Akım ve Gerilim İlişkisi

Belki de birçoğumuzu elektrik ile tanıştıran formül V=I×R’dir. Akım ile gerilim arasında doğrusal bir orantı tanımlayan bu eşitlik elektrik devrelerinde çokça karşımıza çıkar. Fakat akım ile gerilimin her zaman doğru orantılı olduğunu söylemek ne kadar doğrudur? Cevabı yazımızda…

A- A+

17.01.2019 tarihli yazı 33020 kez okunmuştur.

Gerilim ve akım arasında her zaman bir oran mevcuttur. Bir iletkenden akacak olan akım o iletkene uygulanan gerilime ve iletkenin elektriksel direncine bağlıdır ve V=IR ile gösterilir. Yani bir iletkene uygulanan gerilim ne kadar artarsa o iletkenden geçecek olan akım değeri de o kadar büyümüş olur ki bu akımla gerilimin doğru orantılı olduğunu gösterir.

Bununla beraber elektriksek bir güç ifadesi bulunmak istendiğinde bu değer akım ve gerilimin çarpımı olarak ifade edilir ve P=VI ile gösterilir. Enerji iletim hatalarında iletilen gücü bulmak için bu formülden yararlanılır. Üstelik enerji iletimi için çok yüksek gerilim seviyelerine çıkılır fakat burada az önce bahsedildiği gibi akım ile gerilim doğru orantılı değildir. Enerji nakil hatlarında asıl iletilmek istenen güçtür ve bu güç üretildiği aşamada sabittir yani büyüklüğü belirlidir. Akım veya gerilim değerleri değiştirildiğinde güç değeri değişmez, bu iki büyüklük yalnızca birbirlerini etkiler.

Şekil-1:Elektriksel Güç Formülü

► İlginizi Çekebilir: Gerilim - Potansiyel Fark

Bu belirli bir miktar parayı bölüştürmeye benzetilebilir. Burada değişmeyen para miktarı elektriksel güç (P), kişi sayışı gerilim (V) ve kişi başına düşen para da akım (I) olsun. 300 TL’yi 5 kişi arasında bölüştürmek istediğinizde kişi başı 60 TL düşer. Yani 300=5x60’tır. Aynı parayı 30 kişiye bölüştürmek istediğinizde kişi başına düşen para 10 TL’dir yani 300=30x10’dur. Kişi sayısı ve kişi başına düşen para değişmesine rağmen toplam para hep aynıdır. Elektriksel olarak da güç değeri önceden belirlenip, üretim ona göre yapılmıştır ve sabittir. Bu sebeple gücü sabit kabul ettiğimiz elektriksel güç hesaplarında akım ve gerilim birbirleri ile ters orantılıdırlar. Suyun yüksekliği gerilim, birim saniyede akan su miktarı da akım olarak düşünülürse aynı miktardaki su için akım gerilim arasındaki ilişki görseldeki gibi ilişkilendirilebilir.

Şekil-2:Gerilim ve akım arasındaki ilişki

► İlginizi Çekebilir: Doğru Akım mı & Alternatif Akım mı?

Elektriksel güç iletiminde gerilim ile akım arasındaki ilişkinin en iyi gözlemlenebileceği yerlerden biri de transformatörlerdir. Örneğin bir elektrik santralinde, 160 MVA gücünde bir generatörün faz nötr gerilminin 10,5 kV ve bir fazdan geçen akımının da 8798 A olduğunu varsayalım. Bu elektrik enerjisinin bir şalt sahasına ve oradan da bir iletim hattına gönderilebilmesi için öncelikle 154 kV veya 380 kV (yeni yönetmeliğe göre 400 kV ) değerine bir transformatör aracılığı ile yükseltilmesi gerekir.

Şekil-3:Generatör Etiket Değeleri

Örnek olarak gerilimi 154 kV seviyesine yükseltelim. Bu kısımda gerilim seviyesi 10,5 kV seviyesinden 154 kV seviyesine çıkarken akım ise 8798 A’ den 600 A seviyesine iner. Etiketi verilen transformatörün nominal gücü 200 MVA olduğu ve generatörün çıkış gücünü de 160 MVA olarak hesap ettiğimiz için 154 kV seviyesindeki ONAF akım değerinin de oransal olarak 0.8 (160MVA/200MVA=0.8) ile çarpılması gerekir.

Şekil-4:Transformatörün Kademelere Göre Akım Gerilim Tablosu

► İlginizi Çekebilir: Farklı Malzemelerin Akım-Gerilim Eğrilerinin Yorumlanması

Görüldüğü gibi gerilim artarken akım azalmıştır. Transformatör girişindeki elektriksel büyüklükler çıkışındaki elektriksel büyüklüklerden farklıdır fakat kayıplar dikkate alınmazsa transformatöre giren ve transformatörden çıkan gücün aynı olduğu görülür.

Kaynak:

►Build Electronic Circuits
►Electronics Tutorials
►Learn Sparkfun