Devre Kesicilerin Seçimi
Ziyaretçi
Devre Kesici
Bilinçli ve ne istediğini bilen bir toplum olmak için çok çalıştığımızı söyleyebilirim. Çarşıdan pazardan alışveriş yaparken bile aldıklarımızı inceliyor, seçerken kriterler koyuyoruz. Teknik adamlar olarak özellikle insan hayatını ilgilendiren konularda da bu hassasiyeti gösterdiğimizden kuşkum yok açıkçası. Konumuz elektrik olunca; elektrikten korunmak için özellikle insan hayatı açısından tehlikeli olması ve vereceği maddi kayıplar düşünüldüğünde kullanacağımız cihazların seçiminde de kriterlerimiz olmalı pek tabii.
Bir işletmede hiç kuşkusuz en önemli olan, faaliyetlerin devamlılığının sağlanması ile arıza ve tamirat giderlerinin asgariye indirilmesi; dayanıksız malzemeden dolayı meydana gelebilecek zararların önlenmesidir. Şalter olarak bildiğimiz devre kesicilerin seçimi de elektrik enerjisinin tehlikeli etkilerini göz önünde bulundurursak büyük önem arz etmektedir.
Gerek devre kesiciler gerekse diğer koruma cihazlarını seçerken muhakkak standartlara uygun malzeme olmasına dikkat etmeliyiz. Devre kesiciler şu an yürürlükte olan TS EN 60947-2 standardına uygun imal edilmeli ve bu standardın işaretini üzerinde taşımalıdır.
Devre kesicinin tanımını yapmak istersek ; normal işletme şartlarında devreyi kapamaya, kesmeye ve bu devrenin akımını taşımaya, kısa devre ve aşırı akım gibi normal dışı şartlarda ise devreyi otomatik olarak kesmeye yarayan mekanik açma- kapama cihazıdır diyebiliriz. Bir devre kesicinin devreyi açma kapama işleminden başka en önemli fonksiyonu; normal dışı şartlarda devreyi korumasıdır.
Devre kesicilerin koruma fonksiyonları yerine getirebilmesi için TS 1058/EN 60947-2 standartlarında tanımlanan bazı ünitelere sahip olması gerekir. Salıcı olarak tarif edilen bu üniteleri aşağıdaki gibi tarif edebiliriz:
Aşırı akım salıcıları
Aşırı akım salıcıları aşırı yük ve ani akım değerlerinde çalışan salıcılardır. Devreden çekilen akım, kesicinin anma akım değerini aştığı durumlarda ters zaman gecikmeli çalışarak, devre kesiciyi açtırırlar. Genellikle ters zaman gecikmeli olarak çalışırlar. Akımın değeri arttıkça açma süresi küçülür. Kısa devre şartlarında açan salıcılar devre kesicinin, kısa devre akımı ayar değerini aştığı devreyi çok kısa bir sürede ani olarak açan salıcılardır.
Düşük gerilim salıcıları
Elektrik devrelerinde gerilimin belli bir değerin altına düşmesi veya üç fazlı devrelerde fazlardan birinin kesilmesi çeşitli cihazların yanarak arızalanmasına neden olabilir. Örneğin; üç fazlı motorun fazlarından birinin kesilmesi ile diğer fazlar aşırı yükleneceğinden motor yanacaktır. İstenildiğinde devre kesiciye düşük gerilim bobini takılarak bu gibi arızaların oluşması önlenmektedir. Aşağıda düşük gerilim bobini ile ilgili bağlantı şeması verilmiştir:
Şönt salıcılar
Devre kesiciyi uzaktan açtırmak için kullanılır. Bir şönt açtırma bobini TSE standardına göre ( TS EN 60947-1 madde 7.2.1.4 'ye göre ) şönt açtırma salıcısına bir gerilim uygulandığında besleme geriliminin %70 i ile %110' u arasında açtırma yaptırabilmelidir.
Aşırı akım salıcıları tüm devre kesicilerde mevcut olup düşük gerilim ve şönt salıcılar müşteri isteği üzerine kesiciye ilave edilebilir.
Devre Kesicileri aşırı akım salıcı cinsine göre iki tipte üretilebilmektedir : Termik Manyetik ve Elektronik Tip Termik Manyetik devre kesicilerde termik koruma(aşırı yük şartlarında koruma) devre kesicinin bimetal kısmı ile sağlanmaktadır. Bimetal bildiğiniz gibi uzama katsayıları farklı iki metalin birleşmesiyle oluşur. Bimetal ısındığında uzaması daha az olan metale doğru bükülür. Böylece kesici mekanizmasının açılmasına yardımcı olan bir tırnağı kurtararak kesiciyi devre dışı bırakır. Bimetalin bükülmesi kesicinin içinden geçen akımla doğru orantılıdır. Zira akımın artması sıcaklığın artması demektir. Bu şekilde anma akımın üstündeki yük akımlarında, kesicinin aşırı akım koruma işlemi bimetal sayesinde gerçekleşir.
Manyetik koruma işlevi (kısa devre şartlarında koruma) devre kesicilerde kısa devre akımının meydana getirdiği manyetik alanın oluşturduğu mıknatıslanma ile çalışan mekanik bir düzenek ile sağlanır.
Elektronik devre kesicilerde ise aşırı akım salıcıları elektronik devre ile kontrol edilir. Ayrıca devre kesicilerde yüksek kısa devre akımlarında (>15In), elektronik açtırma ünitesinden hariç her bir faza kısa devre akımının manyetik etkisiyle çalışan mekanik açtırma düzeneği konarak elektronik devrede oluşabilecek arıza ihtimali ortadan kaldırılmış olur. Kesicilerin açma süreleri kesicinin ve çevrenin sıcaklığından bağımsızdır. Ayrıca elektronik devre kesiciler de bilgisayar bağlantısı ile akım, gerilim vb. değerleri takip etmek mümkündür. Elektronik devre kesicilerin bir avantajı da anma akımı ayar sahalarının oldukça geniş olmasıdır.
Bir devre kesicinin en önemli parçası kontaklarıdır. Kesicilerde kesilen ve taşınan akım değerleri ile konstrüksiyon göz önüne alınarak kontak alaşımı belirlenir. Daha çok gümüş, grafit,nikel ve wolfram alaşımlı kontaklar kullanılır. Sabit kontaklarda daha yumuşak yapıda olan gümüş-grafit, hareketli kontaklarda ise daha sert bir alaşım olan gümüş-wolfram kullanılmaktadır. Ayrıca hareketli kontaklara bombeli bir yapı verilerek geçiş direnci küçültülmektedir. Bu şekilde açıp kapama esnasında bombeli yapıya sahip hareketli kontaklar yumuşak sabit kontaklar üzerinde yer yaparak iyi bir örtüşme yüzeyi sağlanmış olur.
Hareketli kontaklar sabit kontaklar dan ayrılırken kontaklar arasında bir süre havadan akım akmaya devam eder. Oluşan bu arkın kısa sürede söndürülmesi gerekir. Devre kesicinin kontakları üzerine yerleştirilen seperatörler sayesinde oluşan arkın kısa sürede söndürülmesi sağlanır. Arkın etrafında oluşan manyetik alan sayesinde oluşan ark seperatörlere doğru itilir. Böylece arkın boyu uzar ve incelir. Seperatör plakaları arasında bölünerek kopar. Bazı devre kesicilerde seperatörler özel bir malzemeden yapılmaktadır. Seperatör plakalarında kullanılan bu özel malzeme arkın oluşturduğu yüksek sıcaklık neticesinde bir gaz çıkarır. Bu gazın arkın söndürülmesinde önemli bir etkisi vardır.
Kompakt Şalterlerde gövde ve kapak malzemesi olarak genellikle UL standardına göre (Vo) yanmazlık sınıfına giren cam elyaflı polyester reçinesi litaratürde BMC adı verilen malzeme kullanılmaktadır. Bu malzemenin özelliği 160 C sıcaklığa sürekli olarak dayanabilmesinin yanı sıra mekanik ve elektriksel mukavemetinin çok yüksek olmasıdır. Dielektrik dayanımı bakalit malzemeler için 300kV/cm iken bu değer BMC malzemede 400-450 kV/cm 'dir.
Kompakt şalterlerin seçiminde dikkat edilmesi gereken özelliklerinden biri de LİMİTÖR özelliğidir. Limitör özelliği sabit ve hareketli kontaklar arasındaki zıt manyetik kuvvete dayalı bir özelliktir. Bu zıt kuvvet hareketli kontağı sabit kontaktan kısa devrenin birinci milisaniyesinden itibaren ayırmaya başlar. Kısa devrenin başlamasıyla aynı anda harekete geçen manyetik salıcılar ise; kesici mekanizmasını off pozisyonuna ve kesici kolunu da trip pozisyonuna getirir. Hareketli kontağı sabit kontaktan ayıran akım beklenen kısa devre akımının sekiz hatta onda biri kadar düşük bir akımdır. Beklenen kısa devre akımı; limitör özelliği olmasaydı devreden sürekli geçecek bu da şalterin koruduğu devreye zarar verecektir. Aynı zamanda limitör özelliği şalterin kısa devre açma süresini oldukça düşürür.
Bu özellik sayesinde oluşan kısa devre akımı; tepe değerinin onda biri mertebesinde ve 5-6 ms ler gibi daha kısa bir sürede geçecektir buda şalterin bağlı olduğu devredeki milyarlarca lira değerindeki trafoları , kabloları ve cihazları koruyacaktır. Meydana gelen arklar daha düşük seviyede kaldığı için hayati emniyet garanti altına alınacaktır. Termik ve manyetik korumanın yanı sıra limitör özelliği en önemli koruma sistemidir.
Devre kesicilerde dikkat edilmesi gereken en önemli özelliklerden biri de şüphesiz devre kesicinin kısa devre kesme kapasitesidir. Devre kesicilerle ilgili standart TS EN 60947-2'nin testlerinde de en önemli deneyleri Icu ve Ics testleri oluşturmaktadır. Icu yani standartlardaki adıyla " beyan nihai kısa devre kesme kapasitesi" , şalterin iki kez maksimum keseceği kısa devre akımıdır. Yani Icu=35kA olarak beyan edilen kısa devre kesme kapasitesi 35kA(35.000 A) 'lik kısa devre olduğunda şalterin görevini yerine getirmesini (açması) ve akabinde kısa devre hali devam ederken şalter kurulduğunda tekrar açma yapmasını ve dielektrik dayanım doğrulanması, aşırı yük salıcılarının doğrulanması gibi bir dizi deneyden başarılı çıkmasını ifade eder. Ics' de yukarıda belirtilen manevra sayısı üçtür. Yani şalterin dayanabileceği üç kısa devre akımının maksimum değeridir.
Kısa devre kesme kapasitesi büyük olan devre kesicinin elektriksel ömrü de uzundur. Yani 16 kA'lik bir devre kesicinin elektriksel ömrü ile 35 kA'lik devre kesicinin elektriksel ömrü aynı değildir.
Sistemin kısa devre kesme kapasitesine uygun devre kesici seçilmemesi halinde can kaybı, yangın, enerji kesintisi, cihazların zarar görmesi, arızaların artması gibi bir çok olumsuz ve kötü sonucun oluşacağı aşikardır. Artık evlerimizde kullandığımız otomatik sigortalar bile 10 kA kesme kapasitesine sahipken bir tesiste kullanılan şalterlerin kesme kapasitelerinin 35kA şalterin altında olmaması gerekmektedir. Şalterin kısa devre kesme kapasitesini kullanılacağı yere göre tespit edilmesi ve bir üst değerin seçilmesi size tavsiyemiz olacaktır.
Bunun yanı sıra kompakt şalterlerini toroidal trafo, kaçak akım rölesi ve açtırma bobini kombinasyonu yaparak kaçak akım koruma veya yangın koruma şalteri olarak kullanmakta mümkün. Devre kesiciye açtırma bobini veya düşük gerilim bobini takarak ve çeşitli röle kombinasyonları kullanarak farklı işlevlerde de kullanabiliriz.
Bilinçli ve ne istediğini bilen bir toplum olmak için çok çalıştığımızı söyleyebilirim. Çarşıdan pazardan alışveriş yaparken bile aldıklarımızı inceliyor, seçerken kriterler koyuyoruz. Teknik adamlar olarak özellikle insan hayatını ilgilendiren konularda da bu hassasiyeti gösterdiğimizden kuşkum yok açıkçası. Konumuz elektrik olunca; elektrikten korunmak için özellikle insan hayatı açısından tehlikeli olması ve vereceği maddi kayıplar düşünüldüğünde kullanacağımız cihazların seçiminde de kriterlerimiz olmalı pek tabii.
Sponsorlu Bağlantılar
Gerek devre kesiciler gerekse diğer koruma cihazlarını seçerken muhakkak standartlara uygun malzeme olmasına dikkat etmeliyiz. Devre kesiciler şu an yürürlükte olan TS EN 60947-2 standardına uygun imal edilmeli ve bu standardın işaretini üzerinde taşımalıdır.
Devre kesicinin tanımını yapmak istersek ; normal işletme şartlarında devreyi kapamaya, kesmeye ve bu devrenin akımını taşımaya, kısa devre ve aşırı akım gibi normal dışı şartlarda ise devreyi otomatik olarak kesmeye yarayan mekanik açma- kapama cihazıdır diyebiliriz. Bir devre kesicinin devreyi açma kapama işleminden başka en önemli fonksiyonu; normal dışı şartlarda devreyi korumasıdır.
Devre kesicilerin koruma fonksiyonları yerine getirebilmesi için TS 1058/EN 60947-2 standartlarında tanımlanan bazı ünitelere sahip olması gerekir. Salıcı olarak tarif edilen bu üniteleri aşağıdaki gibi tarif edebiliriz:
Aşırı akım salıcıları
Aşırı akım salıcıları aşırı yük ve ani akım değerlerinde çalışan salıcılardır. Devreden çekilen akım, kesicinin anma akım değerini aştığı durumlarda ters zaman gecikmeli çalışarak, devre kesiciyi açtırırlar. Genellikle ters zaman gecikmeli olarak çalışırlar. Akımın değeri arttıkça açma süresi küçülür. Kısa devre şartlarında açan salıcılar devre kesicinin, kısa devre akımı ayar değerini aştığı devreyi çok kısa bir sürede ani olarak açan salıcılardır.
Düşük gerilim salıcıları
Elektrik devrelerinde gerilimin belli bir değerin altına düşmesi veya üç fazlı devrelerde fazlardan birinin kesilmesi çeşitli cihazların yanarak arızalanmasına neden olabilir. Örneğin; üç fazlı motorun fazlarından birinin kesilmesi ile diğer fazlar aşırı yükleneceğinden motor yanacaktır. İstenildiğinde devre kesiciye düşük gerilim bobini takılarak bu gibi arızaların oluşması önlenmektedir. Aşağıda düşük gerilim bobini ile ilgili bağlantı şeması verilmiştir:
Şönt salıcılar
Devre kesiciyi uzaktan açtırmak için kullanılır. Bir şönt açtırma bobini TSE standardına göre ( TS EN 60947-1 madde 7.2.1.4 'ye göre ) şönt açtırma salıcısına bir gerilim uygulandığında besleme geriliminin %70 i ile %110' u arasında açtırma yaptırabilmelidir.
Aşırı akım salıcıları tüm devre kesicilerde mevcut olup düşük gerilim ve şönt salıcılar müşteri isteği üzerine kesiciye ilave edilebilir.
Devre Kesicileri aşırı akım salıcı cinsine göre iki tipte üretilebilmektedir : Termik Manyetik ve Elektronik Tip Termik Manyetik devre kesicilerde termik koruma(aşırı yük şartlarında koruma) devre kesicinin bimetal kısmı ile sağlanmaktadır. Bimetal bildiğiniz gibi uzama katsayıları farklı iki metalin birleşmesiyle oluşur. Bimetal ısındığında uzaması daha az olan metale doğru bükülür. Böylece kesici mekanizmasının açılmasına yardımcı olan bir tırnağı kurtararak kesiciyi devre dışı bırakır. Bimetalin bükülmesi kesicinin içinden geçen akımla doğru orantılıdır. Zira akımın artması sıcaklığın artması demektir. Bu şekilde anma akımın üstündeki yük akımlarında, kesicinin aşırı akım koruma işlemi bimetal sayesinde gerçekleşir.
Manyetik koruma işlevi (kısa devre şartlarında koruma) devre kesicilerde kısa devre akımının meydana getirdiği manyetik alanın oluşturduğu mıknatıslanma ile çalışan mekanik bir düzenek ile sağlanır.
Elektronik devre kesicilerde ise aşırı akım salıcıları elektronik devre ile kontrol edilir. Ayrıca devre kesicilerde yüksek kısa devre akımlarında (>15In), elektronik açtırma ünitesinden hariç her bir faza kısa devre akımının manyetik etkisiyle çalışan mekanik açtırma düzeneği konarak elektronik devrede oluşabilecek arıza ihtimali ortadan kaldırılmış olur. Kesicilerin açma süreleri kesicinin ve çevrenin sıcaklığından bağımsızdır. Ayrıca elektronik devre kesiciler de bilgisayar bağlantısı ile akım, gerilim vb. değerleri takip etmek mümkündür. Elektronik devre kesicilerin bir avantajı da anma akımı ayar sahalarının oldukça geniş olmasıdır.
Bir devre kesicinin en önemli parçası kontaklarıdır. Kesicilerde kesilen ve taşınan akım değerleri ile konstrüksiyon göz önüne alınarak kontak alaşımı belirlenir. Daha çok gümüş, grafit,nikel ve wolfram alaşımlı kontaklar kullanılır. Sabit kontaklarda daha yumuşak yapıda olan gümüş-grafit, hareketli kontaklarda ise daha sert bir alaşım olan gümüş-wolfram kullanılmaktadır. Ayrıca hareketli kontaklara bombeli bir yapı verilerek geçiş direnci küçültülmektedir. Bu şekilde açıp kapama esnasında bombeli yapıya sahip hareketli kontaklar yumuşak sabit kontaklar üzerinde yer yaparak iyi bir örtüşme yüzeyi sağlanmış olur.
Hareketli kontaklar sabit kontaklar dan ayrılırken kontaklar arasında bir süre havadan akım akmaya devam eder. Oluşan bu arkın kısa sürede söndürülmesi gerekir. Devre kesicinin kontakları üzerine yerleştirilen seperatörler sayesinde oluşan arkın kısa sürede söndürülmesi sağlanır. Arkın etrafında oluşan manyetik alan sayesinde oluşan ark seperatörlere doğru itilir. Böylece arkın boyu uzar ve incelir. Seperatör plakaları arasında bölünerek kopar. Bazı devre kesicilerde seperatörler özel bir malzemeden yapılmaktadır. Seperatör plakalarında kullanılan bu özel malzeme arkın oluşturduğu yüksek sıcaklık neticesinde bir gaz çıkarır. Bu gazın arkın söndürülmesinde önemli bir etkisi vardır.
Kompakt Şalterlerde gövde ve kapak malzemesi olarak genellikle UL standardına göre (Vo) yanmazlık sınıfına giren cam elyaflı polyester reçinesi litaratürde BMC adı verilen malzeme kullanılmaktadır. Bu malzemenin özelliği 160 C sıcaklığa sürekli olarak dayanabilmesinin yanı sıra mekanik ve elektriksel mukavemetinin çok yüksek olmasıdır. Dielektrik dayanımı bakalit malzemeler için 300kV/cm iken bu değer BMC malzemede 400-450 kV/cm 'dir.
Kompakt şalterlerin seçiminde dikkat edilmesi gereken özelliklerinden biri de LİMİTÖR özelliğidir. Limitör özelliği sabit ve hareketli kontaklar arasındaki zıt manyetik kuvvete dayalı bir özelliktir. Bu zıt kuvvet hareketli kontağı sabit kontaktan kısa devrenin birinci milisaniyesinden itibaren ayırmaya başlar. Kısa devrenin başlamasıyla aynı anda harekete geçen manyetik salıcılar ise; kesici mekanizmasını off pozisyonuna ve kesici kolunu da trip pozisyonuna getirir. Hareketli kontağı sabit kontaktan ayıran akım beklenen kısa devre akımının sekiz hatta onda biri kadar düşük bir akımdır. Beklenen kısa devre akımı; limitör özelliği olmasaydı devreden sürekli geçecek bu da şalterin koruduğu devreye zarar verecektir. Aynı zamanda limitör özelliği şalterin kısa devre açma süresini oldukça düşürür.
Bu özellik sayesinde oluşan kısa devre akımı; tepe değerinin onda biri mertebesinde ve 5-6 ms ler gibi daha kısa bir sürede geçecektir buda şalterin bağlı olduğu devredeki milyarlarca lira değerindeki trafoları , kabloları ve cihazları koruyacaktır. Meydana gelen arklar daha düşük seviyede kaldığı için hayati emniyet garanti altına alınacaktır. Termik ve manyetik korumanın yanı sıra limitör özelliği en önemli koruma sistemidir.
Devre kesicilerde dikkat edilmesi gereken en önemli özelliklerden biri de şüphesiz devre kesicinin kısa devre kesme kapasitesidir. Devre kesicilerle ilgili standart TS EN 60947-2'nin testlerinde de en önemli deneyleri Icu ve Ics testleri oluşturmaktadır. Icu yani standartlardaki adıyla " beyan nihai kısa devre kesme kapasitesi" , şalterin iki kez maksimum keseceği kısa devre akımıdır. Yani Icu=35kA olarak beyan edilen kısa devre kesme kapasitesi 35kA(35.000 A) 'lik kısa devre olduğunda şalterin görevini yerine getirmesini (açması) ve akabinde kısa devre hali devam ederken şalter kurulduğunda tekrar açma yapmasını ve dielektrik dayanım doğrulanması, aşırı yük salıcılarının doğrulanması gibi bir dizi deneyden başarılı çıkmasını ifade eder. Ics' de yukarıda belirtilen manevra sayısı üçtür. Yani şalterin dayanabileceği üç kısa devre akımının maksimum değeridir.
Kısa devre kesme kapasitesi büyük olan devre kesicinin elektriksel ömrü de uzundur. Yani 16 kA'lik bir devre kesicinin elektriksel ömrü ile 35 kA'lik devre kesicinin elektriksel ömrü aynı değildir.
Sistemin kısa devre kesme kapasitesine uygun devre kesici seçilmemesi halinde can kaybı, yangın, enerji kesintisi, cihazların zarar görmesi, arızaların artması gibi bir çok olumsuz ve kötü sonucun oluşacağı aşikardır. Artık evlerimizde kullandığımız otomatik sigortalar bile 10 kA kesme kapasitesine sahipken bir tesiste kullanılan şalterlerin kesme kapasitelerinin 35kA şalterin altında olmaması gerekmektedir. Şalterin kısa devre kesme kapasitesini kullanılacağı yere göre tespit edilmesi ve bir üst değerin seçilmesi size tavsiyemiz olacaktır.
Bunun yanı sıra kompakt şalterlerini toroidal trafo, kaçak akım rölesi ve açtırma bobini kombinasyonu yaparak kaçak akım koruma veya yangın koruma şalteri olarak kullanmakta mümkün. Devre kesiciye açtırma bobini veya düşük gerilim bobini takarak ve çeşitli röle kombinasyonları kullanarak farklı işlevlerde de kullanabiliriz.
Kaynak:Elektrik.gen.tr
