SU DİRENCİ, TATBİKATI, PROJELENDİRİLMESİ

tTDK: 631.3.03K

Su Direnci, Tatbikatı, Projelendirilmesi

Sungur ALTINBAŞ Elk. Y. Müh.

Bu yazımda, esası bütün meslektaşlarımı tarafından bilinen su direnci mevzuunu, tatbikatı ve projelendirilmesi ile komple olarak toplamayı düğündüm.

Su, bilinen direnç maddelerinin içinde en yüksek direnci ve gerilim değeri olan bir maddedir.

— Gerilim değeri 1,000 Volt'un üstünde olup takriben 100 Volt/inch (40 Volt/cm) olarak bir gerilim tatbik edilebilir.

— Direnci 1,200 -12,000 ohm. cm. kadardır ve bu içine konan elektrolitik maddenin cinsine tabidir.

— Akım taşıma kapasitesi 1 Amper/sq. inch (0.152 Amper/cm.2) dir. Endüktif değildir, tedariki kolay ve ucuzdur.

Yukarda sayılan vasıf ve karakteristiklerinden dolayı su, bilhassa transformatör ve generatörlerin yük tecrübelerinde büyük ölçüde tatbikat bulmuştur.

Uzun boylu bir masraf ve zahmete katlanmaksıznı Herki paragraflarda anlatılacağı üzere sadece izolasyon ve suyun soğuma problemlerini basit bir şekilde hal ile heryerde, herzaman imal edilip kullanılabilir.

Su dirençlerinde elektrot materyali olarak demir, bakır ve pirinç kullanılabilir, fakat daha ziyade ucuzluğu dolayısıyla demir seçilir.

Elektrot biçimleri çubuk, boru, lama ve levha şekillerinde olabilir. Elektrot biçimini seçerken su ile geniş bir temas yüzeyinin olması istenir.

Ayrıca elektrot materyalinin su ile direkt teması istenir. Bu balamdan elektrotların çıplak olması, boya, vernik v. s. gibi koruyucu maddelerle kaplanmaması istenir. Burada zikredilmesi gereken bir husus da su ile direkt temas edfen demirin paslanacağıdır. Eğer su direnci kısa süreli bir veya birkaç tecrübe için kullanılacaksa bu pek mühim olmayabilir, elektrotlar her tecrübeden evvel zımparalanarak temizlenir. Fakat su direncinin zaman zaman tecrübelerde kullanılması isteniyorsa ve demir elektrotda da İsrar ediliyorsa galvanizli demir elektrotlar kullanılmalıdır.

Burada diyebiliriz ki gerek yukarıda izah edilen genig temas yüzeyini ve gerekse paslanma mukavemetini en iyi şekilde yerme getiren, galvanizli boru elektrotlardır. Su dirençlerinde, elektrot materyali olarak çubuk, boru veya lev-

ha kullanılır. Metal cinsi mühim değildir, fakat ucuz olması dolayısıyla daha ziyade demir tercih edilir.

Elektrolitik madde sudur, yukardaki paragrafda da izah edildiği gibi d(lrenci su cinsine tabi olarak çok değişir. Bazı sular ile herhangi bir ilave elektrolitik madde katılmaksızın yükleme yapılabildiği halde bazı yerlerde buna ihtiyaç hasıl olur. Umumiyetle katılan madde adi sofra tuzudur, îlave edilen tuz miktarı arttıkça yüklenme kapasitesi artar.

Su tankı madeni veya tahta olabilir, madeni olması halinde göydey;! topraklamak gerekir. Suyu, kaynama noktasının devamlı olarak altında, takriben 90°C'de tutmak için devamlı belii'U bir suyla beslemek gerekmektedir.

1. Elektrotların boyutlandırılması :

a) Elektrotlar arası mesafesi : Dirence tatbik edilecek faz arası gerilimini 100 Volt/ inch (40 Volt/cm)'e bölmekle bulunur.

b) Elektrotların ebadı: Umumiyetle muayyen kesitde ve boyda bir elektrot tipi seçilerek elektrotun suya tam girmesi halinde komple temas yüzeyi hesaplanır ve yük akımını bu temas yüzeyine bölerek elde edilecek sayının 1 A/sq inch (0.152 A/cm.2)'den ufak veya yakınlığı tahkik edilir.

2. Kazanın boyutlandırılması:

Kazanın tahtadan yapıldığını veya metalden yapılıp topraklandığından yukarda bahsetmiştik, buna göre gerilimi toprağa nazaran sıfırdır. Elektrotun en dı§ noktası ile kazan yan cidarı arasındaki minimum mesafe tatbik edilen faz-nötr gerilimini 100 v/inch (40 volt/cm) e bölmekle bulunur.

Kazan tabanı ile elektrodun en alt noktası arasındaki minimum mesafe aynı yoldan hesaplanabilir. Fakat bu hesaplamada elektrodun tamamiyle suya battığı durumda en alt nokta nazarı itibare alınmalıdır.

Elektrik Mühendisliği 1G6

3. Kazan besleme suyu kapasitesi :

Su direnci ile yüklenecek makina gücü bilindiğine göre suda açığa çıkıp suyu ısıtacak güç KW olarak biliniyor demektir. Bu güç Kw yerine 1 kw = Kcal/h formülü ile Kcal/h*e çevrilebilir.

Fakat yükleme tecrübelerinde azami yük değerlerinin de bu hesaplamada nazari itibare alınması lazımdır.

Suyun ilk sıcaklığına ti (°C) ve suyun nihai sıcaklığına t2 (°C), ve suyun kütlesine Q dersek suda açığa çıkacak ışı :

Q. (t2 - ti) Kcal/h, dır.

Bu iki formülün eşitliğinden yani :

(t2-tl) Kcal/h

Q.

= 1 kw den

besleme suyu miktarı Q (lt/h) kolayca bulunabilir.

t2 (°C) nihai su sıcaklığını suyun kaynama derecesi altında tutmak gerekir ki umumiyetle hesaplamalarda 90° alınır.

ÖRNEKLER

Ömek 1 : Bu ilk örneğimizde alçak gerilim ve düşük güçlerde kullanılan bir su direncini inceleyelim.

Gerilim : 220/380 Volt.

Nominal yük : 50 kw. Aşırı yük (110 %) =

55 kw

,

380 volt (a) Elektrotlar arası mesafesi :

40 volt/cm = 9.5 cm. Bu mesafe minimumdur.

(b) Elekrotkmn yüzeyi :

Aşırı Yük akımı Elektrot yüzeyi

55 x 103

——

.= 83 A

V3x380

83 Amper = 542

0,152 A/cm2

Eğer 0.5 cm X 5 cm. kesitinde ve 60 cm. boyunda bakır elektrotlar seçilirse 665 cm=. lik bir yüzey elde edilebilir.

(c) Kazan cidarlarının elektrotlardan mesafesi :

Gerilim : —— = 220 Volt (Faz - nötr)

V3

220 Volt

Minumum mesafe

= 4,5 cm

40 Volt/cm

(d) Besleme suyu kapasitesi:

t2=90°C ve tl=20°C kabul edersek 50 kw yük için :

Q (t2—ti)'=860 xKW

860 x 50 90°—20°

43.000

= 615 lt/h

70°

= 10 lt/dak.

bulunurki 1/2 parmaklık bir boru veya hortum bu suyu teinin edebilir Elektrotların daldınlacağı kazan veya depo olarak 50 galonluk (Takriben 200 litrelik) bir metal varil kullanılabilir, metal varili iyi bir şekilde topraklamak gerekir ki, bu toprağa bir boru veya çubuk elektrot çakmakla veya metal borulu soğuk su şebekesine bağlamakla temin edilebilir.

Besleme suyunun tam. hesaplanan değere ayarlanamaması halinde kazan suyu buharlaşarak veya varil kenarından atarak kazanı terkeder.

L demirinden yapılmış ve varilin iki yanma kaynaklanmış bir çerçeve ile elektrot takımı ve besleme kabloları taşınabilir.

Alçak gerilimde (Takriben 1.000 volt'un altında) elektrotları bağlayıcı ve izole edici madde olarak tahta veya daha iyisi pertinaks kullanılır. Elektrotlar tahtaya ağalç vidası ile bağlanabilir, pertinaksa bağlamak için şekilde gösterildiği gibi bir tertip yapılabilir.

Şekil 1. bu ebaddaki bir su direncini ve detaylarını göstermektedir.

Elektrot takımı bir makara ve ip tertibi ile suya batırılıp çıkarılabilir. Elektrotların suya. battıkça yüklenme kapasitesi artar. Elektrot lan besleyen kablolar da gene bir kanca İçinden geçirilerek güç kaynağına bağlanabilir, Şekil 1 de ipi ve kabloları taşıyacak konsol • tertibi gösterilmiştir.

örnek 2 : Bu İkinci örneğimizi gene ayni güç ve gerilim değeri için yapalım. Elektrotlarımızı düz veya oluklu galvanizli saçtan seçebiliriz Saç kalınlığının gerekli mekanik mukavemet' temin edecek kadar olması kafidir.

Saç levha elektrotlar uçları sivri olarak şekil 2'de gösterildiği gibi kesilirse,- bilhassa küçük yüklemel değerlerini elde etmek mümkün dür.

Elektrotları tutucu ve izole edici .madde ola rak gene 2 cm. kalınlığında tahta kullanılabilir Saç levha elektrotlar, bu tahta tutuculara ağaç vidalan ile tespit edilebilir, yeterki bunlar birbirinden kafi derecede mesafeli olsun.

Elektrotların galvanizli saçtan seçilmesi paslanmayı önleyip sü direncini müteaddit tecrübeli*

«I rELLtUl

INOİKIP KALCIM»» '

TAHTA VCf* İZOLE CDICI ve TUTUCU

PASÇt

PAZTCLLERİ

YNAgMA

•—9İ00U SOtAU.OH/tOOLt)

TAHTA İZOLE e o/c/ ve TUTUCU

TOHtAKLAMA SU (tttKttlUt TOfKAK tiSKTKODUNİ

11 KİL t ALÇAK &eg/ÜU ALCA* t#İC<»

en

lerde kullanmak içindir. Eğer direnç, bir veya birbirini loşa süreyle takip edecek tecrübeler İçin kullanılacaksa adi saç da seçilebilir.

Şekil 2 böyle bir tertibi ve detayları göstermektedir.

örnek S : Bu örneğimizi yüksek gerilim ve güç değeri için verelim.

Gterilim 4160 Volt (Faz arası) Nominal güç: 1.000 kw Ağırı yük (110 %) = 1.100 kw

a) Elektrotlar arası mesafesi :

4.160 volt •'=104 cm.

40 Volt/cm.

b) Elektrotların yüzeyi :

1.100x103

Aşan Yük akımı = •

- = 152 A

V3x4160

152 A

Elektrot yüzeyi: —

t 1.000

0.152 A/cm=

Eğer elektrotları 2" İlk galvanize borudan seçersek ve boru elektrodun İm. sinin suya tamamen batacağını katml edersek :

Seçilen beher elektrodun yüzeyi :

S = 7t x D d ı § x L S = Tt x 5.9 x 100 = 1869 bulunurki bu da yukarda hesaplanan elektrot yüzeyini fazlasıyla sağlamaktadır. Bu iki değer mukayese edildiğinde; ya elektrodun İm. suya batması esasına göre daha küçük çapta olabileceği veya bu çaptaki boru seçildiğinde daha az suya batırılmanın kafi geleceği açıkça görülür.

Şekil 3 de yüksek gerilim ve yüksek güç değerlerinde kullanılabilecek bir su direnci gösterilmiştir.

Elektrotlar köşebent demirlerine taşıyıcı izolatörlerle bağlanmış ve bunlar 4" İlk bit boru göbek üzerine kaynakla tutturulmuştur. Köşebentlerin üzerinde her 5 cm. de bir açılmış deliklerle» elektrotları ayarlamak mümkündür.

Elektrik Mühendisliği 168

35mm0 TAHTA ÇUBUK

GALVANİZLİ SAÇ LEVHA ELEKTROD^

İGAÇ VİDASI

TAHTA TUTUCU VE İZOLE EDİCİ ~~

I

AĞAÇ VİDASI

1/V

4420 mm.

ŞEKİL .2. ALÇAK GERİLİM . ALÇAK GÜÇ İÇİM SU DİRENCİ

Elektrik enerjisi elektrotlara faz telleri İle verilmektedir. Bu teller demet halinde ve elektrotların suya İnip çıkmasını temin edecek esneklikte olup sistemi taşıyan üç ayaklı sehpaya bağlanabilir. Keza komple elektrot takımı tepesine kaynak edilmiş bir zincir izolatör elemanı, bir ip ve makara ile yine üç ayaklı sehpaya tutturulmuştur.

Şekil 3 A ve B kısımlarında bunlar plân ve görünüş olarak verilmiştir.

Su direnci, başında da anlatıldığı gibi çok değişik olduğundan bazan hesaplanan bir elektrot yüzeyi ile kafi derecede güç açığa çıkarılamaz.

Su direncinde yüklemeyi arttıracak bir faktör olan tuz ilavesi de kafi gelmediği takdirde sisteme yeni elektrotlar teklemek gerekir. Şekil 3 Cde bunların montajı gösterilmiştir. Yeni boru elektrotlar mevcut elektrotlara hususi kelepçe, lerle bağlanabilir.

Referanslar : 1. Standard Handbook for Electrlcal Engineers - KNOWL,TON 2. Electrical Engineefs Handbook - PEN-

DER - DELJHAR

DETAY RESMİNE

SU BORUSU

Z4Ş/Y/CI İZOLATÖR DELİKLER, HER 5cm DE 8*

5EAT/L 3

1 YÜKSEK GERİLİM YÜKSSK GÛC

(A) ELEKT/fOTLûR'ttJ TİS'/fT/Ja/

•» •

' 117

Elelrtrtfc Mühendisliği ,

BORU AYAK

BORU AYAK GUÇ KABLOLARI ,5000 V

L1.L2.L3 (3 FAZ)

TAŞIYICI IZOLATOR

4' 'BORU -"-Z-"-

KOŞBBENT DEMİRİ 50 x. 50 x 5 cm

SU 5EV/YES/ r^y

S£K/L 3 YÜKSEK GERİLİM, YÜKSEK GÜÇ İÇİN

SU DİRENCİ (B) ELEKTRODLARıN TERTIBI/CORUNUŞ

2''GALVANİZ SOKU

Klekırlk Mühendisliği 166

KOSCBENT

50x50x5 mm

TAŞIYICI İZOLATÖR

İLAVE ELEKTRODLAR S" GALV SU BORUSU

ANA ELEKTROD 2" GALVANİZLİ SU BORUSU

ANA BLEKTROD 2"GALV SU BORUSU

İLAVE ELEKTRODLAR 2"GALV SU BORUSU

ANA BORU ELEKT^ RODU İZOLATÖRLER? BAĞLAMA PARÇASI

BAĞLANTI KUSPÇISİ

ŞEKIL-3

YÜKSEK GERİLİM YÜKSEK GÜC /CİN SU DİRENCİ (t) ANA VE İLAVE ELEkTROOLAR

Elektrik Mühendisliği 160