ALÇAK GERİLİM TESİSLERİNİN BİLGİSAYAR İLE ANALİZİ. Mehmet ATICI YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

Transkript

1 ALÇAK GERİLİM TESİSLERİNİN BİLGİSAYAR İLE ANALİZİ Mehmet ATICI YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EYLÜL 2007 ANKARA

2 Mehmet ATICI tarafından hazırlanan Alçak Gerilim Tesislerinin Bilgisayar İle Analizi adlı bu tezin Yüksek Lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Prof. Dr. Sezai DİNÇER. Tez Danışmanı, Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalında Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Doç. Dr. M. Ali AKCAYOL Bilgisayar Müh. Anabilim Dalı, G.Ü Yrd. Doç. Dr. İres İSKENDER Elektrik Elektronik Müh. Anabilim Dalı, G.Ü Prof. Dr. Sezai DİNÇER Elektrik Elektronik Müh. Anabilim Dalı, G.Ü... Tarih: 17/09/2007 Bu tez ile G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu Yüksek Lisans / Doktora derecesini onamıştır. Prof. Dr. Nermin ERTAN Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü.

3 TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada, orijinal olmayan her türlü kaynağa eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Mehmet ATICI

4 iv ALÇAK GERİLİM TESİSLERİNİN BİLGİSAYAR İLE ANALİZİ (Yüksek Lisans Tezi) Mehmet ATICI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Eylül 2007 ÖZET Bu tezde alçak gerilim güç sistemlerindeki dağıtım ve aydınlatma metotları açıklanarak derinlemesine incelenmiştir. Ayrıca voltaj dağılımı ve aydınlatma ile ilgili bir bilgisayar programı geliştirilerek analiz edilmiştir. Bu program verilen örneklerle pratikte yaygın bir şekilde kullanılabilir. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler :Alçak Gerilim, Yer altı kabloları, Havai hat Kabloları,Aydınlatma hesabı, Gerilim Düşümü Sayfa Adedi :91 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Sezai DİNÇER

5 v THE ANALYSIS OF LOW VOLTAGE FACİLİTİES WİTH THE AİD OF COMPUTERS (M.Sc. Thesis) Mehmet ATICI GAZİ UNIVERSTY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGHY September 2007 ABSTRACT In this thesis, in low voltage power system, distribution and illumination methods are described and discussed thoroughly. Also a computer program for voltage distribution and illumination is developed and analyzed. This program can be widely use in practice with the given cases. Science Code : Key Words : Low Voltage, Underground Cables, Aerial line Cables, Calculation of Illumination, Voltage Reduction Page Number :91 Adviser : Prof. Dr. Sezai DİNÇER

6 vi TEŞEKKÜR Çalışmalarım boyunca değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren Hocam Prof. Dr. Sezai DİNÇER e yine kıymetli tecrübelerinden faydalandığım hocam Prof. Dr. M. Cengiz TAPLAMACIOĞLU na ayrıca öğretim görevlisi Ersin SOYBERK e, manevi destekleriyle beni hiçbir zaman yalnız bırakmayan çok değerli aileme teşekkürü bir borç bilirim.

7 vii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET...iv ABSTRACT...v TEŞEKKÜR...vi İÇİNDEKİLER...vii ÇİZELGELERİN LİSTESİ...xi ŞEKİLLERİN LİSTESİ...xii RESİMLERİN LİSTESİ...xiv SİMGELER VE KISALTMALAR...xv 1.GİRİŞ KABLOLAR Kabloların Sınıflandırılması F-Kablolar N-Kablolar Y-Kablolar HAVA HATTI İLETKENLERİ İletken Malzemesi Masif iletkenler Alüminyum İletkenler Aldrey iletkenler Çelik alüminyum iletkenler İLETKENLERİN AKIM TAŞIMA KAPASİTESİ...17

8 viii 4.1 İletkenlerin Isı Akışına Göre Taşıdığı Akım Farklı sıcaklıklarda iletkenlerin taşıyacağı akım GERİLİM DÜŞÜMÜ HESABI Hat İletken Kesitlerinin Tayini İletken kesitinin mekanik mukavemete göre tayini Monofaze Hatlarda Gerilim Düşümü Hesabı Trifaze Hatlarda Gerilim Düşümü Hesabı Trifaze ve Monofaze Hatların Karşılaştırılması Şebekeler Ve Noktasal Yüklerle Yüklü Hatlar Dağıtım Şebekeleri Dalbudak şebekeler Ring şebekeler Enterkonnekte şebekeler Noktasal Yükler Ve Noktasal Yüklerle Yüklü Hatlar Noktasal yüklerle yüklü hatların kesit hesapları Mekanik Mukavemet Hesabına Göre Kesit Tayini Isınma esasına göre kesit tayini Sabit akım yoğunluğuna göre gerilim düşümü ve kesit hesabı Monofaze Hatlardaki % e nin; k 1, ve m 1 Katsayıları Yardımı İle Hesabı Örgülü bakır ve alüminyum iletkenlerin kesitleri ve çapları hakkında Örgülü alüminyum iletkenlerin k 1, m 1 ve k 3, m 3 katsayılarının hesabı

9 ix 6. GELİŞTİRİLEN BİLGİSAYAR PROGRAMININ MODELİ Genel Proram Detayları Programlama dili Kayıt bölümleri Program detay bölümleri Programda çıktı alma Aydınlatma hesabı AYDINLATMA ve HESAPLAMALAR Genel Görme Mimari özellikler Ortam için gerekli aydınlık düzeyi Uygun armatürlerin seçilmesi Işıklıkların yerleştirilmesi Işıklıkların seçilmesi Işıklıkların yerleştirilmesi Çalışma düzlemi yüksekliğinin belirlenmesi Bazı aydınlatma araçları ve özellikleri Aydınlatma Şekilleri Direkt aydınlatma Yarı direkt aydınlatma armatürü... 74

10 x Dağınık aydınlatma Yarı direkt aydınlatma Endirekt aydınlatma Aydınlatma Tekniği Temel Büyüklükleri Işık akısı Işık miktarı Işık şiddeti SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR EKLER EK-1. İletken kesiti ve aydınlatma hesapları...67 ÖZGEÇMİŞ... 91

11 xi ÇİZELGELER LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 2.1. F kabloların TS 936 ya göre simgelerini belirleyen harflerin anlamları...3 Çizelge 2.2. N kabloların TS 833 e göre simgelerini belirleyen harflerin anlamı...4 Çizelge 2.3. TS 212, 1618 ve 2742 ye göre, Y kablolarının simgelerini belirleyen harflerin anlamları.. 5 Çizelge 2.4. TS Sembolleri ve VDE Eşdeğerleri...6 Çizelge 4.1. Kabloların akım taşıma kapasitesi...16 Çizelge 4.2. Çevre ısısına bağlı ortam katsayıları...19 Çizelge 5.1. Örgülü bakır iletkenlerin k 1, m 1, k 3, m 3 katsayıları...39 Çizelge 5.2. Tam alüminyum iletkenlerin k 1, m 1, k 3, m 3 katsayıları...40 Çizelge 6.1. Kabloların toprakta ve havada taşıdığı akım...51 Çizelge 6.2. Aydınlatma hesabında kullanılan oda oranları...57 Çizelge 7.1. Bir dizim evinde çeşitli aydınlık şiddetlerinde dizme güçleri ve masraflar Çizelge 7.2. Çeşitli mekanlar için gerekli olan aydınlatma şiddeti Çizelge 7.3. Mimari yapıda kullanılan renklerin yansıtma % deleri...67 Çizelge 7.4. Oda oranlarına göre aydınlatma verim tablosu...80

12 xii ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 4.1. Toprak ısı direncinin döşeme derinliğine bağlı değişimi...18 Şekil 4.2. Sıcaklığa bağlı ortam katsayılarının değişimi...19 Şekil 5.1. Bir noktadan yüklü monofaze hat Şekil 5.2. Monofaze hat açılımı...23 Şekil 5.3. Yıldız bağlı hat sistemi...25 Şekil 5.4. Üçgen bağlı hat sistemi...25 Şekil 5.5. Ring tipi şebeke sistemi...31 Şekil 5.6. Enter konnekte şebeke sistemi...32 Şekil 5.7. Alçak gerilim şebekesi hat planı...33 Şekil 5.8. Noktasal yüklerle yüklü hat sistemi...34 Şekil 6.1. Programda proje bilgilerinin girilmesi ve kayıt işlemleri...44 Şekil 6.2. Aydınlatma hesap penceresi...45 Şekil 6.3. Programdaki etiket kontrol detayları...46 Şekil 6.4. Programda edit kutu kontrolü...46 Şekil 6.5. Programda açılan kutu...47 Şekil 6.6. Programda kullanılan aydınlatma resimleri...47 Şekil 6.7. Işıklıkların yerleştirilmesi...48 Şekil 6.8. Aydınlatılacak mekânın geometrik ölçüleri...49 Şekil 6.9. Tek pano beslemeli sistemde ısınma ve kesit hesabı...49 Şekil Isınma hesabında işletme durumu...50 Şekil Gerilim düşümünde kesit hesabı...50

13 xiii Şekil Sayfa Şekil Çift pano beslemeli sistemde gerilim düşümü ve ısınma hesabı...51 Şekil Üç pano beslemeli sistemde gerilim düşümü ve ısınma hesabı...52 Şekil İki pano beslemeli sistemde gerilim düşümü ve ısınma hesabı detayı 53 Şekil A.G dağıtım sistemlerinde mukavemet hesabına göre gerilim düşüm53 Şekil Tek pano beslemeli sistem için akış diyagramı...54 Şekil İki pano beslemeli sistem için akış diyagramı...55 Şekil Üç pano beslemeli sistem için akış diyagramı...56 Şekil 7.1. Ergonomide aydınlatma sistemi tasarımı...61 Şekil 7.2. Aydınlatmanın verimini etkileyen ölçüler...69 Şekil 7.3. Işık akısının şematik gösterimi...77 Şekil 7.4. Işık miktarının şematik gösterimi...77 Şekil 7.5. Aydınlatması yapılacak (500lx) mekânın geometrik ölçüleri...81 Şekil lm. Işıklık üretecinin mekâna yerleştirilmesi...81 Şekil 7.5. Aydınlatması yapılacak (100lx) mekânın geometrik ölçüleri...81 Şekil lm. Işıklık üretecinin mekâna yerleştirilmesi...81

14 xiv RESİMLER LİSTESİ Resim Sayfa Resim /500 V NV-TS 833 kablo...7 Resim /500 V NV-b TS 833 kablo...8 Resim /500 V NVV TS 833 kablo...9 Resim /1 kv PVC İzoleli Tek Damarlı, Bakır İletkenli Kablo...9 Resim ,6/1 kv PVC İzoleli çok damarlı bakır iletkenli kablo...10 Resim ,6/1 kv PVC İzoleli çok damarlı bakır iletkenli kablo...10 Resim 3.1. Rose iletken.. 13 Resim 3.2. Çelik-Alüminyum iletken...13 Resim 7.1. Klasik 150W akkor lâmba...53 Resim 7.2. Halojen 150W lâmba...54 Resim W kompakt flüoresan lâmba...54 Resim W flüoresan lâmba...55 Resim W flüoresan lâmba...55 Resim W yeşil renkli flüoresan lâmba...56 Resim 7.6. Direkt aydınlatma armatürü...57 Resim 7.7. Endirekt perfore reflektörlü armatür...59

15 xv SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklama d e E o I k l N R S S η Ф 0 Ф L Bakım ve İşletme Faktörü Gerilim Düşümü % Değeri Aydınlatması yapılacak alan için gerekli ışık akısı lx. Akım Hat iletkenin Öz İletkenliği Hat Uzunluğu Hat Gücü Direnç İletken Kesiti Aydınlatılacak bölgenin alanı Aydınlatma Verimi Gerekli Toplam Işık Akısı Lâmbanın Verdiği Işık Akısı Kısaltmalar Açıklama AG kv lümen lx. PVC V VDE Alçak Gerilim kilovolt lm. lüx Polivinil Klorür Volt Alman elektro teknikerler standardı

16 1 1. GİRİŞ Elektrik enerjisinin üretim, iletim ve dağıtımında tüketicilere sürekli ve güvenilir bir hizmeti en düşük maliyetle verebilecek bir sistem kurmak gereklidir. Elektrik enerjisine olan talep her geçen gün artmakta ve ayrıca teknolojik gelişmeler de elektrik enerjisinin kullanımını zorunlu kılmaktadır. Geçmişten günümüze kadar sürekli ve güvenilir bir hizmet sağlanmaya çalışılsa da günümüz şartlarında bu pek mümkün olmamaktadır. Bunun en büyük sebeplerinden biri yapılan sitemlerde kablo kesitlerinin optimum değerinin tam olarak belirlenmemesi aydınlatılacak mekanların sağlıklı bir şekilde yapılmaması buda çalışma hayatındaki verimi etkilemektedir. Maliyeti düşürmek ve optimum verimi alabilmek için hesaplamaların güvenli ve sağlıklı kaynaklardan yapılması gerekmektedir. Elektrik üretimi merkezleriyle tüketicileri arasındaki bağlantı, elektrik iletim şebekesiyle anında sağlanır. Elektriğin dağıtımı, üretim ve iletim merkezlerindeki karmaşık bir programlama sistemiyle gerçekleştirilir. Dağıtım Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) tarafından hazırlanarak uygulanmakta olan bir plana göre Türkiye çapında yapılır. Bu amaçla haberleşme ve telekomünikasyon araçlarından, otomasyondan ise önceden hazırlanan istatistik verilerine dayalı öngörülerden yararlanılır. Bu öngörülerde, ele alınan günün birkaç yıl öncesine kadar şebeke ve tüketim durumu dikkate alınır. Elektrik akımının iletimi ve dağıtımı şebekeye bağlı dağıtım merkezlerince (transformatör istasyonları) sırayla yapılır. Türkiye'de elektrik dağıtımından genelde Türkiye Elektrik Kurumu (TEK) sorumludur; bazı bölgelerde bu işi özel şirketler üstlenmiştir. Dağıtım kuruluşu tüketim ihtiyacına göre şebekeler kurmak, bunları yönetmek ve yenilemek, tüketicileri şebekeye bağlayan bağlantıları yapmak, dağıtılan elektriğin sürekliliğini sağlamak ve miktarını sabit kılmakla yükümlüdür. İletim sistemi aracılığıyla yüksek gerilimde taşınan elektrik, alçak gerilime düşürülerek bir dağıtım merkezine, yani

17 2 transformatör istasyonuna ulaştırılır. Kırsal bölgelerde bu şebekeler açıktadır; yerleşim bölgelerindeyse çoğunlukla yeraltına döşenmiştir. Türkiye de alçak gerilimli dağıtım şebekelerinde kullanılan A.G değerleri tamamen Uluslar Arası Elektroteknik Komisyonunun belirttiği gerilim değerlerine uygun durumdadır. Yani dağıtım şebekelerinde üç fazlı dört telli yıldız bağlı sistem kullanılmakta ve fazlar arası işletme gerilimi kullanılmakta ve fazlar arası işletme gerilimi 380 V ve faz nötr arası 220 V olmaktadır. Kullanılan frekans değeri 50 Hz. dir. Alçak gerilim tesislerinde optimum verimi almak için izlenmesi gereken metot kablo kesitlerinin ve aydınlatma hesabının bilgisayar üzerinden optimum yapılması gerekir. Bu metot ile kablo kesit hesapları kablo güzergâhının uzunluğuna, kablo güzergâhına ve kablo tipine bağlıdır. Aydınlatma hesabı ise aydınlatma armatüre ve aydınlatılacak mekânının özelliklerine bağlıdır. Bu veriler kullanılarak optimum hesap elde edilir.

18 3 2. KABLOLAR 2.1. Kabloların Sınıflandırılması Alçak gerilim tesisatında kullanılan kablolar havai ve yeraltı olmak üzere iki kısımda incelenir. Kablolar, elektrik gücü iletken, bu amaçla elektrik aygıtlarını elektriksel bağlamaya yarayan önemli ve vazgeçilmez malzemelerdir. Kablolar işletme koşullarına, kullanım amacına ve kullanma yerine göre üç sınıfa ayrılır [1] F-Kablolar F kablolar normal ve hafif işletme koşullarına dayanıklı, devinen ve taşınan elektrik aygıtlarında kullanılan, serbest olarak salınan bükülgen kablolar veya kordonlardır. -Yeraltına, sıva içine veya sıva altına döşenemezler. -Damar iletkenin malzemesine göre yalnız bakır, -Kablonun biçimine göre, yuvarlak ve yassı, -Damar iletkeninin sayısına göre, yalnız çok telli, -Tellerin incelik derecesine göre, ince telli, çok ince telli ve şerit telli, -Damar sayısına göre, yalnız çok damarlı olmak üzere sınıflandırılır [1]. Çizelge 2.1 F kabloların TS 936 ya göre simgelerini belirleyen harflerin anlamları İlgi Harf Simge Anlam İşletme koşulu ve döşem biçimi F Normal hafif işletme koşullarında, devinen ve taşınan elektrik aygıtlarında kullanılan bükülgen kablolar veya kordonlardır. Yalıtkan malzeme L V Ö Lastik yalıtkan Termo plastik (PVC) yalıtkan İplik örgülü (Pamuk, ipek, yapay ipek) Dış etkilere dayanıklılık n v g Neme dayanıklı Aleve dayanıklı Yağa dayanıklı Tellerin incelik derecesi b c İnce Çok ince Koruma Damarı I Yeşil-sarı iki renkli koruma damarı

19 N-Kablolar N kablolar normal ve hafif işletme koşullarına dayanıklı, boru içinde veya sıva altında veya borusuz olarak duvara sabit döşenen iç döşem kablolarıdır. Yeraltına döşenmezler. N kablolar 16 mm 2 ye kadar som yapılabilir, 16 mm 2 den sonra çok tellidir [1]. -Damar iletkenin malzemesine göre yalnız bakır, -Yalıtkan malzemesine göre, lastik yalıtkanlı ve termoplastik (PVC) yalıtkanlı, -Metal kılıf bulunduğuna göre, kurşun kılıflı, -Kablonun biçimine göre, yuvarlak ve yassı ve ara şeritli, -Damar iletkeninin sayısına göre, bir telli (SOM) ve çok telli, -Tellerin incelik derecesine göre, normal ve ince telli, -Damar sayısına göre, bir damarlı ve çok damarlı olmak üzere sınıflandırılır. Çizelge 2.2 N kabloların TS 833 e göre simgelerini belirleyen harflerin anlamı. İlgi İşletme koşulu ve döşem biçimi Yalıtkan malzeme Kablonun özel biçimi Tellerin incelik derecesi Koruma Damarı Harf Simge N V r y b c I Anlam Normal hafif işletme koşullarında, iç döşemlerde boru içinde kullanılan yalıtık iletkenler ve duvara döşenen antigron kablo Termo plastik (PVC) yalıtkan Ara şeritli kablo Yassı kablo Normal ince Yeşil-sarı iki renkli koruma damarı 2.4. Y-Kablolar Y kablolar yeraltı, maden ocağı gibi mekanik ve kimyasal etkilerin fazlaca bulunduğu yerlerde kullanılan, ağır işletme koşullarına dayanıklı, yeraltına, beton kanala veya duvara sabit döşenen güç kablolarıdır. Bu kablolara yeraltı kablosu da denir [1].

20 5 Y kablolar bina içinde, açıkta, yeraltında ve su altında kullanılabilir. Sualtında kullanılacak olan Y kablolarının tatlı sus ile sığ ve derin su koşulları göz önünde bulundurulur. -Anma gerilimine göre, AG kabloları (0,6/1 kv Y-kabloları) ve OG kabloları, -Damar iletkenin malzemesine göre, bakır kablolar ve alüminyum kablolar, -Yalıtkan malzemesine göre, termoplastik yalıtkanlı (PVC) kablolar, termoset yalıtkanlı (XLPE) kablolar, -Metal kılıf bulunduğuna göre, kurşun kılıf kablolar, -Sarmal bakır sargı (Konsantrik iletken) bulunduğuna göre, sarmal bakır sargılı kablolar, -Bakır siber bulunduğuna göre, bakır siberli kablolar. -Zırh bulunduğuna göre çelik zırhlı kablolar, -Damar iletkeninin kesit biçimine göre, daire kesitli kablolar (Sektör) kesitli kablolar, -Damar iletkeninin tel sayısına göre, bir telli kablolar, çok telli kablolar, -Damar sayısına göre, bir damarlı kablolar, çok damarlı kablolar olmak üzere sınıflandırılır. Çizelge 2.3. TS 212, 1618 ve 2742 ye göre, Y kablolarının simgelerini belirleyen harflerin anlamları [1] İlgi Harf Simge Anlam Kullanma amacı İşletme koşulu ve döşem biçimi İletken malzeme Yalıtkan malzeme O S Y A - L V E E 3 Yer altı maden ocaklarında kullanılan kablo Sinyal ve kumanda kablosu Ağır işletme koşullarında dayanıklı yeraltına, beton veya kanala veya duvara sabit döşenen güç kablolarıdır. Alüminyum iletken Bakır iletken için harf simge kullanılmaz Lastik yalıtkan Temo plastik (PVC) yalıtkan Polietilen (PE) yalıtkan Termoset yalıtkan (Çapraz bağlı polietilen = XLPE

21 6 Çizelge 2.3(Devam) TS 212, 1618 ve 2742 ye göre, Y kablolarının simgelerini belirleyen harflerin anlamları [1] Harf İlgi Simge Anlam Dış kılıf D Dış kılıf (sargı, örgü, vb.) Dış etkilere dayanıklılık Damar iletkeninin kesit biçimi k tk vk s - Korozyona dayanıklı Isıya ve korozyona dayanıklı Aleve ve Korozyona dayanıklı Daire kesmesi (sektör) kesitli iletken Daire kesitli iletken için harf simge gösterilmez Damar iletkeninin tel sayısı ç - ş Çok telli iletken Bir telli (SOM) iletken için harf simge kullanılmaz Sıkıştırılmış iletken Koruma Damarı I Yeşil-sarı iki renkli koruma damarı Ülkemizde kablolarda alman standartları uzun süreden beri kullanılmakta olduğundan, TS sembolleri ve VDE ye göre eşdeğerleri verilecektir. Çizelge 2.4. TS Sembolleri ve VDE Eşdeğerleri Kablolarda TS Sembolleri ve VDE Eşdeğerleri Standartlar TS 833 VDE 0250 ANMA GERİLİMİ (V) AÇIKLAMA NV NYA 1000 V PVC NV-b NYAF 1000 V PVC NV-bu NYFAF 380 V PVC NV-y NYFAZ 380 V PVC NVV NYM 500 V PVC TS 936 VDE FVV NYLHY rd 380 V PVC FVV-n NYMHY rd 500 V PVC TS 212 VDE YVV NYY 0,6/1 kv PVC YVOV YRY 0,6/1 kv PVC YVSV NYFBbY 0,6/1 kv PVC YVMV NYCY 0,6/1 kv PVC Kablolar simgelerle gösterilirken harflerin ne anlama geldiğine bakılarak kablnun yapısal özellikleri hakkında bilgi edinebiliriz.

22 7 Normal hafif işletme şartlarında kullanılan kablo PVC yalıtkanlı (termoplastik) NVV r 2 x 2,5 mm V NYM Çalışma gerilimi 500 V Her damarı 2,5 mm 2 kesitinde 2 damarlı kablo Ara şeritli kablo Aşağıda gerilim seviyelerine göre bazı kablo çeşitleri ve özellikleri verilmektedir. Resim 300/500 V NV-TS 833 kablo [14] Yapı 1. Bir veya çok telli iletken 2.PVC izole Kullanıldığı Yerler Sabit tesislerde, dağıtım panolarında, kuru veya kapalı yerlerde, sıva altı veya sıva üstünde boru içinde kullanılır. Müsade edilen işletme sıcaklığı : 70 o C Müsade edilen kısa devre sıcaklığı : 160 o C (max. 5sn.) Resim /500 V NV-b TS 833 kablo [14]

23 8 Yapı 1.Bükülgen bakır iletken 2.PVC izole Kullanıldığı Yerler Sabit tesislerde, dağıtım panolarında, kuru veya kapalı yerlerde, sıva altı veya sıva üstünde boru içinde kullanılır. Müsade edilen işletme sıcaklığı : 70 o C Müsade edilen kısa devre sıcaklığı : 160 o C (max. 5sn.) Resim /500 V NVV TS 833 kablo [14] Yapı 1.Bir veya çok telli iletken 2.PVC izole 3.PVC dolgu 4.PVC dış kılıf Kullanıldığı Yerler Mekanik zorlamaların olmadığı rutubetli yerlerde, her türlü bina ve işyerlerinde sıva altı ve sıva üstünde kullanılır.

24 9 Müsade edilen işletme sıcaklığı : 70 o C Müsade edilen kısa devre sıcaklığı : 160 o C (max. 5sn.) Resim /1 kv PVC İzoleli Tek Damarlı, Bakır İletkenli Kablo [14] Yapı 1.Bakır iletken 2.PVC izole 3.PVC dolgu 4.PVC dış kılıf Kullanıldığı Yerler Güç merkezlerinde, flat ve endüstri tesislerinde, yerel enerji dağıtımında güç kablosu olarak; mekanik hasar riskinin olmadığı yerlerde hariçte, dahilde, toprak altında veya kablo kanallarında kullanılır. Müsade edilen işletme sıcaklığı : 70 o C Müsade edilen kısa devre sıcaklığı : 160 o C Resim ,6/1 kv PVC İzoleli çok damarlı bakır iletkenli kablo [14]

25 10 Yapı 1. Bakır iletken 2.PVC izole 3.PVC dolgu 4.PVC dış kılıf Kullanıldığı Yerler Güç merkezlerinde, flat ve endüstri tesislerinde, yerel enerji dağıtımında güç kablosu olarak; mekanik hasar riskinin olmadığı yerlerde hariçte, dahilde, toprak altında veya kablo kanallarında kullanılır. Müsade edilen işletme sıcaklığı : 70 o C Müsade edilen kısa devre sıcaklığı : 160 o C Resim ,6/1 kv PVC İzoleli çok damarlı bakır iletkenli kablo [14] Yapı 5. Bakır iletken 6.PVC izole 7.PVC dolgu 8.PVC dış kılıf

26 11 Kullanıldığı Yerler Güç merkezlerinde, flat ve endüstri tesislerinde, yerel enerji dağıtımında güç kablosu olarak; mekanik hasar riskinin olmadığı yerlerde hariçte, dahilde, toprak altında veya kablo kanallarında kullanılır. Müsade edilen işletme sıcaklığı : 70 o C Müsade edilen kısa devre sıcaklığı : 160 o C

27 12 3. HAVA HATTI İLETKENLERİ 3.1. İletken Malzemesi Havai hatlarda kullanılan iletkenler, masif tel (som), masif örgülü iletken veya başka bir özelliğe sahip olarak imal edilmektedir. Hava hattı iletkenlerinde aranan başlıca özellik, iletkenliğinin iyi ve çekme dayanımının büyük olmasıdır. Bu özelliklere en uygun malzeme bakırdır. Kablo iletkenlerinde tavlanmış yumuşak bakır kullanılmasına karşın, hava hattı iletkenlerinde çekme dayanımını arttırmak için soğuk çekilmiş bakır kullanılır. Soğuk çekme işlemi sırasında bakır iletkenin çekme dayanımının önemli ölçüde artmasına karşılık iletkenliğinde çok az azalma olur. Bakır pahalı ve ağır olduğundan, bugün hava hatlarında yerini, daha ucuz ve hafif olan alüminyum iletkene bırakmıştır. AG hava hatlarında AAC (all-aluminumconductor) tam alüminyum iletkenler kullanılır. Tam alüminyum iletkenlerinde soğuk çekilmiş sert olmalarına karşın, çekme dayanımı bakırın ancak %45 i kadardır. Bu yüzden, tam alüminyum iletkenler yalnız küçük açıklıklı hava hatlarında kullanılmaktadır. Çelik-alüminyum iletkenlerde çekme dayanımını arttırmak için, ortasına galvaniz som veya örgülü çelik tellerden öz bulunur. Çekme dayanımı bakırın yaklaşık %80 i kadardır. Çelik-Alüminyum iletkenler büyük açıklıklı hava hatlarında kullanılır Masif iletkenler Bu tür iletkenler yalnız bir cins malzemeden ve içi dolu bir tek tel halinde olmak üzere 10 mm 2 kesitine kadar (10 mm 2 dahil) imal edilmektedir.

28 13 Masif örgülü iletkenler ise aynı cins veya ayrı cins metallerden imâl edilen ince tellerin örülmesi suretiyle meydana getirilen çıplak kablolardır. Örgülü iletkenlerin kullanılmasını mecbur kılan sebepler; masif tellerin kesitlerinin büyümesiyle meydana gelen montaj zorlukları, fleksibilitelerinin olmayışı, kangal haline getirilemeyişleri sebebiyle taşınmalarındaki zorluklar ve skin effect gibi olaylar nedeni ile dirençlerinde meydana gelen artmalardır. Hava hattı iletkenleri örgülü yapılır. Örgülü iletkenler de teller ortak eksen dolayında bir veya birkaç katman oluşturacak biçimde sarmal olarak sarılır. Çok katmanlı örgülü iletkenlerde komşu katmanlar, dış katmanın sarılma yönü sağ yönde olacak şekilde birbirine zıt yönde sarılır. Resim 3.1. Rose iletken Resim 3.2. Çelik-Alüminyum iletken Hava hatlarında kullanılan örgülü iletkenlerin kesitleri, bakır iletkenler için 16 mm 2, alüminyum iletkenler için 21 mm 2 ve çelik-alüminyum iletkenler için 21/4 mm 2 den küçük olamaz. AG hava hatlarında kesiti 10 mm 2 olan som veya örgülü bakır iletkenler kullanılabilir.

29 Alüminyum iletkenler Bakırdan sonar gelen en önemli iletken metali alüminyumdur. Usulüne göre imal edilmiş olan alüminyum iletkenlerin kullanıldığı enerji iletim hatları, 70 seneyi aşan bir süreden beri dünyanın her tarafında başarılı bir şekilde kullanılmaktadır yılında bu hattan alınan numuneler üzerinde yapılan çeşitli deneyler; iletkenlik, kopma mukavemeti ve kopma uzaması değerlerinin orjinal değerlerini az bir farkla muhafaza ettiği ve uzun seneler sonucunda meydana gelen oksit tabakasında pratik bakımdan iletken çapında herhangi bir azalma meydana getirmediği görülmüştür. Alüminyum iletkenler çok yumuşak olduğundan dolayı örgülü yapılarak AG şebekelerinde kullanımı sağlanmaktadır. AG şebekelerinde alüminyum iletkenlerin kullanılmasıyla maliyet düşmekte ve enerji daha sağlıklı bir şekilde iletilebilmektedir Aldrey iletkenler Alüminyum iletkenlerin mahzurlarının giderilerek havai hatlarda kullanılmaya daha elverişli % 98,7 saf alüminyum, %0,5 magnezyum, %0,5 silisyum ve %3 demir karışımından meydana gelen bir alüminyum alaşımıdır. Örgülü aldrey iletkenlerin kopma mukavemeti (31-33) kp/mm 2 dir. Saf alüminyumdan % 75 kadar fazladır. Aldrey iletkenler mekanik mukavemetine önem verilen enerji iletim hatlarında tam alüminyum iletkenlerin yerine tercih edilir Çelik alüminyum iletkenler Mekanik mukavemetin önemli olduğu yerlerde ve maliyetin düşürülmesi amacıyla alüminyum iletkenlerde çelik kullanılmaktadır. Bu durumda alüminyum iletkenlerin çelik çekirdek kısmı için mukavemeti 120 kp/mm 2 olan çelik seçilmektedir.

30 15 Çelik alüminyum iletkenli hatlarda, iletken çapları bakır iletkenli hatlara nazaran daha büyüktür. Bu sebeple korona kayıpları daha azdır. Bu tip iletkenle yapılan hatlarda genel olarak yalnız alüminyum kısmın akım taşıdığı kabul edilir. Bundan dolayı yapılan elektriği hesaplarda sadece bu kısmın kesitleri esas alınır.

31 16 4. İLETKENLERİN AKIM TAŞIMA KAPASİTESİ Alçak gerilimle çalışan tesislere elektrik enerjisi kablolar vasıtası ile yeraltından yada hava hattı ile taşınır. Kabloların hava hattında ve yeraltında taşıdığı akımlar birbirinden farklılık gösterir. Bu nedenle kullanacağımız kabloların hangi güzergâhtan geçeceğine dikkat edilmesi gerekir. Çizelge 4.1. Kabloların akım taşıma kapasitesi Kablo cinsi N ve F Kabloları Y Kabloları Nominal Gerilim V 0.6/1 kv. 3.5/6 kv. 5.8 kv. Damar Adedi Tek damarlı üç kablo D B H HA T H T H T H T H 0.75 mm Amp Ortam Sıcaklığı 25 C 20 C 30 C 20 C 30 C 20 C 30 C 20 C 30 C D: Bir damarın kesiti B: Boru içinde H:Havada HA: Hava aralıklı konulmuş T: Toprakta

32 İletkenlerin Isı Akışına Göre Taşıdığı Akım Isı akış kanunu ohm kanununa benzer. Toprağın ısı dağılmasına karşı gösterdiği direnim Σ S ile gösterelim. Birim uzunluktaki enerji kaybı durumda ısı artışı, ı N ile gösterelim Bu ' t = N. ΣS (4.1) olarak ifade edilir. Bu ifadeye ısı akış kanunu denir. Kablonun koruyucu dış kılıf yüzeyinden etrafına doğru bir ısı akışı olur. Başlangıç noktasından itibaren kabloyu kuşatan hava ise havaya, yeraltında ise yatak malzemesine doğru olur. Isı akışına, kablonun ısı direnci S K, havanın ısı direnci, S E toprağın ısı direnci S L mani olur. i amperlik bir akımın faz sayısı m olması durumunda enerji kaybı, ' 2 N = m.r I (w / km) (4.2) 0 olarak bulunur. Eş. (3.2) deki R 0 direncinin yerine işletme sıcaklığındaki alternatif akım direnci dikkate alındığında, ' 2 5 N = m.r ωi.10 (4.3) olarak bulunur. Eş. (3.3) eş. (3.1) de yerine yazılırsa, I n = t. 10 m.r.(s ω En 5 + S K ) (A) (4.4) ifadesi elde edilir. Toprağın ısı direnci, S En σ E 4h 0 =. Ln ( C.cm / w) (4.5) 2. π d

33 18 formülünden bulunur. Burada, σ E öz ısı direnci, h, kablonun döşeme derinliğini göstermektedir. σ E = 100 ( 0 C.cm / kw ), d = 3.8 (cm) alınması durumunda toprağın ısı direncinin döşeme derinliğine bağlı değişimi Şekil 3.1 de verildiği gibidir. Şekil 4.1. Toprak ısı direncinin döşeme derinliğine bağlı değişimi [16] Farklı sıcaklıklarda iletkenlerin taşıyacağı akım Kablonun döşendiği yerdeki ortam sıcaklığı 20 0 C dereceden farklı ise çizelge 4.2 deki redüksiyon katsayıları kullanılır C dereceden küçük sıcaklıklarda kablo kesiti nominal akımının üstünde yüklenebilir. Kablonun döşendiği yerdeki ortam sıcaklığı 20 0 C derecenin üstünde ise iletken taşıyabileceği nominal akımın altındaki değerlerde ancak yüklenebilir. Sıcaklık katsayısını k ile gösterildiğinde normalden farklı sıcaklık değerleri için iletkenden gecen akım değeri,

34 19 I I ' = (4.6) k formülü ile bulunur. Çizelge 4.2. Çevre ısısına bağlı ortam katsayıları Çevre ısısı (Derece) Yeraltındaki kablolar 1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71 0,63 Şekil 4.2. Sıcaklığa bağlı ortam katsayılarının değişimi [16]

35 20 5. GERİLİM DÜŞÜMÜ HESABI Alçak gerilim tesislerinde iletken kesitlerinin belirlenebilmesi için gerilim düşümü hesapları yapılır. Gerilim düşümü hesabında kablo güzergâhı iletkenin taşıyabileceği maksimum akım değerine ve tesisin özelliklerine bakılarak hesaplamalar yapılır. Yapılan hesaplarda her iletken için farklı olan k değerinin bilinmesi gerekir. Gerilim düşümünde tesisin monofaze ya da trifaze hat ile beslenip beslenmediğine bakılır. Türkiye de monofaze hat sistemleri için 220 Volt trifaze hat sistemlerinde 380 Volt gerilim değerleri alınır. İletken kesitlerin, normalin üstünde yapılan gerilim düşümü vermemeleri için, yapılacak hesaplarda dikkate alınması gereken gerilim düşümüne ait değerler aşağıdaki gibi olmalıdır. 1. İç tesisat aydınlatma için tam yük altında, ana tablodan en uzak ve en güçlü lâmbaya kadar olan yerde % 1,5. 2. İç tesisat kuvvet için tam yük altında, ana tablodan en uzak veya en büyük güçlü motor a kadar olan yerde % 3 ü aşmamalıdır. 3. Alçak gerilim şebekelerinde, şebeke irtibat hattı (branşman hattı) yani sayaç ile enerjinin alındığı şebeke arasında % 1,5 alınır. 4. Alçak gerilimli şebekelere ait hatlarda, dağıtım panosu ile uzaklık veya yük yönünden en kötü şartlı nokta arasında kalan yerde % 5 dir Hat İletken Kesitlerinin Tayini Elektrik enerjisinin iletiminde ve dağıtımında kullanılan hatların iletken kesitleri, genellikle aşağıdaki esaslara göre seçilir. 1. Mekanik mukavemet esasına göre kesit tayini (Hatların yeteri kadar mekanik mukavemete sahip olup olmadıklarına bakılır.

36 21 2. Isınmaya göre kesit tayini. (Hatlarda meydana gelen sıcaklık artışının, kabul edilen sınırlar dahilinde kalıp kalmadığı kontrol edilir.) 3. Gerilim düşümüne göre kesit tayini (Hatlarda meydana gelen gerilim düşümünün, kabul edilen sınırlar dahilinde olup olmadığı kontrol edilir.) 4. Enerji kaybına göre kesit tayini. (Hatlarda meydana gelen enerjinin, kabul edilen sınırlar dahilinde olup olmadığı kontrol edilir.) 5. Asgari bakır ağırlığını veren Lord Kelvin hesabına gore kesit tayini (Burada da hat iletken kesitlerinin ekonomik olup olmadığı tespit edilir.) [1]. Hat iletken kesitlerinin hesaplanmasında yukarıda belirtilen hususlarda biri seçilir. Diğer maddeler uyumluluk açısından kontrol edilir. Bir atölyede bulunan motor beslenmesinde kablo kesiti ısınmaya göre belirlenirken, beslenecek olan kısım uzunca bir hat taşıma hattı ise bu durumda iletken kesiti enerji kaybına göre bulunur. Bulunan kesit değerleri diğer hususlar yönünden kontrol edilir İletken kesitinin mekanik mukavemete göre tayini Herhangi bir şebekeyi teşkil eden hatlar, genel olarak havai veya yeraltı kablolu veya bir kısmı havai, diğer kısmı da yeraltı kablolu olabilir. Mekanik mukavemet hesabında hattın havaimi yoksa yeraltı kablolumu olduğu muhakkak bilinmesi gerekir. Çünkü havai hatların kesit tayini mekanik mukavemete göre yapılır. Kablolar genel olarak yeraltına ve su altına döşenirler ve alçak, orta, yüksek gerilimli olmak üzere kısımlara ayrılır. Alçak gerilimli yeraltı kabloları, 1 kv a kadar olan gerilimlere dayanabilecek şekilde izole edilirler. Kâğıt izolasyonlu ve plastik izolasyonlu kabloların, mekanik zorlamalara karşı korunmaları çelik bandaj malzemesi ile yapılmaktadır. Bu nedenle, yeraltı kablo kesitlerini mekanik mukavemet hesabına göre ayrıca kontrol etmeye gerek yoktur. Kesit tayininde, ısınma, gerilim düşümü, enerji kaybı ve ekon omik esasların dikkate alınması yeterlidir.

37 22 Havai hatlarda iletkenler genel olarak yalıtkansız yani çıplaktırlar. AG enerji dağıtım şebekelerinde ait hatlarda, mekanik mukavemet yönünden yapılan kontrolde dikkate alınan hususlar, direkler arası açıklıklar, diğer dağıtım şekillerinde de, iletkenlerin tespit edildiği noktalar arasındaki mesafeler olmaktadır. Mekanik mukavemet hesaplarına göre hesaplanan ve bu yönden görülen muhtelif cins iletkenlerin kesitleri; tespit noktaları veya direkler arası açıklığa bağlı olmak üzere VDE standartlarında tespit edilmiş ve bir tablo haline getirilmiş bulunmaktadır. Bu nedenle bulunan kesitler; ısınma, gerilim düşümü, enerji kaybı ve ekonomik yönden uygun olsa bile, mekanik mukavemet yönünden de uygun olabilmesi için en az tabloda belirtilen kesit değerlerinde olmak zorundadır Monofaze Hatlarda Gerilim Düşümü Hesabı Monofaze hat sistemleri, iki iletkenli doğru akım hat sistemlerinde olduğu gibi biri gidiş ve diğeri de dönüş olmak üzere iki iletkenden meydana gelir. Bunlardan gidiş olanı faz, dönüş olanı da nötr hattı adını alır ve her ikisi de aynı kesitte olur. AG şebekelerde ekonomik bakımdan alternatif akım kullanılır. Bu nedenle, monofaze hat sistemlerinde gerilim 220 Volt AC alınacaktır. Şekil 5.1. Bir noktadan yüklü monofaze hat

38 23 l A N U Şekil 5.2. Monofaze hat açılımı [1] Burada monofaze ve trifaze hat sistemlerinde gerilim düşümü hesabında kullanılacak olan parametreler: A : Hattın besleme noktası İ : Alıcının çektiği Hat akımı (A.) l : Hat uzunluğu (m) R : Hattın direnci (Ω) S : Hattın iletken kesiti (mm 2 ) k : Hat iletkeninin öz iletkenliği (Ω.mm 2 /m) U : Alıcı tarafında uçlar arasındaki işletme gerilimi (V) U : Hat başı gerilimi (V) U : Hatta meydana gelen toplam gerilim düşümü (V, U -U) %e : Hatta meydana gelen gerilim düşümünün % değeri N : Alıcının gücü (Watt) Direnci R olan bir iletkende, üzerinden geçen İ akımı dolayısıyla OHM kanuna göre bir gerilim düşümü meydana gelecektir. Homojen kesitli olan bir iletkende birim uzunlukta meydana gelen gerilim düşümü, iletken malzemenin cinsi, iletkenin kesiti ve iletkenden geçen akıma bağlı olarak sabit bir değerdedir.

39 24 Akım belli iken U ve S nin hesabı U 2. l. İ = V k. S S 2. l. İ k. U 2 = mm (5.1) %e: Hatta meydana gelen toplam gerilim düşümünün, işletme gerilimine bölümünün 100 ile çarpımıdır U % e = U l. İ % e = k. S. U l. İ S = (5.2) k. eu. Güç belli iken %e ve S nin hesabı 100. U % e = olduğuna göre, U % İ. N k. S. U e = 2 ve buradan I. N S = mm 2 (5.3) k. eu. U belli iken ve U nin hesabı U = U -U volttur. Buradan, U = U + U volt olur %e belli iken ve U nin hesabı U(100+ e) U' = (5.4) 100

40 Trifaze Hatlarda Gerilim Düşümü Hesabı Yükler ister endüktif ister rezistif olsunlar veya rezistif hale getirilmiş bulınsunlar, trifaze bir hatla beslenmeleri halinde, hatta yıldız veya üçgen şeklinde bağlanırlar. Yükün her faza eşit olacak şekilde yani dengeli olarak bağlanması halinde üç fazlı dört iletkenli yıldız bağlı hat sistemlerinde nötr iletkenden akım geçmez ve yüke bir veya iki iletkenle giden akım diğer iletkenle geri döner. Bu nedenle nötr iletkenin enerji kaybı yönünden bir rolü olmaz. Nötr iletkensiz yıldız bağlı hat sistemleri ile üçgen bağlı hat sistemlerinde zaten üç faz iletkeni mevcuttur. Bu sebepten dolayı her iki hat sisteminde, enerji kaybı üç faz iletkeninde meydana gelir. Şekil 5.3. Yıldız bağlı hat sistemi Şekil 5.4. Üçgen bağlı hat sistemi

41 26 Belirtilen nedenler dolayısıyla enerji kaybı ve buna bağlı olarak yapılacak kesit hesabında; hattın yıldız bağlı bir hat sistemi olması ve bu hatta yükün yıldız veya üçgen şeklinde bağlanması veya hattın nötr iletkensiz yıldız bağlı veya üçgen bağlı bir hat sistemi şeklinde olması herhangi bir değişiklik yaratmaz. Trifaze bir hatla beslenen yük için aktif güç N = 3. U. İ W ve yük tarafından her bir faz iletkeninden çekilen akım N İ = A. dir. Geçen İ akımı dolayısıyla her bir faz iletkeninde meydana gelen 3. U enerji kaybı da N = 3 R İ 2.. W olur. (5.5) Akım belli iken N ve S nin hesabı 3. R. İ N = k. S l. İ W ve buradan S = k. N Akım belli iken %n ve S nin hesabı l. İ % n = ve buradan k. S S l. İ = mm 2 (5.6) k. n. N Güç belli iken N ve S nin hesabı l. N k. S. U l. N = mm 2 k. N. U 2 2 N = W ve buradan S 2 2

42 27 Güç belli iken %n ve S nin hesabı 100. l. N 100. l. N % n = ve buradan S = mm 2 (5.7) 2 2 k. S. U k. nu Trifaze ve Monofaze Hatların Karşılaştırılması Aktif gücü N olan bir alıcıyı beslemek üzere çekilen havai veya yer altı kablolu bir hat, monofaze veya trifaze olabilir. Alçak gerilim tesislerinde genellikle 3 kw a kadar monofaze bu değerden daha fazla olması durumunda gerek teknik gerekse ekonomik yönden trifaze hatlar daha uygundur. Bazı başlıklar altında hesaplamalarla belirtecek olursak. Aktif gücü N olan monofaze ve trifaze hatların uzunluk ve kesit yönünden aynı olması durumunda hatlarda meydana gelene gerilim düşümü ve enerji kayıplarını dikkate alır ve bunların oranlarını bulacak olursak, hatların birbirlerine nazaran farklarını elde etmiş oluruz. Muhtemel bir karışıklığı önlemek üzere, monofaze hatta meydana gelen %e ve %n için 1 indisini trifaze hatta meydana gelen %e ve %n içinde 3 indisini kullanmamız yerinde olur. Monofaze hat N = U 1. İ 1. CosϕW (5.8) l. N % e 1 = (5.9) k. S. U 2 1 Trifaze hat N = 3. U 3. İ3. CosϕW, U 3 = 3. U1 (5.10)

43 28 % 100. l. N e 3 = = % k. S. U 3 3. k. S. U l. N e = (5.11) % e % e l. N 3. k. S. U1 = = 6, % e 2 1 = 6% e3 olur. k. S. U 100. l. N 1 1 % n = l. N k. S. U Cos ϕ l. N % n 3 = = 2 2 k. S. U. Cos ϕ l. N k S U Cos ϕ 1. (5.12) % n % n 2 1 ϕ 3 2 = l. N 3. k. S. U1. Cos 2 2 k. S. U. Cos ϕ 100. l. N = 6, % n 1 = 6% n l. N S 1 = mm k. e. U1 3. k. e. U l. N S = mm 2 (5.13) S S 2 1 ϕ 3 2 = l. N 3. k. eu. 1. Cos 2 2 k. eu.. Cos ϕ 100. l. N = 6, S 1 = 6.S l. N S 1 = mm l. N S = mm 2 k. n. U. Cos ϕ 3. k. n. U 2. Cos 2 ϕ 1 1 S = l. N 3. k. nu. 1. Cos ϕ 2 2 k. n. U. Cos ϕ 100. l. N mm2 = 6, S 1 = 6.S 3 1 Elde edilen sonuçlardan da görüleceği üzere, gücü N olan bir alıcının trifaze bir hat yerine monofaze bir hatla beslenmesi halinde, gerilim düşümü, enerji kaybı ve kablo kesiti yönünden 6 kat daha fark meydana gelmektedir. Bu da alıcıların beslenmesinde, enerjini taşınmasında ve dağıtılmasında, monofaze hatlar yerine trifaze hatlar tercih edilmektedir.

44 Şebekeler Ve Noktasal Yüklerle Yüklü Hatlar Dağıtım şebekeleri Enerji dağıtım sistemlerinde genel olarak şebeke; köy, nahiye, kasaba, şehir veya yerleşme veya iş merkezlerinde bulunan alıcıların elektrik enerji ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla teşkil edilen ve muhtelif hat parçalarının bir araya gelmesinden oluşan bir hatlar topluluğu olarak düşünülebilir. Yerleşme merkezleri veya işyerlerindeki cadde, sokak, yol, meydan ve geçitler boyunca döşenen hat parçalarının birbirine eklenmesinden kollar ve kolların birbirine eklenmesinden de dağıtım şebekeleri teşkil edilirler. Şebekenin teşkilinde esas gaye, alıcıların teknik ve ekonomik yönden en uygun bir şekilde beslenmelerinin teminidir. Şebekeler akıma, gerilime, beslenme durumlarına, inşa inşa şekline, alıcı türüne göre sınıflandırılırlar. Birçok Avrupa ülkelerinde olduğu gibi Türkiyede de enerjinin taşınmasında ve dağıtılmasında alternatif akım, gerilim olarak ta alçak, orta, yüksek ve çok yüksek gerilim değerleri kullanılmaktadır. Abone, kuvvet ve dış aydınlatmaya ait dağıtım şebekeleri; ihtiyaca göre yer altı kablolu, havai hatlı veya havai kablolu veya da bunların karışımı şeklinde olmakta ve tek taraftan beslenecek şekilde yani dalbudak şebekeler halinde yapılmaktadır Dalbudak şebekeler Bugün için Türkiye de köy, nahiye, kasaba veya şehir gibi yerleşme merkezleri, kamplar, siteler, kooperatif tesisleri, çiftlikler, üniversiteler, yatılı bölge okulları ve benzeri durumdaki müstakil tesisler ile fabrikalar, imalathaneler ve tamirhaneler gibi işyerlerinde uygulanan enerji dağıtım şebekeleri, genellikle dalbudak veya radyal diye isimlendirilen tek taraftan beslenen şebekelerdir. Bu tip şebekelerin kullanılmasını sağlayan başlıca sebepler, şebekenin tesis bedellerinin ucuz, bakım ve işletmelerinin kolay olmasıdır.

45 30 Bu tip şebekelerde genellikle yüklerin ağırlık noktasını teşkil eden yerlere birer trafo konmakta ve bu trafodan çıkan kollar yardımı ile trafoyu merkez kabul eden muayyen bir alan içerisinde kalan alıcılar beslenmektedir. Trafo sayısı ihtiyaca göre değişmektedir. Şebekenin önemli bir özelliği, trafodan çıkan kolların, iletken kesitlerinin umumiyetle muayyen yerlere incelerek devam etmesidir. Yani trafodan çıkan bir kolun kesiti muayyen bir mesafeden sonra, S 1 gibi bir kesitten S 2 gibi bir kesite düşebilir ve duruma göre bu düşme birkaç kere tekrarlanabilir. Tek taraftan beslenen şebekelerde, trafoların konacağı yerlerin iyi seçilmiş olması gerekir. Çünkü seçilen yerlerin bir taraftan yüklerin ağırlık merkezi olması diğer taraftan da dağıtım kolaylığı sağlaması gerekir Ring şebekeler Bu tür şebekeler kapalı olarak tesis edilir, ring şebeke ve gözlü şebeke olmak üzere iki kısımda incelenir. Ring şebeke birbirine paralel olarak bağlanan birden fazla besleme transformatörünün kullanıldığı şebeke tipidir. Ring şebeke tipinde besleme birden fazla transformatörle yapıldığı için şebekenin herhangi bir yerinde oluşabilecek bir arıza durumunda şebekenin tamamı etkilenmez. Ring şebekelerde gerilim düşümü azdır. Şebekenin işletme güvenli fazladır. Ancak kurulum maliyeti yüksektir. Fazladan korunma elemanına ihtiyaç vardır. Ring içerisinde iletken kesitlerinin her yerde aynı olması maliyeti arttırır. Ağ şebekede tıpkı ring şebekede olduğu gibi birden fazla besleme olduğundan, şebekenin herhangi bir yerinde oluşacak arızada sadece arızalı hattın enerjisi kesileceğinden diğer alıcılar enerjisiz kalmaz. Arızalı hat koruma elemanlarıyla devre dışı bırakılarak, arızası şebekeden bağımsız olarak yapılabilir. Fakat ağ şebeke tek yönden besleniyorsa dallı şebeke gibi alıcıların tamamını etkileyerek alıcıların enerjisiz kalmasına sebep olur.

46 31 Ağ (gözlü) şebekelerde alıcılar kesintisiz olarak beslenir, gerilim düşümü azdır, büyük güçlü alıcılar bağlanabilir. Ancak şebekenin kurulum, işletme ve bakımları zordur. Şebekenin maliyeti yüksektir. Fazladan koruyuculu düzeneklere ihtiyaç vardır. Kısa devre akımının etkisi büyüktür. Şekil 5.5. Ring tipi şebeke sistemi [12] Enterkonnekte şebekeler Kesintisiz bir enerji sağlamak ve mevcut enerji ihtiyacını karşılamak için elektrik santrallerini ve bütün şebekeleri birbirine bağlayan sistemlere enterkonnekte sistem denir. Bu tür santrallerde santral farkı gözetmeksizin bütün santraller sisteme dahil edilir. Ayrıca santrallerin büyüklüğü veya küçüklüğü sisteme dahil olması için engel teşkil etmez. Bu saya de ülke genelinde bütün şebekeler birbirine bağlanmış olur. Bu bağlanma şekli ile ülkeler arası bağlantılarda kurularak enerji alış verişi sağlanır. Enterkonnekte sistemde, arıza meydana geldiğinde sadece arızasız kısım enerjisiz kalır.

47 32 Enterkonnekte şebekelerin verimleri yüksektir. Sistemde kesintisiz enrji vardır. Bundan dolayı alıcılar enerjisiz kalmaz. Santraller ekonomik olarak çalışır. Yedek generatör sayısı azdır. Ancak sistemde kısa devre akımı çok fazladır. Kısa devre akımından alıcılar etkilenebilir. Sistemin kararlılığını sağlamak zordur. Şekil 5.6. Enterkonnekte şebeke sistemi [12] Tr : İletim Trafosu Tr : Dağıtım Trafosu 5.6. Noktasal Yükler Ve Noktasal Yüklerle Yüklü Hatlar Şekil 5.7. de görülen trafoya ait dalbudak şebekeyi, trafodan çıkan A, B ve C kollarından oluşmaktadır. Bunlardan en uzun kol C koludur ve bu kol B ve C noktalarından hem kesit değişikliğine uğramış ve hemde yeni kollara ayrılmıştır. Bu kolun; AB, BC, ve CD noktaları arasında kalan kısmını ana hat olarak kabul edersek BE, BF, CG, ve CH noktaları arasında kalan kollar C koluna ait ana hattın birer branşmanı durumunda olur.

48 33 Ana hattın AB, BC ve CD bölümleri; S 1, S 2 ve S 3 gibi birer sabit kesite sahiptir. Branşmanlarında S 1 gibi sabit bir kesiti olduğunu düşünmemiz mümkündür. Ana hat ve branşmanların geçtiği güzergâhlar üzerinde bulunan alıcılar bu sabit kesitli hatlara birer irtibat hattı ile bağlanırlar ve alıcıların beslenmeleri bu hatlar ile temin edilir. Şekil 5.7. Alçak gerilim şebekesi hat planı [1] Noktasal yüklerle yüklü hatların kesit hesapları Şebekeler, bir veya daha fazla sayıdaki trafo postalarına ait şebekelerden, her bir trafo postasına ait şebekede, trafodan çıkan A, B ve C gibi kollardan ve her bir kolda, muhtelif noktalardan noktasal yüklerle yüklü olan sabit kesitli hatlardan meydana gelmektedir. Böyle bir hattın kesit hesabının nasıl yapılacağı bilinirse, trafodan çıkan herhangi bir kolun ve diğer kolların ve bu suretle şebekenin tamamını oluşturan bütün kolların kesit hesabının nasıl yapılacağı bilinmiş olur. Noktasal yük adını verdiğimiz ve gerek güçleri ve gerekse karakterleri birbirleri ile aynı veya farklı olan N 1, N 2, N 3,, N n gibi toplu yüklerle, muhtelif noktalardan yüklü olan hatlara ait

49 34 kesit hesabında da; mekanik mukavemet, ısınma, gerilim düşümü, enerji kaybı esasına göre kesit hesabı yapılır. Şekil 5.8. Noktasal yüklerle yüklü hat sistemi [2] l 1, l 2, l 3,, l n : Alıcılar arası mesafe L 1, L 2, L 3,, L n : Alıcıların besleme noktasına olan uzaklıkları m. i 1, i 2, i 3,. i n : Alıcı akımları A. İ 1, İ 2, İ 3,. İ n : Hat parçalarına ait akımlar A. N 1, N 2, N 3,. N n : Alıcı güçleri W. Nh 1, Nh 2, Nh 3,.. Nh 3 : Hat parçalarına ait güçler W. Nh 1 = N 1 + N N n : l 1 hat parçasına ait hat gücü. W. Nh 2 = Nh 1 - N 1 : l 2 hat parçasına ait hat gücü. W. Nh 3 = Nh 2 - N 2 - N 1 : l 3 hat parçasına ait hat gücü. W. Nh n = N n : l n hat parçasına ait hat gücü. W. S : L n uzunluğundaki hattın kesiti mm 2 U : L n uzunluğundaki hatta meydana gelen gerilim düşümü e : Gerilim düşümünü % değeri δ 1, δ 2, δ 3,. δ n : l 1, l 2, l 3,, l n hat parçalarındaki akım yoğunluğu S 1, S 2, S 3, S n : l 1, l 2, l 3,, l n hat parçalarındaki iletken kesitleri mm 2 V 1, V 2, V 3,.. V n : l 1, l 2, l 3,, l n hat parçalarına iletken kesitlerin hacim değerleri V : L n uzunluğundaki hattın hacmi

50 Mekanik Mukavemet Hesabına Göre Kesit Tayini Alçak gerilimli enerji dağıtım şebekeleri, tamamen havai veya yer altı kablolu veya da bunların karışımından meydana gelir. Şebekeyi teşkil eden hatların, yaraltı kablolu olması halinde iletken kesitlerin mekanik mukavemet bakımından kontrolüne ihtiyaç yoktur. Çünkü plastik izolasyon ya da kâğıt izolasyonlu yeraltı kabloları, mekanik mukavemete karşı çelik bandaj malzemesi ile korunmuştur. Şebekenin dolayısıyla da hatların havai olması halinde durum değişir. Bir noktadan yüklü hatların mekanik mukavemet esasına göre kesit tayini için ısınma, gerilim düşümü, enerji kaybı yönünden uygun görülen iletken kesitlerin mekanik mukavemet yönünden de uygun olması gerekir Isınma esasına göre kesit tayini Alternatif akım şebekesinde ısınmaya göre kesit hesabı yapılırken hatların monafaze yada trifaze olması dikkate alınır. Çünkü ısınmaya sebep olan ve tehlikeyi yaratan hat akımının değeridir. Bu nedenle önce muhtelif noktalardan noktasal yüklerle yüklü hatların hat akımları bulunur ve yükleme tablolarından programın otomatik olarak seçtiği kesitler kullanılır. Akım belli iken U ve S nin hesabı 2. Cosϕ 2. Cosϕ U = lm. im = Lm. im k. S k. S V ve buradan = 2. Cosϕ 2. Cosϕ S lm. im = Lm. k. U k. U im mm 2 (5.14) Akım belli iken % e ve S nin hesabı

51 36 = Cosϕ Cosϕ % e lm. im = Lm. k. S. U k. S. U im ve buradan = Cosϕ Cosϕ S lm. im = Lm. k. eu. k. eu. im mm 2 (5.15) Güç belli iken ve U S nin hesabı Nh 1 = U. İ 1. Cosϕ, Nh 2 = U. İ 2. Cosϕ, Nh 3 = U. İ 3. Cosϕ, Nh = U. İ Cosϕ n n. N 1 = U. i 1. Cosϕ, N 2 = U. i 2. Cosϕ, N 3 = U. i 3. Cosϕ, N = U. i Cosϕ n n. Hat ve alıcı akımları, bu güç ifadelerinden bulunur ve U da yerine konulursa, U 2 2 = lm. Nhm = Lm Nm k. S. U k. S. U. V ve buradan S = 2 2 lm. Nhm = Lm k. U. U k. U. U. Nm mm 2 (5.16) Güç belli iken ve U S nin hesabı % e = Lm Nm V ve buradan k. S. U m= n m= n lm. Nhm = 2 2 m= 1 k. S. U. m= 1 S = k. eu m= n m= n lm. Nhm = 2 2 m= 1 k. eu.. m= 1 Lm Nm mm 2 (5.17)

52 Sabit akım yoğunluğuna göre gerilim düşümü ve kesit hesabı Eşit güç katsayılı noktasal yüklerle yüklü hatlardaki gerilim düşümü, sabit akım yoğunluğuna göre hesaplamaya yarayan formüllerin, doğru akımdan tek farkı cosφ çarpanından ileri gelir. Bu nedenle doğrudan sonuçların yazılması mümkündür. U nun hesabı 2. δ. Ln. Cosϕ k. U U = V ve buradan δ = A/mm 2 (5.18) k 2. Ln. Cosϕ % e nin hesabı δ. Ln. Cosϕ % e = ve buradan k. U k. eu. δ = A/mm 2 (5.19) Ln. Cosϕ İletken kesitlerin hesabı İ1 S 1 =, δ İ2 S 2 =, δ İ3 S 3 =,.., δ İ n S n = mm 2 olur. (5.20) δ 5.7. Monofaze Hatlardaki % e nin; k 1, ve m 1 Katsayıları Yardımı ile Kesit Hesabı Değişik güç katsayılı yükleri ihtiva eden hatlarda; hat güçlerine bağlı olarak, hatta meydana gelen gerilim düşümünün % değeri için; % e = R 2 U X m= n m= n 0, L0 lm. N hm lm. N" 2 m= 1 U m= 1 hm (5.21) Burada;

53 38 R 0; Hattın 1 km. sinin Ω cinsinden direncidir ve hat tertibinde kullanılan iletken cinsine ve kesitine göre değişir. U: Şebeke işletme geriliminin V olarak değeridir. A.G şebekelerinde kullanılan işletme gerilimini değeri; faz nötr arası için 220Volt fazlar arası için ise 380 Volt tur. X L0 : Hattın 1 km. sinin Ω cinsinden endüktif reaktansıdır. İletkenin kesitine, hattın tertibine ve kullanılan frekansa bağlıdır. % e için denklem 8.7 deki ifadeyi A.G. şebekelerinde kullanılan iletken kesitlerine ve iletken cinslerine göre daha pratik bir hale sokmamız mümkündür. Bilindiği gibi % e değeri iki ayrı ifadenin toplamından meydana gelmektedir. Denklem 8.7 de birinci kısım aktif bileşenin meydana getirdiği gerilim düşümü, ikinci kısım ise akımın reaktif bileşeninin meydana getirdiği gerilim düşümüdür. Birinci kısmın çarpanı; hat iletken kesitine bağlı olmak şartıyla (k 1 ), ikinci ifadenin çarpanı hat iletkeninin kesitine ve şebeke frekansına bağlı olmak şartıyla (m 1 ) gibi bir katsayı ile gösterilir. Bu durumda denklem % e = k m= n m= n, 1 lm. N hm m1 lm. N" m= 1 m= 1 hm haline gelir. Trifaze hatlar ise monofaze şebekelerdekinin hemen hemen aynısıdır. Değişen tek şey k 3 ve m 3 katsayılarında 2 çarpanının bulunmayışıdır. Bu durumda trifaze şebekelerde gerilim düşümü; 100. R % e = 2 U 100. X m= n m= n 0, L0 lm. N hm lm. N" 2 m= 1 U m= 1 hm % e = k m= n m= n, 3 lm. N hm k3 lm. N" m= 1 m= 1 hm olur.

54 Örgülü bakır ve alüminyum iletkenlerin kesitleri ve çapları hakkında Alçak gerilimli şebekeleri teşkil eden hatlarda, saflık derecesi % 99,9 olan ve elektrolitik sert bakırdan imâl edilen iletkenler kullanılır. Bu iletkenlerin kopma mukavemetinin en az 40 kp/mm 2 olması gerekir. 10 ve 16 mm 2 kesitindeki iletkenler som bakırdan olabilirlerse de bundan daha büyük kesitteki iletkenlerin örgülü cinsten olma mecburiyeti vardır. 70 mm 2 ye kadar olan örgülü bakır iletkenlerde, iletken; yedi damardan, 70 mm 2 den 150 mm 2 ye kadar olanlarda 19 damardan meydana gelmektedir. A.G şebekelerinde ekonomik bakımdan 50 mm 2 den daha büyük kesit kullanılmaz. Havai hatlı A.G şebekelerde tam alüminyum iletkenler, bakır iletkenler yerine tercihen kullanılmaktadır. Çünkü ekonomik açıdan havai hatlarda alüminyum iletkenlerin kullanılması daha avantajlıdır. Bu nedenle havai hatlarda iletken kesiti hesaplamalarında alüminyum iletkenlere göre yapılacaktır. Havai hatlı bir şebekede iletken kesiti hesabı yapılırken, mukavemet hesabı dikkate alınır Örgülü alüminyum iletkenlerin k 1, m 1 ve k 3, m 3 katsayılarının hesabı Örgülü alüminyum iletkenlerde k 1, m 1 ve k 3, m 3 katsayıları hesap edilirken değişik kesitli iletkenler için kullanılacak olan değerler çizelgede verilmiştir. Alüminyum iletken kesitlerinin hesabında çizelgede verilen değerler kullanılacaktır. Çizelge 5.1. Örgülü bakır iletkenlerin k 1, m 1, k 3, m 3 katsayıları [12] Bakır İletkenin Monofaze Hatlar Trifaze Hatlar Anma Kesiti Hakiki Kesiti İletken k 1 m 1 k 3 m 3 mm 2 mm 2 çapı mm ,1 73, , , , ,9 5,1 46, , , , ,2 6,3 30, , , , ,4 7,5 21, , , , ,5 9,0 14, , , , ,8 10,5 11, , , , ,2 12,5 7, , , ,

55 40 Çizelge 5.2. Tam alüminyum iletkenlerin k 1, m 1, k 3, m 3 katsayıları [12] Anma Kesiti mm2 Alüminyum İletkenin Monofaze Hatlar Trifaze Hatlar Hakiki Kesiti mm2 Bakır Eşdeğeri mm2 Adı Çapı mm. k 1 m 1 k 3 m 3 21 ROSE ,14 13,30 55, , , , LILY 6,61 26,66 16,78 44, , , , IRIS 7,42 33,65 21,09 35, , , , PANSY 8,33 42,37 26,57 27, , , , POPY 9,36 53,49 33,73 22, , , , ASTER 10,51 67,45 42,32 17, , , , PHLOX 11,80 84,99 53,52 13, , , , OXLIP 13,25 107,30 67,50 11, , , , DAISY 14,87 135,20 85,17 8, , , , PEONY 15,96 152,10 95,66 7, , , ,

56 41 6. GELİŞTRİLEN BİLGİSAYAR PROGRAMININ MODELİ 6.1. Genel Aydınlatma programı C++ programlama dilinde yazılmış olup optimum aydınlatma hesabını verim yöntemine göre yapmaktadır. Bu programda, proje bilgileri ve bunların kayıt altına alınması, aydınlatma hesabı yüzeylerin yansıtma oranları ve ışıklık tipine bağlı olarak yapılmakta ve tüm işlemler çıktı olarak alınabilmektedir. Bu programda görsellik ön planda tutulmuştur. Programdaki girdiler kullanıcının anlayacağı şekilde oluşturulmuştur. Programda kullanıcı yapılacak herhangi bir yanlış işleme karşı yönlendirilmiştir. Program herhangi bir kurulum işlemi gerektirmeden Windows tabanlı bütün bilgisayarlarda çalışabilir. Program, Windows işletim sistemi üzerinde çalışacak şekilde geliştirilmiş görsel tabanlı bir programdır. Programlama dili olarak C++ kullanılmıştır. Herhangi bir telif hakkı kısıtlaması bulunmayan genel yaygın lisansa sahip C++ derleyicileri kullanılmıştır. Kablo kesitlerinin hesaplaması da excel de yapılmıştır. Excel de yazılan program da projede belirtilmesi gereken güç bilgileri ve vaziyet planlarındaki mesafelerden yararlanarak gerilim düşümü ve akım taşıma kapasitesine göre kablo kesit hesabı yapılmaktadır. Havai hat sistemlerinde de kablo kesit hesabı mukavemet hesabına göre yapılmaktadır. Kablo kesit hesaplarında tezde belirtilen formüllerden yararlanarak. Excel de hücre içlerine yazılmıştır. Gerilim düşümü ya da akım taşımada yanlışlık olması durumunda hücre renkleri değişerek kullanıcıyı uyarmaktadır. Bu programda da görsellik ön planda tutulmuştur. Programda ana pano yerleri belirtilmiş olup kablo kesitlerini excelin özelliğin den yararlanarak seçilmektedir. Program yapılırken kabloların havada ya da toprakta olması hesaplamada dikkate alınmıştır.

57 Program Detayları Programlama dili Aydınlatma Hesabı Programı nın yazımında C++ programlama dili kullanılmıştır. Program, Microsoft Windows İşletim sistemi üzerinde çalışmaktadır. C++ derleyicisi olarak, herhangi bir telif hakkı kısıtlaması bulunmayan genel ortak lisans kapsamında olan ücretsiz derleyiciler kullanılmıştır. Aydınlatma Hesabı Programı Windows üzerinde çalışan görsel arabirimli bir program olmasına rağmen, geliştirilmesi için kullanılan C++ dilinin görsel bir Windows programı oluşturmaya hazır bir yapısı bulunmamaktadır. C++ programlama ortamı bu yönüyle Windows ortamında görsel programlar geliştirmek için üretilmiş olan ticari programlama ortamları olan Delphi, Visual BASIC vb. programlardan ayrılmaktadır. Adı geçen programlama ortamlarında görsel arabirimleri hızlı ve pratik bir biçimde fazlaca kod yazımı gerek kalmadan oluşturmak mümkün olmaktadır. Fakat C++ programlama dili kullanan ortamlar için bu şekilde hazır olarak sunulan bir grafik arabirim geliştirme ortamı mevcut değildir. C++ programlama dilinin yapısı gereği, Windows ortamında grafik arabirimli programlar geliştirmek için tamamen kod yazımına ihtiyaç duyulan bir yöntem geçerlidir. Bu yöntem başlangıçta büyük bir işyükü gibi görünse de bir kez gerekli yazılım kütüphaneleri oluşturulduktan ve C++ dilinin esnekliğinden de yararlanılarak hızlı bir grafik arabirim oluşturma yöntemi elde edildikten sonra benzeri görsel programları geliştirmek oldukça pratik olmaktadır. C++ dili, Windows ortamında görsel programlar geliştirmek için gerekli olan grafik arabirimden yoksun olma dezavantajına rağmen birçok avantaja sahiptir. C++ dili yapısı gereği çok güçlü, hızlı ve bir çok duruma kolayca adapte edilebilen esnek bir dildir. C++ haricindeki programlama ortamlarının sunduğu görsel arabirimleri, hızlıca görsel arabirim geliştirme avantajlarına rağmen çoğu durumlarda programcıya istediği tüm detaylara müdahale etme olanağı tanımamıştır. Programcı bu ortamlarda program geliştirirken çoğunlukla ortamın kendisine sunduğu hazır modüllerle yetinmek zorunda kalmaktadır. Bu yönüyle C++ ortamında kolayca

58 43 yapılabilecek olan işler diğer programlama ortamlarda çok daha uzun uğraşı gerektirmektedir. Windows işletim sisteminde görsel programlar geliştirmek için, C++ dili için başlangıçta büyük bir işyükü gibi görünen grafik arabirim kütüphanelerinin oluşturulması ve görsel programlamaya uygun pratik bir mekanizmanın geliştirilmesi işlemi bir kez tamamlandıktan sonra C++ dilinin avantajları önplana çıkmaktadır. C++ dilinin hata yakalama ve giderme mekanizmaları iyi bir şekilde kullanıldığı taktirde Windos ortamında en karmaşık işlemlerde dahi kilitlenmeyen ve program kullanıcısının veri kaybetmesine neden olmayan sağlam yapılı programlar geliştirilebilmektedir. Ayrıca özellikle büyük miktarda işlem gücüne ihtiyaç duyan ve bu nedenle özellikle döngü içlerinde hıza dönük kod optimizasyonu gerektiren durumlarda C++ dili mükemmel bir seçim olmaktadır. Excel programı bir tablo ve grafik programıdır. Bu yazılım genellikle matematiksel işlemler, tablo ve grafik çizimleri için kullanılır. Yaptığımız kablo kesitleri hesabında grafik ve hesaplama bakımından en uygun olan programlama dili excel programıdır Kayıt Bölümleri Programda Proje Bilgileri bölümünde, proje kapak sayfasında gösterilecek olan alan adları ve değerler ile işleyen kişi bilgileri bölümünde yer alan Ad-Soyad, Telefon, Faks, E-Posta, Firma ve Adres bilgileri kaydedilebilmektedir. Kaydedilen bu bilgiler programın daha sonraki kullanımlarında yükleme düğmesine tıklanarak ekrana getirilebilmekte ve sonraki projelerde kullanılabilmektedir. Ayrıca ileride farklı projeler için farklı kayıt bilgileri oluşturulabilmektedir. Program herhangi bir kurulum işlemine ihtiyaç duymadığından, farklı projeler için farklı klasörler oluşturularak Aydınlatma Hesabı Programı bu klasörlere kopyalanabilmektedir. Bu şekilde çalıştırılan programlar, kayıt bilgilerini kendi

59 44 klasörlerinde tutmaktadırlar. Böylece farklı projeler için kendilerine özgü farklı kayıt bilgileri oluşturulabilmektedir. Şekil 6.1. Programda proje bilgilerinin girilmesi ve kayıt işlemleri

60 Program Detayları Şekil 6.2. Aydınlatma hesap penceresi Bu pencere üzerinde yer alan görsel elemanlar programlama literatüründe Kontrol olarak adlandırılmaktadır. Programda kullanılan Kontrol ler aşağıda anlatılmıştır. Yukarıda bir örneği görülen etiket kontrolü, edit kontrollerini ve açılan seçim kutusu kontrollerini ifade etmek üzere kullanılmıştır. Etiket kontrolleri, programın kullanıcısı ile etkileşim gerektirmeyen statik kontrollerdir. Buna karşın etiket kontrollerinin yazı tipi, rengi, yazı büyüklüğü gibi özelliklerini değiştirebilmeyi sağlamak amacıyla, arka planda Windows işletim sistemiyle iletişim halinde olan

61 46 kendilerine özgü altprogramları bulunmaktadır. Aşağıda Aydınlatma Hesabı Programında kullanılan farklı görünümlere sahip etiket kontrolleri görünmektedir: Şekil 6.3. Programdaki etiket kontrol detayları Şekil 6.4. Programda edıt kutu kontrolü Yukarıda bir örneği görülen edit kutusu kontrolü, kullanıcının klavye aracılığı ile veri girmesi gereken yerlerde kullanılmıştır. Edit kutusu kontrolleri kullanıcı ile etkileşim halindedir. Kullanıcının klavyeden girdiği değerler analiz edilmekte ve ilgili veri alanı ile uyumsuz olan klavye kodları edit kutusuna yansıtılmamaktadır. Aydınlatma Hesabı Programında, örneğin Adres gibi kullanıcının herhangi bir rakam, harf veya noktalama işareti girebileceği edit kutularında, kullanıcının bastığı her klavye tuşu ekrana yansıtılmaktadır. Fakat noktalı sayı veya tamsayı girilmesi gereken Uzunluk veya Lamba sayısı gibi edit kutularında kullanıcının bastığı klavye tuşları analiz edilmekte ve duruma göre sadece rakamlar ile nokta işareti veya sadece rakamlar kabul edilmektedir. Windows işletim sisteminde Bölgesel Ayarlar olarak noktalama işareti olarak virgül veya nokta seçili olabilmektedir. Yukarıda sayısal edit kutularında sadece nokta işaretinin kullanıldığı belirtilmişti. Kullanıcının nokta yerine virgüle basması durumunda, program virgülü noktaya dönüştürmekte ve sayısal edit kutusuna nokta olarak yazmaktadır. Bu şekilde, nümerik tuş bölümünde eğer Bölgesel Ayarlardan dolayı nokta yerine virgül etkin durumdaysa, kullanıcının bölgesel ayarları değiştirmesine gerek kalmadan programın kendisi sayısal edit kutuları için virgül yerine ekranda nokta işareti basmaktadır.

62 47 Şekil 6.5. Program da açılan kutu Yukarıda bir örneği görülen açılan seçim kutusu kontrolü de edit kutularında olduğu gibi programın interaktif bileşenlerinden biridir. Açılan seçim kutularında edit kutularından farklı olarak kullanıcının ekrandan klavye aracılığıyla bir değer girmesi değil, Mouse yardımıyla daha önceden girilmiş olan değerlerden birini seçmesi sağlanır. Açılan seçim kutuları iki türde olabilmektedir. Birinci tür yukarıdaki örnekte görüldüğü gibi seçilecek yazının solunda seçilecek öğeyi ifade eden minyatür bir resim içeren açılan edit kutularıdır. İkinci tür ise aşağıda bir örneği görülen sadece yazısal ifade içerenlerdir: Şekil 6.6. Programda kullanılan aydınlatma resimleri Yukarıda, programda kullanılan resim kontrolleri görülmektedir. Resim kontrolleri, programlarda kullanıcıyı görsel olarak bilgilendirmek amacıyla kullanılmaktadır. Bu kontroller gerektiğinde statik veya kullanıcıyla etkileşebilen dinamik bir yapıda olabilmektedir. Aydınlatma Hesabı Programında kullanılan tüm resim kontrolleri herhangi bir interaktif özelliğe sahip olmayan statik yapıdadır.

63 48 Ayrıca resim kontrolleri, görüntüledikleri resmin oluşturulma yöntemine göre de ikiye ayrılabilir. İçerdikleri resim önceden oluşturulmuş hazır bir resim olabileceği gibi (Bitmap görüntü) programın çalışması sırasında çizilerek ve/veya boyanarak oluşturulan bir resim de olabilir. Örneğin Aydınlatma Hesabı Sonuç Ekranında oluşturulan resim, eldeki verilere göre program tarafında çizim ve boyama fonksiyonları kullanılarak oluşturulmuş bir resimdir: Şekil 6.7. Işıklıkların yerleştirilmesi Yukarıda örnekleri görülen düğme kontrolleri, kullanıcının Mouse ile üzerlerine gelip tıklaması halinde çalışan bir altprograma sahiptir. Her düğme kontrolünün kendine özel bir altprogramı bulunmaktadır. Örneğin İleri yazılı düğme, bir sonraki pencereyi görünür hale getirmekte ve mevcut pencereyi görünmez yapmaktadır.

64 49 Yukarıda, içi boş bir grup kutusu kontrolü görülmektedir. Grup kutuları, benzer görevlere sahip öğeleri, kullanıcının daha kolay ayırt edebilmesi için gruplandırmak amacıyla kullanılmaktadır. Grup Kutularında aynı amaca hizmet eden farklı türde kontroller yer alabilmektedir. Örneğin Oda Bilgileri grup kutusu kontrolü aşağıda görülen bileşenleri içermektedir: Şekil 6.8. Aydınlatılacak mekânın geometrik ölçüleri

65 50 Şekil 6.9. Tek pano beslemeli sistemde ısınma ve kesit hesabı Bu pencere üzerinde yer alan görsel elemanlar programlama literatüründe Kontrol olarak adlandırılmaktadır. Programda kullanılan Kontrol ler aşağıda anlatılmıştır. Şekil Isınma hesabında işletme durumu İşletme durumu burada kablonun kullanım alanına göre kablonun taşıdığı akımı seçmek için kullanılmaktadır. Kablolar toprakta ve havada olma durumuna göre farklı akım taşıma kapasitelerine sahiptir. Şekil Gerilim düşümünde kesit hesabı

66 51 Gerilim düşümünde seçilen kesitin optimum olabilmesi için gerilim düşümü ve akım taşıma kapasitesinin uygun aralıklarda olması gerekir. Bu da kablo kesitine bağlıdır. Çizelge 6.1. Kabloların toprakta ve havada taşıdığı akım Kablo Kesiti Toprakta Havada 4x6 mm x10 mm x16+10 mm x25+16 mm x35+16 mm x50+25 mm x70+35 mm x95+50 mm x mm x mm x mm x mm x mm x mm Programda toplam güç projeden alınır. Talep faktörü için elde edilen çizelgelerden yararlanılır. Uzunluk ve kullanılan kablo ve kesit değerine göre gerilim düşümü hesabı yapılır. Gerilim düşümü hesabı yapılırken birden çok panonun olduğu durumda ele alınabilir. Şekil Çift pano beslemeli sistemde ısınma ve kesit hesabı

67 52 Şekil 6.12(Devam) Çift pano beslemeli sistemde ısınma ve kesit hesabı Şekil Üç pano beslemeli sistemde ısınma ve kesit hesabı

68 53 Şekil Çift pano beslemeli sistemde ısınma ve kesit hesabı detayı Şekil A.G dağıtım sistemlerinde mukavemet hesabına göre gerilim düşümü

69 Şekil Tek pano beslemeli sistem için akış diyagramı 54

70 Şekil İki pano beslemeli için akış diyagramı 55

71 Şekil Üç pano beslemeli sistem için akış diyagramı 56

72 Programda Çıktı Alma Programın sonuç ekranında Yazdır isimli düğme yer almaktadır. Bütün çıktı alma işlemleri bu düğme aracılığı ile yapılmaktadır. Bu düğmeye tıklandığında yazdırma işlemiyle ilgili tüm ayarlamaların yapılabildiği bir yazdırma penceresi ekrana gelmektedir. Windows işletim sisteminde yüklü olan yazıcıların listesi bu pencerede yer almakta ve varsayılan yazıcı otomatik olarak seçilmektedir. Kullanıcı eğer isterse çıktı alma işlemi için farklı bir yazıcı seçebilmektedir. Yine aynı pencereden yazıcı ile ilgili tüm ayarlamaların yapılabildiği ekranlara ulaşılabilmektedir. Kullanıcının Tamam düğmesine tıklamasıyla birlikte, Proje bilgileri, Aydınlatma Hesabı için girilmiş olan veriler, hesaplama detayları ve hesaplama sonuçları ışıklık yerleşim planı ile birlikte yazıcıdan yazdırılmaktadır Aydınlatma Hesabı Aydınlatma Hesabı Programında detayları ve kullanım şekli açıklanacak olan aşağıdaki katsayı referans tablosu kullanılmıştır: Çizelge 6.2. Aydınlatma hesabında kullanılan oda oranları 1.0, 0.25, 1.0, 0.17, 1.0, 0.16, 1.0, 0.20, 0.6, 0.14, 0.6, , 0.36, 1.5, 0.25, 1.5, 0.23, 1.5, 0.29, 1.0, 0.21, 1.0, , 0.44, 2.5, 0.33, 2.5, 0.32, 2.5, 0.40, 1.5, 0.27, 1.5, , 0.51, 4.0, 0.41, 4.0, 0.39, 4.0, 0.49, 2.5, 0.35, 2.5, , 0.58, 8.0, 0.53, 8.0, 0.50, 8.0, 0.62, 5.0, 0.46, 5.0, , 0.18, 1.0, 0.09, 1.0, 0.09, 1.0, 0.11, 0.6, 0.07, 0.6, , 0.30, 1.5, 0.16, 1.5, 0.15, 1.5, 0.19, 1.0, 0.13, 1.0, , 0.40, 2.5, 0.23, 2.5, 0.22, 2.5, 0.28, 1.5, 0.17, 1.5, , 0.47, 4.0, 0.30, 4.0, 0.29, 4.0, 0.36, 2.5, 0.24, 2.5, , 0.54, 8.0, 0.41, 8.0, 0.37, 8.0, 0.47, 5.0, 0.33, 5.0, 0.22

73 58 C++ programlama dili yapısında çok boyutlu bir sabit dizisi olarak görülen bu tabloda Oda tipi, Işık kaynağı türü ve Oda oranına bağlı olarak Aydınlık verimi elde edilmektedir: Tabloda iki tip oda bulunmaktadır. "Tavan %70 Açık, Duvar %50 Orta Açık" olan oda tipine ait katsayılar tabloda ilk 5 satırda yer almakta, "Tavan %50 Orta Açık, Duvar %30 Koyu" olan oda tipine ait katsayılar tabloda son 5 satırda yer almaktadır. Tabloda, her oda tipi için 6 tip ışık kaynağı yer almaktadır. Bunlar ikili sayı blokları (ilk sayı oda oranı, ikincisi aydınlık verimi) şeklinde toplam 6 sütun olarak tabloda yer almıştır. Bu ışık kaynağı tipleri sırasıyla Direkt, Yarı Direkt, Dağıtılmış, Serbest Dağıtım Yapan, Yarı Endirekt ve Endirekt ışık kaynaklarıdır. Örneğin, "Tavan %70 Açık, Duvar %50 Orta Açık" oda tipi ve Direkt ışık kaynağı için tablodan 1.0, 0.25 ikilisini alıyoruz. Bu ikilinin ilk sayısı oda oranı, ikincisi aydınlık verimidir. Tabloda her bir ışık kaynağı için 5 adet ikili bulunmaktadır. Diğer bir deyişle elimizde 5 adet referans bulunmaktadır. Örneğin "Tavan %70 Açık, Duvar %50 Orta Açık" oda tipi ve Direkt ışık kaynağı için tablodan elde edeceğimiz 5 adet referans aşağıdaki gibidir: 1.0, , , , , 0.58 Bu referanslarda ilk değerler olan oda oranlarından ikinci değerler olan aydınlık verimlerine ulaşmaktayız.

74 59 Doğal olarak, Aydınlık Hesabı Programında kullanıcının gireceği veriler sonucunda hesaplanan oda oranları, bu tablodaki oda oranlarıyla büyük ihtimalle aynı olmayacaktır. Dolayısıyla herhangi bir oda oranına karşılık gelen aydınlık verimini elde edebilmek için tablodaki veriler yardımıyla doğrusal enterpolasyon yapmak gerekmektedir.

75 60 7. AYDINLATMA ve HESAPLAMALAR 7.1. Genel Ergonomi, insanın anatomik, fizyolojik ve psikolojik boyutlarını inceleyen ve bu verilere bağlı olarak, ürün tasarlamasına katkıda bulunan bir bilim dalıdır. Buradaki amaç, bir yandan insan verimi ve konforunu arttırmak diğer yandan tasarlanan çevrenin insan için güvenli olmasını sağlamaktır. Bir ışık üretecinden çıkan ışık enerjisini ışınları ile istenilen yöne gönderilerek, istenilen yerlerin, cisimlerin gösterilebilmesini, belirtilmesini, ayırt edilebilmesini ve renklendirmesinin sağlanması işlemlerinin hepsine birden aydınlatma denir. Görme ve görmeyi ışık enerjisi ile sağlayan bir uygulamadır. Işık bilgisi yardımı ile ışığın gereç ve renkler üzerinde ve içindeki fiziki değişikliklerinin etkilerini, iyi görünüşü sağlamasını, ışık kaynaklarının amaca uygun seçilmesini, kullanılmasını araştıran ve uygulayan bir bilim ve teknik dalıdır. Işık cisimleri görmemize ve renkleri ayırt etmemize yarayan, doğada rastlanan radyo dalgaları, kızıl ötesi ışınları, mor ötesi ışınları röntgen ve gama ışınları gibi elektromanyetik dalgalardan biridir. Bir cismin görülebilmesi için ışık yayması veya ışığı yansıtması gerekir Görme İnsanın duygusal ve algısal veri kapsamında, aydınlatma ile görsel algılama önemli bir yer tutmaktadır. Bütün algılamaların %80 ile % 90 ı görme ile gerçekleştirilmektedir. Görme duyumları ise, renk ve ışık uyaranları meydana getirmektedir. Görme ışık enerjisi ışınları ile sağlanır. Doğal veya yapma bir ışık üretecinden doğrudan doğruya veya yansıyarak gelen ışınların göze ulaşması görmeyi sağlar.

76 61 Aydınlatmanın birinci amacı iyi görmeyi sağlamaktır. Görülecek veya gösterilecek; şekil, cisim, renklerin doğru olarak seçebilmektir. Görüşü uzun süre yorulmadan, zorlanmadan ve yanılgısız sürdürmeyi sağlayan, ruhsal uyumu kolaylaştıran, kullanım amacına uygun olarak seçilmiş armatürlerle oluşturulmuş alanlar ise doğru aydınlatılmış alanlardır. Mimari özellikler Mekânsal Kurgu İşlevsel Özellikler Çalışma Düzlemi Yüksekliğinin Belirlenmesi Ortam için gerekli aydınlık düzeyinin tespiti Uygun Armatürlerin Komşu mekânların aydınlık düzeyinin Renk Özellikleri Kamaşmayı önleyen montaj Armatürlerin Yerleştirilmesi Uygun Gölgeleme Sağlayan Montaj Şekil 7.1. Ergonomide aydınlatma sistemi tasarımı [3] Yukarıdaki blok diyagramında görüldüğü üzere aydınlatması yapılacak mekan için gerekli olan özellikler belirtilmiştir Mimari özellikler Mimar yapılan projeleri hazırlarken mimari ve fonksiyonu yönünden olduğu gibi aydınlatması yönünden de sorumludur. Çünkü yapının fonksiyonu ve bulunduğu bölgenin özellikleri göz önünde tutarak hazırlayacağı mimari projede yapıyı dışardan belirtecek, içeride bölümlerde kendi özelliğine ve fonksiyonuna göre uygulanabilen

77 62 aydınlatma şekillerini de araştırıp, seçmesi ve bunların mimarisiyle birleştirilmesi gerekir. Mimar burada belirtilen işleri yaptıktan sonra geriye kalan kısımda armatürlerin yapıya yerleştirilmesi, armatürler arasındaki mesafenin ne kadar olacağı, kullanılan armatüre göre armatür sayıları farklılık gösterecektir. Bunlarda göz önüne alınarak iç mekânların özelliklerine bakılacak olursa. [3] Oturma odalarında, gözü yormayacak aydınlık düzeyi; sıcak ışık renkleri kullanılarak endirekt aydınlatma yoluyla sağlanmalıdır. Armatürlerin ekranı gibi yansıma yapabilecek objelere göre konumlandırılması gerekir. Bu bölüm lokal aydınlatma ile desteklenerek, orada daha yüksek bir aydınlık seviyesi sağlamak faydalı olacaktır. Oturma odalarında kuvvetli halojen lamba kullanmaktan kaçınmak gerekmektedir. TV seyrederken ortamda bir miktar aydınlık düzeyi sağlanmalıdır. Dimmerlenebilir armatürlerle bu imkân sağlanabilir. Çocuk odası için genel aydınlatma için tavandan yansıtarak endirekt aydınlatma kullanılmalı, kitap okuma için başucu aydınlatması yapılmalıdır ve dimmerlenebilir alanların tercih edilmesi faydalı olur. Dolabın cm. önüne yerleştirilecek yönlendirmeli armatürlerle renk geri verimi, iyi ışık kaynakları kullanılarak dolap önü aydınlatması sağlanabilir. Çocuk odalarında homojen olarak yeterli aydınlık düzeyi sağlanmalıdır. Yemek odası çok büyük değilse masa üzerine bölgesel aydınlatma yeterli olur. Büyük salonlarda genel aydınlatma da uygulanmalıdır. Sıcak renkli ışık kaynakları kullanılmalı ve masa üzerinde yüksek aydınlık düzeyi sağlanmalıdır. Masa üzerinden m. Yükseklikte olacak şekilde tavandan asılı lambalar ideal aydınlığı sağlayacak ve masada oturan kişilerde kamaşma yapmasını engelleyecektir. Yemek odaları için gerekli aydınlanma şiddeti 100 lux dür. Koridorda ışık kaynaklarını koridor boyunca dizmek uygundur. Tablo, duvar aydınlatması için yönlendirilmeli armatürler ya da tablo aplikler kullanılabilir. Geniş

78 63 açılı armatürler kullanılmalı, koridorla odalar arasında çok büyük aydınlık seviyesi farkı olmamasına dikkat edilmelidir. Birbirine geçiş yapılan alanların arasında maksimum 3 kat aydınlatma düzeyi farkı olmalıdır. Koridorlar için gerekli aydınlanma şiddeti 100 lux dür. Mutfak evin diğer bölümlerine göre daha yüksek aydınlık seviyesi sağlamak, kullanım kolaylığı açısından faydalı olacaktır. Dolap altında kullanılacak flüoresan tipi armatürlerle tezgah üstünde lokal aydınlatma yapılabilir. Genel aydınlatma, sarkıt veya sıvı üstü camlı tipte armatürlerle ve sıcak renkli ışık veren lambalar kullanılarak sağlanabilir. Kompakt flüoresanlarla gerekli mekân aydınlığı sağlanabilir. Dolap içerisinde dekoratif amaçlı, noktasal aydınlatma yapılabilir. Mutfak için gerekli aydınlanma şiddeti 300 lux dür. Banyoda neme dayanıklı sıva üstü armatür ve aplikler kullanılabilir. Önü camlı armatür veya kapalı tip lambalar seçilmelidir. Ayna önlerine ışığın göz almasını önlemek amacıyla armatürler aynanın iki yanına konulmalı, ışığın geliş doğrultusuyla bakış doğrultusunun geniş açı yapması sağlanmalıdır. Ya da ışık kaynakları büyük yüzeyli seçilerek, güçlü noktasal tek kaynaktan kaçınılmalıdır. Amaç aynayı değil, kişiyi aydınlatmaktır. Buna göre armatür yerleşimi belirlenmelidir. Banyoda genel aydınlatma şiddeti 100 lux, ayna önünde 500 lux olmalıdır Ortam için gerekli aydınlık düzeyi Aydınlatma tekniği; mekânlarda iyi görsel sonuçlar ve iyi bir ışık ortamı sağlayacak biçimde belirlenmiş kurallara uygun olarak, değişik ışık kaynaklarından yararlanma ilkesine dayanmaktadır. Mekânlarda iyi bir aydınlatma gerçekleştirilebilmesi için dikkat edilmesi gereken hususlar; Aydınlatma yapılacak mekâna uygun bir aydınlatma düzeyi seçilmelidir. Mekânlarda kullanılan malzemenin biçim ve ayrıntılarının algılanabilmesi için, ışık yönelimi sağlanmalıdır.

79 64 Mekânlarda bulunan duvar ve tavan ya da diğer yüzeylerin kirlenmesi ile bu yüzeylerin görünümünde azalmalar meydana gelmektedir. Kirlenme faktörü aydınlatma için önemli bir unsurdur. Işık etkinliği ve verimliliği yüksek aydınlatma gereçleri kullanılmalıdır. Mekânlarda tavanla ve duvarlarda kullanılan malzemenin yansıtma katsayısı dikkate alınmalıdır Aydınlatma Ekonomikliği Bir aydınlatmanın ekonomik olup olmadığı, ilk tesis masrafları, işletme masrafları ve aydınlatmanın sonucu incelendikten sonra anlaşılır. İlk tesis ve işletme masrafları bakımından, örneğin tesisatın akkor telli lâmba veya flüoresan lâmba ile yapılması durumunda hangisinin daha ekonomik olduğu ve aydınlatma sonucu bakımından da aydınlatmanın isteklere ve standartlara ne derece uygun olduğu araştırılır. Biliyoruz ki bir aydınlatma tesisatı, ne kadar iyi ve standartlara uygun yapılırsa gözün görme yeteneği de o kadar büyük olur. İyi aydınlatılan bir yerde işin verimi ve kalitesi artar; yoğunluk azalacağı için kazalarda azalır. Bu yüzden iyi bir aydınlatma daima ekonomiktir. Çizelge 7.1. Bir dizim evinde çeşitli aydınlık şiddetleri dizme güçleri ve masrafları [10] Doğal Ayd. Yapay Aydınlatma 300 lx 100 lx 20 lx Bir saatte dizilen harf sayısı Dizgi hatası (%) 0,6 0,6 0,75 1,4 Mürettibin çalışma gücü (%) harfin dizilme süresi 1 saat 1 saat 1 saat 7 dak. 1 saat 18 dak harfin dizgi masrafı (2 TL/saat) 2 2 2,22 2, harfin dizilmesi için aydınlatma masrafı (40 krş/kwh) - 0,09 0,032 0,008 Toplam masraf (TL) 2,00 2,10 2,26 2,60

80 65 Çizelge 7.2. Çeşitli mekanlar için gerekli olan aydınlatma şiddeti. YER GENEL YER GENEL lux lux KONUTLAR MAĞAZALAR Oturma Odaları 50 Vitrinler 1000 Mutfaklar 125 Büyük kentlerdeki satın alma merkezleri(genel aydınlatma) 1000 Yatak Odaları 50 Spotla ek aydınlatma 5000 Giriş holü,merdivenler,çatı karı,ambar,garajlar 50 Diğer yerlerde (genel aydınlatma) 500 BÜROLAR Spotla ek aydınlatma 2500 Resim büroları,kadastro,harita 2500 Mağaza İç Mekanı Projeler,teknik resim,mimari 750 Büyük mağazalar 500 Dekoratif resim ve krokiler 500 Büyük kentlerin ticaret merkezleri 500 Muhasebe ile ilgili aygıtlar 500 Diğer yerler 250 Hesaplamalar 400 DEPOLAR Daktilo odası 500 Genel mağazalar(az uğranan bölümler) 25 Belgelerin bulunduğu salon 100 Fabrika Mağazaları(çok uğranılan bölümler) Yönetim büroları 250 Büyük parçaların yeri 50 Bekleme salonları 150 Küçük parçaların yeri 100 Konferans salonları 200 Çok küçük parçaların yeri 200 Kantinler 150 MÜZELER 150 OKULLAR Tablolar(bölgesel aydınlatma) Yuvalar, anaokulları 100 Heykel ve diğer nesneler 400 Sınıflar 200 TİYATROLAR Jimnastik salonları 100 Giriş ve fuaye 200 İlkokullar, sınıflar 250 Salon 50 Deney sınıfları 300 Orkestra yeri 100 Toplantı salonu 150 İBADETHANE 80 Jimnastik salonu 150 SİNEMALAR Meslek Okulları Giriş ve kasa 200 Biçme ve ütüleme salonları 400 Fuaye 50 Mutfaklar 250 Salon 100

81 Aydınlatmada yüzeylerin etkisi Bir hacimde yapılan eylemlerle ilgili çalışma düzleminde yoğun görme koşullarının sağlanmasının yanında, mekanı sınırlayan iç yüzeylerin, aydınlatma aygıtlarının ve yüzeylerin birbiri ile ilgili ışıklık ve renk karşıtlıkları ile ilgilidir. İç mekanlardaki yüzeyleri açık ya da koyu olması yani, üzerine gelen ışığı az ya da çok yansıtması aydınlatma bakımından çok önemlidir. Örneğin, ayna gibi parlak yüzeylerin ışığı yansıtmasıyla ilgili fiziksel özellikler iyi bilinmediği zaman iç mimaride yanlış kullanımlar olabilir. Donuk yüzeyler ise, üzerine gelen ışığı yayınık olarak yansıttıkları için, her doğrultudan kolaylıkla algılanabilir. Bu tür yüzeylerin açık ya da koyu olması yüzeye gelen ışığın az ya da çok yansımasını sağlar. Dolayısıyla, aynı ışık altında aydınlatıldıkları zaman yansıtma çarpanları değişik olan bu yüzeylerin görünürlükleri (ışıklıkları) de ayrı olur. Bu nedenle hacimde kimi yüzeyler daha çok, kimi yüzeyler daha az ışıklı olarak algılanır. Mekân da kullanılan malzemelerin yansıtma faktörü (çarpanı) ; yüzey üzerine düşen ışığın yansıma oranını belirtmektedir. Aydınlatma sistemi planlamasıyla yüksek yansıtmalı malzeme ve renk kullanılan mekânlar, daha verimli aydınlatılmakta ve düşük yansımalı odalardan daha geniş ve sıcak görünmektedir. Bu nedenle, mekânlarda aydınlatma yapılmadan önce malzemenin yansıtma özelliğinin bilinmesi gerekir. Aydınlatma planlamasında, yüksek yansıtmalı malzeme ve renk kullanılan mekânlar düşük yansıtmalı malzeme ve renk kullanılan mekânlara göre daha verimli aydınlatılmakta ve diğer mekânlara göre daha geniş ve sıcak görünmektedir.

82 67 Çizelge 7.3. Mimari yapıda kullanılan renklerin yansıtma % değerleri Renk Yansıtma % Renk Yansıtma % Sıva(açık) 47 Kahverengi bej 28 Kireç Sıvası 47 Limon sarısı 49 Alçı, Sıva 78 İnci beyaz 72 Mermer 68 Fildişi 59 Kağıt 78 Açık fildişi 69 Metal 80 Kükürt sarısı 72 Mine 64 Safran sarısı 51 Beton 27 Çinko sarısı 65 Ahşap(koyu renk) 15 Gri bej 31 Çimento 27 Zeytin sarısı 30 Cam 6 Kolza sarısı 55 Tuğla 20 Trafik sarısı 56 Ahşap(açık renk) 52 Toprak sarısı 33 Yeşil Bej 52 Köri sarısı 26 Bej 49 Kavun sarısı 49 Kum Sarısı 46 Katırtırnağı sarısı 44 Sinyal Sarısı 50 Dalya çiçeği sarısı 46 Altın Sarısı 43 Solgun sarısı 45 Bal Sarısı 31 Sarı portakal 29 Mısır Sarısı 38 Kırmızı portakal 18 Nergis sarısı 39 Solgun turuncu 36 Açık kırmızı turuncu 40 Saf turuncu 25 Trafik turuncu 24 Gül Kurusu 28 Sinyal turuncusu 23 Açık gül 45 Derin turuncu 30 Mercan kırmızısı 14 Ayva turuncusu 26 Gül 22 Ateş kırmızısı 12 Çiçek kırmızısı 19 Sinyal kırmızısı 11 Trafik kırmızısı 14 AL pembe 11 Ayva kırmızısı 26 Yakut kırmızısı 9 Ahudu kırmızısı 13 Mor kırmızısı 7 Doğu kırmızısı 14 Şarap kırmızısı 7 Kırmızı eflatun 18 Kırmızımsı menekşe 12 Siyah kırmızısı 5 Pas kırmızısı 8 Erika menekşe 25 Kahverengi kırmızısı 8 Parlak mavi 15 Bej kırmızı 32 Gri mavi 7 Domates kırmızı 12 Gök mavisi 12 Açık mavi 23 Kızıl mavi 9 Kobalt mavisi 6 Çelik mavisi 5

83 Işıklıkların seçilmesi Işıklık seçiminde aydınlatması yapılacak mekânın yukarıda belirtilen gerekli olan aydınlatma lux değeri ve mimarisine bakılarak armatür seçimi yapılır. Aydınlatma araçlarının detayları, yapı elemanları ile birleşmeleri zorunludur. Çünkü aydınlatma araçları ve elemanları artık yapının esas elemanları olmuştur. Bunun yanı sıra kullanılacak armatürün özelliklerinin bilinmesi gerekir. Aydınlatma ışıklıkları ışık üreticilerin yayınladığı ışınları, aydınlatma aracına şekline yapıldığı gerecin cinsine ve rengine göre; yansıtır, geçirir dağıtır, toplar, renklendirir, yöneltir. Fakat bu işler yapılırken Işık akısının bir kısmı da araç tarafından yutulur Işıklıkların yerleştirilmesi Işık üreticilerinin duvar ve tavanlarda açıkta ve gizli yerde olması, aydınlatma araçları yerlerinin uygun seçilmesi ve ışık üreticilerinin aydınlatma alanına uzaklık ve yakınlığı da aydınlatma verimini etkiler. Aydınlatma araçlarını genel olarak aydınlatma şekline göre tavanda en verimli ve en kaliteli aydınlatma sağlayacak şekilde yerleştirilmesine ait oda ölçüleri ile aydınlatma araçları ve askı uzunlukları arasında aşağıdaki bağlantılar vardır. Yapı içinde yapı dışında, rutubetli yerlerde, yapı mimarisini yansıtmayı sağlayan, amaca uygun aydınlatmayı belirleyen aydınlatma araçları tavanlara asılı, gömülü, yarı gömülü, yapışık, kollu veya hareket edebilen şekilde montajı yapılabilir. Montaja göre de aydınlatma hesabı değişir. Göz kamaşmasını başlıca üç etmen etkiler. Bunlar, ışıklıkların yerleştirilme yüksekliği, odanın şekli ve boyutları, ışıklıkların yerleştirilme konumlarıdır. Göz kamaşmasına yol açmayacak ışıklık düzeyi saptanırken odanın boyutları ve ışıklığın yerleştirilme yüksekliği göz önüne alınır. Yerleştirme yüksekliği azaldıkça göz kamaşması riski çoğalır.

84 l b r a b Şekil 7.2. Aydınlatmanın verimini etkileyen ölçüler r: lâmbanın tavana en verimli askı uzunluğu l: lâmbaların çalışma düzlemine uzaklığı a: lâmbaların ara uzaklığı b= a/2 ye yaklaşılır. h: tavanın çalışma düzlemine uzaklığı H: oda ve tavan yüksekliği Çalışma düzlemi yüksekliğinin belirlenmesi Üzerinde işlem yapılan cisim ve yüzeylerin gereğinden fazla veya az aydınlatılmasının, esas işin görülmesini güçleştirdiği açıktır. Aynı zamanda göz uyumu da zorlaşacaktır. Nesnelerin net olarak görebildiği en yakın mesafe yaş guruplarına göre aşağıdaki gibi sınıflandırılmıştır. 16 yaş için 8cm. 22 yaş için 12,5 cm 44 yaş için 25 cm 50 yaş için 50 cm 60 yaş için 100 cm (1)

85 70 Uygun aydınlatma için ise masa ve iş görme yüzeyinin yüksekliği doğru belirlenmeli, oturma yüksekliği ile arasındaki fark doğru değerlendirilmelidir Bazı Aydınlatma Araçları Ve Özellikleri Resim 7.1. Klasik 150W akkor lâmba [7] Yapı 1. Ürün kodu A CL şeffaf V çalışma gerilimi 4. E27 duylu lm. ışık akısı Resim 7.2. Halojen 150W lâmba [7] Yapı saat ömürlü 2. şeffaf

86 V çalışma gerilimi 4. E27 duylu lm. ışık akısı Resim W kompakt flüoresan lâmba [7] Yapı 1. Ürün kodu DELL LL 15W/ saat ömürlü V çalışma gerilimi 4. E27 duylu lm. ışık akısı Resim W flüoresan lâmba [7] Yapı 1. Ürün kodu DELL LL 15W/ saat ömürlü

87 V çalışma gerilimi 4. G5 duylu lm. ışık akısı mm uzunluk Resim W flüoresan lâmba [7] Yapı 1. Ürün kodu FQ 24W/ saat ömürlü V çalışma gerilimi 4. G5 duylu 5. Kırmızı renk veriri lm. ışık akısı mm uzunluk

88 73 Resim W yeşil renkli flüoresan lâmba [7] Yapı 1. Ürün kodu FQ 24W/ saat ömürlü V çalışma gerilimi 4. G5 duylu 5. Yeşil renk verir lm. ışık akısı mm uzunluk 7.3. Aydınlatma Şekilleri Kullanılan aydınlatma aracına bağlı olup, bu ışık üretecinden çıkan ışınların araçtan geçmeyen, geçen ve yansıyanların, aşağı doğru giden ile yukarı doğru giden ışınlar arasındaki orana verilen addır. Aydınlatma şekilleri direkt, yarı direkt, dağınık, yarı endirekt, endirekt aydınlatma olmak üzere 5 kısımda incelenir Direkt aydınlatma Işık üretecinden çıkan ışınların bir bölümü doğrudan doğruya, bir bölümü de aydınlatma aracının yardımı ile aydınlanacak alana gönderildiği için en yüksek aydınlatma verimi sağlanır. Ancak kesin sınırlı sert gölge yapar eşit aydınlık olmaz.

89 74 Fazla yansıma olur. Yansıma göz kamaşmasına neden olduğundan dolayı gözler yorulur ve baş ağrısı yapar. Bu sakıncaları azaltmak için tavanda ışık üretecinin sayısını arttırarak ve üreticiyi aydınlatma aracının içinde derine koyarak ve ışık ana doğrultusunu bilinçli saptayarak bunlar önlenebilir. Direkt aydınlatma genel olarak yüksek tavanlı yapılarda, tavanların görünmesi gerekli olmayan ve devamlı ışık kullanılan atölye, imalathane, fabrika v.b gibi binalarda kullanılır. Resim 7.6. Direkt aydınlatma armatürü [13] Yarı direkt aydınlatma armatürü Aydınlatma aracından bir kısım ışınlar duvar ve tavanlara yayılarak buralardan yansıyarak aydınlatma alanına geldiğinden gölgeler yumuşar sert hudutlar kalkar, kamaşma azalmaya başlar, verimi oldukça yüksek olduğundan ucuz bir aydınlatma şeklidir. Ancak ışık üretecinden çıkan ışınların bir kısmı tavan ve duvarlara gittiğinden bu gereçlerin cinsine ve rengine göre yutulduğundan aydınlatma verimi düşer. Endirekt aydınlatma tavan yüksekliği normal olan yapılarda, lokanta, yemek odası, mağaza gibi yapılarda fazla aydınlığa gereksinme duymakla beraber duvarların görülmesi istenen işyerlerinin aydınlatılmasında bu şekilde aydınlatma kullanılır.

90 Dağınık aydınlatma Işık üretecinden çıkan ışık ışınları her yönde dağıldığından mühim kısmı duvar ve tavanlardan yansıyarak aydınlatma anlamına gelir. Bu ışınlar gölgeleri aydınlatarak yumuşatır. Çalışma alanındaki gölge, yansıma ve kamaşma azalmış olur. Ancak ışık ışınları duvar ve tavanlardan yansıyarak geldiğinden verim düşer, gölge, yansıma, kamaşma, az da olsa vardır. Dağınık aydınlatma genellikle okul, büro, kütüphane, hastane gibi yüksek tavanlı ve dekoratif olmayan yerlerde uygulanan sakıncaları az bir aydınlatmadır. Uzun süreli okuma, yazma ve çizme olmayan işlerde kullanılan aydınlatma şeklidir Yarı direkt aydınlatma Işık üretecinden çıkan ışınların çoğu, tavan ve duvarlardan yansıyarak, az kısmıda aydınlatma aracından geçerek aydınlatma alanına gelindiğinden, bütün tavan alanı ve bir kısım duvarlar artık ışık üretici durumundadır. Aydınlatma alanında gölgeler, yansıma ve kamaşma yok denecek kadar azdır. Yarı direkt aydınlatma yansıyarak yapılan bir aydınlatma şekli olduğundan duvar ve tavanların yuttuğu ışınlar dolayısı ile aydınlatma verimi düşük pahalı bir aydınlatma şeklidir Endirekt aydınlatma Aydınlatma ışık üretecinden çıkan ışınların tamamı duvar ve tavanlardan yansıyarak aydınlatılacak alana geldiğinden, artık nokta ışık üretici yerine büyük bir ışık üretici yüzey meydana gelir. Çalışma yüzeyinde birbirine eşit aydınlık çoğunluğu sağlanır, gölgeler, gözü yoran yansıma tamamen yok olmuştur. Ancak aydınlatma verimi düşük olduğundan kuruluşu ve işletme masrafı en fazla olan aydınlatma şeklidir.

91 76 Endirekt aydınlatma dekoratif tavan ve duvarlı yerler ile daimi çalışma olmayan, fazla ışık istenmeyen gece kulübü ve benzeri yerlerde kullanılmaktadır. Resim 7.7. Endirekt perfore reflektörlü armatür [13] 7.4. Aydınlatma Tekniği Temel Büyüklükleri Aydınlatma tekniği, ışığa ve aydınlatmacılığa ait hesap, ölçme ve değerlendirmeleri yapabilmek için aşağıdaki temel büyüklükleri tanımlanmış ve kabul edilmiştir Işık akısı Işık akısı, alan gibi bir büyüklük, yani nicel bir kavram olup, birimi lümen (lm) dir. Böylece aydınlık niceliği birimi de lümen bölü metrekare (lm/m 2 ) olarak tanımlanmış olur. Işık akısı Φ ile gösterilir. Birimi lümendir. Işık akısı genel olarak düzgün yayılmaz; uzayın farklı doğrultularında yoğunluğu farklıdır. Bir ışık kaynağının ışık akısı, bu ışık kaynağından çıkan ve normal gözün görmesine ait spektral duyarlılık eğrisine göre değerlendirilen enerji akısına denir.

92 77 Şekil 7.3. Işık akısının şematik gösterimi [8] Işık miktarı Işık miktarı Q ile gösterilir. Birimi lümen saniye veya lümen saattir. Bir ışık miktarının ışık akısı ve bunun etki süresi ile orantılıdır. Şekil 7.4. Işık miktarının şematik gösterimi [8] Işık şiddeti Işık şiddeti I harfi ile gösterilir. Birimi candeladır (cd). Noktasal ışık kaynakları için tanımlanır ve doğrultuya bağlı bir büyüklüktür. a : Hesabı yapılacak alanın genişliği m. b : Hesabı yapılacak alanın uzunluğu m.

93 78 H : Aydınlatması yapılacak alanın yüksekliği m. h : Işık kaynağının çalışma düzlemine olan yüksekliği m. h çd : Çalışma düzleminin zeminden yüksekliği m. η : verim d : Bakım ve işletme faktörü E 0 Ф 0 Ф L : Aydınlatması yapılacak alan için gerekli ışık akısı lx. : Gerekli toplam ışık akısı lm. : Lâmbanın verdiği ışık akısı lm. S : Aydınlatılacak bölgenin alanı mm 2 A : Tavanın beyaz ve duvarların oldukça beyaz olduğu durumu B : Tavanın oldukça beyaz ve duvarların koyu olduğu durumu gösterir. Aydınlatma hesabı, iç ve dış aydınlatma tesislerinde başka başka yollardan yapılır. Genel olarak iç aydınlatmada ışık akısı yöntemi kullanılır. Eğer aydınlatılacak yüzeyin sadece ortalama aydınlık düzeyinin hesabı yapılacaksa, hesaplamalar ışık akısı yöntemi ile yapılır. Işık akısı yöntemi ile yapılan hesaplamada verim yöntemi kullanılır. Verim yöntemine verim veya kullanma faktörü yöntemi denir. Bu yöntem daha çok iç aydınlatma tesislerinde kullanılır. Bu yöntemde duvar ve tavanın ışığı yansıtma % delerine ve çalışma düzleminin ise ışığı tam olarak yutup yutmadığına bakılır. Aydınlatma sistemi ışınların maruz kaldıkları yansımanın cinsi ve benzerleri ne olursa olsun ışık kaynaklarından çıkan Ф 0 toplam ışık akısının tamamı S çalışma düzlemine düşer ve orada yutulur. Bu durumda aydınlatılacak mekândaki çalışma düzleminin ortalama aydınlık düzeyi E o Φo = (7.1) S Gerçekte boş bir mekânda ışık akısının bir kısmı duvarlar, tavan ve aydınlatma aygıtları tarafından yutulur ve çalışma düzleminin ortalama aydınlık düzeyi Φo Φo Eo = η. = (7.2) S S

94 79 Burada η faktörü 1 den küçük bir sayı olup aydınlatmanın verimi veya kullanma faktörü adını alır ve çalışma düzlemine düşen Ф s ışık akısının ışık kaynaklarından çıkan Ф o toplam ışık akısına oranını gösterir. Φ Φ s η = (7.3) o Buradan aygıt verimi; Φayg η ayg = (7.3) Φ o Oda verimi de Φ s η oda = olur. (7.4) Φoda Aygıt verimi doğrudan seçilen aydınlatma aygıtına, oda verimi odanın geometrik boyutlarına, duvar ve tavanın yansıtma faktörlerine, dolayısıyla renklerine, aydınlatma aygıtlarının ışık dağılım eğrilerine, çalışma düzlemine göre yüksekliklerine ve yerleştirme şekillerine bağlıdır. Çeşitli oda modelleri üzerinde yapılan sayısız deneylerle aydınlatmanın toplam verimini veren tablolar hazırlanmıştır.

95 80 Çizelge 7.4. Oda oranlarına göre aydınlatma verim tablosu [11] Aydınlatma Tipi Direk Aydınlatma Yarı Direk Aydınlatma Karma Aydınlatma Serbest Dağıtım Aydınlatma Yarı Endirekt Aydınlatma Endirekt Aydınlatma Aydınlatma Verimi 75% 80% 80% 100% 80% 70% Oda Oranı G/h2 Ayd. Verimi ηav Oda Oranı G/h2 Ayd. Verimi ηav Oda Oranı G/h2 Ayd. Verimi ηav Oda Oranı G/h2 Ayd. Verimi ηav Oda Oranı G/h2 Ayd. Verimi ηav Oda Oranı G/h2 Ayd. Verimi ηav 1,0 0,25 1,0 0,17 1,0 0,16 1,0 0,20 0,6 0,14 0,6 0,11 TAVAN % 70 AÇIK 1, ,5 0,25 1,5 0,23 1,5 0,29 1,0 0,21 1,0 0,20 DUVARLA 2, ,5 0,33 2,5 0,32 2,5 0,40 1,5 0,35 1,5 0,26 R %50 ORTA 4, ,0 0,41 4,0 0,39 4,0 0,49 2,5 0,46 2,5 0,34 AÇIK 8, ,0 0,53 8,0 0,50 8,0 0,62 5,0 0,27 5,0 0,15 1, ,0 0,09 1,0 0,09 1,0 0,11 0,6 0,07 0,6 0,06 TAVAN % 50 ORTA 1, ,5 0,16 1,5 0,15 1,5 0,19 1,0 0,13 1,0 0,08 AÇIK 2, ,5 0,23 2,5 0,22 2,5 0,28 1,5 0,17 1,5 0,22 DUVARLA R %50 4, ,0 0,30 4,0 0,29 4,0 0,26 2,5 0,33 2,5 0,16 KOYU 8, ,0 0,41 8,0 0,37 8,0 0,47 5,0 0,24 5,0 0,11 Tablodaki değerler bir kenarı a veya b olan karesel odalar için doğrudur. Dikdörtgen kesitli (a.b) bir oda için η verimi 1 η = ηa + ( ηb ηa ) olur. (7.5) 3 formülü ile hesaplanır. Çizelge 7.1 de aydınlatma aygıtlarının sadece iki verimi, yani η ayg = % 70 ve % 80 değerleri göz önüne alınmıştır. Verimi η, ayg olan bir diğer aydınlatma aygıtı kullanıldığı zaman tablodan bulunan verim (η, ayg / η ayg ) ile çarpılmalıdır. Bu durumda ışık kaynaklarının verdiği Ф o toplam ışık akısı yardımı ile çalışma düzlemine düşen Ф s ışık akısı bulunur ve dolayısıyla çalışma düzleminin ortalama aydınlık düzeyi Φs Φo Eo = = η olur. (7.6) S S

96 81 Eğer çalışma düzleminin ortalama aydınlık düzeyi verilmiş ve ışık kaynaklarından çıkan Ф o toplam ışık akısı; E o. S Φ o = formülü kullanılır. (7.7) η Şekil 7.5. Aydınlatması yapılacak (500 lx.) mekânın geometrik ölçüleri [15] Şekil lm. Işıklık ve üretecinin mekâna yerleştirilmesi [15]

97 82 Şekil 7.7. Aydınlatması yapılacak (100 lx.) mekânın geometrik ölçüleri [15] Şekil lm. Işıklık ve üretecinin mekâna yerleştirilmesi [15] Aydınlatma özellikle geniş alanlara yayılan sanayi tesislerinde önemli bir ihtiyaçtır. Zira ışık olmadan üretim yapmak ve sanayinin devamını sağlamak imkansızdır m 2 lik 100x100 metre büyüklüğünde bir fabrikayı ele alalım burada aydınlatma gereksinimini karşılamak üzere tasarım yapalım. Bu fabrikaya gün ışığı girişi olmadığını varsayarsak bu alana kirlenme payını dikkate alarak 280 lüx aydınlık seviyesine göre 656 adet 125W civa buharlı, 317 adet 250W civa buharlı, 206 adet 400W civa buharlı, 243 adet metal halinde 250W, 135 adet metal halinde 400W seçenekleri karşımıza çıkmaktadır.