YALITKANLIK DİRENCİ

YALITKANLIK DİRENCİ VE TOPRAKLAMA HESAPLAMALAR DİRENÇ DEĞRLERİ VE ÖLÇÜMÜ

Elektrikle çalışan tüm cihazlar; akım kaynaklarından ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar; bu cihazların birbirine olan bağlantıları iletken tellerle başka bir ifadeyle izolasyonu olan kablolarla yapılır.  Cihazları besleyen iletkenlerden akım başka yollara sapmaması için kullanma yerine ve amacına göre özellikleri değişmekle birlikte yalıtımının yapılması gerekir.  Yalıtkan maddelerin elektrik akımına karşı gösterdikleri bu dirence “yalıtkanlık direnci” denir.

Yalıtkanlık direnci ya da izolasyon aynı anlamda olup, izole etmek yalıtım veya yalıtkan gibi kelimelerle de karşılık bulabilir.

Yalıtkanlık yalıtkan maddenin yapısı,  yoğunluğuna, büyüklüğüne bağlı olarak değişmekle birlikte;

Çalışma geriliminin türüne

Çalışma geriliminin büyüklüğüne

Ortamda kullanılan kimyevi maddelerin türüne ve cinsine

 Ortamdaki neme bağlı olarak değişir.

VDE (Verband Deutscher Electrotechniker) çeşitli faktörlerin etkisi ile bir iletken yüzeyden diğerine yalıtkanı zorlayarak veya arıza anında geçmesi gereken arıza akımı veya kaçak akım sınırının 1 mili Amperi geçmemesi gerektiği belirlenmiştir. Pratikte arıza akımının ölçülmesi yerine hatların toprağa veya birbirine karşı direnci ohm cinsinden ölçülmeli ve yalıtkanlık direnci bu şekilde bulunmalıdır.

1. R=U/I  Ohm Kanunu

1 mili amper: 1/1000= 0,001 amper demektir.

50 voltluk çalışma geriliminde R=U/I              R=50/0,001= 50.000 ohm 50 K

110 voltluk çalışma geriliminde R=U/I            R=110/0,001=110.00 ohm 110 K

220 voltluk çalışma geriliminde R=U/I            R=220/0,001=220.000 ohm 220 K

380 voltluk çalışma geriliminde R=U/I            R= 380/0,001=380.000 ohm 380 K

K=Kiloohm

L1 line1 1. faz (R)

L2 line2 2. faz (S)

L3 line3 3. faz (T)

N Nötr iletkeni trafo yıldız noktası Trafolar Primer yüksek gerilim tarafı Üçgen, Alçak Gerilim tarafı ise Yıldız bağlı olup yıldız noktası N ile ifade edilir.

PE Protect Earth Koruma iletkeni, topraklama iletkeni

Yalıtkanlık Direnci=Çalışma Gerilimix1000= ….ohm olarak pratikte yazılabilir.

Doğrudan yalıtkanlık direncini ölçen aletlere Meger veya Megaohmmetreler denir.  Piyasadaki pilli avometrelerle doğru netice alınması güçtür.

El manyetosu ile çevrilen söz konusu megerler 100, 250, 500, 625, 1000, 1250, 2500, 5000 volt değerinde gerilim üreten doğru akım üreteçleridir. Yalıtkanlık deneyleri ne kadar yüksek gerilimle yapılırsa o nispette güvenli neticeler verir.

Son yıllarda özellikle gelişen dijital ölçü aletleri piyasası mevcut ölçümler için son derece değerli cihazlar üretmiş olup, günümüzde kalibrasyonlu söz konusu aletler piyasada ölçüm amacıyla daha fazla tercih edilir olmuştur. Söz konusu cihazların artık veri saklama, iletme raporlama gibi çok gelişmiş fonksiyonları olduğundan daha fazla tercih edilir olmuştur.

Ölçme düzeneği hazırlanırken;

Öncelikle şebekede ölçüm yapılacak noktanın öncesinde elektrik enerjisi kesicilerle devre dışı bırakılmalıdır.

Devre çıkışında ise alıcılar devreden çıkarılmalıdır, linye sigortaları enerji kesme durumunda olmalıdır,  bütün anahtarlar devre dışı bırakılmalıdır.

Megerin bir ucu toprağa, diğer ucunu tesisat iletkenlerinden birine bağlayabiliriz. Eğer üç fazlı sistemse her fazla topraklama iletkeni arasında L1PE, L2PE, L3PE, L1N,L2N, L3N, LPE  noktaları arasındaki direnç değerlerini ölçerek daha önceden hazırlanan tabloya işleyiniz.

KAÇAK AKIM RÖLESİ BAĞLANTISI VE KAÇAK AKIMIN ETKİLERİ BAĞLAMINDA BİR TESİS İNCELEMESİ

Bir dâhili elektrik tesisat sisteminde kullanılmakta olan hâlihazırdaki kaçak akım röleleri atmak suretiyle; besleme yaptığı sınıflarda ve atölyelerde sorunlar yaşanmaktadır. 

Daha önceden iptal edilen veya hiç kullanılmayan kaçak akım röleleri olmadığı zamanlarda çalışmakta olan sistem kaçak akım rölesi kullanıldığında sorunlara sebep oluyormuş gibi görünmesi esasında tamamen kaçak akım rölesinin çalışmak mantığı ile ilgilidir.

Kaçak akım röleleri giren akımla çıkan akımı ölçüp, referans almak kaydıyla çalışan bir mekanizmadır.

Sisteme tek fazlı sistemlerde faz nötr girerken,

Üç fazlı sistemlerde ise üç faza ilave olarak; nötr de bağlanmış olur.

Her iki durumda da giren akımlar, çıkan akımlara eşit olmak veya izin verilen sınırların üzerinde olmamak kaydıyla çalışmaya müsaade eder, aksi halde hattı açarak, sistemde kaçak akım rölesi sonrası çıkışı enerjisiz bırakır.

Kaçak akım rölesi KAR piyasada üretilen şekliyle 30 mili ampere tekabül eden bir sınırdan sonra açma yapmaktadır.  30 mili amper sınır değer olup sonrası ise eğer insan vücudu üzerinden ve vücudun hangi noktası olduğu da önemli olmakla birlikte  tehlikeli sonuçlara sebep olabilir. Böyle bir durumda, elektrik akımı kişilerin üzerinden geçince kişi ölüm ve çeşitli derecelerde yaralanmalı kazalarla karşılaşabilir.

Bilindiği gibi elektrik devresinde fazdan giren akım nötrden devresini tamamlamak suretiyle bir kapalı devre oluşturur. Devrede bulunan toprak hattı ise; cihazların metal muhafazalı gövdelerine bağlanmak suretiyle; olası faz veya nötr gövde teması durumunda kişi gövdeye temas etse dahi söz konusu akımı hızlı bir şekilde toprağa aktarmak, kişiyi olası paralel bir devre oluşturmadan devre dışı bırakma amacı güder.

Bilindiği gibi OHM kanunu Kirşof'un akımlar ve gerilimler kanunu, kesit ve dirençlerle ilgili kanunlar bulunmaktadır.

Bunlar nedir?

Ohm kanunu kısaca R=V/I

R-direnç ohm cinsinden

V-gerilim volt cinsinden

I-akım amper cinsinden ifade edilir.

Bu değerler biner biner büyür ve biner biner küçülürler

R=1 ohm olma durumu kısaca 1 volt/1 amper = 1 ohm olarak tanımlanır.

R adı üstünde asıl kelime kökü resistance olan direnç ve akım geçişi esnasında akımın geçişine gösterilen zorluğu ifade eder. 

Askatları; miliohm, bir ohm'un binde biri, mikro ohm ise milyonda biri demektir.

Üskatları ise; kilo ohm, mega ohm şeklinde yükselir.

Artış ve azalışları günlük hayatta kullandığımız metre milimetre, kilometre ilişkisine, eğer o konuda bilgimiz yoksa gram ve kilogram ve miligram ilişkisine benzetebiliriz.

Gram'dan bin adet bir gram bir kilograma

Gram'ın binde biri ise miligrama karşılık gelir.

Her ne olursa olsun esas bir birimin kilo ile ifade edilen değeri esas değerin bin katına, mili ile ifade edileni ise binde birine karşılık gelir.

V- gerilim miktarını alternatif akımda ise etkin değeri ifade eder. Ölçü aletleri esas itibariyle alternatif akımın etkin değerini gösterir ve birimi volttur denebilir.

I- akım miktarını ifade eder ve temel birimi amper'dir denebilir.

Aynı şekilde bu değerlerin de binlerle ifade edilen değerleri kısaltılarak üskatları ve askatları ile anılır.

Örneğin şehir iletim hatlar 154.000 Volt yazmak yerine 154 Kilovolt, aynı şekilde bir LED lambanın akımı 0,005 amper yerine 5 mili amperle ifade edilir.

ESAS İTİBARİYLE DEVRE ÜZERİNDE KAYIP OLMADAN GİRENLERLE ÇIKANLAR BİRBİRİNE EŞİT OLMASI DURUMUNU İDEAL DEVRE OLARAK ADLANDIRIRSAK; SINIR DEĞER 30 MİLİ AMPER YANİ; 0,030 AMPER YANİ BİR AMPERİN BİNDE OTUZ DEĞERİ SINIR DEĞERDİR.

Elektrik akımı sınır değerler üzerinde insan vücudu üzerinden geçmemelidir. Şayet idam edilmeyecek, öldürülmeyecekse, cinayete kast durumu yoksa elektrik akımından insan vücudu izole (ayrılacak, yalıtılacak) edilecektir.

Elektrik Akımı İnsan Vücudundan Geçerse;

Vücut üzerinden topraklanan iletim yolu gerilim değerine göre farklılık gösterir.

Alçak gerilim değerlerinde bu yol dolaşım sistemi yani kalp üzerinden meydana gelir.

Bu nedenle alçak gerilimlerin öldürücü etkisi kalp fibrinasyonundan (şok) kaynaklanmaktadır.

Yüksek gerilimlerde vücuda uygulanan elektriksel alan şiddetinin daha fazla olması nedeniyle dolaşım sistemi dışındaki birçok organ da iletken hale gelir.

Özellikle iletim yolunda bulunan  deri dokusunun direnç etkisi nedeniyle oluşan aşırı ısı doku yanmasına neden olur.

Genellikle alçak gerilime maruz kalan vücutta şok, yüksek gerilime maruz kalan vücutta ise ağır yanıklar meydana gelir.

İnsan bedeninden geçen akımın büyüklüğü, kişinin vücut direncine temas noktalarının özelliklerine ve alternatif akımda frekansa bağlıdır.

İnsan vücut direnci, temas noktalarındaki geçiş dirençleri ve genel olarak akım yolu üzerindeki diğer dirençlerden oluşur. Bu değerler kişilere göre çok farklı değerler alabilirler.

İnsan vücudu toplam direnci 2500 ohm alınıp, insan için tehlikesiz akım 20 mA alınırsa 50 voltluk bir temas gerilimi sınır değer olarak kabul edilebilir.

Bu nedenle 50 voltun üzerindeki şebeke (50 Hz) gerilimi tehlikeli gerilim olarak kabul edilir.

Yüksek frekanslı akımlarda vücut direncinin artması sebebi ile tehlikenin azaldığı söylenebilir.

1. Bölgede Etkileri
   Akım sadece hissedilir, ölüm tehlikesi yoktur.
   Bayanlarda 6 mA ve erkeklerde 9 mA adalelerde kasılmaya sebep olur ve şahıs tuttuğu iletkeni artık kendiliğinden bırakamaz.
   20 mA den üstünde nefes alma organlarında kramp başlar.
2. Bölge
   Tansiyon yükselir, teneffüs zorlaşır, kalp düzensiz çalışır.
   Kısa süreli çarpmalar, korku ve şok tesiri yapar, fakat zararlı değildir.
   Kalpte baş gösteren fibrilasyon reverzibldir.
   Kısa süre içinde tesiri ortadan kalkarsa ve gerekirse suni teneffüs yaptırılarak, kazazede kısa zamanda normal durumuna döner.
   Eğer elektrik çarpmasının süresi uzun olursa, mesela otuz saniyeden sonra hasta şuurunu kaybeder ve bundan sonra ölüm baş gösterebilir.
   Eğer derhal suni teneffüs yaptırılmazsa, kalbin düzensiz çalışması nedeniyle beyin oksijenle beslenemediğinden dört dakikadan sonra hayati merkezler felç olur:
   Buna beyin ölümü denir .
3. Bölge
   Tehlikeli bölgedir: Tehlikeli kalp fibrilasyonları bu bölgedeki akım değerlerinde meydana gelir.
   Akımın belirli bir süre tesir etmesi halinde kalp bundan zarar görür ve ölüm baş gösterir:
   Buna kalp ölümü denir.
   Çoğu zaman bu olay reverzibl değildir: Kazazedeyi suni teneffüsle kurtarmak mümkün olmaz.
   Ancak bu bölgelerin sınırları kesin olmadığından ve akımın tesiri şahıslara göre çok büyük farklar gösterdiğinden, kazazedelere mutlaka kurtarma tedbirleri uygulanmalıdır.
4. Bölge
   İnsan vücudunun direncinin en az 1000 ohm olduğu kabul edilirse, 220 V şebeke geriliminde insan vücudundan 220 mA gibi bir akım geçer ki, bu da üçüncü bölgeye isabet eder.
   0,3 saniyeden daha uzun bir süre tesir ettiği takdirde bu akım, ölümle sonuçlanan kalp fibrilasyonlarına yol açar.
5. Bölge
   Daha ziyade yüksek gerilim kazalarında söz konusu olur.
   İncelenen çok sayıdaki olayda gözlenmiştir ki; tehlikeli fibrilasyon üçüncü bölgede baş gösterdiği halde dördüncü bölgede buna her zaman rastlanmamıştır:
   Bu çok enteresan bir sonuçtur.
   6 kV luk bir yüksek gerilim tesisinde baş gösteren bir kazada insan vücudundan 6 A gibi büyük bir akım geçer: Bu değer dördüncü akım bölgesine girer.
   Bu akımın sebep olacağı yanma ve benzeri zararların dışında, kalp durması sebebiyle, bu kazazedenin kurtulma şansı daha büyüktür.
   Unutulmamalıdır ki;
   Bir elektrik çarpması olayında mutlaka acil olarak kazazedeye ilk yardım uygulanmalıdır.
   Kalp ve beyin ölümünün maksimum süresi 4 dakikadır.
   Elektrik çarpmalarında tesir süresinin önemi çok büyüktür. Süre uzadıkça tehlike büyür.
   Vücudun elektrik şokuna dayanımı şahıstan şahsa göre büyük farklar gösterir.
   Kalp üzerinden 0,3 sn’den daha uzun süre 80 mA ve daha üstünde akım geçerse kalp adaleleri kasılarak tehlikeli fibrilasyon başlar ve olay çoğu zaman ölümle sonuçlanır
   Kalbin normal çalışma periyodu 750 ms‘dir. 750 ms ‘den daha uzun süre tesir eden akımlar özellikle tehlikelidir.

 Elektrikle çalışan her cihaz birbirinden farklı özellikler taşır, devrede akım  çekerken, güç tüketirken her şekilde bulunabilen bu değişiklikler arasında en önemli ortak yan, devreye bağlanma şekilleri ve normal şartlarda kullandıkları kablolama yöntemleridir.

Her devre elemanı devreye kablolarla bağlanır ve söz konu iletken kabolar ve ilave iletken kısımlar makine, cihaz veya eleman içinde de devam eder.

Aynı zamanda iletim iletkenlik sağlayan kısımlar kadar da önemli olan bir başka şey yalıtımdır. Normal şartlarla iletken ve yalıtkan kısımlar arası yalıtım seviyeleri yönetmeliklerle belirlenmiştir

Kabaca kullanılan gerilimin bin katı bir ohm değeri yalıtım seviyesi olmak zorundadır. 220 Volt kullanan şebekede faz nötr arası en az 220x1.000=220.000 ohm veya 220 KİLOOHM değerinde dirence sahip olmalıdır.

Yalıtkanlık düzeylerinde zamanla bozulmalar görüleceği aşikârdır. Öyle ki ısınan soğuyan her yalıtkan  malzeme zamanla gevreyebilir. Yalıtkanlık düzeyi fabrika çıkışlı halini koruyamaz. Şekli bozulur ve zamanla bozulan şekiller iletkenler üzerindeki yalıtkanların da bozulmasına sebep olur.

Sisteminizde kaçak akım rölesi atıyorsa ki atıyor; sebepleri şunlardır.

Özellikle flüoresan lambaların balastlarının yanından geçirilen ve karşılıklı soketlere ve starterlere giden yarım milimetrekarelik kabloların izolesi bozulmuş, bir kısmı ısınan mekanik balasta yapışmış vaziyettedir. Bu durumda kaçak akım rölenizin atma sebeplerinden birincisi budur.

Özellikle çoklu bilgisayar kullanan laboratuvarlarda bilgisayarlar 3*2.5 milimetrekare TTR kabloyla üç adet sigortaya paylaştırılmıştır ki; bu durumda her hat 10 adet bilgisayar ve monitöre besleme sağlamaktadır.  Bir anda yüklenen sistem ve bilgisayar güç kaynaklarında bulunan yapıların fanların devreye girmesi ki bunların bazılarının sızıntı akımına neden olmaları kaçak akım rölelerini attırmaktadır.