RCD'de Kullanılan Akım Sensörleri

Tüm rezidüel akım koruma cihazları (RCD) en az iki bileşenden oluşur. İlk bileşen RCD'nin gözleri gibi hareket eden sensörlerdir. Canlı iletkenlerde akan akımların toplamı sıfırdan farklı olduğunda kaçak akımı ortaya çıkarırlar. İkinci bileşen, ölçüm rölesi, sensör tarafından verilen elektrik sinyalini bir ayar noktası değeri ile karşılaştırır ve olası bir gecikmede açma sinyalini ilgili cihaza gönderir. Bu yazımızda rezidüel akım koruma cihazının (RCD) gözleri olarak niteleyebileceğimiz "Sensörler" hakkında bilgiler vereceğiz.

A- A+

29.05.2017 tarihli yazı 9887 kez okunmuştur.

RCD'de Kullanılan Akım Sensörü Tipleri

AC devrelerinde normal olarak iki tür sensör kullanılır:

► Sızıntı akımlarını ölçmek için en yaygın olan toroidal transformatör
► YG ve OG ve bazen AG'de kullanılan akım trafoları

Toroidal Transformatör

Tüm canlı iletkenleri kapsar ve böylece faz ve nötr vasıtasıyla akan akımların vektörel toplamına karşılık gelen kalan manyetik alan tarafından uyarılır. Toroidde indüksiyon ve sekonder sargının uçlarında mevcut olan elektrik sinyali, kaçak akımın görüntüsüdür. Bu tür bir sensör, birkaç miliamperden birkaç düzine ampere kadar kaçak akımları tespit etmek için kullanılır.

Şekil 1: Toroidal Transformatör

Akım Transformatörleri (CT)

Nötr olmayan 3 fazlı bir elektrik devresinin kaçak akımını ölçmek için Şekil 2'de gösterildiği gibi üç akım transformatörü monte edilmelidir.

Şekil 2: Faz akımlarının vektör toplamı kaçak akımı verir

►İlginizi Çekebilir: Sensör Füzyonu Nedir?

Üç CT, paralel bağlı akım üreticileridir. A ve B arasındaki akım, üç akımın vektörel toplamını verir ve dolayısıyla kaçak akım takip edilir. Nicholson devresi olarak bilinen bu devre, toprak akımı birkaç düzine hatta yüzlerce amper'e erişebildiğinde OG ve YG'de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kullanımı CT doğruluk sınıfıyla yapılmalıdır: % 5 sınıfı CT'lerde toprak korumasının nominal akımın % 10'unun altında olmamasına dikkat edin. (Yüksek elektrik tesisatı standardı NF C 13-200, % 10 olarak belirtir.)

Şekil 3: Orta gerilim SM6 ölçme hücresi GBC'deki akım ve gerilim transformatörleri

Özel Durumlar

1) Yüksek Güç Kaynağı

İletkenler büyük kesit çubukları veya güçlü akım iletimi için kablolar olduğunda AG'de yararlı olacak olan Nicholson CT devresi, birleşmiş CT'lerde bile insanların korunmasıyla uyumlu ayarlara izin vermez (eşik I∆n ≤ UL / Ru). Bir takım çözümler vardır:

ÇÖZÜM #1:

Sorun, transformatörün akış yönünün aşağısındaki bir ana santralde meydana gelirse, aşağıdakiler düşünülebilir:

Tesisatın besleme ucuna bir toroid montajı, transformatörün AG nötrünün toprak bağlantısı üzerinde yapılır (bkz Şekil 4). Kirchhoff düğüm yasasına göre, (N) ile tespit edilen kaçak akım, AG dağılımında oluşan bir arıza için (G) tarafından saptanan kaçak akım ile kesinlikle aynı olduğu için,

Şekil 4: Toroid N, toroid G ile aynı bilgiyi verir

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Sigortası ile Kaçak Akim Rölesi Arasındaki Farklar

Veya her giden faza toroid montajlanıp, hepsi tek bir röleye paralel bağlanır (bkz Şekil 5). Ölçüm rölesi (normalde elektronik) çalışması için çok zayıf bir elektrik sinyali gerektiğinde, toroidler "mevcut jeneratörler" olarak çalışmaya hazırlanabilir.

Paralel bağlı olduğunda, birincil akımların vektörel toplamlarını verirler.

Şekil 5: Giden fazların üzerine yerleştirilen ve tek bir röleye paralel bağlanmış toroidler, kolonun üzerine toroid yerleştirilememesini telafi eder

Bu devre kurulum standartlarında belirtilmesine rağmen, RCD üreticisinin onayı tercih edilir. Bununla birlikte, giden faz başına bir RCD kullanılması tercih edilir.

ÇÖZÜM #2:

Sorun bir toroidin tamamını geçemeyen paralel bağlantılı kablolarda ortaya çıkarsa, her kablo üzerinde (tüm canlı iletkenler dahil) bir toroid konabilir ve tüm toroidler paralel bağlanabilir (bkz. Şekil 6).

Şekil 6: Toroidlerin paralel bağlı büyük çaplı tek hatlı kablolarda yerleşimi

Bununla birlikte aşağıdakilere dikkat edilmelidir:

► Her toroid, n adet kısa devrede (Şekil 3) dönüşler tespit ederek hassasiyeti azaltabilir.
► Bağlantılar empedans farklarını gösteriyorsa, her toroid, yanlış bir sıfır faz sırası akımı gösterecektir. Ancak uygun kablolama bu akımları önemli ölçüde sınırlar.
► Bu devre, her toroid için S1 ve S2 çıkış terminallerinin enerji akışı yönüne göre işaretlendiğini ima eder. Bu çözüm, RCD üreticisinin onayını gerektirir.

2)Yüksek Güç Çıkışı

Güvenilir ve doğrusal bir toroid "tepki" sağlamak için, canlı iletkenler toroidin merkezine mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir, böylece manyetik etkileri kaçak akım yokluğunda telafi edilir. Aslında bir iletken tarafından geliştirilen manyetik alan mesafe ile orantılı olarak azalır.

Böylece Şekil 7'de faz 3, A noktasında yerel manyetik doygunluğa neden olur ve artık orantılı bir etkiye sahip değildir.

Şekil 7: Toroiddeki iletkenlerin hatalı merkezlenmesi, nokta A'daki yerel manyetik doyumdan sorumludur ve bu da hatalı tetiklemesine neden olabilir

Toroid, çevresindeki kabloların bir dönüşünün yakınına veya içine yerleştirilirse de aynı geçerlidir (bkz. Şekil 8). Güçlü akımlar için rastgele kalıntı indüksiyonunun ortaya çıkması, toroidin hatalı tetiklemesine neden olabilecek ikincil bir sinyal üretecektir.

RCD eşiği, özellikle kısa devre durumunda faz akımına göre düştüğü için risk artar.

Şekil 8: Toroid, hatalı tetiklemeye neden olmaması için kablo bükülmesinden yeterince uzak olmalıdır

Sorunlu durumlarda (Maks. Iph./high I∆n), hatalı tetikleme riskini gidermek için iki çözüm kullanılabilir:

► Gerekli olandan daha büyük bir toroid kullanın, örneğin iletkenlerin yerleştirilmesi için ikisinden birinin çapının iki katı olan bir çap kullanın.
► Toroid içine bir kılıf yerleştirin.

Manyetik alanın homojen hale getirilmesi için bu kılıfın manyetik malzemeden yapılması gerekir (yumuşak demir-manyetik plaka) (bkz. Şekil 9).

Şekil 9: İletkenlerin çevresinde toroidal olarak yerleştirilmiş manyetik bir kılıf, tepe noktalarının manyetik etkileri nedeniyle açma riskini azaltır

Bütün bu önlemler alındığında: iletkenlerin merkezlenmesi, büyük toroid ve manyetik kılıf, maks. Ι_faz / IΔn, 50.000'e ulaşabilir.

Dahili Toroidli Bir RCD Kullanma

Dahili toroidli RCD'lerin, teknik çözümlerini araştırıp üreten imalatçısı olduğu için yüklenici ve operatörlere hazır bir çözüm sağladığı belirtilmelidir. Çünkü dahili toroidli RCD:

► Canlı iletkenlerin ortalanması sorununu çözer ve zayıf akımlar için, toroid etrafında birçok birincil dönüşleri tahmin edebilir ve düzgün bir şekilde dağıtabilir.
► Alınan enerjiyi en üst düzeye çıkarmak ve rastgele dolaşıma karşı duyarlılığı (güçlü akımları) en aza indirgemek için toroidi daha yüksek indüksiyonda "çalıştırabilir".

Kaynak:

►electrical-engineering-portal