FORMÜLLER VE DEVRE ANALİZİ

İşte Ohm Kanunu, DC/AC devre analizi, gerilim düşümü ve trifaze sistemler üzerine temel formüller ve açıklamalar:


1. Ohm Kanunu (Ohm Yasası)

Ohm Kanunu, bir elektrik devresinde gerilim (V), akım (I) ve direnç (R) arasındaki temel ilişkiyi tanımlar.

Temel Formül

Bir iletkenden geçen akım, uygulanan gerilim ile doğru, direnç ile ters orantılıdır:

[
V = I \times R
]

Buradan türetilen diğer formüller:

Aranan Büyüklük Formül
Gerilim (Volt) ( V = I \cdot R )
Akım (Amper) ( I = \frac{V}{R} )
Direnç (Ohm) ( R = \frac{V}{I} )

2. DC Devre Analizi (Doğru Akım)

DC devrelerde akım ve gerilim zamanla yön ve şiddet değiştirmez. Devre çözümlerinde Ohm Kanunu’nun yanı sıra Kirchhoff Kanunları temel alınır.

Temel DC Formülleri

Büyüklük Formül Açıklama
Güç ( P = V \cdot I ) Elektriksel güç (Watt)
Enerji (İş) ( W = V \cdot I \cdot t ) Elektrik enerjisi (Joule)
Seri Direnç ( R_{toplam} = R_1 + R_2 + \dots + R_n ) Toplam direnç artar
Paralel Direnç ( \frac{1}{R_{toplam}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n} ) Toplam direnç azalır
Gerilim Bölme ( V_1 = V_s \cdot \frac{R_1}{R_1 + R_2} ) Seri devrede gerilim paylaşımı

3. AC Devre Analizi (Alternatif Akım)

AC devrelerde akım ve gerilim sinüzoidal olarak değişir. DC’deki direnç kavramının yerini empedans (Z) alır.

Temel AC Büyüklükleri

Büyüklük Formül Açıklama
Anlık Gerilim ( v(t) = V_{max} \cdot \sin(2\pi f t) ) Sinüzoidal dalga formu
Empedans ( Z = R + jX ) Direnç ve reaktansın vektörel toplamı
Empedans Büyüklüğü ( Z
Bobin Empedansı ( Z_L = j\omega L ) ( \omega = 2\pi f )
Kondansatör Empedansı ( Z_C = -j \cdot \frac{1}{\omega C} )
AC Güç (Tek Faz) ( P = V \cdot I \cdot \cos\varphi ) Aktif güç, ( \cos\varphi ) güç faktörü

Not: AC’de ( j ) sanal birimdir; empedansın faz açısı, devrenin kapasitif mi yoksa endüktif mi olduğunu belirler.


4. Gerilim Düşümü (Voltage Drop)

Gerilim düşümü, iletken üzerinden akım geçerken direnç nedeniyle oluşan gerilim kaybıdır. Temel prensip yine Ohm Kanunu‘na dayanır: ( V = I \times R ).

Pratik Hesaplama Formülleri

Devre Türü Formül Açıklama
Tek Faz (Monofaze) ( V_{drop} = \frac{2 \cdot L \cdot I \cdot R}{1000} ) L: metre, R: birim direnç
Üç Faz (Trifaze) ( V_{drop} = \frac{\sqrt{3} \cdot L \cdot I \cdot R}{1000} ) veya ( 1.73 \cdot L \cdot I \cdot R / 1000 )
Yüzde Gerilim Düşümü ( \%V_{drop} = \frac{V_{drop}}{V_{nominal}} \times 100 )

İzin Verilen Gerilim Düşümü Sınırları (Türkiye İç Tesisat Yönetmeliği)

  • Aydınlatma ve priz linyeleri: %1,5
  • Motor beslemeleri: %3

Pratik Formül (Bakır / Alüminyum için)

[
\Delta U = \frac{L \cdot I}{k \cdot S}
]

Burada:
– ( L ) = Hat uzunluğu (metre)
– ( I ) = Akım (Amper)
– ( k ) = İletkenlik katsayısı (Bakır: 56, Alüminyum: 32)
– ( S ) = İletken kesiti (mm²)


5. Trifaze (Üç Fazlı) Devreler

Üç fazlı sistemlerde hat gerilimi (( U_h )) ile faz gerilimi (( U_f )) arasında ( \sqrt{3} ) kat fark vardır.

Temel Trifaze Formülleri

Büyüklük Formül Açıklama
Aktif Güç ( P = \sqrt{3} \cdot U_h \cdot I_h \cdot \cos\varphi )
Reaktif Güç ( Q = \sqrt{3} \cdot U_h \cdot I_h \cdot \sin\varphi )
Görünür Güç ( S = \sqrt{3} \cdot U_h \cdot I_h )
Hat ile Faz Gerilimi İlişkisi ( U_h = \sqrt{3} \cdot U_f ) Yıldız bağlantıda
Hat ile Faz Akımı İlişkisi ( I_h = I_f ) Yıldız bağlantıda
( I_h = \sqrt{3} \cdot I_f ) Üçgen bağlantıda

Örnek: 380V hat geriliminde, ( \cos\varphi = 0.83 ) olan bir trifaze motorun gücü bu formüllerle hesaplanır.

Trifaze Gerilim Düşümü

Yukarıda verilen trifaze gerilim düşümü formülü kullanılır. Pratikte:

[
\Delta U = \sqrt{3} \cdot I \cdot L \cdot Z
]

Burada ( Z ) hattın birim empedansıdır (Ω/km).


Özet Tablo: Temel Devre Formülleri

Konu Formül
Ohm Kanunu ( V = I \cdot R )
DC Güç ( P = V \cdot I )
AC Empedans ( Z = R + jX )
AC Tek Faz Güç ( P = V \cdot I \cdot \cos\varphi )
AC Trifaze Güç ( P = \sqrt{3} \cdot U \cdot I \cdot \cos\varphi )
Gerilim Düşümü (Tek Faz) ( \Delta U = \frac{2 \cdot L \cdot I}{k \cdot S} )
Gerilim Düşümü (Trifaze) ( \Delta U = \frac{\sqrt{3} \cdot L \cdot I}{k \cdot S} )

Bu formüller, elektrik devrelerinin analizinde, kablo kesiti seçiminde ve tesisat projelerinde temel referans olarak kullanılır.