Topraklamanın Önemi

Günlük hayatta vücutta biriken fazla statik elektriğin atılması için toprağa yalın ayak basılması tavsiye edilir; böylece vücuttaki fazla elektrik yükü toprağa geçirilir. Benzer şekilde elektrik tesisatlarında oluşan fazla elektrik akımı da cihazların arızalanmasına ve elektrik çarpmasına yol açabilir. Bu tehlikelerin önüne geçebilmek için topraklama sistemi ile fazla elektrik yükleri toprağa aktarılır.

Topraklamanın Tanımı

Elektrikli cihazlarda çeşitli nedenlerden elektrik kaçağı meydana gelebilir; elektrik kaçağı olan bir cihazın insan vücuduna temas etmesi kişiyi elektrik çarpabilir. Elektrikli cihazların olası bir elektrik kaçağı tehlikesine karşı bir iletkenle toprağa gömülü hâldeki sisteme bağlanmasına topraklama denir. Toprak bağlantısı olan prizlere topraklı priz denir; bu prizler bir iletkenle topraktaki topraklama çubuğuna bağlanır. Bu sayede elektrik sistemindeki kaçak akım, iletkenler aracılığıyla güvenli bir şekilde toprağa aktarılır.

Paratoner (Yıldırımsavar)

Paratoner, insanların yoğun bulunduğu bölgelerde yıldırımın olası zararlarını önleyen bir çeşit topraklama sistemidir. Elektrik yüklerinin sivri alanlarda toplanması nedeniyle sivri şekilde yapılan paratoner, fazla elektrik yüklerini kontrollü ve güvenli bir sistemle toprağa aktarır. Bina çatıları ve cami minareleri gibi yüksek yerlere yerleştirilen yıldırımsavarlar, bakır bir iletkenle toprağa bağlıdır; bu sayede bina olası bir yıldırımın zararlı etkilerinden korunur.

Topraklamanın Kullanıldığı Diğer Alanlar

Topraklama günlük hayatta birçok alanda kullanılır: petrol taşıyan tankerlerin arkasına zincir bağlanması (sürtünme nedeniyle biriken statik elektriği toprağa aktarmak için), ameliyathanelerde zeminin iletken bir maddeyle kaplanması, LPG istasyonlarında topraklama yapılması, elektrikle ilgilenen kişilerin bileklerine özel bileklik takılması bu uygulamalara örnektir.

Topraklamanın Elektrik Çarpması Riskini Azaltmasının Fiziksel Açıklaması

220 V'ta insan vücudunun ortalama direncinin 500-500.000 Ω arasında olduğu kabul edilir. 1000 Ω'luk vücut direncine sahip bir kişi, elektrik kaçağı olan topraklanmamış bir buzdolabına dokunursa, kişinin üzerinden geçen akım Ohm Yasası'yla hesaplanabilir:

I = V/R = 220/1000 = 0,22 A = 220 mA

Elektrik çarpmasına karşı insan vücudu için güvenli kabul edilen akım sınırı yaklaşık 30 mA'dir. Bu durumda, elektrik kaçağı olan topraklanmamış bir alete dokunulduğunda (220 mA >> 30 mA) ölümcül kazalar yaşanabilir.

Elektrikli aletin topraklanması durumunda ise cihazdaki olası elektrik kaçağı, cihaza dokunan canlı üzerinden değil, iç direnci oldukça düşük olan toprak hattı üzerinden geçer — akım, direnci düşük olan yolu (toprak hattı) tercih eder ve vücuttan çok daha az akım geçer. Bu sayede elektrikle temas eden canlının çarpılma riski büyük ölçüde azaltılmış olur.

Akım Büyüklüğü ve İnsan Vücudu Üzerindeki Etkileri

Elektrikli cihazların güç tüketimi ile elektrik akımının insan vücudu üzerindeki etkileri arasında doğrudan bir ilişki vardır; akım büyüklüğü arttıkça risk düzeyi de artar:

Bu tablo, elektrik güvenliği açısından cihazların güç değerlerine ve topraklama önlemlerine neden bu kadar dikkat edilmesi gerektiğini somut biçimde ortaya koyar; 30 mA'lik güvenli sınırın çok altında bile (5 mA gibi) fark edilebilir etkiler oluşabilirken, 100 mA üzerindeki akımlar hayatta kalma olasılığını ciddi biçimde düşürür.

Örnek: Paratonerin İşlevi

Bir paratonerin çalışma sistemiyle ilgili şu ifadeler değerlendirilir: (I) bir tür topraklama sistemidir, (II) canlıları yıldırımın zararlı etkilerine karşı korur, (III) istenmeyen elektrik yükünün toprağa aktarılması işlemini yapar. Paratoner, istenmeyen elektrik yüklerinin toprağa aktarılması işlemini yaparak canlıları yıldırımın zararlı etkilerine karşı koruyan bir tür topraklama sistemi olduğundan bu üç ifade de doğrudur.

Bir Evde Topraklama Uygulamaları

Bir evin elektrik güvenlik sisteminde topraklama; paratonerde (yıldırım riskine karşı çatıda), elektrik sigorta panelinde, elektrik prizlerinde ve topraklama çubuğunda (toprağa gömülü, tüm sistemi toprakla ilişkilendiren nokta) uygulanır. Topraklama teli, bu noktaları birbirine bağlayarak sistemdeki herhangi bir kaçak akımın güvenli şekilde toprağa aktarılmasını sağlar.

Özet

• Topraklama, elektrikli cihazların olası elektrik kaçağı tehlikesine karşı bir iletkenle toprağa gömülü sisteme bağlanmasıdır; topraklı prizler ve paratonerler bu ilkeyle çalışır.
• Topraklanmamış bir cihazda oluşan kaçak akım, vücut direncinden (yaklaşık 1000 Ω) geçerek 220 mA gibi ölümcül düzeye ulaşabilirken (güvenli sınır ~30 mA), topraklanmış bir cihazda bu akım, direnci çok daha düşük olan toprak hattından geçtiği için vücuttan geçen akım güvenli düzeyde kalır.
• Akım büyüklüğü arttıkça insan vücudu üzerindeki risk kademeli olarak artar (hissedilmezden ölümcül yanığa kadar); bu nedenle topraklama, sigorta ve diğer güvenlik önlemleri birlikte uygulanarak elektrik kazaları önlenir.