Akım, potansiyeli yüksek noktadan düşük noktaya doğru akar. Örneğin; bir pilde potansiyeli yüksek nokta artı kutup iken potansiyeli düşük nokta eksi kutbudur. Pil ile ampulden oluşan basit bir devre yaptığımızda pilin artı kutbundan gelen akım ampulden geçer ve potansiyeli düşük olan eksi kutba giderek devre tamamlanır ve ampul yanar. Evdeki prizlerde ise bu durum biraz farklıdır. Evlerimize gelen alternatif akımın yönü sürekli değişmektedir. Fazın değeri pozitif olduğu zaman akım fazdan nötre akarken fazın değeri negatif olduğunda ise nötrden faza akar. Ama görüldüğü üzere faz, eksi değerde de olsa artı değerde de olsa akım yine hep yüksek potansiyelden düşük potansiyele akacaktır. Bu bilgiler eşliğinde evimizdeki buzdolabının dış yüzeyinin bir hatadan veya arızadan dolayı faz ile temas ettiğini düşünelim. Biz buzdolabını ellediğimiz anda yere temas ettiğimiz için – yere temas etmemiz demek dolaylı yoldan toprağa temas etmemiz demektir ve toprak da yüksüzdür- biz de bu devrenin bir parçası oluruz yani akım bizim üzerimizden de geçer ve akıma kapılırız, zarar görürüz. Bu tür olaylar ölümcül sonuçlar doğurabilmektedir ve bunların oluşmaması için çözümler geliştirilmiştir.
Topraklama, bir arıza durumunda normalde elektrik bulunmaması gereken iletken bir bölgenin faza temasıyla elektriklenmesi halinde, yine çeşitli nedenlerden dolayı sistemde istenmeyen arızaların oluşması durumunda canlıyı, sistemi ve teçhizatı korumaya yönelik veya bazı sistemlerin de işlevini yerine getirmesi için yapılan,gerekli bölgelerin toprağa iletkenler aracılığıyla temasının gerçekleştirilmesi işlemine verilen addır.
Tanımı bu şekilde yapılabilmekle birlikte topraklama,yukarıda sayılan durumlara bağlı olarak 3 çeşittir.
Koruma Topraklaması
Koruma topraklaması; canlıların temas etmesinin olası olduğu, iletken ama normal şartlarda üzerinden akım geçmeyen yerlere yapılan topraklama türüdür.
Beyaz eşyalardan örnek verecek olursak, bir çamaşır makinesinin kazanını döndüren motordan elbette ki akım geçer. Üzerinden akım geçtiği için bu ve bu tür parçalar aktif kısım olarak adlandırılır. Çamaşır makinesinin kazanı veya dış gövdesi ise iletkendir ancak üstünden normal şartlarda akım geçmez. Bu tür normalde üzerinden akım geçmeyen parçalara da pasif kısım denir. Normalde bu şekilde olmakla birlikte bazı hata veya arızalardan ötürü pasif parçalar elektriklenebilir, elektrikle temas edebilir ve buralara temas eden canlılar için ölümcül tehlike oluşturabilir.
Bu durumu engellemek için bahsedilen normalde pasif olması gereken yerler iletkenler ile temas ettirilir ve bu iletkenler toprak kablosunda birleştirilir,cihazın fişindeki toprak ucuna bağlanır. Cihaz prize takıldığında toprak ucu apartmanın toprak hattıyla-yani toprakla- birleşmiş olur ve bir kaçak olması durumunda kaçak akım insan vücudundan değil, toprak hattı üzerinden toprağa akar. Koruma topraklaması sayesinde kaçak akımlardan dolayı ölümcül tehlike oluşmaz.
İşletme Topraklaması
İşletme topraklamasını tanımlamadan önce yıldız noktası kavramından bahsetmemiz olayı çok daha iyi anlamamızı sağlayacaktır. Elektriği üreten jeneratörlerin içerisinde üç adet bobin bulunmaktadır. Bu bobinler aralarında 120 derece açı olacak şekilde konumlandırılmışlardır ve sabit mıknatıs etrafında dönerek elektrik üretirler.
GIF 1’de de görüldüğü üzere aralarında 120 derece olacak şekilde yerleştirilen bobinler üç farklı sinüs dalgası üretir. Bu dalgaların her birine faz denir yani elektrik, üç faz olacak şekilde üretilir ve havai hatlar aracılığıyla trafolara taşınır. Trafolarda, fazların birbirine bağlandığı bir nokta vardır. Bu noktaya yıldız noktası adı verilir. Yıldız noktası dediğimiz yerde bulunan gerilim fazlardan eşit akım çekildiği taktirde sıfır olur çünkü üretilen üç fazın vektörel toplamı sıfırdır. Prizlerde bulunan iki uçtan biri olan nötr ise yıldız noktasından çekilen hata verilen isimdir. Yani yıldız noktası aslında nötr ucun kendisidir.
Binalara da elektrik üç faz olacak şekilde ulaşır ve binaya giren fazlar genellikle her faz eşit sayıda daireye düşecek şekilde paylaştırılır. Bu durumda da fazlardan çekilen akımlar eşit olmayacaktır. Örneğin; bir numaralı fazın bağlı olduğu daireler toplamda 10A akım çekerken iki numaralı fazın bulunduğu daireler toplamda 15A akım çekiyor olabilir. Bu durumda yük dengesizliği oluşacağından yıldız noktasında yani nötr hattında gerilim meydana gelecektir. Bu istenmeyen bir durumdur ve gerilimin oluşmasını engellemek için nötr hattı iletkenler aracılığıyla toprağa bağlanır. Bu topraklama işlemine işletme topraklaması adı verilir.
Elektrik hatlarında oluşabilecek çeşitli hatalar veya arızalara karşı zarar oluşmaması adına topraklamalar büyük önem arz eder. Bir senaryo hakkında daha düşünelim. Mahallenin evlere dağıtım yapan trafosunun nötr hattı bir yerde kopmuş olsun. Prize bir elektrikli cihaz taktığımız zaman fazdan çıkan akım elektrikli cihaz üzerinden ilerleyip nötr hattının kopuk olan kısmından geçemeyeceği için nötr hattının diğer yönüne yani diğer cihazlara bağlı olan yönüne doğru ilerler ve diğer faza bağlı olan elektrikli cihazın nötr hattından girip diğer faza ulaşır. Yani iki faz birleşir ve arada 380V değerinde potansiyel fark oluşur -çünkü iki fazın vektörel toplamı 380V’tur- ve bu voltaj, cihazların dirençlerine bağlı olarak cihazlara dağılır. Mesela bir cihaza 300V, diğerine de 80V gittiğini düşünelim. Normal şartlarda cihazlar ortalama 220V ile çalışmaya uygun olduklarından bu olmaması gereken bir durumdur ve cihazlar bozulur. Bunun önüne geçmek için trafolara yapılan işletme topraklamasına ek olarak hat sonu direklerine ve yer altı şebekelerine de topraklama yapılır. Bu topraklamaya da işletme topraklaması denir. Bu şekilde nötr hattının kopmasıyla yıldız noktasına ulaşamayan akım, hat sonu direğinde veya yeraltı şebekesinde bulunan toprak hattı aracılığıyla trafonun yıldız noktasına ulaşır ve devre tamamlanmış olur. Cihazların bozulmasına neden olan kötü senaryo böylece engellenmiş olur.
Fonksiyon Topraklaması
Bir cihazın veya bir tesisin işlevini yerine getirmesi için yapılan topraklamaya fonksiyon topraklaması denir. Ani gerilim etkilerinden korunmak için kullanılan parafudrlar ve raylı sistemlerin topraklanması fonksiyon topraklaması içerisinde sayılabilir. Örneğin; parafudr meydana gelen aşırı gerilim etkilerini toprağa deşarj ederek görevini tamamladığı için bu cihazın topraklanması fonksiyon topraklanması olarak adlandırılır.
Elektrik, cihazlara, özellikle canlı yaşamına kolayca zarar verebilmektedir. Öyle ki, ortalama 1660 ohm dirence sahip insan vücudu 50V 50 Hz. alternatif akım ile kolayca zarar görebilmektedir. Basit bir hesaplamayla geçen akımın 30mAh kadar küçük bir akım olduğu sonucuna varabiliriz ancak bunun bile can güvenliği açısından sıkıntı oluşturması, elektrik sistemlerinde gerekli güvenliğin alınması ve topraklanmanın yapılmasının ne kadar önemli olduğunu gözler önüne serer.
Elektriğin yaratabileceği tehlikelerden ötürü topraklama yapılıp yapılmaması konusu kişilerin seçimine bırakılmayıp 20.08.2001 yılında Resmî Gazetede yayımlanan bir yönetmelikle de zorunlu hale getirilmiştir.
Kaynak: https://elektrikinfo.com/topraklama-nedir/
https://www.youtube.com/watch?v=kz_vt3igKMQ
