Alçak Gerilim Anahtarlama Ünitelerindeki 5 Eleman

Bu makalede alçak gerilim anahtarlama ünitelerinde kullanılan en önemli ünite elemanlarının görevlerine ve bu görevleri nasıl yerine getirdiklerine açıklık getireceğiz.

A- A+

21.01.2020 tarihli yazı 14790 kez okunmuştur.

Alçak Gerilim Anahtarlama Kontaktör Motor Devre Kesici Ayırıcı

Kesiciler, kontaktörler, ayırıcılar, yük ayırma anahtarları ve sigortalar ile birçok farklı türevi olan bu cihazların temelde belirli hedefleri var: korumak, ayırmak ve izole etmek. Bunlar elektriğin kaotik hareketini ihtiyaçlarımız neticesinde öngörebileceğimiz şekilde davranmaya zorlar iken uygulanması gereken işlemsel düzenlemelerdir.

Türüne bağlı olarak anahtarlama elemanları tekli veya çoklu anahtarlama görevleri için kullanılabilirler. Anahtarlama işlemi birkaç farklı anahtarlama elemanının kombinasyonundan faydalanarak da yürütülebilir.

Şekil-1

►İlginizi Çekebilir: Vakumlu ve SF6 Gazlı Devre Kesicilerin Karşılaştırılması

Şekil-1 çeşitli anahtarlama cihazlarının uygulamadaki konumlarını göstermektedir.

1- Devre Kesici

2- Sigorta

3- Ayırıcı

4- Yük Ayırma Anahtarı

5- Sigortalı Ayırıcı

6- Motor Sürücüleri

7- Kontaktör

8- Aşırı Akım Rölesi

9- Kombine Sigorta ve Ayırıcı Sistemi

10- Kaçak Akım Algılamalı Devre Kesici (RCCB)

11- Minyatür Devre Kesici

12- Manyetik Korumalı Kaçak Akım Algılamalı Devre Kesici (RCBO)

13- Minyatür Kaçak Akım Algılamalı Devre Kesici (RCD)

Alçak gerilim tesisatları inşa edilirken, cihazların nominal yalıtım gerilimlerinden daha yüksek gerilimlerin oluşmayacağından emin olunmalıdır. Alçak gerilim anahtarlama ünitelerinde bulunan elemanlar devre kesiciler, kontaktörler, motor yol vericiler, ayırıcılar ve sigortalardır.

Devre Kesiciler

Çalışma şartları içerisinde devre kesiciler, yükte veya yüksüz durumda bağlı oldukları sistemi açıp kapayabilecek ve hata durumlarında enerjiyi kesebilecek şekilde üretilirler. Ayrıca devre kesicinin kesme işlemini, kısa devre akımı için belirlenen değerde ve sürede yapması gerekir. Bu kesim süresi çoğu zaman mili saniyeler mertebesinde olup kesilecek olan gerilimin büyüklüğüyle doğru orantılı olarak değişir. Belirlenen süre içerisinde akımın kesilebilmesi, kesicinin ardında çalışan elemanların korunumu açısından hayati önem arz eder ve bu durum kesicileri her türlü anahtarlama ünitesi için en önemli eleman haline getirir.

Alçak gerilim devre kesicilerinin tasarım kriterlerine (kompakt ve açık) ve akım kesme prensiplerine (limitörlü-limitörsüz) göre iki çeşidi bulunur. Kompakt devre kesiciler, kesicinin bileşenlerini çevreleyen bir yalıtım malzemesi muhafazasından oluşur. Bu tür devre kesiciler yaklaşık olarak 3200 A ile 35 kA değerlerinde çalışırlar. Açık devre kesiciler çoğunlukla metal bir iskelet üzerine yapılır ve kompakt devre kesicilerden daha fazla yer kaplarlar ve yaklaşık 3200 A ile 100 kA arası değerlerde kesim yaparlar.

►İlginizi Çekebilir: Alçak Gerilim Devre Kesici Uygulamalarında Önemli Faktörler

Limitörlü devre kesiciler, ilk yarım dalganın zirvesine ulaşılmadan önce kısa devre akımını sınırlar. Tepe değerin sınırlandırılması, bağlı sistem üzerindeki dinamik ve termal gerilimleri önemli ölçüde azaltır.

Şekil-3

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Sistemlerinde Kısa Devre 1. Bölüm

Şekil 3, sınırlandırılmamış kısa devre akımının ve anahtarlama cihazı tarafından sınırlanan kısa devre akımının gelişiminin bir diyagramını göstermektedir. Kısa devre akımının sınırlandırılması, son derece hızlı oluşturulan bir temassızlık ile sağlanır.

Limitörlü devre kesiciler, nispeten düşük anahtarlama kapasiteli şalt sisteminin kısa devre koruması için özellikle uygundur. Şekil-4’de limitörlü (2.eğri) ve limitörsüz (1.eğri) iki farklı devre kesicinin kısa devre akımlarının başlangıç maksimum değerlerinin, üzerlerinden geçen anma akımının değişimiyle nasıl değiştiğini gösteren eğriler verilmiştir.

Şekil-4

►İlginizi Çekebilir: Akım ve Gerilim İlişkisi

40 kA kesme kapasitesi olan limitörlü ve limitörsüz devre kesiciler kıyaslandığında limitörsüz devre kesicinin izin verdiği tepe akımı 84 kA iken limitörlü devre kesicinin izin verdiği tepe akımının 16.2 kA olduğu görülür. Bu durumda kesicinin ardına bağlı sistemdeki dinamik gerilimleri önemli ölçüde azaltmaktadır.

Icu, Ics, Icw

Devre kesicilerin seçiminde başlıca üç parametreye dikkat edilir. Nominal gerilim Ue, nominal akım ve kısa devre kesme kapasitesi. Kısa devre kesme kapasitesi iki farklı parametre altında incelenir.

1.Nihai kısa devre kesme kapasitesi Icu (test süreci 0----t----CO)

2.Servis kısa devre kesme kapasitesi Ics (test süreci 0----t----CO----t----CO)

CO açma/kapama işlemini temsil ederken t bu işlemler arasındaki zamanı temsil eder. Icu art arda iki açma işlemi boyunca kesicinin kesebileceği en fazla kısa devre akımını ifade eder iken lcs aynı değeri üç açma işlemi için ifade eder. Ics değeri Icu değerinin bir yüzdesi olarak verilir (%25, %50, %75, %100 gibi). Temelde aynı işlemi farklı şekilde ifade ettikleri için hangisinin kullanılacağına dair belirli bir standart yoktur. Ancak lcs daha uzun bir süreci ifade ettiği için hastane, kongre merkezi gibi kritik uygulamaların gerekli olduğu yerlerde daha faydalı bir bilgi olmuş olur. lcw kısa süreli dayanım akımı, belirli bir süre içerisinde yine belirli bir sıcaklık ve kurulum koşulu için kesiciye ait olan maksimum kısa devre dayanım akımı bilgisidir. B kategori devre kesiciler için tanımlı bir bilgidir.

Kategorizasyon

AG devre kesiciler kullanım alanlarına göre ikiye kategoride üretilir.

A kategori: Kısa devre durumunda anlık açma yapar, normal şartlarda selektif açma yapmazlar.

B kategori: Kısa devre akımına belirlenmiş olan süre dayanmaları ve selektif kullanıma uygun olmaları beklenir. Bu nedenle devreyi A kategoriye kıyasla gecikmeli olarak açarlar.

Devre kesici için elektronik koruma üniteleri:

L – Aşırı yüke karşı termik koruma

S – Selektif kısa devre koruma

I – Açma eşiği ayarı ile manyetik koruma

G – Toprak arıza koruması

Bu parametrelerin çeşitli kombinasyonlarına sahip artık akım koruma cihazları sayesinde kesiciler artık koruma sağlayarak operasyonel korumayı mümkün kılar. Artık akım koruma cihazları temel olarak tasarımları, tepki akımları ve gecikme özellikleri ile ayırt edilir.

Kontaktörler

Manuel olarak çalıştırılmayan ve operasyonel aşırı yük de dahil olmak üzere servis koşullarında devredeki akımları bağlayabilen, iletebilen ve ayırabilen mekanik bir anahtarlama cihazıdır. Özellikle yüksek anahtarlama frekansları için uygundurlar.

Güvenlik açısından, ayrı yükleri, özellikle elektrik makinelerini besleme şebekesinden izole etmek için bir bağlantı kesme sistemi olarak ek bir uygun anahtarlama cihazı sağlamak önemlidir. En sık kullanılan elektromanyetik harekete geçirmenin yanı sıra, pnömatik veya elektro-pnömatik harekete geçiren kontaktörler de vardır.

Kontaktörler kullanım kategorilerine göre seçilir. Ayrıca, dereceler (voltaj, akım, ortam sıcaklığı ve kontrol voltajı) dikkate alınmalıdır. Anahtarlama frekansı, kutup sayısı, koordinasyon tipi, kısa devre seviyesi, başlatma koşulları ve temas ömrü gibi arka plan koşulları da dikkate alınmalıdır.

Kontaktör seçimi için üreticilerden ve internetten çeşitli yardımlar ve programlar mevcuttur. Kontaktör, kontrol akımı akarken, nominal kontrol voltajının %85 ila %110'u aralığında doğru çalışabilmelidir. Kontaktörler için önemli aksesuarlar arasında kontaktör çıkış terminallerine takılması için klipsli yardımcı kontak blokları ve aşırı yük röleleri bulunur.

Motor Yol Vericiler

Motor yol vericiler motorları çalıştırmak, normal hıza hızlandırmak, motorun çalışmasını sağlamak, motoru güç kaynağından ayırmak ve uygun koruma sistemleri sayesinde motoru ve kasadaki ilgili devreyi aşırı yükten korumak için kullanılır. (Şekil-5) Motor yol vericiler, güç dağıtım seviyesinde kural olarak kullanıldığından, bileşenler en çok 6 kV'luk bir nominal darbe dayanım voltajı Uimp için tasarlanmıştır.

Şekil-5

►İlginizi Çekebilir: Motor Sıcaklık Koruması Nedir?

Aşırı yük röleleri motorun aşırı yüklenmesini veya bir fazın arızasını tespit eder ve ardından motoru kapatmak için kontaktör üzerinde hareket eder. Motorun normal çalışması veya ağır çalışması için çeşitli açma sınıflarına sahip termal ve elektronik aşırı yük röleleri vardır. Doğrudan çevrimiçi başlatma için aşırı yük rölesi, motorun (le) nominal servis akımına ve yıldız-üçgen için 0,58 × le' ye ayarlanır. En basit versiyonunda, bir motor yol vericisi tek bir cihazdan, yani termal / elektromekanik salınımlara sahip bir devre kesiciden oluşabilir.

►İlginizi Çekebilir: Motor Sürücüleri- Güç Elektroniği Anahtarlama Elemanları

Ayırıcılar

En başta listelenen anahtarlama ve koruma görevlerini yerine getirmek için, ilgili gereklilikleri yerine getirmek üzere özel olarak tasarlanmış çeşitli tipte cihazlar mevcuttur. Bir ayırıcı, bir devreyi ancak ihmal edilebilir miktarda bir akım kapalı veya açık olduğunda veya her kutbun iki kontağı arasında önemli bir voltaj farkı yoksa açabilir ve kapatabilir. Buradaki anahtar faktör açılış mesafesidir. İster görünür bir izolasyon boşluğu olsun ister cihaz içindeki uygun tasarım özellikleri olsun, kutuptan kutba ve girişten çıkışa izolasyon sağlanmalıdır.

Anahtarlama mekanizmaları

Bağımlı manuel çalıştırma

Yalnızca insan çabasıyla çalıştırma, bu nedenle anahtarlama hareketi için hız ve güç operatöre bağlıdır.

Bağımsız manuel çalıştırma

Manuel olarak uygulanan enerjinin gerginlik olarak depolandığı ve çalışma hareketi sırasında serbest bırakıldığı depolanmış bir enerji mekanizması ile çalıştırma, böylece temas hareketi için hız ve güç operatörden bağımsızdır.

Depolanmış enerji çalışması

Belirli koşullar altında anahtarlama işlemini tamamlamak için yeterli olan çalıştırma mekanizmasında depolanan enerjiyle çalıştırma. Enerji, çalıştırma başlamadan önce depolanır.

Depolanmış enerji mekanizmaları aşağıdakilerin türüne göre ayrılır:

Enerji depolama (yay, ağırlık vb.)

Enerji kaynağı (manuel, elektrik motoru vb.)

Enerji serbest bırakma (manuel, serbest bırakma bobinleri vb.)

Sigortalar

Sigortalar devrede kısa devre, aşırı yük gibi kaza akımı oluşturabilecek durumların meydana getirebileceği zarara karşı devreyi açık konuma getiren elemanlardır.

Sigortaların uygulama aralıkları iki harfle tanımlanır. İlk harf kırılma aralığını tanımlar:

Genel amaçlı sigorta bağlantıları (g)

Bunlar sürekli olarak nominal akımlarına kadar akımlar iletebilir ve akımları en küçük sigorta akımından nominal kesme kapasitesine kadar kesebilir.

Yedek sigorta bağlantıları (a)

Bunlar sürekli olarak nominal akımlarına kadar akımlar iletebilir ve sadece nominal akımlarının belirli bir katının üzerindeki akımları kesebilir.

İkinci harf uygulamayı tanımlar, yani zaman-akım karakteristiği:

G - genel uygulama için

M - motor devrelerinin ve anahtarlama cihazlarının korunması için

R - yarı iletken bileşenlerin korunması için

TR - Transformatör Koruması

B - maden trafo merkezi koruması

N - gecikme uygulaması olmayan sigorta bağlantıları

►electricalengineeringportal.com

Yazar: Yusuf Alperen Uzguç