Kesici Kesiciler elektriksel güç şebekelerine güç vermek veya üzerindeki gücü otomatik veya elle (manual) olarak almak için kulanõlan aletlerdir. Kesiciler, devreyi aşağõdaki durumlarda açmaya ve kapamaya yarayan aygõtlardõr: Normal koşularda! Devreyi açan! Devreyi kapatan! Devre akõmõnõ üzerinden geçiren Normal dõşõ koşullarda! Aşõrõ akõmõ kesen! Kõsa devreyi kesen! Kõsa devreyi kapatan bir anahtardõr Kesicilerin Genel Özellikleri Kesiciler aşağõdaki özelliklere sahiptirler:! Kapalõ durumda mükemmel bir iletken! Açõk durumda mükemmel bir izolatör! Açma ve kapama işlemleri çok hõzlõ Kesici Tipleri Kesiciler genellikle kesme ortamlarõna göre sõnõflandõrõlõrlar:! Havalõ kesiciler! Yağlõ kesiciler! Başõnçlõ kesiciler! Gazlõ kesiciler! Vakumlu kesiciler Ark Oluşumu Yüksek akõm değerlerinde tek bir ark oluşur. Katot ve anotta çok küçük bir alan çok yüksek sõcaklõğa çõkar. Kontak metali buharlaşõr. Ark, metal buharõnõn içinde oluşur. Akõm azaldõğõnda metal buharõ kontaklarda ve metal yüzeylerde yoğunlaşõr.ark üzerinde yüksek gerilim düşümü olur. Daha düşük akõmlarda birkaç ark oluşur. Arkõn katottaki kökleri çok küçük bir alana sahiptirler ve burada sõcaklõk çok yüksektir. Katotta oluşan pozitif metal iyonlarõ anoda kadar ulaşõrlar ve kontaklar arasõ bölge nötralize olur. Bu da ark geriliminin düşük olmasõna neden olur. Temel ark çeşitleri olarak yüksek başõnç ve vakum arkõnõ gösterebiliriz (mercury arkõ). Yüksek basõnç arkõnõn olutüğü ortamlar SF6, CO2, H2, CH4 ve yağlõ kesicilerdir. Yüksek basõnçlõ arklarda aşağõdaki difransiyel ifadeyi verebiliriz. d(1/ R) R dt = 1 {( θ v v 0 ) 1} R = ark direnci v = herhangi bir andaki ark gerilimi v 0 = sürekli haldeki ark gerilimi
θ = birim _ baş _ enerji _ depolanmasõ zamansabiti = birim _ baş _ enerji _ kaybõ Ark ile tasarõm çalõşmalarõ yapõlõrken iki bölüm üzerinde araştõrmalar yapõlõr. 1. Kullanõlan malzemeler değiştirilerek 2. Söndürme ortamõ değiştirilerek Arkõn özelliklerinin belirlenmesinde çok çeşitli yöntemler kullanõlõr. Gerilimin ölçülmesinde Elektromanyetik osiloskop, akõmõn ölçülmesinde akõm trafosu ve elektromağnetik osiloskop, basõncõn ölçülmesinde ileri seviye optik teknikleryine arkõn hemen etrafõndaki basõncõn ölçülmesinde kapasitif veya endüktif basõnç dönüştürücüsü, õsõnõn ölçülmesinde gaz termometresi, dopler olayõndan yararlanõlarak kullanõlan bir teknik ve sinematografik teknik, gaz yoğunluğunun ölçülmesinde optik teknik (X-RAYS) ve interferometrik teknik (LAZER), elektron yoğunuğunun ölçülmesinde milimetrik radyasyon, fiziksel yöntemler ve ark odasõ yöneti kullanõlõr. Elektron yoğunluğunun ölçülmesi yönteminde kullanõlan tekniker özellikle yüksek basõnçlõ ortamlar için geçerlidir. GÜÇ KESİCİLERİ TASARIMI Güç kesicileri tasarõmõnda göz önünde bulundurulmasõ gereken noktalardan ilki hata oranlarõyla üretim ve tasarõm masraflarõnõn iyi ayarlanmasõdõr. Daha detaylõ bir çalõşma ve işçilikle hata oranõ azaltõlabilir fakat bu araştõrma ve geliştirme masraflarõnõn artmasõna yol açar. Güç kesicilerinin tasarõmõnda plazma fiziği,yalõtõm teknolojisi, elektromanyetik teori ve akõşkanlar mekaniğinden yararlanõlõr. ÇALIŞMA İSTATİSTİKLERİ Bir güç kesici tasarlanõrken en önemli husus ticari olarak uygulanabilir olmasõdõr. Ama güvenilmez olarak sadece ticari hedeflerle üretilen kesicilerde olamaz çünkü bunlarõn hatlara vereceği zarar ve sonuçta çõkacak maliyet kazanõlandan çok daha fazladõr. Buna göre uygun bir tasarõm yapmak gerekir. Güç kesicilerinin tasarõmõnda önemli olan diğer bir konuda ortaya çõkan hata ve arõzalardõr. Arõzalarõn nelerden kaynaklandõğõ belirlenerek tasarõmda değişikliklere gidilir. Yapõlan bir araştõrmaya göre ortaya çõkan arõzalarõn dağõlõmõ söyledir; ARIZA % Elektriksel 10 Hava Kaçaklarõ 20 Boru ve Bağlantõlarõ 3 Kontrol Devreleri 10 Hava Valfleri 15 Mekanik 25 Contalar 12 Diğer 5 Görüldüğü gibi ortaya çõkan arõzalarõn büyük çoğunluğu mekanik arõzalardõr. Bu veriler basõnçlõ hava kesicilerine aittir. Diğer kesicilerin yapõsõ farklõ olsa da temelde bu veriler mekanik arõzalarõn elektriksel arõzalardan daha fazla ortaya çõktõğõnõ göstermektedir. Eğer bir sistemin güvenliği önemli ise öncelikle mekanik sistemlere bakõlmalõdõr, contalar, valfler, yardõmcõ aletler.
Elektriksel Arõzalar Bu arõzalar yüzeylerin bozulmasõndan,kirlenmesinden kaynaklanmaktadõr.eğer yüzeyler açõkta ise normal yollarla temizlenmesi kolay olur. Fakat yüzey ulaşõlamayacak bir yerde ise bu durm kötüdür. Basõnçlõ havalõ kesicilerde hava besleme borularõnõn içinde nem oluşur. Uygunve devamlõ bir havalandõrmayla bu problem çözülebilir. Bina dõşõnda kullanõlan kesicilerde nem daha çok contalarda arõzaya sebep olur. Conta flanş tasarõmõna dikkat edilmelidir. Güç kesicilerini oluşturan parçalar ve bu parçalarda arõzaya karşõ dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardõr. a) Tahrik Mekanizmasõ ve Oynar Bağlantõlar Oynar bağlantõlar da karşõlaşõlan esas sorun uzun süre hareketsiz kalmalarõdõr. Güç kesicilerinin çalõşma frekansõ değişebilmektedir. Alçak gerilimde kontaktörlere yakõn sayõda açõlõp kapanõrken yüksek gerilimde örneğin bir generatöre bağlõ bir kesici günde 2 kez açõlõp kapatõlabilir. Bir kesici haftalar hatta aylarca kapalõ kalabilir, yani yeteri kadar sõk çalõşmaz. Bunu sonucunda bağlantõ noktalarõndaki yağ azalõr, sürtünme kuvveti artar. Sõcaklõğõn azalmasõyla yağlarõn vizkositesi artar ve katõlaşmaya başlar. İdeal olarak oynar kõsõmlar yağlanma gerektirmeyecek şekilde yapõlmalõdõr. Bronz bu iş için uygundur. Naylon kullanõlarak sürtünme azaltõlabilir fakat nem kapma olasõlõğõ vardõr. Paslanmaya karşõ paslanmaz çelik kullanõlmalõdõr. b) Yaylar Yaylarõn belli noktalarõnda zayõflõklar oluşur.bu zayõflõklar genellikle yaylarõn sonunda olur. Bunun için genellikle yaylarõn sonuna bir kaç sarõm kala düz bir plaka konur. İdeal olarak yaylar 1 milyon kez açõp kapanabilmelidir. Bunun mümkün olmadõğõ yerlerde en az 100000 açma kapama sağlanmalõdõr. Bir milyon kez açõlõp kapanabilmesi için stresin 100000 titreşim için %90, 10000 için % 82 olmasõ gerekir. c) Gaz ve Yağ Kaçaklarõ Yağ ve gaz devrelerinin kaçaklara karşõ yüksek basõnçla test etmek gerekir. Yağ sistemleri elektriksel devreden yalõtõlmalõ ve õsõnmaya karşõ havalandõrõlmalõdõr. Genellikle dõş kabõ eğer tek parça halinde yapõlmazsa sõdõrmalar daha çok olabilmektedir. Bu yüzden fabrikadan tek parça halinde istemek gerekmektedir. Hidrolik sistemlerde yüksek basõçlara karşõ sõzõntõ olabilmektedir. d) Gaz Sübaplarõ Basõnçlõ hava ve SF6 kesicilerde arõzalarõn büyük çoğunluğunu oluşturur. Sübap contalarõndaki kaçaklar sonucu sistemdeki basõnç düşebilir veya uzun süre kapalõ kalmalarõ sonucu contalar sübaplara yapõşabilir. e) Contalar Lastik contalar yüksek sõcaklõkta yumuşar ve sõzdõrmazlõk özelliğini kaybeder. Düşük sõcaklõkta ise sertleşir.-40 dereceye dayanõklõ tasarlanmalõdõr.
YALITIM Kesici tasarõmõ yapõlõrken elektriksel ve mekaniksel zorlanmalarõ hesaba katmak gerekir. Bu yüzden yalõtõm malzemesinin mekanik ve elektriksel özellikleri çok iyi bilinmelidir. Dielektrik maddeyi etkileyen elektriksel zorlanma yüklü parçacõklarõn kinetik enerjisiyle ilgilidir. Bir yalõtõm maddesinin elektriksel dayanõklõlõğõ o maddenin deneysel olarak bulunan en yüksek elektriksel zorlanmasõdõr. Elektriksel dayannõklõlõk sõcaklõktan, gerilimin dalga şeklinden, basõnçtan, elektrotlarõn geometrisinden, mekanik zorlanmadan vs. etkilenir. Gaz Yalõtõm Kesicilerde gaz hem arkõ söndürmek hem de kontaklar arasõndaki elektriksel yalõtõmõ özellikle açõk konumda iken elektriksel yalõtõmõ sağlamak için kullanõlõr. Gazõn yalõtõm özelliği iki yolla belirlenebilir. İlki akõm kesilmesi sõrasõnda akan gazõn elektriksel dayanõklõlõğõnõn ölçülmesi ile, ikincisi de gaz tam olarak yalõtõmõ sağladõğõnda en uzun dielektrik dayanõmõ ölçülerek. Tozun Yalõtõma Etkisi Toz özellikle 5 kv un üzerindeki ve basõncõn 1 atmosferden büyük olduğu kesicilerde etkilidir. Alternatif akõm altõnda metalik veya iletken olmayan toz tanecikleri elektrotlar arasõnda salõnõm yapar. Deneyler gösteriyor ki toz zerrecikleri elektrotlara dokunmayõp elektrotlarõn yakõnõnõnda olduğu durumlarda kõsadevre olaylarõna daha sõk rastlanõr. Ayrõca kõsadevre toz zerrelerine uygulanan gerilimin süresiyle ve toz zerrelerinin yüzeylerinin genişliğiyle değişim gösterir. Kesici tasarõmõnda dikkat edilmesi gereken nokta temiz kesicilerde bile sürtünme ve ark olaylarõ ile kontaklardan parçaçõklar kopar ve bu kesicinin kirlenmesine neden olur. Elektrot Yüzeyinin Yalõtõma Etkisi Eğer basõnç ve elektrik alan yeterince büyük ise elektrot yüzeyi arttõkça kõsadevrenin eğimi artar. Sõcaklõğõn Yalõtõma Etkisi Eğer gaz yoğunluğu sabit ise sabit elektrik alan içinde kõsadevre gerilimi gazõn sõcaklõğõna bağlõ değildir. Kõsaca eğer sõcaklõk artarsa gazõn basõncõda artar ancak bu sõrada gazõn yoğunluğu sabit kalõrsa kõsadevre gerilimi de sabit kalõr. Ancak ark sõrasõnda çok kõsa bir süre içinde elektrotlarõn õsõnmasõ sabit elektrik alanda elektrota yakõn yerlerde elektriksel dayanõklõlõğõ azaltarak kõsadevre olaylarõnõn görülmesine neden olur. Ancak sabit olmayan elektrik alnda bu önemsizdir. KONTAKLAR Kontaklar güç kesicilerinin en önemli kõsmõdõr. Ticari olarak üretilen tüm kesicilerin kontak yapõlarõnda bazõ temel şeyler ortaktõr. Kapalõ durumda akõm rahatlõkla akabilmeli, açõk durumda kontaklar arasõndaki boşluk atlamayõ engelleyecek kadar büyük olmalõdõr. Açma ve kapama işlemi sõrasõnda kontaklardan biri hareketli diğeri ise sabittir.
Kontak bağlantõlarõ şu özelliklere sahip olmalõdõr 1. Güvenilir elektriksel bağlantõ 2. Yeterli mekanik dayanõklõlõk 3. Sürekli çalõşmada termik dayanõklõlõk 4. Kõsa devre halinde termik ve dinamik dayanõklõlõk 5. Dõş etkilere dayanõklõlõk, 6. Ark ile yanmada çok az malzeme kaybõ. KONTAK ÇEŞİTLERİ Kontaklar bir kesicide en ağõr yüklemeye maruz kalan kõsõmlardõr. Değiştirmeyi kolaylaştõrmak ve değiştirme masraflarõnõ azaltmak için genelde iki paralel kontak kullanõlõr. Ana kontak ve yardõmcõ ya da ark kontağõ. Anma akõmõnõ ve kõsa devre anma akõmlarõnõ fazla õsõnma olmadan taşõmak üzere tasarlanmõş olan ana kontaklar ilk önce açõlõr en son kapanõr. Arkõ engellemek için kullanõlan yardõmcõ kontaklar ise ilk önce açõlõr ve en son kapanõr. Tasarõm şekillerine göre kontaklar şu çeşitlere ayrõlabilir: 1. Butt kontaklarõ: Sabit ve hareketli kõsõmlarõ düzlem-düzlem, yarõ küre-düzlem vb. Değişik şekillerde olabilir. Hem ana hem de yardõmcõ kontak olarak kullanõlabilirler. Hareketli kontağõn açõlõp kapanmasõ için çok küçük bir yerdeğiştirme yeterli olduğundan diğer tüm kontaklardan daha hõzlõ açõlabilmesi bu çeşit kontaklarõn avantajõdõr. Bu modern yüksek hõzlõ güç kesicilerinde çok önemli kayda deger bir avantajdõr. 2. Yan kontaklar: Hem ana hem de ark kontağõ olarak kullanõlõrlar. Sabit kontaklar hareketli kontaklara karşõ yaylarla tutturulmuştur. Bu tasarõmda hareketli kontak şu şekilleri alõr. a. silindir ya da tüp.hareketli silindir kapalõ durumdayken yan yüzeyle kontak halindedir. Değiştirilebilir olan silindirin baş kõsmõ bir tür ark kontağõ görevi görür. b. Kama (wedge) tipi kontak: Taşõnan akõm değeri arttõkça ana kontağõn arka kõsmõna yardõmcõ kontaklar monte edilir. Butt ve yan kontaklar uygun boyutlarõnõn avantajõyla ark söndürme odacõklarõnda kullanõlabilirler ancak çok yüksek akõmlarõ taşõyamazlar.bu yüzden wedge tipi kontaklarõn ana kontak olarak kullanõldõğõ yerlerde yardõmcõ kontak olarak kullanõlõrlar. 3. Fõrça tipi kontaklar: Genelde ana kontak olarak kullanõlõrlar. Kontaklardan biri katõ diğeri (fõrça) ise ince tabakalardan oluşur. Eski tasarõmlarda ince tabakalar halinde olan kõsõm hareketli kõsõmdõ bu halde bu tabakalar yarõ elips şeklini alõrlardõ. Sonradan tabakalar halinde olan kõsõm sabit kontak oldu ve çeyrek elips yada yarõ trepezium halini aldõ. Yarõ elips şeklindeki tasarõm kontaklar arasõ baskõyõ azalttõğõ için hatalõ bir tasarõmdõr.ince tabakalarõn kalõnlõğõ genelde 0.3-0.5 mm arasõndadõr.bu tabakalardan kaçõnõn biraraya geleceği ise taşõnan akõma ve ve hareketli kontağõn yapõsõna göre değişir. 4. Özel kontaklar: Butt tipi kontaklarõn özel bir biçimi olan selenoid kontaklar çok yüksek akõmlarõ kesmede kullanõlõrlar. KONTAKLARIN SIÇRAMASI Kontaklarõ birbirine bastõran kuvvetler yay vasõtasõyla sağlandõğõndan kapanma sõrasõnda ilk temastan sonra kontaklar oturuncaya kadar birbirlerinden birkaç defa ayrõlõrlar. Bu sõrada
akõm geçiyorsa ark meydana gelerek kontak malzemesini eritir. Kapama işlemi bittikten sonra daha önce ergimiş olan maddeler donar. Artõk kesiciyi bir daha açmak mümkün olmaz.bu sebeple kesiciyi öyle yapmak gerekir ki bu durumla karşõlaşõlmasõn. Bunun için kapamadaki kuvvetleri aşõrõ büyük seçmemeliyiz. Kesselring bu koşulu gerçekleştiren kontak kuvveti ifadesi olarak F x vermektedir. F kontak kuvveti X darbe sayõsõ G kayma modülü r eğrilik yarõçapõ m hareketli kontağõn kütlesi v hareketli kontağõn hõzõ 2 * 0,51/(1 X 2 ) *(G 4 0,2 *r *(mv 2 0,6 /2) 5 3 bakõr için x = 0,2,G = 0,45*10 6 değerleri verilmektedir. 0,2 Pratik hesaplarda F = 45*r (mv 2 0,6 /2) ifadesini kullanarak kontak kuvvetini ayarlayabiliriz. KAPALI DURUMDA KONTAKLARIN BİRBİRİNE KAYNAMASI Kapalõ durumda bir kõsa devre halinde özellikle ayõrõcõ kontaklarõ birbirine kõsa devre olurlar bunu engellemek için kontak kuvveti şu büyüklükte olmalõdõr F = k*i 2 k F: kontak kuvveti I k :sürekli kõsa devre akõmõ K: malzeme katsayõsõ.temas noktalarõnõn sayõsõna da bağlõdõr. Bir çok kesici tiplerinde her iki kontak parçasõnõn birbirine paralel olduğu kõsõmlar vardõr. Bu bakõmdan kõsa devre durumunda kontaklarõ birbirinden ayõrmaya çalõşan kuvvetler meydana gelir. Bu kuvvetler bazen kontaklarõ birbirine bastõran kuvvetden daha büyük olur. Bunun sonucu kontaklar birbirinden ayrõlõr ve bu esnada meydana gelen ark yüzünden kontaklar birbirine kaynak olur. Holm e göre kontaklarõ kaldõrmaya çalõşan kuvvet F k =1.02*10 8 *I 2 d *ln(r/b) F k : kaldõrma kuvveti I d :darbe kõsa devre akõmõ r: silindirik kontak parçalarõnõn yarõçapõ b = 2a/3,14 2a: gerçek temas alanõnõn çapõ FİYATA DAYALI TASARIM Yeni bir güç kesicisi tasarlarken ; her aşama bir bütün içinde ele alõnmalõ, böylelikle mühendislik tasarõmlarõ kendi içerisinde uygun hale getirilmelidir. Yeni bir güç kesicisinin )
üretimi için güç sistemlerinin teknik ihtiyaçlarõ sağlanmalõdõr ve uygun bir biçimde seçilmelidir. Ayrõca sadece teknik özellikler ve çalõşma kalitesi değil bunlarõn dõşõnda kesicilerin fiyatlarõ da önemlidir. Yani fiyat ve kalite beraber düşünülmelidir. Kalite performansõ bir güç kesicisinin servis şartlarõ altõndaki çalõşma özelliklerinin bütünüdür. Kalite performansõ içerisinde ; Güvenilirlik derecesi Elektriksel ve mekanik güvenlik Farklõ tasarõmlara temem anlamda uygun olma esnekliği gibi özellikler yer almaktadõr. Fiyat etkisi güç kesicilerinin en önemli özelliğidir. Fiyat etkisinin sadece fiyatõ içermez. Bunun yanõnda performans kabiliyetini de gösterir (etki) Performans kalitesi, bir güç kesicisi tasarõmõ yapõlõrken bu özellikleri yeterince karşõlanabilmedir. Geçmiş zamanlarda güç kesicileri ve performanslarõ arasõndaki ölçüsüzlük satõn alma özelliklerinde eksikliğe bu yüzden uygun yerlerde kullanõlamamaya, gereken yerlerde uygun bir şekilde şebekeye bağlanamamasõna sebep olmuştur. Günümüzde bile bazen aynõ durumlar gözükmektedir. Bu fiyat belirlenirken; güç kesicisinde kullanõlan malzeme işçilik sabit masraflar özel aletler ve geliştirme gelecekteki finanasal durumlara göre hazõrlõk (faiz harcamalarõ vb.) lara göre belirlenir. Bir güç kesicisi geliştirme programõna başlanõlmadan önce uygulanacak tasarõm felsefesi belirlenmelidir. Bunu için takip edilen iki yöntem vardõr. 1) Yol Gösterme ; Bu felsefeye göre tasarõmda araştõrma ve geliştirme harcamalarõna büyük bir yatõrõm yapõlõr ve herhangi bir geri dönüş beklenmeden güç kesicisine uzun yõllar finansal destek sağlanõr. Burada yol gösterme felsefesi ile güç kesicileri için yeni sistemler geliştirmek veya varolan düzenleri geliştirmek anlaşõlõr. 2) Takip Etme : Bu felsefede büyük araştõrma, geliştirme çalõşmalarõnõn risklerinden ve harcamalarõndan kaçõnõlõr. Bunun yerine çalõşmalar bir organizasyonun teknik ve finansal yardõmlarõyla yapõlõr. Bu yöntemde patentlerin alõnmasõ amaç edinilir. Tasarõm politikasõna karar verildikten sonra geliştirilecek güç kesicisinin karşõlamasõ gereken şartlar belirlenir. Bu belirlemeler yapõlõrken ticari ihtiyaçlar karşõlanmalõ ve yeni bir konsept getirilmelidir. Para ve zaman yanlõş yönetilirse ve tasarõmcõlarõn önüne konan yanlõş direktiflerle kesiciler geliştirilirilmeye kalkõlõrsa en iyi yöntemler bile ekonomik olmaktan çõkar. Bunlarõn efektif kullanõlmasõ için altõ temel unsur bulunur. 1) Güç Kesicilerinin Performans ve Oranlarõnõn Belirlenmesi Geliştirme projesinin tanõmõ bir güç kesicisinin bulundurmasõ gereken şartlarõ (gerilim, akõm, kõsa devre oranõ vb.) kapsar. Bunlarõn yanõnda tasarõmõ etkileyen oranlarda belirtilmelidir. Bunlardan bazõlarõ toplam açma zamanõ, aşõrõ gerilim faktörü, hõzlõ kapama,
tek faz anahtarlama, gibi oranlardõr. Bu oranlar ulusal, uluslararasõ ve müşteri isteklerinin karşõlamalõdõr. Güvenilirlik düzeylerinin belirlenmesi de fiyat efektifliğinin önemli bir ölçüsüdür. 2) Gelecekteki Oran Şartlarõnõn Belirlenmesi Güç kesicileri için akõmõn büyüklüğü, kõsa devre ve gerilim oranlarõ nominal değerlerinden büyük seçilir ki uzun zaman ekipmanlarõn limitleri genişletilebilsin. Böylece temel güç kesicisinde yapõlacak yan değişiklikler önceden belirlenmelidir ki sonradan yapõlan değişimlerde ki masraflar minimize edilebilsin. 3) Özel Şartlarõn Belirlenmesi Bir güç kesici tasarõmõ yapõlõrken özel çalõşma koşullarõ ele alõnmalõdõr. Çünkü güç kesicilerinin çok geniş bir çalõşma alanõ vardõr. Bütün bu şartlarõn standart bir tasarõm ile gerçekleştirmek ekonomik olmayabilir. Örneğin çok soğuk iklimler buz oluşmasõna, tropikal iklimler böcek saldõrõlarõna, alçak basõncõn olduğu çok yüksek yerler rutubetin fazla olmasõna neden olurlar. Kimi yerlerde galvanizleme yapõlõr, kimi kesicilerin içine özel içten killitleyiciler konulur. Kesiciler dünyanõn her tarafõnda kullanõldõğõ için yöresel şartlara göre yapõmõ çok çeşitlilik gösterir. Bir yerdeki atmosferik olaylar, deprem riski, nem sõcaklõk hepsi yapõm için öenmlidir. 4) Üretim şartlarõnõn Belirlenmesi Bir güç kesicisi tasarõmõnda her yõl ki gelişimleri tahmin edebilmek çok önemlidir. Fakat bu gerçekten zordur. Teknik ve ticari açõdan önemli olan dağõtõm şartlarõ da belirtilmelidir. Bu gözetim özel materyaller, detaylar ve bitirilmiş ürünlerin stok durumunu etkiler. Bu yüzden tasarõm üzerindeki yeri çok önemlidir. 5) Geliştirme Programõnõn Belirlenmesi Detaylõ bir geliştirme programõ tasarõm sõrasõndaki bütün temel aşamalarõ kaplamalõdõr. Bu program; - ihtiyaç olacak temel bilgileri sağlamak için araştõrma bölümlerine gerekli olan zamanõ, - mühendislik bölümlerinin prototip üretim bilgilerinin sağlamak için gerekli olan zamanõ, - prototipin, geliştirme testlerinin ve üretim aletlerinin tamamlanmasõ için gerekli olan zamanõ kapsamaktadõr. Güç kesicileri için, prototip denemeleri açõklõkla belirtilmelidir. Bu durumlar, - mekaniksel dayanõm deneyi - kõsa devre deneyi - darbe deneyi - õsõ deneyi - güvenilirlik deneyidir. 6) Fiyat Amacõnõn Belirlenmesi Ön tahminler önceden tasarlanan üretim masraflarõ için gereklidir. Bazen gözden kaçõrõlan masraflar öğrenme periyodunda çõkan ek masraflardõr. Bu ek masraflar meşru olarak
geliştirme projesinin içinde yer alõr ve bu yüzden metodunun içinde uzamalara hem de fiyatõn artmasõna neden olur. Buradan sonrasõ diğer arkadaşõmõzõn yapmasõ gereken bölüm. Size konu olarak geçen seneki sunumu sunuyoruz Fiyat Ağõrlõklõ Tasarõm Standardlaştõrma Amaç ve tasarõm politikasõnõn belirlenmesiyle, bu yaklaşõmlar sonraki tasarõm aşamalarõnda donanõma aktarõlmalõdõr. Güç kesicilerinin fiyat düzeyli tasarõmlarda iki önemli ve birbirleriyle ilişkili özellik bulunmaktadõr. Güç kesicileri çok farklõ çeşitlerde üretilmektedir. Ve fiyatõ düşürmenin en efektif yolu tasarõmlarda en yüksek derecede standardõ sağlamaktõr. Bunu sağllamak için ; - bir üründen çok fazla miktarda üreterek - üretim aşamalarõ minimumda tutularak - kullanõlan aletlerin maksimum derecede sabitlenmesi ve çeşitliliklerinin azaltõlmasõdõr. Standardõn geliştirilebilmesi için ikinci olarak güç kesicileri mümkün olduğu kadar modüler yapõda tasarlanmalõdõr. Güç kesicilerinin modüler yapõda olasõnõn avantajõ toprakla yalõtõmõnõn tamamen sağlanabilmesi ve böylece güvenilirliğinin arttõrõlabilmesidir. Eğer tam bir tam bir standartlaştõrma mümkün değilse küçük parçalarõn iş göremez hale geldiklerinde değiştirilebilmelerine olanak sağlanmalõdõr. Kullanõlan küçük yan parçalar maliyeti ve ek techizat ihtiyacõnõn azaltmak için benzer özelliklerde üretilmelidir. Böylece umulmadõk problemlerde kendiliğinden ortadan kalkacaktõr. Ayrõca üretim ve onarõm için gereken zamanõ azaltacağõndan malyetinde düşürülmesinde önemli katkõsõ olacaktõr. Performans ve Kolaylõk (Maliyet Etkili Tasarõm ) Bir diğer güçlü yaklaşõmda maliyetin etkinliğini arttõrmaktan geçiyor. Bunu sağlamak için performansõn geliştirilmesi gerekiyor.bu görüşün benimsenmesiyle, kõsa devre akõmlarõ ve bazende kesiciye düşen gerilim arttõrõlmõş olunuyor.ayrõca ark enerjisi azaladõğõndan stressiz bir kesme gerçekleşiyor. Bunun için temel bileşenlerle donatõlan kesicilerde maliyeti daha fazla düşürebilmek için kolaylõkta ön plana çõkõyor.bu iki yaklaşõmda birbirini takip ediyor. Yağlõ kesicilerde geçmişten günümüze kadar ki uzun tarihi boyunca gelişimi konusunda kanõt olmadõğõndan performans sonuçlarõna ilişkin bir bilgiye ulaşõlamamaktadõr ve şuanda bile düzeltme ve geliştirme olanağõ vardõr.belki de bu konuda yeni ve geliştirilmekte olunan materyaller yardõmcõ olacaktõr.yağlõ kesicilerde ark enerjisini kesmek çok önemlidir.çünkü sonucunda hidrojen gazõ ortaya çõkmaktadõr.eğer gazõn dağõlõmõyla ilgili problem azaltõlõrsa, gazõn egemenliğini önlemek kolaylaşõcaktõr. Böylelikle akõm değerleri artacak ve gerekli malzemelerin hacimleri azalacaktõr. Herhangi bir kesici için gelecekteki değerleri planlamak tasarõm için çok önemlidir.ilk gelişmeler küçük değerlerdeki kõsa devre oranlarõnõ karşõlayacak şekilde, o zamanõn ihtiyaçlarõna uygun yapõlmõştõr. Şu ana kadar ki tecrübelere dayanarak, yapõlan dikkatli testler ve gelişmelere ait bilgiler sayesinde boyutlarõn dõşõna çõkõlmadan önemli derecede kõsa devre oranlarõ arttõrõlabilecek.ancak tasarõmõn güvenli olmasõ gerektiğinden bu limitler fazla zorlanmamaktadõr.
Örnek olarak, Şekil.1.a ve b de eski ve yeni tip 2 yağlõ kesici arşõlaştõrõlmõştõr. Şekil.1.a da ki kesici ilk kesici yapõlarõndan olup 66 kv ve 1500 MVA gücündedir. Şekil.1.b de ise 2500 MVA lõk modern bir yağlõ kesici verilmiştir. Bu yeni tasarõm kesmelerin geliştirilmesi üzerine yapõlmõştõr. Bu noktadan başlayarak yapõlan önemli değişiklikler şunlardõr: a) Kesici yapõsõ küçüktülmüş ve gaz oluşumunu azaltmaya yönelik tank çapõ azaltõlmõştõr. b) Gaz oluşumundaki azalma sayesinde, eski tanklarda ihtiyaç duyulan dahili yalõtkan faz bariyerleri, faz-faz arasõ atlama riskinden dolayõ kaldõrõlmõştõr. c) Dahili akõm transformatörleriyle birlikte yağlõ bariyer tipi buşingler tekrar tasarlanmõştõr. Bu işlemler sonucunda, buşinglerin boyutlarõ ve gerekli boşluk azaltõlmõştõr. d) Kaynaklõ duvarõn kaldõrõlmasõ sonucu yapõ üzerindeki izolatörlerin desteklenmesine ihtiyaç duyuldu. Üçgen yapõ sayesinde kesicinin ağõrlõğõ azaltõldõ. e) Şekil.2.a ve b de görüldüğü gibi, dahili mekanizmadaki çalõşmalar sonucunda, ilk yapõlan kesicideki 3lü kaldõrma koluna sahip mekanizma, metal çapraz kollarla değiştirildi.çift klavuzlu ve ayrõlabilir montajlõ enerji soğurma cihazlarõ, daha basit olan tek boru tipi dahili enerji soğurma sistemiyle değiştirildi. f) Şekil.3.a ve b de görüldüğü gibi, eski tasarõmda kullanõlan solenoid ve yaylõ kapama mekanizmasõ tekrar tasarlanarak gayet basit motor-hidrolik sistemine çevrildi.yay gücü yine hidrolik gücüne karşõ korundu. Geneline bakacak olursak, ağõrlõktaki azalma %47 ve kullanõlan yağdaki azalma %24 olmuştur.böylelikle maliyet daha da azalmõştõr. Diğer bir örnek ise, Şekil.4.a ve b de verilen 66 kv luk az yağlõ kesicilerdir.tekrar yapõlan tasarõmlar ve kesicilerin performansõndaki gelişmeler, direkt olarak ark süresi ve uzunluğunu azaltmaya yöneliktir. Şekilden de görüldüğü gibi, gaz oluşumunun, çaptaki azalmalarõn ve daha kuvvetli porselenlere ulaşõlabilinmesi eski tasarõmlarda ihtiyaç duyulan yüksek basõnçlõ SRBP tüpünü ortadan kaldõrmõş ve yerine küçük fiberglas tüp üst yarõ bölgeye monte edilmiştir. Böylelikle kesicinin açõk pozisyondayken dielektrik güvenliği arttõrõlmõştõr.gaz oluşumundaki azalma, kesici üstündeki egzost gazõ odasõnõn boyutlarõnõn azaltõlmasõnõ mümkün kõlmõştõr. Ayrõca akõm taşõyan parçalar üzerinde yapõlan detaylõ çalõşmalar sayesinde, bu detaylara ilişkin atalet ve maliyetlerin azaltõlmasõ sağlanmõştõr. Tamamõna bakacak olursak, ağõrlõk ve maliyette çok önemli azalmalar gerçekleşmiştir. Gaz üflemeli kesicilerin maliyetini azaltmak için 2 tür yaklaşõm vardõr.bunlar: a) Sõkõştõrõlmõş gazõn akõşõndaki oranda azalmalar sağlanõr veya SF 6 tercih edilir. b) Performansõ arttõrmak için çalõşma basõncõ arttõrõlõr.şekil.5.a ve b de görüldüğü gibi, 400 kv, 12 kesme, 35000 MVA lõk havalõ kesici kõsa devre hatalarõnõ 10000 V/µs de kesme yeteneğine sahip ve 30 atm basõçta çalõşmaktadõr.bu değerler tekrar tasarõm yapõlarak 60 atm e çõkarõlmõş ve böylelikle kesmeye gore voltaj 2 katõ olmuştur.eski kesicide ki bireysel çiftler küçültüldü ve servo valf sistemlerinin sayõsõ yarõya düşürüldü.birinci yalõtõm azaltõldõ.bunun sonucunda toplam ağõrlõk olarak 3 fazlõ kesici %45 azaltõldõ.çalõşõlan daha yüksek basõnçlarda ton başõna maliyet artmasõna rağmen, geneline bakacak olursak önemli ölçüde maliyette bir azalma sağlanmõştõr. Şekil.6.a ve b de ise hava üflemeli kesicilere ait çalõşma mekanizmalarõ yer almaktadõr. Şekil.6.a da verilen eski tip mekanizmanõn karõşõk yapõsõnõ özgün bir şekilde basitleştirmek için tekrar tasarlandõğõnda ortaya daha basit yapõya sahip farklõ bir
mekanizma çõkmaktadõr.bu sistem 220-400 kv arasõnda çalõşan havalõ kesicilerin anahtar döngüsünün kontrolünde kullanõlmamaktadõr.anahtar dönen hava kesme izolatörünü kapsar. Bu bölüm porselen kol tarafõndan sürülür. Anahtar 0-1 sn. Içinde yaklaşõk 60 o döner. Açma-kapama hareketlerinde porselen üzerindeki şok sõnõrlanmalõdõr. Bu yüzden, düşmesi kontrol edilmelidir. Yapõlan değişiklikler sonucunda; damper yağ hacmi %25 kadar azaltõldõ, erişilebilir mekanizmalar geliştirildi ve maliyet faktörü %30 oranõnda azaltõldõ. Şekil.7 de ise eski ve yeni tip yağlõ kesicilerin birleştirme yapõlarõ karşõlaştõrõlmõştõr. Verilen örnekte göreceli değer analiz yöntemi kullanõlmõştõr. Eski yapõda ki alt tabaka, kaynaklanmõş 2 tabakayla değiştirildi.arka ve yan tabakalar, 3 kalõn tabakadan 2 ince tabaka olacak şekilde düzenlendi. Yapõlan diğer değişiklikler sonucunda %25 maliyet azaltõldõ. Vakumlu kesici tüpleri, yeni olmalarõnda rağmen, sõnõrlõ teknolojik altyapõya sahipler.tasarõmõn temelinde işlemsellik ve performans için birçok imkan vardõr. Maliyet etkisini geliştirme bakõmõndan, yeni bir yaklaşõm olarak kontaklarõn soğutulmasõ mümkün olabilir. Bunu sağlamak için, materyallerin gelişimi, dielektrik zorlanma kontrolünün gelişimi veya tek vakumda çoklu kesici yapõsõ kullanõmõ etkili olabilir. Vakumda Ark Söndürme VAKUMLU KESİCİLERİN TASARIMI Hava içindeki iki elektrot arasõndaki delinme gerilimi, hava basõncõnõn değişimi olarak çizilirse, Paschen Eğrisi elde edilir. Basõnç atmosfer basõncõnõn altõna indiği zaman (10 Torr basõncõna kadar) dielektrik delinme, elektrot aralõğõnda kalan moleküllerin iyonlaşarak birbirine çarpmasõ ile açõklanõr. Basõnç azaldõkça, elektrot açõklõğõnda kalan moleküllerin iyonlaşarak birbirine çarpmasõ ile açõklanõr. Basõnç azaldõkça elektrot aralõğõnda kalan moleküllerin ortalama yolu uzayacağõndan iyonlaştõrõcõ çarpõşmalar azalõr. Ve dolayõsõyla dielektrik dayanõm artar. Vakumdaki ark çok sayõda katot iyonlarõndan meydana gelmiştir. Bunlarõn herbiri 10 ila 100 A arasõnda değişen akõm taşõrlar. Küçük akõmlarda bunlar ayrõ ayrõ noktalar olmasõna rağmen ata akõmõ mertebesinde büyük akõmlarda, yüksek yoğunlukta bir veya birkaç ark olarak birleşerek kontak yüzeyi yapõşmasõ ve anottan metal buharlaşmasõna yol açabilir. Vakum Kesicilerin Yapõsõ Esas olarak seramik veya cam bir gövde içinde bir çift kontağõn yerleştirilip mühürlenmesinden meydana gelmiştir. Hareketli kontak paslanmaz çelik bir körük ile eksenel hareketi alõr. Vakumun dielektrik dayanõm nedeni ile kontağõn sõnõrlõ bir uzunluk içinde kalõr. Kontaklarõn çevresinde paslanmaz çelikten bir örtü vardõr. Bu örtünün görevi metal buharlarõnõn yoğunlaşmasõnõn ve elektrotlar arasõnda daha düzgün olarak dağõlõmõnõ sağlamaktõr. Benzer bir eksen hareketli kontak sõzdõrmazlõk körüğü korur.
Çalõşma Özellikleri Vakumlu kesiciler genellikle vakumun yüksek dielektrik özelliği nedeniyle kõsa kurslu kesicilerdir. Kontaklar, kõsa meme üstüne kaoamada yeterli basõnç sağlayan ve hareketin başõnda geekli hõzõ alabilecek şekilde kontaklanõr. Ark, kontak malzemesinin buharlaşmasõ pahasõna elede edilmekte ve bu da kontak yüzeyinin zamanla aşõnmasõna neden olmaktadõr. Birçok kesicide en fazla aşõnma üç milimetre iile sõnõrlandõrõlmõştõr. Kesme Özellikleri Vakum kesicilerin en büyük özelliği bakõm gerekmeksizin çok sayõda kesme yapabilmesidir. Ark genellikle akõmõn geçtiği ilk sõfõrda söner ve kesme zamanõ 2 ila 3 periyotta tamamlanõr. Yüksek gerilim devre kesicilerin çalõşma mekanizmalarõ ve günümüz teknolojisi tasarõmõ motor sürücülü devre kesicilerin tanõtõmõ. Kesiciler kontaklarõnõn hareket ettiren mekanizma veya sistemlere göre sõnõflandõrõlabilir. Bunlar yaylõ kesiciler, havalõ ve hidrolik kesiciler vede günümüzde yeni yeni kullanõlmaya baslanmakta olan motor sürücülü kesicilerdir. Motor sürücülü kesici fikri ilk 1990 larda ortaya atõlmõş olup daha sonraki dönemlerde artan ve ucuzlayan teknoloji (özellikle konrol ve motor sistemlerinde) ile bu fikirler uygulama alanõ bulmaya başlamõştõr. Motor sürücülü kesici tasarõmõnda amaçlanan devreyi daha hõzlõ bir şekilde açabilmek, kesici yapõsõ ve hareket düzeneğini basitleştirmek, motorlarõn tam kontrol mekanizmasõ sayesinde kesiciyi otomatik,dijital ve uzaktan kontrol sistemleriyle bitünleştirmektir. Motor sürücülü kesicilerin avantajlarõ arasõnda yağlama probleminin olmamasõ, çok fazla enerjiye gereksinim duymamasõ, bakõmõnõn sade ve basit olmasõ,sistemde çok fazla ağõr bileşenlerin olmamasõ, düşük işletim gürültüsünü sayabiliriz. Bu sistemde motor basit mekanik bağlantõlarla kesici kontaklarõna bütünleştirilmekte ve motorun hareketi kontrol düzenleriyle denetlenerek kesici açõlõp, kapatõlmaktadõr. Kesicinin açõk veya kapalõ oldugunu otomatik olarak algõlamak için motora entegreli resolver (kesin pozisyon belirleyici) bulunmaktadõr. Motor sürücülü kesicinin en önemli avantajlarõ arasõnda sayõlan basit uzaktan kontrol edilebilen mekanizmasõ günümüzde arõza ve hata hallerinde minimum zaman kaybõnda devreyi kesebilme ve olasõ felaketleri önleme imkanõ vermekle beraber,gelecekte kesicileri birbirleriyle haberleştirerek elektrik kesintileri hallerinde bir kesici açõldõğõnda sistemi bir başka baradan besleyecek olan kesici devreye girmesi otomatik sağlanabilecektir. Kõsacasõ eski sistemlerin tamamen mekanik düzenleri motor sürücülü kesiciler ile günümüz teknolojisi ile birleştirilmektedir. Bu tür kesicilerin kullanõm yeri örnekleri olarak İtalya nõn Enel şebekesindeki 145 kv besleme trafosu kesicisi ve İsveçin Birkanat şehrindeki 132 kv iletim hattõ transformator kesicisi verilebilir.buralarda kullanõlan kesiciler memnuniyet verici performansõ sağlamõşlardõr. Motor sürücülü sistemlerde A.C ve D.C gerilim kullanõlabilir, selenoid mekanizmalarõna göre karşõlaştõrõldõğõnda daha az elektrik enerjisi harcar fakat biraz daha yavaştõr. Kaynaklar: High-Voltage A.C Circuit Breakers, Sayfa: 271-279, ABB ve Siemens.