YÜKSEK AKIM LABORATUVARI [*] Gelişen teknolojilerle birlikte günlük yaşantıda kullanılan elektrikli cihazların sayısı artmakta ve buna bağlı olarak da şebekeden çekilen güç miktarı sürekli olarak artış göstermektedir.şebekeden çekilen gücün artması, bu gücü taşıyan kablo ve baraların etrafında meydana gelen magnetik alan seviyelerinin de artmasına neden olmaktadır. Başlıca magnetik alan kaynakları olarak, enerji iletim ve dağıtım hatları, şalt sahaları, bölgesel trafo merkezleri, sanayi, ofis ve hastane binaları trafo merkezleri ve bunların dağıtım baraları, vb. sayılabilir. Alçak gerilimde yüksek akımı taşıyan kablo ve baralar, binaların transformatör merkezleri ile ana dağıtım panoları, tali panolar ve yüksek güç tüketen cihazları arasında bulunurlar. Bu kablo ve baralar, geçtikleri bölgelerde yüksek magnetik alan meydana getirirler.
Genel halk için izin verilen magnetik alan maruziyet seviyesi 0.2mT ( 2 G ), mesleki maruziyet seviyesi 1 mt( 10 G ) [ICNIRP 2010]. 1 T = 10000 G Yüksek magnetik alanlar, başta insan sağlığı olmak üzere, hassas elektronik cihazlarda bozucu etkiye neden olmaktadır. Ölçme cihazları hatalı değerler gösterebilmekte, hassas üretim cihazları ve tezgahların çalışmaları etkilenmekte ve üretilen ürünlerde kalite düşmesi olabilmektedir. Özellikle hastanelerin ameliyathane ve yoğun bakım ünitelerinin bulunduğu ortamda bu durum büyük önem taşımaktadır. Ayrıca, data iletimi, data saklanması ve video görüntüleme sistemlerinde problemler ortaya çıkmaktadır. Laboratuvarda 50 Hz magnetik alanların ekranlaması için çeşitli malzemelerden,trafo sacı, bakır, alüminyum, galvanizli sac, paslanmaz çelik, çinkokullanılarak ekranlama etkinlikleri incelenecektir. Deneysel çalışmada dengeli üç fazlı sistemde beş değişik akım kademesi için magnetik alan ölçümleri ve ekranlama etkinlikleriincelenecektir. Magnetik alan nedeniyle bilgisayar ekranlarının etkilenmesi [*].
MAGNETİK EKRANLAMA Ekranlama Etkinliği (EE), ortamdaki magnetik alan seviyesinin, ekranlama sonrasında ölçülen seviyeye oranı olarak kısaca tarif edilebilir. Anlaşılmasının kolaylığı bakımından Eşitlikte verildiği gibi db cinsinden ifade edilir. B0 EE 20log B s [db] EE Ekranlama etkinliği db B o Ekranlamadanöncekimagnetik alan seviyesi mg B s Ekranlamadansonrakimagnetik alan seviyesi mg
Ekran Malzemesi İletkenlik σ Bağ. Geçirgen. µ r Deri Kalınlığı δ (mm) T Trafo Sacı 2.1739 x 10 6 4000 0.000763 G Galvanizli Sac 7.8229 x 10 5 500 0.0036 D DKP Sac 7.1429 x 10 6 700 0.0010 B Bakır 5.8824 x 10 7 1 0.0093 A Alimünyum 3.5714 x 10 7 1 0.0119 P Paslanmaz Çelik 6.6698 x 10 6 182 0.0093 K Kurşun 4.8426 x 10 6 1 0.0323 Ç Çinko 1.6949 x 10 7 1 0.0173 Uygun frekans kademesinde magnetik alan ölçümü için üretilmiş cihaz kullanarak ölçüm yapılması ile ortamdaki magnetik alanın büyüklüğü kesin olarak belirlenebilir. Laboratuarımızda bulunan magnetik alan ölçüm cihazları aşağıda gösterilmiştir.
DENEY DÜZENEĞİ VE ÖLÇME Magnetik alanların oluşturulması için 3 adet 220 / 5 Volt 5 kva tek fazlı transformatör ve altı adet varyak kullanılmıştır. Deney düzeneği aşağıda görülmektedir. Deney düzeneğinden her bir faz için yaklaşık 1000 Amper e kadar akım alınabilmektedir. Deney düzeneği Varyakların hassas ayarları ile istenilen akım değerlerinde trafolar baralar üzerinden kısa devre çalıştırılmakta ve baralardan geçen yüksek akımlar da baralar etrafında magnetik alan meydana getirmektedir. Birinci grup varyaklar ile şebekeden gelen 220 V ihtiyaca göre yaklaşık 30 V gibi bir değere ayarlanır, ikinci grup varyaklar şebeke gerilimine göre çok daha küçük gelen gerilim seviyesi sayesinde kısa devre çalışmada elde edilecek akım değerinin daha hassas olarak ayarlanmasına imkan sağlar.
Dengeli üç fazlı sistemlerde, deney setinde her bir fazdan geçen akım değerleri sırası ile 100, 200, 300, 400 ve 500 A olarak belirlenmiştir. Her akım kademesi için ortamda meydana gelen magnetik alan değerleri ve çeşitli ekranlar için ekranlamadan sonraki magnetik alan değerleri ölçülerek verilen ifade ile Ekranlama Etkinlikleri hesaplanacaktır. Ekran olarak kullanılan her bir kat malzeme 0.5 mm kalınlığında ve 1x2 metre boyutlarındadır. Dengeli üç fazlı sistemde her bir fazdan sırası ile0, 50, 100, 200, 300 A geçmesi durumunda, değişik ekran konfigürasyonu için ekrana 0.1, 0.6, 1.1, 1.6, 2.1 ve 2.6 metre mesafelerde Ekranlama Etkinlikleri çıkartılacaktır. Ekranlama etkinliğine [db] bağlı ekranlama yüzdesiveekranlıekransız alan arasındaki orantısal ilişki. Ekranlama Etkinliği [db] Ekranlama Yüzdesi (%) Ekransız Alan: Ekranlı Alan 6 50 2:1 20 90 10:1 40 99 100:1 60 99,9 1000:1 80 99,99 10.000:1 100 99,999 100.000:1 [*] www.fms-corp.com