EŞDEĞER DİRENÇ VE BAĞLANTI ŞEKİLLERİ

∎ Tahmini Okuma Süresi: 4 Dakika ∎

   Merhabalar. Daha önce bahsedilen direnç, gerilim ve güç gibi ifadeler elektriksel tanımlardır. Bu tanımlamalar kendi içlerinde birçok hesap barındırır ve bu hesaplar istenilen durumlara göre tasarlanır. Bu yazıda hangi hesapların ne için kullanılması gerektiğini ve optimum için nasıl bir yol izlenmesi gerektiğini anlatacağım.

  Akım, bir tel üzerindeki potansiyelden türetilen bir büyüklüktür ve elektron akışı olarak da adlandırılır. Kullanılan sisteme göre, yapılacak işin niteliğine göre, bu iş için kullanılması gereken güç ifadesine göre devre veya sistem oluşturulur. Eğer sistemin gereksinimi akımın boyutu ise bu akımı biz direnç elemanları kullanarak ayarlayabiliriz. Şebekeden çektiğimiz gerilim sabit olduğundan dirençlerden yardım almamız gerekir. Peki nasıl?

   Dirençler akımı bölmek ve birleştirmek üzere iki eşdeğer biçimde şekillendirilir. Bunlar seri bağlama ve paralel bağlamadır. Kullanılan dirençlerin tabi ki bir dayanma noktası var ve bu nokta aşıldığında sistemdeki dirençlerin hasar alması muhtemel. Bu dayanma noktası faktörü, sistem kullanılabilirliği bakımından oldukça önemlidir. Yani direnç hesabı yaparken veya eşdeğer direnç sistemi kurarken, direncin üzerinden geçecek olan akıma dikkat edilmelidir. Şimdi bu bağlama şekillerini inceleyelim:

Seri Bağlama

  • Bir devrede kullanılan bütün dirençlerin yan yana sıralı bir şekilde kullanılmasına seri bağlı devre denir. Bu seri bağlı dirençlerin eşdeğer direnci, sıralı dirençlerin toplanması ile bulunur.

Bu devre üzerinden akan akımın büyüklüğü bütün direçler için eşittir. Yukarıdaki sistemdeki dirençlerin her birini birer makine veya elektriksel sistem olarak düşünürsek ve ihtiyacımız olan şey bu sistem üzerinden akacak akımın değerinin büyük olması ise, aynı zamanda dirençlerimizin mukavemeti de yeterli ise kullanıcağımız sistem seri bağlı sistemdir. Ve bu sistemlerin üzerlerindeki potansiyellerin toplamı da sisteme üretecin (V) verdiği potansiyele eşitttir.

Paralel Bağlama

  • Bir sistemdeki dirençlerin mukavemeti üreteç üstünden geçen akıma uygun değilse, akımı bölme işlemi yapılır ve bu işlem dirençlerin paralel bağlanması ile olur. Peki dirençleri nasıl paralel bağlarız?

   Dirençlerin iki ucu vardır, bu uçların devreye bağlandığı noktalar düğüm noktası olarak adlandırılır. Devrede kullanılan dirençlerin ortak uçlarının bir düğümde karşıklı olarak bağlanmasına paralel bağlı devre adını veriyoruz.

  Devredeki dirençleri sistem olarak adlandırmıştık, şimdi istediğimiz her bir sistem üzerindeki potansiyelin eşit olması. Bu işlemi dirençlerimizi paralel bağlayarak gerçekleştirebiliriz çünkü aynı düğüm uçları arasındaki gerilimler eşittir ve üzerinden geçecek akıma dayanımı olmayan sistemlerin aynı potansiyel altında daha düşük akımlarla iş yapabilmesi mümkündür. Aynı zamanda sistemler üzerinden akan akımların cebirsel toplamı, devre üzerinden akan akıma eşittir.

   Bu bağlantı şekillerinin dışında üçgen ve yıldız bağlı olmak üzere oldukça sık kullanılan, bununla birlikte eşdeğer direncinin hesabı seri ve paralele kıyasla uzun işlem barındıran devre şekilleridir.

Üçgen Yıldız Bağlı Devre

   Bu bağlantı şekli elektrik devrelerinde iyileştirici veya alternatif bir çözüm sunan fenomen bir bağlantıdır. Elektriksel olarak karşımıza çıkan sorunları çözümleme aşamasında bu bağlantı şeklinden yararlanırız. Peki, karşımıza çıkan bu sorunlar nelerdir inceleyelim:

  • Motor kayışlarında aşınma
  • Sargılarda ve dişlilerde yıpranma ve ısınma
  • Enerji kaybı
  • Yükte basınç zorlanmaları ve tahribatlar
  • Şebekede gerilim düşmesi ve dalgalanma
  • Şebekedeki diğer yüklerin durması veya yanlış çalışması
  • Kumanda devresindeki anahtarlama elemanlarının yıpranması

   Eğer bu sorunlar ile karşı karşıya isek yapmamız gereken şey uygun çözüm yolları bulmaktır ve bunu üçgen yıldız ile yapabiliriz. Yukarıda anlatılan olumsuzluklara örnek verilmesi gerekirse; 3 fazlı olarak kullandığımız elektrik motorlarının istediğimiz formatta çalışmamasına, kullandığı sisteme hasar vermesine ve maddi olarak zarar görmesine neden olan sorunları söyleyebiliriz. Bu sorunların çözümü için kullandığımız bağlantı yöntemleri yıldız-üçgen bağlantıdır. Örneğin biz bu bağlantı ile asenkron motorlarda yol verme işlemi yapıyoruz, nasıl mı? Asenkron motorlar ilk kalkışları sırasında (motor gücüne de bağlı olarak) şebekeden normal akımlarının 4-8 katı kadar fazla akım çekerler. Kalkışta çekilen bu akım kısa sürelidir. Küçük güçlü motorlarda kısa süreli fazla akımın, şebeke üzerinde olumsuz etkisi fazla olmaz. Ancak büyük güçlü motorların, yol almaları sırasında, şebekeden çektikleri kalkış akımları, şebekede gerilim düşümlerine sebebiyet verir. Bu gerilim düşümü şebekedeki diğer yükleri olumsuz yönde etkiler. Gelelim neticesine; eğer biz motorlara üçgen-yıldız ile yol verme işlemi uygulamaz isek kullandığımız elemanlar ve ekipmanlar hasar görecektir.

Üçgen – Yıldız Yıldız – Üçgen Bağlı Eşdeğer Hesabı

   Aşağıdaki bağlantı şemaları bir asenkron motorun üçgen ve yıldız bağlantı şekilleridir.

Üçgen Bağlantı

Yıldız Bağlantı

  Yol verme işlemi üçgenden yıldıza veya yıldızdan üçgene şeklindedir. Teorik olarak üçgen ve yıldız bağlantı şu şekildedir:

  Birbirlerine dönüşümleri için ise şu formüller kullanılır:

   Eşdeğer direnci bulmak istersek bu iki dönüşümden birini kullanarak, seri ve paralellik göz önünde bulundurularak hesaplayabiliriz. Bu yazımda dirençlerin devamı niteliğinde eşdeğer direnç hesaplarından, bağlantı şekillerinden ve bu bağlantıları nelere dikkat ederek yapmamız gerektiğinden bahsettim.

Zihni Zengin

Zihni Zengin

Adım Zihni Zengin. Kocaeli Üniversitesi Elektrik Mühendisliği 4. sınıf öğrencisiyim. Anladığım ve anlattıklarım gibi çok çalışmaya inanan, araştırmaya istekli biriyim ve iyi bir dinleyicim. Amaçlarım doğrultusunda kendimi geliştirirken etrafımdaki insanlara da fikirlerimle dokunmak istiyorum.