Elektrik Gerilimi Nedir? Seviyeleri Nelerdir?
Gerilim kavramı elektriğin en temel kavramı olarak kabul edilebilir. Çünkü gerilim olmadan, akım oluşmaz, elektrik direncinin bir anlamı kalmaz. Gerilimin doğadaki en güzel örneklerinden bir tanesi olan yıldırım yeryüzü ile bulutlar arasındaki kutup farkından dolayı oluşur ve aradaki yalıtkanın (hava) kırılması ile yeryüzü ile bulut arasında elektrik akımı akmış olur. Gerilim bugün sanayiden, elektronik ev aletlerine kadar geniş alanda insanların kullanımına sunulmuştur. Elektriğin işlevsel hale dönmesini sağlayan gerilimin çeşitli seviyeleri belirlenmiş olup bu seviyeler standart olarak kullanılmaktadır.
Elektrik gerilimi bugün milivolt seviyesinden kilovolt seviyelerine kadar çıkmaktadır. Kilovolt gerilim seviyeleri enerji nakil hatlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Bugün ülkemizin bulunduğu coğrafyada ağırlıklı olarak 10.5 kV, 34,5 kV ve 154 kV’luk gerilim seviyeleri ile elektriğin uzun mesafelerde taşınması sağlanmaktadır. Enerji nakil hatlarında yüksek gerilimin kullanılması sayesinde akım değeri düştüğü için kablo kesitleri küçülmekte ve elektrik kayıpları azalmaktadır. Enerji nakil hatlarındaki gerilim dönüşümleri de transformatörler sayesinden yapılmaktadır.
Enerji nakil hatlarından evsel kullanım seviyesine gelindiğinde dünyada kullanılan yaygın iki gerilim seviyesi mevcuttur. Bunlar 110 Volt ve bizim kullandığımız 220 Volt gerilim seviyeleri. 110 Volt bugün Amerika kıtasında kullanılmaktadır. Elektrik bazında Türkiye ile Amerika arasındaki farklardan bir diğeri ise frekans değeridir. Türkiye’de 50 hertz olan frekans değeri Amerikada 60 hertz standardında tüketicilere sağlanmaktadır.
Gerilim ve frekans değerlerinin farklı olmasından dolayı Türkiye’de üretilen bir cihazın Amerika’da çalışabilmesi için elektrik sisteminin yeniden tasarlanması gerekmektedir. 220 Volt gerilim altında tasarlanmış bir cihazın 110 Volt bir sisteme bağlanması veya tam tersi durumunda cihazın zarar görmesi ve kullanılmaz hale gelmesi kaçınılmazdır. Dolayısıyla bu gibi durumların da önüne geçilebilmesi için her iki ülkede farklı priz tipleri kullanılmaktadır. Bugün Amerika’da A ve B tipi priz kullanılırken Türkiye’de C ve F tipi priz kullanılmaktadır.
Gerilim seviyesi söz konusu olduğunda akıllara takılan bir diğer soru da tek faz ile üç faz arasında bulunan farktır. Elektrik üretim tesislerinde elektrik 120 derece faz farkı ile üretilip enerji nakil hatları aracılığı ile tüketiciye ulaştırılmaktadır. Son tüketiciye ulaştığında bu üç hattın yanı sıra nötr hattı da bulunmaktadır. Enerji bulunan hatlardan biri ile nötr hattı arasındaki gerilim ölçüldüğünde ölçü aleti ile 220 Volt değeri görülmektedir.
Peki tek faz sistemde gerilim 220 Volt ölçerken neden üç faz sistemlerde 660 Volt sonucu alınmaz? Monofaz sistemde ölçü aleti ile ölçülen gerilim 220 Volt değeri sinüzoidal dalga şeklinde hatta bulunmaktadır. Yani ölçü aleti minimum ve maksimum değerleri arasındaki maksimum gerilim farkını vermektedir. Dolayısıyla 3 fazlı sistemlerde 120 derece faz farkı olduğu düşünülürse, ölçü aleti ile faz-faz arası ölçülen değer anlık maksimum ve minimum gerilim farkı olacaktır. Bunu hesaplamak için de basit geometriden yararlanılarak her 2 gerilim değerini vektör olarak düşündüğümüzde vektör uçları arasındaki uzaklık 220*sin(60)*2 olacaktır ve bu da faz faz arası 380 volt gerilime denk gelmektedir.
Şebeke geriliminden daha düşük cihazlarda neden 50 Volt altı gerilimler tercih edilmektedir? IEC standartlarına göre ekstra düşük gerilim seviyesi AC sistemler için 50 Volt altı ve DC sistemler için 120 Volt altıdır. Dolayısıyla düşük gerilimlerde çalışan sistem standartları 50 Volt altında tutulmuştur. 48 Volt, 24 Volt ve 12 Volt gibi. Bu gerilim seviyeleri üretim sanayinde sahada ölçüm yapan cihazlardan, PLC benzeri saha kontrol ve enstrümantasyon cihazlarına kadar geniş bir alanda kullanılmaktadır.
Peki araçlarda neden 12 Volt gerilim kullanılmaktadır? Çünkü araç aküleri genellikle kurşun asit yapıda olduğu için akü hücrelerinden yaklaşık 2 Volt gerilim alınabilmektedir. Bu hücrelerin paralel bağlanması ile araçlarda kullanılan aküler elde edilmektedir. Araç içi elektrik sistemleri de gerek gerilim farklılığı olmaması ve ekstra çevrim işlemine gerek kalmaması için 12 volt baz alınarak araç içi elektrik aksamı tasarlanmaktadır. Tabi her şeyde olduğu gibi araç tipi, boyutu ve kullanım alanının değişmesine göre araç içi elektrik gerilim seviyeleri de değişiklik göstermektedir.
Sonuç olarak elektrik çeşitli standartlara bağlı olarak kullanılmaktadır. Enerji nakil hatlarından, elektronik ekipmanlara kadar çok farklı gerilim seviyeleri ile ihtiyaçların karşılanmasını sağlamaktadır. Yalnız dikkat edilmesi gereken elektrik gerilim seviyelerine güvenmemek ve her zaman uygun koruyucu donanıma sahip olmaktır. Bunlara ek olarak IEC tarafından belirlenmiş gerilim seviye standartlarında 50 Volt altı gerilimin insan sağlığına zararlı etkisi olmayacağını düşünmek ve akım değerini de hesaba katmak gerekir. Gerilim seviyesi ne kadar da düşük olsa yüksek akım değeri ile hayati tehlikeler ortaya çıkabilir.
Kaynak için:
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder