Kablo Kesit Hesabı: Akım, Gerilim Düşümü ve Kesit Seçimi Adım Adım

Kablo Kesit Hesabı: Akım, Gerilim Düşümü ve Kesit Seçimi Adım Adım

Kablo kesit hesabı, bir devrede kullanılacak iletkenin bakır ya da alüminyum kesitini (mm²) üç temel kısıta göre belirleme işidir: iletkenin akımı ısınmadan taşıyabilmesi (akım taşıma kapasitesi), hat sonundaki gerilim düşümünün sınırların altında kalması ve kısa devre anında iletkenin zarar görmemesi. Pratikte bu üç kriter ayrı ayrı hesaplanır, en büyük kesiti hangisi dayatıyorsa o seçilir.

Bu yazıda “kesit nedir” gibi tanımlarla vakit kaybetmeyeceğim. Doğrudan sahada karar verirken kullandığım hesap sırasını, formüllerin hangi varsayıma dayandığını ve o varsayım bozulunca sonucun nasıl yanlış çıktığını anlatacağım. Sonunda gerçek bir örnek üzerinden kesiti seçeceğiz.

Hesap Sırası: Önce Akım, Sonra Kesit

Yanlış yapılan en yaygın şey doğrudan tablodan kesit okumaktır. Doğru sıra şu:

1. Devrenin işletme akımını (I_B) hesaplayın.
2. Koruma cihazını (sigorta/kesici) seçin: I_B ≤ I_n ≤ I_z.
3. Kablonun ortam koşullarındaki gerçek akım taşıma kapasitesini (I_z) düzeltme faktörleriyle bul.
4. Gerilim düşümünü kontrol edin; sınırı aşıyorsa kesiti büyütün.
5. Kısa devre dayanımını doğrula.

Bu adımlar birbirine bağlıdır. Örneğin sigortayı seçmeden kablonun taşıması gereken akımı bilemezsin, çünkü koruma cihazı kabloyu değil, kablonun kapasitesini korur.

Adım 1 — İşletme Akımının Hesabı

Monofaze (tek fazlı) bir yük için:

I = P / (U × cosφ)

Üç fazlı dengeli yük için:

I = P / (√3 × U × cosφ)

Örnek: 380 V, üç fazlı, 15 kW’lık bir motor, cosφ = 0,85 olsun.

I = 15000 / (1,732 × 380 × 0,85) = 15000 / 559,3 ≈ 26,8 A

Motorun etiket akımı genelde bu değerin biraz üstündedir çünkü verim (η) de işin içine girer. Motorlarda tam formül I = P / (√3 × U × cosφ × η) şeklindedir; η’yi ihmal ederseniz gerçekten çektiği akımı olduğundan küçük hesaplarsınız ve kesit yetersiz kalır. Kalkış akımının nominalin 5-7 katına çıktığını da unutmayınız; bu akım taşıma kapasitesini değil, koruma cihazı seçimini etkiler.

Akım Taşıma Kapasitesi ve Düzeltme Faktörleri

Kablonun katalogda yazan akım değeri, referans döşeme koşulunda (genelde 30 °C ortam, tek kablo, serbest hava veya belirli montaj tipi) geçerlidir. Sahadaki koşul bundan farklıysa gerçek kapasite düşer:

I_z = I_tablo × k1 × k2 × …

Burada:

• k1: ortam sıcaklığı düzeltmesi (30 °C üstündeyse < 1)
• k2: aynı kanalda/tavada gruplama düzeltmesi (kablo sayısı arttıkça < 1)
• Ek olarak toprağa döşemede toprak termik direnci ve döşeme derinliği faktörleri

Örnek: Katalogda 4 mm² PVC bakır kablo, tavada tek başına 32 A taşıyor olsun. Ortam 45 °C (k1 = 0,79) ve aynı tavada 4 devre bir arada (k2 = 0,65) ise:

I_z = 32 × 0,79 × 0,65 = 16,4 A

Yani 32 A sandığın kablo, gerçekte 16,4 A taşıyor. Bu tam da sahada yanan kabloların hikâyesidir: gruplama ve sıcaklık faktörü atlanır, kablo tabloda gördüğü akımın yarısında çalışırken aşırı ısınır. Düzeltme faktörlerini uygulamamak, kesit hesabındaki en pahalı hatadır.

Koruma Cihazı ile Kablo İlişkisi

Seçim kuralı: I_B ≤ I_n ≤ I_z

Yukarıdaki 26,8 A’lık motor için I_n = 32 A bir kesici seçerseniz, kablonun I_z değeri en az 32 A olmalı. Yani düzeltme faktörlerinden sonra 32 A taşıyabilen bir kesit gerekir. Koruma cihazının anma akımı kablonun kapasitesini aşarsa, kablo yanana kadar kesici açmaz. Kesici karakteristiği seçimi de önemlidir; motor gibi yüksek kalkış akımlı yüklerde C ya da D karakteristik tercih edilir. Bu konuyu B ve C tipi sigorta arasındaki farklar yazısında ayrıntılı işledik; karakteristik seçimi yanlışsa doğru kesitte bile devre gereksiz açar.

Koruma cihazının anma akımına ve karakteristiğine karar verirken otomatik sigorta nasıl seçilir yazısındaki mantık kablo kesitiyle iç içedir: biri değişince diğeri de değişir.

Gerilim Düşümü Hesabı — Kesiti Asıl Büyüten Kriter

Kısa hatlarda kesiti akım taşıma kapasitesi belirler, ama hat uzadıkça asıl belirleyici gerilim düşümü olur. Üç fazlı bir hat için yaklaşık gerilim düşümü:

ΔU = √3 × I × L × (R × cosφ + X × sinφ)

Küçük kesitlerde reaktans (X) ihmal edilebilir, direnç baskındır. O zaman pratik yüzde formülü:

ΔU% = (√3 × I × L × ρ) / (S × U) × 100

Burada ρ bakır için ≈ 0,0175 Ω·mm²/m, S kesit (mm²), L hat uzunluğu (m).

Örnek: 26,8 A, 380 V, hat uzunluğu 120 m, kesit 6 mm² bakır seçelim.

ΔU% = (1,732 × 26,8 × 120 × 0,0175) / (6 × 380) × 100 = (97,4) / (2280) × 100 ≈ %4,27

Aydınlatma için %3, kuvvet/motor için genelde %5 sınırı kabul edilir. %4,27, motor için sınırda ama aydınlatma için fazla. 10 mm²’ye çıkarsak:

ΔU% = 97,4 × (6/10… aslında S ters orantılı) → 6/10 oranıyla %4,27 × (6/10) = %2,56

Görüldüğü gibi kesiti bir kademe büyütmek gerilim düşümünü doğrudan orantılı azaltır. Uzun hatlarda çoğu zaman akım taşıma kapasitesi 6 mm² yeterken, gerilim düşümü yüzünden 10 mm² döşenir. Bu farkı görmeden kesit seçmek, hat sonundaki motorun kalkışta zorlanması, kontaktörlerin bırakması gibi sorunlara yol açar.

Reaktansın İhmal Edilemediği Durum

Yukarıdaki yüzde formülü sadece direnç terimini kullanır. Kesit 35-50 mm²’nin üzerine çıktığında ve/veya cosφ düştüğünde reaktans (X ≈ 0,08 Ω/km mertebesi) önemli hale gelir; sırf direnç hesaplayınca gerilim düşümünü olduğundan küçük bulursunuz. Büyük kesitli, uzun ve düşük güç faktörlü hatlarda tam formülü (R cosφ + X sinφ) kullanmak zorunludur.

Standart Tarafı: IEC 60364-5-52 Pratikte Ne Diyor?

Kablo kesit ve akım taşıma kapasitesi hesabının temel referansı IEC 60364-5-52 (ülkemizde TS ile uyumlanmış hali) standardıdır. Bu standardın pratikteki karşılığı şudur:

• Döşeme yöntemi (A1, A2, B1, B2, C, D, E, F gibi montaj referans tipleri) doğrudan akım taşıma kapasitesini belirler. Aynı 4 mm² kablo, boru içinde duvarda (B1) ile serbest havada tavada (E) çok farklı akım taşır. Standart bu tipleri tablolaştırır.
• Ortam sıcaklığı ve gruplama düzeltme faktörleri (yukarıda k1, k2 olarak kullandığımız değerler) bu standardın tablolarından alınır. Yani düzeltme faktörü uydurma değil, standartla tanımlıdır.
• I_B ≤ I_n ≤ I_z koordinasyon kuralı ve I2 ≤ 1,45 × I_z (koruma cihazının açma akımının kablo kapasitesini fazla aşmaması) kuralı da bu standart ailesinden gelir.

Sahada bu standardı “tablodan doğru satırı seçme disiplini” olarak düşünün: montaj tipini yanlış seçerseniz bütün hesap doğru ama sonuç yanlış çıkar.

Kaçak akım koruması gereken devrelerde kesit hesabına ek olarak koruma seçimi de girer; kaçak akım korumalı otomatik sigorta uygulamasında kablo kesiti aynı mantıkla belirlenir, sadece koruma cihazının tipi değişir.

Bakır mı Alüminyum mu? Kesit Seçiminde Karşılaştırma

Alüminyumun özdirenci yüksek olduğu için aynı akım ve gerilim düşümü için yaklaşık bir buçuk kademe büyük kesit gerekir. Küçük kesitli ev tesisatı devrelerinde alüminyum pratik değildir; ama büyük kesitli ana besleme ve enerji nakil hatlarında maliyet ve ağırlık avantajı öne çıkar. Alüminyumda klemens bağlantılarının sürünme nedeniyle gevşemesi ciddi bir arıza kaynağıdır; bu yüzden alüminyum kullanılan yerde uygun bağlantı elemanı ve periyodik sıkma kontrolü şarttır.

Sık Yapılan Hatalar ve Arıza Belirtileri

• Gruplama faktörünü atlamak: Tek kablo taşıma değeriyle 8 kablolu tavaya döşemek. Belirti: kablo kılıfında sararma, sertleşme, koku.
• Motorun kalkış akımını akım taşıma kapasitesiyle karıştırmak: Kalkış akımı koruma karakteristiğini ilgilendirir, kesiti değil.
• Uzun hatta gerilim düşümünü kontrol etmemek: Belirti: hat sonundaki cihazın düşük gerilimde çalışması, motorun kalkamaması.
• Nötr kesitini fazsız düşünmek: Yüksek harmonikli (dengesiz) yüklerde nötrden fazın üzerinde akım geçebilir; nötr kesiti fazla küçük seçilirse nötr aşırı ısınır.
• Koruma-kablo koordinasyonunu kurmadan kesit seçmek: Kesici kabloyu değil, kablonun kapasitesini korur. Neden sigorta atar sorusunun kök nedeni çoğu zaman burada başlar; sigorta neden atar konusundaki teknik rehberde bu koordinasyonun bozulmasının etkilerini görebilirsiniz.

Uçtan Uca Örnek

Bir atölyede 380 V, 22 kW, cosφ = 0,86, η = 0,90 motor. Boru içinde duvarda döşeme (B1), ortam 40 °C, aynı boruda 3 devre, hat uzunluğu 55 m. Bakır seçelim.

1) İşletme akımı: I = 22000 / (1,732 × 380 × 0,86 × 0,90) = 22000 / 509,1 ≈ 43,2 A

2) Koruma: I_n = 50 A kesici (C karakteristik).

3) Kapasite: Kablo I_z ≥ 50 A olmalı. 40 °C için k1 ≈ 0,87, 3 devre gruplama k2 ≈ 0,70 alalım. Gereken tablo değeri: 50 / (0,87 × 0,70) = 50 / 0,609 ≈ 82 A. B1 döşemede 16 mm² bakır tablo değeri bu mertebededir, 10 mm² yetmez.

4) Gerilim düşümü (16 mm² için): ΔU% = (1,732 × 43,2 × 55 × 0,0175) / (16 × 380) × 100 = (72) / (6080) × 100 ≈ %1,18

Sınırın (%5) çok altında, gerilim düşümü sorun değil. Demek ki bu örnekte kesiti akım taşıma kapasitesi belirledi: 16 mm² bakır.

Eğer hat 55 m yerine 300 m olsaydı, ΔU% ≈ %6,4 çıkardı ve kesiti 25 mm²’ye çıkarmak zorunda kalırdık. Aynı yük, sadece hat uzunluğu değişince kesiti belirleyen kriter değişir. Kablo kesit hesabının özü budur: üç kriteri de ayrı hesaplayın, en büyük kesiti dayatana uyun.

Projenizdeki kritik bir hattın kesitinden emin değilsen, yük gücünü, hat uzunluğunu ve döşeme tipini bize ilet; koordinasyonu birlikte doğrulayalım. Kesit ve koruma koordinasyonu için mühendislik desteği →

📩 Kablo, kesit hesabı ve koruma koordinasyonu ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

📧 Teklif ve talepleriniz için: info@electricistanbul.com
🌐 WhatsApp: +90 537 398 12 15