Akım Yoğunluğu

Bir iletken üzerinde birim kesit başına geçen akım miktarına akım yoğunluğu (S) denir. Bunun uygulamadaki birimi A/mm² kabul edilir.

Bir lambadan geçen elektrik akımı, lamba içindeki flaman telini akkor haline getirinceye kadar ısıtır, ancak flaman telinin bağlı bulunduğu elektrot telleri hemen hemen hiç ısınmaz. Bu akım yoğunluğu ile ilgili bir durumdur.

Akım şiddeti aynı iken bir akım devresinde bulunan çeşitli kesitlerdeki tellerden saniyede hep aynı miktarda elektron akmaktadır. Küçük kesitli tel üzerinde elektronlar daha hızlı hareket ederlerken büyük kesitli tel üzerinde daha yavaş hareket etmektedirler. Bu nedenle küçük kesitli bir tel üzerinde ısınma daha büyük olmaktadır.

Örneğin akım devresindeki kablo kesiti 1 mm² olan ve akkor flaman kesiti 0,0005 mm² olan bir lambadan 0,2 A şiddetinde bir akım geçtiği taktirde:

Kablodaki akım yoğunluğu : S = 0,2 A / 1 mm² = 0,2 A/mm² iken

Flemandaki akım yoğunluğu : S =0,2 A / 0,0005 mm² = 400 A/mm² dir.

Küçük kesitli teldeki akım yoğunluğunun oldukça büyük olduğu bu örnekten net bir şekilde anlaşılmaktadır.

Bir iletkende akım yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, iletken o kadar çok ısınır.

İletkenlerde Isınma

Kabloların ısınma konusu uygulamada önemle göz önüne alınan hususlardandır. Transformatör ve motor sargılarının işletme sırasında belirli bir sınır değerin üzerinde akım yoğunluğunun bulunmaması gerekir. Konut tesisatında da kablolar 60 ºC üzerinde ısınmamalıdır. Aksi hallerde yangın tehlikesi her zaman söz konusudur.

Yandaki tabloda kablo üreticisi bir firmanın standart kesitli bakır kabloların işletme anında dayanabilecekleri maksimum akım değerleri verilmiştir. Tabloda da görülebileceği gibi bu akım değerleri verilen sıcaklık değerlerine göredir. Bu sıcaklık değerlerinin üzerinde bir ortamda belirtilen kabloların akım dayanımları küçülecektir. Tablo verilerine göre 30 ºC havada 1 mm² kesit için 20 A/mm², 6 mm² kesit için 9 A/mm², 35 mm² kesit için 4,514 A/mm² akım yoğunluğu olduğu görülmektedir. Küçük kesitli kablolarda akım yoğunluklarının büyüdüğü anlaşılacaktır. Ancak uygulamada dayanımı artırmak için büyük kesitli kabloların döşenmesi pek tercih edilmemektedir. Çünkü kesitin büyümesiyle kablolar ağırlaşmakta, daha özel direklere ve izolatörlere ihtiyaç duyulmakta, esnekliklerini yitirerek döşenmesinde zorluklar ortaya çıkmakta ve ekonomik olmamaktadır. Bu sebeplerden ötürü büyük kesitli kablolar yerine soğuması daha kolay çok damarlı ve daha küçük kesitli kablolar daha çok uygulama alanı bulmaktadır. Damar sayısının çoğalması kablo yüzeyini büyüttüğü için daha iyi soğutma sağlar.

Bir kablonun içindeki akım yoğunluğu o kablonun gerecine ve işletme sırasındaki soğutma koşullarına bağlıdır. Yeterince soğutabildiğiniz sürece istediğiniz kesitteki kablodan istediğiniz şiddette akım geçirebilirsiniz.