KORUMA ROLELERİ Motorda meydana gelen bir arıza tüm sistemin durmasına neden olacaktır. Bu nedenle motor stator sargılarının düşmanı olan ısı artışına karşı korunması gereklidir. Sargı için izin verilen ısı değeri aşıldığında sargıların bir eleman yardımı ile devreden çıkarılması gerekir. Bu nedenle değişik sebeplerden dolayı oluşan ısı artışı tespit edilerek motora enerji veren kontaktör devre dışı bırakılmalıdır. Bu işlem arıza türüne uygun koruma röleleri tarafından yapılır. Elektrik tesislerinde aşırı yüklemenin ve aşırı akımın baş göstermesine bazı anormal işletme şartları ve arızalar yol açar. Motorların termik aşırı yüklenmelerinin en önemli sebepleri şunlardır: Yüksek veya düşük gerilim İki faza kalma. Aşırı yükleme Sık kalkınma ve durma Rotor sıkışması Koruma rölesi dendiğinde, bir devredeki elektriksel büyüklüklerden birini sürekli olarak kontrol eden ve ölçen, bu büyüklükte anormal bir değişiklik baş gösterdiği zaman elektriksel yönden gerekli koruma kumandalarını veren bir cihaz anlaşılır. Aşırı akım röleleri Aşırı akımların elektrik motorlarına vereceği zararları önlemek için kullanılan elemanlara aşırı akım rölesi adı verilir. Elektrik devrelerinde kullanılan sigortalarda koruma görevi yaparlar. Ancak motoru tam anlamıyla koruyamazlar. Sadece bulundukları hatları korurlar. Aşırı akım rölesi, sürekli olarak bir devreden geçen elektrik akımının termik etkisini kontrol eden ve ısınma, müsaade edilen belirli bir seviyeyi geçtiğinde kontaktörün bobin devresini açarak akımın kesilmesini sağlayan bir ölçme ve koruma rölesidir. Aşırı akım röleleri motorlara seri olarak bağlanırlar. Yani bir aşırı akım rölesinden motorun şebekeden çektiği akım geçer. Çalışma anında motor akımı kısa bir süre için normal değerinin üzerine çıkarsa bu aşırı akım motora bir zarar vermez. Aşırı akımın motordan sürekli olarak geçmesi, motor için sakınca oluşturur. Çünkü uzun süre geçen aşırı akım, motor sargısında ısı artışına sebep olur ve motoru yakar. Bu nedenle kısa süreli aşırı akımlarda aşırı akım rölesinin çalışıp motoru devreden çıkarmaması gerekir Motor yol alma anında çektiği aşırı akım bu duruma örnek olarak gösterilebilir. Böyle geçici durumlarda rölenin çalışması, geciktirici bir elemanla önlenir. Herhangi bir nedenle motor aşırı akım çektiğinde, aynı akım aşırı akım rölesinden de geçeceğinden, aşırı akım rölesinin kontağı açılır. Açılan 1
kontak motor kontaktörünün bobin enerjisini keser. Kontaktör güç kontaklarını açarak motoru devreden çıkarır ve yanmaktan korumuş olur. Üzerinden geçen aşırı akım nedeniyle artan bir aşırı akım rölesi, röle üzerinde bulunan reset butonuna elle basılarak kurulur. Yalnız aşırı akım rölesini kurmadan önce, rölenin atmasına neden olan arızanın bulup giderilmesi gerekir. İş tezgâhlarında kullanılan aşırı akım röleleri elle kurulur. Bazı buzdolaplarında kullanılan aşırı akım röleleri, devrenin açılmasından bir süre sonra otomatik olarak normal konumlarına dönerler. Aşırı akım rölesi ısıtıcı elemanları motor devresine seri bağlanmalı, Aşırı akım rölesinin kapalı kontağı (95-96) kontaktör bobinine seri bağlanmalı, Motor anma akımı aşırı akım rölesinin minimum ve maksimum değerleri arasında olmalı. Aşırı akım rölesi mutlaka bir kontaktör ile birlikte kullanılmalı. Şekil Kontaktör ve aşırı akım rölesi Bimetal şerit, ısı karşısında uzama katsayıları farklı olan iki madeni çubuğun bir araya gelmesinden oluşur. Bu farklı madeni şeritler, basınçlı kaynak, haddeleme, perçin veya kaplama yolu ile birbirinden ayrılmayacak şekilde üst üste tesbit edilirler. Madeni şeritlerin uzama katsayılarının farklı olması sebebi ile, ısındığı zaman bimetal çubuk eğilir. Çubuğun hareketi ile bir kuvvet oluşur. Bundan yararlanarak bir kumanda kontağının açılması veya kapanması sağlanır. Çubuk soğuduğunda başlangıç durumuna geri gelir ve yeniden çalışmaya hazır hale gelir. Tüketici akımını kontrolü için bu akım ile bimetal çubuğun ısıtılması gerekir. Elektrik akımını oluşturduğu ısı (cal) cinsinden 2 Q 0,24* I * R* t olup burada I(A) yük akımını, R(Ω) direnci gösterir ve t(s) süredir. Bimetal çubuğun ısıtılması için çeşitli metotlardan yararlanılır. I Bimetal I Şekil Değişik bimetaller I a. Direkt ısıtma b. Endirekt ısıtma c. Akım trafosu üzerinden Şekil Bimetal çubuğun ısıtılması 2
Direkt ısıtma: Burada bimetal çubuk, akım yoluna seri bağlanır. Tüketici akımının tamamı bunun üzerinden geçer. Bimetal çubuğun ısınması ve üzerinden geçen akım şiddetine bağlıdır. Endirekt ısıtma: Bimetal çubuk bir ısıtıcı sargı aracılığıyla ısınır. Küçük akımlarda (I<16A) en çok bu yöntem uygulanır. Akım transformatörü üzerinden ısıtma: Büyük güçlü dolayısıyla büyük akımlı motorlarda ve OG tesislerinde ısıtıcı bimetal akım transformatörü üzerinden beslenir. Üç fazlı bir sisteme ait motor akımı tarafından dolaylı ısıtılan üç adet bimetal vardır. Ortam sıcaklığı 30 0C olduğu kabul edilirse ısınan bimetal işaret edildiği gibi sola doğru eğilirler ve böylece belirli bir akımda açma çubuğuna dayanırlar. Açmanın gerçekleşebilmesi için açma çubuğu, açma kolunu itmesi gerekir. Fakat açma kolunu itmesi gereken sıcaklığı düzenleyici şerit aynı özelliklere sahip bimetal çubuktan yapılmıştır. Ançak bu çubuk akımla değil ortam sıcaklığı ile ısıtılmıştır. 30 0C ortam sıcaklığında bu çubuk da diğer bimetal çubuklar kadar kıvrılır. Akımla ısıtılan bimetal çubuklar ile serbest bimetal çubuklar arasında aralık daima sabit kalır. Bu sayede akımla ısıtılan bimetal çubuklar daima aynı uzunlukta yol alırlar ve bu yüzden açma kumandası vermek için, daima aynı süreye ihtiyaç duyarlar. Şekil Üç fazlı aşırı akım rölesinin çalışma prensibi Termik aşırı akım rölesi otomatik reset (A) konumunda, aşırı akımdan dolayı açma yaptığında; açan kontağı (95-96), rölenin bimetal çubuklar soğuduğunda otomatik olarak başlangıç durumuna geri gelir. Bununla beraber kumanda devresi açık kalır. Eğer tüketicinin yeniden devreye alınması istenirse başlatma düğmesine yeniden basmak gerekir. Şekil b de kontaktöre açma-kapama kumandası vermek için bir tek anahtar vardır. Bu anahtar el ile açılıp kapanabileceği gibi birçok durumda bu anahtar yerine bir termostat, bir şamandıra kontağı, bir basınç kontağı veya 3
nihayet anahtarı kullanılır. Kumanda sistemlerinde çok kullanılan bu bağlama şeklinde mühürleme kontağı yoktur. Termik aşırı akım rölesi manuel reset (H veya M) konumunda, aşırı akımdan dolayı açma yaptığında; açan kontağı (95-96), rölenin bimetal çubuklar soğuduğunda otomatik olarak başlangıç durumuna geri gelmez. Önce termik rölenin açmasına yol açan arıza giderilir. Ondan sonra röle üzerindeki reset butonuna basılarak kapama engeli kaldırılır böylece röle kontağı kapanarak röle kurulmuş olur. Şekil Termik aşırı akım rölesi ile donatılmış kontaktöre ait otomatik ve elle reset bağlantıları Orta gerilim motorları ve çok büyük akım çeken motorlar akım trafosu ile beraber kullanılır. Ayar Akımı: Termik rölenin açma değeri, belli sınırlar içinde ayarlanarak değiştirilebilir. Ayar, röle üzerinde bulunan ayar düğmesi ile yapılır. Bu sayede bir rölenin açma akımı, korunacak cihazın anma akımına ayarlanabilir. Üretici firmalar tarafından hazırlanan röle kataloglarında akım ayar bölgeleri verilir. Motor etiketinden anma akımı okunup 1,2 katı alınarak doğru seçim gerçekleştirilir. Açma Karakteristiği: Termik akım ayar alanı(a) 0.1...0.32 0.32...1.0 1.0...2.9 1.6...5.0 3.7...12 12...32 14...45 14...45 23...75 60...85 Termik rölenin hangi aşırı akım değerinde ve ne kadar süre içerisinde açacağını gösteren eğriye açma karakteristiği denir. Eğri de absis eksenine termik rölenin ayarlanan Ie akımnın katı (x.ie) ve ordinat eksenine zaman taşınmıştır. 4
Eğriye göre röleden; anma akımının 1.5 katı bir akım geçtiğinde 2 fazda yaklaşık 50 saniyede, 3 fazda ise yaklaşık 3 dakikada kontağını açar. Eğri de röleden; anma akımının 4 katı bir akım geçtiğinde 22 saniyede kontağını açar. 5
MOTOR (FAZ) KORUMA RÖLELERİ Üç fazlı motorların iki faza kalarak aşırı ısınması ve yanması sıkça karşılaşılan arıza kaynaklarından biridir. Motor korumasında sıkça kullanılan termik röle gerek elektro-mekanik yapısı, gerekse demeraj akımının karşılanabilmesi için akım ayarının yüksek tutulması nedeniyle, koruma işleminde yetersiz kalmaktadır. Motor koruma röleleri bu sakıncaları ortadan kaldırarak motorların güvenle çalışmasını sağlarlar. Koruma Fonksiyonları: 1. Faz Yokluğu: Fazlardan herhangi birisi yoksa motor devreye alınmaz. Motor çalışırken herhangi bir nedenle iki faza kalması durumunda gecikmesiz olarak devreden çıkarılır. Röle kontağını bırakır, röle LED i söner, asimetri ve faz sırası LED leri yanar ( Yeşil LED söner, Kırmızı LED yanar). 2. Faz Sırası: Faz sırasının ters olduğu durumlarda motor devreye alınmaz. Faz sırası bozulursa motor gecikmesiz devreden çıkarılır. Röle LED i söner, Faz sırası hatası LED i yanar. 3. PTC Koruması: Motor sıcaklığı PTC nin sıcaklık sınır değerini aşarsa motor gecikmesiz olarak devreden çıkarılır. 4. Sabit Gerilim Dengesizliği: Faz- Nötr arası gerilim dengesizliği sabit değeri (%20 ve %40 ) aşarsa çıkış rölesi 0,2 sn. de motoru devreden çıkarır. 5. Ayarlanabilir Gerilim Dengesizliği: Fazlar arası gerilim dengesizliği Röle üzerinde kullanıcının ayarlandığı ( %5-%15) asimetri değerinden küçükse, çıkış rölesi çekilidir. Gerilim dengesizliği ayarlanan değeri aşarsa çıkış rölesi ayarlanan süre gecikmesi (0,1sn.- 10 sn.) sonunda bırakır ve motor devre dışı kalır. Asimetri hatası ayarlanan süreden daha kısa sürerse çıkış rölesi çekili kalır ve motor çalışmaya devam eder. Üreticiler koruma rölelerini 2, 3 yada 4 fonksiyonlu olarak üretirler. 6
Gerilim Koruma Röleleri Gerilim koruma röleleri tek veya üç fazlı sistemlerdeki ani gerilim değişikliklerinden ve faz sırası bozukluklarından korumak üzere tasarlanmıştır. Herhangi bir fazın anma gerilimi %50 arttığında veya azaldığında röle gecikmesiz OFF (kapalı) konuma geçer. Sıvı Seviye Kontrol Rölesi Su kuyuları, endüstriyel tesislerdeki sıvı depolarındaki sıvı seviyelerinin kontrolünde kullanılmaktadır. Hassasiyet (elektrotlar arasındaki özdirenç/empedans) farklı sıvılar için 5-50 kω arasında ayarlanabilir. Yukarıdaki bağlantı şemalarına bakınız. Çıkış rölesi, iletken sıvı üst seviye elektroduna (U) ulaştığında çeker ve alt seviye elektrodunun (L) sıvı ile teması kesildiğinde bırakır (pompa motorunun boş tank ile çalışmasını önlemek için). B terminali, taban seviyesini hassasiyetle belirleyebilmek için tankın gövdesine bağlanmalıdır. Eğer tank iletken olmayan bir malzeme ile yapılmışsa, B terminaline bir elektrod bağlanmalıdır. R(kW) (elektrodlar arası empedans) değişik sıvılar için 5-50 kw değerlerine ön paneldeki bir düğme yardımıyla ayarlanabilir. Röle çekili iken ön paneldeki Out LED i yanar. LLM-02 model seviye kontrol rölesi iki tanktaki iletken sıvıların seviyelerini kontrol ederek 1. Tank dan 2. Tank a sıvı aktarmakta kullanılır. 1. Çıkış rölesi, tank II deki sıvı B2 elektrodu sıvıyla temas halinde değilken çeker, motoru çalıştırır. Ve tank II üst seviye elektrodu A2 nin sıvıyla tenmasında bırakır ve pompa motorunu döndürür. 2. Çıkış rölesi seviyesi I. Tankın alt seviye elektrodu B!2in altına düştüğünde bırakır ve motoru durudurur.(pompa motorunun boş tank ile çalışmasını önlemek için) Rölenin tekrar çekmesi ve motorun çalışması için sıvı seviyesinin I. Tankın üst seviye elektrodu A1 e ulaşması gerekir. 7
Eğer tank iletkense C terminalleri tanlara bağlanmalıdır. Tanklar yalıtkansa fazladan iki tane daha elektrod kullanılmalı ve C terminaline bağlanmalı. Fotosel Röleleri Fotosel röleler üzerlerindeki lüx ayarı ile ortam ışık seviyesine göre aydınlatma sistemlerini kontrol etmektedir. Fotosel röleler, bir ışık sensörüne (göz) bağlı olarak gün ışığını izleme ilkesiyle çalışır. Genel olarak, bahçelerde, caddelerde veya dükkan vitrinlerinde karanlık bastırdığında aydınlatma sistemlerini devreye alıp, gün ışığında devreden çıkartacak şekilde görev yaparlar. Fotosel göz ısıya dayanıklı, su geçirmez akrilik bir koruma kabının içinde yer alır (boyutları için aşağıya bakınız). Fotosel göz hava geçirmez madde ile kaplı bir CdS foto direnç olup, direnci ortamın ışık şiddetine bağlı olarak değişmektedir. Aşağıdaki grafikte fotosel gözün ışık şiddeti ile direncinin nasıl değiştiği görülmektedir. Eğer ışık şiddeti ayarlanmış lux değerinden düşük ise röle belli bir zaman gecikmesi sonunda çeker. FG türü fotosel rölelerindeki bu gecikme özelliği, kısa aralıklı ve yüksek şiddetli ışıklara karşı korunma amacıyla yer almaktadır. Modeline bağlı olarak çekme ve bırakma gecikme mekanizması 5 ve 45 sn lik, Lux ayarı ise 1 ve 10 Lux lük bir aralıkta değişir. Fotosel rölelerinde belli bir ayar amacıyla bir düğmeye dokunulduğunda 60 sn kadar beklemek gerekir. Ayarlamalar sırasında dikkat edilmesi gereken diğer bir önemli nokta ise kış zamanı gün ışığının şiddetinin 10 Lux den 1 Lux e yaklaşık 5 dakikada, yazın ise 20 dakikada düşmesidir. TEDAŞ tarafından öngörülen ideal çalışma noktası, ışık şiddeti ayarı 3 Lux ve gecikme ayarı 40 saniyedir 8
Astronomik Zaman Röleleri Güneşin doğma ve batma zamanlarını otomatik olarak hesaplayabilen, gerçek zaman saatine sahip dijital zaman röleleridir. Kullanıcı tarafından ayarlanan saatlerde, gün doğumu veya gün batımı saatlerinde kontaklarına bağlı cihazları kontrol etmek üzere tasarlanmıştır. ZAMAN RÖLESİ Bobini enerjilendikten veya bobinin enerjisi kesildikten belirli bir süre sonra, kontakları durum değiştiren rölelere, zaman rölesi adı verilir. Çalışma şekillerine göre zaman röleleri şu şekilde sınıflandırılabilir. Çekmede Gecikmeli (Düz) Zaman Rölesi Düşmede Gecikmeli (Ters) Zaman Rölesi Sağ-Sol Zaman Rölesi Yıldız Üçgen Zaman Rölesi Flaşör Zaman Rölesi Çok Fonksiyonlu Zaman Rölesi a) Çekmede Gecikmeli (Düz) Zaman Rölesi: Çekmede gecikmeli zaman rölesinin bobinine gerilim uygulandığında zamanlayıcı saymaya başlar ayarlanan (t on ) süresi sonunda çeker ve kontakları konum değiştirir. Bobinde gerilim olduğu sürece bu konumunu korur, bobinin enerjisi kesildiğinde kontaklar normal konumunu döner. b) Düşmede Gecikmeli (Ters) Zaman Rölesi: Düşmede gecikmeli zaman rölesinin bobinine gerilim uygulandığında kontakları ani olarak konum değiştirir ve bobinde gerilim olduğu sürece bu konumunu korur. Bobinin enerjisi kesildiğinde zamanlayıcı saymaya başlar ayarlanan (t off ) süresi sonunda kontaklar konum değiştirerek normal konumuna döner. c) Sağ-Sol Zaman Rölesi: Sanayide kullanılan iki yönlü dönen makinaların devir yönünü değiştirmede kullanılır. Röle bobinine gerilim uygulandığında; sağ röle çekik ve sol röle bırakmış durumdadır. t 1 süresi sonunda her iki röle bırakır ve t 0 süresince bu konum korunur. Bu sürenin sonunda ise bu kez sol röle çeker, sağ röle bırakır bu durum t 1 süresince korunur. d) Yıldız Üçgen Zaman Rölesi: Üç fazlı Asenkron motorlara Y/ yol vermenin güvenli çalışmasında kullanılan elektronik zaman rölesidir. Bobinine gerilim uygulandığında yıldız kontak çeker ve zamanlayıcı saymaya başlayarak ayarlanan t a süresi sonunda bırakır. Üçgen kontak ise t u luk bir geçiş süresi sonunda çeker. Motor çalıştığı sürece bu konumunu korur. 9
e) Flaşör Zaman Rölesi: t on ve t off süreleri ayrı ayrı ayarlanabilen zaman aralıklarında periyodik impuls verecek şekilde tasarlanmışıdır. f) Çok Fonksiyonlu Zaman Rölesi: 4 fonksiyonlu zaman rölesidir. Rölenin çalışma fonksiyonları ve zaman aralıkları ön panelde bulunan ayar düğmeleri veya DIP svicler ile belirlenir. 10
11
12