Elektrik Kablo Secimi

Elektrik devrelerinde dogru kablo secimi ekipman ve insan saglıgını korumak acısından cok onemlıdır. Elektrık sıstemlerı her zaman besleme + kablo (iletim)+ yükten meydana gelir. biz bu baslıktakı kablo secimi üzerine konusacagız.

elektrik makinalarini calıstırabilmemiz icin makinaya ihtiyaci olan elektrigi götürmemiz gerekir. bunu yapabilmenin yolu kablo kullanmaktır. uygun kabloyu kullandıgımızdan emın olabilmek icin asagidaki kosulları sagladıgına emin olmamız gerekmektedir. bu basları mustakil olarak kendi içerissinde de inceleyecegim ;

1. 1. Akım tasıma kapasıtesi

1. 1. Gerilim düsümü

1. 1. Cevre ve ortam kosulları

1. 1. Kısa devre korumassı

1. 1. Kablo tipi ve dıs/ic izalasyon malzemesi

1- AKIM TASIMA KAPASİTESİ

Kablonun uzerınden gecıcek akımı zarar görmeden ve ısınmadan taşıması gerekmektedir. Bu yuzen her kesit kablonun akım taşıma kapasitesi farklıdır. bununla ilgili aşagida tabloda hangi kesit kablonun kaç amper taşıdıgını görebilirsiniz

hangi kesit kablonun kaç amper taşıyabilecegini yukarıdaki tablodan secebiliriz. ama bizden ne kadar akım talep edildigini bulabilmemiz gerekmektedir. Bunu bulabilmek için aşagıdaki motor etiketine bakalım

yukarıdaki motor etiketinde 400 volt gerilimde motorumuzu ucgen baglamamız gerekgını , motorumuzun 11 kw oldugunu ve cos y ımızın 0.81 e eşıt oldugunu gormekteyız. bu verileri aşagıdaki formulde uygularsak ;

P=√3 x V x I x cosy

bu formul uzerınden akımı yalnız bırakacak olursak ;

I=P/√3 x V x cosy olarak bulunur.

I=11000/√3 x400x0.81

I=19,601 olarak bulunur. bu sartlar altında motorumuz 19 amper ceker. verım ile carparsakta motorun 21 amper cekecegını goruruz. sartlarımız bu sekıldeyken kullanmamız gereken kablo kesitimiz 21 amperi karşılayabilcek bir kesit olmalı. Tablomuzdan bakıp bu kabloyu sececeksek eger 2.5 lik kesitin akım taşımasının uygun oldugunu görürüz.

bu hep böyledır. ana beslemenın gerilim sevıyesını bilmemiz yükün gucunu bilmemiz gerekmekte. sonrasında ilgili denklemlerden ne kadar akım çekecegini hesaplayabiliriz buna istinaden seçilmiş kablonun akım taşıma standartlarına uygun olup olmadıgını rahatlıkla görebiliriz.

2- GERİLİM DÜŞÜMÜ

gerilim düşümünde önemli olan kıstas kablonun mesafesidir. Her kablonun belirli bir iç direnci mevcuttur. Mesafe arttıkca kabloda oluşacak iç direnç de doğru orantılı olacak şekilde artacaktır. Bundan dolayı kablonun diğer ucunda gerilimi daha düşük okuruz. gerilim düşünce cihaz daha fazla akım çeker (P=VxI ). ve cihazın düzgün çalısabilmesi için dogru gerilimi cihaza göndermemiz gerekmektedir. eger bir yapı kendi iç ihtiyaç trafosundan besleniyorsa bu durumda aşağıdaki gerilim düşüm tablosu takip edilmelidir.

şimdi öncelikle formülleri aşağıda paylaşmak istiyorum, paylaşmadan önce 1 ph sistemlerde ve 3 ph sistemlerde bu hesaplamanın farklılıkları mevcuttur.

aynı şekilde diğer önemli etken ise kullanılan iletkenin malzemesidir. cünkü farklı malzemelerin farkli iletkenlik sabitleri bulunur

formülü açıklayacak olursam ;

%e=yüzdesel gerilim düşümü / L=iletkenin uzunlugu / P=güç /k=iletkenin iletkenlik katsayısı /S= kablo kesiti

özetleyecek olursam besliceğimiz ekipman yukarıdakı tabloda verdigim yüzdelikleri aşmayacak şekilde iletken seçimi yapılmış olması gerekmekte, bir örnek vererek konuyu daha kalıcı hale getirmek istiyorum: aşağıdaki örneğe bakalım

ÖRN: : 3 fazlı (380V) bir sistemde, ana panodan 100 metre uzaklıktaki 30kw gücündeki bir motor 4×16 sqmm bakır kablo ile beslenmektedir. Bu hattın gerilim düşümü yönetmeliğe uygun mudur? (k=56)

gerilim düşümünün yaşanması durumunda oluşabilecek sıkıntılara örnekler vermek istiyorum , motorların kalkış problemleri , aydınlatma problemleri yanıp sönmesi sürekli titreşmesi, hassas çalışan devrelerde plc gibi düşük gerilimden dolayı kendini resetlemesi ve yüklerin aşırı akım çekmesi yükler aynı gücü sağlamak isteyecektir bu durumda da kablolar ısınıp yangın tehlikesi bile çıkartabilirler.

Şimdi diğer bir önemli noktaya göz atalim,

3) Çevre ve ortam koşulları

biz akim hesabi yaparken dış etmenleri göz ardı ederiz. halbuki diş ortamında akım çekilmede önemli bir rolü vardır. dış ortam olarak adlandırdıgımız faktörler kısaca dış ortam sıcaklıgı, kablonun serim şekli , döşeme derinligi vb. faktörlerdir. Bunların hepsi bir katsayı katar hve sonuç olarak çekilen akım artar. bunun formülü şu şekildedir :

Ig = It x k1 x k2 x k3

burada Ig= gerçek akım miktari, It= katalog akım değeri k1,k2,k3 ise düzeltme faktörleridir.

A)Ortam sıcaklıgı

normalde katologlar havadan gidicek kablonun sıcaklıgını 30 derece, yerden gidecek kabloların sıcaklıgını 20 derece olarak yalın akım değerleri verilir. Fakat siz bu kabloyu daha sıcak ortamda örnegin bir fabrikanın tavanında 45 derece sıcaklıktan geçireceksiniz bu kabloya bir miktar düzeltme faktörü eklemelisiniz. bu düzeltme faktörü katsayısı 0.79 dur. ve kablonuz durduk yere %21 daha az akım taşıma kapasitesine sahip olmuş olur.

yukarıdaki tablodan 2.5 luk kablo için havada 25 amper taşıyabileceğini yazmıştım. eğer bu kabloyu fabrika tavanından geçirdiğimizi hayal edersek teni akım taşıma kapasitesi Ig= Ih x k1 , Ig = 25 x 0.79 , Ig =19.75 amper olarak bulunur. aşağıdaki tabloda düzeltme faktörlerinin ilgili sıcaklıklardaki davranışları görebilirsiniz.

B)Kablo serim düzeltmem faktörü

bu katsayının eklenme nedeni gerçek hayatta kablolar ortak bir tava, boru içerisinde giderler, durum böyle olunca kablolar birbirine ısı transferi ederler. bu ısı ve yetersiz havalandırmalar kablonun taşıyacagı akım miktarını düşürür, yani raceway üzerindeki kablo sayısı arttıkça birbirine vereceği sıcaklık daha fazla olacaktır. bundan dolayı kabloların taşıyabilecegi akım miktarlari düşecektir. burada kablonun nasıl bir şekilde serildigi çok önemlidir, eğer kablo havalandırması zayıf bir boru hattı içerisinden geçiyorsa bu faktör 0.50 ye kadar düşürülebilir, eğer kablo merdivan tava üzerinden tek başına gidiyorsa faktörü 1 olarak tutabiliriz, eğer kablo havalandırması iyi olan merdivan kablo tavası üzerine seriliyse bu faktör 0.79 olarak seçilebilir.

şimdi bir örnekle pekiştirelim, çekeceğimiz akım 65 amper olsun ve bu kablo bir boru hattından diğer kablolarla temas halinde yüke ulaşsın. kullandığımız kablo 70 amper akım taşıyabilen bir kablo olsun. biz bu kabloyu kullanırsak yanlis yaklaşımda bulunmuş oluruz. çünkü havalandırması kötü bir ortamda düzeltme faktörünü 0.5 olarak kabul edecek olursak kablomuzun akım taşıma kapasitesi 35 amper olarak yeniden oluşur. bu da yükün istediği miktardan düşüktür.

bu faktörü 1 olarak kabul etmek istersek en az kabloların birbiri arasında d (kablo çapı) kadar boşluk bırakmamız gerekmektedir.

C)Döşeme Derinliği ve Toprak Isıl Direnci

kabloları yerin altına gömeceksek eğer soğutma problemiyle karşılaşırız. bu dezavantajı öngörebilmek adına k3 drating factoru uygularız,

kabloya ne kadar derine gömersek daha stabil bir sıcaklık elde edebiliriz fakat bunun dezavantajı olarak kablo üzerindeki battaniye etkisini arttırmamızdır. bu durumda kablonun ısınması durumunda sıcaklıgını atmosfere yayamıyacagı durum sozkonusudur. eğer kabloyu mekanik etkilerden korumak için 2 metre derine gömüyorsak bu durumda k3 düzeltme faktörünüde 0.90 almamız gerekmektedir

Şimdi diğer etken olan kısa devre koruma hesabına bakalım,

4- kısa devre koruması

Kablo seçiminde etkili olan diğer bir unsur ise mcblerin kullandigi manyetik açma -kisa devre korumasidir. Mcb ler de 2 adet korumamız bunlar termik açma ve manyetik açmadır bu açma tiplerine detayli olarak kesici-ayırıcı ve sigortaları incelediğimizdeki bölümde deginecegim, fakat özetle manyetik açma kısa devre anlarında devreye giren koruma türüdür, bu koruma kablonun metrajı ve kesitiyle orantılı kablonun iç direnciyle alakalıdır, sigorta secimlerinde sıkça çevremizde gördüğümüz ifadeler B10 C10 gibi ifadelerdir, bu isimlendirmede olan b ve c kodlaması manyetik açma eğilimini gösterir. B sınıfı 3-5kat akım çekilmesi durumunda manyetik açması etkin olurken c sinifinda ise bu durum 5-10 kat arasında kabul edilir. 

Bu durumda kullandığımız kesit ve metraj bu korumayı uygulayabilmemiz açısından oldukça önemlidir 

Her iletkenin bir iç direnci vardir ve kablo metrajı uzadıkça iç  direncimiz artar ve bu durumda kablonun sonunda olusacak kısa devrelerde manyetik akım koruması calısmayacak, yangın riski artacak

Asagıdakı ornek ile durumu pekiştirelim