Atölye Çalışması 1 Dersi 1. Ünite Özet

Giriş

Gelişen teknoloji ile birlikte günlük hayatta vazgeçemediğimiz ihtiyaçlardan birisi de enerjidir. Günlük hayatta yoğun kullanılmasından dolayı enerji denince akla ilk gelen enerji türü elektrik enerjisidir. Enerjiler arası dönüşüm yaygın olarak kullanılabilir. Yani elektrik enerjisi çeşitli kaynaklardan elde edilmektedir. Kömür, petrol, doğalgaz gibi kaynaklar yaygın olarak elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır. Bu kaynaklar gün geçtikçe sürekli azalan kaynaklardır. Ülkemiz enerji üretiminde kullandığı kaynakların büyük miktarını ülke dışındaki kaynaklardan sağlamaktadır.

Elektrik enerjisini elde etmek ne kadar önemli ise elde edilen enerjinin verimli bir şekilde boşa harcanmadan kullanılması çok daha önemlidir. Enerjinin verimli bir şekilde kullanılmasının en önemli kuralı kayıp ve kaçakları önlemektir. Verimi artırmak için elektrik enerjisini üretirken veya tüketirken kayıp ve kaçaklara engel olmak gerekir. Elektrik ile çalışan cihazların kullanımının yaygınlaşmasından dolayı bu cihazlardaki hata ve arızalara karşı güvenlik önlemleri alınmalıdır.

Güvenlik Önlemleri

Bulunduğumuz her ortamda çok çeşitli tehlikelerle veya kazalarla karşı karşıya kalabilmekteyiz. Özellikle çalıştığımız ortamlarda tehlike veya kazalarla daha fazla karşılaşmaktayız. Dikkatimizi yaptığımız çalışmalara yoğunlaştırdığımızdan tehlikeleri önceden fark etmememiz veya bazen de dikkatsizce davranmamız nedeniyle tehlikelerle yüz yüze kalışımız artmaktadır. Her şeyden önce bulunduğumuz ortamda tehlikelere karşı dikkatli, güvenlik önlemlerini alarak davranmalıyız. Bulunduğumuz ortamlar, çalışma yerleri veya okullardaki laboratuvarlar, atölyeler olduğunda hem öğrenciler olarak hem de görevliler olarak güvenlik önlemlerini en üst seviyede tutma zorunluluğu vardır. Eğer çalışanlar veya görevliler kendi güvenliklerinde dikkatli davranırlarsa, bulundukları ortamın güvenliğini de sağlamış olacaklardır.

Elektrik laboratuvarında çalışmaya başlamadan önce, laboratuvardaki görevliler öğrencilere bir tehlike anında laboratuvardaki elektriği kesecek ana elektrik panosunun yerini ve elektrik enerjisinin nasıl kesileceğini öğretmelidirler. Öğrencilere, herhangi bir kaza anında itfaiyeye, sağlık görevlilerine ve okulda bulunan görevlilere nasıl haber verecekleri konusunda bilgi verilmelidir. Ülkemizde İTFAİYE’ye 110, HIZIR ACİL Servisi’ne 112 ve Polise 155 numaralı telefonlardan kolayca ve ücretsiz haber verilebilmektedir. Bu telefon numaralarının akıldan çıkarılmaması çok önemlidir.

Laboratuvarda Elektrik Güvenliği

Elektrik laboratuvarında, elektrikle çalışılan bir atölye veya iş yerinde kendi güvenliğimiz konusunda dikkat edilecek genel noktalar şöyle sıralanabilir:

• Görevlilerin yapacağı uyarılar dikkatle dinlenmeli ve uygulanmalıdır.
• Güvenlik levhalarında yapılan uyarılara uymak oldukça önemlidir.
• Giysiler çok bol veya çok dar olmamalı, mümkünse laboratuvar önlüğü giymeli, ayakkabılar ayağa tam oturmalıdır.
• Deneye veya bir işe başlamadan önce eğer gerekiyorsa ilave giysiler kullanılmalıdır.
• Bazı durumlarda başa koruyucu kask, gözlük, eldiven veya ilave olarak koruyucu önlük gibi koruyucular kullanılması gerekebilir.
• Eğer ilk kez bir laboratuvarda veya iş yerinde çalışmaya başlanmışsa elektrik panosu, yangın söndürücü ve ilk yardım dolabının yerleri öğrenilmelidir.
• Yüksek gerilim hatları veya cihazlara çok yaklaşmayınız.
• Düşük gerilimli enerji altında çalışacaksanız; toprakla yalıtımınızı sağlayınız, sağ elle çalışınız, işinize yoğunlaşınız.
• Laboratuvarda çalışmaya başlamadan önce, yapacağınız deneyde kullanacağınız cihazların kablolarının prizlerde takılı olup olmadığını kontrol ediniz, takılı ise fişleri prizlerden çıkartınız.
• Laboratuvarda deney yapmak üzere kullanılacak prizler topraklı olmalıdır.
• Deney yapacağınız masaların üzerinde deney araç ve gereçlerin dışında giysi, defter, kitap, kalem, hesap makinası gibi araçlar bulundurmayınız.
• Kullanacağınız cihazların kablolarında çatlaklar, yırtıklar, kopmalar olup olmadığını kontrol ediniz. Belirtilen aksaklıkların bulunması durumunda bu cihazları kullanmayınız ve gerekli onarımların yapılması için görevlileri uyarınız. Laboratuvarda kullanacağınız ampermetre, voltmetre veya multimetre gibi ölçü aletleri hassas olduğundan bir yerden başka bir yere taşırken dikkatli olunuz, çarpmayınız, üzerine vurmayınız.
• Yapacağınız deneyi belirtilen yönergeye göre kurduktan sonra görevlilerden onay alınız. Görevlilerden “deneye başlayabilirsiniz” onayını almadan devreye elektrik enerjisi vermeyiniz.
• Cihazlarda kullanılan fişlerin prizlere tam olarak takıldığını kontrol ediniz. Eğer fişler prizlere tam olarak takılmazsa fişler fazla akım çekerek ısınma, yanık, yangın veya patlama gibi kazalara neden olabilir.
• Deney yaparken veya çalışırken, cihazların çalışma kapasitelerine uygun çalışınız. Aşırı voltaj uygulamaktan veya yüksek akım çekmekten kaçınınız. Bu gibi durumlar hem cihazları arızalandıracağından ve hem de kazalara sebep olacağından, cihazlara fazla elektrik enerjisi uygulamayınız.
• Deneyler yapılıp sonuçlar alındıktan sonra cihazları kapatınız ve fişlerini prizlerden çıkartınız. Deney masasında bulunan cihazları, araç ve gereçleri tehlike yaratmayacak bir şekilde düzenleyiniz.
• Deneylerinizi veya çalışmanızı tamamladığınızı görevlilere bildiriniz. Laboratuvarı veya çalışma alanını dikkatli bir şekilde terk ediniz.
• Laboratuvarda veya bir iş yerinde elektrik kazası meydana geldiğinde elektrik enerjisini elektrik panosundan kesiniz. Kazaya uğrayan biri varsa dokunmayınız kazazedeyi elektrik akımından ayırmak gerekiyorsa bunu bir yalıtkan kullanarak yapınız.

Evlerimizde Elektrik Güvenliği

Evlerde elektrikli cihaz kullanırken göz önünde bulundurulacak güvenlik önlemleri şöyle sıralanabilir:

• Evlerde kullanılacak elektrikli cihazların çekebileceği akım ihtiyacına uygun elektrik sigortası kullanılmalıdır. Ayrıca kaçak akım sigortası veya rölesi bulunması tercih edilmelidir.
• Elektrik prizleri mutlaka topraklı ( faz ve iki nötr) ve çocuklar için korumalı olmalıdır.
• Prizlerden çoklu ara kablolarla veya uzun kablolarla aşırı yük çekilmemelidir.
• Mümkünse elektrikli cihazların hepsi aynı anda çalıştırılmamalıdır. Elektrik sigortası aşırı miktarda elektrik enerjisi çekilmesine imkân verse bile cihazların hepsi çalıştırılmamalıdır.
• Elektrik enerjisi taşıyan kablolara veya cihazlara nemli veya ıslak dokunulmamalıdır.
• Elektrik fişi takılı iken kablolar veya elektrikli cihazlar tamir edilmemelidir.
• Prizlerde, kablolarda ve elektrikli cihazlarda elektrik kesintisi varsa arıza, kontrol kalemi veya uygun ölçü aletleriyle kontrol edilmelidir.
• Banyolarda ısıtma amaçlı elektrik sobası kullanılmamalıdır.
• Fişler prizlerden, kablosu tutularak değil, fiş tutularak çıkartılmalıdır.

Teorik Bilgi

Elektrik akımını ileten malzemelere iletkenler denir. Elektrik enerjisinin taşınması ve dağıtılmasında kullanılan iletkenler çeşitli metallerden yapılmaktadır. En çok bakır iletkeni kullanılmaktadır. Bu iletkenler kalınlık, boy ve şekil bakımından kullanıldıkları yerlere göre farklılıklar gösterir. Elektrik enerjisinin taşınmasında kayıpları ve kaçakları minimum seviyede tutulması için yalıtkan malzemeler kullanılır.

İnsan Davranışlarından Kaynaklanan Elektrik Kaçakları

İnsan davranışlarından kaynaklanan elektrik enerjisi kayıpları şöyle sıralanabilir:

• Yapılan iş hakkında yeterli bilgiye sahip olmamak, bilgisizlik veya tecrübesizlik.
• İşi önemsememek.
• Çalışırken yapılan işin uygunluğuna göre koruyucu giysi, araç ve gereç kullanmamak veya usulüne uygun kullanmamak.
• Tedbirsizlik.
• Dikkatsiz davranmak, aceleci olmak, dalgınlık, moral bozukluğu veya yorgunluk.

Teknik Nedenlerden Kaynaklanan Elektrik Kaçakları

Teknik nedenlerden kaynaklanan elektrik enerjisi kayıpları şöyle sıralanabilir:

• Elektrik enerjisinin bulunduğu ortama uygun iletkenlerin, yalıtım malzemesinin, sigortaların kullanılmaması, topraklama, sıfırlama gibi koruma tedbirlerinin alınmaması veya bunların özelliklerini kaybetmesi ve amacına uygun kullanılmaması
• Elektrik enerjisiyle çalışan devre elemanlarının aktif bölgelerinde yeterli yalıtımın olmaması ya da yalıtım özelliğinin kaybolması

Elektrik Kazaları

Elektrik enerjisi kaybının bulunduğu noktada doğrudan temas elektrik kazalarının başlıca sebeplerindendir. Enerji kaybının bulunduğu noktaya insan veya herhangi bir canlı dokunması, enerji hattının kopup toprağa değmesi enerjinin toprağa akmasına neden olur. Elektrik kazası elektrik enerjisinin direncin en küçük olduğu hattan toprağa iletilmesi olarak tanımlanabilir.

Elektrik enerjisinin toprağa en kısa yoldan ulaşması temelde üç şekilde karşımıza çıkar:

• İlki ve en yaygın olanı elektrik şoku (elektrik çarpması),
• İkincisi elektrik yanıkları ve
• Üçüncüsü ise patlamalardır.

Elektrik Şoku

Elektrik şoku, insan vücudu veya bir canlı elektrik devresinin bir parçası olduğunda meydana gelir. Bu, üç değişik şekilde gerçekleşir;

• İnsan vücudu bir iletkenle birlikte devreyi oluşturduğunda,
• İnsan vücudu topraklanmamış iletken ile toprak uca dokunduğunda,
• İnsan vücudu toprak ile topraklanmamış bir iletkene dokunduğunda.

Yüksek gerilim ifadesi 600 V’tan büyük gerilim değerleri için kullanılmaktadır. Yüksek gerilim taşıyan enerji hatlarına belli bir mesafe yaklaşıldığında bile elektrik kazaları meydana gelmektedir. Elektrik şokundan kaynaklanan yaralanmalarda;

• Vücuttan geçen akım miktarı,
• Akımın yolu,
• Akımın vücuda uygulanma süresi etken olan nedenler olarak sıralanır.

Elektrik şoku nedeniyle vücuttan geçen akımın miktarı gerilimin büyüklüğüne ve dirence bağlıdır. Vücuttan geçen akım küçük ise vücutta karıncalanma hissinden ölüme kadar etkiler yapmaktadır. Bir elektrik şoku insan vücudunda aşağıda sıralanan etkiler meydana getirir;

• Şiddetli bir şok kalbinizi veya nefes almanızı sağlayan kasları durdurabilir. Her ikisi aynı anda durabileceği gibi bunlardan sadece birisi durabilir. Her iki durumun sonucu da ölümle sonuçlanabilir.
• Özellikle elektrik akımının girdiği ve çıktığı noktalarda, akımın sıcaklık etkisi büyük bir yanığa neden olmaktadır.

Elektrik Kıvılcımının Özellikleri: Elektrik ile çalışanlar sık sık kuvvetli bir elektrik kıvılcımı verebilecek enerji yüklü hatların yakınında olabilirler. Bir elektrik şokuna maruz kalmak için enerji yüklü bir iletkene dokunmak gerekli değildir. Bir kişi halı kaplı bir odayı geçtikten sonra kapıyı açmak üzere metal kapı kilidine uzanması bile kıvılcım yaratabilir. Eğer voltaj yeteri kadar büyük ve şartlar sağlanmışsa iletken bir yüzeyden diğerine arada hava olmasına rağmen elektrik akımı geçebilir. Genel olarak kıvılcımlar küçük mesafelerde meydana gelir.

Bir yıldırım düşmesi, 1.000.000 volt’luk bir gerilimin birkaç kilometre uzaklığa kadar bir elektrik kıvılcımı oluşturmasıdır. Benzer bir şekilde, elektriksel iş, iki nokta arasında potansiyel fark meydana geldiğinde, şartlar sağlanırsa bir kıvılcım meydana gelir. Bir elektrik kıvılcım iletkenden sadece insana geçmekle kalmaz yanıklar, patlamalar meydana getirebilir.

Elektrik Kaçaklarından Kaynaklanan Patlamalar

Elektrikle çalışanlar elektrik şoku ve kıvılcım tehlikelerine ilave olarak patlamalara da maruz kalabilmektedirler. Patlama elektrik kıvılcımının bir sonucu olarak meydana gelir. Eğer akım yeteri kadar büyükse kıvılcım bir yaralanmaya ve ateşe neden olabilir. Yüksek enerjili kıvılcımlar kullanılan metallerin, giysilerin parçalanmasına ve her yöne dağılmasına neden olabilir. Düşük enerjili kıvılcımlar patlayıcı gaz, buhar veya yanıcı tozlar içeren ortamlarda şiddetli patlamalar meydana getirebilir. Patlamanın etkisini azaltacak bazı önlemler şöyle sıralanabilir:

• Yüksek elektrik enerjisi ile çalışan cihazların yanında uzun süre kalmamalı veya cihazlarla uzun süre yüksek enerji ile çalışılmamalıdır.
• Gerekmedikçe yüksek elektrik enerjisi ile çalışan cihazlara veya hatlara yaklaşılmamalıdır.
• Patlama olması muhtemel bölge ile aranızda sağlam bir malzeme bulunmalıdır.
• Patlamalara karşı sağlam elbiseler kullanılmalıdır.

Kaçak Akım Anahtarı

Elektrik enerjisi kayıplarından meydana gelecek kazaların bir kısmı elektrik devresinde kullanılacak kaçak akım anahtarlarıyla önlenebilmektedir. Elektrik tesisatında küçük görülen; ancak zararları bakımından hiç de küçümsenmeyecek kaçak akımları fark ederek devreyi açan, devreden elektrik akımını kesen, anahtarlara kaçak akım koruma anahtarları denmektedir.

Kaçak Akım Anahtarının Çalışması

Kaçak akım koruma anahtarları, herhangi bir binadaki elektrik devresinde gelen ve giden akımların toplamının sıfır olması esasına göre çalışır (S:11, Şekil1.1).

300-500 mA’de devreyi açanlar yangın koruma anahtarı olarak isimlendirilir. Kaçak akım koruma anahtarı evde ve işyerinde tesisatın ana girişine, yangın koruma anahtarları ise ana kolon hattı girişine bağlanmalıdır. Kaçak akım koruma anahtarının tam görevini yapabilmesi için tesisin topraklamasının iyi yapılmış olması ve topraklama iletkeninin yalıtılmış iletkenden olması gerekir.

Kaçak Akım Devresi

İletken üzerindeki yalıtkan malzemelerdeki hatalar elektrik akımının güvenli bir şekilde iletilmesini zorlaştırır. Yalıtkan malzemenin yeteri kalınlıkta olmaması, çatlak, yırtık veya bir bölümünün tamamen kopmuş olması çeşitli kazalara ve aynı zamanda elektrik kayıplarına neden olur. Bu tür durumlarla evlerimizde çokça karşılaşırız. Elektrikli aletleri kullanırken bu tür kazalardan korunmak için devreye kaçak akım devresi ilave edilir (S:12, Şekil 1.2). Akımdaki küçük bir artış devredeki sigortaya ulaşır ve sigorta bu akımı taşıyamayacağından devredeki elektrik akımını keserek tehlikeleri önler.

Deneyde Kullanılan Araç ve Gereçler

Deneyde kullanılacak araç ve gereçler şöyle sıralanabilir (S:12, Şekil 1.3):

1. Güç kaynağı,
2. Elektrik devre modülleri,
3. Bağlantı kabloları,
4. Timsah ağzı,
5. Kaçak akım sigortası,
6. Zil,
7. İnsan Modeli.

Güç Kaynağı

Elektrik devresinde devreyi değişken ac (alternative current) akım ile besleyecek güç kaynağı kullanılacaktır (S:13, Şeki1.4).

Güç kaynağının bölümleri şöyle sıralanabilir:

1. Voltaj ayar düğmesi,
2. Akım ayar düğmesi,
3. AC çıkış voltajı,
4. DC çıkış voltajı.

Elektrik Devresini Oluşturan Modüller

Elektrik devresini oluşturan modüller, üzerinde iletim yolları belirtilmiş ve içlerinde iletken teller bulunan plastik kutulardır. Bunlar birbirleriyle kolayca bağlanarak çeşitli elektrik devreleri oluşturulabilmektedir (S:14, Şekil 1.5) İletim modülleri çeşitli şekillerde elektrik iletimini yönlendirebilecek şekilde oluşturulmuşlardır (S:14, Şekil 1.6):

1. Tek taraflı yuvalı modül, 4 adet
2. Köşe modül, 3 adet
3. Yuvalı köşe modül, 1 adet
4. T-modül, 1 adet
5. Lamba modül, 1 adet
6. Anahtar modül, 1 adet
7. Çift yuvalı modül, 1 adet

Bağlantı Kabloları

Uçlarına fişlerin monte edildiği 50 cm’lik iki mavi ve kırmızı kablolar, elektrik enerjisini güç kaynağından elektrik devresine taşımada ve elektrik devresindeki modüller arası iletimde kullanılacaktır. Bağlantı kablolarını gerçek hayatta şehir şebekesinde veya enerji hatlarında kullanılan iletim hatları olarak düşünülebilir (S: 15, Şekil 1.7).

Timsah Ağzı

Timsah ağzı (5 adet), iletim kablolarındaki fişlere takılabilir ve fişlerin devre bağlantısı için uygun olmadığı durumlarda kullanılır (S:15, Şekil 1.8).

Kaçak Akım Sigortası

Kaçak akım sigortası devredeki kaçak akımı tespit edip devreden daha fazla akım geçmesin önleyerek akımı keser ve bir kazanın, yangının meydana gelmesini engeller (S:16, Şekil 1.9).

Zil

Deneyde kullanılan zil modülü, elektrik hattına bağlı bir çamaşır makinası, ütü, fırın, bozuk priz veya bir sıyrılmış kabloyu temsil edecektir (S:16, Şekil 1.10).

İnsan Modeli

İnsan modeli deneylerde gerçek hayattaki insanı temsil etmektedir (S:17, Şekil 1.11). Model üzerinde 2 adet ellerde 1 adet ayakta yuvaların olduğu görülmektedir. Eldeki yuvalardan yapılacak bağlantılar insanın dokunmasını ayaktaki yuvadan yapılacak bağlantı insanın devreye bağlanarak bir devre elemanı olması ve üzerinden akımın geçmesini temsil edecektir.

Deney I

Bu deneyde elektrik devresinde kaçak akım sigortası olmadığı durumda devrede bir kaçak akım meydana geldiğinde nelerle karşılaşacağımızı öğrenilecektir. Üzerinde zil bulunan modülü elektrik kaçağını meydana getirecek bir elektrikli alet veya sıyrılmış kablo, bozuk priz olarak düşüneceğiz. İnsan modeli ise bizi temsil edecektir.

Deneyin görsel olarak aşamaları Sayfa 18 ile 22 arasında verilmiştir.

Deney II

Bu bölümde; birinci kısımda karşılaşılan ve insan hayatını tehlikeye atan olumsuzlukların, kusurların, ihmallerin, dikkatsizliklerin nasıl ve ne şekilde önlenebileceği ile ilgili deney yapacaksınız.

Deneyin yapılışı görsel olarak Sayfa 23 ile 25 arasında verilmiştir.