BÖLÜM KONDANSATÖRLER AMAÇ: İklimlendirme ve soğutma kompresörlerinde kullanılan kalkış (ilk hareket) ve daimi kondansatörleri seçebilme ve bağlantılarını yapabilme. Kondansatörler 91
BÖLÜM-7 KONDANSATÖRLER 7.1. KONDANSATÖR Kondansatörler elektrik enerjisini depolamak ve gerektiğinde depoladığı enerjiyi kullanmak amacıyla devreye bağlanan elektriksel elemanıdır. Karşılıklı duran ve aralarında fiziksel bir temas olmayan iki ayrı plaka ve plakalara bağlı iki ayrı iletken telden oluşurlar. Genellikle sembolü C harfidir. Her bir plakaya elektrot denir. Şekil 7.1 de kondansatörün temel yapısı ve genel devre sembolü verilmiştir. Şekil 7.1 Kondansatörün genel yapısı ve genel devre sembolü Kondansatör Ölçümü ve Dikkat Edilecek Noktalar: Kondansatörlerin güvenirlilik muayenesi avometrenin Ω kademesinde yapılır. Yapılan işlem esasta, ölçü aletinin içindeki pil voltajı ile kondansatörün sızdırmazlığı kontrol edilir. Ayrıca akım depolama kabiliyetinin kontrolü ampermetre ile yapılmalıdır. Ölçüm yapılmadan önce kondansatörün, boş olduğundan emin olunmalıdır. Gözle yapılan muayenede ise, kondansatörün arka tarafı şişmiş ise, genelde kondansatörün arızalı ya da kısa sürede arızalanacağı sonucuna varılır. 92 Kondansatörler
Şekil 7.2. Kondansatörün muayenesi 7.2 MOTOR ÇALIŞMASINDA KONDANSATÖRÜN GEREKLİLİĞİ Kondansatörler motorların ilk hareketinde normal yük döndürme momentini 3.5 ile 4.5 katına kadar artırabilirler. Kalkış kondansatörlü motorların diğer bir üstünlüğü yardımcı sargı üzerinde bulunması nedeniyle motorun ilk hareketinde şebekeden çektiği akımı azaltmasıdır. Yalnız kalkışta akımda görülen bu azalma hiçbir zaman motorun kalkma momenti karşılayacak değerde değildir. Kapasitörler özelliği gereği şebekeden çektikleri akımı üzerlerine depolayarak sisteme geri verirler. Bu nedenle kapasitörler akımın gerilimden elektriksel olarak ileride olmasını sağlarlar. Yani akımı, gerilimden 90 0 ileride olacak şekilde bir faz farkı oluştururlar. Oluşan faz farkı motorun ilk harekete geçmesinde yüksek tork meydana getirir. Elde edilen bu yüksek tork, motorun ilk hareketinde ve yük altında daha rahat çalışmasını ve direnç noktalarını kolaylıkla aşmasını sağlar. Şekil 7.3 Kondansatörün oluşturduğu faz farkı. Kondansatörler 93
7.3. KONDANSATÖR SEÇİMİ Yardımcı sargılı kondansatörsüz bir motoru, ilk hareket kondansatörlü bir motor haline dönüştürebilmek için tablo 7,1 den uygun bir kapasitör belirlenmesi gerekir. Motor gücü dikkate alınarak belirlenen kapasitör yardımcı sargı devresine seri bağlanıp gerekli dönüşüm gerçekleştirilir. Yardımcı sargılı motorlarda kullanılan ilk hareket kondansatörleri kısa süreli devrede kalacak tarzda ve genellikle elektronik kondansatörlerdir. Bu kondansatörler uzun süre devrede kalırlarsa patlayabilirler. Çizelge-7.1 220 Volt şebeke geriliminde motor güçlerine göre kondansatör seçimi Güç (Hp) Güç (kw) Kapasite(mikro Farad) 0. 35 0. 25 43-53 0. 40 0. 30 53-64 0. 50 0. 35 64-77 0. 55 0. 40 72-88 0. 70 0. 50 88-108 0. 80 0. 60 108-130 0. 90 0. 70 124-149 1. 10 0. 80 145-175 1. 20 1. 00 161-193 1. 30 1. 10 189-227 1. 50 1. 20 216-259 1. 75 1. 30 233-280 Motor için kullanılacak kondansatörün seçimini aşağıdaki formül ile bulabiliriz. V = Motorun çalışma voltajı I = Motorun şebekeden çektiği akım Örnek: Çalışma gerilimi (V) = 220 Volt ve şebekeden çektiği akım (I) = 5.6 Amper olan bir split klima kompresörü için kullanılacak kondansatör ne olmalıdır? Çözüm: C = (2650x5.6) / 220 =67,454 µf (mikrofarad) olmalıdır. Çizelgeden 64-77 µf kondansatör seçilmiştir. 94 Kondansatörler
7.4. KONDANSATÖR TİPLERİ En çok kullanılan kondansatör tipleri: Kâğıt, seramik, polystyrene film, mika dır. Klimanın kontrol kartında DC, iç ve dış ünite fan motorlarında ve kompresörde AC kondansatörler kullanılmaktadır. İç ünite fan motorunda ilk hareket, dış ünite fan motoru ve kompresör için daimi devre kondansatörleri kullanılır. Küçük güçteki buzdolabı ve küçük soğutma sistemlerinde ilk hareket kondansatörü kullanılır. Sistemin gücü arttıkça ilk hareket ve daimi devre kondansatörlerini birlikte kullanılması gerekir. Şekil 7.4 İlk hareket (start) ve daimi (çalışma) kondansatörleri 7.4.1. İlk Hareket (Start) Kondansatörü Üzerinde akım depolayarak ilk hareket esnasında yardımcı sargıda faz farkı yaratarak motorun yüksek momentle kalkışını sağlar. İlk hareket kondansatörlerinin plaka kalınlığı ince ve kullanıldığı elektrik morunun yardımcı sargısının sarım sayısı (spir) daha fazladır. Genelde elektronik kondansatörler kullanıldığından devrede uzun süre kalmaları hem kondansatör hem de yardımcı sargı içim uygun değildir. 7.4.2. Daimî (Çalışma) Kondansatörü Ana ve yardımcı sargılar arasında faz farkı oluşturarak motorun daha düzenli çalışmasını sağlar. Daimi devre kondansatörlerinin plaka kalınlığı ilk hareket kapasitörüne göre daha kalın kullanıldığı elektrik morunun yardımcı sargısının sarım sayısı (spir) daha Kondansatörler 95
azdır. Şekil 7.5 de görüldüğü gibi klimanın kapasite değeri büyüdükçe sargı omik dirençleri küçülecektir. Bu nedenle kullanılacak kapasitörün kapasitesi yükselecektir. Şekil 7.5 İlk hareket (start) ve daimi (çalışma) kondansatörü 7.5. KONDANSATÖRLERİN ARIZALANMA NEDENLERİ İklimlendirme ve soğutma sistemlerinde kullanılan kondansatörlerin sık karşılaşılan arızalanma nedenleri aşağıda listelendiği gibidir: Hat voltajındaki aşırı yükselme ve düşme Kontakları ark yapmış yada tam temas etmeyen kumanda anahtarı Çeşitli arızalar sebebiyle motorun aşırı akım çekmesi Uzun zaman çalışma neticesinde motorun aşırı ısınarak sıcaklığın kondansatörü etkilemesi Motor yataklarının ve rulmanların rotorun dönüşünü zorlaması Uygun değerde olmayan kapasitede kondansatör kullanımı Kapasitörün çalışma voltajının şebeke voltajına uymaması Çevre şartlarının aşırı ısınarak kondansatörü çalışma sıcaklığının üzerine çıkartması. Bağlantı noktalarındaki gevşeme ve ısınma ve oksidasyon Kullanılan yer ve sisteme uygun tipte kondansatör seçilmemesi Kapasitörün bağlı olduğu motorun çok sık devreye girip çıkması 7.6. KONDANSATÖR DEĞİŞİMİNDE DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN NOKTALAR Arızalı olan kondansatör yenisi ile değiştirileceği zaman sağlıklı sonuç elde edebilmek için aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir: Kondansatör voltaj seviyesi ile takılan kondansatör kapasitesi aynı olmalıdır. Mümkün olduğunca orijinal kondansatör kullanılmalıdır. 96 Kondansatörler
Kapasiteye uygun kesitte kablo seçilerek, kablo pabucu ile kondansatör bağlantısının sıkı geçme olmasına dikkat edilmelidir. Kablodan kesilerek kondansatör değişimi gerçekleştirilecekse mutlaka kablolar lehimlenmeli ve lehimin soğuk lehim olmamasına dikkat edilmelidir. Kondansatörler ile herhangi bir işlem yapmadan önce mutlaka dirençle deşarj edilmelidir. Kondansatör değişimlerinde kondansatör cihaz içerisinde boşta bırakılmamalıdır. Kondansatör şase tespit somunu ya da tespit kelepçesi ile orijinal yerine sabitlenmelidir. Topraklama bağlantısı varsa kapasitör gövdesi topraklanmalıdır. Ölçü aleti ile ölçme yapılmadan önce kapasitör uygun şekilde deşarj edilmemelidir. Deşarj işleminde plaka uçları kısa devre edilmemelidir. Bu işleme maruz kalmış kondansatör plakaları zarar görebilir. Kondansatör kapasite değeri, sökülen kalkış kapasitörü değerinin %10 toleransı içinde olabilir. olabilir. Kondansatör kapasite değeri, sökülen daimî kapasitör değerinin %10 fazlası 7.7. KONDANSATÖRLERİN BAĞLANTI ŞEKİLLERİ Kondansatörler seri paralel veya karışık olarak bağlanabilir. a) Seri Bağlantı: Bu bağlantıda kondansatörler birer ucundan birbirine eklenmiştir. Her kondansatör üzerine farklı gerilim düşer. Seri bağlanmış kondansatörlerin dayanma gerilimi yüksektir. Toplam kapasite (C TOPLAM ) ise: 1 / C TOPLAM = (1 / C1) + (1 / C2) +.. + (1 / Cn) şeklinde hesaplanır. Şekil 7.6. Seri bağlantılı kondansatörler Örnek: Aşağıdaki şekilde verilen seri bağlı kapasitörün A-B uçları arasındaki toplam değeri kaç µf dır. Çözüm: 1 / C TOPLAM = (1 / 15µF) + (1 / 25µF) + (1 / 100µF) buradan C TOPLAM =8.571µF bulunur. Kondansatörler 97
b) Paralel Bağlantı Kondansatörlerin paralel bağlantı hesaplamaları, dirençlerin seri bağlantı hesaplarıyla aynıdır. Yani paralel bağlı kondansatörlerin toplam kapasite değeri her bir kondansatörün kapasite değerinin toplanmasına eşittir. Paralel bağlı kondansatörlerin toplam kapasite değerini hesaplamak için: C TOPLAM = C1 + C2 +.. +Cn formülü kullanılır. Şekil 7.7 Paralel bağlı kondansatörler Örnek: Aşağıdaki şekilde verilen paralel bağlı kapasitörün A-B uçları arasındaki toplam değeri kaç µf dır. Çözüm: C TOPLAM = 15µF + 25µF + 100µF C TOPLAM = 140 µf bulunur. 7.7.3. Karışık Bağlantı: Bu bağlantıda kondansatörler seri ve paralel olarak bağlanmıştır. Toplam kapasite (C TOPLAM ) ise tüm devre seri devre ya da paralel devre şekline dönüştürülerek bulunur. Şekil 7.8 Karışık bağlı kondansatörler 98 Kondansatörler
Örnek: Aşağıdaki şekilde verilen karışık bağlı kapasitörün A-B uçları arasındaki toplam değeri kaç µf dır. Çözüm: C2,3 TOPLAM =C2+C3 = 25µF + 100µF 1 / C TOPLAM = (1 / 15µF) + (1 / 125µF) C TOPLAM =13.392µF 7.8. MOTORLARA KONDANSATÖR BAĞLANTI ŞEMALARI Soğutma sistemlerinde kompresörleri harekete geçirmek için ilk kalkışta oldukça yüksek bir torka ihtiyaç duyulur. Soğutma sistemdeki basınç farkları ve diğer nedenlerle gerekecek ek güç sistemde dolaşan soğutucu akışkan harekete geçtikten sonra gerekmez. Bu amaçla sistemin normal çalışmasındaki tork dikkate alınarak ilk kalkışta ilave tork sağlayacak kapasitör(kondansatör) kullanılır. Bu kapasitöre ilk kalkış kapasitörü (kondansatörü) denir. Sistem kalkıştan sonrada tork istiyorsa çekilen akımı azaltmak için daimi devre kapasitörü(kondansatörü) kullanılır. Sistemin durumuna göre ilk hareket ve daimi devre kondansatörleri birlikte kullanılır. Daimi devre kondansatörlü sistemlerde yardımcı sargı daha Kondansatörler 99
kalın sarılır. Şekil 7.9 da yardımcı sargı ile yol vermede sistem elemanları ve kapasitörler gösterilmiştir. Şekil 7.9 Yardımcı sargılı ilk hareket. 7.8.1. Yardımcı Sargılı ve Kalkış (İlk Hareket) Kondansatörlü Motorlar Bir fazlı yardımcı sargılı motorun kondansatörlü olanıdır. Yardımcı sargıya bir kondansatör seri olarak bağlanırsa, yardımcı sargıdan geçen akım kondansatörün etkisi ile gerilimden ileride olur. Şekil 7.10 da yardımcı sargılı ve kalkış kondansatörlü 1 Fazlı Asenkron motorun bağlantı şeması görülmektedir. Bu tip motorlar, bir fazlı yardımcı sargılı motorun yardımcı sargısına bir kondansatörün seri bağlanmasıyla oluşur. Termik çıkışı ana sargı ve röle bobini üzerinden geçen faz ana sargı üzerinde bir manyetik alan oluşturur. Ancak bu alanın etkisiyle kompresör kalkış yapamaz. İlave bir manyetik alana ihtiyaç vardır. Bu ilave manyetik alan yardımcı sargı üzerinde oluşur. Röle bobininde oluşan alanın etkisiyle nüve yukarı doğru çekilir ve kontaklar kapanır. Yardımcı sargı ve ilk hareket kondansatörü devreye girer. Yardımcı sargı ve ilk hareket kondansatörünün devreye girmesiyle oldukça yüksek kalkış momenti üretilir. Yardımcı sargının devreye girmesiyle, oluşan ilave manyetik alanın etkisiyle kompresör kalkışını yapar. Kompresör kalkışını yaptıktan sonra ana sargı üzerinde oluşan ters indüksiyondan dolayı çekilen aşırı akım normale düşer. Röle bobininde oluşan manyetik alan nüveyi yukarda tutamaz. Nüve aşağı düşer. Kontaklar açılır ve yardımcı sargı ve ilk hareket kondansatörü devreden çıkar. Kompresör ana sargı üzerinden çalışmaya devam eder. İlk kalkışta normalde çekilen akımın 4-5 katı fazla akım çekilir. Bu akıma demeraj akımı denir. 100 Kondansatörler
Şekil 7.10 Yardımcı sargılı ve ilk hareket kondansatörlü bir fazlı motorun prensip şeması 7.8.2. Yardımcı Sargılı ve Daimi Kalkış Kondansatörlü Motorlar Şekil 7.11 de prensip şeması verilen yardımcı sargılı ve daimi kondansatörlü bir fazlı motorun şekli görülmektedir. Bu tip motorlarda yardımcı sargı ve ona seri bağlı olan kapasitör startta ve çalışmada devamlı devrede kalır. Kondansatör devamlı devrede kalacak tipte yapılmış, yağlı kağıt kapasitördür. Bu motorlarda yardımcı sargıyı devreden ayırmaya gerek yoktur. Bundan dolayı bu motorlara daimî ayrık kapasitörlü (PSC: Permanent Split Capacitor) adı verilmektedir. İlk kalkınma momenti biraz düşük %50 % 100 tam yük momenti civarındadır. Burada kullanılan kapasitör hem yol alma momentini yükseltir hem de çalışma anında güç katsayısını 1 e yaklaştırır. Daimi kapasitörlü motor çok düzgün ve sessiz çalışır. Genellikle vantilatör, aspiratör, brülörle, split kompresörleri ve sessiz çalışmanın arzu edildiği yerlerde kullanılırlar. Kondansatörler 101
Şekil 7.11 Yardımcı sargılı ve daimi devre kondansatörlü bir fazlı motorun prensip şeması 7.9. Yardımcı Sargılı, İlk Hareket ve Daimi Kondansatörlü Motorlar Şekil 7.12 de prensip şeması verilen yardımcı sargılı-kalkış ve daimi kondansatörlü bir fazlı asenkron motorun senkron hız-moment karakteristiğinde sadece devamlı kondansatörlü çalıştırıldığında momentin düşük olduğu ve yol alma kondansatörü ile beraber çalıştırıldığında ise kalkış momentinin yüksek olduğu görülür. Ayrıca kalkış kondansatörü, devre dışı kaldıktan sonra moment bir miktar düşmektedir. Bu tip motorlarda yardımcı sargı ve ona seri bağlı kondansatör, motorun çalıştığı süre içerisinde sürekli devrede kalır. Bu motorlar, özel amaçlı yerlerde kalkınma momentinin düşük; normal yük momentinin yüksek olduğu yerlerde kullanılır. 102 Kondansatörler
Şekil-7.12 Yardımcı sargılı-ilk hareket ve daimi devre kondansatörlü bir motorun prensip şeması Kondansatörler 103