Kablo Kesiti ve Akım Taşıma Kapasitesi Nedir?
Kablo akım taşıma kapasitesi (ampacity), bir elektrik kablosunun güvenli bir şekilde taşıyabileceği maksimum akım değeridir. Bu değer amper (A) cinsinden ifade edilir ve kablonun kesiti, malzemesi, yalıtkanlık sınıfı, ortam sıcaklığı ve döşeme yöntemi gibi faktörlere bağlı olarak değişir.
Elektrik akımı kablo içinden geçerken, iletkenin direnci nedeniyle ısı açığa çıkar. Aşırı akım durumunda kablo aşırı ısınır, yalıtım malzemesi zarar görür ve yangın riski oluşur. Bu nedenle her kablo tipi için belirlenmiş maksimum akım değerlerine uymak kritik önem taşır.
Kablo kesiti, kablonun içindeki iletkenin (bakır veya alüminyum) milimetre kare (mm²) cinsinden alanını ifade eder. Kablo akım taşıma kapasitesi ise bu kesitin, yalıtımın izin verilen maksimum sıcaklığını aşmadan sürekli olarak taşıyabileceği akım miktarıdır (Amper/A).
Temel Güvenlik Kuralı: Kablo kesitleri ve çektiği akımlar arasında doğrudan bir ilişki vardır. İletken kesiti ne kadar büyük olursa, direnç o kadar düşük olur ve kablonun taşıyabileceği akım o kadar artar.
Akım Taşıma Kapasitesini Etkileyen Kritik Faktörler
Elektrik kablo akım taşıma kapasiteleri, sadece elektrik kablo kalınlıklarına bağlı değildir. Uluslararası IEC 60287 standardı gibi kılavuzlar, termal koşulları dikkate alarak düzeltme faktörlerini hesaplamaya dahil eder:
- İzolasyon Malzemesi: XLPE izolasyon (90°C) PVC (70°C)’ye göre daha yüksek sıcaklıklara dayanır, bu da XLPE kabloların aynı kesitte daha fazla akım taşımasını sağlar.
- Ortam Sıcaklığı: Sıcaklık arttıkça kablonun ısı atma yeteneği azalır ve kablo akım taşıma kapasitesi düşer.
- Döşeme Şekli ve Gruplama: Kabloların yan yana veya üst üste döşenmesi (gruplama), ısılarının birbirini etkilemesine neden olur. Gruplama faktörü, kablo akım taşıma kapasitesi hesabında kapasiteyi ciddi oranda düşürür.
- Toprak Termal Direnci: Yeraltı kabloları için toprağın tipi (kumlu, nemli) ve derinliği, kablonun soğuma verimini belirler.
Doğru Kablo Seçimi ve Pratik Uygulamalar
Doğru kablo kesitini belirlemek için kablo kesitleri ve çektiği akımlar tablosu kullanılabilir, ancak nihai hesaplama termal faktörlerle yapılmalıdır.
Aşağıdaki tabloda bakır iletkenli NYA, NYAF ve NYM tipi kablolar için standart akım taşıma kapasiteleri gösterilmektedir.
Bu değerler 30°C ortam sıcaklığı ve standart döşeme koşulları için geçerlidir.
| Kablo Kesiti (mm²) | Hava Ortamında (A) | Toprak İçinde (A) | Su İçinde (A) | Tipik Kullanım Alanı |
|---|---|---|---|---|
| 1.5 mm² | 17.5 A | 21 A | 26 A | Aydınlatma devreleri, priz hatları |
| 2.5 mm² | 24 A | 28 A | 35 A | Priz grupları, klima besleme |
| 4 mm² | 32 A | 37 A | 46 A | Kombi, fırın, ankastre cihazlar |
| 6 mm² | 41 A | 47 A | 58 A | Klima ana besleme, su ısıtıcı |
| 10 mm² | 57 A | 64 A | 80 A | Ana dağıtım panosu besleme |
| 16 mm² | 76 A | 85 A | 107 A | Endüstriyel tesisler, ana besleme |
| 25 mm² | 101 A | 112 A | 138 A | Bina ana girişi, trafo çıkışı |
| 35 mm² | 125 A | 138 A | 171 A | Yüksek güçlü endüstriyel makineler |
| 50 mm² | 151 A | 168 A | 209 A | Ana besleme hatları, trafo çıkışları |
| 70 mm² | 192 A | 213 A | 264 A | Büyük kapasiteli tesisler |
| 95 mm² | 232 A | 258 A | 320 A | Endüstriyel ana hatlar |
| 120 mm² | 269 A | 299 A | 371 A | Yüksek güç dağıtımı |
| 150 mm² | 309 A | 344 A | 427 A | Sanayi tesisleri, trafo merkezleri |
| 185 mm² | 353 A | 392 A | 487 A | Büyük fabrikalar, enerji nakil hatları |
| 240 mm² | 415 A | 461 A | 572 A | Ana enerji dağıtım sistemleri |
Önemli Uyarı: Bu tablodaki değerler referans amaçlıdır. Gerçek uygulamalarda ortam sıcaklığı, kablo sayısı, döşeme yöntemi gibi faktörler göz önünde bulundurularak düzeltme katsayıları uygulanmalıdır. Kesin hesaplamalar için TS EN 60364 standardına başvurulmalıdır.
Kablo Akım Kapasitesini Etkileyen Faktörler
1. Kablo Kesiti
Kablo kesiti büyüdükçe akım taşıma kapasitesi artar. 1.5 mm² kablo ~18A taşırken, 16 mm² kablo ~76A taşıyabilir. Kesit alanı iki katına çıktığında akım kapasitesi yaklaşık 1.6-1.8 kat artar.
2. İletken Malzeme
Bakır kablolar alüminyum kablolara göre %40-50 daha fazla akım taşır. Bakırın elektriksel iletkenliği 58 MS/m iken, alüminyumun 37 MS/m’dir. Bu nedenle modern tesislerde bakır kablo tercih edilir.
3. Ortam Sıcaklığı
Standart hesaplamalar 30°C için yapılır. Her 10°C sıcaklık artışında akım kapasitesi %5-7 azalır. 40°C ortamda 0.87, 50°C ortamda 0.71 düzeltme katsayısı uygulanır.
4. Döşeme Yöntemi
Toprak içi döşemede soğutma daha iyi olduğu için akım kapasitesi %20-30 artar. Su içinde en yüksek, kapalı kanalda en düşük kapasite elde edilir. Havalandırma önemlidir.
5. Kablo Sayısı
Aynı kanal içindeki kablo sayısı arttıkça ısı birikimi olur. 2 kablo için 0.80, 4 kablo için 0.65, 6 kablo için 0.57 düzeltme katsayısı uygulanır.
6. Yalıtım Malzemesi
PVC yalıtkanlı kablolar 70°C’ye dayanırken, XLPE kablolar 90°C’ye dayanır. Yüksek sıcaklığa dayanıklı kablolar daha yüksek akım taşıyabilir. Silikon kablolar 180°C’ye kadar çalışabilir.
Kablo Kesiti Hesaplama Formülleri
Güvenlik ve maliyet unsurları göz önünde bulundurulduğunda, kablo kesit hesabı yapılırken üç önemli parametre bulunmaktadır: Akım taşıma kapasitesi, gerilim düşümü ve kısa devre akımı.
Akım Taşıma Kapasitesi: Tesis edilen veya edilecek kablonun temelde sıcaklık esasına dayanarak, hiçbir bileşeninin bozulmadan, güvenle kullanımına devam edilebileceği azami akım değeridir. Akım taşıma kapasitesinin, kablo kesitinin seçiminde doğrudan bir etkisi vardır.
Gerilim Düşümü: İletkenin kendi iç direncinden kaynaklanan kayıplardan dolayı gerilimin, kaynaktan yüke ulaşıncaya kadar geçen mesafede azalması durumudur. Taşıma mesafesi uzadıkça, bu kayıp artar ve iletken kesitin büyütülmesi gerekir.
Kısa Devre Akımı: Alternatif akım sistemlerinde zamana göre değişen bir parametre olup, kısa devrenin oluştuğu bölgede kısa devre süresi boyunca akan akım miktarıdır.
Elektrik tesisatlarında doğru kablo kesiti seçimi için çeşitli hesaplama yöntemleri kullanılır:
Tek Fazlı Sistemler için Akım Hesabı
I = P / (V × cos φ)
I: Akım (Amper)
P: Güç (Watt)
V: Voltaj (Volt – 220V)
cos φ: Güç faktörü (genelde 0.8-1.0)
Üç Fazlı Sistemler için Akım Hesabı
I = P / (√3 × V × cos φ)
I: Akım (Amper)
P: Güç (Watt)
V: Voltaj (Volt – 380V)
√3: 1.732 (Sabit)
cos φ: Güç faktörü
Voltaj Düşümüne Göre Kablo Kesiti
S = (2 × ρ × L × I) / ΔV
S: Kablo kesiti (mm²)
ρ: İletkenin özdirenç (Bakır için 0.0175 Ω·mm²/m)
L: Kablo uzunluğu (metre)
I: Akım (Amper)
ΔV: İzin verilen voltaj düşümü (Volt)
Örnek
220V gerilim altında çalışan bir cihaz, 5000W güç çekiyor ve tesisat uzunluğu toplam 30 metredir. Tek fazlı sistemde çalışıyor, cos φ = 0.9 ve %3 voltaj düşümüne izin veriliyor.
Çözüm
Akım = 5000 / (220 × 0.9) ≈ 25.25 A
ΔV = 220 × 0.03 = 6.6V
S = (2 × 0.0175 × 30 × 25.25) / 6.6 ≈ 4.02 mm²
Sonuç: Bu uygulama için en yakın standart kablo kesiti 6 mm² olmalıdır.
Örnek
65 m uzaklıkta, etiketinde 80kW güç ve 400V gerilim seviyesi CosØ=0,85 yazan ve maksimum %3 gerilim düşümüne izin veren bir pompayı beslemek için 3 damarlı kablonun akım değerini bulun
Çözüm
Güç: P=80kW
Gerilim: U=400V
Güç Faktörü: cosφ=0,85
Uzaklık/Mesafe: L=65m
İzin Verilen Gerilim Düşümü: %e=%3
I = P / (√3 × V × cos φ)
I = 80000 / (√3 × 400 × 0,85 )
I = 136 A