Topraklama Çubuğu İle Topraklama Tesisatı Yapımı
Toprak özdirenci (ρ), bir toprak parçasının elektrik akımını ne kadar iyi ilettiğini gösteren bir parametredir ve birimi ohm-metre (Ω·m)’dir. Bu değer, 1 metre uzunluğunda, 1 metre genişliğinde ve 1 metre yüksekliğindeki hayali bir toprak küpünün karşılıklı yüzeyleri arasındaki direnç olarak tanımlanır.
Toprak Tiplerine Göre Özdirenç Değerleri (ρ)
| Toprak Türü | Özdirenç Aralığı (Ω·m) | Ortalama Değer (Ω·m) | Nem Durumu |
|---|---|---|---|
| Deniz suyu | 0.1 – 1 | 0.5 | Çok nemli |
| Bataklık toprağı | 5 – 50 | 30 | Tamamen suya doymuş |
| Kil | 10 – 100 | 50 | Nemli |
| Killi kum | 50 – 200 | 100 | Orta nemli |
| Kum | 200 – 3000 | 500 | Az nemli |
| Çakıl | 500 – 5000 | 1000 | Kuru |
| Taşlık arazi | 1000 – 10000 | 3000 | Çok kuru |
| Granit | 2000 – 200000 | 10000 | Kuru |
Önemli Notlar:
- Değerler mevsimsel koşullara göre %20-50 değişebilir
- Yağışlı dönemlerde özdirenç düşer, kurak dönemlerde artar
- Doğru değerler için yerinde ölçüm yapılmalıdır
- Toprak özdirenci sıcaklıkla ters orantılıdır
Çubuk Topraklayıcı (Derin Topraklayıcı)
Tam Formül:
RE =
ρE
2πL
× ln
4L
d
Yaklaşık Formül:
RE =
ρE
L
*Daha basit hesaplamalar için kullanılır
Önemli Not:
Birbirini etkileyip direncin büyümemesi için çubuklar arası uzaklık en az 2L‘den büyük olmalıdır.
Parametreler:
ρE
Toprak özdirenci [Ω·m]
L
Çubuk uzunluğu [m]
d
Çubuk çapı [m]
Topraklama Çubuğu Uzunluğunun Etkileri
- Direnç Azalır: Uzunluk arttıkça direnç ters orantılı olarak düşer. Örneğin, uzunluk 2 katına çıkarsa direnç yaklaşık %40-50 azalır.
- Derinlik Avantajı: Daha uzun çubuklar toprağın nemli ve stabil katmanlarına ulaşır (mevsimsel değişimlerden daha az etkilenir).
- Pratik Sınır: Genellikle 3m’den uzun çubukların montajı zordur ve maliyet artar.
Sonuç ve Öneriler
- Uzunluk Seçimi:
- Direnci düşürmek için uzun çubuklar tercih edilmeli, ancak 3m üzeri pratik değil.
- Alternatif: Daha fazla sayıda orta uzunlukta çubuk.
- Mesafe Optimizasyonu:
- 2L kuralı (örneğin 2m çubuk için 4m mesafe) en iyi dengeyi sağlar.
- 1L mesafesi sadece alan kısıtı varsa kabul edilebilir (verim düşüklüğü göze alınarak).
- Ek Stratejiler:
- Toprak özdirencini düşürmek için kimyasal toprak iyileştiriciler (bentonit, kömür tozu).
- Çubuk sayısı 4’ten fazla ise ışınsal (radyal) düzen kullanılmalı.
Not: Gerçek değerler için mutlaka yerinde ölçüm yapılmalı ve toprak heterojenliği dikkate alınmalıdır.
Çubuk Topraklayıcı Temel Direnç Hesaplamaları
Örnek Hesaplama Parametreleri:
ρE
100 Ω·m
(Nemli kil toprak)
L
2 m
(Çubuk uzunluğu)
d
0.016 m
(16 mm çap)
1 Çubuk için Direnç:
R =
ρE
2πL
× ln
4L
d
=
100
12.56
× ln(500) ≈ 40.1 Ω
2 Çubuk için Direnç (Paralel):
Rtoplam =
Rtek
n
=
40.1
2
≈ 20.05 Ω
3 Çubuk için Direnç (Paralel):
Rtoplam =
40.1
3
≈ 13.37 Ω
Paralel Bağlantı Formülü:
Rtoplam =
Rtek
n
Not: Bu hesaplama çubuklar arası etkileşimleri (verim faktörünü) dikkate almaz. Pratikte direnç bu değerlerden daha yüksek olacaktır.
Çubuk Topraklayıcı Direnç Karşılaştırması
Örnek Parametreler:
ρE
100 Ω·m
(Nemli kil toprak)
L
2 m
(Çubuk uzunluğu)
d
0.016 m
(16 mm çap)
| Çubuk Sayısı | Tam Formül Sonucu | Yaklaşık Formül (ρ/L) | Fark (%) |
|---|---|---|---|
| 1 Çubuk | 40.1 Ω | 50 Ω | +24.7% |
| 2 Çubuk (Paralel) | 20.05 Ω | 25 Ω | +24.7% |
| 3 Çubuk (Paralel) | 13.37 Ω | 16.67 Ω | +24.7% |
Tam Formül:
R =
ρE
2πL
× ln
4L
d
Yaklaşık Formül:
R ≈
ρE
L
* Çap ve logaritmik faktör ihmal edilmiştir. Pratikte ~%25 daha yüksek sonuç verir.
Kullanım Kılavuzu:
- Tam formül: Hassas hesaplamalar ve profesyonel projeler için
- Yaklaşık formül: Hızlı tahminler ve ön hesaplamalar için
- Yaklaşık formülün sonucuna %25 ekleyerek daha gerçekçi değer elde edilir
Topraklama Çubukları Yerleşim Düzenleri
Üçgen ve Doğrusal Yerleşimin Karşılaştırması
Üçgen (Triangular) Yerleşim
Avantajlar:
- %15-20 daha düşük direnç
- Daha iyi potansiyel dağılımı
- Alan verimliliği yüksek
- Standartlara uygun (IEC 62305)
Verim Faktörü (η):
0.75-0.85
Örnek Direnç:
≈17.8 Ω (3 çubuk)
Doğrusal (Lineer) Yerleşim
Avantajlar:
- Montaj kolaylığı
- Dar alanlarda uygulanabilir
- Az çubukla hızlı çözüm
- Düz hat boyunca uygulama
Verim Faktörü (η):
0.65-0.75
Örnek Direnç:
≈20.6 Ω (3 çubuk)
Anahtar Bilgi: Üçgen düzen genellikle tercih edilir, ancak alan kısıtı varsa doğrusal düzen kabul edilebilir.
