Sigortalar,elektrik besleme hatlarını ve elektrikle çalışan cihazları aşırı yüklere ve kısa devre akımlarına ,bunları kullanan insanları ve kullandıkları işletmeleri de h,muhtemel kazalara karşı korumak amacıyla kullanılan elemanlardır. Sigorta , akım devresine seri bağlanır ve üzerinden anma akımından fazla akım geçtiğinde,standartlarca belirlenen sürede devreyi açar.
SĐGORTA ÇEŞĐTLERĐ:
Sigortalar yapıları bakımından şu şekilde sınıflandırılır.
1-Buşonlu sigortalar 2-Bıçaklı ( NH) sigortalar
3-Küçük akım sigortaları ( Cam sigortalar) 4-Fişli sigortalar
5-Yüksek gerilim sigortaları 6-otomatik sigortalar
Eriyen Telli Sigortalar
Buşonlu
Bu sigorta bir gövde ve kapaktan meydana gelir. Gövdeye geçecek akım seviyesine göre, iletken tel veya silisyumlu kum konur. Kumun görevi herhangi bir kısa devre anında, sigorta atması sonucu hasıl olan, elektrik arkını söndürmektir. Bunlar ev ve küçük işletmelerde kullanılırlar.
Bu sigortalar kullanılacağı yerlere göre özel şekillerde yapılır. Umumiyetle yalıtkan olan cam ve porselen bir gövde ve bu gövdenin uca doğru incelen baş tarafında iletken metal ve ekseri düz olan tarafında da iletken bir metal bulunur. Bu iletken metaller belli bir akıma kadar dayanacak bir tel ile birleştirilir. Bu tel cihazı tahrip edecek şekilde akım seviyesi yükseldiği zaman, eriyerek akımı keser, bu sigortalarda dar uç ne kadar ince olursa, aşırı akımı önleme hassasiyeti de o derece fazla olur. Sigorta gövdesinin iki ucu arasındaki uzaklık, ark yapmayı önleyecek şekilde uzun yapılmalıdır. Çünkü iki uc aralığı az olursa tel eriyince ark yaparak akım geçmeye devam eder. Bunu önlemek için de sigortanın kullanılacağı yere göre, iki uç arası uzun kıvrımlı ve çeşitli şekillerde yapılabilir. Bunlar ekseri fabrikalarda hazır yapılırlar.
BUŞONLU SĐGORTALAR
Buşonlu sigortalar,Gövde,Gövde Kapağı, Buşon ,Buşon kapağı olmak üzere kısımdan meydana gelir
GÖVDE
Dip kontak,üst kontak ve viskontak olmak üzere üç kısımdan meydana gelir.
BUŞON
Sigortanın eriyen tellerini taşıyan ve sigortanın bağlı olduğu devrenin enerjisini keserek tekrar devreye girmesi için yenisi ile değiştirilmesi gereken kısımdır. Buşonlar,belirli akım değerleri için yapılırlar ve bu değerler üzerinde yazılıdır. Devreden ve dolayısıyla buşon üzerinden,yazılı değerlerin üzerinde akım geçtiğinde eriyerek devreyi açar.
Buşon; Buşon gövdesi, Buşon iletkeni,kuvartz kumu,Alt ve üst kapaklar ve sinyalpulundan meydana gelir.
BUŞON KAPAĞI
Dış kısmı porselenden,iç kısmı prinçten yapılan buşon kapağının,iç kısmında bulunan boşluğa buşon konulur ve gövdeye vidalanarak tutturulur.
Buşonlu sigortalar kullanma yerlerine:Duvar Tipi,Tablo Tipi,Kofre Tipi,Şapkalı ( Hava hattı),Kolon sigortalar olmak üzere beş değişik şekilde imal edilir.
Diazed Fuses, commonly called "Bottle" Fuses, are available in five sizes, ND to 25 Amps, DII to 25 Amps, DIII to 63 Amps, DIV* to 100 Amps and DV * to 200 Amps. Fuse accessories are sized to match these five sizes. Each size fuse body has a different diameter to fit only into the appropriate Screw Cap and Fuse Base.
Also, the fuse tips have different diameters, depending on their current rating.
The diameter of the tip matches the diameter of the hole in the Adapter Screw to insure that no fuse with a higher rating than intended for the circuit can be installed. This prevents damage to the circuit or equipment the fuse protects.
Additionally, fuses and Adapter Screws are color coded to avoid mismatching;
for example: 10 Amp Diazed fuses have red pop-out indicators on their head, matching the red ring of the 10 Amp Adapter Screw. When a Diazed fuse has blown, the color coded indicator on the head of the fuse will pop out, giving visible indication through a glass window in the Screw Cap.
The Fuse is held in place by the Screw Cap, which is screwed into the Fuse Base. Diazed Fuse Bases are available in one and three pole designs. Fuse Bases can be panel mounted or snapped onto a standard 35mm DIN rail.
Operating Classes
gL/gG - Slow Blow Protect cable and conductors from damage due to
overloads and short circuits. Typical Markings.-'T', Trage, gl/gG, snail symbol - Fast Blow Fast Blow fuses are typically used to protect equipment.
Typical Markings.- "F, Flink, (the absence of the snail symbol)
gR - Super Fast Blow Typically used for protecting semiconductors like diodes, SCRS, etc. Current limiting.
Typical Markings.- UtraRapid ™, Silzed ™, Recticur™, gR,
Bıçaklı
Vidalanabilen tipteki sigortalarda 100 amperden büyük değerli buşonlar,kullanma zorluğu nedeniyle ve teknik bakımdan kullanılmamaktadır. Bunun yerine,büyük değerdeki akımları kesmek için Bıçaklı sigorta veya NH sigorta denilen buşon kontakları bıçak şeklinde yapılmış sigortalar kullanılır.
NH fuses are typically used for distribution applications and to large electrical devices such as motors, drives, etc. They are available in seven sizes with a current range of 3 to 1600 Amps.
NH fuses have knife blades at both ends , which mount into one or three pole Fuse Bases. Fuse Bases can be panel or DIN rail mounted.
Operating Classes gL/gG - Line Protection Slow, typically used for distribution circuits or resistive loads.
Typical Markings: gl/gG
aM - Motor Protection Fast acting short circuit protection, but slow acting overload protection. Typical Markings: aM
aR - Semiconductor Protection Partial range, short circuit protection for devices such as diodes, SCRS, etc.
Typical Markings: Ultra Rapid ™, Silcu ™, Sitor ™, Recticur ™,Protistor ™, aR,
gR - Semiconductor Protection Full range overload and short circuit protection for devices such as diodes, SCRS, etc.
Typical Markings: Ultra Rapid ™, Silcu ™, Sitor ™, Recticur ™, Protistor ™, gR,
http://www.mnpmem.gov.tr/kumanda/Asiriakim.htm
2.AŞIRI AKIM RÖLELERĐ:
Asenkron motorların nominal çekmesi gereken akımın üstünde akım çekmeleri halinde motorun devre dışı kalması istenir.Aşırı akım röleleri devreye seri bağlandıkları için motora giden enerjiyi keserek motorun yanmasına mani olurlar.
Asenkron motorun çalışması esnasında kısa bir süre için motor akımı normal değerin üzerine çıkarsa bu aşırı akım motora zarar vermez.Aşırı akımın motordan sürekli olarak geçmesi sargıların yanmasına neden
olur.Çünkü sürekli geçen aşırı akım motor sargıların ısısını arttırır ve motor sargılarını yakar. Aşırı akım rölesinin açılan kontağını tekrar eski haline getirmek için röle üzerinde bulunan reset(kurma) butonuna basılarak röle tekrar kurulur.Böylece motorlara tekrar yol verilebilir.1 fazlı A.A ve D.A.
motor devrelerinde aşırı akım rölesi yalnızca faz hattına bağlanır.3 fazlı devrelerde ise genellikle her faza bir aşırı akım rölesi bağlanır.Aşırı akım rölelerinde akım ayarı üzerinde bulunan ayar vidası ile yapılır.Aşırı akım röleleri manyetik aşırı akım rölesi ve termik aşırı akım rölesi olmak üzere iki çeşittir.
A-Manyetik aşırı akım rölesi:
Manyetik aşırı akım rölesi beklemeksizin devreyi açarak motoru
korur.Motorun çektiği akımın meydana getirdiği manyetik alan etkisi ile çalışır.Manyetik aşırı akım rölesi elektromıknatıs,kontaklar ve geciktirici elaman olmak üzere üç kısımdan meydana gelir.
Şekil 4: Manyetik aşırı akım rölesinin yapısı ve devreye bağlantısı
Elektromıknatıs bobini güç devresinde motora seri olarak bağlanır.Rölenin normalde kapalı kontağı(95-96)ise kumanda devresi girişine seri olarak bağlanır.Röle bobininden normal değerinin üstünde bir akım geçmesi halinde bobin demir nüveyi yukarı doğru çeker.Silindir içerisinde bulunan yağ nedeniyle pistonun hareketi yavaş olur.Dolayısıyla rölenin kontağı hemen açılmaz.Eğer bobinden geçen aşırı akım normal değerine düşmezse kısa sürede kontak açılarak motoru korumuş olur.Đleriki konumuzda
anlatacağımız termik röleyle manyetik röle arasında fark vardır.Termik rölenin akım zaman değişimi hiperbolik bir eğri şeklinde olup,manyetik röleninki ise ani düşüş gösteren stabil bir eğri şeklindedir.Bu duruma göre kısa devre gibi çok aşırı akımların meydana gelmesi halinde manyetik röle çok kısa bir zamanda devreyi açar.Aşırı akımlarda ise termik röle belirli bir zaman bekleyerek devreyi açar.Elektromanyetik ani açan röleler 20 ms’de devreyi kesen çok hızlı tipte veya 100-500 ms’de devreyi kesen ;hızlı tipte olmak üzere iki türde imal edilirler.
B-Termik aşırı akım röleleri :
Aşırı akımlarda ısınıp, devreyi geciktirerek açan aşırı akım rölelerine termik aşırı akım rölesi adı verilir.Motor devrelerinde başlıca üç türlü arıza
meydana gelir.Bunlar aşırı yüklenme, rotorun bloke olması ve motor devresinde herhangi bir nedenle kısa devrenin meydana
gelmesidir.Rotorun bloke olması veya aşırı yüklenme durumunda motoru korumak için termik röleler kullanıl ır.Kısa devre durumlarında ise
manyetik röleler veya sigortalar koruma görevini üstlenirler.Bimetal elamanlı ve ergiyici alaşımlı olmak üzere iki şekilde yapılırlar.
1.Bimetal elamanlı termik aşırı akım rölesi:
Sıcaklıkla uzama katsayıları farklı iki metalin birbiri ile perçinlenmesiyle meydana gelen elamana bimetal eleman denir.Bimetal elaman ısındığında uzama katsayısı fazla olan metal,uzama katsayısı az olan metalin üzerine doğru bükülür.Bunun sonucunda bimetal elamana bağlı olan kontaklarda durum değişir. Bimetal elamanlı termik aşırı akım rölesi iki şekilde
yapılmaktadır.
a)Direk ısıtmalı termik aşırı akım rölesi :
Büyük güçlü motor devrelerinde kullanılır.Motor akımı direk olarak bimetal eleman üzerinden geçer.Bimetal elemanın eğilmesine ve kontağın
açılmasına neden olan ısı bimetal elemanın içinde doğar.Büyük güçlü motor devrelerinde bimetal elamanı çok büyük olacağından kullanışlı olmaz.Bu nedenle termik aşırı akım rölesi bir akım trafosuyla veya şönt dirençle kullanılır.
Şekil 5: Direkt ısıtmalı termik
aşırı akım rölesinin yapısı ve devreye bağlantısı.
b)Endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi :
Bu tip aşırı akım röleleri, ısıtıcı,bimetal elaman ve kontak olmak üzere üç kısımdan oluşur.Isıtıcı devreye seri bağlandığından üzerinden motor akımı geçer.Motor aşırı akımı sürekli olarak çekerse , ısıtıcıdan geçen bu akım bimetal elamanın ısınarak sağa doğru eğilmesine yol açar.Bimetal elamana bağlı olan kapalı kontak açılır.Açılan kontak kontaktörün dolayısıyla
motorun enerjisini keserek,motoru yanmaktan kurtarır.Kısa süreli
akımlarda ısıtıcıdan geçen akım bimetali ısıtacak fırsatı bulamaz ve bimetal eğrilmez.Böylece kısa süreli akım dalgalanmalarında aşırı akım rölesinin gecikmesi sağlanır.
Genellikle küçük güçlü motorlarda kullanılır.
Şekil 6: Endirekt ısıtmalı termik
aşırı akım rölesinin yapısı ve devreye bağlantısı.
b)Ergiyici alaşımlı termik aşırı akım röleleri:
Bu aşırı akım rölelerinde, ısıtıcı,küçük bir tüp ve kontak bulunur.Isıtıcı elamanın sarıldığı tüpün içinde ısındığı zaman serbestçe dönebilen ikinci bir tüp daha vardır.Đki tüpün arasında düşük sıcaklıkta ergiyen bir alaşım vardır.Ergiyici alaşım akım normal durumda iken iki tüpü birbirine bağlar.
Aşırı akımda alaşım eriyerek ,yay ve dişliye mekanik olarak bağlanan iç tüp dönerek kapalı kontağı açar. Açılan kontak kontaktörü ve motoru devre dışı bırakır.Bu aşırı akım rölelerinde akım ayarı yapılmaz.
Şekil 7: Ergiyici alaşımlı termik aşırı akım rölesi
Termik rölelerin açma karakteristik eğrileri:
Termik rölelerin üzerlerinden geçen akımın değişmesine göre devreyi açma karakteristik eğrileri hiperboliktir.Şekilde termik röleye ait grafikler görülmektedir.Bu eğrilerden anlaşılacağı gibi termik rölenin fonksiyonu sigortaya benzer.Ancak sigortalarda ayarlama imkanı yoktur.Halbuki bir termik rölenin akımı;ayar sınırları içinde istenilen değerlere ayarlanabilir.
Şekil 8
A.C. ve D.C. motorlar için termik röle seçimi:
Motor devrelerinde termik rölenin seçimi motorun emniyetli çalışabilmesi için büyük bir önem taşır.Çeşitli güçteki asenkron motorlara direk
yolverme ve yıldız-üçgen olarak yol vermeye ait termik röle seçimlerini gösteren cetveller mevcuttur.(Örneğin kontaktörler bahsindeki 1999
Federal marka gibi,Siemens Merlin Gerin v.b.) Motorların direk olarak çalıştırılmasında termik rölenin seçimine esas olan faktör motorun çektiği anma akımıdır.Termik rölenin ayar sınırları bu sınırlar arasından
seçilir.Motorların yıldız-üçgen yol vermesinde çeşitli yol verme durumları mevcuttur. Motorun normal yol alması(Motor en çok 15 saniyede yol alır.),çok yavaş yol alması(Motor 40 saniyeden fazla zamanda yol alır.) ve iki yönlü yol alması halinde termik röleden geçen akım anma akımının 0,58 katıdır.(Ith=0,58xIa) Şayet motorun yavaş yol alması halinde(Motor 15-40 saniye arasında yol alır.) Termik röleden geçen akım anma akımına eşittir.(Ith=IxIa)
Doğru akım motorlarına Türk standardı kalite belgesi ve uluslar arası standartlar VDE 0660, IEC 947-3 göre yol vermek mümkündür.Bunları şu şekilde sıralamak mümkündür.
1.Yarım yükle yol verme: Ith=0,65-0,70 x Ia 2.Tam yükle yol verme: Ith= 01,3-1,5 x Ia 3.Aşırı yükte yol verme: Ith=1,7-2 x Ia
3.ELEKTRONĐK MOTOR KORUMA RÖLELERĐ:
Koruma röleleri bir devredeki elektriksel büyüklüklerden birisini sürekli olarak kontrol eden ve bu büyüklükte anormal bir değişiklik olduğu zaman devreyi koruyan elamanlarıdır.
Asenkron motorlar çeşitli nedenlerle arızalanabilir:Bunların başlıcaları şunlardır:
1.Rulmanların mekanik arızası 2.Rotorun kilitlenmesi(Bloke olması) 3.Düşük/yüksek gerilim 4.Aşırı yük
5.Faz kaybı 6.Aşırı ısınma
7.Yetersiz havalandırma(Soğutma) 8.Uygun olmayan bir koruma sistemi veya koruma sisteminin
yanlış ayarlanması
Günümüzde,termik bimetalik aşırı yük röleli şalterli korumaların,fiyatları düşük olmasının yanında gerçekte güvenilir bir koruma sağlamadığı artık büyük ölçüde kabul edilmiştir.Bu sorunu çözmek için çeşitli firmalar etkin koruma sağlayan elektronik koruyucu röle geliştirilmiştir.
Motor koruma röleleri aşağıdakileri sağlar.(Örnek fanox marka) 1.Aşırı akım 2.Asimetri ve faz kaybı
3.Motor içinde aşırı ısınma 4.Faz sırası
G- Modeli elektronik koruma rölesinin fonksiyonları:
1.Simetrik aşırı akım koruması:
Elektronik koruma röleleri, motoru kullanıcı tarafından belirlenen değerin üstüne çıkan her türlü akım artışından korur.IEC Standardı 255’e göre belirtilen Ib akım değeri, motorun nominal akımı In ile aynı olmalıdır.Bu durumda röle,1.10 x In’de açmaya başlayacaktır.IEC 947 motor koruma açma sınıfı 10 A(5)-10-20 ve30’a mukabil 6 x Ib’de 2-37 saniye arasında çalışmaya başlama sürelerine izin verir.
2.Asimetri ve faz kaybına karşı koruma:
Asimetri % 40’dan büyük olduğunda veya tek faz olduğunda (%100 asimetri) röle motor yüksüz çalışırken bile,motorun herhangi bir çalışma akımında,bir saniye içinde açar.
3.PTC sensörü aracılığıyla termistör aşırı ısı koruması:
Korunacak cihazın içinde yer alan termistör (PTC) aşırı ısınma sensörü belirlenen yanıt ısısına ulaşırsa,röle açar ve motor durur.Bu durumda ısı belirlenen dereceye ininceye dek sıfırlanmaz.Aynı şekilde termistör sensörünün bir teli koparsa,röle yine açacak ve arıza giderilene dek sıfırlanamayacaktır.Termistör sensörü kullanılmadığında T1 ve T2 kontakları bir telle köprülenmelidir.
4.Gerilim beslemesindeki bir arızaya karşı koruma:
Gerilim düşmesi(Kontrol voltajı beslemesinde) veya tel kopması halinde, yardımcı kontaklar değişecek ve motoru durduracaktır.(N.O kontağı açık ve N.C kontağı kapalı konumdadır.)
Koruma rölelerinin açma eğrileri Koruma röleleri açma eğrileri
(Soğuk durumda) (0.9 x Ib ile yüklendikten sonra)
Şekil 9 K=1.10+ % 5,20 C Her bir ºC için,termik sapma % -0.2’dir.
K-IEC 255-8 Standardına göre akımın hesaplanması için temel akımın çarpıldığı katsayıdır.(Fanox katalogu)
Koruma rölesine ait devre şeması:
Şekil 10
4.ÜÇ FAZLI GERĐLĐM KONTROL RÖLESĐ(AŞIRI VE DÜŞÜK GERĐLĐM) Üç fazlı asenkron motorlar + %10’luk gerilim değişmelerinde normal
olarak çalışırlar.Ancak gerilim daha fazla düşer ya da yükselirse gerilime bağlı olarak momentte düşeceğinden fazla akım çekerler.Fazla akım çekmeleri motor sargılarının ısınmasına ve motorun yanmasına neden olur.Bu röleler ayrıca aşırı ve düşük gerilimden etkilenen elektronik kumanda elemanlarının ve kompanzasyon sistemlerinin korunmasında
kullanılırlar.Cihaz doğrudan şebekeye bağlanarak üzerindeki ayar kademesinden gerilim alt ve üst sınır ayarlanır. Şebeke geriliminin bu sınırları aşması halinde röle devreyi hızla açar.Gerilim normale
döndüğünde röle kendisini kurar.(Reset) Örnek:Fanox’un üç fazlı gerilim kontrol rölesi:
Alt sınır Üst sınır
U3-230 200-230 V A.C. 230-260 V A.C.
U3-400 340-400 V A.C. 400-460 V A.C.
U3-440 380-440 V A.C. 440-500 V A.C.
Not:Rölenin kullanımı için maksimumu ve minimum ayarların birbirinden farklı olması önemlidir.Aralarındaki fark maksimumu değerin %10’kadar olması verimi artıracaktır.
Rölenin özellikleri :
1.Röle, nötrsüz üç fazlı ünitelerin fazlar arası gerilimlerini kontrol ederken aynı zamanda değerlerin daha önce belirlenen değerler arasında olmasını sağlar.
2.Faz hatalarını tespit eder.
3.Faz sıralamasından bağımsız çalışır.
4.Maximum ve minimum değerler bağımsız şekilde ayarlanır.
5.Ayarlanabilir geciktirme süresi sağlar.Bağlantıyı kesme gecikmesi 0,1 sn.den (Tüm anahtarlar kapalı iken)3,7 saniyeye kadardır.(+ 20 %) 5.FAZ HATALARI,DENGESĐZLĐLER VE FAZ SIRASI RÖLELERĐ : Bu rölelerde f az hatalarına karşı koruma ve faz sırasına karşı koruma mevcuttur.Bazı firmalar bu işlemler için ayrı ayrı modeller
geliştirmişlerdir.(Entes,Đnter,Emtaş)
Burada faz koruma rölelerinin başlıca üç görevi mevcuttur.
a)Motorun bir fazının kesilerek iki faza kalması durumunda devreyi açar.
b)Her üç fazında mevcut olduğu halde,fazlardan birisinin normal gerilimin
% 10 altına düşmesi halinde veya % 10 yükselmesi durumunda devreyi açar.
c)Faz kesilme rölesinin termistör ünitesine motor sargılarına yerleştirilen P.T.C. termistör uçlarının bağlanması sonucunda motor sargı ısısının 110 ºC nin üzerine çıkması durumunda devreyi açar ve motoru yanmaktan kurtarır.
Burada faz sırası(F.S.R.)rölesinin görevlerini şu şekilde açıklayabiliriz.
Trafo ve enerji nakil hatlarında yapılan arıza ve bakım sonunda faz sıraları yanlışlıkla değişebilir.Faz sırasının değişmesi motorun ters yönde dönmesi demektir.Bazı makinelerde motorun ters yönde dönmesi büyük arızalara yol açabilir.Örneğin asansörlerde,pompa sistemlerinde ve hava
kompresörlerinde motorun hiçbir zaman ters yönde dönmemesi istenir.Faz sırasının herhangi bir şekilde değişmesi durumunda F.S.R.devreyi açarak motorun çalışmasını engeller.Motor ancak faz sırası doğru olduğunda çalışır.
Örnek:Fanox’un faz hataları, dengesizlikleri ve faz sırası rölesi Nominal gerilim Kullanım değeri
S2--- 3x230 V A.C. 200-260 V A.C.
S3 --- 3x400 V A.C. 340-460 V A.C.
Rölenin Özellikleri:
1.Girişten düzenleyiciye kadar olan kısımda ,fazlar arası % 10’a varan dengesizlikleri düzenler.
2.Omajlı yüklere bağlandıkta sonra ,herhangi bir faz kaybını tespit eder.Üç fazlı indüksiyonlu elektrik motorlarına bağlandıktan sonra,motor tarafından yaratılan gerilim ana gerilimin % 60’ından az olmak şartıyla faz kaybını tespit eder.
3.Faz sırası yanlış ise,röle anında tespit eder.
4.Röle 0,5 saniyede devreyi açar.
5.Tekrar bağlantıyı engellemeden otomatik olarak dereyi sıfırlar.
6.1 anahtarlama kontağı,normalde açık(11-14) ve normalde kapalı(11-12) röle boşta iken bulunur.
7.Maximum gücü 3A-250 V A.C.
8.Maximum terminal akımı 5A’dir
9.Beslendiği üç fazlı gerilimi kontrol altında tutar.
10.50/60 Hz frekans
11.Maximum terminal bağlantı kesiti 2,5 mm2
Bir sonraki model olan termistör monitörlü (PTC ĐLE )faz sırası ve faz hatası rölesi diğer modelden farklı olarak PTC sensör girişi mevcuttur.PTC motor ısısına bağlı olarak çalışır.Açma süresi 0,05 saniyedir.
