Enerji hatlarında meydana gelen kayıplar

[trbahmet]

Arkadaşlar benim bir sorum olacak:
Enerji hatlarında meydana gelen kayıplar, iletken telden geçen akımın karesi
ve iletkenin direnci ile doğru orantılıdır (Akımın karesi*direnç ).Alternatif akım sistemlerinde gerilimin istenilen değere yükseltilmesi ve akımın küçük değerlere indirilmesi ile bu olumsuz etki önlenmiş olur.
Bunlar bildiğimiz şeyler.
Benim anlamadığım şu:

P=V*I den hareketle güç sabit tutularak gerilim yükseltildiğinde akım düşeceğinden i kare*R düşer ve hat kayıpları azalır deniyor. Bu ifadede çelişki yok mu? Gerilim yükseldiğinde V=i*R den akım da yükselecektir. ozaman i kare*R de yükselir ve hat kayıpları artar. Ben bu çelişkiyi anlayamıyorum? Gözümden kaçan ne acaba?

Açıklayabilecek olursa minnettar kalırım

 

[ttuzsuz]

gerilim ve akım kapalı devrelerde ters orantılıdır.I=U/R formülünde R sabit U yükselince I azalır U düşünce I artar

 

[jengeese]

Bir AC devresi içim Ohm kanunu şöyle yazılabilir

, Burada V ve I sırasıyla gerilim ve akımın titreşim faz ve Z salınım frekansının kompleks empedansı. Bir iletim hattında yukarıdaki Ohm kanununu (V=IxR) fazör formu yansımadan dolayı geçersizdir. Kayıpsız bir iletim hattında, gerilim ve akım oranı aşağıdaki karmaşık yapıdadır

,Burada d yük empedansından farklıdır

dalga boyu, β hattın dalgasayısı ve

hattın karakteristik empedansıdır.

Wikipedia'dan alıntıdır.

 

[AD_EM]

Gözden kaçırdığınız husus, gücün sabit kalması durumu ile bir cihazın gücünü tam anlayamamış olmanızdır.

Bir gerilim seviyesinden diğer gerilim seviyesine düşme/yükseltme işlemi transformatör aracılığıyla yapılır. Bu transformatörün hiç kayıbı olmasaydı, primerindeki gücü ile sekonderindeki gücü aynı olacaktı. Fakat dikkat et, transformatör bir motor gibi, bir ısıtıcı gibi elektrik tüketen bir cihaz değildir. Onun görevi dönüştürmektir. Dolayısıyla primer ve sekonder gücünün yaklaşık aynı olduğunu düşündüğümüzde, gerilimin yüksek olduğu primer kısmında akım düşük, gerilimin düşük olduğu kısımda akım büyük olacaktır. V1.I1=V2.I2 olacaktır.

Mesela 10500/400 V, ve üzerinden 1600 kVA alınabilen bir trafoyu düşünelim. (Yine dikkat et. Bu 1.600 kVA trafonun gerilime maruz kaldığındaki gücü değildir. Ona bağlayacağımız cihazların güçlerinin toplamıdır. Yani trafo sekonderine akım çeken bir cihaz bağlanmadığı sürece 1600 kVA çeken bir cihaz değildir.) 10500 V'luk trafo tam yük ile yüklendiğinde primer akımı 87,9 A iken, sekonder akımı 2309,4 A dir. 10500*89,7 = 2309,4*400. Eğer aynı trafonun gerilimi 10500 değilde 34500/400 V olsaydı, primer akımı 26,8 A ve sekonder akımı yine 2309,4 A olacaktı. 34500*26,8 = 2309,4*400

Görüldüğü üzere trafonun primer tarafının gerilimi yükseldikçe akımı düşmektedir. Oysa;

Bir elektrikli ısıtıcımızın 220 V gerilimdeki gücü 22 kW olsun. Eğer gerilim yükselmesi ısıtıcıya zarar vermez ise, ısıtıcıya 380 V gerilim uyguladığımızdaki gücü 3 kat artarak 66 kW olur.

anlaşılır olmuştur sanırım...

 

[jengeese]

gerilim ve akım kapalı devrelerde ters orantılıdır.I=U/R formülünde R sabit U yükselince I azalır U düşünce I artar

yazdığınız I=V/R formülü V=IxR nin değişme özelliği kullanılmış halidir ve dediğiniz gibi R sabitken V yükselince I azalmaz. artar.

 

[İşçi Mühendis]

Çok da kafa bulandırmaya gerek yok ; hat direnç ve endüktansları da tüketicilere seri bağlı bir yük gibidir ; eğer siz hat sonunda istenilen gerilim değerini elde etmek istiyorsanız hatta düşen gerilimleri de hesaplayıp buna göre gerilimi arttırmalısınız ; seri bağlı devreleri göz önüne getirirseniz mantığı çok karışık değil...........

 

[fthnl]

hemmuhhemtek arkadaşa ek olarak;

P=V*I ile gücü sabit tutarak gerilimi artırdığımızda akımı düşüyoruz ve hatta herhangi ekstra bir yatırım yapmadan taşıyabileceği gücü artırmış oluyoruz.

Burda sizi yanılgıya düşüren R direnci. Bu direnç hattın direnci olduğunu düşünürsek V=I*R formülü ile hat üzerindeki gerilim düşümünü, P=V*I=I2*R formülü ile de hat üzerindeki enerji kaybını buluruz. Yani yukardaki iki formül aslında birbirlerinden bağımsız olarak kullanılıyor.

 

[engin42yilmaz]

İşe formül dünyasından bakarsak oldukça yanılabiliriz. Hepimizin bildiği gibi V=IxR ohm kanunudur. Hepimizin bildiğimizi zannettiğimiz R yani empedans sabit midir? Yani iki uçlu bir elemanın iki ucunda bir voltaj farkı olursa bu elemandan empedansına bağlı olarak bir elektrik akımı geçer. Elemanın terminallerindeki gerilim farkını artırırsanız, empedansında sabit kalması koşuluyla elemandan geçen akımı tabii ki artırırsınız. Taki geçen akım elemanı yakana kadar. Trafonun çalışma prensibi frekansı değiştirmeden primerden uygulanan gerilim ve akıma göre primer ve sekonder arasındaki farklı sarım sayılarının etkisiyle sekonderden başka bir gerilim ve akım seviyesi elde etmektir. Şehirlerarası elektrik hatlarıyla (enterkonnekte Şebeke) elektrik enerjisi taşınırken gerilim yükseltilerek akım düşürülür ki hatlardaki bakır kayıpları(I^2*R) az olsun. Yani elektrik üretim tesislerinde jeneratörlerden üretilen elektrik 380 kV veya 154 kV gerilim seviyesine yükseltilerek akımı düşürülür. Yani buradaki trafoların primer tarafından görülen empedans gerilim düşük akım yüksek olduğundan oldukça düşüktür(Zp=Vp/Ip). Bu trafoların sekonder tarafından görülen empedansda Zs=Vs/Is gerilim yükseltilip akım aynı oranda düşürüldüğünden yükselmiştir(dönüşüm oranının karesi kadar). İlginç bir durum olarak trafonun giriş ve çıkışından ölçülen empedans aynı kalmamış, değişmiştir. Yani bizim bildiğimiz ohm yasasına sanki aykırı bir durum olarak empedansda değişmiştir. Demek ki sanki ohm yasası yasa olmaktan çıkmış, sadece bazı özel durumlarda geçerli olmuş gibi bir durum sözkonusudur. İşte bu trafoların mucizevi bir özelliğidir. Empedansın değişimine başka bir örnekde bobinler yüksek frekansda sonsuz direnç doğru akımda sıfır dirençtedir. Kapasitanslarda tam tersi olarak yüksek frekanslarda sıfır direnç, doğru akımda sonsuz dirençtedir. Ohm yasası sadece frekansla değişmez, sıcaklık bile çoğu zaman yasayı etkisiz hale getirir. Sıcaklık arttıkça iletkenlerin iletkenliği azalır direnci artar. Benim demek istediğim formullere her zaman güvenilmez bizleri ters köşeye yatırabilir. Yani trafoda sadece gerilimi artırmıyorsunuz, sekonderden görülen empedansıda dönüşüm oranının karesi kadar artırdığınız için akımı düşürmüş oluyorsunuz. Aslında ohm kanununa da aykırı bir iş yapmamış oluyoruz. Sonuçta hem gerilim, hem akım ve hem de empedansı değiştirmiş oluyoruz. Böylelikle de kanunlara teorik olarak muhalefet etmediğimizden herhangi bir sorun çıkmamış oluyor.

 

[trbahmet]

Şehirlerarası elektrik hatlarıyla (enterkonnekte şebeke) elektrik enerjisi taşınırken gerilim yükseltilerek akım düşürülür ki hatlardaki bakır kayıpları(I^2*R) az olsun. Yani elektrik üretim tesislerinde jeneratörlerden üretilen elektrik 380 kV veya 154 kV gerilim seviyesine yükseltilerek akımı düşürülür. Yani buradaki trafoların primer tarafından görülen empedans gerilim düşük akım yüksek olduğundan oldukça düşüktür(Zp=Vp/Ip). Bu trafoların sekonder tarafından görülen empedansda Zs=Vs/Is gerilim yükseltilip akım aynı oranda düşürüldüğünden yükselmiştir(dönüşüm oranının karesi kadar). İlginç bir durum olarak trafonun giriş ve çıkışından ölçülen empedans aynı kalmamış, değişmiştir. Yani bizim bildiğimiz ohm yasasına sanki aykırı bir durum olarak empedansda değişmiştir. Demek ki sanki ohm yasası yasa olmaktan çıkmış, sadece bazı özel durumlarda geçerli olmuş gibi bir durum sözkonusudur. İşte bu trafoların mucizevi bir özelliğidir.

Evet gerçekten de ilginç, primer ve sekonder tarafındaki tel de aynı uzunluk aynı kesit alanı aynı özgül dirençli yani bire bir aynı olsun bu durumda her iki telin de dirençleri ohm kanununa göre R=ÖZGÜL DİRENÇ*(UZUNLUK/KESİTİN KARESİ) aynı olması gerekirken primerden sekondere olan sarım oranının karesi oranında değişiyor.Tabi bu durumda biz, direncin(R) de empedansında(Z) birimi ohm olsa da transformatörlerdeki dirence empedanstır dediğimizde iki durumu birbirinden ayırmış oluyoruz sanırım.

Ayrıca aklıma gelmişken bakır kayıplarını I^2*R alıyorsak V^2/R ile de aynı sonucu bulamayız.Hani liseden hatırlarız ya I^2*R=V^2/R olayını, işte bu durum da transformatörlerde yemiyor. Ne ilginç değil mi? Peki bunu açıklayabilecek arkadaşlar var mı? Yani sekonderde gerilimi yükselttiğimizde akımı aynı oranda düşürmüş oluyoruz. Ve R de sabit kaldığına göre I^2*R yani iletken kayıpları azalacak. Peki V^2/R oranı ise artacak. Yani I^2*R iletken kayıplarına neden oluyor da V^2/R iletken kayıplarına neden olmuyor öyle mi? Yani bir telden akım iletlekn kayıplarına neden oluyor, gerilim ise neden olmuyor. Sanırım açıklamam doğru oldu.Değil mi?

 

[trbahmet]

Gözden kaçırdığınız husus, gücün sabit kalması durumu ile bir cihazın gücünü tam anlayamamış olmanızdır.

Bir gerilim seviyesinden diğer gerilim seviyesine düşme/yükseltme işlemi transformatör aracılığıyla yapılır. Bu transformatörün hiç kayıbı olmasaydı, primerindeki gücü ile sekonderindeki gücü aynı olacaktı. Fakat dikkat et, transformatör bir motor gibi, bir ısıtıcı gibi elektrik tüketen bir cihaz değildir. Onun görevi dönüştürmektir. Dolayısıyla primer ve sekonder gücünün yaklaşık aynı olduğunu düşündüğümüzde, gerilimin yüksek olduğu primer kısmında akım düşük, gerilimin düşük olduğu kısımda akım büyük olacaktır. V1.I1=V2.I2 olacaktır.

Mesela 10500/400 V, ve üzerinden 1600 kVA alınabilen bir trafoyu düşünelim. (Yine dikkat et. Bu 1.600 kVA trafonun gerilime maruz kaldığındaki gücü değildir. Ona bağlayacağımız cihazların güçlerinin toplamıdır. Yani trafo sekonderine akım çeken bir cihaz bağlanmadığı sürece 1600 kVA çeken bir cihaz değildir.) 10500 V'luk trafo tam yük ile yüklendiğinde primer akımı 87,9 A iken, sekonder akımı 2309,4 A dir. 10500*89,7 = 2309,4*400. Eğer aynı trafonun gerilimi 10500 değilde 34500/400 V olsaydı, primer akımı 26,8 A ve sekonder akımı yine 2309,4 A olacaktı. 34500*26,8 = 2309,4*400

Görüldüğü üzere trafonun primer tarafının gerilimi yükseldikçe akımı düşmektedir. Oysa;

Bir elektrikli ısıtıcımızın 220 V gerilimdeki gücü 22 kW olsun. Eğer gerilim yükselmesi ısıtıcıya zarar vermez ise, ısıtıcıya 380 V gerilim uyguladığımızdaki gücü 3 kat artarak 66 kW olur.

anlaşılır olmuştur sanırım...

Açıklamaların bana birçok şeyi hatırlattı teşekkürler. Engin42 yılmazın açıklamaları da bana daha da yeni şeyleri anımsattı, teşekkürler engin.Diğer arkadaşlara da bu konuda bilgilerini paylaştıkları için teşekkür ederim.

Bir elektrikli ısıtıcımızın 220 V gerilimdeki gücü 22 kW olsun. Eğer gerilim yükselmesi ısıtıcıya zarar vermez ise, ısıtıcıya 380 V gerilim uyguladığımızdaki gücü 3 kat artarak 66 kW olur. Bu son olayın açıklaması da şöyle:

22kW/220V=100A
220V/100A=2,2 OHM
((380V)^2)*2,2 Ohm=65,636kW