2M KABLO Ar-Ge Teknikeri Semih ÖZ; İletken Kesit Hesabı Nasıl Yapılır ve İletken Tipleri, Sınıfları
Elektrik enerjisi, üretildiği santralden son kullanıcıya kadar çeşitli çaplarda ve özellikte kablolar ile transfer edilir. Kullanılacak kablolar belirlenirken, kullanım alanı, maruz kalacağı dış etkenler gibi pek çok parametre kablonun yapısına etki etmektedir. Kablonun dış etkilerden korunması amacı ile kullanılması gereken malzemeler belirlendikten sonra elektriğin iletileceği iletken kesiti tayini de bir o kadar önemlidir. İletken kesiti belirlenirken göz önünde bulundurulacak en önemli hedef, uluslararası standartlar çerçevesinde en fazla güvenliği en az maliyete elde etmek olmalıdır. Sistemin güvenliğini sağlamak adına, doğru hesapları yapıp, maliyeti arttıracak uygulamalardan kaçınılmalıdır. Bunun yolu da maliyet-güvenlik optimizasyonu yaparak, en uygun iletken kesitini belirlemektir.
Akım taşıma kapasitesi, gerilim düşümü ve kısa devre akımı, iletken kesitinin belirlenmesinde bize yardımcı olmaktadır.
Akım Taşıma Kapasitesi: Sıcaklık esasına dayalı bu değer, iletkenin bileşenlerinin bozulmadan sağlıklı bir şekilde işlevini yerine getirmesi için üzerinden geçebilecek azami akım değerini ifade eder.
Gerilim Düşümü: Her iletkenin bir iç direnci vardır. Enerji, kaynaktan yüke transfer edilirken bu dirence maruz kalır ve kayıplar ortaya çıkar. İletim hattı mesafesi arttıkça kayıp artacağından iletken çapını büyütmek iletim hattındaki kayıpları azaltır.
Kısa Devre Akımı: Alternatif akım sistemlerinde karşımıza çıkan bu değer kısa devrenin oluştuğu bölgede kısa devre süresi boyunca kayıp edilen akım miktarıdır.
İletken Kesiti Hesaplanırken
π=Pi sayısı
R=İletken çapı
n=Kullanılan iletken sayısı
(π.R².n)/4 formülü ile hesaplanır.
Örnek: 3 mm çapında 7 telin bükümü ile oluşturulan iletkenin kesiti nedir?
π.R².n/4
(3,14 . 3² . 7)/4
=197,82/4
=49,45 mm² ≈ 50 mm²
İletken Tipleri
Cu(bakır): Gümüşten sonra en iyi iletken olan bakır, elektrolitik olarak rafine edilip %99,99 saflığa ulaştığında kablolarda kullanım için uygun hale gelmektedir.
SnCu(kalay kaplı bakır): Korozyon önleyici olarak bakır iletkenin üzerine kaplanan kalay, elektrik direncini bir miktar arttırmasından dolayı kayıplara sebep olmaktadır.
AgCu (gümüş kaplı bakır): Bakırdan daha iyi bir iletken olması sebebiyle, iletimin hızlı ve kaliteli olmasının istendiği yüksek teknolojide, profesyonel ses ve görüntü kablolarında kullanımı yaygındır. Diğer iletkenler ile kıyaslandığında maliyeti yüksektir.
CCS (bakır kaplı çelik tel): Düşük karbonlu çelik tel yüzeyine homojen şekilde bakır kaplama ile oluşur. Gerilme mukavemeti ve esnekliği yüksek olan bu ürünler, dayanımın önemli olduğu hatlarda kullanılmaktadır.
CCA (bakır kaplı alüminyum tel): Bakır kaplı alüminyum tel saf bakır telden %40 daha hafif, elektrik iletkenliği ise saf alüminyum telden daha yüksektir. Kopma direnci Alüminyum telden daha yüksek olmakla birlikte oksitlenme ömrü Alüminyum tellere oranla daha yüksektir.
AL/A (alüminyum tel): Bakıra göre son derece hafif ve işlenmesi bir o kadar kolay olan bu iletken aynı hacimdeki bir bakırın yaklaşık %30’u kadar ağırlığa sahiptir. Uzay, uçak gibi ağırlığın çok önemli olduğu alanlarda öncelikle tercih edilmektedir.
İletken Sınıfları
Aynı kesite sahip iletkenlerde kullanılan tel sayısı ürünün kullanılacağı alana göre değişmektedir. İletkende kullanılan tel sayısı arttıkça buna paralel olarak kablonun da esneklikte artar. Yani Class 6 sınıfı bir iletken aynı kesite sahip Class 2’ye göre daha esnektir. Class 1, 2, 5, 6 şeklindeki sınıflandırmada aynı kesite ait olan iletkendeki tel sayısı ile birlikte iletkenin sınıf değeri de artmaktadır.
Class 1
Katı iletken (solid) adı altında geçen, izole içerisinde tek bir bakırdan oluşan iletken sınıfıdır. Bu iletkenler dairesel kesit alanlı olmalı ve çıplak veya metal kaplamalı tavlanmış bakır ile alüminyum veya alüminyum alaşımından üretilmelidir.
Tek ve çok damarlı kablolar için Sınıf 1 katı iletkenlerin max. direnç değeri için verilen üst sınır aşağıdaki tablodan farklı olmamalıdır.
Class 2
Bükülü-Örgülü iletken olarak da adlandırılan, izole içerisinde 7 ile 91 adet telden oluşan iletken sınıfıdır..
Kesite göre tek ve çok damarlı kablolar için Sınıf 2 iletkenlerin max. iletken sayısı ve max. direnç değeri
Class 5 – Class 6
Bükme yarıçapı düşük olan bu ürünler esnekliğin önemli olduğu ortamlarda tercih edilmektedir.
Tek ve çok damarlı kablolar için Sınıf 5 iletkenlerin max. direnç ve çap değeri