iki değer arasındaki oran, aĢağıdaki gibi tanımlanan kaçak katsayısıyla verilmektedir: hava boşluğunda akı demirde akı

ġekil 1.5 Manyetik devre Amper sarım / metre (At/m). Jeneratörler, motorlar, vb. karmaĢık devrelerle ilgilenmek için manyetik devrenin değiĢik bölümlerinin ayrı ayrı ele alınması daha uygundur ve bu amaçla sabit bir akı yoğunluğu vermek için gerekli amper sarım / metre değerinin 20

Elektrik Kılavuzu

tanımlanması daha uygundur. Yukarıda toplam akı için verilen tam formülü kullanarak aĢağıdaki bağıntıyı elde ederiz: B

 A

  r 0

IN   r 0 H l

Buna göre, geçirgenlik ve akı yoğunluğu aĢağıdaki ifadeyle bağıntılı durumdadır: IN H l

Bu değer mıknatıslama kuvveti olarak anılmaktadır ve bunun birim uzunluk (örneğin, metre) baĢına amper sarım değerine eĢit olduğu görülecektir.

ġekil 1.6 B – H eğrisi B ve H arasındaki iliĢki genellikle B – H eğrileri vasıtasıyla verilmektedir (Şekil 1.6), fakat farklı bir ölçek kullanılarak, gerekli olan metre baĢına amper sarım değerleri okunabilir. Şekil 1.6'da bu ölçek de görülmektedir. Histeresis. Bir demir parçası kademeli olarak manyetize edilip, ardından yavaĢça manyetizasyonu giderilirse, akımın sıfıra düĢmesinden sonra bile halen kalıntı bir manyetizm veya mıknatıslık kalıntısı olduğu ve akıyı ortadan kaldırmak için akımın tersine çevrilmesi gerektiği görülecektir. Bu durum, manyetizasyon eğrisinin tamamının ABCDEF devresiyle gösterildiği Şekil 1.7'de gösterilmektedir. Mıknatıslama kuvvetinin ardından akının 21

Elektrik Kılavuzu

gecikmesi histeresis olarak anılmaktadır ve ABCDEF Ģekliyle gösterilen tam bir döngü sırasında, demir içinde enerji kaybı ortaya çıkmaktadır. Bu sistemin kaybını gösterdiğinden histeresis kaybı olarak anılmaktadır. Frekans hertz (Hz) cinsinden verilmiĢtir ve 1 Hz = 1 devir/saniye'yi göstermektedir.

ġekil 1.7 Histeresis kayıpları Alternatif akım motorlarında bu kayıp süreklidir ve bu kaybın değeri kullanılan malzemelere bağlıdır. birim m3 hacimde kaybolan wat cinsinden enerji = k1 fB max n Bu denklemde, kullanılan herhangi bir özel malzeme için k1 değeri sabittir. n üssü, Steinmetz veya histeresis üssü olarak bilinmektedir ve bu da kullanılan malzeme türü için sabittir. Orijinal olarak bu değer 1.6 olarak alınıyordu; ancak daha yüksek akı yoğunluklarında çalıĢan modern malzemeler için bu değer 1.6 ila 2.5 arasında değiĢmekte, hatta daha yüksek değerler almaktadır. f Hz cinsinden frekansı, ve Bmax maksimum akı yoğunluğunu göstermektedir. Histeresis çevrimi civarında döngüsel manyetizasyona maruz bırakılan hemen bütün manyetik malzemeler, ayrıca kayıplara yol açan endüksiyon akımı olgusunu da yaĢayacaktır. Manyetik devrelerin ince levhalar kullanılarak üretilmesi ve devrenin özdirencini artıran silisyum eklenmesi yoluyla endüksiyon akımlarının büyüklüğü azaltılabilir. Silisyum, ayrıca histeresis çevriminin alanını küçülterek histeresis kayıplarını azaltır. Sonuç olarak, endüksiyon akımı kaybı aĢağıdaki ifadeyle verilir: Metreküp baĢına watt cinsinden kayıp = k 2 f 2 t 2 Beff 2 / 

22

Elektrik Kılavuzu

Bu denklemde, k2 malzeme için bir baĢka sabiti, t kalınlığı,  malzemenin özdirencini göstermektedir. Beff, malzemenin (aĢağıda tanımlanan) r.m.s. değerine karĢılık gelen etkin akım yoğunluğudur. Elektrikli makinelerin tasarımı sırasında manyetik devre veya demir kayıplarını demirin hacmi yerine demirin ağırlığıyla iliĢkilendirmek daha uygundur. k1 ve k2 sabitlerinin uygun biçimde ayarlanmasıyla bu iliĢkilendirme kolayca gerçekleĢtirilebilir. 1.6 tesla akım yoğunluğunda ve 50 Hz frekansta çalıĢan 0.3 mm civarındaki modern laminasyonlar için birleĢik histeresis ve endüksiyon akımı kayıpları 1'den küçük veya 2 W/kg civarında olabilir. Seri bağlanmıĢ manyetik yollar. Manyetik yolların seri olarak bağlanmıĢ birkaç farklı parçadan oluĢması durumunda, devrenin toplam relüktansı, değiĢik parçaların relüktansları toplanarak elde edilir. Şekil 1.5'teki halkayı ele aldığımızda, bunun toplam relüktansı, demir kısmın relüktansı hesaplanıp hava boĢluğunun relüktansıyla toplanarak elde edilir. l0 uzunluğundaki hava boĢluğunun relüktansı aĢağıdaki formülle verilir: l0 0 A

Denklemde, 0'ın değeri, 0 = 4π x 10-7 H/m'dir.

A.C. Teorisi Alternatif akım. Modern alternatörler, bütün pratik amaçlar için, sinüzoidal (yani, sinüs eğrisi biçiminde) bir e.m.f. üretir. e.m.f. ve zaman arasındaki iliĢki aĢağıdaki denklemde verilir: e = Emax sin  t Bu denklemde,

e = anlık gerilimi, Emax = maksimum gerilimi, t = armatürün nötr eksene göre dönme açısını göstermektedir.

Frekansı, f hertz olarak alırsak, 'nın değeri 2f olacak, bunun sonucunda denklem de aĢağıdaki Ģekli alacaktır? e = Emax sin (2f) t Bu durumda, gerilimin grafiği Şekil 1.8'de görüldüğü gibi olacaktır. 23

Elektrik Kılavuzu

ġekil 1.8 Akım genellikle gerilimle orantılı olduğundan (aĢağıya bakın) akım da sinüzoidaldir ve aĢağıda verildiği biçimdedir: i = Imax sin [(2f) t + ]

 sabiti akım ve gerilim arasındaki açısal yer değiĢtirmeyi göstermektedir ve aĢağıda ayrıntılı olarak açıklanmıĢtır. Ortalama veya mean değer. Mükemmel sinüs dalgaları için gerilimin ve akımın ortalama değerleri, maksimum değerlerin 0.636'sı olarak bulunur ve aĢağıdaki denklemlerle verilir. Eave = 0.636 Emax ve Iave = 0.636 Imax Ortalama değerler, elde edilecek sonuçların gerilimden bağımsız olarak yalnızca akıma bağlı olduğu elektrikle kaplama, akümülatör Ģarjı gibi iĢlemlerde kullanılmak için uygundur. R.m.s. (ortalama karekök değeri. Güç de dahil her koĢulda geçerli olan değerler E r.m.s.  E max 

1 2

 0.707 E max

ve I r.m.s.  I max  1  0.707 I max 2

r.m.s. değerleridir. Bu değerler, bir devre veya yarı devre için karesi alınmıĢ olan ordinatların ortalama değerlerinin karekökü alınarak elde edilir. (Şekil 1.8'e bakın.) Bunlar, gücün, gerilimin veya akımın karesiyle orantılı olduğu bütün güç, aydınlatma ve ısıtma uygulamalarında kullanılan değerlerdir.

24

Elektrik Kılavuzu

A.C. devreleri Direnç. Sinüzoidal bir e.m.f.'nin bir direnç üzerine uygulanması durumunda akım e.m.f. ile aynı fazda olacaktır ve grafik olarak gösterilirse, e.m.f. eğrisiyle aynı fazda olacaktır (yani, yukarıdaki ifadedeki  değeri sıfır olacaktır). Akım, d.c. için verilen Ohm kanunuyla uyumlu olacaktır, yani I = V/R olacaktır ve burada V uygulanan e.m.f.'nin veya gerilimin r.m.s. değeri, R ohm cinsinden dirençtir – I'nın değeri r.m.s. değeri olacaktır (Şekil 1.9'a bakın).

ġekil 1.9 İndüktans. Bir indüktansa sinüzoidal bir e.m.f. uygulanması durumunda akımın, I = V/[(2f)L] denklemine uyduğu görülecektir. Burada, V gerilimi (r.m.s. değeri), f frekansı ve L henri cinsinden indüktansı gösterecek, I'nın değeri, r.m.s. değerini gösterecektir. Akım gerilimin gerisinde kalacak ve oluĢturduğu grafik Şekil 1.10'daki gibi olacaktır. Faz farkı 90º'dir (  = -90º). (2f)L ifadesi indüktif rezistans (XL) olarak adlandırılmaktadır.

ġekil 1.10 Kapasitans. Bir kapasitöre sinüzoidal bir e.m.f. uygulanması durumunda akım, I = (2f)CV olacaktır. Burada, C farad cinsinden kapasitansı göstermektedir ve diğer simgelerin karĢılıkları yukarıda verildiği gibidir. Bu durumda, Şekil 1.11'de gösterildiği gibi, akım voltajın 90º önündedir ( = +90º). 1/[(2f)C] ifadesi kapasitif reaktans (XC) olarak adlandırılmaktadır ve akım aĢağıdaki ifadeyle verilir:

25

Elektrik Kılavuzu I

V XC

ġekil 1.11 Seri bağlanmış direnç ve indüktans. Şekil 1.12'de gösterilen her devrede akım aĢağıdaki denklemdeki ifadeyle tanımlanır: I

V R  XL 2

2

Bu ifadede, XL, indüktansın reaktansını (XL = (2f)L) göstermektedir. (R2 + XL2)1/2 ifadesinde empedans (Z) olarak adlandırılmaktadır ve bu durumda, I = V/Z'dir. Akım gerilimin gerisinde kalacak, ancak gecikme açısı, , R ve XL'nin göreli değerlerine bağlı olacaktır – açı, (Şekil 1.12a'da gösterilen  açısı) tan  = XL/R iliĢkisiyle belirlenecektir. Seri bağlanmış direnç ve kapasitans. Bu türden bir devre için akım aĢağıdaki ifadeyle tanımlanacaktır: I

V R  XC 2

ġekil 1.12a

ġekil 1.12b 26

2

Elektrik Kılavuzu

Bu denklemde, XC kapasitansın reaktansıdır (1/(2fC)). Akım gerilimin önündedir ve önceleme açısı, tan  = Xc/R bağıntısıyla verilir. Seri bağlanmış direnç, indüktans ve kapasitans. I = V/Z denkleminde, bu devrenin empedansı (Z), Z = R 2  ( X L  X C ) 2 ifadesiyle verilecek ve faz farkı, hangi değerin yüksek olduğuna bağlı olarak, tan 

X L  XC X  XL veya C R R

denklemlerinden biriyle verilecektir. (Burada, XL indüktif reaktansı, XC kapasitans reaktansını göstermektedir.) IEC, indüktanstan doğan reaktansın pozitif, kapasitanstan doğan reaktansın negatif olduğu varsayıldığında, reaktansa gönderme yapıldığında indüktans ve kapasitans terimlerinin ihmal edilebileceğini önermektedir. Paralel devrelerde akım değerleri. Her dal basit bir devre biçiminde ele alınarak, her daldaki akım ayrı ayrı hesaplanır. Daha sonra, besleme akımını elde etmek amacıyla, dallardaki akımlar, aĢağıdaki yöntemle vektörel olarak toplanır: Her bir dal akımı vektörünü, bir ekseni besleme e.m.f. vektörünü içeren, birbirlerine dik eksenlerde bileĢenlerine ayırın (bakın, Şekil 1.13). Bu eksen aynı faz ekseni, [:in-phase axis] bununla 90º açı yapan diğer eksen enine alan ekseni [:quadrature axis] olarak adlandırılır. Bu durumda, besleme akımı aĢağıdaki iliĢkiyle verilir: (aynı fazdaki bileşenler in toplamı) 2  (enine alanların toplamı)2

ve cos  

aynı fazdaki bileşileşk in toplamı besleme akıkı

Burada, I1, I2, ..., dal devrelerinin akımlarını ve 1, 2, ... , bunların faz farklarını gösteriyorsa, aynı faz bileĢenleri, I1 cos 1, I2 cos 2, vb.'dir ve bunların enine alan bileĢenleri I1 sin 1, I2 sin 2, vb.'dir. Bu durumda, hat veya besleme akımı aĢağıdaki denklemle verilir: I  ( I1 cos 1  I 2 cos  2  ...) 2  ( I1 sin 1  I 2 sin  2  ...) 2

cos  

I 1 cos 1  I 2 cos  2  ... I

27

ve

Elektrik Kılavuzu

ġekil 1.13 Paralel devreler cos 1, sin 2. vb. büyüklükler, aĢağıdaki genel formül kullanılarak elde edilebilir: cos  = direnç/empedans, ve sin  = [I1 sin 1 + I2 sin 2]/I. Devrenin eĢdeğer empedansı, hat akımı hat voltajına bölünerek bulunur. Bu empedansın eĢdeğer direnci ve reaktansı gerektiğinde, bunlar aĢağıdaki formüllerle hesaplanır: Paralel devrelerin eĢdeğer direnci = Empedans x cos  Paralel devrelerin eĢdeğer reaktansı (empedans)2 - (direnç) 2  empedans  sin

Seri–paralel devrelerde akım. Ġlk aĢama, devrenin paralel bölümündeki ortak empedansın hesaplanmasıdır (Şekil 1.14). Bunu gerçekleĢtirmenin en kolay yolu, basit paralel devrelerde olduğu gibi dallardaki akımların, ortak empedansın ve eĢdeğer direnç ve reaktansın hesaplanmasıdır. Bu hesaplamalar, bu devrenin paralel bölümü için (Ģu aĢamada bilinmeyen) gerilim değeri bilinmeksizin bir V1 değeri varsayılarak gerçekleĢtirilebilir. Devrenin paralel bölümü için bir ortak empedans (ZE) değeri elde edildikten sonra, bilinen yöntemlerle akım değerinin elde edilmesinin ardından, bütün devrenin ortak empedansını (Z) elde etmek amacıyla bu değer seri bölümün empedansına (ZS) vektörel olarak eklenir. Bunun sonucunda, E'nin faz farkını göstermesi 28

Elektrik Kılavuzu

durumunda, paralel devrelerin ortak empedansı (ZE), RE = ZE cos E ve XE = ZE sin E formülleri kullanılarak, direnç ve reaktans olarak ayrılmalıdır. Bütün devrenin ortak empedansını hesaplamak amacıyla, bu direnç ve reaktans değerleri, devrenin seri bağlanmıĢ kısmının direnç ve reaktans değerlerine eklenir.

ġekil 1.14 Seri – paralel devreler Sonuç olarak, bir seri – paralel devrenin ortak empedansının (Z) direnç terimi (R), ayrı ayrı empedansların direnç terimlerinin toplamına (RE + RS) eĢittir. Benzer Ģekilde, reaktans terimi (X), ayrı ayrı empedansların reaktans terimlerinin toplamına (XE + XS) eĢittir. Bu durumda, bir seri – paralel devrenin ortak empedansı: Z  R2  X 2

ve hat akımı = V/Z'dir Üç fazlı devreler. Üç fazdaki akım, her faz ayrı ayrı ele alınarak ve faz akımlarının, tek fazlı devrelerde olduğu gibi, faz gerilimlerinden ve empedanslarından yola çıkılarak hesaplanmasıyla elde edilir. Pratikte, yüklerin dengelenmesi neticesinde, üç fazlı sistemler genellikle simetriktir. Bu gibi durumlarda, hesaplamalar basittir ve doğrudan yapılır. Yüklerin dengelenmemiĢ veya sistemin asimetrik olduğu durumlardaki hesaplama yöntemleri için daha kapsamlı ders kitaplarına baĢvurulmalıdır.

29

Elektrik Kılavuzu

Faz akımlarının hesaplanmasından sonra, hat akımları aĢağıdaki basit kurallarla elde edilir. Yıldız bağlantılı sistemler için: hat akımı = faz akımı hat gerilimi = 1.73 x faz gerilimi Üçgen bağlantılı sistemler için: hat akımı = 1.73 x faz akımı hat gerilimi = faz gerilimi A.C. devrelerinde güç. Tek fazlı bir devrede güç W = VI cos  denklemiyle verilmektedir. Bu denklemde, W watt cinsinden gücü, V gerilimi (r.m.s.) ve I akımı (r.m.s.) göstermektedir. Cos  devrenin güç faktörünü göstermektedir; buna göre: güç faktörü  cos  

W watt  VI volt  amper

Şekil 1.15'e baktığımızda, I,  açısı kadar geciken akımı göstermektedir. Bu akım, enerji bileĢenleri OW ve reaktif bileĢke OR olarak ikiye ayrılmaktadır. Buna göre, güç, OV x OW = OV x OI cos  = VI cos  iliĢkisiyle verilmektedir.

ġekil 1.15 Üç fazlı çalıĢma. Üç fazlı bir alternatörün veya transformatörün üç sarımı, Şekil 1.16'da gösterildiği gibi, iki farklı Ģekilde bağlanabilir. Faz gerilimleri ve akımları ve hat gerilimleri ve akımları arasındaki iliĢkiler bu çizimde gösterilmiĢtir. Yıldız veya Y bağlantıda bir nötr noktanın mevcut olduğuna, buna karĢılık üçgen veya  bağlantıda böyle bir nokta olmadığına dikkat edin. Jeneratörler genellikle yıldız sarımlıdır ve nötr nokta topraklama için kullanılır. Motorlar yıldız veya üçgen bağlantılı olabilir; fakat düĢük gerilimli, küçük

30

Elektrik Kılavuzu

boyutlu motorlarda sarımların boyutlarını küçük tutmak için genellikle yıldız bağlantı kullanılır.

ġekil 1.16 Üç fazlı devrelerde güç. Üç fazlı bir devredeki toplam güç, üç fazdaki güç miktarlarının toplamına eĢittir. Şekil 1.17'deki yıldız sistemini ele alırsak ve dengeli (yani, üç hattaki gerilim ve akım değerlerinin eĢit ve simetrik olduğu) bir sistem olduğunu varsayarsak, toplam güç 3 x faz baĢına güç olmalıdır. O halde, W = 3 (vi) cos 'dir. Faz gerilimi ve faz akımı yerine hat gerilimi değerlerini koyarsak, aĢağıdaki denklemi elde ederiz: V  W  3(vi) cos   3  I  cos   3VI cos   3 

L1L2L3, v gerilimi altındaki tek fazlı yüklerdir. Üç fazlı yükler, V gerilimindeki 1, 2 ve 3 hatlarından alınmıĢtır. Not - V = 3v

ġekil 1.17 Aynı ifadenin üçgen bağlantılı sistemlerdeki gücü verdiği ve V ve I'nın hat gerilimine ve hat akımını, cos 'nin güç faktörünü gösterdiği dengelenmiĢ bir sistemde gücün W = √3 VI cos  denklemiyle verildiği görülecektir. DengelenmemiĢ ve simetrik olmayan sistemler için yukarıdaki ifade geçerli değildir. (Motorlar gibi birçok üç fazlı cihazın dengeli bir yük oluĢturduğu varsayılabilir ve akım, vb. büyüklüklerin hesaplamaları bu varsayım temelinde, yukarıdaki ifadeler kullanılarak yapılabilir.) 31

Elektrik Kılavuzu

Üç fazlı bir devredeki yük birkaç yoldan ölçülebilir. Kalıcı bir anahtar paneli çalıĢmasında, ölçüm cihazının hem dengelenmiĢ hem dengelenmemiĢ yükleri göstermesi için, genellikle iki elemanı olan bir üç fazlı watmetre birimi kullanılır. Geçici ölçümler için, Şekil 1.18'de gösterilen yöntemlerden herhangi biri kullanılabilir. Tek bir ölçüm cihazındaki yük W olarak okunduğunda, toplam güç = 3W'dur

ġekil 1.18 DengelenmemiĢ yüklerle ölçüm yapılabilmesi için, Şekil 1.18'de belirtildiği biçimde bağlanmıĢ iki ölçüm cihazı kullanılmalıdır. Ġki ölçüm cihazındaki okumaların toplanmasıyla toplam gücün elde edilmesine ek olarak, bu verilerden yola çıkılarak güç faktörü de elde edilebilir. Ancak, sistemdeki güç faktörünün 0.5'ten küçük olması durumunda ölçüm cihazlarından birinin okumalarının tersine döneceğine dikkat edilmesi önemlidir. Bu durumda, pozitif bir okuma elde edebilmek amacıyla ölçüm cihazlarından birinin uçlarının ters bağlanması gerekebilir. 0.5'ten küçük güç faktörleri söz konusu olduğunda, okunan değerler toplanmak yerine çıkarılmalıdır. Sistemin güç faktörü, faz gecikme açısının tanjantını veren tan  

3 (W1  W2 ) (W1  W2 )

denkleminden elde edilebilir ve kosinüs değerleri tablolardan bulunabilir. Altı fazlı devrelerde güç. Döner dönüĢtürücüler ve diğer doğrultucularda kullanıldığı biçimiyle altı fazlı bir sistemde (dengelenmiĢ olduğu varsayılan) sistemin gücü 32

Elektrik Kılavuzu

W = 6 VI cos  denklemiyle verilir. Bu denklemde, V faz gerilimini, I faz akımını gösterir. Hat voltajı VL ve hat akımı IL cinsinden yazıldığında, denklem aĢağıdaki biçimi alır: 3 2

VL I L cos 

Her iki durumda da cos , faz gerilimi ve faz akımı arasındaki faz açısıdır. Üç-faz 4-iletken. Bu sistem (Şekil 1.16), 400 V dağıtım sağlanması amacıyla Ġngiltere'de hemen her yerde kullanılmaktadır. Bu sistemde, üç yüklü "iletken" ve bir nötr iletken vardır. Yüklü bir iletken ve nötr hat arasındaki gerilim nominal olarak 230 V, "iletkenler" ve nötr hat arasındaki gerilim, tek hat ve nötr hat arasındaki gerilimin √3 katıdır. Bu da motorlar, vb. için 400 V'luk üç faz gerilimi sağlar. Bu durumda, tek fazlı yükler herhangi bir "iletken" ve nötr hat arasına, üç fazlı yükler 1, 2, 3 olarak iĢaretlenmiĢ üç iletkene bağlanmaktadır. (Yukarıda verilen nominal gerilim değerlerinin, önceden kullanılan 415 V üç faz, 240 V tek faz gerilim değerleri yerine, Ġngiltere'de Ocak 1995'ten bu yana kullanılan değerler olduğuna dikkat edin. Bu uygulama, gerilim harmonizasyonu konusundaki AB Talimatı'nın sonucunda ortaya çıkmıĢtır. – Bakın, Kısım 12.) Dağıtım kablolarında nötr iletken diğer iletkenlere eĢit veya onların yarı kalınlığında olabilir. Özellikle floresan aydınlatma yüklerinin ağırlıklı olduğu modern sistemlerde genellikle diğerlerine eĢit boyutlarda nötr iletkenler kullanılır.

33

Elektrik Kılavuzu

Elektrik Malzemelerinin Özellikleri Manyetik Malzemeler DüĢük karbonlu çelik. DüĢük karbonlu çelikler, birçok elektrikli makinede (jeneratörler, transformatörler ve motorlar) manyetik akı yolunu sağlayan malzemelerdir. DüĢük karbonlu çelik yüksek geçirgenliği, yani minimum manyetikleĢtirme "çaba"sıyla yüksek miktarda akı üretebilmesi ve manyetik alanın yol açtığı kayıpları en aza indiren düĢük histeresisi nedeniyle kullanılmaktadır. Yüksek akı düzeyi, verili bir hacim ve ağırlıktaki, daha güçlü makinelerin üretilebilmesi anlamına gelir. Alternatif akım makineleri, yalnızca histeresisten kaynaklanan demir kayıplarına yol açmakla kalmaz, endüksiyon akımı olarak bilinen, çekirdeğin demir içinde akan devridaim akımları yüzünden de kayıplara neden olur. Bu iki tip kayıp, üzerinde yük olsun olmasın, makineye enerji verildiğinde ortaya çıkan kayıplardır ve makinelerin yük dıĢı kayıpları olarak bilinirler. 1987/88 döneminde, yalnızca Ġngiltere'de ortaya çıkan yük dıĢı kayıpların karĢılığının 110 milyon £ olduğu tahmin edilmiĢtir. Bu nedenle, bu kayıp miktarını düĢürmeye yönelik güçlü bir çaba vardır. 1880'lerde üretilen ilk elektrikli makinelerde yüksek kaliteli çeliklerden yapılmıĢ çekirdekler kullanılmıĢtı. Ancak, 1900 yılları civarında, bu amaçla kullanılan çeliklere az miktarda silisyum veya alüminyum eklenmesinin manyetik kayıpları büyük ölçüde azalttığı fark edildi. Bunun sonucunda da özel elektrik çeliklerinin üretimine baĢlandı. Bu tür çeliklere silisyum eklenmesi histeresisi azaltır, geçirgenliği azaltır ve aynı zamanda özdirenci de artırıp bunun sonucunda endüksiyon akımlarını da azaltır. Silisyum eklenmesinin dezavantajı, silisyum eklenmesi sonucunda çeliğin daha kırılgan ve sert duruma gelmesidir. Bu nedenle, çekirdek üretiminde kolaylık amacıyla çeliğin iĢlenebilirliğini yeterli düzeyde tutabilmek için eklerken silisyum miktarının %4.5'la sınırlandırılması gereklidir. Yalnızca özdirencin artırılması endüksiyon akımlarını yeterince azaltmayacağından, çekirdeğin lamine malzemeden yapılması zorunludur. Bunlar, 0.3 mm kalınlığında, birbirlerinden hafifçe 34

Elektrik Kılavuzu

yalıtılmıĢ levhalardır. Bu uygulama, endüksiyon akımının akıĢ yönünde demirin kesit alanını büyük ölçüde azaltır. Böylece, endüksiyon akımının akıĢ yönünde direnç daha da artırılmıĢ olur. Bu durum, Şekil 2.1'de açıklanmaktadır. Sıcak çekme çelik . Lamine levhaların üretileceği elektrik uygulamalarında kullanılacak sac çelikler çelikhanelerde haddeleme prosesiyle üretilmektedir. Çeliklerin kristalize bir yapısı vardır ve levhanın manyetik özellikleri tek tek kristallerin veya taneciklerin manyetik özellikleri sonucu ortaya çıkmaktadır. Kristallerin kendileri anizotropiktir. Yani, özellikleri ölçümlerin yapıldığı yöne göre değiĢir. 1940'lı yıllara kadar sac çelikler, taneciklerin rasgele bir araya geldiği sıcak çekme yöntemiyle üretilmekteydi ve sonuç olarak ölçüm yönlerinden bağımsız olarak levhanın manyetik özellikleri benzer özellikler göstermekteydi. Bu durum, bütün yönlerde, tek tek kristallerin özelliklerinin ortalamasını temsil etmektedir. Bu nedenle, sac çelik izotropiktir. Tanecikleri yönlendirilmiĢ çelik]. Daha 1920'lerde, tek tek çelik kristallerinin yönlendirilmesi durumunda, kristallerinin optimum manyetik özelliklerine yakın özellikler gösteren çelikler üretilebileceğinin farkına varılmıĢtı. Daha 1930'ların ortalarına gelmeden Amerikan N. P. Goss Ģirketi bunu gerçekleĢtirebilecek bir endüstriyel prosesin patentlerini aldı. Bu malzeme, soğuk çekme, tanecikleri yönlendirilmiş çelik] olarak bilinmektedir. Bu malzeme, çelikhanelerde sıcak çekme prosesiyle 2 mm kalınlığa kadar

ġekil 2.1 Çekirdeğin lamine malzeme kullanılarak üretilmesi endüksiyon akımlarının akışına karşı direnci artırır. Laminasyon inceldikçe bu etki daha da artar.

35

Elektrik Kılavuzu

inceltilmektedir. Daha sonra bu malzeme, 900 ºC civarında gerçekleĢtirilen dövme iĢlemiyle kesilen bir dizi soğuk çekme sonucunda 0.3 mm'lik nihai kalınlığa getirilmektedir. Yüzey oksitlenmesini azaltmak ve malzemenin merdanelere yapıĢmasını önlemek amacıyla haddehanelerde çelik yüzeyine fosfat kaplama uygulanır. Bu kaplama, laminasyonlar arasında yalıtım sağlamak açısından birçok durumda yeterli direnç sağlamaktadır. Fakat, genellikle kesme sonucu ortaya çıkan uçlardaki çapakların düzeltildiği yerlerin yeniden vernikle kaplanması yalıtkanlığı daha da iyileĢtirir. Tanecikleri yönlendirilmiĢ çelik, çekme yönünde, çekme yönüne dik yönde olduğundan, çok daha iyi manyetik özellikler gösterir. Bu nedenle, bu malzemenin kullanımından maksimum faydanın sağlanabilmesi için, makinede akının malzeme boyunca geçecek biçimde kullanılması gereklidir. Şekil 2.2'de gösterildiği gibi, akının bacak boyunca aksiyel olarak geçtiği transformatörler için bu durum özellikle önemlidir. KuĢkusuz, bunların boyundurukları birleĢtiği çekirdek bacaklarının üst ve alt kısımlarında akının, taneciklerin yönlendirme yönünü kesmesi gerektiği ortadadır. Şekil 2.2(b)'de görülebileceği gibi, bu noktalarda Ģivli bağlantıların kullanılmasıyla, tanecik yolunun dik kesilmesi minimuma indirilmiĢ olur. Soğuk çekme çeliklerin ortaya çıkmasından önce, bacak-boyunduruk bağlantıları, Şekil 2.2(c)'de görüldüğü gibi, basitçe parçalar üst üste konularak gerçekleĢtirilmekteydi. Yüksek geçirgenlikli çelik. Yukarıda anlatılan soğuk çekme çelik, 1960'ların sonlarında, Japon, Nippon Steel Corporation tarafından daha ileri bir değiĢimin piyasaya sürülmesine kadar sürekli olarak geliĢtirildi. Soğuk çekme sürecinde önemli değiĢiklikler gerçekleĢtirerek, taneciklerin yönlendirilmesinde, önceki tanecikleri yönlendirilmiĢ malzemeye kıyasla önemli iyileĢmeler sağladılar. (Önceden, birçok taneciklerin ideal olanla karĢılaĢtırıldığında 6º içinde yönlendirilebilmesine karĢın, 3º içinde yönlendirme.) Söz konusu çeliğin, aynı zamanda son derece iyi cam kaplaması vardır. Bu kaplama, histeresis kayıpları gösteren çeliğin içine gerilmeden kaynaklanan gerilimi de ekler. Azalan histeresis kaybı çelikteki silisyum miktarının bir miktar azaltılması sonucunda malzemenin iĢlenebilirliğinin artmasını ve kesme çapaklarının azalmasını ve bu nedenle bunların düzeltme ihtiyacının ortadan kalkmasını sağlar. Bu özellik, kaplamanın daha iyi yalıtım özellikleriyle birleĢtirildiğinde, ek yalıtıma ihtiyaç 36

Elektrik Kılavuzu

duyulmaması anlamına gelir. Çekirdek üretim sürece basitleĢtirilmiĢtir ve çekirdeğin uzama faktörü çok daha iyidir.

ġekil 2.2 Parmakların ve boyundurukların kesişme noktalarında kullanılan şivli bağlantılar, akının taneciklerin yönlendirmesini dik kestiği alanı azaltır Alan iyileĢtirmeli çelik.Tanecik yönlendirmeli çeliğin kristalleri, taneciklerin yönlendirilmesi süreci sırasında büyük gruplar halinde sıralanmıĢ olur. Bunlar, alan olarak bilinmektedir. Çekirdek kayıplarının bir bölümü bu alanların boyutuyla ilgilidir ve bu alanların boyutlarının küçültülmesiyle azaltılabilir. Alan boyutu, malzemenin küçük miktarda gerilim verilerek uygulanan soğuk çekme iĢleminden sonra azaltılabilir. Bu iĢlem genellikle lazerle 37

Elektrik Kılavuzu

aĢındırma prosesiyle gerçekleĢtirilir ve bu tip çelikler lazerle aĢındırılmıĢ çelikler olarak anılır. Çekme proseslerindeki geliĢmeler, bu malzemenin kalınlığı 0.23 mm'ye kadar olan daha ince levhalar halinde üretilmesini ve bunun sonucunda endüksiyon akımı kayıplarının daha da azalmasını sağlamıĢtır. Amorf çelik. Amorf çelikler, yukarıda anlatılan silikon çeliklerinden tamamen farklı bir biçimde geliĢtirilmiĢtir. Bu çelikler, ABD'deki Allied Signals Inc.'nin Metglas Products bölümü tarafından 1970'lerin baĢındı, araç lastiklerini güçlendirmek için kullanılan çeliklere alternatif olarak geliĢtirilmiĢtir. 1970'li yılların ortalarına kadar da manyetik özelliklerinin önemi fark edilmemiĢtir. Bu malzemenin üretilmesindeki ve iĢlenmesindeki güçlükler yüzünden, 25 yıl sonrasında bile ticari ölçekte piyasaya sürülmesi sınırlı ölçüdedir. Yine de amorf çelikler, geleneksel çeliklerin en iyileriyle karĢılaĢtırıldıklarında bile kayıplarda önemli azalmalar sağlamaktadır. Amorf çelikler kristal yapıya sahip değildir. Atomlar, malzeme içinde rasgele dağılmıĢ durumdadır. Bu çelikler, yaklaĢık %20 oranında, cam oluĢturan, bor gibi bir element içeren alaĢımların çok hızlı soğutulmasıyla elde edilir. Malzeme, genellikle, bir ergimiĢ alaĢım akımının hızla dönen bir bakır silindir üzerine püskürtülmesiyle üretilir. ErgimiĢ malzeme, 106 ºC/saniye hızında soğutulur ve kesintisiz bir ince Ģerit oluĢturarak donar. Bu malzemenin istenilen manyetik özellikleri kazanabilmesi için 200 – 280 ºC arasında tavlanması gereklidir. Ġlk dönemde elde edilen malzeme, 2 mm geniĢliğinde ve yaklaĢık 0.025 - 0.05 mm kalınlığındaydı. 1990'ların ortalarına gelindiğinde, birkaç Ģirket 200 mm'ye kadar geniĢliği olan Ģeritlerin üretilmesini baĢarmıĢtı. 1980'lerin sonlarında, malzemeyi asıl geliĢtirenler, dağıtım trafolarının imalatında oldukça baĢarılı Ģekilde kullanılabilecek kesintisiz Ģeritler üretmeyi baĢarmıĢlardı. Bu, ABD'de, Ġngiltere'de olduğundan daha yaygın kullanım alanı bulmuĢtu. Şekil 2.3'te amorf çelik kullanılarak Ġngiltere'de deney amacıyla üretilmiĢ bir dağıtım transformatörünü göstermektedir.

38

Elektrik Kılavuzu

ġekil 2.3 Amorf çelik kullanılarak üretilen 200 kVA, 20/0.4 kV transformatörün çekirdeği ve sarımları. Çekirdeğin çok küçük bir bölümü görülebilmektedir; fakat bunun sarımlı imalat olduğu ortadadır. Ayrıca, oldukça gelişkin bir bağlantı sisteminin zorunlu görüldüğü ve 200 kVA transformatörler için fiziki boyutunun oldukça büyük olduğu ortadadır Çekirdek üretiminde kullanılan çeliklerin tanımlanması. Çekirdek üretiminde kullanılan çelikler de dahil manyetik malzemelerin spesifikasyonları, IEC 60404'te uluslararası düzeyde belirtilmiĢtir. Bu, elektrik sanayiinde kullanılan manyetik malzemelerin bütün özelliklerini ve tiplerini belirten çok bölümlü bir dokümandır. Ġngiltere'de bu belge, BS IEC 60404-1 Manyetik malzemeler. Sınıflandırma adıyla bilinmektedir. Manyetik özelliklerin ölçülmesiyle ilgili, BS EN 60404 Bölüm 2 ve 4, Avrupa normu olarak kabul edilmiĢtir. Devamlı mıknatıslar (döküm). Devamlı mıknatıs üretimi için uygun malzemelerin üretiminde önemli ilerlemeler kaydedilmiĢtir. Bu amaçla kullanılan ilk malzemeler tungsten ve krom çelikleridir ve bunları bir dizi kobalt çeliği izlemiĢtir. Alni kullanılan alüminyum-nikel-demir alaĢımlarının ilkidir ve kobalt, titanyum ve niyobyum eklenmesiyle, özellikleri bileĢimlerine göre değiĢen Alnico serisi mıknatıslar geliĢtirilmiĢtir. Bunlar sert ve kırılgandır ve bazı bileĢimlerde özel ısıl iĢlemlerden sonra delmenin bir ölçüde mümkün olmasına karĢın ancak taĢlama yoluyla iĢlenmesi mümkün olan malzemelerdir. Permanent Magnet Association (Mart 1975'te dağıtılmıĢtır) güçlü bir manyetik alanda ısıl iĢleme tabi tutulan belirli alaĢımların anizotropik duruma dönüĢtüğünü keĢfetmiĢtir. Yani, bu malzemeler, diğer yönlerde 39

Elektrik Kılavuzu

özelliklerinin zayıflaması pahasına, alan yönünde güçlü özellikler geliĢtirirler. Bu keĢif, Alcomax ve Rycomax serisi güçlü mıknatısların üretilmesinin yolunu açmıĢtır. Tanecik yönlendirilmiĢ bir yapı oluĢturulmasını sağlayan özel döküm teknikleri kullanılarak, ısıl iĢlem sırasında uygulanan alan, mıknatıstaki sütun oluĢturan kristallere paralelse daha da iyi özellikler elde edilmiĢtir. Devamlı mıknatıslar (sinterlenmiĢ). Toz metalürjisi teknikleri izotropik ve anizotropik Alnico tiplerine uygulanmıĢtır ve döküm mıknatıslardan yaklaĢık %10 daha kötü bakiye mıknatıslık ve enerji değerlerine sahip sinterlenmiĢ devamlı mıknatısların üretilmesi mümkündür. Bu üretim yönteminin kullanılması sonucunda daha belirli biçimde mıknatısların üretilmesi mümkündür ve bu yöntem, çok sayıda küçük mıknatısın üretilmesi için ekonomik bir yöntemdir. Sinterleme teknikleri, baryum veya stronsiyum hegzaferrit bazlı oksitlenmiĢ kalıcı mıknatısların üretimi için de kullanılır. Ġzotropik veya anizotropik olabilen bu mıknatıslar, yukarıda anlatılan alaĢımlı mıknatıslardan daha yüksek çekim kuvvetine fakat daha düĢük bakiye mıknatıslığa sahiptir. Bunlar, seramiklerin fiziksel özelliklerini taĢımaktadır ve sıcakta kararlılıkları düĢüktür; fakat düĢük maliyetleri, bazı uygulamalar için bunları ideal malzeme durumuna getirir. Kauçuk veya plastikle bağlanmıĢ baryum ferrit, ekstrüzyonla üretilmiĢ Ģerit veya çekme levha olarak bulunabilmektedir. En yeni ve bugüne değin icat edilmiĢ en güçlü kalıcı mıknatıslar kobalt ve samaryumun oluĢturduğu metaller arası bileĢiklerden üretilmiĢtir ve bunlar da toz metal teknikleriyle üretilmiĢtir (Tablo 2.1). Nikel - demir alaĢımları. YaklaĢık %25 nikel ihtiva eden nikeldemir alaĢımları pratik olarak manyetik özellik taĢımaz; fakat nikel miktarının artırılması ve uygun iĢlemler yoluyla geçirgenlikleri dikkat çekecek ölçüde yüksek malzemeler elde edilmiĢtir. Daha iyi bilinen alaĢımlardan bazıları ve bunların manyetik özellikleri Tablo 2.2(a) ve 2.2(b)'de gösterilmiĢtir.

40

Elektrik Kılavuzu

Tablo 2.1 Kalıcı mıknatısların özellikleri*

41

Elektrik Kılavuzu

Tablo 2.2(a) Yüksek geçirgenlikli nikel-demir alaĢımlarının (%7580 Ni-Fe alaĢımları) özellikleri

*

Daha yüksek manyetik özellikler taşıyan, Mumetal plus Supermetal, Permalloy "Super C" ve Nilomag 771 piyasada bulunabilmektedir. Tablo 2.2(b) Yüksek geçirgenlikli nikel-demir alaĢımları (%36-50 Ni-Fe alaĢımları)

*

Super, Hyrno ve Hyrem Radiometal, Radiometal 50'den türetilmiştir ve sırasıyla, daha yüksek geçirgenlik, elektrik direnç ve bakiye mıknatıslık değerleri sağlar. † Permalloy D ve F, sırasıyla, daha yüksek elektrik direnç ve bakiye mıknatıslık sağlar. Bu tablolardan, %36-50 bantı içinde kalan iki grup olduğu görülecektir. Daha yüksek nikel içeren alaĢımların daha yüksek ilk ve maksimum geçirgenlikleri fakat daha düĢük doyma endüksiyonları, bakiye mıknatıslıkları ve zorlayıcılıkları vardır. Bu nikel-demir alaĢımlarının tipik uygulama alanları Tablo 2.3'te verilmiĢtir. Bu tablodan, söz konusu malzemelerin yüksek frekans uygulamaları için özellikle uygun olduğu görülecektir.

42

Elektrik Kılavuzu

Bakır ve Bakır Alaşımları Diğer bütün saf metallerde olduğu gibi, bakırın elektrik direnci de sıcaklıkla değiĢir. Bu değiĢim, yüksek iletkenlikli bakırın 100 ºC'deki iletkenliğini, 20 ºC'deki iletkenliğinin %76'sına düĢürecek ölçüdedir. Direnç Rt' = Rt[1 + t (t' – t)] Bu denklemde, t, t ºC'deki bakırın direnç katsayısının sabit kütle sıcaklık katsayısını gösterir. 0 ºC'deki referans sıcaklığı için formül aĢağıdaki Ģekli alır: Rt = R0 (1 + 0t) Tablo 2.3 Yüksek geçirgenlikli nikel-demir malzemeler için tipik uygulamalar

Bütün pratik amaçlar için direncin sıcaklığın doğrusal fonksiyonu olarak kabil edilebilecek olmasına karĢın, sıcaklık katsayısının değeri sabit değildir ve aĢağıdaki yasaya göre referans sıcaklığına bağlıdır ve bu sıcaklığa göre değiĢir: t 

1 1

0



t

1 234.45  t

Buna göre, 0 ºC'deki temel sıcaklığa gönderme yapılarak hesaplanan sabit kütle sıcaklık katsayısı aĢağıdaki gibi hesaplanır: 0 

1  0.004265/derece santigrat 234.45

43

Elektrik Kılavuzu

20 ºC'de, direnç için sabit kütle sıcaklık katsayısı gibidir:  20 

aĢağıdaki

1  0.00393 / derece santigrat 234.45  20

Bu değer de IEC tarafından benimsenen değerdir. Bakırın standart sıcaklıktaki direncini diğer sıcaklıklardaki direnciyle iliĢkilendiren çarpım katsayıları ve bunların ters değerleri, BS 1432 - 1434, 4109, 7884'te mevcut tablolardan elde edilebilir. AĢağıda incelenen beĢ alaĢım, yüksek elektrik iletkenlik gerektiren elektrik sanayii alanlarında yaygın uygulama bulmaktadır. Bunlar, kadmiyum bakır, krom bakır, gümüĢ bakır, tellür bakır ve kükürt bakır alaĢımlarıdır. Bunlar çekme yöntemiyle üretilmiĢtir ve ayrıca, özellikle krom bakır, tellür bakır ve kükürt bakır alaĢımları döküm ve dövme olarak da üretilmektedir. Elektrik özdirenç, tavlanmıĢ durumda, 20 ºC'deki gümüĢ bakır alaĢımı için 1.71 mikrohm cm’den, çözeltide ısıl iĢleme tabi tutulmuĢ aynı sıcaklıktaki krom bakır alaĢımı için 4.9 mikrohm cm'ye kadar değiĢir. Her alaĢımın ana ürünü, önemli uygulamalarına göre belirlenmiĢtir. Örneğin, kadmiyum bakır alaĢımları, özel bölümleri olan ağır gauge teli olarak üretilirken, gümüĢ bakır alaĢımları genellikle çekilmiĢ bölümler ve Ģeritler halinde üretilmektedir. Krom bakır alaĢımlarının çoğu, Ģerit ve tel formlarının da bulunabilmesine karĢın, çubuk Ģeklinde ve ayrıca döküm ve dövme olarak üretilmektedir. BeĢ elementin, bu alaĢımlara farklı özellikler kazandırmak için gerekli miktarları oldukça azdır ve normal ticari sınırlar aĢağıdaki gibidir: kadmiyum bakır %0.7 – 1.0 kadmiyum; krom bakır %0.4 0.8 krom; gümüĢ bakır %0.03 – 0.1 gümüĢ; tellür bakır %0.3 - 0.7 tellür; ve kükürt bakır %0.3 - 0.6 kükürt. Kadmiyum bakır, krom bakır ve kükürt bakır, kontrollü ve az miktarda deoksidant içeren deokside alaĢımlardır. Yüksek iletkenlikli bakır gibi gümüĢ bakır alaĢımı da "rafine" (oksijen içeren) veya oksijensiz olabilir; buna karĢın, tellür bakır ya rafine ya da deokside alaĢımdır. "Rafine" bakırlar ve alaĢımlar, indirgen atmosfer altındaki yüksek sıcaklıklarda kırılganlaĢmıĢ duruma gelirler. Bu nedenle, böyle durumlarla karĢılaĢılması ihtimali bulunduğunda, oksijensiz veya deokside malzemeler

44

Elektrik Kılavuzu

kullanılmalıdır. Gerekli durumlarda, bakır üreticilerinden bilgi alınmalıdır. Kadmiyum bakır alaĢımı. Bu malzeme, hem statik hem de değiĢken gerilimler altında daha yüksek dayanıklılık göstermesiyle hem de yırtılmaya karĢı sıradan bakırdan daha iyi direnç göstermesiyle diğer malzemelerden ayrılmıĢtır. Bu özellikleriyle, elektrikli demiryollarının, tramvayların, troleybüslerin, gezer köprülü vinçlerin ve benzer ekipmanın temasla elektrik aktarılan telleri için son derece uygundur. Bu malzeme, ayrıca telefon telleri ve uzun aralıklı havai iletim hatları için de kullanılmaktadır. Kadmiyum bakır alaĢımı, yüksek iletkenlikli bakırın eriyeceği sıcaklıkların oldukça üzerindeki sıcaklıklarda soğuk iĢlenmiĢ olduğundan, bu iĢlem sonucunda kazandığı sertlik ve dayanıklılığı koruduğundan, bu alaĢımın baĢka bir uygulama alanı daha vardır. Bunların örnekleri, dirençle kaynak makinelerini ve ark fırınları için elektrot tutamakları ve çeliklerde nokta kaynağı ve dikiĢ kaynağı için elektrotlardır. Kadmiyum bakır alaĢımı, ayrıca belirli tipteki elektrik motorlarının komütatör çubukları olarak da kullanılmaktadır. ÇalıĢma sonucu sertleĢme durumunda nispeten yüksek elastik sınırları olması nedeniyle akım taĢımak için gerekli küçük yayların imalatında kadmiyum bakır alaĢımları da sınırlı ölçüde kullanılmaktadır. Ġnce, sıkı çekilmiĢ Ģeritler halindeki alaĢım için önemli bir kullanım alanı, içeriden basınç altında kullanılan kabloların kurĢun kılıflarını güçlendirmek için kullanılmasıdır. Dökümü yapılmıĢ kadmiyum bakır alaĢımı, seyrek olmasına karĢın, kesici düzeneklerinin bileĢenlerinde ve kaynak makinelerinin transformatörlerinin sekonder sarımlarında bazı uygulama alanları bulmaktadır. Atmosfere maruz bırakıldığında, malzeme, bakırın özellikleri sonucu belli bir koruyucu patina oluĢturur. Kadmiyum bakır alaĢımına yumuĢak lehim ve gümüĢ lehimi uygulanabilir ve bu malzemeye sıradan bakır gibi pirinç kaynağı yapılabilir. Deokside malzeme olduğundan, bu türden iĢlemler sırasında indirgen gazların neden olduğu kırılganlaĢma riski yoktur. Krom bakır alaĢımı. Krom bakır alaĢımları, sıradan bakırdan oldukça yüksek dayanıklılık değerlerinin gerektiği uygulamalar için özellikle uygundur. Örneğin, hem nokta hem dikiĢ tipi kaynak elektrotları. Akım taĢıması hedeflenen hafif yayların üretimi için Ģeritler ve daha az ölçüde teller kullanılmaktadır. Döner 45

Elektrik Kılavuzu

makinelerde normal olarak karĢılaĢılanların üstündeki sıcaklıklarda çalıĢması gereken komütatör segmentleri bir baĢka uygulama alanıdır. Isıl iĢlemden geçmiĢ olan malzeme, özelliklerinin bozulması riski olmaksızın, yaklaĢık 350 ºC'ye kadar sıcaklıklarda kullanılabilir. Çözeltide ısıl iĢlemden geçmiĢ durumdaki bakır yumuĢaktır ve iĢlenebilir. SertleĢtirilmiĢ durumdaki malzemenin kesilmesi zor değildir; fakat bu malzeme kurĢunlu pirinç veya tellür bakır alaĢımı gibi rahatça iĢlenen bir malzeme değildir. Krom bakır alaĢımı, yüksek sıcaklıklarda oksitlenme ve tabaka oluĢturma özellikleri açısından sıradan bakıra benzer. Yukarıda kadmiyum bakır alaĢımı için açıklananlara benzer birleĢtirme yöntemleri kullanılabilir. Kadmiyum bakır alaĢımında olduğu gibi, belirli koĢullar altında özel temizleyiciler gereklidir ve bunlar florür içermelidir. Krom bakır alaĢımı, modern gaz yalıtımlı ark kaynağı teknolojisi kullanılarak kaynaklanabilir. GümüĢ bakır alaĢımı. GümüĢ bakır alaĢımının elektrik iletkenliği sıradan, yüksek iletkenli bakırın iletkenliğine eĢittir; fakat buna ek olarak pratik önem taĢıyan iki özelliği daha vardır. Soğuk iĢlemle sertleĢtirmeden sonraki yumuĢama sıcaklığı, sıradan bakırınkinden oldukça yüksektir ve orta derecede yüksek sıcaklıklarda büzülme direnci iyileĢmiĢtir. Bu malzemenin asıl kullanım alanları, normalden yüksek sıcaklıklarda çalıĢan elektrikli makineler veya üretim sırasında buna maruz kalan malzemelerdir. Yalıtım malzemelerinin yumuĢak lehimlenmesi veya fırınlanma ikinci uygulamanın örnekleridir. Özellikle komütatör parçaları, rotor çubukları ve benzer uygulamalar için tasarlanan gümüĢ bakır alaĢımı, sıkı çekme veya haddelenmiĢ çubuklar halinde bulunabilmektedir. Ayrıca, içi boĢ iletkenler veya Ģeritler halinde de bulunabilmektedir. Önemli özelliği yüksek sıcaklıklarda iĢleme sertliğinin giderilmesi olduğundan, tavlanmıĢ malzeme olarak nadiren aranmaktadır. GümüĢ bakır alaĢımlarına, herhangi bir sorunla karĢılaĢılmaksızın, yumuĢak lehimleme, gümüĢ lehimi, pirinç kaynağı veya kaynak uygulanabilir; fakat yumuĢak lehimler dıĢındaki iĢlemlerdeki sıcaklık, soğuk iĢlem koĢullarında üretilmiĢ malzemenin tavlanması için yeterlidir. Rafine malzemeler, dağılmıĢ bakır oksit partikülleri halinde oksijen içerdiğinden, malzemenin indirgen atmosfer koĢullarında pirinç kaynağı veya kaynak sıcaklıklarına ısıtılmasından sakınılmalıdır. 46

Elektrik Kılavuzu

GümüĢ bakır alaĢımının istendiği gibi kesilecek bir malzeme olarak düĢünülememesine karĢın, iĢlenmesi zor değildir. Malzemenin, genellikle piyasaya sürüldüğü iĢlenerek sertleĢtirilmiĢ olması durumunda bu söylenenler özellikle geçerlidir. Korozyona karĢı direnci açısından sıradan bakırın özelliklerini taĢımaktadır. Lehimleme için korozif temizleyicilerin kullanılması durumunda, lehimlemenin tamamlanmasından sonra, kalıntılar dikkatle yıkanıp uzaklaĢtırılmalıdır. Tellür bakır alaĢımı. Bu malzemenin özel nitelikleri, yüksek elektrik iletkenliği, orta yüksekliklerdeki sıcaklıklarda iĢlem sertliğinin giderilmesi ve iyi korozyon direncine ek olarak iĢlenebilme kolaylığıdır. Tellür bakır alaĢımı, birçok kaynak yöntemi için uygun değildir; ancak gaz tabakası altında ark kaynağı ve direnç kaynağı dikkatle uygulanırsa iĢe yarayabilir. Bu malzemenin tipik bir uygulaması, birçok durumda katı malzeme bloklarından iĢlenerek üretilen manyetron gövdeleridir. Tellür bakır alaĢımlarına, yumuĢak lehimleme, gümüĢ lehimi ve pirinç kaynağı iĢlemleri herhangi bir güçlükle karĢılaĢılmaksızın uygulanabilir. Ġndirgen atmosferler kırılganlaĢmaya yol açacağından, rafine tellür bakır için pirinç kaynağı iĢlemi inört (veya hafifçe oksitleyici) atmosfer koĢullarında gerçekleĢtirilmelidir. Deokside tellür bakır alaĢımı, sertleĢme özelliği göstermez. Kükürt bakır alaĢımı. Tellür bakır alaĢımı gibi kükürt bakır alaĢımı da orta yükseklikteki sıcaklıklarda yumuĢamaya yüksek iletkenlikli bakırdan daha yüksek direnç gösteren, korozyona direnci yüksek olan, yüksek iletkenlikli, rahatça iĢlenebilen bir malzemedir. ĠĢlenebilirlik açısından tellür bakır alaĢımına eĢdeğerdir; fakat bu alaĢımda görülen, makinede iĢleme iĢlemlerinin hassasiyetini ve son iĢlemleri etkileyebilecek olan, yapısında geniĢ Ģeritler oluĢturma eğilimi özelliklerini göstermemektedir. Kükürt bakır alaĢımlara, kontaktörler, konektörler ve diğer elektrik parçaları gibi yüksek iletkenlik gerektiren bütün iĢlenmiĢ parçalarda uygulama alanı bulur. BirleĢtirme özellikleri, tellür bakır alaĢımlarının özelliklerine benzer.

47

Elektrik Kılavuzu

Tablo 2.4 Bakır alaĢımlarının fiziksel özellikleri

* †

Çözeltide ısıl işleme tabi tutulmuş veya tavlanmış. Oksijen içeren (rafine) tellür bakır alaşımı.

Kükürt bakır alaĢımı, kontrollü miktarda fosfatla deokside edilmiĢtir ve bu nedenle normal hamlaçla pirinç kaynağı iĢlemlerinde hidrojenin yol açtığı kırılganlaĢmaya maruz kalmaz; uzun süre indirgen atmosfere maruz kalması bir miktar kükürt kaybına ve bunun sonucunda sertleĢmeye yol açabilir.

Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları Uzun yıllar boyunca, alüminyum birçok elektrik mühendisliği dalında iletken malzeme olarak kullanıldı. Saf metale ek olarak, yapısal dayanıklılığı kabul edilebilir bir iletkenlikle birleĢtiren birkaç alüminyum alaĢımı da iyi iletken malzemedir. Malzeme bakımından daha hafiftir (yoğunluğu, bakırınkinin üçte biri) ve dolayısıyla aktarılması daha kolaydır ve daha ucuzdur. Bir diğer avantajı da fiyatının bakırda olduğu gibi geniĢ dalgalanmalara tabi olmamasıdır. 1960'lı ve 1970'li yıllarda, bütün dünyadaki bakır fiyatlarında keskin yükselmeler yaĢanmıĢtı. Bu durum, önceleri bakırın standart malzeme olarak kullanıldığı birçok durumda alüminyum kullanılmaya baĢlanmasına yol açmıĢtı. AĢağıda 48

Elektrik Kılavuzu

belirlenen, ev içi elektrik tesisatları ve transformatör bobin sarımları gibi birkaç uygulamada, alüminyumun baĢlangıçta düĢünülenden daha az uygun olduğu görülünce, 1990'lı yılların sonlarından itibaren bakıra dönüĢ oldu ve alüminyumun kullanımı, açıkça üstün olduğu alanlarla sınırlanma eğilimi gösterdi. Alüminyum için, biri elektrikle ilgili özelliklerine yapılan vurgularla yüksek saflıkta alüminyumu, diğeri genel mühendislik uygulamaları için alüminyumu kapsayan iki grup Ġngiliz Standartları spesifikasyonu vardır. Elektrik uygulamaları için alüminyum, International Annealed Copper Standard'ın (IACS) %56'sı ve %65'i arasında olan dereceleri kapsar ve saf alüminyumu da içerir. AĢağıdakiler, ilgili Ġngiliz Standartları'dır: BS 215 Bölüm 1: (IEC 207) Havai hatlarla güç iletimi için kullanılan bükümlü alüminyum iletkenler. Bölüm 2: (IEC 209) Havai hatlarla güç iletimi için kullanılan çelikle güçlendirilmiĢ alüminyum iletkenler. BS 2627. Elektrik uygulamalarında kullanılan çekme alüminyum – tel. BS 2897. Elektrik uygulamalarında kullanılan çekme alüminyum – çekme veya haddelenmiĢ uçlu Ģerit. BS 2898. Elektrik uygulamalarında kullanılan çekme alüminyum – çubuklar, ekstrüzyonla üretilmiĢ yuvarlak tüpler ve kesitler. BS 3242. (IEC 208) Havai hatlarla güç iletimi için kullanılan alüminyum alaĢımlı bükümlü iletkenler. BS 3988. Elektrik uygulamalarında kullanılan çekme alüminyum – yalıtılmıĢ kablolar için katı iletkenler. BS 6360. YalıtılmıĢ kablolardaki ve Ģeritlerdeki iletkenler için spesifikasyonlar. Bu gruptaki spesifikasyonlar, %61 IACS iletkenliği değeriyle 1050 derece (önceleri 1E) saf alüminyum ve orta düzeydeki dayanıklılığı ve %55 IACS iletkenliğiyle ısıl iĢleme tutulabilir bir alaĢım olan derece 6101A'yı (önceleri 91E) kapsamaktadır. Genel mühendislik kullanımı için alüminyum spesifikasyonları, iletkenlikleri %30 IACS'ye kadar düĢebilen, ancak mekanik özelliklere yapılan daha büyük vurgu nedeniyle yapısal dayanıklılıkları çeliğin %60'ına kadar yükselen dereceleri içermektedir. Bu alaĢımlar aĢağıda anılan Ġngiliz Standartları'nın kapsamındadır: 49

Elektrik Kılavuzu

BS 1471 Çekme alüminyum ve alüminyum alaĢımları – çekme boru. BS 1472 Çekme alüminyum ve alüminyum alaĢımları – dövme için hammaddeler ve dövme parçalar. BS 1473 Çekme alüminyum ve alüminyum alaĢımları – perçin, civata ve vida stoğu. BS 1474 Çekme alüminyum ve alüminyum alaĢımları – çubuklar, ekstrüzyonla üretilmiĢ borular ve kesitler. BS 1475 Çekme alüminyum ve alüminyum alaĢımları – tel. Yukarıdaki dokümanların tümü ISO 209'a dayanmaktadır ancak bununla aynı değildir. BS 1490 Alüminyum ingotlar ve dökümler (ISO 3522'ye dayanmaktadır ancak aynısı değildir). BS EN 485 Alüminyum ve alüminyum alaĢımları – levha, Ģerit ve plaka Bu gruptaki spesifikasyonlar, derece 1050A'yı (önceden 1B), yine 61.6 IACS iletkenlikle derece 1080A'yı (önceden 1A) ve %59 IACS iletkenliğiyle derece 1200'ü (önceden 1C) kapsamaktadır. Bu derecedeki malzemeler 10 mm kalınlığa kadar levha veya 10 mm kalınlığın üzerinde plaka olarak kullanılmaktadır. Alüminyum derecelerine iliĢkin daha ayrıntılı bilgi Alüminyum üreticilerinden elde edilebilir. Dağıtım barası. Alüminyum, 60 yılı aĢkın bir süredir dağıtım barası olarak kullanılmaktadır ve düĢük ağırlığı ve sağlamlığı nedeniyle 1960'tan sonra bütün dağıtım barası uygulamaları için kullanımı giderek artmaktadır. Boru Ģeklinde alüminyum, yalnızca275 kV ve 400 kV ızgara trafo merkezi dağıtım baraları için kullanılmaktadır ve 132 kV trafo dağıtım merkezlerinin yenilenmesi ve iyileĢtirilmesi için giderek artan Ģekilde kullanılmaktadır. Alüminyum, geniĢ dökme çubuklarının (600 mm x 150 mm'ye kadar) piyasada bulunabilmesi nedeniyle izabe tesisleri ve elektrokimyasal tesisler gibi büyük endüstriyel tesislerde kullanılmaktadır. Alüminyum, bakırla karĢılaĢtırıldığında daha düĢük olan doğrusal ağırlığı nedeniyle kesici düzeneklerinde ve ana sistemlerin inĢasında kullanılmaktadır. Alüminyum kullanımındaki önemli bir sorun, yüzeyinin cıvatalı bağlantı için hazırlanması durumunda hızla oksitlenmesidir. Eski CEGB tarafından, özellikle jeneratör ve ilgili gerilim yükseltme transformatörü arasında ortaya çıkan yüksek akımla ilgili olarak 50

Elektrik Kılavuzu

birçok araĢtırma yürütülmüĢtür. Bu durum, bağlantı tekniklerinde önemli geliĢmeler ortaya çıkarmıĢtır. Sık sık sökülmesi gereken alüminyum dağıtım çubuklarında vidalı bağlantılar genellikle gümüĢ veya kalay kullanılarak elektroliz yöntemiyle kaplanmıĢtır. Kablo. Alüminyum, 66 kV'a kadar olan güç kablolarında, 16 mm2 kesit alanı üzerindeki kablolar halinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Uzun süreli sorunsuz hizmetin sağlanabilmesi için gerekli özel bağlantı ve kutuplama teknikleri yüzünden, alüminyum, evlerdeki tesisat telleri için normal koĢullarda kullanılmamaktadır. Havai hatlar. A.c.s.r. (aluminium conductor steel reinforced) (çelikle güçlendirilmiĢ alüminyum iletken) havai hat iletkenleri güç dağıtım sistemleri için bütün dünyada kullanılmaktadır. Bimetalik korozyon riskinin ortadan kalkmıĢ olması ve verili bir kesit alan için yüksek iletkenliği yüzünden a.c.s.r. kullanımı giderek artmaktadır. Kontak tellerini desteklemek için a.c.a.r. katener iletkenler de daha düĢük ağırlıkları ve bakırla karĢılaĢtırıldığında daha düĢük hırsızlık riski yüzünden, havai elektrifikasyon programları için demiryolu yetkilileri tarafından giderek daha çok tercih edilmektedir. Motorlar. Endüksiyon motorları için kafes rotorlarda genellikle alüminyum çubuklar kullanılmaktadır. Motor soğutma için kullanılan fanlar gibi gövde parçaları da alüminyumdan yapılmaktadır. Folyo sarımları. Aydınlatma için kullanılan en küçük tiplerinden büyük güç kapasitörlerine kadar bütün kapasitör sarımları için normal olarak alüminyum kullanılmaktadır. Bazı transformatörler, tepki bobinleri [:reaktörler] ve selenoitler için folyo sarımları uygundur. Folyo kalınlıkları 0.040 mm'den 1.2 mm'ye kadar 34 kademede değiĢmektedir. Hacmin %60'ını kullanan bakır tele karĢın alüminyum iletkenler hacmin %90'ını kullanması yüzünden telle sarılmıĢ bakır bobinden daha iyi hacim faktörü sağlanır. Daha iyi hacim faktörleri sayesinde ısıtma ve soğutma kolaylaĢmaktadır ve folyo sarımlı bobinler için daha az yalıtım gerekmektedir. Hızlı radyal ısı transferi düzenli bir sıcaklık profili oluĢmasını sağlamaktadır. Alüminyumun dezavantajı, özellikle sarımların ve bağlantıların yapılması açısından bakıldığında zayıf olan mekanik dayanıklılığıdır. Bu nedenle, eğilim, havadan yalıtılmıĢ düĢük gerilimli sarımlar için bakır folvolara dönülmesi yönündedir. 51

Elektrik Kılavuzu

Ancak, termal genleĢme katsayısı, reçine kaplama malzemesininkine bakırdan daha yakın olan ve böylelikle yük altında ortaya çıkan temel gerilimi azaltan dökme reçineyle yalıtılmıĢ transformatörlerin HV sarımları için alüminyum folyo hemen her durumda kullanılmaktadır. Tablo 2.5 Yüksek saflıktaki alüminyumun sabit değerleri ve fiziksel özellikleri

Isıtma elemanları. Alüminyum folyodan yapılma ısıtma elemanlarının geliĢtirilmiĢ olmasına karĢın, günümüzde yaygın olarak kullanılmamaktadır. Uygulamalar, betonu piĢirmek ve muhtemelen toprak ısıtma için kullanılan folyodan yapılma duvar kâğıdı filmlerini içermektedir. Soğutma plakası. Alüminyumun yüksek ısı iletkenliği ve integral kanatçıklarla katı veya içi boĢ Ģekiller halinde çekilmesindeki veya dökülmesindeki kolaylık, malzemeyi soğutma plakaları için kullanılacak ideal bir malzeme haline getirmektedir. Yarıiletken cihazlar ve transformatör gövdeleri, bu alandaki geniĢ kullanım farklılaĢmasını göstermektedir. DüĢük ağırlığı, bu malzemeyi direk üzerine monte edilen transformatör gövdeleri için ideal duruma getirmektedir ve çamur oluĢturacak Ģekilde transformatör yağıyla reaksiyona girmemek biçimindeki ek avantajı da vardır.

52

Elektrik Kılavuzu

Yalıtım Malzemeleri BS 2757'nin 1986 tarihli revizyonu (ve bu standardı IEC 60085'le özdeĢ yapmak için 1994 yılında yapılan revizyon), 1956'da yayınlanan aynı standartla özetlenen yalıtım malzemeleri kavramından farklı bir kavram getirmektedir. BaĢlığın, 1956 revizyonunun baĢlığında görülen elektrikli makinelere ve cihazlara gönderme yapılmaksızın, Elektrik Yalıtımını Termal Sınıflandırmasının Belirlenme Yöntemi'ne dönüĢtürülmüĢ olması bu durumu göstermektedir. Temel sınıflar ve bunlara karĢılık gelen sıcaklıklar aĢağıdaki gibidir: Termal sınıflandırmaSıcaklık (°C) Y 90 A 105 E 120 B 130 F 155 H 180 200 200 220 220 250 250 250 ºC üzerindeki sıcaklıklar 25 ºC aralıklarla artırılmalı ve aralıklar ve sınıflar buna göre belirlenmelidir. Harflerin kullanılması zorunlu değildir, fakat harfler ve sıcaklık arasındaki iliĢkiye uyulmalıdır. Termal sınıf bir elektroteknik ürünü tanımladığında, bu tanım normal olarak, bu ürün için nominal yük altında ve diğer koĢullarda uygun olan maksimum sıcaklığı temsil eder. Buna göre, bu maksimum sıcaklığa maruz kalacak yalıtımın, en azından, ürünün termal sınıfıyla ilintili sıcaklığa eĢit bir termal yetenek sergilemesi gereklidir. Ancak, bir elektroteknik ürünün belirli bir temel sınıfa ait olduğu biçiminde tanımlanması, bu ürünün imalatında kullanılan her yalıtım malzemesinin aynı termal kapasiteye sahip olduğu anlamına gelmez ve bu anlamda alınmamalıdır. Tablodaki sıcaklıkların gerçek yalıtım sıcaklıkları olduğuna ve ürünün kendi sıcaklık yükselmeleri olmadığına dikkat edilmesi ayrıca önemlidir. BS 2757'nin 1956 versiyonunda, yalıtım malzemelerine ve bunları Grup Y, A, E, vb. sınıflandırılmalarına iliĢkin tipik örnekler 53

Elektrik Kılavuzu

verilmiĢtir. Bu kavramın artık mevcut olmamasına karĢın, BS 5691 Bölüm 2'deki (IEC 216-2) Tablo 1, malzemeleri ve bu malzemelerin temel dayanıklılık özelliklerinin belirlenmesi için uygun olabilecek test yöntemlerini vermektedir. Bu tablo, daha sonra daha da ayrıntılandırılan üç temel malzeme sınıfını verir. Bu üç sınıf Ģunlardır: (a) uygulama sırasında biçim değiĢikliği göstermeyen her biçimdeki katı yalıtım; (b) Sarımlar veya istifleme için üst üste konulmuĢ tabakaların bağlanmasıyla elde edilen katı plaka yalıtımı; (c) nihai durumu katı olan, ancak dolgu, cilalama, kaplama veya bağlama amacıyla sıvı veya pasta halinde uygulanan yalıtım. Sınıf (a) altındaki yalıtım malzemelerinin örnekleri, mika, lamine levha yalıtımı, seramikler, camlar ve kuartz gibi inorganik levha yalıtımları, elastomerler, termoseting ve termoplastik kaplanmıĢ yalıtımdır. Sınıf (b) altındaki katı yalıtım malzemelerinin örnekleri, basınca dayanıklı yapıĢtırıcılar, ısı, basit ergime ve kimyasal reaksiyonla birlikte ergime yöntemiyle tutturulmuĢtur. YapıĢtırıcı kaplanmıĢ filmler, kâğıtlar, kumaĢlar ve lamine malzemeler gibi mika ürünleri de yine bu kategori altında sınıflandırılır. Son olarak, sınıf (c) altındaki yalıtım malzemeleri, çökeltme, buharlaĢtırma veya bir çözücü veya jelleĢtirme gibi fiziksel dönüĢtürme yöntemleriyle üretilebilir. Dolgulu veya dolgusuz, birleĢtirilebilir yalıtım malzemeleri, plastisoller ve organosoller bu grubun örnekleridir. Bir baĢka yöntem olan polimerizasyon, polikondensasyon veya polimer ekleme gibi kimyasal reaksiyonlarla yalıtım malzemesinin katılaĢtırılmasıdır. Termosetting reçineler ve bazı pasta malzemeler bunların örnekleridir. Aynı standarttaki Tablo II, kullanılabilir testleri, (bir IEC veya ISO standardına göndermeyle) bu testlerin uygulanma yöntemlerini ve numune ve son nokta kriterlerini özetlemektedir. Yeni tanımlar. ġimdi yeni tanımlamalar BS 2757'de verilmektedir, fakat okuyucu aynı zamanda BS 5691 ve bunun 1., 2., 3. ve 4. Bölümlerine (IEC 216, 1., 2., 3. ve 4. Bölümler) gönderilmektedir. Sıcaklık indeksi (TI). Verili sürede, normal olarak 20 000 saatte, termal dayanıklılık iliĢkisinden türetilen Celsius cinsinden sıcaklığa karĢılık gelen sayı. Nispi sıcaklık indeksi (TI). Her malzemenin karĢılaĢtırmalı bir testteki aynı yaĢlanma ve tanı prosedürlerine tabi bırakılması

54

Elektrik Kılavuzu

durumunda, referans malzemenin bilinen sıcaklık indeksine karĢılık gelen zamandan elde edilen, test malzemesinin sıcaklık indeksi.

55

Elektrik Kılavuzu

56

Elektrik Kılavuzu

57

Elektrik Kılavuzu

Tablo 2.8 Tek kutuplu ve çok kutuplu kablolar için 1. Sınıf katı iletkenler (BS 6360'tan)

*

Sert çekilmiş iletkenlerin maksimum direnç değerlerini elde etmek için 2. ve 3. kolondaki değerlerin 0.97'ye bölünmesi gereklidir. † 1.5 mm2'den 16 mm2'ye kadar alüminyum iletkenler yalnızca yuvarlak biçimlidir. Yarılanma süresi (HIC). TI veya TRI sıcaklıklarında alınan son noktaya kadar geçen sürenin yarısını ifade eden Celsius cinsinden sıcaklığa karĢılık gelen sayı.

58

Elektrik Kılavuzu

Tablo 2.9 Tek kutuplu ve çok kutuplu kablolar için Sınıf 5 esnek bakır iletkenler (BS 6360'tan)

Özellikler. AĢağıdaki notlar, herhangi bir malzemenin belirli bir iĢ için uygunluğunun değerlendirilmesinde akılda tutulması gereken önemli noktaları kısaca belirtmektedir. Nispi yoğunluk, cilalar, yağlar ve diğer sıvılar için önemlidir. Katı yalıtkanların yoğunlukları, örneğin, bazı kâğıtlar için 0.6'dan mika için 3.0'a kadar değiĢik. Bazı durumlarda bu değer, malzemenin, örneğin vulkanize elyafın ve preslenmiĢ kartonun nispi kalitesini gösterir. Nem absorbsiyonu, özellikle yağlarda ve elyaflı malzemelerde elektrikle ilgili özelliklerin genellikle ciddi biçimde bozulmasına yol açar. ġiĢme, deformasyon, [:warping] korozyon ve diğer etkiler genellikle nem absorbsiyonu sonucunda ortaya çıkar. Madenlerde ve tropikal iklimlerde olduğu gibi yoğun nem koĢulları altında, bazen ciddi bozulmalar görülebilir. 59

Elektrik Kılavuzu

Tablo 2.10 Tek kutuplu ve çok kutuplu kablolar için Sınıf 6 esnek bakır iletkenler (BS 6360'tan)

Termal etkiler, yalıtım malzemelerinin seçimini ve uygulanmasını sıklıkla ve ciddi biçimde etkiler. Bu özelliklerin baĢlıcaları Ģunadır: ergime noktası (örneğin, mumların); yumuĢama veya plastik uzama sıcaklığı; ısı yüzünden yaĢlanma ve malzemenin, temel özellikleri ciddi biçimde bozulmaksızın dayanabileceği maksimum sıcaklık- alevlenme noktası veya tutuĢabilme; elektrik arklarına direnç; karbonizasyon (veya "izlenme") eğilimi; tutuĢturulduğunda kendi kendini söndürebilme yeteneği; spesifik ısı; termal özdirenç; ve genleĢme katsayısı ve donma noktası gibi diğer belirli temel özellikler. Mekanik özellikler. Katı malzemelerin genel mekanik özellikleri değiĢik ölçülerde önem taĢımaktadır ve yalıtım malzemeleri için gerekli olanları, çekme dayanıklılığı, statik eğme dayanıklılığı, kesme dayanıklılığı, sıkıştırma dayanıklılığı, sık sık belirtilmektedir. Birçok katı yalıtkanın nispeten inelastik (elastik olmayan) ve birçoğunun oldukça kırılgan olması nedeniyle sıkıştırılabilirlik, bükme gerilimi altında deformasyon, darbe 60

Elektrik Kılavuzu

dayanıklılığı ve uzayabilirlik, yırtılma gücü, işlenebilirlik ve hasarsız katlanabilme yeteneği gibi özelliklere dikkat edilmesi gereklidir. Özdirenç ve yalıtım direnci. Yalıtım malzemeleri için bu değerler genellikle (a) hacimsel özdirenç (veya özgül direnç) ve (b) yüzey özdirenci olmak üzere iki biçimde ifade edilir. Elektrik dayanıklılığı (veya dielektrik dayanıklılık), yalıtım malzemesinin, herhangi bir hasar olmadan elektrik gerilime dayanabilmesini sağlayan özelliğidir. Bu özellik, genellikle, bir yalıtkanın bazı belirli koĢullar altında bozulmasına veya "parçalanmasına" yol açan minimum elektrik gerilimi (yani, birim mesafe baĢına potansiyel farkı) olarak ifade edilmektedir. Yüzeysel bozulma ve kıvılcım atlaması. Yalnızca havayla birbirlerinden ayrılmıĢ iletkenlere yüksek gerilim uygulanıp gerilim artırıldığında, belirli bir gerilim düzeyine eriĢildiğinde, iletkenleri çevreleyen hava bir iletkenden diğerine kıvılcım atlamasıyla birlikte bozulur. Geçirgenlik (özgül indüktif kapasite). Geçirgenlik, malzemede üretilen elektrik akı yoğunluğunun, aynı elektrik kuvvet tarafından serbest uzayda üretilme oranı olarak tanımlanır ve malzemenin dielektrik olduğu kapasitörün kapasitesinin, havanın yalıtkan olarak kullanıldığı aynı kapasitörün kapasitansına oranı olarak ifade edilir. PreslenmiĢ karton ve ahĢap. Katı malzemelerde yalıtım konusunda son vermeden önce, doğal malzemelere (yağla dolu cihazlarda – özellikle transformatörlerde – kullanılan ana yalıtım malzemeleri olan kâğıt, preslenmiĢ karton ve ahĢap) biraz daha ayrıntılı bakmak gereklidir. Ġlk dönemlerde, transformatörler havada çalıĢtırılmakta ve asbest, pamuk, düĢük kalite preslenmiĢ karton ve Ģelakla emprenye edilmiĢ kâğıt kullanılmaktaydı. Ancak, aradan çok geçmeden, havayla yalıtılmıĢ transformatörlerin yağla doldurulmuĢ birimlerin temel yeteneklerini karĢılayamayacağı açıkça görülmeye baĢlandı. Bunlarda, kullanılan kraft kâğıtları ve preslenmiĢ karton sistemleri, 1915'ten baĢlayarak fenol formaldehit reçinesiyle emprenye edilmiĢ veya ticari adını vermek gerekirse, BakalitleĢtirilmiĢ, yalıtım silindirleriyle desteklendi. Genellikle s.r.b.p. (synthetic resinbonded paper) (sentetik reçineyle bağlanmıĢ kâğıt), 1960'lı yıllara kadar transformatörlerde yaygın olarak kullanıldı ve düĢük elektrik stresi olan ancak yüksek mekanik dayanıklılık gerektiren yerlerde halen kullanım alanı bulmaktadır. 61

Elektrik Kılavuzu

Kâğıt, bilinen elektrik malzemelerinin en ucuzu ve en iyisidir. Elektrik alanında kullanım amaçları için, kâğıdın, elektrik uygulamalarının ihtiyaçları tarafından belirlenmiĢ belirli kimyasal ve fiziksel standartları karĢılaması gereklidir. Önemli elektrik özellikleri aĢağıda verilmiĢtir: (a) Yüksek elektrik direnç. (b) Yağla doldurulmuĢ transformatörler için, yağınkine oldukça yakın dielektrik sabiti. (c) DüĢük güç faktörü (dielektrik kaybı – aĢağıda incelenmiĢtir). (d) Ġletken parçacıklar içermemesi. Kraft kâğıdının elektrik sabiti yaklaĢık 4.4, mineral yağ içi bu değer yaklaĢık 2.2'dir. Kraft kâğıdı, tanım gereği, tamamen, sülfat prosesiyle üretilmiĢ, beyazlatılmamıĢ yumuĢak ağaçtan üretilme kâğıt hamurundan yapılmıĢtır; bu kâğıdın beyazlatılmama gerekçesi, beyazlatma iĢlemlerinden arta kalan beyazlatıcıların kâğıdın elektrik özelliklerini bozması ihtimalidir. Bu proses, örneğin, gazete kâğıdı üretiminde genel olarak kullanılan ve asidik bir kâğıt hamuru üreten daha düĢük maliyetli sülfit prosesinden farklı olarak pH'ı 7–9 arasında olan, hafifçe alkali bir kalıntı üreten bir prosestir. Asidik bileĢenler, uzun halkalı selüloz moleküllerinin hızla parçalanmasına ve bunun sonucunda, elektrik amaçları açısından kabul edilemez olan mekanik dayanıklılığın azalması durumuna yol açar. Bu amaçla kullanılan kereste, karborundum veya benzer aĢındırıcı öğütücüler kullanılarak Ġskandinavya, Rusya veya Kanada'daki üretim alanlarında ince kıyılmıĢ bir doku oluĢturacak biçimde öğütülür. Daha sonra, kimyasal sülfat prosesi, odunun diğer birçok bileĢenini, örneğin, lignin, karbonhidratlar, yağlar, vb., uzaklaĢtırarak yalnızca selüloz liflerini bırakır. Lifler, daha sonra, süzülüp geriye yalnızca odun hamuru birikintisini bırakacak olan su içinde dağıtılır. Bu aĢamada, kurutulmuĢ odun hamuru birikintisi özel kâğıt üreticisinin bulunduğu fabrikaya taĢınabilir. Yalıtım malzemesinin üreticisi tarafından kullanılan süreçler birbirlerinden farklı olabilir ve hatta belli bir fabrika içindeki üretim iĢlemleri bile nihai ürünü talep edenin istekleri doğrultusunda değiĢir. AĢağıda verilen, Ġngiltere'deki bir yüksek kaliteli pres kartonu üreticisine ait proses türünün özeti, bu proseste yer alabilecek değiĢkenlere iliĢkin fikir vermektedir.

62

Elektrik Kılavuzu

Pres kartonu, üretimi sırasında, yoğunluğunu artıran, yüzey kaplamasını iyileĢtiren ve mekanik dayanımını artıran bir dizi presleme iĢleminden geçer. Pres kartonu üretimi kâğıdın, döner bir ince elek üzerinde oluĢturulduğu ve bir dizi tabakadan kâğıt tabakasının oluĢturulduğu bir kesintisiz prosestir. Daha basit prosesler, tek tek kâğıt tabakasını, daha sonraki oluĢturma ve rulolama süreçlerine ihtiyaç duymaksızın yatay eleklerde oluĢturabilir; fakat, bekleneceği gibi, üretim süreci daha sofistike hale geldikçe, sonuçta ortaya çıkan ürünün özellikleri de daha güvenilir ve uyumlu olur. Proses kuru kâğıt hamuru balyalarının bol su kullanımıyla yeniden hamur haline getirilmesiyle baĢlar. Bu iĢlemin bir amacı da, kâğıt hamuru üretim sürecinde kullanılan kimyasalların kalıntılarının uzaklaĢtırılmasıdır. Olabildiğince büyük yüzey alanının suya maruz kalabilmesi için tek tek elyaflar dövülür ve rafine edilir. Elyafların kendi kopma noktalarının altında gerilime tabi tutulmasına karĢın, kâğıdın veya preslenmiĢ kartonun dayanıklılığı elyaflar arasındaki bağların kuvvetiyle belirlenmiĢtir. "Hidrojen bağı" olarak bilinen bu fizikokimyasal bağ kuvvetleri selüloz molekülleri arasında oluĢur ve bu rafinasyon iĢleminin tipinden ve kapsamından etkilenir. Bu Ģekilde rafine edilen elyaflar daha fazla suyla karıĢtırılır ve tamamen çözülmemiĢ olanları ve küçük düğümler oluĢturmuĢ olanları uzaklaĢtıran çok kademeli santrifüj separatörlerde yoğun bir temizlemeye tabi tutulur. Burada ayrılan elyaf, bir kez daha rafinasyon sürecinden geçmek üzere baĢa döndürülür. Santrifüjler, aynı zamanda, rafinasyon prosesi sırasında karıĢmıĢ olabilecek metal parçacıklarını da ayırır. Daha sonra, selüloz/su karıĢımı, dönen, geniĢ silindirik eleklere yönlendirilir. Su eleklerden geçip akarken, selüloz elyafları karıĢımdan ayrılıp bir kâğıt tabakası oluĢturur. Keçeden yapılmıĢ bir sonsuz bant kâğıdı elekten ayırır ve biçimlendirme silindirlerine yönlendirir. Keçe bant daha da fazla suyun uzaklaĢtırılmasını ve imalat silindirlerinden önce ek beĢ veya altı kâğıt katının üst üste serilmesini sağlar. Daha sonra bu silindirler, aralarında giderek artan sıcaklık ve basınç sayesinde, karıĢım içindeki suyu uzaklaĢtırmayı ve istenen kalınlıkta, yoğunlukta ve nem oranında kâğıdı üretmeyi sürdürür. Prosesin bu aĢamasında, kâğıdın genleĢmesini sağlayan CLUPAK1 prosesi, veya geliĢmiĢ temel performansı sağlayan, disiyandiamid gibi azot 1

Clupac Inc.'nin genleşebilir kâğıt üretim prosesi için ticari marka.

63

Elektrik Kılavuzu

içeren kimyasal "stabilizörler"le emprenye etme gibi değiĢik özelliklerin eklenmesi olanakları mevcuttur. Son iĢlem ve yoğunluk, kontrollü yüksek nem içeren kâğıdın ağır yük altındaki çelik rulolar arasından geçirildikten sonra düĢük basınç altında ısıyla kurutulduğu kalenderleme prosesiyle sağlanır. Kãğıt hamuru kurutulduğunda elyafların birbirlerine yapıĢması selüloz elyafının kendine has bir özelliğidir. Selüloz, yaklaĢık 2000 polimerizasyon düzeyindeki glikoz moleküllerinin oluĢturduğu bir yüksek polimer karbonhidrat zinciridir. Şekil 2.4, selülozun kimyasal yapısını göstermektedir. Hemiselüloz molekülleri, saflaĢtırılmıĢ odun hamurunun ikinci önemli bileĢenidir. Bunlar, polimerleĢme düzeyi 200'ün altında olan karbonhidratlardır. Sınırlı miktarda olduklarında, hidrojen bağlanma sürecini kolaylaĢtırırlar; fakat miktarı %10'u geçerse, mekanik dayanıklılığı azaltır. Hemiselüloz molekülleri, ayrıca suya "tutunma" ve kâğıdın kurumasını güçleĢtirme dezavantajını da taĢımaktadır.

ġekil 2.4 Selülozun kimyasal formülü YumuĢak ağaç selülozları, 1 – 4 mm arasındaki elyaf uzunluklarının en yüksek düzeyde mekanik dayanıklılık sağlaması nedeniyle, elektrik yalıtımı için en uygun malzemedir. Buna karĢın, sert ağaçlardan elde edilmiĢ küçük miktarlardaki kâğıt hamuru bu malzemeye eklenebilir ve alaĢımlı metaller için söz konusu olduğu gibi, ortaya çıkan karıĢımların özellikleri genellikle karıĢımı oluĢturan bileĢenlerin özelliklerinden daha üstündür. Pamuk selülozu. Pamuk elyafları, Ġngiltere'de uzun yıllardan bu yana kraft kâğıdının üstün elektrik dayanıklılığıyla mekanik özelliklerini birleĢtirmek amacıyla "paçavra" kâğıtlarının üretiminde kullanılan son derece saf selüloz elde etmek için alternatif bir kaynaktır. Pamuk elyaflarının odundan elde edilen elyafa oranla daha uzun olmasına karĢın, intrinsik/yapısal bağ gücü o kadar iyi değildir. Pamuk elyafları odun elyaflarından daha "düz" olduğundan, istenen mekanik dayanıklılığı sağlamak için gerekil bağ noktalarını oluĢturacak yan dallanmaların üretilmesi için kırma 64

Elektrik Kılavuzu

ve rafinasyon aĢamalarında daha fazla enerji harcanması gereklidir. Tek baĢına bu durum, hammaddenin daha pahalı olan fiyatı düĢürülmeden bile malzemenin üretimini daha pahalı hale getirir. 1930'lu yıllarda elektrik alanında kullanılan kâğıtların üretiminde ilk kez kullanıldığında pamuk elyafının kaynağı eski elbiseler ve elbise üretiminde kullanılan pamuk kumaĢlardan arta kalan çıkıntılardı ve bu durum, maliyeti saf kraft kãğıdının maliyetiyle rekabet edebilir düzeyde tuttu. Bu türden kumaĢlar genellikle bir miktar sentetik elyaf ve diğer malzemeler içermesi ve bunun sonucunda bu kumaĢların çıkıntılarının saf ve katıĢıksız olduğuna güvenilememesi yüzünden, geçtiğimiz yıllarda bu kaynak kabul edilebilir bir kaynak olmaktan çıkmıĢtır. Bu nedenle, alternatif kaynakların bulunması gerekliydi. Pamuk linterleri uzun elyafların kesilip kumaĢ üretiminde kullanılmak amacıyla iplik üretimi için büküme alınmasından sonra arta kalan bölümüdür. Birinci kalite linterler, tarama iĢleminden hemen sonra alınanlardır. Bunlar, yüksek kaliteli yalıtım malzemesinin üretimi için uygun olmalarını sağlayacak uzunluk ve kaliteye sahiptir. Bunlar tek baĢlarına veya yeni atık pamuk lifleriyle birlikte, anlatılan tipte bir kâğıt üretim prosesi için kalite artıran bir katkı veya hammadde sağlayabilir. Pamuk elyafı, aynı zamanda, her iki bileĢenin avantajlarını optimize edip iyi elektrik ve mekanik özelliklere sahip ve aynı zamanda yağ absorblama kapasitesi maksimum düzeyde olan bir kâğıt üretmek amacıyla, kraft odun hamuruyla da karıĢtırılabilir. Yüksek veya düĢük sarımlar veya emprenye etmek amacıyla kullanılan yağın toplam penetrasyonunun yüksek vakum koĢullarında bile güç olduğu yuvarlak tel dağıtım transformatörlerinin tabakaları arasındaki sarımlar için kullanılan kâğıtlarda bu son koĢul çok büyük önem taĢıyabilir. Manila, kenevir ve jüt gibi diğer elyafları da kapasitör ve kablo yalıtımındaki özel elektrik koĢulları karĢılamak üzere geliĢtirilmiĢ belirli özellikleri taĢıyan kâğıtların üretiminde kullanılabilir. IEC 60554'le özdeĢ olan BS 5626: 1979, Elektrik alanında kullanılan selülozik kãğıtlar, baĢlıca kâğıt tiplerini ve bunların özelliklerini listeler. Preskartonları, BS EN 60641, Elektrik alanında kullanılan pres kartonları ve preslenmiş kâğıt tarafından kapsama alınmıĢtır. Preslenmiş kâğıt. En basit biçimiyle preslenmiĢ kâğıt, üretimin, nem oranının yüksek olduğu aĢamasında kãğıt tabakalarının üst üste getirilmesiyle oluĢturulmuĢ kalın yalıtkan kâğıttır. Şekil 2.5, üretim sürecinin akıĢını göstermektedir. Bu prosesin, kâğıt üretimi 65

Elektrik Kılavuzu

için kullanılan kesintisiz prosesin tersine, zorunlu olarak bir kesikli proses olması gerekmektedir. Bunun dıĢında, üretim prosesi, kãğıt üretim prosesine benzemektedir. Ġstenen kalınlığı sağlamak amacıyla gerekli sayıda ince tabaka, yapıĢtırıcı olmaksızın bir araya getirilir. PreslenmiĢ kãğıt iki temel kategoriye ayrılabilir:

ġekil 2.5 Önpreslenmiş transformatör levhaları için üretim prosesi (a) Yalnızca nemli haldeki kâğıt tabakalarından, herhangi bir yapıĢtırıcı kullanılmaksızın, yukarıda anlatıldığı biçimde üretilirler. (b) Tek tek levhaların uygun bir yapıĢtırıcı kullanılarak yapıĢtırılmasıyla oluĢturulan, genellikle daha kalın preslenmiĢ kãğıtlar üretilebilir. Ġlk kategoriye dahil olan preslenmiĢ kâğıtlar ve preslenmiĢ kartonlar, BS EN 60641 Elektrik alanında kullanılan preslenmiş kâğıtlar ve preslenmiş kartonlar tarafından kapsanmaktadır. Bu, Bölüm 1'de genel koĢulların verildiği ve değiĢik tiplerin tanımlandığı çok bölümlü bir dokümandır. Benzer Ģekilde, çok bölümlü bir doküman olan BS EN 60763, Preslenmiş lamine kâğıtlar, lamine kâğıtlar için teknik koĢulları saymaktadır. Kãğıtla yalıtım durumunda olduğu gibi, tema çevresinde çok sayıda varyant vardır ve yukarıdaki dokümanlarda bütün ana malzeme tipleri listelenmiĢtir. Hammaddeler, preslenmiĢ kãğıtta olduğu gibi olabilir; yani, tamamı kãğıt hamuru, tamamı pamuk veya odun ve pamuk elyaflarının karıĢımı olabilir. Yukarıdaki ilk kademeye dahil preslenmiĢ kartonlar, 8 mm'ye kadar kalınlıklarda olabilir. Bobin arası sarımlar ve yağ dolu transformatörlerin son yalıtımı için genellikle 2–3 mm kalınlığında olanları, yağ soğutma kanallarının oluĢturulması iç in 4.5–6 mm 66

Elektrik Kılavuzu

kalınlığında olanları kullanılmaktadır. Malzeme, genellikle üç alt kategoride üretilmektedir. Birincisi, kalenderlenmiĢ preslenmiĢ karton olarak bilinmektedir ve %55 su taĢıdığı aĢamada ilk presleme iĢlemine girer. Daha sonra, su miktarını %5'e indirmek için basınç uygulanmaksızın ısıyla kurutma uygulanır. Bu biçimde üretilen preslenmiĢ kartonun yoğunluğu 0.90–1.00 arasındadır. Daha sonra, yoğunluğu 1.15– 1.30 arasına çıkarmak amacıyla, ağır kalenderlerle daha fazla sıkıĢtırma uygulanır. Ġkinci kategori, üretim süreci sonrasında preslenmeye veya çok az presleme uygulanan kalıplanabilir preslenmiĢ kartondur. Bu malzeme, yalnızca ısı yoluyla yaklaĢık %5 nem içerecek Ģekilde kurutulmaktadır ve yoğunluğu yaklaĢık 0.9'dur. Sonuçta elde edilen, özel uygulamaların özel ihtiyaçlarını karĢılamak amacıyla bir ölçüde biçimlendirilebilen, iyi yağ absorbsiyon özelliklerine sahip yumuĢak preslenmiĢ kartondur. Üçüncüsü, önceden preslenmiĢ kartondur. Nemli üretim aĢamalarından sonra, sıcak preslerde dehidrasyon, sıkıĢtırma ve kurutma uygulanır. Bu iĢlemin etkisi, elyafların, güçlü, kararlı, gerilimsiz ve yoğunluğu 1.25 civarında olan, transformatör üretiminin bütün aĢamalarında ve hizmet koĢullarındaki yoğun temel döngülerinde, önceden anlatılan iki tür preslenmiĢ kartona oranla biçimini ve boyutlarını çok daha iyi koruyan bir preslenmiĢ karton üretimidir. Bu nedenle, yüksek kararlılıklı, önceden preslenmiĢ malzeme, günümüzde transformatör üreticilerinin birçok uygulama için tercih ettiği preslenmiĢ karton türüdür. Lamine preslenmiĢ karton, kalınlıkları yaklaĢık 10 mm'den baĢlamaktadır ve 50 mm ve üstü kalınlıklarda olanları mevcuttur. Laminasyon öncesi malzeme yukarıda anlatılan ve lamine olmayan malzeme kategorilerinin herhangi birinden olabilir; fakat genellikle önceden preslenmiĢ karton tercih edilmektedir. Bu malzeme, büyük güç transformatörlerinde destek platformlarının sarımı uç destekleme bloklarının ve mesafe parçalarının olduğu kadar sabitleme ve destek uçları için takozların sarımı için kullanılmaktadır. Sıvı yalıtkanlar. Sıvı yalıtkanlar Ģu amaçla kullanılmaktadır: (a) Transformatörler, kapasitörler ve reostalar için dolgu ve soğutma ortamı olarak. (b) Devre kesiciler gibi kesici düzeneklerinde yalıtım ve ark soğutma ortamı olarak. 67

Elektrik Kılavuzu

(c) Transformatörlerde, kesici düzeneklerinde, kapasitörlerde ve kablolarda kullanılan soğutucu yalıtkanların, örneğin, kâğıt, preslenmiĢ karton ve tahtanın, emprenye malzemesi olarak. Tablo 2.11 Tipik yalıtım malzemelerinin tipik özellikleri

Hacimsel özdirenç:  = 10n ohm-m. n'in değerleri tablo halinde verilmiştir (Kaynak: Electrical Engineer's Reference) Buna göre, bu malzemelerde bulunması istenen özellikler Ģunlardır: (i) yüksek elektrik direnç, (ii) düĢük viskozite, (iii) yüksek kimyasal kararlılık ve oksitlenmeye direnç, (iv) yüksek parlama noktası, (v) düĢük uçuculuk. Genel kullanımdaki en önemli sıvı yalıtkan, madeni yağdır. Bu malzemenin özellikleri, BS 148: 194. Transformatörlerde ve kesici düzeneklerinde kullanım için uygun kullanılmamış yalıtım yağlarının özellikleri içinde belirtilmiĢtir. Bu doküman IEC 296'ya benzemektedir, fakat bundan farklıdır. Madeni yağ pratik olarak *

68

Elektrik Kılavuzu

bütün açık hava transformatörlerinde ve 132 kV ve üstündeki yeraltı kablolarının birçoğunda yalıtkan ve soğutucu olarak kullanılmaktadır. Yağ, 33 kV ve altındaki gerilimlerde çalıĢan ve halen hizmette olan kesici düzeneklerinin birçoğunda ark soğutma ortamı ve yalıtkan olarak kullanılmaktadır. Kesici düzenekleri için, yağla ilintili bakım ihtiyaçları, bu malzemelerin kullanımının öncelikle hava kesici ekipmanlarıyla, daha yakın zamanda da vakum ve kükürt hegzaflorürün (SiF6) yaygın Ģekilde piyasaya sürülmesi sonucunda azalmasına yol açmıĢtır (aĢağıya bakınız). Madeni yalıtım yağları, seçilmiĢ ham petrollerden elde edilen, yüksek derecede rafine hidrokarbon yağlarıdır. Rafinasyon prosesi, safsızlıkların, özellikle kükürt, azot ve oksijen içeren bileĢenlerin uzaklaĢtırılması ve elektrik aanında kullanılacak düĢük viskoziteli hidrokarbonların daha ağır yağlama yağları ve fuel oil bileĢenlerinden ayrılmasının bir aracıdır. Bu proses, distilasyon, filtrasyon ve bazı büyük halkalı moleküllerin katalitik olarak parçalanması iĢlemleriyle gerçekleĢtirilir. Madeni yağlarda mevcut hidrokarbonlar üç sınıfa ayrılır: naftenler, parafinler ve aromatikler. Ham petrollerin birçoğu bu üç tip hidrokarbonun bir karıĢımından oluĢmaktadır; fakat elektrik uygulamaları için ağırlıkla naftenik ham petroller tercih edilir. Birçok parafin, düĢük sıcaklıkta akıĢı engelleyen mumlar üretme eğilimindedir. Aromatikler, kimyasal olarak diğer iki tip hidrokarbondan daha az kararlıdır ve yüksek oranda mevcut olduğu durumlarda, gerekli yüksek kimyasal kararlılığı sağlayamaz. Elektrik alanında kullanılan tipik bir yağ, %65 naften, %30 parafin ve %5 aromatik bileĢikler içermelidir. BS 148, Sınıf I, II ve III olarak sınıflandırılan üç sınıf mineral yağ için kabul edilebilir özellikleri liste halinde verir. Sınıflar, viskozitelerine göre belirlenmiĢlerdir ve nispi olarak konuĢmak gerekirse, en yüksek viskozite değerine sahip olan Sınıf I, transformatörlerde kullanılmaktadır. Bu nitelik yağın, oluĢan arkın söndürülmesine yardım eden ayrılan devre kesici kontakların arasına hızla akabilmesini sağladığından, daha düĢük viskoziteli yağlar devre kesiciler için önerilmektedir. Uzun dönemli kimyasal kararlılıkla ilgili bir baĢka koĢul da oksitlenmeye karĢı dirençtir. Oksitlenme, transformatörlerden çok, daha yüksek sıcaklıklarda çalıĢan kesici düzenekleri için sorun oluĢturmaktadır. OksitlenmiĢ durumdaki yağ asidiktir ve transformatör sarımlarında, soğutma etkinliğini düĢüren ve 69

Elektrik Kılavuzu

transformatörün ömrünün kısalmasına yol açan çamur birikintisi oluĢturur. Yağ için doğru kimyasal katkı maddesinin seçilmesi oksitlenme direncinin artmasına yardımcı olacaktır, fakat oksitlenme direnci inhibitörlerin eklenmesiyle de iyileĢtirilebilir. Ġnhibitör eklenmiĢ yağlar inhibe yağlar olarak bilinmektedir. Ġngiltere'de, bu amaçla eklenen kimyasalların inhibe etme özelliklerini ne kadar zaman sürdüreceklerinin bilinmemesi yüzünden, oksitlenmeye direnci açısından inhibitörlere dayanmayan yağlara yönelik bir tercih vardır. Ġnhibitör içermeyen yağlar, inhibe edilmemiş yağlar olarak bilinmektedir. Su, elektrik alanında kullanılan yağlarda az miktarda çözünür fakat iyi elektrik dayanıklılık sağlanabilmesi için, yağ içindeki su miktarının minimumda tutulması gereklidir. Su miktarı, milyonda parça olarak (p.p.m.) olarak ölçülür ve çözünürlük yağın tipine göre değiĢir; fakat, tipik olarak, 20 ºC'de maksimum çözünürlüğünün 40 p.p.m. olmasına karĢın, 80 ºC'de çözünürlük 400 p.p.m.'e yükselir. Elektrik yalıtım gücüne en büyük zararı, küçük elyaflarla kirlenmeyle birlikte çözülmemiĢ su damlaları biçiminde serbest suyun bulunması verir. Yağ, kesici düzeneklerinde kullanıldığında, ark yaratan kesmelerin neden olduğu karbon parçacıklarıyla kirlenmiĢ hale gelecektir. Bu parçacıkların, filtrasyonla periyodik olarak uzaklaĢtırılması gereklidir. BS 148, dökme tankerlerle tedarik edilen yağda maksimum 30 p.p.m. suya izin verir. Yağ varillerle temin edildiğinde, maksimum su miktarı 40 p.p.m..'e kadar yükselebilir. Su miktarının p.p.m. cinsinden belirlenebilmesi için laboratuvar testi (Karl Fischer testi – bkz. BS 2511) gereklidir, fakat crackle testi serbest su varlığının test edilmesi için kolay ve uygun bir yöntemdir. Bu testin gerçekleĢtirilmesi için, yağ numunesi, bir test tüpünün içinde ve sakin alev üzerinde hızla ısıtılır. Numunede serbest su bulunması durumunda, bu su yağda eriyemeden duyulabilir çatlama sesleriyle kaynayıp taĢacaktır. Bu testte serbest su ihtiva ettiği görülen yağın, uygun bir filtrasyon ve kurutma ekipmanı olmayan elektrikli ekipmanlarda kullanılmaması gerekir. Yağ kalitesini belirlemeye yönelik bir diğer test, bozulma dayanımıdır. Bu test için, yağ, bir test hücresi içinde birbirinden 2.5 mm aralıkla yerleĢtirilmiĢ iki elektrot arasında bozulma gerçekleĢinceye kadar kararlı olarak artan alternatif gerilime maruz bırakılır. Bozulma gerilimi, ister geçici ister toptan olsun, ilk kıvılcımın görüldüğü anda eriĢilmiĢ olan gerilimdir. Deney, aynı 70

Elektrik Kılavuzu

hücre dolgusuyla altı kez yinelenir ve yağın bozulma dayanımı 48, tedarik edildiği biçimiyle yağın bozulma dayanımının minimum 30 kV olması gerektiğini belirtir. Örneğin bir yüksek gerilim transformatöründen alınan, 50 veya 60 kV değerlerinin elde edildiği iyi kalite yağlar için bu değerin kolayca aĢılması gereklidir. BS 148'in 1972 yılındaki versiyonunda bozulma gerilimi testi tanıtılmadan önce, elektrik dayanıklılığı testi kullanılmaktaydı. Bu testte, birbirinden 4 mm uzaklıkta duran iki küresel elektrot içeren, benzer bir test hücresi kullanılmaktaydı. Yağ numunesinin, 40 kV'luk test geriliminde bir dakika boyunca dayanması gerekiyordu. Bir arka dönüĢmeyen bütün geçici deĢarjlar ihmal edilmekteydi. Testi geçmesi için, üç numuneden ikisinin bozulmaya direnç göstermesi gerekmekteydi. Bu test tamamen terk edilmiĢ değildir. Bozulma dayanımı testinden daha az talepkâr olduğundan kullanılmıĢ yağların test metodu olarak halen kabul edilmektedir ve BS 5730 Yalıtım yağlarının bakım uygulamaları için kurallar adlı standarda olduğu gibi alınmıĢtır. Elektrikli ekipmanlarda önemli miktarlarda madeni yağın kullanıldığı durumlarda önemli bir sorun da yangın riskidir. Örneğin, sürekli su temininin mümkün olduğu bir elektrik üretim istasyonunda, bütün büyük transformatörlerde su pulverizatörlü yangın koruma önlemleri genellikle kullanılmaktadır. Yangın riskinin kabul edilemez olduğu durumlarda, örneğin binalarda, madeni yağ yerine tutuĢabilirliği daha düĢük bir sıvının kullanılmasının tercih edilebilir olduğu düĢünülebilir. Bu alternatiflerin bir bölümü aĢağıda listelenmiĢtir. Sıvı silikon bileşikleri tutuĢabilirliği düĢük, yalıtım amaçlarına uygun ve genellikle 66 kV ve altı gerilimlerde kullanımla sınırlanmıĢ yalıtkan sıvılardır. Sıcaklık karĢısında kararlılıkları ve kimyasal kararlılıkları yüksektir. Parlama noktaları son derece yüksektir ve bir tankta aleve maruz bırakılmaları durumunda bile 350 ºC'nin altında tutuĢmazlar. Güç ve dağıtım transformatörlerinde, küçük uçak transformatörlerinde ve kapasitörler için emprenye malzemesi olarak kullanılırlar. Sıvı silikon bileĢiklerinin dezavantajı, ark soğutma özellikleri yüzünden Ģarj ayar anahtarlarında kullanıma uygun olmamalarıdır. Sentetik sıvı esterler. EngellenmiĢ esterlerin kompleks esterleri, yüksek sıcaklıklardaki yağlama ve hidrolik sıvılarında, özellikle de gaz türbini uygulamalarında ve genel olarak ısı transferi sıvısı olarak yaygın biçimde kullanılmaktadır. Bu alanlarda, zehirli olan 71

Elektrik Kılavuzu

ve baĢka diğer açılardan uygun olmayan petrol yağlarının ve birçok sentetik yağın yerini almıĢlardır. Yakın zamanda, transformatörlerde ve Ģarj ayar anahtarlarında yüksek voltaj yalıtkanı olarak uygulama gereksinimlerini karĢılamak üzere benzer bir ester geliĢtirilmiĢtir. Zehirliliği son derece düĢüktür ve biyolojik olarak bozunabilmektedir. Her türden cebri soğutmalı (yani, soğutma sıvısı pompalanan) transformatörde kullanılmasını sağlayabilecek mükemmel yağlama özelliklerine sahiptir. Polikloro bifeniller (PCB'ler). Bu sınıftan sentetik sıvılar – askarel olarak da bilinmektedir – 1940'lı yıllarda Monsanto tarafından piyasaya sürülüp 1970'li yılların sonuna kadar kapasitörlerde ve transformatörlerde yaygın olarak kullanıldıklarından, bu alandaki sıvıların tümünden söz edilmiĢ olmasını sağlamak için bu grup sentetik sıvılardan da söz edilmesi gereklidir. Elektrik endüstrisi dıĢında da bir ısı transferi sıvısı olarak yaygın bir uygulama alanı bulmuĢlardır. Ancak, PCB'lerin biyolojik olarak parçalanamamaları ve bunun sonucunda çevrede kalmaları ve nihai olarak besin zincirine girmeleri, ek olarak çok daha zehirli bir madde olan dioksinle yakın ilintili olmaları nedeniyle, dünyanın birçok bölümünde bu sıvıların üretimi yasaklanmıĢtır ve kullanımdan kaldırılmaktadırlar. 1980'li yıllarda, askarelle doldurulmuĢ transformatörleri boĢaltıp, bunları alternatif sıvılarla dolduran ve askarelleri güvenli bir biçimde ortadan kaldıran birkaç uzmanlaĢmıĢ kuruluĢ ortaya çıkmıĢtır. Ancak, birçok ülkede giderek azalan düzeyde PCB'ler içeren sıvıların PCB olarak değerlendirilmesini ve PCB gibi ele alınmasını gerektiren yasalar yürürlüğe konduğundan, bu süreç birçok güçlük içermektedir. Bir transformatörden PCB'lerin bütün izlerinin silinmesi pahalı olduğu kadar aynı zamanda da güç bir iĢlem olduğundan, bu Ģekilde geriye dolum çok daha tutarlı bir seçenek durumuna gelmektedir. 1990'lı yıllarda PCB'yle doldurulmuĢ transformatörlerini ne yapacakları sorunu üzerine düĢünenler, transformatörlerini güvenli bir Ģekilde hurdaya çıkarıp değiĢtirmek yönünde güçlü bir Ģekilde cesaretlendirilmiĢlerdir. Trafoların elden çıkarılması konusunda rehberlik hizmetleri Sağlık ve Güvenlik Sekreterliği'nden sağlanabilir. Gazlarla yalıtım. Yukarıda da sözü edildiği gibi, kükürt hegzaflorür, SiF6, 400 kV ve üzeri bütün kesici düzeneklerinde en yaygın kullanılan yalıtkan ve ark önleme ortamı olarak makine yağlarının yerini almıĢtır. 72

Elektrik Kılavuzu

SF6 gazı, yaklaĢık 500 ºC'ye kadar kararlıdır ve reaksiyona girmez, tutuĢmaz, zehirsizdir, kokusuzdur ve renksizdir. SF6, 2 – 6 bar arasında basınçlandırıldığında mükemmel yalıtkanlık özellikleri kazanmaktadır ve dielektrik sabiti aynı basınçtaki havanınkinden 2.5 – 3 kez daha yüksektir. Molekül ağırlığı 146, özgül ağırlığı 6.14 g/l olan gazın yoğunluğu, havadan yaklaĢık 5 kat daha fazladır. Normal yoğunluklarda, – 40 ºC'nin altındaki çok düĢük sıcaklıklar dıĢında gazın yoğunlaĢma ihtimali yoktur ve bu ihtimalin sorun yaratması durumunda ekipmana ısıtıcılar eklenebilir. Devre kesicilerde ve dağıtım çubuklarında kullanılan endüstriyel SF6 gazının ağırlık bazında %99.9 saflığında olması ve safsızlık olarak SF4, (%0.05), hava (%0.05 O2 artı N2) 15 p.p.m. nem ve 1 p.p.m. HF içermesi gerekmektedir. Kesici düzeneği binasını ve yalıtkanları terk eden absorb edilmiĢ nem, hizmetteki SF6'nın nem miktarının ağırlık bazında 20 – 100 p.p.m. arasında kararlılık kazanmasına yol açar. Normal sıcaklıklardaki gazlar iyi yalıtkanlardır; fakat devre kesme sürecinde ortaya çıkan yüksek ark sıcaklıklarında (~2000 K) moleküller bozunup iletken duruma gelme eğilimindedir. Ark oluĢturma sürecinde SF6 da bozunur ve bir sonraki veya bir sonraki fakat doğal güç frekans akımı sıfır olana kadar akımı sürdüren elektrik iletkeni bir plazmaya dönüĢür. SiF6'nın mükemmel bir ark soğutma ortamı oluĢturduğu kanıtlanmıĢtır. Bu durum yalnızca bu maddenin kararlılığından ve dielektrik sabitinin yüksekliğinden değil yüksek özgül ısısından, iyi termal iletkenliğinden ve serbest elektronları yakalama yeteneğinden kaynaklanır. Birkaç s içinde hızla soğur ve flor ve kükürt iyonları, kararlı ve yalıtkan SF6'yı yeniden oluĢturmak üzere yeniden birleĢir. Bu özelliklerin tümü, devre kesme süreci sırasında oluĢan arkın enerjisinin uzaklaĢtırılmasına yardımcı olur. Kısım 15'te, SiF6 üzerine daha çok Ģey söylenecektir. Vakumla yalıtım. ġimdilerde kesici düzeneklerindeki ve motor kontrol düzeneklerindeki arkları söndürmek amacıyla vakum kullanılmaktadır. Vakumun, bu kısımda anlatıldığı anlamda bir "malzeme" olmamasına karĢın, vakumlu devre kesiciler, ark önleme ortamlarıyla özel olarak ilintili nitelikler taĢımaktadır. Bunlar, Kısım 15'te ayrıca incelenecektir. Güç faktörü ve dielektrik kayıpları. Alternatif gerilim, örneğin, dielektriği "mükemmel", örneğin kuru hava veya vakum olan bir 73

Elektrik Kılavuzu

kapasitörün plakalarına uygulandığında, geçen akım bir saf kapasitans akımıdır ve gerilimi 90º'lik bir faz açısıyla önceler. Pratik olarak diğer tüm dielektriklerde iletkenlik ve (dielektrik histeresis2 gibi) diğer etkiler, akımın 90º'den daha düĢük bir faz açısıyla gerilimi öncelemesi sonucunu doğuran bir miktar enerjinin dielektrikte kaybolmasına yol açar. Buna göre, faz açısıyla dikler açı oluĢturan açının değeri, alternatif elektrik gerilimi altında olduğu süre içinde gerçekleĢen kayıpların ölçüsünü vermektedir. Şekil 2.6'daki fazör diyagramında, faz açısı 'dir ve bununla dikler açı oluĢturan  kayıp açısı olarak bilinmektedir. Bu açı genel olarak oldukça küçük olduğundan, güç faktörü (cos ) (cos 'nin yaklaĢık 0.1'e kadar olan değerleri için) tan 'ya eĢit kabul edilebilir.

ġekil 2.6 Dielektrik kayıp altındaki bir malzeme için vektör diyagram (Watt cinsinden) enerji kaybı V2Ctan denklemiyle verilir. Bu denklemde, V uygulanan gerilimi, C farad cinsinden kapasitansı göstermektedir.  = 2f'dir ve burada f hertz cinsinden frekansı göstermektedir. Dielektrik kaybı olarak bilinen bu kaybın, verili dielektrik ve elektrot boyutları için yalıtım malzemesinin dielektrik sabitiyle belirlenen kapasitansa bağlı olduğu görülmektedir. O halde, dielektrik kayıpların miktarını belirleyen dielektriğin özellikleri, güç faktörü (tan ) ve dielektrik sabitidir. Buna göre, yalıtım malzemelerini bu açıdan karĢılaĢtırmak için bu ikisinin çarpımı, yani, k x tan  değerlerini aktarmak oldukça yaygın bir

2

Dielektrik histeresis, alternatif elektrik gerilimlerine maruz bırakılmış bir dielektrikte, elektrostatik gerilim sonucunda enerjinin harcandığı ve ısının üretildiği bir olgudur.

74

Elektrik Kılavuzu

uygulamadır. Ayrıca, kayıpların gerilimin karesiyle doğru orantılı olarak değiĢtiğine de dikkat edilmelidir. Güç faktörü, bazen frekansa göre önemli ölçüde, ayrıca, sıcaklıkla değiĢmektedir. Yükselen sıcaklık artıĢlarıyla, özellikle, yükselen sıcaklık artıĢlarıyla dielektrik sabitin de arttığı nemin mevcut olduğu durumlarda, tan  değerleri genellikle yükselmektedir. Buna göre, sıcaklığın yükselmesiyle birlikte, toplam dielektrik kayıpları da önemli ölçüde artma eğilimindedir. Bu, genellikle, a.c. gerilimi altında yalıtımda ortaya çıkan arızaların temel nedenidir. Özellikle yalıtkanların ince olması durumunda, ortaya çıkan ısı kayıpları, sonuçta dielektrik güç faktöründe ve dielektrik sabitinde yükselmelere yol açan sistem içi sıcaklık yükselmelerine neden olur. Sistem içinde ortaya çıkan ısının üretilme hızından daha seri Ģekilde sistemden uzaklaĢtırılamaması durumunda, bu sıcaklık artıĢları üst üste biner ve termal kararsızlıklara, nihai olarak da arızalara neden olur. Bu özellikler, yüksek frekansların kullanımda olduğu radyo ve benzer uygulamalar açısından özel önem taĢımaktadır.

Süperiletkenlik Belirli bazı malzemelerin sergilediği ideal süperiletkenlik durumu, iki temel özellikle karakterize edilmektedir: (a) sıcaklığın kritik bir değerin altına düĢmesi durumunda direncin ortadan kalkması ve (b) kritik sıcaklığa veya geçiĢ sıcaklığına ulaĢıldığında malzeme içinde olabilecek herhangi bir manyetik akının dıĢarı yönlendirilmesi. Süperiletkenliğin keĢfi, 1911 yılında, Profesör Onnes tarafından Leiden Üniversitesi'nde, civanın direnci ve sıcaklığı arasındaki iliĢki incelenirken gerçekleĢtirildi. Ġzleyen yıllarda, süperiletken özellikler gösteren baĢka birçok element keĢfedildi ve olguyu açıklamaya yönelik teoriler geliĢtirildi. GeçiĢ sıcaklıkları tipik olarak yaklaĢık 10 K (–263 ºC) civarındaydı ve pratikte bu durum, söz konusu malzemelerin 4 K sıcaklıkta sıvı helyumla soğutulması gerektiği anlamına geliyordu. Bu malzemelerin süperiletkenlik özelliklerini kaybetmeksizin düĢük bir manyetik alanda düĢük bir akım yoğunluğunu destekleyebilmeleri yüzünden, genel olarak bu malzemeler akademik değerleri dıĢında son derece sınırlı önem taĢımaktaydı. 1950'li yıllarda, alaĢım ve bileĢiklerden oluĢan, çok yüksek akım yoğunluklarında – tipik olarak, 105 A/cm2 – ve yüksek manyetik akı yoğunluklarında – tipik olarak 8 tesla – çalıĢabilen yeni bir 75

Elektrik Kılavuzu

süperiletkenler sınıfı keĢfedildi. Bu sınıftaki en önemli materyaller, NbTi alaĢımı ve Nb3Sn bileĢiğiydi. Bu keĢiflerin sonuçları, bunların dünya çapında araĢtırma amaçlı birçok güç ekipmanına ve mıknatıslara uygulanması oldu. AraĢtırılan diğer uygulama alanları bilgisayarlar ve duyarlığı yüksek aletlerdi. Ġngiltere'de, (Ģimdi özelleĢtirilmiĢ olan) eski adıyla CEGB süperiletken güç kabloları ve magnetohidrodinamik (MHD) güç üretimi konusunda çalıĢmalar baĢlattı ve NEI International Research and Development Co. Ltd. tarafından bir elektrik makineleri programı baĢlatıldı. Bu Ģirket, 1966 yılında, dünyanın ilk süperiletken elektrik motorunu tasarladı ve üretti (Ģimdi Bilim Müzesi'ndedir) ve bunu 1980'lerin baĢlarında bir dizi d.c. motoru ve jeneratörü izledi; bunlar aynı zamanda, merkezi güç üretim tesisleri için süperiletken a.c. jeneratörlerin üretilmesinde ve iletim/dağıtım Ģebekelerinde hatalı akım sınırlayıcılarının üretilmesinde de rol oynadı. Bu geliĢmelerin ardındaki itici güç, elektrik kayıplarının azaltılması, bazı durumlarda manyetik demirin ortadan kaldırılması ve tesislerin boyutlarında ve ağırlıklarında azalmaların gerçekleĢtirilmesiydi. Diğer birçok ülkenin de benzer programları vardı ve konferanslar kanalıyla iyi bir uluslararası iĢbirliği sağlanmıĢ durumdaydı. GeliĢmelerin kilometre taĢları, 1969 yılında NEI-IRD tarafından, 2.44 MW gücünde, düĢük hızlı süperiletken motorun tasarımı ve imalatı; 1960'ların sonlarında Massachusetts Institute of Technology tarafından 87 kVA bir a.c. jeneratörün üretilmesi- 1960'ların sonlarında Ġsviçre'deki CERN'de çok büyük bir süperiletken Kabarcık Odası'nın inĢa edilmesi ve 1970'lerin ortalarında Siemens tarafından süperiletkenle havada tutulan bir tren oldu. Diğer birçok ülke, bu tarihlerden bu yana bu alanda kayda değer baĢarılar gösterdiler. Bu geliĢmelerin yaĢandığı 20 yıllık süre boyunca yaĢanan sorunların en önemlilerinden biri, sıvı helyum sıcaklıklarında çalıĢmanın koĢullarını karĢılayacak tasarımların yüksek maliyetiydi ve bu nedenle 1980'li yılların baĢlarında birçok program sona erdirilmiĢti ve diğerleri de son derece yavaĢ ilerlemekteydi. 1986 yılının sonlarında Zürich'te çalıĢmakta olan Bednorz ve Mueller, LaBaCuO bileĢimindeki seramik malzemenin 35 K sıcaklıkta süperiletken özellik gösterdiğini keĢfettiler (daha sonra kendilerine Nobel ödülü verildi) ve 1987 yılında Texas'taki University of Houston'da çalıĢan Profesör Chu, YBaCuO bileĢiğinin 92 K sıcaklıkta süperiletken olduğunu keĢfetti ve o 76

Elektrik Kılavuzu

zamandan bu yana diğer malzemelerin geçiĢ sıcaklıkları 105 K sıcaklığa kadar yükseldi. Bu keĢiflerin son derece büyük önemi, bulunan malzemelerin sıvı helyum yerine sıvı azot sıcaklığında çalıĢabilecek olmasıdır. Bunun sonucu, dünyanın bütün ülkelerinde, teknoloji bazında önceden görülmemiĢ bir etkinlik artıĢının ortaya çıkmıĢ olmasıdır. Bu çalıĢmanın büyük bir bölümü, daha yüksek geçiĢ sıcaklığına sahip yeni süperiletkenlerin bulunmasına ve bunlar için üretim yöntemlerinin oluĢturulmasına yönelmiĢtir. YaĢanan önemli sorunlardan bir bölümü, yeni malzemelerin kırılgan olması ve son derece ince bir film halinde olmamaları durumunda, akım yoğunluğunun son derece düĢük, 103 – 104 A/cm2, olması; ortaya çıkan sonuçlar, bu malzemelerin 50 T üzeri gibi son derece yüksek akı yoğunluklarında çalıĢacaklarını göstermektedir. Ancak, malzemelerin geliĢtirilmesi alanında önemli geliĢmeler kaydedilmiĢtir ve artık dikkatler uygulamalara dönmüĢ bulunmaktadır. Sıvı helyum yerine sıvı azot kullanılmasının sağladığı son derece çarpıcı avantajlar vardır – örneğin, soğutma verimi 50 kez daha yüksektir. Ġlk dönemin düĢük sıcaklıklı malzemeleriyle çalıĢmakta olan farklı ülkelerdeki örgütlerin birçoğu Ģimdi kendi tasarımlarını yeniden ancak bu kez sıvı azot kullanımını tasarlayarak gözden geçirmektedir. Bu durumun endüstri üzerindeki etkisinin silikon yongaların etkisi kadar büyük olması ve tamamen yeni pazarlar açılmasına neden olacak yeni uygulamaların ortaya çıkması beklenmektedir.

77

Elektrik Kılavuzu

Yalıtkanlar: Plastikler ve Kauçuklar Kalıplama malzemelerinin Özellikleri Plastikler, elektrik mühendisi için özellikle yalıtım iĢleri için önemli malzemeler durumuna geldi. Ancak, bu malzemeler yapısal parçalar ve bazı durumlarda metal yerine kullanılacak malzemeler olarak da önem taĢımaktadır. "Plastik," esas olarak, hızla artan uygulama alanları bulan çok sayıda sentetik malzemeyi kapsayan, birden çok içeriği olan bir terim durumuna gelmiĢtir. Plastikler, termoset ve termoplastik olarak bilinen iki farklı gruba ayrılabilir. DıĢarıdan ısı uygulandığında, iki grup birbirlerinden farklı davranır. Termoset malzemelerde ısı uygulanması baĢlangıçta malzemenin yumuĢamasına neden olur ve bu aĢamada malzeme biçimlendirilebilir ve kalıplanabilir. Ancak, ısıtmanın sürdürülmesi, malzemede genellikle sert çapraz bağlı moleküllerin oluĢumu sonucunu doğuran kimyasal değiĢiklikler doğurur. Bunlar, ısıtmanın sürdürülüp orta yükseklikteki sıcaklıklara ısıtmadan önemli ölçüde etkilenmezler. Ancak, aĢırı ısıtma, termal bozunmaya yol açabilir. Isıya ek olarak, termoset malzemeler katalizörler, radyasyon, vb. kullanılarak sertleĢtirilebilir (veya "piĢirilebilir"). Termoplastik malzemeler ısıtıldığında, yumuĢarlar ve katılıkları azalır; nihai olarak, viskoz sıvılar durumuna geldikleri bir aĢamaya eriĢirler. Bu tür bir malzeme soğutulduğunda sertleĢir ve önceki biçimine geri döner. Bu yumuĢatıp sertleĢtirme süreci, teorik olarak sonsuza kadar tekrarlanabilir. Ancak, aĢırı ısıtma geri döndürülemez bozunmalara neden olabilir. Termoset ve termoplastik malzemeler arasındaki temel farklılık, birincinin organik veya inorganik elyaflar veya tozlar Ģeklindeki değiĢik güçlendirme veya dolgu malzemelerinin eklenmediği durumlarda nadiren kullanılmasıdır. Termoplastik malzemelerin sıklıkla dolgusuz olarak kullanılmasına karĢın, özel niteliklerin gerekmesi durumunda, bunlara da elyaflar, dolgu maddeleri ve diğer katkı maddeleri eklenebilir. Genel olarak, birçok termoplastik malzemenin düĢük kayıp, düĢük dielektrik sabiti kategorisine dahil olmasına karĢın,

78

Elektrik Kılavuzu

termoplastik malzemelerin kayıp ve dielektrik sabiti değerleri genellikle daha yüksektir.

Termoset Malzemeler Sanayide kullanılabilecek termoset malzemelerin sayısı, termoplastik malzemelerin sayısından daha azdır ve burada yalnızca elektrik mühendisliği açısından önem taĢıyan gruplardan söz edilecektir. Bunlar, fenolik, aminoplastik, polyester, epoksi, silikon, poliimid ve poliakrileter/fenol reçineleridir. Bu malzemelerin tümü hakkında daha fazla ayrıntı, daha sonra bu kısım içinde verilecektir. Belirtildiği gibi, termoset malzemeler iĢlemden geçirilmeden nadiren kullanılır ve aĢağıdaki temel iĢleme yöntemleri tipik yöntemler olarak düĢünülebilir. Laminasyon. Cam ve pamuktan üretilen malzemeler, selüloz kãğıdı, sentetik elyaflar ve mika gibi elyaflı levha halindeki malzemelerin reçinelerle emprenye edilip, ardından bir preste veya otoklavda ısı ve basıncın etkisiyle levha, boru veya diğer Ģekiller verilmesi iĢlemidir. Baskı kalıplama. Dolgu maddeleri eklenmiĢ ve güçlendirilmiĢ bileĢimlerin birbirlerini karĢılayan metal kalıp boĢluklarında piĢirilmesiyle üretilen karmaĢık biçimli bileĢenler. Transfer kalıplama. Baskı kalıplamayla aynıdır, fakat eritilmiĢ kalıplama malzemesinin, hareketli bir sistem sayesinde daldırıcıyla ısıtılmıĢ transfer kabından aktarılmasını içerir. Döküm. Polyester ve epoksi gibi reçine bazlı sıvı bileĢiklerden karmaĢık biçimli parçalar üretmek için kullanılır. Bunun örnekleri, büyük yalıtkanlar ve kapsüllenmiĢ bileĢenlerdir. Özellikler. Termoset malzemelerin birçoğu kompozit malzemeler olarak kullanılırlar ve sonuçta ortaya çıkan özellikler, doğal olarak, büyük ölçüde malzemeyi oluĢturan farklı malzemelerin özelliklerine bağlıdır. Örneğin, belirli bir reçine sistemini güçlendirmek için cam yünü kullanılması, güçlendirme amacıyla selüloz kâğıdının kullanıldığı malzemeye göre daha yüksek modulusu olan, darbe dayanımı daha yüksek olan ve yüksek sıcaklıklara direnci daha iyi olan bir malzemenin üretilmesini sağlayacaktır. DeğiĢik reçinelerin ve güçlendirme malzemelerinin değiĢik bileĢimlerinin kullanılmasıyla elde edilebilecek

79

Elektrik Kılavuzu

özelliklerdeki değiĢimler son derece farklıdır ve burada ancak birkaç örnek verilebilmesi mümkün olabilecektir. Fenolik reçine (fenol formaldehit) - PF. Bu, endüstride çok iyi bilinen bakalit tipi bir malzemedir. Reçine, fenolik veya kresilik malzemelerin, yaklaĢık 90 – 100 ºC civarında katalizörlerle veya katalizörsüz olarak reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Proses, geri döndürme sistemleriyle donatılmıĢ, genellikle reaksiyon sırasında oluĢan suyun uzaklaĢtırılmasını sağlayacak düzenlemeleri de içeren piĢirme kazanlarında gerçekleĢtirilir. Zaman zaman asidik katalizörlerin de kullanılmasına karĢın, genellikle amonyak, soda veya diğer alkali katalizörler kullanılmaktadır. Reçinenin, kullanımını hayati ölçüde etkileyen nihai polimerizasyon veya "piĢirme" zamanı, üretim sürecine göre istendiği gibi değiĢtirilebilmektedir. Bazı reçineler, 150 ºC civarındaki sıcaklıklarda birkaç saniye içinde piĢirilebilirken, bazıları için bu iĢlem bir saat hatta daha uzun süreleri gerektirmektedir. Reçineler bazen yarı sıvı durumdadır, fakat genellikle yumuĢama sıcaklığı 60 – 100 ºC civarında olan katılar halindedir. Bütün termoset malzemeler gibi PF'e de değiĢik tekniklerle iĢlenebilecek kalıplama ürünlerinin üretilebilmesi için dolgu maddeleri, boyalar ve diğer yardımcı malzemeler eklenebilir. Muhtemelen en yaygın olarak kullanılan yöntem, nihai ürünün üretilmesi için metal kalıplarda ısı ve basınç altında piĢirmektir. Dolgu malzemeleri, reçine kullanımını ekonomikleĢtirmeyi amaçlayan ucuz malzemeler olabileceği gibi, üretilecek malzemenin performansını artırmaya ve sık sık da kalıpta çekme, ısıl genleĢme katsayısı, vb. etkilerden kaynaklanan güçlükleri azaltmaya yönelik olarak da eklenebilir. Bazı tipik reçine örnekleri, daha yüksek dayanıklılık elde etmek amacıyla eklenmiĢ didilmiĢ pamuk ve iyi aĢınma dayanıklılık özellikleri yanında elektriği de ileten bir malzeme elde etmek amacıyla eklenen grafittir. Odun talaĢı sık sık kullanılan genel amaçlı bir dolgu malzemesidir. PF reçineleri, nispeten ucuz malzemelerdir. Önceden de sözü edildiği gibi bu reçine, değiĢik türden kumaĢları, ahĢap kaplamaları ve kâğıt tabakalarını emprenye etmek için kullanılabilir. Bunlar sıcaklık altına preslenmesi sonucunda yüksek dayanımlı laminatlar üretilir. Uygun Ģekilde iĢlenmiĢ reçineler yapıĢtırıcılar ve yalıtım vernikleri olarak kullanılabilir. Kullanılan dolgu maddelerine bağlı olarak, PF malzemeler, bazı biçimlerinin daha yüksek sıcaklıklar için de uygun olmasına karĢın, 80

Elektrik Kılavuzu

120 – 140 ºC aralığındaki sıcaklıklarda uzun süre çalıĢmaya uygun malzemeler olarak düĢünülebilir. PF malzemelerin ana dezavantajları, koyu kahverengi dıĢında bir renklerinin olmaması ve elektrik açısından düĢünüldüğünde – özellikle yüzeyde kirleticilerin bulunması durumunda – izlemeye kötü direnç göstermeleridir. Buna karĢın, genel olarak düĢünüldüğünde görülen elektrik açısından iyi performansları ve düĢük maliyetler, bu malzemeleri çok geniĢ bir uygulama alanı için yararlı kılar. Bu malzeme, elektrikli avadanlıklarda ve bazı elektrikli aksesuarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Aminoplastik reçineler (üre formaldehit - UF - ve melamin formaldehit - MF. Bu iki reçine aminoplastikler grubundandır ve fenolik reçinelerden daha pahalıdırlar. BileĢimini oluĢturan malzemelerin beyaz veya pastel renkli olmasına karĢın, reçine saydam ve renksizdir ve yüzey izleme etkilerine son derece dayanıklıdır. Bunlar evlerdeki uygulamalar için özellikle uygundur; ancak nemli olabilecek ortamlarda kullanılmamaları gerekir. Reçineler, üre veya melaminin formaldehitle reaksiyonu sonucunda üretilir. UF reçineleri için kullanılan yoğunlaĢtırma prosesi yalnızca kısmen tamamlanırsa, son derece yararlı su bazlı yapıĢtırıcılar elde edilir. Bu yapıĢtırıcılar, bağlantı noktalarına sürüldükten sonra uygun bir piĢirme kimyasalının eklenmesiyle sertleĢtirilebilirler. Sıcakta sertleĢen, iyi niteliklere sahip MF reçineleri de mevcuttur. DeğiĢik dolgu maddelerinin eklenmesiyle, UF ve MF reçinelerinden, nihai malzemeleri üretmek üzere kalıplanabilecek bileĢimler elde edilebilir. Ek olarak, melamin reçineleri, kumaĢlardan lamine levhaların ve boruların üretilmesi için de kullanılmaktadır. Isıya dayanıklı olması istenen yüzeylerde kâğıt bazlı dekoratif lamine tabakalarda malzemenin aslı, genellikle PF reçinesiyle muamele edilmiĢ selüloz kâğıdı katlarından oluĢmaktadır; fakat dekoratif yüzeyler, MF reçinesiyle emprenye edilmiĢ bir kãğıt katından oluĢmaktadır. Kullanılan dolgu maddelerine bağlı olarak, UF ve MF reçineleriyle bağlanmıĢ malzemelerin 100–130 ºC sıcaklıklarda uzun süreli çalıĢma için uygun oldukları düĢünülebilir. Ġyi elektrik özellikleri ve mükemmel yanma dirençleri nedeniyle, UF malzemeler, evlerdeki tel çekme iĢlemleri için de uygundur. Alkit ve polyester reçineleri (UP). Alkitler olarak bilinen grup, esas olarak boyalarda ve verniklerde kullanılmakta fakat birazcık 81

Elektrik Kılavuzu

değiĢik olanları kalıplama malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bu alkit reçineleri, çok değerli asitlerin (örneğin, ftalik ve maleik asit) polihidrik alkollerle (örneğin, glikol ve gliserol) yoğunlaĢma ürünüdür. Bunlar esas olarak izlenemez malzemelerdir ve daha yeni olan bazı tipleri, dolgu maddeleriyle bir arada kullanıldıklarında, son derece yüksek ısı direnci göstermektedirler. DoymamıĢ polyester reçineleri (UP) genellikle stirenin en yaygın olarak kullanıldığı reaktif monomerlerle alkit reçinelerinin doymamıĢ çözeltileridir. Uygun bir katalizörün eklenmesiyle, bu reçineler, sıfır basınç altında (temas kalıplaması) yoluyla, büyük, güçlü yapıların düĢük sermaye yatırımlarıyla üretilmesi için çevre sıcaklıklarında piĢirilebilirler. Alternatif olarak, önceden emprenye edilmiĢ cam elyafıyla güçlendirilmiĢ bileĢimler, hamur kalıplama bileĢimleri (DMC) olarak bilinmektedir ve kararlı, boyutları kesin kalıplanmıĢ malzemeler ile termal kararlılığı yüksek ve iyi mekanik özelliklere sahip yalıtım levhaları oluĢturmak üzere yüksek sıcaklık, yüksek basınç altında hızla piĢirilebilir. Bu türden kalıplanmıĢ malzemeler, kontaktörlerde kullanılmaktadır. Yalıtım amacıyla kullanılan levhalar gibi camyünü takviyeli polyesterler ve güçlendirilmiĢ plastik (RP veya GRP) kalıplanmıĢ malzemeler büyük, güçlü karmaĢık yalıtılmıĢ malzemelerin kullanımının gerekli olduğu örtüler, hat iĢletim kutupları, yalıtılmıĢ merdiven ve diğer birçok uygulama için kullanılırlar. Silikonlar. Sert ve piĢirilmiĢ reçinelere ek olarak, silikon elastomerleri (kauçuklar) de piyasada bulunmaktadır. Bu malzemelerin kimyasallara ve ısıya karĢı dayanıklılıkları son derece iyidir ve elektrik deĢarjlarına dirençleri mükemmeldir. Silikon elastomerler, yüksek sıcaklıklarda kullanılmak üzere esnek yalıtkanlar elde etmek amacıyla, cam yünlerinin ve dokunmuĢ zıvanaların [:sleevings] üzerine uygulanabilir. Silikon reçinesi bazlı, yüksek sıcaklıklarda kullanılmak üzere tasarlanmıĢ dolgulu kalıplama bileĢimleri, kapsülleme ve dielektrik sıvılar da ayrıca mevcuttur. Poliimid reçineleri (PI). Oldukça yakın zamanlardaki bir geliĢme de 250–300 ºC arasındaki sıcaklıklarda iyi performans gösteren poliimid reçinelerinin bulunması olmuĢtur. Bu nedenle, bunlar genellikle cam türevli veya sıcağa dayanıklı diğer elyaf güçlendiricilerle birlikte kullanılmaktadır. PiĢirme ısı ve basınç altında gerçekleĢtirilmektedir ve ürünün iyi özelliklere sahip olması için proses sırasında özen gösterilmesi gereklidir. Bunun nedeni, 82

Elektrik Kılavuzu

zamanla bu güçlüğün üstesinden gelinebileceğine inanılmasına karĢın, proses sırasında uçucu ürünlerin ortaya çıkmasıdır. Bu bileĢiklerin elektrik özellikleri de mükemmeldir. Poliarilalkileter / fenol reçineleri. Yakın zaman önce Friedel Crafts reaksiyonlarıyla geliĢtirilen bu reçineler, poliaralkileterin ve fenolün kondansasyon ürünüdür. Bu malzeme, mekanik ve elektrik özelliklerinin çoğu açısından bazı epoksi reçinelerine benzemesine karĢın, sıcaklık karĢısındaki yetenekleri daha çok silikon reçinelerinin özelliklerine benzemektedir. ġu andaki maliyeti iki reçine türünün arasındadır. 220–250 ºC arasında uzun dönem çalıĢabilmesi mümkündür. Bu reçineler genellikle cam yününden güçlendiricilerle lamine malzemeler ve tüpler, elyaflı asbest dolgu maddeleriyle de kalıplanmıĢ malzemeler üretmek amacıyla kullanılır. Epoksi reçineleri. Epoksi reçineleri, epiklorhidrin ve difenilpropan arasında, alkali ortamda gerçekleĢen reaksiyonlarla üretilmektedir. Bu termoset malzemenin elektrik özellikleri olağanüstüdür ve alkalilere ve oksitleyici olmayan asitlere direnci orta veya iyi düzeydedir. Su absorbsiyonu çok düĢüktür ve kararlı olduğu sıcaklık aralığı, yaklaĢık –40 ºC ila +90 ºC arasındadır. Epoksi reçineleri, yalıtkanlar, dağıtım trafolarında ve elektrikli araçların trafolarında kapsülleme maddesi olarak ve cam temelli güçlendiricilerle güçlendirildiğinde baskılı devreler için elektrik endüstrisi tarafından yaygın biçimde kullanılmaktadır.

Termoplastik Malzemeler Elektrik mühendisliği uygulamalarında kullanılan ana termoplastik malzemeler, kullanım alanları da belirtilecek biçimde aĢağıda incelenmiĢtir. Daha sonra, bu malzemelerin elektrik özellikleri daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır. Polietilen (PE). Bu sert esnek madde ilk kez radarlardaki yüksek frekanslı, düĢük voltajlı akım taĢıyan kablolar için yalıtkan olarak kullanılmıĢ ve düĢük kayıp özellikleri nedeniyle yüksek performanslı denizaltı kablolarında ve telefon kablolarında yalıtkan ve kaplama malzemesi olarak kullanılmıĢtır. Politetrafloretilen (PTFE). PTFE, kimyasal tepkimeye girmeyen, ±250 ºC arasındaki sıcaklıklara sürekli olarak dayanabilen ve çok geniĢ bir sıcaklık aralığında mükemmel yalıtkan ve izlenmez 83

Elektrik Kılavuzu

özellikler gösteren, nispeten yumuĢak ve esnek bir malzemedir. Yüksek sıcaklıklarda çalıĢan kablolarda yalıtkan ve dielektrik olarak, yüksek frekanslı kablolarda ara parçası ve bağlantı parçası olarak, kapasitörlerde ve transformatörlerde ve supap gövdelerinde sızdırmaz conta olarak kullanılmaktadır. Polivinilklorür (PVC). PlastikleĢtirilmemiĢ PVC, sert, sağlam ve tıkız bir malzemedir ve hava koĢullarına, kimyasallara ve aĢınmaya karĢı iyi direnç göstermektedir. Ġletim ve bağlantı kutuları için kullanılmaktadır. PlastikleĢtiricilerin eklenmesi, geniĢ esneklik değerlerine sahip PVC bileĢimlerinin üretilmesini sağlayabilir. Bu nedenle, bu malzeme elektrik alanında asıl olarak düĢük frekanslı yalıtım ve kalıplanmıĢ yalıtkanlar için sarım malzemesi Ģeklinde kullanılmaktadır. Polipropilen (PP). Polipropilen, dayanıklılık, yorulmaya direnç, sağlamlık, sıcaklık karĢısında dayanıklılık ve mükemmel kimyasal kararlılığı birleĢtiren bir malzemedir. Oldukça iyi elektrik özellikleri nedeniyle, yüksek frekanslı, düĢük kayıplı kablo yalıtımında kullanılmaktadır. Çift eksenli yönlendirilmiĢ polipropilen film, film yapraklı [:film-foil] veya film-kâğıt-yapraklı güç kapasitörlerinin ve ayrıca, yüksek enerjili, hızlı deĢarj olan kapasitörlerin üretiminde kullanılmaktadır. Termoplastik polyester (PTP). Çift eksenli yönlendirilmiĢ bir film olan polietilen teraftalatın dielektrik dayanıklılığı, hacimsel özdirenci, esnekliği, sertliği yüksektir, mekanik dayanıklılığı mükemmeldir ve çalıĢma sıcaklığı yüksektir. Elektrik alanındaki önemli uygulamaları, motorların yalıtımını, kablo sarımlarını, transformatörlerde, sarımlarda, rölelerde, baskılı devrelerin düz kablolarında yalıtkan ve kapasitörlerde metalize edilmiĢ film olarak kullanılmayı içerir. Diğer plastikler. Film biçimindeki polikarbonatlar (PC) polifenil oksit (PPO) ve polisülfon kapasitörlerde dielektrik olarak kullanılmaktadır. Birçok termoplastik malzeme elektrik mühendisliği alanında elektrik özelliklerinden çok mekanik özellikleriyle uygulama alanları bulur. Örneğin, muhafazalar, gövdeler ve kaplar, ABS (akrilonitril-bütadien-stiren), PVC (polivinilklorür), POM (asetal), PC, PPO, PP ve naylondan yapılmaktadır. Açık havadaki aydınlatılmıĢ iĢaretlerde, CAB (selüloz asetat bütirat), PMM (akrilik) ve PVC, floresan lamba

84

Elektrik Kılavuzu

bağlantıları için difüzörlerde PMM ve PS (polistiren) kullanılmaktadır. Elektrik özellikleri. Termoplastiklerin birçoğu iyi bir bölümü de olağanüstü elektrik yalıtkanlarıdır. Genellikle, belirli bir amaç için plastiklerin seçimi, elektrik özellikleri dıĢındaki özellikleri baz alınarak yapılır. Örneğin, büzülme, uzun dönemli dayanıklılık, yorulma ve darbe davranıĢları (bkz. BS 4618) genellikle karar vermede göz önüne alınan önemli etkenlerdir. Korozyona dayanıklılık veya termal kararlılık da karar sürecini belirleyebilir. Önemi giderek artan bir faktör, tutuĢabilirliktir. PVS, polikarbonat ve naylon gibi birçok termoset malzemenin içkin olarak alev geciktirici etkisi olmasına karĢın, diğer birçok plastik malzeme, modifiye edilmedikleri zaman yanmayı destekler. Elektrik özellikleri göz önüne alındığında beĢ önemli özellikle ilgilenilmektedir: özdirenç, dielektrik sabiti ve güç faktörü, elektrikten kaynaklanan bozulmalar, elektrostatik davranıĢlar ve iletkenlik. Bazı plastikler (örneğin, yüksek düzeyde plastikleĢtirilmiĢ PVC) oda sıcaklıklarında omik davranıĢ sergilerler ve bunun sonucunda akım belirli bir değere ulaĢır. Ancak, birçok plastik için, özdirenç elektrik verme zamanına bağlıdır ve Tablo 3.3, değiĢik elektrik verme zamanlarının ardından belirgin hacimsel özdirenç değerlerini vermektedir. Yüzey direnci değerleri plastik yüzeyinin durumuna, özellikle yapısında veya plastiğe konulan katkı maddelerinde mevcut olan hidrofilik safsızlıkların bulunmasına bağlıdır. Sonuçlar büyük ölçüde çevre koĢullarına, özellikle de nispi nem oranına bağlıdır. Polar olmayan birçok plastiğin, örneğin PE'in dielektrik sabiti, verili frekanslarda esas olarak sabittir ve sıcaklıktan kaynaklanan değiĢiklikler, Clausius–Mosotti iliĢkisi kullanılarak yoğunlukla iliĢkilendirilebilir. Yaygın olarak kullanılan malzemeleri için bu özelliklerin göz önünde bulundurulması gerekmez.

85

Tabloda verilen değerlerin son derece farklı kaynaklardan toplandığı ve bu nedenle test yöntemlerinin ve numune boyutlarının doğrudan karşılaştırmaya olanak vermeyecek ölçüde değişik olduğu belirtilmelidir. Bulunabilecek çok sayıda ve nitelikleri değişik malzemeler yüzünden, verilen değerlerin sınırları da geniş olmuştur.

*

Elektrik Kılavuzu

86

87

Değerlerin bazıları, damarların yönüne çok bağlıdır. N/a = Veri bulunamamıştır. Tabloda verilen değerlerin son derece farklı kaynaklardan toplandığı ve bu nedenle test yöntemlerinin ve numune boyutlarının doğrudan karşılaştırmaya olanak vermeyecek ölçüde değişik olduğu belirtilmelidir. Bulunabilecek çok sayıda ve nitelikleri değişik malzemeler yüzünden, verilen değerlerin sınırları da geniş olmuştur.

†

*

Elektrik Kılavuzu

Elektrik Kılavuzu

Güç faktörü (kayıp tanjantı ve kayıp açısı) verilerinin, hem frekansa hem de sıcaklığa bağlı olan bir maksimum değeri vardır. Dielektrik kayıp düzeyleri, tan 'nın 10–6 cinsinden küçük değerlerinden, 03'e kadar değiĢebilir. Kayıp tanjantının küçük değerleri için, tan  mikroradyan (1 mikroradyan = 10–6 tan  birimi) cinsinden açı birimleriyle ifade edilecek biçimde dönüĢtürülmektedir. PVC gibi yüksek güç faktörüne sahip malzemeler elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüĢtürür; yüksek frekanslarda, ortaya çıkan ısı plastiğin yumuĢamasına yol açabilir ve bu ticari olarak kullanılan dielektrik ısıtmanın temelini oluĢturmaktadır. Tablo 3.3 20 ºC'de farklı elektrikleme süreleri için görünür özgül direnç

BS 4618'de, dielektrik sabiti ve güç faktörü değerlerinin, ilgili özelliğin sıcaklık–frekans eksenlerindeki kontur haritaları biçiminde sunulması önerilmektedir; ancak bu konu bu bölümün kapsamı dıĢındadır. Tablo 3.4'te 20 ºC'de ve 100 Hz – 1 MHz frekans aralığında dielektrik sabiti ve güç faktörü için veriler sunulmaktadır. Tablo 3.5, 1 KHz'de ve –50ºC'den +150 ºC'ye kadar aralıklarda, bu özelliklerin sıcaklık bağlılığını göstermektedir. Bir dielektrik/elektrik bileĢiminin, elektrik deĢarjların bulunmadığı bir ortamda yüksek voltajlara maruz bırakılması durumunda, bunun etkisi yeni termal denge koĢulları setinin kurulması veya elektrik bozulma sonucunu veren termik kayma 88

Elektrik Kılavuzu

durumunu ortaya çıkarır. Ancak, plastiklerin birçoğunda, bozulma, malzemenin yüzeyinde veya içinde iletken izlerin ortaya çıkmasının veya erozyonun yol açtığı termik kaymanın baĢlamasından önce ortaya çıkan elektrik (kıvılcım) deĢarjlarından kaynaklanır. Bu durum, hat direncinin etkilenmesi açısından, yüzey iĢleme standardının önemini göstermektedir. Bu nedenle, tasarımcı, uzun ömürlü ürünlerin amaçlandığı birleĢik sistemlerde deĢarjlardan tamamen arınmıĢ sistemleri hedeflemelidir. Birçok plastiğin sahip olduğu yüksek özdirençlerin bir sonucu, malzeme üzerinde veya içinde elektrostatik yük birikmesidir. Bununla genellikle iliĢkilendirilen halıların toz toplaması ve halılar üzerinde elektrik yükü oluĢması, halının yüzeyine higroskopik bir kaplama uygulanarak veya plastiklere, polimer yüzeyine göç edecek ve böylelikle yüzeyin özdirencini azaltacak bir antistatik madde uygulanmasıyla önlenebilir. Kıvılcım deĢarjının tehlikeli sonuçlara neden olabileceği durumlarda, plastiklerin antistatik özellikler taĢıyan cinsleri kullanılmalıdır. Elektrik ileten plastikler, genellikle, çok miktarda filamentli karbon siyahının veya belirli pirolize edilmiĢ malzemelerin, normal durumda elektrik yalıtkanı olarak kullanılan polimerlere yedirilmesi gereklidir.

Elektrik Mühendisliğinde Kauçuklar Kauçuklar, doğal kauçuk bitkisinden elde edilen veya sentez yoluyla üretilen organik bileĢiklerdir. Kauçuklar, kendilerine özgü nitelikleri, özellikle de yüksek esneklikleriyle karakterize edilirler. Doğal veya sentetik kauçuk, lastik sanayiinin ana malzemesidir ve değiĢik biçimlerdeki vulkanize kauçuk nihai kullanıma giden üründür. Bir malzemenin plastik değil de lastik olarak sınıflandırılması için aĢağıdaki dört koĢulu yerine getirmesi gereklidir:

89

Elektrik Kılavuzu

90

Elektrik Kılavuzu

91

Elektrik Kılavuzu

1. Çok uzun zincirli moleküllerden oluĢmalıdır. 2. Uzun zincir molekülleri zayıf Ģekilde bağlanmıĢ olmalıdır (vulkanize olmalıdır). 3. CamlaĢma sıcaklığı] oda sıcaklığının oldukça altında olmalıdır. 4. KristalleĢme varsa, bu kristallerin ergime noktası da oda sıcaklığının altında olmalıdır Vulkanize kauçuk bu koĢulların dördünü de karĢılamaktadır ve kablo sanayiinde ve elektrikle ilgili diğer konularda uygulama alanı bulmaktadır. Tablo 3.6'da, pratik uygulamalar için değiĢik kauçukların sıcaklık sınırları Celsius cinsinden verilmektedir. Bazı kauçukların elektrik özellikleri Tablo 3.7'de verilmektedir. Tabloya bir kez bakıldığında, nitril, polikloropren ve poliüretan kauçukları dıĢında kalanların elektrik açısından iyi özellikler taĢıdıkları ortaya çıkmaktadır. Yüksek dielektrik kayıpları yüzünden, bu kauçukların sonuncusu yüksek frekanslı uygulamalar için uygun değildir. Ebonit artık elektrik alanında kullanılmamaktadır ve onun yerini polietilen gibi plastikler almıĢtır; ancak tablonun eksiksiz olması amacıyla tabloda ebonite de yer verilmiĢtir.Deniz kablolarında kullanılmıĢ olan doğal kauçuğun izomerik formu guttaperkanın yerini de polietilen almıĢtır. Tablo 3.6 Bazı kauçuklar için ºC cinsinden sıcaklık sınırları

92

Elektrik Kılavuzu

Tablo 3.7 Kauçuğun elektrik özellikleri

Kablo sanayii, yalıtım ve kaplama amaçlı kullanımıyla kauçukların büyük bir kullanıcısıdır. Etilen propilen kauçukları (EPR) ve bunların sert türleri (HEPR), sırasıyla BS 6899 ve BS 6469 içinde tanımlanmıĢtır. Bunların ikincisi, 90 ºC'ye kadar sıcaklıklarda kullanıma uygundur. EPR kauçuklarının ozona dirençleri yüksektir ve bu nedenle yüksek voltajlarda kullanılmaya uygundurlar. Doğal kauçuk gibi bu malzeme de yanar ve özellikle yağlara karĢı dirençli değildir; bu nedenle, yalıtılmıĢ kablo göbeklerinin bir tür malzemeyle kaplanması gereklidir. Bütil kauçuğu kablo yalıtım malzemesi olarak kullanılmıĢtı; ancak, bazı Ģebeke kablolarında halen kullanılmasına karĢın, bu kauçuğun oldukça sınırlı mekanik dayanıklılığı kendisine yönelik ilgiyi kaybetmesine yol açmıĢtır. Buna karĢın, bu kauçuk yüksek çevre sıcaklıklarında çalıĢabilir ve bu nedenle zaman zaman ıĢık veren cisimlerin giriĢ kablosu olarak kullanılmaktadır. Silikon kauçuğu, ateĢe dayanıklı kabloların yalıtım malzemesi olarak, giderek popüler bir duruma gelmektedir.

93

Elektrik Kılavuzu

Yarı iletkenler ve Yarı iletken Cihazlar Yarı iletkenler Elektrik biliminin ilk öncülerinden baĢlayarak, on dokuzuncu yüzyılın sonlarında Faraday'ın çalıĢmaları elektrik üretim sanayiinin temellerini oluĢturdu. Bu da elektromanyetik makinelerin geliĢmesi sonucunu doğurdu: motorlar, jeneratörler ve transformatörler ve bunları destekleyecek iletim ve dağıtım altyapısını oluĢturan gerekli kesici düzenekleri ve kablolar. Bunların da büyük ölçüde geliĢmiĢ ve iyileĢmiĢ olmalarına karĢın, bu ekipmanların birçoğu ve bunların esasını oluĢturan ilkeler belirgin biçimde, seksen yüz yıl önce geliĢtirilenlere benzemektedir. Bu elektrik üretim sanayiinin temel malzemeleri, bakır, demir ve önceki iki kısımda anlatılmıĢ olan yalıtkanlardı. Yirminci yüzyılın ortalarında yeni bir malzeme sahneye çıktı. Bu malzeme, yirminci yüzyılın ikinci yarısında ve bu yüzyılın ilk yıllarında elektrik teknolojisinde devrim yaratacaktır. Bu malzeme, elektronik alanını düĢünülenlerin çok ötesinde değiĢtirdi ve elektrik ve elektroniğin bir zamanlar net biçimde tanımlanabilen sınırlarının karıĢmasına neden oldu. Sözü edilen malzeme silikondur. Telefon, radyo, radar ve hatta bilgisayarların, yirminci yüzyılın ilk yarısında termiyonik lambaları kullanarak geliĢtirildiği doğrudur; fakat silikon yongalarının sağladığı avantajlardan yararlanıncaya kadar bu teknolojilerin hiç biri bizim Ģimdi verili olarak kabul ettiğimiz kapsam, karmaĢıklık ve sofistikasyon düzeyine sahip olamamıĢtı. Silisyumun yarıiletken özellikler taĢıyan tek malzeme olmamasına ve özelliklerinin bazılarının ideal kabul edilebilecek olmasına karĢın, hiçbir özelliği, kullanımını günümüz cihazlarında kullanımını dar bir alanla sınırlandıracak ölçüde idealden uzak değildir. Saf silisyum kristalleri, kristal dokusu, normalde bakır ve gümüĢ gibi malzemelerden elektrik iletimiyle iliĢkilendirilen serbest elektronlara sahip olmadığından, nispeten iyi yalıtkandır. Bunun nedeni, silisyum kristalinin tetrahedral kafes yapısına dayalı olması 94

Elektrik Kılavuzu

ve silisyum atomunun, her biri tek tek atomların oluĢturduğu kristal kafese bağlanmıĢ dört dıĢ elektrona sahip olmasıdır. BeĢ dıĢ elektronu olan fosfor veya arsenik gibi bir safsızlığın kristal yapısına çok düĢük miktarda, 1 p.p.m. düzeyinde eklenmesi durumunda, bu durum kristaller içinde bir "fazla" elektronu olan bir miktar atomun ortaya çıkması sonucunu doğurur. Bu "serbest" elektron, herhangi bir potansiyel farklılığı uygulandığında bunun etkisiyle kristal içinde hareket edebilir ve böylelikle malzemeyi iletken duruma getirir. Ġletim, geleneksel akım iletiminde olduğu gibi negatif yükün aktarımı yoluyla gerçekleĢtiğinden, bu türden bir safsızlık içeren malzemeler n-tipi olarak bilinir. Alternatif olarak, kristale, bor veya galyum gibi üç dıĢ elektronu olan bir safsızlık da eklenebilir. Bu durum, kafes içinde. delik olarak adlandırılan bazı elektron "eksikliği" noktaları doğurur. Potansiyel farklılığının etkisiyle, kristal içindeki delikler de hareket edebilir ve bir deliğin varlığı kristalin net bir pozitif elektrik yükü almasına neden olduğundan, bu biçimde iĢlenen malzeme p tipi olarak adlandırılır. p tipi malzemenin n tipi malzemeyle kesiĢimi, bu biçimiyle bir doğrultucu olan ancak diğer bütün yarıiletken cihazların temel öğesi olan p-n bağlantısını ortaya çıkarır. Tek kristalli malzemenin oluĢumu aĢamasında, karıĢıma istenen safsızlıklar eklenebilir. 200 mm çapa kadar tek bir uzun kristal elde edilebilir. Daha sonra bu aynı iyi tanımlanmıĢ kristal düzeyinden birçok kez kesilir ve kesilen her parçanın iki yüzünden biri perdahlanır ve parlatılır. DeğiĢik cihazların üretimi sırasında, yaklaĢık 1000 ºC civarındaki fırınlarda safsızlık atomlarının eklenmesi yoluyla daha baĢka iyileĢtirmeler de sağlanabilir. Bu, silisyum diliminin yüzeyinde, daha sonra istenen yollardaki silisyumu ortaya çıkarmak için aĢındırılarak uzaklaĢtırılan bir silisyum dioksit maskesi yaratılarak gerçekleĢtirilebilir. Bu uygulama, daha ileri düzeyde iyileĢtirmenin yalnızca istenen alanlarda gerçekleĢtirilmesini sağlar. Alternatif fakat daha pahalı fakat daha kesin sonuçlar veren bir yöntem iyon implantasyonunun kullanılmasıdır. Bu yöntem, uygun Ģekilde yüklenmiĢ iyon demetinin yüzeyin ek iyileĢtirmeler gereken noktasına niĢanlanmasıyla gerçekleĢtirilir. Ġyon bombardımanının neden olduğu yüzey hasarı nedeniyle, parçanın, bu prosesin ardından uzunca bir süre tavlanması gereklidir. Ġlk dönemdeki yarıiletken ekipmanlarda birbirinden ayrı parçalar kullanılmaktaydı, yani yükselticiler, mantık devreleri veya 95

Elektrik Kılavuzu

doğrultucular üretmek amacıyla, tek tek diyotlar, transistörler veya tristörler lambaların kullanım biçimine benzer biçimde bir araya getirilmekteydi. Fakat elektronik ekipmanlarda yarıiletkenlerin kullanımından kaynaklanan büyük yararlar, bu parçalar entegre devrelerde bir araya getirildiklerinde ortaya çıktı. Ancak, güç cihazları, yani birkaç yüz miliamperle muhtemelen 5kA arası akım taĢıyan cihazlarda ayrı parçaların kullanılmasının halen kural olduğu belirtilmelidir. Entegre devrelerin kullanımından kaynaklanan birçok avantaj bulunmaktadır ve kullanımdan kaynaklanan avantajları maksizime etmek için bu entegre devrelerin giderek daha küçük boyutta yapılmasına yönelik sürekli bir baskı vardır. Boyutların küçültülmesiyle elde edilen önemli yararlardan biri silisyum kristalinde oluĢabilecek arızaların etkilerini minimuma indirmektir. Entegre devrelerin birçoğunda, örneğin bir bilgisayardaki mantık devrelerinde, silikon yonga çok sayıda birbirleriyle özdeĢ devreler taĢıyacaktır. Yonganın boyutunun büyük olması durumunda, arıza barındırması ihtimali de yüksek olacaktır. O halde, yongada, arızalı olanların iptal edilmesine izin verecek fazladan birkaç devre bulunmalıdır. Açıkça görüleceği gibi, devreler daha küçük yapılırsa, yonga daha küçük olabilir ve böylelikle arıza ihtimali de azalmıĢ olacaktır. Bir ölçüye kadar, devre küçüldükçe istenen sonucu elde etmek için malzeme içinde elektronların veya boĢlukların gereken hareketi (hareketlilik) sağlamaları için uygulanması gerekli gerilimin azalacağı da doğrudur. Uygulanan gerilimdeki azalmalar çalıĢma için gerekli güç miktarını ve kuĢkusuz enerji kayıplarına bağlı ısı üretimini azaltır. Besleme enerjisinin, kayıpların ve soğutma ihtiyacının azalmasıyla bağıntılı olarak bileĢenlerin boyutlarındaki küçülme, toplam boyutların küçülmesi ve maliyetlerin azalması sonucunu da doğurur. Kalın- ve ince-film mikrodevreler. Kalın ve ince iletken filmler, mikrodevrelerde, transistörler gibi aktif bileĢenleri bağlamak ve dirençler ve kapasitörler gibi pasif bileĢenlerin yerini almak için kullanılmaktadır. Farklı aktif cihazların bağlanması için kalın ve ince filmlerin bir karıĢımının kullanılması durumunda ortaya çıkan sistem hibrid mikrodevre olarak bilinmektedir. Mikrodevre oluĢturma ilkeleri, Ġkinci Dünya SavaĢı sırasında elektronik devrelerin boyutlarını ve ağırlıklarını azaltmaya yönelik tekniklerden yola çıkılarak geliĢtirilmiĢtir. Bu cihazlarda, seramik zeminler üzerinde baskılı karbon dirençler kullanılmaktaydı. 96

Elektrik Kılavuzu

Ġnce film hibritleri, iletken pasta Ģebekelerinin seramik zemin üzerine biriktirilmesi için serigrafi tekniklerinden yararlanır. Bunlar telefon santrallerinde olduğu gibi büyük sayıda çoğaltılan, nispeten basit devreler için uygundur. Yüksek sıcaklıklara ısıtma, kalınlığı 0.025 mm'den az olan devre elemanlarını oluĢturmak üzere, sürülen pastaları zemin üzerinde eritir. Bu biçimiyle bile bu filmler, "ince" film teknolojisiyle üretilenlerin kalınlığıyla karĢılaĢtırıldığında "kalın" kalır. Yüksek saflıkta alümina gibi baĢka zemin malzemeleri de kullanılabilir ve bunlar sürekli geliĢtirilmektedir. Bunlarda istenen, yalıtkan, düz, reaksiyona girmeyen ve termal olarak kararlı malzemeler olmalarıdır. Çok tabakalı hibritler, birbirlerinden dielektrik cilayla ayrılmıĢ iletken izlerden ve cila içinde birbirleriyle karĢılıklı bağlanmıĢ pencerelerden (vias olarak adlandırılır) oluĢturulur. BileĢeni lehimle yerine tutturmak için, lehim pastası, lehimin yeniden ısıtılmasından önce parçanın bacaklarının yerleĢtirildiği zemindeki iletken yastığı üzerine basılmıĢtır. Lehim pastası lehim ve ergitici içermektedir ve büyük gözlü bir serigrafla basılmaktadır. Boyutları 1.25 mm x 1 mm'den 6 mm x 5 mm'ye, değerleri 1 pF'dan 1 F'a kadar değiĢen kapasitörler olduğu gibi değiĢik biçimde paketlenmiĢ yarıiletken yongaları dahil bütün bileĢen tipleri hibritlere bu Ģekilde bağlanabilir. Ġnce film mikrodevreleri için tercih edilen zemin malzemeleri cam veya %99.6 saflıktaki alüminadır. Birörnek bir iletken filmin birikmesini sağlayabilmesi için, son yüzey iĢleminin son derece düzgün olması gereklidir. Tipik olarak, 50 m geniĢliğindeki iletim hatlarına bağlanan direnç hatlarının geniĢliği 10 m'yi aĢamaz. Devre tasarımı büyük ölçekte üretilmeli ve fotoğraf yoluyla küçültülmelidir. Yüzey üzerine ıĢığa duyarlı bir malzemeden ince bir film sürülür ve kalıp ıĢığa tutulup ardından fotoğraf banyosuna alınır. Bu film fotorezist olarak bilinmektedir. Daha sonra, gerekli devre örüntüsünün elde edilmesi amacıyla, metal filmin fotorezistle korunmamıĢ alanları aĢındırılır. Cam zeminler üzerindeki matrislerde bu yolla üretilmiĢ olan ince film devreleri, elmas bir çark kullanılarak kesilebilir. Daha sonra, tek tek devreler, birleĢtirildiklerinde koruma amacıyla genellikle hermetik olarak yalıtılmıĢ paketlere yerleĢtirilmelerine karĢın, ince film için kullanılanlara benzer yöntemlerle birleĢtirilir.

97

Elektrik Kılavuzu

Yarı iletken cihazlar Transistörler. Ticari kullanıma ilk sunulan yarıiletkenler transistörlerdi. Daha 1870'li yıllarda, Braun adlı bir Alman mühendisi, bir telin belirli kristallerle temas haline getirilmesi durumunda elektriğin yalnızca bir yönde serbestçe aktığını keĢfetmiĢti. Braun'un keĢfinin ilk kullanımı, ilk dönem radyo alıcılarında kullanılan "arayıcılar"dı. 1947 yılında ABD'deki Bell Telephone Laboratory'de deney yapanlar, iki telin belirli kristallerle temasa getirilmesi durumunda, tellerin birinden kristale akan küçük bir akımın, diğer telde akan çok büyük akımları kontrol edebileceğini buldular. Bu ilk transistör amplifikatördü ve ticari olarak nokta kontaklı transistör adıyla geliĢtirildi. Kullanılan kristal n-tipi germanyumdu. Bu türden bir cihaz Şekil 4.1'de gösterilmiĢtir. ÇalıĢması, Şekil 4.2'ye yapılan göndermelerle açıklanmıĢtır.

ġekil 4.1 Germanyum nokta kontaklı transistör Emitere, baz elektroda göre pozitif olan bir gerilim, kolektöre de negatif polarizasyon [:bias] uygulanırsa emitere akımın gerilime göre değiĢtiği, kolektör devresinde buna karĢılık gelen ve daha büyük bir akımın görüldüğü, böylece, bir amplifikasyon etkisinin doğduğu bulunmuĢtur. Bu yolla, 100 kat (20 dB) amplifikasyon sağlanabilir. BirleĢme (Jonksiyonlu) tipi transistör. Pratikte, nokta kontaklı transistörün birkaç sınırlandırması vardır ve bu nedenle birleĢme 98

Elektrik Kılavuzu

tipi transistör geliĢtirilmiĢtir. Bu transistör, uygun Ģekilde hazırlanmıĢ ve n tipi iki büyük kristal arasında sandviç edilmiĢ, ince bir p-tipi silisyumdan oluĢmaktadır. Sırasıyla, emiter ve kolektör olarak bilinen dıĢtaki n-tipi bölümler ana akım yoluna karĢılık gelirken, merkez kısmı baz olarak bilinmektedir ve kontrol fonksiyonunu gerçekleĢtirmektedir. Bu tip transistör n-p-n transistör olarak bilinmektedir. p-tipi tabakalar arasında sandviç durumuna getirilmiĢ n-tipi levhaları olan bir transistörün üretilmesi de mümkündür ve bu durumdaki transistör p-n-p tipi olarak adlandırılmaktadır.

ġekil 4.2 Nokta kontaklı transistörün çalışması Çalışması. p-n-p veya n-p-n tipi transistörün çalıĢmasını anlamak için, özgül bir p-n bağlantısının her iki tarafındaki koĢulların değerlendirmeye alınması zorunludur. n-tipi malzemede, hareketli elektronların yoğunlaĢmıĢ olmasına karĢın, p-tipinde hareketli boĢlukların yoğunlaĢması söz konusudur. Bağlantıda mevcut gerilimin sağladığı bariyer nedeniyle, serbest elektronların p-tipi taraf boyunca veya boĢlukların n-tipi taraf boyunca hareket etmeleri mümkün olmamaktadır. p-n bağlantısına Şekil 4.3(a)'da görüldüğü gibi bir d.c. gerilimi bağlanması durumunda, bağlantıda serbest elektronların ve serbest boĢlukların bağlantı noktasından uzaklaĢmalarına neden olan artmıĢ bir polarizasyon ortaya çıkar. Pil bağlantısı Şekil 4.3(b)'de görüldüğü gibi tersine çevrildiğinde, dıĢsal potansiyel içsel potansiyel bariyerini "aĢar" ve bu durumda karĢılık gelen malzemeler içinde bağlantı üzerinden ve devrenin bütün çevresinde 99

Elektrik Kılavuzu

elektronların ve boĢlukların hareketi vardır. Bu hareket de akımın geçmesini mümkün kılar.

ġekil 4.3 p-n bağlantısının şematik gösterimi. (a)'da, pil polarizasyonu artıracak biçimde bağlanmıştır. (b)'de, pil tersine bağlanarak polarizasyon ortadan kaldırılmıştır ve akımın geçmesine yardımcı olmaktadır. Böylece, iletimin yalnızca tek yönde olması sonucu, bağlantının bir doğrultucu olarak davrandığı görülecektir. Ancak, ters gerilimin çok yüksek olması durumunda (Şekil 4.4) potansiyel bariyerinin kırılacağına ve transistörün doğrultma etkisinin ortadan kalkacağına dikkat edilmelidir. BirleĢme tipi transistörün karakteristik eğrisi Şekil 4.4'te gösterilmiĢtir. Eğriye bakıldığında, uygulanan küçük bir voltaj için iletim yönünde veya ileri yönde nispeten büyük bir akım geçiĢi olduğu görülecektir. Ancak, büyük bir ters gerilim uygulandığında, kırılma noktasına eriĢilinceye kadar çok az akım geçiĢi olur. O halde, cihazın doğru çalıĢması için sistem geriliminin kırılma gerilimini geçtiği bir devrede kullanılması gerekmektedir. Çalışma teorisi. p.n.p. bağlantılı transistör yapısı, Şekil 4.5'te Ģematik olarak gösterilmektedir. e, b ve c harfleri, sırasıyla, emiter, baz ve kolektörü göstermektedir. Transistör içinde iki p-n bağlantısı oluĢturulmuĢtur ve her biri boyunca önceden anlatıldığı gibi bir gerilim bariyeri olacaktır. ġemadaki oklar, iki bağlantı boyunca elektrik alanlarının yönünü göstermektedir ve bunlar aynı zamanda, bir elektrik alanının etkisi altında pozitif yüklerin hareket yönünü göstermektedir. Şekil 4.5 (a)'da gösterildiği gibi d.c. gerilim uygulandığında, sağ taraftaki p-n bağlantısı ters veya yalıtkan yönde polarize olur. Okların uzunluğu, bağlantı noktalarındaki elektrik alanının gücünü göstermektedir. Bu koĢullar altında, kolektör akımı çok küçüktür ve iyi bir transistörde ancak birkaç mikroamper düzeyindedir.

100

Elektrik Kılavuzu

ġekil 4.4 Birleşme tipi transistör için karakteristik eğri. Voltaj değerleri için farklı ölçekler kullanıldığına dikkat edin.

ġekil 4.5 p-n-p bağlantılı transistör. Okların uzunlukları, transistörlerin çalışma yönlerini olduğu kadar bağlantı noktalarında elektrik alanlarının gücünü de göstermektedir. Şekil 4.5 (b)'de gösterildiği gibi voltaj uygulandığında, ileri yönde veya iletim yönünde bariyer boyunca gerilimin azaldığı, bunun sonucunda boĢlukların ve elektronların bariyer boyunca hareket etmesinin nispeten kolay olduğu görülecektir. Fakat, transistör malzemesi, boĢlukların yoğunluğunun p bölgesinde daha çok, n bölgesinde de nispeten daha az elektron olmasını sağlayacak biçimdedir. Bunun sonucunda, akan akım hemen tamamen boĢluklardan oluĢacak ve emiterin n bölgesine boĢlukları enjekte ettiği söylenecektir. BoĢluklar emiter-baz bağlantısından, 0.005 mm kalınlığındaki n bölgesine doğru hareket ederler ve kendilerini, alanın boĢlukları kolektöre doğru sürdüğü baz-kolektör bağlantısı yakınında bulurlar. Buna göre, emitere bir gerilim uygulamanın etkisi, kolektör 101

Elektrik Kılavuzu

akımında yaklaĢık olarak emiter akımına eĢit bir artıĢa neden olmaktır. Emiter gerilimindeki artıĢ, emiter ve kolektör akımında bir artıĢa neden olur. Emiter akımı birkaç miliamper olabilir ve bunun sonucu ortaya çıkan kolektör akımı, emiter akımı sıfır olduğunda akan küçük kolektör akımından çok daha fazladır. p-n-p bağlantı transistörlerinin çalıĢma biçimleri, uygulanan gerilimlerin ters dönmesi ve boĢlukların oynadığı rolün elektronlar tarafından üstlenilmesi dıĢında yukarıda anlatılanlara benzemektedir. Alan etkili transistör. Alan etkili transistörler (FET) bağlantılı ve yalıtılmıĢ kapılı transistörler olarak iki ana kategoriye bölünebilir. Temel olarak, bağlantılı FET, iletkenliği akım yoluna dik olarak etki eden bir elektrik alanı tarafından kontrol edilen bir silisyum dilimidir. Bu elektrik alanı, ters polarılmıĢ p-n bağlantısından kaynaklanır ve cihazın bu Ģekilde adlandırılmasının nedeni de bu enine alandır. [:transverse field] Bağlantılı FET ve geleneksel transistör arasındaki ana farklılık, birincisinde akımın yalnızca bir tip taĢıyıcı, büyük taĢıyıcı tarafından taĢınmasıdır. Ġkinci tür transistörlerde, hem büyük hem küçük taĢıyıcılar iĢlev görmektedir. Sonuç olarak FET'e zaman zaman tek kutuplu transistör de denmesine karĢın, geleneksel tip transistörler çift kutuplu transistör olarak anılmaktadır. Bir diğer önemli farklılık, FET'in yüksek besleme empedansına karĢın geleneksel transistörlerin besleme empedanslarının düĢük olmasıdır. Bu nedenle, akımla kontrol edilen çift kutuplu transistörlerin tersine bağlantılı FET'ler voltajla kontrol edilmektedir. YalıtlımıĢ kapılı FET'ler yalıtkan bir metal oksit tabakasıyla ve bir yarıiletken yüzeyiyle temas halinde bir iletken silisyum yüzeyinden oluĢan sandviç tipi yapıya sahiptir. Bu türden bir cihaz MOSFET – metal oksit silikon alan etkili transistör – olarak bilinmektedir. Metal yüzeyi kontrol elektrodu veya baĢka bir deyiĢle kapıdır. Metal oksit tabakası, kapı tarafından üretilen alanın, bir yandan her türden d.c. akımının kapıdan diğer elektrotlara akmasını önlerken, yarıiletkenin çalıĢmasını kontrol etmesine izin verir.

102

Elektrik Kılavuzu

Güç uygulamalarında kullanılan yarı iletkenler Yukarıdaki transistör tanımlamaları, çalıĢma ilkelerinin anlaĢılmasını sağlamak amacıyla verilmiĢtir; ancak, yukarıda da belirtildiği gibi, günümüzde tek tek yarıiletken cihazlar yalnızca güç uygulamalarında kullanılmaktadır. Dolayısıyla, aĢağıda verilen tek tek kullanılan cihazlara iliĢkin açıklamalar, en önemlisi ve en yaygın kullanılanı tristör olan güç yarıiletkenleriyle ilgilidir. Güç transistörlerinin de yukarıda anlatılan ilkelere göre çalıĢmasına karĢın, bunlar mikroelektronik devrelerde kullanılan transistörler için sık sık olduğu gibi amplifikatör veya dedektör olarak kullanılmak yerine genel olarak kesici veya doğrultucu görevi görmektedir. Kesici veya doğrultucu olarak çalıĢmaları sırasında, güç yarıiletkenleri, birçok modern cihazın son derece yaklaĢabileceği bir durum olan sonsuz kapalı durum direnci ve sıfır açık durum direnci durumuna eriĢmeyi hedeflemektedir. Ġkincil hedefleri de, kuĢkusuz, sürekli artan güç düzeylerinde yukarıda sayılan hedeflere ekonomik maliyetlerle ve düĢük düzeyli kayıplarla eriĢebilmektir. Bu ikincin hedeflere eriĢilebilmesi, her biri farklı bir dengelemeyi sağlayan, genellikle nominal gerilim, akım, kayıplar ve çalıĢma frekansına karĢı maliyetleri göz önünde bulunduran farklı özelliklerde cihazlar kullanılmasını gerektirir. Silikon diyotlar. Hemen bütün yarıiletken cihazlar kristal yapılı silisyum kullanılarak imal edilmektedir. En basit olanı, yukarıda anlatılan temel mekanizma yoluyla doğrultma etkisi sağlayan tek bağlantılı p- ve n-tipi malzeme kullanır. Tek elemanlı silikon diyotların, 6 kV ve 5kA ortalama akımın üzerinde güç sağlayabilecek nitelikte olanları mevcuttur. Tipik olarak en büyük silisyum diyotlar 3 kA'de 1.1 V ileri doğru gerilim düĢüĢü, 5 kV'ta 100 mA ters kaçak akım değerlerine sahiptir. Bu düĢük ileri doğru gerilim düĢüĢü ve ters kaçak akım değerleri, malzeme içindeki akım taĢıyıcıların şarj modülasyonu olarak bilinen çalıĢma mekanizması üzerinde bir kontrol sağlayabilmek için silisyum cilalama prosesinin dikkatle düzenlenmesi sayesinde mümkün olmuĢtur. Son derece düĢük ileri doğru gerilim düĢüĢü ve ters kaçak akım değerleri, kontrol edilen ve doğrultulan güçle ve bu tür diyodun verimliliğiyle karĢılaĢtırıldığında, son derece düĢük güç kayıplarına neden olur. Normal olarak bu tip diyot, iki tarafından da soğutulabilecek bir durumda monte edilir. 103

Elektrik Kılavuzu

Bipolar güç transistörleri: Hemen bütün bipolar güç transistörleri, Ģarj modülasyonunun gerçekleĢmesini ve böylece çok düĢük düzeyde akım yönünde voltaj kaybı olmasını sağlayan silikon dozlaması düzenlemesine dayanan n-p-n cihazlardır. Bipolar güç transistörü, temel olarak bir anahtardır ve ya tam açık ya da tam kapalı durumda çalıĢmaktadır ortamında çalıĢtırılmakta ve baza uygulanan polarize gerilim sayesinde iki konum arasında değiĢtirilmektedir. Kapalı durumda, kolektör kaçak akımını minimize etmek amacıyla, baz sıfır veya negatif polarizasyonda tutulmaktadır. Günümüzde uygulanan tipik akım miktarları, pik akım değerleri 1200 A'e çıkan 1000 A gücündeki sürekli akımlar ve 1 kV gerilimi destekleyen kolektör emiterdir. Darlington bipolar güç transistörleri. Bu transistörler, yukarıda anlatılan n-p-n bipolar güç transistörünün yüksek kazanç sağlamak üzere geliĢtirilmiĢ tek çipli türevidir. Tristörler. GenelleĢtirilmiĢ tristör adı, geniĢ ve önemli bir yarıiletken grubunu kapsamaktadır. Bu nedenle, bunların temel çalıĢma yöntemlerine daha ayrıntılı bakılması gereklidir. Temel tristör, aynı zamanda silikon kontrollü doğrultucu (SCR) olarak da bilinmektedir ve kontrol edilebilir güç yarıiletkenlerinin en eskisidir. MV uygulamalarında halen en yaygın kullanılan da bu cihazdır. Yapısı, Şekil 4.6'da gösterilmiĢtir. ġekilden görülebileceği gibi, tristör, kontrol edilebilir bir doğrultmaç olarak çalıĢan dört tabakalı bir p-n-p-n bağlantılı silisyumlu cihazdır. Şekil 4.6'da görüldüğü gibi rejeneratif bir geri besleme çifti oluĢturacak biçimde birbirlerine bağlanmıĢ iki p-n-p ve n-p-n transistörü olarak gözümüzde canlandırılabilir. Dahili geri besleme döngüsü, G, çevresindeki akım kazancı, hfe1 x hfe2'dir ve burada hfe1 ve hfe2 tek tek birimlerin emiter akım kazançlarıdır. Ico1 n-p-n kısmının kolektör baz kaçak akımını, Ico2 p-n-p kısmının kolektörden baza kaçağını gösteriyorsa, bu durumda: p-n-p kısmı için : Ic1 = hfe1 (Ic2 + Ico1) + Ico1 n-p-n kısmı için : Ic2 = hfe2 (Ic1 + Ico2) + Ico2 ve anottan katoda toplam akım Ia = (Ic1 + Ic2) Buradan da , I a  (1  h fe1 )(1  h fe 2 )( I co1  I co 2 ) 1  (h fe1 )(h fe 2 )

104

Elektrik Kılavuzu

Uygun polarizasyon uygulandığında, yani anottan katoda pozitif gerilim uygulandığında, yapının ileri doğru bloklayan veya yüksek empedanslı "off" durumundadır. DüĢük empedanslı "on" durumuna anahtarlama ise basitçe devre kazancı G'nin bire yükseltilmesiyle sağlanır. Bu gerçekleĢtiğinde, devre, her transistörün eĢini doygunluğa zorladığı rejenerasyona baĢlar. Bir kez doygunluğa eriĢtiğinde, bütün bağlantılar ileri polarizasyon kazanır ve cihaz boyunca toplam potansiyel düĢüĢü tek bir bağlantıda gerçekleĢecek potansiyel düĢüĢüne yaklaĢır. Bu durumda, anot akımı yalnızca dıĢsal devreyle sınırlanmıĢtır.

ġekil 4.6 Tristörün iki transistörlü analoğu Tristörü minimum sürede kapalı duruma getirmek için bir ters gerilimin uygulanması zorunludur ve bu koĢullar altında, iki uç bağlantının yakınındaki boĢluklar ve elektronlar bu bağlantılara nüfuz edecek ve dıĢ devrede bir ters akıma yol açacaktır. Dikkate değer bir ters akım olduğu sürece, tristör boyunca gerilim yaklaĢık 0.7 V pozitif değerinde olacaktır. Ġki uç bağlantının yakınındaki elektronların ve boĢlukların uzaklaĢtırılmasından sonra, tersine akım duracak ve bağlantı bloklama durumuna girecektir. Kapatma zamanı genellikle 10–15 s düzeyindedir. Transistör ve tristör arasındaki temel farklılık, akım kazancı birden küçük olduğundan, birincisinde döngünün herhangi bir noktasında iletimin durdurulabilmesidir. Tristördeki durum bundan farklıdır ve iletim ancak akımın sıfır olduğu noktada durdurulabilir.

105

Elektrik Kılavuzu

Diğer güç cihazları Genellikle daha yüksek gerilim veya akım, daha düĢük kayıp veya daha hızlı anahtarlama anlamına gelen özel ihtiyaçların karĢılanması amacıyla, önemli bir grup oluĢturan diğer iki bağlantılı (transistör) ve üç bağlantılı (tristör) cihazlar geliĢtirilmiĢtir ve daha da geliĢtirilmeye çalıĢılmaktadır. AĢağıda, bazı daha önemli tiplerin ana hatları verilmektedir.

ġekil 4.7 Kapıdan kapamalı tristör

Tristörler Kapıdan kapamalı tristör (GTO). Bu cihazın çalıĢma ilkeleri geleneksel tristörünkilerle aynıdır. Cihaz, Şekil 4.7'de Ģematik 106

Elektrik Kılavuzu

olarak gösterilmiĢtir. Anahtarlama geçiĢlerini kontrol etmek amacıyla, karmaĢık bir kapılama ve amortisör [:gating and snubber] devresine dayanan üç terminalli bir cihazdır. Kapatma kazancı tipik olarak 4–5 arasındadır. Zamanımızda maksimum bloklama gerilimi, 4 kA akım değeri yanında, (ortalama anot akımı < a kA) 6 kV düzeyindedir. Anahtarlama frekansı, tipik olarak 1 kHz'den düĢüktür. Entegre kapı komütatörlü tristör (IGCT). Daha geliĢmiĢ anahtarlama performansı ve amortisör devrelerini basitleĢtirmek amacıyla, GTO'dan yola çıkılarak geliĢtirilmiĢ bir cihazdır. GTO'nun çok yakınına bir kapı sürücü monte edilmiĢtir ve anahtarlama eylemi geniĢ bir kapı akımı darbesi kullanılarak gerçekleĢtirilir. Bunun kapatma kazancı birdir. Maksimum bloklama gerilimi, 1.8 kA (1.2 kA r.m.s.) maksimum akım değerinde, 5.5 kV düzeyindedir. Zamanımızda, IGCT'ler yaklaĢık 500 Hz'e kadar frekanslarda çalıĢabilmektedir.

ġekil 4.8 Metal oksit silikon kapatmalı tristör

107

Elektrik Kılavuzu

Metal oksit silikon kapatmalı tristör (MTO). Bu cihaz, yukarıda anlatılan cihazla aynı güç iĢleme kapasitesine fakat daha düĢük anahtarlama kayıplarıyla ve daha basit kapı sürücüleriyle eriĢmek amacıyla ortaya çıkmıĢtır. Şekil 4.8'e bakın. Bu cihaz halen geliĢme aĢamasında olmasına karĢın umut vermektedir. Küçük kapama kapısı, GTO ve IGCT'lerle karĢılaĢtırıldığında önemli maliyet azalmaları ve geliĢmiĢ bir güvenilirlik sağlar. MTO, yapısı dolayısıyla ikili soğutma olanağına sahiptir. Yalıtılmış kapılı bipolar transistör (IGBT). Bu cihaz, bipolar birleĢme tipi transistörlerin düĢük iletim kayıpları ve MOSFET'in anahtarlama hızları özelliklerini taĢımaktadır. Şekil 4.9'a bakın. Gerilim tahriklidir ve amortisörsüz çalıĢma için uygundur. Yüksek gerilimde çalıĢan IGBT'lerin açık durumda direnç sıcaklık katsayıları pozitiftir ve bu özellikleri paralel bağlanabilmelerini sağlar. Böylelikle, IGBT çiplerinin tek bir ambalaj içinde paralel bağlanmasıyla 50, 75 veya 100 A ve daha yüksek akım değerleri elde edilmiĢtir. Diğer cihazlarla karĢılaĢtırıldığında, IGBT'nin akım yönündü gerilim kaybı daha yüksektir, fakat GTO'yla karĢılaĢtırıldığında anahtarlama kayıpları düĢüktür. Yakın zamandaki IGBT teknolojileri, 3.3 kV ve 1200 A r.m.s. koĢullarında çalıĢan düĢük fiyatlı, güvenilir cihazlar üretmiĢtir.

108

Elektrik Kılavuzu

ġekil 4.9 Yalıtılmış kapılı bipolar transistör Basit bir kapı sürücü kontrolüyle kısa devre koruması mümkündür. Kısa devre koĢullarında, IGBT akımı, cihazın özellikleri sonucunda içkin olarak sınırlandırılmıĢtır ve kapatma öncesinde, uygulanan kapı emiter geriliminin düĢürülmesi sonucunda düĢürülebilir. Kapı sürücü güç ihtiyacı son derece düĢüktür; 2 kHz'de çalıĢan 3.3 kV 1.2 kA bir cihaz için 1 W'tan düĢüktür. Yüksek frekansta anahtarlama, dalga formu çıktısında daha az harmonik dalga, sürülen tesiste daha düĢük kayıplar, daha az filtreleme ihtiyacı ve daha düĢük akustik gürültü anlamına gelir. Daha yüksek bloklama anahtarı gerilimlerine eriĢebilmek için güç cihazları seri olarak bağlanabilir. IGBT'lere hemen bütün yarıiletken üreticileri tarafından yapılan büyük yatırımlar, bunların fiyatlarının düĢmesiyle sonuçlanmaktadır. 109

Elektrik Kılavuzu

Soğutma. Yüksek güçte çalıĢan tristörler, karĢılaĢılan bütün kayıpları küçük bir hacim içinde dağıtmak zorundadırlar ve bu nedenle, cihazlardan ısıyı uzaklaĢtırmak amacıyla yapay araçlar yerleĢtirilmiĢtir. Bu nedenle, tristörlerin ısı dağıtıcı olarak davranan döküm alüminyum levhalar üzerine monte edilmesi (bkz. Şekil 4.10) genel bir uygulamadır.

Güç yarı iletkenlerinin uygulamaları Diyotların ana kullanım alanı, elektrolitik süreçlerin yer aldığı hatlar, çekme alt istasyonları ve genel endüstriyel uygulamalar için d.c. akım beslemesi iĢlevini gerçekleĢtirmektir. Tristörlerin ilk dönemlerdeki kullanımları, motor sürücüler, türbojeneratör ve hidrojeneratör uyarımı, vakum ark fırınları, elektrokimyasal

ġekil 4.10 Isı dağıtıcı düzenlemelerini gösteren yığın halinde tristör montajı. 415 V a.c. sistemde, 120 A'e kadar olan akımları kontrol edecek biçimde tasarlanmıştır süreçler, akü Ģarjı, vb. için değiĢken d.c. üreten faz kontrollü konverterleri kapsamaktaydı. Bunlar halen önemli uygulamalardır, fakat tristörler ve güç transistörleri, giderek artan biçimde, d.c. akım kesici veya sabit veya değiĢken frekanslı a.c. üreten invertörler olarak yeni anahtarlama iĢlevlerinde kullanılmaktadır. Tristörlerin diğer uygulamaları aĢağıda verilmiĢtir. Senkronize motorların uyarılması. Senkronize motorlar için verilen spesifikasyonların birçoğu, bu cihazların kademeli olarak uygulanan anlık aĢırı yük torklarına senkronizasyonu kaybetmeksizin dayanabilmeleri gerektiğini belirtmektedir. Bu durum, 1978 yılında geri çekilen ve BS 5000 Bölüm 99 tarafından

110

Elektrik Kılavuzu

yeri doldurulan BS 2613 tarafından ayrıntılandırılmıĢtır. Daha sonraki standardın, bu konuyla ilgili benzer bir bölümü yoktur. Tork a.c. besleme gerilimi ile uyarı akımı tarafından üretilen d.c. alanının çarpımıyla orantılı olduğundan, geçmiĢte, aĢırı yük torku gereksinimleri, tam yük tork ihtiyaçlarını karĢılamak amacıyla gerekenden daha büyük çerçeveler kullanılarak karĢılanmaktaydı. Uyarı akımının tristörle kontrolü sonucunda, verili bir nominal güç için daha küçük çerçeve boyutları kullanmak ve aĢırı tork yükü koĢullarında kontrolör aracılığıyla uyarımı artıracak düzenlemelerin yapılması yoluyla senkronizasyon kaybından sakınmak mümkündür.

ġekil 4.11 Basit kompanzasyonlu uyarı devresi Senkronize bir motorun uyarı akımı, motor alan sarımlarını statik bir tristör köprüsünden besleyerek, motor besleme akımını ateĢleme açısını kontrol etmek amacıyla kullanarak kontrol edilebilir, Şekil 4.11. Bir darbe jeneratörü, diyot fonksiyon üreticisinden gelen kontrol sinyaliyle orantılı olarak tristörlerin ateĢleme açısını değiĢtirir. Fonksiyon jeneratöründeki değiĢken elemanlar, geniĢ kapsamlı kompanzasyon karakteristiklerinden herhangi birine akla uygun bir yaklaĢım yapılabilmesine olanak sağlar. Motor asenkron çalıĢtığında, yani devreye alınma sırasında, alan sarımlarında yüksek bir e.m.f. indüklenir ve bu nedenle, köprü elemanlarının bozulmasının önlenmesi için sonuçta köprü boyunca ortaya çıkan gerilim sınırlandırılmalıdır. Bu sınırlandırma, Ģekilde görüldüğü gibi bağlanmıĢ bir Ģönt dirençle gerçekleĢtirilebilir. Daha fazla uyarım ihtiyacının karĢılanması gerektiğinde, darbe 111

Elektrik Kılavuzu

jeneratöründeki ve doğrultucu köprüsündeki doğrusallık bozulmalarının etkilerini ortadan kaldırmak için akım geri besleme uygulanabilir ve bu aynı zamanda sistemin ani yük değiĢimlerine tepkisini de iyileĢtirecketir. DeğiĢken frekanslı besleme. Bir endüksiyon motorunun hızını kontrol etmek amacyıla bir siklokonverterin kullanılması mümkündür. Siklokonverter, ilk kez 1930'lu yıllarda geliĢtirilmiĢ bir doğrultucu cihazdır fakat dristörlerin iyileĢen kontrol karakteristikleri ve daha iyi devre oluĢturma teknikleri sonucunda, sürekli değiĢken çıktı frekansı sağlanması mümkün olmuĢtur. Şekil 4.12, 50 Hz beslemeden 15 Hz çıktı dönüĢümü için gerekli süreci göstermektedir. a noktasında baĢlayan iletim döngüleri sırasında, ateĢleme gecikmesi olmadığından, çıkıĢ gerilimi maksimuma eriĢir. b noktasında, ikinci fazdan üçüncü faza komütasyon hafifçe gecikmiĢtir ve c noktasında komütasyon daha da gecikmiĢtir.

ġekil 4.12 50 Hz'den 15 Hz akım elde edilmesi (yük güç faktörü 0.6 gecikmelidir)

ġekil 4.13 Temel devre 112

Elektrik Kılavuzu

e zamanında gecikme, ortalama çıktı geriliminin ancak mümkün olacağı bir duruma gelmiĢtir. Diyagramdaki düĢük frekans yük güç faktörü 0.6 gecikmektedir ve bunun sonucunda, ortalama yük voltajının ekseni X noktasında kesmesine karĢın, akım Y noktasına kadar pozitif olarak kalır. Bunun sonucunda, f, g ve h anlarında iletken durumdaki doğrultucular, pozitif yük akımı ve negatif gerilim sağlamakta, yani dönüĢtürmektedir. i noktasından baĢlayarak, sistem dönüĢüm periyodu yeniden baĢladığında ortalama çıkıĢ gerilimi pozitif oluncaya kadar d, e ve f negatif grup trisörlerini kullanarak kontrollü bir doğrultucu gibi çalıĢır. D.C. motorun d.c. akım kesiciyle kullanılması. Beslemenin motora T1 ateĢlemesiyle uygulandığı temel devre, Şekil 4.13'te gösterilmektedir. Durağan durumda, akım devrenin direnciyle ve bir oranda da motorun indüktansıyla kontrol edildiği düzeye hızla yükselir. Belirli bir aralıktan sonra, T1 kapatılır ve motor çevresindeki ve D1 diyotlarındaki akım sistemin indüktif enerjisiyle sürdürülür. Bu akım belirli bir düzeye düĢtüğünde, T1 yeniden ateĢlenir. Motor üzerinden sabit bir akımı sürdürebilmek amacıyla, akım sınırlayıcı cihaz, T1'in açık ve kapalı olduğu süreleri değiĢtiren bir kontrol sinyali verir. Şekil 4.13'te T2, C1, L, R ve D2 devre elemanları, T1'i kapatmak amacıyla devreye konmuĢtur.

ġekil 4.14 Floresan lambaların kontrolü için, kısma olanaklarını da içeren devre 113

Elektrik Kılavuzu

Floresan aydınlatma sistemlerinin kontrolü. Tristörler kullanılarak floresan lambaların kısılması mümkündür ve bu amaçla kullanılabilecek devre Şekil 4.14'te gösterilmektedir. Kısıcının ayarından bağımsız olarak elektrotlara sabit ön ısıtmayı sürdürmek amacıyla ayrı bir transformatör gereklidir. Bu uygulama, 4 hatlı dağıtım sistemlerinin kullanılmasını gerektirir. Kontrol, basitçe, tristörün ateĢleme açısı değiĢtirilerek sağlanmaktadır.

Termiyonik Cihazlar Bu bölümün giriĢinde belirtildiği gibi, günümüzde yarıiletkenler tarafından gerçekleĢtirilen iĢlevlerin birçoğu, elektroniğin ilk günlerine termionik cihazlar kullanılarak gerçekleĢtirilmekteydi. Bu cihazlar, genellikle vakum ortamındaki, fakat zaman zaman da gaz ortamındaki iki elektrot arasında elektronların akıĢını kontrol ederek iĢlevlerini yerine getirmekteydi. Kontrol, uygulanan gerilimin polaritesine bağlı olarak, basit açık/kapalı kontrolü olabilir veya daha baĢka elektroda veya elektrotlara uygulanan gerilimin etkisiyle modülasyon kontrolü olabilir. Elektron beslemesi, ısıtıldığında serbest elektron yayınlayan bir malzemeyle kaplanmıĢ katottan sağlanmaktaydı. Katot genellikle, bir düĢük gerilimli ısıtma elemanıyla dolaylı olarak ısıtılmaktaydı. Bu nedenle, bu cihazlar termiyonik vana genel adıyla anılmaktaydı çünkü bu cihazlar, bir vananın borulama sistemlerindeki akıĢı düzenlemesine benzer Ģekilde bir devredeki akımın akıĢını, düzenlemekteydi. Bugünlerde termiyonik cihazların birkaç tanesi kullanılmaktadır. Kullanılanlar, telekomünikasyon iletiĢiminde ve radarlarda kullanılan, tiratron, magnetron, klystron ve ignitron gibi, hemen hemen istisnasız yüksek güç cihazlarıdır. Hidrojen tiratron. Orta ve yüksek güçteki radar darbe modülatörleri ve kesin olarak zamanlanmıĢ yüksek güç darbelerinin gerektiği diğer uygulamalar için hidrojen tiratronu en yaygın kullanılan anahtarlama cihazı durumundadır. Tiratronlar öncelikle radar sistemlerinde kullanılmıĢtır fakat Ģimdilerde, parçacık hızlandırıcılar ve yüksek enerjili saptırma sistemleri gibi iĢlerle ilgili değiĢik devrelerde kullanılmaktadırlar. The English Electric Valve Co.'nun üretim çeĢitleri hem hidrojenle hem döteryumla doldurulmuĢ, cam veya seramik/metal zarflı triod ve tetrod

114

Elektrik Kılavuzu

tiratronları içermektedir. 160 kV'a kadar gerilimlerde çalıĢmaya uygun, çok boĢluklu seramik tüpler mevcuttur. Temel olarak bütün tiratronlar, bir anot, bir kontrol ızgarası ve bir termiyonik katot içeren gaz doldurulmuĢ bir zarftan oluĢmaktadır (bkz. Şekil 4.15). Gaz, cıva buharı, hidrojen veya bir soy gaz olabilir. Izgaraya yeterince negatif gerilim uygulandığında, tüp, anodunda pozitif gerilimle yalıtkan olmadığı bir durumda kalır. Izgara geriliminin değeri anot gerilimine ve tüpün geometrisine bağlıdır. Izgara gerilimi daha az negatif yapılırsa, pozitif anot gerilimini tutma yeteneği azalır. Bu, negatif ızgaralı tiratronun çalıĢma esasıdır.

ġekil 4.15 Basit negatif ızgaralı tiratronun yapısı Katot, ızgara kontrolünün olmaması durumunda, anot gerilimi tarafından ivmelendirilen ve iyonize bir gaz kolonu üretmek üzere mevcut gaz atomlarıyla çarpıĢan elektronlar yayar. Bu durumda, içinden büyüklükleri dıĢsal devreye bağlı geniĢ kapsamlı akımların geçirilebileceği, deĢarj boyunca, çok düĢük, tipik olarak 50–100 V gerilim mevcuttur. Ġletim sırasında, ızgara her türden kontrolün uygulanmasını etkin biçimde engelleyen iyonlarla kaplanmıĢ durumdadır. Tüp yalnızca anot gerilimi kaldırıldığında veya Ģarj yoğunluğunun düĢük bir değere inmesine yetecek süre boyunca tersine döndürüldüğünde iletken olmayan durumuna döner. Bundan sonra ızgara yeniden kontrolü alır ve anot gerilimi yeniden uygulandığında tüp iletken duruma gelmez. Böylece, tüp, ızgaranın pozitife dönen gerilimiyle açık duruma gelen, ve ancak anot geriliminin ortadan kaldırılmasıyla veya tersine döndürülmesiyle kapalı duruma gelen bir elektronik anahtar olarak davranır. Bazı tasarımlarda ızgaranın katodik tarafına yakın bir disk ĢaĢırtıcı [:disc baffle] monte edilmiĢtir. Bu uygulama, genellikle, tüpün özelliklerini tüpü, anot gerilimi uygulandığında iletken 115

Elektrik Kılavuzu

duruma geçirmeksizin ızgaranın geriliminin pozitife dönüĢtürülebileceği bir duruma getirir. Bu düzenleme pozitif ızgaralı tiratron olarak anılmaktadır. ġaĢırtıcılar, aynı zamanda, tüp elektronlarının hatalı çalıĢmaya yol açabilecek birikintilerden koruma amacıyla da kullanılabilir. Pratikte bu ızgara katodun deĢarjını baĢlatmak için ızgaraya katot potansiyeline göre pozitif bir darbe uygulanması gerektiği anlamına gelir. Tüpte ortaya çıkabilecek düĢük sınırlandırıcı gerilim, (yaklaĢık 30 V) nedeniyle, cıva buharıyla doldurulmuĢ tiratronlar hidrojenle doldurulmuĢ olanlar tarafından ortadan kaldırılmıĢtır. Cıvalı tüplerdeki yüksek gerilim, katodun pozitif bombardıman sonucu hızla aĢınmasına neden olan pozitif bombardımana yol açar. Büyük tüplerde bazın aĢağıya geldiği durumun genellikle daha uygun olmasında karĢın, tiratronların birçoğu, herhangi bir konumda monte edilebilir. Bir tiratron devresinde ateĢleme zamanındaki değiĢikliklerin azaltılması önemli olduğunda, triod tipi iki ızgarası olan bir tetrod ünitesiyle değiĢtirilebilir. Ġkinci birimin darbe negatif polarizasyon düzeyinin üzerine çıktığında kapı gibi davranmasına karĢın, birinci ızgara sürekli olarak iyonize edilebilir. Bir diğer yol, ızgaraları, kılavuz uçları arasında yaklaĢık bir mikrosaniye gecikme olan darbelerle darbelemektir. Üçüncü yöntem, her iki ızgaraya da ızgaraları ayrı ayrı sürecek biçimde düzenlenmiĢ tek bir tetikleme kaynağından darbe göndermektir. Çok aralıklı tiratronlar, tiratronların seri olarak çalıĢtırılması sorununun üstesinden gelmiĢtir. Çok aralıklı tiratronlar tetiklendiğinde, normal gaz deĢarj modunda aralıklara göre bölünür. Darbe modülatör serileri için hidrojenli tiratronlar English Electric Valve Ģirketi tarafından üretilmektedir ve 400 MW tepe noktası güç çıktısı ve 160 kV tepe noktası gerilim değeri olan bu M-O lamba [:valve] 4 aralıklı seramik/metal tetrodudur. Magnetronlar. Oyuk/kavite manyetronu, mikrodalgalar, örneğin radar dalgaları üreten etkili termiyonik lambalardır. Temel olarak bu araç bir diyottur, fakat "çapraz alanlı cihazlar" olarak bilinen lamba ailesinin bir üyesidir.

116

Elektrik Kılavuzu

ġekil 4.16 Manyetron Temel olarak, (genellikle) konsantrik bir ısıtıcı, anot ve katot tertibatından ve bunları saran bir manyetten oluĢmaktadır (Şekil 4.16). Manyetik alan elektrik alanıyla dik açı yapmaktadır. Sıcak katot ve anot arasındaki yüksek gerilim darbeleri elektronlardan parmaklıklı tekerlek biçiminde ve birbirlerini etkileyen elektrik ve manyetik alanların etkisi altında katot çevresinde spiral oluĢturan bir bulut üretir. Bakır anot, iç çapı çevresinde rezonans halinde birkaç boĢluk oluĢacak biçimde tasarımlanmıĢtır. Elektron bulutunun parmaklarının "uçları" son derece net boyutlandırılmıĢ boĢlukları geçtikçe, alanlar boĢlukların içinde mevcut alanlarla etkileĢim altına girer. Enerji absorb edilir ve boĢluk içindeki salınımlar boĢluk rezonansa girinceye kadar boĢluk içinde birikir. Salınan enerji, çıkıĢ penceresinden ve bir dalga kılavuzu veya kablo boyunca antene ıĢınlanır. 1 - 80 GHz frekans aralığında, tepe noktası güç çıktıları birkaç yüz watt'tan birkaç bin megawata kadar değiĢen ve ortalama gücü tepe noktasındaki güçten bin kez küçük olan darbe tipi 117

Elektrik Kılavuzu

manyetronlar mevcuttur. Sürekli dalga operasyonu için tüpler asıl olarak ısıtma için kullanılmaktadır ve 0.9 GHz ve 2.45 GHz frekanslarda güçleri 25 kW–200 W arasındadır. Frekansları yaklaĢık 9 GHz civarında olan düĢük güçlü tipler fenerlerin çalıĢtırılması için kullanılmaktadır. Manyetronun katodu doğru sıcaklıkta çalıĢtırılmalıdır. Sıcaklığın çok düĢük olması durumunda, düĢük düzeyli emisyon, manyetronun bozulmasına yol açabilecek kararsız çalıĢma durumuna yol açabilir. Çok yüksek sıcaklıklar, katodun hızla bozulmasına yol açar. Manyetik alanların ve elektrik alanlarının etkileĢim uzayında birleĢmeleri, elektronların katoda geri bombardımanı sonucunu doğurur. Bu da anot giriĢ gücünün bir bölümünün dağılmasına neden olur. Bu koĢullarda katodun optimum sıcaklıkta tutulabilmesi için genellikle ısıtıcı geriliminin düĢürülmesi gereklidir. Anot geriliminin uygulanmasından önce katodun çalıĢma sıcaklığına çıkarılması konusunda da dikkatli olunmalıdır. Isıtıcının soğuk durumdaki direnci, tipik olarak, sıcak durumdaki direncinin beĢte birinden daha azdır. Isıtıcının açılması sırasında ani akım artıĢları kontrol altında tutulmalıdır. Darbe enerjisinin manyetron ısıtıcısında dağılmasını önlemek amacıyla, modüler çıktı devresinin tasarımı sırasında da benzer önlemler alınmalıdır. Izgara kontrollü doğrultucunun a.c. akımda çalıĢması . Izgara kontrollü doğrultucunun en önemli uygulamaları, cihazın alternatif akım beslemelerinde gösterdiği davranıĢa dayanmaktadır. Anot devresine alternatif akım beslendiğinde, lamba temel olarak bir doğrultucu olduğundan, her yarım devrede bir kez ark söndürülür. [unun sonucunda, ızgaraya her yarım devrede bir kontrolü yeniden kazanma fırsatı verilir. Bu da alternatif akımın tersine dönmesi nedeniyle ark söndürüldüğünde bir sonraki devrede anot yeniden pozitif duruma geldiğinde, negatif bir ızgaranın anot akımını baĢlamasını önleyebileceği anlamına gelir.

118

Elektrik Kılavuzu

ġekil 4.17 Izgara gerilimindeki faz değişimiyle anot akımının kontrolü. Gölgelendirilmiş alanlar akım iletme periyotlarını göstermektedir Ayrıca, ızgaraya, aynı frekansta fakat değiĢken fazda bir alternatif akım sağlanarak, anot akımının ortalama değeri kontrol edilebilir. Şekil 4.17, değiĢken fazın ızgara geriliminin, anot geriliminin pozitif yarı devresi sırasında arkın baĢlangıcını nasıl geciktirebileceğini ve böylelikle doğrultulmuĢ akımın ortalama değerinin sıfırdan maksimum değerine, ızgara gerilimindeki 180º'den 0º'ye faz değiĢimine karĢılık gelecek Ģekilde düzgün biçimde kontrolüne nasıl izin verdiğini göstermektedir. Izgara kontrolü için faz kontrolüyle aynı etkiyi doğuran alternatif bir yöntem, sabit faz a.c. ızgara gerilimine ayarlanabilir bir d.c. polarizasyon gerilimi uygulamaktır (genlik kontrolü). Akım doğrultma ve güç kontrolü. Yukarıda anlatılanlardan, faz değiĢtirme cihazıyla birlikte ızgaraların kullanılmasıyla bir a.c. kaynağından d.c. yüklerin beslenebileceği ve aynı zamanda yük akımının sıfırdan maksimuma düzenlenebileceği ortadadır. Dahası, faz değiĢtirme cihazının kontrol edilecek dıĢsal koĢullardaki değiĢikliklerle çalıĢtırılması durumunda, tamamen otomatik kontrol gerçekleĢtirilebilir. Şekil 4.18, tam dalga doğrultmanın avantajlarını elde etmek için iki gaz doldurulmuĢ triod kullanarak doğrultma ve güç kontrolü için tipik bir devreyi göstermektedir. KarĢılık gelen kontrol 119

Elektrik Kılavuzu

ızgaraları, karĢılık gelen anotlarda olduğu gibi, her zaman bir ızgara pozitifken diğeri negatif olacak biçimde transformatör sekonderine, T2, bağlanmıĢtır. Uygulanan ızgara geriliminin faz konumu, a.c. beslemesine bağlanmıĢ dağıtılmıĢ alan sarımı ve T2'nin primerine bağlanmıĢ tek fazlı rotordan oluĢan faz değiĢtirme cihazıyla rahatça değiĢtirilir. ĠndüklenmiĢ rotor geriliminin fazı, alana göre rotorun nispi konumuyla belirlenir ve bunu sonucunda, rotor pozisyonunun değiĢmesi her tüpteki ızgara geriliminin fazını ve bunun karĢılığında d.c. devresinin akımını değiĢtirir. Bu kontrol yöntemi birçok amaçla, özellikle motorların hız kontrolü için kullanılmaktadır.

ġekil 4.18 Gaz triodlar kullanarak d.c. besleme hatlarına değişken akım sağlamak için devre Faz kontrol devreleri. Yukarıda anılan faz değiĢtirme cihazı, son derece hafif bir kontrol elemanından oluĢan küçük bir endüksiyon regülatörüdür. Gerilim cinsinden değiĢik faz kontrolleri uygulamanın alternatif yöntemleri Şekil 4.19'da gösterilmiĢtir. (a)'da, indüktans-rezistans devresi boyunca gerilim, fazör diyagramında AB ile verilmiĢtir. Ġndüktanstan dirençle aynı akım geçer ve bunun sonucunda gerilim düĢüĢleri – direnç boyunca AG ve indüktans boyunca GB – birbirleriyle yaklaĢık 90º faz dıĢıdır. Izgara gerilimi, G noktasının (katoda bağlı olan) O noktasına göre gerilimidir, yani fazör diyagramındaki OG değeridir. R değiĢtirilerek, anot gerilimi olan OB gerilimine göre OG geriliminin fazı da değiĢtirilir; o halde, direncin artırılması anot akımında artıĢ yaratır.

120

Elektrik Kılavuzu

ġekil 4.19 Izgara polarizasyon geriliminde faz kontrolü yöntemleri Şekil 4.19 (b)'de, direnç artırıldıkça anot akımı düzgün bir Ģekilde azalırken, (c)'de direncin kritik değerden büyük veya küçük olmasına bağlı olarak anot akımı maksimumdadır veya sıfırdır. Zamanlamanın kesin olması istendiğinde, a.c. ızgara gerilimi sinüzoidal biçimde olmak yerine sivri dalga biçiminde olacak Ģekilde düzenlenir ve maksimum kritik değere göre önemli ölçüde negatif olan kararlı bir d.c. polarizasyon gerilimi üzerine taĢınır. A.C. bileĢeninin fazı, anot geriliminin anot akımı akıĢının baĢlamasının gerektiği pozitif yarı devresinin herhangi bir noktasında pozitif bir tepe oluĢmasına neden olacak biçimde değiĢtirilir. A.C. yüklerinin kontrolü. Alternatif yük akımlarının kontrolü, bir doyurulabilir reaktör'le iliĢkili olarak kullanılan gaz doldurulmuĢ triod kullanılarak uygun bir biçimde gerçekleĢtirilebilir. Tek fazlı bir devre, Şekil 4.20'de görülmektedir. doyurulabilir reaktör, yüksek geçirgenlikli demirden oluĢan lamine bir çekirdeğe sahiptir ve yük dıĢ sarımlarda olacak biçimde seri bağlanmıĢ iki a.c. sarımı taĢır. Merkezdeki kollar, gaz doldurulmuĢ bir triottan gelen doğru akımla beslenen bir dc sarım taĢır. Faz değiĢtirme cihazıyla kontrol edilen ızgara gerilim faz farkı tüpün yalıtkan duruma gelmesini sağladığında, yüksek geçirgenlikli demir çekirdeğin mevcudiyeti nedeniyle a.c. sarımların empedansı yüksektir. Bu koĢullar altında, yük akımı ihmal edilebilir düzeydedir. Izgara kontrollü doğrultucu çıkıĢ akımı arttırıldıkça, reaktör demirin geçirgenliğini azaltarak ve böylelikle reaktörün a.c. sarım empedansını düĢürerek, kademeli olarak doygun duruma gelir. Tiratronun tam yük altında çalıĢması

121

Elektrik Kılavuzu

durumunda, demir tamamıyla doygun durumdadır ve yük üzerine esasen tam hat voltajı uygulanmaktadır.

ġekil 4.20 Doygunlaştırılabilir reaktör kullanılarak a.c. yüklerin kontrolü için devre Pozitif yarı devreler sırasında, tiratron tek yönlü akımın ızgara kontrollü darbelerini geçirir; negatif yarı devreler sırasında, tiratron akım iletmez, fakat reaktör akımı, doğrultucunun (2) terminalleri boyunca depolanan manyetik alanında depolanmıĢ enerjinin deĢarjıyla beslenir. Sıcaklık ölçümü ve kontrolü. 750 ºC üzerinde sıcaklıklarla karĢılaĢılan durumlarda ısıtma yükünün kontrolü amacıyla sıcaklık ölçümü fotoelektrik pirometre kullanılarak gerçekleĢtirilebilir. Bu cihaz, sıcak bir kitleye yönelik olduğunda, sıcaklık değiĢikliklerine anlık tepkiler verir. Alınan radyasyonun miktarını veren küçük fotoelektrik akımlar, buharlı lambaların kontrol ızgaralarına enerji veren, böylelikle de yüke giden akımı doygunlaĢtırılabilir reaktörle alçaltan veya yükselten vakumlu elektronik lamba yükselticileri tarafından yükseltilir. DüĢük sıcaklıklar için, kontrol ızgarasına sinyal gerilimi sağlamak amacıyla, vakumlu elektronik lamba yükselticilerle birlikte kullanılan bir köprü devreyle bağlanmıĢ dirençli termometre kullanılır. Elektrikle ısıtılan kazanlarda, bu yöntemle, 300 ºC sıcaklıkta artı eksi 1 ºC aralığında kontrol sağlanabilmiĢtir. Makinelerin ve süreçlerin elektronik kontrolü. Yukarıda gönderme yapılan sıcaklık dıĢındaki fiziksel nitelikler de söz konusu niteliğin gerilim cinsinden ifade edilebilmesi koĢuluyla, kontrol ızgaralarını iĢletecek sinyaller olarak kullanılabilirler. Buna göre, hız, tork, ivme, basınç, aydınlatma, ses, mekanik hareket, ve değiĢik elektrik özellikler, gaz doldurulmuĢ veya cıva buharlı triod devrelerinde kontrolü baĢlatmak amacıyla kullanılmaktadır. 122

Elektrik Kılavuzu

Örneğin, ses karbon, indüktif veya mekanik mikrofonla belirlenebilir ve R, L veya C, ızgara devresindeki değiĢken eleman olarak kullanılabilir. Mekanik hareket, kömürlü dirençlerdeki, kaymalı dirençlerdeki, değiĢken bobinlerdeki veya kapasitördeki RLC değiĢiklikleriyle – veya bir fotosel aracılığıyla – izlenebilir. Örneğin, d.c. motorlardaki hız kontrolünün değiĢik tipleri için, hızdaki veya ivmedeki değiĢiklikleri izleme amacıyla takojeneratör kullanılmaktadır. Ġgnitronlar. Ġgnitron, genellikle suyla soğutmalı çelik bir zarf içinde çalıĢan cıvalı sıvı katottan oluĢmaktadır. En basit biçimiyle, tepeden bir cam yalıtkanla desteklenmiĢ ağır anot içeren, dipten cıva havuzuna batan, silindirik bir vakumlu zarftan oluĢmaktadır. Bazı uygulamalar için tüplere ek ateĢleyiciler, [:ignitor] yardımcı anotlar ve iç perdeler eklenebilir. Ġgnitronlar, yüksek akım düzeyleri gerektiren direnç kaynağı ve yüksek güçlü doğrultucular gibi uygulamalarda kullanılır. Kapasitör bataryaları gibi yüksek akımlı, tek darbeli çalıĢma için amaçlanan tipleri de mevcuttur; bunlar metallerin elektromanyetik biçimlendirilmesi ve benzer uygulamalarda parçacık hızlandırıcı mıknatıslarına darbe sağlamak için kullanılmaktadır. Ġgnitronun çalıĢması, iletimin baĢlaması için daha sonra akım sıfıra düĢünceye kadar süren bir kontrol sinyali gerektirmesi açısından tiratrona benzemektedir. Tüp a.c. doğrultucu gibi çalıĢırken, besleme frekansının yarı devresine iletken durumdadır ve iletim durumunda kalması gerektiği sürece her alternatif devrede ateĢlenmesi gereklidir. Şekil 4.21, English Electric Valve tarafından üretilmiĢ bir doğrultucu ignitronun kesitini göstermektedir. AteĢleyici, sivriltilmiĢ ucu katot havuzuna batmıĢ durumda, yarıiletken malzemeden yapılmıĢ küçük bir çubuktur. AteĢleyici cıva temas noktasından uygun bir akım geçtiğinde, ateĢleyici pozitif durumda olduğundan, cıva yüzeyinde bir katot noktası oluĢur ve serbest elektronlar yayılır. Bu zamanda anot katoda göre yeterince pozitif durumdaysa, anot ve katot arasında bir ark oluĢur. Ark bir kez oluĢtuğunda ateĢleyici kontrol dıĢındadır ve tüp boyunca gerilim cıva buharının iyonizasyon potansiyelinin altına düĢünceye kadar tüp iletmeyi sürdürür.

123

Elektrik Kılavuzu

ġekil 4.21 Doğrultucu olarak kullanılan bir ignitronun kesiti Üç fazlı kaynak kontrol devresinde, iletim devresinin hemen ardından gelen yüksek ters gerilimi geciktirmek için ignitron hızla deiyonize olmalıdır. Bu, katot geriliminde çalıĢan bir perdenin [:baffle] kullanılmasıyla (bkz. Şekil 4.21) gerçekleĢtirilmiĢtir. Ek bağlantılar gerekmemektedir, ancak tüp boyunca gerilim düĢüĢü birazcık artmıĢtır. Daha yüksek gerilimlerde güç doğrultmanın sağlanabilmesi için yardımca bir anot konulabilir. Bu, ana yükten ayrı olarak, düĢük gerilim devresinde küçük bir ark oluĢturmak için kullanılmaktadır. Bu uygulama, düĢük yük akımlarında katot lekesinin oluĢmasını ve böylelikle bu koĢullar altında da kararlı çalıĢmayı sağlar. Tek darbe tipi çalıĢma için tasarlanmıĢ büyük tüplere de ateĢleme arkının süresini uzatmak için kullanılabilecek yardımcı bir anot eklenmiĢtir. Arktaki gerilim düĢüĢünü 124

Elektrik Kılavuzu

minimumda tutmak için çok az perdeleme kullanılmakta veya hiç perdeleme kullanılmamaktadır. Katot ıĢını tüpü. Katot ıĢını tüpü yüksek vakumlu, konik biçimli, dar uçunda veya boynunda, ısıtılabilir bir katot, bir kontrol elektrotu ve birkaç anot bulunan bir cam kaptır. Tüp boynunun ilerisinde, her biri birbirine dik açılarla yerleĢtirilmiĢ bir çift saptırıcı plaka vardır (Şekil 4.22).

ġekil 4.22 Elektrostatik C.R. tüpünün elektrot sistemi Konik kabın geniĢ tarafı veya tabanı, iç tarafından, üzerine katot ıĢını düĢtüğünde ıĢık yayan floresan bir bileĢikle boyanmıĢtır. Tüpün çalıĢması aĢağıdaki gibidir. Katot ısıtıldığında ve anotlar büyüklüğü artan yüksek pozitif gerilimlere bağlandığında, katottan yayılan elektronlar hızlandırılır ve son anottaki küçük bir açıklıktan çıkan bir ıĢın demeti biçiminde odaklandırılır. Bu ıĢın demeti, elektrostatik bir Ģarj verildiğinde elektronları sağa veya sola çekebilecek biçimde yerleĢtirilmiĢ ilk saptırıcı plaka çifti arasından geçer. IĢın demeti, daha sonra, ıĢının aĢağı veya yukarı çekilebilmesini sağlayacak biçimde yerleĢtirilmiĢ ikinci saptırıcı plaka çifti arasından geçer. Yüksek hızda hareket eden elektron akımından oluĢan ıĢın demeti, daha sonra floresan ekran üzerine düĢer ve ekran üzerinde bir ıĢık noktasının oluĢmasına neden olur. Ġlk saptırma plakası çiftine değiĢken bir gerilim uygulandığında, ıĢın demeti, ilk saptırıcılara uygulanan gerilimle senkronizasyon içinde, ekranın bir yanından diğer yanına doğru hareket edecektir. Ġkinci saptırma plakalarına baĢka bir gerilim uygulandığında, ıĢın bir yandan diğer yana hareketini korurken, ayrıca, ikinci saptırma plakalarına uygulanan gerilime karĢılık gelecek biçimde dikine bir hareket kazanacaktır. Böylece, ekran üzerindeki ıĢık noktasının, iki saptırma plakası çiftine uygulanan değiĢken potansiyellerle değiĢen bir eğri oluĢturacağı görülecektir. Birçok uygulamada, yatay saptırma plakalarına, nokta ekranın uç noktasına eriĢtikten sonra anlık bir tepkiyle, kararlı olarak yükselen bir gerilim verilmektedir. 125

Elektrik Kılavuzu

Bunun sonucu, noktanın, verili bir zaman periyodunda, örneğin 1/50 saniyede, soldan sağa sabit bir hızla hareket etmesidir. Dikey saptırma plakalarına 50 Hz alternatif akım uygulanmıĢsa, noktanın herhangi bir andaki dikey sapması, beslemenin anlık gerilimine karĢılık gelecektir. Böylece, floresan ekran üzerinde besleme geriliminin dalga biçimi izlenecektir. Anlık tepkilerin bir sonucu olarak, yukarıdaki süreç saniyede 50 kez tekrarlanacak, uygulanan alternatif gerilimin dalga biçimi, ekran üzerinde, uygulanan gerilimin dalga biçimine bağlı olarak harmonikleri olan veya olmayan, durağan bir sinüs dalgası olarak görülecektir. Katot ıĢınları tüpü televizyona uygulandığında, yatay saptırma plakaları, noktayı, ekran boyunca, her taramanın sonunda geri dönüp yeniden taramaya zorlayacak biçimde kullanılmaktadır. Diğer yandan, dikey saptırıcılar, her yatay taramanın ardından, her yatay taramanın ardından dikey yer değiĢtirmeyle, ekranın en alt köĢesi "tarandığında" dikey geri dönüĢle, noktaya küçük bir dikey yer değiĢtirme yaptırır. GiriĢ televizyon sinyalleri kontrol elektrotuna uygulanmaktadır ve herhangi bir anda iletilmekte olan resim noktasının parlaklığına göre ıĢın demetinin yoğunluğunu azaltma veya artırma etkisi göstermektedir. Klistronlar. Klistron, ısıtılmıĢ bir katottan çıkan elektronların tam anot potansiyeline eriĢecek biçimde hızlandırıldığı ve uzun bir paralel ıĢın demetine dönüĢtürüldüğü bir termiyonik cihazdır. IĢın demeti önce aralarında, rezonans halindeki boĢluklar biçiminde ayarlanmıĢ devreyle yüksek frekanslı gerilimin sağlandığı iki ızgarayı veya açıklığı enine geçer. Bunun sonucunda ortaya çıkan küçük periyodik değiĢmeler, nihai olarak, gruplandırma olarak bilinen süreçle geleneksel akım modülasyonu sonucunu verir. Bu gruplandırmanın hemen hemen tamamlanmıĢ olduğu noktaya rezonans halindeki baĢka bir boĢluk (yakalayıcı) yerleĢtirilir. Bunun empedansının ve ayarının doğru olması durumunda, demetten, demetin modülasyonu için demete verilenden daha çok kuvvet alacaktır. Daha sonra, bu düzenleme bir yükseltici olarak davranır. Verimliliği orta düzeydedir, çıkıĢ gücü çok yüksek olabilir ve gruplandırıcı ve yakalayıcı arasına daha çok sayıda rezonans halindeki boĢluk yerleĢtirilerek, kazanç hemen hemen sonsuza kadar yükseltilebilir. Toplanan gücün bir bölümü gruplandırıcılara geri gönderilerek veya tek resonant boĢluk

126

Elektrik Kılavuzu

kullanılarak ve ıĢın demeti onun içinden yansıtılarak en yüksek frekanslarda çalıĢan osilatörler oluĢturulabilir.

ġekil 4.23 Aksiyel manyetik alan sağlamak için kullanılan yumuşak çelik boyunduruk ve sarımları da içeren dört oyuklu yükselticinin şematik düzenlemesi Yüksek performanslı klistronlar, akım tüplerinden geçiĢi sırasında manyetik demeti odaklamak ve kontrol için aksiyel bir manyetik alan gerektirir (bkz. Şekil 4.23). Artan performans, genellikle bunun yol açtığı karmaĢıklaĢmayı rasyonalize eder. Demetin etkin biçimde odaklanmaması durumunda lambada hasarlar oluĢur ve akım tüplerine eriĢen elektron akımında bir artıĢa neden olabilecek odaklama sistemindeki bir arızaya karĢı bu cihazın korunması önemlidir. DüĢük performanslı, daha basit bir sistemin kabul edilebilir olması durumunda, demetin odaklanması için dıĢsal araçları içermeyen bir klistron kullanmak mümkün olabilir. Bu durum manyetik alan ve bu manyetik alanı sağlamak için gerekli güç temini ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu durumda, demetin odaklanması için alınacak önlemler, basit olarak, lambanın yakınında bulunabilecek parazit manyetik alanların etkisinden doğabilecek elektron akımlarının maskelenmesine indirgenmiĢtir.

Fotoelektrik Cihazlar Fotosel röleler. Bir fotosel rölesinin temel bileĢeni, integral ıĢıkla aktif duruma gelen bir anahtardır. Bu, yüksek duyarlıklı bir fotoelektrik cihaz oluĢturmak üzere, bir silikon karanlık fotodiyotla entegre devreyi, tek bir zeminde birleĢtirir. Bu cihazın çalıĢması, üzerine belirlenmiĢ yoğunlukta ıĢık düĢtüğünde cihazın açık duruma gelip bir dıĢ yüke akım beslemesini sağlayacak biçimdedir. 127

Elektrik Kılavuzu

IĢık yoğunluğu kritik düzeyin altına düĢtüğünde, yükün besleme akımı da kesilir. Bu kritik düzey geniĢ sınırlar içinde ayarlanabilir. Cihaz, ıĢık yayan diyot (LED) içeren bir projektör ve bir ıĢın demetini doğrudan veya bir alıcı birimine monte edilmiĢ bir fotosele yansıtan bir optik sistemden oluĢmaktadır. Röle sarımı, ıĢın demeti düĢtüğünde enerji alır, ıĢın demeti kesildiğinde enerjisiz duruma gelir. Böylelikle, röle kontakları, bazı dıĢsal kontrol fonksiyonlarını yerine getirmek üzere kullanılabilecek bir değiĢtirme operasyonu sağlayabilir. Kontrol birimi, çok çeĢitli uygulama ihtiyaçlarını karĢılamak amacıyla, zaman geciktirme röleleri veya LED arıza devreleri gibi ek devreler içerebilir. 10–15 mm'den 50 m veya daha fazla mesafelerden çalıĢtırılabilecek cihazlar mevcuttur. Uygulamalar, konveyör kontrollerini, kâğıt kopma alarmını, karton sıralama ve sayma sistemlerini, otomatik püskürtmeyi, makine korumayı, kapı açmayı, seviye kontrolünü, hırsız alarmlarını, kenar hizalama kontrolünü ve delgili kart okumayı içermektedir.

ġekil 4.24 Photain tipi P B0-2403 fotoelektrik anahtar birimi Fotoelektrik anahtar birimleri. IĢığa duyarlı anahtarlar, ekonomik aydınlatma kontrolü için kullanılmaktadır. Bunlar, ıĢığın yoğunluğunu izleyen ve aydınlatmayı otomatik olarak açan veya kapatan bir fotoselden oluĢmaktadır. Tipik bir birimin yapısı Şekil 4.24'te gösterilmiĢtir ve 250 V a.c., 3 A gücündeki dirençli yükleri kontrol edebilecek yetenektedir. Birim, bir kadmiyum sülfit pili üzerine oturtulmuĢtur ve "salınma"yı önlemek için 2 dakikalık bir

128

Elektrik Kılavuzu

geciktirme düzeneği içermektedir. 10 A'e kadar dirençli anahtarlama kapasitesi olan daha büyük birimler mevcuttur. Silikon fotoelektrik piller. Bu piller, düĢük aydınlatma yoğunluklarında bile yüksek çıkıĢ akımı sağlayacak biçimde tasarlanmıĢlardır. Birkaç miliamperlik akımlar elde edilebilmektedir. n-tipi silikon üzerinde ince bir p-tipi tabakadan oluĢtuğu görülen fotoelektrik pilin yapısı Şekil 4.25'te gösterilmektedir. Fotovoltaik etkisi nedeniyle polarizasyon güç kaynağına ihtiyaç yoktur. GeniĢ bir aydınlanma gücü alanı için uygun yük dirençleri seçilerek doğrusal bir çıktı elde edilebilir. AĢağıda anlatılan mavi silikon pil gibi, ıĢık kabul etme yönüne duyarlı değildir ve fototransistörlerde olduğu gibi optik eksenini ayarlama ihtiyacı yoktur.

ġekil 4.25 Photain fotovoltaik pil Silikon mavi pil Sharp'ın Photain Controls tarafından üretilen silikon mavi pilin, bütün görünür ıĢık spektrumunda yüksek duyarlığı olan dünyanın ilk fotoelektrik diyotu olduğunu ileri sürmüĢtür. Selenyum veya kadmiyum sülfür fotosellerden daha duyarlıdır ve üstün bir zaman tepkisi göstermektedir. Polarizasyon gücü gerekmemektedir, diğer iki tipten daha düĢük gürültü düzeyi vardır ve yönlendirilmesi gerekmemektedir. Uygulamaları, aydınlatma ölçüm cihazlarını, pozometreleri, film ses kayıtları için optik okuyucuları, kolorimetreyi, alev spektroskopisini, fotospektrometriyi ve renk veya örüntü tanıtım ekipmanlarını içermektedir.

129

Elektrik Kılavuzu

Doğrultucular ve Dönüştürücüler

Giriş Doğrultma, alternatif akımdan doğru akıma dönüĢtürme anlamına gelmektedir. Geçtiğimiz on yıl içinde çok değiĢik çıkıĢ güçlerine sahip ucuz, dayanıklı ve değiĢken hızlı a.c. sürücülerin geliĢtirilmesi, duyarlı hız kontrolünün gerekli olduğu birçok endüstriyel proseste bugüne değin zorunlu olarak kullanılan d.c. makinelere duyulan ihtiyacı büyük ölçüde ortadan kaldırdı. Bu tür uygulamalar, haddeleme makinelerini, köprülü vinçleri ve çekici motorlarını içermektedir. Bugün doğru akım, elektrolizle kaplama fabrikaları, gaz üretim fabrikaları ve yedek batarya sistemleri için yedek Ģarj cihazları gibi çok daha sınırlı alanlarda uygulama bulmaktadır. Buna ek olarak, belki biraz egzotik ve sınırlı da olsa, bir diğer uygulama, yüksek gerilim doğru akım iletimidir. Bu uygulamaların birçoğu için günümüzde kullanılan dönüĢtürme cihazı diyotlardan ve tristörlerden oluĢacak ve güç elektroniğinin bir parçası olacaktır; fakat doğrultma iĢlemini gerçekleĢtiren cihazın kendisinden bağımsız olarak, doğrultucu ekipmanların çalıĢma ilkeleri aynı olacaktır. Bu kısa bölümün amacı, önceki bölümde anlatılmayan ancak sanayide halen karĢılaĢılması ihtimali bulunan doğrultucuların anlatılmasıyla sınırlıdır.

Metal Doğrultucular Üç temel metalik doğrultucu tipi genel kullanımda kalmıĢtır: selenyumlu, germanyumlu ve silisyumlu doğrultucular. Son iki doğrultucu tipi genel olarak yarıiletken doğrultucu olarak anılmaktadır ve çalıĢma yöntemleri 4.Bölüm'de anlatılmıĢtır. Selenyumlu doğrultucular. Geçtiğimiz 30 yılda, selenyumlu doğrultucular alanında sürekli geliĢmeler olmuĢ ve sonunda doğrultucunun kararlılığı, nispeten yüksek sıcaklıklarda, örneğin gerektiğinde 120 ºC'de kullanılabilmesini sağlayabilecek duruma gelmiĢtir. Alternatif olarak bu cihaz, normal çalıĢma koĢulları altında bugüne kadar olanlardan çok daha uzun süre çalıĢtırılabilir. 130

Elektrik Kılavuzu

Selenyumlu doğrultucular, ilk maliyetlerin önemli olduğu ve temel ve yinelenen aĢırı yüklere dayanabilme yeteneğinin germanyumlu ve silisyumlu cihazlar için gerekli olabilecek özel koruyucu cihazlara duyulan ihtiyacı ortadan kaldırdığı bütün düĢük güç ihtiyaçlarının karĢılanması amacıyla yaygın olarak kullanılmıĢtır. Selenyumlu doğrultucuların verimliliklerinin ve performanslarının diğer iki tipe göre biraz daha düĢük ve boyutlarının birazcık daha büyük olmasına karĢın, 25 kW altındaki çıkıĢ güçleri için bu özellikler genellikle daha az önem taĢımaktadır. Uygulamalar, yağa daldırılmıĢ birimlerin 200 kA'e kadar akımları sağladığı elektrikle kaplama iĢlemlerini kapsamaktadır. Yüksek akım değerleri gerektiğinde, düĢük ağırlıkları ve sınırlı alan gerektirmeleri nedeniyle su soğutmalı germanyumlu birimler kullanılmaktadır. 30 – 100 kV gerilimlerin gerektiği, gazlardan toz partiküllerinin uzaklaĢtırılması için elektrostatik çöktürme birimleri selenyumlu doğrultucular için yaygın bir uygulama alanıdır. Yağ daldırmalı ekipmanlar çalıĢma açısından güvenilir ve sağlamdır ve etkin bir doğrultma aracıdır. 60 kV ve 60 mA'den 1 ampere kadar olan aralıklarda çalıĢan ekipmanlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ekipmanlar son derece hızlı ark söndürme sistemleri olan transdüktörlerle kontrol edilmektedir. Sinemalardaki arklar için güç tedariki, hem yüksek hem düĢük yoğunluklu arklar için transduser/transdüktörle veya bobin / kapasitör sabit akım selenyum ekipmanlarla sağlanabilir ve bu cihazlar tek fazlı veya üç fazlı beslemelerle çalıĢtırılabilir. Germanyumlu doğrultucular. Germanyumlu doğrultucular, çevre sıcaklığının yüksek olmadığı ve 100 V'un altındaki gerilimlerde, özellikle bu gerilimlerde yüksek verimliliğin birinci önem taĢıdığı düĢük veya orta düzeyde güç gerektiren endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Kurulan tesislerin gücü megawat düzeyinde olabilir. Germanyum kömür ve çinko madenlerinden elde edilmekte ve yüksek saflık derecesine eriĢilinceye kadar arıtılmaktadır. Ortaya çıkan gri metalik malzeme, küçük gofretler formları oluĢturmak üzere özel olarak kesilen tek kristal biçimi elde edilinceye kadar çekilir. Isıl iĢlemle, indiyum düğme germanyum kafesinin üzerine tutturulur ve daha sonra içine yayılması sağlanır. Germanyum ve indiyum arasındaki bağ, doğrultmanın

131

Elektrik Kılavuzu

gerçekleĢtiği, sızdırmaz muhafaza içinde monte edilmiĢ bağlantıyı sağlar. Hem germanyumlu hem silisyumlu doğrultucular, klor ve hidrojenin elektrolitik olarak üretilmesi için gerekli gücü üreten ekipmanlarda yoğun olarak kullanılır. Bu ekipmanlardan, 120 V gerilimde 27 kA'i aĢan akım çıktıları sağlanabilmekte ve germanyum 100 V altındaki gerilimlerde biraz daha iyi verim sağlamakta, fakat çevre sıcaklığının yüksek olduğu ülkelerde bunlar ekonomik olmamaktadır. 25 kW altındaki güç gereksinimleri için selenyumlu doğrultucuların halen en çekici tesis olma özelliğini sürdürmesine karĢın, Endüstriyel d.c. güç beslemesi, genellikle germanyumlu veya silisyumlu yarıiletken cihazlardan temin edilmektedir. Her iki tip de büyük telefon santralleri için yoğun olarak kullanılmaktadır. Akülü elektrikli taĢıtlar için Ģarj cihazları genellikle germanyumlu doğrultucu tipindedir. Kaynak, hem germanyumlu hem silisyumlu doğrultucuların birbirleriyle rekabet ettikleri bir baĢka alandır. Silisyumlu doğrultucular. Silisyum kumdan elde edilen ve yüksek saflık derecesinde arıtılan, büyük monokristaller halinde çekilen ve gofretler halinde kesilen bir metaldir. Ġnce bir alüminyum levha silisyum üzerine bağlanır ve silisyum gofretin içine yayılması sağlanır ve alüminyum ve silisyum arasındaki bağlantılar doğrultucu bağlantıları oluĢturur. Bu tip doğrultucuların uygulama alanlarının birçoğu özetlenmiĢtir, fakat bu tip doğrultucunun demiryolu çekicilerine güç temini için ideal olduğu düĢünülmektedir. DeğiĢken hızlı sürücüler, bu tip doğrultucuların yaygın olarak kullanıldığı bir diğer alandır. Izgara kontrol olanağı, bu cihazı en yüksek hızda çalıĢan d.c. makinelerinde bile hız kontrolü için ideal duruma getirmiĢtir. Üç doğrultucu tipinin karĢılaĢtırılması. Yarıiletken germanyum ve silisyum doğrultucular, verili çıktı koĢulları için selenyumlu doğrultuculardan daha derli topludur. Bu, kısmen, doğrultucuların birim alanı baĢına daha düĢük doğrudan dirençten, kısmen de ters yönde daha yüksek gerilimlere dayanabilmelerinden kaynaklanmaktadır. Silisyum germanyumdan daha yüksek ters gerilimlere dayanabilir ve ayrıca daha yüksek sıcaklıklarda çalıĢabilir. Germanyumun doğrudan direnci silisyumunkinden daha düĢüktür. 132

Elektrik Kılavuzu

ġekil 5.1 Üç tip doğrultucu tipinin ileri ve geri karakteristiklerinin karşılaştırılması Üç doğrultucu tipinin gerilim/akım karakteristikleri Şekil 5.1'de gösterilmiĢtir. Normal akım yoğunluğunda çalıĢan bir doğrultucuda, germanyum için daha düĢük gerilim düĢüĢü, selenyum için daha yüksek gerilim düĢüĢü ve silisyum için daha da yüksek gerilim düĢüĢü bekleneceği görülecektir. Pratikte, ters akımın ileri akımın %0.5'ini geçmesi alıĢıldık bir durum değildir ve buna göre, selenyumlu doğrultucu yaklaĢık 32 V, germanyumlu doğrultucu 70–90 V ve silisyumlu doğrultucu 100–300 V gerilimde çalıĢtırılabilir. Doğrultucuların çalıĢtırılacağı gerilimler, iĢ döngüsü, devre bağlantısı, sıcaklık, vb. birçok faktöre göre belirlenir. Sıcaklık karakteristikleri. Bu üç doğrultucu tipinin daha üzerinde çalıĢamayacağı maksimum kritik sıcaklık değerleri vardır. Bu nedenle, doğrultucunun sıcaklık yükselmesinin ve çevre sıcaklığının kritik değeri aĢmamasına dikkat edilmelidir. Ġleri yaĢlanma selenyum doğrultucu için bir sınır oluĢturmaktadır ve bu türden üniteler 70 ºC sıcaklığa kadar, özel olarak tasarlanmıĢ olanları 130 ºC'ye kadar sıcaklıklar için uygundur. Germanyum doğrultucuların ileri ve geri yaĢlanma olmaksızın çalıĢabileceği sıcaklığın 90 ºC olmasına karĢın, bir baĢka faktör güvenli çalıĢma sıcaklığını 70 ºC'yle sınırlar. Bu tip doğrultucuların 133

Elektrik Kılavuzu

düĢük termal kitlesi nedeniyle, nispeten küçük aĢırı yükler bile bu cihazlarda aĢırı sıcaklık yükselmelerine neden olabilir. Bu nedenle, toplam çalıĢma sıcaklığının 50 ºC'yle sınırlandırılması önerilmektedir. Benzer nedenlerle, ek bir güvenlik faktörü sağlanabilmesi amacıyla, silisyumlu doğrultucuların toplam çalıĢma sıcaklığı 200 ºC'den yaklaĢık 160–170 ºC'ye indirilmiĢtir. AĢırı yükler. Selenyumlu doğrultucular büyük metal bazlar üzerinde oluĢturulmuĢlardır ve düĢük akım yoğunluklarında çalıĢırlar. Bu nedenle, kısa süreli, büyük aĢırı akım yüklerine herhangi bir hasara uğramaksızın dayanabilirler. Yukarıda sözü edildiği gibi, diğer iki tip doğrultucunun düĢük termal kütleleri, bunların akım aĢırı yüklerine dayanabilmelerine izin vermez. Gerilim aĢırı yükleri artan kaçak akımlara ve kendi kendine ısınmaya yol açar. Yine, silisyumlu ve germanyumlu cihazlar bu durumlara karĢı daha duyarlıdır ve bu cihazların normal çalıĢma koĢulları altında bu tür aĢırı yüklerden korunmalarına dikkat edilmelidir. Paralel ve seri bağlantılar. Germanyumlu ve silisyumlu doğrultucularda, bunların seri veya paralel bağlanması sırasında eĢit yük dağılımı yapılmıĢ olduğunun dikkate alınması önemlidir. Performansları birbirleriyle yakından çakıĢmalı veya güçleri ciddi biçimde azaltılmalıdır. Tek tek diyotların sigortalarla veya bir eĢdeğeriyle korunması istenen bir Ģeydir. Büyüklükleri ve etkenlikleri. Bir germanyumlu doğrultucunun hacmi, aynı güç çıktısını veren selenyumlu doğrultucunun kabaca üçte biridir. Bir silisyumlu doğrultucunun hacmi, germanyumlu cihazın üçte biri, selenyumlu doğrultucunun yaklaĢık onda biridir. Bir sistemin toplam verimliliği, bütün ekipmanın değerlendirilmesiyle ve bir ölçüde devre bağlantılarının, yükün, vb. değerlendirilmesiyle belirlenebilir. Tablo 5.1, üç tip doğrultucunun verimliliklerini listelemektedir.

134

Elektrik Kılavuzu

Tablo 5.1 Doğrultucuların verimliliklerinin karĢılaĢtırılması (%)

Doğrultucu Ekipmanları Fiziksel düzenlemeler. En basit biçimiyle silisyumlu doğrultucular sigortalar ve Ģok gerilimi korunma ekipmanlarıyla birlikte bir ısı dağıtıcı üzerinde monte edilmiĢ silisyumlu diyotlardan oluĢmaktadır. Bunlar normal olarak levhalardan yapılmıĢ kaplar içine yerleĢtirilmiĢtir ve ayrı olarak monte edilmiĢ çift sarımlı transformatörden beslenmektedir. Ek cihazlar, kontrol bölmelerini, kesici düzeneklerini, voltaj regülatörlerini ve bağlantıları içerebilir. Diyotlar yerine tristörlerin kullanılması ve uygun elektronik ateĢleme düzenekleri ve kontrol sistemleri dıĢında kontrollü doğrultucu da benzer Ģekilde olacaktır. Doğrultucu düzeneği genel olarak ilgili transformatörüyle birlikte döĢemeye monte edilmiĢ bir kap içindedir. Soğutma, doğal sirkülasyonla veya bazı durumlarda hava dolaĢımıyla sağlanabilir. Atmosferin korozif özellikler taĢıması, tozlu veya nemli olması durumunda, kapalı devre hava soğutma veya sıvılarla soğutma kullanılabilir. Yüksek akım doğrultucularda genellikle elektrokimyasal ortama uygun yüksek gücü sağlayabilmek için en iyi araç olan kaynak bağlantılı ısı dağıtma düzeneği/dağıtım çubuğu düzeneği kullanılır. Temel bağlantılar. Tek yollu (yarım dalga) veya çift yollu (tam dalga köprü) bağlantı, kısmen ihtiyaç duyulan d.c. gerilimine bağlıdır. Tek yollu bağlantıda, d.c. köprü bağlantıda olduğu gibi seri olarak iki diyottan geçmek yerine, yalnızca bir anda bir diyottan etkin olarak geçer. Bu nedenle ileri yönde gerilim düĢüĢü köprü bağlantıda olduğunun yarısı kadardır. Ancak, tek yönlü 135

Elektrik Kılavuzu

çalıĢmada tansformatör kayıpları ve maliyet daha yüksektir. Daha yukarısında çift yönlü bağlantının kullanıldığı gerilim genel olarak verimlilik ve maliyet değerlendirmelerinin bileĢimiyle belirlenir. Şekil 5.2–5.7, farklı birkaç doğrultucu düzenlemesini göstermektedir. Gerçek sistemlerde, seri-paralel düzenlemeleriyle her bir kolda birkaç diyot bulunmasının mümkün olmasına karĢın, Ģekillerde her bir kolda bir diyot gösterilmiĢtir. Üç fazlı köprü (6 darbeli). Çift yollu bağlantı, Şekil 5.2, 120º iletim aç ısıyla 6 darbeli doğrultma sağlar. Voltaj regülasyonu, normal çalıĢma alanı içinde fiilen bir doğru çizgidir. Bu, endüstriyel güç beslemeleri için en yaygın olarak kullanılan bağlantıdır.

ġekil 5.2 2 telli tek köprülü d.c. çıktı için 6 darbe devreli devre Çift yıldız (6 darbeli). Bu bağlantıyla, altı fazlı sekonder sarımlar, nötral noktaları bir dengeleme reaktörü (interfaz reaktörü) üzerinden bağlanmıĢ iki zıt yıldız grubuna ayrılmıĢtır (Şekil 5.3). Dengeleme reaktörünün gerilim eĢitleme etkisi, iki yıldız grubunun akımı paylaĢmalarını sağlar ve dengeleme reaktörünü manyetize etmek için gerekli çok küçük değerler dıĢında 120º iletim gerçekleĢir. Voltaj regülasyon eğrisi, 120º iletim gerçekleĢirken fiilen bir doğrusal eğimdir, fakat dengeleme reaktörünün demanyetizasyonu sırasında %15'lik bir yükselme vardır. Modern bobin çelik çekirdeklerinin kullanılmasıyla birlikte bu nokta yükün 136

Elektrik Kılavuzu

%0.5'inin oldukça altındadır ve yükselme normal olarak itiraz edilebilecek veya zararlı olacak düzeyde değildir. Bu etkinin ortadan kaldırılmasının gerekli olması durumunda, sürekli devrede olacak biçimde veya düĢük yüklerde devreye alınabilecek biçimde bir Ģönt yük bulunabilir. Bu bağlantı toplam verimliliğin birincil önem taĢıdığı düĢük voltaj gerektiren sürekli prosesler için öncelikle kullanılmaktadır.

ġekil 5.3 2 telli d.c. çıktısı için yarı dalgalı 6 darbeli devre Çok devreli bağlantılar. 12 darbeli çalıĢma için, iki 6 darbeli doğrultucu ekipmanın, iki grup ekipmanın veya iki doğrultucu devresinin fazlarının birbirlerine göre 30º kaydırılması gereklidir. Bu, genel olarak iki 6 darbeli doğrultucuyla iliĢkilendirilmiĢ transformatör veya transformatör sarımı arasında yıldız/üçgen iliĢkisi kurularak gerçekleĢtirilir. Bu Ģekilde yakından paralel duruma getirilmiĢ olan fazları kaydırılmıĢ doğrultucular, devreler arası reaktörün fazları kaydırılmıĢ gruplar arasında gerilimi eĢitlemesini gerektirir (Şekil 5.4 ve 5.5) fakat bağlantılarda veya diğer reaktörlerde yeterli d.c. devresi reaktansı bulunması durumunda bunlar ihmal edilebilir. Büyük kuruluĢlarda, birkaç tane veya 12 darbeli doğrultucu ekipmanının fazlarının uygun biçimde kaydırılmasıyla 12'nin üzerinde darbe elde edilebilir.

137

Elektrik Kılavuzu

ġekil 5.4 Devreler arası reaktörle birlikte paralel köprülerden 2 telli d.c. çıktı için transformatör 12 darbeli devre

ġekil 5.5 2 telli d.c. çıktısı için yarı dalgalı 12 darbeli devre. Bazı durumlarda X reaktörü bulunmayabilir.

138

Elektrik Kılavuzu

Üç telli devreler. Üç telli d.c. çıktıları, birkaç doğrultucu ve transformatör bağlantısıyla kolayca elde edilebilir. Özel bir bağlantının seçimi, gerekli olan dengesiz akım miktarına, dıĢ telden orta tele d.c. gerilimi darbe sayısına ve bunların maliyetlerine bağlıdır. Şekil 5.6'da görülen düzenleme, en ekonomik, normal üç faz köprü doğrultucuyu ve dıĢarıya çıkmıĢ nötral noktasıyla birlikte yıldız veya yıldızlararası bağlanmıĢ sekonderi olan bir transformatörü içeren bir düzenlemedir. Bu bağlantı, basit yıldız sarımı olan orta telin dengesiz akımının %20'sinden fazlasını veya yıldızlararası bağlantı kullanıldığında iki katından fazlasını sağlamaz. Bu türden devrelerde, d.c. gerilimin dalga biçimi dıĢ iletkenler üzerinden 6 darbeli çalıĢmanın ve orta iletkenden dıĢarıya 3 darbeli çalıĢmanın harmoniklerini içerir. Harmonik gerilimin r.m.s. değeri, 6 darbeli çalıĢma için nominal gerilimin yaklaĢık %6'sı, ve 3 darbeli çalıĢmanın yaklaĢık % 25'idir. Şekil 5.7'de görülen bağlantı, seri olarak ve biri yıldız diğeri üçgen bağlanmıĢ iki sekonderi olan bir transformatörle beslenen iki tane üç fazlı köprü doğrultucudan oluĢmaktadır. Bu bağlantı, d.c. gerilim harmonikleri dıĢtan dıĢa olanın yalnızca yaklaĢık %3 r.m.s. (12 darbe) olan orta tel akımlarının %100'üyle ve dıĢ telden orta tele olanın %6'sıyla çalıĢabilir. Besleme harmoniği. Bir doğrultucu sistemi tarafından beslemeden çekilen harmoniklerin beslemeyi sağlayan yetkililerin belirlediği sınırların altında kalması önemlidir. Tavsiyeler, normal olarak, darbe sayısını belirleyen ve faz kontrolü olmadığı varsayılan, iki veya daha çok tüketicinin ortak bağlanma noktasında değiĢik gerilimlerle beslenebilecek doğrultucuların maksimum nominal güçlerini belirlemektedir. Tablo 5.2, Ġngiltere için genel tavsiyeleri göstermektedir; bu koĢullar, daha büyük doğrultucu yüklerine izin verilen dıĢ ülkelerde olduğundan genel olarak daha sıkıdır. Üç fazlı köprü devrenin darbe sayısının 6 olduğu hatırlanmalıdır. Darbe sayısı 6'nın altında olanlar birkaç kW nominal gücü olan doğrultucularda veya enerjiyi temin eden yetkililerle özel düzenlemelerle kullanılmaktadır. Bu tablo yalnızca bir kılavuzdur ve muhtemel doğrultucu kullanıcılarının, diğer tüketicilerin belki de Ģimdiden sisteme bağlanmıĢ doğrultucu tesislerinden haberdar olan kendi yerel enerji tedarik yetkilileriyle danıĢma halinde bulunmaları gereklidir.

139

Elektrik Kılavuzu

ġekil 5.6 6 darbeli dış telli ve 3 darbeli orta telli d.c. çıktı için devre. Orta tel akımının %15'ine kadar yıldız, %100'ü için yıldızlararası sekonder bağlantısı

ġekil 5.7 6 veya 12 darbeli dış teller ve 6 darbeli orta tel için 3 darbeli d.c. çıkışı sağlayan devre. %100'e kadar orta tel akımları için uygundur.

140

Elektrik Kılavuzu

Tablo 5.2 BS standartlarına göre çalıĢma geriliminde izin verilen maksimum doğrultucu yükleri

Düzenleme. Bir doğrultucunun içkin sınırlaması, tam yükten hafif yüke geçiĢte gerilim yükselmesi olarak tanımlanmaktadır ve nominal tam yük d.c. geriliminin yüzdesi olarak ifade edilmektedir. Hafif yük, nominal yükün %5'i olarak kabul edilmektedir. Bazı belirli doğrultucu devrelerinde, fazlar arası transformatörün demanyetizasyonu nedeniyle, %5 yükün altında d.c. gerilim hızla yükselir. Bunun ortaya çıkmasını önlemek amacıyla önlemler alınabilir. Sigortayla korumayı da içeren küçük doğrultucu cihazlarının %5 düzeyinde içsel düzenlemeleri olacaktır. Daha büyük ekipmanlar kesici düzenekleriyle korunacak biçimde tasarlanmıĢtır ve daha yüksek doğrultucu transformatör reaktansları olduğundan, yaklaĢık %8 içkin düzenlemeleri olacaktır. Bunlardan daha düĢük düzenleme değerleri elde edilebilir, ancak genellikle bunun maliyetleri çok yüksektir. Doğrultucuların korunması. Doğrultucu ekipmanları aĢırı akımlara ve Ģok gerilimlere karĢı korunmuĢtur ve kendi içerisinden bir parçanın arızalanması durumunda hasar görmeyecek biçimde tasarlanmıĢlardır. AĢırı akıma karĢı üç temel önlem vardır: devre kesiciler, sigortalar veya ikisinin bileĢimi.

141

Elektrik Kılavuzu

Yalnızca sigortalar kullanıldığında, bunlar diyotların karakteristiklerini karĢılayacak biçimde özel olarak tasarlanmıĢ, hızlı tepki veren sigortalardır. Bunlar diyotlarla seri bağlanmıĢtır fakat içsel bir arıza olduğunda, bloklama dönemi içinde akımın geçiĢine izin vererek diyodu da devreden çıkaracaktır. Diyotlar paralel bağlandığında, normal olarak tek tek sigortaları olur. Atan sigortaların ve arızalı diyodun belirlenebilmesi amacıyla diyot sigortalarına topluiğne tipi gösterge sigortalar da bağlanmıĢtır. Altı veya daha az sayıda diyot sigortası bulunan küçük ekipmanlar için bunların tek korunma aracı olması kabul edilebilir bir uygulamadır. Devre kesiciler, d.c. dağıtım Ģebekesi üzerindeki bir besleyici arızası nedeniyle tüm d.c. beslemesinin kesilmesinin istenmediği durumlarda kullanılır. Bu, genellikle büyük doğrultucu ekipmanlara uygulanabilir. Bu gibi durumlarda, diyotların korunması için sigortalar da temin edilmiĢtir fakat d.c. besleyici arızaları yüksek hızlı d.c. akım kesicilerle ortadan kaldırılmaktadır. Bu uygulama, sağlıklı devreler yoluyla doğrultucunun besleme yapmasına olanak sağlar. D.C. aĢırı akımlarının ortaya çıkma ihtimalinin olduğu ancak normal durumlarda bunun maksimum düzeyde sorunlar yaratmayan, örneğin, kısa devreyi içermeyen, bir durum olmadığı durumlarda, aĢırı akımlar ciddi arızalar için yedek koruma aracı olarak diyot sigortaları bulunan kalıplanmıĢ muhafazalı a.c. devre kesicilerle üstesinden gelinebilir. Bu türden korumalar, küçük, gücü 200/300 kW'a kadar olan ekipmanlara ve ancak a.c. besleme geriliminin 1000 V'un altında olduğu durumlar için uygulanabilir. Normalden birazcık yüksek transformatör reaktansı a.c. kırıcının birçok arızaları ortadan kaldırmasını sağlar. ġok gerilim koruması, doğrultucu ekipman içindeki kapasitör/direnç Ģebekeleriyle sağlanır. Bu Ģebekeler, geçici gerilim Ģoklarını ve komütasyon gerilim zirvelerini, diyotların geçici dönem nominal güçlerinin epeyce altında sınırlandırır. Birçok durumda, Ģok emen devrelerin kendileri sigortalarla korunmuĢtur. Büyük ekipmanlarda, sigortaların çalıĢmasını izlemek amacıyla uzaktan gözleme imkanları sağlanabilir. Rejenerasyon ihtimali olduğunda, d.c. Ģebekesinin Ģok absorblama devresi dıĢında baĢka bazı araçlarla da korunması gereklidir. Gücü doğrultucu terminallerine geri beslemeye kalkıĢan herhangi bir motor d.c. gerilimini hasara neden olabilecek ölçüde yükseltir. Bu koĢulda korunma, devreye sürekli olarak bağlı olan 142

Elektrik Kılavuzu

veya rejenerasyon koĢullarında anahtarlanan bir yükleme direnciyle önlenebilir.

Dönüştürme Makineleri DönüĢtürme makineleri terimi, a.c.'nin döner parçaları olan makinelerle d.c.'ye dönüĢtürülmesini gerçekleĢtiren düzenlemeler için kullanılır. Statik dönüĢtürücülerin ortaya çıkıĢından sonra kullanımlarını giderek azalmasına karĢın, yine de bugün çalıĢır halde birçok örnekleri vardır. AĢağıda görüleceği gibi, bunların üç tipi vardır. Döner dönüĢtürücüler. Bunlar, bir d.c. jeneratörün alanında dönen sarımlı bir rotordan oluĢmaktadır. Rotorun bir ucuna bir kontak bileziği, diğer ucuna bir komütatör bağlanmıĢtır. Senkronize hızda dönerken kontak bileziklerine bir a.c. beslemenin bağlanması durumunda, komütatörden d.c. akım alınabilir. Yalnızca bir sarım vardır ve makinenin çalıĢmasını sağlayan, elektrik beslemeye giden ve sürtünme kayıplarını karĢılayan enerji a.c. tarafından alınmaktadır. A.C.'nın kontak halkalarından alınabildiği durumlarda döner dönüĢtürücü d.c. tarafından çalıĢtırılabilecektir - bu düzenleme, tersine döner dönüĢtürücü olarak adlandırılmaktadır. Pratik olarak, bütün boylardaki döner dönüĢtürücüler çok fazlıdır; küçük ve orta büyüklükteki çıktılar için üç fazlı, daha büyük çıktılar için altı fazlıdır. Dönüştürme oranı. Tek faz için d.c. gerilimi, a.c. geriliminin √2 veya 1.41 katı olacaktır ve çok fazlı makineler için değiĢik oranlar Tablo 5.3'te verilmektedir. Formül, kontak halkaları arasındaki a.c. gerilimi cinsinden verilmektedir 

d.c.volt  sin , 2 m

burada, m = kontak halkalarının sayısı

Tablo 5.3 DönüĢtürme oranları

143

Elektrik Kılavuzu

D.C. gerilimleri genellikle 220 – 240 V aralığında olduğundan, normal a.c. beslemesiyle bir transformatörün a.c. besleme tarafı için gerekli gerilimi sağladığı görülecektir. Yüksek gerilim tarafındaki üçgen bağlantı kullanılarak transformatörün sekonder sarımından altı fazlı bir besleme elde etmek oldukça basit olduğundan, altı fazlı makineler, en sıradan olanlardır. Voltaj regülasyonu, ya (uyarı kontrolü) yoluyla güç faktörü değiĢtirilerek ve böylelikle transformatörün reaktansı kullanılarak veya bir yardımcı kullanılarak sağlanır. Bir endüksiyon regülatörü kullanılarak da gerilim kontrolü sağlanabilir. Döner dönüĢtürücülerin verimliliği %90-94 arasında değiĢir; aĢırı yük kapasitesi yüksektir ve güç faktörü kontrol altında olduğundan, yaklaĢık olarak bire eĢit tutulabilir. Normal olarak, döner dönüĢtürücüler a.c. tarafından kendiliklerinden devreye girmez; stator üzerine, bir endüksiyon motoru olarak davranacak bir devreye alma sarımı sarılabilir. Diğer yöntemler, d.c. tarafından devreye almayı ve yardımcı bir devreye alma motorunun kullanılmasını içerir. Bu yöntemler kullanıldığında, a.c. beslemesinin açılmasından önce dikkatli bir senkronizasyonun oluĢturulması gereklidir; aksi halde ciddi hasarlar ortaya çıkabilir. Motorlu jeneratörler. Bunlar, (elektrik açısından bakıldığında) birbirlerinden tamamen farklı iki makinedir ve herhangi iki makine (örneğin, jeneratörü çeviren bir motor) bir motorlu dönüĢtürücü oluĢturabilir. Normal olarak bunlar a.c.'yi d.c.'ye dönüĢtürmek üzere akuple edilmiĢ makinelerdir ve d.c. jeneratörünü çeviren bir endüksiyon motorundan veya senkronize motordan oluĢur. Bunlar, aynı zamanda, ikincisine ihtiyaç duyulduğunda, ters yönde, d.c.'den a.c. elde etmek için de kullanılabilir. Ayrıca, motorlu dönüĢtürücüler frekans dönüĢtürücüler (yani, bir alternatörü çeviren bir a.c. motor) olarak da kullanılabilir. Her iki makinede de kayıplar olduğundan, verimlilik çok yüksek değildir ve genellikle %90'ı geçmez. Bu sistemin avantajlarından biri a.c. tarafından yüksek gerilimin kabul edilebilmesi ve çıktı tarafındaki gerilim üzerinde döner dönüĢtürücülerde olduğundan daha fazla kontrolün sağlanabilmesidir. Motor jeneratörler bazen bilgisayar sistemleri için yedek besleme aracı olarak kullanılmaktadır. 144

Elektrik Kılavuzu

Motor dönüĢtürücüler. Bunlar, mekanik olarak, ama aynı zamanda elektrik olarak da akuple edilmiĢ iki makineden oluĢmaktadır. Motor kısmı, sarımlı rotordan oluĢmuĢ bir endüksiyon motorundan, oluĢmaktadır ve rotor aynı zamanda jeneratör bölümünün rotorunun sarımlarına da bağlıdır. Tam yük altında, 0.95 yük faktörüyle verimlilik %86–92 arasında değiĢir. Bunlar döner dönüĢtürücülerden oldukça kararlıdırlar ve a.c. tarafından kendi kendilerine devreye alınabilirler. DüĢük yüklerde çok verimli değildirler. Hem motor jeneratörler hem motor dönüĢtürücüler, ilerleyen sayfalardaki "Yüksek bütünlüklü güç tedarik sistemleri" baĢlığı altında daha ayrıntılı incelenmiĢtir.

145

Elektrik Kılavuzu

Bilgisayarlar ve Mikrokontrolörler Elektronik mühendisliğinin herhangi bir dalıyla karĢılaĢtırıldığında, bilgisayarlı kontrol alanı son yirmi yılda en radikal dönüĢümleri geçirmiĢtir. Gerçekten de sektör öylesine geniĢlemiĢtir ki bilgisayarlar ve hesaplama artık kendi baĢına bir dünyadır. Hesaplamanın birçok yönünün tek bir ifadeye indirgenmesi, "bilgisayarlar bilgiyi iĢleyen cihazlardır" biçimine sokulabilecek bir tanımın ortaya çıkmasına neden olmuĢtur. Endüstriyel çevrede, bu diğer ekipmanların kontrolünü de içermektedir; fakat bu kontrol bile alınan bilgi sinyallerine ve kendilerine göre bu sinyallerin yorumlanacağı bir dizi talimata dayanmaktadır. Bilgisayarların bu bilgi iĢlem sürecinin yürütülmesinde iki konunun temel önemi vardır: 1. Veri dijital olarak yani ikili kodla sunulur. Ġkili veya "2 temelli" aritmetik sistemde, 0 ve 1 rakamlarıyla temsil edilebilecek sadece iki durum vardır. Ancak bu notasyon kullanılarak, herhangi bir sayı, 1 ve 0 rakamlarından oluĢmuĢ uzun diziler halinde temsil edilebilir. Basit ikame yöntemleriyle, harfler ve diğer tipografik karakterler temsil edilebilir. Benzer Ģekilde, her noktaya veya piksele özgül renk tonuna karĢılık gelen bir numara verilerek, bir fotoğraf da dijital olarak temsil edilebilir. Büyük bir renkli fotoğrafın bu Ģekilde tanımlanması, açıkça veri yoğun bir deneyimdir; fakat önemli olan nokta, bütün bilginin bir makineyle iĢlenebilecek biçime indirgenmiĢ olmasıdır. 2. Modern hesaplamanın ikinci temel yönü, dijital bilginin elektronik olarak iĢlenmekte olmasıdır. Dijital veriler üzerinde iĢlem gören elektronik devreler oluĢturulabilir. Numaraların 1 veya 0 olması durumunda, iki rakamı toplayacak veya iki rakamı karĢılaĢtıracak devrelerin oluĢturulması oldukça kolaydır. 1 ve 0 rakamlarından oluĢan verilerin depolanması kolaydır. Örneğin kısa bir sözcük için bile tek tek bilgi bitlerinin sayısının yüksek olmasına karĢın, bu önemli değildir. Bilgisayarların olağanüstü büyük sayıda devreleri vardır ve inanılmaz bir hızla çalıĢırlar. Gerçekte, bilgisayarın gücü çalıĢma hızının ve verili bir zamanda iĢlediği bilgi bitlerinin sayısının bir fonksiyonudur.

146

Elektrik Kılavuzu

Kullanıcıya, klavye üzerindeki tuĢlara basması ekranda harflerin görünmesine neden oluyormuĢ gibi gelir. Arka planda bilgisayar bu görevi gerçekleĢtirmek için birçok farklı kodlar üzerinde çalıĢmaktadır. Öncelikle donanım, bilgisayar sistemini oluĢturan gerçek fiziksel bileĢenler vardır. Klavye, tuĢların/anahtarların oluĢturduğu bir paneldir. Ekran, bir katot ıĢını tüpü veya ıĢık yayan diyotların oluĢturduğu bir ızgara olabilir. Masaüstü bilgisayar için, ana iĢlem fonksiyonları, silikon yonga üzerindeki tek bir entegre devrede yürütülecektir. Diğer yongalar "bellek"i sağlayacaktır. Elektrik besleme birimi, belki bir soğutma fanı ve manyetik ortamı kullanarak çalıĢan uzun dönemli bellek veya veri depolama cihazları olacaktır. GeliĢme hızının bu denli yüksek olduğu böyle bir alanda, bilgi depolama cihazlarının kapasitesinin veya iĢlemcilerin hızlarının verilmesi, ancak bunların anlatıldığı metnin tarihlenmesi anlamına gelir; ancak günümüzde, bilgi depolama kapasiteleri gigabit cinsinden sayılmaktadır ve burada "giga-" öneki G harfiyle gösterilmektedir ve 109 faktörüyle çarpımı gösterir. Bit, belirli bir karakteri veya bir bilgi parçasını temsil etmek üzere bir araya gelmiĢ tek tek 1 ve 0 sayılarının dizisini göstermektedir. ĠĢlemci hızları, cihazın, gigahertz cinsinden sayılan çalıĢma frekansıyla belirlenmektedir ve "giga-" öneki yukarıda tanımlanan anlamı taĢımakta, bir hertz ise saniyede bir iĢlemi göstermektedir. Teknik olarak bu cihazların en karmaĢığı, iĢlemci yongasının kendisidir. Veri iĢlem için eriĢtiğinde, zaten dijital 1 ve 0'lara dönüĢtürülmüĢ durumdadır. Verinin bilgisayarın içinde nasıl dolaĢtığı konusundaki temel kontroller, işletim sisteminin iĢlevidir. Bu, daha karmaĢık faaliyetleri yerine getirmek üzere talimatlar almak gibi, bilgisayarın temel görevleri üstlenmek üzere izlediği bir talimatlar (bir program – veya daha doğrusu, bir program protokolü) kümesidir. ĠĢletim sistemi iĢlemci yongasındaki elektronik bileĢenlerin çalıĢmalarını kontrol etmektedir ve bu da iĢletim sistemini bilgisayarın özgül tasarımına özgü bir duruma getirmektedir. Gerçekte, sanayide birçok ortak standart üzerinde anlaĢmaya varılmıĢtır. Yalnızca birkaç büyük iĢletim sistemi vardır ve birçok donanım tasarımı ana hatlarıyla birbirlerine benzemektedir. ortaya çıkan genel veri iĢleme platformları, bunların özgül bir yazılıma yüklenmesiyle özgül görevleri yerine getirecek biçimde alıĢılageldik duruma getirilmiĢtir. Bu, kelime 147

Elektrik Kılavuzu

iĢleme, bir makinenin, robotun veya büyük bir üretim sürecinin kontrolü veya hesaplamaları yapıp sonuçları göstermek olabilir. ĠĢleme gücünün ve donanımın eriĢilebilir olması ve kullanıcılara kendi özgül ihtiyaçları için kendi yazılımlarını yaratma olanağı bilgisayarları son derece verimli araçlara dönüĢtürmektedir. ĠĢleme gücü arttıkça, kullanıcılar aletlerine daha iyi fonksiyonellik vermek için ekstra gücü kullanmanın yollarını bulurlar. Teknolojinin maliyeti her geçen gün düĢmektedir. Sonuç olarak, bilgisayarların elde taĢınan araçlarla veya telefonlarla bütünleĢtirilmesi pratik hale gelmiĢtir ve geliĢme halen sürmektedir.

Ofis Tipi ve Ev Tipi Bilgisayarlar Birçok kiĢinin bildiği bilgisayarlar, 4–6 dm3'lük bir kasa, bir klavye ve bir ekrandan oluĢmaktadır. Bu cihazın birçok Ģirketten biri tarafından üretilmiĢ olmasına karĢın, bunlar IBM tarafından gerçekleĢtirilen genel bir modele dayanmaktadır. Gerçekte, uzun bir süre boyunca 1980’lerin sonuna kadar, bu tasarım "IBM uyumlu" makineler olarak bilinmekteydi. En yaygın iĢletim sistemi, donanımla birlikte pazarlama sonucu yaygın bir kullanım edinmiĢ olan Microsoft Windows'tur. Benzer donanım tasarımlarının ve benzer yazılım versiyonlarının bileĢimi, hemen bütün büro ve ev tipi bilgisayarların oldukça benzer biçimde çalıĢacakları anlamına gelmektedir. Bu, kullanıcı açısından açık avantajlar taĢımaktadır. Apple bilgisayarlar farklı donanım ve yazılım sistemi kullanırlar ve kullanıcıları tarafından yerine getirdikleri iĢler açısından teknolojik olarak daha iyi oldukları gerekçeleriyle sık sık savunulmaktadırlar, Pazar paylarını artırmalarına rağmen, yine de bugün kullanılmakta olan sistemler arasında azınlıkta kalmıĢtır. Bilgisayarlar bildiğimiz ev ve ofis bilgisayarlarının dıĢında, ceplere kadar girmektedir. Tek baĢına bir cihaz olarak bilgisayar güçlü bir araçtır. Hesaplamalar, basılı materyallerin hazırlanması, müzik ve daha baĢka birçok etkinliğin iĢlenmesi amacıyla kullanılır. Bilgisayarların gerçek potansiyeli, bir Ģebeke oluĢturacak biçimde birbirlerine bağlandıklarında ortaya çıkmıĢtır. ġebekeler, birçok bilgisayar kullanıcının, büyük veri depolama kapasiteli ve sunucu olarak adlandırılan iĢlemcilerde merkezi olarak depolanmıĢ verilere eriĢebilmelerine olanak sağlar. ġebeke bağlantıları, bir bilgisayardaki verinin diğerine gönderilmesine olanak sağlar. Bu iĢlem, bir bürodaki yan yana iki masa arasında veya dünyanın farklı uçlarındaki iki bilgisayar arasında gerçekleĢebilir. Telefonların 148

Elektrik Kılavuzu

santraller ve uydular aracılığıyla tellerden ses sinyalleri göndermesine benzer Ģekilde, bilgisayarlar da bir makineden diğerine kendi dijital bilgilerini gönderirler. Ġlk bilgisayar Ģebekeleri gerçekten telefon sistemini kullanılmıĢlardır ve birçok ev bilgisayarı bağlantılarını gerçekleĢtirmek için bu sistemi kullanmaktadır; fakat Ģimdi, büyük kullanıcılar için bu amaçla gerçekleĢtirilmiĢ veri bağlantıları vardır. Tam olarak bir telefon santralinin bir telefon mesajını hedefine yöneltmesine benzer biçimde, bilgisayar dünyasındaki eĢdeğeri olan router de dijital veri akıĢını bağlantı telleri ve uydu bağlantıları üzerinden hedefine ulaĢtırır. Bu dünya çapındaki bilgisayar bağlantısı Internet olarak bilinmektedir. Kullanılan standartlarda uyumluluk vardır ve World Wide Web protokollerini kullanarak inanılmaz miktarda veriye serbestçe eriĢilebilmektedir. Bilgisayarların kullanılabileceği ve burada listelenmesi mümkün olmayan birçok alan vardır. Bu türden sistemlerin yaygın kullanımını simgelediklerinden kaydedilmeye değer olan daha önemli kullanım alanları vardır. Kelime iĢleme. Bu, bir metnin yaratılması ve yayımlanması, bir sayfa üzerine yerleĢtirilmesi, muhtemelen resimlerin eklenmesi ve daha sonra elde edilen sonucun kâğıt üzerine basılması iĢlemidir. Bilgisayar otomatik olarak yazıcıyı denetler, hecelemeleri kontrol eder ve formatı düzenleyebilir. Bu özellik, kısa bir paragraf yazmaktan kitapların ve gazetelerin mizanpajına kadar her alanda daktilonun yerini bilgisayarların almasını sağlamıĢtır. En geliĢkin biçimiyle bu masaüstü yayıncılık olarak bilinmektedir. Spreadsheets/hesaplama tabloları. Büro uygulamalarında kullanılan bir diğer etkinliktir. Spreadsheets, verilerin kullanımı çok kolay bir formatta depolanması ve düzenlenmesi amacıyla kullanılan bir programdır. Bunlar ayrıcı grafiklerin üretilmesi ve hesaplamaların yapılması için de iĢe yarar programlardır. E mail. Bir bilgisayardan diğerine mesajlar gönderme ihtiyacı ilk günlerde bile sorgulanan bir ihtiyaçtı, fakat bugün bilgisayar Ģebekelerinde son derece yaygın bir uygulamadır. Çok sayıda kiĢiye bilgi dağıtabilme yeteneğinin kullanıcıların gönderilenlerin niteliğine dikkatlerini azalttıkları yolunda bir endiĢe dile getirilmektedir. Mektupları da kapsayan mail mesajlarına dosyalar ve diğer bilgiler de eklenebilir.

149

Elektrik Kılavuzu

Veri tabanları. Bunlar, Ģirketler tarafından, iĢlerinin temeli olarak kullanılmaktadır. Örneğin, mektupla sipariĢ iĢinde, tek bir veri tabanı, bütün müĢterilerin adlarını ve adreslerini, Ģimdiye kadar satın aldıkları her Ģeyin listesini, Ģu anda neleri ısmarlamıĢ bulunduklarını ve hesap durumlarını içerebilir. Bunlar, tedarikçilerden stoklar için ısmarlama yapılırken kullanılan satın alma veri tabanlarıyla iliĢkilendirilebilir. Ana veri tabanı içindeki programlar sevkıyat notlarını ve faturalarını otomatik olarak üretebilir, yeni stok sipariĢ edebilir ve ambardan çekiĢ listesinin basımını yapabilir. Bir hizmet Ģirketi, müĢterinin evdeki enerji ihtiyacının ayrıntıları için her ölçüm cihazının okumasını içeren bir veri tabanı düzenleyebilir. Aynı veriler faturalama için de kullanılmaktadır. Bankalar hesap bilgilerini veri tabanlarında tutarlar ve finansal kurumlar tarafından kullanılan hisse anlaĢmaları ve mal komisyonculuğu sistemleri de büyük veri tabanlarını içermektedir. Bunların ortak noktası, birçok bilginin depolanması ve indekslenmesi ve istenen etkileĢimlerin gerçekleĢtirilebilmesi için değiĢik programların verileri iĢleyebilmesi ve değiĢtirebilmesidir. Gerçekte, günümüzde bilgisayarlarda depolanan bilgi miktarı öylesine büyüktür ki bu durum örgütlerin elektronik olarak depolanmıĢ verileri kullanmalarına sınırlamalar getiren ve bu verilere tabi olan insanlara belirli haklar veren bir Meclis Yasası olan Veri Koruma Yasası'nın çıkmasına neden olmuĢtur. Teknik hesaplamalar. Mühendislik alanında yararlı olan bilgisayarların hesaplama gücüdür. Gerçek hayattaki kavranabilir bütün durumları temsil eden matematik modeller (algoritmalar) yaratılabilir ve test edilebilir. Bunlar, bir elektrik Ģebekesindeki yüklerin modellenmesinden, bir uçak gövdesindeki yapısal bileĢenlerin kalınlıklarının hesaplanmasına kadar değiĢebilir. Bilgisayar destekli tasarım, tamamlanan çıktının kâğıt üzerinde ortaya çıkarılmasını sağlayan çizim paketleriyle bir aradadır. Alternatif olarak, tasarım, bilgisayarla nümerik kontrol (CNC) tezgahlarına alınabilir ve prototiplere ihtiyaç duyulmaksızın üretilebilir. Dijital ses ve resimler. Resimler ve sesler de nümerik kalıplara dönüĢtürülebileceğinden, veya dijitalleştirilebileceğinden, bilgisayarlar müzik ve filmleri de iĢleme tabi tutabilir. Önceden video sinyallerinin bant üz erine analog olarak kaydedilmesine karĢın 150

Elektrik Kılavuzu

Ģimdi bilgi dijital olarak kaydedilmektedir ve bu nedenle yayına hazırlanması ve iyileĢtirilmesi daha kolaydır. Eğitimde ve evde bilgisayarlar. Daha düĢük bir düzeyde, evde ve okulda bilgisayarlar mükemmel eğitim araçları olabilir. Daha ilköğretim düzeyinden baĢlayan dönemlerde okullarda bilgisayar kullanımının ayrıca, bilgisayarla ilgili becerilerin bir sonraki kuĢağa eğitimlerinin çok erken aĢamalarında verilmesi gibi bir yararı vardır. World Wide Web'le bağlantılar, bilginin birçok kaynaktan elde edilebilmesini sağlamaktadır ve bu bilgiye eriĢimin yolunun öğrenilmesi de erken yaĢlarda öğrenilmesi gereken bir beceridir. Son olarak, bilgisayarlar, karmaĢıklıkları yalnızca programcının becerileriyle sınırlı oyunlar oynamak için de kullanılabilir.

Güvenlik Bilgisayarların diğer makinelerle bağlantı kurabilme yetenekleri, bazı güvenlik riskleri de doğurur. Birçok sistem, kuramsal olarak yalnızca yetkili kullanıcıların verilere eriĢmesine izin veren Ģifrelerle korunmaktadır. Ancak, bilgisayar korsanları Ģifreleri devreden çıkarıp özel bilgilere yetkilendirilmemiĢ eriĢim yolları bulabilmektedirler. Birçok büyük Ģirket bilgisayar güvenliği konusunu büyük bir ciddiyetle ele almakta ve korsanlardan korunmak için en son teknolojilere yatırım yapmaktadır. Bilgisayar sistemlerine yönelik bir diğer tehdit de virüslerden gelmektedir. Bunlar, verileri dönüĢtüren veya silen veya diğer istenmeyen etkiler yaratan programlardır. Programlar Ģebeke üzerindeki herhangi bir bilgisayar üzerinde çalıĢabilir ve kendilerini diğer makinelere de kopyalayabilirler. Virüs programları sisteme bir mail mesajından veya Internet'ten kasıtsız yapılan indirmelerden kaynaklanmaktadır. Virüslerin belirlenmesini ve uzaklaĢtırılmasını sağlayacak yazılımlar mevcuttur.

Endüstriyel Kullanım Bilgisayarların yaygın kullanımı, bürolarımızda çalıĢma ve evlerimizde dinlenme biçimlerimizi etkilemiĢtir kuĢkusuz. Endüstriyel hesaplama, robotlar ve proses kontrol alanlarında temel nitelikler açısından nispeten daha az değiĢiklik olmasına karĢın, bunların etkilediği endüstri alanları daha önemsiz değildir. Yineleyen veya ağır iĢleri gerçekleĢtiren makineler endüstriyel 151

Elektrik Kılavuzu

devrimden bu yana çevremizde görülmektedir, fakat Ģimdi yeni olan makinelerin kontrol biçimidir. Yine bilgisayarlar kontrol cihazlarıdır, fakat bu durumda, iĢlemekte oldukları bilgi bir makinenin çalıĢma özelliklerini temsil eder. Önceleri bir otomatik makine iĢlemlerini uygun biçimde sıralamak için elektromanyetik röle panellerine güvenmek zorundaydı. Kablolama, belirli bir algılayıcı üzerindeki sinyalin, diğer ölçütlerin de geçerli olması durumunda belirli bir çalıştırıcının (actüatör) çıktısını tetikleyeceği biçimde düzenlenmiĢti. Günümüzde, büyük röle panelleri programlanabilir mantık kontrolleriyle veya PLC'lerle değiĢtirilmiĢtir. Programlanabilir kontrol cihazları. PLC, bir nevi küçük bir bilgisayardır. DıĢarıdaki devrelerle bağlantı yapılabilecek girdileri ve çıktıları vardır. Çıktıları, giriĢ sinyalindeki girdilere göre kontrol edebileceği bir iĢlemcisi ve programı depolamak için bir belleği vardır. Ortalıkta hemen görünemeyecek olan, ekranı ve klavyesidir. PLC'nin çalıĢmak için bunlara ihtiyacı olmadığından, programlama sonrası bunlar ortadan kaldırılmıĢtır. PLC'nin bağlantılara tellerle yapılmıĢ röle panellerine göre avantajları vardır. Birim boyut baĢına iĢlem gücü açısından düĢünüldüğünde, çok daha küçüktür. Hareketli parçalar olmadığından, çok daha güvenilirdir. Kullanıcı mantığı değiĢtirmek istediğinde, programlama klavyesinin bağlanıp programın değiĢtirilmesi kolaydır; röle panellerinde yeniden kablolama yapmak gereklidir. Sağlanabilecek kontrol düzeyi çok daha sofistikedir. PLC'ler anahtarlardan dijital girdiler veya sıcaklık, basınç veya akıĢ algılayıcılardan analog girdiler alabilirler. Mevcut hesaplama komutları, bütün endüstriyel ihtiyaçlara cevap verebilecek düzeydedir. Cihaz mantıksal kontrol ve kilitleme iĢlemlerini gerçekleĢtirir, birçok fabrika iĢlemini sıralandırabilir veya PID (proportional, integral and derivative) algoritmalarını kullanarak proses akıĢlarını ve koĢullarını kontrol edebilir. Birçok üretici PLC bileĢenlerinin birçoğunu üretmektedir. Bütün cihaz, muhafazanın üzerinden ve altından giriĢ ve çıkıĢ terminallerinin bağlantılarının düzenlendiği küçük bir yuvaya monte edilmeye uygun bir "tuğla" içine sığdırılabilir. Daha büyük sistemler, genellikle daha çok sayıda bileĢen kullanılarak üretilmektedir. Cihazın dıĢ yüzeyi üzerine, güç besleme modülü, bir iĢlemci modülü, bazı analog ve bazı dijital giriĢ modülleri, bazı analog ve bazı dijital çıkıĢ modülleri monte edilebilir. Cihazın 152

Elektrik Kılavuzu

boyutlarının küçük tutulmasını sağlamak amacıyla, bazı çıktı modüllerinin nominal gücü küçük olabilir ve büyük yüklerin kontrol edilebilmesini sağlamak için, transistör çıktılarının tersine röle çıktısının belirlenmesi gerekebilir. Sistemlerin modüler yapısı nedeniyle, genellikle bu kolay bir çalıĢmadır. Yüksek bütünlüklü kontrol. PLC'lerin, örneğin petrokimya tesislerindeki acil durum kapatma sistemleri gibi kritik proses alanlarında kullanıldığı durumlarda, artıklığın bulunması, yani kontrol iĢlevini yerine getirmek üzere birden fazla cihazın veya sistemin kullanılması sık sık gerekebilir. Birçok sistem, iki veya daha çok sayıda iĢlemcinin bir araya bağlanması yoluyla buna izin verir. Bir iĢlemcinin arıza yapması durumunda, sistem otomatik olarak diğerini kullanmaya baĢlayacaktır. Üçlü artık sistemlerinde, üç iĢlemci birlikte çalıĢmakta ve çıktı modülleri "üç sistemin ikisi" kuralı bazındaki tercih edilmiĢ komutlara göre çalıĢmaktadır. Böylece, bir iĢlemcinin hatalı sonuçlar üretmeye baĢlaması durumunda bunlar ihmal edilebilecektir. Üreticiler, bu türden sistemlerin bütün hizmet süreleri boyunca asla yanlıĢ çalıĢmayacak derecede güvenilir olduğunu iddia etmektedirler. Böyle bir garanti, açıkça görülebileceği gibi, kontrol cihazının baĢta dikkatle devreye alınmasına bağlıdır. PLC Ģebekeleri. Daha büyük PLC'lerin bir diğer özelliği Ģebeke halinde bağlanabilmeleridir. Tümü verileri paylaĢabildiklerinde bürolardaki bilgisayarların verimliliğinin artmasına benzer biçimde, PLC'ler de birlikte bağlandıklarında, iĢlemekte oldukları veriler izlenebilir. Bir üretim hattı üzerindeki bir grup PLC bir operatör istasyonuna bağlanabilir. Bu, aynı üreticinin özgül bir kontrol paneli veya özel bir yazılımı iĢleten standart bir büro tipi bilgisayar olabilir. Bu istasyondan, hattın çalıĢması sırasında değiĢiklikler yapmak mümkün olabilir. Hataların teĢhis edilmesi ve hat dıĢında olduklarında kontrollerin yeniden programlanması mümkün olabilir. Üretim miktarlarının mevcut durumu da izlenebilir. Sistemlere özgü PLC'ler. Yukarıda anlatılan PLC sistemleri standart ürünle kullanılarak gerçekleĢtirilmiĢtir ve sistemin belirlenmesi ve programlanması doğrudan yürütülebilecek bir iĢlemdir. Kontrol cihazında, müĢterinin isteyeceği görev için özel olarak tasarlanmıĢ bir Ģey yoktur. Bu uygulama, çok geniĢ bir aralıktaki uygulamalar için uygun ve buna karĢın güvenilir değerli sistemlerin ortaya çıkmasını sağlar. Ancak, özel kontrol 153

Elektrik Kılavuzu

sistemlerinin gerektiği bazı alanlar vardır. Bunun bir örneği, gaz türbinlerinin kontrolü olabilir. Bunun gibi bir kontrol sistemi ilk tesisin üreticisi tarafından tasarlanmıĢtır ve ikisi birlikte satılır. Kontrol algoritmaları tescilli bilgi olabilir ve ekipman bir kez kurulduğunda, son kullanıcının veya müĢterinin kaynak kodlarına eriĢimine izin verilmez. Ekipmanın normal çalıĢması için bu durum sorun çıkartmayabilir, fakat bakım için OEM (original equipment manufacture-orijinal ekipman üreticisi) desteği gereklidir. Üretici bu yardım için servis ücretini fiyata ekleyebilir fakat bu uygulama genellikle bilgisayar kontrollü sistemlerle bir arada yürüyen azalan servis sıklığı uygulamasıyla dengelenir. Bütün bir tesisin kontrolü. Bunların içindeki en yüksek düzeydeki sistem, bütün bir proses fabrikasını veya bir güç santralini kontrol eden sistem olabilir. Bu tür sistemlerde, değiĢik iĢlemciler tesisin içinde dağıtılmıĢtır ve bu nedenle dağıtılmış kontrol sistemi adını almıĢtır. Sahadaki herhangi bir kontrol cihazından en yakındaki iĢlemci kabinine nispeten kısa kablolar çekilmiĢtir. Büyük sistemlerde, kontrol cihazlarının ve bunlar arasındaki Ģebeke bağlantılarının yedekleri vardır. Tek bir kontrol odası, aynı Ģebekeye bağlı birkaç operatör ekranına sahip olabilir. Her iĢlemcinin esas olarak otonom olmasına ve Ģebekenin iĢlemesine ihtiyacının olmamasına karĢın ileri ve geri yönde veri iletimini sağlamak için bağlantıları kullanır. Bu türden sistemlerde, hesaplama gücü aĢağıdaki amaçlarla kullanılmaktadır: 1. Sistemi olabildiğince verimli çalıĢır durumda tutmak. Ġstenen çıktının maksimize edilebilmesi için algoritmalar kendi kendilerini ayarlamalıdır. Son derece sofistike kontrol iĢlemleri yürütülüyor olabilir. 2. Operatörün hayatını olabildiğince kolaylaĢtırmak. Bilgi, tesisin çizimleri üzerinde, borulardan akıĢı ve tanklardaki ve reaktörlerdeki sıvı seviyelerini grafiklerle göstererek sunulmaktadır. Alarm koĢulları, sorun üzerine bilgiyle otomatik olarak iliĢkilendirilmektedir. Daha az sayıda kiĢi tesisin daha büyük bölümleriyle ilgilenebilmektedir. 3. Tesis hakkında çok büyük miktarda veri depolanabilmektedir. Sık sık, güvenilirlik gerekçeleriyle, tesisin kontrol edilmesi ve verilerin kaydedilmesi farklı iĢlemciler tarafından yürütülmektedir, fakat ikisi de aynı Ģebekeye bağlanmıĢtır. Bazı tesislerde, birkaç yüz analog değer ve belki de on bin ikili kod bazında sinyal fabrikanın 30 yıllık ömrü boyunca, 5 saniyelik 154

Elektrik Kılavuzu

örnek aralığıyla kaydedilmektedir. Bu olağanüstü büyüklükte depolama kapasiteleri gerektirmektedir, fakat maliyetlerin düĢürülmesinin yolu bilindiğinde bunun gerçekleĢtirilmesi de ekonomiktir. ĠĢletme mühendislerine bakım, arızaların teĢhisi ve performans iyileĢmelerini gösteren veriler son derece değerlidir. Bunlara benzer baĢlıca endüstriyel hesaplama sistemlerinin Ģebekeleri, genellikle özel bir yazılımı iĢleten bazı köprüleme bilgisayarlarıyla, daha ortalıktaki büro Ģebekelerine bağlanabilir. Böylelikle, tesisin yöneticisi, tesisin koĢulları konusunda kendi masası üzerinde anında bilgi alabilir.

Mikroişlemci Bazlı Cihazlar Artık mikroiĢlemci bazlı bir bilgisayarın tasarlanması ve bunların üretilmesi öylesine ekonomiktir ki birçok üründe bunlar bulunmaktadır. Aynı zamanda bu mikrokontrolörler olabildiğine küçültülmekte ve böylelikle kontrol etmek istediğimiz hemen her cihazın içine yerleĢtirilebilir olmaktadır. Ek olarak, kolay programlanabilir, yüksek seviye derleyicilerin kullanılması ile birlikte, tüm bu hususlar, mevcut ürünlere yeni özellikler eklemektedir ve bunun sonucunda daha az sayıda bileĢenle daha fazlasına eriĢebilmek mümkün olmaktadır. Elektrik sistemlerinde kullanılan koruma röleleri günümüzde mikroiĢlemciler kullanmaktadır. Bir motor kontrol merkezindeki tek tek kabinlerde entegre mikroiĢlemci koruma ve kontrol modülleri bulunabilir. Büyük bir tesisin tasarımı sırasında, bunlar yerinde kablolamayı azaltabilir ve birçok devreye alma testinin tek bir noktadan gerçekleĢtirilmesini sağlayabilir. Ancak, bu Ģekilde farklı sistemlerin ortaya sürülmesi, dikkatle değerlendirilmesi gereken yeni alanları da beraberinde getirmektedir. Bir bilgisayar sisteminin bir diğeriyle birlikte çalıĢmasını sağlamak her zaman doğrudan gerçekleĢtirilebilecek bir iĢ değildir. Endüsriyel sistemlerde veri iletimi için ortak standartlar olmasına karĢın, tamamen yeni bir tasarımın çalıĢtırılmaya baĢlanması karmaĢık bir iĢ olabilir. Hareketli tek parçanın sızdırmaz bir muhafaza içinde dönen bir kalıcı bellek olmasına karĢın, bilgisayarların yerleĢtirildikleri ortam önemlidir. ġirketlerdeki sunucuların çalıĢtığı odalar hava soğutmalı olmalıdır. Güç beslemesinin, geçici yüksek frekanslı dalgaların veya sivri uçların ortadan kaldırılacağı biçimde filtre edilmesi gereklidir. Beklenmeyen güç kesintileri verilerin kaybolmasına ve 155

Elektrik Kılavuzu

dosyaların bozulmasına yol açabileceğinden, genellikle kesintisiz güç kaynaklarının temin edilmesi gerekmektedir. Endüstriyel etkinliklerin yürütüldüğü bir çevrede kurulduğunda, temiz, kuru ve serin bir yer seçilmelidir. Bilgisayarlar düĢük sinyal düzeylerini kullandığından, diğer elektrikli aletlerin parçalarından kaynaklanan giriĢim sorun yaratabilir. Bu durumun söz konusu olduğu durumlarda, uzun yollardan iletim sağlanması amacıyla fiberoptik kablolar kullanılabilir. Bilgisayarlar ve bilgisayarların kullanılması, kendi baĢına bir alandır ve bu alanda öğrenilecek yeni beceriler kadar terimlerle gelen yeni jargonlar da vardır. Bilgisayarlarla ve mikrokontrol cihazlarıyla çalıĢma yeni tehditler çıkardığı gibi etkileyici fırsatlar da yaratabilir. Teknoloji nispeten ucuzdur ve zamanla daha da ucuzlamaktadır. Benzer Ģekilde, mevcut hesaplama gücü de zamanla artmaktadır. Bürolarda yeni çalıĢma biçimleri ortaya çıkmıĢtır ve sanayide otomasyon maliyet düĢüĢleri ve verimlilik artıĢları sağlamıĢtır. Henüz özellikle hareketli hesaplama alanında gerçekleĢecek çok sayıda geliĢme vardır ve bunların son on yılda olduğu gibi devrimler yaratması beklenmektedir.

156

Elektrik Kılavuzu

Elektrik Üretimi Elektrik üretimi direkt veya alternatif akım olarak gerçekleĢebilir; ancak- ikincisinin büyük güçte birimlerde üretilebilmesi ve alternatif akım tesislerinin sağlamlığı ve güvenilirliğiyle birlikte kullanıĢlılığı nedeniyle bu tür üretim evrensel kabul görmüĢtür. Bu bölümde yalnızca alternatif akım üretimiyle ilgilenilecektir.

Senkronize Jeneratör Teorisi Alternatif akım jeneratörü, temel olarak, doğru akımla üretilen bir manyetik alan sistemi ve bu alan sistemini alternatif gerilimi indükleyecek biçimde bağlayan sarımları olan bir armatürden oluĢmaktadır. Alan, hemen her zaman, makinenin rotoru üzerinde taĢınmakta ve rotor dıĢarıdan bir güç kaynağıyla döndürülmektedir. Bu güç kaynağı, büyük birimler için buhar veya gaz türbini, yaklaĢık 25 MW'a kadar gücü olan birimler için de içten yanmalı motordur. Rotor, silindirik veya kutuplarını hemen fark edilebileceği biçimde çıkıntılı olabilir. Alternatif çıkıĢ gerilimini üreten armatür, makinenin durağan parçası, veya statorudur. Çok küçük makineler dıĢında çıktı genellikli üç fazlıdır ve frekansı Ġngiltere ve Avrupa'da 50 Hz, Kuzey Amerika'da 60 Hz'dir. Makinenin inĢa biçimi büyük ölçüde güç kaynağına ve hızına bağlıdır. n r.p.m. hızla dönen bir kaynakla f Hz frekans üretebilmek için, jeneratörün 2p kutbunun olması gerekir. Buna göre: 2p

120 f n

Bu denklemde, n senkronize hızı, yani üç fazlı stator sarımlarında dolaĢan f frekanslı akımlar tarafından üretilecek olan, dönen manyetik alanın hızını göstermektedir. Bunun sonucunda, düĢük hızlı makinelerin daha büyük sayıda kutup çifti gerektireceği ve bu nedenle bunu sağlamak için daha geniĢ bir çapının olmasının gerekeceği, buna karĢılık, benzer miktarda güç üreten yüksek hızlı bir makinenin daha küçük çapı olan daha uzun bir makine olacağı ortaya çıkacaktır. En yüksek makine hızı, iki kutuplu (p = 1) sistemlere karĢılık gelmektedir ve 50 Hz akımlar için 3000 r.p.m., 60 Hz akımlar için 3600 r.p.m. olacaktır. 157

Elektrik Kılavuzu

Bir jeneratörün elektrik çıktısı, S, jeneratörün boyutlarından, dönme hızından ve elektrik ve manyetik yüklerinden aĢağıdaki gibi belirlenebilir: S = KD2LnAB Bu denklemde, K sabit katsayıyı, D stator boĢluğunun çapını, L statorun aktif uzunluğunu, A elektrik yüklemesini (birim stator boĢluğu çevresi baĢına stator amper dönüĢleri) ve B stator boĢluğunun akı yoğunluğunu göstermektedir. Verili bir malzeme ve soğutma yöntemi tercihi için, elektrik ve manyetik yüklemeler (A ve B) esas olarak sabitlenmiĢ durumdadır ve bu nedenle farklı çıkıĢ gücü olan jeneratörler farklı çaplar ve stator boĢluğu uzunlukları seçilerek tasarlanır. Bunlar, seçilen stator boĢluğuna karĢılık gelecek rotorun, çap arttıkça artan santrifüj kuvvetlere dayanabilme yetenekleriyle ve uzunluk arttıkça azalan zararlı kritik hızlardan sakınma zorunluluğuyla sınırlandırılmıĢ durumdadır. Ayrıca, hem rotor hem stator için, uzunluk arttıkça daha da güçleĢen uygun soğutmanın garanti edilmesi de gereklidir. e.m.f. denklemi. Şekil 7.1'de gösterilen iki tabakalı sarımı ele alalım. Alan sistemi kutuplar arası mesafenin yarısına eĢit yol alırken, indüklenen e.m.f. sıfırdan Emax'a değiĢir. Hava boĢluğunda akının uzamsal dağılımından bağımsız olarak, r.m.s. değeri, k1'in ortalama değerle çarpımı olacaktır. Burada k1 akı dağılımının biçim faktörü'dür. Sabit hızla hareket eden ve sabit akı dağılımlarıyla kesilmiĢ olan herhangi bir iletkende indüklenen e.m.f. dağılımının dalga biçimleri özdeĢ olacağından, bunun da biçim faktörü k1 olacaktır. Bu durumda, bu iletkende indüklenen ortalama e.m.f., Eav, aĢağıdaki denklemle verilmektedir: E av 

akının kesilmesi kesilme zamanı

ve kutup sistemi kutup mesafesinin yarısı kadar hareket ettikçe iletkeni kesen akı, /2'dir ve burada  kesme zamanı periyodik zamanın dörtte biriyken, yani 1/4f saniyeyken kutup baĢına toplam akıyı göstermektedir.

158

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.1 Üç faz çift tabakalı sarım Buna göre, İletken başına E av 

/2 1/4f

= 2f volt Her bir faz için seri bağlanmıĢ Z sayıda iletken varsa, bütün iletkenlerin toplanmıĢ ortalama gerilimleri 2Zf ve r.m.s gerilimi k1Eav = 2k1Zf volt olacaktır. Ancak, bu ifadenin kurulması sırasında, Z sayıda iletkenlerin tümünün e.m.f. değerlerinin aritmetik olarak toplanabileceği varsayımı yapılmıĢtır. Gerçekte, bir fazın iletkenleri birkaç oyuk üzerinde dağıtılmıĢtır ve sarımların geniĢliğinin bütün kutup mesafesini kaplamaması da büyük ihtimaldir. Bu nedenle, terminal e.m.f. değeri, sarımların fiziksel konumlarını dikkate alacak biçimde azaltılmalıdır. Buna göre, her bir faz için indüklenen e.m.f değeri: Eph = 2k1k2k3Zf volt Bu denklemde, k2, sarımın birçok oyuk üzerinde dağılım değerini dikkate almak için tasarlanmıĢ bir faktördür ve dağılım faktörü olarak bilinir; k3 sarımların kutup mesafesinin tamamını kapsamadığını dikkate almak için tasarlanmıĢ bir faktördür ve sarım açıklık faktörü olarak bilinmektedir Makine reaktansları. Bir jeneratörün yük, uyarım ve diğer faktörler karĢısındaki tepkisini belirleyebilmek için bir matematik model bulunması zorunludur. Bu da reaktans ve direnç değerlerinin 159

Elektrik Kılavuzu

belirlenmesini gerektirir. Makinenin rotorunda merkez eksene göre simetri olmadığından, bu parametrelerin iki eksen boyunca, birbirlerine komĢu kutuplar arasındaki açının 180 elektrik derecesi olduğu, 90 elektrik derecesinde değerlendirilmesi genel bir uygulamadır. Bunlar, rotor kutuplarının merkez hattı boyunca alınan direkt veya basitçe 'd' ekseni ve kutuplar arası eksen boyunca alınan enine eksen (kuadratur eksen) veya 'q' ekseni olarak bilinmektedir. d ekseni ve q ekseni değerleri makine geometrisine iliĢkin bilgilerden yola çıkılarak hesaplanabilir. Relüktansın tamamen hava boĢluğu değerlerinde olduğu düĢük manyetik akı değerlerinde reaktansların doymamış olduğu söylenir. Çok yüksek akımların aktığı kısa devre koĢullarında, stator çekirdeğindeki ve rotor gövdesindeki akı yolları doygun duruma gelebilir ve bu durumda reaktans değerleri düĢecektir. Bunlar doymuş değerler olarak bilinir. Kaçak reaktansı. Stator kaçak reaktansı, rotora girmeksizin, hava boĢluğundan diĢten diĢe geçen akılardan veya stator uç sarımlarından ortaya çıkar. Bu kaçak akımları esas olarak rotorun açısal konumundan bağımsız olduğundan, doğrudan ve enine eksenlerin aynı olduğu düĢünülür. Endüvi reaksiyonu. Yük akımı stator sarımlarında aktığında, bu durum, sadece rotor sarımı tarafından üretilecek olan akıyı modifiye etmek üzere rotor sarımlarının ürettiği m.m.f. ile birleĢen bir manyetomotor kuvveti (m.m.f.) üretir. Bu, endüvi reaksiyonu olarak bilinmektedir. Hiç yük olmadığında, stator akımı olmadığında endüvi reaksiyonu da yoktur. Yük altında, uyarım akımının endüvi reaksiyonuyla modifiye olma biçimi yükün güç faktörüne bağlıdır. Şekil 7.2'deki tek fazlı, iki kutuplu makineyi ele alalım. Şekil 7.2(a), birbirlerini izleyen kutupların polaritesiyle doğrudan ilintili olan polariteyle açık devrede geliĢmiĢ olan e.m.f. değerini gösterir. Şekil 7.2(b), birim güç faktörü yüküyle akım dağılımını gösterir. Akım ve gerilim aynı fazda olduğundan, bu da Şekil 7.2(a)'daki e.m.f. dağılımıyla özdeĢtir. Stator tarafından üretilen m.m.f. rotor tarafından üretilen m.m.f. ile 90 elektrik derecesi açı yaptığından, sonuç olarak ortaya çıkan akı, rotor ve stator m.m.f. değerlerinin nispi büyüklükleriyle belirlenen bir miktarda kayar

160

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.2 Bir alternatörde endüvi reaksiyonu Şekil 7.2(c)'de, stator akımı 90º gecikir, yani güç faktör gecikmesi sıfırdır. Üretilen m.m.f. rotor m.m.f.'siyle faz tersliği oluĢturduğundan, sonuç olarak ortaya çıkan akının önemli ölçüde azaldığı görülecektir. Benzer bir akıl yürütmeyle, stator akımı sıfır güç faktörü öncelemesinde olduğunda, net akıda bir artıĢ olacağı gösterilebilir (Şekil 7.2 (d)). Senkronize reaktans. Yukarıda anlatılan etkiler aĢağıda olduğu gibi nicelleĢtirilebilir. Bir jeneratörün sıfır güç faktörü gecikmesiyle çalıĢtığını varsayalım. Bu durumda, Iph akımı, Şekil 7.3'ün fazör diyagramında görüldüğü gibi, son gerilim Vph'ye göre gecikmeli olarak temsil edilebilir. ġimdi, makinedeki kaçak reaktansı düĢüĢü, Ex, akımı 90º öncelemektedir ve bu nedenle Eph ile aynı fazda olacaktır. Buna göre, nihai gerilim, Vph, Eph ve Ex 161

Elektrik Kılavuzu

arasındaki farka eĢittir. Ancak, yukarıda endüvi reaksiyonunun etkisinin doğrudan uyarı akımının etkisini azaltmak ve gerçek indüklenmiĢ e.m.f. açık devre akısının değil bu azaltılmıĢ akımın sonucu olduğundan, endüvi reaksiyonunun artın kaçak reaktansıyla aynı etkiyi göstereceği açıktır. Bu nedenle, endüvi reaksiyonu ihmal edilebilir ve birleĢtirilmiĢ kaçak reaktansıyla ve endüvi reaksiyonuyla aynı etkiyi gösterecek kavramsal bir reaktans varsayılabilir. Bu kavramsal reaktans senkronize reaktans olarak adlandırılmaktadır.

ġekil 7.3 Sıfır faktör gecikmesi koşullarında çalışma Transiyan ve subtransiyan reaktans . Bunlar, jeneratörün dıĢsal bir kısa devreye yaptığı katkıyı belirleyen reaktans değerleridir. (Bunlar, aynı zamanda, dıĢsal arızaların makine sarımlarına etkisini de belirler.) X" sembolüyle gösterilen subtransiyan reaktans, baĢlangıç maksimum akımına katkıyı belirleyen parametre, X' sembolüyle gösterilen transiyan reaktans ise daha uzun zaman skalasında arıza akımını gösteren parametredir. Jeneratörlerin açık devre ve kısa devre karakteristikleri. Bir jeneratörün kararlı durumdaki performans tahminleri jeneratörün Şekil 7.4'te gösterilen açık ve kısa devre karakteristiklerine dayanmaktadır. Stator terminalleri açık devre durumuna getirildiğinde, uyarı akımını, If, karĢı açık devre gerilimi, E0 çizilmiĢtir. Nominal hızda, Ob absisi nominal gerilim için alan akımlarına, bg, karĢılık gelmektedir. Oa, alan akımının hava boĢluğunun relüktansının ve demir devre içinde bir akı yaratmak için gerekli ab'nin üstesinden gelmek için gerekli oranıdır. Stator sarımları kısa devre yapıldığında, stator akımları, alan akımı, Od, nominal stator akımı, Isc, çevresinde dönerek Oh eğrisini üretecek biçimde alan akımına karĢı çizilebilir. Kısa devre durumunda stator sarımları, son derece düĢük sarım direnci karĢısında geri kalan, yaklaĢık sıfır yük faktörlü bir yükü temsil eder. Endüvi reaksiyonu, alan m.m.f. değeriyle doğrudan karĢıtlık içindedir ve bunun sonucunda ortaya çıkan akı son derece düĢüktür 162

Elektrik Kılavuzu

ve herhangi bir doygunluk yaratmak için yetersizdir. Bunun sonucunda, Oh, bir doğrudur. Statorun, stator sarımlarının direncini ihmal ederek, nominal stator akımı Isc'yi stator kaçak reaktansı X1'e karĢı dolaĢtıran indüklenmiĢ e.m.f.'si Esc, IscX1'dir.

ġekil 7.4 Açık ve kısa devre karakteristikleri Isc ve If arasındaki iliĢki doğrusal olduğundan, Esc ve X1'in her ikisi de hızla orantılıdır ve bu nedenle, ilk yaklaĢıma göre, kısa devre karakteristikleri hızdan bağımsızdır. Yine de bu değerler genellikle nominal hızda elde edilmektedir. Açık devre ve kısa devre karakteristiklerini göz önünde bulundurarak ve yine, doygunluk etkilerini ve stator direncini ihmal ederek, Oa büyüklüğündeki alan akımının açık devre üzerinde af'ye, kısa devre üzerinde ak'ya eĢit bir e.m.f. üreteceği görülecektir. Buna göre, kısa devre koĢullarında stator E0/Isc = af/ak reaktansını, doymamış doğrudan eksen senkron reaktansı, Xdu'yu temsil ediyor görünmektedir.

Jeneratör tipleri Jeneratörler, genellikle hızlarına ve kuruluĢ biçimlerine göre aĢağıdaki kategorilere sınıflandırılmıĢtır. Turbojeneratörler, buhar veya gaz türbinleriyle tahrik edilen ve güç çıktıları birkaç MW'tan Ģimdilerde inĢa edilmiĢ en büyüğü 1300 MW'a kadar değiĢen makinelerdir. Bunlar genellikle, içine, aksiyel boĢluklar içindeki alan sarımlarının yerleĢtirildiği silindirik 163

Elektrik Kılavuzu

rotorlu, iki kutuplu makinelerdir. Makineler, Ģafta monte edilmiĢ fanlar vasıtasıyla, doğrudan dıĢ atmosferden alınan veya ikincil hava/hava veya hava/su ısı değiĢtiricilerle soğutulan kapalı devre havayla soğutulabilir. En yüksek, örneğin 200 MW üzerindeki nominal güç değerlerinde, rotor ve stator çekirdeği hidrojen sirkülasyonuyla, stator sarımları ise sarım iletkenlerinin merkezinden su geçirilerek soğutulabilir. Gerekli yüksek direncin sağlanabilmesi amacıyla bu su demineralize olmalıdır ve statorları stator sarımları ve topraklanmıĢ ısı değiĢtiriciler arasındaki yüksek gerilimden korumak amacıyla, stator sarımlarına su bağlantısı normal olarak PTFE kullanılarak yapılmaktadır (bkz. 3.Bölüm) Hidrojeneratörler, su türbinleriyle tahrik edilmektedir ve genel olarak buhar veya gaz türbinleriyle tahrik edilen jeneratörlerden çok daha düĢük hızda çalıĢırlar. Bunlar normal olarak, çok sayıda kutup çifti içeren çıkıntılı kutuplu jeneratörlerdir ve mevcut suyun yüksekliğine ve akıĢ hızına bağlı olarak 50–1000 r.p.m. hızlarında çalıĢırlar. DüĢük hızlı makineler, son derece büyük çaplı, buna karĢılık kısa eksen uzunluklu olabilir. Genel olarak, bu tür makinelerin, jeneratörün türbinin üstüne monte edildiği dikey milleri olur. Endüstriyel jeneratörler, yedek güç besleme veya genel enerji beslemesinin olmadığı uzak alanlarda güç temini amacıyla yaygın olarak kullanılır. Genellikle, ilk hareket kaynağı, çıkıntılı kutuplu makineyi 1500 r.p.m. hızda tahrik eden bir dizel motordur. Nominal güçler 12 MW civarındadır ve daha büyük makineler daha düĢük hızlarda çalıĢmaktadır. Endüksiyon jeneratörleri, yapıları bakımından endüksiyon motorlarına benzemektedir ve kendi manyetizasyon akımlarını güç sisteminden almaktadırlar. Senkronize hızdan biraz yüksek hızlarda döndürüldüklerinde bir çıktı üretirler ve 1000 r.p.m. hızda çalıĢırken nominal çıktıları yaklaĢık 3 MW'tan büyüktür.

Jeneratör imalatı Rotorlar. Rotor Ģaftı, dövme çelikten üretilmiĢtir ve yatay olarak bilyeler, küçük jeneratörler için bilyalı yatak veya rulmanlı yatak, büyük jeneratörler için ise kaymalı yatak üzerine desteklenmiĢtir. Hidrojeneratörlerin, doğabilecek hidrolik itmeyle birlikte rotorun ve türbinin ağırlığını taĢıyacak biçimde tasarlanmıĢ baskı 164

Elektrik Kılavuzu

yataklarıyla desteklenmiĢ dikey Ģaftları vardır. Silindirik rotorlu bir jeneratör için, rotor gövdesi boyunca uzanan oyuklar, rotorun dövülmesi sırasında, rotor sarımlarını oluĢturacak bakır iletkenleri ve yüksek merkezkaç kuvvetlere karĢın iletkenlerin yerinde kalmasını sağlayacak yüksek dayanımlı kamalar iĢlenmiĢtir. Ġletkenler normal olarak sarımlar için oyulmamıĢ olan kutbun merkez çizgisi boyunca konsantrik sarımlar oluĢturur. Rotor gövdesinin uçlarında, sarımların üzerinden geçen ve rotor gövdesinin uçlarından desteklenen yüksek dayanımlı uç halkalarıyla merkezkaç kuvvetlere karĢı konsantrik sarımların çıkıntıları yerinde tutturulur. Çıkıntılı kutuplu jeneratörlerin Ģaftla birlikte bütün olarak dövülmüĢ kutup gövdeleri veya çelik laminasyonlardan oluĢturulup T baĢlı kızaklarla yerine tutturulmuĢ kutup gövdeleri vardır. Çapları 10 m'nin üzerinde olabilen düĢük hızlı ve daha büyük çaplı jeneratörlerin Ģafttan üretilmiĢ ızgara üzerinde cıvatayla tutturulmuĢ lamine çelik çemberleri olabilir. Yine, kutup gövdeleri T baĢlı kızaklarla veya benzer düzeneklerle çemberler üzerine tutturulmuĢtur. Bu çok büyük rotorlar ağırlık ve/veya boyutları açısından taĢınabilir olma sınırlarını aĢtıklarından, taĢımanın sağlanabilmesi için parçalara bölünmüĢlerdir veya ilk kez kullanılacakları yerde monte edilirler. Rotor sarımları. Rotor sargıları, manyetik akı sağlamak amacıyla doğru akım taĢır. Şekil 7.5, tipik bir çıkıntılı kutbu gösterirken, Şekil 7.6, silindirik bir rotor turbo-jeneratörün kesitini göstermektedir. Her iki çizimde de basitleĢtirilmiĢ akı dağılımları görülmektedir. Çıkıntılı kutuplu makinede alan sarımlarının dağılımı Ģekilde açıkça görülmektedir. Silindirik rotorlu makinede, alan sarımlarının rotor yüzünün önemli bir bölümünü kaplayan oyuklara dağıtılması gereklidir. Bu alan sarımı düzenlemeleri, daha sonra stator çıktı dalga formunu belirleyen hava boĢluğu akı dalgalarının formunu belirlemede rol oynamaktadır. Makine tasarımcısı, stator çıktı dalga formunun gerçek sinüs dalgasına olabildiğince yakın olmasını amaçlar. Çıkıntılı kutuplu makine için kutup yüzleri, kutupların kenarlarında daha çok hava boĢluğu sağlamak üzere biçimlendirilmiĢtir. Bu durum, diğer biçimde dikdörtgen biçiminde olacak, yani kutup yüzünün karĢısında akının olacağı ancak bu bandın dıĢında akının olmayacağı gerekli akıĢ Ģeklinin belirlenmesinde yardımcı olur.

165

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.5 Döner alanlı alternatörün genel düzenlemesi

ġekil 7.6 Silindirik rotor turbo-jeneratörün kesiti Stator çekirdeği. Çekirdek, halkalar oluĢturmak üzere kesilmiĢ özel manyetik levha çelikten ince laminasyonlardan yapılmıĢtır ve büyük jeneratörler için bu halkalar da bölünmüĢtür. Her tabaka, levhadan, stator sarımları için olukları ve bütün havalandırma deliklerini içerecek doğru profiller verecek biçimde kesilmiĢtir ve daha sonra endüksiyon akımı kayıplarını azaltmak amacıyla yalıtılmıĢtır. Laminasyonun halkaları, gerekli çekirdek uzunluğunu 166

Elektrik Kılavuzu

sağlayacak biçimde birbirlerine bitiĢtirilir ve kendilerini güvenle bir arada tutacak stator çerçevesine basınç altında yerleĢtirilirler. Herhangi bir gevĢek laminasyon titreĢip stator sarımlarında hasar yaratabilir veya sarım oyukları arasındaki diĢler çatlayabilir. Çekirdeğin merkez hattıyla uyum içinde basınç kuvvetine maruz kalan ve senkronizasyon hızıyla dönen iki kutuplu jeneratörlerin stator çekirdekleri için özel dikkat gereklidir. TaĢıma amacıyla, büyük jeneratörlerin stator çekirdekleri parçalarına ayrılabilir. Stator muhafazası. Stator muhafazası, stator çekirdeğini ve gövdesini temellere bağlar, normal ve anormal çalıĢma koĢullarında kuvvetleri aktarır ve soğutucuyu muhafaza eder/yönlendirir. Büyük jeneratörlerde, statorun ve rotorun daha iyi biçimde soğutulmasının sağlanabilmesi amacıyla, gövde içinde 3 veya 4 atmosfer basınçta hidrojen olabilir. Bu durumda, muhafazanın, rotor Ģaftı çevresinde özel salmastralarla gaz geçirmez bir yapıda olması gereklidir. Bunlar da gaz tarafına hafif bir yağ akıĢı olması için yağı daha yüksek basınçta tutan kayma yatakları veya basınçlı yataklar biçimini alır. Stator sarımları. Şekil 7.7, basit bir tek faz sarımın ana hatlarını göstermektedir. Kutup baĢına yalnızca bir iletkeni vardır ve statorun kullanılabilir çevresinin son derece kötü kullanımına ek olarak çok düĢük bir çıkıĢ e.m.f. değeri olacaktır. Şekil 7.8, sarımların stator çevresindeki oyuklara nasıl yerleĢtirileceğini ve nasıl dağıtılacağını göstermektedir. KuĢkusuz, gerçekte, her oyuk birkaç iletken barındırabilir ve bunun sonucunda sarım her biri birkaç tur içeren birkaç sarımdan yapılabilir. Şekil 7.8(a)'da sarımların, her biri kutup baĢına iki oyuğa dağılmıĢ iki dönüĢü vardır. ġekilden, bu sarım için sarımların sonlarının veya çıkıntılarının stator çevresinin yalnızca yarısını kapladığı görülebilir. Bu, hacmin verimsiz kullanılması anlamına gelir ve daha pahalı makinelerin ortaya çıkmasına neden olabilir. Şekil 7.8(b)'de görüldüğü gibi geniĢlikleri kutup mesafesinden birazcık daha az olan sarımların kullanılmasıyla çıkıntılar bütün çevreye eĢit olarak dağıtılmıĢ olur. Bir oyuk yalnızca bir sarımın iletkenlerini barındırdığından, Şekil 7.8'deki sarımlar tek tabakalı sarımlardır. Birçok modern jeneratörde, her bir oyuğun iki sarımın iletkenlerini barındırdığı iki tabakalı sarımlar vardır. Bunlar, oyuğun alt yarısının, diğer tarafının kendi dönüĢ oyuğunda üst yarıyı kullandığı bir sarım tarafını barındıracağı Ģekilde düzenlenmiĢtir. 167

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.7 Basit dört kutuplu alternatör Üç fazlı sargılar. Yukarıda anlatılan sarımlar tek fazlı makineler içindir. Üç fazlı makinede, her faz grubunun sarımları her kutup altında 60 elektrik derecesi bir yay kaplar. Stator tarafından indüklenmiĢ e.m.f.'lerle istenilen 120 elektrik derecesi deplasmanın elde edilebilmesi için , a ve b fazları dıĢ pozisyonlarda yer alacaklar ve ter polariteye bağlanmıĢ olan c orta konumda yer alacaktır

ġekil 7.8 Yoğunlaştırılmış ve dağıtılmış sarımlar

168

Elektrik Kılavuzu

Pratik konular. Sarımların fiziksel düzenleniĢi makinenin boyutuna bağlıdır. Orda gerilimlerde çalıĢan küçük makineler mush sarım kullanır. Bunlar, yuvarlak telden sarılmıĢtır, emayeyle yalıtılmıĢtır ve açık veya yarı kapalı oyuklarda rasgele yerleĢtirilmiĢlerdir (Şekil 7.9). Sarım ve çekirdek arasındaki asıl yalıtım, poliamit veya aramit kâğıdından yapılma oyuk astarıdır (Nomex). Ġki tabakalı sarımların ya üst sarım için ayrı bir astarı vardır ya da üst ve alt taraf arasındaki bir separatör oyuğu ikiye böler.

ġekil 7.9 Jeneratör statorunun çevresinde yarı kapalı oyuklar Daha büyük makinelerin dikdörtgen iletkenlerden sarılmıĢ, öncenden biçimlendirilmiĢ sargıları vardır. Endüksiyon akımından doğan kayıpları azaltmak amacıyla her iletken alt iletkenlere bölünebilir. Bunlar emayeyle veya emayeye ek olarak örgülü camla veya polyester camıyla yalıtılabilir. Alt iletkenler, her biri benzer düzeyde kaçak akısını (yük akımı tarafından üretilmiĢtir) birleĢtirip böylece kaçak akımıyla indüklenen e.m.f. değerlerini dengeleyecek biçimde bobin kenarı boyunca çaprazlama yerleĢtirilir. Bobinle, daha sonra Ģekil verilen düz halkalar Ģeklinde sarılmıĢtır ve stator oyukları ve uygun oyuk açıklık açısı için doğru uzunluğa sahiptir. Sarımlar içi yalıtım genel olarak bu biçimlendirme aĢamasının ardından, üstten sarılarak uygulanır. Yüksek gerilim jeneratörlerinde toprağa uygulanan ana yalıtım, alt iletken yığınına doğrudan uygulanan ve mükemmel mekanik, elektrik ve termal özellikleri olan entegre bir yapı oluĢturmak amacıyla preslenen ve piĢirilen epoksi reçinesiyle bağlanmıĢ mikadan yapılmaktadır. Çok büyük jeneratörlere, arıza durumunda olduğu kadar normal çalıĢma koĢullarında da (özellikle oyuklar içindeki ve asılı durumdaki iletkenler üzerindeki kuvvetlere özel) dikkat gösterilmelidir.

169

Elektrik Kılavuzu

Test Yerinde monte edilen jeneratörler dıĢında bütün jeneratörler için fabrikayı terk etmeden önce bazı kontrol testleri genellikle yapılmaktadır. Sarım direnci Yalıtım direnci Sarım yüksek gerilimi Açık devre uyarım Açık devre kayıpları Kısa devre uyarımı Kısa devre kayıpları Sıfır güç faktörü uyarımı Sıcaklık yükselmesi Ani üç fazlı kısa devre AĢırı hız Tip testleri olarak adlandırılan bu testlerin bir bölümü, belirli bir tasarımın yalnızca bir jeneratöründe denenebilir.

Jeneratörün Korunması ve Senkronizasyonu Bütün jeneratörlerin, sisteme hasar verebilecek içsel veya dıĢsal arızalardan kaynaklanabilecek hasarlardan korunmasını amaçlayan bir tür elektrik koruma sistemi vardır. Bu koruma, aynı zamanda, jeneratörün arızası dolayısıyla dıĢarıdaki elektrik sisteminde ortaya çıkabilecek dalgalanmaları da azaltmayı amaçlar. Uygulanacak korumanın kapsamı jeneratörün değeri, yani boyutu ve nominal gücü, ve dıĢarıdaki elektrik sistemine yaratılabilecek dalgalanmalar göz önünde bulundurularak kararlaĢtırılır. Uygulanacak koruma Ģunları içerebilir: Jeneratör diferansiyeli AĢırı akım Stator sarımı topraklama hatası Rotor sarımı topraklama hatası Negatif faz sırası akımı Uyarı kaybı Kutup kayması Aksi güç Frekans değiĢim hızı Yüksek/düĢük gerilim 170

Elektrik Kılavuzu

Yüksek/düĢük frekans AĢırı akı AĢırı uyarı MikroiĢlemci koruması, tek bir ekipmanla bu iĢlevlerin birkaç tanesinin gerçekleĢtirilebilmesi olanağı sunduğundan, kullanıcılar bunları kullanmayı seçebilirler. Büyük jeneratörler, bazı koruma fonksiyonlarını güçlendiren ve diğer arıza tipleri için de alternatif korumalar sağlayan iki kanallı düzenleme kullanabilir. Frekansı ve gerilim faz açısını çakıĢtırmak amacıyla birincil güç kaynağının hızını kontrol eden ve jeneratör frenini otomatik olarak kapatmadan önce gerilim büyüklüğünü çakıĢtırmak amacıyla gerilimi kontrol eden otomatik senkronizasyon ekipmanı yaygın olarak kullanılmaktadır. Senkronizasyon, dar sınırlar içinde gerçekleĢtirilebilir.

Elektrik Şebekesine Bağlantı YaklaĢık 11 kV'a kadar olan gerilimlerde, nominal jeneratör stator gerilimi normal olarak jeneratörün bağlanmıĢ olduğu sistemin gerilimini karĢılayacak biçimde seçilmiĢtir. Ancak, bu gerilimlerde bile, yüksek gerilimde küçük çıktılar veya düĢük gerilimlerde büyük çıktılar jeneratör tasarımını ekonomik olmaktan çıkarabilir. Bu durumlarda veya jeneratörün daha yüksek gerilimli iletim veya dağıtım sistemlerine bağlanmasının gerektiği durumlarda, jeneratör çıktısının bir jeneratör transformatöründen geçmesi genel uygulamadır. Bu durumlarda, jeneratör tasarımcısı nominal gerilim ve akım seçimini optimize edebilir. Örneğin, Ġngiltere'deki 500 MW ve 660 MW jeneratörler için nominal jeneratör stator gerilimleri 22 kV ve 23 kV'tur ve bunlar da yaklaĢık 15 kA ve 20 kA nominal stator akımı vermektedir. Bu nominal akım değerleri kablo bağlantıları için çok büyük olduğundan, topraklanmıĢ alüminyumdan yuvarlak dıĢ muhafazalar içindeki boĢ alüminyum iletkenlerden oluĢan fazlardan yalıtılmıĢ dağıtım çubukları kullanılmaktadır. Bunlar, beraberindeki büyük akımlar ve güçlerle birlikte jeneratör gerilimindeki fazdan faza arıza riskini büyük ölçüde ortadan kaldırır. Jeneratör transformatörünün kullanılması jeneratör gerilimini değiĢtirmek veya jeneratör gerilimini sabit tutup transformatör üzerindeki yüklü kol değiĢtiriciyi [:tapchanger] kullanmak yoluyla elektrik sistemi arakesitindeki gerilimi kontrol opsiyonu sağlar. Son düzenleme Ġngiltere'de 171

Elektrik Kılavuzu

kullanılmaktadır ve transformatör reaktansı (uyarım kontrol konusundaki kısma bakın) sayesinde reaktif güçle gerekli gerilim sarkması karakteristiğini verir ve sabit gerilim jeneratör terminallerine bağlanmıĢ bir birim transformatörü yoluyla güç istasyonu yardımcı sistemlerinin beslenmesine izin verir.

Jeneratörlerin Çalıştırılması Tek baĢına çalıĢan bir a.c. jeneratörünün çalıĢma karakteristikleri, büyük bir sisteme bağlı olarak çalıĢtığı durumla karĢılaĢtırıldığında biraz farklıdır. Ġkinci durum, bir alternatif akım jeneratörünün en yaygın çalıĢtırılma yöntemidir. Tek jeneratörün çalıĢtırılması. Bir jeneratör, yalıtılmıĢ bir sisteme enerji tedarik etmek amacıyla tek baĢına çalıĢtırıldığında sistemin talep ettiği enerjinin ilk hareket kaynağı tarafından sağlanması gereklidir. Talebin artması durumunda, jeneratör öncelikle yavaĢlama eğilimine girecek, ancak makine regülatörünün müdahalesi, hızı ve frekansı sabit tutmak amacıyla buhar giriĢ vanasının ayarını artıracaktır. Sistemin güç faktörü benzer biçimde yük tarafından belirlenecektir, fakat yük koĢulları sistemin güç faktörünü değiĢtirecek biçimde değiĢirse jeneratör çıkıĢ gerilimi baĢlangıçta değiĢecektir. Gerilim, alan üzerinde kontrolü olan otomatik voltaj regülatörü tarafından sabit tutulacaktır. Ortak bir varsayım olarak, gecikmeli güç faktörü yükünün makinenin dışarıya reaktif volt-amper (VArs) göndermesini gerektirdiği, önceleyen güç faktörü yükünün makinenin dışarıdan VArs almasını gerektirdiği düĢünülmektedir. Gecikmeli güç faktörü yükü, birim güç faktörüyle karĢılaĢtırıldığında makine çıkıĢ geriliminin düĢmesine neden olacaktır; öyle ki, sistem geriliminin korunması için yükseltilmiĢ uyarım (alan akımı) gerekecektir. Önceleyen güç faktörü yükü, birim güç faktörüyle karĢılaĢtırıldığında, sabit çıkıĢ geriliminin sürdürülmesi için azaltılmıĢ uyarım gerektirecektir. Büyük bir sisteme bağlı jeneratörlerin çalıĢtırılması. Makine büyük bir sisteme bağlandığında, tek tek makinelerin kontrolleri bir bütün olarak sistem üzerinde önemli bir etkide bulunamaz. Bu nedenle, güç girdisini artırmak amacıyla birincil güç kaynağına güç giriĢinin artırılması sistemin frekansını etkileyemez, fakat bir yandan makine senkronize hızda çalıĢmayı sürdürürken, makinenin dıĢarıya verdiği güç miktarı artacaktır. Benzer Ģekilde, makine 172

Elektrik Kılavuzu

uyarımının artırılması sistem üzerindeki gerilimi artıramaz, fakat bu, basitçe, makine tarafından sisteme ihraç edilen VArs'yi artırır, yani makinenin güç faktörü gecikme yönüne doğru daha da kayar. Benzer Ģekilde, makine uyarımının azaltılması güç faktörünün daha da önceleme durumuna gelmesine neden olur. Uyarımın çok fazla azaltılması güç faktörünün önceleyen konuma doğru daha da kaymasına ve makinenin kararsız duruma gelmesine ve kutup kaymasına neden olacaktır. Bu alan, birincil güç kaynağı tarafından rotora verilen girdi gücün statora bağlı çıktı sistemine aktarılmasının bir aracı olarak görülebilir. Bu alanın çok düĢük olmasına izin verilirse, bu durumda sistem tarafından talep edilen gücü iletemeyecektir. Genel olarak, kutup kayması riskini önlemek için, önceleyen güç faktörü çalıĢması sıfır yükte 0.7, tam yükte 0.9'la sınırlandırılmıĢtır. (Bu bölümün ilerleyen kısımlarında otomatik voltaj regülatörleriyle ilgili olarak anlatılanlara bakın.) Jeneratörün jeneratör transformatörü üzerinden sisteme bağlandığı durumlarda, reaktif güçteki değiĢim, sonuç olarak uyarımdaki değiĢim, transformatör üzerindeki aktif kol değiĢtiricinin çalıĢmasıyla gerçekleĢtirilir.

Uyarım Sistemleri Jeneratör uyarım sistemleri, rotorun alan sarımlarına enerji besleme kaynağı olarak iĢlev görür. Uyarım sistemi tarafından üretilen alan akımının kontrolü, daha sonra anlatılacak olan otomatik voltaj regülatörü veya a.v.r. tarafından gerçekleĢtirilir. Alan akımının kontrolü, makinenin istenen gerilimde çalıĢmasını veya jeneratörün büyük bir sisteme bağlı olarak çalıĢması durumunda, gerekli düzeyde reaktif kVArs veya MVArs'nin sisteme verilmesini veya sistemden alınmasını sağlamalıdır. Uyarım sistemi ve a.v.r. bileĢimi aĢağıdakileri sağlamalıdır:  Güç veya reaktif var talebindeki yavaĢ değiĢikliklere tepki olarak makine gerilimini doğru bir Ģekilde kontrol etmelidir.  Yükteki ani değiĢikliklere tepki olarak dalgalanmalarının büyüklüğünü sınırlandırmalıdır.  Durağan durum kararlılığını sağlamalıdır.  Sistem arızalarının olması durumunda geçiĢ durumu kararlılığını sağlamalıdır. Kullanılan uyarım sistemini büyük ölçüde belirleyen son üç gereksinimdir. 173

Elektrik Kılavuzu

Uzun yıllar boyunca, uyarım akımının sağlanmasının standart yöntemi, senkron motorun Ģaftına bağlanmıĢ bir d.c. jeneratör kullanmaktı. Yüksek hızlı jeneratörlerde, imalatı basitleĢtirmek ve d.c. jeneratörle komütasyon sorunlarından sakınmak amacıyla ve uyarıcı hızını 1000 veya 750 r.p.m.'e düĢürmek için Ģaft bağlantısı diĢli kutularıyla yapılmaktaydı. Uyarıcının çıktısı, kontak bilezikleri vasıtasıyla makinenin rotoruna aktarılmaktaydı. Genel olarak uyarıcının kendisi, direkt olarak akuple edilmiĢ bir pilot uyarıcıdan uyarılmaktaydı. Jeneratör uyarımının kontrolü ana uyarıcının alan akımının kontrolü yoluyla gerçekleĢtirilmekteydi. A.C. uyarım. Katı hal doğrultucular alanındaki ilerleme, d.c. uyarıcılardaki komütatörün ortadan kaldırılmasını ve uyarıcının, 50–250 Hz arasında uygun herhangi bir frekansta çalıĢan ve yerel olarak monte edilmiĢ diyot kaplarında doğrultulmak üzere kontak bilezikleri yoluyla çıktı sağlayan a.c. jeneratörlerle ikame edilmesini sağladı. Doğrultucu çıktısı daha sonra kontak bilezikleri yoluyla d.c. uyarım için makine rotoruna beslenmektedir. Ana uyarıcı alanı, genellikle sürekli mıknatıslı bir jeneratör olan bir pilot uyarıcı tarafından temin edilmektedir. Ana uyarıcı genel olarak, diyotları bir köprü Ģebekesi halinde düzenlenmiĢ üç fazlı bir sistemdir. Köprü kollarında normal olarak birkaç diyot vardır ve kısa devre koĢullarında ortaya çıkacak arıza durumunda elektrik devresinden çıkarılabilmesini sağlamak amacıyla her diyoda tek tek sigorta bağlantısı yapılmıĢtır. Soğutma doğal veya cebri hava soğutmalı olabilir veya çok büyük makinelerde olduğu gibi doğrultucular suyla soğutulabilir. Fırçasız uyarım. Yukarıda anlatılan, uyarıcının hemen yanındaki doğrultucu diyotlardan oluĢmuĢ a.c. uyarım sistemindeki bir sonraki geliĢme, bunların uyarıcı Ģaftı üzerine monte edilmesiydi. Ana uyarıcının çıkıĢ armatür sarımı, alanı stator üzerindeki rotorun üzerindedir. Frekansı 150–250 Hz arasında olabilen rotor çıktısı doğrudan Ģafta bağlı diyotlara bağlanmıĢtır. Bunların çıktısı, daha sonra doğrudan ana jeneratörün rotoruna alınabilir. 400 Hz'e kadar frekanslarda çalıĢabilen pilot uyarıcı büyük bir ihtimalle kalıcı mıknatıslı bir jeneratör olacaktır veya küçük jeneratörlerde uyarım alanına besleme jeneratör terminallerinden alınabilir. Tristörle uyarım. Tristör uyarımı, bu konudaki nihai geliĢmeyi temsil etmektedir. Tristör doğrultucuların kontrolü, uyarım alanı kontrol edilerek elde edilebilecek olandan çok daha hızlı tepki 174

Elektrik Kılavuzu

sağlamak amacıyla elde edilen ve böylece sistemin geçiĢ durumları için en hızlı tepkilerin verilmesini mümkün kılan jeneratör alan akımının doğrudan kontrolüne olanak sağlar. Bu, arızalara ve dalgalanmalara hızlı yanıt vermenin sistemin kararlılığı için kritik önem taĢıdığı kuruluĢlar için önemli olabilir. Tristörlerin dezavantajı, bunların Ģafta monte edilmesi için araçların henüz geliĢtirilmemiĢ olmasıdır. Bunun nedeni, durağan durumdaki ekipmandan bunlara kontrol sinyallerinin güvenilir Ģekilde gönderilmesi konusundaki güçlüklerdir. Bu nedenle, makine rotoruyla bağlantı yapmak için kontak bileziklerinin ve fırçaların bulunması gereklidir. Uyarım gücü, oldukça geleneksel biçimde doğrudan bağlanmıĢ ana ve pilot uyarıcılarla temin edilebilir veya gerilim düĢürme transformatörü yoluyla ana jeneratör terminallerinden doğrudan alınabilir. Gerilim düĢürme transformatörünün oranı normal olarak, makinenin terminal gerilimini düĢüren bir sistem arızasının ortaya çıkması durumunda tam çıktı verebilecek biçimde seçilmiĢtir. Bu durum, alan sarımlarının yalıtım düzeyinin, sistem koĢulları sağlıklı olduğunda mevcut yüksek gerilime dayanacak düzeyde olması zorunluluğu dezavantajını doğurmaktadır. Uyarıcı ve pilot uyarıcı arasında varolan zaman gecikmesinin ortadan kaldırılması, transformatörle beslenen uyarım sistemlerinin mevcutlar arasında en hızlı tepki gösteren sistem olması sonucunu doğurmaktadır.

Otomatik Voltaj Regülatörleri Yukarıda da belirtildiği gibi, tek baĢına çalıĢan bir jeneratör için kullanılacak a.v.r.'nin amacı kararlı durum gerilimini belirlenen sınırlar içinde korumak ve ani yük değiĢiklikleri olduğunda gerilim dalgalanmalarını sınırlandırmaktır. Ek olarak, paralel çalıĢan bir jeneratör grubu için reaktif gücün baĢarıyla paylaĢılmasını sağlamak amacıyla daha ileri bazı kontrol sistemleri gerekebilir. Büyük bir enterkonekte sistemle paralel çalıĢan bir makine söz konusu olduğunda, kararlı durum veya geçiĢ durumu kararlılığının kontrolü önemli bir ek ihtiyaçtır. Bu durumda ortaya çıkan talep, elle kontrolü yetersiz kılabilir ve otomatik kontrol sağlanmasını gerektirebilir. Temel ilkeler. Jeneratör terminal gerilimiyle orantılı, gerilim transformatörünün doğrultulmuĢ çıktısından elde edilen bir sinyal, regülatör içinde elde edilen dengelenmiĢ bir referans gerilimiyle 175

Elektrik Kılavuzu

karĢılaĢtırılır. Herhangi bir fark veya hata sinyali, güçlendirilir ve ana alan sarımlarına veya uyarıcı alanına girdiyi duruma göre azaltarak veya artırarak hata sinyalini sıfıra veya kabul edilebilir bir değere indirerek uyarım beslemesini kontrol etmek amacıyla kullanılır. Ayar geriliminin düzenlenmesi, referans geriliminin düzenlenmesiyle veya referans gerilimiyle karĢılaĢtırılan makine gerilim oranının düzenlenmesiyle sağlanır. Bu temel çalıĢma sistemi Şekil 7.10'da Ģematik olarak gösterilmektedir. Salınımı önlemek amacıyla bir de dengeleme çevrimi eklenmiĢtir

ġekil 7.10 a.v.r. için temel devre Kontrol aralığı. Jeneratörlerin, genel olarak 0.8–0.9 gecikme aralığından 0.9 önceleme aralığına kadar alanlardaki güç faktörlerinde ±%5 gerilim aralığında sıfırdan nominal çıkıĢa güç vermeleri beklenmektedir. Bu durumda, a.v.r. kontrol değerleri, yüksüz durumda nominal gerilimin %85'ine kadar olduğu gibi uygun uyarım aralığını da sağlamalıdır. Kontrolün kesinliği, yük aralığı üzerinden kurma değerinin normal olarak ±%2.5'iyle ±%1'i arasındadır. Manuel kontrol. Yukarıda belirtildiği gibi birçok büyük makinenin otomatik kontrol dıĢında baĢarılı olarak çalıĢtırılmasına olanak olmamasına karĢın, manuel kontrol sistemleri otomatik kontrolün yedeği olarak bulunmaktadır ve manuel ayarlama ilk devreye alma iĢlemleri sırasında kullanılabilir. Otomatikte çalıĢan birçok regülatör, manuel ayarların otomatik ayarlara karĢılık geldiğini, bu nedenle otomatik sistem "manuel geçiĢ tiribi"ne neden olursa bu durumun ayar noktası değiĢikliklerine neden olmamasını garanti altına almak için "manuel izleme" sistemiyle donatılmıĢtır. 176

Elektrik Kılavuzu

GeçiĢ manuel olarak yapılacaksa değiĢikliğin gerçekleĢtirilmesinden önce bir kontrolün yapılabilmesini sağlamak amacıyla bir denge ölçüm cihazı sağlanmıĢtır. Paralel çalıĢma. A.V.R. cihazı, paralel çalıĢan jeneratörlerde baĢarılı reaktif güç paylaĢımını garanti etmek amacıyla reaktif yükü artırmak için jeneratör çıkıĢ geriliminde bir düĢüĢ (gerilim sarkması) sağlamak amacıyla düzenlenebilir. Sarkma, normal olarak, tam yükte reaktif aralık üzerinden %2.5 - 4 gerilim düĢüĢü civarındadır. Uyarım limitleri. Sistemdeki, sistem geriliminde düĢüĢe yol açan arıza koĢulları, a.v.r.'nin, normal gerilimi yeniden oluĢturma çabası içinde uyarımı tavan değerine yükseltmesine neden olacaktır. Arızanın sürekli olması durumunda, birkaç saniye sonrasında uyarım sisteminin aĢırı ısınmasını önlemek amacıyla bir zaman rölesi konmuĢtur. Sistem geriliminin çökmesi riskini azaltmak amacıyla, bunun elektrik sistem koruması tasarımıyla koordine edilmesi gereklidir. Reaktif güç sınırlayıcı, veya VAr-sınırlandırıcı, uyarımın, jeneratörün kararsız duruma gelmesine neden olacak ölçüde düĢmesini önlemek amacıyla temin edilmiĢtir. Bu sistemin çalıĢtığı reaktif güç, jeneratör gerilimi ve gücü değiĢtikçe kararlılık sınırını izleyecek biçimde otomatik olarak ayarlanmıĢtır. Uyarımın manuel kontrolde olduğu durumlarda, daha da sınırlandırılmıĢ reaktif güç sınırı geçerlidir. Jeneratörün bu kısıtlı sınır ve otomatik kontrol kararlılık sınırı aralığında çalıĢtığı durumlarda "manuel" referans noktasının "manuel" sınırının daha altına ayarlanmaması ve böylelikle manuel kontrol sırasında bir trip yaĢanması durumunda jeneratör uyarımının güvenli bir düzeye yükselmesi sağlanmalıdır. Bu koĢullar altında, denge göstergesinde, operatörün müdahale etmesini gerektiren bir sürekli hata mesajı olacaktır. AĢırı akının önlenmesi. ĠĢletme açısından, makine devreden çıkıp ardından yeniden devreye alınacağı zaman a.v.r.'nin devrede kalması istenen bir durumdur. Makinede ve ilgili herhangi bir jeneratörde veya birimin transformatöründe aĢırı akının önlenmesi için, nominal hızın %95 altında uyarımın en azından frekansla uyumlu Ģekilde azalmasını garanti etmek amacıyla, zaman zaman da V/f koruması olarak bilinen a.v.r. aĢırı akı koruma sistemi çalıĢacaktır 177

Elektrik Kılavuzu

Çift kanal a.v.r.'ler. Büyük jeneratörlerin, etkin olarak iki koruma ekipmanı seti bulunduran çift kanallı a.v.r. sistemleri olabilir. Her kanal kontrol iĢlevini bağımsız olarak gerçekleĢtirebilecek yetenektedir ve ya diğer kanalla paralel çalıĢabilir veya yedek durumda bekleyebilir. Bir kanalın arızalanması durumunda, diğeri görevi tek baĢına yürütür ve bir alarm sinyali verilir.

178

Şekil 7.11 Gerilim kontrol döngüsünün basitleştirilmiş blok şeması

Elektrik Kılavuzu

Dijital a.v.rs. Yukarıda anlatılan sofistike sistemlerin a.v.r. sistemleriyle bütünleĢtirilmesi durumundan bile, cihaz içinde mevcut birçok elektromekanik rölelerin bazı kontaklarının arıza yapmalarından kaynaklanan güvenilirlik sorunları varlığını sürdürecektir. Cihazın bu yönünün geliĢtirilmesi çabasıyla, ilk olarak röle mantığının bir dijital sistemle değiĢtirilmesi üzerinde durulmuĢtur.

179

Elektrik Kılavuzu

BaĢlangıçta bu, dijital giriĢlerle olduğu kadar analog giriĢlerle de çalıĢabilen programlanabilir mantık kontrolörlerinin kullanımıyla gerçekleĢtirilmiĢtir. Kısa süre içinde, bütün "ön uç" elektroniğinin dijital olarak çalıĢabileceği açıkça görülmeye baĢlandı. A.V.R.'nin gerektirdiği karakteristikler bir iĢlemciye programlanabilir ve bunlar tesiste kurulmadan önce fabrika içindeki simülatörlerde test edilebilir. Reostaların ayarlanmasında gürültünün ve/veya kontak sorunlarının ortadan kaldırılmasına benzer Ģekilde, analog amplifikatörlerde karĢılaĢılan sürüklenme/kayma gibi sorunlar da ortadan kaldırılabilir. Şekil 7.11'de verilen basitleĢtirilmiĢ blok Ģema, temel çalıĢma ilkelerini göstermektedir. Günümüzdeki hemen bütün uyarım kontrol sistemleri bu temel iĢletim felsefesinden yararlanmaktadır.

Kamusal Elektrik Temini İçin Güç Üretimi Üretim tesislerinin tasarımı birincil güç kaynağının ve jeneratörün uyumlaĢtırılmasını gerektirdiğinden, jeneratörün nasıl tahrik edildiği konusu üzerinde biraz durulmadığı sürece a.c. jeneratörler konusundaki tanımlamalar eksiksiz olamayacaktır. Örneğin, turbojeneratörler ve hidrolik jeneratörler arasında dönme hızlarının farklılığından kaynaklanan temel farklılıklardan daha önce söz edilmiĢti. Büyük ölçekli güç üretimi için kullanılan jeneratörlerin çoğunluğu turbo-jeneratörlerdi ve yakın geçmiĢe kadar bunlar buhar türbinleri tarafından tahrik edilmekteydi. 1990'ların baĢlarından bu yana, açıklanacak olan nedenlerle, gaz türbinlerinin kullanımında olağanüstü bir artıĢ olmuĢtur ve bunun sonucunda günümüzde iki tip tahrik sistemi bütün dünyada elektrik enerjisi temininin kaynakları olarak bir arada varlıklarını sürdürmektedir. Elektrik temininde farklılığın sağlanması konusu bir sonraki bölümde incelenecekti. Bu noktada, değiĢik güç üretim yöntemlerine daha ayrıntılı bakmak uygun olacaktır. Buhar türbinleri. Güç üretiminde kullanılmak üzere buhar üretmenin birkaç değiĢik yolu vardır. BaĢlıcaları doğalgaz, kömür veya petrol gibi fosil yakıtların yakılması veya nükleer güçten yararlanılmasıdır. Kömür ve fuel oil santralleri. Ġngiltere'de 1960'lı ve 1970'li yıllardaki güç santralleri inĢasına yönelik büyük program güç üretiminin büyük bir bölümünün kömür veya petrol yakan büyük santraller tarafından üretilmesi sonucunu doğurdu. Üretim 180

Elektrik Kılavuzu

birimlerinin daha büyük boyutlarda olması daha yüksek termal verimlilik sağladığından, inĢa edilen bu yeni kuĢak santrallerin ilki, o güne kadar inĢa edilen yaklaĢık 200 MW gücündekilerin tersine, 500 MW gücünde birimlerden oluĢmaktaydı. DeğiĢik yakıtların kullanılmasını sağlamak amacıyla, kömür yakıtlı santraller kömür üretim bölgelerinde, petrol yakıtlı santraller ithal edilen petrolün uygun kullanımı için petrol ithalat noktalarına yakın kurulmaktaydı. Ġkinci tip santraller 660 MW gücündeki birimlerin kullanımını standart duruma getirmiĢti. 1970'li yıllarda petrol fiyatlarının yükselmesi petrol yakıtlı santrallerin hızla ekonomik olmaktan çıkması ve kullanımlarının büyük ölçüde kısıtlanması anlamına geldi. Ardından tehlikelerine karĢın nükleer santraller ve ülkeler arasında doğalgaz ticareti sonrası doğal çevrim santralleri yayıldı. Bu büyük birimlerde, buhar türbinin kesme vanasına 160 bar'ı aĢan basınçlarda ve 560 ºC sıcaklıkta gelmektedir. Bu birimler, %40'ın az üzerinden termal verimlilik değerlerine eriĢebilir. Yüksek basınçla bir arada ortaya çıkan bu yüksek sıcaklıklar özel östenitik çeliklerin kullanılmasını gerektirir ve bu konuda daha birçok teknik sorunun çözülmesi gereklidir. Bu yüksek sıcaklıkların ve basınçların %40'ı biraz aĢan verimliliklerin gerçekleĢtirilmesini sağlaması beklenmekteydi. Ancak tüm dünyada devlete ait elektrik santralleri dahil özelleĢtirme furyası ve aĢağıda anlatıldığı gibi birincil güç kaynağı olarak gaz türbinlerine yönelme bu geliĢmelerin gerçekleĢmesini önledi. Gaz türbinleri. Gaz türbinleri baĢlangıçta 500 ve 660 MW gücündeki fosil yakıtlı birimlerde, tüketimin en yüksek olduğu noktada yardımcı olarak, sistemin düĢük frekansta uzun süre çalıĢması durumunda santral yardımcı sistemlerine bağımsız güç tedarik birimleri olarak ve iletim sistemi arızası halinde devreye almayı sağlamak amacıyla piyasaya girdi. Bunlar güç kaynağı olarak, yalnızca küçük değiĢikliklerden geçmiĢ uçak motorları kullandılar ve egzoz gazlarının yüksek sıcaklığı nedeniyle termal verimlilikleri son derece kötüydü. Uçak motorunun çıktısı, bu birimlerin birçoğunun nominal elektrik çıktılarının, daha sonraki bazı birimlerin 25 MW güce eriĢmelerine karĢın, 17 MW olması anlamına gelmekteydi. Bunların büyük avantajları, benzer bir iĢlemin buhar türbinlerinde birkaç saati gerektirmesine karĢın, bunların birkaç dakika içinde hazırlanması, yol verilmesi, sistemle senkronize edilmesi ve tam yük durumuna getirilmesidir. Bu 181

Elektrik Kılavuzu

nedenle, tepe noktalarında yardımcılık yani talepte hızlı yükselmeler olduğunda tedarik sistemini desteklemek bu cihazların görevleri olarak belirlenmiĢtir. Yani, bunlar, sistemden herhangi bir yardım olmaksızın devreye alınıp çalıĢtırılabilirler. Bir kez devreye alınıp güç üretmeye baĢladıklarında, çıktıları fosil yakıtlı büyük birimlerin devreye alınması için kullanılabilir. Bu nedenle, Ģebeke sisteminin bir bölümünün çökmesine neden olan acil durumlarda gaz türbinli jeneratörler kullanılarak bu durumdan çıkılabilir. Sağladığı bu yararlar, tüm dünyada, 70 MW civarında elektrik çıktısı olan amaçlı olarak kurulmuĢ gaz türbinli santral kurulması sonucunu da beraberinde getirdi. Kombine çevrim gaz türbinleri (CCGT). egzoz gazlarındaki ısıyı kazanarakk OCGT'lerin (açık çevrim gaz türbinleri yukarıda anlatılan kötü termal verimliliklerinin yarattığı sorunları aĢmayı hedefler. Bu, gaz türbininin egzoz gazları ısı geri kazanma kazanından geçirilip, daha sonra geleneksel bir buhar türbinini döndürmek üzere buhar elde edilerek gerçekleĢtirilir. Buna göre, bir CCGT birimi, bir veya daha fazla sayıda gaz türbininden ve tek bir büyük buhar türbinini tahrik etmek üzere bütün egzoz gazlarını alarak buhar üreten bir ısı geri kazanma kazanından oluĢmaktadır. 1990'lı yıllarda devreye alınan birimler için bu "kombine çevrim" düzenlemesinin termal verimliliği %55 civarındadır ve bu makinelerin bir sonraki kuĢağı %60'lık "kutsal sınır"ı geçemyi baĢardı. Termal verimlilikte gerçekleĢen, fosil yakıtlı buhar türbinlerine kıyasla hızlı artıĢ, on-yirmi yıl önce hemen hemen bu tür sistemlerin hiç bulunmamasına karĢın, 2000 yılında Ġngiltere'de kurulu bu tür santraller kapasitenin %32'sini karĢılamaktadır;

182

Elektrik Kılavuzu

Türkiye’de ise toplam kurulu gücün %65 termik santrallerdir ve bu termik santrallerin yine %702e yakını doğalgaz çevrim santralleridir.. Türkiye ve Avrupa ülkelerinde, söylendiği biçimiyle "gaza hücum" çok yoğundur. Bunu gerekçelendirmek sadece, artan termal verimlilikten ibaret değildir; çünkü bu yararlar yıllar öncesinden sağlanmıĢ durumdadır. Havacılık dıĢı uygulamalar için özel olarak tasarlanmıĢ endüstriyel gaz türbinleri uçak endüstrisindeki geliĢmeyle aynı dönemde geliĢmiĢtir. Ancak, güç üretimi açısından bakıldığında birimlerin gücü ortalama güçler civarındaydı ve bu türden küçük birimler için ısı geri kazanma birimleri kurmak cazip değildi. 1970'li yıllarda Amerika'daki "güç kesintileri" ortaya çıkmadan önce bir devreden çıkıĢ sonrasında büyük bir Ģebekeyi yeniden devreye alma sorunları gündeme gelmedi ve bu yeniden yapılanmanın gerçekleĢtirilmesi konusunda hızla devreye alınan birimlerin yetenekleri bütün birimler tarafından anlaĢıldı. Bu durum, daha büyük gaz türbinlerinin geliĢtirilmesini sağladı. Diyelim, ortak bir yerde 70 MW gücünde iki birimin kurulması durumunda, ısı geri kazanma kazanı kurularak birleĢik egzoz gazlarının iĢlenmesi daha çekici duruma gelir ve bu da CCGT'lerin ticari olarak daha çekici olmaları sonucunu doğurur. Prosesin çekim alanları anlaĢılmaya baĢlandığında, endüstriyel gaz türbinlerinin geliĢtirilmesi amacıyla uçak motorları teknolojisinin geliĢtirilmesi ve teknoloji transferi de daha çekici gelmeye baĢlar. Ek olarak, daha büyük gaz üretim alanları keĢfedilmiĢtir ve Türkiye ve Ġngiltere dahil, AB dıĢındaki Avrupa ülkelerinde elektrik üretim sanayinin özelleĢtirilmesi sırasında, Avrupa'da doğal gazın elektrik üretimi amacıyla kullanılmak için pahalı ve değerli bir kaynak olduğunu belirten 1975 tarihli AB direktifi çok önemsenmedi. Bu faktörler "sera etkisi"nin farkına varılmasıyla ve fosil yakıtlı santrallerin egzoz gazlarında bulunan CO2 ve kükürt dioksit ve azot oksitler gibi diğer gazların emisyonunu azaltmaya yönelik baskılarla aynı zamanda ortaya çıktı. CCGT santrallerinin kurulmasına hız kazandıran bir diğer önemli faktör bunların tamamlanması için gerekli zamandı. Kömür yakıtlı birimlerde iĢin baĢlamasıyla güç üretimi arasında yedi ila sekiz yıl süre geçmesine karĢın, bir CCGT'de bu 18 ay gibi kısa bir sürede tamamlanabilir. Dahası, ısı geri kazanma kazanının tamamlanmasından önce yalnızca gaz türbinlerine bağlı 183

Elektrik Kılavuzu

jeneratör(ler) çalıĢtırılarak yaklaĢık 12 ayda bir miktar çıktı üretilebilir. Bu, finansal desteği sağlayanın, CCGT kurarak yaptığı yatırıma çok daha hızlı girdi alabileceği anlamına gelir. Nükleer güç üretimi. Reaktörün kalbinde, elde edilen ısıl enerji suya aktarılır, su almıĢ olduğu bu enerji sebebiyle faz değiĢtirir ve kızgın buhar haline dönüĢür. Elde edilen bu buhar daha sonra elektrik jeneratörüne bağlı olan buhar türbinine verilir. Su buharı, türbin mili üzerinde bulunan türbin kanatları üzerinden geçerken daha önceden almıĢ olduğu ısıl enerjiyi kullanarak, türbin milini döndürür. Bu mekanik dönme hareketi sonucunda alternatörlerde elektrik elde edilir. Jeneratörde oluĢan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan, ısıl enerjisi yani sahip olduğu basınç ve sıcaklığı düĢmüĢ olan buhar, tekrar kullanılmak üzere yoğuĢturucuda (kondenser) yoğuĢturulup su haline dönüĢtürüldükten sonra, tekrar reaktörün kalbine gönderilir. YoğuĢturucu da su buharının faz değiĢimini yapabilmek için çevrede bulunan deniz, göl gibi su kaynaklarını soğutucu olarak kullanır. Avrupa ve Amerika’da 1940'ların sonundan 1990'ların baĢları arasında önemli boyutta bir nükleer enerji programı uygulanmıĢtır ve bunun sonucunda, 2000 yılına gelindiğinde, nükleer güç santralleri birçok batı ülkesinin baz elektrik yükünün önemli bir kısmını karĢılamaktadır. Avrupadaki ticari nükleer santraller üç temel tipe ayrılmaktadır. Magnox tipi ve ileri tip gaz soğutmalı reaktörler (AGR) ısıyı nükleer reaksiyon ortamından alıp türbinler için buhar üretmek amacıyla ısı değiĢtiricilerden geçiren ısı transfer aracı (veya primer soğutucu) olarak CO2 kullanır. Basınçlı su reaktörleri (PWR), adından da anlaĢılabileceği üzere, birincil soğutucu olarak su kullanır. Yine bu su, turbojeneratörler için buhar üretmek amacıyla sekonder suyu ısıttığı ısı değiĢtiricilere alınır. ABD’de kurulu gücün yaklaĢık %20’si (99 GW) nükleerle elde edilmektedir. Ġngiltere'de çalıĢır durumda yaklaĢık 11 GW ve yine toplam elektrik gücünün %20’sini karĢılayan nükleer kapasite vardır. Almanya nükleer reaktörlerle elektriğin %31’ini, Fransa ise % 70’e yakınını üretmektedir. Türkiye’de ise 2019’da faaliyete geçmek üzere, Akkuyu’da Nükleer Enerji Santrali, Mersin ilinin Gülnar Ġlçesinde bulunan Akkuyu Mevkiinde inĢa edilmesi planlanmaktadır. Akkuyu sahası imzalanan ikili devletlerarası anlaĢma sonucunda Rus kamu Ģirketi 184

Elektrik Kılavuzu

Atomstroyexport (ROSATOM'a Atomenergoprom'un alt Ģirketi) bedelsiz olarak teslim edilmiĢtir. Rus kamu Ģirketi buraya kendi bulacağı finansal kaynaklarla nükleer santral inĢa edecek ve ürettiği elektriği 15 senelik alım garantisi ile Türk tarafına satacaktır. Santralin 2019’da devreye alınması planlanmaktadır. 1200 MWe'lık dört üniteden oluĢacak ve 4800 MWe'lık kurulu gücü ile tek baĢına Türkiye'nin elektrik üretiminin yaklaĢık %6'sını karĢılayabilecektir. Akkuyu Nükleer Enerji Santrali, Rusya'ya ait 3. nesil VVER1200 (AES-2006) reaktör tasarımını kullanacaktır. Bulgaristan, Finlandiya, Çin ve Hindistan tarafından kullanımda olan VVER 1000 (AES-91) mimarisi üzerine geliĢtirilmiĢ olan bu reaktör tipi, en yeni nükleer güvenlik ve radyasyon sızdırma tedbirlerinin yanı sıra, 50 seneye kadar uzatılmıĢ bir reaktör ömrü sunmaktadır. VVER tipi reaktörlerin diğer basınçlı su reaktörlerinden en önemli farkları arasında, yatay buhar üreteçleri ve hekzagonal örgü biçiminde yerleĢtirilmiĢ yakıt çubuğu tasarımları gösterilmektedir. Kullanım ömrü dolduğunda reaktörün ısıl verimi sadece %90 kapasiteye inmektedir. Reaktör tesisleri çift koruyucu zırhlı (reaktör kalbi koruma kabı), modern aktif ve pasif güvenlik tedbirleri ile donatılacaktır. (VVER-1200 santrallarının dünyada henüz çalıĢır durumda örneği bulunmamakta, yapım aĢamasında olanlar bulunmaktadır. Reaktöre iliĢkin modern aktif ve pasif güvenlik tedbirleri henüz açıklanmamıĢtır. Özellikle 2011 Haziranındaki Japonya depreminde zarar gören FuĢima nükleer reaktörünün çevreye verdiği zarardan sonra, bir çok ülke, nükleer tasarılarını yavaĢlatmıĢtır. Hidrolik santraller ve pompalı rezervasyon programları. Hidroelektrik santralı, barajda biriken su Yerçekimi Potansiyel Enerjisi içermektedir. Su, belli bir yükseklikten düĢerken, enerjinin dönüĢümü prensibine göre yerçekimi potansiyel enerjisi önce kinetik enerjiye (mekanik enerjiye) daha sonra da türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi vasıtasıyla potansiyel elektrik enerjisi ne dönüĢür. Hidrolik elektrik üretimi, daha ziyade devlet tarafından kurulmuĢ büyük barajlar kanalıyla yapılmaktadır. Bu barajlar daha çok Türkiye’nin büyük su kaynakları olan baĢta Fırat, Kızılırmak, Seyhan, Ceyhan, Sakarya, Dicle vb ırmakları üzerinde kuruludur (ya da kurulması planlanmaktadır) ve devletin elindeki kurulu gücün % 50’sini; toplam kurulu gücün ise %25’e yakınını kapsamaktadır. Ülkenin daha çok yağıĢlı ve dağlık kesimlerindeki 185

Elektrik Kılavuzu

küçük akarsulara yapılan ve yapılması planlanan küçük HES’lerle ise elektriğin % 8 kadarının üretilmesi planlanmaktadır. Böylece Türkiyede kurulu 52bin MW’lık toplam elektrik üretiminin yaklaĢık %65’e yakını termik santraller, % 35’e yakını HES’lerle sağlanmaktadır. Rüzgar, GüneĢ, Biyogaz vb gibi diğer yenilenebilir kaynaklarla elektrik üretimi % 1 bile değildir. PompalanmıĢ depolama programları biri yüksek düzeyde, diğeri düĢük düzeyde iki rezervuardan oluĢmaktadır. Bu durumda, gündüz saatlerinde hidroelektrik üretimi gerçekleĢmekte, bunun sonucunda düĢük düzeydeki rezervuar yüksek düzeydeki rezervuardan dolmaktadır. Gece saatlerinde, düĢük düzeydeki su daha yüksek düzeye pompalanmaktadır. Bu amaçla, tersinir pompa türbinleri kullanılabilir. Bu üretim sistemi, baz yük birimleri olarak çalıĢan büyük kömürlü ve nükleer santrallerle bağlantılı olarak çalıĢma yeteneğine sahip olacak biçimde geliĢtirilmiĢtir. Talebin düĢük olduğu gece saatlerinde, bu düĢük enerji maliyetli istasyonların çıktıları suyu düĢük seviyeli rezervuardan yüksek seviyeli rezervuara çıkarmak için kullanılır. Bunun sonucunda, talebin en yüksek olduğu saatlerde, pompalama depolama üretimi, devreye girmemesi durumunda üretilmesi gereken yüksek maliyetle üretimin yerini alır. ÖzelleĢtirmeler sonucu, iĢletme felsefesi ticari düĢüncelere göre değiĢim geçirmiĢtir. Artık özel sektör daha ziyade daha küçük yatırımlı, küçük HES’ler, Gaz Çevrim Santralleri ve Rüzgar Santrallerine yönelmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları. Dünyanın azalan enerji kaynakları ve artan fosil yakıt kullanımının yol açtığı çevresel etkiler yüzünden birçok ülke yenilenebilir enerji kaynakları geliĢtirme olanaklarını araĢtırmaktadır. Rüzgâr, çöp, jeotermal, gelgit, dalga, güneĢ, atık, lastikler, kanalizasyon gazları ve tavuk pisliklerini içeren birçok alanda araĢtırma yürütülmektedir. Batılı ülkelerde, pek çok hükümet elektrik Ģirketlerini elektriğin bir bölümünü fosil yakıt kullanmayan kaynaklardan almaya özendirmek amacıyla yeni teĢvikler, mevzuatlar çıkarmaktadır. Örneğin Ġngiltere’de 1990 yılında bir Fosil Olmayan Yakıtlar Yükümlülüğü'nü (NFFO) [Non-Fossil Fuel Obligation] yürürlüğe sokarak bu yeni enerji kaynaklarının geliĢimine destek sağlanmaktadır. NFFO Fosil Yakıt Vergisi tarafından fonlanmaktadır ve nitelikleri yeterli bulunan kurumların belirli bir dönem için garanti edilmiĢ bir fiyat uygulamalarını sağlamaktadır. 186

Elektrik Kılavuzu

2001 yılında NFFO/SRO programları alınıp satılabilecek Yenilenebilir Yükümlülükler Sertifikaları'yla değiĢtirildi. Rüzgâr enerjisi. Rüzgâr enerjisi, gerçek yenilenebilir enerji kaynaklarının en iyi geliĢmiĢ olanıdır. Özellikle Avrupa'da ve ABD'de rüzgâr türbinlerinin kurulu kapasitesi hızla artmıĢtır. 2000 yılı sonunda, kurulu kapasitenin Avrupa'da 12 800 MW, ABD'de 2700 MW olduğu, dünyanın diğer ülkelerinde de birkaç yüz MW'lık kurulu kapasitenin bulunduğu tahmin edilmektedir. Ġngiltere'nin Avrupa'nın rüzgâr kaynaklarının tahminen %40'ına sahip olmasına karĢın, 2000 yılındaki kurulu kapasite yalnızca 406 MW'tır ve Avrupa'daki toplam kapasitenin %3'ünü oluĢturmaktadır. Bunun nedeni, bir planlama anlayıĢı sağlanmasında yaĢanan sorunlar (NFFO veya SRO kontratı planlama iznini garantilemez) ve rüzgârlı alanların birçoğunun Ģebekenin ve dağıtım altyapısının zayıf olduğu yerlerde olmasıdır. Bu durum, dağıtım sisteminin güçlendirilmesinin gerektiği yerlerde rüzgâr türbinlerinin kuruluĢ maliyetini kabul edilemeyecek düzeylere çıkarmaktadır. Diğer ülkelerin farklı destekleme mekanizmaları ve planlama sistemleri vardır ve bunlar rüzgâr enerjisinin geliĢimini desteklemek açısından Ġngiltere'de uygulananlardan daha baĢarılı olmuĢlardır. Örneğin, Almanya, 2000 yılının sonuna gelindiğinde 6000 MW'ın üzerinde kurulu kapasiteye ulaĢmıĢtır. Pratik olarak, günümüzde kurulan bütün rüzgâr türbinleri yatay eksenli, iki veya üç kanatlı makinelerdir. Türbinler sabit veya değiĢken hızda çalıĢabilirler ve sabit hızlı makineler kanat ucu kontrollü veya bozulma kontrollü olabilir. DeğiĢken hızlı makinelerin, doğaları gereği kanat ucu kontrolü kullanması gerektiği ortadadır. Sabit hızlı rüzgâr türbinlerine bağlı elektrik jeneratörleri hemen her zaman, bir diĢli kutusu sayesinde senkronize hızın biraz üzerinde dönen az çok standart bir endüksiyon makinesi (bu bölümün ilk kısımlarına bakın) kullanan indüksiyonlu jeneratördür. Ġndüksiyon makineleri, ekonomik ve sağlam olduklarından ve değiĢik üretici tarafından üretilen ürünler hemen bulunabildiğinden, ayrı bir uyarım sistemi gerektirmediklerinden ve çok az bakım gerektirdiklerinden kullanılmaktadırlar. Uzunluğu 60 veya 80 metre olabilen çelik bir kulenin tepesindeki dar bir yerde kurulmuĢ olan bir jeneratör için bunların tümü önemli faktörlerdir. Bazı tasarımlarda, geniĢ bir alandaki rüzgâr hızlarında enerji üretim 187

Elektrik Kılavuzu

verimini artırmak amacıyla iki grup kanadı olan iki hızlı jeneratörler kullanılır. DeğiĢken hızlı rüzgâr türbinleri birkaç farklı konfigürasyon kullanabilir; yaygın olarak kullanılan iki makine tasarımı, sırasıyla, bir diĢli kutusu tarafından tahrik edilen standart bir indüksiyon jeneratörü (bu bölümün ilk kısımlarına bakın) veya doğrudan tahrik edilen, büyük çaplı, çıkıntılı kutuplu alternatör içermektedir. DeğiĢken hızlı türbinlerin kullanılmasının, nominal rüzgâr hızı üzerinde azaltılmıĢ tahrik dizisi torkunu, kanat ucu hareketlendiricilerine azalan talebi ve düĢük rüzgâr hızlarında daha fazla enerji üretimini içeren birkaç avantajı vardır. DeğiĢken hızda çalıĢma kaçınılmaz olarak değiĢken frekanslarda çıktı üretir ve üretilen değiĢken frekanslı çıktının yerel ağla arayüzeyinin sağlanması amacıyla statik dönüĢtürme ekipmanlarının kullanımını gerektirir. 1 veya 2 MW'a kadar olan çıktılar için yapılan üretim 480–690 V aralığında gerçekleĢmektedir ve bunun yer düzeyine transfer edilmesi gerekmektedir. Rüzgâr türbininin rotor ve sepet düzeneği yüzünü rüzgâra döndüğünden, yer düzeyine transfer iĢleminin dönüĢü tolere edecek bir kablo döngüsüyle yapılması gereklidir. Bir kontrol sistemi kabloların dönüĢünü izler ve (iki yönden birinde) önceden belirlenen sayının üstünde kıvrılma gerçekleĢtiğinde kablonun bükümlerinin alınması iĢlemi gerçekleĢtirilmelidir. Toprak düzeyinde (değiĢken hızlı türbinler için dönüĢtürme ekipmanları), kesici düzenekleri, kontrol ekipmanı ve çıktının yerel dağıtım Ģebekesinin gerilimini karĢılamasını sağlayacak transformatör yerleĢtirilmiĢtir. Zaman zaman kuru tip transformatörlerin de kullanılmasına karĢın, genellikle kullanılan transformatörler, devre dıĢı kolları olan yağlı transformatörlerdir. Planlama yetkilileri, görsel güzelliğin bozulmaması için transformatörün kule dibinde yastıklar üzerine monte edilmesi yerine genellikle türbin kulesinin içine monte edilmesini tercih ederler. Bu durumda, kulenin dibindeki alan sınırlamaları ve özellikle eriĢim sınırlamaları, özel transformatör tasarımlarının gerektiği ve bu boyut kısıtlamalarının bazı transformatör tasarımlarında sorunlar yarattığı anlamına gelir. DeğiĢken hızlı makineler için statik dönüĢüm ekipmanı gerektiğinden, bu jeneratörün bütün çıkıĢının ekipman tarafından Ģebeke frekansına dönüĢtürüldüğü bir tam yol sistemi olabilir veya 188

Elektrik Kılavuzu

değiĢken hız indüksiyon jeneratörleri için sarımlı rotor indüksiyon jeneratörünün kullanıldığı, dönüĢüm ekipmanından yalnızca rotor gücünün geçtiği bir sistem kullanılabilir. Her iki durumda da türbin kanatlarının eğimi jeneratör rotorunun uyarımı ve statik dönüĢüm cihazlarının değiĢik parçalarının devreye alınması, üreticilerin iyi korunan sırlarını oluĢturan sofistike algoritmalara göre yapılır. Statik dönüĢüm ekipmanının kullanılmasının, indüksiyon jeneratörlerinin doğrudan bağlanmasıyla karĢılaĢtırıldığında iki avantajı vardır. Bunlardan biri, doğrudan bağlantılı indüksiyon jeneratörlerinin kullanımıyla ilintili reaktif güç tüketimi problemlerinden sakınarak, dağıtım sistemine beslemenin güç faktörünün kontrol edilmesinin genellikle mümkün olmasıdır. Ġkincisi, bu türden sistemlerin dağıtım Ģebekesine genellikle indüksiyon jeneratörleri kullanan sabit hızlı türbinlerin neden olduğundan önemli ölçüde daha az hatalı akım katkısında bulunmasıdır. Statik dönüĢüm ekipmanlarının bir dezavantajı, baskılanmaması durumunda dağıtım sisteminde "harmonik kirlenme"ye yol açan harmoniklerin üretilmesi olasılığıdır. Ġndüksiyon jeneratörü kullanan sabit hızlı türbinlerle ilgili konulara dönüldüğünde, bunların yerel dağıtım Ģebekesine bağlantıları bağlamında göz önünde bulundurulması gereken iki önemli karakteristiği vardır. Bunların birincisi, reaktif güç tüketimidir. Bu durum, dağıtım Ģebekesinde gerilim kontrol problemlerine ve özellikle devreye alma ve fırtınalı koĢullarda çalıĢma sırasında gerilim düĢmelerine neden olabilir. Bu durum, alandaki diğer tüketicilerde titreme olarak görülür ve ciddi olması durumunda düzeltilmesi gerekebilir. Devreye alma sırasındaki gerilim düĢmesi, [voltage dip] genellikle bağlantılardan çekilen akımı normal tam yük akımının biraz üzerinde sınırlamak için bir yumuĢak devreye alma cihazı monte edilerek düzene sokulabilir. Reaktif güç tüketimiyle ilgili diğer sorunlara her türbine güç faktörü düzeltme kapasitörleri monte edilerek müdahale edilebilir. Tasarımlar değiĢiktir; ancak, genel olarak, kapasitörler yüksüz durumda reaktif güç tüketimini dengeleyecek biçimde seçilir ve bazen güç çıktılarının artması durumunda ek kapasitörler de devreye alınabilir. Kurulan kapasitörlerin sayısı hiçbir zaman indüksiyon jeneratörünün reaktif güç tüketimi için kompanzasyon sağlayacak düzeye ulaĢmamalıdır; çünkü bu durum belirli koĢullar altında kendi kendine uyarım durumunun ortaya çıkmasına yol açabilir. 189

Elektrik Kılavuzu

Endüksiyon jeneratörleriyle ilgili ikinci durum (kendi çıktılarına göre) tepe arıza düzeylerine yüksek oranda katkıda bulunmalarıdır (bkz. Kısım 15). Yerel dağıtım Ģebekesinde kesici düzeneklerinin kapasitesinin aĢılmadığının garanti edilebilmesi için, bu durumun, ilk tasarım aĢamasında, dağıtım firmasının kendi tasarım mühendisleriyle birlikte incelenmesi gerekir. Bazı durumlarda arıza düzeyi katkısı, belirli bir yerde bağlantısı yapılabilecek türbinlerin sayısını sınırlandırabilir. Rüzgâr türbinleri genellikle dağlık arazileri kurulduğundan, kayalık arazilerin genellikle yüksek olan toprak dirençleri yüzünden elektrik sistemlerinin topraklanması sorun olabilir. Genellikle, alt istasyonlar çevresinde gömülü halka topraklama elektrotlarını ve sitedeki kablolama boyunca hendeklere gömülmüĢ çıplak topraklama iletkenlerinin kullanılmasını içeren özel önlemlerin alınması gereklidir. Birçok rüzgâr türbini sitesi "sıcak" sitedir ve eĢ potansiyelli bağlantı konusunda özel dikkat sarfetmek gereklidir. Yıldırım rüzgâr türbinlerinin kanatları için özel bir hasar nedenidir ve türbin kanatlarının ve kulelerin yıldırım düĢmeleriyle baĢa çıkacak biçimde tasarlanmaları gerekir. Genel olarak, sepetin ve kulenin çelik yapısı yıldırımı güvenle yere indirmek için kullanılmaktadır ve kule ve sepet arasındaki döner bağlantı çevresine özel temas fırçaları yerleĢtirilmiĢtir. Kulenin temeline yakın, saf bakırdan yapılmıĢ bir veya iki gömülü halka elektrot gerilim farklılıklarının oluĢmasını önlemek amacıyla kurulur. Bunlar, kuĢkusuz, aynı zamanda topraklama sistemi tasarımıyla da bütünleĢtirilmiĢtir. 2000 yılına kadar, rüzgâr türbinleriyle ilgili geliĢmelerin büyük çoğunluğu karadaki sistemler konusundaydı. Ancak, bir veya iki tane kıyıdan uzakta kurulmuĢ öncü rüzgâr türbini vardı ve izleyen birkaç yıl içinde bunlar hızla geliĢmeye baĢladı. Kıyıdan uzaktaki uygulamalar aĢağıdaki nedenlerle çekicidir:  Kıyıdan uzakta rüzgâr hızı karada olduğundan daha yüksektir.  Kıyıdan uzakta, rüzgâr hızı değiĢkenliği daha azdır (fırtına ihtimali daha azdır).  Toplam kaynak daha büyüktür.  Karadakine göre, gözle görülür planlama konularının sayısı daha azdır.

190

Elektrik Kılavuzu

Ancak, değiĢik nedenlerle, Ġngiltere sularında geliĢmeler dikkatle sürmektedir:  Ġyi Ģebeke bağlantı olanağı olan yerlerdeki (türbin temelleri için) sığ suların bulunduğu yerlerin sayısı sınırlıdır.  Bu yapıların kıyıdan açıkta kurulmasının maliyeti çok yüksektir.  Elektrik bağlantı maliyetleri yüksektir.  Hava koĢulları, bakım için türbinlere eriĢmeyi ciddi biçimde sınırlandırabilir.  Deniz dibi kablolarına gemiler tarafından hasar verilmesi riski vardır (bu kabloların gömülmesi mümkündür, ancak bu çok pahalıdır). 2001 yılı baharında, potansiyel üretim kapasitesi yaklaĢık 1500 MW olan 13 kıyıdan açıkta rüzgâr türbini için ilk kabuller (Ġngiltere'de deniz tabanını kontrol eden) Crown Estates tarafından verilmiĢtir. Bu, Ġngiltere'nin rüzgâr enerjisi için en önemli geliĢme alanı olacaktır. Çöp alanları. Çöp alanları ağırlıkla metan ve karbondioksit karıĢımı bir gaz üretirler ve bu gaz 1970'ten bu yana kullanılmaktadır. Fakat ancak yakın geçmiĢte elektrik üretimi için bir kaynak olarak gündeme gelmeye baĢlamıĢlardır. Ġngiltere (ABD'den sonra), bu kaynaklardan en çok yararlanan ikinci ülkedir ve bu gazların %50'si elektrik üretimi için kalanı da endüstri tarafından tuğla fırınlarında ve kazanlarda, vb. kullanılmaktadır. 1980'li yıllarda Enerji Bakanlığı'na (Ģimdiki adı Ticaret ve Sanayi Bakanlığı) bağlı Enerji Teknolojisine Destek Birimi tarafından yürütülen bir araĢtırmaya göre Ġngiltere'de yaklaĢık 5000 çöp alanı vardır ve bunlardan 450 tanesi elektrik üretimi için yeterli metan üretmektedir. Türkiye’de de belediyelerin çöp toplama alanlarında (örneğin Ankara Nato Yolu Çöplüğünde) metan gazından elektrik üretimine dönük küçük çaplı çalıĢmalar baĢlatılmıĢtır. Jeeotermal enerji. Jeotermal enerji, toprağın alt tabakalarından dıĢarı akan ısıdan, bazı yerlerde uzun ömürlü uranyum, toryum ve potasyumun radyoaktif izotoplarının bozunmasından kaynaklanmaktadır. Bu enerji, sıcak kuru kayalardan (HDR) [hot dry rocks – ç.n.] ve yeraltı su rezervlerinden alınabilmektedir ve çabaların birçoğu HDR üzerinde yoğunlaĢmaktadır. Ġngiltere’de önceki adıyla Enerji Bakanlığı, 1986 yılına kadar 10 yıl boyunca yeraltı su rezervleri için yapılan araĢtırmaları desteklemiĢ ancak araĢtırmalar sonucunda bunların ekonomik ısı kaynakları olarak tek 191

Elektrik Kılavuzu

baĢlarına kullanılmaları konusunda çok az umut olduğu görülmüĢtür. HDR üzerine araĢtırmalar 1976'dan bu yana Rosemanowes Cambourne School of Mines tarafından Cornwall'da üç aĢamada bir ekip tarafından yürütülmüĢtü. I. ve II. AĢama tamamlandı (300 m ve 2500 m derinliklerde) ve III. AĢama'nın temel konusu endüstriyel Ģirketler tarafından, 6000 m derinliğinde, ticari boyutlarda bir HDR sistemi prototipinin kavramsal olarak geliĢtirilmesidir. III. AĢama'yla ilgili çalıĢmalar, Rosemanoires, Alsace, Fransa, veya Bad Urach, Almanya'da bir pilot tesis kurulmasını içeren Avrupa HDR programıyla birlikte yeniden yönlendirilmiĢtir. Gelgit enerjisi. Gelgit enerjisinde, gelgit olayı için üretilmiĢ olan özel türbinler kullanılır. Bu türbinler, iki taraflı olarak hareket edebilirler. Gelgit olayı ile deniz kabarır ve alçalır. Bu iki deniz seviyesi farkından yararlanılarak, türbinler çalıĢır. Böylece, elektrik üretilir. Gelgit enerjisi için özel türbinlerin yanında, gelgit barajı da gereklidir. Gelgit barajları, köprü gibidir. Altındaki, gelgit türbinleri ile haliçteki gelgit olayı ile elektrik üretilir. Fransadaki Rance Nehri, gelgit barajı, dünyanın en büyük gelgit barajıdır ve bu baraj, 750 metre uzunluğundadır ve 240 MW güç üretir Gelgit barajları doğaya zararlı değildir. Bunun yanında, kullanımı kolay değildir ve haliçte, önemli ölçüde gelgit olayı gereksinimi vardır. Bu nedenle kullanımı yaygın değildir. Çoğu ülke, gelgit barajı yerine hidroelektirik barajını tercih etmektedir. Ġngiltere'de ki Severn Nehri halicinde olmak üzere, birkaç gelgit barajı yapılması planlanmaktadır. ABD, Ġngiltere, Fransa ve Almanya Gelgit enerjisi üzerine çalıĢmalar yürütmektedir. Dalga enerjisi. Günümüzde dalga enerjisi, yaygın değildir. Çünkü dalga enerjisiyle ilgili birçok sorun bulunmaktadır. Örneğin; Ģiddetli fırtınalarda, dalga enerjisi türbinleri çok zarar görmektedirler. Bunun yanı sıra, bu türbinler çok fazla dalgalı yerlere yapılmalıdır. Ancak, her deniz ortamında böyle bir imkân yoktur. Örneğin; Norveç'te, Bergen yakınlarında bir dalga enerjisi türbini inĢa edilmiĢti. Uzun zaman boyunca, Bergen'in elektriğini üreten bu türbin, Ģiddetli bir fırtınada paramparça oldu. Dünyanın birçok geliĢmiĢ ülkesi kıyı hattı dalga enerjisi projeleri ile ilgili programını daraltmıĢ olmasına karĢın, küçük kıyı hattı cihazları üzerine yapılan çalıĢmalar sürmektedir. Örneğin Ġngiltere Queen's University, Belfast merkezli, Inner Hebrides'deki 192

Elektrik Kılavuzu

Islay adasındaki 75 kW sarımlı rotor indüksiyon jeneratörünü çeviren Wells türbinini kullanan deneysel tesise destek sürdürülmektedir. Ekipman, Portnahaven'ın kuzeyinde doğal bir kayalık sel yatağı üzerinde inĢa edilmiĢtir ve sel yatağı üzerinde inĢa edilmiĢ, iç boyutları10 m uzunluğunda, 4 m geniĢliğinde ve 9 m yüksekliğinde olan bir beton odadır. Sel yatağına giren ve buradan çekilen su, oda içindeki su sütununu salınıma zorlar ve odanın yukarısındaki havayı jeneratöre bağlı olan Wells türbininden geçirir. Türbin, hava akıĢının pnömatik gücünü, 4 kutuplu jeneratörlere uygun bir hızda dönme hareketine çevirir. YaklaĢık 20 kW/m ortalama güç düzeyleri gözlenmiĢtir. 30 yıllık geri ödeme dönemi ve %5 iskonto oranı varsayımıyla, mevcut enerji maliyetleri 8 p/kWh'ten biraz düĢük olarak kestirilmektedir. 2002 ocak ayının ortalarında, Ticaret ve Sanayi Bakanlığı, Western Isles'da kıyı bazlı dalga teknolojisini geliĢtirmeyi amaçlayan büyük çaplı, dalga güçlü santral konusunda planlarını açıklamıĢtır. Amaç, bunların teknolojik olarak yenilikçi olması ve hem bir tür tanıtım tesisi hem de ticari santral olarak iĢlev görmesidir. Islay'da, Wavegen tarafından geliĢtirilen ve kurulan dünyanın tek ticari dalga gücü elektrik tesisi bulunmaktadır ve kapasitesi 500 kilowatt'tır. Aynı Ģirket tarafından, Orkney'de test edilmesi ihtimal dahilinde olan bir açık deniz cihazının geliĢtirilmesine destek verilmesi sürdürülmektedir ve bu teknolojinin geliĢtirilmesini özendirmek amacıyla kıyı hattı ve kıyıya yakın sistemlere verilen mevcut destek de artırılacaktır. Açık deniz çiftlikleri, gelecekte, daha sonra bütün yerel enerji ihtiyaçlarını karĢılamak üzere hidrojen üretebilecek olan deniz suyunun tuzunu giderme tesislerine enerji sağlamak için kullanılabilir. Güneş enerjisi. Günümüzde ağırlık verilen, binanın biçime ve dokusuyla güneĢ enerjisini yakalayıp, suna aydınlatma, ısı ve soğutma ihtiyaçlarını azaltan pasif solar bina tasarımlarıdır. Aktif solar ısıtma, öncelikle mekân ve su ısıtma amacıyla güneĢin ısısına yakalayıp ısıtan kolektörlerden yararlanmaktadır. Fotovoltaik yöntem, yarıiletken cihazlar vasıtasıyla güneĢin enerjisini elektriğe dönüĢtürme yöntemidir. Günümüzde maliyetlerin yüksek olmasına karĢın, zamanla düĢmesi beklenmektedir; ancak diğer yenilenebilir kaynaklarla rekabet edebilmesi için maliyetlerin Ģimdikinin 10 – 20'de birine inmesi gerekmektedir. Aktif solar ısıtmanın, özel uygulamalar dıĢında güneĢ görmeyen yağıĢlı bölgeler için

193

Elektrik Kılavuzu

maliyetler açısından efektif duruma gelmesi mümkün görülmemektedir. Diğer yenilenebilir enerji kaynakları. YerleĢim yerlerinin atıklarının yakılmasıyla üretilen gaz elektrik üretimi için kullanılabilir. Çöp depolama tesislerinin kullanımının vergilendirilmesi, birçok belediyenin ve yetkilinin elektrik üretimi için yakma cihazları sağlanmasına yönelik önlemleri artırması anlamana gelmektedir. Atıklar öncelikle düzenlenir ve demir ve diğer metallerin ayrılması için eleklerden geçirilir; daha sonra, buhar türbinleri için buhar elde etmek amacıyla özel kazanlarda yakılır. Bu tür üretim miktarı sürekli olarak artmaktadır. Ġngiltere’de SELCHP, üç Londra ilçesinden çıkan çöpü yakarak 30 MW elektrik üretmektedir. Hampshire County Counsil, 30 MW'lık bir programla ilgilenmektedir. Güney Doğu Londra'da Cory Environmental tarafından önerilen ve muhtemelen 96 MW kapasiteli bir elektrik üretim tesisini de içeren bir plan ilk aĢamalarındadır. Yine Ġngiltere’de lağım gazlarını üretim amacıyla kullanan birkaç kuruluĢ vardır ve bazı hizmet kuruluĢları elektrik üretmek ve CHP programları dahilinde ısıtma sağlamak amacıyla lağım gazlarını kullanmaktadır. CHP programları, özellikle NETA sözleĢmesi altında artık elektriğin ihraç edilebileceği veya büyük ticaret merkezleri gibi yerel olarak kullanılabileceği durumlarda giderek daha çok tercih edilmektedir. Bir baĢka Ġngiliz kuruluĢu, Elm Energy & Recycling UK, 1993 yılında üretime baĢlayan ve lastik yakma programlarıyla 22 MW elektrik üreten bir tesis inĢa etmiĢtir. Bu örneğin yenilikçi fikirlerin uygun biçimde geliĢtirildiklerinde nasıl kullanılabileceğini göstermesine karĢın, yıllık 22 milyon lastik tüketecek biçimde tasarlanan tesiste çıkan bir dizi diĢleme sorunu yüzünden, yerel sakinlerden tesise yönelik protestolar gündeme gelmiĢtir ve bu nedenle tesis iĢletme dıĢı kalacaktır. Tavuk ya da diğer hayvanların artıkları da, bir çok geliĢmiĢ batı ülkesinde elektrik üretiminde kullanılmaktadır. Örneğin Ġngiltere’de Fibropower tarafından Eye in Suffolk'ta ve Fibrogen at Glanford, Humberside'da, her biri 13 MW üretim gücüne sahip projeler gerçekleĢtirilmiĢtir.

194

Elektrik Kılavuzu

Endüstriyel Elektrik Üretimi Baz yük çalıĢmaları için yedek güç temini veya geçici mobil güç kaynakları olarak küçük üretim tesisleri kullanılmaktadır. Daha büyüklerinin kombine ısı ve güç üreten kuruluĢlarda proses buharı üretimiyle iliĢkili olmasına karĢın, bunlar, diĢlilerle bağlanmıĢ gaz veya bunar türbinleri veya dizel motorlarla tahrik edilen sistemler olabilir. Baz yük dizel veya gaz türbini tahrikli sistemler, ulusal elektrik Ģebekesinden oldukça uzak alanlarda birincil güç kaynağı olarak kullanılabilir. Uzak Ģantiyeler, su ve petrol boru hatları ve petrol alanları için pompa istasyonları, deniz fenerleri, atık programları ve savunma kuruluĢları bu durumun örnekleridir. Bazı adalar ve deniz aĢırı ülkeler kendi gereksinimleri için dizel jeneratörleri kullanmaktadırlar; ancak bunlar zaman zaman güçleri 20 MW'ı aĢan büyük jeneratörlerdir. Küçük üretim tesisleri için en önemli uygulama, özellikle, yaygın elektrik kesintilerinin yaĢanması kaygısıyla ön plana çıkan yedek güç kaynağı kullanımlarıdır. Güç kesintisinin hayatı tehlikeye sokabileceği, örneğin hastane ameliyathaneleri veya nükleer tesisler gibi yerlerde alternatif güç tesislerinin kurulması bir zorunluluktur. Ġlk durumlar için genellikle otomatik olarak devreye giren dizel jeneratörlerle güç sağlanmakta; ikincisinde ise ya büyük bir dizel jeneratör ya da gaz türbinli jeneratör kullanılmaktadır. Sanayide de güç kesintilerinin etkileri oldukça kötü olabilir. Bu durumlarda, üretim kayıpları yaĢanmakta, birçok durumda da tesiste hasarlar ortaya çıkabilmektedir. Kesintisiz proseslerin kullanıldığı durumlarda, üreticiler ya alternatif bir besleme kaynağına otomatik anahtarlama yoluyla dönüĢ, akülerle desteklenmiĢ kesintisiz güç kaynağı (UPS) veya dizel tahrikli jeneratör biçiminde yedek güç tesislerini kurmaktadırlar. Endüstriyel elektrik üretim tesislerinin inĢaatı. Ġngiltere'de birkaç firma standart bir aralıktaki elektrik üretim setlerinin üretiminde uzmanlaĢmıĢtır ve bunların ancak özel uygulamalar için uygun olmasına karĢın, standart aralıktaki setlerin kullanımının sağladığı avantaj, yedek parçalarının kolaylıkla elde edilebilmesi ve bir arıza durumunda hızla tamir edilebilmeleridir. Temel bir üretim seti, fırçasız bir a.c. jeneratöre bağlanmıĢ bir motordan oluĢmaktadır. Bu set, ayrıca, kontrol paneline, voltaj regülatörüne 195

Elektrik Kılavuzu

ve elektronik hız regülatörüne ek olarak uyarıcıyı, taĢıyıcı kaide üzerine monte edilmiĢ soğutma radyatörünü ve soğutma pervanesini içermelidir. Ağır hizmete uygun yapıları, düĢük iĢletme giderleri ve hızlı devreye alınma özellikleri nedeniyle, su soğutmalı dizel motorlar, en yaygın olarak kullanılan motorlardır. Bu motorlar, aynı zamanda, daha yüksek nominal güç ve daha yüksek verim sağlayan turboĢarj sistemiyle de donatılmıĢ olabilir. Her dizel motoru, bir radyatör veya yağ soğutma sistemi, hareketli parçalar için koruma sistemi, motor hızını ve böylelikle jeneratörün frekansını ayarlayacak bir regülatör, gerektiğinde değiĢtirilebilecek yağ ve hava filtrelerini içermektedir. Birçok sette, genellikle devreye alma kontrollerini, aküyü ve marĢ sistemini de içeren bir elektrikli sistem vardır. Bazıları, panel üzerindeki anahtar kullanılarak çalıĢtırılmaya baĢlanmakta, bazılarıysa, ana hatta elektrik kesildiğinde otomatik olarak devreye girmektedir. Ancak, büyük dizel motorlar (yaklaĢık 2 MW'ın üzerinde olanlar) sıkıĢtırılmıĢ hava kullanılarak çalıĢtırılmaktadır. Tipik bir tam otomatik dizel jeneratör Şekil 7.12'de gösterilmektedir.

ġekil 7.12 Tam otomatik elektrik üretim seti için tipik bir kuruluş düzeni. Bu set, Perkins motoru tarafından tahrik edilmektedir ve nominal gücü 100 kVA'dır. Bu resimde, yüke bağlanmış kablosuyla kontrol paneli, marş aküsü ve uçları, radyatöre hava giriş kanalları, egzoz çıkış borusu ve susturucu, hava filtreleri, hareketli parçaların çevresindeki çelik muhafazalar ve anti vibrasyon bağlantılar görülmektedir.

196

Elektrik Kılavuzu

Her bir jeneratör seti, yakıt tankını ve yakıt borularını, motor için egzoz susturucusunu, taĢıyıcı kaideyi tutturacak ankraj cıvatalarını veya anti vibrasyon bağlantılarını, motor avadanlıklarını ve iĢletme talimatlarını içermelidir. Tam otomatik setler aynı zamanda, ana beslemeden jeneratör setine ve ters yönde otomatik bağlantıyı sağlayan bir kontaktör paneli de içermelidir. Jeneratör tipik olarak ızgara tellerle korunmuĢtur ve damlamaya karĢı korumalıdır. Jeneratörün tek baĢına kullanıldığı durumlarda, jeneratörün nötr ucu ve iletken durumda olmayan bütün metaller etkin biçimde topraklanmıĢ olmalıdır. Gaz türbin motorları, daha hafif, daha temiz ve genel olarak titreĢimsiz, çatı üzerine kurulmak için ideal makinelerdir; fakat dizel motorlardan daha pahalıdırlar.

Yüksek Bütünlüklü Enerji Temini BiliĢim teknolojisi (IT) ekipmanlarında ve otomatikleĢtirilmiĢ endüstriyel sistemlerinde artan sofistikasyon, ve bunların artan performans düzeyleri, örneğin, veri iĢleme hızı, telekomünikasyon sistemlerinin gerçek zamanlı bağlantıları, sürekli ve otomatik hale getirilmiĢ alıĢma, vb. bunların tehlikelere daha açık ve elektrik beslemelerine daha bağımlı olduğu anlamına gelmektedir. Elektrik enerjisi dalga biçiminde dağıtılmaktadır ve bunu oluĢturan tek ve üç fazlı sinüzoidal sistem Ģu özellikleri taĢımaktadır:    

frekans genlik biçim (dalga distorsiyonu) sistem simetrisi. Üretim sisteminin çıkıĢında, gerilim neredeyse mükemmeldir; ancak, tüketiciye ulaĢtığında aynı Ģeyler söylenemez ve bu noktada birkaç tip karmaĢa gözlenebilir:    

geçici akımlar (transiyanlar) sarkmalar/gerilim düĢmeleri (sags/brownouts) frekans oynamaları zayiat – kararmalar ... Bu bozulmalar, güç iletiminden, dağıtımından ve hem atmosferik (elektrik fırtınaları, kar, don, rüzgâr, vb.) hem de endüstriyel çevreden (makine anomalileri, tüketicilerden kaynaklanan 197

Elektrik Kılavuzu

harmonik akım kirlenmeleri, Ģebeke arızaları, vb.) kaynaklanmaktadır. bu nedenle, dağıtım Ģebekelerindeki ve elektrik tedarikinde sağlanan iyileĢmelere karĢın bu bozulmalar hassas ekipmanlarda halen sorunlar yaratabilir. Ancak, birçok hesaplama ve telekomünikasyon süreçlerindeki artan sofistikasyon, bu bozulmaların sonuçlarını giderek daha ciddi hale getirmektedir. Örneğin, herhangi bir dosya paylaĢtırıcı ve bununla bağlantılı bellek UPS'e bağlanmalıdır:  Birçok Ģebeke sisteminde, dosya paylaĢtırıcı indisi eriĢim kolaylığı için RAM (Doğrudan EriĢimli Bellek) bellekte tutulmaktadır. Ġkinci bir güç kesilmesi bu dizini tamamen silebilir.  UNIX iĢletim sistemi, dosyaların kalıcı olarak RAM'de açılmasını gerektirir. Anlık bir güç kaybının olması durumunda bile, bütün iĢletim sisteminin uygulama yazılımlarıyla birlikte yeniden yüklenmesi gerekir. Sunucu koruma yalnızca ilk savunma hattıdır, iĢ istasyonlarının güç kesintilerine karĢı UPS koruması sağlamaları gereklidir. Görülebilirliği daha az olan, bu nedenle de tümünün en etkilisi olan etkiler, ekipmanın güvenilirliğinin ve güvenliğinin azalması kadar erken yaĢlanması gibi durumlarda görülen etkilerdir.

Enerji Sorunlarının Çözümü Önceden sözü edilen dört sorunun da çözümü için geliĢtirilen ürün Kesintisiz Güç Sistemi'dir (UPS). Ġlk kez ortaya çıkmalarından bu yana geçen 35 yılın ardından, Kesintisiz Güç Sistemleri, günümüzde, satılan yedek güç arakesitlerinin %95'ini, duyarlı IT uygulamalarında kullanılanların %98'ini temsil etmektedir. UPS, ana besleme sistemleri ve kritik yükler arasındaki arayüzeydir. UPS, ana beslemenin durumundan bağımsız olarak, bunlar aktif olsun olmasın, yüklere yüksek kaliteli elektrik güç sağlar. UPS sistemleri, besleme kaynağından kaynaklanan bütün ana arızalardan arınmıĢ, duyarlı elektronik cihazın güvenilir gereksinimleri tarafından belirlenen toleranslar içinde besleme yapar. Statik güç tedarik sistemleri. Statik güç besleme sistemleri üç ana alt parçadan oluĢmaktadır: 198

Elektrik Kılavuzu

1. Alternatif akımı doğru akıma dönüĢtürmek ve aküyü doldurmak için kullanılan doğrultucu-Ģarj cihazı. 2. Genellikle kurĢun-asit tipi, enerjinin depolanmasını ve gerektiğinde anlık olarak geri verilebilmesini sağlayan akü. 3. Doğru gerilimi mükemmel olarak regüle edilmiĢ ve gerilim ve frekans açısından koĢullandırılmıĢ duruma getirilmiĢ alternatif gerilime dönüĢtürmek için statik invertör. Bunlar temel elemanlardır; ek olarak konulan diğer özellikler, aĢırı yük veya arıza durumunda yedek ana beslemeye dönüĢü sağlamak için statik baypası da içerir. Bu, normal olarak, UPS'in tamamen yalıtılmasını sağlayan bir dıĢ mekanik bakım baypasıyla desteklenmiĢtir. Uzaktan bilgi almak ve sistemi izlemek için değiĢik sinyal olanakları da vardır. Döner güç tedarik sistemleri. Döner güç tedarik sistemleri, bir d.c. motorundan, volandan ve alternatörden oluĢan özgün sistemlerden hareketle geliĢtirilmiĢtir. Döner UPS sistemleri, elektrikli makine teknolojisiyle birlikte statik teknolojiyi de içeren hibrit sistemler durumuna gelmiĢtir ve dört ana parçadan oluĢmaktadır: 1. Statik çözümde olduğu gibi bir doğrultucu-Ģarj cihazı. 2. Statik çözümde olduğu gibi bir akü. 3. Bir a.c. motorunu çalıĢtırmak üzere kullanılan statik invertörün daha basit bir versiyonu. 4. Motor jeneratör, üreticiye bağlı olarak değiĢik biçimlerde olabilir. Bu sistemin, aĢırı yük ve arıza durumlarında kullanılacak ve jeneratörden veya açık arızalardan gelen geçiĢ altı [:subtransiyan] akımlara dayalı statik baypası yoktur. Sistem devredeyken çözüm için, bu sistem statik sistem kadar etkili ve güvenilir değildir fakat döner cihazların lehine ileri sürülen argümanlar, doğrusal olmayan yüklere iyi tolerans sağlayan yüksek kısa devre akımı, galvanik yalıtım ve iç empedanstır. Döner sistemlerin fiziksel boyutlarının kVA'ya oranı ve yüksek gürültüsü (70 – 90 dB) nedeniyle bu sistemler genellikle ayrı odalarda kurulmaktadır. Mükemmel UPS. Mükemmel bir UPS aĢağıdaki özellikleri taĢır:  (Herhangi bir bozuk akım dalga biçimiyle) mükemmel sinüs dalgası Ģeklinde çıktı. 199

Elektrik Kılavuzu

 DüzeltilmiĢ güç için %100 hazır olma durumu (ana hat baypaslarını kullanma gereği yoktur).  Mükemmel sinüs dalgası formunda çıktı (kötü besleme gerilimi halinde, ihmal edilebilir düzeyde girdi harmonikleri ve birim güç faktörü).  Yüksek verimlilik, %97'nin üzerinde.  Küçük boyut (en yüksek düzeyde güç için minimum yer kaplama).  Sessiz (neredeyse tamamen sessiz).  DüĢük ilk maliyet ve yüksek olmayan bakım maliyetleri. Teknolojideki, özellikle de yarıiletken teknolojisindeki ilerlemeler sonucunda, statik UPS'ler bu parametrelere giderek daha yakın hale gelmektedir. UPS uygulaması. UPS, ister 250 VA kiĢisel bilgisayar, istek 4000 kVA veri iĢleme merkezi olsun, bütün integral güç temini ihtiyacının ayrılmaz bir parçası durumuna gelmiĢtir. UPS tipleri, pasif yedek çalıĢma, hatta interaktif ve seri hat üzeri, farklı uygulamalar için uygundur. Şekil 7.13'ten, normal çalıĢma düzeninde, yükün a.c. giriĢinin primer gücü tarafından UPS anahtarı yoluyla beslendiği görülecektir. ĠyileĢtirme sağlamak amacıyla baĢka cihazlar da bulunabilir. Çıktının frekansı, a.c. besleme frekansına bağlıdır. A.C. giriĢ besleme gerilimi UPS'nin önceden belirlenen toleranslarının dıĢında kalmaya baĢladığında, UPS depolanmıĢ enerji çalıĢma biçimine döner, invertör aktif duruma gelir ve yük doğrudan veya (elektronik veya elektromekanik) UPS anahtarı yoluyla invertöre transfer edilir. Akü/invertör bileĢimi, yük geri transfer edildiğinde, depolanmıĢ enerjiden kullanım süresi boyunca veya a.c. girdi besleme gerilimi önceden belirlenmiĢ UPS sınırlarına geri dönünceye kadar (hangisi önce gerçekleĢirse) yük güç beslemesinin sürekliliğini sağlar. A.C. giriĢ besleme geriliminin toleranslar içinde kalması durumunda, Ģarj sistemi görevini yerine getirmeye baĢlar.

200

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.13 Bu tür UPS'ler, düĢük güç kapasiteli, düĢük maliyetli sistemler olduklarından, normal olarak tek baĢına kiĢisel bilgisayarlar için kullanılmaktadır.

ġekil 7.14 Şekil 7.14'te gösterilen sistem için, normal çalıĢma konumunda, yük paralel bir a.c. giriĢi ve UPS invertörü yoluyla ĢartlandırılmıĢ güçle beslenmektedir. Ġnvertör, çıkıĢ voltajı Ģartlandırılması ve/veya akü Ģarjı iĢlevlerini yerine getirir. Çıktı frekansı a.c. giriĢ frekansına bağlıdır. A.C. giriĢ gerilimi önceden belirlenmiĢ UPS

201

Elektrik Kılavuzu

toleranslarının dıĢına düĢtüğünde, invertör ve akü yük beslemesinin sürekliliğini sağlar. DepolanmıĢ enerji konumunda çalıĢırken, invertörden geri beslemeyi önlemek için anahtar a.c. giriĢ beslemesini keser. Birim, akünün kapasitesi yettiği sürece veya a.c. giriĢ besleme değerleri UPS dizayn toleranslarına dönünceye kadar (hangisi önce gerçekleĢirse) depolanmıĢ enerji konumunda çalıĢır. Bu tip UPS genel olarak düĢük veya orta düzeyde güç gerektiren uygulamalarda, PC gruplarıyla birlikte ve muhtemelen yerel Ģebekeler için kullanılır. Hem pasif yedek hattı hem de interaktif hattın, a.c. besleme hatlarından kaynaklanan kendi sınırlamaları vardır. Ana besleme uzun süreler boyunca veya sıra süreler için birçok kez toleransların dıĢında kalırsa depolanmıĢ enerji tükenebilir ve böylelikle ĢartlandırılmıĢ besleme olanağı da tükenir. Bu durumdan sakınmak için, UPS doğrultucularına giriĢler geniĢ bir a.c. besleme toleransları sınırına sahip olmalıdır ve bunun sonucunda kullanılan en yaygın UPS tipi elde edilmiĢ olur.

Hat Üzeri Çifte Dönüşüm Sistemin tanıtımı. Sistem gerçek on line konumunda hazırlanmıĢtır ve her zaman için dikkatle regüle edilmiĢ bir a.c. güç kaynağı sağlayarak duyarlı ve kritik yüklerin güç beslemesindeki her türden bozukluğa karĢı korunmasını sağlar. Şekil 7.1'deki blok Ģemada görüldüğü gibi, standart bir sistem Ģunlardan oluĢur: doğrultucu/akü Ģarj sistemi, invertör, statik anahtar, akü ve manuel baypas.

ġekil 7.15 Statik kesintisiz güç kaynağı sistemi, blok şema ÇalıĢma ilkesi aĢağıdaki gibidir: Normal durum Yük sürekli olarak invertör tarafından beslenmektedir. Doğrultucu/Ģarj sistemi enerji beslemesini giriĢteki elektrik beslemesinden alır ve 202

Elektrik Kılavuzu

aynı zamanda aküyü Ģarj ederken, invertöre de d.c. güç besler. Acil durum A.C. besleme sisteminde arıza çıkması veya beslemenin belirlenen toleransların dıĢına çıkması üzerine, yük beslemesini gücünü aküden alan invertörden, akünün kapasitesine ve beslenen yükün büyüklüğüne bağlı olan bir süre boyunca almayı sürdürür. Yeniden şarj A.C. besleme geriliminin doğru değerlere gelmesinden sonra, doğrultucu/Ģarj sistemi yeniden invertörü beslemeye ve aynı zamanda aküyü yeniden Ģarj etmeye baĢlayacaktır. Statik anahtar Yük için daha da büyük güvenlik sağlamak amacıyla, uzun süreli aĢırı yük veya invertörde arıza olması durumuna yükün otomatik olarak bağlanacağı alternatif bir besleme kaynağı kullanıma hazır durumda bekletilmektedir. Transfer, statik anahtar sayesinde, kesinti olmaksızın gerçekleĢtirilmektedir. Manuel baypas Bu sistem de gerekli durumlarda yükün alternatif besleme kaynağına bağlanması için konulmuĢtur. Bu olanak, bakım amacıyla invertörün ve statik anahtarın yalıtılmasına olanak sağlar. Transfer, yükte kesinti olmaksızın gerçekleĢtirilir. Fotoğraf, Şekil 7.16. bu tip UPS için tipik bir tesisi göstermektedir.

ġekil 7.16 Siel UPS-100 kva modüller. (Sağdaki fotoğraf alt bileşenleri de göstermektedir) Sistemin alt bileĢenlerinin tanıtımı. UPS alt bileĢenleri aĢağıdaki gibidir:

203

Elektrik Kılavuzu

Doğrultucu. Doğrultucu/akü Ģarj sisteminin düzenleniĢi Şekil 7.17'de gösterilmiĢti. Ana bileĢenlerin iĢlevleri aĢağıdaki gibidir:

ġekil 7.17 Doğrultucu/akü şarj sistemi, fonksiyonel çizim Gerilimin sivri uçlarını ve ana beslemede yansıyan 'PT' doğrultucu köprüsünün çalıĢması sonucu üretilen distorsiyonu azaltan indüktans 'PT' 6 darbeli, içsel olarak kontrol edilen altı tristörden oluĢmuĢ, üç fazlı alternatif girdiyi doğru gerilime/akıma çeviren doğrultucu köprüsü. Faz kontrollü doğrultucunun kullanılması, akü kullanılmaksızın %30'a kadar gerilim kaymalarına izin vermektedir. 'FP1' ve 'FP2' Kazara ortaya çıkan aĢırı yüklerden ve kısa devrelerden 'PT' doğrultucu köprüsü tristörlerini koruyan süper hızlı sigortalar. 'Kontrol lojiği/devresi,' yükteki ve giriĢ gerilimindeki belirlenen sınırlar dahilindeki herhangi bir değiĢiklik için doğrultucunun doğrudan çıkıĢ geriliminin kararlılığını garanti etmek amacıyla doğrultucunun bütün çalıĢmasını yönetir. Ayrıca, DIN 41773'ün IU karakteristikleri tarafından tanımlanan otomatik yeniden Ģarj döngüsünü uygulayarak invertör köprüsüne maksimum çıkıĢ akımını da (SH1 üzerinden) ve akü Ģarj akımını (SH2 üzerinden) kontrol eder. "Kontrol devresi," aynı zamanda hem yerel hem uzak alarmları ve sinyalleri yöneterek doğrultucunun çalıĢma durumunu gösterme iĢlevini de yerine getirir. İnvertör. Ġnvertörün düzenleniĢi Şekil 7.19'de verilmiĢtir. Ana bileĢenlerinin iĢlevi aĢağıdaki gibidir: 'FP' Kazara ortaya çıkan d.c. hattı üzerindeki aĢırı yüklere ve kısa devrelere karĢı süper hızlı sigortalar. 'LR'

204

Elektrik Kılavuzu

'C1' Ġnvertör komütatör köprüsü tarafından yansıtılan darbeli akımı bloke eden d.c. filtre. 'TB' Doğrultucudan veya aküden gelen doğru akımı alternatif akıma dönüĢtüren transistörlü invertör komütatör köprüsü (IGBT) 'TI' TB köprüsünden gelen a.c. beslemesini yük beslemesinin sınırları içinde a.c. akımına uyarlayan çıkıĢ transformatörü 'C2' A.C. çıkıĢ gerilimindeki harmonikleri minimize eden çıkıĢ filtresi.

ġekil 7.18 İnvertör, fonksiyonel çizim 'Kontrol devresi,' yükteki ve giriĢ gerilimindeki belirlenen sınırlar dahilindeki herhangi bir değiĢiklik için invertörün doğrudan çıkıĢ geriliminin kararlılığını garanti etmek amacıyla doğrultucunun bütün çalıĢmasını yönetir. "Kontrol devresi," aynı zamanda hem yerel hem uzak alarmları ve sinyalleri yöneterek invertörün çalıĢma durumunu gösterme iĢlevini de yerine getirir. Statik anahtar. Statik anahtarın düzenlenmesi Şekil 7.19'da verilmiĢtir. Ana bileĢenlerinin iĢlevleri aĢağıdaki gibidir:

ġekil 7.19 Statik anahtar, fonksiyonel çizim 205

Elektrik Kılavuzu

'SSI' Ġnvertör gerilimini anahtarlayan, paralel pozitif ve negatif iletim modunda bağlanmıĢ tristör çifti. Bu tristörlerden geçen maksimum akım invertör tarafından sınırlanmıĢtır. 'SSR' Ana güç giriĢini anahtarlayan, paralel pozitif ve negatif iletim modunda bağlanmıĢ tristör çifti. "Kontrol devresi," statik anahtarın değiĢik bileĢenlerini yönetir. Daha özel olarak, sürekli denetim altında, invertör çıkıĢ gerilimini ana besleme gerilimiyle senkronize durumda tutar. Ayrıca, invertör tarafında bir tristör çiftini, SSI, ve ana besleme tarafında bir tristör çiftini, SSI, kontrol eder. Normal çalıĢma koĢullarında, 'SSS' tristörleri tetiklendiğinde, yük invertör tarafından beslenir. Çıktıda aĢırı yük durumu ortaya çıktığında veya invertör arızalandığında, yük ana besleme kaynağına transfer edilir, 'SSR' tristörleri tetiklenir ve 'SSI' tristörleri üzerindeki tetikleme sinyali kaldırılır. Arıza durumunda, invertör reset edilerek normal çalıĢma koĢulları yeniden oluĢturulur. Hem invertör-ana besleme hem ana besleme-invertör anahtarlaması, yük üzerinde hiç bir düzensizliği yol açmaksızın sıfır zamanda otomatik olarak gerçekleĢir. Bu anahtarlama iĢlemi manuel olarak da gerçekleĢtirilebilir. "Kontrol devresi," aynı zamanda hem yerel hem uzaktaki alarmları ve sinyalleri kontrol ederek doğrultucunun iĢlevsel durumunu gösterme görevini de yerine getirmektedir.

UPS İçin Genel Koşullar Sertifikalandırma. Üreticinin ISO 9001 tarafından sertifikalandırılmıĢ olması gereklidir. UPS aynı zamanda, 73/23, 93/68 ve 89/36, 91/31, 93/68 Güvenlik ve EMC Direktifleri uyarınca CE damgasını almıĢ ve aĢağıdaki uluslararası standartlara uygun olarak üretilmiĢ olmalıdır: 

IEC 6950



BS EN 250091-1



BS EN 250091-2



BS EN 250091-3

Ofis Ekipmanlarının Güvenliği } Elektromanyetik Emisyonlar, Ġletilen ve Yayılan

206

Elektrik Kılavuzu

BileĢenler. Bütün aktif elektronik cihazlar katı hal cihazlar olmalı ve maksimum güvenilirlik için tavsiye edilen iĢletme parametrelerini aĢmamalıdır. Nötr bağlantı ve topraklama. UPS çıkıĢ nötr hattı UPS Ģasisinden elektrik açısından izole edilmiĢ olmalıdır. UPS çıkıĢının a.c. nötr hattı, UPS içindeki ticari a.c. kaynağının nötr hattına bağlanmalıdır. EMI ve anormal akımların bastırılması. Bilgisayar sistemlerinin veya benzer elektronik yüklerin UPS'i etkilemesini veya UPS tarafından olumsuz etkilenmelerini önlemek için elektromanyetik etkiler minimuma indirilmelidir. UPS, EN 250091-2'deki koĢulları karĢılayacak biçimde tasarımlanmalıdır.

Doğrultucu/Akümülatör Şarjı Genel/Besleme. Besleme için gelen a.c. gerilimi, doğrultucu/akü Ģarj sistemi tarafından, regüle edilmiĢ d.c. çıkıĢına dönüĢtürülmektedir. Doğrultucu/akü Ģarj sistemi genel olarak 6 veya 12 darbeli, sabit gerilim/akım özelliklerine sahip, tamamen kontrol altındaki tristör köprüsünden oluĢmaktadır. Arızaların üst üste yığılmasını önlemek amacıyla, giriĢin her bir fazı hızlı etki gösteren sigortalarla tek tek sigortalanmalıdır. Doğrultucu akü Ģarj sistemi seçilen akü tipiyle (vanalarla düzenlenmiĢ kurĢun-asit (VRLA), havalandırmalı sabit kurĢun-asit, nikel-kadmiyum) kullanılmak içi uygun olmalıdır. Voltaj regülasyonu. Doğrultucu/akü Ģarj sisteminin çıkıĢ gerilimi, aĢağıdaki koĢulların her birinde ±%1'den fazla sapma göstermemelidir:  Sıfır yükten %100 yüke değiĢim.  Besleme limitleri içinde kalan primer besleme gerilimlerinde ve frekanslarında. Optimum akü Ģarjını garanti etmek ve akünün ömrünü maksimuma çıkartmak için yüzer/dalgalanan gerilim akünün bulunduğu çevre sıcaklığına göre otomatik olarak ayarlanmalıdır. Doğrultucu, beslemedeki a.c. gerilimi nominal değerinin %25 altında düĢmedikçe, akülerden güç çekmeksizin, invertöre nominal gücünü verebilecek yetenekte olmalıdır. GiriĢ/yumuĢak kalkıĢ. Doğrultucu/akü Ģarj sisteminin, birimin, besleme gerilimi uygulandıktan sonraki 30 saniye içinde yükünü 207

Elektrik Kılavuzu

derece derece kazanmasını sağlamayı garanti eden, zamanlanmıĢ bir giriĢ devresi olmalıdır. Herhangi bir yedek jeneratörün UPS giriĢine derece derece besleme yapmasını ve ana besleme normal durumuna gelinceye kadar akülerin yeniden Ģarj edilmesini önleyen bir düzenek de istenen bir Ģeydir. Güç faktörü. Doğrultucu/akü Ģarj sisteminin güç faktörü, 0.9'a eĢit veya daha yüksek olmalıdır. Nominal yükte gecikmeli olmalı, nominal gerilimde, otomatik yüzer Ģarj durumunda olmalıdır. Filtreleme. Doğrultucu/akü Ģarj sistemi, dalgalı gerilimi %1'den aĢağı olacak biçimde sınırlandırmalıdır. Toplam harmonik distorsiyon. Ana beslemeye enjekte edilen maksimum THD yerel yetkililerin düzenlemelerine göre, 12 darbeli doğrultucu ve filtreleme seçeneği kullanılarak sınırlandırılmalıdır. Büyük birimlerde bu düzey %5'e kadar düĢürülebilir. Kapasite. Doğrultucu/akü Ģarj sisteminin, aynı zamanda aküyü tam Ģarjlı yedek durumunda tutarken invertörün nominal gücünü de desteklemeye yeterli kapasitesi olmalıdır. Akünün kısmen veya tamamen boĢalmasından sonra, doğrultucu/Ģarj sistemi otomatik olarak invertöre güç vermeli ve aküyü yeniden Ģarj etmelidir. Otomatik akü testi. Genellikle, akünün durumu, periyodik aralıklarla test edilmektedir. Test, akünün ve ilgili bağlantılarının kablolarının iyi durumda olduklarını görmek üzere düzenlenen zayıf bir deĢarjdan oluĢmaktadır. Akü testi, akünün arızalı olduğunun belirlenmesi durumunda bile yük için herhangi bir risk doğurmayacak özellikleri taĢımalıdır. Otomatik test tarafından belirlenen akü arızası, genel olarak, kullanıcıya önlem almak için uyaran bir alarm yayınlar.

IGBT İnvertörü Ġnvertörde IGBT güç cihazları kullanılır ve sinüzoidal çıkıĢ gerilimi üretmek için PWM ilkesi kullanılır. Ġnvertör, normal doğrultucu/akü Ģarj çıktıları ve akü gerilim aralığı içinde belirlenen parametreler içinde çalıĢmalıdır. Voltaj regülasyonu. Ġnvertörün çıkıĢ gerilimi aĢağıda verilen tipik performans değerlerini yakalamalıdır.

208

Elektrik Kılavuzu

Kararlı durum. Kararlı durumdaki çıkıĢ gerilimi, giriĢ geriliminin ve yük oynamalarının belirlenen sınırlar içinde olması durumunda ±%1'den fazla olmamalıdır. Geçici gerilim tepkisi. %100 yük uygulamasına veya kaldırılmasına maruz kaldığında geçici gerilim ±%5'i geçmemelidir. Geçici toparlanma. %100'lük ani yük değiĢimi sonrasında çıkıĢ gerilimi 20 milisaniye içinde nominal değerinin ±%2'sine dönmelidir. Frekans düzenleme. Ġnvertör çıkıĢ frekansı aĢağıdaki tipik performans değerlerine eriĢecek biçimde kontrol edilmelidir. Kararlı durum. Rezerv beslemeyle senkronize edildiğinde kararlı durum çıkıĢ frekansı genellikle ±%1'den ve ±%4'ten fazla olmayan bir aralık içinde seçilebilir. Frekans kontrolü. Ġnvertörün çıkıĢ frekansı genellikle bir kuartz osilatörle kontrol edilir. Bu tek baĢına bir birim olarak veya ayrı bir a.c. kaynağıyla senkronize çalıĢma sağlamak amacıyla yardımcı olarak çalıĢtırılabilir. Dengeli çalıĢma sırasında frekans kontrolünün doğruluğu nominal değerin ±%0.05'i olmalıdır. Toplam harmonik distorsiyon. Çıktı geriliminin harmonik distorsiyonunu doğrusal yük koĢullarında %2'nin altında düĢürmek amacıyla, invertöre harmonik nötralizasyon ve filtreleme sağlanmalıdır. ÇıkıĢ güç transformatörü. Ġnvertör a.c. çıkıĢı için kuru tip yalıtım transformatörü genellikle konulmaktadır. AĢırı yük. Ġnvertörün, genellikle %125 aĢırı yükte 15 dakikaya, %150 aĢırı yükte 10 saniyeye kadar güç sağlayabilmesi istenir. Ġnvertörün devreden çıkarılması. Ġçsel bir arıza algılanması durumunda, invertörün elektrik kontrolü, invertörü genellikle hemen kritik yükten uzaklaĢtırır, bunun sınırları içinde olması durumunda yükü rezerve aktarır ve kendi kendisini kapatır.

Statik Anahtar Elektronik anahtar, doğal olarak değiĢtirilen, yüksek hızlı, katı hal, sürekli çalıĢma için tasarlanmıĢ bir transfer cihazıdır. Arızaların yığılma yaratmasını önlemek amacıyla, giriĢin her fazına hızlı tepki veren sigortalarla tek tek sigorta bağlantısı yapılmalıdır.

209

Elektrik Kılavuzu

Elektronik statik anahtar tarafından, aĢağıdaki transfer ve yeniden transfer iĢlemleri yerine getirilmelidir:  AĢağıdaki uyarımlarla baĢlatılan, rezerv kaynaklara kesintisiz transfer:  çıkıĢta aĢırı yük  limitlerin dıĢında d.c. gerilimi  invertörde arızalanma  yüksek sıcaklık  Kontrol panelinden baĢlatılan, rezerv güç kaynağına / kaynağından manuel transfer /yeniden transfer  Ġnvertör yük kaldırabilecek durumda olduğunda baĢlatılan, rezerv beslemeden kesintisiz yeniden transfer.  AĢağıdaki koĢullarda, kesintisiz otomatik yeniden transfer engellenmelidir:  bakım anahtarı üzerinden baypasa manuel transfer  invertörün statik anahtarında arıza  UPS çıkıĢında aĢırı yük (aĢırı yük durumu ortadan kalkıncaya kadar)  aĢağıdaki koĢullarda bütün duraklamasız transferler ve yeniden transferler engellenmelidir:  invertör çıkıĢ gerilimi veya rezerv besleme sınırların dıĢındaysa  frekans senkronizasyonu sınırların dıĢındaysa Aşırı yük. Elektronik statik anahtarın aĢağıdaki sürelerle aĢırı yükleri destekleyebilmesi gereklidir:  %150 aĢırı yükü 30 dakika.  %1000 aĢırı yükü 100 milisaniye. Manuel bakım baypası. Bakım sırasında operatörün güvenliğini garanti etmek iç in UPS'yi ve statik anahtarı izole ederken kritik yükün rezerv kaynaktan beslenmesini sağlamak amacıyla baypas anahtarı konulmalıdır.

210

Elektrik Kılavuzu

İzleme ve Kontrol

ġekil 7.20 Gösterge panelinden izleme, oklu tuşlarla yüklü programlardan seçme olanağı, LED'lerle açık kapalı kontrol; aşırı yük, arıza panelleri, panel üstünden programlama olanağı… UPS, normal olarak, operatörün, gerekli önlemleri almasını sağlamak kadar sistemin durumunu ve performansını da izlemesini sağlayacak gerekli kontrolleri, ölçüm cihazlarını ve göstergeleri içerecektir. Mimik panel. Bu kontroller ve göstergeler normal olarak alt birimlerin durumunu göstermek için LED’ler ve ekrandan oluĢmuĢ bir mimik panel üzerindedir (bkz. Şekil 7.20). Gösterge. AydınlatılmıĢ LCD ekran, LED’ler ve tuĢ takımları UPS'nin çalıĢma parametrelerinin ve bütün ölçümlerinin ve alarmlarının izlenmesini sağlar (Şekil 7.21). Ayrıca, zaman aralıkları içinde her bir alt bileĢenin çalıĢma durumunun izlenmesi mümkündür. Bir alarm durumu ortaya çıktığında, sesli alarm baĢlatılır ve/veya özel bir alarm mesajı görüntülenir. Uygun düğmeye basılarak sesli alarm susturulabilir. Normal çalıĢma sırasında, kullanıcı, Şekil 7.20'de gösterilen düğmelerden birine basarak LCD'yi kontrol edebilir. Bilgi mesajlarına eriĢebilmek amacıyla ekran ileri geri sarılabilir. Birkaç düğmeye bir anda basılarak, aĢağıda verilen bilgileri elde etmeyi sağlayacak daha baĢka ölçümler de elde edilebilir: 211

Elektrik Kılavuzu

UPS çıkıĢ gerilimleri Doğrultucu giriĢ gerilimi Rezerv giriĢ gerilimleri UPS çıkıĢ akımları Doğrultucu giriĢ akımları UPS çıkıĢının görünür gücü, aktif gücü ve güç faktörü UPS çıkıĢ frekansı Rezerv besleme frekansı Akü gerilimi, kalan yedekleme zamanı (son deĢarja %) Akü sıcaklığı ve akımı Gücün geçmiĢteki durumu. Bütün alarmlar UPS'de saklanıp gerektiğinde kullanıcının bilgisine açılabilir. Bu kolaylık, arıza nedeninin belirlenmesinde bir aksaklık olması durumunda sistemin durumunun analiz edilebilmesine olanak sağlar. Göstergeden, alarmların (toplam) sayısına, süresine ve zamanına iliĢkin ek bilgi de alınabilir. Fiberoptik bağlantılar. Bunlar, sorunlu elektrik sistemlerin bulunduğu çevrelerde, uzak mesafelere bile en üst güvenlik koĢullarında veri ve bilgi göndermenin en iyi yolunu sağlarlar. Bilgisayarlara bağlantı için birçok arayüzey seçeneği vardır. Bu arayüzeyler, bütün verilerin alınmasıyla UPS'nin durumunun izlenmesine olanak sağlar. Ġstenirse, UPS kullanıcı tarafından kontrol edilebilir. Uzaktan durum izleme paneli veya bina yönetim sistemi için standart bağlantılar mevcuttur. UPS tek baĢına duran bir kabine, IP20 tipi sökülebilir panellerle yerleĢtirilebilir. Bütün bileĢenlerin spesifikasyonlar içinde çalıĢmasını garanti etmek için alttan hava giriĢi ve üstten tepeye yakın hava çıkıĢı sağlanarak zorlanmıĢ hava dolaĢımıyla havalandırma/soğutma sağlanabilir. UPS, karĢılaĢılabilecek her türden çevre koĢuluna ve bunların bileĢimlerine dayanabilecek nitelikte olmalıdır. Bunlar, genellikle, 0 – 40 ºC arasında çevre sıcaklıklarını (çalıĢma sıcaklığı – aküler hariç) ve 25 ºC'de %90'a eriĢen (yoğunlaĢmayan) nemi kapsar.

Paralel Konfigürasyonlar Orta ve yüksek güçlü kesintisiz güç sistemlerinin, aynı nominal güç düzeyindeki çok modüllü konfigürasyonlar için paralel bağlanabilme özelliği olmalıdır. 212

Elektrik Kılavuzu

Paralel güç. Tek birimden elde edilebilecek olandan daha yüksek güç beslemesi elde etmek için baĢvurulur; ancak birçok birimin paralel yerleĢtirilmesi durumunda, bir birimde arıza olması durumunda bütün birimler baypas durumuna geçecektir. Paralel yedek. Yükün modüller arasında paylaĢıldığı durumlarda, örneğin, 100 kVA yükte, 100 kVA gücünde iki modül %100 yedek, 50 kVA gücünde üç modül %50 yedekleme sağlar. Böylelikle de güç beslemenin güvenilirliğini artırırlar. Alternatif iki paralel bağlama yöntemi vardır: merkezi olmayan ve merkezi; bunların arasındaki temel fark, merkezi bağlamada, konfigürasyonu yapılan sistemin ek olarak tek bir rezerv statik anahtarı gerektirmesidir. Bu durum, bu bölümde arıza olması durumunda bütün sistemin rezerv kaynak bulamaması durumunun ortaya çıkmasını doğuracağı "tek ortak arıza noktası" durumuna neden olacaktır. Bu nedenle, üreticilerin çoğunluğu "merkezi olmayan" konfigürasyonu kullanırlar. Merkezi olmayan paralel konfigürasyon aĢağıdaki yararları sağlar:  merkezi seçenekle karĢılaĢtırıldığında artmıĢ ve daha üstün güvenlik  maksimum esneklik  gelecekteki yük büyümelerini önceden görme zorunluluğunun olmaması  sınırlı ilk yatırım. Özellikleri, performansı ve izlenmesi tek bir modül için olduğu gibidir. Paralel bağlanabilecek UPS'lerin maksimum sayısı normal olarak altıdır. Merkezi olmayan paralel bağlantı felsefesi, tek bir modülün bütün alt bileĢenlerini içeren UPS'lerin paralel bağlanmasını sağlar (bkz. Şekil 7.21).

213

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.21 Merkezi olmayan paralel düzenleme durumundaki UPS'ler Şekil 7.21'deki alt bileĢenler aĢağıdaki gibidir: IN1 Ana Besleme GiriĢi IN2 Rezerv GiriĢi OUT Yük Ġçin Çıktı SW 1/2/3/4 Koruma Cihazlarının Anahtarları 1 Doğrultucu/Akü ġarjı 3 IGBT Ġnvertör 4 Statik Anahtar Bunlar, UPS'nin standart alt bileĢenleridir. 2 Akü Bu, her zaman için UPS kabininin dıĢındadır. Şekil 7.22. hizmet için kurulduğu biçimiyle, üç modüllü, paralel, yedekli sistemi göstermektedir.

214

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.22 Modül başına 250 kVA nominal gücü olan esnek modüllü paralel yedekli sistem AEG

Tipik Düzenlemeler Şekil 17.23'te gösterilen düzenleme, binadaki bütün ekipmanlara zorunlu olmayan a.c. besleme, kritik yüklere, bilgisayarlara, vb. zorunlu (yüksek bütünlüklü) a.c. beslemesi sağlayan UPS'ye besleme yapan LV dağıtım panosunu içerir. Toptan elektrik kesilmesi veya uzun süreli UPS limitleri dıĢında kalma durumu ortaya çıktığında jeneratör otomatik olarak devreye girer. Jeneratörün a.c. güç çıktısı, LV paneli üzerindeki monitörle kontrol edilir ve UPS'nin Ģu andaki gereksinim sınırları içinde olduğunda, anahtarlar değiĢir ve jeneratör hayati olmayan yüklere de besleme yapmaya baĢlar. Jeneratör setleri normal olarak devreye girdiklerinden birkaç dakika sonra beslemeye baĢlarlar; fakat jeneratör otomatik olarak devreye giremezse, bu durumda fazladan zaman gerektiren manuel müdahale gerekecektir. DepolanmıĢ enerji kaynağının (akü) bu durumda besleme yapabileceği yeterince enerjisi olmalıdır. Akü, normal olarak, manuel devreye alma süresine bağlı olarak 15 dakikalık bir süre için çıkıĢ yükünü destekleyecek biçimde tasarlanmıĢtır.

215

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.23 UPS düzenlemesi A.C. beslemeleri yeterli duruma döndüğünde, anahtarlar, hayati olmayan beslemelerde karıĢıklıklar yaratmasına karĢın, genel besleme sistemine dönüĢü sağlar. UPS, temel (yüksek bütünlüklü) a.c. gücünden kritik yüke geçiĢte karıĢıklıklar veya değiĢiklikler olmamasını sağlar. Jeneratör, durdurulmadan önce bir süre yüksüz çalıĢmaya bırakılır.

Dizel Kesintisiz Güç Sistemleri Bu sistemler, önceden anlatılan dizel, UPS ve akü sisteminin bir alternatifidir ve 20 MVA'ya kadar büyük yükler için kullanılabilmektedirler Sistemin tanıtımı. Şekil 7.24'te gösterilen sistem Ģu bileĢenlerden oluĢmaktadır: 1. Elektrik hız kontrollü dizel motor 2. Elektromanyetik kavrama. 3. AĢağıdaki bileĢenlerden oluĢan fırçasız senkronize makine:  bir dört kutuplu motor/alternatör  bir çok kutuplu, asenkron fren motor (statoru, alternatörün rotoruyla aynı Ģaft üzerine monte edilmiĢ) ve onun dıĢsal sincap kafesli rotoru (accu-rotor, aĢağıya bakınız)  üç uyarıcı ve iki dönen doğrultucu

216

Elektrik Kılavuzu

ġekil 7.25 Accu-rotor bazlı dizel tahrikli UPS 4. AĢağıdakileri içeren bir kontrol ve güç paneli:  PLC  ana sensörler  bobin  sekiz elektronik kontrol kartı Normal durumda çalıĢma. Normal çalıĢma koĢullarında, motorlu kesiciler/frenleyiciler D1 ve D2 kapalı (D3 açık) durumdadır ve ana besleme bobin üzerinden yüke beslenmektedir. Senkronize makine, senkronize motor olarak çalıĢmaktadır. Normal çalıĢma durumunda aĢağıdaki ana fonksiyonlar yerine getirilir: (a) gelen akımdan giden akım yönüne filtreleme (b)giden akımdan gelen akım yönüne filtreleme (c) voltaj regülasyonu (d)güç faktörünün iyileĢtirilmesi (e) baypas iĢlemine baĢvurmaksızın sigortaları temizleme Asenkron bir motorun (1125 r.p.m.'de dönen, düĢük kaymalı) alan sarımları, senkronize motorla aynı Ģaft üzerine monte edilmiĢtir. Accu-rotor olarak adlandırılan sincap kafesli rotor ±1100 r.p.m. kaymayla bu alanı izler. 1100 r.p.m. artı Ģaftın 1500 r.p.m. dönüĢü, yataklarını yalnızca 1100 r.p.m.'de dönmesine karĢın, accu-rotorun 2600 r.p.m.'de

217

Elektrik Kılavuzu

döndüğü anlamına gelir (çünkü bu yataklar 1500 r.p.m. Ģaft üzerine monte edilmiĢtir). Tek örnek olan No-Break KS® accu-rotor 2000 kVA güce kadar makineler için enerji depolayabilir ve buna karĢın yataklar yalnızca 1100 r.p.m. düĢük hızda döner ve accu-rotor kütlesinde oransız bir artıĢa neden olmaz. Daha ayrıntılı bakıldığında çalıĢması aĢağıdaki gibidir: Mikro kesintilerin ortadan kaldırılması. 300 milisaniyeye kadar bütün kesintili, tam yükte çalıĢan sistem tarafından, motor devreye sokulmaksızın giderilir. Yükün daha düĢük olması durumunda daha uzun süreli mikro kesintilerin giderilmesi mümkündür. Besleme voltajının düzenlenmesi. Bobinin ilerisindeki gerilim, öncesindeki gerilimin değiĢmesi durumunda bile seçilen nominal değerden ±%1 sapmayla kontrol edilir. Bu, alternatörün uyarım akımını, reaktif akımın değiĢmesi sonucunu verecek Ģekilde değiĢtiren elektronik voltaj regülatörüyle gerçekleĢtirilir. Besleme gerilimindeki değiĢimin %15'i geçmesi durumunda, D1 kesicisi açılır ve motor çalıĢmaya baĢlar. Senkronize kompansatör (Güç faktörünün iyileĢtirilmesi). Besleme tarafındaki güç faktörünü 0.99'a çıkaran reaktif güç üretimi sağlamak için stato-alternatöre hafif bir aĢırı uyarım uygulanır. Harmoniklerin filtre edilmesi ve kısa devreler. Bobinlerin statoalternatörün çok düĢük iç reaktansıyla (%5) bir araya gelmesi ana beslemeden beslemeye giden, örnekleri aĢağıda verilmiĢ bütün aksaklıklar için mükemmel bir filtre oluĢturur:  ĢimĢekler ve kullanıcılar tarafından indüklenen gerilim sıçramaları (%99'a kadar azaltma)  ana beslemelerdeki harmonikler  yük üzerindeki harmonikler  gelen akım ve giden akım taraflarındaki kısa devrelerden kaynaklanan düĢük gerilim oynamaları Piklerin budanması. Güçlere duyarlı ekipmanların eklenmesiyle, kullanıcı tarafından tüketilen besleme gücünün belirlenmesi ve kesintisiz güç amacıyla dizel motorunun çalıĢtırılması mümkündür. Bu uygulama, yük çekiĢlerini üzerinde anlaĢılan besleme sözleĢmesiyle belirlenen çekiĢ değerini aĢması durumunda ana

218

Elektrik Kılavuzu

beslemeyi yapan yetkililerin uygulayacağı cezalardan kurtulmayı sağlar. Verimlilik. Bütün bu iĢlemler son derece yüksek toplam verimlilik düzeylerinde (%93 – %96.4) gerçekleĢtirilir ve bu nedenle iĢletme maliyetleri son derece düĢüktür. Test. Sistem kendi kendisini test etmektedir. Bir mikroiĢlemci her hafta dizel motorunu çalıĢtırır ve aylık olarak sistemin tam yükte testini yapar ve test çıktılarını ve modem tanılarını hazırlar. Besleme voltajının düzenlenmesi. Kesintisiz dizel sistem, statoalternatör için yalnızca besleme tarafına yerleĢtirilmiĢ bir indüktans gerektirir. Stato-alternatörün son derece düĢük iç reaktansı olduğundan, akımın akıĢ yönünde indüktans gerektirmez. Bu düĢük iç reaktans, stato-alternatöre düĢük gerilim değiĢiklikleriyle son derece yüksek kısa devre akımı sağlama olanağı tanır. Besleme tarafındaki indüktansın, stato-alternatörle birlikte üç iĢlevi vardır: 1. Bütün harmoniklerin filtre edilmesi. 2. Besleme tarafında kısa devre olması durumunda, hatalı akımı tam yük akımının dört katıyla sınırlanması. 3. Ana besleme geriliminin regülasyonu.  indüktansın öncesindeki ana besleme akımı düĢüktür  stato-alternatör reaktif akımı besler ve geliĢ gerilimini potansiyometreyle ayarlanan nominal değerlere yükseltir  geliĢ yönündeki ana besleme gerilimi değiĢirse, statoalternatör, yüke besleme tarafındaki gerilimi aynı nominal değerde tutmak amacıyla reaktif akımı otomatik olarak ayarlar. Ana besleme gerilimi yükseldiğinde reaktif akım azalır ve benzer Ģekilde ana besleme gerilimi düĢtüğünde reaktif akım artar.

Güneş Enerjisi GüneĢ enerjisinin çok büyük bir enerji tedarik kaynağı olduğunun bilim adamları tarafından uzun zaman önce farkına varılmıĢ olmasına karĢın, geçmiĢte bu enerjinin toplanabilmesine yönelik çok az çalıĢma yapılmıĢtır. Ancak, geçtiğimiz birkaç yıl içinde, konuya duyulan ilgi artmıĢtır ve bugün çalıĢır durumda çok sayıda cihaz vardır. 219

Elektrik Kılavuzu

Bu alandaki asıl cihaz güneĢ pilidir. Bu, silisyuma bir negatif potansiyel kazandırmak amacıyla az miktarda bor (veya benzer bir madde) içeren ince bir silisyum disktir. Birkaç mikron kalınlığında bir p-tipi malzemenin (bkz. Kısım 4) ince bir tabakası diskin üst yüzeyine yayılır ve bütün çevre boyunca uçları katlanır. Daha sonra bu parça yüzü camdan yapılmıĢ bir muhafazanın içine kapatılır ve yansıma kayıplarını önlemek amacıyla diskin yüzeyi silikon yağıyla doldurulur. Anlatılanlardan anlaĢılacağı gibi, kabaca konuĢulduğunda, bu düzenleme, n-plakasından p-plakasının boĢluklarına akan elektronların bir akım oluĢturduğu transistörlere benzemektedir. GüneĢ pillerinde güç, bariyer bağlantılarındaki bu süreç tarafından üretilmektedir. GüneĢ enerjisi, 1958'den bu yana uzay araçları için birincil enerji kaynağı olmuĢtur. GüneĢ pillerinin teme bileĢenleri Şekil 7.26'da gösterilmektedir. Tipik olarak 20 mm x 200 mm ve 300 m kalınlığında bir tek kristal silisyum enerji dönüĢümünü sağlayan parçayı oluĢturur. p üzerinde n biçimindeki düzenlemede, borla cilalanmıĢ kristale fosfor difüzyonuyla yüzey bağlantısı oluĢturulur. Metal kontaklar pilin önüne ve arkasına kaplanır veya buharların yoğunlaĢmasıyla oluĢturulur ve daha sonra aktif yüzey, yansımayı önleyen silisyumdioksit veya titanyumoksit tabakasıyla kaplanır.

ġekil 7.26 Uzay araçları için kullanıldığı biçimiyle güneş pili Bu özellikleri taĢıyan ve atmosferin dıĢında 250 ºC normal güneĢ ıĢığı altında çalıĢan bir güneĢ pili, 140–150MA kısa devre akımı ve 530 mV – 580 mV açık devre voltajı üretmektedir; ikincisi, çalıĢmanın gerçekleĢtiği alandan bağımsızdır. Maksimum güç 55 220

Elektrik Kılavuzu

mW – 65 mW arasındadır ve 400 mV–500mV gerilimlerinde elde edilebilmektedir. Pil, geliĢ açısının kosinüsü kadar güneĢten çevrildiğinde çıktısı düĢer. Sıcaklıktaki bir yükselme, maksimum yaklaĢık %11 olan dönüĢüm verimliliğinde hızlı düĢüĢlere neden olur. 80 ºC'lik yükselme çıktıyı yarı yarıya düĢürür. Saf silisyum kötü bir radyasyon yayıcı olduğundan, pil camla veya eritilmiĢ silikayla kaplanmaktadır. Bu kaplama, radyasyon yayma katsayısı yüksek olan sırt kaplamasıyla birlikte, güneĢe dönük bir sıranın sıcaklığını 60 ºC'yle sınırlandırır. Uzay uygulamalarında bu kaplama aynı zamanda radyasyona ve mikrometeorlara karĢı da bir koruma sağlar. Uzay uygulamaları için baĢka birçok pil malzemesi incelenmiĢtir, fakat mevcut sistemlere ciddi biçimde rakip olabilecek olanlar yalnızca galyum arsenit ve polikristalin kadmiyum sülfittir. Silisyumla karĢılaĢtırıldıklarında her ikisinin de eksiklikleri vardır. Ancak, kadmiyum sülfitli piller fotoelektrik pillerde kullanılmaktadır (bkz. Kısım 4). Büyük ölçekli güç üretimi amacıyla güneĢ enerjisinin dizginlenmesine yönelik giriĢimler üzerinde çalıĢılmasına karĢın ekonomik maliyetlerle bunun sağlanabilmesine yönelik gerçek bir baĢarı ortada yoktur. Yoğun ısı enerjisi üretmek amacıyla güneĢ ıĢınlarının odaklanması benimsenen asıl yöntemdir ve Ġsviçre'de buna yönelik büyük bir tesis vardır. Bu nitelikte bir tesisin uzayda kurulup enerjiyi dünyaya yönlendirmesine yönelik projeler üzerinde konuĢulmaktadır; ancak günümüzde bunun gerçekleĢtirilmesi pratik değildir.

221

Elektrik Kılavuzu

İletim ve Dağıtım

iki telli d.c. Şekil 8.1'e bakarsak, her iletkendeki gerilim düĢüĢü = IR'dir; bu durumda, toplam gerilim düĢüĢü = 2IR'dir. O halde, toplam güç kaybı = 2I2R'dir çıktı VI EI  2 I 2 R   girdi EI EI

Verimlilik 



VI VI  1IR

Voltaj regülasyonu 

E  V 2IR  V V

ġekil 8.1 İki telli d.c. besleme Tek faz a.c. Şekil 8.2'ye bakarsak, sabitler X ve R ile gösterilmektedir ve burada X iletkenin reaktansı, R ise direncidir (bu noktada kapasitans ihmal edilmiĢtir).

ġekil 8.2 Tek faz a.c. besleme Yükün güç faktörünü cos  olarak alırsak, gücü alan uçtaki gerilim, V ve gönderen uçtaki gerilim E, aĢağıdaki denklemle verilecektir: E  (V cos   2IR)  (V sin   2IX ) 2

2

Gerilim düĢüĢü ve regülasyon, E ve V'nin değerlerinden bulunabilir.

222

Elektrik Kılavuzu

Ġletken baĢına gerilim düĢüĢü için yaklaĢık bir değer, IRcos + IX sin formülüyle verilmektedir. Bu nedenle, toplam gerilim düĢüĢü, 2(IRcos + IX sin) olacaktır. Her bir iletken için güç kaybı I2R'dir ve bütün hat için güç kaybını 2I2R olarak vermektedir. Besleme ucundaki güç faktörü (coss) aĢağıdaki denklemden tan  s 

V sin   2IX V cos   2IR

verimlilik de aĢağıdaki denklemden bulunur. VI cos  VI cos   2I 2 R

Üç faz a.c. Kapasitansı ihmal ederek, hat sabitleri Şekil 8.3'te gösterildiği gibi olacaktır ve aĢağıdaki ayrıntılar üçgen bağlanmıĢ yüke göre verilmiĢtir.

ġekil 8.3 Üç faz a.c. besleme Her bir iletken için reaktans ve direnç kayıpları IX ve IR olacaktır. Fakat, üç faz için faz baĢına reaktans ve direnç kayıpları 3 IX ve 3 IR olacaktır. Bu durumda, V ve E arasındaki iliĢki aĢağıdaki denklemle verilecektir: E  (V cos   3IR)  (V sin   3XI) 2

2

Besleme ucunda güç faktörü aĢağıdaki denklemden elde edilebilir: tan  

V sin   3IX V cos   3IR

Her bir hattaki kayıp I2R, bu durumda, toplam kayıp 3I2R olacaktır. Bu durumda, verimlilik aĢağıdaki denklemle bulunabilir: 3VI cos  3VI cos   3I 2 R

Hattın voltaj regülasyonu,

E V V

formülüyle bulunacaktır.

223

Elektrik Kılavuzu

Üç fazlı bir devre için vektör diyagram Şekil 8.4'te gösterilmektedir ve IR ve IX'in öncesindeki 3 ifadeleri atılarak bu diyagram tek faz için de kullanılabilir.

ġekil 8.4 Üç fazlı hat içi vektör diyagram Kelvin kanunu. Herhangi bir iletim hattında, hattın yıllık sermaye maliyetinin yıl boyunca hattan enerji iletimi sırasındaki enerji kaybının maliyetine eĢit olduğunda maksimum ekonominin sağlanacağı gösterilebilir. Bu Kelvin kanunu olarak bilinmektedir ve iletim hatları için kullanılacak boyutların belirlenmesinde kılavuz olarak kullanılmaktadır. Kelvin kanunu kullanılarak elde edilen sonuç gerilim düĢüĢü, akım taĢıma kapasitesi ve mekanik konstrüksiyon açılarından da düĢünülmelidir. Bir hattın sermaye kaybı, harcanan sermayenin faizinin (genellikle bir yıl üzerinden) maliyeti artı amortisman ve bakımdır. Gelen olarak, sermaye maliyetlerinin %10–20'si arasında bir rakamın bunu karĢılayacağı düĢünülmektedir. Bir hattaki yıllık enerji kaybı ancak tahmin edilebilir ve bu amaçla aĢağıdaki denklem kullanılabilir: eBa  mI 2 RP  8760 10 5 100

Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: e = yüzde olarak yıllık amortisman B = bir kilometrelik hattın, milimetre kare kesit alan baĢına £ cinsinden maliyeti m = iletkenlerin sayısı I = yıllık ortalama olarak akımın r.m.s. değeri R = kilometre baĢına bir iletkenin direnci p = birim enerji için peni cinsinden maliyet a = milimetre kare cinsinden hattın kesit alanı Yukarıdaki denklemden herhangi bir iletim hattı için ideal kesit alanı elde edilebilir ve öncelikle buradan elde edilene en yakın olan hesaplanandan yüksek kesit düĢünülmelidir.

224

Elektrik Kılavuzu

Havai Hatlara İlişkin Yasal Düzenlemeler Türkiye’de hava hatlarına iliĢkin yasal düzenlemeler, Kuvvetli Akım Yönetmeliğinde geçmektedir: 1) Hava hattı: Kuvvetli akım iletimini sağlayan mesnet noktaları, direkler ve bunların temelleri, yer üstünde çekilmiĢ iletkenler, iletken donanımları, izolatörler, izolatör bağlantı elemanları ve topraklamalardan oluĢan tesisin tümüdür. 2) Ġletkenler: Gerilim altında olup olmamasına bağlı olmaksızın bir hava hattının mesnet noktaları arasındaki çıplak ya da yalıtılmıĢ örgülü ya da tek tellerdir. 3) YalıtılmıĢ hava hattı kabloları: YalıtılmıĢ hava hattı kabloları, yalıtılmıĢ faz iletkenleri ile yalıtılmıĢ ya da yalıtılmamıĢ nötr iletkeni birbirine yada taĢıyıcı bir tele bükülerek sarılmıĢ tek telli, sıkıĢtırılarak yuvarlatılmıĢ çok telli ya da örgülü iletkenlerden oluĢan kablolardır. 4) Demet iletkenler: Bir faz iletkeni yerine, iki ya da daha çok iletken kullanılan ve iletkenler arasında hat boyunca yaklaĢık olarak aynı uzaklık bulunan düzendir. 5) Anma kesiti (Nominal kesit): Ġletkenlerin standartlarda belirtilen kesit değeridir. 6) Gerçek kesit: Örgülü iletkenlerin, yapım toleransları dikkate alınmaksızın, net kesit değerleridir. 7) Ġletken kopma kuvveti: Ġletkenlerin hesapla bulunan teorik kopma değerinin %95'i ya da kataloglarda "kopma yükü" olarak belirtilen değerdir. 8) En büyük çekme gerilmesi: -5° C'da hesap için esas olan ek yükte ya da en küçük ortam sıcaklığında ek yüksüz yahut +5° C'da rüzgar yükünde oluĢan iletken gerilmelerinin en büyük yatay bileĢenidir. 9) Yıllık ortalama çekme gerilmesi (EDS: Every day stress): Yıllık ortalama sıcaklıkta (genellikle + 15°C'da) rüzgarsız durumda oluĢan, iletken çekme gerilmesinin yatay bileĢenidir. 10) Salgı (sehim): Ġletken ile iletkenin iki askı noktasını birleĢtiren doğru arasındaki en büyük düĢey uzaklıktır. 11) Ġletken donanımı: Ġletkenle doğrudan doğruya temasta olan ve iletkenlerin bağlanması, gerilmesi ve taĢınmasına yarayan parçalardır. 12) Ġzolatör bağlantı elemanları: Ġzolatörleri mesnet noktalarına ve iletken donanımlarına, izolatör elemanlarını birbirine bağlamaya yarayan parçalardır. 225

Elektrik Kılavuzu

13) Direğin yararlı tepe kuvveti: Direğe gelen rüzgar yükü dıĢında, tepeye indirgenmiĢ öteki kuvvetlerin izin verilen yatay bileĢenidir. 14) Direk açıklığı (menzil): Ġki komĢu direk arasındaki yatay uzaklıktır. 15) Rüzgar açıklığı: Direğin iki yanındaki açıklıkların aritmetik ortalamasıdır. 16) Ağırlık açıklığı: Direğin iki yanındaki iletkenlerin yatay teğetli noktaları arasındaki yatay açıklıktır. 17) Hava hattı çeĢitleri: i) Küçük aralıklı hatlar: Birbirini izleyen iki direk arasındaki açıklık, çıplak iletkenler için 50 m'yi, yalıtılmıĢ iletkenler için 60 m'yi aĢmayan hatlardır. Not: Küçük aralıklı hatlarda 50 m'den büyük açıklıklar: Küçük aralıklı hatlarda en büyük açıklık olan 50 m'lik aralık ancak kaçınılmaz nedenlerle arttırılabilir. Küçük aralıklı hatlarda topografya durumu nedeniyle, 50 m'den fazla bir açıklık gerekirse, bu bölüm büyük aralıklı hatlar gibi iĢlem görür. ii) Büyük aralıklı hatlar: Birbirini izleyen iki direk arasındaki açıklık, çıplak iletkenler için 50 m'yi, yalıtılmıĢ iletkenler için 60 m'yi aĢan hatlardır. d) Kablo Ģebekeleri ile ilgili tanımlar: 1) Enerji kabloları: Elektrik enerjisinin iletilmesi veya dağıtılması için kullanılan, gerektiğinde toprak altına da döĢenebilen yalıtılmıĢ iletkenlerdir. 2) Ring kablo Ģebekeleri: Bir indirici merkezin diğer barasında nihayetlenen ve çoğunlukla bir noktada açık iĢletilen kablo Ģebekeleridir. 3) Ġki taraftan beslenen kablo Ģebekeleri: Bir indirici merkezin bir baĢka indirici merkezde nihayetlenen ve çoğunlukla bir noktada açık iĢletilen kablo Ģebekeleridir. Yine yönetmeliğin 4c maddesine göre: 1) Hava hattı: Kuvvetli akım iletimini sağlayan mesnet noktaları, direkler ve bunların temelleri, yer üstünde çekilmiĢ iletkenler, iletken donanımları, izolatörler, izolatör bağlantı elemanları ve topraklamalardan oluĢan tesisin tümüdür. 2) Çıplak Ġletkenler a) Çıplak iletkenler: Ġletkenlerin özellikleri ve kullanılması: 226

Elektrik Kılavuzu

i) Ġletkenler bakır, tam alüminyum, çelik özlü alüminyum ya da sağlamlık ve kimyasal dayanıklılık bakımından bunlara eĢdeğer olan alaĢımlardan yapılmalıdır. Ġletkenler ilgilistandartlara uygun olacaktır. ii) Bir telli (som) ya da örgülü çelik iletkenler, ancak kullanıldıkları yerde oluĢabilecek korozyon etkilerine karĢı sürekli olarak dayanabilecek Ģekilde metal örtü ile kaplandıkları takdirde kullanılabilir. iii) Kesitleri ve cinsleri ne olursa olsun hava hatlarında kullanılan alüminyum iletkenler ile, kesitleri 16 mm 2'den (16 mm 2 dâhil) büyük bakır iletkenler örgülü olmalıdır. iv) Bir merkezin çıkıĢı ile ilk mesnet noktası olan direk arasında ve direk üstündekiköprüleme ve atlamalarda bir telli iletken de kullanılabilir. v) Yüksek gerilimli hava hatlarında yalnız örgülü iletkenler kullanılır. vi) Ġletkenlerin kopma kuvveti, alçak gerilimli hatlarda en az 350 kg, yüksek gerilimli hatlarda ise en az 550 kg olmalıdır. vii) Hava hatlarında kullanılan çıplak örgülü iletkenlerin kesitleri aĢağıdaki değerlerden küçük olamaz:

227

Elektrik Kılavuzu

1)Alçak gerilimli küçük aralıklı hatlarda 10 mm² kesitli bir telli veya örgülü bakır iletkenler ya da iletkenlik bakımından buna eĢdeğer olan baĢka iletkenler kullanılabilir. 2) Ġletken ekleri: Ġki direk arasında eklerden olabildiğince kaçınılmalıdır. Artık teller eklenerek kullanılamaz. Zorunlu durumlarda iki direk arasında her iletken için ancak bir ek yapılabilir. Lehim ve kaynakla ek yapılmamalıdır. Ekler iyi bir iletkenlik ve sürekli bir sağlamlık sağlamalıdır. Alüminyum iletkenler örülerek ek yapılamaz. Çekmeye zorlanan iletken ekleri, en büyük çekme kuvvetinin 2,5 katı ile iletken kopma kuvvetinin %90'nından küçük olanına dayanmalıdır. Ek malzemeleri ilgili standartlara uygun olmalıdır. 3) Hat iletkenlerinin kollara ayrılması: Hat iletkenlerinden bir kol ayrıldığında, bağlantı noktasına koldan dolayı önemli ölçüde bir çekme kuvveti gelmemeli ve bağlantı yeri iletkenlerin dayanımını önemli ölçüde zayıflatmamalıdır. Ana hat ve kol iletkenlerinin gereçlerinin farklı olması durumunda, ek yerinde korozyona engel olmak için gerekli önlemler alınmalıdır. 4) Ġletken bağı: Bağ, iletkenin izolatör üzerindeki durumunu sürekli olarak koruyacak ve aĢağıdaki varsayımlara göre yapılacaktır: i) TaĢıyıcı bağ: Bağ, iletken ile iletkene gelen rüzgar yükünü ya da buz yükünü taĢımalıdır. ii) Durdurucu ve nihayet bağları: Bağ, iletken kopma yükünün %90'ı ile iletkenin en büyük çekme kuvvetinin 2,5 katından en küçük olanına eĢit bir kuvvetle yüklenmelidir. 5) Ġletken donanımı: i) Ġletken donanımlarından da akım geçeceğinden, bu donanımlarda izin verilecek en büyük sürekli akımda, iletkeninden daha yüksek sıcaklık oluĢmamalı ve olası kısa devre zorlanmalarına da dayanmalıdır. ii) Ġletkenlerin mesnet izolatörlerine bağlanmasına yarayan donanımlar, dıĢ yükleri taĢıyabilecek biçimde boyutlandırılmalıdır. Bunlar ayrıca iletkenleri, iĢletmedeki bileĢke çekme kuvvetlerine karĢı güvenilir biçimde tutmalıdır. iii) Hava hatlarının köĢe direklerindeki traversler bileĢke kuvvet doğrultusunda olmalıdır. iv) Ġletkenlerin zincir izolatörlere irtibatlanmasına yarayan ve çekmeye zorlanan gergi klemensleri, en büyük iletken çekme 228

Elektrik Kılavuzu

kuvvetinin 2,5 katı ile iletken kopma kuvvetinin %90 'ından, küçük olanına dayanmalıdır. v) Zincir izolatörlerde kullanılan taĢıyıcı klemensler, kopma kuvvetleri bakımından dıĢ yükleri en az 2,5 emniyet katsayısı ile karĢılayabilecek biçimde boyutlandırılmalıdır. Bu klemensler ayrıca, iletkenlerin bileĢke çekme kuvvetlerini güvenle taĢımalıdır. vi) Çelik, temper ya da çelik dökümden yapılmıĢ iletken donanımları paslanmaya karĢı korunmuĢ tipten olmalıdır. H.V. hafif konstrüksiyonlu hatların destekleri için güvenlik faktörü, destekler üzerinde rüzgâr basıncı olmadığı varsayımıyla, 2.5'tir. 650 V'u geçmeyen ağır konstrüksiyonlu hatlar ve bütün hatlar için, destekler, çelik yapı ve izolatörlere 380 N/m2 rüzgâr basıncı olduğu varsayımıyla, güvenlik faktörü 2.5'tir. Kafes çelik veya A ve H'yi de içeren diğer karmaĢık yapıların rüzgâra kapalı bileĢenlerinin üzerindeki rüzgâr basıncı, rüzgâra açık yanlarındaki bileĢenleri için alınan rüzgâr basıncının yarısı olarak alınacaktır. Güvenlik faktörü, payandaların burkulma yüklerine göre ve germe elemanlarının elastik limitleri üzerinden hesaplanır. Havai hatların mekanik dayanıklılığı. Şekil 8.5'e bakarak, bir havai hat iletkenindeki gerilme aĢağıdaki formülle bulunabilir: İletken üzerindeki yük  T 

wL2 8s

Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: w = newton/metre cinsinden iletkenin toplam ağırlığı L = metre cinsinden direkler arasındaki mesafe s = metre cinsinden sarkma T = newton cinsinden gerilme

ġekil 8.5 Havai hatlar

229

eĢdeğer

Elektrik Kılavuzu

O halde, iletken gerekli güvenlik faktörlerini (bu faktör 2.0–2.5 arasında değiĢir) de dikkate alarak bu gerilmeye veya yüke dayanabilmelidir. Ġletkenin kesit alanı, aĢağıdaki formül a için çözülerek elde edilebilir: T  a  f1 

1 güvenlik faktörü

newton

Sıcaklıklar tanımlandığında, T1 aĢağıdaki formülden elde edilebilir: 2

E a (t 2  t1 ) 

w1 L2 Ea 24T1

2

2

 T1 

w2 L2 Ea 24T2

2

 T2

Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: E = iletkenin esneklik modulusu, N/m2 a = iletkenin toplam kesit alanı, mm2  = doğrusal uzama katsayısı, ºC baĢına t1 = baĢlangıç sıcaklığı, ºC t2 = son sıcaklık, ºC w = ağırlık, N/m w1 = ilk ağırlık, N/m w2 = son ağırlık, N/m L = direkler arasın mesafe, m T = yük, N T1 = ilk yük, N T2 = son yük, N s = iletkenin sarkması, m d = iletkenin çapı, mm r = buzun radyal kalınlığı, mm p = rüzgâr basıncı, N/mm2 ft = kopma gerilmesi, N/mm2 Artırılmış kütle için tolerans. Havai hatlarla ilgili yönetmeliklerde, artırılmıĢ kütle olarak bilinen iletken üzerindeki buz içinde bölgelere göre toleranslar getirmektedir. Aslında bu tolerans aĢağıdaki formülden türetilmiĢtir: Buzun kütlesi = w1 = wi  r  (d + r) kilogram/metre Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: wi = buz ağırlığı, kg r = buzun radyal kalınlığı, mm d = iletkenin çapı, mm

230

Elektrik Kılavuzu

Rüzgâr toleransı. Rüzgâr basıncı, N/m2 cinsinden ifade edilmektedir. BS standartlarına göre sistem geriliminin 650 V'u aĢtığı ancak 33 kV'u aĢmadığı, kesit alanları 35 mm2 bakır eĢdeğerini aĢmayan havai hatlar için rüzgâr kuvveti 760 N/m2 olarak alınır. Bunların dıĢındaki doğrusal iletkenler için rüzgâr kuvveti 380 N/m2 olarak alınır. Efektif ağırlık toleransı. Birçok hesaplamada, iletken hattı üzerine etki eden rüzgâr ve artırılmıĢ kütle için yapılan toleranslar dikkate alınmalıdır. Efektif ağırlık, w, iletkenin ağırlığı ve iletken üzerine etki eden rüzgâr dikkate yükü alınarak yapılmıĢ hesaplamanın sonucudur. w  (iletkenin ağırlığı  buz)2  (rüzgâr yükü)2

 wc  wi  r  (d  r )   p  (d  2r ) 2

2

Birçok durumda, iletkenin kesit alanı (a) sabittir, ve özgül bir T değeri için belirlenen direk açıklığı (L) için sarkma miktarını (s) bulmak gereklidir. T

wL2 wL2 s  8s 8T

Hafif konstrüksiyon h.v. hatları için çıplak iletken üzerine etki eden rüzgâr basıncı 760 N/m2 olarak alınır. Nihai w  ( xe  wi ) 2  ww

2

Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: we = iletkenin metre baĢına ağırlığı, gram wi = artırılmıĢ kütle, gram ww = artırılmıĢ çap üzerinden rüzgâr basıncı, gram/m2

İletim ve Dağıtım Sistemlerinin Verimliliği Bir iletim veya dağıtım sisteminin verimliliğinin karĢılaĢtırılması için kullanılan normal yöntem, verili bir gerilimde belirli bir miktar yükün taĢınması için gerekli bakırın ağırlığını karĢılaĢtırmaktır. Bu amaçla, 2 telli d.c. iletimi genellikle standart olarak alınmakta ve diğer sistemler gerekli bakırın toplam ağırlığı açısından bu sistemle karĢılaĢtırılmaktadır. Şekil 8.6'ya göre, 2 telli d.c. sisteminin verimliliği %100 olarak alınmıĢ ve her bir farklı sistem için gerekli bakır ağırlığı gösterilmiĢtir. Hesaplamaların, topraklamaya göre aynı maksimum 231

Elektrik Kılavuzu

gerilim üzerinden yapıldığını dikkate almak önemlidir. A.C. sistemleri söz konusu olduğunda bu hesaplamalarda V/ 2 değerinin (yani, r.m.s. değerinin) kullanılması gerektiği anlamına gelir. Üç fazlı a.c. sistemi için V1, V/ 2 'ye eĢittir ve burada V nümerik olarak d.c. gerilimine eĢittir. Bu karĢılaĢtırmalarda bir a.c. yükün güç faktörü bir olarak alınmıĢtır ve 2-, 3- ve 4-telli sistemlerde yüklerin dengelenmiĢ olduğu varsayılmıĢtır. 3 telli d.c. sistem dıĢında3 telli sistemlerin gerekli toplam bakır miktarı açısından gösterilen diğer sistemlerden daha az bakır gerektirdiği görülecektir.

ġekil 8.6 Sistemlerin karşılaştırılması. Nötr uç yarım boyut olarak alınmıştır. Bir a.c. devrede, V r.m.s. değeridir. Verimlilikler iletilen aynı miktarda yük üzerinden karşılaştırılmıştır. Nötr hattın boyutu. Nötr hat da kullanan 3- ve 4-telli sistemlerde, nötr iletkenin boyutu "dıĢ iletkenler"in boyutuna eĢit veya "dıĢ iletkenler"in boyutunun yarısı kadar olabilir. Hesaplamalar için 232

Elektrik Kılavuzu

Şekil 8.6'da nötr hattın boyutu yarı boyut olarak alınmıĢtır ve nötr hattın tam boyutlu olması durumunda bakır ağırlığındaki artıĢın gerektirdiği toleranslar tanınmalıdır. Üç faz 4 telli bir sistem için tam boyutlu nötr hat kullanılmıĢsa, bakırın toplam ağırlığı yedide bir artacaktır ve ortaya çıkan rakamın 2 telli d.c. sistemine göre %67 artması sonucunu verecektir. Yükseklik. 2000 yılında yayınlanan Kuvvetli Akım Yönetmeliğine göre, havai hatlar için, minimum yükseklikler, konumlar, yalıtım ve koruma ve bunlarla ilgili izinsiz yaklaĢımlara iliĢkin gerekli güvenlik gereksinimlerini de kapsamaktadır. Minimum yükseklikler açısından bakıldığında, geçilen uzaklık, taĢınan gerilim, ortama etki edecek olası riskler vb gözetilerek hesaplanmalıdır.

233

Elektrik Kılavuzu

Kablolar Yeraltı Kabloları 1970'lere kadar dünyada ağırlıkla 30-40 kV'a kadar olan gerilimlerde yeraltı güç dağıtımı için kullanılan kablo emprenye kâğıtla yalıtılmıĢ kurĢun kılıflı kabloydu. Bu tip kablolar için standart yapılar ve koĢullar BS 6480 ve TS-IEC 55'de belirtilmiĢtir. Alüminyum kılıfların kullanılması, elektrik dağıtım sanayii tarafından koruyucu PME (T-NS; T-NCS) sistemlerinin giderek artan yoğunluklarda benimsenmesi ve özellikle sentetik malzemelerin ekstrüzyonuyla yalıtımının giderek artmasına yönelik dünya çapındaki eğilimler yeni kurulumlarda bu tip kabloların kullanımının büyük ölçüde azalması sonucunu verdi; ancak bunlar halen kurulmuĢ olan kabloların büyük bir bölümünü oluĢturmaktadır. Som kablolar. [:Solid-tip kablolar] TS-IEC 55 ve BS 6480'de tanımlanan bu tip kablo, 33 kV'un üzerinde kullanılan ve 33 kV'ta som kablolara alternatif olarak kullanılan kâğıtla yalıtılmıĢ kabloların gaz basınçlı veya yağ doldurulmuĢ tiplerinden farklılaĢtırmak amacıyla geleneksel olarak "som kablo" olarak tanımlanmaktadır. Emprenye kãğıttan daha katı olduğu düĢünülebilecek olan, ekstrüzyonla yalıtılan kabloların giderek daha yaygın kullanım bulması sonucu bu terim muhtemelen daha geçersiz hale gelmektedir. 600/1000 V kablolarda zaman zaman katı alüminyum iletkenlerin de kullanılmasına karĢın, kablo iletkenleri genellikle bükümlü bakır veya bükümlü alüminyumdan üretilmektedir. Bükümlü iletken, genel olarak makaralara sarmada, makaralardan sökmede ve aktarmada esneklik sağlayan merkezi bir tel veya tel grubu çevresinde helezonlu tabakalar halinde bir araya getirilmiĢtir. Yalıtım, kadar kâğıt Ģeritlerin kullanım geriliminin gerektirdiği kalınlığa eriĢilinceye kadar üst üste sarılmasıyla uygulanmaktadır. Kâğıt, genellikle "kitlesel emprenye iĢlemi" olarak bilinen ve kâğıt Ģeritlerin uygulanmasında sonra gerçekleĢtirilen bir iĢlem sonucunda, bir yalıtım malzemesiyle emprenye edilmektedir. Kablo kurutulur ve daha sonra içine emprenye malzemesinin verildiği 234

Elektrik Kılavuzu

izole edilmiĢ bir kabın içinde içi boĢaltılır. Daha az kullanılan bir alternatif yöntem, kâğıtların, iletkenlere uygulanmadan önce emprenye edilmesidir. Avrupa’da bir zamanlar yaygın olarak kullanılan, genellikle reçineyle koyulaĢtırılmıĢ mineral yağdan oluĢmuĢ emprenye malzemesi, bugün bir miktar yüksek ergime noktalı mikrokristal mum içeren akmaz bileĢiklerle değiĢtirilmiĢtir. Bazı koĢullarda, sıvı yağ reçinesi bileĢiklerinin kullanılması göç yüzünden sorunlara neden olmuĢtur. akmaz bileĢikler, emprenyeleme iĢlemi sırasındaki sıcaklıklarda sıvı olmalarına karĢın, kabloların normal çalıĢma sıcaklıklarının üzerinde bile baĢarılı bükülme performansı sağlayacak plastik kıvama sahip malzemelerdir. 1940'lı yılların sonlarına doğru 600/1000 V kablolar için piyasaya sürülmesinden sonra kütlesel olarak emprenye edilmiĢ akmaz kablo, MIND kablo olarak kısaltılmıĢtır, günümüzde Ġngiltere'de hemen her gerilim aralığında kullanılan standart kâğıtla yalıtılmıĢ, katı tip kablo durumuna gelecek Ģekilde, artan gerilimlere dayanacak biçimde sürekli olarak iyileĢtirilmiĢtir. Emprenye kâğıtla yalıtılmıĢ, kurĢun kılıflı, katı tip kablo, en basit halinde, tek göbekli kablo olarak Şekil 9.1(a)'da gösterilmiĢtir. KurĢun alaĢımlı kılıf yalıtılan göbek üzerine çekilmekte ve bu da çekilmiĢ bir PVC dıĢ kılıfla korunmaktadır. Metal kılıf, küçük bir miktar bulunması durumunda bile emprenye kâğıdın yalıtım özelliklerini bozacak olan suyun uzak tutulması için gerekli bir bileĢendir. PVC dıĢ kılıf, bu tip kabloların en azından kısmen trafo merkezleri gibi, hemen yangına neden olmayan, temiz son kaplamalar gerektiren binalar içinde kurulan interkonektörlerde sık sık kullanılması nedeniyle, tek göbekli kablolar için standart koruma biçimidir.

ġekil 9.1(a) Tek göbekli 600/1000 V 300 mm2 kurşun alaşımı kılıflı, PVC dış kılıflı kablo ġekil 9’daki: 235

Elektrik Kılavuzu

5. Dairesel bükümlü iletken 6. Emprenye kâğıt yalıtım 7. Kılıf, kurĢun alaĢımlı 8. PVC dıĢ kılıf Tek göbekli kabloların kullanımı sınırlıdır ve (geniĢ iletkenler gerektiren çok yüksek akımların gerektiği ve oldukça kısa ara bağlantılar dıĢında) normal olarak çok göbekli kablolar kullanılmaktadır. 600/1000 V çalıĢma aralığındaki ve konutlar için 230/400 V standart besleme yapmak için kullanılan kabloların, üçü faz akımı, biri nötr akım için toplam dört iletkeni vardır. Tipik bir tasarım, Şekil 9.1(b)'de gösterilmiĢtir. En küçük boyuttakiler dıĢında, iletkenlerin kesitleri biçimlendirilmiĢtir. Bunun sonucunda, göbekler (yalıtılmıĢ iletkenler) birlikte serildiklerinde, merkezde ve dıĢ yüzeylerinde, göbeklerin yuvarlatılmıĢ köĢelerinde, kâğıt Ģeritlerle veya jüt elyaflarıyla doldurulacak minimum alan bırakan derli toplu bir dairesel kablo oluĢtururlar. Bu uygulama, ayrıca, kablo çapını ve bunun sonucunda da kullanılması gerekli kurĢun kılıf ve zırh miktarını azaltır.

ġekil 9.1(b) Dört göbekli, kurşun kılıflı kablo, çelik şerit zırhlı ve kaplanmış 600/1000 V, 3 faz, 4 iletkenli sistemler için uygundur. 1. BiçimlendirilmiĢ, bükümlü iletken 2. Emprenye kãğıt yalıtım 3. Dolgu 4. Emprenye kãğıt kuĢak 5. Kılıf, kurĢun veya kurĢun alaĢımı 6. Yataklama 7. Çelik Ģerit zırh 8. Kaplama Yayılan göbekler üzerine daha çok yalıtım kâğıdı uygulanır ve bunlar "kuĢak" yalıtımını oluĢturur. Kabloların emprenye edilmesinden sonra uygulanan kurĢun kılıf, üzerleri genellikle 236

Elektrik Kılavuzu

kendir ve/veya pamuktan yapılma, her ikisi de bitümle emprenye edilmiĢ elyafla kaplanarak konmuĢ kâğıt Ģeritlerle korunmuĢtur. Bu, daha sonra bitümle ve ek olarak, bitümle muamele edilmiĢ elyaflı malzemeyle kaplanan çelik Ģeritten yapılma zırh için bir yuva sağlar. Çelik Ģerit zırh geleneksel olarak elektrik temin eden sanayiin 600/1000 V kabloları için, galvanizlenmiĢ çelik zırhlar daha yüksek gerilimli kablolar için kısmen tanıtım sağlamak amacıyla kullanılmaktaydı. Ancak, 600/1000 V kablolar için darbe ve aĢınmaya karĢı koruma kadar boyuna dayanıklılık gerekli durumlarda (örneğin, uzun kanallara çekilen kablolar) tel zırh kullanılmaktadır. BitümlenmiĢ elyaflı malzemeler kurĢunla kılıflanmıĢ kabloların korunması için genel olarak yeterli olduklarını kanıtlamıĢlardır. Metalin kendisi yeraltındaki birçok koĢulda korozyona maruz olmamasına karĢın, saldırgan çevre koĢullarında çekme kaplamalar, genellikle de PVC kullanılabilir. Yüksek gerilim kabloları genellikle üç göbeklidir. 11 kV'a kadar olan gerilimler için kabloların yapısı ilke olarak 600/1000 V kabloların yapısına benzer. KuĢkusuz, yalıtım kalınlığı daha fazladır ve üretim süreci daha yüksek elektrik gerilimlerinde çalıĢmayı sağlayacak ayrıntılar açısından farklıdır. 11 kV'u aĢan gerilimlerde, kuĢaklı yapı, standart olarak "blendajlı" kabloların yer almasını sağlar. 11 kV'ta çalıĢan kablolar için standartlarda her iki kablonun da kabul edilmesine karĢın, kuĢaklı tipin kullanımı daha çoktur. KuĢaklı kablolarda, iletkenler arasında gerekli yalıtım kalınlığının yarısı her bir göbeğe uygulanmaktadır ve göbekler serildikten sonra, kuĢak üzerine gerekli kalınlığın kalan bölümü uygulanmaktadır. Blendajlı kabloda, daha sonra ince bir Ģeritle veya "metalik kãğıt" olarak bilinen kâğıt ve alüminyum folyo tabakalarıyla sarılan her bir göbeğe, topraklamaya göre gerekli yalıtım kalınlığının tümü uygulanmaktadır. SerilmiĢ ve blendajlanmıĢ göbekler atkılarında bir kaç bakır tel bulunan bir Ģeritle sarılır ve bunun sonucunda, kurĢun kılıf uygulandığında, blendajlar elektriksel olarak kılıfla temas halinde olur. Blendajlı kabloda, katlı yalıtımla karĢılaĢtırıldığında elektrik açıdan zayıf olan dolgular elektrik alandan hariç tutulmuĢtur ve göbeklerdeki alanın yönü, kâğıt kalınlığına göre radyaldir. Blendajlı kablolar bazen "radyal alanlı kablolar" olarak tanımlanmaktadır.

237

Elektrik Kılavuzu

ġekil 9.1(c) Üç göbekli, 11 kV, 150 mm2, kurşun kılıflı, blendajlı/ekranlı kablo; tek telle zırhlandırılmış ve kaplanmıştır 1. BiçimlendirilmiĢ, bükümlü iletken 2. Karbon kâğıdından blendaj/ekran 3. Emprenye kâğıt izolasyon 4. Kâğıt Ģeritle birbirine bağlanmıĢ metal Ģerit blendaj 5. Dolgu 6. Bakırla dokunmuĢ dokuma Ģerit 7. Kılıf, kurĢun veya kurĢun alaĢımı 8. Yataklama 9. Galvanize çelik telden zırh 10. Kaplama Şekil 9.1(c)'de, tipik üç göbekli blendajlı kablo gösterilmektedir. Her bir iletkene uygulanan karbon kâğıdından blendaj 11 kV nominal değerli ve BS 6480'in üzerindeki kablolar için standarttır. Bunun iĢlevi, profili düzgünleĢtirerek ve alandan, teller ve dıĢ tabaka arasında oluĢabilecek ve bunun uygulanmaması durumunda deĢarj alanları olabilecek küçük alanları hariç tutmak yoluyla iletken yüzeyindeki elektrik gerilimini azaltmaktır. Karbon kâğıdından blendaj, tek göbekli 11 kV kabloların yalıtımı üzerine ve 11 kV kuĢaklı kabloların kuĢakları üzerine de uygulanmaktadır. Bunun amacı, ikincisinin yakından temas kurmadığı yerlerde yalıtımın dıĢ yüzeyiyle kurĢun kılıfın iç yüzeyi arasındaki deĢarjı ortadan kaldırmaktır. 22 ve 33 kV için kullanılan üç göbekli blendajlı kabloların bir diğer biçimi de "SL" tipi kablolardır. Bunlarda, her biri ayrı ayrı kurĢunla kılıflanmıĢ dairesel göbekler vardır. KılıflanmıĢ göbekler birbirlerine bağlanmıĢtır ve bağlanan göbekler zırhlanmıĢ ve kaplanmıĢtır. Bu tasarım fazlar arasında arızaya neden olma ihtimalini ortadan kaldırır ve göbeklerdeki akım tek tek kesilebilir. 238

Elektrik Kılavuzu

Bu kablolar yaygın olarak kullanılan kurĢun kılıflı kablolardan daha pahalı olma eğilimindedir ve Ġngiltere'de fazla kullanım alanı bulamamıĢtır. Consac kablo. kamusal tedarik Ģebekelerinde, dört göbekli, kâğıt yalıtımlı, kurĢun kılıflı kabloların yerini büyük ölçüde CNE kablolar almıĢtır. Elektrik dağıtım Ģirketleri tarafından, koruyucu çoklu topraklamanın (PME) benimsenmesi, bu değiĢikliğe neden olan önemli bir faktördür. Ana dağıtım kablolarında, artık nötr iletkenin toprak hattından ayrı tutulması gerekli değildir ve CNE (birleĢik nötr hat ve topraklama) kablolarında, kurĢun kabloların kılıfı tarafından yerine getirilen fonksiyonlardan birini, toprak dönüĢ hattını, nötr iletkenin fonksiyonuyla birleĢtirmek yoluyla iletkenlerin birinden etkin biçimde tasarruf sağlanmıĢtır. Önceleri (Ģimdi yürürlükten kaldırılmıĢ olan) BS 5593'e tabi olan CONSAC kablonun katı alüminyumdan üç faz iletkeni, emprenye kãğıt yalıtımı ve en azından faz iletkenleri için gerekli olana eĢit iletkenlik sağlamaya yetecek boyutlarda çekme alüminyum kılıfı vardır. Alüminyum kılıf, suya karĢı bir engel oluĢturduğu gibi, birleĢik nötr hat ve toprak hattı görevini de görmektedir. Bu tip kablo, Şekil 9.1(d)'de gösterilmektedir. Genel olarak kurĢun kılıfları korumak amacıyla kullanılan bitümlü elyaf malzeme, yeraltı koĢullarında korozyona özellikle açık olan alüminyum için yeterli değildir. CONSAC kabloda, alüminyum ve PVC arasındaki arayüzeyi yalıtan bitümen tabakasının üzerinde uygulanmıĢ çekme PVC dıĢ kılıf vardır.

ġekil 9.1(d) Düşük gerilimli PME sistemleri için tipik Consac kablo. 1. Katı alüminyum iletkenler 2. Kâğıt göbek yalıtımı 3. Kâğıt kuĢak yalıtımı 4. Çekme yumuĢak alüminyum kılıf 5. Korozyon engelleyici içeren ince bitümen tabakası 6. Çekme PVC veya polietilen dıĢ kılıf 239

Elektrik Kılavuzu

Bu, LV dağıtım kablolarının son derece ekonomik tiplerinden biri olmasına karĢın, hizmet kablolarının T bağlantısı yapmak için, bu kabloların büyük ölçüde yerini alan ve daha sonra anlatılacak olan çekilmiĢ yalıtım ve dalga biçimli konsantrik nötr hattı tipi kablolardan daha az uygundur. 11 kV alüminyum kılıflı kablolar. Alüminyum kılıfların çekilebilmesine uygun preslerin piyasada bulunabilmesi, ekonomik çıkarları açısından düĢünüldüğünde, elektrik dağıtım Ģirketleri tarafından 11 kV alüminyum kılıflı kabloların benimsenmesini sağlamıĢtır. 11 kV kurĢun kılıflı kabloların tamamen bu tip kablolarla değiĢtirilmemiĢ olmasına karĢın, bugün tüketilen kabloların büyük çoğunluğunu alüminyum kılıflı kablolar oluĢturmaktadır. Bitümen tabakası üzerine uygulanan PVC dıĢ kılıflarla korunan düz ve oluklu tipler kullanılmaktadır. Her bir kılıf tipinin yararları ve dezavantajları bulunmaktadır, fakat oluklu kılıfın büyük esnekliği bu tipin kullanıcılar tarafından genellikle tercih edilmesini sağlayan önemli bir faktör olmuĢtur. Oluklu alüminyum kılıflı 11 kV kablo, Şekil 9.1(e)'de gösterilmiĢtir. Kılıfa kadar olan kısmı, kurĢun kılıflı kabloda olduğu gibidir; fakat kılıfın altında oluklardan doğan boĢluğun kısmen doldurulması gereklidir. Hem kuĢaklı hem blendajlı tasarımlar piyasaya sürülmüĢtür ve kuĢaklı olanların daha yaygın kullanımı vardır.

ġekil 9.1(e) 11 kV, oluklu alüminyum kılıflı, kuşaklı tip kablo. 1. BiçimlendirilmiĢ, bükümlü kablo 2. Karbon kâğıdı blendaj 3. Emprenye kâğıttan yalıtım 4. Dolgu 5. Emprenye kâğıt kuĢak 6. Karbon kâğıdı blendaj 7. Oluklu alüminyum kılıf 8. Korozyon önleyici içeren bitümen 9. Çekme PVC dıĢ kılıf 240

Elektrik Kılavuzu

PVC yalıtımlı kablolar. 1970'ten epey önce, BS 6346'ya uygun, PVC yalıtımlı tellerle zırhlandırılmıĢ kablolar endüstriyel kuruluĢlar ve 3.3 kV'a kadar güç istasyonları için kabul edilmiĢ kablo tipi durumuna gelmiĢtir. PVC bileĢikleri, belirli esneklik ve sertlik sınırlarını sağlayacak biçimde formüle edilebilir, fakat termoplastik malzeme olduğundan yüksek sıcaklıklarda yumuĢar. TaĢınacak maksimum yüklerin kesin olarak bilindiği ve tahribat yaratacak sıcaklıklara çıkılmayacağını garanti etmek için sigortalarla ve diğer cihazlarla aĢırı yüke karĢı oldukça yakın korumanın sağlanabildiği uygulamalarda, bu durum kayda değer bir dezavantaj değildir. Ancak, kamusal l.v. besleme sistemlerinde, daha büyük miktardaki ve daha uzun süreli aĢırı yükleri tolere edecek kablolara yönelik bir tercih vardır ve bu alanda PVC yalıtımlı kabloların yalnızca sınırlı kullanımı vardır. PVC gibi malzemeler kullanılarak üretilen çekme yalıtımlı kabloların özel bir avantajı, bunların nemden kâğıda göre çok daha az etkilenmeleri ve bu açıdan uçlandırmanın basitleĢtirilmiĢ olmasıdır. KurĢunlanması gereken metal kılıflar yoktur ve uçların su geçirmez bileĢiklerle kapatılmasına ihtiyaç yoktur. Bu tip kabloların iletkenleri bükümlü bakır veya düz alüminyumdur. Bükümlü alüminyum iletkenler oldukça uygundur ve denizaĢırı kullanıcılar tarafından istendiğinde temin edilmektedir; fakat BS 6346, daha ekonomik olan alüminyum iletkenlerin kullanılması durumunda, PVC yalıtıma özellikle uygun olan katı biçimin kullanılması sonucunda en büyük tasarrufun sağlanacağı gerekçesiyle, bunları kapsamamaktadır. Kãğıtla yalıtılmıĢ kablolarda olduğu gibi, çok göbekli kabloların iletkenleri de küçük boyutları dıĢında, biçimlendirilmiĢ kesite sahiptir. PVC karıĢımı, biçimlendirilmiĢ profile birörnek bir kalınlığın uygulanmasına izin veren bir teknikle iletkenlerin üzerine uygulanır. Yalıtkan, sıcak plastik durumundayken çekilir ve su oluğundan geçirilerek soğutulur. Ġstenen sayıda göbek spiral bir baz üzerinde bir araya getirilir ve gerektiğinde oldukça dairesel görüntülü bir kesit kazanır. Zırh için bir yatak oluĢturması amacıyla, birleĢtirilen göbekler üzerine PVC Ģeritler veya çekilmiĢ bir PVC tabakası uygulanır. BiçimlendirilmiĢ iletkenleri olan kablolar için PVC Ģeritler daha ucuz alternatiftir ve çekilmiĢ PVC'nin daha uygun olduğu son salmastranın yatak üzerinde sızdırmazlık sağlamasının gerektirdiği durumların söz konusu olmaması koĢuluyla hava koĢullarında serilip kullanılacak kablolar 241

Elektrik Kılavuzu

için daha sık kullanılmaktadır. Doğrudan toprağa gömülecek kablolar için de çekme kaplamalar tercih edilir. Zırh, galvanize çelik tel veya alüminyum Ģeritlerden olabilir ve mekanik koruma sağlamasına ek olarak, kâğıtla yalıtılmıĢ kablolarda metal kılıfın sağladığına benzer Ģekilde topraklamanın sürekliliğini sağlar. XLPE yalıtımlı kablolar. XLPE, çapraz bağlı polietilen için kabul edilmiĢ bir kısaltmadır. XLPE ve EPR'nin (etilen propilen kauçuğu) önemli bir örneğini oluĢturduğu diğer çapraz bağlı sentetik malzemeler, geniĢ gerilim aralıklarında kablo yalıtım malzemesi olarak artan Ģekilde kullanılmaktadır. Polietilenin iyi elektrik özellikleri, özellikle düĢük dielektrik kayıp faktörü vardır ve bu özelliği kendisine PVC'den çok daha yüksek gerilimlerde kullanılma potansiyeli vermektedir. Polietilen kablo yalıtkanı olarak halen kullanılmaktadır, fakat bir termoplastik malzeme olarak kullanımı termal sınırlamalara tabidir. Çapraz bağ, malzemenin, vulkanizasyonda kauçuğun kazandığına benzer özellikler kazanmasını sağlamaktadır ve XLPE gibi malzemeler için çapraz bağlama prosesi genellikle "vulkanizasyon" veya "piĢirme" olarak anılmaktadır. Polimere küçük miktarlarda kimyasalların eklenmesi moleküler zincirlerin ekstrüzyon sonrası uygun iĢlemler sonucunda kafes oluĢturmasını sağlar. Çapraz bağ oluĢturmanın etkisi, ısının etkisi altında moleküllerin birbirlerine göre hareketlerini engellemektir ve bu yüksek sıcaklıklarda malzemeye termoplastik malzemelere göre daha iyi kararlılık sağlar. Bu özellik, hem normal yük hem kısa devre koĢullarında daha yüksek çalıĢma sıcaklıklarına izin verir ve bu nedenle, XLPE kablonun nominal akım kapasitesi eĢdeğeri PVC'ye göre daha yüksektir. Artan sıcaklıkla hızlanan yaĢlanma etkilerinin de dikkate alınması gereklidir; fakat bu açıdan bakıldığında da XLPE'nin daha tercih edilir özellikleri vardır. BS 5467, XLPE ve EPR kullanılarak yalıtılmıĢ, 3.3 kV gerilime kadar kullanılabilecek tel zırhlı kabloların üretimini ve gerekli koĢulları belirlemektedir. Üretimleri, yalıtkandaki farklılık dıĢında BS 6346'da PVC kablolar için belirtilenlerle temel olarak benzemektedir. XLPE'nin artan mukavemeti nedeniyle, yalıtımın kalınlığı PVC yalıtımın kalınlığına göre biraz azaltılmıĢtır. Standart, ayrıca, HEPR (sert etilen propilen kauçuğu) yalıtımlı kabloları da kapsamaktadır; fakat XLPE en yaygın kullanılan malzemedir.

242

Elektrik Kılavuzu

3.8 KV'tan 33 kV'a kadar olan, XLPE ve EPR yalıtımlı kablolar, üretim, boyutlar ve gereksinimleri belirten BS 6622 tarafından kapsanmıĢtır. Kablo yalıtımının polimerik biçimleri, elektrik gerilimlerin deĢarjı özendirecek denli yüksek olduğu yüksek voltajlarda elektrik deĢarjına emprenye kâğıt yalıtımdan daha eğilimlidir. Yalıtımın içindeki ve iç ve dıĢ yüzeylerindeki gaz dolu alanların minimize edilmesi önemlidir. Bu amaçla, 6.6 kV ve üstünde kullanılan XLPE kablolarda iletken üzerinde ve her yalıtılmıĢ göbek üzerinde yarıiletken blendaj vardır. Ġletken blendajı, yalıtkanla aynı iĢlem sırasında çekilmiĢ ince bir tabakadır ve iki bileĢimin sıkı bağlar kurması amacıyla yalıtkanla çapraz bağ oluĢturması sağlanmıĢtır. Göbeğin üzerindeki blendaj benzer Ģekilde çekilmiĢ bir tabaka veya üzerine yarıiletken Ģeritler uygulanmıĢ bir yarıiletken boya tabakası olabilir. Tek göbekli veya üç göbekli tasarımlar kullanılmaktadır ve kullanım koĢullarına bağlı olarak, göbeklerin tek tek sarılması veya bir üç göbek üzerinde zırh, kılıf veya bakır teller veya Ģeritler biçimindeki metalik tabakalı sistemin sağlanması gibi yapısal değiĢikliklerin yapılmasını sağlama seçeneği vardır. Büyük miktarlarda piyasaya sürülen tipik bir zırhlı kablo örneği Şekil 9.1(f)'de gösterilmiĢtir.

ġekil 9.1(f) XLPE kablo 1. Dairesel bükümlü iletken 2. Yarıiletken XLPE blendaj XLPE yalıtım 3. Yarıiletken Ģerit blendaj [:semiconducting tape screen] 4. Bakır Ģerit blendaj 5. PVC dolgu 6. Bağlayıcı 7. Çekme PVC kılıf 8. Galvanize çelik telden zırh 9. Çekme PVC dıĢ kılıf 243

Elektrik Kılavuzu

Ġngiltere'de ağırlıkla tek göbekli olan bu tip kablo, hafifliğin ve uçlandırmanın önem verilen konular olduğu güç santrallerindeki kablolamalarda tercih edilmektedir. Üç göbekli tasarımlar yerel beslemeler için de kullanılmaktadır. 11 kV yeraltı dağıtım sistemleri için, XLPE kablolar kãğıtla yalıtılmıĢ, alüminyum kılıflı kablolarla rekabet edemez; fakat XLPE kablo tasarımlarının standartlaĢtırılmasına ve değerlendirilmesine yönelik, durumun değiĢmesi halinde hazırlık yapılmasına yönelik ve deneme kuruluĢlarını içeren çalıĢmalar ilerlemektedir. KoĢulların farklı olduğu diğer ülkelerde, XLPE kablolar en fazla talep edilen kablo tipidir. Üretim tesislerinin büyük ölçüde bu ülkelere yönlendirildiği bu pazarda, XLPE yalıtımlı kabloların büyük bir bölümünü Ġngiltere'de üretilmiĢ kablolar oluĢturmaktadır. Alüminyum dalga biçimli kablo. Genellikle "Waveconal" olarak adlandırılan alüminyum dalga biçimli kablo, yalıtım için XLPE kullanan kamusal tedarik amacıyla kullanılan CNE 600/1000 V tipi dağıtım kablolarının bir tipidir. Bu tip kablo, Ģimdi bu amaçla çalıĢan elektrik tedarik sektörü tarafından en yaygın biçimde tüketilen kabloları oluĢturmaktadır. CONSAC kablolar gibi bu kablonun da alüminyumdan yapılma üç faz iletkeni vardır, fakat yalıtım XLPE ile veya alternatif olarak HEPR ile yapılmaktadır. Serilen göbekler açık döĢenmiĢ [:open-lay] Ģeritle birbirlerine bağlanır ve içine kısmen gömülü, birleĢik nötr ve toprak iletkenini oluĢturan alüminyum tellerin dalga biçiminde uygulandığı vulkanize edilmemiĢ kauçuk karıĢımıyla kaplanır. Ek bir kauçuk bileĢimi alüminyum tellerin üzerine uygulanır. Bu tabaka, boĢlukların arasından alttaki tabakayla birleĢmesini sağlamak amacıyla preslenir. Böylece, eĢ merkezli iletkenler, kendilerini korozyondan koruyacak ve dıĢ kılıf olarak çekilen PVC'nin hasar görmesi durumunda aralarında suyun yayılmasını önleyecek olan kauçuk karıĢımının arasına etkin bir Ģekilde sıkıĢtırılmıĢ olur. Kablo, Şekil 9.1(g)'de gösterilmiĢtir. EĢmerkezli iletkenin dalga Ģekline uygulanması, hizmet bağlantılarının yapılması sırasında bağlantı yapılması amacıyla faz iletkenlerine eriĢim gerektiğinde, aĢağıdaki kablodan kesme yapılmadan tellere eriĢilebilmesine izin verir. 230 V fazdan toprağa gerilimde uygulanabilecek olan akım varken gerçekleĢtirilen hizmet bağlantılarının nötr/toprak sürekliliklerinin sürdürülmesi için bu durum özellikle uygundur. 244

Elektrik Kılavuzu

ġekil 9.1(g) Düşük gerilim p.m.e. sistemleri için kullanıldığı biçimiyle tipik Waveconal kablo 1. Katı alüminyum iletkenler 2. XLPE göbek yalıtımı 3. Kauçuk antikorozyon yataklama 4. Alüminyum teller 5. Çekme PVC dıĢ kılıf Basınçlı kablolar. Katı kabloların elektrik dayanımları, sıvı emprenye malzemelerinin akması ihtimaliyle ve yalıtım içinde küçük boĢlukların oluĢması sonucunu doğuran termal genleĢme ve daralma etkileriyle sınırlıdır. Yalıtım kalınlıkları elektrik gerilimin bu boĢluklar içinde ciddi ve hasar yaratacak iyonizasyona izin vermemesini sağlayacak ölçüde büyük olmalıdır. Sonuç olarak, katı tip kabloların zaman zaman 66 kV'a varan gerilimler için de kullanılmasına karĢın, 33 kV üzerinde bu kablolar genellikle ekonomik ve pratik değildir. 33 kV ve üzerindeki gerilimler için, yalıtım üzerindeki elektrik gerilimin, katı tip yalıtımda izin verilenin üç veya dört kat üstüne çıkması durumunda bile iyonizasyonun gerçekleĢmediği basınçlandırılmıĢ kablolar geliĢtirilmiĢtir. Yağla doldurulmuĢ kablolar. Basınçlı kabloların ilk örneği, 525 kV'a varan gerilimlerde bile kullanılabilen, süper gerilim altında hizmet için halen en yaygın tür olmayı sürdüren düĢük basınçlı yağ doldurulmuĢ kablodur. BoĢlukların oluĢumu, çok düĢük viskoziteli emprenye yağı kullanımıyla ve yalıtımın her zaman tam olarak emprenye edilmiĢ durumda kalmasını sağlayan dıĢsal yağ besleme tanklarının kullanımıyla önlenmiĢtir. Kablolar içinde, kablo sıcaklığının değiĢmesinden kaynaklanacak yağ akıĢına izin verecek kanallar oluĢturulmuĢtur. 150 kV gerilime kadar, 3 göbekli yağ doldurulmuĢ kablolar mevcuttur. Bunun üzerindeki gerilimler için tek göbekli kablolar kullanılmaktadır ve bunlar da 3 göbekli kabloların uçlandırılması 245

Elektrik Kılavuzu

için kullanılmaktadır; tek göbekli kablolar, ayrıca 630 mm2 üzerinde iletken boyutları gerektiren 33 kV – 132 kV gerilimler için de kullanılmaktadır. Yağ doldurulmuĢ kablo, normal kuruluĢlarda 30 kN/m2 - 525 kN/m2 aralığındaki yağ basınçlarında çalıĢmak üzere tasarlanmıĢtır. Ġç yağ basıncına dayanması amacıyla, kurĢun alaĢımlarıyla kılıflanmıĢ kablonun metal Ģeritlerle güçlendirilmesi gereklidir; oluklu alüminyum kılıf kullanılacak biçimde tasarlanmıĢ kablolarda güçlendirme gerekli değildir. Yağ basıncını tasarım aralığında tutmak amacıyla, yağ besleme tankları temin edilmiĢtir. Yağ doldurulmuĢ yüksek gerilim kablolarının değiĢik tipleri Şekil 9.2(a)–(d)'de gösterilmiĢtir. Gazla basınçlandırılmıĢ kablolar. Yukarıda anlatılan basınçlı kablo tiplerinde boĢlukların oluĢmasının yağ basıncıyla önlenmesine karĢın, içten gaz basınçlı kabloda, boĢluklar içinde iyonlaĢma, 1400 kN/m2 basınçta yalıtımın içine nüfuz eden ve bunların arıza dayanıklılıklarını mevcudiyetlerinin iĢletme gerilimleri üzerinde herhangi bir ciddi kısıtlama oluĢturmayacağı düzeyde artıran azot konulmuĢtur. Kâğıt yalıtım, (katı tip kablolarda olduğu gibi) kütlesel olarak emprenye edilebilir veya yalıtım önceden emprenye edilmiĢ kâğıt Ģeritlerin kullanımıyla oluĢturulabilir.

ġekil 9.2a Yağ doldurulmuş kabloların üretimi. 3 göbekli 33 kV kablolar için kanalsız, dolgusuz, oval iletken kullanılmıştır. 1. Ġletken 2. Yalıtım kâğıdı 3. Metalize kâğıt ve pamuk dokuma Ģerit göbek blendajı 4. YerleĢtirilmiĢ göbekler 5. Alüminyum kılıf 6. Çekme dıĢ korozyon koruma tabakası 246

Elektrik Kılavuzu

ġekil 9.2(b) 400 kV kablonun oluşumu 1. Yağ kanalı 2. Altı parçalı bakır iletken 3. Blendaj Ģeritleri 4. Yağla emprenye edilmiĢ kâğıt yalıtım 5. Blendaj Ģeritleri 6. KurĢun alaĢımlı kılıf 7. Kalay-bronz güçlendirme Ģeritleri 8. Pamuk bağlama Ģeritleri ve PVC veya PE kılıf Pirelli Cables Ltd.'in izniyle basılmıĢtır ÇalıĢma koĢullarında elektrik gerilimi. Katı tip kabloların yalıtım, maksimum elektrik geriliminin nadiren 4.5 MV/m'yi aĢmasını sağlayacak kalınlıktadır. Kablo tipine ve sistem gerilimine bağlı olarak, basınçlandırılmıĢ kablolar, 15 MV/m düzeyindeki elektrik gerilimlerinde çalıĢabilir. 33 kV gerilimde çalıĢma için darbe gücü konusundaki gereksinimler tasarım gerilimini yaklaĢık 8.5 MV/m'de sınırlandırabilir; fakat bu mütevazı gerilimle bile, yalıtım kalınlığında ve kablo çapında sağlanan tasarruflar basınçlandırılmıĢ kabloları ekonomik bir seçime dönüĢtürmek için yeterlidir.

247

Elektrik Kılavuzu

ġekil 9.2c Tek göbekli kablolar için boş, kendiliğinden destekli iletken 1. Blendajı da içeren iletken 2. Yalıtım kâğıdı 3. Göbek blendajı 4. Dokuma Ģerit Ģeklinde bakır 5. Alüminyum kılıf 6. Polietilen veya PVC dıĢ kılıf 7. Yağ kanalı

ġekil 9.2d 3 göbekli kanallı tip kaplama kablo Akım taĢıma kapasiteleri. Bir kablonun akım taĢıma kapasitesi, iletkenlerdeki güç kaybı sonucu üretilen ısının dağıtılması zorunluluğu, yalıtım ve kılıf ve yalıtımın güvenle çalıĢtırılabileceği maksimum sıcaklık (gerilim, tip, vb.'ne bağlı olarak 65–90 ºC) ve kablonun üretim biçimiyle kontrol edilir. Bazı durumlarda tersinin doğru olmasına karĢın, genel olarak, toprağa gömülmüĢ bir kablonun nominal akım kapasitesi havada çalıĢan bir kablonun akım taĢıma kapasitesinden daha düĢüktür. Kablolar, doğrudan 248

Elektrik Kılavuzu

toprağa gömülmek yerine dolgusuz kanallara gömüldüğünde, ısı dağıtımı engellenir ve taĢıyabileceği nominal akım azalır. Alüminyum kılıflar. Düzgün profilli alüminyum profiller, yüksek gaz basınçlarına güçlendirmeye gerek olmaksızın dayanabilecek ölçüde güçlü olduklarından, günümüzde basınçlandırılmıĢ kablolarda, özellikle de gaz basınçlı kablolarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Oluklu, dikiĢsiz alüminyum kılıflar da mevcuttur ve bunlar düĢük basınçlı yağ doldurulmuĢ kablolarda kullanılmaya uygundur. Oluklu tasarım, sonuç olarak ortaya çıkan düĢük maliyet ve iyileĢtirilmiĢ bükülme performansıyla birlikte kılıf kalınlığının azaltılmasına olanak sağlar ve modern koruma teknikleriyle birlikte alüminyum kılıflı, yağ doldurulmuĢ kabloların kullanımına olanak sağlamıĢtır.

Yeraltı Kablolar için Sabit Değerler Yalıtım direnci. Yalıtım direnci, yalıtımın radyal kalınlığıyla doğrudan orantılı değildir ve aĢağıdaki denklemden bulunur: R

 R log e 2 r

Bu denklemde,  yalıtım malzemesinin özgül direncini göstermektedir. Bu daha uygun bir Ģekilde, kilometre baĢında ohm veya megaohm cinsinden de ifade edilir. Bu, aĢağıdaki formülle verilir. R  1.43 log 10

R  10 12 megaohms/k m r

Kapasitans. Tek göbekli bir kablonun kapasitansı aĢağıdaki denklemle verilir: C

0.024k mikrofarad /km R log 10 r

bu denklemde, k dielektrik sabitini göstermektedir. Emprenye kâğıt yalıtımın dielektrik sabiti yaklaĢık 3.5'tir; polietileninki 2.3; kauçuk ve PVC'ninki 5-8 arasındadır. Voltaj gradyanı. YalıtılmıĢ kablolarda, özellikle yağ doldurulmuĢ ve gaz basınçlı kabloların tasarımında voltaj veya gerilim gradyanı sorusu önemlidir. Süper gerilimlere dayanacak kabloların tasarımı, yalıtımın özelliklerine ve gerilimlere, özellikle 249

Elektrik Kılavuzu

de kablonun maruz kalacağı darbeli gerilimlere dikkat edilerek uygun bir maksimum gerilim seçilmesine dayanmaktadır. Voltaj gradyanı eğrisinin genel biçimi Şekil 9.3'te verilmektedir; maksimum gradyan iletkenin yüzeyinde gerçekleĢir ve değeri aĢağıdaki denklemle verilmiĢtir: E

g max 

r log e

R r

V/cm

ġekil 9.3 Tek göbekli kabloda potansiyel gradyanı

ġekil 9.4 3 göbekli kablolarda kapasitans Ekonomik kablo tasarımı, elektrik arızası olmaksızın kullanılabilecek maksimum voltaj gradyanının veya dizayn stresinin kullanılmasını içerir. gmax ve E değerleri sabit olduğunda, R'nin değeri aĢağıdaki koĢullarda,

R 1 r yani, R = 2.718r olduğunda elde edilir. En küçük kablo çapının kullanılması isteniyorsa, yalıtım üzerindeki çap, iletken çapının 2.718 katıl olmalıdır ve iletkenin yarıçapı aĢağıdaki denklemi sağlayacak biçimde olmalıdır: log e

250

Elektrik Kılavuzu

g max 

E V/cm r

Bu Ģekilde elde edilecek r değeri makul bir iletken kesitinin kullanılmasını sağlamak açısından çok küçük olacağından, 132 kV'a kadar olan sistem gerilimleri için, kablo tasarımına bu yaklaĢım nadiren uygulanabilir. 275 veya 400 kV gibi sistem gerilimleri söz konusu olduğunda, kablo tasarımı için R = 2.718r iliĢkisi genellikle kullanılmaktadır. Küçük bakır kesitli yağ doldurulmuĢ kablolar söz konusu olduğunda, r'nin istenen değerine, iç yağ kanalının çapı normal koĢullarda gerekenden daha büyük tutularak eriĢilebilir.

Tesisat Kabloları Konutların, ticari ve endüstriyel binaların tesisatlarında kullanılan bir dizi l.v. kablo vardır. Ayrıca, konutlara besleme ve sokak aydınlatma programları için kullanılan kablolar PVC - veya kâğıtla yalıtılmıĢ katı - kablolardan farklı olabilir. Bunlar, izleyen paragraflarda anlatılmıĢtır. Hizmet kabloları. DüĢük yükleri olan, evlere ve diğer konutlara akım taĢıyan hizmet kabloları, genellikle tek fazlı, caddelere veya kaldırımlara döĢenmiĢ l.v. dağıtım kablolarının bir fazına ve nötr hattına hizmet bağlantılarıyla bağlanmıĢtır. Daha büyük yükler için üç fazlı hizmet kabloları kullanılabilir. Kullanılan hizmet kablolarından biri, Waveconal kablonun (dalga-biçimli kablo) küçük versiyonudur. Tek faz besleme için, XLPE kullanılarak yalıtılmıĢ, dalgalı nötr telleri etraflarına konulan kauçuk koruma içine yerleĢtirilmiĢ tek bir dairesel faz iletkeni vardır ve bunların tümü bir PVC kılıfla korunmuĢtur. Üç fazlı ve bir nötr hatlı beslemelerdeki kablolar, üç fazlı iletkenlerin dairesel olması dıĢında, kablo Şekil 9.1(g)'de gösterilene çok benzer. Alternatif tipler PVC kullanılarak yalıtılmıĢtır ve bu kamuya yönelik besleme sistemlerinden PVC yalıtımın kullanıldığı ender birkaç alandan biridir. Bunların konsantrik kabloları, alüminyum teller için gerekli olan korozyona karĢı koruma amaçlı kauçuk olmaksızın helezon Ģeklinde uygulanan bakır iletkenlerdir. Faz iletkenleri de genellikle bakırdır, fakat katı alüminyum da olabilir. Bir diğer tip CNE kablodur; bu tip kablolarda konsantrik iletkenin nötr ve topraklama iĢlevini gören telleri tek tek kaplanmamıĢtır. "Ayrık (split) konsantrik" olarak bilinen bir diğer 251

Elektrik Kılavuzu

tip kabloda, nötr hat olarak kullanılacak teller ince bir PVC tabakasıyla kaplanırken, toprak süreklilik iletkeni çıplak bırakılmıĢtır. Bu iki tip kablo Şekil 9.5'te gösterilmiĢtir. Tek fazlı, ayrık konsantrik tip kablo BS 4553 kapsamındadır. BirleĢik nötr hat ve toprak hattı kablolar, Şekil 9.5'te (sağda) görüldüğü gibi bütün dıĢ iletkenlerinin bakır olması dıĢında ayrık kablolara benzer.

ġekil 9.5 İki tip konsantrik hizmet kablosu. Yukarıda: ayrılmış konsantrik. Aşağıda: birleşik nötr hat ve topraklama (CNE) konsantrik Her iki tasarımın da siyah renkli, çekme PVC'den dıĢ kılıfı vardır ve 4 mm2'den 50 mm2'ye kadar aralıklarda bulunabilmektedir. Ayrık konsantrik kabloların bükümlü veya katı alüminyumdan yapılma, kırmızı PVC kullanılarak yalıtılmıĢ bir merkezi iletkeni ve yukarıda gösterildiği gibi çıplak ve yalıtılmıĢ iletkenlerden konsantrik bir tabakası vardır. Bakır iletken kablolar. Binalardaki aydınlatma ve güç hizmetleri için uygun küçük tesisat kabloları, kablo kanalı ve dallandırma] kullanımı için PVC kılıflı, bakır iletkendir. Ġki göbekli kablolar ve cpc kablolarında yalıtılmıĢ göbeklerin üzerine PVC kılıf geçirilmiĢtir. cpc genellikle saf bakırdır. Konutlarda ve ticari kullanım için uygun türlerinin boyutları, 1 mm 2'den 16 mm2'ye kadar değiĢir. 252

Elektrik Kılavuzu

Metrik ölçülü kablolar Ġngiltere'ye ilk kez girdiğinde, hem tek hem çok göbekli kablolar için 1 mm2, 1.5 mm2 ve 2.5 mm2 boyutların katı bakır iletkenleri vardı. 2.5 mm2 kablonun hem iki göbekli hem cpc tipinin sert dokusu bu boyutların aynı zamanda bükümlü olarak da bulunabilmesi sonucunu doğurdu. Dalgalı ve zaman zaman yüksek olabilen bakır fiyatları yüzünden, alüminyumun iletken bir malzeme olarak kullanılmasının mümkün olup olmadığını görmek amacıyla birkaç yıllık dönemler için deneyler düzenlendi. Günümüze kadar, kullanılan aksesuarların aĢırı ısınmasından kaynaklanan uçlandırma sorunları, bu malzemenin evlerin tesisat kablolarında baĢarıyla kullanılmasını engelledi. Mineral yalıtımlı kablolar. Bu tip kablolar, genel aydınlanma ve güç devreleri, yangın alarmları ve acil durum beslemeleri için birçok tip binada ve endüstriyel kuruluĢta yaygın olarak kullanılmaktadır. BASEC'in BS 6207 Bölüm I'e uygun olduğunu onayladığı bir dizi kablo mevcuttur. Mineral yalıtımlı kablolar tehlikeli alanlarda kullanım için onaylanmıĢtır ve bütün kullanımlar için BASEEFA onaylı bir dizi uçlandırma bulunmaktadır. Kablonun yanmaması veya yanmayı beslememesi ve duman veya zehirli gaz yaymaması gerekmektedir. Bu kablonun, çok yakınında yangın olduğunda bile çalıĢmayı sürdürmesi ve böylece yangın alarmları, acil durum aydınlatması gibi temel hizmetleri sürdürmesi beklenmektedir. Mineral yalıtımlı kablolar yoğun biçimde sıkıĢtırılmıĢ ve kendisi de mükemmel devre koruyucu iletken olarak hizmet gören bir bakır kılıf içine doldurulmuĢ magnezyum yalıtım içine yerleĢtirilmiĢ bakır iletkenlerden oluĢmaktadır. Bu kablolar, kendileriyle aynı boyuttaki organik yalıtkanlı kablolara göre daha yüksek nominal akım kapasitelerine sahiptir ve inorganik malzemeler kullanılarak imal edildiklerinden yaĢlanma sonucu bozulmazlar. Tek göbekli, 6 mm2'den 240 mm2'ye kadar iletken boyutlarında, 2,3 ve 4 göbekli boyutlarda 1.5 mm2'den 25 mm2'ye kadar bir dizi boyutta bulunabilmektedir. Ayrıca, 7. 12 ve 19 göbekli bazı iletken ebatları da vardır. Ġki farklı nominal gerilim için kablolar vardır: 600 V ve 1000 V. Bir seçenek olarak, bakır için korozif olan ortamlarda koruma sağlaması için kılıfa boydan boya kaplama çekilebilir. DıĢ kaplama, son derece düĢük duman yayma ve alev üretme özellikleri olan halojensiz bir malzemeden üretilebilir. 253

Elektrik Kılavuzu

Kablo uçlandırıldığında, magnezyum oksit yalıtkanın nem absorb etmesini önlemek amacıyla bağlantın noktasına bir conta yerleĢtirilmesi zorunludur. Kablo üreticileri, her türden conta, salmastra ve araç sağlamaktadır. Bakır kılıf mükemmel bir birleĢik nötr hat ve toprak hattı (PEN) sağladığından, kablo TN-C sistemlerinde kullanılmak için son derece uygundur. Elastomer yalıtımlı kablolar. Yüksek çevre sıcaklıklarının olduğu koĢullarda, 1000 V'a kadar gerilimlerde kullanılabilecek güç ve aydınlatma devreleri için elastomer yalıtımlı kablolar ve esnek kablolar mevcuttur.

254

Elektrik Kılavuzu

Transformatörler Transformatörler Normal olarak bir güç transformatörü, birbirlerine bir manyetik devreyle veya göbekle bağlanmıĢ bir çift sarımdan (primer ve sekonder sarımdan), oluĢmaktadır. Bu sarımların birine, genellikle tanım gereği primer olana, bir alternatif gerilim uygulandığında, alternatif bir m.m.f. ve bunun sonucunda da göbekte bir alternatif akım oluĢturan bir akım geçiĢi olacaktır. Bu alternatif akı her iki sarımı birbirleriyle bağlarken, her ikisinde de bir e.m.f. indükler. Primer sarımlarda bu "karĢı e.m.f."dir ve transformatör ideal bir transformatörse, bu e.m.f. akımın hiç akmama noktasına gelmesine kadar uygulanan primer gerilime karĢı çıkacaktır. Gerçekte geçen akım transformatörün manyetizasyon akımıdır. Sekonder sarımda, indüklenen e.m.f., sekonder açık devre gerilimidir. Sekonder sarıma, sekonder akımın akıĢına izin veren bir yük bağlandığında, bu akım manyetizasyonu ortadan kaldıran bir m.m.f. üretir ve böylece uygulanan primer gerilim ve karĢı e.m.f. arasındaki dengeyi bozar. Dengenin yeniden kurulabilmesi için, tam eĢit miktarda m.m.f. sağlamak amacıyla, beslemeden daha yüksek miktarda primer akım çekilmelidir; böylelikle bu ek primer akım sekonderle bir amper-sargı dengesi bir kez daha kurulur. Ġster primer ister sekonder sarımların parçası olsun, tek bir sarımda indüklenen gerilim arasında bir fark olmadığından, ortak akı tarafından sarımların her birinde indüklenen toplam gerilim miktarı sarımların sayısıyla orantılı olmalıdır. Böylece, iyi bilinen iliĢki formüle edilmiĢtir: E1/E2 = N1/N2 ve amper sargı ihtiyacı açısından bakıldığında: I1N1 = I2N2 Bu denklemlerde, E, I ve N indüklenen gerilimi göstermektedir ve karĢılıklı olarak sarımlardaki akımlar ve sarım sayıları uygun alt indislerle belirtilir. Buna göre, gerilim, karĢılıklı sarımlardaki sarım sayısına orantılı ve akımlar ters orantılı (ve kurulan bu iliĢki hem anlık hem r.m.s. değerleri için geçerlidir).

255

Elektrik Kılavuzu

Voltaj ve akı arasındaki iliĢki. Pratikteki bir transformatör için, sarım baĢına gerilimin aĢağıdaki formülle verildiği gösterilebilir: E/N = Kmf Burada, K bir sabittir, m bu sarımı bağlayan toplam akının maksimum değerinin weber cinsinden gösterimidir ve f hertz cinsinden besleme frekansıdır. Gerilimin, her zaman varsayıldığı gibi, sinüzoidal olması durumunda, K'nın değeri 4.44'tür ve ifade aĢağıdaki Ģekli alır: E = 4.44fN Tasarım hesaplamaları için, tasarımcı toplam akıdan çok sarım baĢına gerilim ve göbekteki akı yoğunluğuyla daha çok ilgilidir; buna göre, ifade bu nicelikler cinsinden aĢağıdaki biçimde yazılabilir: E/N = 4.44BmAf  10-6 Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: E/N = her iki bobinde aynı olan, sarım baĢına gerilim Bm = göbekteki maksimum akı değeri, tesla A = göbeğin net kesit alanı, mm2 f = besleme frekansı, Hz Kaçak reaktansı. Primer ve sekonder sargılar arasındaki geçiĢin mükemmel olmadığından söz edilmiĢti. Birincisi, primer sarım tarafından üretilen bütün akı sekonderle ilinti kuramadığından, transformatörün kaçak reaktansı olduğu söylenebilir. Ġlk dönem transformatör tasarımcıları, kaçak reaktansını, kendi transformatörlerinin olabildiği ölçüde minimuma indirilmesi gereken bir eksikliği olarak gördüler. Güç santrallerinin ve iletim ve dağıtım sistemlerinin boyutlarındaki ve karmaĢıklıklarındaki artıĢla, kaçak reaktansı – veya, transformatör sarımlarının da direnci olduğundan, empedans – giderek Ģebekelerdeki hatalı akımları sınırlandıran bir yardımcı olarak görülmeye baĢlandı. Transformatör empedansını ifade etmenin normal yöntemi, tam yük akımları altında transformatör içindeki gerilim düĢüĢünün yüzdesi olarak ifade etmektir ve bu ortadaki durumun sistem tasarımcıları tarafından nasıl görüldüğünü yansıtmaktadır. Örneğin, %10 empedans, tam yük akımlarında gerilim düĢüĢünün açık devre geriliminin %10'u olduğu veya alternatif olarak, sistemin içindeki diğer bütün empedansları ihmal edersek, tam yükün on katı 256

Elektrik Kılavuzu

akımda, transformatördeki gerilim düĢüĢü toplam sistem gerilimine eĢittir. Sembollerle ifade edildiğinde: Vz  %Z 

I FL  100 E

Bu denklemde, Z, R 2  X 2 'ye eĢittir. R ve X, sırasıyla transformatörün direncini ve kaçağını göstermektedir. IFL ve E primer veya sekonder sarımların tam yük akımlarını ve açık devre gerilimlerini göstermektedir. KuĢkusuz, R ve X'in kendileri de gerilim düĢüĢünün yüzdeleri olarak ifade edilebilir. Transformatörün, orta büyüklükte güç transformatörleri için tipik olarak %9 veya 10 olan değerindeki yükselmeye paralel olarak yüzde empedansın "doğal" değeri de yükselme eğilimi gösterir. Bazen, bazı transformatörler amaçlı olarak %22.5'a kadar yükselen empedans değerlerine sahip olacakları biçimde dizayn edilmiĢlerdir. Transformatörün eĢdeğer devresi. Transformatörün elektrik sistem üzerindeki etkisinin, yukarıdaki transformatör empedansının açıklanmasında olduğu gibi basitçe akımın geçiĢini sınırlandıran bir cihaz olarak düĢünülmesi, sonuçta, transformatörün Şekil 10.1(a)'da gösterildiği gibi bir eĢdeğer devreye sahip olacağı anlamına gelir. Yani, bu devre, yükle orantılı olarak çıkıĢ gerilimini sınırlama etkisi gösteren rezistif ve reaktif bileĢenleri olan bir empedanstan oluĢmaktadır. Bu bileĢenler, Ģekilde gösterildiği gibi, tek tek sarımlarla iliĢkili olarak görülebilir. Gerçekte, tek tek sarımların dirençleri, R1 ve R2 ölçülebilir, fakat X1 ve X2 birbirlerinden bağımsız olarak varolamazlar ve bu nedenle, tek tek sarımların her birinin indüktif reaktans değerlerinin olmasına karĢın, direnç değerlerinde olduğu gibi gerçek değerler değildir. Bütün direnç ve reaktans değerleri birleĢtirilerek, eĢdeğer devre daha da basitleĢtirilebilir. BirleĢtirilmiĢ değerlerin tümünün sekonder üzerinde (Şekil 10.1(b)) veya tümünün primer üzerinde (Şekil 10.1(c)) olduğu varsayılabilir. Primer sarımlara referansla tanımlandığında, eĢdeğer birleĢik değerlerin aĢağıdaki gibi olduğu gösterilebilir:

257

Elektrik Kılavuzu

ġekil 10.1 Transformatör devrelerini göstermenin farklı yöntemleri N 2 1 RP  R1  R2  N    2  N 2 1 X P  X1  X 2  N    2 

Sekonder sarımlara referansla tanımlandığında değerlerin aĢağıdaki gibi olduğu gösterilebilir: N 2 2 Rs  R1  N    R2  1 

N 2 2 X s  X1  N    X 2  1 

258

ise

birleĢik

Elektrik Kılavuzu

ġekil 10.2 Mıknatıslama bölümü de dahil transformatör eşdeğer devresi Yukarıda da belirtildiği gibi, bir transformatörün primeri, sekonderinin açık devre olması durumunda bir beslemeye bağlanmıĢ olduğunda bile bir miktar akım taĢıyacaktır ve buna mıknatıslama akımı denir. Daha doğru bir eĢdeğer çizim, Şekil 10.2'de olduğu gibi bir mıknatıslama bölümü içererek bunu dikkate alır. Mıknatıslama akımı düĢük bir güç faktörüne sahip olduğundan, mıknatıslama bölümü büyük ölçüde reaktiftir. Transformatörlerin regülasyonu. Yukarıda tanımlanan gerilim oranı yük olmaması durumunda geçerlidir. Gösterilen eĢdeğer devrelerin herhangi birinden, yük akımı geçtiğinde çıkıĢ terminalindeki gerilimin düĢeceği anlaĢılabilir. Nominal tam yük akımının a katı kadar akım yüklemesi ve cos 2 çıkıĢ gücü faktörü koĢullarında yaklaĢık yüzde regülasyon aĢağıdaki ifadeyle verilmektedir: %regülasyon= a(VR cos  2  VX sin  2 ) 

a2 (V X cos  2  VR sin  2 ) 2 100

Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: VR = yüzde olarak direnç gerilimi VX = yüzde olarak reaktans gerilimi Pratikte kullanılan transformatörlerin birçoğu için bu denklem yeterince doğrudur; ancak %4'e kadar reaktans değerleri olan transformatörler için a2 teriminin ihmal edilmesi yoluyla ek basitleĢtirmeler de yapılabilir. Çok yüksek, örneğin %20 veya üzerindeki empedans değerleri için bazen a4 türünden bir terim gereklidir. 259

Elektrik Kılavuzu

Transformatör kayıpları. Transistörün toplam güç verimiyle, yani transformatörün verimliliğiyle karĢılaĢtırıldığında, çıktı bölü girdi olarak tanımlanan transformatör verimleri çok küçüktür: girdi - kayıplar girdi

veya çıktı çıktı  kayıplar

çok yüksektir. Girdi veya çıktı VA, kVA veya MVA cinsinden, kayıplar W veya kW cinsinden ölçülmektedir. Büyük transformatörler için bu oran %99 civarındadır ve hatta daha küçük transformatörlerde verimliliklerin %98 veya üzerinde olması genel bir durumdur. Transformatörlerde temel olarak iki tip kayıp vardır: demir kayıpları ve bakır kayıpları. Demir kayıpları, göbeğin manyetizasyonundan kaynaklanır ve iki bileĢeni vardır: birisi, göbek çeliğinin, birbirini izleyen devrelerle önce bir yönde maksimum noktasına, ardından, sıfır noktasından geçerek ters yönde maksimum noktasına manyetizasyonundan kaynaklanır. Ġkinci bileĢen, çeliğin kendisi alternatif akımla bağlantılı kapalı bir akım yolu sunduğundan, endüksiyon akımlarının göbek çeliği içinde akmasından kaynaklanır. Göbeğin, aĢağıda görüldüğü gibi, elektrik direncini artırmak ve böylece endüksiyon akımı kayıplarını minimuma indirmek amacıyla ince levhalardan oluĢturulması yoluyla, bu akım yolunun kesit alanı olabildiğince küçültülmüĢtür. Demir kayıpları, açık devre durumunda olsa bile, transformatöre enerji verildiği her durumda mevcuttur. Bunlar uygulanan gerilime göre değiĢir; fakat bir transformatör sabit alan geriliminde çalıĢmak üzere tasarlandığından, tutarlı limitler içinde, transformatöre enerji verildiğinde, normal olarak ±%10 demir kaybının normal olduğu düĢünülür. Bakır kayıpları, veya bazen adlandırıldığı biçimiyle yük kayıpları, yük akımının sarımlardan akmasından kaynaklanır. Yük kayıplarının iki bileĢeni vardır: Bir tanesi, bakırın saf direnç bileĢeni, I2R'dir; diğeri ise bakır sarımlar içinde ana akımın akıĢına dik yönde gerçekleĢen endüksiyon kaybı bileĢenidir. Bu yüzeydeki akımın akıĢına yönelik direnç, sarım iletkenlerinin birkaç büküme

260

Elektrik Kılavuzu

veya alt iletken grubuna bölünmesiyle artırılabilir ve bu uygulama sarımlardaki endüksiyon kayıplarını azaltma etkisi göstermektedir. Transformatörlerden geçen akımla karĢılaĢtırıldığında küçük olmasına karĢın, kayıplar transformatör göbeklerinde ve sarımlarında önemli ölçüde ısınma etkisi yaratmaktadır ve dolayısıyla ısının özel soğutma düzenlemeleriyle ortamdan uzaklaĢtırılması gerekmektedir. Bazı küçük dağıtım birimleri dıĢındaki birçok güç transformatörünün göbeği ve sarımları madeni yağa daldırılmıĢ durumdadır. Bu yağ, elektrik yalıtımı sağlamaya ek olarak ısıyı uzaklaĢtırmak amacıyla da dolaĢım halindedir. DolaĢım, kayıplar sonucu ortaya çıkan termal basıncın doğurduğu doğal dolaĢım olabilir veya pompa veya pompalar aracılığıyla gerçekleĢtirilmiĢ cebri dolaĢım olabilir. Birçok transformatörde, ikili doğal/cebri yağ dolaĢımı vardır; birincisi nominal gücün yarısında çalıĢılması durumunda ısıyı uzaklaĢtırmak için yeterli olurken, ikincisi tam yükte çalıĢma durumunda ısıyı uzaklaĢtırmak için kullanılır. Yağ genellikle, ikincil soğutucu olarak havadan yararlanılan ısı değiĢtiricilerden veya radyatörlerden geçirilerek soğutulur. Hava doğal termal basınç sonucu dolaĢabilir veya fanlarla ısı değiĢtiricinin üzerine üflenebilir. Transformatörlerin üretimi. Basit, tek fazlı transformatör, primer ve sekonder bağlantılarını bağlayan demir göbeğiyle, Ģematik olarak Şekil 10.3'teki gibi gösterilebilir. Pratikte kullanılan güç transformatörlerini birçoğu uç fazlıdır ve yapıları Şekil 10.4'te görüldüğü gibidir. Göbeğin üç kolu, veya bacağı, vardır ve bunların her birinde primer ve sekonder bağlantılar vardır. Bu kollar, ince soğuk çekilmiĢ manyetik çelikten (bkz. Kısım 2) yapılma ince levhalardan üretilmiĢtir ve bunların geniĢliği farklıdır veya silindirik sarımların göbeğe minimum hacim kaybıyla tutturulmasını sağlamak amacıyla göbeğin kesitinin yaklaĢık olarak dairesel olmasını sağlayacak biçimde kademelendirilmiştir. Üst ve alt boyunduruklar [:yoke] üç göbeği bir araya bağlar ve manyetik akı için yolu tamamlar. Üç fazlı akılar herhangi bir anda bileĢik akı üretmediklerinden, bir dönüĢ yolu gerekli değildir. Bu nedenle, üç fazlı bir transformatör genel olarak yalnızca üç kollu bir göbek gerektirir. Sarımlar genel olarak bakırdan yapılmaktadır. Daha küçük boyutlu transformatörler için bu dairesel kesitli, emayeyle yalıtılmıĢ bakır olabilir. Daha büyük birimler için bakır iletkenler dikdörtgen kesitlidir. Bir turu oluĢturan bakır iletken, yukarıda 261

Elektrik Kılavuzu

açıklandığı Ģekilde sarımlardaki endüksiyon akımını azaltmak amacıyla, bir diğerinden emayeyle veya kâğıt sarılarak

ġekil 10.3 Tek fazlı transformatör

ġekil 10.4 Göbekli tip, 3 fazlı transformatör yalıtılabilecek birkaç farklı büküme bölünmüĢtür. Bir döngüyü oluĢturan büküm grubunun yalnızca emaye yalıtımla yalıtıldığı durumlarda, bunlar, normal olarak aynı zamanda yanındaki sarımdan da yalıtım sağlayan kağıtla dıĢtan sarılırlar. Sarımlar kâğıt veya preslenmiĢ karton silindirlerin çevresinde oluĢturulur. Bu nedenle, daha sonra göbeğe veya sarım iĢleminden sonra, yüksek gerilim tarafındaki düĢük gerilim sarımına bağlanabilirler.

262

Elektrik Kılavuzu

Havayla soğutulabilecek en küçük boy transformatörler dıĢında kalanlarda, soğutma yağı göbeğin çevresinde ve preslenmiĢ kartonla oluĢturulmuĢ kanallardaki sarımların çevresinde dolaĢır. Yağ, preslenmiĢ karton silindir ve sarım turlarının arasından aksiyel olarak, tek tek gruplar veya sarım grupları arasından radyal olarak akar. Şekil 10.5, tipik bir orta boyutlu transistörün göbeği ve sarımları arasından kesitini göstermektedir. DıĢsal elektrik sistemleri üzerinde kısa devrelerin ortaya çıkması durumunda, transistörlerin kısa devre akımlarını taĢıması gerekmektedir. Bunlar sarımlar üzerinde hem radyal hem aksiyel yönde büyük mekanik kuvvetler üretmektedir. Radyal kuvvetler dayanılması en kolay olanlardır. DıĢ taraftaki bir sarım dıĢ tarafa doğru patlama eğilimindeyken, iç taraftaki bir sarım, dıĢarıdaki sarım tarafından daha da içeriye itilmeye çalıĢılır. Ġçeriye yönelik parçalayıcı kuvvet göbeğe iletilir, dıĢarıya yönelik parçalayıcı kuvvete ise bakır iletkenlerin gerilimiyle karĢı konur. Aksiyel kuvvetler sarımları birlikte dağıtmaya çalıĢacaktır; fakat baĢlangıçta sarımların sıralanmaması veya dengelenmemesi durumunda sıralamayı daha da bozacak veya dengeyi daha da artıracak baĢka aksiyel bileĢenler vardır.

ġekil 10.5 Radyal ve aksiyel soğutma kanallarını gösteren LV ve HV sarımlarının kesiti 263

Elektrik Kılavuzu

O halde, sarımların dayanıklı bir Ģekilde yerlerinde tutulması gereklidir. Bu, kolların tepesindeki ve dibindeki göbek çerçeveleri kullanılarak gerçekleĢtirilmektedir. Bu çerçeveler, göbekleri oluĢturan levhaları bira arada tutmak ve aksiyel hareketin olmaması için sarımları kelepçelemek biçimindeki ortak iĢlevleri yerine getirir. Bunu, aksiyel kuvvetleri göbek kollarına ileterek gerçekleĢtirirler. Yağ doldurulmuĢ bir transformatörün göbeği ve sarımları, yağı tutması için iĢlenmiĢ ve levha çelikten yapılma bir tank içine yerleĢtirilmiĢtir. Günümüzde gaz yalıtımlı kesici düzeneklerine (GIS) doğrudan bağlantının daha yaygın hale gelmesine karĢın, h.v. sarımlarına bağlantılar genellikle tankın yüzeyine monte edilmiĢ hava/yağ kovanları yoluyla yapılmaktadır. L.v. sarım bağlantıları normal olarak tankın yüzeyine monte edilmiĢ kablo kutusu veya kutuları üzerinden yapılmaktadır. Tankta, kablo kutuları tarafından kapatılmamıĢ yüzeylere monte edilmiĢ soğutma radyatörleri olabilir veya radyatörler ana tanka gidiĢ dönüĢ boruları kullanılarak bağlanmıĢ ayrı ve tek baĢına duran bir soğutucu bloğuna yerleĢtirilebilir.

ġekil 10.6 Üç fazlı, 1500 kVA, 13.8/3.3 kV, 50 Hz transformatörün çekirdeği ve sarımları. ±%2.5 ve ±%5 değerlerindeki HV kolları HV disk tipi sarımlardan alınmıştır

264

Elektrik Kılavuzu

ġekil 10.7 Soğutucu düzeninin de gösterildiği, 90 MVA, 132/33 kV, 50 Hz, üç fazlı transformatörün yerinde kurulmuş durumu Şekil 10.6, oldukça küçük bir yağ dolu transformatörün bütün göbeğini ve sarımlarını, Şekil 10.7 ise h.v. ve l.v. kovanları ve ayrı soğutucu sistemi olan büyük bir üç fazlı transformatörün tamamını göstermektedir. Transformatör bağlantıları. Yukarıdaki anlatımlarda, güç transformatörlerinin birçoğunun üç fazlı olduğundan söz edilmiĢti. Üç fazlı sarımlar yıldız veya üçgen bağlanabilir. Seçilecek düzenleme aĢağıdaki konulara bağlıdır. Genel olarak, Avrupa’da, Elektrik Yönetmelikleri, bütün elektrik sistemlerinin toprağa bağlanmasını gerektirmektedir. Üç fazlı sistemlerde, sistemin nötr hattının toprağa bağlanması uygundur ve bunu gerçekleĢtirmenin en basit yolu gelen transformatör beslemesinde bir de nötral hat bulundurmaktır. Bu nedenle, transformatörlerin sekonder sarımları genellikle yıldız bağlanmaktadır. (Zaman zaman, sistem doğrudan alternatif akım jeneratöründen besleniyorsa, topraklanan jeneratörün nötr hattı olabilmektedir.) Üç fazlı bir sistemde, besleme dalga biçiminin olabildiğince sinüzoidal olması, harmonikler artan kaçak kayıplarına yol açacağından ve bazı ekipmanın hatalı çalıĢmasına neden olacağından olabildiğince düĢük düzeyde harmonik dalga içermesi istenen bir Ģeydir. Beslemedeki harmonikler değiĢik nedenlerden kaynaklanabilir, fakat en yaygın olanı elektrik sisteminde, örneğin 265

Elektrik Kılavuzu

transformatör göbeklerinde, kullanılan mevcut çeliklerdeki doğrusal olmayan mıknatıslama karakteristikleridir. Üçüncü harmonik bunların en yaygın olanıdır ve transformatör çıktı akımı dalga formunda üçüncü harmonik miktarını sınırlamanın en etkin yolu transformatör sarımlarından birini üçgen bağlamaktır. Üçgen bağlanmıĢ üç fazlı bir sistemdeki üçüncü harmonik gerilimlerin tümü birbirleriyle aynı fazdadır ve bu nedenle üçgen çevresinde etkin bir kısa devre gibi davranmaktadırlar. Transformatörde ortaya çıkan üçüncü harmonik gerilimlerin bu Ģekilde kısa devre yapılması durumunda, bu dalgalar çıktı dalga biçimlerinde görülmeyecek ve dolayısıyla – çalıĢmanın amacı olan – üçüncü harmonik çıkıĢ akımını ortaya çıkmasına neden olmayacaktır. Böylece, iki sarımlı bir transformatör, sekonder sistem için bir topraklama oluĢturma ve sekonderin üçgen bağlanmıĢ primerle yıldız bağlanması durumunda çıkıĢ akımında üçüncü harmoniklerin ortadan kalkmasını sağlar. Transformatörün primerini besleyen sistem genel olarak kendi besleme transformatörünün nötr hattı üzerinden topraklanacaktır. Transformatörlerde faz kaması. Yukarıda anlatılan yıldız/üçgen transformatör bağlantıları Şekil 10.8(a)'da gösterilmektedir ve bu sistemin fazör diyagramı Şekil 10.8(b)'de gösterildiği gibi olacaktır. Transformatörün h.v. tarafını dikkate alırsak, A fazının sarımı A1A2'yle gösterilmiĢtir. l.v. sarımlarında indüklenen gerilimin bununla aynı fazda ve aynı duyarlıkta olması gerekir. Çünkü, önceden de belirlendiği gibi, sarımın özel bir dönüĢü, ister h.v. ister l.v. tarafında olsun, farklı davranamaz. Daha yüksek numaralı sarım uçlarının hat terminallerine bağlanması biçimindeki alıĢkanlığın sürdürülmesi durumunda, h.v. sarım bağlantısı A2'nin B1'e bağlantısı A terminali olacak, C1'e B2 bağlantısı C terminali, A1'e C2 bağlantısı C terminali olacaktır. L.v. hat terminalleri a2, b2, c2 ve a1, b1, c1 l.v. nötraldir. Transformatörün h.v. ve l.v. sarımları arasında faz farkı veya faz kayması ürettiği görülebilir. Çünkü, diyagramda h.v. nötr hattı N ile, l.v. nötr hattı n ile gösterilirse, h.v. A-fazı fazörünün, nötr hatta göre saat 12'de olduğu durumda, l.v. a-fazı saat 1'e doğru kaymıĢtır. Basit geometri bilgisiyle, faz farkı

266

Elektrik Kılavuzu

ġekil 10.8 Sarım bağlantıları, fazör ve polarite diyagramları

267

Elektrik Kılavuzu

açısının 30º olduğu görülebilir ve transformatöre Dyn1 sembolü verilir. Bu alandaki anlaĢma, büyük harfler, D, Y ve N'nin h.v., küçük harfler d, y ve n'in l.v. sarımlarını göstermek üzere kullanılması biçimindedir. Son rakam, faz farkını 30º'nin katları olarak gösteren sayıdır. Bütün transformatörlerde bir sarımın üçgen bağlanmıĢ olmasının tercih edilmesine karĢın bazen bu pratik değildir ve her ikisinin de yıldız bağlanması gerekebilir. Böyle bir durum, transformatörde faz farkı ortaya çıkmasının istenmediği durumdur. Şekil 10.9'da görüldüğü gibi interstar-yıldız/üçgen bağlantısı kullanılarak bir sarımın üçgen bağlanması durumunda faz farkı olmayan bir sistem elde etmek yine mümkündür. Ġnterstar düzenleme (bazen zigzag olarak da bilinmekte ve Z veya z harfiyle kısaltılarak gösterilmektedir) sarımlardan birini içsel olarak ikiye bölünüp, bu iki yarım kısmın Şekil 10.9(b)'de gösterildiği biçimde bağlanmasıyla gerçekleĢtirilir. Bu türden bir transformatörün, basit üçgen/yıldız veya yıldız/üçgen bağlantılı olandan etkin olarak daha fazla sarımı vardır ve bu nedenle üretim maliyeti daha yüksektir.

ġekil 10.9 Üçgen bağlanmış sekonder devreli transformatör ve nötr hattı toprağa bağlanmış zigzag üçgen topraklamalı transformatör Şekil 10.10'da üç fazlı transformatörler için kullanılan en yaygın bağlantı düzenlemeleri ve bunların fazör diyagramları verilmektedir.

268

Elektrik Kılavuzu

Paralel çalıĢma. Transformatörler iki Ģekilde paralel bağlanabilir. Ġki veya daha fazla sayıda transformatör, ortak bir besleme kaynağından, tamamen farklı rotalarla, bir dağıtım

ġekil 10.10 Üç faz transformatör bağlantıları panosunu besleyebilecek biçimde düzenlenebilir. Bu durumda, en önemli koĢul iki beslemenin birbirleriyle aynı faz içinde kalarak paralel bağlanmasını garanti altına almaktır. Tasarım aĢamasında, ortak bir referans noktasından her transformatör tarafından üretilen faz kaymalarının teorik olarak kontrol edilmesiyle bu koĢul sağlanabilir; ancak, giriĢteki devre kesicilerin ilk kez paralel çalıĢmaya baĢlamak amacıyla kapanmasından önce dağıtım panosunda faz kaymasının kontrol edilmesi yoluyla bütün teorik dönüĢümlerin kanıtlanması her zaman önemlidir.

269

Elektrik Kılavuzu

Paralel bağlanacak transformatörlerin primer sarımları ortak bir dağıtım çubuğuna bağlanmıĢsa, baĢarılı bir yük paylaĢımının

ġekil 10.10 (devam) sağlanabilmesi açısından, elektrik özelliklerinin olabildiğince birbirlerini karĢılaması istenen bir durumdur. Bu durumda, "birbirini karĢılamak" Ģu anlamlara gelir:  Aynı faz değiĢtirme özelliklerine sahip olmak.  All tap konumlarında ve aynı kol aralıklarında aynı oranlara sahip olmak.  Bütün tap konumlarında aynı empedansa sahip olmak. KuĢkusuz, bütün bağlantı kablolarının doğruluğunu kanıtlamak amacıyla, transformatörlerin ilk kez paralel bağlanmasından önce 270

Elektrik Kılavuzu

giriĢteki devre kesicilerde faz kontrollerinin gerçekleĢtirilmesi önemlidir.

Transformatörlerde Kol Değiştirme Hemen bütün transformatörler, kol sıralarının eklenmesi veya çıkarılması yoluyla gerilim oranlarını ayarlamalarını sağlayan bir düzenekle donatılmıĢtır. Bu ayarlama, birçok büyük transformatörde olduğu gibi, sistem yük altındayken devre dıĢı anahtarlarla veya ancak transformatör tamamen yalıtıldığında değiĢtirilebilecek olan vidalanmıĢ hat konumlarının seçimiyle yapılabilir. Kol seçimi sisteminin sofistikasyon düzeyi kolların değiĢtirilmesi ihtiyacının sıklığına ve transformatörün boyutlarına ve önemine bağlıdır. BS EN60076, Kısım 1, "Güç Transformatörleri"ndeki birçokları arasından iki tanım: ana kol, nominal büyüklüklerin ve özellikle de nominal gerilim oranı'nın iliĢkilendirildiği koldur. Bu, normal kol olarak bilinmekteydi ve bu terim halen kullanılmaktadır. Ancak, rahatça karıĢıklıklara yol açacağından, bu terimin kullanılmasından sakınılmalıdır. Ayrıca, bütün transformatörlerdeki kolların tam güç kolları olduğu, yani kolun güç olanaklarının, artı kollarda kollanmıĢ sarımlardaki nominal akımın azaltılması gerekecek ve eksi kollarda sarım için nominal akımın azaltılacağı biçimde nominal güce eĢit olduğu belirtilmelidir. Bu genellikle, kayıplar akım kareleriyle orantılı olduğundan, bunu her zaman geçerli olmamasına karĢın, eksi kollarda kayıpların arttığı anlamına gelir. Kol değiĢtirmenin kullanımı. Kol değiĢtiricilerin çalıĢmasının ve üretiminin değerlendirilmesinden önce bunların amaçlarının ve kullanım biçimlerinin incelenmesi gereklidir. Transformatörler, değiĢik birkaç nedenle kol değiĢtirmeyi gerektirebilir:  Kütlesel beslemedeki veya diğer sistem transformatör-lerindeki uygulanan gerilim değiĢikliklerini dengelemek.  Transformatör içindeki regülasyonu dengelemek ve çıkıĢ gerilimini sabit tutmak.  Jeneratör veya interbus transformatörlerde sistem VAr akıĢlarının kontrolüne yardımcı olmak.  Elektrik sisteminin planlandığı dönemde kesin olarak bilinmeyen faktörler için dengeleme sağlamak.  Sistem koĢullarında gelecekte ortaya çıkabilecek değiĢikliklere olanak sağlamak. 271

Elektrik Kılavuzu

Yukarıda sayılanlar, kol değiĢtirme sistemlerinin öngörülmesi için önemli nedenleri sıralamaktadır ve gerçekte kol değiĢtirme sistemlerinin kullanımı öylesine yaygındır ki birçok kullanıcının kol değiĢtirme sistemlerinden vazgeçip vazgeçmemeyi düĢünmeleri bile mümkün değildir. Ancak, kol değiĢtirme sistemi olmayan transformatörler daha basit, daha ucuz ve daha güvenilirdir. Kol değiĢtirme sistemleri, transformatörün maliyetini ve karmaĢıklığını arttırır ve aynı zamanda güvenilirliğini azaltır. Yük altında çalıĢan kol değiĢtiriciler. Herhangi bir elektrik sisteminin ana gereksinimlerinden biri, sistemdeki yük ne olursa olsun kesinlikle tanımlanmıĢ sınırlar içinde talepler olan kullanıcıya gerilim sağlamaktır. Bu, endüstriyel ve ticari kullanıcılar için önemli olduğu kadar evlerdeki tüketiciler için de önemlidir. Birçok endüstriyel sistemde, büyük motorların baĢarıyla devreye alınmasını sağlamak için besleme geriliminin yeterince yüksek olmasının gerekmesine karĢın, bu gerilimin, sistem üzerinden yük kalktığında duyarlı elektronik ekipmanlar gibi cihatlar üzerinde aĢırı gerilim yaratacak ölçüde yüksek olmaması gerekir. Bazı endüstriyel prosesler besleme geriliminin yeterince yüksek olmaması durumunda doğru çalıĢmaz ve hatta bazılarının gerilimin çok düĢmesi durumunda prosesi durduran düĢük gerilim röleleri vardır. Evlerdeki tüketicilerin birçoğu, günün her saatinde, televizyon setlerini, kiĢisel bilgisayarlarını, çamaĢır makinelerini ve benzerlerini baĢarıyla çalıĢtırmaya yetecek ölçüde yüksek, fakat besleme geriliminin yüksek olması durumunda arızalanan ilk ekipman olan flamanlı ampullerin hayatını kısaltacak kadar yüksek olmayan gerilim talep ederler. Bunlar, iletim ve dağıtım sırasında gerilimin kontrol edilmesi için bir yönteme baĢvurulması gerektiğini gösterir. Nispeten düĢük maliyeti, güvenilirliği ve iĢletme kolaylığı nedeniyle, yük altında çalıĢan kol değiĢtiriciler bunu gerçekleĢtirmenin kabul gören araçları durumuna geldiler. Bu araç kullanılarak, transformatör sarımlarının tur oranı değiĢtirilir. Sarımların birinden kollar alınır ve uygun bağlantılarla bu sarımın tur sayısın değiĢtirilir. Kol değiĢtirme sistemleri, düĢük akım koĢullarından yararlanabilmek amacıyla hemen her zaman yüksek gerilim tarafındadır. Yük altında kol değiĢtirmenin ilkesi 1920'lerin sonlarında geliĢtirilmiĢtir ve aĢağıdaki iki koĢulu sağlayacak bir mekanizmayı gerektirir: 272

Elektrik Kılavuzu

 Kol değiĢtirme sırasında yük akımı kesilmemelidir.  Kol değiĢtirme iĢlemi sırasında transformatör sarımının hiçbir bölümünde kısa devre oluĢamaz. Ġlk dönemde kullanılan yük altında kol değiĢtiriciler bu amaçlara ulaĢmak için reaktörlerden yararlanmaktaydı fakat modern yük altında kol değiĢtirme sistemlerinde bunlar birçok avantajları olan geçiĢ dirençleriyle [:transition resistor] değiĢtirilmiĢtir. Aslında ilk direnç-geçiĢ tipi kol değiĢtirici ilk kez 1929'da piyasaya çıkmıĢtı, fakat sistem 1950'li yıllara kadar Ġngiltere'de genel olarak benimsenmemiĢtir. ABD'de dirençlere dönüĢ ancak 1980'li yıllarda gerçekleĢmeye baĢlamıĢtır. Kol değiĢtirici iki ana bileĢenden oluĢur. Kol seçici anahtarı, transformatör üzerindeki kolun seçiminden sorumludur, fakat akımı kesme iĢlevi görmez. Saptırıcı anahtar, yükün gerçek değiĢiminin gerçekleĢtiği birimdir. Hem direnç hem reaktör tipi bu ilk dönem kol değiĢtiricilerde mekanik sürücü ya direkt tahrik ya da depolanan enerjinin bir volanda veya yaylarda bekletildiği depolanmıĢ enerji tipiydi. Fakat bu türden sürücüler genellikle karmaĢık diĢli ve Ģaft sistemleri içermektedir ve baĢarısızlık riskinin de hesaba katılması gereklidir. Bu eski tasarımların birçoğunun yerini artık yüksek hızlı direnç tipi kol değiĢtiriciler almıĢtır. ĠĢlemin güvenilirliği, daha çok depolanmıĢ enerjili sürücünün gerçek anahtarlama mekanizmalarıyla yakın iliĢki içinde üretilmesi ve bu yolla ilk tasarımların zayıf yönlerinin birçoğunun ortadan kaldırılması sayesinde büyük ölçüde artmıĢtır. Bakır tungsten alaĢımlı ark uçlarının kullanılmaya baĢlanması, kontak ömründe önemli artıĢlar ve anahtarlama felsefesinde kökten bir değiĢim sağlamıĢtır. Uzun kontak ömrünün kısa ark zamanıyla ilintili olduğunun farkına varıldı ve artık ilk sıfır akım anında devreyi kesmek genel bir kural durumundadır. Doğrusal kol değiĢtiricinin elektrik anahtarlama sıralamasını gösteren tipik bir Ģema Şekil 10.11'de verilmiĢtir. Basitlik sağlamak amacıyla yalnızca tek faz gösterilmiĢtir. Ġlk konumda, seçici anahtar S1 kol 1, S2 kol 2 üzerindedir. Saptırıcı anahtar, kol 1'i transformatör sarımının nötr noktasına bağlar. Kol 2'nin değiĢtirilme sırası aĢağıdaki gibidir: 9. DepolanmıĢ enerji mekanizması çalıĢırken, hareketli kontaklar saptırıcının bir tarafından diğer tarafına doğru hareket etmeye 273

Elektrik Kılavuzu

baĢlar; kontak b açılır ve yük akımı R1 direnci üzerinden kontak a'ya akar.

ġekil 10.11 Yüklerin kesilmemesinin gerektiği durumlarda kullanılan elektrik anahtarlama sıralı rezistör kol değiştirme transformatörü Daha sonra hareketli kontak d kapanır. Hem R1 hem R2 dirençleri Ģimdi kol 1 ve kol 2 arasında seri durumdadır ve yük akımı bu dirençlerin orta noktaları üzerinden akmaya baĢlar. 10. Hareketli kontakların hareketlerini sürdürmeleri kontak a'yı açar ve bundan sonra yük akımı kol 2'den ve direnç R2 ve kontak d üzerinden akar. 11. Son olarak, hareketli kontak saptırıcı anahtarın diğer tarafına eriĢtiğinde, kontak c kapanır ve R2 direnci kısa devre yapılır. ġimdi, kol 2'den yük akımı kontak c üzerinden, kol 2 için normal çalıĢma konumundan akmaktadır. Anlatıldığı Ģekilde konum 1'den 2'ye değiĢim seçici anahtarın hareketini içermez. Aynı yönde daha fazla değiĢim, yani 2'den 3'e değiĢim, gerektiğinde, seçici anahtar S1 saptırıcı anahtar hareket etmeden önce kol 2'ye hareket eder ve daha sonra saptırıcı anahtar yukarıdaki sıralamayı ama ters yönde tekrarlar. Ters yönde bir değiĢimin gerekmesi durumunda, seçici anahtarlar durağan durumda kalır ve kol değiĢikliği yalnızca saptırıcı anahtarın hareketiyle gerçekleĢtirilir. 274

Elektrik Kılavuzu

Yük altında çalıĢan kol değiĢtiricilerin üretimi. Geçtiğimiz yıllarda saptırıcı anahtarların çalıĢma hızında büyük artıĢların gerçekleĢmesine karĢın, yüksek iletkenlikli devreleri anahtarlayan kontaklarda bir miktar ark oluĢumu kaçınılmazdır. O halde, yağın ark sonucu ortaya çıkan maddelerle kirlenmesi kabul edilemeyecek ölçüde kötü dielektrik özelliklerin ortaya çıkmasına neden olacağından, mantıki olarak bu anahtarlar transformatör sarımlarıyla ortak bir yağ içine yerleĢtirilemez. Ġlk dönem yük altında çalıĢan kol değiĢtiricilerde bunların konumlarının izlenmesinin istenen bir Ģey olduğunun düĢünülmesine karĢın, seçici anahtarlar, teorik olarak, herhangi bir akımı kesmez. Ġngiltere'de, bu düzenli izlemeyi sağlamak amacıyla seçici anahtarlar için hem ana yağ tankından hem saptırıcı anahtar yağından baĢka bir kap oluĢturmak her zaman uygulanan bir teknikti. Yukarıda belirtildiği gibi, günümüzde kontak tasarımı ve malzemeleri seçici anahtarlarda herhangi bir izleme veya bakım gerektirmeksizin uzun dönemler boyunca çalıĢmayı mümkün kılmıĢtır ve bütün kıta Avrupasında selektör kontaklarının ana tankın içine yerleĢtirilmesi uzun yıllardan bu yana baĢvurulan bir uygulama olmuĢtur. Bu tip, bütün kol uçlarının, transformatörün muhafaza içine yerleĢtirilmesinden önce oluĢturulup uygun seçici anahtarlarına bağlanabilmesidir. Ayrı bölüm düzeniyle, genel uygulama seçici anahtar kontaklarının ana muhafazanın bir parçası olan ve ana tank içindeki yağ ve seçici anahtar bölümündeki yağ arasında bariyer oluĢturan yalıtım malzemesi döĢemesine monte edilmesidir. Böylelikle, sarımlar ana gövde içinde monte edilene kadar kol uçları seçici kontaklara bağlanamaz. Bu, kol uçlarının oluĢturulup transformatörün montajı sırasında bir suni selektöre bağlanmasını ve transformatörün muhafaza içine yerleĢtirilmesinden önce bağlantıların kesilmesini gerektiren güç bir montaj çalıĢmasıdır. Sarımlar bir kez ana muhafaza içine yerleĢtirildiğinde, kol uçlarını bağlanması amacıyla eriĢim sınırlandırılmıĢtır ve ayrıca uçlar arasında gerekli elektrik açıklıkların korunduğunu garanti etmek de güçtür. Muhafaza içi kol değiĢtiricilerde, saptırıcı anahtar yağının ana muhafaza yağından ayrı tutulması gereklidir. Bu, genellikle, saptırıcı anahtarların, seçici anahtar düzeninin üzerine monte edilmiĢ cam takviyeli plastikten yapılma silindirler içine yerleĢtirilmesiyle gerçekleĢtirilir. Transformatör ana muhafaza 275

Elektrik Kılavuzu

içinde monte edildiğinde, bu silindirin üst kısmını oluĢturan kontrol kapağının kaldırılması saptırıcı anahtarlara eriĢim sağlar. Bunlar genellikle bakım ve kontakların kontrolü için silindirin üst kapağıyla birlikte çıkarılabilmektedir. Böyle bir düzenleme, bir Alman tasarımı olan Reinhausen M tipi trafolarda ve Fransa'da da lisanslı olarak Alstom grubu tarafından üretilen trafolarda kullanılmıĢtır.

ġekil 10.12 Tek kompartmanlı kol değiştirici için anahtarlama sırası

276

Elektrik Kılavuzu

Tek kompartmanlı kol değiĢtiriciler. Tek kompartmanlı kol değiĢtiriciler, orta büyüklükte, ağırlıkla 33/11 kV transformatörlerde daha ekonomik bir düzenleme olarak geliĢtirilmiĢtir. Bu, saptırıcı anahtarın ve seçici anahtarın birleĢtirilmesiyle ve bunların transformatör ana muhafazasına cıvatayla monte edilmek üzere ayrı bir bölümde monte edilmesiyle sağlanmıĢtır. Kol selektör kontakları bir yalıtım malzemesiyle ana muhafazanın içinden alınmıĢtır ve her fazın kontakları bir çemberin çevresinde olacak biçimde düzenlenmiĢtir. GeçiĢ dirençleri, bir merkezi Ģaft etrafında dönen birleĢik saptırıcı/seçici anahtar üzerine monte edilmiĢtir. Şekil 10.12, çift direnç anahtarlama kullanan bir tek kompartmanlı kol değiĢtirici için anahtarlama sıralamasını göstermektedir. Çizim 1, transformatörün kol pozisyonu 1'de yük akımının sabit ve hareketli kontaklarla taĢındığı konumda çalıĢtığı durumu göstermektedir. Kol konumu 2'ye geçiĢin ilk aĢaması çizim 2'de gösterilmektedir. Akım ana kontaktan sol el tarafındaki geçiĢ direnci ark kontağına transfer edilmiĢtir ve R1 direnci üzerinden akmaktadır. Bir sonraki aĢama, sağ el tarafındaki kontakların kol 2 konumuyla kontak kurduğu çizim 3'te gösterilmektedir. ġimdi yük akımı, aynı zamanda kol dolaĢım akımını da taĢıyan R1 ve R2 dirençleri arasında paylaĢılmaktadır. Çizim 4'te, sol el tarafındaki ark kontağı dolaĢan akımı keserek kol 1'den uzağa hareket etmiĢtir ve bu durumda bütün yük akımı geçiĢ direnci R2 üzerinden taĢınmaktadır. Kol değiĢtirme iĢlemi, çizim 5'te gösterilen, ana kontağın ve geçiĢ kontaklarının tamamının kol 2 üzerinden beslendiği adımla tamamlanmıĢtır. Bu düzenlemeyi kullanan tek kompartmanlı bir kol değiĢtirici Şekil 10.13'te gösterilmektedir.

ġekil 10.13 300 A, 44 kV, 66 kV ve 132 kV uygulamalar için uygun küçük, tek kompartmanlı kol değiştirici 277

Elektrik Kılavuzu

ġekil 10.14 Tipik hareketli bobinli voltaj regülatörü. Bobin (a) küçük empedans; (b) büyük empedans Hareketli bobin voltaj regülatörü. Uzun yıllar boyunca, akü Ģarjı gibi iĢlemler veya elektro kaplama gibi prosesler için geniĢ aralıklarda gerilim sağlamak için hareketli göbek voltaj regülatörü kullanıldı. Günümüzde elektronik ekipmanlar tarafından büyük ölçüde değiĢtirilmiĢ olmasına karĢın, büyük ölçüde kullanılmıĢlardır ve bu cihazlarla karĢılaĢılması halen mümkündür. Tipik bir hareketli göbek voltaj regülatörünün temel sarım düzenlemesi manyetik bir göbeğin alt ve üst yanlarına sarılmıĢ ve zıt seriler olarak bağlanmıĢ iki sabit bobinden oluĢmaktadır. Aynı uzunluktaki üçüncü bir bobin kendisi üzerinde kısa devre bağlanmıĢtır ve diğer iki bobin üzerinde serbestçe hareket etmektedir. Hareketli bobin elektrik açısından bakıldığında tamamen yalıtılmıĢ durumda olduğundan esnek bağlantılar, kontak bileziği veya sürgülü kontak kullanılması gerekli değildir. Gerilimin iki sabit bobin arasında bölünmesi, bobinlerin nispi empedanslarıyla belirlenmiĢtir ve bunlar tamamen hareketli bobinin konumuyla belirlenmektedir. Hareketli bobinin Şekil 10.14'te gösterilen konumda olması durumunda, a bobininin empedansı küçük b bobininin empedansı büyük olacaktır. Daha sonra, seri bağlanmıĢ bu iki bobine gerilim uygulanması durumunda, gerilimin büyük kısmı b bobini üzerinde, küçük kısmı a bobini üzerinde görülecektir. Hareketli bobin Şekil 10.15'te olduğu gibi bacağın dip kısmında olduğunda, a ve b'nin nispi empedansları tersine dönecek ve bu durumda gerilimin büyük kısmı a bobini üzerinde ortaya çıkacaktır. Şekil 10.14 ve ġekil 10.15'te görülenlere benzer düzenlemelerle, %0–100 aralığında düzgün ve sonsuz ölçüde değiĢken bir gerilim kontrolü sağlanabilir.

278

Elektrik Kılavuzu

%10–25 arasında gerilim değiĢimi gerektiren sistemlerde uygulama için bunlar ek sarımların kullanılmasıyla hareketli bobin voltaj regülatörlerinden elde edilebilir. Bu düzenlemelerde, Şekil 10.14 ve Şekil 10.15'te görüldüğü gibi elde edilen gerilim değiĢiklikleri, gerilimi artırmak veya düĢürmek amacıyla hatla seri bağlanmıĢ kısıtlama ve destekleme bobinleri yardımıyla istenen değerlere getirilebilir.

ġekil 10.15 Tipik oynar bobinli voltaj regülatörü. Bobin (a) büyük empedans; (b) küçük empedans

ġekil 10.16 Hat gerilimini azaltmak veya artırmak amacıyla ek bobinler de içeren tipik oynar bobinli voltaj regülatörü Şekil 10.16'da iki ek bobini, r ve l, olan, giriĢ gerilimi %90 ve %105 arasında değiĢirken %100 gerilimde sabit çıktı sağlayan bir 279

Elektrik Kılavuzu

düzenleme görülmektedir. Ġki bobin üzerinde uygun sarım sayıları seçilerek, istenen artırma veya sınırlama değeri elde edilebilir. Hareketli bobinin konumu, çıktıya bağlı bir algılama cihazı tarafından çalıĢtırılan bir motorla değiĢtirilebilir. Brentford lineer regülasyon transformatörü. Brentford voltaj regülasyon transformatörü, kademesiz değiĢken çıktı gerilimi elde etmenin bir diğer alternatifidir. Bunun da üretiminin kesilmiĢ olmasına karĢın halen birçoğu çalıĢmaktadır. Brentford regülatörü, üzerindeki karbon makaraların sarımların her dönüĢünde elektrik kontak yaptığı tek kademeli bir bobini olan bir ototransformatördür. Sarımlar, geleneksel transformatörlerde olduğu gibi üç fazlı birimlerin üç dallı bobinle oluĢturulmasına izin veren helezon Ģeklindedir.

ġekil 10.17 Üç faz, 100 A, 72 kVA, 415/0–415 V regülatör

280

Elektrik Kılavuzu

Helezon Ģeklinde sarımlar, çok değiĢik bakır iletken boyutlarının, sarım çaplarının ve uzunluklarının kullanılabilmesine izin verir. Sarımlar cam Ģeritlerle [:glass tape] yalıtılmıĢtır ve bobinlerdeki sarımlar vernikle emprenye edilip piĢirilmiĢtir. Daha sonra, sarımın her dönüĢünü ortaya çıkarmak amacıyla vernik izi yüzeydeki yalıtım üzerinden iĢlenmiĢtir. Kontaklar hareket ettikçe, bir dönüĢ üzerinde kısa devre yaparlar ve bobin yüzeyinde optimum akım ve ısı transferi koĢullarının elde edilmesi amacıyla çok sayıda deney yapılması gereklidir. Bu koĢullar birbirini izleyen dönüĢler arasındaki gerilimle ve karbon makara kontaklarının malzemesinin bileĢimiyle ilintilidir. Kısa devre akımı sarım yalıtımının veya sarım iletkeninin ömrünü etkilemez. Karbon makaralar yaylarla baskılanan, kendi kendine hizalanan taĢıyıcılarla taĢınmaktadır ve bobin yüzeyinde hareket ettikçe dönmektedir. AĢınma minimum düzeydedir ve dönme hareketi fırça kontaktörlerin kayma hareketinden çok daha üstündür. Normal kullanımda, kontakların çalıĢma ömrü, sarım yüzeylerinde ihmal edilebilir aĢınmalarla 100 km'yi geçmektedir. Şekil 10.17, üç fazlı, hava yalıtımlı Brentford regülatörünü göstermektedir.

281

Elektrik Kılavuzu

Tarifeler ve güç faktörü

Tarifeler Toptan elektrik fiyatları. Elektrik fiyatlarının hesaplanmasına iliĢkin bu örnek Ġngiltere’den alınmıĢtır. Ġngiltere’de, 1989 yılında elektrik üretiminin özelleĢtirilmesiyle birlikte, tarife yapılarında önemli değiĢiklikler ortaya çıktı. ÖzelleĢtirmenin ana amaçlarından biri elektriğin üretiminde ve satıĢında rekabetin ortaya çıkması amaçlandığından bu beklenen bir Ģeydi. Elektrik depolanabilecek ve gerektiğinde kullanılabilecek bir meta olmadığından bu rekabetin sağlanması konusunda farkına varılan güçlük, arz ve talebin dengelendiği bir sistem çalıĢtırılırken, bu rekabetin sağlanmasıydı. ÖzelleĢtirme öncesinde, bu dengeyi sağlamak amacıyla, toptan elektrik temininden sorumlu olan CEGB'nin iĢiydi. Bunu gerçekleĢtirmek için, üretim tesisini, normal olarak ısı verimliliği bazında hesaplandığında en düĢük maliyeti olan tesisin en çok çalıĢtırıldığı ve en pahalı tesisin yalnızca talebin gerektirdiği durumlarda çalıĢtırıldığı "liyakat düzeni"nde çalıĢtırdılar. Tek tek tüketicilerin çoğunluğu, elektriklerini, belirli bir alanda tekel durumunda olan Bölge Yönetimi'nden almaktaydı. Bölge Yönetimleri, dağıtacakları enerjiyi, CEGB tarafından yıllık olarak basılan ve yakıt fiyatları ve sistem iĢletme giderleri gibi karmaĢık kurallara uygun olarak hesaplanan toptan besleme tarifeleri uyarınca CEGB'den almaktaydı. ÖzelleĢtirme üzerine, toplu iletim hattına sahip olmak ve iĢletmek ve elektrik ticareti için bir "Havuz" düzenlemesini yönetmek üzere Ulusal Dağıtım ġirketi, NGC, kuruldu. Üretilen elektriğin hemen tamamının Havuz'a satılması zorunludur ve dağıtım Ģirketleri (bu bağlamda, "tedarikçiler" olarak anılmaktadır) Havuz'dan satın almak durumundadır. ĠĢletilecek tesisin seçilmesi, tek tek üreticiler tarafından tesis çalıĢtırma maliyetlerinin bir gün öncesinden açıklanması dıĢında önceki dönemlerin ulusal merkezi kontrol sistemini tekrarlayan bir sisteme göre gerçekleĢtirilmekteydi. Tedarikçiler için kendi taleplerini esneterek fiyatları etkileme fırsatı hiç yoktur veya çok düĢüktür. Gün 48 adet 282

Elektrik Kılavuzu

yarım saatlik döneme bölünmüĢtür ve her dönem için Havuz tüketim ve satıĢ fiyatları belirlenmiĢtir. Tüketim fiyatı, söz konusu dönemde çalıĢan en yüksek fiyatlandırılmıĢ üretim birimi tarafından açıklanan fiyattır ve açıkladıkları fiyattan bağımsız olarak bütün üreticilere o dönemdeki üretimleri karĢılığında ödenmektedir. Tedarikçilerin tümüne, Havuz'un satın alma fiyatı, artı Havuz'un ek iĢletme maliyetlerini karĢılamak için bir miktar paradan oluĢan Havuz satıĢ fiyatından satıĢ yapılmaktadır. Birkaç yıllık çalıĢmanın ardından, Havuz çalıĢmasıyla ilgili birkaç sorunun ortaya çıktığı görüldü; Havuz fiyatlarında üreticilerin maliyetleriyle uyum içinde kayda değer bir düĢüĢ görülmemiĢtir, üreticilerin Havuz'da bazı yarım saatlik dönemlerde Havuz fiyatlarında kısmi yükselmeler sonucu doğuran "oyunlar oynayabildiklerine" dair bazı deliller vardır ve tedarikçiler, yüksek talep dönemlerinde talebi azaltarak elektrik fiyatlarını etkileyememekteydi. AĢağıda verilen ve Hükümet tarafından yürütülen yoğun araĢtırma çalıĢmalarını ve Yeni Elektrik Ticareti Düzenlemeleri (NETA), Mart 2000'de, bu tarihte çalıĢmalarına son veren Havuz'un yerini almak üzere yürürlüğe kondu. NETA uygulamalarına göre, üreticilerin ve tüketicilerin elektrik temini için birbirleriyle ikili sözleĢme düzenlemeleri yapmaları gerekmekteydi ve üretilen elektriğin büyük bir bölümünün ticareti bu ikili sözleĢmeler yoluyla gerçekleĢtirilmekteydi. Piyasa katılımcıları genellikle izleyen dönemlerde birbirleriyle elektrik ticareti yapmakta özgürdü. NGC sistemi kontrol etmeyi sürdürmektedir, fakat Ģimdiki rolü arz ve talebin saniye saniye birbirlerini karĢılamasını sağlamaktır. Yarım saatlik dönemler korunmuĢtur ve her dönem içinde ve bunun bir süre öncesinde (bu kitabın yazıldığı dönemde üç buçuk saat öncesinde) yalnızca sistem operatörü dengeyi sağlamak amacıyla elektrik ticareti yapabilir. Üreticilerin ve tedarikçilerin her bir yarım saatlik dönemin baĢlangıcında sözleĢme konumlarını açıklamaları gerekmektedir ve ticari düzenlemeler, sistemin bütününün dengesinin sağlanması amacıyla düĢük veya fazla enerji arz eden üreticilere veya tüketicilere bütün sistemde dengeyi sağlamanın maliyetini yüklemek için kullanılmaktadır. Katılımcıları sözleĢmelerle verdikleri kendi sözlerine sadık tutabilmek amacıyla bu maliyetler ceza olarak algılanabilecek düzeylerde tutulmaya çalıĢılmaktadır.

283

Elektrik Kılavuzu

Ġlk belirtiler, NETA'nın baĢarılı olduğunu göstermektedir. Herhangi bir besleme kesintisi olmaksızın çalıĢmaya baĢlamıĢtır. Ġlk dengeleme döneminden sonraki belirtiler, Ģimdi üretim maliyetlerini Havuz döneminde olduğundan daha çok yansıtan elektrik fiyatları üzerinde gerçek bir baskının uygulandığını göstermektedir. Türkiye’de de benzer sorunlar görüldü. Türkiyede ki fiyatlamada YPK kararına göre, elektrik fiyatları 3 ayda bir revize ediliyor. Türkiye Elektrik Dağıtım A.ġ (TEDAġ) tarifelerini EPDK’nın onayına sunuyor. EPDK, her yılın 1 Nisan, 1 Temmuz ve 1 Ekim tarihlerinden itibaren yürürlüğe girecek Ģekilde onaylıyor. TEDAġ satıĢ tarifelerini belirlerken, birçok etmeni de göz önüne almak zorunda. Bunlardan en önemlisi ise elektriğin üretim maliyeti. Elektrik ne kadar ucuza üretilirse, fiyat da düĢüyor. Ancak Türkiye’de doğalgazdan yani ithal bir kaynaktan elektrik üretimi yüksek olduğu için (toplam üretim içindeki payı ortalama yüzde 50) bu nedenle de maliyetler her zaman yüksek kalıyor. Ancak su ve kömürden yapılan üretim, toplam maliyetin aĢağıya düĢürülmesinde bir araç olarak görev yapıyor. Enerji KĠT’leri, Türkiye Elektrik Üretim A.ġ (EÜAġ) ve Türkiye Elektrik Ticaret A.ġ’den (TETAġ) elektrik satın alan TEDAġ, bu iki Ģirketin kendisine uyguladığı tarifelerdeki artıĢları vatandaĢa yansıtıyor. TEDAġ, mali uzlaĢtırma sistemi üzerinden özel sektör elektriğini de satın alıyor. Buradan aldığı elektriğin fiyatı artarsa, bunu da 3 aylık dönemler itibariyle tüketiciye yansıtıyor. Bir elektrik faturası, perakende enerji bedeli yani kullanılan elektriğin fiyatı, dağıtım sistemi kullanım bedeli, perakende hizmet bedeli ve iletim sistemi kullanım bedelinden oluĢuyor. Konut abonelerine yüzde 5, sanayi abonelerine ise yüzde 1 oranında Belediye Tüketim Vergisi (BTV) yansıtılıyor. KDV'nin elektrik faturalarındaki oranı ise yüzde 18. Bunun yanı sıra yüzde 2 oranında TRT payı ve yüzde 1 oranında ise elektrik enerjisi fon bedeli kesiliyor. TRT payı ve enerji fon payı perakende hizmet bedeli üzerinden hesaplanarak ekleniyor. BTV ve KDV ise TRT payı üzerinden hesaplanıyor. Böylece perakende hizmet bedeli yani tüketilen elektrik ne kadar artarsa, o kadar fazla vergi ödenmiĢ oluyor. Elektrik Enerjisi Fonu, 2001 yılı öncesinde yapılan ve yapiĢlet-devret (YĠD), yap-iĢlet (YĠ) olarak bilinen santraller için yapılan anlaĢmaların yükümlülüklerinin yerine getirilmesi amacıyla 284

Elektrik Kılavuzu

alınan bir fon. Elektrik piyasası, EPDK tarafından belirleniyor. Tarifelere iliĢkin detaylı bir çalıĢmayı http://elektrikfiyatlari.tk/2011/05/18/turkiye_elektrik_piyasasi_ bulabilirsiniz. Tüketicilere elektrik tedariki. ÖzelleĢtirme döneminin ilk aĢamalarında, yalnızca büyük elektrik kullanıcıları kendi tedarikçilerini bulup kendi tedarik sözleĢmelerini yapabilmekteydiler. Bu ilk dönemden bu yana, özelleĢtirme döneminde basılan bir zaman tablosuyla uyumlu olarak, bunu yapabilecek tüketicilerin boyutlar hükümet tarafından kademeli olarak düĢürüldü ve bunun sonucunda Ġngiltere’de 1999 yılına gelindiğinde, bütün kullanıcılar, elektriklerini kendilerine elektrik sunmak isteyen herhangi bir tedarikçiden alabilecek duruma geldiler. NETA'nın benimsenmesinden bu yana, tedarikçiler, zorunlu olmamalarına karĢın, elektriklerini doğrudan üreticilerden alabilirler. Böyle yapsınlar veya yapmasınlar, tek tek tüketicilere satıĢ yapmaları durumunda, kendi satın alma maliyetlerini ve diğer iĢletme maliyetlerini karĢılamaları, kendi kârlarını ödemeleri ve "sistem kullanım" masraflarını ödemeleri gereklidir. Sistem masraflarının kullanımı, tüketicinin tesislerine bağlayan "teller üzerinden" elektriğin gönderilme maliyetini kapsar ve genel olarak bu tellerin kurulması ve bakımıyla ilgili maliyetleri de içerir. Tedarikçiler ve kullanıcılar için böylesine bir özgürlük sağlandığında, birçok tarife sisteminin iĢler durumda olması ĢaĢırtıcı değildir. Evlerdeki birçok kullanıcı, sayıları bir düzineyi aĢan potansiyel tedarikçi arasından seçim yapabilir ve hangisinin daha ekonomik olabileceğine karar vermek kolay değildir. Ticari ve endüstriyel kullanıcılar için durum daha da karmaĢık görünebilir. Ancak, bu açık karmaĢıklığa karĢın, tarife sistemlerinin birçoğunda ortak olan faktörler vardır ve bu faktörlerin birçoğu özelleĢtirmeden önce kullanılanlarla aynıdır. Enerji tedarikinin gerçekleĢmesi için karĢılanması gereken iki temel maliyet vardır. Bunlardan biri, tüketilen gerçek enerjinin maliyeti, diğeri ise üretimin gerçekleĢtirildiği yerden tüketim yerine taĢıma altyapısının – teller – maliyetidir. Açıkça, çok az elektrik kullanılsa veya hiç elektrik kullanılmasa bile tedarikçi bağlantıyı sağlamanın maliyetiyle karĢı karĢıya kalabilir. Büyük miktarlarda elektrik kullanılıyorsa, baskın olan maliyet faktörü enerji maliyetleri olacaktır, fakat tedarikçi halen bağlantının sağlanmasının 285

Elektrik Kılavuzu

maliyetleriyle yüz yüzedir. Bu durum, birçok tedarikçi tarafından iki kısımlı tarife'nin kullanılması sonucunu doğurdu. Ġki kısımlı tarife, birinci kısmının yıllık bir miktarla karĢılandığı, ikinci kısmının ise kullanılan birim baĢına alınan parayı karĢıladığı bu iki maliyet üzerine temellendirilmiĢtir. Blok tarifeler, birim kullanım için üç aylık dönem baĢına belirlenen farklı birim fiyatlarıyla, maksimum yükle iliĢkilendirilmiĢtir. Çiftlikler için diğer tarife biçimlerinin mevcut olmasına karĢın, sanayi genellikle maksimum talep sistemine göre çalıĢmaktadır. Özel tarifeler, maksimum talep dıĢı, Economy 7 ve günün baĢka zamanları gibi uygulamaları içermektedir. Yük faktörü. Yük faktörü, verili bir dönem için ortalama yükün maksimum yükle karıĢlaĢtırılması olarak tanımlanabilir. Bu faktör aĢağıdaki gibi hesaplanabilir: Tüketilen gerçek enerji Maksimum talep  Saat cinsinden zaman süresi

Bir tüketici için yük faktörü %5'e kadar düĢebileceği gibi %80 de olabilmektedir, fakat genellikle %10 (yalnızca aydınlatma için) ile :40 (endüstriyel yükler veya ısıtma yükleri) arasında değiĢmektedir. Bazı sanayiler 24 saat yük sunabilmektedir ve bu durumlarda son derece yüksek yük faktörü rakamları ortaya çıkabilmektedir. Elektrik enerjisi temin maliyetlerinin iki kısımlı olması nedeniyle, ilk veya sabit maliyetleri kapsayan ilk maliyet, bu dönem boyunca kullanılan bütün birimlere bölündüğünden, gerçek yük faktörünün birim baĢına maliyet üzerine doğrudan etkisi bulunmaktadır. Daha fazla birim kullanıldıkça (ve yük faktörü daha yüksek oldukça), birim baĢına sabit maliyet daha düĢük olacaktır. Bu değerlendirmede, besleme konusunda çalıĢan her mühendisin amacı yük faktörünü olabildiğince yüksek tutabilmektir. Daha sonra açıklanacağı gibi, bunu gerçekleĢtirebilmelerini sağlamak amacıyla tüketicilere özel teĢvikler uygulanmaktadır. Farklılık. Besleme yükünün farklılığı, aĢağıdaki formülle bulunan farklılık faktörü'yle verilmektedir: Tüketicilerin maksium taleplerinin toplamı Sistem üzerindeki maksimum talep

Buradan, aĢağıdaki iliĢki görülebilir: Sistemin yük faktörü  Faktör farklılığı Ortalama tüketicinin yük faktörü

286

Elektrik Kılavuzu

Not. Ortalama tüketici yükü faktörü gerçek tüketime referansla hesaplanmalıdır ve yalnızca bir nümerik ortalamadan ibaret olmamalıdır. Tarifeler. Genellikle üç temel tip tarife vardır: endüstriyel, ticari ve konutlarda tüketim. ÖzelleĢtirme ilkelerinin aynı kalmasına karĢın, aĢağıda verilen örnekler genel olarak halen geçerlidir. Dağıtım Ģirketlerinin birçoğu iki değiĢikliği yürürlüğe sokmuĢtur. Maksimum talep bileĢeni olmayan fakat kıĢ döneminde yaz döneminden daha yüksek birim fiyatı olan, mevsimlere bağlı gündüz tarifesi sunmaktadırlar. Endüstriyel iki kısımlı tarife, hemen hemen değiĢmez bir biçimde – kW veya kVA cinsinden – maksimum talep üzerine baz edilmiĢtir ve birçok durumda da yılın belli dönemleri için geçerlidir. Tipik bir l.v. endüstriyel tarife aĢağıdaki gibi olabilir: aylık servis kapasitesi için kVA baĢına 1.00 £, her ay için 16.50 £, gece birimleriyle 17.00 £, artı her ay kW baĢına aĢağıdaki gibi hazırlanmıĢ maksimum talep ücreti: Nisan'dan Ekim'e, 0.11 £, Kasım ve ġubat 4.50 £, Aralık ve Ocak 7.70 £ ve Mart 1.85 £. Ayrıca, günün saatlerine göre değiĢen birim ücretler vardır. Birçok Ģirket, maksimum talep bazında değiĢik seçenekler sunar ve besleme düĢük gerilimde veya yüksek gerilimde alınabilir. Tipik olarak, yük 10 kW'ın üzerindeyse, aylık maksimum talep bazında l.v. besleme için sözleĢme aĢağıdaki gibi olabilir: her ay için 12.80 £ sabit ücret, Kasım–ġubat, ilk 10 kW, her ay için 9.50 £. Mart– Ekim, günlük birim ücret 4.5 p ile birlikte, ilk 10 kW için her ay için 0.35 £. Türkiye’deki tarifeler için http://www.tedas.gov.tr/17,Tarifeler_Index.html Günümüzde, sabit ücretleri, düĢük güç faktörüyle birlikte, belirlenen aylık veya yıllık toplam üzerine baz etmek daha genel bir uygulamadır; buna göre, bu uygulama, yük faktörünü 0.9'un üzerine yükseltmek amacıyla güç faktörü düzeltme kapasitörlerinin kurulma maliyetini tüketiciye öder. Maksimum talep rakamı, verili bir dönemde – örneğin, 15 dakika veya 30 dakika – gerçekleĢen en yüksek yükü (tarifeye göre kW veya kVA cinsinden) veren maksimum talep göstergesi kullanılarak elde edilebilir. Birçok durumda, tercih edilir yükü olan tüketicilere özel tarifeler sunulabilir.

287

Elektrik Kılavuzu

Güç Faktörü Düzeltmesi Birçok tarife ücreti, düĢük güç faktörünü cezalandırarak, kullanıcıya kendi elektrik Ģebekesinde yüksek güç faktörünü (yaklaĢık 1'de) sürdürmek yolunda cezalandırır. Güç faktörü, sermaye maliyeti, azaltılmıĢ elektrik faturalarıyla birkaç yıl içinde geri kazanılan güç faktörü düzeltme ekipmanları kurularak iyileĢtirilebilir. DüĢük güç faktörleri ağırlıkla indüksiyon motorlarından ve floresan ıĢıklardan kaynaklanmaktadır ve dengeleme / kompanzasyon otomatik anahtarlama veya yoluyla tek tek bütün makine parçalarına veya besleme giriĢ konumunda toplu olarak uygulanabilir. Verili bir kuruluĢ için en ekonomik sistem konusundaki öneriler, bu konuda uzmanlaĢmıĢ firmalardan bulunabilir. Güç faktörü düzeltmesinin sağlanabileceği birkaç yöntem vardır ve bunlar aĢağıda anlatılmıĢtır. Kapasitör kullanarak. Güç faktörü düzeltmesi için gerekli kVA, Şekil 11.1'de gösterilen türden eğrilerin kullanımıyla elde edilebilir. Gerekli kapasitansın da aĢağıdaki gibi elde edilmesi mümkündür: Şekil 11.2'ye baĢvurursak, burada 1 açısı kadar geciken yük akımı OIL ile gösterilmektedir ve buna göre cos 1 yükün güç faktörüdür. Kapasitörler kullanılarak güç faktörünün 2'ye yükseltilmesinin istendiğini varsayarsak, bunun sonucunda ortaya çıkan akım, Şekil 11.2'de OIR ile gösterilmelidir. Kullanılan yöntem sabit kW yöntemidir. Bu düzeltme miktarını elde etmek için, OIC'nin kapasitör akımı LL – LR'ye eĢit olmalıdır ve bu değer OIC = OIL sin 1 – OIR sin 2 denklemiyle verilmektedir. Vektör diyagramı akım için çizilmiĢtir, fakat akım kVA ile doğrudan orantılı olduğu için kVA için de uygundur. Böylece, OIL, OIC ve OIR, sırasıyla, yükün kVA'sını, kapasitörü ve ortaya çıkan kVA'yı göstermektedir. Bu durumda, baĢlangıç koĢulları aĢağıdaki gibi olmalıdır: cos 1 

kW kVAL

tan 1 

kVArL kW

GeliĢtirme sonrası durum aĢağıdaki gibi olacaktır: 288

Elektrik Kılavuzu

ġekil 11.1 Güç faktörünün bir değerden daha yüksek bir değere yükseltilmesi sırasında ihtiyaç duyulan kVAr değerinin belirlenmesi için grafik araçlar

ġekil 11.2 Kapasitörler için diyagram

289

Elektrik Kılavuzu cos  2 

kW kVArR

tan  2 

kVArR kW

Faktörü cos 1'den cos 2'ye yükseltmek için gerekli kVAr aĢağıda verilmiĢtir: = (kVArL – kVArR) = kW (tan 1 – tan 2) Gerekli olan gerçek kapasitans. Kapasitör kVA'nın mikrofarad kapasitansa dönüĢtürülmesi gerekli olabilir ve aĢağıdaki iliĢki bunun nasıl yapılabileceğini göstermektedir. Tek faz. Kapastördeki akım aĢağıdaki formülle verilmektedir: IC = 2πfCV Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: IC = amper cinsinden akım f = frekans C = farad cinsinden nominal kapasitans V = gerilim (Not: 1 farad = 106 F.) Üç faz. Şekil 11.3'te görüldüğü gibi üçgen bağlanmıĢ üç kapasitörün toplam hat akımı aĢağıdaki gibi verilmektedir: Hat akımı =

3 her kapasitördeki faz akımı

Toplam hat akımı =

3 (2πfCV)

ġekil 11.3 İki faz için üçgen bağlanmış kapasitörler kVA değeri verilmektedir:

3 VI10 'tür ve buna göre kVA aĢağıdaki formülle -3

290

Elektrik Kılavuzu

kVA 

3(2FCV 2 ) 1000

Yukarıdaki formülde kullanılan C, üçgeni oluĢturan üç kapasitörden birinin nominal değeridir ve buna göre toplam nominal değer 3C'dir. Bu da bize aĢağıdaki formülü verir: Her bir kapasitörün nominal değeri = C = kVA  1000 2 3(2fV )

Tablo 11.1 DeğiĢik güç faktörleri için reaktif [:wattless] ve güç bileĢenleri

Toplam nominal değer = 3C = kVA  1000 F 2 2fV

Senkronize motor düzeltmeleri. Bir senkronize motorun, iletme akımını aĢırı uyararak iletme akımını (lider durumdaki güç faktöründeki akım) alması sağlanabilir ve bu gerçekleĢtirilerek güç faktörü düzeltmesini belirlemek için kullanılabilir.

291

Elektrik Kılavuzu

Şekil 11.4'e bakılarak, senkronize motor için gerekli güç her zaman istene güç düzeltmesi miktarında sabit tutulamaz; çünkü bu durumda motor bir yükü çevirmektedir ve gerçek akım senkronize motor üzerindeki yük ve çalıĢmakta olduğu güç faktörü tarafından sabitlenecektir. Olası bir ana yükle ve senkronize motor için kullanılabilecek bir değiĢken yükle baĢlamak çok daha iyi olduğundan, bu değerlerin elde edilmesi için formüller vermek pratik değildir. Fazör diyagramına baĢvurarak, değerlerin fazör diyagramında görüldüğü gibi akımlar olarak veya bunlarla oranlı kVA cinsinden alınması durumunda, bunlarda ortaya çıkan nihai akım veya kVA aĢağıdaki gibi elde edilebilir: OI R  (OI L cos 1  OI M cos  2 ) 2  (OI L sin 1  OI M sin  2 ) 2

ġekil 11.4 Senkronize motor için diyagram BileĢke güç faktörü aĢağıdaki formülden elde edilebilir: tan  2 

OI L sin 1  OI M sin  2 OI L cos 1  OI M cos  2

Verili herhangi bir durumda, bir senkronize motor için belirlenmiĢ bir güç faktörü artı kW cinsinden verili bir yük varsa sabit bir ana yük varsa, ortaya çıkan güç faktörünün, bu değiĢik lider güç faktörlerinin senkronize motor için ayrı ayrı değerlendirilerek bulunması tavsiye edilir. Senkronize ve senkronize indüksiyonlu motorların çok düĢük güç faktörlerinde baĢarılı olarak çalıĢmayacakları akılda 292

Elektrik Kılavuzu

tutulmalıdır. BaĢarılı sonuçların elde edilmesi için 0.6 ve 0.9 arasındaki değerler alınmaktadır.

293

Elektrik Kılavuzu

Tesisat Standartları Bu bölümde Elektrik Tesisat gereklilikleri, Ģartnamelere (yönetmeliklere/standartlara) bağlı olarak değerlendirilecektir. Ġngiltere’de 1992 yılında yayınlanan IEE Kablolama Yönetmeliği, Avrupa Birliğine uyum için gereken değiĢiklikler de yapılarak 2001 yılında standartlar olarak kabul edilmiĢtir. Nitekim bu notlar arasında, BS Standartlar ile CENELEC arasında bir kod anahtarı verilerek, Avrupa standartlarındaki karĢılıklarına eriĢmeniz kolaylaĢtırmak istenmiĢtir. Türkiye’deki uygulama da benzerdir; 1954’de kabul edilerek, sürekli yenilikler eklenen Tesisat Yönetmeliğinin 1998 yılında AB’ye uyum gözetilerek son eklemeler ve yenilemeler yapılarak Elektrik Ġç Tesis Yönetmeliği olarak kabul görmesi Ģeklinde olmuĢtur. BS7671:2001’deki standartların ardından, bu bölümün ikinci kısmında da, Elektrik Ġç Tesis Yönetmeliği eklenmiĢtir. Aslında genel olarak incelendiğinde yönetmelikler birbirlerine paraleldir.

IEE Kablolama Yönetmelikleri 1992 yılında, IEE Kablolama Yönetmeliklerinin on altıncı basımı, Ġngiliz Standardı, BS 7671:1992 olarak yayınlandı. Dokümanın BSI kurallarına ve prosedürlerine uygun olarak gözden geçirilmesinden sonra son olarak Avrupa CENELEC uyarlamaları ile birlikte BS 7671: 2001 adını aldı. 2001 basımıyla ortaya çıkan bütün değiĢikliklerin ana hatları aĢağıda verilmiĢtir ve bölümün kalan kısımları bu değiĢiklikleri yansıtacak biçimde olabildiğince güncelleĢtirilmiĢtir. Gerçekte, yenileĢtirilen standartlar öncekilerin çok büyük bir bölümünü kapsadığından, yapılan değiĢiklikler, son derece küçüktür, ancak Avrupa'yla daha yakından bir uyumluluk sağlamak amacıyla elden geçirilmiĢtir.

2001 Basımında Yapılan Değişiklikler Yönetmeliklere ayrıntılı olarak bakılmadan önce 2001 değiĢiklikleriyle getirilen değiĢikliklerin incelenmesi uygun olacaktır. Bu basım, "IEE Hat Çekme Yönetmelikleri, On Altıncı Basım" baĢlığını halen taĢımaktadır; çünkü konunun özü ve felsefesi on altıncı basımda da önceden belirlendiği biçimde 294

Elektrik Kılavuzu

durmaktadır ve değiĢiklikler yalnızca belirli alanların ayrıntılarını kapsamaktadır. Bazı alanlarda, özellikle Bölüm 1'de, ayrıntılar geniĢletilmiĢtir. Ancak, revizyonun büyük bir bölümünü çeki düzen verme iĢlemleri oluĢturmaktadır. Birincisi, 2001 basımı, önceki basımların, daha da fazla gözden geçirilen/düzeltilen Nisan 2000 tarihli Ek No. 3'ü de içeren bütün eklerini kapsar. Değişiklikler üç nedenle yapılmıştır: (i) CENELEC harmonizasyonlarından. (ii) Ulusal bazdaki değişiklik ihtiyaçlarından. (iii) Yeni ve artık kullanılmayan ürün standartlarından. Standartta ortaya çıkan değiĢiklikler altı baĢlık altında incelenebilir: (i) Temel güvenlik ilkeleri (ii) AĢırı gerilimden korunma (iii) Yangın riskinin olduğu yerlerdeki önlemler (iv) Özel tesisler veya yerler (v) Ġnceleme ve test (vi) Gözden geçirilmiĢ standartlar ve yeni yaklaĢımlar Temel ilkeler. Buradaki değiĢiklikler, Bölüm 1'in tamamen yeniden yapılandırılmasıyla gerçekleĢtirilmiĢtir. Tarihi olarak, IEE Hat Çekme Yönetmelikleri birçok kiĢi tarafından evlerde ve benzer alanlarda yapılacak uygulamalarla sınırlı yönetmelikler olarak ele alınmıĢtır. Düzenlemelerin kapsamı. Yeni Kısım 11 – "Kapsam, amaç ve temel ilkeler" – Yönetmeliklerin, farklı tesisat kurallarının uygulandığı özel uygulamalar dıĢında bütün tesisatlar için uygulanması gerektiğini açıkça belirtir. Kapsanan tesisatlar, yerleĢimle ilgili, ticari, endüstriyel, tarımsal ve hortikültürel, kamu binaları, prefabrik binalar, karavanlar, karavan parkları ve benzer yerler, inĢaat alanları, sergiler, fuarlar ve geçici binalardaki diğer tesisatlar, otoyol güç tedariki ve sokak mobilyaları, dıĢ mekân aydınlatmayı içermektedir. Kapsam dıĢı tutulanlar. Yönetmelik 110-02, "tedarikçilerin tesisleri"ni, demiryolu çekici ekipmanlarını, karavanlar dıĢındaki motorlu araç ekipmanlarını, gemileri, uçakları, kıyı uzağındaki hareketli ve sabit tesisleri, madenleri ve taĢ ocaklarını, tesisin güvenliğini etkilediği durumlar dıĢında radyo giriĢim baskılama ekipmanlarını, BS 6651 kapsamındaki binaların yıldırımdan 295

Elektrik Kılavuzu

korunma tesisatlarını ve yük kaldırma tesislerinin BS 5655 kapsamında olan yönlerini kapsamaz. Yasal Yönetmeliklerle iliĢkiler. Yönetmelik 110-04'te, Yönetmeliklerin yasal yönetmelikler olmadığı ayrıca açıklığa kavuĢturulmuĢtur. Ancak, bunlar, yasal mahkemelerde yasal gereklerle uyumluluk iddiasına delil olarak kullanılabilir. (Ancak, BS 7671'de belirlenen ve yasal yaptırımı olmayan Yönetmelikler için aĢağıya bakın.) Yeni Kısım 12 – "Amaçlar ve Sonuçlar" içerik açısından kısaltılmıĢtır. ġimdiki haliyle, Yönetmeliklerin amacını belirlemekle sınırlanmıĢ durumdadır. Önceki içeriğinin bir bölümü, örneğin 110-04-01 ve 110-05-01 sayılı Yönetmelikler, Kısım 11'e aktarılmıĢtır; bazıları Kısım 13'e aktarılmıĢtır. ġimdiki haliyle Kısım 12, Yönetmeliklerin, amaçlanan kullanımın güvenli ve uygun iĢlev görmesini sağlamak için elektrik tesislerinin tasarımı ve inĢasıyla ilgili kuralları içerdiğini belirtir. Yeni Kısım 13 – "Temel Ġlkeler" – ekipmanın emniyeti, tasarımı, seçimi ve kontrolü ve testiyle ilgili izleyen parçaları belirleyen ilkeleri ayrıntılandırır. Bu kısmın gerektirdikleri, insanların, canlı hayvanların ve varlıkların emniyeti açısından gerekli olanları sağlamayı amaçlamaktadır. Elektrik tesislerinde yaralanma riskleri aĢağıdaki nedenlerden kaynaklanabilir: (i) Ģok akımlar (ii) aĢırı sıcaklıklar (iii) elektrikle çalıĢan ekipmanın mekanik hareketleri (iv) patlama. Elektrik tesisatları aĢağıdaki amaçlarla tasarlanmalıdır: (i) insanların, canlı hayvanların ve varlıkların korunması (ii) elektrik tesisatının uygun Ģekilde çalıĢması. Ekipmanların bütün bileĢenleri EN veya HD veya HD'yi tamamlayan Ulusal Standart'la uyumlu olacaktır. ĠnĢaat, iyi iĢçiliği ve uygun malzemeleri, iletkenlerin belirlenmesini, bağlantıların ve birleĢme yerlerinin baĢarılı Ģekilde oluĢturulmasını içerir. Uygunluğun kanıtlanması, tamamlanma sonrasında kontrol ve test iĢlemlerini içerir. Kontrol ve test iĢlemini gerçekleĢtiren kiĢi, izleyen periyodik kontrol ve test için önerilerde bulunacaktır.

296

Elektrik Kılavuzu

AĢırı gerilimden koruma. Ġlk kez olarak, Ģok akım korumasının kullanımına iliĢkin yönetmelikler sunulmuĢtur. Bunlar yeni Kısım 24'le – "AĢırı Gerilime KarĢı Korunma – yürütülmektedir; tesisatın, havai hatlar içermeyen düĢük gerilimli Ģebekelerle beslendiği tesisatlarda yönetmelikler geçerli değildir. DüĢük düzeyde fırtınalı günlere maruz kalan veya Ģok akım korumasının temellendirildiği ölçüt olan AQ sembolüyle belirlenen seranik düzeylerde uygulamaları hafifletilmiĢtir. AQ1 (yılda ≤ 25 fırtınalı gün) için gerek duyulan Ģok akım koruması sıfırdır. AQ kriterinin alternatifi olarak, Ģok akım korumasının kullanımı risk değerlendirmelerine dayalı olabilir. Yangın riskinin olduğu yerlerde alınacak önlemler. Önceden varolan Kısım 42 ve Parça 527'nin gerektirdiklerine uyma ihtiyacının belirtilmiĢ olmasına karĢın, bunlar yeni Kısım 48'in kapsamına alınmıĢtır. Bu kısım, ambarlar, kâğıt fabrikaları veya tekstil üretimi gibi, iĢlenen veya depolanan malzemelerin özelliği gereği yangın riskinin mevcut olduğu yerlerdeki tesisata uygulanmaktadır. Ayrıca BS EN 50014 (bkz. bu kitapta Kısım 23) kapsamında patlama risklerinin olduğu yerler veya örneğin BS 5266 kapsamındakiler gibi kaçıĢ yolu üzerinde olan tesisler için bu kısım geçerli değildir. Bu kısım, temel olarak bu yerlerde kullanılacak elektrikli ekipmanın normal çalıĢma sırasındaki sıcaklığının ve arıza durumundaki tahmin edilebilir sıcaklık yükselmesinin yangına yol açmayacak biçimde seçilmesini ve inĢa edilmesini gerektirir. ĠĢlenen veya depolanan malzemelerin özelliği gereği yangın riskinin söz konusu olduğu yerlerde: (i) elektrikli ekipmanın en az IP5X düzeyinde koruması olacaktır (ii) MIC ve Dağıtım Çubuğu hat sistemleri dıĢında, TN ve TT sistemleri (aĢağıda tanımlanmıĢtır) In değeri 300 mA'i geçmeyen RCD ile korunacaktır (iii) her devre, bir bağlantılı devre kesiciyle veya anahtarla akım taĢıyan hatlardan ayrılabilir durumda olacaktır. Yönetmelikler, kabloları, dağıtım çubuğu hat sistemleri, [:busbar trunking] motorlar, aydınlatma cihazları, ısıtma ve havalandırma, kapalı yerler ve dağıtım panolarını içeren geniĢ kapsamlı ekipmanlar için geçerlidir.

297

Elektrik Kılavuzu

Özel tesisler veya yerler. Bu değiĢiklikler, Bölüm 6'yı etkiler. Parça 601, BS 7671: 1992'ye Ek No. 3'ü (düzeltmeleri ve ekleriyle birlikte) Standart'ın gövdesiyle bütünleĢtirir. Bu, içinde banyo ve duĢ olan yerleri kapsar. Yeni Parça 601, gerekliliklerin uygulanabileceği ve uygulanamayacağı yerleri belirler. ġuralarda uygulanır: (i) bir ana kesici düzeneği ve ana koruyucu cihazları olan montajlar (ii) yukarıdakinin yük tarafında, hareket edebilir bir tesisin parçası olarak hareketli ve yer değiĢtirilebilir bir elektrikli ekipmandan oluĢan sistemler. AĢağıdaki durumlarda uygulanmaz: (i) inĢaat Ģantiyesi ofisleri (ii) BS 6907 kapsamındaki (açık madenler ve taĢ ocakları) kuruluĢlar. Önemli bir değiĢiklik alanı, Parça 607'dedir; "Yüksek koruyucu iletken akımları olan ekipmanın kuruluĢunda topraklama ihtiyaçları". Bu, biliĢim teknolojisi (IT) ekipmanlarının yaygın kullanımının kabul edilmesi sonrasında ortaya çıkmıĢtır. Belirtilmesi gereken ilk nokta, "yüksek toprak kaçaklı akımlar" yerine "yüksek koruyucu iletken akımları" ifadesinin kullanılmasıdır. IT ekipmanları söz konusu olduğunda, yüksek koruyucu iletken akımları toprak kaçaklarının sonucu olmayıp, baskılama ihtiyacından doğan ve anahtar modunda güç beslemeden doğan bir tasarım özelliğidir. Doğurduğu etki, kuĢkusuz aynı olabilir ve Parça 607'deki değiĢiklikler hem cihazların üreticileri hem de birçok durumda, tasarımdaki ve teknolojideki değiĢikliklerin birbirlerinden ayrıldığı ve koruyucu cihazların istenmeyen devreden çıkıĢlarına ve ek tesis ücretlerine ters reaksiyonlara neden olan koruyucu/dağıtım cihazları üreticileri için özellikle önemlidir. Ek, ayrıca, priz çıkıĢlarının iki toprak terminali olması ve koruyucu iletkenin sigorta panelindeki iki ucunun toprak çubuğun iki farklı terminaline bağlanmıĢ olması koĢuluyla, ikili priz kullanılmasına izin verir hatta bunu özendirir. "Otoyollara Güç Besleme, Sokak Mobilyaları ve Sokaklara YerleĢtirilmiĢ Ekipman," baĢlıklı Parça 611'de, numaraları Yönetmelik 611-02-02'ye, elektrikli ekipmanlara yaklaĢımı önlemek amacıyla yükseklik sınırlamalarını içerecek eklemeler 298

Elektrik Kılavuzu

yapılmıĢtır. Yöne Yönetmelikler, 611-02-06 ve 611-05-02, Sınıf II elektrikli ekipmanın (aĢağıda tanımlanmıĢtır) kullanılması sırasında ve inĢaatın bitmesiyle veya devreye alma yöntemi sonucu, elektrik ekipman için minimum korunma derecesi IP33 için gerekli koĢulları belirler. Periyodik kontrol ve test. Bölüm 7'ye yapılan bu revizyonlar, özellikle Kısım 73, "Periyodik Kontrol ve Test," periyodik kontrol ve bunun raporlanması üzerine büyük vurgu yapar. Bu kısım, ĠĢ Düzenlemelerinde Elektrik'in koĢullarından olan ve BEAMA tarafından baĢlatılan bir inisiyatif olan, özellikle RCD'lerin rutin testlerini içerecektir. Yönetmelik 732-01-03, bir tesiste gerçekleĢtirilecek kontrol ve testin kapsamına bir uzman personel tarafından karar verilmesi gerektiğini belirtir. Yönetmelik 732-0102, uygun kayıtların tutulduğu bir izleme/bakım programının periyodik kontrolün yerini almasına izin verir. Kısım 74, "Sertifikasyon ve Raporlama," yenilik olarak, kontrol programlarının ve raporlarının Ek 6'da verilen modeller üzerine oturtulması gerekliliğini gündeme getiren Yönetmelik 743-01-01'i içerir. Termoset ve termoplastik yalıtım. Sürekli artan sayıda ve çeĢitlilikte yalıtım malzemesinin kullanılması, bugüne değin "plastikler" (PVC) ve "kauçuklar" olarak iki grupta sınıflandırılan malzemelerin sınıflandırılması konusunda karıĢıklıklara yol açmıĢtır ve günümüzde bunlar için izin verilen sıcaklık dereceleri açık değildir. Bu sorun, söz konusu malzemelerin, PVC'yi içeren "termoplastik" ve bugüne değin kauçuk olarak sınıflandırılan malzemeleri içeren "termoset" malzemeler olarak sınıflandırılmasıyla çözülmüĢtür. Termoplastik malzemeler, ısıtılınca yumuĢayan ve birçok kez kalıplanabilen ve yeniden biçimlendirilebilen, doğası gereği "plastik" olan malzemelerdir. Termoset malzemeler kimyasal olarak çapraz bağlanmıĢtır, yani, ısının etkisiyle kimyasal bağ bir kez oluĢtuktan sonra, malzeme biçimini almıĢtır. Termoset malzemelerin termoplastik malzemelere göre, deformasyona direnç ve daha yüksek çalıĢma sıcaklıkları gibi daha geliĢmiĢ özellikleri vardır. Nominal sıcaklıkların eklendiği yeni yöntem, toptan ve karıĢıklıklara neden olmayan bir sınıflandırma yöntemi sağlar. Buna göre, örneğin, XLPE, "çapraz bağlı polietilen" ne plastik ne de kauçuk olmayıp, 90º'de çalıĢabilecek bir termoset malzemedir. 299

Elektrik Kılavuzu

BaĢlangıçta, değiĢikliğin hemen ardından, eski terimler, yeni sınıflandırmayı izleyen parantezler içinde verilecektir; örneğin, "termoplastik" PVC ve "termoset" (kauçuk).

BS 7671: 2001 Yılındaki Düzenlemelerin Ayrıntıları Yeni basımda, CENELEC'te üzerinde anlaĢılanların teknik içeriği de dikkate alınmıĢtır. Ek olarak, ayrıca aĢağıdaki CENELEC Harmonizasyon Dokümanı'nı da dikkate almaktadır. CENELEC Harmonizasyon Dokümanı Referans HD 193 Gerilim bantları HD 384.1 Kapsam, amaç ve temel ilkeler HD 384.2 Tanımlar HD 384.3 Genel özelliklerin değerlendirilmesi HD 384.4.41 Elektrik Ģokuna karĢı korunma HD 384.4.42 Sıcaktan korunma HD 384.4.43 AĢırı akımdan korunma HD 384.4.443 Atmosferik kaynaklı veya anahtarlamadan kaynaklanan aĢırı gerilimlerden korunma HD 384.4.45 DüĢük gerilimden korunma HD 384.4.46 Yalıtım ve anahtarlama HD 384.4.47 Elektrik Ģokundan korunma önlemlerinin uygulanması HD 384.4.473 AĢırı akımdan korunma önlemlerinin uygulanması HD 384.4.482 Özel risklerin ve tehlikenin olduğu durumlarda yangından korunma HD 384.5.51 Ekipmanın seçilmesi ve kurulması, genel kurallar HD 384.5.52 Hat çekme sistemleri HD 384.5.523 Hat çekme sistemleri, akım taĢıma kapasiteleri HD 384.5.537 Kesici düzenekleri ve kontrol düzenekleri, yalıtım ve anahtarlama 300

Düzenlemenin KarĢılık Gelen Bölümü Bölüm 1 ve Tanımlar Bölüm 1 Bölüm 2 Bölüm 3 Bölüm 4, Kısım 41 Bölüm 4, Kısım 42 Bölüm 4, Kısım 43 Bölüm 4, Parça 443

Bölüm 4, Kısım 45 Bölüm 4, Kısım 46 Bölüm 4, Parça 470 Bölüm 4, Parça 473 Bölüm 4, Parça 482 Bölüm 5, Kısım 51 Bölüm 5, Kısım 52 ve Ek 4 Bölüm 5, Parça 52 ve Ek 4 Bölüm 5, Parça 537

Elektrik Kılavuzu

HD 384.5.54 HD 384.5.551 HD 384.5.56 HD 384.6.61 HD 384.7.702 HD 384.7.703

HD 384.7.704 HD 384.7.705 HD 384.7.706

HD 384.7.708 HD 384.7.714

cihazları Topraklama düzenlemeleri ve koruyucu iletkenler Diğer ekipmanlar, düĢük gerilim jeneratör setleri Güvenlik hizmetleri Ġlk doğrulama Özel yerler – yüzme havuzları Özel yerler – Sıcak havalı sauna ısıtıcısı bulunan yerler ĠnĢaat ve söküm Ģantiyelerindeki tesisler Özel yerler – Tarımsal ve hortikültürel varlıklar Özel yerler – SınırlandırılmıĢ iletken bölgeler Özel yerler – Karavan parkları ve karavanlar DıĢ mekân aydınlatma tesisleri

Bölüm 5, Kısım 54 Bölüm 5, Parça 551 Bölüm 5, Kısım 56 Bölüm 7, Kısım 71 Bölüm 6, Parça 602 Bölüm 6, Parça 603 Bölüm 6, Parça 604 Bölüm 6, Parça 605 Bölüm 6, Parça 606 Bölüm 6, Parça 608 Bölüm 6, Parça 611

Yönetmelikler içinde, Ġngiliz Standartlar Kurumu'nun hem Ģartnamelerine hem de uygulama kurallarına önemli ölçüde gönderme yapılmıĢtır. Yönetmeliklerdeki Ek 1, bu yayınları listeler ve Yönetmelikler içinde bu yayınlara yalnızca numaralarıyla gönderme yapılmıĢ olmasına karĢın, burada yayınların tam adını verir. YaklaĢık 12 sayfa, 110 farklı Ġngiliz Standardı'nı içermektedir. Bunların Yönetmelikler içinde nerede anıldığı da ayrıca belirtilmiĢtir. Yönetmeliklerde bir Ġngiliz Standardı'na gönderme yapıldığında ve ilgilenilen Ġngiliz Standardı CENELEC Harmonizasyon Dokümanı'nı dikkate aldığında, iki standart arasındaki farklılıkların, Ġngiliz Standardı'na uyulması durumunda sağlanacak olandan daha düĢük bir güvenlik sonucu vermeyeceğinin kanıtlanması koĢuluyla, referansın benzer biçimde, söz konusu Harmonizasyon Dokümanı'na dayalı herhangi bir yabancı standarda gönderme gibi okunması gerektiği anlaĢılmaktadır (bkz. Yönetmeliklerde Parça 511). IEC standardına dayalı, yabancı standartlar için de benzer bir doğrulama yapılmalıdır; fakat ulusal farklılıkların bu tür standartlarda listelenmesine gerek olmadığından, bu konuya özellikle dikkat edilmelidir.

301

Elektrik Kılavuzu

Bazı durumlarda, Yönetmeliklerin Ġngiliz Standartlarıyla veya çalıĢmayı sipariĢ eden kiĢinin ihtiyaçlarıyla desteklenmesi gereklidir. Bu kategorideki tesisler BS 5266'ya uygun acil durum aydınlatması, BS 5345'e uygun patlayıcı atmosfer altındaki tesisler ve BS 5839'a uygun binalardaki yangın belirleme ve alarm sistemlerini içerir. Diğer durumlar, 1984 tarihili Telekomünikasyon Yasası'na, BS 6701 Bölüm I ve BS 6351'e uygun elektrikli yüzey ısıtma tesislerini içerir. Yönetmelikler, on farklı tipteki tesis için geçerli değildir ve bunları BS 7671'de listelenmiĢtir. Bunlar, demiryolu çeki ekipmanlarını, gemiler üzerindeki tesisleri ve hareketli ve sabit açık deniz tesislerini içerir. Gerilim sınırları. AĢağıdaki düzeylerde çalıĢan tesisler kapsam altındadır: (i) Çok düĢük gerilim – normal koĢullarda, toprak veya iletkenler arasında 50 V a.c. veya 120 V dalgalanma içermeyen d.c. gerilim (ii) DüĢük gerilim – normal olarak, çok düĢük gerilimi aĢan fakat iletkenler arasında 1000 V a.c. veya 1500 V d.c.'yi veya iletkenler ve toprak arasında 600 V a.c. veya 900 V d.c.'yi geçmeyen gerilim. Ekipman. Yönetmelikler, elektrikli ekipmanlar için ancak tesislerde kullanılacak ekipmanların seçimi ve kullanılması söz konusu olduğunda uygulanır. Bunlar, elektrik ekipmanların, uygun spesifikasyonlara uyması gereken, önceden iĢlenmiĢ parçalarının üretimiyle ilgili değildir.

Düzenlemelerin içeriği Bölüm 1 – Kapsam, amaç ve temel ilkeler Kısım 11 Kapsam Kısım 12 Amaç ve sonuçlar Kısım 13 Temel ilkeler Bölüm 2 – Tanımlar Bölüm 3 – Genel özelliklerin değerlendirilmesi Kısım 31 Amaç, tedarik ve yapı Kısım 32 DıĢsal etkiler Kısım 33 Uygunluk Kısım 34 Bakım yapılabilir 302

Elektrik Kılavuzu

Bölüm 4 – Güvenlik amacıyla korunma Kısım 41 Elektrik Ģoklarından korunma Kısım 42 Termal etkilerden korunma Kısım 43 AĢırı akımdan korunma Kısım 44 AĢırı gerilimden korunma Kısım 45 DüĢük gerilimden korunma Kısım 46 Yalıtım ve anahtarlama Kısım 47 Güvenlik için koruyucu önlemlerin uygulanması Kısım 48 DıĢsal etkilerin fonksiyonu olarak koruyucu önlemlerin seçilmesi Bölüm 5 – Ekipmanın seçimi ve imalatı Kısım 51 Genel kurallar Kısım 52 Kablolama sistemlerinin seçilmesi ve inĢası Kısım 53 Kesici düzenekleri (korunma, yalıtım ve anahtarlama için) Kısım 54 Topraklama düzenlemeleri ve koruyucu iletkenler Kısım 55 Diğer ekipmanlar Kısım 56 Güvenlik hizmetleri için kullanılan malzemeler Bölüm 6 – Özel tesisler veya yerler Kısım 601 Banyo küveti veya duĢ bulunan yerler Kısım 602 Yüzme havuzları Kısım 603 Sıcak havalı saunalar Kısım 604 ĠnĢaat sahası tesisleri Kısım 605 Tarımsal ve hortikültürel varlıklar Kısım 606 SınırlandırılmıĢ iletken bölgeler Kısım 607 Yüksek koruyucu iletken akımı olan ekipmanların inĢası için topraklama ihtiyaçları Kısım 608 AltbaĢlık bir – Karavanlarda ve motorlu karavanlarda elektrik tesisatları AltbaĢlık iki – Karavan parklarında elektrik tesisatı Kısım 609 Marinalar için ayrılmıĢtır Kısım 610 Gelecekte kullanılmak için ayrılmıĢtır Kısım 611 Otoyol güç beslemelerinin, sokak mobilyalarının ve sokaklarda yerleĢtirilmiĢ ekipmanların kurulması 303

Elektrik Kılavuzu

Bölüm 7 – Kontrol ve test Kısım 71 Ġlk doğrulama Kısım 72 Bir tesiste yapılan değiĢiklikler ve eklemeler Kısım 73 Periyodik bakım ve test Kısım 74 Sertifikalama ve raporlama Ekler 1 Yönetmelikte gönderme yapılan Ġngiliz Standartları 2 Yasal Yönetmelikler ve ilgili notlar 3 AĢırı akımdan koruma cihazlarının zaman/akım karakteristikleri 4 Kablolar ve esnek kablolar için akım taĢıma kapasitesi ve gerilim düĢüĢü 5 DıĢ etkilerin sınıflandırılması 6 Sertifikalandırma ve raporlama için model formlar

Bölüm 1. Kapsam, Amaç ve Temel Ġlkeler Bu bölüm, yukarıda, "2001 basımında yapılan değiĢiklikler" baĢlığı altında incelenmiĢtir.

Bölüm 2. Tanımlar Yönetmelikler, birçok tanımlama içermektedir ve bunların bir bölümü buraya alınmıĢtır. Elektrik tesisatçılarının yakından bildiği, iyi bilinen tanımlar buraya alınmamıĢtır. Bu tanımlamalar, terimlerin Yönetmeliklerdeki tanımlanma ve kullanım biçimini göstermektedir. Tanımlamaların bir bölümü, BS 4727 "Elektroteknik, güç, telekomünikasyon, elektronik, aydınlatma ve renk terimleri sözlüğü"nde verilenlerle paraleldir. Yönetmeliklerde tanımlanmayan diğer terimler Ġngiliz Standartlarında tanımlandıkları anlamda kullanılmıĢlardır. Kol mesafesi. Ġnsanların genellikle durdukları veya hareket ettikleri bir yüzeyden, bir kiĢinin yardım olmaksızın eliyle eriĢebileceği sınırlara uzanın, dokunularak eriĢilebilecek alan. Yönetmeliklerdeki üç diyagram, eriĢilebilirlik bölgelerini göstermektedir. Bariyer. Herhangi bir genel eriĢim yönünden, elektrik yüklü parçalarla temasa karĢı tanımlanan ölçüde koruma sağlayan parça. 304

Elektrik Kılavuzu

Temel yalıtım. Elektrikle yüklü parçalara elektrik Ģoklarına karĢı temel koruma sağlamak amacıyla uygulanan ve özellikle iĢlevsel amaçlarla uygulanan yalıtımı içermesi zorunlu olmayan yalıtım, Bağlantı iletkeni. EĢ potansiyelli bağlantı sağlayan koruyucu iletken. Kablo kanallama. Kondüit veya kablo kanalı dıĢında, kanalın inĢasından sonra kanala çekilen kabloların korunması amacıyla metalden veya yalıtım malzemesinden üretilmiĢ kapalı alan. Kablo kanalı. Normal olarak dikdörtgen kesitli, bir yanı kaldırılabilir veya menteĢeli, kabloların korunması ve diğer elektrikli ekipmanların yerleĢtirilmesi için kullanılan kapalı muhafaza. Devre. Aynı kaynaktan beslenen ve aĢırı akımlara karĢı aynı koruyucu cihaz(lar)la korunan elektrikli ekipmanlar bağlantısı. Devre koruyucu iletken (cpc). Ekipmanın açıktaki iletken parçalarını ana topraklama terminaline bağlayan koruyucu iletken. Sınıf I ekipmanlar. Elektrik Ģoklardan korunmanın yalnızca temel yalıtıma dayanmadığı, açıktaki iletken parçaların yalıtımın sabit tellerindeki koruyucu iletkene bağlandığı araçları da içeren ekipman (BS 2754). Sınıf II ekipmanlar. Elektrik Ģoklardan korunmanın yalnızca temel yalıtıma dayanmayıp ek yalıtım gibi ek güvenlik önlemlerinin alındığı, ekipmanın açıktaki metal parçalarının koruyucu iletkene bağlanması için önlem alınmasına gerek olmadığı ve kuruluĢların sabit hatlarında alınacak önlemlere güvenilmediği ekipmanlar (BS 2754). Sınıf III ekipmanlar. Elektrik Ģoklarından korunmanın SELV'ye dayandığı ve içinde SELV'dekinden daha yüksek gerilimlerin üretilmediği ekipmanlardır (BS 2754). Çift yalıtım. Hem temel yalıtım hem de ek yalıtımdan oluĢan yalıtım. TopraklanmıĢ eĢmerkezli hat. Bir veya daha çok iletkenin bütün uzunlukları boyunca baĢtan aĢağı bir iletkenle, örneğin PEN iletkeni olarak davranan bir metalik kılıfla sarıldığı hat sistemi. Elektrik tesisatı (Tesisat olarak kısaltılmıĢtır). Ortak kaynaktan beslenen ve koordine edilmiĢ belirli özellikleri olan birbirleriyle ilintili elektrik ekipmanlar sistemi. 305

Elektrik Kılavuzu

DıĢ iletken parça. Bir potansiyel farkı, genellikle de topraklama potansiyeli yaratma yeteneğine sahip olan ve elektrik tesisatının bir parçasını oluĢturmayan iletken parça. Son devre. Doğrudan akımı kullanan ekipmana veya priz çıkıĢına veya priz çıkıĢlarına veya bu tür ekipmanların bağlanması için sağlanmıĢ diğer çıkıĢ noktalarına bağlanmıĢ devre. Yalıtım. Güvenlik nedeniyle tesisatın tamamından veya ayrı bir bölümünden tesisatı veya bir bölümünü her tür elektrik enerjisi kaynağından ayırmaya yönelik iĢlev. Nötr iletken. Bir sistemin nötr noktasına bağlanmıĢ ve elektrik enerjisinin iletilmesine yarayan iletken. Terim, Yönetmeliklerde baĢka biçimde belirtilmemesi durumunda IT veya d.c. sisteminin eĢdeğer iletkeni anlamına da gelir. PEN iletken. Hem nötr iletkenin hem koruyucu iletkenin iĢlevlerini birleĢtiren iletken. Koruyucu iletken. Elektrik Ģoklarına karĢı bazı korunma önlemleri için kullanılan ve aĢağıdaki parçalardan herhangi birini bağlamak amacıyla kullanılan iletken: (i) açıktaki iletken parçalar (ii) dıĢ iletken parçalar (iii) ana topraklama terminali (iv) toprak elektrotu/elektrotları (v) kaynağın topraklanmıĢ noktası veya suni nötr hat. Yönetmeliklerdeki bir diyagram (sayfa 25) topraklama düzenlemelerinin ve koruyucu iletkenlerin bir örneğini gösterir. GüçlendirilmiĢ yalıtım. Elektrik yükü taĢıyan parçalara uygulanmıĢ ve elektrik Ģoklarına karĢı ilgili standartlarda belirtildiği koĢullarda çift kat yalıtıma eĢdeğer koruma sağlayan tek kat yalıtım. "Tek kat yalıtım" terimi yalıtımın homojen tek parça bir yalıtım olduğu anlamına gelmez. Ek veya temel yalıtım olarak tek baĢına test edilemeyecek birkaç tabakadan oluĢabilir. Artık akım cihazı. Artık akım belirli koĢullarda verili bir değere eriĢtiğinde kontakların açılmasını sağlaması hedeflenen mekanik anahtarlama cihazı veya cihazlar sistemi Artık çalıĢma akımı. BelirlenmiĢ koĢullar altında artık akım cihazının çalıĢmasına neden olan artık akım.

306

Elektrik Kılavuzu

Halka Ģeklinde son devre. Halka Ģeklinde düzenlenmiĢ ve tek bir besleme noktasına bağlanmıĢ son devre. EĢzamanlı eriĢilebilir parçalar. Ġnsanlar veya özel olarak kendilerine ayrılmıĢ yerlerde canlı hayvanlar tarafından eĢzamanlı olarak dokunulabilecek iletkenler veya iletken parçalar. EĢzamanlı eriĢilebilir parçalar Ģunlar olabilir: yüklü parçalar, açıktaki iletken parçalar, dıĢarıdaki iletken parçalar, koruyucu iletkenler veya toprak elektrotları. Deneyimli personel. Elektriğin yaratabileceği tehlikelerden kendisini sakınmasını sağlayabilecek teknik bilgiye veya yeterli deneyime sahip kiĢi. Sabit ekipman. Yerine tespit edilmiĢ veya kütlesi 18 kg'ı geçen ve taĢıma sistemi olmayan ekipmanlar. Ek yalıtım. Temel yalıtımın yetersiz kalması durumunda elektrik Ģoklarından koruma sağlamak amacıyla temel yalıtıma ek olarak uygulanan, temel yalıtımdan bağımsız yalıtım. Anahtar. BelirlenmiĢ aĢırı yükte çalıĢma koĢullarını da içerebilecek olan normal devre koĢullarında akım oluĢturabilen, taĢıyabilen ve kesebilen ve ayrıca kısa devre gibi belirlenmiĢ anormal devre koĢullarında belirlenen süreler boyunca akım taĢıyabilen mekanik cihaz. Kısa devre akımları da yaratabilir ancak bunları kesemez. Kesici düzenekleri. Bir elektrik tesisatının çalıĢması, düzenlenmesi, korunması ve diğer kontrolleri için ana ve yardımcı anahtarlama cihazları sistemi. Sistem. Tek bir elektrik enerjisi kaynağı ve bir tesisattan oluĢan elektrik sistemi. Yönetmeliklerin belirli amaçları açısından, kaynağın ve tesisin açıktaki iletken parçalarının toprakla iliĢkisine bağlı olarak sistemler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢlardır:  TN sistemi, enerji kaynağının bir veya daha çok noktasının doğrudan topraklandığı, tesisatın dıĢarıdaki iletken parçalarının koruyucu iletkenler üzerinden bu noktaya bağlandığı sistemdir.  TN-C sistemi, nötr ve koruyucu iĢlevlerinin bütün sistemde tek bir iletkende birleĢtirildiği sistem (Şekil 12.1).

307

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12.1 TN-C sistemi. Bütün sistem boyunca nötr hat ve koruyucu işlevleri bütün sistemi kat eden tek bir iletkende birleştirilmiştir. Tesisin açıktaki bütün iletken parçaları PEN iletkenine bağlanmıştır. TN-C düzenlemesinin bir örneği, konsentrik hat çekmedir fakat bunun kullanılmasına niyetlenilen yerlerde, uygun yetkili makamlardan özel yetkilendirmelerin elde edilmesi gereklidir.

ġekil 12.2 TN-S sistemi. Bütün sistem boyunca farklı nötr ve koruyucu iletkenler vardır. Koruyucu iletken (PE) tesisi besleyen kabloyu kaplayan metalik bir kaplama veya ayrı bir iletkendir. Tesisteki, bütün açık iletken parçalar, tesisin ana topraklama terminali üzerinden bu koruyucu iletkene bağlanmıştır.

ġekil 12.3 TN-C-S sistemi. Nötr ve koruma fonksiyonları, sistemin bir bölümünde tek bir iletkende birleştirilmiştir. Bir TN-C-S sisteminin genel biçimi, Beslemenin TN-C ve tesis içindeki 308

Elektrik Kılavuzu

düzenlemelerin TN-S şeklinde olduğu şekilde görüldüğü gibidir. Bu tip dağıtım sistemleri Koruyucu Çoklu Topraklama olarak da bilinmektedir ve PEN iletken birleşik nötr ve toprak (CNE) iletkeni olarak anılmaktadır. Besleme sistemi PEN iletkeni birkaç noktadan topraklanmıştır ve tüketicinin tesislerinde veya yakınında bir toprak elektrodu gerekli olabilir. Bir tesisin açıktaki iletken parçalarının tümü, birbirlerine bağlanmış olan ana topraklama terminali ve nötr terminal yoluyla PEN iletkene bağlanmıştır.

ġekil 12.4 TT sistemi. Bir tesisin açıktaki bütün iletken parçaları, elektrik açısından kaynak topraklamasından bağımsız olan bir topraklama elektroduna bağlanmıştır.  TN-S sistemi, bütün tesisat boyunca farklı nötr ve koruyucu iletkenleri olan sistemdir (Şekil 12.2).  TN-C-S sistemi, nötr ve koruyucu iĢlevlerinin, sistemin bir kısmında tek bir iletkende birleĢtirildiği bir sistemdir (Şekil 12.3).  TT sistemi, enerji kaynağının bir noktasının doğrudan topraklandığı, tesisatın dıĢa açık iletken parçalarının, kaynağın toprak elektrotlarından elektrik açısından tamamen bağımsız toprak elektrotlarına bağlandığı sistemdir (Şekil 12.4)  IT sistemi, toprak ve akım taĢıyan hatlar arasında doğrudan bir bağlantının olmadığı, elektrik tesisatının dıĢarıdaki iletken parçalarının topraklandığı bir elektrik sistemidir (Şekil 12.5).

309

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12.5 IT sistemi. Bir işletmedeki bütün açık iletken parçalar bir topraklama elektroduna bağlanmıştır. Kaynak ya amaçlı olarak konulmuş bir topraklama empedansıyla topraklamaya bağlanmış ya da topraktan yalıtılmıştır.

Bölüm 3. Genel Özelliklerin Değerlendirilmesi Yönetmeliklerdeki Bölüm 3, "Genel özelliklerin değerlendirilmesi," tesisin kuruluĢ amacını, beslemeyi ve yapıyı (Kısım 31); karĢı karĢıya kaldığı dıĢ koĢulları (Kısım 32); ekipmanın uygunluğunu (Kısım 33); ve bakım yapılabilirliğini (Kısım 34) içerir. Maksimum talep. Tesisin, amper cinsinden ifade edilen maksimum talebinin değerlendirilmesi gerekir. Bunun değerlendirilmesinde çeĢitlilik dikkate alınabilir (Yön. 311-01-01). Akım taĢıyan iletkenler ve topraklama. Akım taĢıyan iletkenlerin sayısı ve tipi ve (sistem tipine bağlı olarak, yani TN-C, TN-S, TN-C-S, TT ve IT) topraklama yöntemi, Yönetmelik'te Bölüm 4'te belirlenenlere uyum sağlamak için seçilecek korunma yöntemini belirler (Yön. 312-01-01). Beslemenin özellikleri. Bu, nominal gerilim; akım; frekans; tesisin orijinindeki beklenen kısa devre akımı; tesisin dıĢındaki sistemin parçası olan topraklama hatası empedansı (Ze); [:earth fault loop impedance] tesisin, maksimum talep dahil koĢulları karĢılamaya uygunluğu; ve tesisin orijininde görev yapan koruyucu cihazların özellikleriyle ilgilidir (Yön. 313-01-01). Parça 313-02, güvenlik hizmetleri ve yedek olarak kullanılanlarla ilgili koĢulları ayrıntılandırır.

310

Elektrik Kılavuzu

Devre düzenlenmesi. Her tesisin, arıza durumunda tehlikelerden sakınmak ve uygunsuz durumları minimuma indirmek ve güvenli iĢletmeye, kontrole, test etmeye ve bakıma olanak sağlamak amacıyla devrelere bölünmesi zorunludur. Ayrıca diğer 314 Yönetmeliklerine de bakınız. Uyumluluk. Tesisi yapan, herhangi bir ekipmanın diğer elektrikli ekipmanlara ve diğer hizmetlere zararlı etkilerinin olup olmayacağını kontrol etmelidir. DıĢ bir kaynaktan temin edilen enerjiyle beslenen bir tesiste, tesiste bulunan çalıĢması tedarik sistemi üzerinde önemli etkiler doğurabilecek bütün ekipmanlar için tedarikçiyle görüĢmeler yapılmalıdır. Bir tesiste birden çok son devre [:final circuit] bulunması durumunda, her bir son devrenin dağıtım panosuna farklı bir yoldan bağlanması gereklidir. Yalıtılması istenen son devrenin dolaylı yollardan enerji almasını önlemek amacıyla, her bir son devrenin hatları, elektrik açısından diğer son devrelerin hatlarından ayrı olmalıdır (Yön. 314-01-01). On altıncı basımın getirdiği bir koĢul da bir iĢletmenin hedeflenen ömrü boyunca görmesi beklenen bakımların sıklığının ve kalitesinin değerlendirilmesidir. Bu, iĢletmenin hedeflenen ömrü boyunca gerekli olacağı düĢünülen periyodik kontrol, test, bakım ve onarımların hemen ve güvenle gerçekleĢtirilebilmesi anlamına gelir. Güvenliğe yönelik koruyucu önlemler alınmıĢ olmalı ve uygun iĢlev için ekipmanların güvenilirliği uygun olmalıdır (Yön. 341-01-01).

Bölüm 4. Güvenlik Amacıyla Korunma Bir bütün olarak veya birkaç parça halindeki bütün tesislerin, Kısım 41–46'da belirtilen önlemleri, Kısım 47'de belirtilen Ģekilde uygulayarak, Bölüm 4'te belirlenen koĢulları yerine getirmesi zorunludur. Doğrudan veya dolaylı temasa karĢı koruma aĢağıdaki yöntemlerden biriyle sağlanmalıdır: (i) Güvenle ekstra düĢük gerilimle korunma (Yön. 411-02 ve 471-02). (ii) Enerji deĢarjının sınırlandırılması yoluyla korunma (Yön. 411-04 ve 471-03). Ekstra düĢük gerilim koruyucu önlem olarak tek baĢına koruyucu önlem olarak kullanılmayacaktır (Yön. 472-15). 311

Elektrik Kılavuzu

Güvenli ekstra düĢük gerilim sağlayacak kaynak aĢağıdakilerden biri olacaktır: (a) BS 3535'e uygun, çıkıĢ sarımları ve gövde ve varsa koruyucu topraklama devresi arasında hiçbir bağlantı olmayan yalıtım transformatörü; veya, (b) örneğin bir motor jeneratör gibi, sarımları, yukarıda, (a)'da belirtilen emniyet yalıtımlı transformatörün sağladığı elektrik yalıtımını sağlayan bir akım kaynağı; veya (c) elektrokimyasal bir kaynak, örneğin, akü veya yüksek devre geriliminden bağımsız baĢka bir kaynak, örneğin motor tarafından tahrik edilen bir jeneratör; veya, (d) dahili bir hata durumunda bile dıĢarıya akım veren terminallerdeki gerilimin Yönetmelik 411-02-01'de belirtilen sınırları aĢamayacağı, ilgili standartlara uygun elektronik cihazlar. ÇıkıĢ uçlarında daha yüksek gerilime ancak belirlenen koĢullarda izin verilir. Güvenlik amaçlı ekstra düĢük gerilim ekipmanlarının akım taĢıyan, kablolar dıĢındaki parçaları yüksek gerilim taĢıyan parçalardan ayrı olacak, bir baĢka sistemin parçasını oluĢturan bir toprak hattına, akım taĢıyan bir parçasına veya koruyucu iletkenine bağlanmayacaktır (Yön. 411-02-05). Bu tesislerdeki devre iletkenleri, tercihen diğer devrelerin iletkenlerinden fiziksel olarak ayrılmıĢ durumda olacaktır. Bunun pratik olarak mümkün olmadığı durumlarda, alınması gerekli önlemler vardır (Yön. 411-03-06). FiĢler, aynı tesislerde kullanılmakta olan diğer gerilim sistemlerinin prizlerine takılabilir olmayacaktır; benzer Ģekilde, sistemin prizlerinin de diğer gerilim sistemlerinin fiĢlerinin takılmasını imkansızlaĢtıracak biçimde olması gerekir. Prizlerde koruyucu iletken teması olmayacaktır (Yön. 411-02-10). SELV sisteminin nominal geriliminin 25 V a.c. r.m.s. 50 Hz veya 60 V dalgasız, d.c. değerlerini aĢması durumunda, doğrudan temasa karĢı belirlenen ek korumaların (Yön. 411-02-09) alınması gereklidir. ĠndirgenmiĢ veya düĢük gövde direncinin beklendiği veya toprak potansiyeliyle temas sonucu elektrik Ģoku riskinin arttığı durumlar (yukarıdaki gibi, Yön. 471-15, vb.) için, Yön. 47115 ve 471-16 ek koĢulları belirtir. Ellerin ve/veya ayakların ıslak olması ihtimalinin bulunması veya Ģok akım yolunun el ve ayaklar dıĢında olabilmesi veya çalıĢan kiĢinin suya batmıĢ olarak veya dar ve iletken yerlerde çalıĢması durumlarında bu koĢulların ortaya çıkması beklenir. Ekstra düĢük gerilimin kullanıldığı, ancak güvenlik için ekstra düĢük gerilimle ilgili bütün koĢulların karĢılanamadığı durumlarda korunma sağlamak için uygun önlemler belirtilmiĢtir (Yön. 471312

Elektrik Kılavuzu

14). Fakat, bu önlemleri kullanan sistemler, "fonksiyonel ekstra düĢük gerilim sistemleri" (FEVL) olarak adlandırılmaktadır. Ekstra düĢük gerilim sistemlerinin, devrelerin yalnızca bir noktada topraklanmıĢ olması dıĢında SELV için Yön. 411-02'nin koĢullarını sağlaması durumunda, doğrudan temasa yönelik koruma aĢağıdaki iki yöntemle sağlanabilir: (i) en azından IP2X veya IPXXB düzeyinde koruma sağlayan bariyerler, veya (ii) 500 V d.c. test gerilimine 60 saniye boyunca dayanabilen yalıtım (Yön. 47114-02). Ekstra düĢük gerilim sisteminin genel olarak güvenlik koĢullarıyla uyuĢmaması durumunda, doğrudan temasa karĢı koruma bariyerlerle, çevirmelerle veya birincil devrenin minimum test gerilimine karĢılık gelen yalıtımla sağlanmalıdır. Ayrıca, dolaylı temasa karĢı koruma da gereklidir (Yön. 471-14-03). Enerji deĢarjını sınırlandırarak elektrik Ģoklarına karĢı korumaya güvenen devreler, yöntem (ii), güvenlik için ekstra düĢük gerilim devreleriyle iliĢkili olarak belirtilene benzer yollarla diğer devrelerden ayrılmıĢ olacaktır (Yön. 411-02-05 ve 411-02-06). Doğrudan temas. Doğrudan temasa karĢı korunmaya yönelik temel korunma önlemlerinden birinin veya daha fazlasının kullanılması gereklidir: (i) Akım taĢıyan parçaların yalıtılması yoluyla korunma (Yön. 412-02 ve 471-04). (ii) Bariyer veya çevirme yoluyla korunma (Yön. 412-03 ve 47105). (iii) Engeller yoluyla korunma (Yön. 412-04 ve 471-06). (iv) EriĢilebilecek alanın dıĢına yerleĢtirerek korunma (Yön. 41205 ve 471-07). Akım taĢıyan parçalardan doğrudan temastan yalıtım yoluyla korunurken, yalıtımın ancak tahribat sonucunda sökülebilecek olması; hizmet sırasında karĢılaĢabileceği elektrik, mekanik, termal ve kimyasal etkilere karĢı dayanıklı olması gereklidir (Yön. 41202-01). Doğrudan teması önlemek için bariyer veya çevirme kullanılmıĢsa, ve açıklık (yani, parçaların değiĢtirilmesi için veya çalıĢma amacıyla) IP2X tarafından izin verilenden daha büyükse, insanların ve canlı hayvanların akım taĢıyan parçalarla temas etmesini önlemek için ek önlemler alınmalıdır. Pratik olduğu sürece, insanların, mevcut açıklıktan akım taĢıyan parçalara

313

Elektrik Kılavuzu

dokunulabileceklerinin, ama dokunmamaları gerektiğinin farkına varması sağlanmalıdır (Yön. 471-05-02). Engeller konularak da koruma sağlanabilir, fakat bunların istenmeden yerlerinden kaldırılmalarını önleyecek Ģekilde tespit edilmeleri gereklidir; fakat bunların bir anahtar veya alet kullanılmaksızın kaldırılabilir durumda olmaları gerekir. Dolaylı temas. Yönetmeliklerde, dolaylı temasa karĢı koruyucu önlem olarak belirtilmiĢ beĢ temel koruyucu önlem vardır ve bunlardan biri veya birden çoğu uygulanmalıdır: (i) Beslemenin topraklanmıĢ eĢ potansiyel bağlanması ve bağlantının otomatik kesilmesi (Yön. 413-02 ve 471-08). (ii) Sınıf II ekipmanın veya eĢdeğer yalıtımın kullanılması (Yön. 413-03 ve 471-09). (iii) Ġletken olmayan ortamlar (Yön. 413-04 ve 471-10). (iv) Topraklama olmaksızın eĢ potansiyel bağlantı (Yön. 413-05 ve 471-11). (v) Elektrik ayırma (Yön. 413-06 ve 471-12). Metot (i)'in kullanılması sırasında bağlanan iletkenler, tesisin dıĢ iletken parçalarının aĢağıda belirtilen türden ana topraklama terminallerine bağlanmayacaktır: ana su ve gaz boruları, diğer servis boruları ve kanalları, merkezi ısıtma ve havalandırma sistemleri, bina yapısının dıĢa açık metalik parçaları, yıldırım koruma sistemleri. Diğer hizmetler için kullanılan metal yapılara bağlanma, sorumlu giriĢimcinin iznini gerektirebilir. Bir telekomünikasyon kablosunun herhangi bir metalik kılıfına bağlanmak gereklidir; ancak kablo sahibinin rızası alınmalıdır. Bir tesisin birden fazla binaya hizmet sunması durumunda, topraklanmıĢ eĢ potansiyel bağlama her bina için zorunludur (Yön. 413-02-02). Ġlgilenilen devrelerin koruyucu cihazları, topraklama ve ilgili empedansları, bir topraklama hatası sırasında tesis içinde herhangi bir yerdeki aynı anda eriĢilebilir dıĢarıya açık ve dıĢtaki iletken parçalar arasındaki gerilimlerin tehlike yaratmayacak büyüklükte ve sürede (Yön. 413-02?04) olmasını sağlayacak biçimde olacaktır. Bu Yönetmelik'in koĢullarını yerine getirmenin geleneksel araçları, 413-02-06'dan 413-02-26'ya kadar olan Yönetmeliklerde sistem topraklaması tipine göre verilmektedir; ancak eĢit derecede etkin diğer araçlar dıĢlanmayacaktır.

314

Elektrik Kılavuzu

Yönetmelikler, üç topraklama tipi için, yani TN, TT ve IT sistemleri için, topraklanmıĢ eĢ potansiyel bağlama ve beslemenin otomatik olarak kesilmesi yollarıyla korunma yöntemleri için kapsamlı ayrıntılar sunar. Ġngiltere'de, genel uygulama üç formundan biri içinde TN topraklama sistemini kullanmaktır: (a) bütün sistemde nötr ve koruyucu fonksiyonlarının tek bir iletkende birleĢtirildiği TN-C sistemi; (b) bütün sistemde nötr ve koruyucu iletkenlerin ayrıldığı TN-S sistemi; ve (c) sistemin bir bölümünde iki iletkenin fonksiyonlarının birleĢtirildiği TN-C-S sistemi. Tek fazlı yüklerin, nötr terminaline de bağlanmıĢ olan ana topraklama terminali yoluyla PEN iletkene bağlamadan önce bütün açık iletken parçaları bir araya bağlayan tamamen ayrı bir topraklama sistemi içeren bir akım hattı ve bir nötr hatla beslenmesine imkan verdiğinden, (c) sistemi son derece yaygındır. Bu nedenle, bu kısımda kendimizi TN topraklama sistemine iliĢkin noktalarla sınırlandıracağız. Parça 413, Yönetmeliklerin ilgili bölümüdür ve okuyucuların gönderildiği, korumayla ilgili birkaç tablo içerir. Bu tabloların hiçbirinin çoğaltılmasına IEE tarafından izin verilmemektedir. Ġki tip koruyucu cihaza, aĢırı akım ve kalıntı akım (r.c.d.)cihazına (Yön. 413-02-07), izin verilmiĢtir. TN-C-S sisteminde r.c.d. kullanılmıĢsa, yük tarafında PEN iletken kullanılmamalıdır. Koruyucu iletkenin PEN iletkenine bağlantısı r.c.d.'nin kaynak tarafına yapılmalıdır. Her bir koruyucu cihazın karakteristiğinin ve bu cihazla korunan her bir devrenin topraklama hatası devre empedansının faz iletkeni ve koruyucu iletken veya tesisin herhangi bir yerindeki açık iletken parça arasında ihmal edilebilir bir empedans hatası olduğunda otomatik besleme kesintisinin belirlenen süre içinde gerçekleĢmesi durumunda, Yönetmelik 413-02-04'ün (yukarıya bakın), koĢullarının yerine getirildiği düĢünülmektedir. Bu koĢul, aĢağıdaki durumda karĢılanmıĢ olur: Zs ≤ U0/Ia Bu denklemde değiĢkenler aĢağıdaki gibi tanımlanmıĢtır: Zs = topraklama hatası devre empedansı Ia = bağlantı kesen koruyucu cihazın (Yönetmeliklerdeki) Tablo 41A'da nominal gerilim U0'ın fonksiyonu olarak belirlenen zaman içinde veya 413-02-12 ve 413-02-13

315

Elektrik Kılavuzu

Yönetmeliklerinde belirlenen koĢullarda, 5 saniyeyi aĢmayan sürede otomatik çalıĢmasına neden olan akım U0 = toprağa nominal gerilim Tablo 41A'da verilen maksimum kesinti süreleri devre besleyen priz çıkıĢları ve kullanılma sırasında elle hareket ettirilebilmesi amaçlanan taĢınabilir ekipmanları besleyen veya elde taĢınabilir Sınıf I ekipmanları (Yön. 413-02-09) besleyen diğer son devreler için geçerlidir. Bu koĢullar, prizin elde taĢınır ekipmanları beslemek için kullanılmasını önleyecek tedbirlerin alındığı fiĢ ve priz sistemleri yoluyla bağlanmıĢ bir maddeyi veya sabit bir ekipmanı besleyen son devreye veya Yönetmelik 471-15'te tanımlanan indirgenmiĢ düĢük gerilim devrelerine uygulanmaz. Yönetmelik 413-02-09'un gereklerini karĢılamak amacıyla sigorta kullanılması durumunda, 0.4 saniyelik kesme süresine karĢılık gelen maksimim topraklama hatası devre empedansı (Zs) değerleri 230 V'luk toprağa nominal gerilim (U0) değeri için (Yönetmeliklerde) Tablo 41B1'de verilmiĢtir. (Yönetmeliklerde) Tablo 41B1'de sözü edilenler dıĢındaki genel amaçlı (gG) sigortaların ve motor sigortalarının (gM) nominal akım değerleri için okuyucu, Yönetmelik 413-02-06'in koĢullarına uygunluğu sağlayacak Ia değerinin belirlenmesi amacıyla, uygun Ġngiliz Standardı'na yönlendirilmiĢtir. Tablo 41B1 dört parçalıdır ve sigortalar, 230 V U0 değeri altında 0.4 s bağlantı kesme süresi için topraklama hatası devre empedansı (Zs) değerlerini ayrıntılandırır: (a) nominal değerleri 6–50 A arasında olan sigortalar (BS 88 Bölüm 2 ve 6'ya uygun gG sigortalar); (b) nominal değerleri 5–45 A arasında olan sigortalar (BS 1361'e uygun sigortalar); (c) nominal değeri 5–45 A arasında olan sigortalar (BS 3036'ya uygun sigortalar); ve (d) BS 1362'ye uygun 13 A sigortalar. Tablo 41B2, minyatür devre kesicileri kapsayan benzer ayrıntılar da vermektedir. U0 değerinden bağımsız olarak, priz çıkıĢlarını veya kullanım sırasında elde hareket ettirilmesi amaçlanan taĢınabilir ekipmanları veya Sınıf I elde taĢınır ekipmanları besleyen bir son devrelerde, (Yönetmeliklerde) Tablo 41C'de gösterilen aĢırı akım koruma cihazları ve bunlarla ilgili devre koruyucu iletkenlerin maksimum empedansları için bağlantı kesme zamanı 5 saniyeyi geçmeyen bir değere kadar artırılabilir. Bu tablo dokuz parçadan oluĢur ve ilk dört parçası Tablo 41B1'de ayrıntılandırılanlarla aynı tipten

316

Elektrik Kılavuzu

sigortalarla; diğer beĢ parçası, EN 60898'e uygun, yani, 1, 2, B3 ve D tipi (Yön. 413-02-12) minyatür devre kesicilerle ilgilidir. Bir dağıtım devresi için bağlantı kesme süresi 5 saniyeyi aĢmamalıdır (Yön, 413-02-13). Bu Yönetmelik'in koĢullarını yerine getirmek amacıyla sigorta kullanıldığında, (Yönetmeliklerdeki) Tablo 41D, 230 V nominal gerilim için 5 saniye bağlantı kesme süresine karĢılık gelen topraklama hatası devre empedansının (Zs) maksimum değerlerini belirtmektedir. Bu tablonun da Tablo 41B1'e benzer biçimde dört bölümü vardır. Yönetmelik 413-02-16, r.c.d.'lerin kullanıldığı durumları kapsar; aĢağıdaki denklemdeki koĢulların yerine getirilmesi gereklidir: ZsIn ≤ 50 V Burada, Zs topraklama hatası devre empedansını ve In amper cinsinden, kalıntı çalıĢma akımını göstermektedir. r.c.d. kullanılarak korunmuĢ devre topraklanmıĢ eĢ potansiyel alanının ötesine uzanırsa, r.c.d.'lerin çalıĢma akımlarına uygun doğru direnç değerlerine (Yön. 413-02-01) sahip topraklama elektroduna bağlanmaları durumunda, açıktaki iletken parçaların TN sistemi koruyucu iletkenlerine bağlanması gerekmez. Sınıf II veya eĢdeğeri. Çift veya güçlendirilmiĢ yalıtımlı ekipmanlar veya toptan yalıtılmıĢ kesici düzeneği sistemleri (bkz. EN 60439) uygun koruma sağlar (Yön. 413-03-01). Yalnızca temel yalıtımı olan elektrik ekipmanlara uygulanmıĢ ek yalıtımı olan ve akım taĢıyan yalıtılmamıĢ parçalara uygulanan güçlendirilmiĢ sistemlerden oluĢan diğer iki sistemden daha söz edilmiĢtir. Elektrikli ekipmanlar çalıĢma için hazır duruma geldiklerinde, akım taĢıyan parçalardan temel yalıtımla ayrılmıĢ bütün iletken parçalar, ancak en azından IP2X veya IPXXB düzeyinde koruma sağlayan yalıtımla kapalı sistemlerin içinde olacaktır (Yön. 413-03-04). Bir devrenin Sınıf II ekipmanı beslediği durumlarda, devre koruyucu iletken hat sistemi içinde her noktaya eriĢecek ve her noktada ve hiçbir dıĢsal iletken parçası olamayan ve böyle bir noktadan sarkıtılan lamba yuvaları dıĢında her bir aksesuara eriĢen terminali olacaktır (Yön. 471-0-02). Yönetmelik 471-09-03'ün uygulandığı durumlarda bu koĢulun yerine getirilmesi gerekmez. Sınıf II ekipmanların açıktaki metal parçaları, parçanın tesisin koruyucu iletkenine bağlanmıĢ herhangi bir noktasına temas etmeyecek biçimde monte edilmelidir. Bu türden bir temas,

317

Elektrik Kılavuzu

ekipmanın Ģartnamesiyle sağlanan Sınıf II korumanın kalitesini düĢürebilir. Bütün bir tesisin veya devrenin Sınıf II ekipmanlardan (veya eĢdeğerlerinden) oluĢmasının hedeflendiği durumlarda, Sınıf II (veya eĢdeğer) yalıtımın etkinliğini azaltacak herhangi bir değiĢiklik yapılmadığını garanti altına almak için etkin bir gözetim altında olduğu kanıtlanmalıdır. Bu önlem, priz çıkıĢları olan veya kullanıcının yetkilendirilmeye gerek duymaksızın ekipmanın parçalarında değiĢiklikler yapabileceği durumlarda uygulanamaz (Yön. 471-09-03). Bazı kablolar, Sınıf II yapısında oldukları biçiminde sınıflandırılamaz. Bu kabloların (bunlar belirlenmiĢtir) Kısım 52'yle uyumlu olarak tesis edilmiĢ olması durumunda, bunların yeterli koruma sağladığı kabul edilir (Yön. 471-09-04). AĢırı akıma karĢı koruma. Akım taĢıyan iletkenler, kaynağın iletkenlerin akım taĢıma kapasitesini aĢacak ölçüde bir akım sağlayamayacağı durumlar dıĢında, aĢırı akım veya kısa devre durumunda beslemeyi kesecek bir veya daha çok cihazla korunacaktır (Yön. 431-01-01). Bir devreyi aĢırı akıma karĢı koruyan bir cihazın birkaç koĢulu yerine getirmesi gereklidir: (i) Nominal akım ayarı (In) devrenin dizayn akımından (Ib) düĢük olmayacaktır. (ii) In değeri, devre iletkenlerinden herhangi birinin akım taĢıma kapasitesinden (Iz) düĢük olmayacaktır. (iii) Koruyucu cihazın akımı garanti eden etkin çalıĢması (I2) devredeki iletkenlerden herhangi birinin en düĢük akım taĢıma kapasitesinin (Iz) 1.45 katını geçmeyecektir. Paralel iletkenlerle birlikte aynı koruyucu cihazlar kullanıldığında, Iz değeri, bu iletkenlerin akım taĢıma kapasitelerinin toplamıdır. Ġletkenlerin, aynı yapıya, kesit alanına, uzunluğa ve konuma sahip olmaları, bütün uzunlukları boyunca bağlı baĢka devrelerin olmaması ve özel bir düzenlemenin uygunluğunun kanıtlanmaması durumunda temel olarak aynı akımı taĢıyacak biçimde düzenlenmeleri gerekir (Yön. 473-01-06). AĢırı yüke karĢı koruma cihazlarının bulundurulmamasına, ancak devrenin beklenmedik Ģekilde kesilmesinin tehlike doğuracağı durumlarda izin verilir. Bu durumlarda, aĢırı yük alarmının temin edilmesine yönelik önlemler alınmalıdır.

318

Elektrik Kılavuzu

Hatalı akıma karĢı koruma. Bu görev için tasarlanmıĢ cihazlar, herhangi bir devrenin iletkenlerinden herhangi bir hatalı akım geçtiğinde, bu akımların iletkenlerde ve bağlantılarda ortaya çıkardığı termal ve mekanik etkiler bir tehlikeye neden olmadan açılacaklardır (Yön. 434-01-01). Bir sonraki cümlede özetlenen koĢullar dıĢında, her bir cihazın akım kesme kapasitesi, cihazın kurulmuĢ olduğu noktadaki beklenen kısa devre akımından veya topraklama hata akımından düĢük olmamalıdır. Cihaz(lar)ın kurulmuĢ olduğu noktada daha düĢük devre kesme kapasitesine, ancak bu cihazın, besleme tarafında, gerekli kesme kapasitesine sahip bir baĢka koruyucu cihaz(lar)la yedeklenmesi durumunda izin verilebilir. Korunan iletkenlerin yük tarafındaki koruyucu cihaz(lar)da herhangi bir hasarın ortaya çıkmamasını garanti etmek için cihazlar arasında koordinasyonun sağlanması önemlidir (Yön. 434-03-01). Tek bir cihazın, paralel iki veya daha çok iletkeni hatalı akıma karĢı koruması durumunda, cihazın çalıĢma karakteristiklerinin ve kurulduğu biçimiyle paralel iletkenlerin karakteristiklerinin uygun biçimde koordine edilmesi gereklidir. Tek bir koruyucu cihazın çalıĢması etkin olmayacaksa, Yönetmelik'te belirlenen alternatif önlemler alınabilir (Yön. 473-02-05). Devrelerin ve dağıtım sisteminin özelliklerine göre koruma. AĢırı akımın belirlenmesi için bir araç temin edilecek ve bu faz iletkeninin bağlantısının kesilmesini sağlayacaktır. TT sisteminde, fazlar arasında besleyen ve nötr hattın dağılımının yapılmadığı bir devre için, belirli koĢulların sağlanması durumunda faz iletkenlerinin biri için aĢırı akım korumasının sağlanması zorunlu değildir (Yön. 473-03-02). Nötr iletkeni olmayan bir IT için, her bir devrede bir r.c.d.'nin kurulmuĢ olması koĢuluyla aĢırı yük koruma cihazının kurulması ihmal edilebilir (Yön. 473-03-03). Nötr iletken. Nötr iletkenin en azından faz iletkeninin kesit alanına eĢit bir kesit alanının olması durumunda, TN veya TT sistemlerinde bu iletken için bir aĢırı akım izlemesi veya bir kesme cihazının bulunması genellikle gerekli değildir. Kesit alanının faz iletkenlerinin kesit alanından küçük olması durumunda, (i) bu hattın, devrenin faz iletkenleri için koruyucu cihazlarla korunmuĢ olması ve (ii) normal hizmet sırasında, büyük bir ihtimalle nötr iletken tarafından taĢınacak harmonikleri de içeren maksimum akımın bu iletkenin akım taĢıma kapasitesi değerinin önemli ölçüde 319

Elektrik Kılavuzu

altında olması durumları dıĢında, nötr iletken için aĢırı akım izleme sistemi kurulacaktır. KoĢulların birinin veya her ikisinin de karĢılanmaması durumunda, nötr iletken için, kesit alanına uygun bir aĢırı akım dedektörü temin edilecektir. Koruyucu cihazın çalıĢması faz iletkenlerini bağlantısının kesilmesine neden olur, fakat nötr iletkenin bağlantısını kesmesi zorunlu değildir (Yön. 473-03-03 ve 473-03-04). Yükü ağırlıkla deĢarj aydınlatmanın oluĢturduğu devreler dıĢında, sürekli dengesizlik durumuna bağlı olarak nötr iletkenin kesit alanı faz iletkenlerini kesit alanından daha küçük olabilir (Yön. 524-02-01, 524-02-02 ve 524-02-03). Ġzolasyon ve anahtarlama. Elektrikli ekipmanın ve makinelerin yalıtımıyla ilgili hasarları önlemek ve ortadan kaldırmak amacıyla otomatik olmayan yalıtım ve anahtarlama sağlanması için araçlar sağlanacaktır (Yön. 460-01-01). Her tesisin merkezine olabildiğince yakın, beslemenin açılmasının bir aracı ve bir yalıtım aracı olarak ana hatta bağlanmıĢ anahtar veya bağlantılı devre kesici sağlanmalıdır. d.c. sistemleri için, bütün kutuplara bir yalıtım aracı takılacaktır. Bir tesisin bir den fazla kaynaktan beslenmesi durumunda alınması gereken baĢka önlemler vardır (Yön. 460-0102). Mekanik bakımın fiziksel yaralanma riski içermesi durumunda, bu tür bakımlar için kesme anahtarları temin edilmelidir (Yön. 46201-01). Ayrıca, herhangi bir ekipmanın yanlıĢlıkla devreye alınmasını veya istemeden etkin duruma getirilmesini önlemek amacıyla gerekli önlemler de alınmalıdır (Yön. 462-01-03). Bir tesisin beslemeyle bağının hızla kesilmesinin gerekli olması durumunda, acil durum olanakları sağlanacaktır (Yön. 463-01-01). Benimsenen araçlar, tesisin ilgili parçasını tam yük akımından kesebilecek yetenekte olacak ve ilgili durumlarda yavaĢlamıĢ motor koĢulları için de gerekli dikkat harcanacaktır (Yön. 537-04-01). Özel devreler için yalıtım cihazlarının yalıtılacak ekipmanın uzağına yerleĢtirilmesinin gerekmesi durumunda, yalıtım aracının açık konumda kurulması için gerekli koĢullar sağlanacaktır. Bu koĢulların bir anahtar veya yerinden alınabilir bir tutamak biçiminde olması durumunda, anahtar veya tutamak, tesis içinde benzer amaçlarla kullanılanların yerini alabilecek cinsten olmayacaktır (Yön. 476-02-02).

320

Elektrik Kılavuzu

Bütün motor devreleri için kullanılan herhangi bir otomatik devre kesici dahil, motoru ve bütün ekipmanı devreden çıkaran bir kesici sağlanacaktır (Yön. 476-02-03). Ayrıca, düĢük gerilimi aĢan açık devre gerilim kullanan elektrik deĢarjı aydınlatma tesisleriyle ilgili sıkı koĢullar da vardır (Yön. 476-02-04). EĢ potansiyel bağlantı alanı dıĢındaki devreler. EĢ potansiyel bağlantı alanı içindeki bir devrenin özel olarak alan dıĢındaki sabit bir ekipmanı beslemesinin amaçlanması ve bu ekipmanın genel toprak kütlesiyle doğrudan temas halindeki bir personel tarafından dokunulabilecek halde olması durumunda, topraklama hatası devre empedansının, (Yönetmeliklerdeki) Tablo 41A'da belirtilen süre içinde bağlantıyı kesecek biçimde olması gereklidir (Yön. 471-0803). Açık havada kullanıma yönelik taĢınabilir ekipmanları beslemek üzere hazırlanan priz çıkıĢlı devrelerin Yönetmelik 471-16-06'ya uygun olması gereklidir. Bu yönetmelik, 32 A veya daha düĢük nominal güçlü priz çıkıĢlarıyla ilgilidir ve bazı istisnalarla birlikte özel koĢulları da belirler. Bir TT sisteminin bir parçasını oluĢturan bir tesiste dolaylı kontağa karĢı otomatik kesme türü korumanın kullanılması durumunda, her bir priz çıkıĢ devresi bir kalıntı akım cihazıyla korunacaktır (Yön. 471-08-06, ayrıca bkz. Yön. 413-02-16).

Bölüm 5. Ekipman Seçimi ve Ġmalatı Genel kurallar. Kısım 51, ekipman seçimi için uygulanabilir genel kuralları kapsamaktadır. Her bir ekipmanın uygulanabilir Ġngiliz Standartları'nın veya Harmonize Stantartların koĢullarına uygun olması gereklidir. Bir yabancı standarda uygun ekipmanların kullanılması durumunda, ilgili Ġngiliz Standardı'nın kullanılması durumunda sağlanacak güvenlikten daha düĢük güvenlik düzeyde güvenlik sağlanmadığını kanıtlamak tasarımcının veya tesisin koĢullarını belirleyenin sorumluluğundadır. Bunların ekipmanın özellikleri ve görevin gerektirdiği güç üzerinde etkisi olması durumunda, ekipmanın gerilim, akım, frekans açısından uygun olması gereklidir. Seçilen ekipmanın bütün parçaları, anahtarlamayı da içeren normal hizmet koĢullarında diğer ekipmanlarla uyum sağlamalıdır. Ekipmanın bütün parçaları, kullanıldığı koĢullara uygun olarak tasarlanmıĢ olacaktır. Durumun farklı olması halinde, çalıĢma 321

Elektrik Kılavuzu

koĢullarına uygun inĢaatıyla, çalıĢma koĢulları üzerinde ters etki doğurmayan ek koruma sağlanacaktır. Parça 526'da sözü edilen kablolardaki bağlantılar dıĢında, ekipmanın bütün parçaları, çalıĢmanın, kontrolün, bakımın ve bağlantıların gerektirdiği Ģekilde eriĢilebilir olacaktır. KarıĢıklık yaratılması ihtimalinin olmadığı durumlar dıĢında, ekipmanın her bir parçası için uygun tanıma araçları sağlanacaktır. Kesici düzeneklerinin veya kontrol düzeneklerinin çalıĢmasının operatör tarafından izlenemediği ve bunun tehlikeye yol açabileceği durumlarda operatörün görebileceği bir yerde uygun bir gösterge sağlanacaktır (Yön. 514-01-01). Koruyucu iletkenler. Sarı ve yeĢil renk bileĢimi, özellikle koruyucu iletkenler için ayrılmıĢtır ve baĢka bir amaçla kullanılmayacaktır. Çıplak bir baranın koruyucu iletken olarak kullanılması durumunda, bara boylu boyunca yeĢil ve sarı Ģeritlerle sarılacaktır (Yön. 514-03-01). Şemalar. Özellikle, her bir devrenin tipini ve bileĢimini, Yönetmelik 413-01-01'le (dolaylı temastan korunma) uyumlu olarak kullanılan yöntemi ve uygun durumlarda Yönetmelik 41302-04'ün (otomatik koruyucu cihazların özellikleri) gerektirdiği verileri, koruyucu cihazların tanınması ve yerinin bilinmesi için gerekli bilgileri gösteren okunaklı bir Ģema sağlanacaktır. Uyarı yazıları. Ġçinde 230 V'u aĢan gerilimin bulunduğu (Yön, 514-10) ve tek bir cihazla yalıtılması mümkün olmayan akım taĢıyan parçaların olduğu (Yön. 514-11) her bir yer için uyarı yazıları konulacaktır. "Emniyetle Ġlgili Elektrik Bağlantısı– UzaklaĢtırmayın" sözcüklerini taĢıyan sürekli bir tablo, bağlantı iletkenlerinin ve topraklama bağlantılarının yakınında görünür bir konumda tespit edilecektir (Yön. 514-13). Kontrol ve testin tamamlanmasından sonra, her bir tesisin orijininin yakınına uyarılar asılacaktır (Yön. 514-12). Elektromanyetik uyumluluk. Bir tesis için ekipman seçimi sırasında, BS EN 50082ve BS EN 50081'de belirtilen koĢullar dikkate alınacaktır. Telleme sistemleri. l.v. sistemleri üzerindeki esnek olmayan veya esnek kablolar veya esnek kordonlar uygun Ġngiliz Standardı'nda veya Harmonize Standart'ta belirtilen koĢullara uymalıdır. KurĢun, PVC veya hava koĢullarında kullanılmak amacıyla bir elastomerik malzemeyle kılıflanmıĢ olan esnek olmayan kablo bir zincir dizisini de içinde barındırabilir veya sert 322

Elektrik Kılavuzu

çekilmiĢ bakır iletkenler içerebilir. Fakat, Yönetmelik, bu parçaların Ġngiliz Standardı'nda tabi olduğu ve bunlara uygun olduğu, taĢınabilir bir cihazın veya aydınlatma cihazının bir parçasını oluĢturan esnek kordon veya birleĢik güç ve telekomünikasyon hatları için kullanılan özel esnek kablolar/kordonlar için uygulanmaz (Yön. 521-01-01). Aynı yönetmelik, esnek kablonun/kordonun bir metalik zırh, örgü veya blendaj içermesine izin verir. Baralı dağıtım sistemi, EN 60570'e uygun olmalıdır (Yön. 521-01-02). Elektromanyetik etkileri nedeniyle, çelik tellerle veya Ģeritlerle zırhlandırılmıĢ tek göbekli kabloların a.c. devrelerinde kullanılmaması gerekir. Ferromanyetik alanlar içine yerleĢtirilmiĢ a.c. devrelerin iletkenlerinin, her bir devrenin uygun koruyucu iletkeniyle birlikte, bütün faz iletkenlerinin ve (varsa) nötr iletkenin ayını mekan içinde olacak biçimde düzenlenmesi gereklidir. Bu türden iletkenlerin demir içeren muhafazalar içine girdiği noktalarda, bunların iletkenler demir içeren malzemelerle tek tek sarılmayacağı veya endüksiyon akımlarının önlenmesi için diğer bazı önlemlerin alınacağı biçimde düzenlenmesi gereklidir (Yön. 521-02-02). Çevirmeler. Kanallar ve kanal fitinglerinin, hat sistemlerinin, kanalların ve fitinglerin, Yönetmeliklerde belirtilen uygun Ġngiliz Standartlarına uyması gereklidir. BS 4678'in uygulanmadığı, metalik olmayan hat sistemlerinin, kanalların ve bunların fitinglerinin, BS 476 Bölüm 5'te belirtilen 'p' tutuĢabilirlik karakteristikleriyle uyumlu yalıtım malzemelerinden olması gereklidir (Yön, 521-04-01 ve 521-05-01). Kablolar için çalıĢma değeri düĢürme. Akımın termal yalıtımın kaplayacağı alanda olmasının gerektiği durumlarda, kablonun kesitinin artırılması için önlemler alınacaktır. Isı yalıtımlı bir duvar içinden veya termal olarak yalıtılmıĢ bir tavanın üzerinden kablonun bir yanıyla bu yüzeylerin biriyle temas ederek döĢenmesi durumunda, akım taĢıma kapasiteleri Yönetmeliklerin Ek 4'ünde verilmektedir. Kablonun termal yalıtım malzemesiyle tamamen çevrilmiĢ olması durumunda, nominal değer düĢürme faktörleri uygulanmalıdır (Yön. 523-04-01). Gerilim düĢüĢü. Normal hizmet koĢullarında, tüketicinin tesislerindeki gerilim düĢüĢü, sabit akım kullanan herhangi bir ekipmanın terminallerindeki gerilimin ekipmanla ilgili Ġngiliz 323

Elektrik Kılavuzu

Standardı'ndakine karĢılık gelen düĢük sınırlarından daha yüksek olacağı biçimde olmalıdır (Yön. 525-01-01). Besleme terminalleri ve sabit akım kullanan ekipman arasındaki gerilim düĢüĢünün besleme geriliminin %4'ünü aĢmaması durumunda, (ek yapılmıĢ biçimiyle) Elektrik Besleme Yönetmelikleri 1988 uyarınca bu Yönetmelik'in koĢulları yerine getirilmiĢ demektir. Çevre koĢulları. On altıncı basım, IEC Yayını 364-3 için geliĢtirilmiĢ olan dıĢsal etkileriyle ilgili bir sınıflandırma sistemi içermektedir. DıĢsal etkilere iliĢkin kısa liste 12 sayfadan oluĢmaktadır ve Kısım 52'deki metne AA, AD, vb. karakteristik rakamları sokmaktadır. Yönetmeliklerdeki Ek 5, bu sembollerin anlamını açıklamaktadır. Her bir dıĢsal etki koĢulu, aĢağıdaki gibi iki büyük harf ve bir sayıdan oluĢan bir kodla belirtilmiĢtir. Ġlk harf, dıĢsal etkinin genel kategorisini göstermektedir: A Çevre B Kullanım C Binaların inĢası Ġkinci harf, dıĢsal etkinin doğasını göstermektedir: ... A ... B ... C Rakam, her bir dıĢsal etki içindeki sınıflandırmayı göstermektedir: ... ... A ... ... B ... ... C Örneğin, AA4 kodu, aĢağıdakileri göstermektedir: A = Çevre AAA = Çevre - Çevre sıcaklığı AAA = Çevre - -5ºC ila +40ºC aralığında çevre sıcaklığı Not. Kodlama sistemi ekipmanı iĢaretlemek üzere tasarlanmamıĢtır. Çevre sıcaklığı. Bir tel bağlantı sisteminin, karĢılaĢılabilecek en yüksek ve en düĢük sıcaklıklar için uygun olması gereklidir (Yön. 522-01-01). Benzer Ģekilde, bir tel bağlantı sisteminin bileĢenlerinin aktarılması veya kurulması sırasında, bunlar yalnızca belirlenen sıcaklık sınırları içinde olmalıdır (Yön. 522-01-02). Tel 324

Elektrik Kılavuzu

bağlantı sistemlerinin, güneĢ ıĢığının ısıl etkileri dahil dıĢ kaynaklardan gelecek ısı etkilerinden aĢağıdaki yöntemlerin biriyle veya eĢit derecede etkin bir yöntemle korunması gereklidir: maskeleme, ısı kaynağından yeterince uzağa yerleĢtirme, sistemleri olabilecek ek sıcaklık artıĢlarına dikkat ederek seçmek, akım taĢıma kapasitesinde veya yerel güçlendirmede veya yalıtım malzemesinin ikamesinde azaltmaya gitmek (Yön. 522-02-01). Su veya yüksek oranda nem bulunması. Tel bağlantı sisteminin bu iki koĢuldan etkilenip bir hasar görmeyecek Ģekilde seçilmesi gereklidir. Bir tel bağlantı sisteminde su toplanabildiği veya yoğuĢmanın olabildiği durumlarda, bunun zarar vermeden çekilmesine yönelik önlemler alınmalıdır. Dalgalara maruz kalabileceği durumlarda, korunma sağlanmalıdır (Parça 522-03). Korozif/kirletici maddeler. Bunların bulunmasının tel bağlantı sisteminin herhangi bir parçasını etkilemesi ihtimalinin bulunduğu durumlarda, bu parçalar uygun biçimde korunmalı veya bu türden maddelere dayanıklı malzemelerle uygun biçimde korunmalıdır (Yön. 522-05-01). Tablo 12.1 Esnek olmayan kabloların göbekleri ve sabit hatların çıplak iletkenleri için renk kodları

Zırhlı PVS yalıtımlı kablolar ve kâğıt yalıtımlı kablolar için, Yönetmelik 514-06-01 (ii) ve (iii)'e bakın.

325

Elektrik Kılavuzu †

Kırmızı kabloların kullanılmasına alternatif olarak, istenirse, büyük tesislerde, nihai dağıtım panelinin besleme tarafında, sarı veya mavi de kullanılabilir. * Üç telli devrelerin yalnızca merkez teli topraklanabilir. Tanımlama. YeĢil ve sarı renklerin bileĢimi ayrıcalıklı olarak koruyucu iletkenlerin tanımlanması için ayrılmıĢtır. Elektrik kanallarının boru hatlarından veya diğer hizmetlerden ayrılması gerektiğinde, turuncu (BS 1710'a göre) kullanılacaktır (Yön. 51402-01 ve 514-03-01). Esnek olmayan tek göbekli kabloların her biri ve sabit hat olarak kullanılmak üzere tesis edilen esnek olmayan kabloların her bir göbeğinin, son noktalarında ve tercihen bütün uzunluğu boyunca, aĢağıda (i) – (v) maddelerinde anlatılan uygun yöntemle tanınabilir durumda olması sağlanacaktır: Tablo 12.2 Esnek kablolar ve esnek kordonlar için renk kodları

Tablo 12.2'nin notları. (1)Veya 514-03-01 ve 514-07-02 sayılı Yönetmelikler tarafından yasaklanmamıĢ diğer renklerden biri. (2)Mavi göbek, nötr iletken içermeyen devrelerde nötral dıĢındaki iĢlevler için de kullanılabilir; bu durumda, tesisin kurulması sırasında kablonun iĢlevi uygun biçimde tanımlanmalıdır. Bu noktadaki ana koĢul, mavi göbeğin hiçbir koĢulda koruyucu iletken olarak kullanılmamasıdır. Mavi göbek bir baĢka iĢlev için kullanılıyorsa, L1, L2, L3 veya uygun durumlarda diğer kodlar kullanılmalıdır. (3)YeĢil ve sarı renkli göbeği olmayan üç göbekli esnek kablolarda veya kordonlarda kahverengi göbek veya siyah göbek faz iletkenleri olarak kullanılabilir.

326

Elektrik Kılavuzu

(4)Faz dönüĢümünün belirtilmesi istendiğinde, veya aynı rengi taĢıyan birden çok faz göbeğinin iĢlevlerinin ayırt edilmesi istendiğinde, bu, göbeklere, tercihen L1, L2, L3 kodlamaları veya uygun olması durumunda diğer kodlamalar kullanılarak, (renkli olmayan) numaralı veya harfli gömleklerin geçirilmesiyle gerçekleĢtirilmelidir. (Yönetmelik 514-07-01). (i) termoset (kauçuk) ve termoplastik (PVC) yalıtımlı kablolar için göbek renklerinin kullanımı Tablo 12.1'de belirtilmiĢtir; veya Ģeritlerin bitiminde, tabloda uygun renklerdeki Ģeritlerin, manĢonların, veya disklerin kullanımıyla (ii) zırhlı yardımcı termoplastik (PVC) kablolar için, yukarıda (i)'de anlatılanlar veya 1 sayısıyla baĢlayan sıralı olarak numaralandırılmıĢ göbeklerin kullanımıyla (iii) kâğıtla yalıtılmıĢ kablolar için, 1, 2 ve 3'ün faz iletkenlerini, 0'ın nötr iletkeni ve 4'ün varsa beĢinci ("özel amaçlı") iletkeni göstermesi koĢuluyla, numaralandırılmıĢ göbeklerin kullanımıyla (iv) termoseting yalıtımla kablolar için, Tablo 12.1'de olduğu gibi göbek renklerinin kullanımıyla veya alternatif olarak, 1'den baĢlayarak sırasıyla numaralandırılmıĢ göbeklerle (v) mineral yalıtımlı kablolar için, Ģeritlerin bitim noktalarında, Tablo 12.1'de gösterilen uygun renklerin uygulanmasıyla. Kabloların bağlanması ve bileziklenmesi, uygun durumlarda BS 3858'e uygun olmalıdır (Yön. 514-06-01). Çıplak kabloların benzer Ģekilde Ģeritlerle, bileziklerle ve disklerle veya Tablo 12.1'de belirlenen uygun renklerle tanımlanmalıdır (Yön. 514-06-03). Esnek kabloların ve kordonların, Tablo 12.2'de belirlenen iĢlevlerine uygun olarak boydan boya tanımlanabilir olması gereklidir. Bu türden kablolarda Ģu göbek renkleri kullanılmayacaktır: tek baĢına sarı; veya yeĢil ve sarı renk bileĢimi dıĢında herhangi bir iki renkli bileĢim (Yön. 514-07-01 ve 514-0702). Yangın alarmı ve acil durum aydınlatma devreleri (Kategori 3 devreler), BS 5266 ve BS 5839 uyarınca, bütün diğer kablolardan ve birbirlerinden farklılaĢtırılmalıdır. Telekomünikasyon devreleri, BS 6701'e göre farklılaĢtırılmalıdır (Yön. 528-01-04).

327

Elektrik Kılavuzu

Dirsekler. Esnek olmayan bir kablodaki her bir dirseğin iç yarıçapının iletkenlerde ve kabloda zarara neden olmayacak ölçüde olması gereklidir (Yön. 522-05-01). Kesici düzenekleri. TN veya TT sistemlerinin nötr iletkenine, bağlanmıĢ olanlar dıĢında hiçbir sigorta, anahtar veya devre kesici bağlanmayacaktır (Yön. 530-01-02). Kalıntı akım cihazı kullanılırken, bunun çalıĢma akımı, sistem topraklama tipine uygun olarak, Parça 413'te belirtilenlerle uyumlu olacaktır. Tesisin belirli kısımlarındaki belirli ekipmanlarda, Yönetmelik 413-02-08'in bir veya daha çok koĢulunun karĢılanamayacağı bir TN sisteminde, r.c.d. bir koruyucu cihaz olarak kullanılabilir. KarĢılanması gereken diğer bazı koĢullar vardır (Yön. 531-03-01). Bir TT tesisinin bir parçasını korumak amacıyla tek bir r.c.d. kullanılması durumunda, orijin ve cihaz arasındaki cihazın, Sınıf II ekipman veya eĢiti yalıtım kullanımıyla korunması koĢullarına uygun olması koĢuluyla, bunun tesisin orijinine yerleĢtirilmesi gereklidir. Tesiste birden fazla orijin varsa, Yönetmelik bunların her birine uygulanacaktır (Yön. 531-04-01). Ġlk arızanın hemen ardından koruma ve bağlantı kesme planı olmadan r.c.d.'nin kullanılması durumunda cihazın çalıĢmadığı koĢullardaki kalıntı akımının, en azından bir faz iletkenini etkileyen ihmal edilebilir empedansın toprağına ilk arıza sırasında dolaĢan akıma eĢit olması gereklidir (Yön. 531-05-01). Topraklama düzenlemeleri. Yönetmelikler tarafından tanınan topraklama elektrodu tipleri Ģunlardır: topraklama çubukları veya boruları; topraklama Ģeritleri veya telleri; topraklama plakaları; temellere yerleĢtirilmiĢ yeraltı yapı metal sistemleri; toprağa yerleĢtirilmiĢ, (ön gerilimli beton dıĢında) beton için kaynaklı metal güçlendirme elemanları; Yönetmelik tarafından engellenmeyen kurĢun kılıflar veya diğer metalik kablo kaplamaları, diğer uygun yeraltı metal çalıĢmaları (Yön. 542-02-01). Bu sistemlerin bazılarının kullanımına iliĢkin olarak belirlenmiĢ bazı önlemler vardır (Yön. 542-02-02 – 02-05). Topraklama iletkenlerinin toprağa gömüldüklerindeki kesit alanı Yönetmeliklerdeki Tablo 54A'da verilenden küçük olmayacaktır (Yön. 542-03-01). Her bir topraklama iletkeninin ayrıca Parça 543'le uyumlu olması gereklidir. Alüminyumun ve bakırla kaplı alüminyumun topraklama elektrotlarına son bağlantı veya bağlantıların topraklanması için 328

Elektrik Kılavuzu

kullanılmasını yasaklayan Yönetmelik 542-03-02 ve 547-01-01 Ek No. 1 tarafından yasaklanmıĢtır. Koruyucu iletkenler. EĢ potansiyel topraklama iletkeni dıĢındaki bütün koruyucu iletkenlerin kesit alanı, Yönetmelik 54301-03'e göre hesaplanacak veya Yönetmelik 543-01-04'e göre seçilecektir. Bu iletken kabloyu oluĢturan parçalardan biri değilse ve kondüvi, kanal veya kablolama yöntemiyle oluĢturulmamıĢsa ve kablo sistemi tarafından oluĢturulan bir kapalı mekânın içinde değilse, kesit alanı mekanik hasara karĢı korumanın sağlandığı durumlarda 2.5 mm2 bakır eĢdeğerinden, mekanik arızalara karĢı koruma sağlanmadığı durumlarda 4 mm2 bakır eĢdeğerinden küçük olamaz (Yön. 543-01-01). Okuyucu, ayrıca Yönetmelik 543-0301'e de yönlendirilmektedir. Toprağa gömülmüĢ topraklama iletkeni için Yönetmelik 542-03-01 uygulanır. Kesit alanının hesaplanması için kullanılan formül, (I 2 t) mm2'dir ve bu formülde, S mm2 cinsinden kesit alanını, I, S k (belirli koĢullarla) koruyucu cihaz üzerinden geçebilecek, ihmal edilebilir empedans hatası için hata akımının amper cinsinden değerini (a.c., r.m.s.), t, bağlantı kesme cihazının, saniye cinsinden, I amperlik hata akımına karĢılık gelen çalıĢma süresini, göstermektedir; k ise, iletken malzemenin sıcaklık katsayısını ve ısı kapasitesini ve uygun ilk ve son sıcaklıklarını değerlendirmeye alan bir faktördür. k değerleri, Yönetmelik'teki Tablo 54B–F'te basılmıĢtır (Yön. 543-01-03). Koruyucu iletkenin kesit alanının hesaplanmasının istenmemesi durumunda, bu değer Tablo 12.3'te verilen bilgilere göre seçilebilir. Tablo 12.3'ün uygulanmasının standart dıĢı bir değer ortaya çıkarması durumunda, daha büyük değere sahip en yakın standart boyuttaki iletken kullanılacaktır (Yön. 543-01-04). Tablo 12.3 Ġlgili faz iletkeninin alanıyla iliĢkili olarak koruyucu iletkenin minimum kesit alanı

329

Elektrik Kılavuzu

Koruyucu iletken tipleri. Esnek veya katlanabilir iletkenler veya gaz veya petrol boruları koruyucu iletken olarak kullanılamaz (Yön. 543-02-01). Bir koruyucu iletken aĢağıdakilerin birinden veya birkaç tanesinin bileĢiminden oluĢabilir: tek göbekli kablo; kablo içindeki bir iletken; yalıtılmıĢ iletkenlerle ortak bir boĢluk içindeki yalıtılmıĢ veya çıplak iletken; sabit bir çıplak veya yalıtılmıĢ iletken; bir kablonun kılıf, blendaj veya zırh gibi bir metal kaplaması; bir metal kondüi veya iletkenler için elektrik açısından sürekli destekleme sistemi; ve Yönetmelik 543-02-06'ya uygun bir harici iletken parça (Yön. 543-02-02). Yukarıda tanımlanan koruyucu iletkenler ve 10 mm2 veya daha düĢük kesit alanı olan koruyucu iletkenler bakır olacaktır (Yön. 543-02-03). Bir metal kaplama sisteminin veya bir l.v. kesici düzeneğinin çerçevesinin veya kontrol sisteminin veya bara dağıtım sisteminin koruyucu iletken olarak kullanılması durumunda, bunların belirlenen üç koĢulu yerine getirmesi zorunludur (Yön. 543-02-04). Koruyucu iletkenin kondüiler, kablolama, kanallama veya metal kılıf ve/veya kablo zırhı tarafından oluĢturulduğu durumlarda, her bir aletin topraklama terminali ayrı bir koruyucu iletkenle, aletle ilgili kutuda veya baĢka bir kapalı sistemde bulunan topraklama terminaline bağlanacaktır (Yön. 543-02-07). PEN iletkenler. Yönetmelik 546'nın bölümünü oluĢturan birleĢik koruyucu ve nötr iletkenlerle ilgili önlemler, ancak sahipleri özel olan üretim tesislerini, veya tesisin sahipleri özel olan transformatör veya dönüĢtürücü tarafından genel kamusal besleme sistemiyle hiçbir metalik bağlantı olmayacak biçimde beslendiği, veya özel yetkilendirmenin garanti edildiği koĢulları içeren belirli koĢullar altında uygulanabilir (Yön. 546-02-01). AĢağıdaki tipte iletkenler, tesisin ilgilenilen bölümünün bir kalıntı akım cihazıyla beslenmemesi koĢuluyla PEN iletken olarak hizmet görebilir: (i) sabit tesisler için, kabloların iletkenlerinin esnemeye konu olmaması ve bakır iletkenler için 10 mm2'den, alüminyum için 16 mm2'den daha küçük kesit alanının olmaması (ii) uygun Ġngiliz Standardı'nın koĢullarını sağlayan ve Yönetmelik 546-02-03–02-08'le uyumlu olarak seçilmiĢ ve kurulmuĢ olan bu iletkenin 4 mm2'den daha küçük kesit alanının olmadığı konsantrik kabloların dıĢ iletkeni (Yön. 546-02-01). 330

Elektrik Kılavuzu

DıĢ iletkenin iletkenliği, Yönetmelik 546-02-02'de belirtilmiĢtir. EĢ potansiyel topraklama iletkenlerinin boyutları. PME koĢullarının uygulandığı koĢulların dıĢında, ana eĢ potansiyel topraklama iletkenlerinin kesit alanı, tesisin topraklama iletkeninin minimum 6 mm2 olması gereken kesit alanının yarısından düĢük olmayacaktır. Topraklama iletkeni bakırsa veya diğer metallerden olup aynı eĢdeğer iletkenlik değerine eriĢmeyi amaçlıyorsa, kesit alanının 25 mm2'yi geçmesi gerekmez. PME koĢullarının geçerli olduğu durumlardı, ana eĢ potansiyel topraklama iletkeni, beslemenin nötr iletkenine ve Yönetmeliklerdeki Tablo 54H'ye uygun olarak seçilmelidir (Yön. 547-02-01). Ana topraklama bağlantılarının su veya gaz servislerine göre durumu Yönetmelik 547-02-02'de belirlenmiĢtir. Anahtarlar ve priz çıkıĢları. DüĢük gerilimle devrelerde, bunların Tablo 124'te sıralanan Ġngiliz Standartlarına uygun olması gereklidir (Yön. 553-01-02–553-02-02). Tablo 12.4 DüĢük gerilimli devreler için fiĢler ve prizler

Bölüm 6. Özel Tesisler veya Yerler On altıncı basıma (BS 7671: 1992) yukarıdaki baĢlıkla tamamen yeni bir bölüm eklenmiĢtir. Bu bölüm, "Özel tesisler veya yerler" denilen yerleri kapsamaktadır. Bu özel durumlara uygun koruyucu önlemler, aĢağıda, Bölüm 6'yla ilgili olarak anlatılmaktadır. Bunlar aĢağıdaki türden ekleri içeren tesislerdir: banyo tüpleri veya duĢ tekneleri; yüzme havuzları; sıcak hava sauna ısıtıcılarının bulunduğu yerler; inĢaat alanı tesisleri; zirai ve hortikültürel 331

Elektrik Kılavuzu

varlıklarda bulunan elektrik tesisatı; sınırlandırıcı iletken yerler; yüksek koruyucu akımına sahip ekipmanlar; karavanlardaki ve motorlu karavanlardaki (Kısım bir) ve karavan parklarındaki (Kısım iki) elektrik tesisatı; ve otoyol elektrik beslemeleri ve sokak mobilyaları. Bunlar değiĢtirilmiĢ ve BS 7671'in 2001 basımına eklenmiĢtir. Bir parça marinalar için ayrılmıĢ, adlandırılmamıĢ bir diğer parça da gelecekte kullanılmak üzere ayrılmıĢtır. Bu özel tesisler ve yerler için özel gereksinimler, Yönetmeliklerin diğer bölümlerindeki (Yön. 600-01) genel koĢulları desteklemekte veya değiĢtirmektedir. Kısım, parça veya cümlelerin hariç tutulması konusunda referansların bulunmaması, karĢılık gelen genel Yönetmeliklerin kullanılabilir olduğu anlamına gelmektedir. Banyo veya duĢ bulunan yerler. Bu bölüm, bedenin direncinin azalması ve bedenin toprak potansiyeliyle temas halinde olması sonucu elektrik Ģoku riskinin arttığı küvet, duĢ tekneleri ve bunların çevresindekilerle ilgili Yönetmeliklere dikkat çekmektedir. Bu türden koĢullar birçok evsel yerleĢim için söz konusudur. Yönetmelikler endüstriyel alanlardaki ve laboratuvarlardaki acil durum olanakları için uygulanmaz. Tıbbi bir tedavi için banyonun bulunduğu yerler için özel koĢullar söz konusu olabilir. Nisan 2000'de BS 7671: 1992'ye yapılan Ek No. 3, mevcut Kısım 601'in, "Küvet veya duĢ teknesi bulunan yerler," tamamen gözden geçirilmesi sonucunu verdi. BS 7671 baĢka bazı küçük revizyonlarla ve yayına iliĢkin düzeltmelerle bu eki içermektedir. (2000 yılındaki) yeni Parça 601'le getirilen en önemli değiĢiklik, alanlar kavramının getirilmesiydi. Dört alan vardır: alan 0, alan 1, alan 2, alan 3 Yönetmelik 601-02-01'de tanımlanmıĢtır. Bu tanımlarda, bunların alanın sınırlarını etkin biçimde sınırlandırdığı duvarlar, kapılar, sabit bölmeler ve döĢemeler dikkate alınmaktadır. (Yönetmeliklerdeki) Çizim 601A ve 601B, tanımların yorumuna yardımcı olunabilmesi amacıyla verilmiĢtir. Bunlar Şekil 12.6 ve 12.7 olarak bu kitapta yeniden basılmıĢtır. Bu tanımların ayrıntılı olarak incelenmesi çabaya değer ve karıĢıklık riskini azaltır. Alan 0, küvetin veya duĢ teknesinin iç tarafıdır. Tekne içermeyen bir duĢun olduğu durumda, alan 0, döĢeme ve döĢemenin 0.05 m yukarısındaki düzlemle sınırlandırılmıĢtır. Bu durumda: 332

Elektrik Kılavuzu

(i) duĢ baĢlığının yerinden sökülüp kullanım için çevrede dolaĢtırılabildiği durumlarda, alan 0 duvardaki su çıkıĢından yatay olarak 1.2 m çapındaki dikey alan(lar)la sınırlıdır, veya, (ii) duĢ baĢlığının sabit olduğu durumlarda, alan 0 duĢ baĢlığından baĢlayarak 0.60 m yarıçapındaki dikey alan(lar)la sınırlıdır. Alan 1, aĢağıdaki gibi sınırlandırılmıĢtır:

ġekil 12.6 alan boyutu örnekleri (plan) (alanların tanımlanması için Yönetmelik 601-02-01'e bakın) (i) alan 0'ın üst düzlemi ve döĢemenin 2.25 m yukarısındaki yatay alanıyla, ve (ii) (a) banyo küvetini veya duĢ teknesini çevreleyen dikey alan(lar)la sınırlanır ve bu mekânın bir alet kullanılmaksızın eriĢilebilir olması durumunda, banyo küvetinin veya duĢ teknesinin altındaki mekânı da içerir, veya 333

Elektrik Kılavuzu

*

Alet kullanılmadan erişilebilmesi mümkünse Alan 1. Banyonun altındaki ve ancak alet kullanımıyla erişilebilen alanlar, alanların dışındadır

ġekil 12.7 alan boyutu örnekleri (yükseklik) (alanların tanımlanması için Yönetmelik 601-02-01'e bakın) (b) teknesi olmayan ve baĢlığı yerinden çıkarılıp kullanım için dolaĢtırılan duĢlar için duvardaki su çıkıĢından baĢlayan 1.2 m yarıçaplı dikey alan(lar), veya (c) teknesi olmayan ve baĢlığı yerinde sökülemeyen duĢ için duĢ baylığından baĢlayan 0.60 m yarıçapındaki dikey daire alan(lar)ı. Alan 2, aĢağıdaki gibi sınırlandırılmıĢtır: (i) alan 1'in dıĢında kalan dikey alan(lar) ve alan1'in 0.60 m dıĢında kalan paralel dikey alan(lar), ve (ii) döĢeme ve döĢemenin 2.25 m yukarısında kalan yatay alan.

334

Elektrik Kılavuzu

Ek olarak, tavan yüksekliğinin döĢemenin üzerinden 2.25 m'yi aĢması durumunda, hangisinin daha düĢük olduğuna bağlı olarak, alan 1'in üzerinden tavana kadar olan veya tabandan 3.0 m yüksekliğe kadar olan mekân alan 2 olarak kabul edilir. Alan 3, aĢağıdaki gibi sınırlandırılmıĢtır: (i) alan 2'nin dıĢında kalan dikey alan(lar) ve alan 2'nin dıĢındaki, 2.40 m yükseklikteki paralel dikey alanlar, ve (ii) döĢeme ve döĢemeden 2.25 m yukarıdaki yatay alan. Ek olarak, tavan yüksekliğinin döĢemenin üzerinden 2.25 m'yi aĢması durumunda, hangisinin daha düĢük olduğuna bağlı olarak, alan 2'nin üzerinden tavana kadar olan veya tabandan 3.0 m yüksekliğe kadar olan mekân alan 2 olarak kabul edilir. Daha sonra, uygulanacak koruyucu önlemler alana göre belirlenmiĢtir. Alan 0'da yalnızca, 12 V a.c. r.m.s. veya 30 V dalgalanma içermeyen d.c. nominal gerilimlerde çalıĢan SELV kullanılarak korumaya izin verilmiĢtir (Yön. 601-05-01). Engellemelerle, eriĢim dıĢına yerleĢtirmeyle, iletken olmayan alanlarla ve topraksız yerel eĢ potansiyelli topraklamayla sağlanan koruma önlemlerine izin verilmemektedir (Yön. 601-05-02 ve 60105-03). Alan 0'a herhangi bir kesici düzeneği veya aksesuarları kurulamaz. SELV veya PELV sistemlerinin kullanılması durumunda, nominal gerilim ne olursa olsun, en azından IP2X veya IPXXB düzeyinde koruma sağlayan bariyerler veya çevirmeler ya da 500 V r.m.s. a.c. tip test gerilimine 1 dakika dayanabilen yalıtım yoluyla doğrudan kontağa karĢı koruma gereklidir. Yüzme havuzları. Yüzme veya kürek havuzları ve bunları çevreleyen alanları kapsar; tıbbi kullanım amaçlı yüzme havuzları için özel koĢullar gerekebilir. Yönetmelik 602-02'de Üç alan belirlenmiĢtir. Alan A, havuzun, atlama kulesinin veya su yolunun iç tarafıdır ve döĢemesindeki ve duvarlarındaki, havuz içindeki kiĢilerin eriĢebileceği gerekli açıklıkları da içerir. Alan B, (a), havuzun kenarından 2 m yüksekteki dikey alan, (b) döĢeme veya insanlar tarafından eriĢilebilir olması düĢünülen yüzey, ve (c) havuzun yerin üzerinde olması durumu dıĢında (bu durumda havuzun kenarından 2.5 m yukarıda olacaktır), döĢemeden veya yüzeyden 2.5 m yukarıdaki yatay alanla sınırlandırılmıĢtır. Bu alan, ayrıca uygulanabilir olduğu, dalma ve 335

Elektrik Kılavuzu

tramplen, start blokları veya atlama ve bu tür alanların hemen yakını gibi diğer alanları da içerir. Alan C, (a) Alan B'yi çevreleyen dikey düzlem ve Alan B'nin 1.5 m dıĢında geçen paralel dikey düzlem ve (b) insanların bulunacağının tahmin edildiği döĢeme veya yüzey ve bu döĢeme veya yüzeyin 2.5 m üzerindeki yatay düzlemle sınırlandırılmıĢtır. Yönetmelikler emniyete yönelik korumayı ve ekipmanın seçimini ve kurulmasını kapsar. Örneğin, SELV'nin elektrik Ģoklarına karĢı korunma amacıyla kullanıldığı yerlerde, nominal gerilimden bağımsız olarak, en az IP2X veya IPXXB düzeylerinde koruma sağlayan bariyerlerle veya çevirmelerle veya 500 V test gerilimine 1 dakika süreyle dayanabilen yalıtımla doğrudan temasa karĢı korunma sağlanmalıdır (Yön. 602-03-01). Alan A ve B'de, yalnızca, nominal gerilimi 12 V a.c. r.m.s.'yi veya 30 V d.c.'yi geçmeyen, emniyet durumundaki kaynakları belirtilmiĢ belirli istisnalarla Alan A, B ve C'nin dıĢına yerleĢtirilmiĢ (Yön. 602-0402) elektrik Ģoklarına karĢı SELV ile koruyucu önlem (Yön, 41102) kullanılabilir. Bazı koruyucu önlemler hiçbir bölgede kullanılamaz: Bunlar, engeller aracılığıyla (Yön. 412-05); eriĢilebilecek alanların dıĢına yerleĢtirerek (Yön. 412-05); iletken olmayan yerleĢtirme (Yön. 413-04); ve topraksız yerel eĢ potansiyelli topraklama aracılığıyla (Yön. 413-05) korumayı içerir. Bunlar, Yönetmelik 602-04-02'den alınan yasaklamalardır. Alan A ve B'deki yüzey tel döĢeme sistemlerinde metalik kondüiler veya metal hat sistemleri veya metalik kablo kılıfları veya açıkta topraklama veya bağlantı iletkenleri kullanılmamalıdır (Yön. 602-06-01). Alan A ve B yalnızca bu alanda yerleĢik ekipmanları beslemek için gerekli kablolamayı barındıracaktır (Yön. 602-06-02). EriĢilebilir metal bağlantı kutuları Alan A ve B içinde kurulmamalıdır (Yön. 602-06-03). Prizlere, anahtarlara veya aksesuarlarına Alan C'de ve ancak Yönetmelik 602-07-02'de belirtilen belirli koĢullarda izin verilir. Priz çıkıĢlarının EN 60309-2'ye uygun olması gereklidir. Sıcak hava saunaları. Bu parçadaki özel koĢullar EN 60335-253'e uygun sıcak hava saunası ısıtma ekipmanlarının yerleĢtirildiği yerlerde uygulanır (Yön. 603-01-01). Dört sıcaklık sınıflandırma alanı (Yönetmeliklerde) ġekil 603A'da gösterilmiĢtir. Elektrik Ģoklarına karĢı korunma amacıyla SELV kullanılan yerlerde, 500 V d.c. test gerilimine 1 dakika dayana bilecek 336

Elektrik Kılavuzu

yalıtımla veya IP24 veya IPX4B düzeyine uygun bariyerler veya çevirmelerle elektrik Ģoklarına karĢı koruma sağlanmalıdır (Yön. 603-03-01). Engeller kullanmak veya eriĢim dıĢına yerleĢtirmek biçimindeki iki doğrudan temastan korunma yönteminin kullanılması yasaklanmıĢtır (Yön. 603-04-01). Dolaylı temasa karĢı korunmaya yönelik iki yöntem olan iletken olmayan yerleĢim ve topraklama içermeyen yerel ekipman bağlantısı kullanımı da yasaklanmıĢtır (Yön. 603-05-01). Kullanılan bütün ekipmanlar en azından IP24 koruma düzeyinde olmalıdır (Yön. 603-06-01). Dört sıcaklık alanı A, B, C ve D için ekipman karakteristikleri belirlenmiĢtir (Yön. 603-06-02). Hat sistemi açısından bakıldığında, yalnızca BS 6141'e uygun, 150 ºC'ye dayanıklı kauçuk yalıtımı olan esnek kordonlar kullanılabilir ve bunun da Yönetmelik 413-03-01'e uygun malzemeyle mekanik olarak korunmuĢ olması gerekir (Yön. 603-07-01). ĠnĢaat alanları. Bu bölüm, aĢağıdaki iĢletmeler için elektrik tedariki amacıyla kurulan tesislere uygulanır: yeni bina inĢaatları, tamirat, değiĢiklik, mevcut binaların geniĢletilmesi veya yıkımı; mühendislik inĢaatları; kazı çalıĢmaları; ve benzer çalıĢmalar (Yön. 604-01-01). Bu koĢullar, Yönetmeliklerin genel koĢullarının uygulandığı Ģantiye yerindeki ofisler, vestiyerler, toplantı salonları, kantinler, restoranlar, yurtlar, tuvaletler, vb. için geçerli değildir. ĠnĢaat Ģantiyelerindeki sabit tesisler, ana kesici düzenekleri ve temel koruyucu cihaz tertibatlarıyla sınırlandırılmıĢtır. Bu türden tertibatların yük tarafındaki tesisler ve taĢınabilir elektrikli ekipmanlar bu bölümdeki koĢulların kapsamı altındadır (Yön. 60401-02). Kullanılabilecek gerilimler konusunda, aĢağıdaki gibi kısıtlamalar vardır: sınırlandırılmıĢ veya nemli yerlerdeki taĢınabilir el lambaları – 25 V tek fazlı SELV veya 50 V tek faz SELV; genel kullanım amaçlı taĢınabilir el lambaları ve taĢınabilir el aletleri ve gücü 2 kW'a kadar olan yeril aydınlatma – 110V tek faz merkez noktası topraklanmıĢ gücü 3.75 kW'a kadar olan hareketli küçük tesis – 110 V üç faz yıldız noktası topraklanmıĢ; sabit projektör – 230 V tek faz; ve gücü 3.75 kW'ın üzerinde sabit ve hareketli ekipman – 400 V üç faz. Yüksek gerilim beslemeleri, gerekli durumlarda büyük ekipman için kullanılabilir (Yön. 60402-02). TN, TF ve IT sistemleri için dolaylı temasa karĢı güvenlik için korunma amacına yönelik koĢullara oldukça geniĢ yer ayrılmıĢtır. 337

Elektrik Kılavuzu

Önemli bir Yönetmelik olan 604-03-01, alternatif bir sistemin kullanılabilmesinin mümkün olduğu durumlarda IT sisteminin kullanılamayacağını belirtmektedir. Kullanılması durumunda sürekli topraklama izlemesi temin edilmelidir. Dolaylı temasa karĢı korumanın topraklanmıĢ eĢ potansiyel bağlantısı ve otomatik devre kesme beslemesiyle (topraklama sistemine hangisinin uygun olduğuna bağlı olarak Yön. 413-02 ve 471-08) yapılması durumunda Yönetmelik 604-06 – 604-08 uygulanır. TN sistemi için on beĢinci basımın Parça 413'teki Yönetmeliklerin birçoğu Parça 604'te bulunan yeni Yönetmeliklerle değiĢtirilmiĢtir. Örneğin, Yönetmelik 413-02-08 Tablo 41A, maksimum bağlantı kesme sürelerinin önemli ölçüde azaltıldığı yeni bir tabloyla, Tablo 604A'yla değiĢtirilmiĢtir. Örneğin, U0 120 V için süre 0.8 s'den 0.35 s'ye düĢürülmüĢtür (Yön. 604-04-01). TT sistemi için Yönetmelik 413-02-20'deki formül, RaIa ≤ 25 V formülüyle değiĢtirilmiĢtir (Yön. 604-05-01). Bu, bu türden bir sistem için tek değiĢikliktir. Bir IT sistemi için (önceki paragrafa bakın) Yönetmelik 413-02-03'teki formül, RbIa ≤ 25 V ile değiĢtirilmiĢtir (Yön. 604-06-01). Ayrıca, Yönetmelik 413-02-26'daki Tablo 41E, Tablo 604E'yle değiĢtirilmiĢtir ve Ia'nın tanımı yeni tabloyla ilgile olacak Ģekilde değiĢtirilmiĢtir (Yön. 60406-02). Kablolama sistemiyle ilgili olarak, sitedeki yollardan ve kaldırımlardan geçen kabloların korunmasına iliĢkin koĢullar vardır (Yön. 604-10-02). Dağıtım Ģebekeleri için kullanılan bütün sistemler BS 4363 ve EN 60439-4'le uyumlu olmalıdır (Yön. 60409-01). Yönetmelik 604-09-01 kapsamında olan tertibatlar dıĢında kalanlarda ekipmanların dıĢ etkilerden gelecek etkilere karĢı uygun düzeyde korunmalıdır; her bir prizin, bu Yönetmeliklere uygun bir tertibatın bir parçasını oluĢturmalıdır (Yön. 604-09-02 ve Yön. 604-12-01). Bütün fiĢler ve prizler ve kablo birleĢtiriciler En 60309-2'yle uyumlu olmalıdır (Yön. 604-12-02 ve Yön. 604-1301). Zirai tesisler ve hortikültürel tesisler. Parça 605'te belirlenen koĢullar bu türden varlıklardaki, canlı hayvanların tutulduğu hem kapalı hem açık mekân kuruluĢlardaki sabit tesislerin bütün parçalarına uygulanmaktadır. Tesislerin yalnızca insan yaĢamına ayrılmıĢ meskenleri içermesi durumunda, bunlar bu parçanın kapsamı dıĢına çıkarılır.

338

Elektrik Kılavuzu

SELV'nin kullanıldığı durumlarda, gerilimden bağımsız olarak, en azından IP2X veya IPXXB koĢullarına uygun bariyerler veya çevirmeler veya 500 V d.c. test gerilimine 1 dakika boyunca dayanan yalıtım yöntemlerinden biriyle doğrudan temasa karĢı koruma sağlanmalıdır (Yön. 605-02-02). SELV beslemesinden beslenenler dıĢında bütün prizli çıkıĢ devreleri, uygun Ġngiliz Standardıyla uyumlu ve Yönetmelik 412-06-02 (ii)'de belirlenen karakteristiklere uygun bir r.c.d.'yle korunmalıdır (Yön. 605-0301). Canlı hayvanların dolaylı temastan korunmasının topraklanmıĢ eĢ potansiyelli bağlantı ve otomatik bağlantı kesme yollarıyla sağlanması durumunda Yönetmelik 605-05 – 605-09 uygulanır ve bunlar TN sistemlerini de kapsar (Yön. 605-04-01). Bu yönetmeliklerde, Parça 413'teki Yönetmeliklerin koĢulları, yeni tablolar için hazırlıkları da içerecek biçimde değiĢtirilmiĢtir. TT ve IT sistemleri için de RaIa ve RbId formülleri için inĢaat Ģantiyelerindekiyle aynı koĢullar geçerlidir (Yön. 605-06-01 ve 605-07-01). IT sistemi için Tablo 41E, Tablo 605E'yle değiĢtirilmiĢtir ve Ia'nın tanımı inĢaat Ģantiyelerindekine benzer Ģekilde değiĢtirilmiĢtir (Yön. 605-07-02). Sınırlandırıcı iletken yerler. Parça 606 yalnızca bu özellikleri taĢıyan tesislerle ilgilidir ve hareket özgürlüğünün fiziksel olarak kısıtlanmadığı yerlerle ilgili değildir. Yönetmelik 606-02-01, SELV kullanımıyla korumanın sağlandığı yerlerde (Yön. 411-02) gerilimden bağımsız olarak, en azından IP2X veya IPXXB düzeyinde koruma sağlayan bir bariyer veya çevirmeyle veya 500 V d.c.'ye 1 dakika dayanabilen yalıtımla doğrudan temasa karĢı korumanın sağlanması gerektiğini belirtir. Doğrudan teması önlemek amacıyla engeller konulması veya sistemin eriĢim alanı dıĢına yerleĢtirilmesi kabul edilemez (Yön. 606-03-01). AĢağıdaki yöntemlerle dolaylı temasa karĢı koruma sağlanamaz: (i) SELV (Yön. 606-2); (ii); elektrik sistemlerini ayırma; (iii); kullanılması durumunda ek eĢ potansiyel bağlantı iletkeninin sağlanması gereken otomatik bağlantı kesme sisteminin kullanılması; (iv) Sınıf II ekipman kullanılması. Bu yöntemlerin bazıları için belirli bazı koĢullar belirlenmiĢtir (Yön. 606-04-01). Yüksek koruyucu iletken akımlarına sahip ekipman. Parça 607'nin koĢulları, ekipmanın bir bölümünün 3.5 mA'i geçen koruyucu iletken akımının olduğu tesislerde uygulanır. Toplam koruyucu iletken akımlarının 10 mA'i geçtiği devreler için 339

Elektrik Kılavuzu

uygulanır. Bunlar, biliĢim teknolojisi (IT) ekipmanlarını, r.f. giriĢim baskılama filtresi ve ısıtma elemanları olan endüstriyel telekomünikasyon ekipmanlarını kapsar (Yön. 607-01-01). Koruyucu iletken akımının 3.5 mA'den az olduğu durumlarda özel önlemler alınması gerekli değildir. Yüksek koruyucu iletken akımlarının bulunduğu durumlarda koruma sağlama stratejisi, mümkün olduğu durumlarda ekipmanın fiĢler ve prizlerle beslenmesi yerine sürekli besleme sistemine bağlanmasıdır (Yön. 607-02-03). Esnek kablolara izin verilir, fakat bunların kullanıldığı durumlarda, fiĢ ve prizin BS EN 60309-2'yle uyumlu olması gereklidir. Koruyucu iletkenin bütünlüğü, 16 A fiĢler için minimim 2.5 mm2 kesit alanı, 16 A'in üzerindeki fiĢler için kesit alanı 4 mm2'den düĢük olmayan iletkenler kullanılarak sağlanmalıdır veya koruyucu iletkenin kesit alanı faz iletkeninin kesit alanının yarısından az olmamalıdır. Alternatif olarak, ekipman, toprak bağlantısında süreklilik hatası olması durumunda ekipmanın elektrik bağlantısını kesen BS 4444'e uygun bir toprak izleme sistemine sahip olduğu için Parça 543'e uygun bir koruyucu iletken kullanılarak beslemeye bağlanabilir (Yön. 607-02-03). Her bir son devre ve koruyucu iletken akımının 10 mA'i aĢması ihtimali olan ekipmanı beslemesi amaçlanmıĢ dağıtım devresi, kesit alanı 10 mm2'den düĢük olmayan veya 4 mm2'den düĢük olmayan ve hasarlara karĢı ek koruma sağlamak amacıyla korunmuĢ tek bir iletken kullanılarak korunacaktır. Her iki durumda da koruyucu iletkenin 543-02 ve 543-03'e uygun olması gereklidir. Farklı tipte iki koruyucu, örneğin bir metalik kondüi artı ek bir iletken kullanılabilir. Çok göbekli bir kablonun iki iletkeninin kullanılması durumunda, bunların kesit alanı 10 mm2'den düĢük olmayacaktır, alternatif olarak, 543-02-05'e uygun metalik kılıf, zırh veya tel örgü kullanılabilir. Diğer seçenekler, yukarıdaki gibi BS 4444'le uyumlu topraklama izleme sisteminin kullanılmasını veya ekipmanın bağlantısının, beslemenin koruyucu iletkeninin ekipmanın açıktaki iletken parçalarına ve transformatörün sekonder sarımlarının bir noktasına bağlandığı çift sarımlı transformatörle yapılmasını içerir. Prizli son devreler. Birkaç priz çıkıĢının ring halinde bağlandığı, toplam koruyucu iletken akımının 10 mA'i geçmeyeceğinin bilindiği veya akla yakın yöntemlerle tahmin edildiği bir son devrede devre için önceden belirtildiği gibi yüksek bütünlüklü bir koruyucu iletkenin temin edilmesi gereklidir.

340

Elektrik Kılavuzu

Yukarıdaki koĢulların sağlanabilmesi için iki koruyucu iletkenin kullanıldığı her durumda, koruyucu iletkenlerin uçlarının, devre boyunca bütün bağlantı noktalarında birbirlerinden bağımsız olarak sonlandırılması gereklidir. Bu, kullanılan bütün teçhizatın iki ayrı topraklama terminali olmasını gerektirir. Karavanlar, motorlu karavanlar ve karavan parkları. Karavanlarla ve bunların park yerleriyle ilgili olan Parça 608, birincisi karavanların kendileriyle, ikincisi parklarla ilgili iki kısma ayrılmıĢtır. Birinci kısım, Yönetmelikleri, beslemenin 250/440 V'u aĢmadığı karavanlarla ve motorlu karavanlarla sınırlandırır. 1989 tarihli Kara TaĢıtları Aydınlatma Yönetmeliği kapsamındaki elektrik devreleri ve ekipman ve BS EN 1648, Bölüm 1 ve 2 kapsamındaki tesisler kapsama alınmamıĢtır (Yön. 608-01-01). Parça 601'in bazı koĢulları (banyo küvetleri ve duĢ tekneleri) karavanlar ve motorlu karavanlar için de geçerlidir. Bunlar, BS 7671'de belirtilen belirli tesislere uygulanmaz. Engeller kullanılarak veya eriĢim alanı dıĢına yerleĢtirerek doğrudan temasa karĢı koruma sağlanamaz (Yön. 608-02-01); ve benzer Ģekilde, dolaylı temastan korunma amacıyla iletken olmayan yerler, topraklamasız eĢ potansiyelli bağlantı veya elektrik ayırma kullanılması yasaklanmıĢtır (Yön. 608-03-01). Beslemene otomatik kesilmesi yönteminin kullanılması durumunda, çift kutuplu r.c.d. temin edilmeli ve telleme sistemi, (i); giriĢin koruyucu bağlantısına (ii); elektrikli ekipmanın açıktaki iletken parçalarına ve (iii) priz çıkıĢlarının koruyucu bağlantılarına bağlanması gereken bir devre koruyucu iletken içermelidir (Yön. 608-03-02). Bu devrenin akım taĢıyan bütün iletkenlerinin bağlantısını kesebilen aĢırı akım koruması içeren bir son devre de temin edilmelidir (Yön. 608-0401). Telleme sistemlerinde, (i) metalik olmayan kondüiler içinde esnek tek göbekli yalıtılmıĢ iletkenler; (ii) metalik olmayan kondüiler içinde minimim yedi lif içeren lifli yalıtılmıĢ iletkenler; veya (iii) prizlerin koruyucu kontakları kullanılabilir (Yön. 608-0601). Katlanabilir polietilen kondüiler kullanılmayacaktır. Minimum iletken boyutu 1.5.mm2'dir. Yönetmelik 543-03-02'deki 6 mm2'lik sınır uygulanmaz ve kesit alanlarından bağımsız olarak bütün koruyucu iletkenlerin yalıtılması zorunludur (Yön. 608-06-03). Yakıt depolama için ayrılan bölümde hiçbir elektrikli ekipman kurulmayacaktır. Karavanın veya motorlu karavanın ana yalıtım anahtarının yakınına dayanıklı bir malzeme tespit edilecek ve 341

Elektrik Kılavuzu

üzerinde "Elektrik besleme talimatları" uyarısını taĢıyacaktır (Yön. 608-07-05). Priz çıkıĢlarıyla ve aydınlatma sistemleriyle ilgili daha birçok Yönetmelik vardır. Karavana veya motorlu karavanın anahtarlı priz bağlantı araçları belirlenmiĢtir (Yön. 608-08-08). Bu Yönetmelik, aynı zamanda 16A'den 100 A'e kadar karavan bağlantıları için kullanılan esnek kablolar ve kordonlar için kesit alanların ayrıntılarını veren Tablo 608A'yı da içerir. Parça 608'in karavan parklarıyla ilgili ikinci kısmı da engeller koyarak, eriĢim alanı dıĢına çıkararak, iletken olmayan yerlere yerleĢtirerek, topraklama içermeyen eĢ potansiyelli bağlantı ve elektrik ayırma gibi koruma yöntemlerinin kullanılmasını yasaklar (Yön. 608-10-01 ve 608-11-01). Karavanların nokta besleme ekipmanlarının bağlanması için olabildiğince yeraltı kabloları kullanılmalıdır. Belirli koĢullara tabi olması koĢuluyla havai iletkenler de kullanılabilir (Yön. 608-12-03). Otoyol güç tedarik sistemlerinin, sokak mobilyalarının ve sokaklarda yerleĢik ekipmanın kurulması. Bu yönetmelikler, Elektrik Tedarik Yönetmelikleri 1988 'de (değiĢtirilmiĢ biçimiyle) Yönetmelik 110-02'yle uyumlu olarak tanımlandığı gibi, tedarikçinin iĢletmesi için uygulanmaz. Oldukça kısa olan Parça 611, elektrik Ģokundan korunma; yalıtım ve anahtarlama cihazları; kabloların tanımlanması; dıĢ etkenlerle ve geçici beslemeyle ilgilidir. Ayrıca, otoyol güç beslemelerinde ve sokak mobilyalarında kullanılamayacak bir dizi koruyucu önlem de bu bölümde vardır.

Bölüm 7. Kontrol ve Test Yönetmeliklerin koĢullarının yerine getirilmiĢ olduğunu kanıtlamak amacıyla her bir tesisin kontrol ve test edilmesi gereklidir. Bu, inĢaat sırasında ve tamamlanmasından sonra süren bir etkinlik olmalıdır. Kontrol ve test sırasında, insanların tehlikeye girmesini ve varlıkların ve kurulmuĢ ekipmanın hasar görmesini önleyici önlemler alınmıĢ olmalıdır. Yönetmelik 712-01-03, bu türden kontroller için bir kontrol listesi sunar. Yönetmelik 713-02–713-13 gerçekleĢtirilmesi gereken testleri ve bunların gerçekleĢtirilme sırasını listeler. Bunlar Ģunları içerir: koruyucu iletkenlerin ve eĢ potansiyelli bağlantıların sürekliliği, son ring devrelerin sürekliliği, yalıtım direnci, yerinde uygulanmıĢ 342

Elektrik Kılavuzu

yalıtım, devrelerin ayrılması, bariyerlerin bütünlüğü, iletken olmayan döĢemelerin ve duvarların yalıtımı, sigortaların polaritelerinin doğru olup olmadığı, anahtarlar ve lamba duyları, topraklama elektrodunun direnci ve topraklama devresinin empedansı. Muhtemel hatalı akım ölçülmeli, hesaplanmalı veya baĢka bir yöntemle belirlenmelidir. Son olarak, ekipman uygun iĢlevsel testlere tabi tutulmalıdır. Yukarıdaki koĢullar, mevcut tesislerde yapılacak değiĢiklikler ve ekler için de geçerlidir. Periyodik kontrol ve test. Periyodik kontrol ve test, bir tesisin sürecek hizmet dönemi için yeterli koĢulda olup olmadığının belirlenmesi amacıyla yapılması makul ölçülerde akla uygun olduğunda gerçekleĢtirilir. Bu iĢlemin, gerekli duruma göre, parçalara ayırmadan veya kısmen parçalara ayrılarak gerçekleĢtirilmesi gereklidir. Kontrolün ve testin sıklığı, tesisin tipi, kullanımı ve çalıĢması, tesisteki bakımın kalitesi ve dıĢsal etkiler göz önünde bulundurularak belirlenmelidir. Uygun deneyime sahip personel tarafından uygun kayıtların tutulmasıyla gerçekleĢtirilen sürekli izleme periyodik kontrol ve test yerine kullanılabilir. Sertifikasyon ve raporlama. Yeni bir tesisteki durumun veya mevcut bir tesiste gerçekleĢtirilen değiĢikliklerin doğrulanmasının tamamlanması üzerine, bir Elektrik Sertifikası hazırlanmalıdır. Yönetmeliklerdeki Ek 6 örnek bir sertifikayı göstermektedir. Sertifika, kapsanan devreleri ve gerçekleĢtirilen testleri uygun Ģekilde belirtmelidir. Mevcut bir tesisin periyodik kontrol ve test iĢlemlerinin tamamlanmasının ardından da bir kontrol raporu hazırlanmalıdır. Bu türden bütün dokümantasyonun yeterli niteliklere sahip kiĢi veya kiĢiler tarafından imzalanması ve onaylanması gereklidir. Geleneksel Devre Düzenlemeleri Bu bölümde, Kısım 52'de ve Ek 4'te anlatıldığı biçimiyle iletkenlerin akım taĢıma kapasiteleri açısından koĢullara ek olarak, yalıtım ve anahtarlama konusunda Kısım 46'nın koĢullarını sağlayan geleneksel devre düzenlemelerinin ayrıntıları verilmektedir. Bunların Yönetmeliklerin ilgili diğer kısımlarıyla ve bölümleriyle uyumunu sağlamak için önlemler almak tasarımcının

343

Elektrik Kılavuzu

ve kurucunun sorumluluğudur. AĢağıdaki bilgiler, Kılavuz Not No. 1'deki Ek E'den alınmıĢtır. AĢağıda ayrıntılandırılanlar dıĢındaki devre düzenlemeleri, uygun niteliklere sahip bir elektrik mühendisi tarafından, Yönetmelik 314-:1-03'ün genel koĢullarını sağlaması koĢuluyla dıĢarıda bırakılmamıĢtır. Geleneksek devre düzenlemeleri aĢağıdaki gibidir: A. BS 1363'e uygun olarak priz çıkıĢları kullanan son devreler. B. BS 196'ya uygun olarak priz çıkıĢları kullanan son devreler. C. BS 4343'e uygun olarak priz çıkıĢları kullanan radyal son devreler. D. Evlerde kullanılan ısıtıcı son devreleri. A sınıfı devreler. Varsa mahmuzları da olan bir ring veya radyal devre, sürekli olarak bağlı ekipmanı ve sınırsız sayıda priz çıkıĢını besler. Devrenin hizmet sunduğu döĢeme alanı bilinen veya tahmin edilen yüke göre belirlenir, fakat Tablo 12.5'te verilen değeri aĢamaz. Konutlardaki tesislerde, tek bir 30 A ring devre 100 m2'ye kadar döĢeme alanına hizmet edebilir fakat ayrı bir devre kullanılmasını gerektirebilecek olan mutfaklardaki yüklemelere dikkat edilmesi gereklidir. Diğer türden tesislerde, Tablo 12.5'e uygun nihai devreler Ek'te belirlenen koĢulları tabi olabilir. Priz çıkıĢlarının sayısı, her bir hareketli cihazın bitiĢik ve uygun biçimde eriĢilebilir bir priz çıkıĢında beslenmesi gerektiğini belirten Yönetmelikle uyum sağlayacak biçimde olacaktır. Normal olarak kullanılan cihazların birçoğuna ve lambalara bağlanan esnek kordonların uzunluğuna dikkat edilmelidir. Ġkili veya üçlü çıkıĢı olan her bir prizin tek bir priz çıkıĢı olarak ele alınması gereklidir. Ġletkenin boyutları (A sınıfı devreler). Devredeki ve sigortasız mahmuzlardaki iletkenlerin minimum boyutları Tablo 12.5'te verilmektedir. Ġkiden fazla devrenin kablolarının bir arada demetlenmesi veya çevre sıcaklığının 30 ºC'yi geçmesi durumunda, Yönetmeliklerdeki Ek 4'te verilen uygun düzeltme faktörleri uygulanarak iletkenlerin boyutları artırılacaktır. Elde edilen yeni boyutla birlikte akım taĢıma kapasitesi aĢağıdaki değerden düĢük olmayacaktır: A1 devreleri için 20 A; A2 devreleri için 30 A veya 32 A; A3 devreleri için 20 A. Sigortalı mahmuzlar için iletken boyutları, bu mahmuz tarafından hizmet sunulan ve 13 A ile sınırlanan toplam akım 344

Elektrik Kılavuzu

talebine bağlıdır. Priz çıkıĢlarına hizmet sunan bir mahmuz için minimum iletken boyutları Ģöyledir: bakır iletkenli ve kauçuk veya PVC yalıtımlı kablolar için 1.5 mm2; bakırla kaplanmıĢ alüminyum iletkenli kauçuk veya PVC yalıtımla kablolar için 2.5 mm2; bakır iletkenli ve mineral yalıtımlı kablolar için 1 mm2.Mahmuzlar (A sınıfı devreler). Sigortalı mahmuzların toplam sayısı sınırsızdır fakat sigortasız mahmuzların toplam sayısı priz çıkıĢlarının ve 345

Elektrik Kılavuzu

devreye doğrudan bağlanmıĢ sabit ekipmanların toplam sayısını geçemez. Sigortasız bir mahmuz bir tane tek veya bir tane iki çıkıĢlı priz veya bir sürekli bağlanmıĢ ekipmanı besleyebilir. Bu türden bir mahmuz, priz çıkıĢlarının terminallerinden veya bağlantı kutularından veya dağıtım panosundaki devrenin orijininden bir ring devreye bağlanmıĢtır. Sigortalı bir mahmuz, sigortalı bir bağlantı birimiyle ring devreye bağlanmıĢtır; birimdeki sigortanın çalıĢma akımı mahmuzu oluĢturan kablonun nominal akımını ve herhangi bir durumda 13 A'i geçemez. B sınıfı devreler. Varsa sigortalı mahmuzlu olan ve ring veya radyal devreler ekipmanlara, farklılık payı için de izin vererek, aĢırı akım koruma cihazının bilinen veya kestirilen nominal koĢullarını aĢmayacak ve hiçbir durumda 32 A'i geçmeyecek maksimum taleplerini besler. Sürekli olarak bağlanmıĢ olan ekipmanlar için farklılığa izin verilmez. Priz çıkıĢlarının sayısı sınırsızdır ve sigortalı mahmuzlarla hizmet sağlanan noktaların toplam akım talepleri 16 A'i geçemez. AĢırı akım koruma cihazının nominal değeri 32 A'i geçmeyecektir. Ġletkenin boyutları Yönetmeliklerdeki Ek 4'ten elde edilen uygun düzeltme faktörleri uygulanarak bulunur ve aĢağıdaki durumlarda verilen akım taĢıma kapasitesini karĢılayacak Ģekilde olacaktır: (i) Ring devreler için – aĢırı akım cihazının nominal değerinin 0.67 katından az olmayacaktır. (ii) Radyal devreler için – aĢırı akım cihazının nominal değerinden küçük olmayacaktır. Sigortalı mahmuz için iletken boyutu bu mahmuz tarafından hizmet verilen ve maksimum 16 A'le sınırlı olan toplam talepten yola çıkılarak belirlenecektir. Mahmuzlar/uzantılar(Spurs) (B sınıfı devreler). Sigortalı bir mahmuz, sigortalı bağlantı birimi yoluyla ring devreye bağlanmıĢtır. Birimdeki sigortanın nominal değeri mahmuzu oluĢturan kablonun nominal değerini ve hiçbir koĢulda 16 A'i geçemez. Sigortasız mahmuzlar kullanılmaz. C sınıfı devreler. Bir radyal devre ekipmana, farklılık payı için de izin vererek, aĢırı akım koruma cihazının bilinen veya tahmin edilen nominal çalıĢma değerini ve her koĢulda 20 A'i geçmeyen

346

Elektrik Kılavuzu

maksimum talebini besler. Priz çıkıĢlarının sayısı sınırsızdır. AĢırı akım koruma cihazının nominal çalıĢma değeri 20 A'i geçemez. Ġletken boyutu, Yönetmeliklerde Ek 4'te bulunan uygun düzeltme faktörleri uygulanarak belirlenir ve aĢırı akım koruma cihazının nominal çalıĢma değerinden düĢük olmayacak bir akım taĢıma kapasitesine karĢılık gelir. Priz çıkıĢlarının nominal akımı 16 A olmalıdır. D sınıfı devreler. Devre bir kontrol anahtarını veya bir priz çıkıĢını da içeren piĢirici kontrol birimini besler. Devrenin nominal değeri piĢirme cihazlarının ve kontrol birimin priz çıkıĢının akım talebinin varsa Ek J'deki Tablo J1'e göre değerlendirilmesiyle bulunur. Nominal değerleri 15 A'in üzerinde olan ancak 50 A'i geçmeyen bir devre, belirli koĢullar altında bir odada kurulmuĢ iki piĢirme cihazını besleyebilir.

Topraklama Hataları Loopunun Empedansı Konusundaki Sınırlamalar Kılavuz Not No. 1, a.c. devrelerle ilgili Yönetmeliklere uygunluğun sağlanması amacıyla topraklama hata loop empedansı Zs'nin nasıl belirleneceğini ayrıntılı olarak verir. Ġletkenlerinin kesit alanı 35 mm2'yi aĢmayan kablolar için indüktans ihmal edilebileceğinden Zs aĢağıdaki gibi verilir: (i) Radyal devreler için Zs = ZE + R1 + R2 ohm Bu denklemde, ZE ilgilenilen devreye dıĢsal olan topraklama hatası empedansı; R1 faz iletkeninin devrenin kaynağından en uzak priz çıkıĢına veya diğer bir kullanım noktasına kadar direnci; R2 koruyucu iletkenin devrenin kaynağından en uzak priz çıkıĢına veya diğer bir kullanım noktasına kadar direncidir. (ii) Mahmuz içermeyen ring devreler için Zs = ZE + 0.25R1 + 0.25R2 ohm Bu denklemde, ZE, yukarıda (i)'de tanımlandığı gibidir; R1 faz iletkeninin birlikte tüm bir ringe bağlanmadan önce uçları arasındaki toplam direnç; R2 benzer Ģekilde, koruyucu iletkenin direncidir. 347

Elektrik Kılavuzu

Zs değerinin belirlenmesinden sonra, topraklama hata akımı IF aĢağıdaki denklemle verilir: IF 

U0 amper ZS

Bu denklemde, U0 topraklamaya nominal gerilimi (fazdan nötre gerilim) göstermektedir. Ġlgili zaman/akım karakteristiklerinden, bu hata akımına karĢılık gelen bağlantı kesme süresi (t) elde edilir. Yönetmelik 543-01-03'de verilen denklemde IF yerine t ve uygun k değerinin konulması sonucunda koruyucu iletkenin minimum kesit alanı elde edilir ve elde edilen bu değer seçilen boyuta eĢit veya daha küçük olmalıdır. Kabloların BS 6004'te verilen Tablo 5'e uygun veya bu standarda uygun diğer PVC yalıtımlı kablolar olması durumunda, Kılavuz Not 1–16 mm2 arasında kesit alanına sahip bakır koruyucu iletkenleri olan ve aĢırı akım koruyucu cihazı BS 88 Bölüm 2, BS 1361 veya BS 3036'ya uygun sigortalar olan devreler için maksimum topraklama loop empedansını tablo halinde verir. Koruyucu iletkenin çıplak bakır olduğu ve PVC'yle yalıtılmıĢ kabloyla temas halinde olduğu durumlar için de bu tablolar kullanılabilir. Her tip sigorta için iki tablo verilmiĢtir: (i) Ġlgilenilen devrenin priz çıkıĢlarını beslediği ve cihaz için bağlantı kesme süresinin 0.4 saniye olduğu devreler ve (ii) Ġlgilenilen devrenin sabit ekipmanları beslediği ve cihaz için bağlantı kesme süresinin 5 saniye olduğu devreler. Çok sayıda olan (toplam altı) grafik ve tablolar burada çoğaltılmamıĢtır; okura, ayrıntılar için Kılavuz Notlar'a baĢvurması önerilir.

Kabloların Akım Taşıma Kapasiteleri Kablolar ve esnek kordonlar için akım taĢıma ve gerilim düĢüĢleri, Ek 4'te verilmiĢtir. Kabloların ve iletkenlerin döĢenmesi için tipik yöntemler, metalik olmayan bir yüzeye tutturulmuĢ veya serilmiĢ tek ve çok göbekli kılıflı kablolardan (yöntem No. 1) kapalı, 600 mm geniĢliğinde 760 mm derinliğinde (minimum boyutlar) bir hendeğe yerleĢtirilmiĢ, 100 mm kaplamayı da içeren tek veya çok göbekli kablolara kadar tabloda verilmiĢtir. Tek göbekli kablolardan veya birden fazla çok göbekli kablodan oluĢmuĢ, birden daha fazla devre içeren gruplar ve hendekler içindeki kablolar ve delikli tepsiler üzerindeki mineral yalıtımlı kablolar için 348

Elektrik Kılavuzu

düzeltme faktörleri baĢka tablolarda verilmiĢtir. Bu düzeltme faktörleri, kapsadıkları kablo tipleri için gerekli durumlarda akım taĢıma kapasitelerine ve ilgili gerilim düĢüĢ değerlerine uygulanmaktadır. Bakır iletkenli kablolar için birçok tablo, alüminyum iletkenli kablolar için ise daha az sayıda tablo vardır. Bakır iletkenli kablolar, PVC yalıtımlı, termoset, 85 ºC kauçuk yalıtımlı, esnek kabloları ve kordonları ve mineral yalıtımlı kabloları kapsar. Alüminyum iletkenli kablolar PVC yalıtımlı ve termoset kabloları içerir. Akım taĢıma kapasiteleri, daha sonrakinin uygulanabilir olması durumunda IEC Yayın 364.5.523'ü dikkate alır. IEC Yayını'nda ele alınmayan kablo tipleri (örneğin, zırhlı kablolar) için Ek'teki akım taĢıma kapasiteleri, ERA Teknoloji ve Ġngiliz Kablo Üreticileri Konfederasyonu tarafından sağlanan veriler baz alınarak verilmiĢtir. Daha çok ayrıntı için okuyuculara Yönetmelikler önerilmektedir. Mekanik hasar ve korozyon riskleri açısından kablolama sistemlerinin seçimi ve kurulması açısından Yönetmeliklerdeki Kısım 52'nin koĢullarının yerine getirilebilmesi için BS 7671 için IEE ġantiye Kılavuzu, özel kullanımlara ve dıĢsal etkilere göre kablo ve esnek kordon tiplerini tablolar halinde verir. Tabloların her Ģeyi içerecek biçimde olması amaçlanmamıĢtır ve ilgili yönetmelikler tarafından, özellikle izin verilebilecek en yüksek çalıĢma sıcaklığı açısından baĢka sınırlamalar da konulmuĢ olabilir. Bu tablolarda verilen bilginin tipine iliĢkin bir örnek aĢağıdaki gibidir: sabit hat çekme için termoplastik (PVC) veya termoset (kauçuk) yalıtımlı, kılıfsız kablolar kondüilerde, kablo kanallarında veya abone hatlarında/trunking sistemlerinde kullanılabilir fakat toprak altına kapatılmıĢ muhafazalarda kullanılamaz. Mineral yalıtımla kablolar genel kullanım için uygundur, fakat bu türden kabloların havaya açık olması veya korozyon riski bulunması durumunda veya yeraltına veya beton kanallara döĢendiklerinde PVC kılıf biçiminde ek önlemlerin alınması gereklidir.

Kablo Destekleme Yöntemleri Kablolar, iletkenler ve telleme sistemleri için destek yöntemlerinin örnekleri Kılavuz Not No. 1'de açıklanmıĢtır, fakat uygun niteliklere sahip olan elektrik mühendisleri tarafından belirlenmeleri durumunda diğer yöntemler de yasaklanmamıĢtır. 349

Elektrik Kılavuzu

Kablolar. DüĢük Ģiddette mekanik etkiye maruz kalan ve düĢük mekanik etki riskine sahip yapılar üzerinde desteklenmiĢ kablolar için aĢağıdaki koĢulların izlenmesi gereklidir: (i) Herhangi bir yapıdaki kabloların kondüitler, trunking, veya kanallar içinde kabloların baĢka bir Ģekilde tespit edilmeden döĢenmesi için aĢırı sıkıĢmalara veya uzunluğu 5 m'yi aĢan herhangi bir dikey tesisatın tepesindeki yalıtıma gelebilecek diğer mekanik gerilimlere karĢı önlemler alınmalıdır. (ii) EriĢilebilir konumlarda döĢenmiĢ kılıflı ve/veya zırhlı kablolar için Tablo 12.6'da belirtilen mesafeleri aĢmayan uygun aralıklarla yerleĢtirilmiĢ kelepçelerle destekleme yapılmalıdır. (iii) EriĢilebilir konumda olmayan ve konumunun bozulması (örneğin, eriĢilemez bir boĢluktaki tesisat) söz konusu olmayan kılıflı ve/veya zırhlı kablolar, tesisatın tepesinde bir kelepçeyle ve yarıçapı (Kılavuz Notlar No. 1'deki) Ek I, Tablo I1'de belirtilen uygun değerden küçük olmayan yuvarlak bir destekle desteklenmelidir. Zırhlı olmayan kablolar için hiçbir ara destek konulmadan döĢenen tesisatın uzunluğu kurĢun kılıflı kablolar için 2 m'yi, kauçuk veya plastik kılıflı kablolar için 5 m'yi geçmemelidir. Bu değerlerin aĢılması kararı verileceğinde, kablo üreticilerinden öneriler alınmalıdır. Kablonun iç ve dıĢ yüzeyler arasındaki bir boĢluğu nemi geçirecek biçimde aĢmaması için önlemler alınmalıdır. Bu Not'ta, karavanlardaki kabloların, askı ve havai hatlar olarak kullanılan esnek kordonların desteklenmesine yönelik öneriler de bulunmaktadır. Kauçuk veya PVC'yle yalıtılmıĢ havai tel hatları için zincirli hatlarla sağlanmıĢ bir destek sağlanması gereklidir. Kabloya bağlantı ya sürekli olarak yapılmalı ya da belirli aralıklarla yapılmıĢ olmalıdır. Bu aralıklar, (Kılavuz Not No. 1'deki) Ek I, Tablo I3'te verilen değerleri aĢmamalıdır. Aynı Tablo'da bulunan baĢka havai hat sistemleri de vardır.

350

2

Not: Toplam çapı 40mm'yi aşan ve300 mm ve üzerinde kesit alanına sahip iletkenleri olan tek göbekli kablolar için, üreticinin önerilerine uyulmalıdır. * Yassı kablolar için büyük eksenden alınan ölçümlere göre. † Yatay konumlar için belirlenen mesafeler, yatayla 30º'den daha büyük açı yapan uygulamalar için de uygulanabilir. Yatayla 30º veya daha küçük açı yapan uygulamalar için dikey uygulamalar için verilen mesafeler kullanılmalıdır.

Elektrik Kılavuzu

351

Not 1. Yukarıdaki tabloda verilen mesafeler, kabloların Hat Çekme Yönetmeliklerindeki maksimum dolgularını [:maximum fill of cables] ve ilgili İngiliz Standartlarında belirlenen termal limitleri de hesaba katar. 2. Yukarıda verilen değerler, aydınlatma amacıyla asılacak hatlar veya özel güçlendirici birleştirme sistemlerinin kullanıldığı durumlar için geçerli değildir. Esnek bir kanalın, çalışması sırasında normal olarak desteklenmesi gerekmez. Desteklerin, dönüşlerden ve bağlantı noktalarından sonraki 300 mm içine yerleştirilmesi gereklidir.

Elektrik Kılavuzu

Kondüi ve kablo tranklama. Tablo 127, katı bir kondüit ve kablo trunking için destekleme aralıklarını vermektedir. Bina malzemesi içine yerleĢtirilmiĢ kondüiler ve bina malzemesi veya toprak içine yerleĢtirilmiĢ katlanabilir kondüiler için baĢka desteklere gerek yoktur. Aksi halde, katlanabilir kondüinin desteğinin Tablo 12.7'de belirtilenlere uygun olarak yapılması gereklidir. Kablo raflarının tesis tasarımcısının koĢullarına göre desteklenmesi gereklidir.

352

Elektrik Kılavuzu

Kondüitlerde ve trunkingde tesis edilmiĢ kablolar. Bu konuya, Kılavuz Not No. 1'deki Ek A'da değinilmiĢtir.

Test Yöntemleri Kılavuz Notlar'da anlatılan standart test yöntemleri, Yönetmeliklerde Bölüm 7'de anlatılan ve bunlara karĢılık gelen test yöntemleriyle uyumludur. Bunlar örnek olarak verilmiĢtir ve verdiği sonuçların etkinliği daha düĢük olmayan diğer yöntemlerin kullanımı engellenmemiĢtir. Ring devrenin her bir bacağı tanımlanmıĢtır. Bir bacağın faz iletkeni ve bir diğer bacağın nötr iletkeni geçici olarak köprülenir. Geri kalan faz ve nötr iletkenler arasındaki direnç ölçülür, sınırlı bir okuma, test edilmekte olan ring iletkenlerde açık devre olmadığını gösterir. Daha sonra, geriye kalan iletkenler geçici olarak bir araya köprülenir. Bağlantılar ve cihaz Kılavuz Not'ta belirtilmiĢtir. Ringin çevresindeki her bir priz çıkıĢında, faz ve nötr kontaklar arasındaki direnç ölçülür ve not edilir. Ring boyunca çoklu loopların oluĢmamıĢ olması koĢuluyla, elde edilen okumaların yaklaĢık birbirleriyle aynı olması gerekir. Koruyucu iletkenin ring formunda olması durumunda, devre koruyucu iletkeniyle faz iletkenleri arasında yer değiĢtirilerek test yinelenir. Ringin bir bacağından bir faz iletkeni, ringin bir diğer bacağındaki devre koruma iletkeniyle geçici olarak köprü oluĢturacak biçimde bağlanır. Kalan faz iletkeni ve kalan bağlanmamıĢ devre koruyucu iletken arasında, devrenin kaynağında direnç ölçülür. Sınırlı bir okuma, test edilmekte olan ring iletkenleri arasında bir açık devre olmadığını gösterir. Kalan devre koruyucu iletken ve faz iletkeni geçici olarak birlikte köprü oluĢturacak biçimde bağlanır. Ringin çevresindeki her bir priz çıkıĢındaki devre koruyucu iletkeni ve faz iletken kontakları arasında direnç ölçülür. Devrede çoklu loopların bulunmaması koĢuluyla, elde edilen okumaların yaklaĢık olarak aynı olması gerekir. Ringin merkez noktasındaki okumalar yaklaĢık olarak (R1 + R2)'ye eĢittir. Bu değer kaydedilmeli ve sıcaklık için düzeltmeler yapıldığında, Tablo 41B1 ve Tablo 41B2'nin koĢullarıyla uyumun sağlandığını kanıtlamak amacıyla, devrenin topraklama hatası empedansının, Zs, hesaplanması için kullanılabilir. Tek göbekli kabloların kullanıldığı durumlarda, özel önlemleri alınması gerekir ve bunlar Kılavuz Notlar'da açıklanmıĢtır. 353

Elektrik Kılavuzu

Koruyucu iletkenlerin ana ve ek destek bağlantılarının sürekliliği. Her türden bağlantı iletkenleri de dahil bütün koruyucu iletkenler, elektrik açısından sağlam olduklarını ve doğru bağlandıklarını sağlamak amacıyla kontrol test edilmelidir. Ġletkenlerinin kesit alanı 35 mm2'nin altında olan kablolarda iletkenlerin indüktansı ihmal edilebilir. Bu değerin üstünde, indüktans önemli hale gelir ve ölçüm amacıyla uygun bir a.c. cihazının kullanılması gereklidir. AĢağıda ayrıntılarıyla verilen test yöntemi, koruyucu iletkenin sürekliliğini kontrol ettiği kadar, sıcaklık düzeltmeleri yapıldıktan sonra tasarımcının hesaplanmıĢ topraklama hata loopu empedansını, Zs, doğrulamasını sağlayan (R1 + R2) değerini de ölçer. Bu testler için düĢük dirençli ohmmetreler kullanınız. Test metodu 1. Dağıtım panosunda, faz iletkenini bütün devreyi içerecek Ģekilde koruyucu iletkene bağlayın. Daha sonra, devredeki her çıkıĢta faz ve toprak terminalleri arasında ölçüm yapın. Devrenin çıkıĢındaki ölçüm, (R1 + R2), Hat Çekme Yönetmelikleriyle uygunluğu doğrulamak için kaydedilmelidir. Koruyucu iletkenler de dahil ring devrenin sürekliliğinin test edilmesi gerektiğinde, test, ek bağlantıların koruyucu iletkenlere bağlanmasından önce yapılmalıdır. Test metodu 2. Süreklilik test cihazının bir terminalini bir test ucuna bağlayın ve bunu da tüketicinin toprak terminaline bağlayın. Daha sonra, süreklilik test cihazının diğer terminalini diğer test ucuna bağlayın ve bunu devrenin, ıĢık duyları, anahtarlar, priz çıkıĢları, vb. değiĢik noktalarındaki koruyucu iletkenlerle bağlantı kurmak için kullanın. Yukarıdaki yöntemle elde edilen direnç okuması, test uçlarının direncini içerir. Test uçlarının direncinin ölçülüp bu yöntem kullanılarak elde edilmiĢ direnç okumasından çıkarılması gerekir. Bağlantı iletkenlerinin sürekliliğini test etmek için Test metodu 2'yi kullanın. Toprak elektrot direnci. Bir toprak elektrodunun tesis edilmesinden sonra, direncin TT ve IT için Hat Yönetmeliklerindeki koĢulları karĢıladığını doğrulamak zorunludur. Bu test için topraklama elektrot direnci test cihazını kullanın. Bunun için, Kılavuz Not No. 1'deki Bölüm 16'ya baĢvurunuz.

354

Elektrik Kılavuzu

Burada iki test metodu anlatılmıĢtır fakat biz burada bir tanesini anlatacağız. Metot, iki test çivisinin (elektrotlar) kullanılmasını gerektirir ve aĢağıdaki gibi gerçekleĢtirilir. Topraklama elektroduna bağlantı dört terminalli test cihazının C1 ve P1 terminalleri kullanılarak gerçekleĢtirilir. Test uçlarının direncini dıĢarıda bırakmak için yöntemler verilmiĢtir. Geçici çivilere bağlantı, Şekil 12.8'de gösterildiği gibi yapılır. Test çivileri arasındaki mesafe önemlidir. Genel olarak, test edilen elektrot ve akım verilen çivi arasındaki mesafenin en azından elektrot sisteminin maksimum boyutunun on katı, örneğin, 3 m uzunluğundaki bir elektrot için 30 m, olması durumunda güvenilir sonuçlar elde edilmesi beklenir.

ġekil 12.8 Toprak elektrot direncinin ölçülmesi Üç okuma alınır: birincisi, potansiyel çivisi baĢlangıçta elektrot ve akım çivisinin yarı mesafesindeyken; ikincisi, elektroda doğru, elektrottan akım çivisine mesafenin %10'u konumunda; ve son olarak, akım çivisine doğru mesafenin %10'unda. Üç okuma karĢılaĢtırılarak, yüzde sapma belirlenebilir. Bu değer, üç okumanın ortalaması alınıp, bu ortalamadan sapma gösteren okumalar bulunup bu ortalamanın yüzdesi olarak ifade edilerek bulunur. Bu teknik kullanılarak elde edilen ölçümlerin doğruluğu tipik olarak okumaların yüzde sapmasının 1.2 katıdır. %2'nin üzerinde bir ölçüm doğruluğu elde etmeyi amaçlamak güçtür ve farklılığı %5'in üzerinde olan okumaların kabul edilmesi de önerilmez. Okumaların doğruluğunu kabul edilebilir düzeylere doğru iyileĢtirmek için test, elektrot ve akım çivisi arasındaki mesafe artırılarak tekrarlanmalıdır. 355

Elektrik Kılavuzu

Elektrolitik etkilerin üzerinden gelebilmek için cihazın çıktı akımının a.c. veya ters d.c. olabilir. Bu test cihazları fazlara duyarlı dedektörler kullandığından, aldatıcı akımlarla [:stray current] bağlantılı akımlar ortadan kaldırılmıĢtır. Geçici çivi dirençlerinin çok yüksek olması durumunda, bunların düĢürülmesine yönelik, çivilerin toprağa daha derin gömülmesi veya temas direncini artırmak amacıyla tuz çözeltisiyle ıslatılması gibi önlemler gerekli olacaktır. Toprak hata loop empedansı. Topraklama hata akımı loopu (fazdan toprağa loopu) hata noktasından baĢlayarak aĢağıdaki parçalardan oluĢur:  devre koruyucu iletken  ana topraklama terminali ve topraklama iletkeni  TN sistemleri için metalik dönüĢ geçidi veya TT ve IT sistemleri için toprak dönüĢ geçidi  transformatörün toprak ve nötr noktası boyunca geçit  transformatör sarımı ve transformatörden hata noktasına kadar faz iletkeni. Topraklama hatası empedansı, Zs, her devrenin priz çıkıĢlarını, aydınlatma noktalarını, tali kablolar diğer sabit ekipmanlarını içeren en uzak noktasında belirlenmelidir. Hatalı akımın etkilerini değerlendirmeye almak amacıyla ayarlamalar yapıldıktan sonra elde edilen değer Tablo 41B'de veya 41D'de verilen ayrıntılı değerleri geçmemeli veya r.c.d. korumalı devreler için Yönetmeliklerde verilen korumaya uygunluk değerini aĢmayacak ölçüde olmalıdır. Ze, tesisin besleme kaynağında bir faz toprak empedans test cihazı kullanılarak ölçülmelidir. Bu empedans ölçümü ana faz beslemesi ve ana topraklama araçları arasında, ana anahtar açıkken veya bütün devreler yalıtılmıĢ durumdayken yapılmalıdır. Topraklama araçları, test süresi boyunca, tesiste topraklanmıĢ eĢ potansiyelli bağlantıdan yalıtılacaktır. Kontakların oluĢturulması ve testin gerçekleĢtirilmesi sırasında test personeline veya tesisteki diğer kiĢileri zarar verilmemesi için dikkatli davranılmalıdır. Bu test için loop empedans test cihazı kullanınız. Bu Kılavuz Notu'nda Bölüm 16'ya bakınız. Radyal devrelerin koruyucu iletkenlerinin sürekliliğini test ederken veya ring son devrelerin sürekliliğini test ederken, (R1 + 356

Elektrik Kılavuzu

R2) değeri çevre sıcaklığında ölçülecektir. Bir son devre için ölçülen (R1 + R2) değerleri, herhangi bir dağıtım devresi için uygun (R1 + R2) değerlerine eklenmelidir. (R1 + R2) değerini belirlemenin alternatif bir yolu da doğru faz beslemesinin kullanılmasına ve devreden koruyucu iletken dönüĢünün kullanılmasına dikkat ederek son devrenin çıkıntısında loop empedans değerini ölçmektir. Bu loop empedansı eksi önceden ölçülen Ze değeri (R1 + R2) değeri olarak kabul edilebilir. Bu (R1 + R2) değerler, hata koĢulları altında devrenin Zs değerini belirlemek için kullanılacaktır fakat öncelikle iletken sıcaklığı için düzeltilmesi gereklidir. Bu da devrede kullanılan kablo tipine ve süreklilik testinin gerçekleĢtirildiği zamandaki çevre sıcaklığına bağlı olan düzeltme faktörlerinin kullanılmasını gerektirir. Bunların nasıl elde edileceğine dair ayrıntılar verilmiĢtir. BS 4293'e uygun, kalıntı akımla çalıĢtırılan genel amaçlı (gecikmesiz) cihazlar. Bu r.c.d. testlerinden önce, güvenlik gerekçesi nedeniyle, topraklama loop empedansının koĢulların karĢılandığının kontrolü için test edilmesi zorunludur. Bu testler için r.c.d. test cihazı kullanınız. Testler, r.c.d.'nin yük tarafında, korunan devrenin faz iletkeni ve ilgili c.p.c. arasında yapılmaktadır. Test sırasına beslenen yükle temas kesilmelidir. r.c.d. test cihazları cihazın çalıĢması için birkaç miliamperlik akım gerektirdiğinden, bunlar normal olarak test edilmekte olan devrenin faz ve nötründen elde edilmektedir. 3 telli bir devreyi koruyan üç fazlı bir r.c.d.'nin test edilmesi sırasında, devrenin nötrünün toprağa bağlanması gereklidir. Bu da test akımının enstrüman besleme akımıyla yükseleceği ve %50 test sırasında cihazların bazılarının çalıĢmamaları gereken zamanda çalıĢacağı anlamına gelir. Cihazın bozulmasından önce r.c.d.'nin çalıĢma parametrelerinin üreticilerin parametreleriyle kontrol edilmesi gereklidir. Belirli (bunlar verilmiĢtir) koĢullar altında, bu testler, açıktaki ve dıĢarıdaki iletken parçalar üzerinde potansiyel olarak tehlike yaratabilecek bir gerilim oluĢmasına yol açabilir. Bu nedenle, insanların veya canlı hayvanların bu parçalarla temas etmesini önleyecek önlemler alınmalıdır. Testler aĢağıdaki gibidir. (i) Hata akımı akıĢının 2 s boyunca r.c.d.'nin nominal trip akımının [:tripping current] %50'sine eĢit olması durumunda, cihaz açılmalıdır. (ii) Hata akımı akıĢının r.c.d.'nin nominal trip akımının %100'üne eĢdeğer olması 357

Elektrik Kılavuzu

durumunda cihaz 200 ms'den daha kısa bir süre içinde açılacaktır. r.c.d.'nin amaçlı olarak bir zaman gecikme rölesi içermesi durumunda, cihaz nominal gecikme zamanının %50'si artı 200 ms ve %100 nominal zaman aralığı artı 200 ms içinde trip etmelidir. Zaman gecikmesinin değiĢtirilebilirliği nedeniyle bir maksimum test süresi belirlemek mümkün değildir. Bu nedenle, devrenin koruyucu iletkeninin topraklama potansiyelinin üzerine 50 V'tan fazla çıkmaması zorunludur. Pratikte maksimum 2 s test süresinin yeterli olduğu ileri sürülmektedir. (iii) r.c.d.'nin doğrudan kontağa karĢı ek koruma sağlamak amacıyla kullanıldığı durumlarda, 150 mA'lik test akımıyla cihazın 40 ms'den daha kısa bir süre içinde açılması gereklidir. Makismum test süresi 50 ms'den uzun olmamalıdır. Her bir r.c.d. yapısında bir test cihazı da taĢımaktadır. Bu cihaz, r.c.d.'nin mekanik parçalarının kontrol edilebilmesini sağlar. Yukarıdaki testler vasıtasıyla ve integral test cihazıyla r.c.d.'nin trip ettirilmesi aĢağıda verilenlerin oluĢturulmasını sağlar. (i) r.c.d.'nin doğru duyarlıkla çalıĢmasını. (ii) Trip cihazının elektrik ve mekanik bileĢenlerinin bütünlüğü. Ġntegral test cihazının çalıĢtırılması aĢağıdakiler için test olanağı sağlamaz: (i) topraklama iletkeninin veya ilgili devre koruyucu iletkenlerin sürekliliğinin, veya (ii) herhangi bir topraklama elektrodunun veya diğer topraklama araçlarının, veya (iii) ilgili tesis topraklama sisteminin herhangi bir parçasının. Piller için yalıtım direnci test cihazları. Kılavuz Notlar'ın kapsamında olan yalıtım direnci testinde test gerilimi elle çalıĢtırılan bir jeneratörden sağlanabilir. Artık, yüksek gerilimin birimin içindeki özel devrelerden türetildiği, pille beslenen birkaç değiĢik yalıtım test cihazı vardır. Avo Megger Instruments Ltd tarafından üretilmiĢ olan ve Şekil 12.9'da gösterilen BM101'in biri 0'dan 200'e ve sonsuza kadar megaohm cinsinden yalıtım direncini okuyan; diğer üçü sırasıyla 0–1 M, 0–200  ve 0–2  aralıklarında dirençleri okuyan dört ölçeği vardır. Son ölçek süreklilik testi için uygundur. Yapısı gereği dayanıklı olan ve bu nedenle de sahada kullanım için ideal olan taut-band suspension indicator [:taut-band suspansiyon göstergeleri] kullanılmaktadır. Pilin durumunu gösteren bir gösterge eklenmiĢtir ve devreye enerji vermek amacıyla bir düğme kullanılmaktadır. Tek bir 9 V kuru pil güç kaynağı olarak iĢlev görür ve yalıtım test gerilimi 500 V d.c.'dir.

358

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12.9 BM101 tipi yalıtım ve süreklilik test cihazı Yüksek gerilim kabloları, vb. yüksek yalıtım direnci değerlerinin karĢılaĢılabileceği veya testlerin uzun süre alacağı kullanımlar için tasarlanan BM8/2 pille çalıĢan, birden çok gerilimli bir test cihazıdır. Döner bir anahtarla seçilen dört test gerilimi vardır: 100 V, 250 V, 500 V ve 1000 V. 1000 V gerilimde, sonuç aralığı 0-20 000 megaohm ve sonsuz arasındadır. 100 V gerilimde çalıĢma aralığı 0-2000 megaohm ve sonsuz arasındadır. Ölçek üzerindeki siyah beyaz bant pilin durumunu gösterir. BM101 gibi düğmeyle çalıĢtırılmaktadır ve altı tane 1.5 V pille beslenen bir güç kaynağı vardır. Kılavuz Notlar 12. Seçim ve inĢaat 13. Yalıtım ve anahtarlama 14. Denetim ve test 15. Yangından koruma 16. Elektrik Ģoklarına karĢı koruma 17. AĢırı akıma karĢı koruma 18. Özel konumlar

359

Elektrik Kılavuzu

Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği-Türkiye AĢağıda yapılan değiĢkliklerle hizmete giren Elektrik Ġç Tesis Yönetmeliğini bulacaksınız:

I.YÖNETMELİĞİN KAPSAMI Madde 1 – Bu yönetmelik elektrik iç tesislerinin kurulmasına ve iĢletilmesine dair hükümleri kapsar; elektrik enerjisinin üretilmesine ve dağıtılmasına dair yapı içindeki tesisleri kapsamaz. AĢağıdaki elektrik tesisleri elektrik iç tesisi sayılır. a) (DeğiĢik fıkra: RG 12/07/1998- 23400) Sürekli elektrik tesisleri: Yapıların yada kümelerinin içinde, bitiĢiğinde yada bu yapılara ek olarak bunların dıĢında sürekli kullanılmak için kurulan asansör tesisleri dıĢındaki alçak gerilimli her türlü tesislerdir. Yapıların iç aydınlatma, kuvvet, alçak gerilim kompanzasyon tesisleri, çağırma, alarm, arama, yıldırımlık, akü, doğrultmaç (redresör) hoparlör, anten, telefon ve televizyon tesisleriyle, bu yapıların bahçe aydınlatma tesisleri ve yukarıda açıklanan tesislerin dıĢarıda kurulan bölümleri sürekli tesis sayılır. b) (DeğiĢik fıkra: RG 25/10/1996- 22798) Tesisi yaptıran kimsenin arazisi ile sınırlı enerji nakil hattı içermeyen, bağımsız alçak gerilimli elektrik tesisleri (bir ev, bağ veya bahçenin yalnızca kendi gereksinimlerini karĢılamak için tahsis edilecek motopomp tesisi ve benzeri tesisler) c)Geçici elektrik tesisleri Geçici elektrik tesisleri yukarıda (a) ve (b) madde bölümlerinde açıklanan tesislere bağlanmıĢ olan yapıların içinde yada dıĢında, sürekli tesisin iĢletmeye açılmasına kadar kullanılmak için geçici olarak kurulan ve sürekli olarak kullanılmayan alçak gerilimli her türlü tesislerdir. Lunapark, panayır gibi tesisler ve Ģantiyeler geçici tesis sayılır.

II. YÖNETMELİĞİN UYGULANMASI UYGULAMA Madde 2 - a)Bu yönetmelik a.l - Yeni kurulacak tesislerde, a.2 - Kurulu tesislerin tamamen değiĢtirilmesi durumunda, a.3 - Kurulu tesislerde açık ve belli olarak ölüm yaralanma ve 360

Elektrik Kılavuzu

yangına neden olabilecek durumlarda, a.4 - Kurulu tesislerde bozukluk yada değiĢikliğin yakındaki diğer tesislerde önemli karıĢıklık yada tehlikeler doğurması durumunda, a.5 - Kurulu bir tesisi esasına etki etmeyecek biçimde yapılacak geniĢletmelerin, değiĢikliklerin ve onarmaların yalnızca bu bölümlerinde, uygulanır. Kurulu tesislerin kesilmiĢ olan akımlarının yeniden verilmesi anında yada iĢletme tarafından serbest olarak yapılacak muayene sonunda a.3 ve a.4'de açıklandığı gibi bozuk ve tehlikeli görülen tesislerin bu Yönetmelik hükümlerine göre bir ay içinde düzeltilmesi aboneye bildirilir. Tesis bu süre içinde düzeltilmemiĢse, iĢletme abonenin akımını keser. Bu bozukluk ve tehlikeli durum tümünde varsa, a.2'de yer alan hükme göre iĢlem yapılır. Akımın derhal kesilmesini gerektiren tehlikeli durumlarda bu süre verilmez. b) Bu Yönetmeliğin herhangi bir maddesinin uygulanması mahalli Ģartlar nedeniyle zorluklar yada teknik geliĢmeyi önleyecek durumlar ortaya çıkarırsa, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı'na yapılacak gerekçeli baĢvurma üzerine Bakanlık yalnızca o baĢvurma için söz konusu maddenin uygulanmamasına izin verebilir.

III. TARİFLER TARĠFLER Madde 3 - a}Tesislere ve Ģebekelere dair tarifler a.l – (DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri: Ġnsanlar, diğer canlılar, bitkiler ve eĢyalar için bazı durumlarda (yaklaĢma, dokunma vb.) tehlikeli olabilecek ve elektrik enerjisinin üretilmesini özelliğinin değiĢtirilmesini, biriktirilmesini, iletilmesini, dağıtılmasını ve mekanik enerjiye, ıĢığa, kimyasal enerjiye vb. enerjilere dönüĢtürülerek kullanılmasını sağlayan tesislerdir. a.2 - Elektrik Zayıf akım Tesisleri: Normal durumlarda, insanlar ve eĢyalar için tehlikeli olan akımların meydana gelemediği tesislerdir, a.3 - ġebeke : Akım kaynağından tüketim araçlarının bağlantı ucuna kadar 361

Elektrik Kılavuzu

olan hava hatları ve kabloların tümüdür (ġekil-12.10). ġekilden anlaĢılacağı gibi Ģebeke, dağıtım Ģebekesi ve tüketici tesisinden meydana gelmektedir.

ġekil 12.10: a.4 - Dağıtım ġebekesi : Akım kaynağından tüketici tesisine kadar olan hava hatları ve kabloların tümüdür (ġekil 12.10) a.5 - Tüketici Tesisi : Yapı bağlantı kutusunda sonraki yada bunun gerekli olmadığı yerlerde tüketim araçlarında önceki son dağıtım tablosunu çıkıĢ uçlarından sonraki elektrik iĢletme araçlarının tümüdür. a.6 - (DeğiĢik ifade: RG 30/11/1995- 22479) Yapı Bağlantı Hattı (Besleme Hattı, Ġrtibat Hattı, Rakordman Hattı): Dağıtım Ģebekesi ile yapı giriĢ hattı arasındaki bağlantı hattıdır. a.7 - Yapı GiriĢ Hatları: Hava hatlarında, yapıya bağlı bir konsol yada dam direğine konan hava hattı izolatörler ile yapı bağlantı kutusu arasına çekilen hatlardır. Yeraltı kablo Ģebekelerinde, bağlantı hattının yapıya girdiği nokta ile bağlantı kutusu arasındaki bağlantı kablosudur. a.8 Ana Kolon hattı : ĠĢletmeye ait besleme noktasından (ana buat) tüketicinin ilk dağıtım noktasına (ana tablo, sayaç) kadar olan besleme hattıdır. a.9 - Kolon Hattı Tüketiciye ait ilk dağıtım noktası ile öteki dağıtım noktaları arasındaki yada tablolar arasındaki hatlardır. a. 10 - Linye Hattı Dağıtım Kablosundan son aydınlatma aygıtı (armatürü) yada prizin bağlandığı kutuya (buat) kadar olan hatlardır. 362

Elektrik Kılavuzu

a. ll- Sorti Hattı: Linye hattı ile aydınlatma aygıtı yada priz arasındaki bağlantı hattıdır. a. 12 - (DeğiĢik ifade: RG 30/11/1995- 22479) Yapı Bağlantı kutusu (Ana Buat veya Kofre): Yapıların elektrik tesisini Ģebekeye bağlayan, sigortaların tesis edilmesini ve aynı zamanda genel elektrik Ģebekesinde tüketim tesisine elektrik enerjisi verilmesini sağlayan bir düzendir. a. 13 - Yapı Elektrik Tesisleri: Ev, ticarethane, büro vb. yerlerde yapılan ve toprağa karĢı gerilimi 250 V'a kadar olan elektrik kuvveli akım tesisleridir. a. 14 - (DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) ġebeke (Sistem) Tipleri : TS 3994'e göre elektrik sistemleri (Ģebekeleri) sınıflandırılarak aĢağıda açıklanan üç tipe ayrılmıĢtır. -TN Sistemi: TN Sistemi, Ģebeke topraklama noktasını toprağa doğrudan bağıl olduğu ve tesisatta gövdelerin koruma iletkenleri ile Ģebeke topraklamasına bağlantılı olduğu sistemdir. TN Sistemleri, koruma (PE) ve nötr (N) iletkenlerinin durumlarına göre üç Ģekilde uygulanabilir: -TN-(Sistemi : TN-(sisteminde koruma ve nötr iletkenleri birleĢtirilerek Ģebekenin tamamında ortak bir iletken (PEN) olarak çekilir (ġekil 12-11) -TN-S Sistemi : TN-S sisteminde koruma ve nötr iletkenleri Ģebekenin tamamı boyunca ayrı ayrı çekilir (ġekil 12.12). TN-C-S Sistemi :TN-C-S sisteminde koruma ve nötr iletkenleri, Ģebekenin bir bölümünde ayrı ayrı, bir bölümünde de ortak bir iletken olarak çekilir (ġekil 12-13). TT Sistemi: TT sistemi, Ģebeke topraklama noktasının toprağa doğrudan bağlı olduğu ve gövdelerin Ģebeke topraklama elektrotlarından ayrı topraklama elektrotlarına bağlandığı sistemdir (ġekil 12-14). IT Sistemi: IT sistemi, Ģebeke topraklama noktasının toprağa bağlı olmadığı veya bir empedans (direnç veya endüktans bobini) üzerinden bağlı olduğu ve gövdelerin ayrı veya direnç yada endüktans bobinlerinin topraklama elektrotlarına bağlı olduğu 363

Elektrik Kılavuzu

sistemdir. IT sistemleri üç Ģekilde uygulanabilir: -IT sisteminde gövde (koruma) ve empedans topraklama elektrotları ayrı ayrı tesis edilmiĢ olabilir (ġekil 12-15). -IT sisteminde gövde ve empedans topraklama elektrotları ortak olabilir (ġekil 12-16). -IT sistemi, bir sıfır bileĢen endüktans bobini (nötr kompanzasyon bobini) üzerinden baĢka sistemlerden (TN veya TT) beslenmiĢ olabilir (ġekil 12-17). Açıklama : TN, TT ve LT Ģeklindeki sınıflandırmada kullanılan sembollerin anlamlan aĢağıda açıklandığı gibidir: Birinci harf : ġebeke (sistem) topraklama noktasının (üç fazlı sistemlerde topraklama noktası, genellikle generatör veya güç transformatörünün nötr noktasıdır) toprağa göre durumunu belirtir: T: Toprağa doğrudan (olabildiğince düĢük empedansla) elektriksel bağlantı. I : Hiçbir toprak bağlantısı yok (gerilimli bölümler topraktan yalıtılmıĢ) veya bir empedans üzerinde toprakla bağlantı. Ġkinci harf: Elektrik tesisatında gövdelerin toprağa göre durumunu belirtir. T : ġebeke topraklama noktası ile herhangi bir bağlantının

varlığı gözetilmeden toprağa doğrudan (olabildiğince düĢük empedansla) elektriksel bağlantı. N : ġebeke topraklamasına doğrudan (olabildiğince düĢük 364

Elektrik Kılavuzu

empedansla) elektriksel bağlantı.

365

Elektrik Kılavuzu

366

Elektrik Kılavuzu

367

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12-17

Bir dış sistemden (tn veya tt olabilir) beslenmekte olan

sistem b) ĠĢletme araçlarına dair tarifler: b.l- Elektrik iĢletme araçları (Kısaca iĢletme araçları): Tüm olarak yada ayrı bölümler halinde elektrik enerjisinin kullanılmasını sağlayan araçlardır. b.2 - Elektrik tüketim araçları (Kısaca tüketim araçları yada tüketiciler): Elektrik enerjisini, elektriksel olmayan baĢka bir enerjiye çeviren yada haberleĢmede kullanılan elektrik iĢletme araçlarıdır. b.3 - AĢırı akım koruma aygıtları : Elektrik akımını, öngörülen bir sınır değeri aĢması durumunda kendiliğinden kesen aygıt ve düzenlerdir. Bunlar, -Eriyen telli sigortalar ile, -AĢırı akım koruma anahtarları (otomatik sigorta, motor koruma anahtarları gibi) olmak üzere iki bölüme ayrılır. b.4 - Nemli yer iletkenleri: Nemli, ıslak yerlerde ve açık havada kullanılmaya elveriĢli iletkenlerdir. c) iletkenlere ve iletken bölümlerine dair tarifler: c.1 - Faz iletkeni : Akım kaynaklarını tüketicilere bağlayan fakat orta noktadan yada yıldız noktasından çıkmayan iletkenlerdir. 368

Elektrik Kılavuzu

C.2 - Orta iletken : -Bir doğru akım sisteminin yada bir fazla alternatif akım sisteminin orta noktasından, örneğin üç iletkenli bir sistemin orta noktasından çıkan iletkenlerle; -Çok fazlı bir sistemin, örneğin üç fazlı bir sistemin yıldız noktasından çıkan iletkenlerdir. Son durumdaki orta iletkene yıldız noktası iletkeni yada nötr iletkeni denir. C.3 - (DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Koruma iletkeni: ĠĢletme araçlarının gövdesini, -Koruma topraklama sisteminde topraklayıcıya, (NOT: Tamamı metal borulardan meydana geldiği bilinen su borusu Ģebekesi topraklayıcı olarak kabul edilemez) -Sıfırlama sisteminde sıfır iletkenine -Koruma hattı sisteminde birbirlerine ve topraklayıcıya -Hata gerilimi koruma bağlaması sisteminde topraklayıcıya bağlayan iletkenlerdir. -Sıfırlama sisteminde sıfır iletkeni de koruma iletkenidir. c.4 - Sıfır Ġletkeni : Doğrudan doğruya topraklanmıĢ bir iletken olup genellikle sıfırlamada koruma iletkeni olarak kullanılabilen orta iletkendir. Sıfır iletkeninin kesinlikle bir orta iletken olması gerekmez: özel durumlarda topraklanmıĢ bir faz iletkeni de sıfır iletkeni olarak kullanılabilir. c.5 - Aktif Bölümler: ĠĢletme araçlarını normal iĢletme Ģartlarında gerilim altında bulunan iletkenleri ve iletken bölümleridir. Orta iletkenler de aktif bölümlere girer, fakat sıfır iletkenleri ve bunlara iletken olarak bağlı bölümler aktif bölüm sayılmaz. c.6 - Gövde : ĠĢletme araçların her an dokunulabilen, aktif bölüm olmayan fakat bir arıza durumunda gerilim altına girebilen iletken bölümleridir. d) elektriksel değerlere ve bunlarla ilgili öteki terimlere dair tarifler : d.l -Anma değerleri : Anma gerilimi, anma akımı, anma gücü, anma frekansı gibi iĢletme araçları ile tesislerin boyutlandırılmasında temel alınan değerlerdir. d.2 - Gerilimler: 369

Elektrik Kılavuzu

AĢağıda açıklanan gerilim değerleri için alternatif gerilimde etken değerler, doğru gerilimde ise aritmetik ortalama değerler göz önüne alınmalıdır, i) ġebeke anma gerilimi : ġebekeyi adlandıran ve belirli Ģebeke iĢletme karakteristikleri için referans gösterilen gerilimdir. ii) ġebeke en yüksek gerilimi : Normal iĢletme Ģartlan altında Ģebekenin herhangi bir noktasında ve herhangi bir anda var olan gerilimin en yüksek değeridir. Açıklama:ġebekedeki açma-kapama olayları ve gerilimlerdeki ani değiĢmelerden ileri gelen geçici gerilimler bu tarifin kapsamına girmez. iii) Yalıtkanlık gerilimi : Bir iĢletme aracının yalıtkanının boyutlandırılmasında temel alınan standart gerilimdir. iv) ĠĢletme gerilimi: Bir iĢletme aracının yada tesis bölümünün iletkenleri arasında iĢletme sırasında var olan gerilimdir. v) Toprağa karĢı gerilim : Orta noktası yada yıldız noktası topraklanmıĢ olan Ģebekelerde bir faz iletkenini bu noktaya karĢı gerilimidir. Bu gerilim faz gerilimine eĢittir. Bunun dıĢındaki Ģebekelerde, bir faz iletkeninin toprağa temas etmesi durumunda öteki faz iletkenleri ile toprak arasında meydana gelen gerilimdir. Arıza yerinde ark yoksa, bir fazın toprağa karĢı gerilimi faz arası gerilimine eĢittir. vi) El ulaĢma uzaklığı : Normal olarak girilip çıkılan yerlerde insan elinin, yardımcı bir araç kullanmadan her yönde ulaĢabileceği uzaklıklardır. Bu uzaklıklar, basılan yüzeyden baĢlayarak yukarıya doğru 2.5 m. aĢağıya ve yanlara doğru 1.25 m. varsayılır. vii) ĠĢletme Yalıtkanlığı : ĠĢletme sırasında gerilim altında bulunan tesis bölümlerini öğeleri arasında ve bunlarla gerilim altında bulunmayan iletken bölümler arasında yalıtkanlık gerilimi için öngörülen yalıtkanlıktır. viii) Akım devresi: Akım kaynağı ile tüketim aracı arasındaki kapalı akım yoludur. e) (DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Topraklamaya dair tarifler: 370

Elektrik Kılavuzu

Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliğine bakınız. f) Kapalı yer çeĢitlerine dair tarifler: Kapalı yerler, ancak yersel durumları ve iĢletme Ģartları doğru olarak bilindiğinde aĢağıda yazılı yer çeĢitlerinden birine sokulabilirler. Örneği kapalı bir yerin yalnız bir bölümünde fazla nem meydana gelmekle birlikte öteki bölümleri iyi bir havalandırma ile kuru tutulabildiğinde bu yerin tümünün nemli yer sayılması gerekmez. f.1 - Elektrik iĢletme yerleri: Esas olarak elektrik tesislerinin iĢletilmesine ait yerler olup buraların yalnız ilgili iĢletme personeli girebilir. Örneğin bağlama tesisi bölümleri, kumanda yapıları ayrılmıĢ bölümlerdeki dağıtım tesisleri, ayrılmıĢ elektrik deney yerleri ve laboratuarlar, makineleri yalnızca yetkili personeli tarafından kullanılabilir) santral makine daireleri ve benzeri yerler bu gruba girer. f.2 - Kilitli elektrik iĢletme yerleri : Yalnız elektrik tesislerin iĢletilmesine yarayan ve kilit altında tutulan yerlerdir. Kilit ancak görevliler tarafından açılabilir. Bu yerlere yalnız yetkililerin girmesine izin verilir. Örneğin kilitli bağlama ve dağıtma tesisleri, sac mahfazalı yada yapı tipindeki tesisler içinde bulunan hücreler, transformatör hücreleri, direk tipi transformatör postaları ve asansörlerin makine daireleri bu gruba girer. f.3 - Kuru yerler: Normal olarak yoğuĢma suyunun meydana geldiği ve havanın su buharı ile doymadığı yerlerdir. Örneğin konutların oturma odaları ve salonları ile otel odaları ve bürolar bu gruba girer. Bunlardan baĢa ticarethane bölmeleri, satıĢ bölümleri, tavan araları, merdiven bölmeleri, ısıtılan ve havalandırılabilen bodrumlar da bu gruba sokulabilir. Konutlardaki mutfaklar ile konut ve otellerdeki banyo dairelerinin küvet bölmesinin dıĢında kalan ve zaman zaman nemlenen yerler tesis olarak kuru yer sayılır. f.4 - Nemli ve ıslak yerler: ĠĢletme araçları güvenliğinin nem, yoğunlaĢma suyu, kimyasal yada benzer etkilerle azalabileceği yerlerdir. Örneğin büyük mutfaklar, bulaĢık yıkama yerleri, fırınların hamur hazırlama yerleri, soğuk hava depoları, su pompa daireleri, ısıtılmayan yada havalandırılmayan bodrumlar, konut ve otellerdeki banyo dairelerinde küvet bulunan bölmeler ve kazan daireleri gibi 371

Elektrik Kılavuzu

yerler bu gruba girer. Tabanları, duvarları hatta donanımları temizlik amacı ile hortumla yıkanan nemli ve ıslak yerler için örnekler :Bira ve Ģarap mahzenleri, ıslak olan atölyeler, araba yıkama yerleri, çamaĢırhaneler, ayrıca banyolar, hamamlar ve duĢ köĢeleri, galvanik iĢletmeler vb. yerler. f.5 - Yangın tehlikesi olan yerler: Tehlikeli olabilecek orandaki kolay tutuĢabilen maddelerin, elektrik iĢletme araçlarına bunlarda meydana gelen yüksek sıcaklık yada arklar nedeniyle tutuĢabilecek kadar yakın bulunma tehlikesi olan yerlerdir. Örneğin kağıt, tekstil ve kereste fabrikalarının iĢletme ve kurutma daireleri, ambarları yada bunların bazı bölümleri ve açıkta bulunan bu Ģekildeki yerler, kuru ot, saman, keten ve kenevir ambarları bu gruba girer. Ayrıca motorları karbüratörlü olan araçların garajları ve bunların ek bölmeleri ile kalorifer tesislerindeki yağ yakma tesisleri de yangın tehlikesi olan yerlere girer. f.6 - Kolay tutuĢabilen katı maddelerin bulunduğu yerler: Bir kibrit alevine 10 saniye süre ile tutulduktan sonra kendiliğinden yanması süren yada için için yanan katı maddelerdir. Kuru ot, saman, saman tozu, odun talaĢı, magnezyum talaĢı, çeltik sapı ve kabukları, sıkıĢık olmayan kağıt, pamuk yada selüloz lifleri bu gruba girer. f.7 - Patlama tehlikesi olan yerler : Mahalli durumlarda ve iĢletme Ģartlarına göre hava ile patlayıcı karıĢımlar meydana getiren gaz, buhar, buğu yada tozların tehlike yaratacak oranda toplanabildikleri yerlerdir. Aseton, asetilen, etil alkol, amonyak, benzin, bütan, dizel yağı, ısıtma yağlan, metan, naftalin, sülfürik asit, havagazı, hidrojen vb. gibi yanabilen gaz ve buharlar meydana getiren maddeler ile kükürt, fosfor, grafit, magnezyum, çinko,naftalin, polivinil klorid, kauçuk, pamuk tozu, sert ve iğne yapraklı ağaçlar, tütün, linyit, kok, odun kömürü vb. gibi yanabilen sanayi tozlarını meydana getiren maddelerin iĢlenmesi, kurutulması ve ambarlanmasına yarayan bölmeler ile kapalı yerler yada bunların bir bölümü ile depolar, aygıtlar ve açık havadaki tesisler patlama tehlikesi olan yerler sayılır. f.8- ĠnĢaat Ģantiyelerin elektrik tesisleri: ĠnĢaat Ģantiyeleri ile çelik-yapı montaj iĢlerinde kullanılan 372

Elektrik Kılavuzu

elektrik tesisleridir. GeniĢletme, değiĢtirme, onarım ve yıkama amacı ile yapılan inĢaat iĢlerinin yerleri de inĢaat Ģantiyesi sayılır. Yalnız, el lambalarının, lehim havyalarının, kaynak aygıtlarını ve elektrikli matkaplar, taĢlama ve parlatma makineleri ile elektrikli aygıtların ayrı ayrı kullanıldığı iĢ yerleri inĢaat Ģantiyesi sayılmaz. f.9 - Tarım ĠĢletme Yerleri: Tarım iĢleri ve benzeri amaçlarla kullanılan ve nem, toz, kimyasal olarak kuvvetle etki eden buhar, asit yada tuzların elektrik iĢletme araçlarını yalıtkanları üzerine etki etmesi yüzünden insanlar, hatta büyük baĢ hayvanlar için kaza tehlikesi olan yada kolay tutuĢabilen maddelerin bulunması nedeniyle yangın tehlikesi olan yerlerdir. Bu iĢletmelerde bulunan konutların tesisleri bu tarifin kapsamına girmez. At, sığır, koyun ve domuz gibi hayvanlar büyük baĢ hayvan sayılır. Tarımsal iĢletme yerlerinden : -Ahırlar, kümesler, -Zahire ambarları, yer ambarları, samanlıklar, kuru ot depolan, -Harman yerleri, zahire kurutma tesisleri, -Bulgur değirmenleri vb. yerler, hem nemli, hem de yangın tehlikesi olan yerler sayılır. g) Hata ÇeĢitleri ile Akımlara ve Gerilimlere Dair Tarifler: g.l- Yalıtkanlık Hatası: Yalıtkanın hatalı durumudur. g.2- Gövde Teması: Bir hata sonucunda bir elektrik iĢletme aracının gövdesi ile aktif bölümler arasında meydana gelen iletken bağlantıdır. g.3- Kısa Devre :

373

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12.18 - Kısa devre ve hat teması ĠĢletme bakımından birbirine karĢı gerilim altında olan iletkenler ( yada aktif bölümler) arasında, bir arıza sonucunda meydana gelen iletken bağlantıdır. Ancak olayın kısa devre sayılabilmesi için arızanın olduğu akım devresi üzerinde bir tüketim aygıtının direnci gibi baĢka bir faydalı direncin bulunmaması gerekir. (ġekil-12.18) g.4- Hat Teması : Kısa devre olayının geçtiği akım devresi üzerinde faydalı bir direnç bulunursa, bu olaya hat teması adı verilir. (ġekil-12.18). g.5-Toprak Teması: Bir faz iletkeni yada iĢletme gereği yalıtılmıĢ bir orta iletken ile toprak yada topraklanmıĢ bölümler arasında iletken bir bağlantıdır. g.6- Hata Akımı : Bir yalıtkanlık hatası sonucunda geçen akımdır. Hata akımı ya bir kısa devre akımıdır yada toprak teması akımıdır. g.7 - (DeğiĢik fıkra: RG 04/04/1986- 19068) Kaçak Akım : Gerilim altında bulunmayan iletken bölümler, akım sisteminin orta noktasına, doğrudan doğruya topraklanmıĢ bir Ģebeke noktasına yada toprağa iletken olarak bağlı ise, gerilim altında olan tesis bölümlerinde bu bölümlere yalıtkan madde üzerinden iĢletme gereği geçen akımdır. g.8 - Alçak Gerilim : Etken değeri 1000 volt yada 1000 voltun altında olan gerilimdir. g.9 - Yüksek Gerilim : Etken değeri 1000 voltun üstünde olan gerilimdir. Açıklama : g.7 - ve g.8 - de açıklanan gerilim değerleri faz arasıdır. 374

Elektrik Kılavuzu

g.10 - (DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Tehlikeli Gerilim : Etkin değeri 50 voltun üstünde olan gerilimdir. g.ll -AĢırı Gerilim : Genellikle kısa süreli olarak iletkenler arasında yada iletkenlerle toprak arasında meydana gelen, iĢletme geriliminin izin verilen en büyük sürekli değerini aĢan, fakat iĢletme frekansında olmayan bir gerilimdir. g.12 - Hata Gerilimi: Aygıtların gövdeleri arasında yada bu gövdelerle referans toprağı arasında hata durumunda meydana gelen gerilimdir. (ġekil12.19). g.13 - Topraklayıcı Gerilim : Bir topraklayıcı yada topraklama tesisi üzerinden akım geçmesi durumunda bunlarla referans toprağı arasında meydana gelen gerilimdir (ġekil 12.20). g. 14 - Dokunma Gerilimi : Topraklama geriliminin, insan tarafından köprülenebilen bölümüdür. (ġekil12.19). g.15 - Adım Gerilimi : Topraklama geriliminin, insanın 1 m'lik adım açıklığı ile köprülenebilen bölümüdür (ġekil 12.20).

ġekil 12.19 - Bir alçak gerilim tesisinde bir yalıtım hatası sonucunda meydana gelen hata akımı ve hata gerilimi a. Çıplak zemin üzerinde duran bir insana gelen (isabet ede) dokunma 375

Elektrik Kılavuzu gerilimi b. YalıtılmıĢ zeminde duran ve su musluğuna dokunan insana gelen dokunma gerilimi Ih : Hata gerimi Ud: Dokunma gerilimi Ih: Hata gerimi Ro: ĠĢletme topraklaması Rt: Topraklama direnci t: Referans toprağı Ut: Topraklayıcı gerilimi Uad : Adım Gerilimi Et : Topraklayıcı E2 : Referans toprağı

ġekil 12.20- Bir topraklayıcı ile referans toprağı arasındaki gerilimin değişimi h-Gerilim altındaki bölümlere dolaylı (endirekt)olarak dokunmaya karĢı koruma düzenlerine dair tarifler; ( DeğiĢik ifade: RG 08/12/2000- 24254) Ġnsanları ve evcil hayvanları 5O voltun üzerindeki dokunma gerilimlerinin neden olacağı tehlikelerden korumak için kullanılacak düzenlerin tümüdür. Bu düzenler aĢağıdaki gibi tarif edilirler: h.1- Koruyucu Yalıtma : ĠĢletme yalıtkanlığına ek olarak yapılan ve gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinin: iĢletme yalıtımının görev yapmaması durumunda gerilim altında kalmalarını önleyecek yada bunları dıĢtan örtecek biçimde yapılan yalıtmadır. h.2 - Üzerinde Durulan Yerin Yalıtılması: Ġnsanın, üzerinde bulunduğu yer aracılığı ile toprağa ve el ulaĢma uzaklığı içindeki toprakla temasta olan gerilim altında olmayan 376

Elektrik Kılavuzu

iletken tesis bölümlerine ve öteki iletken bölümlere karĢı yalıtıldığı bir koruyucu yalıtma biçimidir. h.3 - Küçük Gerilim : Bir yalıtım hatasında yüksek dokunma gerilimi baĢ göstermemesi için, anma gerilimleri 42 volta kadar olan akım devrelerinin topraklanmadan çalıĢtığı bir korunma tedbiridir. h.4 - Koruma Topraklaması : Bir yalıtım hatasında (tam gövde teması) elektrik devresinin aĢırı akım koruma aygıtları ile açılmasını sağlamak için, gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinin topraklayıcılara yada topraklanmıĢ bölümlere doğrudan doğruya bağlanmasıdır. h.5 - Sıfırlama : Bir yalıtım hatasında (tam gövde teması) elektrik devresini aĢırı akım koruma aygıtları ile açılmasına sağlamak için, gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerini sıfır iletkenine yada buna iletken olarak bağlanmıĢ olan bir koruma iletkenin aynı biçimde bağlanmasıdır. h.6 - Koruma Hat Sistemi: Yalıtım hatalarında yüksek dokunma geriliminin meydana gelmesin önlemek için gerilim altında olmayan tüm iletken tesis bölümlerini birbirine ve dokunulabilen iletken yapı bölümlerine, boru Ģebekeleri ve benzeri tesis bölümleri ile yıldız noktaları topraklanmamıĢ Ģebekelerin topraklayıcılarına iletken olarak bağlanmasını sağlayan bir düzendir. h.7 - Hata Gerilimi Koruma Bağlaması: Gerilim altında olmayan iletken tesis bölümleri ile bir yardımcı topraklayıcı arasında yüksek bir dokunma gerilimini meydana gelmesi durumunda bir hata gerilim koruma anahtarının elektrik devresini kendiliğinden açtığı bir bağlantı biçimidir. h.8 - Hata akımı Koruma Bağlaması: Gerilim altına olmayan iletken tesis bölümleri üzerinde yada topraktan anahtarın anma hata akımını aĢan bir hata akımının geçmesi durumunda, bir hata akımı koruma anahtarının elektrik devresini kendiliğinden açtığı bir bağlantı biçimidir. h.9 Koruyucu Ayırma : Bir yalıtım hatasında dokunma gerilimi meydana gelmemesi için bir akım tüketim aygıtının bir ayırma transformatörü aracılığı ile besleme Ģebekesinden iletken olarak ayrılmasını sağlayan bir koruma düzenidir. ( DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) Açıklama : Bu 377

Elektrik Kılavuzu

yönetmeliğin kapsamına giren tesislerle ilgili diğer tarifler için bu tesislerle ilgili standartlardaki ve ilgili bakanlıklarca onaylanmıĢ teknik Ģartnamelerdeki tarifler göz önünde bulundurulmalıdır.

IV. GENEL HÜKÜMLER GERİLİMLER Madde 4 - Bu Yönetmeliğin kapsamına giren tesislerde kullanılacak gerilimler aydınlatma, kuvvet, sinyal, kumanda ve haberleĢme tesisleri için alternatif ve doğru akımda 1000 volt yada 1000 voltun altında olan gerilimdir. KISALTMALAR Madde 5: (DeğiĢik:RG-16.07.2004/ 25494) Bu Yönetmelikte geçen; Bakanlık:Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığını, KuruluĢ / ĠĢletme: Türkiye Elektrik Dağıtım A.ġ. Genel Müdürlüğünü, Bağlı Ortaklık, Müessese Müdürlüklerini ve Koordinatörlükler ile 3096 ve 4628 sayılı Kanunlara göre kurulmuĢ veya kurulacak olan dağıtım Ģirketleri veya perakende satıĢ Ģirketlerini, Elektrik Tesisatçısı veya Tesisatçı: Elektrik iç tesis yapım iĢini üstlenen ve ilgili idarelere karĢı yürürlükteki kanunlara, yönetmeliklere, imar planına, ruhsat ve eki projelerine, Türk Standardlarına, teknik Ģartnamelere, iĢ güvenliği ile ilgili tüzüğe, ilgili diğer tüm mevzuat hükümlerine, fen sanat ve sağlık kurallarına uygun olarak tamamlanmasından, tesisatın sağlamlığından, niteliklerinden, usulsüz ve tekniğe aykırı yapılmasından doğacak zararlardan sorumlu olan elektrik yüksek mühendisi, elektrik veya elektrik-elektronik mühendisi yada elektrikle ilgili fen adamlarını, Proje Müellifi: Ġlgili kanunlar ve yönetmeliklere göre elektrik iç tesis projesini yürürlükte bulunan Elektrik Ġç Tesisleri Proje Hazırlama Yönetmeliği’ne uygun olarak hazırlama yetkisine sahip gerçek kiĢiyi, Denetim KuruluĢu:Tesis sahibi tarafından tercih edilen ve 4708 sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun kapsamındaki yapıları denetlemekle görevli olan yapı denetim kuruluĢlarını, bu kanunla belirlenen pilot iller dıĢında kalan yerlerde ise uzmanlık konularına göre yapının elektrikle ilgili fenni mesuliyetini üzerine alan fenni mesulü ve bu Kanun kapsamı dıĢında kalan diğer yapılarda elektrik 378

Elektrik Kılavuzu

iç tesislerini muayene etmekle görevli olan, elektrik iç tesislerine enerji verecek kuruluĢları, ifade eder.

V. YÖNETİMLE İLGİLİ HÜKÜMLER : V.A - ELEKTRĠK TESĠSATÇILARINA DAĠR HÜKÜMLER Madde 6 - ELEKTRĠK ĠÇ TESĠS ĠġLERĠN YAPILMASI Yapılan iç tesis iĢleri, iĢletmeye kayıtlı elektrik tesisatçıları tarafından yapılır Madde 7 - ELEKTRĠK TESĠSATÇILARININ ĠġLETMEYE KAVDOLMASI (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) Elektrik Tesisatçıları Türkiye'nin herhangi bir yerinde bu yönetmeliğin kapsamına giren iĢleri yapabilmek için herhangi bir iĢletmeye baĢ vurarak kayıt yaptırmak zorundadır. (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) ĠĢyerinin bulunduğu yerin dıĢında yapılacak tesisler için, tesisin bulunduğu yerdeki iĢletmeye ayrıca kayıt yaptırması gerekmez. Bu durumda tesisatçının Elektrik Mühendisleri Odası'ndan alacağı serbest mühendislik yapabileceğini gösterir belge yada yetkili elektrik tesisatçısının (elektrikle ilgili fen adamı) bağlı bulunduğu meslek odasına kayıtlı oldu~unu gösterir belgenin bir örneğini vermesi yeterlidir. Kayıt için tesisatçının: a) (DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Yasalar çerçevesinde yetkili kuruluĢtan alacağı ve serbest tesisatçı olarak çalıĢabileceklerini kanıtlayan belgeyi her yılın baĢında iĢletmeye vermesi zorunludur, b) (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) Gerektiğinde kendisine bildiriler gönderilebilmesi için elektrik tesisatçısının iĢ yapacağı yerdeki iĢletmeye yasal iĢyeri adresini, bu yoksa konut adresini (adres değiĢtiğinde en geç bir hafta içinde yeni adresini) bildirmesi, c) (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) Vergi karnesine yada vergiden muaflık karnesine bağlı olarak elektrik tesisatçısının iĢletmeye kaydedileceği yıla ait bu karneleri, vergi karnesi olmak zorunda olmayan tesisatçının da yaptığı iĢin cinsine göre bağlı 379

Elektrik Kılavuzu

bulunduğu vergi dairesinden tesis veya proje yapma mükellefi olduğuna dair bir belgeyi her yıl iĢletmeye vermesi, zorunludur. d)iĢletmeler kendilerine kaydolan elektrik tesisatçılarının isimlerini her takvim yılının sonunda bu kimselerin bağlı olduğu vergi dairelerine bildirecektir. e) (DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) Kamu kuruluĢlarının ve özel kuruluĢların, görevli mühendislerine veya yetkili elektrik tesisatçılarına kendi kuruluĢlarına ait yerler için yaptıracakları projelerde, hazırlayanların ad ve imzalarının bulunması zorunlu olup bunlardan ayrıca serbest çalıĢtıklarını kanıtlayan belgeler istenmeyecektir. f)Aynı Ģekilde bu gibi kuruluĢlara ait tesislerin yapımında çalıĢan ve kuruluĢta görevli olan yetkili elektrik tesisatçılarından, serbest çalıĢan tesisatçılardan istene belgeler istenmeyecektir. (DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) Açıklama: Özel kuruluĢlarda görevli mühendislerin veya yetkili elektrik tesisatçılarının hazırladıkları projenin çalıĢtıkları kuruluĢa ait olduğunu kanıtlayan bir belgeyi proje dosyasına koymaları gerekir. (DeğiĢik ek : RG 25/10/1996- 22798) Bayındırlık ve Ġskan Bakanlığı'nca onaylanmıĢ elektrik iç tesisat projelerinin baĢka bir kuruluĢ tarafından ayrıca onaylanması gerekmez. Madde 8 - TESISIN BAġKA BIR ELEKTRIK TESISATÇlSl TARAFINDAN TAMAMLANMASI Ölüm, sürekli hastalık yer değiĢtirme ve iĢverenle sorumlu elektrik tesisatçısı arasında çıkan anlaĢmazlık gibi olağanüstü ve zorunlu durumlarda bir tesisatçının sorumluluğu altında yapımına baĢlanılmıĢ olan bir tesisin baĢka bir tesisatçının sorumluluğu altında tamamlanmasına önceki sorumlulukların sürmesi Ģartı ile izin verilebilir. AnlaĢmazlıkları sonuçlandırmak için görevli ve yetkili mahkemelere baĢvurmak hakkı saklı kalmak üzere iĢverenle, tesisatçının aralarında doğabilecek anlaĢmazlıkları önlemek için her iki tarafın yararlarını korumak amacı ile bir sözleĢme yapmaları uygun olur, Bu sözleĢmede özellikle Ģu bilgiler yer almalıdır: Tesisin bitirileceği tarih ve tesise dair Ģartname vb. Yapılacak tesisin onaylanmıĢ projesi. Ödeme Ģartlan. SözleĢme ile yapımı yüklenilen tesisin olağanüstü ve zorunlu 380

Elektrik Kılavuzu

görülen durumlarda dıĢında baĢka bir elektrik tesisatçısına devredilemeyeceğinin belirtilmesi. Kullanılarak gereçlerinin cinsinin ve özelliğinin belirtilmesi. Madde 9 - KURULU TESĠSLERĠN DEĞĠġTĠRĠLMESĠ YA DA BÜYÜTÜLMESĠ Kurulu tesislerin değiĢtirilmesi yada büyütülmesi için elektrik tesisatçısı, önceden var olan projenin esasına etki eden durumlar varsa, bunların değiĢiklik projesi ile iĢletmeye sunacak, yoksa gerekçesini açıklayarak ilk önce iĢletmenin iznini alacaktır.

V. B ĠÇ TESĠSLERĠN YAPILMASINDA GÖZ ÖNÜNDE BULUNDURULACAK KONULAR Madde 10 - (DeğiĢik fıkra: RG 04/04/1986- 19068) KURULU GÜÇLERĠN DEĞĠġTĠRĠLMESĠ Yeniden yapılacak tesislerde ve kurulu tesislerin değiĢtirilmesi yada geniĢletilmesi durumunda iĢletme en geç 3 hafta içinde isteklilere cevap verecektir. Madde 11 - (DeğiĢik : RG 25/10/1996- 22798) ELEKTRĠK TESĠSATÇISININ ĠġE BAġLAMASI Elektrik Tesisatçısı, iĢe baĢlamadan önce, tesis sahibi tarafından tercih edilerek belirlenmiĢ denetim kuruluĢunun adını belirten dilekçeyi, tesisle ilgili olarak doldurduğu iĢe baĢlama bildirimini (Örnek-1) ve önceden hazırlanarak iĢletmeye onaylatılmıĢ elektrik tesis projesini veya proje dosyasından alacağı tesiste planını iĢletmeye ve söz konusu denetim kuruluĢuna verecektir. ĠĢe baĢlama bildiriminde; tesisin yeri ile ilgili bilgiler (parsel, ada, pafta) elektrik tesis projesinin onay tarihi ve sayısı, tesisin ruhsat tarihi ve sayısı, tesisi yapacak elektrik tesisatçısının adı ve unvanı bulunacaktır. ĠĢ baĢlama bildiriminin iĢletmece kabul edilmesinden sonra iĢe baĢlanacaktır. Madde 12 - (DeğiĢik : RG 25/10/1996- 22798)TESĠSĠN YAPIMINA BAġLANILDIĞININ ĠġLETMEYE BĠLDĠRĠL-MESĠ Elektrik Tesisatçıları tesisin yapımına baĢladıkları zamanı iĢletmeye ve denetim kuruluĢuna yazılı olarak bildireceklerdir. Teknik gerekler yada idari zorunluluklar nedeniyle iĢletmece istenecek değiĢiklikler yazılı olarak bildirilmek Ģartı ile tesisatçılar tarafından yapılır. Madde 13 - DeğiĢik : RG 30/11/1995- 22479) TESĠSTE 381

Elektrik Kılavuzu

YAPILABĠLECEK DEĞĠġĠKLĠKLER (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) Tesiste yapılabilecek değiĢiklikler, yetki sınırları içinde kalmak koĢulu ile kurulu gücün %20'sini geçmeyecektir. %20'yi geçmeyecek değiĢikliklerle ilgili olarak mevcut proje üzerinde proje müellifi tarafından yapılacak değiĢiklikler, iĢletmece onaylanıp tesisatçı tarafından denetim kuruluĢuna bildirildikten sonra bu bölümlerin yapılmasına baĢlanacaktır. Zorunlu nedenlerle tesiste yapılacak değiĢikliklerin % 20 'yi geçmesi durumunda uygulama projesi yeniden hazırlanacaktır. Elektrik tesisi bulunan bina bölümlerinde yapılacak tesis değiĢikliklerinde, (ana kolon ve/veya kolon kesitinin değiĢmesi ve benzeri gibi ) esasa iliĢkin değiĢiklikler olması durumunda değiĢiklik projesinin tasarımlanmasında yapıdaki elektrik tesisinin tümü göz önünde bulundurulacaktır. (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) ĠĢ bittikten sonra tesis Ģebekeye bağlanmadan önce tesisin esaslarını etkilemeyen değiĢiklikler varsa yapılan bu değiĢiklikler ilgili kuruluĢun onayından geçmek Ģartı ile son durumu gösterir proje 4 takım olarak iĢletmeye verilecektir. Bu proje onaylandıktan sonra birisi iĢletmece alıkonulacak diğerleri ise denetim kuruluĢu ve tesis sahibine de verilmek üzere tesisatçıya teslim edilecektir. Madde 14 - YAPILMIġ TESĠSLERĠN KULLANILMASI VE ĠNSANLARIN UYARILMASI Elektrik tesisatçıları, yaptıkları tesislerde aboneleri elektrik kaza ve tehlikelerin karĢı uyaran ve tesisin nasıl kullanılacağını gösteren yazılı iĢletme yönergeleri vermek zorundadırlar.

V. C BAĞLANTI ġARTLARI VE TESĠSĠN GÖZDEN GEÇĠRĠLMESĠ Madde 15 - (DeğiĢik: RG 25/10/1996- 22798) ĠġLETMEDEN ELEKTRIK BAĞLANTlSININ YAPILMASININ ISTENMESI Tesisin yapımı tamamlandıktan sonra 30 gün içinde tesisatçı iĢletmeden elektrik bağlantısının yapılmasını isteyecektir. Bu konuda aĢağıda yazılı Ģartların tümünün yerine getirilmesi gereklidir. Tesisatçı, düzenlediği iĢ bitirme bildirimini (Örnek 2) ve denetim kuruluĢu tarafından düzenlenen elektrik iç tesisi uygunluk belgesini iĢletmeye verecektir. ĠĢ bitirme bildirimini tesis sahibi ve 382

Elektrik Kılavuzu

tesisatçı imzalayacaktır. Tesisatçı, kendisinden istenen proje, plan, yazı ve bilgileri iĢletmeye verecektir. 30 gün içerisinde tesisatçının elektrik bağlanmasını istememesi durumunda tesis sahibi de denetim kuruluĢunun verdiği uygunluk belgesi ile elektrik verilmesi için iĢletmeye baĢvurabilir. Elektrik iç tesis iĢlerinin yapılmasında yapının veya birden fazla bloktan oluĢması halinde yapı grubunun tümüne iliĢkin proje esas olup yapı/yapı grubu, bloklara veya dairelere yada baĢka bölümlere ayrılarak projesi hazırlanamaz, ayrı tesisatçılar tarafından elektrik bağlanması isteğinde bulunulamaz. Madde 16 - KĠRACILARLA EV SAHĠPLERĠ ARASINDA ANLAġMAZLIKLAR Elektrik isteğinde bulunan kimse yapı sahibi değilse ve elektrik tesisinin yapılması yada değiĢtirilmesi nedeni ile ev sahibi ile aralarında çıkabilecek her türlü anlaĢmazlıktan kendisinin sorumlu olduğunun bildiren noterden onaylı bir belge veremiyorsa, iĢletmeye aĢağıdaki açıklamalar uygun olarak düzenlenmiĢ ve yapı sahibi yada vekili tarafından imzalanmıĢ bir yükümlülük belgesi (taahhütname) vermek zorundadır. Bu belgede : Yapı içinde yada yapının kiraya verilen bölümünde elektrik tesisi yaptırılması yada elektrik kullanılması için aboneye izin verildiği Kendi yapısına elektrik verilebilmesi için yapının içine ve dıĢına konulacak tüm düzenlerin kurulmasının uygun görüldüğü ve bunun için de iĢletmenin hiçbir Ģekilde zarar karĢılığı ödemek zorunda olmadığı bildirilmelidir. BaĢka biçimde elektrik verilmediğinde iĢletmenin de izni alınarak yapı dıĢına konsol yada dam direği konulabileceği gibi sıva üstü yada sıva altı kolon tesisi de yapılabilir. Madde 17 – (DeğiĢik : RG 30/11/1995- 22479) ABONENĠN ġEBEKEYE BAĞLANMASI Bir abonenin Ģebekeye bağlanması için yüksek veya alçak gerilim Ģebekesinden besleme hattı çekilmesi iĢi, iĢletme gerekli veya uygun gördüğünde tesis sahibi tarafından yapılır. ĠĢletme isterse, giderleri tesis sahibince karĢılanmak koĢulu ile bu iĢleri kendisi de yapar. Besleme hattı Ģebekenin bir parçası olup, kuruluĢ'a aittir. 383

Elektrik Kılavuzu

Madde l8 - (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) SAYAÇ VE SĠGORTALARIN BÜYÜKLÜĞÜ VE YERLERĠNĠN BELĠRLENMESĠ Sayaç, kofre ve besleme hattı koruma elemanlarının türü, büyüklüğü nereye konulacağı, besleme hattının yapıya nereden gireceği proje onayı sırasında iĢletmece belirlenerek projeye iĢlenir. Konut dıĢı tesislerde (hastane, iĢ merkezi, okul vb.) bunların yeri iĢletmenin onayı alınmak kaydıyla değiĢtirilebilir. (DeğiĢik fıkra : RG-16/06/2004-25494) Elektrik iç tesislerinde kullanılacak sayaçlar yürürlükte bulunan mevzuat hükümlerine uygun olmalıdır. (Ahır, kümes gibi basit tarım binaları, barakalar, basit köy evleri ve geçici olarak elektrik verilen Ģantiye, lunapark ve benzeri abonelikler hariç) Çok basit tarım binaları, barakalar, basit köy evleri hariç yapı bağlantı kutusuna (ana buat veya kofre) yangın koruma, sayaç kolon devrelerine ise hayat koruma eĢikli, düzeneği ile birlikte termik manyetik Ģalter veya otomatik sigorta (ayrı ayrı veya birlikte) konulmalı ve tüm koruma düzenleri arasında seçicilik sağlanmalıdır. Yapıda tek sayaç varsa, kofre tesis edilemez. Bu maddeye aykırı olarak yapılan tesise iĢletme kesinlikle elektrik vermez. Madde 19 - (DeğiĢik : RG 25/10/1996- 22798)ĠÇ TESĠSLERĠN DENETLENMESĠ VE MUAYENESĠ Ġç tesis, denetim kuruluĢu tarafından, tesisin yapım iĢinin her aĢamasında denetlenecektir. Denetim. Örnek-3 de belirtilen teknik hususları da içeren ve denetim kuruluĢu tarafından detaylanarak standardize edilecek bir muayene formuna göre yapılacak ve uygun bulunması halinde bir asıl iki adet suret olmak üzere belgelendirilecektir. Uygunluk belgesinin asıl tesis sahibine, bir sureti iĢletmeye verilmek üzere tesisatçıya verilir. Bu suret denetim kuruluĢu tarafından arĢivlenir. Ġç tesise ait bu uygunluk belgesi elektrik bağlantı bildirimi (iĢ bitimi) ile birlikte iĢletmeye verilecektir. Ahır, kümes gibi basit tarım binaları, barakalar ve basit köy evleri için denetim kuruluĢu tarafından verilecek iç tesise ait uygunluk belgesi aranmayacak, bu tür tesislerde iĢletme tarafından yapılacak muayene yeterli olacaktır. (DeğiĢik fıkra : RG-16/06/2004-25494) 4708 sayılı Yapı Denetimi Hakkındaki Kanun kapsamındaki denetim kuruluĢlarının alacakları minimum ücretler ve ödeme Ģekilleri, bu Kanun ve ilgili 384

Elektrik Kılavuzu

mevzuatta belirlenmiĢtir. Yapı Denetim KuruluĢları tarafından denetlenen yapılardan ayrıca bir ücret alınmaz. (DeğiĢik fıkra : RG-16/06/2004-25494) Bayındırlık ve Ġskan Bakanlığı tarafından çıkarılan ilgili mevzuata göre I. Sınıf Yapılar olarak tanımlanan ahır, kümes gibi basit tarım binaları, barakalar, basit köy evleri ve geçici olarak elektrik verilen Ģantiye, lunapark ve benzeri abonelikler hariç yapılardan alınacak muayene ücretleri, Bakanlığın uygun mütalaası alınarak kuruluĢ tarafından her yıl Ocak ayı içinde belirlenir. (DeğiĢik fıkra : RG-16/06/2004-25494) Denetim KuruluĢunun vereceği uygunluk belgesine sahip olan elektrik iç tesisinin kuruluĢ tarafından tekrar muayene edilmez; zorunlu hallerde edilmesi durumunda bu iĢ için ayrıca bir ücret alınmaz. (DeğiĢik fıkra : RG-16/06/2004-25494) Elektrik iç tesislerine ait uygunluk belgesi olmayan veya muayeneler sırasında uygun bulunmayan tesise enerji verilmez. Bu iĢlemler sırasında tesisatçının bulunması istenir. Ancak tesisatçının bulunmaması bu iĢlemin sonuçlandırılmasına engel olamaz. Muayene sonunda bu yönetmeliğe uygun olmayan uygulamalar görülürse; tesise elektrik verilmeyerek durumu yazılı olarak denetim kuruluĢlarına, tesisatçıya ve tesis sahibine bildirilir. Muayene sırasında tesisatçının bulunması istenir. Tesisatçının muayene sırasında bulunmaması durumu muayene hizmetinin sonuçlandırılmasına engel olamaz. Denetim iĢlemleri ve muayene sırasında; istenildiğinde iĢçi, merdiven, ölçü aletleri vb. araçlar tesisatçı tarafından ücretsiz olarak denetim kuruluĢuna veya iĢletmenin emrine verilir. Tesisatçının muayene sırasında bulunmaması durumunda, söz konusu imkanlar iĢletmece sağlanır. Madde 20 - ELEKTRĠK TESĠSATÇININ SORUMLULUĞU Elektrik tesisatçısı, tesisin sağlamlılığından, niteliklerinden, usulsüz ve tekniğe aykırı olarak yapılmıĢ olmasından doğacak zararlardan sorumludur Bu tesisin yoklanması ve Ģebekeye bağlanması olayı, tesisatçıyı bu sorumluluktan kurtaramaz. Madde 21 –( DeğiĢik : RG 25/10/1996- 22798)YÖNETMELĠĞE UYGUN OLMAYAN TESĠSLER Bu yönetmeliğe uygun olarak tesis edilmeyen ve uzunluk belgesine sahip olmayan iç tesislere iĢletmece elektrik verilmez. Madde 22 – (DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) ĠZĠN VERĠLEN EN BÜYÜK YÜK DEĞERĠ 385

Elektrik Kılavuzu

Üç fazlı tesislerde nötr iletkeni bulunanımda faz-nötr arasına nötr iletkeni bulunmayanlarda iki faz arasına bağlanacak yükün değeri (bağlantı gücü) en çok 5 KW olabilir. KW' in üzerindeki beslemeler üç farlı sistemle yapılır. (DeğiĢik ek: RG 25/10/1996- 22798)Bu hükmün uygulanmasında bazı yörelerde teknik zorunluluklardan dolayı değiĢiklik yapılması, gerekli tedbirlerin alınması kaydıyla, kuruluĢ Yönetim Kurulu veya Karar organının yetkisindedir. Madde 23 - ĠġLETME TARAFINDAN GEREÇ ÖRNEĞĠ ĠSTENĠLMESĠ ĠĢletme, incelemek için ve tesisin yapılmasından sonra geri verilmek Ģartı ile, kullanılacak gereçlerin birer örneğini isteyebilir. Madde 24 - TESĠSLERDE KULLANILACAK GEREÇLER VE AYGITLAR Tesisin yapımında kullanılacak gereç ve aygıtlar, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığınca hazırlanmıĢ olan bu konuya ait yönetmelik hükümlerine ve Bayındırlık ve Ġskan Bakanlığınca hazırlanmıĢ ilgili teknik Ģartnamelere ve varsa Türk Standartlarına uygun olacaktır. Bu gereç ve aygıtların Türk Standartları Enstitüsünden alınmıĢ "Kalite belgesi" yada "Standarda uygunluk belgesi" bulunmalı, bu yoksa Elektrik Mühendisleri Odası kalite belgesi bulunan gereç yada aygıtlar kullanılmalıdır. Madde 25 - GEÇĠCĠ TESĠSLER Geçici tesislerde bu Yönetmelik hükümlerinden bazı durumlarda ayrıla bilinir, fakat böyle durumlarda ilgililer yazılı olarak iĢletmeye baĢvur: nalı ve iĢin gereklerine göre belirlenmiĢ olan Ģartları iĢletmeden öğrenmelidir. Geçici tesislerin kurulu kalma süresi iĢletmeye bildirilmelidir. ĠĢletme gerekli gördüğünde bu süreyi azaltabilir. Madde 26 - MOTORLAR DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) Anma gücü 0.5 kilowatı geçmeyen bir fazlı motorlar, elektrik priz linyelerine bağlanabilir. 0.5 kilovattan, 3 kilovata kadar olanlar için ayrı bir hat çekilir ve bunlar 22. Maddedeki kurallara uygun olarak bir faz üzerine bağlanabilir. Madde 27 - ANMA GÜÇLERĠ 3 KĠLOWATTAN BÜYÜK OLAN MOTORLAR Anma güçleri 3 kilowattan büyük olan motorların üç fazlı Ģebekelere bağlanabilmeleri için üç fazlı olmaları gerekir. 386

Elektrik Kılavuzu

Madde 28 - ĠZĠN VERĠLEN GERĠLĠM DEĞĠġME ORANI Elektrik Ģebekelerinde 0.5'den fazla gerilim dalgalanmalarına neden olan tesislerin elektriği kesilir. Madde 29 - YÖNETMELĠĞE UYMAYAN ELEKTRĠK TESĠSATÇILARI Bu yönetmeliğe aykırı davranan elektrik tesisatçıları için genel hukuk hükümleri çerçevesi içinde gerekli adalet kuruluĢlarına baĢvurulur.

VI. TEKNİK KONULARLA İLGİLİ HÜKÜMLER VI.A - KORUMA TEDBĠRLERĠ Gerek canlıların gerekse eĢyaların güvenliğini sağlamak için elektrik iç tesislerinin yapılmasında ve iĢletilmesinde aĢağıdaki koruma tedbirlerinin alınması gereklidir. VI.A.l - KAZALARIN ÖNLENMESĠ Madde 30 - GERĠLĠM ALTINDA BULUNAN BÖLÜMLERE DOĞRUDAN DOĞRUYA DOKUNMAYA KARġI KORUMA a.l - Elektrik iĢletme araçlarının gerilim altında bulunan bölümleri ya bütün devreleri boyunca yalıtılmıĢ olmalı yada yapılıĢları, durumları ve düzenlenme biçimleri ile yada özel düzenler aracılığı ile doğrudan doğruya dokunmaya karĢı korunmuĢ olmalıdır. Elektrik iĢletme yerleri ile kilitli elektrik iĢletme yerlerindeki iĢletme araçları bu hükmün dıĢındadır. a.2 - Lâk yada emaye tabakası, oksit tabakası ve özel maddeler emdirilmiĢ olsa da lifli maddelerden yapılan örtüler (dokunmuĢ gereçler ve örgülü Ģeritler), dokunmaya karĢı koruyucu yalıtma sayılmaz. a.3 - Kaynak tesislerinde, tavlama ve eritme ocakları ile elektroliz tesisleri gibi elektro kimyasal tesislerde, teknik ve iĢletme bakımından yapılması imkansızsa, dokunmaya karĢı koruma yapılmayabilir. Bu durumlarda, çalıĢma sırasında üzerinde durulan yerin yalıtılması, yalıtılmıĢ ayakkabı ve aygıtlar kullanılması gibi diğer tedbirler alınmalıdır. Bunların dıĢında tesisin uygun yerlerine uyarma levhaları da aĢılmalıdır. a.4 - Anma gerilimi Madde 34.de yazılı yöntemlerden birine göre, elde edilmek Ģartı ile, 42 volta kadar olan anma gerilimlerinde 387

Elektrik Kılavuzu

el ulaĢma uzaklığı içinde de gerilimli bölümlere doğrudan dokunmaya karĢı koruma yapılmayabilir. Bu hafifletici hüküm yangın yada patlama tehlikeli olan iĢletme yerlerinde 34. Maddeye göre, koruma amacı ile küçük gerilim kullanılması durumunda uygulanmaz. b) Tel kafes, delikli sac ve benzeri ile yapılan bölmeler, üzerlerinde standart deney parmağı ile gerilimli bölümlere dokunmaya elveriĢli olan delikler bulunmadığında; iĢletme gereği gerilim altında bulunan bölümlere doğrudan dokunmaya karĢı koruma düzeni sayılabilir. c)Kapaklar, koruyucu tel kafesler, gövde vb. tesis bölümleri güvenilir bir biçimde tutturulmuĢ olmalı ve mekanik bakımdan dayanıklı olmalıdır. d)EI ulaĢma uzaklığı içinde bulunan iletken ve kabloların koruyucu örtü ve dıĢ kılıfları elektrik iĢletme araçlarının mahfazaları içine sokulmalıdır. Kablo baĢlıkları ve bağlantı kutularından baĢka hiçbir metal örtü, elektrik iĢletme araçlarının bağlantı yerinin içine girmemelidir. Madde 31 - GERĠLĠM ALTINDA BULUNAN BÖLÜMLERE DOLAYLI OLARAK DOKUNMAYA KARġI KORUMA a)Dokunma, gerilimlerini meydana gelmesine neden olan örneğin gövde teması gibi yalıtkanlık bozukluklarının baĢ göstermesi, her Ģeyden önce iĢletme araçlarını güvenli yapılması, özellikle uygun yalıtkan maddelerin kullanılması ve iĢletme gereği gerilim altında bulunan bölümlerin kusursuz olarak yalıtılması (iĢletme yalıtımı) ve elektrik tesislerini yetkili elektrik tesisatçıları tarafından özenle yapılmasıyla önlenmiĢ olmalıdır. b)Bunlardan baĢak Madde 32a.l'de belirtilen durumlarda ek koruma tedbirlerinin uygulanması gereklidir. b.l - Ek koruma tedbirlerinin uygulanması, elektrik iĢletme araçları yapımcılarının ürettikleri araçları kusursuz olarak yapmak zorunluluğundan kurtarmaz. Yapımcı daha sonra, tesislerin kuruluĢu sırasında böyle koruma tedbirlerinin alınacağına asla güvenmemelidir. b.2 - Elektrik tesislerinde bir arıza durumunda yüksek dokunma geriliminin meydana gelmesini yada sürmesini önleyeceğinden, tesislerin kurulmazında koruma tedbirlerine çok önem verilmelidir. c) ( DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Bu yönetmeliğe göre 50 V un üstündeki gerilimler, yüksek dokunma gerilimidir. 388

Elektrik Kılavuzu

Alternatif gerilimlerde etken değer esas alınır. d) Gerilim altında bulunan bölümlere dolaylı olarak dokunmaya karĢı korunmak için alınan tedbirler Ģunlardır: Koruyucu yalıtma, küçük gerilim, koruma topraklaması, sıfırlama, koruma hat sistemi, hata gerilimi koruma bağlaması, hata akımı koruma bağlaması ve koruyucu ayırma. DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) e)ġebeke (sistem) tiplerine göre aĢağıda belirtilen koruma yöntemleri uygulanabilir: TN Sistemi: AĢırı akıma karĢı koruma (sistemin her üç Ģeklinde), hata akımı koruması (TN-S sisteminde). TT Sistemi: AĢırı akıma karĢı koruma, hata akımı koruması, hata gerilimi koruması. ĠT Sistemi: AĢırı akıma karĢı koruma, hata akımı koruması, hata gerilimi koruması, yalıtım kontrolü. Madde 32 - GERĠLĠM ALTINDA BULUNAN BÖLÜMLERE DOLAYLI OLARAK DOKUNMAYA KARġI KORUMA TEDBĠRLERĠN ALINMASI ĠÇĠN GENEL BĠLGĠLER VE BU TEDBĠRLERĠN UYGULANMASI a)Uygulama a.l - aĢağıdaki tesislerde koruma tedbirlerini alınması gereklidir : i) ( DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) AĢağıda a.2'de yazılı olanların dıĢında, toprağa göre gerilimi 50 Voltun üzerinde olan tesisler ve iĢletme araçlarında. ii) Bundan önce geçerli olan yönetmeliğe göre koruma düzenleri gerekli görülmemiĢ, fakat a.l - i'ye göre Ģimdi yapılması istenilen yerlerdeki kurulu tesislerin geniĢletilmesinde ve geniĢletme sırasında kurulu tesislerde, iii) BaĢlangıçta aĢağıdaki a.2 ii.2 maddesine göre düzenlenmiĢ olan, fakat sonradan su, havagazı ve ısıtma tesisleri gibi rastgele dokunulabilen, toprakla bağlantısı bulunan düzenlerin tesis edilmesiyle daha önceki yalıtıcı özelliklerini kaybetmiĢ olan yerlerdeki kurulu tesislerde. a.2 - AĢağıdaki tesislerde ve iĢletme araçlarında koruma tedbirlerini alınması gerekmez: i) ( DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Toprağa göre gerilimi 50 Volta kadar olan tesislerde ve iĢletme araçlarında. ii) Toprağa göre gerilimi 250 volta kadar olan. ii.l) Belli dönemlerde muayene merkezlerinde denetlene elektrik sayaçları tarife aygıtları gibi genel elektrik Ģebekesinin 389

Elektrik Kılavuzu

elektrik enerjisini ve gücünü ölçmek için kullanılan iĢletme araçlarında. Açıklama : Bu iĢletme araçlarında koruyucu yalıtma yapılması öğütlenir. ii.2) Ġçinde rasgele dokunabilecek, toprakla bağlantısı bulunan su, gaz yada kalorifer boruları bulunmayan ve zeminleri yalıtılmıĢ olan yerlerdeki iç tesislerde. Açıklama : ġüpheli durumlarda zeminin yalıtkanlığı 48. Maddedeki ölçme usulü ile belirlenmelidir. iii) Toprağa karĢı gerilimi alternatif akımda 1000 V ve doğru akımda 1500 V'a kadar olan. iii.1) Yalıtıcı kılıflı metal borular, çok damarlı tesis iletkenleri yada kabloları korumak için kullanılan metal borular, yalıtkanla kaplı metal tesis kutuları (sıva altı tesis buatları bağlama ve dağıtım buatları), iletkenlerin metal kılıfları, iletken ve kabloların zırhları ve toprak içerisine döĢenmemiĢse kabloların metal kılıfları. iii.2) Dağıtım Ģebekelerindeki dam direkleri ve bunlara iletken olarak bağlanmıĢ olan metal parçalar. b) Yapım esasları 33. - 40. Maddelerde açıklanmıĢ olan koruma düzenlerin i seçiminde mahalli Ģartlar göz önünde bulundurulmalıdır. ĠnĢaat Ģantiyeleri, tarımsal iĢletme yerleri gibi özel iĢletme yerleri için iĢaret edilen hükümlere uyulmalıdır. Açıklama : Sayaç tabloları, sayaç dolapları ve kablolu dağıtım kutuları için koruyucu yalıtıma yapılması öğütlenir. b.1 - Uygulanan koruma sistemlerini etkisi aĢağıdaki gibi sağlanmalıdır: Bu sistemler dayanıklı bir biçimde yapılmalıdır. ii) Koruma iletkenli sistemlerde bağlantılar doğru bir biçimde yapılmalı ve VI-A.4 bölümüne göre muayene edilmelidir. iii) Gerilim altında olmayan tüm iletken tesis bölümlerini birbirlerine, koruma, iletkeni bağlantı klemensine ve koruma iletkenine bağlantıları iyi iletken bir biçimde yapılmalıdır. iv) ĠĢletme araçları bilinçli olarak kullanılmalıdır: iv.1) Topraklama kontağı olan prizler, koruma iletkenine bağlanmadan kullanılmamalıdır. iv.2) Topraklama kontağı olan prizlerin bulunduğu bir yerde yada koruma iletkenli bir koruma sisteminde kullanılan iĢletme araçlarında topraklama kontağı olmayan prizler ve koruma düzeni olmayan iĢletme araçları kullanılmamalıdır. 390

Elektrik Kılavuzu

Küçük gerilim ve koruyucu ayırma sistemi ile korunan tesislerde kullanılan prizler bu hükmün dıĢındadır. v) Aynı yerlerde çeĢitli koruma sistemlerini birbirlerini, çalıĢmaları bozulacak biçimde etkilemeleri önlenmelidir. b.2 - Koruma iletkenlerinde aĢağıdaki özellikler bulunmalıdır: i) Koruma iletkeni olarak kullanılan yalıtılmıĢ iletkenler ve kablolar bütün uzunlukları boyunca belirli renklerde iĢaretlenmiĢ olmalıdır. Sıfır iletkenleri de aynı biçimde iĢaretlenmelidir ve bu iĢaret baĢka hiçbir iletken için kullanılmamalıdır. 1.1) Bağlama ve dağıtım tesisleri ile elektrikli taĢıt iletkenlerinde, koruma iletken yada bu iletkenin bağlantı yeri, örneğin Ģekli yada yazı ile iĢaretlenmiĢse yukarıda belirtilen renkli iĢaretleme yapılmayabilir. 1.2) Koruma iletkeni elektrik iĢletme araçlarını gövdeleri yada çelik yapı bölümlerinden meydana geliyorsa, renkli iĢaretleme yapılmayabilir. 1.3) Renkli iĢaretleme hava hatlarında da yapılmayabilir. 1.4) Dayanıklı bir iĢaretleme yapma imkanı yoksa çıplak koruma iletkenlerini iĢaretlenmesi gerekmez. Açıklama : Örneğin maden eritme tesisleri, kimya tesisleri vb. tesislerde bozucu özellikteki hava ve kir nedeni ile her zaman dayanıklı bir iĢaretleme yapılamaz. ii) Koruma iletkenini kesiti, koruma iletkenli koruyucu sistemlerin kendi bölümlerinde verilmiĢ olan hükümlere uygun olmalıdır. iii) Koruma iletkeni özenle döĢenmeli ve toprak iĢareti ile belirtilmiĢ olan bağlantı noktalarına bağlanmalıdır. iv) Metal yapı bölümlerini koruma iletkeni olarak kullanılmasında aĢağıda yazılı Ģartların sağlanması yeterlidir: iv.l) Elektrik iĢletme araçlarının metal gövdeleri yada bunların çelik yapı bölümleri ile elektrik tesislerinin vinç köprüleri, tablolar, kablo taĢıyıcı ızgaralar gibi metal bölümleri elektriksel iletkenliği yeterli olan bir bütün meydana getirmelidir. iv.2) Yukarıda yazılı metal yapı bölümleri vb. ek yerleri, iyi iletken kalacak biçimde kaynak yapılmalı yada uygun yardımcı gereçler kullanılarak cıvata yada perçinlerle birbirine bağlanmalıdır. iv.3) Metal yapı bölümlerinin elektrik ileten kesimleri, iletkenlik bakımından en az gerekli koruma iletkeninin kesitine eĢdeğer olmalıdır. 391

Elektrik Kılavuzu

iv.4) Metal yapı vb. tesis bölümleri, uygun yardımcı gereçler kullanılarak koruma iletkenine bağlanmalıdır. Bu bağlantılar, kendiliğinden gevĢemeyecek biçimde yapılmalıdır. iv.5) iv.2 madde bölümüne göre koruma iletkenini meydana getiren çeĢitli metal yapı bölümlerini sökülmesi, koruma iletkenini kesilmesine neden olmamalıdır. iv.6) Gerdirme telleri, askı telleri, metal tesis boruları, metal hortumlar vb. tesis bölümleri koruma iletkeni olarak kullanılmamalıdır. iv.7) Civatalar koruma iletkenini bağlantı yeri olarak kullanılamazlar. v) Bükülebilen kordon ve iletkenler: v.l) Koruma düzeni gerekmeyen ve kullanılmayan kapalı yerlerde, bükülebilen kordon ve iletkenler, fiĢ-priz düzeni kullanılmadan doğrudan doğruya tesise yada iĢletme araçlarına bağlanırsa, bunlarda koruma iletkeni bulunmayabilir. v.2) AĢağıdaki durumlarda nötr iletkeni koruma iletkeni olarak kullanılabilir: v.2.l) Yalıtkan kılıfı lastik olan ve neme dayanıklı iletkenler sabit olarak döĢenirse ve bunların kesitleri en az • 10 mm211ik bakıra eĢdeğer olursa. v.2.2) Bu iletkenler taĢınabilen hat olarak kullanılırsa, fakat bu durumda kesitleri 10 mm2'lik bakıra eĢdeğer olursa ve bunlara ait fıĢ-priz düzenlerinde, kutupların farklı biçimde bağlanmasını önleyen bir güvenlik düzeni bulunursa. vi.) Koruma iletkenini ve bağlama yerlerini kendiliğinden gevĢemesi önlenmelidir. vii) AĢağıdaki durumlarda birden fazla akım devresi için ortak bir koruma iletkeni kullanılabilir: vii.l) Koruma iletkeni ayrı olarak, mekanik bozulmalara karĢı yeteri kadar korunmuĢ ve olabildiğince kendi akım devreleri boyunca çekilmiĢse. vii.2) Koruma iletkeni 57. maddeye göre kendi akım devreleri ile ortak bir kılıf içinde ise. Bu koruma iletkenini kesiti, en büyük faz iletkeni kesitine göre seçilmelidir. b.3 - FiĢ ve priz düzenleri i) DeğiĢik ifade: RG 30/11/1995- 22479) FiĢler, prizler ve ara prizler yürürlükteki Türk Standartlarına uygun olmalı ve elektrik aygıtlarını fiĢlerinde ve prizlerinde topraklama kontağı (koruyucu 392

Elektrik Kılavuzu

kontak) bulunmalıdır. Koruyucu yalıtmalı tüketim araçlarının fiĢ-priz düzenlerinde topraklama kontağı bulunmayabilir. ii) Koruyucu ayırma düzeni kullanılan tesislerde prizlerin topraklama kontağı bulunmayabilir iii) FiĢler, aynı tesiste daha yüksek bir gerilim için kullanılan prizlere sokulamayacak yapı ve özellikte olmalıdır. b.4 - Koruyucu yalıtmalı tüketim araçları i)33. maddede açıklanan koruyucu yalıtmalı tüketim araçları için aĢağıdaki hükümler uygulanır: Koruyucu yalıtmalı tüketim araçlarına madde 32b.2.iii'deki hükmün dıĢında, bir koruma iletkeni bağlanamaz. ii) madde 32b.2-v'deki hükmün dıĢında, koruyucu yalıtmalı tüketim araçlarına sabit olarak bağlanan bükülebilen iletkenlerde; koruma iletkeni bulunamaz. Bununla birlikte aracı çalıĢtırmak için üç damarlı bir kordon kullanıldığında, üçüncü iletken koruma iletkeni olarak tüketim araçlarına bağlanamaz. iii) Tüketim araçlarına sabit olarak bağlanmıĢ olan ve koruma iletkeni bulunmayan bükülebilen kordonlarla birlikte bir bütün meydana getiren lastik yada termoplastik gibi yalıtkan maddelerde yapılan fiĢler, topraklama kontağı olan prizlere uymalı, fakat kendilerini topraklama kontağı bulunmamalıdır. Bu fiĢlerin yan taraflarındaki oyukların içine konulan metal levhacıklar, koruma kontağı sayılmaz. Çünkü, bunlar koruma iletkenlerine bağlantı sağlamaz. iv) FiĢ ile bir bütün meydana getiren, koruma iletkeni bulunmayan bükülebilen kordonlar, yalnız koruyucu yalıtmalı tüketim araçlarında kullanılabilir. b.5- Örneğin koruma iletkeni bulunmayan uzatma kordonları, aygıt kordonları yada topraklama kontağı olmayan ara fiĢlerle bir tesisin koruma düzenleri kaldırılmamalı ve etkisiz duruma getirilmemelidir. c) Potansiyel dengelemesi c.1- Potansiyel dengeleme iletkenleri, koruma iletkenleri gibi iĢaretlenebilir. c.2- Gerektiğinde kullanılacak olan potansiyel dengelemesi 62. ve 63. maddelere göre yapılmalıdır. Madde 33- KORUYUCU YALITMA a) Koruyucu yalıtma yapılamasının amacı, toprakla temasta 393

Elektrik Kılavuzu

bulunan iletken bölümlere yada üzerinde durulan yere karĢı yüksek dokunma gerilimlerinin etkisinde kalmayı önlemektir. b) ĠĢletme araçlarının koruyucu olarak yalıtılması, çalıĢma sırasında üzerinde durulan yerin yalıtılmasına yeğlenmelidir. c) ĠĢletme araçlarına da koruma tedbiri olarak koruyucu yalıtma uygulandığında, gerilim altında nlmavan bütün iletken tesis bölümleri yalıtkan bir madde ile sıkı ve dayanıklı bir biçimde kaplanmalıdır.Bunun yerine iĢletme yalıtımına ek olarak, dokunulabilen iletken parçalar, sağlam bir biçimde tutturulan yalıtkan parçalarla arıza durumunda doğrudan doğruya gerilim altında kalabilecek bütün bölümlerden ayrılabilir. Açıklama : ĠĢletme araçlarında koruyucu yalıtma, örneğin yalıtkan maddeden yapılmıĢ mahfaza ve kapaklarla, tamamen yalıtılmıĢ tesis gereçleri kullanılarak ve küçük makinelerin preslenmiĢ yalıtkan gereçlerden yapılması yada diĢli, mil, hareket çubukları ve gövdelerde yalıtkan ara parçalarının kullanılması ile sağlanır. Lak yada emaye tabaka, oksit tabakası ve özel maddeler emredilmiĢ olsa bile lifli maddeden örtüler (iletkenler üzerindeki dokunmuĢ gereçler ve örgülü Ģeritler) koruyucu yalıtma sayılmaz. Buna karĢılık, yürürlükteki ilgili Türk Standartlarına uygun nemli yer iletkenlerinin dıĢ kılıfları, dokunmaya karĢı koruyucu yalıtma sayılır. d) Taban yalıtımının, yalnızca yerleri değiĢmeyen iĢletme araçlarında izin verilir. Bunun için yalıtılmamıĢ durma yerleri ile el ulaĢma uzaklığı içinde bulunan, toprağa değen iletken bölümler yalıtkanla kaplanmalıdır.Bu örtüler aĢağıdaki Ģartlara uygun olmalıdır. d.1- Dayanıklı olmalı ve iĢletme araçlarına ancak üzerinde durulan yerlerden dokunulabilecek kadar büyük olmalıdır. d.2- Alt yapılarına sıkı biçimde bağlı olmalıdır. Elektrik iĢletme yerleri bunun dıĢındadır. d.3- Üzerinde durulan yalıtılmıĢ yerden ulaĢılabilen birden fazla iĢletme aracı bulunduğunda bunların gerilim altında olmayan metal bölümlere iletken olarak birbirine bağlanmalıdır. Madde 34- KÜÇÜK GERĠLĠM (ÇOK DÜġÜK GÜVENLĠK GERĠLĠMĠ) a) Küçük gerilim kullanılmasının amacı, yüksek dokuma gerilimlerinin baĢ göstermesini önlemektir, b.l- Küçük gerilim dokunma düzeninde, anma gerilimi 42 V 'dan daha yüksek 394

Elektrik Kılavuzu

olmamalıdır. b.2 - Bu koruma düzeninde, küçük gerilim tarafındaki gerilim altındaki bölümlerin -Topraklanmasına : -Daha yüksek gerilimli bölümlere iletken olarak bağlanmasına izin verilmemelidir. c) Küçük gerilimlerin elde edilmesi için aĢağıdaki aygıtlar kullanılabilir: -Güvenlik transformatörleri, -Sargıları elektriksel olarak birbirinden ayrı olan çeviriciler. -Akümülatörler, -Piller. d) Küçük gerilimli akım devreleri aĢağıda yazılı Ģartlara uygun olmalıdır: d.l - ĠĢletme araçları ve hatlar en az 250 V'luk yalıtkanlık gerilimine göre yalıtılmıĢ olmalıdır. (Oyuncak ve haberleĢme aygıtları bunun dıĢındadır.).

ġekil 12.21 - Küçük gerilimin elde edilmesine ilişkin örnekler d.2 - Bu devrelerdeki fiĢler, aynı yerde bulunabilecek olan örneğin 110 V yada 220 V gibi daha yüksek gerilimi tesisin prizlerine uymamalıdır. Madde 35 - KORUMA TOPRAKLAMASI Koruma topraklamasının amacı, insanları ve hayvanları tehlikeli dokunma ve adım gerilimlerine karĢı korumak için gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinde meydana gelebilecek yüksek dokunma gerilimini sürekli olarak kalmasını önlemektir. Koruma topraklaması, anılan tesis bölümleri topraklayıcılara yada topraklanmıĢ bölümlere bağlanarak yapılır. b)Koruma topraklamasını uygulanmasında göz önünde bulundurulacak en önemli kurallar aĢağıda açıklanmıĢtır. b.l - ( DeğiĢik ifade: RG 08/12/2000- 24254) Bir hata durumunda toprak teması akımı, devresini toprak üzerinden kaparsa 395

Elektrik Kılavuzu

(ġekil-12.22), korunacak olan iĢletme aracının koruma topraklama direnci aĢağıdaki Ģartı sağlamalıdır:

Burada 50 V izin verilen en büyük dokunma gerilimi, Ia ise Ģebeke tarafında iĢletme aracının önünde bağlanan aĢırı koruma aygıtının açma akımıdır. Koruma aygıtının anma akımı In ise Ia = k In'dir. Burada k katsayısı tesisin biçimine ve kullanılan aygıta göre farklı değerler alır. En çok kullanılan k katsayısı çizelge -1'de verilmiĢtir. Çizelge 1- AĢırı koruma aygıtlarının açma akımlarının anma akımlarına oranını veren k katsayıları ( Ia = k.Ia)

396

Elektrik Kılavuzu

Ro: ĠĢletme Topraklaması O: Orta iletken

AS: Ana Sigorta Rk: Koruma Topraklaması P: Parafudr

ġekil 12.22- Toprak teması akımının devresini toprak üzerinden kapadığı koruma topraklaması biçimleri b.2 - Yıldız noktası yada iĢletme gereği topraklanmıĢ faz iletkeni ve tüketici tesisinin koruma iletkeni su borusu Ģebekesine (ġekil – 12.22) yada yer altı kablo Ģebekesini koruyucu metal koruncağına bağlanmıĢ ise, koruma topraklama tesisi için aĢağıdaki Ģartlar geçerlidir: -Yıldız noktası yada bir faz iletkeni topraklanan Ģebekelerde bir orta iletken (nötr iletkeni) yada topraklanmıĢ a iletkeni, Su borusu çok yerde ana su borularına yada ev bağlantılarında su 397

Elektrik Kılavuzu

borusu Ģebekesine bağlanmalıdır. Su borusu yerine yer altı kablosunun metal koruncağı kullanılıyorsa, aynı Ģart bunun içinde geçerlidir. -ġebeke hattı ile iĢletme ve koruma topraklamalarının dirençlerinden meydana gelen akım devresini toplam direnci Ut/la değerinde büyük olmamalı.

olmamalıdır. Burada Ut toprağa karĢı gerilim, la ise topraklanmıĢ iĢletme aracını Ģebekeye bağlayan aĢırı akım koruma aygıtının açma akımıdır. b.3 - Evlerde, bürolarda, ticarethanelerde, iĢliklerde vb. iĢ yerlerinde kullanılan tüketici aygıtların ve makinelerin fıĢ ve priz üzerinde taĢınabilir bağlantılarının yapılmasında ġekil – 12.24'da gösterilen bağlantı Ģartları geçerlidir. Bu sekile uygun olarak aygıtın yada makinenin gövdesi, fıĢ ve priz üzerinden koruma topraklamasına bağlanmalıdır. b.4- Koruma iletkenlerini anma kesitleri en az çizelge -2'de yazılı değerlere uygun olmalıdır. b.1) Ayrıtma uygun olarak koruma topraklaması uygulanan Ģebeke ve tesislerde elektrik tüketim aygıtlarının sıfırlanmasına izin verilmez. b.5- Tüketici tesislerinde orta iletken mekanik bakımdan korunmalı ve yalıtılmıĢ olarak çekilmelidir.

SU BORUSU ġEBEKESĠ a: Orta (nötr) iletkeni olan tesis b: Orta (nötr) iletkeni olmayan tesis 398

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12.23- Toprak teması akımının devresini su borusu şebekesi üzerinden kapadığı koruma topraklaması biçimleri a ... Doğru bağlantılar b ... YanlıĢ bağlantı o ... Orta iletken (nötr iletkeni) Rk ... Koruma topraklaması

ġekil 12.24Elektrik tüketicilerinin koruma topraklamasında fiş ve priz üzerinden taşınabilir bağlantılarının yapılması b.6- Hava hattı Ģebekelerinde el ile ulaĢabilen uzaklıklar içindeki iĢletme topraklaması iletkenleri, mekanik zorlamalar ve rasgele dokunmaya karĢı korunmuĢ olmalıdır. ĠĢletme topraklaması iletkeninin ağaç direklerde ve yapılarda rastgele dokunmaya karĢı korunması için 2.5 m uzunluğunda bir tahta çıta ile kapatılması yeterlidir. Demir ve beton direklerde ise iĢletme topraklaması iletkenleri yalıtılmıĢ olarak çekilmelidir. ĠĢletme topraklaması iletkeni için çelik Ģerit kullanılırsa, en az 3 mm kalınlığında 100 mm2'lik bir kesit yeterlidir.

399

Elektrik Kılavuzu

Çizelge - 2 Koruma iletkenlerinin anma kesitleri (en küçük kesitler).

viii) Topraklama barasını kesiti, hiç olmazsa en büyük sigorta ile yada otomatik anahtarla korunan iĢletme aracının koruma iletkeninin kesitine eĢit olmalıdır. ix) Koruma topraklamasının etkinliği, tesis iĢletmeye sokulmadan önce VI-A.4 bölümündeki kurallara göre denetlenmelidir. Madde 36 - SIFIRLAMA a.1 - Sıfırlamanın amacı, iĢletme araçlarının gövdesinde yüksek dokunma gerilimlerinin sürekli olarak kalmasını önlemektir. a.2 - Sıfırlama, iĢletme araçlarını gövdeleri i)10 mm2'nin altındaki bakır iletken kesitlerinde ayrı bir koruma iletkeni üzerinden sıfır iletkenine bağlanarak. ii) 10 mm21nin üzerindeki bakır iletken kesitlerinde de doğrudan doğruya sıfır iletkenin bağlanarak, yapılır (Ģekil -12.25). a.3 - Anma gerilimleri 3x220 volta kadar olan ve orta iletkenleri bulunmayan önceden tesis edilmiĢ Ģebekelerin geniĢletilmesi durumunda bir faz iletkeni topraklanır ve sıfır iletkeni 400

Elektrik Kılavuzu

olarak kullanılırsa sıfırlama uygulanabilir. Bu faz iletkeni ve topraklama iletkeni için de aĢağında hükümler aynı biçimde geçerlidir. a.4 - Sıfırlama ancak aĢağıdaki Ģartlar altında koruma tedbiri olarak uygulanabilir; ı)Akım kaynağı yada transformatör ile elektrik tüketim aygıtları arasındaki iletkenlerin kesitleri Ģebekenin herhangi bir yerinde bir faz iletkeni ile sıfır iletkeni yada buna bağlı bir aygıtın gövdesi arasında tam kısa devre meydana geldiğinde bu kısa devre noktasına en yakın bulunan aĢırı akım koruma aygıtından en az çizelge -lle uygun açma akım geçebilecek büyüklükte olmalıdır. a Ayrı (özel) bir koruma iletkeni kullanılmadan yapılan sıfırlama b Ayrı bir koruma iletkeni ile yapılan sıfırlama

ġekil – 12.25 Sıfırlamanın uygulama biçimleri i.1 - AĢırı akım koruma aygıtları yerine, sıfır iletkeninde en küçük bir kısa devre akımının baĢ göstermesi yada üç faz iletkeninden fark akımının geçmesi sonucunda açıcıları çalıĢan ve çizelge-1'deki, kablo ve hava hattı Ģebekeleri için geçerli olan 401

Elektrik Kılavuzu

katsayısına uygun olarak devreyi kesen istasyon koruma anahtarları da kullanılabilir. i.2 - a.4-i'de yazılı Ģart, dağıtım Ģebekesinin herhangi bir bölümünde gerçekleĢtirilemezse o bölümde sıfırlama uygulanamaz. i.3-a.4-i'de yazılı Ģart, tüketici tesislerinde gerçekleĢtirilemezse, sıfır iletkeni bir koruma anahtarı ile örneğin hata gerilimi koruma anahtarı ile denetim altına alınırsa, sıfırlama uygulanabilir. Bu durumda koruma anahtarı faz iletkenleri ile birlikte sıfır iletkenini devresini de kesmelidir (Ģekil-11). ii) Sıfır iletkenini iletkenliği en az haz iletkenininkine eĢit olmalıdır. Çizelge -3'e uygun ayrıcalıklara izin verilir.

iii) Sıfırlama uygulanan Ģebekelerde, toprak üstünde kullanılan ve sıfır iletkeni ile topraklayın arasına çekilen topraklama iletkenlerini kesiti, bakır için en az 16 mm2, galvanizli çelik Ģerit için en az 100 mm2 ve Ģerit kalınlığı 3 mm olmalıdır. Toprak içinde çekilen yalıtılmıĢ bakır iletkenlerini kesiti de 402

Elektrik Kılavuzu

toprak üstündekiler gibi olmalıdır. Toprak içinde çekilen çıplak iletkenler için topraklayıcılara dair hükümlere uyulmalıdır. iv) Elektrik dağıtım Ģebekesini bulunduğu alanda iyi nitelikli topraklaydılar bulunuyorsa, sıfır iletkeni bunlara bağlanmalıdır. Metal su Ģebekesi bulunan yerlerde sıfır iletkeni, su borularına olabildiği kadar çok yerde bağlanmalıdır. Bağlantı iletkenleri iletkenlik bakımında sıfır iletkenine eĢdeğer olmalıdır. Bununla birlikte bağlantı iletkeni kesitinin bakır için 50 mm21den çelik Ģerit için en az 3 mm kalınlıkta olmak Ģartı ile 100 mm2 den fazla olması gerekmez.

ġekil 12.26- Bir tüketici tesisinde sıfır iletkenin hata gerilimi koruma anahtarı ile denetlenmesine dair örnek v) Sıfırlamanın uygulandığı Ģebeke ve tesislerde sıfır iletkeni ile bağlantısı olmayan koruma topraklamasının yapılmasına izin verilmez. Ancak madde 35.b.2'de yazılı Ģartlara uygun olan tüketici tesisleri ile alçak gerilim bölümündeki metal parçaları yüksek gerilim bölümündeki koruma, topraklama tesisine bağlanan ve yıldız noktalan ayrıca topraklanan transformatör merkezleri bu kuralın dıĢındadır. vi) Sıfırlanmanın uygulandığı Ģebeke ve tesislerde koruma iletkeni sıfır iletkenine bağlanmaksızın, hata gerilimi ile çalıĢan koruma aygıtları kullanılabilir: ancak bu durumda koruma iletkeni ve korunacak aygıt, topraklama direnci lohm' den küçük olan bir 403

Elektrik Kılavuzu

topraklayıcıya bağlanmamalıdır yada bunların toprağa geçiĢ direnci 1 ohm' den küçük olamamalıdır. vii) Tüketici tesislerinde sıfır iletkenleri de faz iletkenleri gibi yalıtılmalı, özenle döĢenmeli ve bunlarla birlikte aynı boru içinde yada çok damarlı kablo ve iletken kullanıldığında bunlarla ortak kılıf içinde çekilmelidir. Sıfır iletkenlerinin sonradan çekilmesi durumunda sabit çekilen iletkenler ortak bir kılıf yada boru içinde bulunmayabilir, fakat bunların yalıtılması, özenle çekilmesi ve belli renklerle tanıtılması zorunludur. Birden fazla akım devresi için ortak bir sıfır iletkeni kullanılamaz. Açıklama : Akım devresi, bir sigorta üzerinden beslenen tesis bölümüdür. viii) Sıfır iletkeni, özel koruma iletkeni ve orta iletken belli renklerle tanıtılmalıdır. ix) Madde 35.b'deki gibi ayrı bir koruma iletkeni üzerinden sıfırlanan Ģebekelerde, koruma iletkeninin çekilmesi için aĢağıdaki kurallar geçerlidir. ix.l - Koruma iletkenini iletkenliği a.5-ii'ye göre belirlenmelidir, ix.2 - Koruma iletkeni olarak, kesitleri yeterli olmak Ģartı ile kabloların konsantrik iletkenleri yada kılıfları ile mineral yalıtkanlı kabloların kurĢun kılıfları yada elektriksel iletkenlikleri yeterli olan metal yapı bölümleri kullanılabilir. iX.3 - Koruma iletkeni ayrı olarak çekilebilir: bu durumda koruma iletkeni mekanik bozulmalara karĢı yeterli biçimde korunmalı ve olabildiğince ait olduğu akım devresi boyunca çekilmelidir. ix.4 - Koruma iletkeni orta iletkenle yanı bara yada bağlama ucunda (klemens) bağlanamaz; bunun için ayrı bir koruma iletkeni barası yada koruma iletkeni ucu bulunmalıdır (ġekil-10). ix.5 - Sıfır iletkeni dağıtıldıktan sonra artık orta iletkenler ve koruma iletkenleri birbirine bağlanamaz. Bu durumda orta iletken de artık topraklanamaz. ix.6 - Ayrı bir koruma iletkeni bulunmayan sıfırlamanın uygulandığı kurulu tesislerin geniĢletilmesinde, geniĢleme noktasında, örneğin bir dağıtım kutusundan baĢlayarak 10 mm2'nin altındaki bakır kesitlerinde a.2'dekii gibi ayrı bir koruma iletkeni bulunan sıfırlama uygulanmalıdır. x) Sıfır iletkeni üzerine aĢırı akım koruma aygıtları 404

Elektrik Kılavuzu

konulamaz. xi) Sıfır iletkenlerinin devresi yalnız baĢına açılıp kapatılmamalıdır. Sıfır iletkenlerinin devresini faz iletkenlerininki ile birlikte açılıp kapatılabilir olması durumunda, bu iletken üzerinde bulunan bir kontak, kapamada öncelikle ve açmada gecikme ile hareket etmelidir. Ani açıp kapamalı anahtarlar kullanılıyorsa sıfır iletkeni ile faz iletkenleri devresinin aynı zaman da açılıp kapanması yeterlidir. xii) Kabloların kurĢun kılıfları yalnız baĢına sıfır iletkeni olarak kullanılmaz. xii.l - Bununla birlikte kurulu kablo Ģebekelerinde gerilimin değiĢtirilmesi durumunda sıfırlama Ģartları yerine getirilmiĢse ve kurĢun kılıf Ģebekenin birçok yerinde ve olabildiğince tüm abone bağlantılarında su borusu Ģebekesine iletken olarak bağlanmıĢsa, kurĢun kılıf yalnız baĢına sıfır iletkeni olarak kullanılabilir. xii.2 - KurĢun kılıflar kablo ek kutularında birbirlerine iyi iletken bir biçimde bağlanmalıdır. xiii) Konsantrik iletkenli kuvvetli akım kablolarında bu iletken sıfır iletkeni olarak kullanabilir. Alüminyum kılıflı kablolarda, bu kılıf bütün ayrılma noktalarında kesintisiz ve sürekli olarak iletken biçimde bağlandığında yalnız baĢına sıfır iletkeni olarak kullanılabilir. Alüminyum kılıfın ve ek kutularındaki bağlantı iletkenlerini kesitleri, iletkenlik bakımından en az sıfır iletkenininkine eĢ değer olmalıdır. Alüminyum kılıflı kabloların ek yerlerinde kılıflar, ek yerlerinden önce bir iletkenle köprülenmelidir. Tüm ek yerleri korozyona karĢı korunmalıdır. Sıfır iletkeni olarak kullanılan ve toprağa karĢı yalıtılmıĢ olan alüminyum kablo kılıfları, kablo Ģebekesini birçok noktasında topraklanmalıdır. KurĢun kılıflı ve kağıt, lastik yada termoplastik yalıtkanlı kablolar için de aynı Ģartlar geçerlidir. xiv) Elektrik tüketim aygıtlarını ve makinelerini fiĢ ve priz üzerinden taĢınabilir bağlantılarının yapılmasında Ģekil – 12.27'de gösterilen bağlantı Ģartları geçerlidir. xv) Sıfırlamanın etkinliği, tesis iĢletmeye alınmadan önce denetlenmelidir.

405

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12.27 - Elektrik tüketicilerinin sıfırlamada fış ve priz üzerinden taşınabilir bağlantılarının yapılması Madde 37 - KORUMA HAT SĠSTEMĠ : a) Bu sistemin kullanılmasının amacı, yüksek dokunma gerilimlerini önlemektir. Bu istek gerilim altında olmayan bütün iletken tesis bölümlerinin birbirine dokunabilin metal yapı bölümlerine boru hatlarına vb. ile topraklayıcılara bir koruma iletkeni üzerinden bağlanması ile sağlanır (ġekil-12.28).

ġekil 12.28- Koruma hat sistemi b)Koruma hat sistemini uygulanmasına, yalnızca kendi akım 406

Elektrik Kılavuzu

üreticileri yada primer ve sekonder sargıları birbirinden ayrı transformatörleri olan fabrikalar yada ayrı ayrı taĢınabilir iĢletme araçlarını çalıĢtırılması için kullanılan hareket eden yedek akım üretim tesisleri gibi sınırlı tesislerde izin verilebilir. c) Koruma hat sisteminde aĢağıda yazılı Ģartlar yerine getirilmiĢ olmalıdır. c.l - ġebeke topraklanmadan çalıĢtırılmalıdır. Açık topraklama yapılabilir. Bununla birlikte iç dirençleri yüksek (en az 15 kohm) ölçü aletleri yada röle düzenleri, tesisin yalıtkanlık durumunun belirli en küçük değerlerin altına düĢtüğünü denetlemek yada bildirmek için iletkenlerle toprak arasına bağlanabilir. c.2 - ĠĢletme araçlarının gövdeleri ile dokunulabilen iletken yapı bölümleri, metal boru hatları ve öteki iyi topraklayıcılar koruma iletkenine iyi iletken bir biçimde bağlanmalıdır. c.3 - Tesisin yalıtım durumunu yoklamak için bir denetim düzeni bulunmalıdır. Bu düzen , yalıtım durumunun belirli bir sınır değerin altına düĢtüğünü optik yada akustik yoldan göstermeli ve bir aĢırı gerilim koruma aygıtı bulunduğunda da bunun çalıĢmaya baĢladığını belirtmelidir. c.4 - Koruma iletkeni faz iletkenleri ile birlikte açık gri renkli yalıtılmıĢ iletken olarak ortak bir kılıf yada boru içinde yada bunlardan ayrı çıplak iletken olarak çekilmelidir. Çıplak koruma iletkenleri de özel iĢaretlerle belirtilmelidir. c.5 - Koruma iletkenleri ve bunlara bağlanan bölümlerin anma kesitleri en azından çizelge-2 ve madde 45'e uygun olmalıdır. c.6 - Kablolarda metal kılıflar, koruma iletkeni kesitinin artırılması için ek olarak kullanıldığında, 10 mm2'nin üstündeki. faz iletkeni kesitlerinde koruma iletkeni kesiti, çizelge - 2'de verilen değerlerin bir alt basamağında alınabilir. Bu durumda metal kılıflar, ek kutularında birbirlerine baĢlangıç ve son noktalarında ise koruma iletkenine elektriksel bakımdan iyi bir Ģekilde bağlanmalıdır. C.7 - Koruma hat sisteminin toplam topraklama direnci 20 ohm'u aĢamaz.. Bu değer ek topraklayıcıların kullanılmasıyla da elde edilemezse, koruma iletkenini toprağa karĢı gerilimi bu gerilimin 6S voltu aĢması durumunda tesisin akımını çabucak kesen rölelerle denetlenmelidir. c.8 - Topraklamanın ve topraklama iletkenini yapılmasında 407

Elektrik Kılavuzu

ve düzenlemesinde bu yönetmeliğin VI-A.3 bölümündeki hükümler uygulanır. C.9 - Hareketli iletkenler ve tüketim araçlarının hareketli iletkenler üzerinden bağlanmasında madde 35.b.3'deki hükümler uygulanır. Madde 38 - HATA GERĠLĠMĠ KORUMA BAĞLAMASI a) Bu sistemin kullanılmasını amacı, gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinde meydana gelebilecek olan yüksek dokunma gerilimlerini tesiste sürekli olarak kalmasını, böyle bir durumun ortaya çıkması durumunda tüm faz iletkenlerini ve varsa orta iletkenin devresini birlikte 0.2 s içinde açarak önlemektir. Bu sistem, hata gerilim bobini olan koruma anahtarı ile bunun denetleme düzeninden, koruma iletkeninden, yardımcı topraklayıcıdan ve bunun bağlantı iletkeninden meydana gelir (ġekil-14). b) Bu sistemin uygulanmasında aĢağıdaki Ģartlar yerine getirilmelidir. b.l - Bu sistemde amaca uygun nitelikte hata gerilimi bobinleri olan anahtarlar kullanılmalıdır.

ġekil 12.29: A Koruma Anahtarı K Koruma iletkeni bağlantı noktası Ç YalıtılmıĢ yardımcı topraklama iletkeni P Denetim düzeni Rн Yardımcı topraklayıcı Rp Denetim direnci F Hata gerilimi bobini Ü Parafudr H Yardımcı topraklama iletkeni bağlantı noktası KI Koruma iletkeni

b.2 - Hata gerilimi bobinleri bir voltmetre gibi bağlanmalı; 408

Elektrik Kılavuzu

böylece korunacak tesis bölümü ile yardımcı topraklayıcı arasındaki gerilimi denetlemelidir, b.3 - Yardımcı topraklama iletkeni, koruma iletkenine, korunacak aygıtın gövdesine ve aygıt ile iletken bir bağlantısı bulunan metal yapı bölümlerine göre, hata gerilimi bobini kısa devre edilmeyecek biçimde yalıtılmıĢ olarak çekilmelidir (ġekil-12.30).

ġekil 12.30 Bobinin rasgele kısa devre olmasını önlemek için yardımcı topraklama iletkeni yalıtılmıĢ olarak çekilmelidir. b.4 - Koruma iletkeni ancak, akım devreleri bir arıza durumunda koruma anahtarı ile açılan elektrik iĢletme araçlarını gerilim altında olmayan iletken bölümlerine bağlanabilir. Değilse, koruma iletkeni de yalıtılmıĢ olarak çekilmelidir. b.5 - Koruma iletkeni ile yardımcı topraklama iletkeni, yapıların içerisinde korunacak (boru vb.) içinde çekilerek yada bu amaçla çok damarlı kabloların damarları yahut madeni kılıflı olmayan bir damarlı iletkenler kullanılarak mekanik etkilere karĢı korunmuĢ olmalıdırlar. Açıklama : Koruma iletkenini, öteki iletkenlerin yalıtkanlık durumların denetlemek için kullanılması durumunda, koruyucu boru içinde çıplak olarak çekilmesi uygun olur. b.6 - Yardıma topraklama iletkeni yapının dıĢında bulunan bir topraklayıcıya bağlandığında kesiti madde 45.b'ye uygun olmalıdır. b.7 - Birden çok aygıt, bir hata gerilimi koruma anahtarına ve bu aygıtlardan birisi koruma topraklayıcısına eĢdeğer nitelikteki bir 409

Elektrik Kılavuzu

topraklayıcıya bağlandığında, aygıtlara ait her koruma iletkenini kesiti en az sigorta akım Ģiddeti en büyük olan aygıtın faz iletkeni kesitini yarısı kadar olmalıdır. b.B - içlerinde Madde 32.al'e göre koruma tedbirlerini uygulanması gerekli olan yerlerde kullanılan hata gerilimi koruma anahtarları yalıtmalı olmalıdır. b.9 - Tüketim aygıtlarının hareketli (bükülebilen) kordonlarla bağlanmasında Madde 32-b.2-v'deki hükümler uygulanır (ġekil12.23 ve l2.27'ya bk). b.10 - Yardımcı topraklayıcı olarak, b.ll'deki ayrıcalıklar dıĢında, öteki topraklayıcıların gerilim alanında bulunmayan özel topraklayıcılar kullanılmalıdır. Buna göre yardımcı topraklayıcı, öteki topraklayıcılardan en az 10 m. Uzaklıkta olmalıdır (ġekil –l2.30b). Açıklama : Yardımcı topraklayıcılar, genellikle tarım iĢletmeleri ve öteki sanayi iĢletmelerinde çamaĢırhaneler gibi ıslak yerlerde kullanılır. b.11 - Su borusu Ģebekeleri yardımcı topraklayıcı olarak kullanılabilir. Ancak bu durumda hata gerilimi bobini kısa devre edilmiĢ olmamalıdır. Açıklama : Gerektiğinde iĢletme araçlarını toprakla bağlantıları kesilmelidir. Örneğin bir yalıtkan parça kullanılarak bu sağlanabilir. b.12 - (DeğiĢik: RG 08/12/2000- 24254) Yardımcı topraklamanın yapılmasında 44. ve 45 maddelerde yazılı hükümler göz önünde tutulmalı ve AĢağıda yazılı en küçük boyutlar sağlanmalıdır: Boru topraklayıcılar : 1/2 parmaklık boru, 1.5 m uzunlukta Levha topraklayıcılar : 50 cm x 50 cm ġerit topraklayıcılar : 10 m uzunlukta Yukarıda yazılı boyutlardaki topraklayıcılar kullanıldığında normal olarak 200 ohm'un altında bir topraklama direnci elde edilir. b.13 - Hata gerilimi koruma anahtarı olarak ancak, faz iletkenlerinin hepsini ve varsa orta iletkeni de açıp kapayan anahtarlar kullanılabilir. b.14 - Orta iletkenleri topraklanmamıĢ Ģebekelerde, en az iki kutuplu denetleme düzeni olan hata gerilimi koruma anahtarları kullanılmalıdır. b.15 - Büyük mutfak fırını gibi bir aygıt, kaçak akımları 410

Elektrik Kılavuzu

akıtmak üzere bir topraklama tesisine bağlandığında bunun hata gerilimi koruma tesisinin çalıĢmasını etkilememesi sağlanmalıdır. Açıklama : Örneğin 100 m A'lik bir kaçak akım meydana geldiğinde topraklayıcının RA direnci 50 ohm'dan daha büyük olmalıdır (ġekil-12.31).

ġekil 12.31 b.16 - Hata gerilimi koruma bağlamasının etkinliği, tesisin iĢletmeye alınmasından önce denetlenmelidir. Madde 39 - HATA AKIMI KORUMA BAĞLAMASI a)Bu sistemin kullanılmasının amacı, gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinde meydana gelebilecek olan yüksek dokunma gerilimlerinin tesiste sürekli olarak kalmasını, böyle bir durumun ortaya çıkması durumunda akan ve belirli bir değeri aĢan arıza akımının, tüm faz iletkenlerini ve varsa orta iletkeninin devresini 0.2 s içinde açması ile önlemektir. Hata akımı koruma anahtarı ile korunan tüm aygıtlar anahtarın açma akımı sistemin topraklayıcısı üzerinde geçtiğinde bu aygıtlar yüksek bir dokunma gerilimi almayacak biçimde topraklanmalıdır (ġekil-12.32).

411

Elektrik Kılavuzu

ġekil – 12.32 Hata akımı koruma bağlaması b)Bu sistemin uygulanmasında, aĢağıdaki Ģartlar yerine getirilmelidir: b.l - ( DeğiĢik fıkra: RG 08/12/2000- 24254) Bu sistemle korunan iĢletme araçlarının Rt topraklama direnci için Rт ≥ Iһn

50 V

bağlantısı geçerlidir. Burada hata akımı koruma anahtarının anma hata (açma) akımıdır. b.2 - Tüketim araçlarını hareketli kardanlar üzerinden bağlanmasında Madde 32.b.2-v'deki hükümler uygulanır (ġekil-9 ve 12'ye de bk). b.3 - Topraklamalar 44. ve 45 maddelere uygun olarak yapılmalıdır. b.4 - Hata akımı koruma sistemini etkinliği, tesisin iĢletmeye alınmasından önce denetlenmelidir. c) DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) Koruma iletkenli tesislerde, ek bir önlem olarak baĢta banyo gibi tehlikenin daha çok olduğu yerlerdeki priz devreleri olmak üzere, iç tesislerde hata akımı koruma düzeninin kullanılması tavsiye edilir. DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) Açıklama : Hata akımı 412

Elektrik Kılavuzu

koruma düzeni bulunmayan tesislerde korumanın etkinliğini arttırmak için, ana ve dağıtım tablolarında koruma topraklaması ve sıfır iletkeni baraları, gerektiğinde kolaylıkla ayrılabilecek Ģekilde birbirine elektriksel olarak bağlanmalıdır. Madde 40 - KORUYUCU AYIRMA a) Koruyucu ayırma düzeni, anma gerilimleri en çok 380 volta kadar olan elektrik tüketicilerinin akım devrelerini, bir ayırma transformatörü yada motorgeneratör aracılığı ile besleme Ģebekesinden ayırır. Bu sistemin kullanılmasının amacı, transformatörün çıkıĢ tarafına bağlı iĢletme aracında bir gövde teması, iĢletme aracının gövdesi ile toprak arasında besleme Ģebekesinden geçebilecek dokunma gerilimlerinin meydana gelmesini önlemektir Koruma tedbiri olarak koruyucu ayırma ancak, örneğin hatların zedelenmesi yada metal gövdenin bir ara fiĢ-priz düzeninde gövde teması sonucunda sekonder tarafta toprak teması olmadığı sürece etkilidir. (ġekil – 12.33).

ġekil 12.33 b) Koruyucu ayırma düzeninin uygulanmasında aĢağıdaki Ģartlar yerine getirilmelidir: b.1 - Koruyucu ayırma düzeni ancak gerilimleri 500 V' a kadar olan Ģebekelerde uygulanabilir. Ayırma transformatörü yada motor-generatörün çıkıĢ tarafındaki anma gerilimi, bir fazlı tüketicilerde 250 V. üç fazlı tüketiciler de 380 V' dan daha yüksek olamaz. b.2 - Bir ayırma transformatörü yada motor-generatörü ancak anma akımı en çok 16 A olan bir tüketici bağlanabilir. b.3 - Ayırma transformatörü yada motor generatörlerde, 413

Elektrik Kılavuzu

tüketicilerin bağlanması için! sabit olarak takılan ve koruma kontağı olmayan bir priz bulunmalıdır. b.4 - Tüketicilerin bağlantı kordonları en azından Türk Standartlarına uygun tipte lastik kordon olmalıdır. b.5 - Ayırma transformatörleri, TSE' nün Güç transformatörleri standardına göre yapılmıĢ ve iĢaretlenmiĢ olmalıdır. Sabit ayırma transformatörlerinin metal gövdeleri üzerinde koruma iletkeninin bağlanması için bir bağlantı ucu bulunmalıdır.TaĢınabilir ayırma transformatörleri 32. madde' ye göre koruyucu yalıtılmıĢ olmalıdır. b.6 - Ayırma transformatörleri yada motor-generatörlerin ikinci akım devreleri topraklanamaz ve öteki tesis bölümlerine iletken olarak bağlanamaz. b.7 - Buhar kazanları, çelik iskeleler, gemi gövdeleri vb. iletken metal çalıĢma bölümleri gibi çok tehlikeli olabilecek yerlerde, korunması gereken tüketim araçlarının gövdeleri özel bir iletken ile üzerinde durulan yerdeki metal bölüme bağlanmalıdır. Bu iletken, çizelge - 2 de yazılı kesitte seçilmeli ve öteki beslenme hatlarından aynı olarak görülebilecek biçimde çekilmelidir. Madde 41: ELEKTRĠK ĠÇ TESĠSLERĠNDE KORUMA ĠLETKENLĠ KORUMA TEDBĠRLERĠNĠN ALINMASI Elektrik iĢletmelerinden alçak gerilimle enerji alan tüketicilerde, koruyucu yalıtma, koruyucu ayırma ve küçük gerilim koruma tedbirlerini dıĢında, alınacak koruma tedbirleri için iĢletmeler teklifte bulunurlar,

VI - A.2 AġIRI GERĠLĠMLERE KARġI KORUMA Madde 42 : ALAÇAK GERĠLĠM TARAFINDAN TOPRAĞA KARġI 250 V'UN ÜSTÜNDE OLAN GERĠLĠM YÜKSELMELERĠNĠN ÖNLENMESĠ ĠĢletme gerilimleri, faz iletkenleri arasında 250 V'un üstünde olan ve faz iletkenleri ile orta nokta arasında 250 V'tan büyük olmayan çok iletkenli tesislerde, bir faz iletkeninde toprak teması olarak öteki bir faz iletkeninin toprağa karĢı gerilimin 250' V'tan daha fazla olmasını önlemek için orta nokta doğrudan doğruya topraklanmalıdır (37. Maddedeki ayrılığa dikkat ediniz.) Madde 43: ELEKTRĠK TESĠSLERĠNĠN ATMOSFERĠK 414

Elektrik Kılavuzu

BOġALMALAR SONUCUNDA MEYDANA GELEN AġIRI GERĠLĠMLERE KARġI KORUNMASI Bu tesislerin yapılmasında özellikle aĢağıdaki yazılı hükümlere uyulmalıdır: a.l- Hava hattı Ģebekeleri i) Topraklama DeğiĢken dirençli parafudrlar ve atlama aralıkları (eklatörler) ile en uygun korumanın sağlanabilmesi için bunlar en kısa yoldan ve olabildiğince küçük topraklama direnci ile topraklanmalıdır. Önceden tesis edilmiĢ topraklayıcılar, örneğin yıldırımdan koruma tesisini topraklayıcıları ile toprak içindeki boru Ģebekeleri parafudrların topraklanmasında kullanılabilir. ii) Tüketici tesislerinin korunması: Tüketici tesisleri parafudrlarla korunacaksa bunlar olabildiğince yapı giriĢ hattının yakınına konulmalıdır. Parafudrların ve tüketici tesisinin topraklamaları birbirine bağlanmalıdır. Sıfırlama uygulamasına izin verilen Ģebekelerde parafudrların topraklama iletkenleri ve sıfır iletkeni birbirine bağlanmalıdır. Sıfırlama uygulamasına izin verilmeyen Ģebekelerde nötr iletkenine de bir parafudr konulmalıdır. Parafudrlar ve atlama aralıkları kolaylıkla alev alabilen yerlere konulmamalıdır. Bu aygıtlar ayrıca, tahta gibi kolay yanabilen maddelerden ayrı ve yangın tehlikesine karĢı güvenilir biçimde tesis edilmelidir. a.2 - Yıldırımlık tesisi bulunan yapılardaki elektrik tesisleri : Yıldırımlık tesisi bulunan yapılardaki elektrik tesisleri bu tesisten yeterli uzaklıktaki düĢünülmesi yada yaklaĢma noktalarında aĢırı gerilime karĢı koruma düzenleri ile bu tesise bağlanmalıdır. Potansiyel dengelemesi yapılmıĢsa O/S m uzaklık yeterlidir. (DeğiĢik ek: RG 08/12/2000- 24254) Yıldırımlık tesisleri, TS 622., Yapıların Yıldırımdan Korunması Kuralları standardı'na uygun olarak tesis edilmelidir. b) Dam Direkleri : Kuvvetli akım hava hatlarını dam direkleri, yıldırımlık tesisine iletken olarak bağlanamaz. Bu tedbirin amacı, gerilim sürüklenmesini neden olacağı kazaları ve arklı toprak temasları yüzünden çıkabilecek olan yangın tehlikesini önlemektir. c) Topraklamaların birleĢtirilmesi : 415

Elektrik Kılavuzu

(DeğiĢik: RG-16/06/2004-25494) 21.08.2001 tarih ve 24500 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği hükümleri uygulanır.

VI - A.3 TOPRAKLAYICILAR Madde 44 - TOPRAKLAYICILARLA VE TOPRAKLAMA TESĠSLERĠNE DAĠR GENEL HÜKÜMLER (DeğiĢik: RG-16/06/2004-25494) 21.08.2001 tarih ve 24500 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği hükümleri uygulanır. Madde 45 - TOPRAKLAYICILARIN VE TOPRAKLAMA ILETKENLERININ TESISI (DeğiĢik: RG-16/06/2004-25494) 21.08.2001 tarih ve 24500 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği hükümleri uygulanır.

VI- A.4 DENEYLER VE DENETIMLER Madde 46-GERĠLĠMLĠ BÖLÜMLERE DOLAYLI OLARAK DOKUNMAYA KARġI KULLANILACAK KORUMA DÜZENLERĠNĠN DENETLENMESĠ a) Bir tesis iĢletmeye açılmadan önce yapımcısı tarafından çeĢitli tesis bölümleri ve iĢletme yerlerinde yapılması istenilen, dolaylı dokunmaya karĢı koruma düzenlerini uygulandığı belirlenmelidir. Uygulanan koruma düzenlerinde bunların 31. - 40 maddelerdeki ilgili hükümlere uyup uymadığı denetlenmelidir. b) Denetimler göz ve elle denetlemeyi, denetlemeleri ve ölçmeleri kapsar. Denetimlerin Çizelge - l'ye göre yapılması genellikle yeterlidir. b.l Göz ve elle denetleme Tüm tesis bölümleri, koruma düzenlerini yönetmeliğe uygun olarak yapılmaları bakımından esaslı biçimde gözden geçirilmelidir. i)Koruma iletkenli koruma düzenlerinde : - Koruma iletkenler topraklama iletkenleri ve potansiyel dengeleme iletkenlerini en az istenilen kesitte olmalarına, - Yukarıda anılan iletkenlerin en iyi biçimde çekilmesi ve güvenilecek biçimde bağlanmasına, - Koruma iletkenleri ve bunların bağlantı noktalarının doğru olarak iĢaretlenmesine, 416

Elektrik Kılavuzu

- Koruma iletkenlerini gerilimli bölümlere bağlanmamasına, - Koruma iletkenleri ile orta iletkenlerin birbirine karıĢtırılmamasına, - Prizlerdeki koruyucu kontakların düzenli olmasına, - Sıfır iletkenlerinin devresinde aĢırı akım koruma aygıtlarını yada anahtarların bulunmamasına ve bu iletkenlerin devrelerini yanlız olarak açılıp kapatılmamasına, - Hata gerilimi koruma anahtarları, hata akımı koruma anahtarları, yalıtkanlık gözetme aygıtları gibi koruma düzenlerini doğru olarak seçilmesine, dikkat edilmelidir. ii) Koruma iletkeni bulunmayan koruma düzenlerinde : - Küçük gerilim ve koruyucu ayırma uygulana tesislerde güç kaynakları, iletkenler ve öteki iĢletme araçlarını doğru seçilmesine, - Küçük gerilim uygulanan tesislerde yalnızca aynı tesisdeki daha büyük gerilimler için kullanılamayan prizlerin tesis edilmesine. -Koruyucu ayırma uygulana tesislerde, her tüketim aracı için bunun üzerine tesis edilen bir priz kullanılmasına, -Koruyucu yalıtmanın, iletken bölümler nedeniyle yada bozulma ve zedelenme sonucunda etkisiz kalmamasına. - Üzerinde durulan yerin yalıtımının doğru olarak yapılmasına, dikkat edilmelidir. b.2 - Deneme Deneme, yalıtkanlık gözetleme aygıtlarına ve hata gerilimi ile hata akımı koruma anahtarlarına ait denetim düzenlerinin çalıĢtırılmasını kapsar. b.3 - Ölçme i) Ölçmelerle, koruma tedbirlerini etkinliğine karar verebilecek değerler elde edilmelidir. ii) Ölçmeler hiçbir Ģekilde kazalara ve yangınlara neden olmamalıdır. Bunu sağlamak için uygun ölçme aygıtları kullanılmalı ve gerekli koruma tedbirleri alınmalıdır. iii) Ölçmelerin teknik ve ekonomik bakımdan istenilen biçimde yapılamadığı özel durumlarda, örn~in topraklama tesislerinin geniĢ ve iletken tesislerini büyük olması durumuna (b.3..i)'e göre elde edilen değerlerin korunduğu baĢka bir biçimde örneğin hesaplanarak yada bir Ģebeke modeli yardımı ile gösterilmelidir.

417

Elektrik Kılavuzu

Çizelge - 7 Koruma düzenlerinin denetimi (DeğiĢik : RG 08/12/2000- 24254)

418

Elektrik Kılavuzu

Madde 47 - YALITKANLIK DĠRENCĠ VE BUNUN DENETLENMESĠ (DeğiĢik: RG-16/06/2004-25494) 21.08.2001 tarih ve 24500 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği hükümleri uygulanır. Madde 48 - ZEMĠN YALITKANLIK DĠRENCĠNĠN ÖLÇÜLMESĠ Herhangi bir zemini yalıtkanlık durumunu uygun olduğunun gösterilmesi için üzerinde durulan yerin geçiĢ direncinin ölçülmesi gerekir (ġekil-20). a) U1 gerilimi olarak aĢağıdaki gerilimler seçilerek kullanılabilir: a.l- Ölçme yerindeki topraklanmıĢ Ģebekelerdeki toprağa karĢı gerilim, a.2 - Sargıları elektriksel olarak ayrılmıĢ bir transformatörün sekonder gerilimi, a.3- Bir yedek elektrik üretim aygıtının boĢta çalıĢma gerilimi, b) Ölçme yapmak için a.2 ve a.3 durumlarında bir iletken topraklanmalıdır. c) Zeminin (taban örtüsünün geçiĢ ve ek yerleri gibi) en elveriĢsiz yerlerine 270 mm x 270 mm'lik bir ıslak bez serilir. Bu bez üzerine 250 mm x 250 mm x 2 mm boyutlu bir metal levha konur ve levha yaklaĢık 75 kg'lık bir ağırlıkla yüklenir. Metal levha ile (a)'da açıklanan gerilim kaynağının topraklanmamıĢ iletkeni arasındaki U2 gerilimi Ģekil 20'de görüldüğü gibi ölçülür. d) Voltmetrenin iç direnci, seçilen ölçme bölgesi değerlerinin her bir voltu için en az 300 ohm olmalıdır. e)Bu ölçme zeminde geliĢi güzel seçilen yerlerde üçden az olmamak Ģartı ile yeterli sonuç alınıncaya kadar yapılmalıdır. f) Üzerinde durulan yerin geçiĢ direnci Rg = R aĢağıdaki değerlerin altına düĢmemelidir. Anma gerilimleri 500 V (toprağa karĢı 300 V) olan tesislerde 50 kohm. - Daha yüksek anma gerilimlerinde 100 kohm.

U1 ( ...........-1) U2

419

Elektrik Kılavuzu

ġekil 12.34

VI-B ELEKTRĠK MAKĠNELERĠTRANSFORMATÖRLER VE REAKTANS BOBĠNLERĠ Madde 49 - ELEKTRĠK MAKĠNELERĠ a) Elektrik makinelerinin yerleĢtirilmesi. a.1 - Elektrik makinelerini yabancı maddelere, suya ve dokunmaya karĢı koruma tipi, yerleĢtirildikleri yerlerdeki Ģartlara; güçleri ise ihtiyaç ve çalıĢma biçimine uygun seçilmelidir. a.2 - Elektrik makineleri, iĢletme ve bakımları kolaylıkla yapılabilecek ve tiplerine yeterli soğutma sağlanacak biçimde yerleĢtirilmelidir. a.3 - Elektrik makineleri üzerindeki yol verme ve ayar düzenleri ile termometre vb. gibi denetim düzenlerine iĢletme sırasında da kolaylıkla ve tehlikesiz bir biçimde ulaĢılabilmelidir. a.4 - Elektrik makinelerinin üzerindeki etiketler, makineler yerleĢtirildikten sonra bile kolaylıkla okunabilmelidir. b) Elektrik makinelerine ait bağlantılar b.l - Elektrik makinelerine iliĢkin bağlantılar, çalıĢma sırasında meydana gelecek titreĢimlere dayanıklı biçimde seçilmeli ve yapılmalıdır. b.2 - Metal hortumlar, iĢletme gereği hareket eden makinelerde bir damarlı yalıtılmıĢ iletkenlerle lastik yalıtkanlı kordonların korunması amacıyla kullanılamaz. 420

Elektrik Kılavuzu

c) Denetim ve koruma giderleri Özellikle sürekli olarak denetim altında bulundurulmayan elektrik makineleri aĢırı ısınmalara karĢı korunmuĢ olmalıdır. Bu koruma, uygun bir yapımla (konstrüksiyonla) yada otomatik koruma düzenleri (motor koruma anahtarları) kullanılarak yapılabilir. Makinelerin sıvı soğutma maddelerine ait denetim düzenleri, makineyi kullanacak kimsenin bulunduğu ',erden kolayca manevra yapabileceği biçimde yerleĢtirilmelidir. Madde 50 - TRANSFORMATÖRLER VE REAKTANS BOBĠNLERĠ a)Transformatörlerin yerleĢtirilmesi a.1- Elektrik makinelerin ait a.1 bölümü, transformatörler ve reaktans bobinleri için de olduğu gibi geçerlidir. a.2 - Transformatörler, yeterli soğutma sağlanabilecek biçimde yerleĢtirilmeli ve tesis edilmelidir. a.3 - Transformatörlerin üzerindeki ayar düzenleri, vantilatörler, denetim düzenleri vb. aygıtlara iĢletme sırasında da kolaylıkla ve tehlikesiz bir biçimde ulaĢılabilmelidir. a.4 - Transformatörlerin yapı içindeki bölmelere yerleĢtirilmesinden yangına yangının yayılmasına karĢı gerekli tedbirler alınmalıdır. Bu amaçla aĢağıdaki tedbirlerden bir yada bir kaçı uygulanabilir: - Yağ boĢaltma düzenleri, çakıl yada kırma taĢla örtülü yağ çukurları, 630 kVA'ya kadar olan güçteki transformatörler için eĢikleri oldukça yüksek demir kapıların kullanılması yeterlidir. - Özellikle daha büyük güçteki transformatörler için sabit olarak tesis edilen su, karbonik asit ve benzeri maddelerin püskürtülerek kullanıldığı yangın söndürme düzenleri. - Yangının yayılmasını önleyici duvarlar. a.5 - Transformatörler ve reaktans bobinleri, yangın ve duman nedeniyle merdivenlerdeki ve çıkıĢlardaki serbest trafiğin kesilmeyeceği biçimde yerleĢtirilmelidir. a.6 - Havalı reaktans bobinleri, kısa devre akımının meydana getirdiği magnetik alanını çevresinde bulunan demir parçaları bobin içine çekmeyeceği ve komĢu metal parçaların aĢırı derecede ısınmayacağı biçimde yerleĢtirilmelidir. b) Denetim ve koruma düzenleri Güçleri 16 kVA'dan büyük olan transformatörler ve reaktans 421

Elektrik Kılavuzu

bobinleri, aĢırı ısınmalara karĢı korunmalıdır. Uygun bir konstrüksiyonla yada otomatik koruma düzenleri kullanılarak yapılacak bu koruma sistemi iç ve dıĢ arızaların etkisine karĢı da koruyucu olabilir.

VI-C (DeğiĢik Ġfade:RG-16/06/2004-25494) ENERJĠ ODASI, KABLO BACASI(KABLO ġAFTI), ÖTEKĠ ĠġLETME ARAÇLARI Madde 51-(DeğiĢik Ġfade: RG-16/06/2004-25494) ENERJĠ ODASI, KABLO BACASI(KABLO ġAFTI), DAĞITIM TABLOLARI, A.G. KOMPANZASYON TESĠSLERĠ, SAYAÇ ALTLIKLARI VE ZĠL TRANSFORMATÖRLERĠ a) (DeğiĢik ifade: RG-16/06/2004-25494) Enerji odası ve kablo bacası (kablo Ģaftı) Elektrik Ġç Tesisleri Proje Hazırlama Yönetmeliği hükümleri doğrultusunda tesis edilecektir. Dağıtım tabloları iĢletme sırasında ortaya çıkan mekanik zorlamaları, nem ve ısı etkilerine dayanıklı ve zor tutuĢan yapay (sentetik) yada metal gereçlerden yapılmalı, sayaç altlıkları için sac kullanılmalıdır. Kullanılacak gereçler yürürlükteki ilgili standartlara uygun olmalıdır. Dağıtım tablolarının yapımında kullanılan korozyona dayanıklı olmayan gereçler, gerektiğinde boyanmalı yada bunlara galvanik yüzey koruması gibi uygun bir yüzeysel iĢlem uygulanmalıdır. (DeğiĢik ifade: RG-16/06/2004-25494) Sac tablolar için 0,5 m2’ye kadar (0,5 m2 dahil) en az 1 mm, 1,5 m2’ye kadar (1,5 m2 dahil) en az 1,5 mm, 1,5 m2’den büyük olanlar için en az 2 mm kalınlıkta düzgün yüzeyli DKP saç kullanılacaktır. b) Gerilim altındaki çıplak bölümler arasında en az 10 mm açıklık bulunmalıdır. Gerilim altındaki çıplak bölümler iĢletme araçlarının yalıtmamıĢ iletken bölümlerinden çevredeki metal parçalardan ve yapı bölümlerinden en az 15 mm açıklıkta olmalıdır. Gerilim altındaki çıplak bölümler koruyucu dıĢ engellerden en az aĢağıdaki açıklıkta olmalıdır. Sac kılıflar, sac kapılar vb. tesis bölümlerinde 40 mm Örgülü tel, örgülü tel kapı ve öteki engellerde 100 mm c) Dağıtım tablolarının ön ve arka taraflarındaki gerilim 422

Elektrik Kılavuzu

altında bulunan madeni bölümlere insanların dokunmasına engel olacak düzenlerin yapılması ve bu yapılamadığında tabloların çevresinin kapatılması gerekir. d) Dağıtım tablolarındaki aygıtlara (sigorta, anahtar, sayaç, zil transformatörü vb.) etiket takılmalı, klemens ve iletkenlere numara verilmelidir. Tabloların üzerinde bulunacak aygıtlar, tablonun yapısına uygun seçilmelidir. e) 60 A'e kadar akım çeken tablolar barasız 60 A'den daha fazla akım çeken tablolar baralı tipte olmalıdır. f) Tozlu yada nemli yerlerde kullanılan tablolar, tamamen sızdırmaz biçimde, kapalı dökme demir yada çelik sacdan yapılmalıdır. g) ĠĢ yeri, konut vb. yerlerde dağıtım tabloları merdiven baĢı gibi umuma açık yerlere konulmamalı, ait olduğu bağımsız bölümün içerisine konulmalıdır. h) Tabloların demir gövdesi ile gerilim altında olmayan tüm demir bölümleri topraklanmalıdır. i) (DeğiĢik fıkra : RG-16/06/2004-25494) Sayaçların hangi durumlarda enerji odası içine koyulacağı Elektrik Ġç Tesisleri Proje Hazırlama Yönetmeliği’nin 11 inci maddesi hükümleri doğrultusunda enerji veren yetkili kuruluĢ tarafından belirlenir. j) Tozlu yerlere yada açığa konulması zorunlu olan sayaçlar galvanizli saçtan yapılmıĢ ve kilitli bir dolap içine yerleĢtirilmeli ve sayaca gelen kolonların dolaba giriĢ ve çıkıĢ delikleri toz ve nem girmeyecek biçimde kapatılmalıdır. k) (DeğiĢik fıkra: RG 04/04/1986- 19068) Sayacın alt kenarının yerden yüksekliği en çok 1.80 m olmalıdır. I) Zil transformatörleri Zil transformatörleri üzerinde hiçbir Ģekilde aydınlatma yapılmamalı ve bunların devresi ayrı bir sigorta ile korunmalıdır. m) (DeğiĢik: RG-16/06/2004-25494) Bu yönetmelik kapsamında bulunan elektrik iç tesislerine ait kompanzasyon tesisleri, Elektrik Projelerinin Hazırlanması ve Elektrik Tesislerinin GerçekleĢtirilmesi Sürecinde Güç Faktörünün ĠyileĢtirilmesi Ġle Ġlgili Tebliğ hükümleri doğrultusunda tesis edilecek, ancak bu Yönetmelik hükümleri doğrultusunda denetlenerek veya muayene edilerek uygun bulunması halinde enerjilenecektir. Madde 52 – (DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) BAĞLAMA AYGITLARI 423

Elektrik Kılavuzu

a)Anahtarlar i) Elektrik tesislerinde Türk Standartlarına uygun anahtarlar kullanılmalıdır. ii) Anahtarlar anma akımının ve geriliminin üstündeki değerlerde kullanılamazlar. Anahtarlar kullanılma amacına uygun güçte seçilmelidir. iii) Anahtarların normal olarak toprağa göre gerilim altında bulunan bütün kutupları aynı zamanda açılıp kapanmalıdır. iv) Anma gerilimi 250 V'ye kadar olan elektrik devrelerinde kullanılacak anahtar1ann anma akımı 10'A'dan aĢağı olmamalıdır. v) Nötr hatları topraklanmıĢ olan sabit tesislerde, anahtarlar faz iletkenleri üzerine konulmalıdır. Nötr hatları topraklanmamıĢ olan sabit tesislerde, faz ve nötr hatlarını aynı anda açıp kapayan anahtarlar kullanılmalıdır. vi) Anahtarlar, iĢletmede meydana gelen titreĢimlerle yada kendi ağırlıkları ile kendiliğinden açılıp kapanmayacak nitelikte olmalıdır. Anahtarların hareket eden kolları, çalıĢtırma zincirleri ve benzeri gibi el ile dokunulan metal parçalan yalıtkan ara parçalarla (örneğin porselen izolatörlere) anahtar gövdesinden ayrılmıĢ olmalıdır. vii) Sıcaklıkları 60° C' nin üstünde olan yerlerde, sıcak yerler için elveriĢli anahtarlar (örneğin porselen yalıtkan!) anahtarlar) kullanılmalıdır. viii) Anahtarların bir ucuna birden fazla iletken bağlanamaz. Yani anahtar, dağıtım kutusu olarak kullanılamaz. ix) TopraklanmıĢ tesiste sıfır iletkenleri hiçbir Ģekilde kesilemez ve bu iletken üzerine anahtar konulamaz. x) ikinci (tali) dağıtım tablolarında kullanılacak anahtarlar tercihen pako Ģalter yada ev tipi devre kesici olmalıdır. xi) Aydınlatma devrelerinde termik ve magnetik koruyuculu anahtar kullanıldığında bunun ayrıca sigorta ile korunması gerekmez. xii) Anahtardan, anahtar altı prize geçiĢ yapılamaz. Bu priz bulunduğu konum bakımından bu adı almıĢtır. Anahtara ve anahtar altı prize gelen besleme iletkenleri normal olarak ayrı borular içinde çekilir. b) Yol vericiler ve ayar aygıtları i) Bu aygıtlar yürürlükteki Türk Standartlarına yada tanınan yabancı standartlara uygun olmalıdır. 424

Elektrik Kılavuzu

ii) ÇalıĢırken ısı çıkaran yol verici ve ayar aygıtları, kullanıldıkları yer izin verilmeyecek derecede ısınmayacak nitelikte seçilmeli ve yerleĢtirilmelidir. iii) Yol verici ve ayar aygıtları, ait oldukları motor ve devrelere uygun boyut ve nitelikte seçilmelidir. iv) Kendi transformatörü bulunan tüketicilerde doğrudan (direkt) yol verilebilecek en büyük kısa devre senkron motor gücü tüm iĢletme yükleri devrede iken, en büyük güçlü motorun devreye girmesi durumunda transformatör empedansları dahil, yol alan motorda, yol alma akımında bağıl gerilim %15'i aĢmamak koĢulu ile tüketici tarafında belirlenir. Kendi transformatörü bulunmayan tüketicilerde, doğrudan yol verilecek en büyük kısa devre asenkron motor gücü köy ve benzeri yerlerde 7.5 kW, alçak gerilim Ģebekesi hava hattı olan kasaba ve Ģehirlerde 15 kW, alçak gerilim Ģebekesi yeraltı kablosu olan kasaba ve Ģehirlerde 30 kW"ır. Ancak motorun gücü transformatörün gücünün %10"nu aĢamaz. c) FiĢ ve priz düzenleri i) ( DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798) Ġç tesislerde kullanılacak fıĢ ve prizler Türk Standartlarına uygun olmalı ve bunların topraklama kontağı koruyucu kontak bulunmalıdır. Ġç tesislerde kullanılacak fıĢ ve prizlerin anma değerleri 10 A'in altında olamaz. Belirli bir cihaz için öngörülen prizlerin anma akımları cihaz gücü ile uygun olacak ve bu prizlerin anma akımları 16 A'in altında olmayacaktır. iii) Koruma iletkenleri fıĢ ve prizlerin toprak iĢareti bulunan yerlerine bağlanmalıdır. iii) Elektrik tesislerinde lambaların duy ve soketlerine takılı prizler kullanılamaz. Aynı Ģekilde sabit fiĢleri bulunan çok prizler de kullanılamaz. iv) Prizler dağıtım kutusu olarak kullanılamaz. v) Bir fiĢe birden fazla sabit olmayan iletken bağlanamaz. Bu Ģekildeki birkaç iletkenin bağlanması için yapılan özel fiĢler bu hükmün dıĢındadır. vi) Sıva altı tesislerde prize bağlanan iletkenlerin üzerindeki yalıtkanların prizin tutturma parçaları ile zedelenmemesine dikkat edilmelidir. vii) Büyük salonlarda zemine bu amaç için yapılmıĢ olanlar kullanılmak ve gerekli koruyucu tedbirler alınmak Ģartı ile priz tesis edilebilir. 425

Elektrik Kılavuzu

viii) ( DeğiĢik fıkra : RG 08/12/2000- 24254) Konutlarda salonlar (20 m2 den büyük alanlı) ve mutfak için en az ikiĢer, odalar ve banyo için en az birer priz tesis edilmelidir. Barakalar, basit köy evleri hariç olmak üzere ayrıca; çamaĢır makinesi, bulaĢık makinesi ve Müstakil linyeden için üç adet ayrı linye tesis edilmelidir. Müstakil linyeden beslenen bu prizlerin güçleri, söz konusu elektrikli cihazların aĢağıda verilen güçlerinden az olamaz. GÜCÜ (KW) ÇamaĢır Makinesi

2.5 2.5 2.0

BulaĢık Makinesi

Elektrikli Fırın/Ocak

ix) (DeğiĢik fıkra: RG 04/04/1986- 19068) Konutlar ile kreĢ, çocuk yuvası ve okul gibi çocukların bulunduğu yerlerde prizlerin perdeli (shutter) tip olması tavsiye edilir. d) Sigortalar i) Elektrik hatları eriyen telli sigortalar yada kesiciler ile korunmalıdır. ii) Sigortalar, koruyacakların iletkenlerin ve aygıtların tehlikeli biçimde ısınmalarını önleyecek nitelikte seçilmelidir. Bakır iletkenlerin dayanabileceği en büyük sürekli akımlarla bu iletkenleri koruyacak sigortaların anma akımları çizelge - 13'de verilmiĢtir. iii) elektrik tesislerinde yamanmıĢ yada üzerine tel sarılarak köprülenmiĢ sigortalar kullanılamaz. iv) Ġletken kesitlerinin akım tüketilen yerlere doğru küçüldüğü noktalara sigorta konulmalıdır. Önceki sigorta küçük kesiti de koruyorsa ayrıca ikinci bir sigorta konulması gerekmez. (DeğiĢik ek: RG 04/04/1986- 19068) Açıklama : Bu madde bölümünün uygulanması zorunlu değildir. v) Sigortalar ve kesiciler korunacak hattın baĢına konulmalıdır. ġebekeden sigortaya gelen faz iletkeni her zaman sigorta gövdesinin alt kontağına bağlanmalıdır. Sigortalı anahtarlar açıldıktan sonra sigorta elemanı gerilim altında kalmamalıdır. vi) Priz devreleri aydınlatma devrelerinden ayrı olacaktır. Ancak zorunlu durumlarda ve tablolardan her birinde yalnız bir priz bulunması durumunda aydınlatma devresine en çok bir priz bağlanabilir. Gerektiğinde priz devresine de bir lamba bağlanabilir. vii) (DeğiĢik fıkra: RG 04/04/1986- 19068) Yapı bağlantı 426

Elektrik Kılavuzu

hatları ve kullanılacak iletkenlerin kesiti bakır gereç için en az 6 mm2 alüminyum gereç için en az 10 mm2 olmalıdır. viii) Kolon hatları için kullanılacak bakır iletkenlerin kesiti en az 4 mm2 olmalıdır. Bu hatlar için seçilen iletkenlerin korunması için kullanılacak aĢırı akım aygıtlarının anma akımları iletkenini kesitine göre çizelge-13'den seçilecektir. Kolon hatları, kısa devre kesme kapasitesi yeterli ev tipi devri kesiciler varsa, bunlarla korunacaktır. Bu kesicilerin kısa devre akımları en az 10 kA olacaktır. Kısa devre kapasitesi yeterli olan ev tipi devre kesici bulunmaması durumunda, tel sarılmamıĢ eriyen telli sigorta kullanılabilir. ix) Aydınlatma sortileri için en az 1.5 mm2 ve aydınlatma linyeleri için en az 2.5 m2 kesitli bakır iletkenleri kullanılacaktır. SeçilmiĢ olan bu iletkenlerin korunması için kullanılacak aĢırı akım koruma aygıtlarının anma akımları, iletkenini kesitine göre çizelge 13'den seçilecektir. Aydınlatma linye hatları ev tipi devre kesiciler ile korunacaktır. Bu kesicilerin kısa devre akımları en az olacaktır. x) Priz sortiler ve linyeleri için en az 2.5 mm2 kesitli yalıtılmıĢ bakır iletkenler kullanılacaktır. Priz linye hatları ev tipi devre kesicilerle korunacaktır. Bu kesicilerin kısa devre akımları en az 3 kA olacaktır. xi) (DeğiĢik fıkra: RG 04/04/1986- 19068) Bir aydınlatma linyesine bağlanacak sorti sayısı, linyenin yükü (gücü) ve gerilim düĢümüne bağlı olarak belil1enir. Aydınlatma gücü, aydınlatma hesabı yapılan binalarda bu hesap sonucunda elde edilir. KullanılıĢı bakımından özel bir durumu olmayan küçük alanlı yapı birimleri için aydınlatma hesabı yapılması gerekmeyebilir. Aydınlatma hesabı yapılmayan yerler için aydınlatma gücü, m2 baĢına en az 12W(12V/m2) alınarak belirlenecektir. Konutlarda en az iki adet aydınlatma linyesi bulunacaktır. Flüoresan lambaların görünen güçlerini belirlenmesinde ilgili Türk standardı esas alınacaktır. xii) (DeğiĢik fıkra : RG 25/10/1996- 22798)Bir priz linyesine bağlanacak sorti sayısı, priz güçleri bir fazlı priz için en az 300W (konutlarda müstakil linyeden beslenen priz güçleri hariç), üç fazlı priz için en az 600 W olmak üzere ihtiyaca göre belirlenecektir. 427

Elektrik Kılavuzu

Belirlemede linye yükü ve gerilim düĢümü de göz önünde bulundurulacaktır. (ġantiye elektrik tesislerinde kullanılan bir yerde priz güç hesabına katılmaz) Prizlere bağlanacak aygıtlar belli ise sorti sayısı bunların miktarına göre belirlenecektir. xiii) Aydınlatma ve priz devrelerine bağlanacak sorti sayısı bir fazlı devrelerde aydınlatma için 9, priz için 7'den fazla olmayacaktır. xiv) BuĢonlu sigortalar, buĢona uygun vidalı kontak elemanları ile donatılacaktır. Yay, vida, para ve benzeri gibi cisimler bu amaçla kullanılamaz. xv) Tablolara takılmıĢ ev tipi devre kesiciler, kumanda anahtarı olarak kullanılamaz. xvi) Ġç tesislerde bıçaklı sigorta açık tipteki sigortalar rasgele dokunmaya karĢı tedbir alınmadan kullanılamaz. xvii) TopraklanmıĢ iletkenlere sigorta konulamaz. xviii) Doğru akımla çalıĢan çok iletkenli yada alternatif akımla çalıĢan çok fazlı sistemlerde sıfır iletkenine sigorta konulamaz. xix) Hava hatlarından ayrılan bağlantı hatlarının ayrılma noktalarına yada hatların yapılara girdiği yerlere sigorta konulmalıdır. Madde 53- AYDINLATMA AYGITLARI VE BUNLARA AĠT DONANIMLAR a)Genel a.1 - Aydınlatma tesislerinde yürürlükteki standartlara uygun aydınlatma aygıtları (armatürler) ve donanımlar kullanılacaktır. a.2 - Aydınlatma tesislerinde 250 V'dan yüksek Ģebeke gerilimi kullanılmayacaktır. a.3 - Anahtardan geçerek duya gelen faz iletkeni her zaman duyun iç (orta) kontağına bağlanacaktır. Ters bağlama belirlenirse tesise elektrik verilmez. a.4 - Aydınlatma aygıtlarında faz ve nötr iletkenleri olarak yalıtılmıĢ iletkenler kullanılacaktır. Aygıtların metal parçaları nötr iletkeni olarak kullanılamaz. a.5 - Duylar, aydınlatma aygıtlarına ampuller çıkarılıp takılırken dönmeyecek biçimde tutturulacaktır. a.6 - Aydınlatma aygıtları hareket ettiklerinde iletkenleri zedelemeyecek biçimde takılacaktır. a.7 - Ġletkenlerin geçirilmesi için bırakılan boĢluklar, tellerin 428

Elektrik Kılavuzu

kolayca ve yalıtkanların zedelenmeden geçmesini sağlayacak biçimde olmalıdır. Bu boĢluklardan birkaç lambanın akım devresi iletkenleri birlikte geçirilebilir. a.8 - Yapı dıĢında kullanılacak aydınlatma aygıtları içlerinde su toplanmayacak biçimde yapılmıĢ olmalıdır. a.9 - Aydınlatma aygıtlarını askı düzenleri, örneğin tavan kancalan en az 10 kg olmak üzere asılacak aygıt ağırlığının 5 katının herhangi bir biçim değiĢikliğine uğramadan taĢıyabilmelidir. a. l0 - Sıva altı tesislerde apliklere gelen iletkenler duvar kutularında (buatlar) sona ermelidir. (DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) TamamlanmıĢ döĢemeden 230 cm yüksekliğe kadar tesis edilen aplik sortilerin koruma iletkenli olmalı yapıda koruma topraklaması yoksa, sıfırlanmalıdır. a.11 - Aydınlatma aygıtlarının içine çekilen iletkenler ısıya dayanıklı olmalıdır. Bu iletkenlerin anma kesitleri 12 numaralı çizelgeye bağlı olarak 9 numaralı çizelgeden seçilmelidir. a.12 - Üç fazlı akım devresinin iletkenleri (örneğin üç fazlı aydınlatma aygıtlarında) çok damarlı bir iletken olarak düzenlenmeli, boru içinde çekilmeli yada iletkenlerin geçirilmesi için ayrılan boĢluklara yerleĢtirilmelidir. a. 13 - Makineler ile bunların hareket eden parçalarının aydınlatılmasında ve bu gibi makinelerin çalıĢtığı iĢletme yerlerinin aydınlatılmasında ıĢıksal görüntü yanılmalarını (stroboskobik etkileri) önlemek için örneğin uygun lamba seçme, faz kaydına kondansatörlü, dekalörlü balast kullanmaya yada üç fazlı besleme gibi tedbirler alınmalıdır. a. 14 - Armatürlerin seçilmesinde, kullanma amacına uygunluğu, suya yada toza karĢı korunma düzeni bulunması ve ortam sıcaklığına dayanıklılığı göz önünde bulundurulmalıdır. a.15 - Sabit aydınlatma aygıtları, besleme hatlarına bu aygıtlara ait klemensler ile fiĢ-priz düzenleri ile yada doğrudan doğruya bağlanabilir. TaĢınabilen aydınlatma aygıtları Ģebekeye sabit bağlantı düzenleri yada fiĢ-priz düzenleri üzerinden bağlanabilir. a.16 - Kazanlar, hazneler, borular vb. iletken gereçlerden yapılmıĢ dar ve hareket edilmesi sınırlı yerlerde el lambaları gibi taĢınabilen aydınlatma aygıtları ancak aĢağıdaki Ģartlar yerine getirilirse kullanılabilir. - Alternatif gerilim kullanılacaksa, bağlantı iletkenleri 429

Elektrik Kılavuzu

kesinlikle küçük gerilimi yada koruyucu ayırma macı ile kullanılabilen bir transformatöre bağlanmalıdır. Küçük gerilimli elektrik üretmek için kullanılan güvenlik transformatörleri, motorgenetarlör yada koruyucu ayırmayı sağlayan aygıtlar kazan, hazne ve boruların dıĢarısına konulmalıdır. - Doğru gerilim kullanılacaksa 31. Maddede açıklanan düzenlerden birisi kullanılmalıdır. - Sabit tesis edilmeyen iletken olarak ilgili Türk Standartlarında açıklanan bu amaca uygun iletkenler kullanılmalıdır. - Ara fiĢ-priz düzenlerinde yalıtkan mahfazalar bulunmalıdır. Uzatma iletkenlerine anahtar bağlanamaz. a.17 - Tünel, galeri vb. gibi nemli ve ıslak yerler madde SO a.1S'e uygun olarak taĢınabilen aydınlatma aygıtları ile aydınlanabileceği gibi bu amaçlar sabit aygıtlarda kullanılabilir. Bu durumda nemli ve ıslak yerlerde kurulacak elektrik tesislerine ait hükümler uygulanmalıdır. a. 18 - Aydınlatma aygıtları, çıkardıkları ısı kendi içlerindeki ve yakınlarındaki cisimlere zarar vermeyecek biçimde tesis edilmelidir. a. 19 - (DeğiĢik ek: RG 04/04/1986- 19068) Sıva altı, sıva üstü ve etanĢ tesislerde zorunlu olmadıkça lambadan lambaya geçiĢ yapılmamalıdır. Dekoratif amaçla ve zorunlu durumlarda (mimari gereği vb) lüstr klemens vb. gibi uygun düzenler kullanılarak lambadan lambaya geçiĢ yapılabilir. (DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) Kazan dairesi, banyo, hamam ve benzeri gibi nemli ve ıslak yerlerde lambadan lambaya geçiĢ yapılması tavsiye edilmez, lambadan lambaya geçiĢ yapılması gerekli ise geçiĢler lütsr klemens ve benzeri düzenler kullanılarak yapılmalıdır. b) Gazlı boĢalma (deĢarj) lambaları b.l - Gazlı boĢalma lambalarında (f1üoresan, cıva buharlı, sodyum buharlı vb.) kullanılan tüm plastlar kondansatörlü olacaktır. b.2 - Flüoresan tüplü tesislerde bir yerin aydınlatılması için alternatif akımla çalıĢan birden fazla tüp kullanıldığında ıĢıksal görüntü yanılmaları en az olacak biçimde dekalörlü balast yada çok fazlı bir besleme biçimi kullanılması salık verilir. b.3 - Üç faz hattına bölünerek bağlanan f1üoresan lamba grupları (üç fazlı aydınlatma aygıtları) için üç kutbu birden açılıp kapanan anahtarlar kullanılmalıdır. Bu durumda üç fazlı akım 430

Elektrik Kılavuzu

devresinin iletkenleri bir boru içinde hep birlikte çekilmeli yada çok damarlı yalıtılmıĢ bir iletkenin damarları bu amaçla kullanılmalıdır. b.4 - Armatürler yada dağıtım tabloları içine konulmayan balastlar, transformatör ve dirençler toza ve dokunmaya karıĢ bir mahfaza ile korunmalıdır. b.5- Dolgu maddesi yanıcı olan kondansatör, balast, transformatör ve direnç gibi ön bağlama aygıtları yanıcı maddelerin içine yada yakınına konulmamalıdır. Bu aygıtlar vitrin gibi yanma tehlikesi olan yerlerin dıĢına konulmalı yada yangın tehlikesi olmayacak biçimde yerleĢtirilmelidir. b.6- (DeğiĢik ifade: RG-16/06/2004-25494) Reaktif tarife uygulanan müĢterilerin elektrik iç tesislerinde kullanılacak deĢarj(boĢalmalı) lambaları ile bağlantı gücü 9 kW’ı geçen yeni yapılardaki ortak kullanım amaçlı kazan dairesi, klima ve hidrofor tesislerinde kullanılan motorlarda güç faktörünün, ilgili mevzuatta öngörülen değerine çıkarılması için, en azından yükle birlikte devreye girip çıkan bir kondansatör (kondansatörler) ve benzeri tesis edilecektir. Madde 54- ELEKTRĠK MOTORU ĠLE ÇALIġAN TÜKETĠM ARAÇLARI VE ALETLER Elektrik motoru ile çalıĢan araçlar tamamen standartlara uygun olmalıdır. Islak elle tutulan bileme makineleri küçük gerilim yada koruyucu ayırma düzeninde çalıĢtırılmalıdır. Beton karıĢtırma makineleri ile aynı biçimde çalıĢmalı yada koruyucu yalıtmalı olmalıdır. Elektrikle çalıĢan aygıtlar, kazanlar, hazneler, borular vb iletken gereçlerden yapılmıĢ dar ve hareket edilmesi sınırlı yerlerde ancak aĢağıdaki Ģartlar yerine getirilirse kullanılabilir. Alternatif gerilim kullanılacaksa kesinlikle küçük gerilim yada koruyucu ayırma düzeni uygulanmalıdır. Küçük gerilimli elektrik üretmek için kullanılan güvenlik transformatörleri ve motor generatörler yada koruyucu ayırmayı sağlayan aygıtlar kazan, hazne ve boruların dıĢarısına konulmalıdır. Bir doğru akım Ģebekesinin doğru gerilimi kullanılacaksa anma gerilimi 260 V'u aĢmamalıdır. 21 maddedeki koruma tedbirlerinden birisi uygulanmalıdır. - Elektrikle uzaktan kumanda düzeni küçük gerilimle yada koruyucu ayırmalı düzenini gerilim.. ile çalıĢtırılmalıdır. Sabit tesis edilmeyen iletken olarak ilgili Türk Standartlarında açıklanan bu amaca uygun iletkenler kullanılmalıdır. 431

Elektrik Kılavuzu

- Ara fiĢ-priz düzenlerinin, yalıtkan mahfazaları olmalıdır. Uzatma iletkenlerine anahtar bağlanamaz. Elektrik motoru ile çalıĢan oyuncaklar ancak aĢağıdaki Ģekillerde bağlanarak çalıĢtırılabilirler: - Anma gerilimleri 24 V'a kadar olan tesislere bağlanabilirler (bu gerilimler madde 33 C'ye göre elde edilmiĢ olmalıdır). - Sekonder anma gerilimleri 24 V'a kadar olan oyuncak transformatörleri yada motorgeneratörler üzerinden bağlanabilirler. Oyuncakla Ģebeke arasında, koruma iletkenli yada dirençler üzerinden, örneğin lamba dirençleri üzerinden yapılsa bile iletken bir bağlantı bulunamaz. Madde 55 - ELEKTRIKLI ISITMA AYGITLARI Bu aygıtlar standartlara uygun olmalıdır. Elektrikli battaniye, elektrikli yastık, hayvan bakımına ve yetirilmesine ait ısıtma aygıtları, elektrotların ısıtılmasında kullanılan aygıtlar ancak anma gerilimleri 380 V'a kadar olan tesislerde kullanılabilir. Deri ve saç bakımından kullanılan elektrik ısıtma aygıtlarının normal çalıĢma durumunda insan yada hayvanların deri yada saçlarına dokunan bölümleri, bu aygıtlar küçük gerilimle çalıĢamıyorsa, koruyucu yalıtmalı olmalıdır. Elektrikli su ısıtma aygıtları ve kazanlar ancak sabit olarak yerleĢtirilebilir. Lamba duyları elektrikli ısıtıcıların ve ısıtma lambalarının bağlanmasında kullanılamaz. Madde 56 - HABERLEġME, RADYO VE TELEVĠZYON AYGITLARI Bu aygıtlar standartlarına uygun olmalıdır. Radyolar ve benzeri aygıtlar ancak toprağa göre gerilimleri 250 V'a kadar olan tesislerde kullanılabilir. VI-D- ĠLETKENLER VE YER ALTI KABLOLARI Madde 57 - YALITILMIġ ĠLETKENLER VE KABLOLAR Elektrik içi tesislerinde ilgili Türk Standartlarına uygun bakır tellerden yapılan yalıtılmıĢ iletkenler Yada kablolar kullanılır. Yapı bağlantı hatlarında çıplak yada yalıtılmıĢ alüminyum i/etkenler kullanılabilir. Bu iletkenlerin kesiti bakır için en az 5 mm2 alüminyum için en az 10 mm2 olmalıdır. (DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) Atölye, iĢyerleri, sanayi tesisleri vb. gibi yerlerdeki kuvvet hatlarında, en küçük iletken kesiti 6 mm2 olmak ve bağlantılar alüminyum kablo pabuçları ile yapılmak Ģartı ile Türk Standartları yada tanınan öteki 432

Elektrik Kılavuzu

standartlara uygun alüminyum iletkenli kablolar kullanılabilir. Elektrik Ġç tesislerinde iletkenler için aĢağıdaki renk kodları kullanılacaktır: - Koruma iletkenleri için YeĢil- sarı - Orta iletkenler ve nötr iletkenler için Açık mavi - Faz itetkenler için Yürürlükteki kablo standartlarına uygun olmak üzere her faz için farklı renkler Aydınlatma tesisatında anahtardan geçen iletkenin kırmızı, va-e-vien anahtarın bacakları arasındaki iletkenlerin pembe renkli olması tavsiye edilir.

a) Ġletken ve kabloların boyutlandırılması Elektrik iç tesislerinde kullanılacak iletken ve kabloların kesitleri aĢağıdaki iĢletme Ģartlarına göre seçilir: a.1-Mekanik dayanım Ġletken ve kabloların mekanik dayanımı yeterli olmalıdır. Mekanik dayanım bakımından iletkenler, çizelge-8'de verilen en küçük kesitlerden daha küçük anma kesitinde seçilmeli ve kullanmamalıdır. a.2- DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) Ġletken kesitinin belirlenmesi için yapılan hesaplarda eĢzamanlı yük (bağlantı gücü) esas alınmalıdır. EĢzamanlı yükün (gücü) belirlenmesi: EĢzamanlı güç (aynı zamanda çekilen güç), kurulu güç değeri eĢzamanlılık katsayısı ile çarpılarak bulunur. Konutlarda kurulu güç genel olarak aydınlatma gücü, priz gücü ve biliniyorsa elektrikli ev aletlerinin gücünden oluĢur. Konutlarda bir dairenin eĢzamanlı yükünün belirlenmesinde aĢağıdaki eĢzamanlılık katsayıları esas alınmalıdır. - Kurulu gücün 8 kW'ye kadar olan bölümü için %60 - Gücün kalan bölümü için % 40 Binanın eĢzamanlı yükünü belirlenmesi için aĢağıdaki eĢzamanlılık katsayıları esas alınmalıdır. Daire Sayısı 3-5 5-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50 51.55

EĢ Zamanlı Katsayı 45 43 41 39 36 34 31 29 28 26 25 433

Elektrik Kılavuzu 56.61 62 ve daha fazla

24 23

Köy kasaba ve imar planı bulunmayan alanlarda yapılan tek evlerde ve yazlıklarda bu esaslara uyulmayabilir. ( DeğiĢik ifade: RG 25/10/1996- 22798)Bütün konutlarda eĢzamanlı yük 3 kW'dan az olamaz. ĠĢyerleri, idare binaları, sosyal binalar, sağlık binaları ve benzeri yerlerde eĢzamanlı yükün belirlenmesi için kurulu yük aydınlatma yükü, priz yükü, yedekler hariç mekanik tesisat kıĢ-yaz yükünden büyük olanı, asansör yükü ve mutfak yükünden elde edilir. Mekanik tesisat kıĢ-yaz yükünden büyük olanının eĢzamanlılık katsayısı %100, mutfak yükü için ise eĢzamanlılık katsayısı %70 alınmalıdır. Aydınlatma, priz ve asansör yükü için aĢağıda belirtilen eĢzamanlılık katsayıları alınmalıdır. EĢzamanlılık Katsayısı Binanın Cinsi Yük Miktarı EĢzanlılık Katsayısı% Aydınlatma yükü için eşzamanlılık katsayısı : Hastaneler Ġlk 50 kVA Kalan Yük Oteller, Moteller ve Ġlk 20 kVA Tatil Köyleri 20-100 kVA Kalan Yük Depolar Ġlk 12,5 kVA 100 Kalan Yük Diğer Binalarda Tüm Yük 100

40 20 50 40 30 50

Priz yükü için eşzanlılık katsayısı: Tüm yapılarda

ilk 10 kVA

100

Kalan Yük

50

Asansör yükü için eşzamanlılık katsayısı: Biro binalarında, otellerde Okullarda, hastanelerde Apartman ve diğer binalarda

100 85 55

a.3- Gerilim düĢümü i) (DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) Ġç tesis hatlarında sürekli en büyük iĢletme akımı ile iĢletme gerilimine göre yüzde gerilim düĢümü, Yapı bağlantı kutusu ile tüketim araçları arasında: - Aydınlatma ve priz devreleri için % l,5'i 434

Elektrik Kılavuzu

- Motor devreler için % 3 'ü, geçmemelidir. ii) (DeğiĢik ek: RG 30/11/1995- 22479) Yapının yada yapı kümesinin beslenmesi için bir transformatör kullanılmıĢsa, bu transformatörü çıkıĢ uçları ile yapı bağlantı kutusu arasındaki gerilim düĢümü % 5'i geçmemelidir. Açıklama : Gerilim düĢümü hesapları, gerekli görüldüğünde görünen güç göz önüne alınarak yapılmalıdır. iii) Elektrik iç tesislerinde gerilim düĢümlerini hesaplanmasında aĢağıdaki formüller kullanılabilir: -Bir fazlı alternatif akım tesislerinde: akım biliniyorsa :

u=

Güç biliniyorsa : u =

2 L. I.cosp X.S

2 L. N X. S. U. 2 . 100 .L . N

Yada yüzde gerilim düĢümü olarak : % e = X . S .U2 -Üç fazlı dengeli yüklü alternatif akım tesislerinde : l,73 L. I.cos p akım Ģiddeti biliniyorsa : e = X.S L.N Güç biliniyorsa : e = 100. L. N yada % e = X .S U X.S.U Yukarıdaki formüllerde e: Gerilim düĢümü (Volt) (Bir fazlı hatlarda gidiĢi ve dönüĢ iletkenleri üzerindeki; üç fazlı hatlarda ise yanlızca faz iletkenini üzerinde gerilim düĢümü hesaplanacaktır.) L: Hat uzunluğu (metre) I: Akım Ģiddeti (amper) U: ĠĢletme gerilimi (üç fazlı Ģebekelerde faz arası gerilimi) (volt) Cosp : güç katsayısı (omik yüklenmede ve doğru akımda cos O 1 alınır) N: güç (Watt) X:özgül iletkenlik katsayısı (m/ohm.mm2)-bakır için = 50 435

Elektrik Kılavuzu

m/ohm.mm2 alınır) S : iletken kesiti (mm2)

Çizelge-8 Elektrik tesislerinde kullanılacak bakır iletken kesitleri Ġletkenin DöĢenme Biçimi En Küçük Kesit No 1 Sabit ve korunmuĢ olarak döĢenmiĢ iletkenler : 1,5 2

Bağlama tesislerinde ve dağıtım tablolarında iletkenler: -2,5 A 'e kadar 0,5 -2,5 A ile 16 A arasında 0,75 -16 A 'ın üzerinde 1,0

3

Ġzalatör üzerinde açıkta döĢenmiĢ iletkenler : Ġstinat noktaları arasındaki açıklık:

4 5

-20 m 'ye kadar 4 -20 mi ile 45m arasında 6 Lamba duya bağlantı iletkenleri : 0,75 Yapı içindeki donanma lambalarında: -Donanma duyu ile fiĢ arasındaki iletkenler 0,75 -Lambalar arasındaki iletkenler 0,75

6

Kuvvetli akım hava hatlar : 'Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri Yönetmeliği'ne bakınız.

a.4- Sürekli Yük Akımı i)YalıtılmıĢ iletkenler YalıtılmıĢ iletkenler, izin verilen en yüksek ısınma bakımından en çok çizelge-9'da verilen akımlarla sürekli olarak yüklenebilir. Çizelge 9'daki yük akımları 25 C ortam sıcaklığı için verilmiĢtir. Daha yüksek ortam sıcaklıkları için bu değerler çizelge436

Elektrik Kılavuzu

l1'deki düzeltme katsayıları ile çarpılmalıdır. 55° C in üzerindeki ortam sıcaklıklarında yüksek sıcaklığa dayanıklı iletkenler kullanılmalıdır. Bu iletkenler için izin verilen yük akımları, çizelge 9'daki değerler çizelge -12'deki düzeltme katsayıları ile çarpılarak bulunur. Birden fazla iletkenin yanyana birlikte döĢenmeleri durumuna iletken kesitlerinin bulunmasında ortam sıcaklığının artabileceği göz önünde tutulmalıdır. ii) Kablolar Kablolar izin verilen en yüksek ısınma bakımından en çok kablo yapımcılarının çizelgelerinde verilen akımlarla sürekli olarak yüklenebilirler. a.5 - Özel durumlarda iletken ve kabloların yüklenmesi i) Kesintili yada kısa süreli iĢletme gibi durumlarda kullanılan iletken ve kabloların yük akımlarında zamal11a yükselmeler olabilir. Bu nedenle yük akımının artmasını gerektiren iĢletme yada kullanılma değiĢikliği yapıldığı zaman iletken kesitleri yeniden hesaplanmalıdır. Sınır sıcaklık lastik yalıtkanlı iletkenlerde 60° C termoplastik yalıtkanlı iletkenlerde 70° Cdır. ii) Çok motorlu tesislerde motorların anma akımları, yol verme süresinin uzun olması, bu iĢlemin sık sık yapılması yada iĢletmede oluĢan yük darbeleri nedeni ile zaman zaman aĢıldığında iletkenlerin kesitleri çekilen akımların karesel ortalaması alınarak hesaplanmalıdır. Meydana gelen akım tepe değerlerinin devam süresi çizelge-10'daki sürelerin altında kaldığında gerekli iletken kesiti, karesel ortalama akım değerlerine göre çizelge-9'dan bulunur. Tersi durumda a.4-l bölümüne uyulur. Makineler, transformatörler, akümülatörler, bağlama tesisleri ve benzer aygıt tesisler arasında çekilen tesisleri 50 mm3'ye kadar olan çıplak bakır iletkenleri ve basit olarak tesis edilen bir damarlı bağlantı iletkenleri için çizelge-9'da 3. Gruptaki değerler kullanılır. Daha büyük kesitler ve hava hatları için çizelge-9'daki değerler geçerli değildir. Bu iletkenler meydana gelebilecek en büyük iĢletme akımında yeterli mekanik dayanım sağlanacak ve iĢletmeye yada çevresine zararlı olabilecek derecede ısınmayacak biçimde boyutlandırılmalıdır. b) Ġletken ve kabloların aĢırı ısınmaya karĢı korunması Ġletkenler ve kablolar iĢletmedeki aĢırı yüklenmeler ve tam kısa devrelerde meydana gelebilecek olan aĢırı ısınmalara karĢı 437

Elektrik Kılavuzu

korunmalıdır. b.1- AĢırı yüklenmeye karĢı koruma : Çizelge 9 - YalıtılmıĢ bakır iletkenlerin 25° C 'a kadar olan ortam sıcaklıklarında sürekli olarak taĢıyabilecekleri yük akımları Anma Kesiti mm²

1.Grup A

2.Grup A

0,75 1 1,5 2,5 4

-12 16 21 27

13 16 20 27 36

16 20 25 34 45

1.Grup Boru içinde çekilmiĢ bir yada birden fazla tek damarlı, iletkenler (NV gibi)

6

35

47

57

10 16

48 65

65 87

78 104

25

88

115

137

2.Grup Termoplastik kılıflı iletkenler, borulu Ġletkenler, kurĢun plastik kılıflı iletkenler, yalıtkanlı yassı iletkenler, hareket ettirilebilen iletkenler gibi çok damarlı iletkenler

35

110

143

168

50

140

178

210

70

175

220

260

95

210

265

310

120

250

310

365

150 185

-----

355 405

415 475

240

---

480

560

300

---

555

645

400

---

---

770

500

---

---

880

438

3.Grup A Açıklamalar

3.Grup Havada açık olarak iletkenler arasında en az iletken dıĢ çapı kadar açıklık bulunacak biçimde çekilmiĢ bir damarlı iletkenler bağlama tesisleri ve dağıtım tablolarında kullanılan bir damarlı iletkenler

Elektrik Kılavuzu

Çizelge 10- Ġletkenlerin karesel ortalama akım değerine göre yüklenebilmesi için izin verilen yüklenme süreleri Anma Kesiti mm² Ġzin verilen yüklenme süresi s 6'ya kadar 10'dan 25'e kadar 35'den 50'ye kadar 70'den 150'ye kadar 185'den yukarı

4 8 15 30 60

Çizelge 11- Ortam sıcaklıkları 25˚C'in üstünde veya 25˚C'a kadar olan yerlerde kullanılan yalıtılmıĢ iletkenler için verilen yük akımları ˚C Ortam Sıcaklığı Lastik Yalıtkanlı Ġletkenler Termoplastik Yalıtkanlı Ġletkenler 22-30 30-35 35-40 40-45 45-50 50-55

92 85 75 65 53 38

94 88 82 75 67 58

Çizelge 12- Sıcaklığa dayanıklı iletkenler için 55˚C' nin üstündeki ortam Sıcaklıklarında izin verilen yük akımları Ortam Sıcaklığı (˚C) Ġzin verilen sınır sıcaklığı

Ġzin verilen sınır sıcaklığı

100˚C olan iletkenlerde

180˚C olan iletkenlerde Çizelge -' daki değerlerin %'si olarak izin verilen sürekli Yük akımları

i) Konu Bu koruma bir devredeki iletkenlerin yük akımlarını, bağlantı ve ek yerlerinde iletkenlerin yalıtkanında yada iletkenlerin çevresinde zararlı olabilecek bir ısınma meydana gelmeden önce kesen koruma organları kullanılarak sağlanabilir. ii) AĢırı yüklenmeye karĢı koruma organlarının cinsi AĢağıdaki düzenler aĢırı yüklenmeye karĢı koruma organı 439

Elektrik Kılavuzu

olarak kullanılabilirler: 11.1 - Yalnız aĢırı yüklenmeye karĢı koruma sağlayan düzenler: Bu düzenler geneIlikle kesme yetenekleri, beklenebilen bir kısa devre akımından daha küçük olan, akıma bağımlı gecikmeli koruma organlarıdır. Örneğin yalnız aĢırı akım koruyucusu bulunan kontaktörler. 11.2 - Aynı zamanda aĢırı yük ve kısa devre korumasını sağlayan düzenler: Bunlar, kendi küçük muayene akımları ve beklenebilen kısa devre akımları arasındaki her akımı sağlayabilen, geçirebilen ve kesebilen koruma organlarıdır. Örneğin eriyen telli sigortalar, otomatik sigortalar ve kesiciler. iii) AĢırı yüklenmeye karĢı koruma elemanlarının belirlenmesi iii.1 - Çizelge-9'da yazılı akım değerlerini aĢan uzun süreli yüklenme durumlarında aĢırı akım koruma organlarını toleransları da göz önünde tutularak çizelge-13'deki değerlerin bir alt basamağına uyan sigortalar kullanılmalıdır. Koruma anahtarlarında otomatik açma düzeni izin verilen akımın bir alt basamağındaki değere ayarlanmalıdır. iii.2 - Hatların korunması için 25 C'a kadar olan ortam sıcaklıklarında çizelge-13'deki yalıtılmıĢ iletkenlerin kesitlerine uyan eriyen telli hat koruma sigortaları yada hat koruma otomatları kullanılmalıdır. Ortam sıcaklığı 25 Cm üzerinde ise 11 ve 12 numaralı çizelgeler gözönüne alınmalıdır. Isıl gecikmeli otomatik anahtar ve kontaktörler kullanıldığında bunların açma düzenleri, açma akımı en çok, 9,11 yada 12 numaralı çizelgelerdeki değerlere uyacak biçimde ayarlanmalıdır. iii.3 - Kablolar için kullanılan aĢırı akım koruma aygıtlarının anma akımları ve ayarlanan açma akımları, bu kablolar için izin verilen sürekli yük akımlarından daha büyük olmamalıdır. iii.4 - Paralel bağlı birden çok hat, ortak bir koruma aygıtı ile korunuyorsa bu durumda yük akımı bütün hatların yük akımlarının toplamı olur. Bununla birlikte böyle bir koruma düzenine ancak, bütün hatlar aynı elektriksel özellikleri (cins çekilme biçimi, uzunluk, kesit) taĢırlarsa ve tüm uzunları boyunca hiçbir dallanma olmazsa izin verilir. iv) AĢırı yüklenmeye karĢı koruma aygıtlarını düzenlenmesi 440

Elektrik Kılavuzu

iv.1-Genel Hüküm AĢırı yüklenmeye karĢı koruma aygıtları akım devrelerinin baĢın ayada iletkenler için izin verilen yük akımının azaldığı her yere konulmalıdır. Ġv.2'de açıklanan durumlar bu hükmün dıĢındadır. Yük akımı iletken kesitinin küçülmesi, hattın çekilme biçimi ve iletken üzerindeki yalıtkanının ve damar sayısının değiĢmesi nedeniyle azalabilir. iv.2 - AĢırı yüklenmeye karĢı korumadan vazgeçilmesi zorunlu durumlar. Akım devresini kesilmesi bir tehlike doğurursa aĢırı yüklenmeye karĢı koruma organları tesis edilemez. ÖRNEKLER - Dönen makinelerin uyarma devreleri, - Alternatif akım makinelerinin endüvi devreleri, - Kaldırma ve taĢıma mıknatıslarının besleme devreleri, - Akım transformatörlerinin sekonder devreleri, - Kumanda ve ayar devreleri, - Gerilim ayar devreleri, - Sinyal devreleri. b.2 - Kısa devreye karĢı koruma I)Konu Akım devresinin en az bir iletkeninden kısa devre akımı geçerse ve bu durumda toplam açma süresi iletkenlerin zarar görmeyeceği kadar kısa ise, kısa devreye karĢı koruma, akımı kesen koruma aygıtları ile sağlanır. Açıklama : Yalnız bir ve aynı akım devresinin iletkenleri arasındaki tam kısa devreler göz önüne alınmalıdır. ii) Kısa devreye karĢı koruma aygıtlarının cinsi Kısa devreye karĢı koruma aygıtları aĢağıdaki iki Ģart için yeterli olmalıdırlar: - Eriyen telli sigortalar - Otomatik sigortalar - Kesiciler iii) Kısa devreye karĢı koruma aygıtlarının belirleyici (karakteristik) değerleri iii.1 - Genel Hükümler Kısa devreye karĢı koruma aygıtları aĢağıdaki Ģart için yeterli olmalıdırlar. - Bunların kesme yeteneği en az, tesis edildikleri yerdeki beklenebilen kısa devre akımına uygun olmalıdır. -Akım 441

Elektrik Kılavuzu

devresinin herhangi bir noktasında tam kısa devreden ileri gelen akımın kesilmesine kadar geçen süre, bu akımın, iletkenleri izin verilen en büyük sınır sıcaklık derecesine kadar ısıtması için geçen süreden daha uzun olamaz. Çizelge - 13 YalıtılmıĢ iletkenlerin anma kesitlerine göre aĢırı akım koruma aygıtlarının (Sigorta, otomatik sigorta vb.) seçilmesi Anma 1.Grup 2.Grup 3.Grup Kesiti mm² A -10 16 20 25 35 50 63 80 100 125 160 200 250 -------------

A 10 16 20 25 35 50 63 80 100 125 160 224 250 300 355 355 425 500 -----

A 16 20 25 35 50 63 80 100 125 160 200 250 300 355 425 425 500 600 710 850

0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500

(*) Ġletkenlerin anma kesitleri çizelge - 8 'de verilen en küçük kesit değerlerine uygun olmalıdır. Ortam sıcaklığı 25°C'ın üstünde ise, aĢırı akım korum aygıtlarının anma akımları, 11 ve 12 numaralı çizelgelerdeki yüzde değerleri ile çarpılarak küçültülmelidir. Hesap sonucunda bulunan anma akımı değerine göre, en yakın alt basamaktaki akımlı koruma aygıtı seçilmelidir. 111.2 - Kısa devre akımının değerleri Konutlara ait elektrik tesisler için kısa devre akımının hesaplanması zorunlu değildir. Bu tesislerin projelendirilmesinde bu tesislerde kullanılan koruma aygıtları için yürürlükteki ilgili standartlarda belirtilen sınır kısa devre açma yetenekleri göz önüne alınacaktır. Fabrika, atölye, imalathane, büyük ticarethane, hastane, 442

Elektrik Kılavuzu

büyük okul vb. gibi büyük güçlü alçak gerilim iç tesislerinin projelendirilmesinde, projeyi yapanın gerekli görmesi durumunda kısa devre hesabı yapılacaktır. Kısa devre akımlarının değerleri aĢağıdaki yollardan bulunabilir. - Uygun bir hesap usulü ile - Bir Ģebeke modeli aracılığı ile. - Tesisteki ölçmelerle 111.3 - Toplam açma süresi Seçilecek koruma aygıtının toplam açma süresi bulunmuĢ olan izin verilen açma süresini geçemez ve 5 saniyeden fazla olamaz. iv) Kısa devreye karĢı koruma aygıtlarının düzenlenmesi v.l - Bu aygıtlar bir akım devresini baĢlangıcına ve kısa devre yük akımının azaltılacağı her yere konulmalıdır. Açıklama : Ġletken kesitinin küçültülmesi, iletkende baĢka bir yalıtkanın kullanılması ve dinamik dayanım küçülmesi, kısa devre yük akımının azalmasının nedenleri olabilir. iv.2 - Kısa devreye karĢı koruma yapılmasından vazgeçilebilecek durumlarda kısa devreye karĢı koruma organları kullanılmayabilir: - Elektrik makinelerini, transformatörleri redresörleri ve akümülatör bataryalarını bunlara ait panolara bağlayan iletkenlerde. - Açılmaları, söz konusu tesislerin iĢletmesi için tehlikeli olabilen iv.2'de açıklanan akım devrelerinde. - Ölçme devresi iletkenleri kısa devre ve toprak teması bakımından güvenlik altındaysa ve yanabilen yapı gereçlerini üzeren doğrudan doğruya yerleĢtirilmiĢse ölçme akım devrelerinde. b.3 - Faz iletkenleri ve orta iletkenlerin korunması i) Faz iletkenlerinin korunması Üç fazlı motor devreleri dıĢındaki tüm faz iletkenlerin aĢırı akım koruma aygıtları konulmalıdır. Bunlar aĢarı akım meydana gelen iletkenin devresini kesmeli fakat gerilim altındaki öteki iletkenlerin devresini kesmemelidir. ii) Orta iletkenlerin korunması ii.1 - Yıldız noktaları doğrudan doğruya topraklanmıĢ tesisler orta iletkeni kesiti en azından faz iletkeni kesitine eĢitse, bu durumda orta iletken için aĢırı akımı belirleme düzeni ve açma 443

Elektrik Kılavuzu

aygıtının tesis edilmesi gerekmez. ii.2 - Orta iletkenin kesiti faz iletkeni kesitinden daha küçük ise orta iletkenini kesitine uygun bir aĢarı akım belirleme düzeni tesis edilmelidir. Bu düzen faz iletkenlerinin devresini kesmeli, fakat orta iletkenin devresini kesmemelidir. c) özel Hükümler c.l - Aydınlatma ve iki kutuplu priz devreleri i) Aydınlatma devrelerinde en çok 25 A'e kadar olan aĢırı akım koruma aygıtları kullanılabilir. DeĢarj (boĢalma) lambalı akım devreleri ile E 40 duyunun kullanıldığı lamba devreleri, daha yüksek akımlı aĢırı akım koruma aygıtları ile korunabilir. Bu durumda hatlar ve tesis gereçleri için izin verilen yükler göz önünde tutulmalıdır. Priz devrelerindeki aĢırı akım koruma düzeni yalnız hatların izin verilen yüküne değil, devreye bağlı prizlerin anma akımına da yani iki değerden daha düĢük olanına ayar edilmelidir. ii) Ev ve benzeri yerlerdeki aydınlatma devreleri, anma akımları l6 A'e kadar olan prizleri de bulunan aydınlatma devreleri ve prizlerinin anma akımları l6 A'e kadar olan Sal priz devreleri, ancak 10 A'e kadar olan sigorta ve otomatik sigortalarla korunabilir. Ev ve benzeri yerlere ait tipde (gecikmesiz) otomatik sigortalar kullanılırsa bunların anma akımı l6 A olabilir. Madde 58 - ILETKENLERIN VE KABLOLARIN DÖġENMESĠ a) Genel Hükümler a.l - Hatlar mekanik yıpranmalara karĢı uygun yerlere döĢenerek yada elveriĢli örtü ve kılıflar kullanılarak korunmalıdır. EI ile ulaĢılabilen uzaklar içinde döĢenen iletkenler mekanik darbelere karĢı her zaman koruyucu kılıflı olarak yada boru içinde çekilmelidir. (elektrik iĢletme yerler ive kuvvetli akım hava hatları bu hükmün dıĢındadır.) a.2 - Ġletkenlerin korunma biçimi, bağlantı yerlerinde de sürdürülmelidir. a.3 - DöĢeme geçiĢlerinde olduğu gibi, fazla tehlike söz konusu olan yerlerde iletkenler sağlam bir Ģekilde tutturulmuĢ olan termoplastik boru, çelik boru yada korunacaklar (mahfazalar) içinden geçirilmelidir. Yalnızca elektrik hatlarının çekilmesi için kullanılmayan, içine girilebilen kanallarda ve yapı aydınlıkları gibi yerlerde iletkenler ancak düzenli olarak yerleĢtirilirse ve zararlı etkilere açık olmazlarsa döĢenebilirler. 444

Elektrik Kılavuzu

Dökme yada sıkıĢtırılmıĢ betondan yapılan duvar, tavan yada döĢemelerin içinde ve betonarme demirlerinin üstünde ve altında ancak beklenebilecek zorlamalara dayanıklı termoplastik dıĢ kılıflı iletkenler, çelik yada termoplastik borular içinde geçirilen yalıtılmıĢ iletkenler kullanılabilir. Toprak içinde yada yapıların dıĢındaki içine girilemeyen kanallarda yalnızca yeraltı kabloları kullanılabilir. a.4 – (DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) Sıva içinde ve altında çekilen hatlar el ulaĢma alanları dıĢında ve mekanik bakımdan korunmuĢ sayılırlar. Tavan ve duvar boĢluklarından geçirilen hatlar mekanik etkilere karĢı ayrıca korunmalıdır. Elektrik hatları yerine göre duvarda, tavanda veya döĢemede betona gömülü ve/veya sıva altı tesis edilebilir. Duvarlara tesis edilen sıva altına tesis edilirse geçiĢ yerlerinin kestirilmesini sağlayacak Ģekilde anahtar, priz, aydınlatma sortisi, buat, tablo ve benzeri hizalarında yatay veya düĢey olarak tesis edilmelidir. Duvarlara döĢemelere ve tavanlara tesis edilen hatlar betona gömülü iseler bunların güzergahı için yalnızca ekonomiklik ve tesis kolaylığı düĢünülmelidir. Yapıların içerisindeki bacaların duvarları üzerinden her hangi bir elektrik tesis geçirilmemelidir. a.5 - Akım devreleri iletkenlerinin birlikte çekilmesi i) Boru içinde bir damarlı iletkenler kullanılacaksa, bir boru içine yalnızca bir ana akım devresinin iletkenleri ile bu devreye ait yardımcı akım devrelerini iletkenleri yerleĢtirilebilirler. Elektrik iĢletme yerleri ve kilitli elektrik iĢletme yerleri bu hükmün dıĢındadır. ii) Çok damarlı bir yalıtılmıĢ iletken yada kablo içinde, birden çok ana akım devresi ve bu devrelere ait yardımcı devreler birlikte bulunabilir. iii) Yardımcı akım devreleri ana akım devrelerinde ayrı olarak çekilecekse, birden çok yardımcı akım devresini iletkenleri çok damarlı yalıtılmıĢ bir iletken yada kablo içinde ve tek damarlı iletkenler kullanıldığında bir boru içersine birlikte çekilebilirler. iv) Küçük gerilimli devrelerin iletkenleri öteki devrelerden ayrı olarak çekilmelidir. v) Gerilimleri farklı olan devrelerin iletkenleri bir arada çekilecekse, en büyük iĢletme gerilimine uygun kablolar ve iletkenler kullanılmalıdır. Farklı linye ve kolon devrelerine ait iletkenler ayrı 445

Elektrik Kılavuzu

borulardan geçirilemez. Üç fazlı besleme durumunda ilk fazlara ayrılma noktasına kadar, üç fazın iletkenleri aynı boru içinden geçirilebilir. vi) Birden fazla ana akım devresi için ortak bir sıfır iletkeni yada orta iletken düzenlenemez. Fakat baralı tablolarda sıfır iletkeninin yada orta iletkenin kesiti faz iletkenlerinin toplam kesitine eĢit olduğunda buna izin verilir. a.6 - Ġletkenler kesilmeksizin bir geçiĢ kutusundan geçirilecekse, birden fazla akım devresi için ortak geçiĢ kutuları kullanılabilir. Bu kutularda bağlantıların yapılması gerektiğinde kullanılacak klemensler birbirlerinden yalıtkan ara parçalarla ayrılmıĢ olmalıdır. Klemens dizilerek kullanılıyorsa bu ayırma gerekmez. a.7 - iletkenlerin bağlanması i) iletkenlerin bağlantısı ancak yalıtkan parçalar üzerinde yada yalıtkan kılıflı olarak vidalı klemens, vidasız klemens, lehim yada kaynakla yapılmalıdır. Çözülebilen bağlantı yerlerine (klemens bağlantıları gibi) ulaĢılabilmelidir. Dökme usulü ile yapılmıĢ bağlantı yerleri çözülmeyen bağlantılara girer. ii) iletkenlerin bağlanması - Borulu tesislerde ancak kutular içinde, - Çok damarlı yalıtılmıĢ iletkenler yada kablolara yapılmıĢ tesislerde ancak kutular yada ek kutular (muflar) içinde, yapılabilir. iii) Bağlantı ve ek parçaları bağlanacak yada eklenecek iletkenlerin sayı ve kesitlerini uygun nitelikte olmalıdır. iv) (DeğiĢik fıkra: RG 30/11/1995- 22479) Ekler duvarlarda 60 mm derinlikte olmak Ģartıyla kasalarda, tavanlarda ise armatür veya armatüre iliĢkin elemanlarla gizlenmiĢ kutular (buatlar) içinde yapılabilir. Bu ekler kesinlikle klemensler ile yapılmalıdır. Anahtar-priz bağlantı uçları ek amacıyla kullanılmamalıdır. Kasalar ve buatların içine su sızmaması için gerekli önlemler alınmalıdır. a.8 ) Bükülebilen iletkenlerin tüm bağlantıları geçici olarak konulan elektrik iĢletme araçlarından da hatasız ve özenle yapılmalıdır. i) Bükülebilen iletkenlere, bağlantı noktalarında çekme ve kayma kuvveti gelmemelidir. Ġletken kılıflarının kaymaması ve iletken damarlarını dönmemesi sağlanmalıdır. 446

Elektrik Kılavuzu

ii) Ġletkenlerin giriĢ yerlerinde kıvrılarak zedelenmesi, uygun tedbirlerle örneğin giriĢ yerinin yuvarlaklaĢtırılması yada azlıklarla önlenmelidir. Ġletkenlerde kuĢ gözü meydana gelmesine ve iletkenlerin iĢletme araçlarına sabit olarak bağlanmasına izin verilmez. iii) Çok telden meydana gelen iletkenlerin tellerinin ezilmemesi ve kopmaması için aĢağıdaki tedbirler alınmalıdır: - Uygun bağlantı klemensleri kullanmak, Örneğin ezilmeye karĢı koruyucu kılıflı klemensler kullanmak, - Ġletken uçlarında uygun iĢlemler uygulamak, Örneğin kablo pabuçları kullanmak, damar uçlarında kovan kullanmak yada lehim ve kaynak yapmak. ĠĢletme gereği sarsıntıya uğrayan bağlantı noktalarında lehim ve kaynak yapılmasına ve lehimli kablo pabucu kullanılmasına izin verilmez. Açıklama : 10 mm2 kesite kadar tek telli iletkenler kablo pabucu kullanılmadan bağlanabilir. Daha büyük kesitlerde kablo pabucu kullanılmalıdır. Bağlantı yerlerinde özel bir düzen varsa kablo pabucu kullanılmayabilir. Örgülü iletkenler bağlantı yerlerinde lehimlenerek tek iletken durumuna getirilmelidir. a.9 - Sabit iĢletme araçları - Ocak, Ģofben, çamaĢır mal