Gerilim Düşümü Nedir? İzin Verilen Sınırlar ve Örnek
Gerilim düşümü, yük akımının hat empedansı üzerinden geçmesiyle kaynak ile yük arasında oluşan gerilim farkıdır. Sınırı aşan düşüm motor momentini azaltır, akımı ve sargı sıcaklığını artırır, aydınlatmada ışık akısını düşürür.
Öne Çıkanlar
- Formül: ΔU(%) = √3 × I × L × ρ / (S × U) × 100 (üç faz), tek fazda √3 yerine 2 katsayısı.
- Türkiye'deki proje uygulamasında bakır için κ = 56 m/(Ω·mm²) (ρ ≈ 0,0179), alüminyum için κ = 35 alınır. Bu değerler 20 °C civarındadır; işletme sıcaklığında direnç yaklaşık %25 artar (TS HD 60364-5-52 Ek G: ρ = 1,25 × ρ20).
- AG şebekesinden beslenen yapılarda yapı bağlantı kutusu–tüketici arasında yönetmelik sınırı aydınlatma/priz için %1,5, motor için %3'tür; TS HD 60364-5-52 Ek G'deki %3/%5 genel tasarım kılavuzudur.
- Uzun hatlarda kesiti akım kriteri değil, gerilim düşümü belirler.
- Motorun sürekli düşük gerilimle beslenmesi sargı ömrünü kısaltır ve moment kaybına yol açar.
Gerilim Düşümü Nedir?
Akım bir iletkenden geçerken iletkenin direnci ve reaktansı üzerinde gerilim oluşur. Bu nedenle hat başındaki gerilim ile hat sonundaki (yük noktasındaki) gerilim arasında fark doğar; bu farka gerilim düşümü denir. Yüzdesel olarak ifade edildiğinde sistem geriliminin bir yüzdesi olarak verilir. Yeni bir tesisatta kesit ve gerilim düşümü hesapları elektrik projesi aşamasında her hat için ayrı ayrı netleştirilir.
Ohm kanunu (U = I × R) temel formülüdür. Uzun bir kabloda direnç yüksek olur ve aynı akımda daha büyük bir gerilim kaybı yaşanır. Alternatif akımda iletkenin endüktif reaktansı da düşüme katkı verir. Küçük kesitlerde (yaklaşık 25 mm²'ye kadar) bu terim ihmal edilebilir; 50 mm² ve üstünde ve cosφ < 0,9 olan yüklerde hesaba katılmalıdır: ΔU = b × (ρ × L / S × cosφ + λ × L × sinφ) × I, λ ≈ 0,08 mΩ/m (TS HD 60364-5-52 Ek G).
Gerilim Düşümü Formülü
- Üç faz: ΔU(%) = √3 × I × L × ρ ÷ (S × U) × 100
- Tek faz: ΔU(%) = 2 × I × L × ρ ÷ (S × U) × 100
- DC: ΔU(%) = 2 × I × L × ρ ÷ (S × U) × 100
Burada I hat akımı (A), L tek yön hat uzunluğu (m), ρ iletken özdirenci (aşağıdaki örneklerde bakır için 0,0175 Ω·mm²/m), S kesit (mm²), U sistem gerilimi (V; üç fazda fazlar arası). İşletme sıcaklığını esas almak isterseniz ρ = 0,0225 kullanın; sonuç yaklaşık %25 yükselir. Tek fazda ve DC'de "2" katsayısının sebebi, akımın gidiş-dönüş yolunu birlikte hesaba katmaktır; üç fazda dengeli sistem varsayımıyla √3 katsayısı yeterli olur.
İzin Verilen Sınırlar
| Devre / hat bölümü | ΔU sınırı (%) | Dayanak |
|---|---|---|
| Aydınlatma ve priz (AG şebekesinden beslenen yapı, yapı bağlantı kutusu–tüketici) | 1,5 | Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği Md. 57 (bağlayıcı) |
| Motor devreleri (AG şebekesinden beslenen yapı, yapı bağlantı kutusu–tüketici) | 3 | Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği Md. 57 (bağlayıcı) |
| Kendi trafosu olan tesis: trafo AG çıkışı–yapı bağlantı kutusu | 5 (toplamda aydınlatma/priz 6,5, motor 8) | Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği Md. 57 (bağlayıcı) |
| Aydınlatma (besleme noktasından tüketiciye) | 3 | TS HD 60364-5-52 Ek G (bilgilendirici tasarım değeri) |
| Diğer kullanımlar: motor, kuvvet (besleme noktasından tüketiciye) | 5 | TS HD 60364-5-52 Ek G (bilgilendirici tasarım değeri) |
| GES DC hatları | 1 (hedef ≤ 0,75) | Tasarım hedefi (sektör uygulaması) |
| GES AC bağlantı | 1-2 (hedef ≤ 1,5) | Tasarım hedefi (sektör uygulaması) |
| EV şarj istasyonu | 3 (hedef ≤ 2) | Tasarım hedefi (sektör uygulaması) |
| Kritik cihaz / server | 2 (hedef ≤ 1,5) | Tasarım hedefi (sektör uygulaması) |
Örnek Hesap
80 A çeken bir motor besleme hattı, 25 mm² bakır kablo, 60 m uzunluk, 400 V üç faz: ΔU = 1,732 × 80 × 60 × 0,0175 / (25 × 400) × 100 ≈ %1,45. Yönetmelikteki motor devresi sınırının (%3) altında; kablo uygun.
Aynı motoru 150 m uzağa taşırsak ΔU ≈ %3,6 olur; TS HD 60364-5-52 Ek G'deki %5 tasarım değerinin altında kalsa da AG şebekesinden beslenen bir yapıda yönetmeliğin motor devreleri için öngördüğü %3 sınırını aşar. Kesiti 35 mm²'ye çıkarmak düşümü yaklaşık %2,6'ya indirir ve her iki ölçütü de sağlar. Aynı hesap işletme sıcaklığındaki özdirençle (ρ = 0,0225) yapılırsa 35 mm²'de sonuç %3,3 çıkar ve 50 mm² gerekir; hangi kabulün kullanıldığı hesap raporunda yazılmalıdır.
Uzun Hatlarda Kesit Belirleyicidir
Kısa hatlarda (10-30 m) kesit çoğunlukla akım kriteriyle belirlenir; kablo Iz değerini karşılamak yeterlidir. Ancak 50-100 m üzerindeki hatlarda gerilim düşümü, akımdan daha kritik hale gelir. Örneğin 200 m uzunluğundaki 32 A'lık üç fazlı bir hatta akım kriteri 6 mm²'yi yeterli bulurken, %3 sınırı için 16–25 mm² gerekir (6 mm²'de düşüm yaklaşık %8).
Gerilim Düşümünün Motor ve Aydınlatma Üzerindeki Etkileri
- Motor: Gerilim %5 düşerse moment yaklaşık %10 azalır; akım artar; sargı sıcaklığı yükselir; yalıtım ömrü kısalır. Kalkış anında %10 üzerindeki düşümde motor kalkışa geçemeyebilir.
- Aydınlatma: LED sürücüler geniş giriş aralığına sahiptir; %5 düşüm çoğunlukla fark edilmez. Halojen ve akkor lambalarda ışık akısı belirgin azalır. Titreme sabit düşümden değil, yük değişimine bağlı gerilim dalgalanmasından kaynaklanır.
- Kontrol/PLC: 24 V DC devrelerde %10 üzerindeki düşüm sensör ve modül hatalarına yol açar.
- Elektronik cihazlar: Kaliteli SMPS içeren cihazlar %10 sarkmayı tolere edebilir; kompakt AC-DC dönüştürücülerde performans düşer.
Sık Sorulan Sorular
Gerilim düşümü kaç olmalı?
AG şebekesinden beslenen yapılarda Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği Madde 57 uyarınca yapı bağlantı kutusu ile tüketici arasında aydınlatma ve prizde %1,5, motor devrelerinde %3 sınırdır; kendi trafosu olan tesislerde trafo çıkışı ile yapı bağlantı kutusu arasına %5 eklenir. TS HD 60364-5-52 Ek G'deki %3/%5 değerleri bilgilendirici tasarım değerleridir. GES DC hatlarında hedef %1, EV şarj hatlarında tercihen %3 altıdır.
Gerilim düşümü neden olur?
Yük akımı hat empedansı (direnç ve reaktans) üzerinden geçerken gerilim farkı oluşur. Hat uzunluğu ve akım arttıkça, kesit küçüldükçe düşüm artar.
Gerilim düşümü motorda ne yapar?
Moment düşer, akım ve sargı sıcaklığı artar, verim azalır ve yalıtım ömrü kısalır.
Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır ve mühendislik projelendirmesi yerine geçmez. Kesin kesit ve gerilim düşümü hesabı için TS HD 60364 ve yetkili mühendis görüşü esas alınmalıdır.
Kaynak: Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği (RG 04.11.1984/18565), Madde 57 (değişik RG 30.11.1995/22479).
İlgili kaynaklar: Gerilim Düşümü Hesaplama Aracı, AG gerilim düşümü uygulaması, Kablo Akım Taşıma Tablosu, Kablo Kesiti Hesaplama, Faz-nötr arası 220 V mı 230 V mı?.