olduğundan A ve B sabitleri sınır koşullarından

Benzer belgeler
TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Silindirsel Elektrot Sistemi

YRD.DOÇ. DR. CABBAR VEYSEL BAYSAL ELEKTRIK & ELEKTRO NIK Y Ü K. M Ü H.

SİLİNDİRİK ELEKTROT SİSTEMLERİ

SİSTEMİ YRD.DOÇ. DR. CABBAR VEYSEL BAYSAL ELEKTRIK & ELEKTRONIK YÜK. MÜH.

KORONA KAYIPLARI Korona Nedir?

YÜKSEK GERİLİM ENERJİ NAKİL HATLARI

Adı ve Soyadı : Nisan 2011 No :... Bölümü :... MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ARA SINAV SORULARI

Fizik 102-Fizik II /II

SIĞA VE DİELEKTRİKLER

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

Statik Manyetik Alan

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİNİN UYGULAMA ALANLARI

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

DİELEKTRİKLER 5.1 ELEKTRİK ALANI İÇİNDEKİ YALITKAN ATOMUNUN DAVRANIŞI

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

Jeodezi

Bölüm 24 Gauss Yasası

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

14. SİNÜSOİDAL AKIMDA DİRENÇ, KAPASİTE, İNDÜKTANS VE ORTAK İNDÜKTANSIN ÖLÇÜLMESİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

RİJİT CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

MAT355 Kompleks Fonksiyonlar Teorisi I Hafta 3

DENEY 4. KONDANSATÖRLERİN SERİ VE PARALEL BAĞLANMASI. 1) Seri ve paralel bağlı kondansatör gruplarının eşdeğer sığasının belirlenmesi.

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Manyetik Alan Kaynakları-1

Sığa ve Dielektrik. Bölüm 25

Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir.

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ BÖLÜM 7 DİELEKTRİK KAYIPLARI VE

STATIK VE MUKAVEMET 4. Ağırlık Merkezi. Yrd. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

Harita Projeksiyonları

Genel Olarak Bir Yüzeyin Diğer Bir Yüzeye Projeksiyonu

Elektromanyetik Dalga Teorisi

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFER LABORATUVARI ISIL IŞINIM ÜNİTESİ

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

Elektromanyetik Alan Kaynakları (1)

ELEKTROMANYETİK DALGALAR DERSİ YAZ DÖNEMİ

Elektrik ve Magnetizma

KONDANSATÖRLER Farad(F)

DENEYİN AMACI Akım uygulanan dairesel iletken bir telin manyetik alanı ölçülerek Biot-Savart kanunu

İnce Antenler. Hertz Dipolü

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

DAĞITIM ŞEBEKELERİNDE GERİLİM DÜŞÜMÜ HESABI Genel Tanımlar Doğru Akımda Enerji Dağıtımı

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

GERİLME ANALİZİ VE MOHR ÇEMBERİ MUKAVEMET

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-4 Kondansatörler ve Bobinler

Bölüm 1. Elektriksel Büyüklükler ve Elektrik Devre Elemanları

Elipsoid Yüzünde Jeodezik Dik Koordinatlar (Soldner Koordinatları) ve Temel Ödev Hesapları

Projeksiyon Kavramı. Meridyenler ve paraleller eşitliklere göre düzleme aktarılır. 1) m : harita üzerinde paralelleri çizen yarıçap

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

DERSİN ADI: MATEMATİK II MAT II (12) KUTUPSAL KOORDİNATLAR VE UYGULAMALARI 1. KUTUPSAL KOORDİNATLAR 2. EĞRİ ÇİZİMLERİ

Küre Küre Üzerinde Hesap. Ders Sorumlusu Prof. Dr. Mualla YALÇINKAYA 2018

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

KATI CİSİMLERİN BAĞIL İVME ANALİZİ:

Elektrik Devre Temelleri 11

5. Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülebilen Değerleri

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik II Dersi Birinci Ara Sınavı

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

İleri Diferansiyel Denklemler

ELEKTRİK VE MANYETİZMA

IV. BÖLÜM İLETKENLER 4.1 ELEKTROSTATİK DENGEDEKİ İLETKENLER

Gazlarda, Sıvılarda ve Katılarda Delinme ve Boşalma

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Elektriksel Potansiyel

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

T.C. AMASYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ EEM207/ GEEM207 ELEKTRONİK-I LABORATUVARI DENEY RAPORU

Mohr Dairesi Düzlem Gerilme

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

Elektronik cihazların yapımında en çok kullanılan üç yarıiletken şunlardır,

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

MAKSİMUM-MİNİMUM PROBLEMLERİ

ELK464 AYDINLATMA TEKNİĞİ

2014/2 MÜHENDİSLİK BÖLÜMLERİ FİZİK 2 UYGULAMA 4

Alternatif Akım Devreleri

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

KRİTİK YALITIM YARIÇAPI ve KANATLI YÜZEYLERDEN ISI TRANSFERİ İLE İLGİLİ ÖRNEK PROBLEMLER

KAYMALI YATAKLAR. Kaymalı Yataklar. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

12. SINIF. Ağırlık (%) SAYILAR VE CEBİR ÜSTEL VE LOGARİTMİK FONKSİYONLAR Üstel Fonksiyon 1 8 4

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

Parametrik doğru denklemleri 1

1. O(0,0) merkezli, 3 birim yarıçaplı. 2. x 2 +y 2 =16 denklemi ile verilen. 3. O(0,0) merkezli ve A(3,4)

ITAP_FOO Olimpiyat Deneme Sınavı: Elektrik Soruları 1 Başlangıç 24 Temmuz-Bitiş 2 Augost 2013

DEVRE VE SİSTEM ANALİZİ ÇALIŞMA SORULARI

Ders 3- Direnç Devreleri I

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Matematik Bölümü A-Grubu Bahar Yarıyılı Bölüm-III Özeti Ankara Aysuhan Ozansoy

KÜRESEL ELEKTROTLAR İLE ÖLÇME

Kondansatörler (Sığaçlar) Test 1 in Çözümleri. q 1. = = 600 µc yükü ile yüklenirken E 1. enerjisi;

4. y=-2 doğrusundan 5 birim uzaklıkta. 5. O(0,0) başlangıç noktasından 3 birim. 6. A(1,2) ve B(5,8) noktalarından eşit. 7. x=-2 doğrusundan ve A(2,0)

ÖĞRENME ALANI TEMEL MATEMATİK BÖLÜM TÜREV. ALT ÖĞRENME ALANLARI 1) Türev 2) Türev Uygulamaları TÜREV

fonksiyonu için in aralığındaki bütün değerleri için sürekli olsun. in bu aralıktaki olsun. Fonksiyonda meydana gelen artma miktarı

EEM211 ELEKTRİK DEVRELERİ-I

ALTERNATİF AKIMIN DENKLEMİ

DENEY 5 RC DEVRELERİ KONDANSATÖRÜN YÜKLENMESİ VE BOŞALMASI

Uzayda iki doğrunun ortak dikme doğrusunun denklemi

8. ALTERNATİF AKIM VE SERİ RLC DEVRESİ

TEMEL İŞLEMLER KAVRAMLAR

Transkript:

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Merkezleri aynı, aralarında dielektrik madde bulunan iki küreden oluşur. Elektrik Alanı ve Potansiyel Yarıçapları ve ve elektrotlarına uygulanan gerilimi U olan eş merkezli küresel elektrot sisteminde V potansiyeli yalnız r'ye bağlı olarak değiştiğinden, Küresel koordinat sisteminde Laplace denklemi d 2 V + 2 dv = 0 d r dr Denklemin genel çözümü V = A + B r olduğundan A ve B sabitleri sınır koşullarından r = için V = V = U r = için V = V 2 = 0 A = U B = U Potansiyel ifadesi V = U ( r ) E = dv dr bağıntısından Elektrik Alan E = U Küresel Elektrot Sistemi EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Elektrik yüklerinden yola çıkılarak elektrik alanı ve potansiyeli şu şekilde de hesaplanabilir. yarıçaplı küreyi kuşatan r yarıçaplı ( r ) küre yüzeyinde, küresel simetriden dolayı, D deplasmanı her noktada aynı olduğundan, D ds = Q denklemi D 4π = Q şeklini alır. D = εe olduğu bilindiğine göre D = Q 4π Elektrik alanı E = Q 4πε yerine konularak U = r E dr (Gerilim, Elektrik alanın r den r2 ye integralidir.) U = Q 4πε dr r E = Q 4πε 2 = Q U Gerilimi 4πε r ൬ ฬ r r = Q 4πε U = Q 4πε. = Q 4πε denkleminde Q 4πε = U yazılarak elektrik alanı bulunabilir. Elektrik alanı E = U [F/m] Küresel Elektrot Sistemi EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 2

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Potansiyel ifadesi V = E dr + K denkleminden elde edilir. V = U r + K K integral sabiti sınır koşulundan elde edilir: r = için V = V 2 = 0 olduğundan, K = U olur. Potansiyel V = U r [V] Küresel Elektrot Sistemi r = için elektrik alanın maksimum değeri E = E max = U r = için elektrik alanın minimum değeri E = E min = U EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 3

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Ortalama elektrik alanı, elektrotlara uygulanan gerilimin elektrotlar arası açıklığa oranı ile bulunur ve E ort ile gösterilir. Ortalama elektrik alanı E ort = U [F/m] E = E ort = U... 2 = U r ort denkleminden E nin E ort ya eşit olduğu r ort yarıçapı, r ort =. Şekillerde E = f r eğrisi, E max, E min ve E ort değerleri ve V = f(r) eğrisi gösterilmiştir. Küresel elektrot sisteminde elektrik alanının ve potansiyelin r ye göre değişimi EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 4

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Sistemin Kapasitesi Sistemin kapasitesi C = Q/U bağıntısından hesaplanır. Gerilim U = Q 4πε. olduğuna göre; Sistemin kapasitesi C = Q U = 4πε. [F] r, (m) Boşluğun dielektrik sabiti ε 0 = 8, 854. 0 2 [F/m] Sistemin Delinme Bakımından İncelenmesi Herhangi bir elektrot sisteminde maksimum zorlanma, ortamın delinme dayanımına eşit veya bundan büyük olduğu zaman (E max E d ), eğrilik yarıçapı küçük olan elektrot üzerinde, ortamda bir boşalma meydana gelir. EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 5

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Bazı Tanımlar Gerçek açıklık: a ile gösterilir. Eş merkezli küresel elektrot sisteminde a = Eşdeğer açıklık: α ile gösterilir ve bir elektrot sistemi için α = U Eş merkezli küresel elektrot sisteminde, E max = U α = U E max = ( ) α = ( ) E max olduğundan Buna göre eşdeğer açıklık, gerçek açıklıktan kadar daha küçüktür. V = f(r) eğrisinin r'ye göre türevi alınıp r = için teğet altı hesaplanırsa, bunun eşdeğer açıklığa eşit olduğu görülür. Küresel Elektrot Sistemi tanθ = dv ቚ = dr r=r NP = = α U = U NP EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 6

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Geometrik karakteristik: Genel olarak, basit küresel ve silindirsel elektrot sistemlerinde sistemin geometrik durumunu karakterize etmek ve aynı cins elektrot sistemleri arasında benzerlik koşulunu belirtmek amacı ile sistemin geometrik boyutları arasında oluşturulan orana Geometrik Karakteristik denir. Eş merkezli küresel sistem ile eş eksenli silindirsel sistemlerde sistemlerin geometrik bakımdan benzerlikleri için bir tek koşula gereksinim olduğu halde, yan yana veya iç içe küresel ve silindirsel sistemlerde, geometrik benzerlik için iki koşula, daha doğrusu iki geometrik karakteristiğe gereksinim vardır, p ve q ile gösterilen; Geometrik karakteristikler p = +a q = Eş merkezli küresel elektrot sisteminde a = olduğundan p geometrik karakteristiği q karakteristiğine eşit olur. p ve q geometrik karakteristikleri p = +( ) = = q Küresel Elektrot Sistemi EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 7

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi Faydalanma faktörü: η ile gösterilir. Eş merkezli küresel elektrot sisteminde η = α a = E ort E max denklemiyle tanımlanır. α =. = a p olduğundan μ faydalanma faktörü Faydalanma faktörü η = p dir. Genel olarak bir elektrot sisteminin η faydalanma faktörü, a elektrotlar arası açıklığı ve U gerilimi bilinirse, U = E max. α = E max. a. η bağıntısı yardımıyla E max elektrik alanı kolayca hesaplanır. EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 8

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi Örnek: Bir eş merkezli küresel elektrot sisteminde; a) Delinme bakımından en iyi düzendeki geometrik karakteristik (yarıçaplar arasındaki oran p = ) bağıntısını çıkarınız. b) = 20mm alarak delinme dayanımı E d = 50kV/cm ve bağıl dielektrik sabiti ε r = 3 olan bir yalıtkanın kullanılması durumunda uygulanabilecek maksimum gerilimi ve sistemin kapasitesini hesaplayınız. a) Elektrik alan ifadesi E = U. Maksimum elektrik alanı E max = U Yazılan denkleminden en uygun düzende maksimum elektrik alanı için iç çapına göre türevi alınarak sıfıra eşitlenir. Çünkü delinme yada boşalma eğrilik yarıçapı küçük olan elektrot üzerindeki elektrik alanına bağlıdır. de max d = 0 U. 2 = 0 r. r 2 2 2 = 2 p = p d = = 2 En elverişli düzen için gerekli dış ve iç yarıçap oranları EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 9

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi b) Delinme bakımından en elverişli durumda yarıçaplar arasındaki p = p d = = 2 = 2 = 2 r 20 2 = 40mm olarak hesaplanır. oranından Maksimum elektrik alanı E max = U formülünden, Delinme geriliminin değeri E max yerine E d ve U yerine U d konularak Maksimum elektrik alanı formülünden E max = E d = U d U d = E d r = 50 2 4 2 = 50kV 2 4 Sistemin kapasitesi C = Q U = 4πε. = 4πε 0 ε r. = 4π. 8, 854. 0 2. 3 0,02.0.04 0,04 0,02 C = 3, 352. 0 2 F = 3, 352pF EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 0

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi Örnek: Delinme bakımından en iyi düzene sahip dış yarıçapı = 50cm ve havanın delinme dayanımı E d = 30kV/cm olan eş merkezli küresel elektrot sisteminde a) Delinme dayanımı bakımdan en elverişli düzenin geometrik karakteristiğini çıkararak, iç yarıçapını bulunuz. b) Delinme gerilimini hesaplayınız. c) U = 300kV luk gerilim için boşalma olaylarının hangi geometrik karakteristiklerde meydana geleceğini bulunuz. Delinme eğrisi üzerinde gösteriniz. a) Maksimum elektrik alanı E = E max = U. de max d = 0 olur. Bu durum en elverişli düzen değildir. de max d = 0 U.. 2. 2 2 = 0 denkleminden en uygun düzen için = 2 = 2 = = 50 = 25cm 2 2 En elverişli düzen için gerekli dış ve iç yarıçap oranları p d = = 50 25 = 2 EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi b) Delinme geriliminin değeri maksimum elektrik alanı formülünden E max = E d = U d U d = E d r 2 U d = 375kV c) E max = E d = U 30 = 300 = 30 25 50 25 50 2 50 + 500 = 0 Denklemin çözümünden = 3, 82cm ve 2 = 36, 8cm elde edilir. = 3,82 50 = 0, 276 2 = 36,8 50 = 0, 723 Delinme eğrisi U = 300kV ve = 50cm sabit alınarak çizilebilir. E max = 24kV/cm E min = 6kV/cm E max = E d = U formülüne göre U=300kV Sabit r2=50cm Sabit EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 2 r cm 5cm 0cm 3,82cm 25cm 36,8cm 40cm 45cm 49cm Emax 306,22kV/cm 66,667kV/cm 37,5kV/cm 30kV/cm 24kV/cm 30kV/cm 37,5kV/cm 66,667kV/cm 306,22kV/cm

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi Örnek: İç küre yarıçapları = 50cm, = 20cm ve dış küre yarıçapı = 200cm olan iki eş merkezli küresel sistemde havanın delinme dayanımı E d = 30kV/cm = sabit olduğuna göre, sistemlerin delinme başlangıç gerilimlerini hesaplayınız ve bu düzenlerde boşalmaların ne şekilde meydana geleceğini açıklayınız. Delinme başlangıç gerilimleri Birinci düzen için U d = E d U d = E d = 50cm ve = 200cm ( ) = 30. 50 200. 200 50 = 25kV denkleminden hesaplanır. İkinci düzen için = 20cm ve = 200cm U d2 = E d = 30. 20. 200 20 = U 200 d2 = 440kV EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 3

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi Birinci düzenin geometrik karakteristiği p = = 200 50 = 4 İkinci düzenin geometrik karakteristiği p = = 200 20 =, 667 Delinme bakımından en uygun düzende geometrik karakteristik p d = 2 dir. Bu durumda birinci düzende p > p d olduğundan sadece ön boşalmalar ve ikinci düzende ise p < p d olduğundan tam delinmeler meydana gelir. EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 4

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi Örnek: Yarıçapları farklı ve fakat geometrik karakteristikleri aynı olan (p = p = p =, 2) benzer iki eş merkezli küresel sistemin delinme başlangıç gerilimleri U d = 240kV ve U d = 600kV olduğuna göre bu iki sistemin iç ve dış yarıçaplarını hesaplayınız. E d = 30kV/cm = sabit Delinme başlangıç gerilimi ifadesi geometrik karakteristik U d = E d.. r = E d.. = E 2 r d.. 2 değerleri yerine konulursa, U d = E d.. p p 240 = 30.,2,2 p p p = ve p = yazılıp sırasıyla U d = 48cm ifadesinden = 240kV ve U d = 600kV U d = E d.. p p 600 = 30.,2,2 = 20cm p = / olduğundan = p. =, 2. 48 = 57, 6cm p = / olduğundan = p. =, 2. 20 = 44cm EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 5

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi Örnek: Havadaki yarıçapı = 9cm olan iletken bir küre üzerindeki Q = μc değerindeki yükün a) Küre üzerinde oluşturacağı elektrik alan şiddetini ve potansiyeli, b) Küreyi, dış elektrodunun yarıçapı sonsuz olan bir eş merkezli küresel elektrot sisteminin iç küre elektrodu olarak düşünerek kapasitesini, c) Kürenin eş merkezli olarak = 8cm yarıçaplı topraklı bir dış küre elektrot içinde bulunması durumundaki maksimum alan şiddetini ve kapasitesini hesaplayınız. a) yarıçaplı küreyi kuşatan, küresel simetriden dolayı r yarıçaplı küre yüzeyinde D deplasmanı her noktada aynı olduğundan toplam elektriksel akı D. 4π ye eşit olur. Gauss yasasına bu akı küre içindeki Q yüküne eşit olur. D 4π = Q D = ε. E olduğu bilindiğine göre D = Q 4π yerine konularak Elektrik alanı E = Q 4πε =.0 6 4π..8,854.0 2 0,09 2 = 09597 V/m, 095kV/cm EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 6

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi Kürenin potansiyeli V = r E dr (Potansiyel, Elektrik alanın r ye göre belirli integralidir.) V = Q 4πε r dr = Q 4πε.r V = Q 4πε.r = V = 99, 864kV.0 6 4π..8,854.0 2.0,09 = 99863, 805 V b) Küre ile potansiyeli sıfır kabul edilen sonsuz arasındaki gerilim U = V 0 = 99, 864kV Küre ile sonsuz arasındaki elektrik alanının bulunduğu ortamın kapasitesi Sistemin kapasitesi C = Q U = Q V =.0 6 99863,305 =, 0036. 0 F = 0, 04pF II.Yol C = Q U = Q V = 4πε = 4π.. 8, 854. 0 2. 0, 09 =, 0036. 0 F = 0, 04pF EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 7

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küresel Elektrot Sistemi c) = 9cm, = 8cm ve U = 99, 864kV için Maksimum Elektrik Alanı, E = E max = U = 99, 864. 8 9 8 9 = 22, 92kV/cm Kürenin kapasitesi C = Q U = 4πε. = 4π.. 8, 854. 0 2 0,8.0,09 0,8 0,09 = 20, 027. 0 2 F = 20, 027pF EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 8

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Maksimum Elektrik Alanının Yaklaşık Olarak Hesabı Maksimum elektrik alanı yaklaşık olarak en basit elektrot sistemine dönüştürülüp bir k düzeltme faktörü kullanılarak hesaplanır.. Söz konusu elektrot sistemlerinde maksimum elektrik alan şiddetinin bulunduğu nokta iki elektrot arasındaki en dar bölgededir. 2. Maksimum alan şiddeti, yarıçapı küçük olan elektrot üzerindedir. 3. Maksimum alan şiddeti, karşı elektrotun yarıçapına az bağlıdır. Bu bağlılık elektrotlar arasındaki açıklık büyüdükçe azalır. EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 9

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küre-Düzlemsel Elektrot Sistemi Örnek: Şekildeki küre-düzlem elektrot sisteminde yaklaşık alan hesabından yararlanarak maksimum alan şiddeti bağıntısını çıkarınız. Küre yarıçapı 2mm, elektrot açıklığı 5mm, havanın delinme dayanımı 30kV/cm ve düzeltme (yaklaşıklık) katsayısı 0, 85 olduğuna göre delinme gerilimini hesaplayınız. Küre elektrot sisteminde maksimum elektrik alan şiddeti E max = U dir. Küre-düzlem elektrot sistemi için düzlem üzerinde elektrik alanın maksimum olduğu nokta ikinci küre olarak düşünülerek küresel elektrot sisteminde denklemde yerine konulur. Yeni durum için, yerine r ve yerine r + a yazılarak E max = k U r+a r r+a r E max = k U r+a yaklaşık bağıntısı elde edilir. ra Burada k düzeltme yada yaklaşıklık katsayısı olarak ifade edilir. Değeri 0, 85 ile 0, 95 arasında alınabilir. EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 20 Küre

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küre-Düzlemsel Elektrot Sistemi E max = k U r+a elektrik alan şiddeti bağıntısında delinme geriliminin elde ra edilebilmesi için yeniden düzenlenirse U d = E d k ra r+a = 30 kv/cm 0,85 0,2 cm0,5 cm 0,2 cm+0,5 cm U d = 5, 042 kv Küre EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 2

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küre-Küre Elektrot Sistemi Örnek: Şekildeki küre-küre elektrot sisteminde yaklaşık alan hesabından yararlanarak maksimum alan şiddeti bağıntısını çıkarınız. Küre çapı 25cm, elektrot açıklığı 0cm, havanın delinme dayanımı 30kV/cm ve düzeltme (yaklaşıklık) katsayısı 0, 9 olduğuna göre uygulanan gerilimi 250kV alarak maksimum elektrik alan şiddetini ve delinme gerilimini hesaplayınız. Küre elektrot sisteminde maksimum elektrik alan şiddeti E max = U dir. Küre-küre elektrot sistemi için elektrik alanın maksimum olduğu nokta iki küre arasındaki düzlemsel hat üzerindeki birbirine en yakın noktada meydana gelir. Bu durumda uygulanan gerilim U/2 ve küreler arası uzaklığın yarısı a/2 alınarak maksimum alan şiddeti denkleminde yerine konulur. yerine r ve yerine r + a/2 yazılarak E max = k U/2 r+a/2 r r+a/2 r E max = k U r+a/2 yaklaşık bağıntısı elde edilir. ra Burada k düzeltme yada yaklaşıklık katsayısı olarak ifade edilir. Değeri 0, 85 ile 0, 95 arasında alınabilir. EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 22

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Küre-Küre Elektrot Sistemi U = 220kV için maksimum elektrik alan şiddeti E max = k U r+a/2 ra E max = 0, 9 250 25+0 2 250 E max = 27 kv/cm E max = k U r+a/2 ra yeniden düzenlenirse elektrik alan şiddeti bağıntısında delinme geriliminin elde edilebilmesi için U d = E d ra k r+ a 2 U d = 277, 778 kv = 30 kv 25cm0cm cm 0,9 25cm+ 0cm 2 EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 23

KAYNAKLAR ÖZKAYA, Muzaffer, Yüksek Gerilim Tekniği Cilt ve Cilt 2 (Birsen Yayınevi) CHENG, David K., Mühendislik Elektromanyetiğin Temelleri (Palme Yayıncılık) SERWEY, Raymond A., JEWETT, John W., Physics for Scientist and Engineers, 6.th Edition, 2004 YOUNG, Hugh D., FREEDMAN, Roger A., University Pyhsics with Modern Physics, 3th Edition, 200 KALENDERLİ, Özcan, Yüksek Gerilim Elemanları Ders Sunuları Yrd.Doç.Dr. C.V. BAYSAL Yüksek Gerilim Tekniği Ders Sunuları EEM344 YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ 24