Elektrik enerjisi 19.yüzyılın sonlarında öncelikle
aydınlatmaya yönelik olarak insanlığın kullanımına
sunulmuştur.

Elektrik enerjisinin en önemli özelliği üretildiği
anda tüketilmesi zorunluluğudur. Bir diğer özelliği de
üretildiği elektrik santrallerinden tüketicilerin bulunduğu
çok uzak bölgelere kolayca iletilebilmesidir.

Alternatif akımın gücünü ve frekansını
değiştirmeden ihtiyaca göre bir oran dahilinde gerilim
düşürmeye veya yükseltmeye yarayan elektrik
makinesidir.

Gerilimi yükseltmek ve enerjinin uzaklara
verimli bir şekilde iletilmesini sağlamak için
kullanılmaktadır.

Elektrik enerjisi iletiminde, santralde üretilen
enerji ile tüketiciye sunulan enerji arasındaki fark sistem
kayıpları olarak tanımlanmaktadır.

Deneylerde uygulanması gereken güvenlik
önlemleri şöyle sıralanabilir:
• Görevlilerin yapacağı uyarıları dikkatle dinlemeli
ve uygulamalısınız.
• Eğer ilk kez bir laboratuvarda çalışmaya
başlamışsanız elektrik panosu, yangın söndürücü
ve ilk yardım dolabının yerlerini öğreniniz.
• İlk yardım gereçlerinin kullanılabilir durumda
olduğundan emin olunuz.
• Gerekli ilk yardım merkezlerinin telefon
numaralarını kolayca ulaşabileceğiniz bir yere
not ediniz.
• Elektrik çarpmaları ile ilgili ilk yardım bilgilerini
öğreniniz. İlk yardım uygulama durumunda
kalırsanız, aceleci ve heyecanlı olmamaya
çalışınız. Aksi halde olası bir kazaya uğramış
arkadaşınızın yaşamını yitirmesine neden
olabilirsiniz.
• Laboratuvarda çalışmaya başlamadan önce,
yapacağınız deneyde kullanacağınız cihazların
kablolarının prizlerde takılı olup olmadığını
kontrol ediniz, takılı ise fişleri prizlerden çıkarınız.
• Laboratuvarda deney yapmak üzere kullanılacak
prizlerde toprak hattının bulunması zorunludur.
• Kullanacağınız cihazların kablolarında çatlaklar,
yırtıklar, kopmalar olup olmadığını kontrol
ediniz. Belirtilen aksaklıkların bulunması
durumunda bu cihazları kullanmayınız ve gerekli
onarımların yapılması için görevlileri uyarınız.
• Cihazlarda kullanılan fişlerin prizlere tam olarak
takıldığını kontrol ediniz. Eğer fişler prizlere tam
olarak takılmazsa fişler fazla akım çekerek
ısınma, yanık, yangın veya patlama gibi kazalara
neden olabilir.
• Tek başınıza yüksek voltajla çalışmayınız.
Yanınızda elektrik şokları ile ilgili ilk yardım
konusunda tecrübeli birisi kesinlikle bulunmalıdır.
• Daima yüksek gerilim hatlarına ve devrelerine
yakınlığınızın farkında olunuz. Uygun yerde
onaylı kauçuk eldiven kullanınız.
• Yüksek güç veya voltajlı devrelerle çalıştığınız
zaman emniyet gözlüğü takınız.
• Yüksek voltaj parçalarına ve bağlantılarına
kazara dokunmamak veya ölçü aletlerineparçalarına
herhangi bir temastan kaçınmak için
onları kendinizden uzak tutunuz.
• Yapacağınız deneyi belirtilen yönergeye göre
hazırladıktan sonra görevlilerden onay alınız.
• Ölçüm alırken ellerinizi devredeki bağlantılara
temas ettirmeyiniz.
• Görevlilerden “deneye başlayabilirsiniz” onayını
almadan devreye elektrik enerjisi vermeyiniz.
• Deneyi gerçekleştirdikten sonra cihazları
kapatınız ve fişlerini prizlerden çıkartınız. Deney
masasında bulunan cihazları, araç ve gereçleri
tehlike yaratmayacak bir şekilde düzenli olarak
bırakınız.
• Deneyinizi tamamladığınızı görevlilere bildiriniz.

Bir enerji türünün diğer enerji türüne
dönüştürülürken ortaya çıkan ve faydalı olarak
kullanamadığımız enerji türleri;
• Isı,
• Ses oluşumu ve
• Çeşitli biçimlerde oluşan enerjilerdir.

Elektrik santrallerinde üretilen akım alternatif
akımdır. Evlerde 220V olarak kullandığımız gerilim etkin
değer veya rms değer dediğimiz bir alternatif akımdır.

Rms değer alternatif akımın bir direnç üzerinde
tükettiği enerjiye eşit miktarda enerji tüketen doğru akımın
karşılığıdır.

Enerji iletimi için gerilim ne kadar yüksek olursa
akım o kadar azalacak ve dolayısıyla enerji iletimini
sağlayan iletkenin kesiti küçülecektir. Böylece iletken
kesitinin küçülmesi maliyeti azaltacaktır.

Elektrik santrallerinde üretilen orta seviyeli
gerilimi yükseltmek ve enerjinin uzaklara verimli bir
şekilde iletilmesini sağlamak için kullanılmaktadırlar.

Alternatif akımın gücünü ve frekansını
değiştirmeden ihtiyaca göre bir oran dahilinde düşürmeye
veya yükseltmeye yarayan, ayrıca aktif ve reaktif gücü
besleyen şebekeden beslenen şebekeye geçiren elektrik
makinelerine transformatör veya kısaca trafo
denilmektedir (S:179, Şekil 81.1).

Bir transformatör saç paketinden yapılmış bir
demir çekirdek üzerine sarılmış iki bobinden oluşur. İdeal
bir transformatör tellerinde ve çekirdeğindeki enerji
kayıplarının ihmal edilebildiği bir transformatördür. AC
giriş gerilimine sahip olan ve N1 sarımdan oluşan sol
taraftaki bobine birincil (primer) bobin adı verilir. N2
sarımdan oluşan ve bir R yük direncine bağlanan sağdaki
bobine ikincil (sekonder) bobin adı verilir. Ortak demir
çekirdeğinin amacı manyetik akıyı arttırmak ve akının bir
bobinden diğerine geçtiği bir ortam sağlamaktır. Bobin
telleri küçük dirence sahip olduklarından dolayı Joule ısı
kayıpları genellikle çok küçüktür. Tipik transformatörlerin
güç verimi %90-99 arasında değişmektedir. Bir
transformatörün elektrik devre şeması Sayfa 180’deki
Şekil 8.2’de görülmektedir.

Transformatörler, amaçları bakımından yapılış
tarzlarına göre şöyle sınıflandırılabilir:
• Güç (dağıtım) trafoları,
• Ölçü (akım ve gerilim) trafoları,
• Özel maksatlı trafolar.

Transformatörler üst gerilim şebekesinden alt
gerilim şebekesine güç aktarmak amacı ile kullanılıyorsa
güç transformatörleri olarak adlandırılır.

Transformatörler, gerilimlerine göre şöyle
sınıflandırılabilir:
• Düşük gerilim (0-1kV),
• Orta gerilim (1-3-5-10-20-25-30-35 kV),
• Yüksek gerilim (45-60-154 kV),
• Çok yüksek gerilim (154 kV).

Elektrik enerjisi üretim santralleriyle tüketim
merkezleri arasındaki bağlantı;
• Taşıyıcı direkler,
• İletken kablolar,
• Trafo merkezleri ve
• Benzeri ünitelerden oluşan iletim şebekelerinin
enterkonnekte sistem ile sağlanır.

Elektrik enerjisini ileten ve dağıtan, iki elektrik
cihazını birbirine elektriksel olarak bağlayan, elektriksel
olarak yalıtılmış bir veya daha fazla telden meydana gelen
iletken elektrik malzemesine enerji kablosu adı verilir.

Elektrik enerjisinin üretildiği yerden
kullanılacağı yere kadar iletilmesi ve dağıtılması hava ve
yeraltı hatları ile sağlanır.

İlgili avantaj ve dezavantajlar şöyle sıralanabilir:
• Avantajları: daha az maliyetli ve arızalarının
tesbitinin daha kolay olması .
• Dezavantajları: çevre şartlarından kolayca
etkilenmesi ve uzun ömürlü olmamaları.

Elektrik enerjisinin iletiminde kullanılan iletken
materyallerin özellikleri şöyle sıralanabilir:
• Yüksek elektriksel iletkenlik,
• Düşük maliyet,
• Düşük özgül ağırlık,
• Yüksek çekme mukavemeti.

Elektrik enerjisi iletim hatlarında kullanılan
materyaller şöyle sıralanabilir:
• Bakır,
• Alüminyum,
• İletken çelik takviyeli alüminyum (ACSR),
• Galvanizli çelik,
• Bakır kadmiyum.

Elektrik enerjisinin iletiminde kullanılan iletim
hatlarında aşağıda sıralanan şartların karşılanması
beklenir:
• İletim kayıplarının en az olması,
• Gücün belirtilen gerilim değerinde aktarılması,
• Radyo (yüksek frekans) frekansından
etkilenmemesi,
• Yüksek kullanılabilirliğe sahip olması.

Elektrik enerjisi, kullanıcılara şu gerilim
seviyelerini sağlanmaktadır:
• Fazla arası 380V ve faz-toprak arası 220V,
• Fazlar arası 200V ve faz-nötr arası 127V.

Elektrik enerjisi iletim ve dağıtım hatlarında,
hattın direnci, indüktansı ve kapasitansı gibi değerlerine
hat sabitleri denir.

Elektrik enerjisi taşıyan yüksek gerilim
hatlarındaki elektrik yükü miktarı alternatif akımdan
dolayı sürekli değişir. Elektrik yükü miktarındaki bu
değişim bir akım oluşturur. Şarj akımı adı verilen bu akım
hattın geriliminin düşmesine, güç katsayısının, verimini ve
iletim hattının kararlılığının değişmesine de sebep olur.

Deneyde kullanılan araç ve gereçler şöyle
sıralanabilir (S:187, Şekil 8.3):
• U şeklinde mıknatıs demir çekirdek,
• Destek çubuklu ayak,
• Güç kaynağı,
• Düşürücü trafo,
• Bobin (75 sarım),
• Bobin (12000 sarım),
• Düz mıknatıs demir çekirdek,
• Bobin sabitleme anahtarı,
• Lamba modül bağlantı kablosu,
• Lamba modülü ve akkor lamba,
• Güç kaynağı bağlantı kablosu,
• Uzun mesafe iletim hattı kablosu.

Deney düzeneği kurulum aşamaları kısaca şöyle
sıralanabilir:
• Destek çubuklu ayak üzerine U şekilli demir
çekirdeğin yerleştirilmesi,
• Birincil bobinin demir çekirdeğin sol tarafına
yerleştirilmesi,
• İkincil bobinin demir çekirdeğin sağ tarafına
yerleştirilmesi,
• Düz demirin çekirdeğin U şekilli demir çekirdek
ile birleştirilmesi,
• Sabitleme anahtarının düz demir çekirdek üzerine
takılması,
• Sabitleme anahtarı ile demir çekirdeğin ayak
üzerine sabitlenmesi,
• Yükseltici ve düşürücü transformatörün deney
için hazırlanması.

1886 yılında Great Barrington’da (USA) 1 kV’luk alternatif akım dağıtım sistemi kurulmuştur. Aynı yıl 2 kV’luk ac güç Cerchi’de (İtalya) kurulmuş ve 30 km’lik mesafeye nakledilmiştir.

Yüksek voltaj kullanılarak üç fazlı alternatif akım taşınımı ilk olarak Frankfurt’taki (Almanya) Uluslararası Elektrik Fuarında 1891 yılında gerçekleştirilmiştir.

Elektrik enerjisinin en önemli özelliği üretildiği anda tüketilmesi zorunluluğudur. Bir diğer özelliği de üretildiği elektrik enerjisi santrallerinden tüketicilerin bulunduğu çok uzak bölgelere kolayca iletilebilmesidir. Bu iletimin verimli bir şekilde gerçekleşebilmesi için gerilimin yeteri kadar yüksek olması gerekir.

Transformatörler alternatif akımın gücünü ve frekansını değiştirmeden ihtiyaca göre bir oran dahilinde gerilim düşürmeye veya yükseltmeye yarayan elektrik makineleridir.Gerilimi yükseltmek ve enerjinin uzaklara verimli bir şekilde iletilmesini sağlamak için transformatörler kullanılmaktadır. Elektrik enerjisinin gerilimi transformatörler yardımıyla yükseltilebilir veya düşürülebilir. 

Elektrik enerjisinin üretildiği yerden kullanılacağı yere kadar iletilmesi ve dağıtılması hava ve yeraltı hatları ile sağlanır. Elektrik enerjisi genel olarak iletim hatlarında alternatif akımla taşınır. Bununla birlikte bazı özel durumlarda doğru akımla da enerji taşınmaktadır.

Elektrik enerjisinin oluşturduğu sistemin sürekliliğinin sağlanabilmesi için elektrik santrallerin bir merkezden kontrol edilmesi gerekir. Coğrafi bölgelere dağılmış olan tüketici talebi bir çok küçük ölçekli santraller yerine sayıca az fakat büyük ölçekli santraller tarafından enterkonnekte iletim sistemi ile karşılanmaktadır.

Atölyede dikkat edilmesi gereken bazı şeyler şunlardır:

• Elektrik çarpmaları ile ilgili ilk yardım bilgilerini öğreniniz. İlk yardım uygulamak durumunda kalırsanız, aceleci ve heyecanlı olmamaya çalışınız. Aksi halde olası bir kazaya uğramış arkadaşınızın yaşamını yitirmesine neden olabilirsiniz.
• Laboratuvarda çalışmaya başlamadan önce, yapacağınız deneyde kullanacağınız cihazların kablolarının prizlerde takılı olup olmadığını kontrol ediniz, takılı ise fişleri prizlerden çıkarınız.
• Laboratuvarda deney yapmak üzere kullanılacak prizlerde toprak hattının bulunması zorunludur.
• Kullanacağınız cihazların kablolarında çatlaklar, yırtıklar, kopmalar olup olmadığını kontrol ediniz. Belirtilen aksaklıkların bulunması durumunda bu cihazları kullanmayınız ve gerekli onarımların yapılması için görevlileri uyarınız. (Bkz. Sf. 178)

rms (karelerortalamasının-karekökü) değer alternatif akımın bir direnç üzerinde tükettiği enerjiye eşit miktarda enerji tüketen doğru akımın karşılığıdır.

Elektrik enerjisi santrallerde üretildikten sonra abonelere ulaşana kadar değişik işlemlerden geçer. Elektrik enerjisinin üretildiği santraller genellikle tüketim bölgelerinden uzaktadır. Bu nedenle elektrik enerjisi üretildiği yerlerden tüketim bölgelerine taşınması gerekmektedir. Elektrik santralinde kontrollü ve planlı olarak elde edilmiş elektrik enerjisinin, santrallerden kullanıcılara iletilmesini sağlayan hatlar iletim hatları olarak adlandırılır.

Enerji iletim ve dağıtımı yapılmasında gerilimin büyük önemi vardır. Elektrik santrallerinde üretilen gerilim orta seviyededir (1 kV-35 kV, 1 kV=1000 volt’tur). Enerjinin üretildiği santralden tüketim bölgelerine verimli bir şekilde iletiminin sağlanması için yüksek gerilime (35-154 kV) ihtiyaç duyulur. Enerji iletimi için gerilim ne kadar yüksek olursa akım o kadar azalacak ve dolayısıyla enerji iletimini sağlayan iletkenin kesiti küçülecektir. Böylece iletken kesitinin küçülmesi maliyeti azaltacaktır.

Alternatif akım yükseltici ve düşürücü transformatörler yardımıyla kolayca yükseltilebilir veya düşürülebilir. Transformatörler sürekli manyetik akı değişimi prensibine göre çalıştığından, dc gerilimi yükseltmek veya düşürmek için kullanılamaz. Bu sebeple elektrik enerjisi genellikle alternatif akımla taşınır.

Bir transformatör sac paketinden yapılmış bir demir çekirdek üzerine sarılmış iki bobinden oluşur. İdeal bir transformatör tellerinde ve çekirdeğindeki enerji kayıplarının ihmal edilebildiği bir transformatördür. AC giriş gerilimine sahip olan ve N1 sarımdan oluşan sol taraftaki bobine birincil (primer) bobin adı verilir. N2 sarımdan oluşan ve bir R yük direncine bağlanan sağdaki bobine ikincil (sekonder) bobin adı verilir. Ortak demir çekirdeğinin amacı manyetik akıyı arttırmak ve akının bir bobinden diğerine geçtiği bir ortam sağlamaktır. Bobin telleri küçük dirence sahip olduklarından dolayı Joule ısı kayıpları genellikle çok küçüktür. Tipik transformatörlerin güç verimi %90-99 arasında değişmektedir.

N2 (ikincil bobin) sarım sayısı N1’den (birincil bobin) büyük olduğu zaman (N2 > N1), V2 çıkış voltajı, V1 giriş voltajından büyük olur. Böyle bir transformatör yükseltici transformatörü olarak adlandırılır. N1 sarım sayısı N2’den büyük olduğu zaman (N1 > N2), V2 çıkış voltajı V1 giriş voltajından küçük olur. Böyle bir transformatör düşürücü transformatörü olarak adlandırılır

Transformatörler amaçları bakımından yapılış tarzlarına göre;

• Güç (dağıtım) trafoları
• Ölçü (akım ve gerilim) trafoları
• Özel maksatlı trafolar

olarak sınıflandırılır.

Transformatörler üst gerilim şebekesinden alt gerilim şebekesine güç aktarmak amacı ile kullanılıyorsa güç transformatörleri olarak adlandırılır. Güç transformatörü, yükseltici-indirici merkezler arası enerji iletiminde kullanılan YG/YG (Yüksek Gerilim) transformatörüdür. 

Eğer transformatörler gerilimi ve akımı ölçmek amacıyla kullanılıyorsa ölçü transformatörleri olarak adlandırılır.

Transformatörler gerilimlerine göre dört gruba ayrılır. Bunlar;

• Düşük gerilim: 0 – 1 kV arası gerilim değerleridir.
• Orta gerilim: 1 – 3 – 5 – 10 – 20 – 25 – 30 – 35 kV değerleridir.
• Yüksek gerilim: 45 – 60 – 154 kV değerleridir.
• Çok yüksek gerilim: 154 kV ve üzeri değerleridir.

Elektrik enerjisini ileten ve dağıtan, iki elektrik cihazını birbirine elektriksel olarak bağlayan, elektriksel olarak yalıtılmış bir veya daha fazla telden meydana gelen iletken elektrik malzemesine enerji kablosu adı verilir.

Hava hatlarının yeraltı hatlarına göre avantajı ve dezavantajı vardır. Avantajlarından bazıları;

• Daha az maliyetlidir,
• Arızalarının tespiti daha kolaydır.

Dezavantajları ise;

• Çevre şartlarından kolayca etkilenebilir,
• Uzun ömürlü değildirler.

Elektrik enerjisinin iletiminde kullanılan iletken materyaller;

• Yüksek elektriksel iletkenlik,
• Düşük maliyetli,
• Düşük özgül ağırlıklı,
• Yüksek çekme mukavemetli

gibi özelliklere sahip olmalıdır.

Elektrik enerjisi iletim hatlarında;

• Bakır,
• Alüminyum,
• İletken çelik takviyeli alüminyum (ACSR),
• Galvanizli çelik,
• Bakır kadmiyum

gibi iletken materyaller kullanılır.

Bir yerden başka bir yere elektrik enerjisinin iletiminde kullanılan iletim hatlarında;

• İletim kayıpları en az olmalı,
• Güç, belirtilen gerilim değerinde aktarılmalı,
• Radyo (yüksek frekans) frekansından etkilenmemeli,
• Yüksek kullanılabilirliğe sahip olmalı

gibi şartların karşılanması beklenir.

Hava iletim hatları kısa, orta ve uzun iletim hatları olarak sınıflandırılır.

Kısa iletim hatları 50 km’ye kadar uzunluğa ve 20 kV’luk gerilime kadar değerlere sahip olan hatlardır. İletim hattının kısa ve düşük voltaja sahip olması nedeniyle kapasitans etkileri küçüktür ve ihmal edilir. Bu hatlarda direnç ve indüktans baskın parametrelerdir.

Orta iletim hatları 50 km ile 150 km arası uzunluğa ve 20 kV ile 100 kV voltaj aralığı değerlerine sahip hatlardır. Bu hatlardaki gerilim ve hat uzunluğu sebebi ile kapasitif etkiler ihmal edilemez.

İletim hatlarında en çok kullanılan gerilim değerleri 380.000 V, 154.000 V, 66.000 V ve 24.500 V’tur. 34.500 V’un altında olan 20.000 V ve 15.000 V luk ortalama gerilimler ile 380 veya 220V’luk düşük gerilimlere dağıtım gerilimleri denir.

Elektrik enerjisi iki gerilim seviyesinde kullanıcılara sağlanır. Bunlar;

• Fazlar arası 380 V ve faz-toprak arası 220 V
• Fazlar arası 200 V ve faz-nötr arası 127 V

olan gerilimlerdir.

Elektrik enerjisi iletim ve dağıtım hatlarında, hattın direnci, indüktansı ve kapasitansı gibi değerlerine hat sabitleri denir.

Alternatif akım devresinde, doğru akım devresine göre aynı etkiyi gösteren bir direnç etkin direnç olarak adlandırılır.

Elektrik enerjisi taşıyan yüksek gerilim hatlarındaki elektrik yükü miktarı alternatif akımdan dolayı sürekli değişir. Elektrik yükü miktarındaki bu değişim bir akım oluşturur ve buna şarj akımı denir.