Kablo Kesit Seçimi Rehberi: IEC 60364-5-52 Standartları

Giriş

Doğru kablo kesiti seçimi, elektrik güvenliği, sistem güvenilirliği ve enerji verimliliği için kritik öneme sahiptir. Küçük boyutlu kablolar aşırı ısınabilir, yangına neden olabilir ve ekipman arızasına yol açabilirken, aşırı büyük kablolar malzeme israfına neden olur ve kurulum maliyetlerini artırır. Kablo boyutlandırması, IEC 60364-5-52 gibi uluslararası standartlara göre akım taşıma kapasitesi, voltaj düşümü limitleri, kısa devre derecelendirmeleri ve çevresel koşullar dahil olmak üzere birden fazla faktörü dengelemeyi gerektirir.

Bu rehber, konut, ticari ve endüstriyel tesisler için kabloları seçmesi ve boyutlandırması gereken elektrik mühendisleri, elektrikçiler ve elektrik tasarımcıları için hazırlanmıştır. Temel hesaplama yöntemlerini, sıcaklık ve kurulum koşulları için düzeltme faktörlerini, voltaj düşümü doğrulamasını ve IEC ve NEC standartlarına uyum sağlama yöntemlerini öğreneceksiniz.

Hızlı Cevap: Kablo Kesit Hesaplama Formülü

Kablolama kesit seçimi iki kritik kalkulasyon gerektirir: akış taşıma kapasitesine dayalı boyutlandırma ve gerilim düşümü doğrulaması.

Temel Formüller

Parametreler:

• $I_{t}$ = Gerekli iletken değeri (A)
• $I_{b}$ = Tasarım yük güç akışıı (A)
• $K_{1}$ = Sıcaklık düzeltme faktörü
• $K_{2}$ = Gruplama düzeltme faktörü
• $K_{3}$ = Montaj metodu düzeltme faktörü
• $I$ = Yük cereyanı (A)
• $L$ = Tek yön hat uzunluğu (m)
• $R$ = Kilometre başına direnç (Ω/km)

Gerilim Düşümü Limitleri

Standart Boyutlandırma Süreci

1. Tasarım elektrik akımıını hesaplayın ($I_{b}$) yük gücünden
2. Düzeltme faktörlerini uygulayın ($K_{1}, K_{2}$, $K_{3}$) montaj koşulları için
3. Elektrik hattı seçin IEC 60228 standart kesitlerinden
4. Gerilim düşümünü doğrulayın ($\Delta V\%$) limitler içinde olmalı
5. Koruma koordinasyonunu onaylayın aşırı akış cihazları ile

Hızlı Örnek: Üç Fazlı Motor Devresi

1 Kablo Kesit Seçimine Giriş

Elektrik hattı kesit seçimi, aşağıdaki gereksinimleri karşılayan minimum iletken kesit alanının belirlenmesini içerir:

1. Yük akışını güvenli taşıma - sıcaklık limitlerini aşmadan (elektrik taşıma kapasitesi)
2. Gerilim düşümünü sınırlama - kabul edilebilir seviyelerde (tipik %3-5)
3. Kısa devre akımlarına dayanma - koruma cihazı çalışma süreleri için
4. Montaj koşullarını hesaba katma - çevresel faktörler

Temel Standartlar

• IEC 60364-5-52: Alçak gerilim elektrik tesisatları - Elektrik ekipmanlarının seçimi ve montajı - Kablolama sistemleri
• IEC 60287: Elektrik kabloları - Güç akışı taşıma kapasitesi hesabı
• IEC 60228: İzoleli kabloların iletkenleri

2 Akım Taşıma Kapasitesine Göre Boyutlandırma

2.1 Temel Akım Taşıma Kapasitesi

Cereyan taşıma kapasitesi ($I_{z}$), bir kablonun ısı sınırını aşmadan sürekli taşıyabileceği maksimum akımdır.

Standart referans koşulları:

• Ortam sıcaklığı: Havadaki kablolar için 30°C, toprak altı kablolar için 20°C
• Tek devre
• Montaj metodu referansı (örn: Metot C - metalik olmayan yüzeye doğrudan klipsle)

2.2 Düzeltme Faktörleri

Gerçek elektrik akımı taşıma kapasitesi montaj koşullarını hesaba katmalıdır:

$I_{z} = I_{b} \times K_{1} \times K_{2} \times K_{3}$

Burada:

• $I_{\text{b}}$ = Tasarım yük akışı (A)
• $K_{1}$ = Derece düzeltme faktörü
• $K_{2}$ = Gruplama düzeltme faktörü
• $K_{3}$ = Montaj metodu düzeltme faktörü

Sıcaklık Düzeltmesi ($K_{1}$)

PVC izolasyon için (maks 70°C):

XLPE izolasyon için (maks 90°C):

Gruplama Düzeltmesi ($K_{2}$)

Bir arada gruplandırılan kablolama sayısı ısı dağılımını etkiler:

Montaj Metodu Faktörü ($K_{3}$)

2.3 Standart Kablo Kesitleri (IEC 60228)

Bakır iletken kesitleri (mm²): 1, 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 630

Alüminyum iletken kesitleri (mm²): 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 630

2.4 Akım Taşıma Kapasitesi Tabloları

Bakır PVC 70°C - Metot C (Doğrudan Klipsle):

Bakır XLPE 90°C - Metot C (Doğrudan Klipsle):

3 Gerilim Düşümü Hesaplamaları

3.1 Maksimum İzin Verilen Gerilim Düşümü

IEC 60364-5-52'ye göre:

• Aydınlatma devreleri: Maksimum %3
• Diğer kullanımlar: Maksimum %5
• Birleşik (kaynaktan): Toplam maksimum %5

3.2 Gerilim Düşümü Formülleri

Tek Fazlı (2-tel) Sistemler:

$\Delta V = \frac{2 \times I \times L \times (R \cos\phi + X \sin\phi)}{1000}$

Üç Fazlı (3-tel veya 4-tel) Sistemler:

$\Delta V = \frac{\sqrt{3} \times I \times L \times (R \cos\phi + X \sin\phi)}{1000}$

Burada:

• ΔV = Gerilim düşümü (V)
• I = Yük elektrikı (A)
• L = Tek yön hat uzunluğu (m)
• R = Km başına direnç (Ω/km)
• X = Km başına reaktans (Ω/km)
• cos $\phi$ = Güç faktörü
• sin $\phi$ = Reaktif faktör

Yüzde gerilim düşümü:

$\Delta V\% = \frac{\Delta V}{V} \times 100$

3.3 Kablo Direnç Değerleri (70°C'de)

Bakır iletkenler (Ω/km):

Alüminyum iletkenler (Ω/km):

3.4 Basitleştirilmiş Gerilim Düşümü (cos $\phi = 0.8$ için)

Tipik güç faktörü 0.8 ve X·sin $\phi$'nin ihmal edilebilir olduğu kısa elektrik hattı hatları için:

Tek fazlı: $\Delta V \approx \frac{2 \times I \times L \times R}{1000}$

Üç fazlı: $\Delta V \approx \frac{1.732 \times I \times L \times R}{1000}$

4 Pratik Kablo Kesit Seçimi Prosedürü

Adım 1: Tasarım Akımını Belirleyin ($I_{\text{b}}$)

Bağlı yük gücünden:

Tek fazlı: $I_{b} = \frac{P}{V \times \cos\phi}$

Üç fazlı: $I_{b} = \frac{P}{\sqrt{3} \times V \times \cos\phi}$

Adım 2: Düzeltme Faktörlerini Uygulayın

Gerekli temel güç akışı değerini belirleyin:

$I_{t} = \frac{I_{b}}{K_{1} \times K_{2} \times K_{3}}$

Adım 3: Tablodan Kablo Seçin

Cereyan değeri $\geq I_{t}$ olan en küçük standart kablolama kesitini seçin

Adım 4: Gerilim Düşümünü Doğrulayın

Seçilen tel için gerilim düşümünü bulun. ΔV% > izin verilen limit ise, bir sonraki büyük iletken kesitini seçin.

Adım 5: Kısa Devre Değerini Kontrol Edin

Kablonun koruma cihazı çalışma süresi boyunca arıza elektriksel akışımıına dayanabildiğini doğrulayın (bu rehberin kapsamı dışında).

5 Çözümlü Örnekler

Örnek 1: Üç Fazlı Motor Devresi

Verilen:

• Power unit gücü: 15 kW
• Gerilim: 400V, 3-faz
• güç katsayısıü: 0.85
• Hat uzunluğu: 40m
• Montaj: Duvara doğrudan klipsle (Metot C)
• Ortam sıcaklığı: 35°C
• 2 elektrik hattı gruplu
• İzolasyon: XLPE 90°C
• Malzeme: Bakır

Adım 1: Tasarım akışı

$I_{b} = \frac{15000}{\sqrt{3} \times 400 \times 0.85} = \frac{15000}{589.26} = 25.5A$

Adım 2: Düzeltme faktörleri

• $K_{1}$ (XLPE için 35°C): 0.96
• $K_{2}$ (duvarda 2 kablolama): 0.85
• $K_{3}$ (Metot C): 0.95

Gerekli değer: $I_{t} = \frac{25.5}{0.96 \times 0.85 \times 0.95} = \frac{25.5}{0.775} = 32.9A$

Adım 3: Tel seçimi

Tablolardan, 6mm² XLPE 47A değerine sahip (3-faz) > 32.9A ✔

Adım 4: Gerilim düşümü kontrolü

6mm² bakır için: R = 3.39 Ω/km, X = 0.120 Ω/km

$\Delta V = \frac{\sqrt{3} \times 25.5 \times 40 \times (3.39 \times 0.85 + 0.120 \times 0.527)}{1000}$

$\Delta V = \frac{1.732 \times 25.5 \times 40 \times (2.88 + 0.063)}{1000} = 5.2V$

$\Delta V\% = \frac{5.2}{400} \times 100 = 1.3\%$

1.3% < %5 izin verilen ✔

Sonuç: 6mm² bakır XLPE iletken kullanın

Örnek 2: Tek Fazlı Aydınlatma Devresi

Verilen:

• Yük: 3.5 kW
• Gerilim: 230V, tek-faz
• Güç faktörü: 1.0 (rezistif)
• Hat uzunluğu: 25m
• Montaj: Duvarda kanalda (Metot B)
• Ortam sıcaklığı: 30°C
• Tek devre
• İzolasyon: PVC 70°C
• Malzeme: Bakır

Adım 1: Tasarım elektrikı

$I_{b} = \frac{3500}{230 \times 1.0} = 15.2A$

Adım 2: Düzeltme faktörleri

• $K_{1}$ (PVC için 30°C): 1.00
• $K_{2}$ (tek devre): 1.00
• $K_{3}$ (Metot B): 0.80

Gerekli değer: $I_{t} = \frac{15.2}{1.00 \times 1.00 \times 0.80} = 19.0A$

Adım 3: Elektrik hattı seçimi

Tablolardan, 2.5mm² PVC 24A değerine sahip (tek-faz) > 19.0A ✔

Adım 4: Gerilim düşümü kontrolü (aydınlatma: maks %3)

2.5mm² bakır için: R = 8.21 Ω/km

$\Delta V = \frac{2 \times 15.2 \times 25 \times 8.21}{1000} = 6.2V$

$\Delta V\% = \frac{6.2}{230} \times 100 = 2.7\%$

2.7% < %3 izin verilen ✔

Sonuç: 2.5mm² bakır PVC kablolama kullanın

6 Yaygın Tasarım Değerlendirmeleri

6.1 Büyük Kesit Seçmenin Faydaları

Tel kesitini büyütmeyi düşünün:

• Gelecekte yük genişlemesi muhtemel ise (+%20-30)
• Çok uzun iletken hatları (over 100m)
• Yüksek güvenilirlik gerektiren kritik devreler
• $I^2R$ kayıplarından enerji tasarrufu maliyeti karşılıyorsa

6.2 Alüminyum vs Bakır

Alüminyum avantajları:

• Düşük malzeme maliyeti
• Daha hafif ağırlık (uzun hatlar için önemli)
• Büyük kesitler için uygun (35mm²'den büyük)

Bakır avantajları:

• Daha yüksek iletkenlik (alüminyumun $1.6 \times$'i)
• Daha iyi mekanik dayanım
• Daha kolay sonlandırma
• Küçük kesitler için tercih edilir (35mm²'den küçük)

6.3 İzolasyon Seçimi

PVC (70°C):

• Düşük maliyet
• Çoğu genel uygulama için uygun
• Maks sürekli termal değer: 70°C
• Kısa devre sıcaklığı: 160°C

XLPE (90°C):

• Daha yüksek sürekli ısı derecesi değeri
• Daha iyi termal ve elektriksel özellikler
• Daha uzun servis ömrü
• PVC'den %20-30 daha yüksek güç akışı taşıma kapasitesi
• Kısa devre sıcaklığı: 250°C
• Endüstriyel uygulamalar için tercih edilir

6.4 Paralel Kablolar

Çok yüksek akımlar için, tek büyük hat yerine paralel birden fazla elektrik hattı daha ekonomik olabilir:

Gereksinimler:

• Aynı uzunluk, kesit, malzeme, yapı
• Eşit yük paylaşımı
• Gruplama için azaltma faktörü uygulanır
• Sonlandırmalar eşit cereyan dağılımını sağlamalı

7 Güvenlik ve Uyumluluk

7.1 Koruma Koordinasyonu

Kablolama, aşırı elektrik akımı cihazı (otomatik sigorta/şalter) ile korunmalıdır:

$I_n \leq I_{z} \times C_c$

Burada:

• $I_n$ = Koruma cihazının nominal akışı
• $I_{z}$ = Kablonun elektrik taşıma kapasitesi
• $C_c$ = Kapasite düzeltme faktörü

7.2 Arıza Koruması

Tel, arıza temizleme süresi ($t$) boyunca kısa devre güç akışıına ($I_k$) dayanmalıdır:

$S \geq \frac{I_{k} \sqrt{t}}{k}$

Burada:

• $S$ = Minimum kesit alanı (mm²)
• $I_k$ = Kısa devre cereyanı (A)
• $t$ = Arıza temizleme süresi (s)
• $k$ = Malzeme/izolasyon sabiti (Cu/PVC için 115, Cu/XLPE için 143)

7.3 Çevresel Değerlendirmeler

Hesaba katın:

• Ortam sıcaklığı: 30°C üzerinde azaltma
• Gömme derinliği: Derinlikle termal direnç artar
• Toprak ısıl direnci: 2.5 K·m/W standart, daha yüksekse azaltma
• Güneş radyasyonu: Doğrudan güneşe maruz kablolar için 15-20°C ekleyin
• Kimyasal maruz kalma: Uygun izolasyon/kılıf seçin

8 Kaçınılması Gereken Yaygın Hatalar

1. Düzeltme faktörlerini göz ardı etme - Her zaman $K_{1}, K_{2}$, $K_{3}$ uygulayın
2. Gerilim düşümü için nominal gerilim kullanma - Gerçek sistem gerilimini kullanın
3. Iletken uzunluğunun tek yön olduğunu unutma - Toplam devre uzunluğu = 2x hat uzunluğu
4. Gelecek yükleri unutma - Beklenen büyüme için boyutlandırın
5. Yanlış reaktif güç oranıü varsayımı - Gerçek yük özelliklerini doğrulayın
6. Montaj metodunu dikkate almama - akım değeriımı taşıma kapasitesi üzerinde önemli etki
7. İletken malzemelerini karıştırma - Bakır ve alüminyumu karıştırmayın
8. Yetersiz kısa devre koruması - Her zaman arıza dayanımını doğrulayın

9 Hızlı Referans Tabloları

Tipik İletken Sıcaklıkları

Standart Gerilim Seviyeleri (IEC 60038)

Kablo Seçim Akış Şeması Özeti

1. Tasarım akışını tespit edin ($I_{\text{b}}$)
2. Düzeltme faktörlerini belirleyin ($K_{1}, K_{2}$, $K_{3}$)
3. Gerekli değeri değerlendirin ($I_{\text{t}} = I_{\text{b}} / K$)
4. Tablolardan elektrik hattı seçin ($I_{z} \geq I_{t}$)
5. Gerilim düşümünü doğrulayın ($\Delta V\% \le$ limit)
6. Koruma koordinasyonunu kontrol edin
7. Kısa devre dayanımını doğrulayın (uygulanabilirse)

Sonuç

Doğru kablo kesiti seçimi dikkatli değerlendirme gerektirir. Akım taşıma kapasitesi (tüm düzeltme faktörleriyle), voltaj düşümü limitleri (devre tipi ve uzunluğu için), kurulum koşulları ve çevresel faktörler, koruma koordinasyonu ve arıza değerleri, ve ekonomik optimizasyon (maliyet vs kayıp dengesi) dikkate alınmalıdır.

IEC 60364-5-52 standartlarına göre kablo boyutlandırması, akım taşıma kapasitesi hesaplamaları, voltaj düşümü doğrulaması ve kısa devre dayanımı kontrolünü içerir. Her zaman tam gereksinimler için IEC 60364-5-52'ye, spesifik değerler için üretici kablo kataloglarına ve karmaşık tesisatlar için yetkili elektrik mühendisine danışın.

Temel Çıkarımlar

• Kablo boyutlandırması iki kritik hesaplama gerektirir—akım taşıma kapasitesine dayalı boyutlandırma ($I_t = \frac{I_b}{K_1 \times K_2 \times K_3}$) ve voltaj düşümü doğrulaması
• Düzeltme faktörleri kritik öneme sahiptir—sıcaklık ($K_1$), gruplama ($K_2$) ve kurulum yöntemi ($K_3$) faktörleri kablo kapasitesini önemli ölçüde etkiler
• Voltaj düşümü limitleri IEC 60364-5-52'ye göre belirlenir—aydınlatma devreleri için maksimum %3, güç devreleri için maksimum %5
• Kısa devre dayanımı kontrol edilmelidir—$I^2t \leq k^2S^2$ formülü ile kablo kısa devre akımına dayanabilmelidir
• Bakır ve alüminyum kablolar farklı özelliklere sahiptir—bakır daha yüksek iletkenliğe sahiptir, alüminyum daha ekonomiktir
• Her zaman IEC 60364-5-52 standartlarına ve yerel elektrik kodlarına danışın—karmaşık tesisatlar için yetkili elektrik mühendisi gerekir

İleri Öğrenme

• Gerilim Düşümü Rehberi - Kablolarda voltaj düşümü hesaplamaları
• Güç Faktörü Rehberi - Güç faktörünün kablo boyutlandırmasına etkisi
• Kısa Devre Rehberi - Kısa devre akımı hesaplamaları
• Trafo Seçimi Rehberi - Transformatör boyutlandırması
• Kablo Kesiti Hesaplayıcısı - Kablo boyutlandırması için interaktif hesaplayıcı

Referanslar ve Standartlar

Bu rehber, yerleşik mühendislik ilkeleri ve standartları takip eder. Detaylı gereksinimler için her zaman yargı yetkinizdeki mevcut kabul edilmiş sürüme danışın.

Birincil Standartlar

IEC 60364-5-52 Alçak gerilimli elektrik tesisatları - Bölüm 5-52: Elektrik ekipmanının seçimi ve montajı - Kablolama sistemleri. Kablo boyutlandırması, akım taşıma kapasitesi ve voltaj düşümü gereksinimlerini belirtir.

IEC 60228 İletkenler için standart kesitler. Standart kablo kesitlerini ve direnç değerlerini belirtir.

NEC Madde 310 Genel kablolama için iletkenler. İletken boyutlandırması ve amperaj tablolarını belirtir.

Destekleyici Standartlar ve Kılavuzlar

IEC 60050 - Uluslararası Elektroteknik Sözlük Elektrik terminolojisi ve tanımları için uluslararası standartlar.

NEMA Yayınları Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği elektrik ekipmanları standartları.

IEEE Standartları Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü teknik standartları.

İleri Okuma

• Elektrik Tesisat Rehberi - Schneider Electric - Elektrik tesisatı en iyi uygulamaları için kapsamlı rehber

Not: Standartlar ve kodlar düzenli olarak güncellenir. Her zaman projenizin konumuna uygun mevcut kabul edilmiş sürümü kullandığınızı doğrulayın. Özel gereksinimler için yargı yetkisine sahip yerel makamlara danışın.

Sorumluluk Reddi: Bu rehber, uluslararası elektrik standartlarına dayalı genel teknik bilgiler sağlar. Hesaplamaları her zaman geçerli yerel elektrik kodları (NEC, IEC, BS 7671, vb.) ile doğrulayın ve gerçek kurulumlar için lisanslı elektrik mühendisleri veya elektrikçilere danışın. Elektrik işleri yalnızca kalifiye profesyoneller tarafından yapılmalıdır. Bileşen derecelendirmeleri ve özellikleri üreticiye göre değişebilir.