Elektrik Panolarında Manyetik Alan Nasıl Oluşur? Etkileri Nelerdir?

[CEVDET ÇALIK]

Bu soruyu cevaplayabilmemiz için öncelikli olarak aşağıdaki kavramların hatırlanmasında fayda bulunmaktadır.
1. Emk nasıl oluşur?
2. Manyetik alan nasıl oluşur?
3. Trafolar nasıl çalışır?
4. Elektromotor kuvvet nedir?
5. Frekans Nedir?


Emk nasıl oluşur?
Faraday yasası gereği manyetik alan içersin de bulunan bir iletkende emk oluşabilmesi için;
1. Ya manyetik alan içersin deki iletken hareket etmeli.
2. Yada manyetik alan değişken olmalı.
Manyetik alan nasıl oluşur?
Elektrik akımı, manyetik alan oluşumunda bir etkendir. Yani bir iletken içersin den akım geçerse bu iletkenin çevresinde manyetik alan oluşur.


Resim:1


Trafoların çalışması:


Resim:2
Trafoların primer sargısından Elektrik akımı verildiğinde primer sargılarının üzerinde faraday yasası gereği bir manyetik alan oluşur.Oluşan bu manyetik alan bobinin demir çekirdeği üzerinde değişken bir manyetik alan oluşturur. Primer üzerinde oluşan değişken manyetik alan demir çekirdek üzerinde hareket ederek sekonder kısmına geçer.Artık sekonder kısmında değişken bir manyetik alanımız bulunmaktadır. Faraday yasası gereği değişken manyetik alan içersin de kalan iletken üzerinde emk oluşur.
Oluşan bu emk(Elektro motor kuvvet);
1. Manyetik alan şiddetine,
2. Bobinin sarım sayısına,
3. Akının değişim hızına(Alternatif akım frekansına) bağlıdır.
Elektromotor kuvvet nedir?
Elektromotor kuvvet, elektrik devrelerinde, devrenin açık olduğu ve devreden elektrik akımı çekilmediği durumda devredeki kaynağın iki kutbu arasındaki potansiyel farka denir. Elektromotor kuvvet emk harfleri ile tanımlanır ve sembolü ise e dir. Birimi V’dir.
Yani kullanıma hazır olan enerji. Örneğin: Jeneratörlerde üretilmiş olan enerjinin yüke bağlanmamış olan hali. Yada Trafoların sekonder kısımlarında bulunan yine yüke bağlanmamış olan gerilimler.


Resim:3 Emk : Yüke bağlanmamış olan kullanıma hazır gerilim.

Frekans Nedir?
Alternatördeki iletkenin bir tam dönüşünü tamamlaması, yani 360[SUP]0[/SUP]’lik bir dönüş yapması sonucunda elektromotor kuvvetin bir periyodu oluşmaktadır. Gerilim değerinin sıfırdan başlayarak pozitif maksimum değere çıkması, buradan tekrar düşerek sıfıra inmesi, ardından negatif maksimum değere ulaşması ve artarak tekrar sıfıra çıkması sonunda geçen zamana periyot denir. Periyot, T harfi ile gösterilir. Birimi saniye’dir.


Resim 4:Sinüs dalgasının 360 derecedeki bir periyodu

Bir saniyede oluşan periyot sayısına frekans denir. Frekans, f ile gösterilir. Frekans ile periyot arasındaki ilişki, aşağıdaki gibi ifade edilebilir:
Frekansın birimi Hertz (Hz)’dir.
Şebekelerimizde kullandığımızı alternatif akımın frekansı 50 Hz’dir. Yani alternatif gerilim 1 saniyede 50 periyot tamamlamaktadır.

Peki Elektrik panolarında manyetik alan nasıl oluşur?
Elektrik panolarının montajı esnasında içersin de bulunan şalt malzemelerin (şalter, sigorta, röle, kontaktör, butonlar v.s.) bir biri ile irtibatlandırılmasında iletkenler(kablolar, baralar) kullanılmaktadır.
Yukarıda anlatmış olduğumuz bilgiler ışığında;
‘’Bir iletken içersin den akım geçerse bu iletkenin çevresinde manyetik alan oluşur.’’
Bu durum gerçekleşiyor mu? Tabi ki evet .Çünkü kablolar ve baralar içersinden Elektrik akımı geçmektedir.
Peki Elektrik panolarında kullanılan kablolarımız panonun saç aksamına dokunması durumunda ne olur?

Panolarımızda trafo etkisi görülür. Yani kablolar üzerinde oluşan değişken manyetik alan artık iletken olan panonun saç kısmı ile irtibatlanmıştır. Panonun saç kısmı değişken manyetik alan içersin de kaldığı için panolarımızın saç kısmında(gövdesinde) Elektrik akımı dolaşmaya başlar. Pano üzerinde dalaşan bu gerilimler küçük akımlarda göz ardı edilebilir. Fakat pano içersin de büyük akımlar dolaşıyorsa oluşan manyetik alanın yaratmış olduğu gerilim seviyelerinde de büyüme olacaktır.
Peki bu durumu önlemek için ne yapmamız gerekmekte?
1. Panolarımızda kullanacağımız gerilim DC olabilir. Bildiğiniz üzere DC gerilimde değişken bir manyetik alan bulunmamaktadır.


Alternatif akımda:Gerilim değerinin sıfırdan başlayarak pozitif maksimum değere çıkması, buradan tekrar düşerek sıfıra inmesi, ardından negatif maksimum değere ulaşması ve artarak tekrar sıfıra çıkması sonunda değişken bir manyetik alan oluşmakta iken.
Doğru akımd: Değişken manyetik alan her zaman pozitif tarafta kaldığından dolayı değişken bir manyetik alan üretilemez.

Doğru akımda trafoların kullanılmama sebebi de bundan kaynaklanmaktadır.

2. Panolarımızda kullanmış olduğumuz 3 faz kabloların bir birinden ayrı güzergahlardan götürülmemesi gerekmektedir.

Yapılan araştırmalarda, faz kabloları üzerinde oluşan değişken manyetik alanların, kabloların bir birine yapışık şekilde götürülmesi sonucu manyetik alanların bir birlerini sıfırladığı tespit edilmiştir.

Buna en güzel örnek. Sahada kullanılan 3x35+16 dediğimiz antigron kablolardır. Antigron kablolar imal edilirken faz damar yerleşimleri özel açılar hesap edilerek yerleştirilmektedir.

Örneğin: 3x35+16 antigron kablo yerine 3 adet 35lik 1 adet de 16 lık kablo çekerek de tesisatımızı çalıştırabiliriz. Fakat çekilen bu kablolar kablo tavası üzerinde yan yana gideceği için(özel açılar olmadığı için) üzerlerinde manyertik alan oluşacaktır. Bu da tesisatlarımız için sakıncalı bir durumdur.