Geleneksel "standart" bir röle modülü eğer kapasitif karakteristiğe sahip yük sürüyorsa, ani akım pikleri nedeniyle kontakları birbirine kaynayıp yapışabilir ve bu sebeple henüz birkaç anahtarlama yaptıktan sonra arızalanabilir. Bu, hemen hemen her röle kullanıcısının başına gelebilecek bir durumdur. Nitekim bu tür uygulamalar için çözümler bulunmaktadır. Başlangıçta rölenin doğru seçilmesi çok önemli bir konudur. Bu noktada yük, örneğin aşağıdaki şekillerde karşımıza çıkabilir :

► Besleme kaynağı veya endüstriyel bir güç kaynağı
► Kelebek valfler, motor valfleri için başlatma kapasitörlü tek fazlı AC motor
► Bir ısıtma sistemindeki yüksek verimli pompa
► Bir takım tezgahına bağlı LCD dokunmatik ekran
► Çeşitli lamba türleri
► Devresinde kapasitöre sahip herhangi bir endüstriyel elektronik modül.
 

 

 

Uygulamayı oluşturan teknik kişi, örneğin LED lambaları bir kontrolör aracılığıyla açıp kapatmak için bir röle modülü kullanmak istemektedir. Hava karardığında şirket merkezinin önündeki dış alanı aydınlatmak için toplam beş LED lamba yerleştirilmiştir. Teknisyen önce enerji tasarruflu ve uzun ömürlü olduğu bilinen LED lambaların veri sayfalarını inceler. 230 V AC şebeke geriliminde çalıştığını görür, teknik verilere göre nominal güç lamba başına 50 W'tır. Bunun dışında diğer elektriksel özellikler verilmemiştir. Beş lambanın toplam çıkışı bu nedenle sadece 250 W olarak öngörülür. Yani seçilecek rölenin 1 A'in biraz üzerinde bir sürekli akımı anahtarlaması yeterliymiş gibi görülür.




Phoenix Contact'ın PLC serisi 6,2 mm genişliğindeki standart röle modülü bunun için yeterli olmalıdır, değil mi? Piyasada yaygın olarak kullanılan ve birçok uygulamada kendini kanıtlayan bu modül, 230 V AC/6 A anahtarlama kapasitesine sahiptir. Peki röle modülünün sadece 1 A'in biraz üzerinde anahtarlama yapmasının yeterli olduğu gerçekten doğru mu? Cevabı hem evet hem hayır. Daha yakından incelendiğinde, LED lambalar devreden çıkarken geçerli olan koşullar ne yazık ki devreye girerkenkilerle aynı değildir. 230 V şebeke gerilimine sahip lambadaki LED'leri çalıştırabilmek için ya bir LED güç kaynağı ünitesi ya da LED balast gibi “adaptör elektroniği” gereklidir. Bu tür elektronik ekipmanlar, E14 veya E27 bağlantı parçasına sahip iyi bilinen ev tipi LED lambalarda olduğu gibi lambaların içine gizlenmiştir. Öte yandan bu elektronik ekipmanlar gerçek lambanın kendisine bağlı bir cihaz olarak sunulmaktadır. Bu yöntem, endüstriyel salonlar veya karayolu ve demiryolu tünelleri için LED aydınlatma gibi daha yüksek güce sahip lambalar veya ışıklar içeren uygulamalarda kullanılabilmektedir. Bu balastların çoğu, girişte kapasitörleri olan ve lambaların içine yerleştirilmiş LED'leri çalıştırmak için çıkışta sabit bir akım sağlayan anahtarlamalı güç kaynağı olarak tasarlanmıştır.


Peki bunun kontakların kaynayıp yapışması ile ne ilgisi var?

LED lambalar devreye girerken oluşan sorunların nedeni giriş tarafındaki kapasitörlerdir. Başlangıçta şarjsız olan kapasitörler rölenin kontakları üzerinden şebeke gerilimine bağlıdır ve kısa bir an için bir tür kısa devre oluşturur. Çok yüksek bir pik akım çekilebilir. Bu pik noktası nominal akımın 10 katından fazla olabilir ve bazen nominal akımın 100 katını, hatta daha fazlasını bile aşabilir (Görsel 1).
 

Şekil 1: Devreye alma sırasında güçlü bir kapasitif bileşene sahip yüklerin temel karakteristiği: Yükün nominal akımı düşük olsa bile, başlangıçtaki ani akım pik noktası onlarca amper seviyesinden 100 A'in üzerine kadar çıkabilir.

Örneğimizdeki beş lamba ile, artık 1 A'in biraz üzerinde bir değerden değil, onlarca kat büyüklüğündeki bir ani pik akımından bahsediyoruz. Normalde bu 1 ms’den daha kısa bir zamanda akar. Ancak bu bile standart rölelerdeki kontakların birbirine kaynaması için yeterlidir.

Çoğu durumda, yüklerin demeraj karakteristikleri veri sayfalarında bulunmaz

Sözkonusu beş LED lamba ve röle modülü monte edilmiştir ve elektrikçi ilk test anahtarlama işlemlerini gerçekleştirmektedir. İlk açma ve kapama süreçleri sorunsuz ilerler, ancak bir süre sonra farkedilir ki lambalar artık söndürülememektedir. İnceleme sonucunda röle kontaklarının birbirine kaynamış olduğu farkedilir. LED lambaların veri sayfasında milisaniye veya daha kısa sürelerdeki yüksek ani pik akımlardan nadiren bahsedilir veya hiç bahsedilmez. Hatta yükün 1 A olduğu düşünülünce yüzeysel bakıldığında 6 A sürekli akıma sahip röle modülünün epey büyük seçildiği yanılgısına düşülebilir (Görsel 2).
 

 Şekil 2: Geleneksel bir LED balastın veri sayfasından alıntı: 230 V AC'de nominal akım tüketimi sadece 1,3 A iken ani akım pik noktası 58 katı kadardır (75 A). 

Şüphe halinde üreticiye danışılmalıdır

Proje mühendislerinin ve röle modülü kullanıcılarının sözkonusu ani pik akımların oluşturduğu tehlikelere aşina olmaları gerekir. Makalenin başında LED lambaların yanı sıra, aynı olumsuz özelliklere sahip, yani yüksek ani pik akımlar çeken başka yüklerin de bulunduğuna dikkat çekilmişti. Bu nedenle çok sayıda yük devresinin, giriş tarafında devreye girme sırasında aniden şarj olan kapasitörlere sahip olduğu dikkate alınmalıdır. Endüstriyel ortamlarda, genellikle bazı elektronik ekipmanların anahtarlanması gerekir, ancak bunların iç işleyişi (kapasitörler) ve ani akım çekme özellikleri ayrıntılı olarak bilinmemektedir. Dolayısıyla bu tür yüklerin tam bir listesini sunmak imkânsızdır. Şüphe durumunda proje mühendisleri ve kullanıcılar, üreticiye milisaniye veya daha düşük seviyelerde ani akım karakteristiklerini sormalı ve gerektiğinde mevcut eğrinin osilogramlarını temin etmelidir.

Bu bilgi öğrenildikten sonra uygun röle modülü seçilmelidir. Phoenix Contact ürün gamında 130 A veya 800 A'e kadar ani pik akımlarla başa çıkabilen ürünler vardır. Bu değerler de yeterli olmazsa, örneğin çok sayıda LED lambadan oluşan devrelerin birkaç devreye bölünmesi gerekecektir. (Görsel 3).

► İlginizi Çekebilir: Ex Alanlar İçin Kompakt Röle Modülleri

Özel zorluklar için özel röleler mevcuttur. Phoenix Contact'ın PLC-INTERFACE röle sistemi, kontrolör ve sistem I/O cihazları arasında etkin bir arayüz işlevi görür. Bu röle serisi, 6,2 mm ve 14 mm genişliğinde geçmeli röleler ve solid-state rölelerden oluşan kapsamlı ürün yelpazesinin yanı sıra çok çeşitli aksesuarlar ve sistem kablolarına sahiptir. Sensör/aktüatör versiyonlarına ve parazit filtreli modellere ek olarak, yüksek ani pik akımlı özel uygulamalar için röle modülleri de mevcuttur. İlgili cihazlar, Push-in veya vida bağlantılı bir sokete ve geçmeli minyatür röleden oluşur; ayrıca bir N/O kontağa sahiptir. Giriş geriliminde 12 V DC/ 24 V DC ve kontak tarafında 130 A veya 800 A ani akımları desteklerler.

Kerem Kökel 
Endüstriyel Elektronik Ürün Grubu Yönetmeni


Kaynak: