4. Kontaktör : 4.1. Kontaktörün Özellikleri:

Transkript

1 4. Kontaktör : Kontaktör, genel anlamda elektrik devrelerini açıp kapamaya yarayan ve bir tahrik sistemi aracılığı ile uzaktan kumanda edilebilen bir tür elektrik anahtarıdır. Kontaktör, devreyi çok sık açıp kapamaya elverişlidir. Kontaktör, bir termik röle yardımı ile tüketicileri aşırı akımlara karşı koruyabilir Kontaktörün Özellikleri: İşletme tarzı bakımından kablo ile uzaktan kumandalı bir anahtar. Çok yerden kumandalı bir anahtar. Bağlama kapasitesi bakımından bir kısmı, güç anahtarı ve bir kısmı da kumanda anahtarı. Tahrik sistemi bakımından nadiren pnömatik ve genellikle doğru veya alternatif akımla çalışan elekromagnetik kumandalı anahtar. Kutup (akım yolu) sayısı bakımından doğru akım sistemi için iki kutuplu, alternatif akım sistemi için iki,üç veya dört kutuplu ve kumanda sistemlerinde dört,altı,sekiz veya on kutuplu anahtar. Kontaktör, çok sayıda açma ve kapamaya elverişlidir (örneğin: 10 milyon açma kapama) Şekil-1 İki yardımcı kontaktörün resmi Şekil-2 Yardımcı kontaktör sembolü 4.2. Yapısı: Bir kontaktör başlıca üç kısımdan oluşur.(şekil 3) Bunlar; Tahrik düzeni, Kontaklar Gövde dir. 1

2 Şekil- 3 Bir kontaktörün temel yapısı Şekil- 4 Kapağı açılmış kontaktör 2

3 Tahrik Sistemi: Elektromanyetik tahrik sistemi; bir demir çekirdekten (nüve), bir bobin ve yaydan oluşur. Demir çekirdek iki parçalıdır. Bunlardan birincisi sabittir ve kontaktör gövdesine sabitlenir. Hareketli parça ise yay yardımı ile (Şekil 5.a) sabit nüveden uzakta durmaktadır. Gövde Hareketli nüve Bakır halka Sabit nüve a) Bobinde gerilim yok b) Bobinde gerilim var Şekil 5 Kontaktörün tahrik sistemi Kumanda bobini alternatif veya doğru gerilimle beslenebilir. Doğru akımda çekici magnetik kuvvet sabittir ve hareketli demir parçayı bırakmaz. Bu nedenle kontaktör gürültüsüzdür. Alternatif akımda çekme kuvvetinin sıfırlanmasını dolayısıyla vınlamayı önlemek için hareketli parçanın değdiği yüzeylere oyuklar açılır ve buralara çıplak iletkenden yapılmış birer bakır halka yerleştirilir. Kontaktörün yapışık kalmaması için çekim yüzeyleri arasında daima bir hava aralığı bulunmalıdır (Şekil 5). Nüvelerin birbirine değen yüzeyleri taşlandıktan sonra kumlandığı için asla el değmemeli ve herhangi bir şekilde temizlenmemeli ve silinmememelidir. Aksi halde parlak olan yüzey oksitlenmeye başlar. Bobinin enerji kesildiğinde aşırı gerilimlerin sistemdeki duyarlı aygıtlara zarar vermesini önlemek için bobin uçlarına AA varistör veya RC elemanları DA varistör veya diyod bağlanır. (Şekil 6). 3

4 A1 A1 A1 A2 A2 A2 b c a Şekil 6 Kontaktörün bobinlerinde oluşan aşırı gerilimleri ve elektronik devrelerindeki arızaları önlemek için söndürme elemanları a) Diyot sadece doğru akımda b) R-C sadece alternatif akımda c) Varistor doğru ve alternatif akımda Kontaklar Kontaktörün en önemli elemanıdır. Bir elektrik devresinin açılıp kapanma noktası kontaklar olduğundan, devrenin hem sürekli çalışması ve hem de devreye gerekli açma kapama kumandasının verilmesi bakımından kontaklar özel bir önem taşırlar. Genel olarak bütün anahtarlarda olduğu gibi her kontaktörde de, her akım yolu için bir kontak takımı kullanılır (Şekil 7 ). Bir kontak takımı sabit ve hareketli kontaktan oluşur.. Akım devresinin kapanması söz konusu olduğunda hareketli kontaklar bir tahrik sistemi yardımıyla sabit kontaklarla temas haline getirilir (Şekil 9 ). Sabit kontaklar gövdeye tespit edilir ve kablolar bağlanabilecek şekilde tasarlanmıştır, hareketli kontaklar ise hareketli nüve aracılığı ile hareket ettirilir. Kontaktörde bulunan kontaklar fonksiyon bakımında iki gruba ayrılırlar: Ana (güç) kontaklar, yardımcı (kumanda) kontaklar Ana Kontaklar Tüketicinin beslendiği ana akım devresi, ana kontaklar üzerinden bağlanır. Onun için bunlar oldukça büyük işletme gerilimi altında büyük akımları sürekli olarak geçirecek ve gerektiğinde devreyi kesecek ve yeniden kapayacak şekilde boyutlandırılırlar. Fonksiyon bakımından ana kontaklar kapatıcı kontak tipindedir. Yani bobinde gerilim yokken açık ve bobinde gerilim varken kapalı duruma gelirler. (Şekil 7) Kontaktörlerde ana kontakların sayısı, kutup sayısı kadardır. Üç fazlı alternatif akım sisteminde kutup sayısı üçtür. Bazı özel hallerde faz hatları ile birlikte nötr hattının da kesilmesi gerekirse, kontak sayısı dört olabilir. Doğru akım devrelerinde iki kutuplu kontaktörler kullanılır. Tahrik mekanizmasına bağlı olarak kontakların kapanmaları ve açılmaları için değişik yapı şekilleri vardır. Kontaktörün en çok aşınan parçası ana kontaklar olduğu için, kontak takımları kolayca değiştirilebilecek şekilde tasarlanırlar ve şekil-1 deki gibi sadece kapak açılarak gerçekleştirilir. Ana kontaklar takım halinde satın alınabilmekte veya fabrikalarda orjinalleri gibi onarılmaktadırlar. Ana kontaklar özel bir alaşımdan yapılır. Böylece geçiş direncinin küçük kalması ve arkın kolay sönmesi sağlanır, kontakların yanması, aşırı aşınması ve yapışması önlenir. Özel alaşım olarak alternatif akımda gümüş kadmiyum oksid (AgCdO kadmiyum oksid % , % gümüş ). Doğru akımda ise gümüş nikel (AgNi % nikel, % gümüş ) kullanılır Yardımcı kontaklar Ana kontaklar ile beraber açıcı veya kapatıcı birçok yardımcı kontak kumanda ve sinyal devrelerini açar ve kapar (Şekil 9). 4

5 Yardımcı kontaklar kullanılarak değişik kumanda işlevleri kolayca gerçekleştirilebilir. Bir kapatıcı yardımcı kontaktan başlatma (start) butonu paralel bağlanarak kontaktörü kendinden tutmada yararlanılır (Şekil 10b ). Bu amaçla kullanılan yardımcı kontağa mühürleme kontağı denir. Böylece start butonu bırakıldıktan sonra kumanda akımının kesilmesi önlenir. Güç kontaktörlerinde sonradan istenen tipte yardımcı kontak ilave edilebilmektedir. Yardımcı kontaklar, kumanda, ihbar, sinyal, ölçme, kilitleme ve mühürleme gibi işlemlerin yerine getirilmesinde kullanılır. Yardımcı akım devrelerini kumanda eden bu anahtar, kontaktörün bir yardımcı elemanıdır. Yardımcı anahtar, çeşitli fonksiyonları olan kontakları içerir. Bunlar Şekil 9 de şematik olarak gösterilmiştir. Başlıca yardımcı kontak tipleri şunlardır: Kapatıcı kontak (Normalde açık = NO) Standartlar ANSI IEC Açıcı kontak (Normalde kapalı =NC) Kapatıcı kontağın sembolü Kapatıcı kontak Hareketli kontak Sabit kontaklar F magnetik çekme kuvveti Şekil 7 Bir kontaktörün bir kutbuna ( kapatıcı kontağına) ait kontak takımı a) Bobinde gerilim yok b) Bobinde gerilim var Kontaktörün bobininde gerilim yok iken, kontak açık yani devreden akım geçmemektedir ( Şekil 7a). Kontaktörün bobinine gerilim uygulandığında, bobinden geçen akımın oluşturduğu elektromanyetik çekme kuvveti F hareketli kontağı çekerek akım yolunu kapatır (Şekil 7b).Bobinde enerji olduğu sürece bu konumunu korur, enerji kesilince kontak açılır ve devreden akım geçmez Açıcı kontak Kontaktörün bobininde gerilim yok iken, kontak kapalı yani devreden akım geçmektedir ( Şekil 8a). Kontaktörün bobinine gerilim uygulandığında, bobinden geçen akımın oluşturduğu elektromanyetik çekme kuvveti F hareketli kontağı çekerek akım yolunu açar (Şekil 8b).Bobinde enerji olduğu sürece bu konumunu korur, enerji kesilince kontak kapanır ve devreden akım geçer. Standartlar ANSI IEC Açıcı kontağın sembolü 5

6 Sabit kontak Hareketli kontak Şekil 8 Bir kontaktörün bir kutbuna ( açıcı kontağına) ait kontak takımı a) Bobinde gerilim yok b) Bobinde gerilim var. F magnetik çekme kuvveti A1-A2 : : :. Şekil 9 Kontaktörün komple sembolü 4.3 Çalışması : Eloktromagnetik kumandalı bu anahtarın bobinine gerilim uygulanınca, elektromıknatıs hareketli nüveyi sabit nüveye doğru çeker ( Şekil.5.b). Hareketli kontaklar da hareketli nüve ile beraber hareket eder, önce açıcı yardımcı kontaklar açılır ( Şekil.20) ve daha sonra (çok kısa bir an) ana kontaklar ile kapatıcı yardımcı kontaklar kapanır ( Şekil.7 ) sabit kontaklar üzerine bastırır ve bu konumda tutar (Şekil 10). Böylece tüketici devresi kapanır ve alıcı beslenir. Elektro mıknatıs bobininin akım devresi açılırsa veya herhangi bir nedenle şebeke gerilimi kesilirse, hareketli kontaklar yay kuvveti ile açılır. Bu çalışma ilkesi sayesinde kumanda devresinin küçük gücü ile alıcı devresinin büyük gücü kumanda edilebilir. Bir kontaktör bobinine gerilim uygulanınca ; önce açıcı yardımcı kontaklar açılır daha sonra Ana kontaklar ile kapatıcı yardımcı kontaklar kapanır. 6

7 Şekil 10 Köntaktörün çalışması 4.4.Kullanım sınıfları, ömür ve standartlar Uygulamada seçimi kolaylaştırmak için kontaktörler alternatif ve doğru akımlarda motorların işletme biçimlerine göre sınıflara ayrılmıştır (Tablo 1). Akım Kullanım Kullanma yeri türü Sınıfı AC-1 Endüktif olmayan veya çok az endüktif olan yükler, direnç ocakları AA AC-2 Bilezikli ASM: Yol verme, ters akımla frenleme, yön değiştirme DA AC-3 AC-4 DC-1 DC-2 DC-3 DC-4 DC-5 Tablo 1 Kontaktörlerin kullanma sınıfları Kafesli ASM: Yol verme, çalışırken devreden çıkarma Kafesli ASM: Yol verme, ters akımla frenleme,yön değiştirme, dur kalk yapma Endüktif olmayan veya çok az endüktif olan yükler, direnç ocakları Şönt motor: Yol verme, çalışırken devreden çıkarma Şönt motor: Yol verme ters akımla frenleme, yön değiştirme, dur kalk yapma Seri motor: Yol verme, çalışırken devreden çıkarma Şönt motor: Yol verme ters akımla frenleme, yön değiştirme 7

8 Üreticiler kontaktörlerin kullanım değerlerini motorlar için doğrudan motor gerilimine, gücüne ve AC3, AC4 sınıflarına göre verirler. AC1 sınıfındaki yükler için akım değeri, üç fazlı kondansatörlerde ise gerilime göre reaktif güç belirtilir. Bu uygulamayı bir kontaktör örneğinde açıklayalım, Şebeke Gerilimi V AC-3 motor gücü kw AC-4 motor gücü 7, kw AC-1 ısıtıcı akım 90 A Kondansatör gerilimi V Kondansatör gücü kvar Bir kontaktörde bulunan çok sayıda uçlar DIN EN de standartlaştırılmış simgeler ile birbirinden ayırt edilir. Buna göre Ana kontaklar tek rakamlı 1,2,3,4,5,6, sayıları ile yardımcı kontak uçları çift rakamlı 13,14,21,22,31,32,43,44,53,54 sayıları ve bobin uçları A1, A2 ile işaretlenir. Yardımcı kontak uçlarındaki iki rakamdan birincisi sırayı,ikincisi kontak türünü (1 ve 2:. açıcı, 3 ve 4:kapatıcı ) kontağı gösterir. Kontaktörler daima düşey bir düzeye yerleştirilir. Çok sayıda açma ve kapamaya elverişlidirler,. Kontakların ömrü daha kısadır, işletme biçimlerine bağlıdır ve kullanım sınıfındaki rakamın artışı ile azalır yani en uzun ömür AC-1 için elde edilir. Bütün işletme biçimlerinde kontak ömrü artan işletme akımı ile azalır. Kontaktörün ömrünü mekanik ömür belirler. Kontaktörün mekanik ömrü kontakların ömründen çok daha uzundur. Kontaktörün ömrü birkaç milyon açma kapama olabilir. Saatte ortalama 40 açma kapama ve günde 8 saat işletme esas bu ömür 10 yıl sürer Elektrik tesislerindeki tüm aygıtlar da kullanıldıkları ülkenin standartlarına uymak zorundadır. IEC ve 5 (Uluslararası Elektroteknik Komisyonu), TS 3629 (Türkiye), VDE 0660 T.102 ve 200 ( Almanya), UL 508 (ABD), C 22.2 ve 14 (Kanada ). Dünyadaki küreselleşme hareketi nedeniyle bir çok ülke ulusal standartlarını IEC yayınları ile uyumlu hale getirmekte çoğu kez IEC yayınlarını aynen kabul etmektedir. ABD ve Kanada şimdilik bu gelişmenin dışında kalmaktadır. Standartlara uygunluk AB içinde yapımcı firma tarafından garanti edilir. Standartların öngördüğü uygunluk deneyleri yetkili laboratuarlar tarafından yapılır. NEMKO (Norveç),SEMKO (İsveç), SETI (Finlandiya), DEMKO (Danimarka). SEV (İsviçre)... Kaynaklar: Prof.Dr. Mustafa BAYRAM, 1990, KONTAKTÖR, Matbaa Teknisyenleri Basımevi (erişim tarihi ) (erişim tarihi ) 8