S.D.Ü. MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK ve HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ TESİS ORGANİZASYONU ÖDEVİ KONU: TERMİK RÖLELER AŞIRI AKIM RÖLELERİ KORUMA RÖLELERİ HAZIRLAYAN: ALPER KAĞAN YÜCEER 9811008024 ISPARTA-2002
Manyetik Röleler elemanıdır. Röle,bobinine verilen akım ile devrede anahtarlama görevi yapan bir devre Manyetik röleler ;silindir biçiminde yalıtkan ortası boş bir makaraya sarılmış bobin,makaranın ortasına geçirilmiş bir ucu ortak kontağa bağlı bir palet ve normalde açık - kapalı kontaklardan oluşur. Manyetik röleler bobinine verilen küçük akım değeriyle mıknatıslanarak makaranın ortasındaki demir nüveyi kendine doğru çeker ve kontaklar konum akım geçişini durdurur. Normalde açık kontak ise kapanarak akım geçişine izin verir.verilen akım Elektronik devrelerde daha çok DC akımdır. Bobinden geçen akım kesildiğinde makaraya sarılmış bobin mıknatıslığını kaybeder ve palette serbest kalır.palet bir yay yardımıyla eski konumuna getirilir. Manyetik rölelerde akım kesildiğinde mıknasiyetliğin kalmaması için yumuşak demir nüve kullanılır. Akım kesildiği anda palet ve kontaklar eski haline döner. Manyetik rölelerde kontaklardan paletin çekilmesiyle ani olarak akım geçişi başlar veya durur.bu sırada iki kontak arasında ark meydana gelir.bunun sonucunda ise kontakların değme yüzeylerinde zamanla oksitlenmeler meydana gelir.oksitlenmeyi azaltmak için kontaklar Platin,Tungsten ve Bakır üzerine Gümüş kaplanarak imal edilirler.fakat yinede belirli zamanlarda kontakların değme yüzeyleri ince bir zımpara veya ince bir eğe ile temizlenmelidir. Rölelerin kullanılacağı akım ve gerilimler çok dikkatli incelenmeli bobin ve kontakları ona göre seçilmelidir. Rasgele bir röleyi incelemesini yapmadan istediğimiz bir devrede kullanamayız.rölenin üzerinde genellikle bobininin direnci - akım değeri veya direnci - gerilim değeri yada üçü de yazılıdır.
AŞIRI AKIM RÖLELERİ Aşırı akımların yüke (motor veya devre) vereceği zararları önlemek için kullanılırlar. Aşırı akım koruma röleleri yaptıkları iş bakımından sigortalara benzetilebilirler fakat çalışma karakteristikleri bakımından sigortalar sadece hatları korurlar yük olarak bağlanan elemanı koruyamazlar. Yük fazla akım çektiğinde çekilen bu fazla akım aşırı akım rölesinden geçeceğinden aşırı akım rölesinin kontağı çekilir ve böylece yük devreden çıkmış olur. TERMİK AŞIRI AKIM RÖLESİ Termik röle ısıtıcı, kontak ve bimetal elemanlardan oluşur. Diğer rölelerden farkı bimetalin üzerine yerleştirilmiş ısıtıcı yardımıyla çalışmasıdır. Isıtıcı yüke bağlanır. Yükteki yüksek bir akım ısıtıcıya direkt olarak verilir. Isıtıcı içerisinde bulunan bimetal yapısı itibari ile genleşme katsayıları farklı iki tür metaldan oluşmuştur. Isı arttıkça genleşme katsayısı yüksek olan metal bükülür ve kontağı açar. Bu şekilde yük korunmuş olur. Termik röle kontak kapalı ve açık durumları şekillerde gösterilmiştir. Sekil A bimetalin kontaklar ile temas halinde olduğunu yani rölenin kapalı olduğunu göstermektedir. Sekil B ise bimetal sıcaklık vasıtasıyla kontaktan ayrılmış ve röle kontağını açmıştır.
1 2 kontaklar 1 2 kontaklar bimetal bimetal R koruyucu tüp ısıtıcı R ısıtıcı 3 3 sekil A sekil B FAZ DÜZENLEYİCİ RÖLE fr-02 faz düzenleyici röleleri üç fazlı sistemlerde faz sırasının önemli oldugu uygulamalar icin üretilmiştir. Eğer R, S, T fazları doğru düzende ise iç röle çekilmez fakat R, S, T sırası yanlış ise dış röleye elektrik verilir ve yer degiştirmiş olan fazlar röle yardımıyla yer değiştirtilerek problem çözülür. Bu tür röleler asansör, su boşaltma pompalarında kullanılır. Şekli aşağıda verilmiştir internal phase sequence relay M p R S T external phase sequence relay R S T M p M p Phase-Sequence Relay
BLİNK RÖLE Ihbar sistemlerinde, akustik ve optik ikazların kesintili çalışması için kullanılan bir flaşör röledir A1 ve a2 uçlarına uygun işletme gerilimi uygulandığı anda çalışmaya başlar, çıkış rölesi ayarlanabilir zaman aralıkları ile 0,5 sn lik impuls lar üretir. BLINK RÖLE a 1 a 2 1 2 3 faz m p çikis 0,5 sn t 1 t t 1 =1-10 sn ayarli
KORUMA RÖLELERİ Bağımlı ve bağımsız koruma röleleri enerji dağıtım sistemlerinde transformatör, jeneratör, enerji nakil hattı gibi ekipmanları kısa devre ve toprak kaçağına karşı korumak için kullanılırlar. Bu koruma işlemi gerçekleştirilirken göz önüne alınacak en önemli kural selektif koruma şartını sağlamaktır. Selektif korumanın amacı şebekenin herhangi bir bölümünde meydana gelen arızayı minimumda sınırlamaktır. Bunun için, yalnız arızayı bölümü en kısa zamanda devre dışı bırakmak gerekir. Selektif koruma planlaması yapılırken devre veya şebekenin tümü göz önünde bulundurulmalıdır. test 5 akım 2 6 ani gecikme 3 4 reset 1 DC 7 koruma rölelerine bir örnek bağımsız sekonder koruma röleleridir. Şekilden de görüleceği gibi tek bir faz birimi 7 ayrı bölümden oluşmaktadır. Röle girişindeki akım trafosundan gelen akım bilgisi, giriş devresi (2) tarafından filtre edilerek ve düzenlenerek akım ayar ve start devresine (3) ve ani açma devresine (5) iletilir. (3) nolu devre, giriş devresinden akım bilgisini, ayarlanan akım değeri ile karşılaştırır. Eğer gelen akım değeri ayarlanan akım değerinden büyük ise, röle üzerindeki ışık söner. Işık söndüğü anda (4) nolu gecikme zaman devresi çalışarak sayma işlemini başlatır. Ayarlanan süre sonunda, arıza durumu devam ederse çıkış rölesi çektirilir (7) ve koruma fonksiyonu gerçekleşir
BUCHOLZ RÖLELERİ Güç transformatörlerinde meydana gelen bir iç arızada, gaz oluşumunun etkilerini araştıran BUCHOLZ, kendi adıyla anılan bir röleyi gerçekleştirmiştir. Rölenin mekanik yapısını oluştururken, gaz birikimi ve yağ akış hızı gibi özellikleri değerlendirmiştir. Basit yapısı nedeniyle ucuz olmasına rağmen iç arızada oldukça süratli bir koruma elemanıdır. Arıza anından itibaren 50-100msn. İçinde çalışmasının mümkün olduğunu göstermiştir BUCHOLZ RÖLESİNİN ÇALIŞMA SEBEBİ Bucholz rölesinin çalışmasından sonra, rölenin üst kısmında toplanan gazın incelenmesi halinde, arızanın oluşumu hakkında bilgi edinmek mümkündür. Bu amaca yönelik olarak Bucholz rölesinin üst kısmı cam kap içine alınır veyahut bu kısma bir gözetleme penceresi açılır. Söz konusu cam kap veya gözetleme penceresinden, oluşan gazın miktarı ve renginin belirlenmesi sonucu arıza hakkında yeterli bir bilgiye sahip olunabilir. 1. Toplanan gaz miktarı arıza büyüklüğü hakkında bilgi verir. 2. Toplanan gazın renginden arıza nedeni büyük ölçüde anlaşılır. Beyaz renkli gaz, kağıt izolasyonunun yandığını Siyah veya gri renkli gaz izolasyon yağının yandığını Sarı renkli gaz ağaç kısımların arızaya uğradığını Renksiz olan gaz ise hava olduğunu belirtir. EMR (ElectroMechanical Relays) Multi pole özelliği vardır. (Birden çok yük devresini anahtarlayabilirler.) Kullanılma alanı esnektir. (Yüksek güç uygulamalrında kullanılabilirler.) Aşırı yüklenme Overload durumlarında yüksek direnç özelliği göstererek koruma sağlar. Bir tür koruma rölesi görevi üstlenir.
Kontakların direnci çok düşüktür. Öyleki bir yarıiletken kontak direncinden daha küçüktür. Bu yüzden harici bağlanacak bir soğutucuya ihtiyaç duyar. Yüksek güç uygulamalarında bu avantaj ve dezavantajı sayesinde soğutucu kullanılmaz ise yarıiletken yapısı bozulur ve kullanılmaz hale gelir. Açık kontaklar arasında yüksek izolasyon direnci ve dielektrik dayanıklılık özelliği gösterirler. galvanic separation Input, relay coil contacts, output Control coil voltage magnetic component Electromechanical relay EMR contact switching Bu yüzden elektromekanik röleler aşağıda belirtilen uygulama ve durumlarda kullanılmalıdırlar Rölenin özel bir amaç yerine geniş bir kullanım alanında kullanılması gerekiyorsa Kontağa bağlanacak yükün AC veya DC polarizasyonu bilinmiyorsa Aşırı yüklenme durumlarında korunması gereken yüksek maliyetli devreler varsa Bu tip rölenin kullanılması yarıiletken özelliği yüzünden giriş gücü ayarlanarak kullanılmalıdır. SSR (Solid-State Relay) Sınırlı anahtarlama özelliğine sahiptirler. Bu özellikleri kullanılan chip in boyutuna ve ısıl direncinegöre değişir. AC ve DC anahtarlama için harici anahtarlama elemanlarına ihtiyaçları vardır.
Anahtarlama ömrü tamamen mekanik bir rölenin ömrüne oranla çok daha uzundur AC uygulamarda özel noktalarda anahtarlama yapabilirler. Örneğin yük akımı sıfır düzeyine geldiğinde kontak kapatır ve yük gerilimi sıfır düzeyine ulaştığında kontak açarlar. Koruma devrelerine ve çok hızlı çalışan sigortalar ihtiyaçları vardır. Harici elektriksel faktörlerden (dalgalalanma, keskin artışlar ve güçlü elektriksel alanlar) fazla etkilenirler. Özel yarıiletken ayırma (galvanic separation) bölümü yük devresinin kapalı konumunda aktif değildir Dış soğutmaya ihtiyaç duyarlar. Mekanik rölelere nazaran çok sessiz çalışırlar. Uygulama ve reaksiyon hızları yüksektir. Toz, gaz gibi dış etkilerden etkilenmezler. galvanic separation Input,, output Control coil voltage intermediate signals optoelectronics, capacitive coupling etc Solid-state relays SSD contact switching Bazı özel uygulamalarda kullanılmaları daha uygundur. Yüksek anahtarlama hızı ve yüksek frekans istendiğinde Kontaklarda ark ve sıçramaların istenmediği durumlarda Elektronik devrelerin direkt kontrolünün istendiği durumlarda kullanılmaları uygundur.
Bazı özellikler bakımından SSR ve EMR karşılaştırması tabloda yapılmıştır. Tablo incelenerek SSR ve EMR hakkında daha detaylı bilgiye sahip olabiliriz. KARŞILAŞTIRMA ELEKTROMEKANİK RÖLE (EMR) KATI-HAL RÖLESİ(SSR) karakteristik SSR EMR Kontak konfigürasyonu - + Çoğullanmış kontak - + Anahtarlama özelliği(ac,dc) - + ON durumunda voltaj düşümü - + Sıfır akım/gerilim anahtarlama + - Anahtarlama frekansı + - Röle ömrü + - Yük devresi galvanic - + separation Aşırı yüklenme yeteneği - + Dalgalanmada gösterdiği - + direnç Giriş gücü + - Cevap verme zamanı + - Kararsız durumlar - + Akım/gerilim sıçramaları + - Boyutlar - + Maliyet - + KAYNAKLAR: http://www.schrackrelays.com/pdf/c0_v4bg_2.pdf http://controlparts.com/klockner.moeller/z00-overload-relays.htm http://www.ad.siemens.de/cd/sirius/html_76 http://www.electroswitch.com/ Endüstriyel Elektronik--Kadir Çetin