Röleler, başka bir elektrik devresinin açılıp kapanmasını sağlayan elektriksel anahtarlardır. Aynı anda farklı frekans ve dalga türlerinde etkilenmeden anahtarlama yapabilirler. Elektromanyetik çalışırlar, yani üzerlerinden akım geçmesiyle aktif hale gelirler. Röleler devrelerin giremediği bölgelerde (yüksek sıcaklık, nem veya sıvısal ortamlar) büyük önem kazanırlar. Tristor ve triyakların kullanımıyla popülerlikleri biraz azalsa da halen aktif olarak kullanılmaktadır. En çok kullanılan röle çeşitleri şunlardır. 
 

1. Reaktif Güç Kontrol Rölesi:

 

 

2. Motor Koruma Rölesi:  

Üç fazlı sistemlerde faz hatalarından dolayı arıza sorunlarıyla sık sık karşılaşılır. Motor koruma röleleri faz hatalarından dolayı motora giden gücü keserek motorun zarar görmesini engeller. Motor koruma röleleri aşağıdaki durumlarda devreye girer.

 

a. Faz yokluğu koruması: Fazlardan herhangi birinin olmaması durumunda (en basit olarak faz kablolarından birinin zarar görmesi ) motorun aşırı ısınarak yanmasını engellemek amacıyla çıkış rölesi belirli bir gecikme süresi sonunda bırakır. Fazların normale dönmesiyle çıkış rölesi gecikmesiz olarak çeker.

 

b. Faz Sırası Koruması: Çıkış rölesi L, L1, L2 fazlarının doğru sıralanmadığı durumda (saat yönünde olmadığı) çıkış rölesi belirli bir gecikme süresi sonunda bırakır.

 

c. Asimetri Koruması: Asimetri, yüklerin fazlara dengesiz bağlanma durumunda oluşur ve motorların aşırı ısınmasına neden olur.

 

Sabit Asimetri: Faz- nötr arası gerilimlerin nominal değerlerinin en az yüzde yirmi sapma göstermesi sonucunda çıkış rölesi belli bir gecikme süresi sonunda bırakır.

 

 

 

Şekil 2: Asimetrinin Hesaplanması

 

Ayarlanabilir Simetri: Faz-faz arası gerilimlerin ayarlanan değerden daha fazla sapma göstermesi durumunda çıkış rölesi ayarlanan gecikme süresi sonunda açılır. 

 

 

Şekil 3: Fazlar Arası Asimetrinin Hesaplanması

 

d.  PTC Koruması: Ptc direnci sıcaklıkla değişen bir elemandır. Belli bir sıcaklığa kadar direnci sabit olup bu noktadan sonra çok hızlı artar. Elektrik motorlarının genel olarak sargı sıcaklığının ölçümü için sargılarına entegre Ptcler yerleştirilir. Bu sensör yardımıyla ölçülen sargı sıcaklığı belli bir seviyenin üstüne çıkarsa motor gecikmesiz olarak devreden çıkarılır.

 

Şekil 4: PTC'nin Sıcaklıkla Değişen Karakteristiği

 

3. Gerilim Koruma Rölesi:

Bağlı oldukları sistemi şebeke gerilimden kaynaklanan olumsuzluklara karşı koruyan, alt ve üst gerilim sınırlarını ayarlanabilen rölelerdir. Gerçekleştirildiği fonksiyonlar aşağıdaki gibidir.

 

a. Faz Yokluğu Koruması: Fazlardan herhangi birinin olmaması durumunda sistemin aşırı ısınarak yanmasını engellemek amacıyla çıkış rölesi belirli bir gecikme süresi sonunda bırakır. Fazların normale dönmesiyle çıkış rölesi gecikmesiz olarak çeker.

 

b. Faz Sırası Koruması: L, L1, L2 fazlarının sırasının doğru olmadığı durumda devereye girerek sistemin zarar görmesini engeller.

 

c. Ayarlanabilir Gerilim Koruması: Gerilimin belli sınırların dışında ayarlanan gecikme süresi kadar kalırsa çıkış rölesi devreye girer. Ayarlanan süreden daha az bir zamanda gerilim normale dönerse röle durumunu korur. Sistemin küçük gerilim değişmelerinden etkilenmemesi için belli bir değerde histerisis eğrisi vardır.

 

d. Aşırı ve Düşük Gerilim Koruması: Fazlardan herhangi birinin nominal gerilim değerinin %40 daha fazla veya daha az olması durumunda röle devreye girer.

 

4. Kaçak Akım Koruma Rölesi:

Bu rölenin görevi bir yalıtım hatasından kaynaklanan  hata akımı olduğu anda devreyi kesip karşı taraftaki sistemin zarar görmesini engellemektir. Çalışma prensibi gelen akımların toplamı ile çıkan akımları toplamı denkliğine dayanır. Yani eğer giren ve çıkan akımların oluşturduğu manyetik alan sıfırdan farklıysa röle devreye girer. Yönetmeliğe göre kişi koruması için (ev tipi aboneler) 30 ma’lik, yangın koruma için 300 ma’lik kaçak akım rölesi kullanılmalıdır. Özellikle ülkemizde eski yapıların elektrik tesisatını düşündüğümüzde kaçak akım rölesinin büyük önemi bulunmaktadır. Zaten 2000 yılından sonra tüm yapılarda kullanılma zorunluluğu getirilmiştir.

 

 

 

Şekil 5: Vücudumuza Zarar Verebilecek Akım Sınırları

 

Yapılan ölçümlerde 300 ma’lik bir akımın malzemeleri tutuşma sıcaklığına getirebileceği görülmüştür. Sıklıkla duyduğumuz elektrik kontağından çıkan yangınlarda asıl sebep başkadır. Eğer kısa devre sebepli bir durum oluşmuş olsaydı sigorta ve kesiciler kısa sürede devreye girecektir.  Ancak asıl sebep izolasyon hataları ve kabloların deformasyonu olduğu için kaynaklanan toprak kaçak akımlarıdır.

 

 

 

Şekil 6: Kaçak Akım Rölesi Bu Kaçak Akımları Algılayarak Enerjiyi Keser. Böylece Tutuşma Sıcaklığına Gelmeden Malzemeler Akımdan Kesilir.

 

5. Zaman Röleleri:

Bobini enerjilendikten sonra veya bobin enerjisi kesildikten sonra kontakları durum değiştirebilen rölelerdir.  Piyasada en çok türü olan zaman rölelerdir. Hemen hemen bütün sistemlerde ihtiyaca göre yeniden tasarlamak mümkündür.  Son yıllarda çıkan akıllı zaman röleleriyle sistem kontrolleme büyük gelişim kaydetmiştir.

 

6. Frekans Koruma Rölesi:

Frekans koruma bölgesi bağlı olduğu sistemi şebeke frekansının değişimlerine karşı korur. Frekans istenilen sınırların dışına çıkarsa ayarlanan gecikme süresi sonunda sistem devreden çıkarılır.

 

a. Yüksek Frekans Koruma: Frekansın ayarlanan üst limitin üzerinde ayarlanan gecikme süresi kadar kalması durumunda röle devreye girer. Rölenin bıraktıktan sonra tekrar çekmesi için frekansın üst limit değerinin histerisis kadar altına inmesi gerekir.

 

b. Düşük Frekans Koruma: Frekansın ayarlanan alt limitin üzerinde ayarlanan gecikme süresi kadar kalması durumunda röle devreye girer. Rölenin bıraktıktan sonra tekrar çekmesi için frekansın alt limit değerinin histerisis kadar üstüme çıkması gerekir.

 

c. Limitlerin Ayarlanması: Genelde alt ve üst limit 35 ile 70 Hz arasında bir değere ayarlanır. Ayarlamanın doğruluğu için yüksek frekans ayarı düşük frekans ayarının en az 2 Hz fazla seçilir.

 

Kaynaklar

Mehmet Duman, Blog
Wikipedia