BÖLÜM VI SOĞUTMA SİSTEMİNİN ELEKTRİK KUVVET VE

BÖLÜM VI
SOĞUTMA SİSTEMİNİN ELEKTRİK KUVVET VE KUMANDASI
Buhar sıkıştırma çevrimi prensibiyle çalışan soğutma sistemlerinde kompresörün
sıkıştırma işlemini yapmasını sağlayabilmek için bir güç kaynağı gereklidir. Bu güç
kaynağı herhangi bir mekanik güç kaynağı olabilir. Uygulamada, ilk kurulan soğutma
tesislerinde pistonlu buhar makinaları geniş ölçüde kullanılmış olduğu halde bugün artık tamamıyla terkedilmiş bulunulmaktadır. Bugünkü buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinde gerek basit ve sessiz oluşları, gerekse otomatik kontrol elemanlarının kolayca uygulanabilmesi yönünden elektrik motorları çok geniş ölçüde kullanılmaktadır.
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren bir makinedir. Diğer yandan, uygulamanın gerektirdiği yerlerde içten yanmalı motorlar (Otto veya Diesel çevrimli) ile buhar veya su türbünleriyle tahrik edilen soğutma sistemlerine de rastlamak
mümkündür.
Elektrik motorunda mekanik enerjinin oluşumu, elektrik akımı etkisiyle sağlanan
magnetik alanların aynı ve aksi kutuplar oluşturması sonucu bunların birbirini itmesi
ve çekmesi ve bunun dönel hareket verecek tarzda tertibi suretiyle sağlanmaktadır.
Elektrik motorlarının türlerine ve özelliklerine girmeden önce elektrik enerjisinin ne
olduğunun kısaca gözden geçirilmesinde fayda görülebilir.
Molekül; maddenin özelliğini değiştirmeksizin (su, demir, vs.) bölünebileceği en
küçük parçadır ve atomlardan meydana gelmiştir. Atom ise, Proton ve Nötronlardan
oluşan bir çekirdek ile bu çekirdeğin etrafında sürekli ve hızlı şekilde dönen Elektronlardan meydana gelmiştir I> şekliyle, atomu güneş ve gezegenlerinden oluşan bir
solar sisteme benzetmek mümkündür. Proton pozitif yüklü, Elektron negatif yüklü,
Nötron ise elektriksel yönden nötr olup proton ile nötronların kütleleri aynıdır. Hafif elementlerin atomlarında Proton ve Nötron sayısı (Örneğin Helyumda 2P ve 2N)
eşit olduğu halde ağır elementlerde Nötron sayısı proton sayısından daha çoktur (Örneğin Civa'da 80 protona karşı 120 Nötron). Son yıllardaki bulgular, nötron ve protonların artı ve eksi elektrik yüklü kuark'lardan meydana geldiğini göstermektedir.
Kainatta mevcut atom türlerinin sayısı bugün için 110 civarında bilinmekte olup bunların her birisindeki proton, nötron ve elektron sayısı diğerinden farklıdır.
atomu
--0-.^
,-, , L
, Elektron
r A
Serbest
Oksijen
Proton
Nötron
Hidrojen
a t o m u
Su Molekülü
Hidrojen Atomu
Şekil. VI-1) Molekül, Atom ve Atomun yapısı
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
215
Atom çekirdeğinin hemen üstündeki ilk yörünge halkasında bulunan elektronların
(Hidrojen atomunda sadece bir elektron mevcuttur) sayısı iki olduğunda elektronlar yeni bir yörünge oluşturmakta ve maddenin cinsine göre ikinci yörünge halkasında sekiz
elektron tamamlandığında da üçüncü bir yörünge halkası oluşturmakta ve daha sonraki yörünge halkaları sekizer elektronları oluştukça artarak meydana gelmek suretiyle
değişik elementler oluşturmaktadır ki yukarıda belirtildiği gibi bunların halen bilinen sayısı 110 civarındadır. Yalnız tek bir cins atomlardan meydana gelen bu maddelere Basit Elementler denilmektedir ve Demir, Bakır, Çinko, Alüminyum, Gümüş, Altın gibi
örnekleri verilebilir. Birden fazla element atomlarının karışması sonucu ise Bileşik Elementler denilen maddeler ortaya çıkmaktadır ki "Su" buna iyi bir örnek olabilir.
Pozitif yüklü bir eleman ile negatif yüklü bir eleman birbirine yaklaşmaya çalışırken
aynı yüklü elemanlar birbirini iter. Bu nedenle çekirdekteki pozitif yüklü protonlar ile
yörüngelerdeki negatif yüklü elektronlar birbirini çekerler. Ancak, yörünge üzerinde
hızla hareket eden elektronlar, merkezkaç kuvveti ile çekirdekten uzaklaşmaya çalışırlar. Böylece merkezkaç ve nötronunun çekim etkileri arasında denge altında kalan
elektronların en dış yörünge halkası üzerinde olanları hem çekirdekten daha uzak mesafede olmaları, hem de daha büyük bir merkezkaç kuvvete sahip olmalarından dolayı kolayca yörüngelerini terketmeye meyillidirler. Atom çekirdeği etrafında sürekli hareket halinde olan bu elektronlardan bir kısmı bağlı elektron bir kısmı ise serbest elektron durumundadır. Çekirdeğe en yakın yörüngede 2 elektron ile bunun dışındaki yörüngelerin herbirisinde 8 elektron tamamlandığında bunlar bağlı elektron haline gelir.
Bir atom, geçici olarak en dıştaki halkadan bir serbest elektron kaybettiğinde elektriksel yönden pozitif yüklü hale gelir. Aksine, bir serbest elektron kazandığında elektriksel yönden negatif yüklü hale gelir. Herhangi bir sebeple serbest elektron sayısındaki
artma (atomun negatif elektrik yüklü hale gelmesi) veya azalma (atomun pozitif yüklü
hale gelmesi) atom'un iyonlaşması şeklinde değerlendirilir ve serbest elektronlar eksi
yüklü atomlardan artı yüklü atomlara doğru hareket etmek suretiyle elektrik akımını
meydana getirirler. Bir başka deyişle atom çekirdeğinin en dış yörünge halkasında
dönmekte olan elektronların, ki bunlara serbest veya Valans elektronlar denilmektedir, bu yörüngelerinden Elektromotor kuvvet, sıcaklık, basınç, magnetik alan, ışık,
kimyasal olay gibi dış etkilerle çıkarılmaları ve yanındaki atomların dış yörüngelerine
geçmeye başlamaları elektrik akışını meydana getirmektedir. Yani, "elektrik, elektronların atomlar arasındaki hareketi veya hareket etme eğilimleri-potansiyeli ile oluşmaktadır" denilebilir. Atomun elektron-proton dengesini değişitiren dış etkiler bunu bir
elektriksel potansiyel meydana getirmek suretiyle sağlamaktadır. Bu elektriksel potansiyel serbest elektronları her zaman hareket ettiremeyebilir ve bu statik elektrik olarak
(iş yapmaya hazır) bir yük oluşturur. Örneğin iki elemanın birbirine sürtülmesi ile
elektronların bir elemandan diğerine geçmesi sonucu Statik Elekrik yükü meydana
getirilebilir. Bu yük; "temas", "bağlantı-devre" veya "ark" şeklinde ters yüklü elemana
geçebileceği gibi hareket imkanı bulamazsa toplanmış olduğu yerde de kalabilir.
'• r
Birincisi Dinamik Elektrik veya Elektrik Akımı (elektronlar, atomlar arası hareket
halinde), ikincisi ise Statik Elektrik olarak adlandırılır. Elektronların dinamik konumu
elektrik akımını meydana getirir. Unutulmamalıdır ki gerçek elektron akımı negatifden pozitife doğru olduğu halde elektrik akımı pozitif'den negatife doğru olmaktadır.
Elektriksel yük veya hareket etmeye hazır elektron miktarı da değerlendirilebilmek
üzere bir ölçü birimi ile teçhiz edilmiş olup bu "Coulomb" olarak anılmaktadır.
1 Coulomb = 6.28 x 1 0 1 8 Elektron'dur.
216
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
r
Bir elektrik devresinin belirli bir noktasından bir saniyede 1 Coulomb elektrik geçırıyorsa bu akım 1 Amper olarak birimlendirilmiştir. Bu miktar, elektriksel potansiye seviyesine (Elektromotor kuvvet - EMF) ve elektrik devresinin gösterdiği karşı engelin (Direnç) durumuna göre az veya çok olacaktır ki bu, elektrik akım şiddetini ifade etmektedir Elektron akışının hareket etme eğiliminin az veya çok oluşu elektron
basınç farkını (voltajı) ifade eder. Elektrik akışının pozitifden negatif kutuba doğru kolay veya daha zor hareketine sebep oluşuna göre malzemeleri 3 grupta toplamak
mümkündür: iletken malzemeler (kondaktör), iletken olmayan (izolatör) veya yalıtkan
malzemeler; yarı iletken (semi-kondaktör) malzemeler. Yalıtkan maddeler elektrik
akışını engelleyen tür maddeler olup statik elektriği tutmaya uygundurlar Diğer yandan, elektrik akışını az veya çok kolaylıkla sağlayabilen maddeler (Bakır, Alüminyum
Gumuş, Demir gibi) çok miktarda mevcut olup bunlar iletken olarak adlandırılır. Bunlara ilaveten, doğal ve yapay olarak bulunabilen yarı iletken (semi-kondaktör) malzemeler mevcut olup bunlar genellikle elektrik akımını bir yönde diğer yöne göre daha iyi iletirler (Germanyum, Selenyum, Silisyum, Karbon, Boron, Bakır Oksit Silikon gibi) ve bu tür malzemeler termoelektrik soğutucularda rektifier olarak uygulama sahası bulmaktadır. Transistor, Diyot ve Fotosel gibi elemanlar da yarı kondaktör uygulamalardan olup sık sık bunlara rastlanmaktadır. Semi kondaktörlerin geçirgenliği sıcaklık, basınç, ışık, elektrik sinyali gibi etkenlerle değişir. Bu özellikten yararlanılarak semi kondaktörler, devreleri açma-kapama ve kontrol etme gibi röle görevlerinde çok kullanılmaktadır.
Elektriksel değerlerin su ile benzerlikleri olup bu ikisini karşılaştırmak mümkündür
ve bu elektriğin daha iyi anlaşılabilmesine yardımcı olduğu için sık sık yapılmaktadır.
i Bataryalar
•)Su Tankı
b)El»ktrik
Devre»!
3*V
Su Tankı
R-Oirenç
Su
I)P«t«naiyai Ûlufunu
(Statik Durum)
r
I I ) A k ı ş Ouru»u(Din««ik Durum)
Direnç-R
Dir*nç~R
su
S u nV.-x.
V.-x.rn
hızı -ı/*
S U
BASINÇ > H(M«noMtrik y ü k s e k l i k )
AKİS
» v ( H ı z , m/s)
HİRENÇ
ı
p (( B a s ı n ç Düşümü)
İ
Elsktrik
akxtaı-Aap«x
E L E K T R İ K ,
U « tl.ktromator kuw««t-EHF,Volt
I ı Akın »iddsti-Amper
R s Rszistans—Dirsoç , Qh«ı
Su ve Elektriğin Akış-Dinamik Durumlarının Karşılaştırılması
Şekil. VI-2) Su ve elektrik potansiyeli ile etkilerinin benzerliği
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
217
Pompa
1
İT /'
3»«mç-Alçak
-j-|—Isıtıcı
direnci
m) Su Boru»u Devresindeki Durun
Volt
''
Toprak irtibatıO)
/'
Anahtar-^alter
Elektrik |
akımı-Amp.
Kısa devre-(2)
i
(Elektron akışı)
-fArvahtar-Şalter
Direnç ölçüı»0
• Devre
kopukluğu
(Anahtar açıkken)
(1)
•Akı» ölçüı.ü{A»p}
Amp«r-Volt-Ohıo Metre
b)Elektrik Devreaindeki {toru*
(AVO-Metre)
Şekil. VI-2) (Devamı) Su ve elektrik potansiyeli ile etkilerinin benzerliği
i
Elektrik enerjisinin üretilmesi kullanılacağı yerlere iletilmesi ve kullanılması işlemleri bir elektrik devresini meydana getirir.
Bir elektrik devresinde en çok rastlanan arıza ve aksaklıklar (1) Devrenin açık-kopuk olması, (2) Kısa devre olması, (3) Devrede toprak irtibatı meydana gelmesi şeklinde sıralanabilir. Bunlardan birisi veya birkaçı, duruma göre devreyi çalışmaz hale sokabileceği gibi kalıcı hasarlar da meydana getirebilir (Şekil: VI-2/b). Elektrik devresinde meydana gelen hat kaybı su devresindeki boru sürtünme kaybının karşıtıdır. Pompanın sağladığı basınç farkı, elektrik devresinde batarya veya elektrik jeneratörü tarafından sağlanmakta ve elektrik gerilimi olarak ortaya çıkmaktadır ki birimi Volt'dur. Bir
Volt, İQ dirençten 1 Amper akım geçişini sağlayan elektro-motor kuvvettir.
Su devresindeki kapama vanası elektrik devresinde anahtar veya şalter olarak aynı görevi yapmaktadır. Su akışının karşıtı ise elektrik akımı olup birimi Amper'dir.
Görüldüğü gibi elektrik akışını belirleyen 3 parametre mevcut olup bunlar; (1)
Elektromotor kuvvet (EMF) veya Elektrik gerilimi (Potansiyel Farkı), birimi: Volt; (2)
Elektriksel Direnç ki mekanikteki sürtünme kuvvetlerine benzetilebilir, birimi: Ohm;
218
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
İ
#•
/ •
•i
(3) Elektrik Akımı, birimi: Amper, olmaktadır. Bu üç parametrenin birbiriyle olan bağlantısını Ohm Kanunu belirlemektedir.
Elk. Gerilimi, Volt (U) = Akım Şiddeti, Amper (I) x Direnç, Ohm (Q)
yani; U = I x R veya, I =
veya, R =
R
olmaktadır.
I
Diğer yandan; Güç (Watt) = U (Volt) x I (Amper) = Joule/Saniye
yani; W = U x I veya, I
W
TT
W
veya, U
olacaktır.
100Watt
Ampul
Örnek :U = 220 Volt olan yandaki devrede
1 0 0
100 VVatt'lık bir ampulün;
220
U=
- 0.454
akım çekeceği anlaşılmaktadır.
: Amp. ?
Burada, 100 VVatt'hk ampulün direnci ise R =
220
U
T
0.454
484 Ohm olmaktadır.
İletkenlerin elektrik akımına karşı gösterdiği direnç çok azdır ve bu her değişik malzeme için farklı olmaktadır. Aynca, iletken kesiti arttıkça direnç azalmakta, fakat boyu arttıkça direnci de artmaktadır. Sıcaklığın artmasının iletkenlerin direncine olan etkisi ise genellikle direnci arttırıcı yönde olmaktadır.
Malzemelerin öz direnç değeri iletkenlik için bir göstergedir ve bu, boyutları 1 cm
olan bir küp'ün belli sıcaklıkta, elektrik akımına gösterdiği direnç (Ohm)'dir.
p (Ohm.cm)
Çevre sıcaklığı: t°C
1 cm küp /
(1x1x1)
/
A- malzemesi
özendirici : p
F-cm2 kesit
/
\
Direnç, R =
T
I (cm) x p (Ohm.cm)
; Ohm
F (cm2)
Direnci: R
F = 1 cm 2 , L = 1 cm, alınırsa
L cm boy
R = p olacaktır.
A-Malzemesi özdirenci: p
1-uzunluğunu bir an için parçalara böldüğümüzü düşünürsek ortaya çıkan Seri Dirençlerin toplamının bunların aritmetik toplamı kadar olan bir direnç ile aynı etkiye sahip olacağı görülecektir, yani, toplam direnç Rt = Rj + R2 + R3 +
olacaktır.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
219
M.
R-ı
R2
AAAA
R3
W\A
Rt = Rf+ R2 + R3
V\A—1
1
•W\A
¥ r
i
ise ve Ua = Ub ise la = lb olacaktır
Seri Dirençlerin Toplanması
Diğer yandan, Rt direncine sahip bir iletkeni, kesitini parçalara ayıracak tarzda
yardığımızı düşünürsek;
Toplam kesit Ft = Fx + F2 + F3 + F 4 , olacağına
göre, herbir kesitin yeni direncinin de sırasıyla Rj,
R2, R3, R4 olacağı varsayıldığında, özdirenç y ve L
boyu aynı kalacağından;
Fj =
L (Direnci: Rt)
Y
D
K
l
; F2 =
yazılabilecektir.
Y
D
rl 2
; F3 =
Y
D
K3
; F4 =
Y
D
K4
; F=
Y
D
Kt
;
'" r
i
Eşitliğin sağ ve sol tarafları toplandığında matematiksel eşitlik bozulmayacağı için,
<v
Y
R2
Y
*ı
11
R4
Y
Yt
R
*ı
Rı
+ F2 + F3 + F4 = F
yanı;
11
olacaktır.
R4
Eşitliğin her iki tarafını da l/y ile çarpmak suretiyle,
1
1
Rt
1
1
9?' r
1
R4
bulunur.
i
R, =
AAA/v
R.
•J:
220
t
I,
E(U)
Paralel Dirençlerin Toplanması
E(U)
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
Ohm Kanunundan gidilerek de paralel ve seri dirençlerin toplam değerleri aynı sonucu verecek şekilde bulunabilecektir.
Karışık (seri ve paralel) dirençler de bu esastan gidilerek kolayca bulunabilir.
R, = R, +
1
1 / R2 + 1 / R3 ) y 1 / R4 + 1 / R5 + 1 / R6
olacağı görülmektedir
Karışık Dirençlerin Toplanması
Seri ve Paralel Dirençlerdeki Akım Şiddeti: Seri dirençleri, yukarıdaki gibi, L boyundaki bir iletkenin parçalara bölündüğü duruma benzeterek, her dirençten geçen
akım şiddetinin, U gerilimi aynı kalmak üzere, değişmediği görülecektir (Aynen bir su
borusunun her noktasında debinin aynı olacağı gibi).
—A/VW—'VMA*—VWV
r
1
*.'/.
R-, = U/1,; R2 = U/l2; R3 = U/l3; ve R, = R-, + R2 + R3 olup I, = I., = l2 = l3 olur.
Seri Dirençlerin Akım Şiddeti
Paralel dirençlerdeki akım şiddeti ise, her bir direnç değerine bağlı olarak farklı bir
değere sahip olacaktır.
V3
v—^/\/vVvvv-J
U (Dirençlerin hepai i ç i n aynı)
U-"
Paralel Dirençlerde Akım Şiddeti
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
221
0'
li-i'
.*
/'
'
U = Ij . Ra veya \/Rx = \XAJ
U = I2 . R2 veya 1/R2 = I 2 /U
U - I3 . R3 veya 1/R3 = I^AJ
i
U = I t . R, veya l/R, = It/U
U = I t . Rt veya
1
It
Rt
U
olup
Rt
It/U = I I / U + I 2 /U + I3/U olacaktır. Buradan da I, =
zamanda II. Kirchoff Kanunu ile uyum içerisindedir.
I
I
R2
R3
olduğundan
" r
+ I2 + I3 bulunur ki bu aynı
1
I
l2
'2
1
\C
1
V,(1/s)
t
V, = V, + V 2 + V 3
\
Su akışı ile benzerlik
I3
'••
/ •
•'
/
//. Kirchoff Kanunu: Bir elektrik devresinin herhangi bir noktasına gelen (1 veya
2 noktaları) akımların toplamı bu noktadan ayrılan akımların toplamına eşittir.
/. Kirchoff Kanunu ise, kapalı bir elektrik devresinde gerilimlerin toplamı "Sıfır"dır
şeklinde ifade edilmektedir. Bir başka deyişle; kapalı bir elektrik devresinde, Elektromotor kuvvetler toplamı, dirençlerdeki gerilim düşümü toplamına eşittir. Paralel ve seri dirençlerin uygulamasına iyi bir örnek Wheatstone (Weston) Köprüsüdür. Bu dirençler devresinden gerek ölçü aletlerinin, gerekse valf ve damper servomotorlannın tertiplenmesinde büyük ölçüde yararlanılmaktadır.
T«r»itt(ir
,
Sıcaklık
„ /Okuma
* Iskalası
1
"ufc)
A ve C noktalarında;
|=l1+l2=İ3+İ4'dür Ayrıca; L=0
ise l-|=l4 ve I2=İ3 olur; (Koprû'nün denge konumu)
Fakat; lg -» B'den D'ye ise
l 1 =l g +l 4 veİ3=l g +l 2
VVHEATSTONE KÖPRÜSÜ
(*) Termistörler, yarı iletken
malzemeden ve çoğunlukla
yapay şekilde metal oksitlerin sinterlenmesiyle yapılır
ve dirençleri, sıcaklık değişimleriyle aşırı değişim
gösterir.
(*) Termistörlerin çoğu için geçerlidir.
Galvanometre (G)'de sıfır akım olacak şekilde R ayarı yapıldığında
(Köprü devresi dengede)
Rl+R' 0 +R, = Rp+R-|+R0" olacaktır.
a) Sıcaklık azaldığında, R, artacak, yeniden denge için R'o azaltılarak (RQ" artacaktır) skafada t" değeri okunacaktır.
b) Sıcaklık arttığında ise Rt azalacak ve+ denge için R'o arttırılacak,
R"o azaltılacaktır (Böylece skalada t değeri okunur
Şekil. VI-3) Wheatstone Köprüsü ve bir termistörle uygulanışı
222
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
ı
i:
Yalıtkan veya dielektrik malzemeler (izolatör) fazla elektronları üzerlerinde toplamaya yatkındırlar. Herhangi bir sebeple bu şekilde toplanan elektriğe statik elektrik adı
verilir ve bu elektrik yükü, ancak bir iletken malzeme ile temas ettiğinde elektrik akımı (dinamik elektrik) haline dönüşür veya yeterli mesafeye yaklaşınca ark şeklinde atlar. İzolatörler, üzerlerinde toplayabilecekleri maksimum elektron sayısına göre birbirinden farklılık gösterirler ki bu özellik "Kapasitans" diye adlandırılır. Yani, Kapasitans
sistemin elektriği depo etme özelliğidir.
Elektrik devrelerinde bazı çalışma şartlarında meydana gelebilecek aşırı elektron
akışını bir süre toplamak ve tutmak üzere, kapasitansı yüksek yapay elemanlar yapılmış ve geliştirilmiştir. Sesbest elektronları iletken bir malzeme ile toplama ve kapasitansı yüksek yalıtkan bir malzeme üzerinde biriktirmek üzere iletken ve yalıtkanlardan
meydana getirilen bu elemanlara Kapasitör veya Kondansatör adı verilmektedir. Kapasitans birimi Farad'dır. Bir Farad, Kapasitörün iletken ve yalıtkan levhalar arasına 1
Volt gerilim uygulandığında 1 Coulomb yani 6.28 x 1 0 1 8 adet eletron tutabildiğini ifade eder. Uygulamada daha çok bunun 1 milyonda biri olan Mikrofarad kapasitans birimi kullanılmaktadır (1 Farad = 0.000001 uF).
Kapasitans, C (Farad) = Q (Coulomb) / U (Volt) olmaktadır.
• itme —•
+
+
—TL
• itme -
(+) yüklü A cismi, nötr olan B cismine yaklaştırıldığında yakın olan " 1 " ucunda (-) yük
diğer "2" ucunda ise (+) yük oluşur. A cismi
(-) yüklü olursa bu sefer " 1 " ucunda (+), "2"
ucunda (-) yük oluşur. Buna Elektriksel veya Elektrostatik "indüksüyon" denilir.
Aynı elektrik yükleri (+ ile + ve - ile -) birbirini
iter.
Aksi elektrik yükleri (+ ile -) birbirini çeker.
Statik Elektrik Yüklerinin Etkileri
,5erfc>est fazla
oloktronlar(6 ad.)
İletken
£lektron
Proton
\ ( 1 4 a d . ) \ /(B a d . ) /
Yalıtkan1 \
\ /
/
\
iletken
7
/
rof
7
Elektron-' Proton
(2 ad.)
(S ad.)
Elektron
fazla
Proton
faZla
Alternatif
~"?akım kay,' nağına
Not:Elektrçm ve proton a»yxlaxı aembolik olarak
verilmiştir.
Şekil. VI-4) Kapasitörün yapısı (yüklü durumda)
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
223
U
T
A
(•*} Kata.,«av* VB «az a i a h i l i r
Q (Caulamb)
C (fr) U (V.lt)
r
e
4-TT.d
I
A I Plaka _yü*:öy
fer» Arada*)' of famın
kats<ay(S) (.Hava tein •. I)
b) Çok Plakalı Kondansatör
Tek ve Çok Plakalı Kondansatörler
a) Tek Katlı (plakalı) Kondansatör
Kondansatörlerin birbiriyle paralel ve seri devre meydana getirecek tarzda bağlanmaları veya bir elektriksel direnç ile (örneğin elektrik moturunun sargıları ile) seri şekilde bağlı bulunmaları mümkün ve gerekli olabilmektedir.
-L
C3
U -=-
/TS <T^ -^TS
a) Paralel Bağlı Kondansatörler
l
b) Seri Bağlı Kondansatörler
Kondansatörlerin Seri ve Paralel Bağlantıları
I
uzs
\—\c -A
Zaman
R.C t Kandan.«tar
a) Direnç Üzerinden Kondansatörün Şarjı (Yüklenmesi)
i-
i
ir /•
t
b) Direnç Üzerinden Kondansatörün Deşarjı (Boşalması)
Kondansatörün Bir Direnç ile Seri Bağlanması
224
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
Kapasitörler, soğutma sistemlerinde motorların kalkışını kolaylaştırmak, verimlerini ve güç faktörlerini arttırmak gibi çok yararlı görevler yapmaktadır. Yük (motor sargısı) ile seri bağlandığında alternatif akımın sinüzoidal dalgalanmasını değiştirerek
akım eğrisini voltaj eğrisine yaklaştırır.
Kapasitörler, bilhassa monofaz-hermetik tip motor-kompresörlerin kalkış momentini arttırmak için uygulanır. Bu maksatla dizayn edilen elektrik motorlarında
kondansatör yalnız kalkış sargısı devresine seri konulabildiği gibi (Bu maksat için kullanılan kondansatörler hemen daima elektrolitik tiptir ve bu uygulamalarda tatbik
edilen şebeke voltajı, nominal/etiket voltajının %130'unu aşmamalıdır) buna ilaveten "çalışma/ana sargısı" devresine de konulabilir ki bu ikincisi daima yağ dolgulu
tip kondansatördür ve uygulanan gerilim nominal etiket voltajının %110'unu aşmamalıdır. Bunlardan başka, daimi devre kondansatörü uygulanan tür motorlar (Permanent Split Capasitor-PSC) yapılmış olup bunlar alçak kalkış momentli motorlardır ve kondansatör "normal çalışma/ana sargı" devresine uygulanıp motor çalıştığı
sürece devrede kalır. Bu tür motorlar, nominal etiket değerinden daha düşük bir voltajda genellikle kalkamazlar ve bir dış etkenle (yardımla) harekete geçmeleri sağlanabilir.
Alternatif akımın iletkenlerden geçişinde bu akışı engellemeye çalışan etkiye Reaktans adı verilir. Devrenin kapasitans etkisiyle (serbest elektronları tutma) meydana gelen reaktansa Kapasitif Reaktans denilir. Devrenin bir elektro magnet veya sargı özelliği taşımasından meydana gelen, bir karşıt elektromotor kuvvetin (gerilim) meydana
getirdiği reaktansa ise Endüktif Reaktans adı verilir.
Dinamik elektrik veya elektrik akımı 2 çeşittir :
a) Doğru Akım: Elektron akışının sürekli bir yönde olması hali.
b) Dalgah-Alternatif Akım: Elektron akışının periyodik şekilde yön değiştirdiği hal.
Burada, periyodun saniyedeki sayısı Frekans'dır. Örneğin 50 frekans veya
Hertze sahip dalgalı akımda elektronlar saniyenin 1/100'ü kadar zamanda bir
yönde ve 1/100 saniye diğer yönde hareket ederek bir periyodu 1/50 saniyede
tamamlar.
Elektrik kaynağının sağladığı elektriksel potansiyel devamlı aynı seviyede kalıyorsa
buna Doğru Akım denilmektedir. Değişik tür pillerin, otomobil Akümülatör-bataryalannın elektrik gerilimi-voltajı doğru akım için örnek gösterilebilir.
'Yaklaşık olarak ainüaoidal eŞri
1/100 san. 1/50 aan.
Zaman(Saniye)
50 Frekanslı Alternatif Akımın Zaman Eğrisi
Elektrik kaynağındaki artı ve eksi uçların belli zaman aralıklarında (periyotlarla)
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
225
I
U|BC
İ .
DıÇru Akili (DC)
" r
vt b i r Ditanç'*
r
Alternatif Akımın Oluşumu (AC) ve Gerçekteki Durumu
yerini değiştirmek suretiyle yukarıdaki gibi köşeli bir Voltaj-Zaman grafiği ortaya çıkacaktır ve böyle bir elektrik akımı Alternatif Akım olarak adlandırılmaktadır. Gerçekteki Alternatif Akım üreteçlerinde (Alternatör) ise Voltaj-Zaman grafiği sinüsoidal
bir eğri görünümünde olup bu durum alternatörün çalışma prensibinden kaynaklanmaktadır. Gerilimin sıfır değerinden artarak maksimum bir değere ulaştıktan sonra
azalıp eksi değerinin en alt seviyesine gelmesinden sonra tekrar başlangıçtaki gibi sıfır seviyesine gelmesi için geçen zamana 1 salınım (1 Hertz: Hz) denilir. Bir saniyedeki salınım sayısı Alternatif Akımın Frekansı olarak adlandırılır (Örneğin 50 Hz veya 60 Hz gibi). 3 Fazlı (Trifaze) elektrik kaynaklarında, bu sinüzoidal eğriler birbirini
1/3 salınımla (120° elektriksel açı ile) takip eder.
h
l
l
Faz
>(
/'
3-Fazlı (Trifaze) Alternatif Akım
Bir iletkenden elektrik akımı geçirildiğinde bu iletkenin etrafında gene bir magnetik alan meydana gelir. Akım durduğunda magnetik alan da ortadan kalkar. Söz konusu iletken bir yumuşak demir çubuğa sarılır ve elektrik akımı verilirse yumuşak demir çubuk bir mıknatıs oluşturur ve magnetik alan meydana getirir (Akımın yönüne
göre çubuğun uçlarında N ve S kutupları oluşur) Elektrik akımı kesildiğinde magne226
i
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
/ •
tik alan gene ortadan kalkar. Buna Elektromıknatıs denilir. Yumuşak demire elektromıknatısın "Çekirdeği", akımı geçiren iletkene ise "Sargı" adı verilir. Eğer bir magnetik alandan onu kesecek tarzda bir iletken geçirilirse bu kere iletkenin uçları arasında bir elektromotor kuvvet meydana gelir.
Elektrik «kimi
verildiğinde
Sargı
Magnatik
Yumuşak(ham)
demir çekirdek
ım meydan» gelir
Magnetik alan
meydan» g a ü r
İletken çubuk ra«gn«tik /
•l»fuq içind» gezdiril- ,
aigindo,
,.•- —
1
Sol ti
Akı*
1
Magnetik
alan
İlatkan kasiti
(Akım biza doğru)
Sol El Kaidesi
Elektro Mıknatıs
Tabii Mıknatıs
Şekil. VI-5) Magnetik alan, elektro mıknatıs ve elektrik akımının üretilişi
Magnetik alanın yönü ile içinden geçirilen iletkende meydana gelen akımın yönü, ya da sargıdan geçirilen akımın yönü ile meydana getirdiği magnetik alanın yönü arasında da bir bağıntı vardır ve bu Sol El Kaidesi diye bilinen usulle saptanır.
Akım geçirilen iletkenin sol el ile ve baş parmak akımın yönüne uyacak tarzda tutulduğu gözönüne getirildiğinde diğer dört parmağın uçları magnetik alanın akış yönünü gösterecektir.
Magnetik alanlar, akışın yönü devam edecek tarzda birbirine yaklaştırıldığında birbirini çeker, aksi halde ise iter. Örneğin iki mıknatısın ters kutuplan (S-N ve N-S ile)
karşılaşacak tarzda birbirine yaklaştırıldığında mıknatısların birbirini çektiği, aynı kutuplar karşılaştırıldığında (N-N ve S-S ile) ise biribirini ittiği görülecektir.
Magnetik alanın gücü huzmesinin sıklığına bağlıdır. Daha güçlü magnet aynı mesafede daha büyük çekme kuvveti sağlayacaktır. Magnetik alanın ölçü birimi Gauss'dur. Bir elektromagnetik alanın gücü ise sargı sayısının çokluğuna ve iletkenden
geçirilen akımın büyüklüğüne göre artar.
Yumuşak demirden yapılan çekirdek magnetik alanın daha güçlü olmasına yardım
eder (magnetik alan huzmesinin geçişini kolaylaştırarak). Ayrıca, çekirdeğin ince levhalar halinde yapılıp birleştirilmesi çekirdekte meydana gelen iç magnetik alanı (Eddy
akımları) minimuma indirir ve böylece hem ana magnetik alanın daha güçlü olması
hem de ısınmasının azalması sağlanır.
Magnetik alanın bazı elemanlar tarafından daha kolay alındığı (örneğin yumuşakUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
227
ham demir) ve bazılarında ise daha zor alındığı belirtilmişti. Magnetik alanı kolay
alan malzemelere permeable ve permeabilitesi yüksek denilir. Havanın permeabilitesi 1 olarak kabul edilmektedir. Permeabilitesi çok az olan malzemelere Reluctant
ve bu özelliğe de Reluctance adı verilmektedir.
Magnetik alanı tutmayan boru şeklindeki bir malzemenin (kağıt, plastik, vs.) üzerine bir iletken sarılıp buna elektrik akımı verilirse meydana gelen magnetik alanın
etkisiyle borunun iç deliğine yaklaştırılan örneğin bir yumuşak demir çubuk kuvvetli
bir şekilde magnetik alanın içine yani delik boşluğuna doğru çekilir. Buna Solenoid
etkisi denilir ve soğutma tekniğinde pek çok uygulama sahası bulur (Solenoid valf,
sviç, vs).
SOLENOİD ETKİSİ
i
Magnetik alan
Kağıt
boru
^Ham demir çekirdek
(içeri çekilir)
Ham demir
çekirdek
(Dışarda)
(0)
,
o.it
-Akım (doğru veya
alternatif)
[>
UsSifır
UjSıfır
eJNormelde Açık(NA) olan 1,2,3 kon- b)Bir Normal Açık(NA) va bir normal
taktl»rı{UsSifıx),*»obin« gşzilim
kupalx(NK) kontağı bulunan bir röuygulanınca 1-1' i l e 2-2' va 3-3'
lanin bobinine gerilim uygulandıt»maaı sağlanacaktır.3u,tipik b i r
ğında HA kontakt kapalı, va HK kontrifaze kontaktöra Örnektir.
takt açık hale geiecBktir.
Şekil. VI-6) Selenoid etkisi ve kontaktör ile röleye uygulanışı
Bir çok kontaktörde, normal açık ve/veya normal kapalı ilave yardımcı kontaktlar konulduğu görülecektir ki bunlara yıldız üçgen şalter tertibi, bölünmüş sargılı motor şalteri, emniyet ve kumanda kilitlemeleri (pompa, kule, fan motoru, vs) gibi pek
çok yerde ihtiyaç olmaktadır. Bu bölümün sonunda bununla ilgili bazı örnekler verilmektedir.
Diğer yandan, magnetik alan içinde hareket ettirilen bir elektriksel iletkende de
elektrik akımı meydana geldiği görülmektedir. Yani magnetik alanı kesen iletken veya iletken grubunda (sargı) bir elektrik akımı meydana gelir ve bu özellikden yararlanılarak elektrik generatörleri, transformatörler ve birçok ölçü aleti yapılmaktadır.
228
r
i
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
[>
ır
i
•
' /'
Levha
çekirdtk
Magnatik alan'ın
•etiln«»i
10 Amp
100 spir
240 Volt
Piimoz
(Enerjinin korununu prensibi)
V
l
/ W
2
10/5 »240/120
I 2 =10
Amp
_^ 24 Volt
S». Stkonder
S İO spir |
^ f-O-
oluna,If(24/24Q)xlQ*lAmp.
(«lEnerji nakil hatlarında kablo
kesitlerinin küçültülmasi.voltajı yük8«lt»ek(akım'ı küçültmek)
suretiyle sağlanmaktadır.
Magnelik Alanın Transformatöre Uygulanması
Transformatör'ün primer sargılarından geçirilen akım ile meydana gelen magnetik alan (Elektromıknatıs) sekonder sargıları kesecek tarzda tertiplenmek suretiyle bu
sargıda bir akım ve gerilim meydana getirir. Sekonder sargıdaki akım, bu devrenin
elektrik kullanımı durduğunda sıfır olacağından primer devredeki akım da duracaktır.
Magnetik alanın gücü magnetik huzme sıklığı arttıkça artmaktadır ve magnetik alan
için Gauss ölçü birimi olarak kullanılmaktadır. Bir elektromagnetik alanın gücü sargı
sayısının çokluğuna ve geçirilen akımın büyüklüğüne bağlı olarak artmaktadır. Ayrıca, magnetik alan huzmesinin geçişini kolaylaştırmak üzere yumuşak demirden yapılmış bir çekirdek de birlikte kullanılmaktadır ki transformatör ve motor sargılarında bu çekirdek sargı yuvalarını havi ince levhalar halinde yapılıp birleştirilmektedir.
Levhalarla yapılan çekirdekde karşı akımların (Eddy akımları) meydana getirdiği iç
magnetik alan daha azalmakta ve böylece esas magnetik alan daha kuvvetli olmakta
hem de ısınma azalmaktadır.
Bir elektrik motorunun çalışma prensibi geniş ölçüde magnetik alan ve mıknatıslanma ile ilgilidir. Bir mıknatıs N ve S kutupları arasında magnetik alan meydana getiren bir elemandır. Dünyanın kendisi de bu özelliğe sahip olan Kuzey ve Güney kutbu arasında magnetik bir alan meydana getirmektedir. Magnetik huzme, hemen tüm
elektrik izolatörlerinden geçebilmektedir. Bazı metaller (özellikle yumuşak demir)
magnetik alanı daha iyi geçirebilmektedir. Magnetik huzmeler N ve S kutuplan arasında en kısa yolu takip etmeye çalışır ve bu özellikten pek çok endüstriyel uygulamada yararlanılır. Bazı özel alaşımlar bir defa magnetik alana tutulduğunda sürekli
mıknatıs özelliği (Permanent magnet) kazanırlar. Metallerin çoğu da magnetik alana
sokulduğunda kendileri de mıknatıslanır, fakat metalin cinsine göre bu mıknatıslanmayı kısa veya uzunca bir sürede kaybeder. Bu şekildeki mıknatıslanmaya endüke
mıknatıslanma (Induced Magnetism) denilir ve Endüksüyon türü motorların rotorlarını magnetlemede bundan yararlanılır.
Elektriğin ve magnetik alanın yukarıda özetlenen özelliklerinden yararlanılarak
elektrik üreteçleri (jeneratörler) ve elektrik motorları yapılmıştır. Elektrik motorları,
elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirirken önce elektriği magnetik alan meydana getirmek üzere kullanır ve bu magnetik alandan dönme hareketinin yaptırılması
sağlanır. Magnetik alanın aynı kutupları birbirini iterken (S ile S veya N ile N) aksi
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
229
kutupları biribirine çekeceği için magnetik alana sahip iki mıknatıstan birisi bir şaft
üzerinde dönecek tarzda diğeri ise bunu dıştan çevreleyecek tarzda yerleştirilirse
dönme, aksi kutuplar karşılaşıncaya kadar devam edecektir. Bu durumda mıknatıslardan birisinin kutuplan ters çevrilirse tekrar aynı kutuplar karşı karşıya geleceğinden gene bir itme durumu meydana gelerek hareket devam edecektir. Hareket eden
kısma Rotor, sabit-duran kısma ise Stator adı verilmektedir. (Bak. Şekil VI-7).
a) Çubuk Hıknatia- a)Ma«natik alan
ların H*5 kutup- atkiaiyle â$n*
larıiÇakaa ve i t - .4/Urç*
iala»i <
m
l
* P«l«y-nl«*ıî
i
e)Dönaa harakatina iönüfümön
3fSdît!3ÎUpî
i
Dönmenin Devaıaı
Şekil. VI-7) Magnetik alanın 2 kutuplu elektrik motoruna uygulanma prensibi
Şekil : VI-7'deki 2 kutuplu elektrik motorunda kutup değişimi için alternatif akımın yön değiştirme özelliğinden yararlanılmaktadır. Her akım yönü değişiminde rotor 1/2 tur yapacaktır. Yani her frekansta 1 tur meydana gelecek ve 50 frekanslı bir
devrede saniyede 50 devir oluşacaktır. Böylece dakikada 60x50 = 3000 devir meydana gelmiş olacaktır. Buna senkron devir denilir ki gerçekte bu devire ulaşılmaz ve
yüke göre magnetik alandaki kaymalar sonucu 2850-2900 asenkron devir elde edilir. Aşırı yük durumunda ise devir çok düşebilir. Dört kutuplu bir motorda her frekansta 1/4 tur oluşacağından senkron devri dakikada 1500 olacaktır.
Stator dış gövdeye tespit edilmiştir ve alan sargılarını üzerinde bulundurur. Dış
gövde ayrıca, tespit ayaklarını (flanşını) ve rotor taşıyıcı yataklarını da üzerinde toplar. Rotor, bir mile kamalı şekilde tespit edilmiş olup mil iki başından yataklarla taşı230
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
'- r
i
i
Stator
•ar g ı«ı.
Sankran fltvii S«>/ıl.i
50 Hş 60 Hy
2-kü*. 3000 3600
4-kut. 1500 1800
Rotor-
A«»nkr«n 0«vir
^HyxXaı?'t
2-kut. 2900 3475
4-kut. 1450 1750
a) İki kutuplu, «ile f a z l ı
Kutuplu
/Rotor
N(S)
Rotor t»çiyıca
y»takl«rı(lıe;r iki
_—-Te«pit ayağı
?-Kutupl*ı Motor
+(-;•"
»-
:
——'
4-Kutupiu Motor
Şekil. VI-8) 2 ve 4 Kutuplu Elektrik Motorları
nır. Yataklar Sinter bronz, grafitli bronz, pirinç kaymalı yatak veya rulmanlı olarak
yapılmaktadır. Hermetik ve yarı hermetik tip soğutma kompresörlerinde genellikle
kompresör yatağı aynı zamanda elektrik motoru yatağı olarak hizmet eder.
Magnetlenebilir bir elemanın magnetik alana sokulması ile kendisinin de magnetik alan verir hale (mıknatıs haline) geldiği ve buna Endüke magnetlenme denildiği
yukarıda ifade edilmişti. Bunun, bir elektrik akımı geçirilen sargı ile sağlanması elektro-magnetik endükleme meydana getirir ki bundan endüksiyon tipi elektrik motorların çalışma prensibi doğmuştur. Bu tür motorlarda, stator sargısında meydana getirilecek bir magnetik alanın endüksiyon etkisiyle rotorun magnetlenmesi sağlanır. Stator kutup sargılarında magnetik alan meydana getirildiğinde bunun kutuplan, akım
yönüne göre oluşacaktır. Bu magnetik alanın içinde kalan rotor da aynı magnetik alana hemen sahip olur (endüke olur). Akımın yönü ters çevrildiğinde (örneğin 50 frekanslı bir alternatif akımda 1/100 saniye sonra) magnetik alanın N ve S kutupları
statörde yer değiştireceğinden, fakat rotorun magnetik alanı statörünküyle aynı durumda olacağından rotor ile statördeki kutuplar birbirini iteceklerdir. Bu itme kuvveti, stator gövdeye bağlı ve sabit olduğundan, rotorun dönmesini sağlayacaktır. Statörle rotorun magnetik alanları tekrar aksi kutuplar karşılaşacak duruma gelince rotor gene endüke olur ve fakat stator sargısındaki akımın yönü tekrar değişeceğinden
aynı kutuplar (N ile N ve S ile S) gene karşılaşacak ve birbirini iterek dönmeyi devam
ettirecektir. Ancak, ilk kalkışta stator ve rotorun aynı kutuplan ile aksi kutuplarının
birbiriyle olan durumuna göre dönme yönü her seferinde farklı olabilecektir. Bunu
önlemek, yani motoru her seferinde aynı yönde dönecek tarzda kaldırmak için bir
yan etken veya bir kaydırma alanı kutbu ilave edilir. Diğer yandan, alternatif akım
motorlarında, gerilim sürekli bir şekilde ve frekans sayısınca yön değiştirdiğinden stator sargısındaki akım da bunu takip edecektir. Herhangi bir iletkenden geçirilen
elektrik akımının, iletken kesiti çevresinde, sol el kaidesine göre bir magnetik alan
oluşturması olayı sonucu, sargı iletkenin etrafında da bir tali magnetik alan daha
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
231
i-
1
oluşmakta, bu ise içinden geçen bir iletkeni kestiğinden, esas akıma ters yönde tekrar bir tali akım oluşturmaktadır ve buna İndüktans denilmektedir. Bu nedenle akımın, gerilimi aynı anda takip etmesi mümkün olmamakta ve gerçekte akım eğrisi gerilim eğrisini biraz gecikmeyle takip etmektedir. Bunun sonucu, akım ve gerilim çarpımı değeri, akım ile gerilim aynı anda en yüksek değerlere (magnitude) ulaşmamış
olacağından elde edilen güç, voltaj ile akım değerleri çarpımından daha küçük olmaktadır. Bu surette 1 'den daha küçük olan bir güç faktörü katsayısı ile çarpılınca geçerli güç değeri bulunmaktadır.
^•rilim(U)
Akı*(1)
İ:
tüç * *M x I x Pf (T»lt f«ii içirt)
Pf J 6üç f.ktörü (t-krib.n 0.8*0.9)
'Zaman
i
y
Şekil. VI-9) Güç faktörü ve indüktans
Güç faktörü motor türüne göre değişir ve aynı tür motor için, büyük güçlü motorlarda küçük güçlü motorlara nazaran gittikçe artan bir katsayı değeri vermektedir.
Bir elektrik motorunun seçim ve uygulanmasında en başta gelen husus; elektrik
enerjisinin alınacağı şebekede mevcut voltajın, doğru veya dalgalı/alternatif akım
durumunun, frekans ve faz sayısının bilinmesi ve seçim yapılırken bu değerlerin motor ve şebeke taraflarında mutlak uygunluğunun gerekmesidir. Bu itibarla elektrik
motorları önce; doğru akım ve alternatif akım motorları şeklinde gruplandırılabilir.
Diğer bir sınıflandırma; Monofaz/Tek fazlı ve Polifaz/Çok fazlı (genellikle 3 fazlı/trifaze) şeklinde yapılmaktadır. Motorlar ayrıca, Voltaj ve frekans değerlerine göre de
sınıflandırılmaktadır. Bir başka sınıflandırma; motorun gücüne göre yapılmakta ve
küçük motorlar (1 HP'ye kadar), orta büyüklükte motorlar (1 ile 200 HP) ve büyük
motorlar, şeklinde yapılmaktadır. Bundan başka, Açık ve Hermetik motor tarzında
bir gruplamaya da rastlanmaktadır. Soğutma uygulamalarında kullanılan elektrik
motorları genellikle 1 HP güce kadar Monofaz ve Hermetik tipli olup daha büyük
güçteki motorların büyük bir kısmı trifaze tipindedir. Soğutma uygulamalarında kullanılacak motorların, Yüksek Kalkış MomentH, sessiz ve az titreşim yapan, aşırı
yüklere dayanabilir türden olması istenir. Bilhassa yüksek kalkış momenti gereksinimi önemli olup kalkış sırasında, hareket eden kompresör parçalarının ataleti yenilecek (Pistonlu kompresörlerde dönel tiplere nazaran bu atalet daha da büyüktür) ve
soğutucu akışkan (gaz) alçak basınç tarafından yüksek basınç tarafında basılmaya
başlanacaktır.
Soğutma uygulamalarında çok az rastlanmakla beraber, doğru akım motorları kısa şekilde aşağıda gösterilmektedir.
1) Şönt Motorlar: Alan sargısı çok spirli ve bu sebeple direnci yüksektir. Büyük güç232
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
w* r
i
ı
teki soğutma kompresörlerinin tahriki için (1 HP'den yukarı), yük değişimleri karşısında oldukça sabit bir devir sayısı verdiğinden, uygun olmaktadır. Büyük güçlerde stator'a küçük bir seri sargı ilavesiyle kalkış ve çalışma karakteristikleri çok daha yükselir ve düzgünleşir, ki bu tür motorlara stabilleştirilmiş Şönt Motor denilir.
2) Seri Motorlar: Alan sargısı az spirli (direnci az) olup kalkış momenti çok yüksektir. Bu aşırı kalkış momenti genellikle bir soğutma kompresörünün kalkışı için gerekenden çok daha fazladır. Buna karşılık, yük altındaki devir düşümü çok fazladır. Bu nedenle, bu tür motorlar soğutma uygulamalarında hemen hiç kullanılmaz.
3) Kompaund Motorlar: Doğru akımla çalıştırılmak istenen soğutma uygulamaları
için en uygun elektrik motoru tipidir. Bu motorların alan sargısı, rotor (armatör)
sargısı ile seri veya paralel olacak tarzda tertiplenebilmektedir. Seri olan Uzun
Şönt paralel olanı ise Kısa Şönt adı ile anılmaktadır. Uzun Şöntlü motorlar küçük
desimal güçlü soğutma kompresörü uygulamalarında kullanılır. Kısa şöntlü motorlar ise, ana sargı (alan) kutuplarına oldukça büyük bir seri sargı ilave edilmiş şönt
motorlar olup böylece kalkış akımı sınırlandırılmış olmakta ve daha büyük güçler
için uygulanabilmektedir.
Alan ıaxgı»x
Alan sargısı
Sftrga.82.
Fırçalar
Rotor(Armatür)
a) Kısa Şönt (Paralel)
Rotor(Armatür)
b) Uzun Şönt (Seri)
Şekil. VI-10) Kompaund Doğru Akım (d-c) Motorları
Doğru akım motorlarında aşınma, temas alanlarındaki pislik ve kalıntılar daha fazla olup arızalanmalar da fazladır. Doğru akım motorları, soğutma kompresörlerinin
sadece açık tipleri ile kullanılabilir ve Hermetik türlere uygulanamaz.
Alternatif Akım Motorları tek fazlı (stator sargısı tek), veya çok fazlı (stator sargısı çok) olmak üzere iki sınıfa ayrılabilir. Monofaz motor türlerinden en sık rastlanan tipler;
1) Bölünmüş fazlı (split phase)
2) Kapasitörlü. Tek (kalkışta/start) veya çift (kalkış ve çalışmada/start and run) kondansatörlü.
3) Gölgeli kutuplu (shaded pole)
4) Repülsüyon kalkışlı (Repulsion start-Induction run)
Çok fazlı/Polifaz motorlardan en çok kullanılanı üç fazlı/trifaze motorlardır. Bu
tür motorlardan en sık rastlanan tipler;
1) Sincap kafesli (Squirrel Cage) Motorlar
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
233
2) Bölünmüş sargılı (Part Winding) Motorlar
3) Halka geçmeli/sargılı rotorlu (Slip Ring/Wound Rotor)
4) Senkron Motorlar (Synchronous)
Soğutma uygulamalarında bu motorların tercih edildikleri kullanma yerleri ise şöyledir:
A) Açık tip
motorlar;
kayış
tahrikli,
açık tip kompresörler ile birlikte;
a) Repülsüyon kalkışlı endüksüyon motorları
b) Kalkış devresi kapasitörlü motorlar
c) Çalışma devresi kapasitörlü motorlar
d) Hem kalkış hem çalışma devresi (ayrı ayrı) kapasitörlü motorlar
e) Daimi devre kapasitörlü/kondansatörlü motorlar (Permanent split capacitor)
f) Endüksiyon polifaz motorlar
B) Hermetik tip motorlar,
kompresör ve motorun tek bir muhafaza
içerisinde, dış hava sızdırmaz tarzda toplandığı, Hermetik ve Yarım
Hermetik Motor-Kompresör diye adlandırılan
uygulamalar :
a) Kalkış devresi kapasitörlü endüksiyon motorları
b) Çalışma devresi Kapasitörlü motorlar
c) Hem kalkış hem çalışma devresi ayrı ayrı kapasitörlü
d) Daimi devre kapasitörlü (kondansatörlü) motorlar
e) Endüksüyon polifaz motorlar (2 ve daha çok faz'lı)
C) Kondenser
ve Evaporatör fan
motorları
:
a) Bölünmüş fazlı (Split phase) Endüksüyon motorları
•
' /'
b) Gölgeli kutuplu motorlar
c) Kapasitörlü motorlar
d) Daimi devre kapasitörlüAondansatörlü motorlar
Bilhassa monofaz hermetik motor-kompresör uygulamalarında bugün en sık kullanılan motor türü, kapasitörlü (kondansatörlü) tip endüksüyon motorlarıdır. Endüksüyon motorlarının rotorlarında sargı bulunmadığı ve fakat motor miline paralel şekilde konulmuş bakır veya daha başka iletken baraların rotor çevresini donattığı yukarıda zikredilmişti. Statörde ise bir veya daha fazla alan sargısı bulunur ve bu sargılardan alternatif akım geçirildiğinde kutuplarında sürekli değişen bir magnetik alan
meydana gelir. Rotorun haralarından da geçen bu magnetik alan bunlarda da magnetik alan meydana getirir (endükler). Rotorda bu şekilde bir endüke akım meydana
getirmekten maksat statorla aynı kutuplu bir magnetik alan yaratıp itme sağlamak ve
bunun sonucu dönme hareketini meydana getirip devam ettirmektir. Rotordaki endüke akım hiçbir dış bağlantı olmaksızın meydana gelir. Bu sebeple, kalkışta bir yardımcı dış etken gerekir ki bunun türüne göre motor isim almaktadır (Repülsüyon kalkışlı, kapasitör kalkışlı, vs.)
234
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
..r
i
Bölünmüş Fazlı Endüksüyon Motoru: Küçük, desimal güçlü monofaz elektrik
motorlarının en çok rastlanan tiplerinden birisi olup maliyeti düşük ve çalıştırması basit elektrik elemanlarıyla sağlanabilen bir motor türüdür. Küçük güçlü açık tip soğutma kompresörlerinin, kalkış sırasında emiş-çıkış basıncı dengeleme imkanına sahip
olan uygulamalarında da (Kılcal boru genişlemeli, vs) başarılı sonuçlar vermektedir.
Bu motorların stator sargısı, biribirine paralel 2 parçadan oluşur. Bunlardan birisi kalkış sargısıdır ki iletken kesiti daha küçük ve spir sayısı daha fazla, fakat bobin sayısı
çalışma sargısınınkiyle aynıdır ve direnci çalışma sargısınınkinden daha fazladır. Diğeri ise çalışma sargısı olup motorun normal çalışma süresince devrede kalır ve sürekli akım verilir. Çalışma sargısı, istenen motor devir sayısına göre, birbiriyle seri 2
veya 4 parçalı olarak tertiplenebilir. Kalkış sargısı ile çalışma sargısı birbirine göre,
elektriksel olarak bir açı (genellikle 90 derece) meydana getirecek tarzda yerleştirilmiştir. Yani rotor ve statorun magnetik etkilerinin en yüksek değere ulaştığı konumlar statora göre rotorda biraz daha geriden gelmektedir. Kalkış sırasında iki fazlı bir
motor gibi çalışmaya başlayan motor, kalkış sargısının fazla spir sayısı ve ince kesiti
sebebiyle, karşı elektromotor kuvvetin bu sargılardaki akımı yükseltmesi daha yavaş
olacağından, kalkış sargısının magnetik alanının en yüksek değere ulaşması çalışma
sargısınınkinden geride olacaktır. Böylece rotorda dönme momenti meydana gelecek, ayrıca bu dönme momenti, kalkış-çalışma sargılarının elektriksel açısının daima
aynı olması sebebiyle, daima aynı yönde oluşacaktır. Kalkış sargısından beklenen etki, motorun dönme hareketi başladıktan sonra sona erdiği için devrede kalmasına
gerek kalmayacağı gibi bu sakıncalıdır da (Aşırı ısınma ve aşırı kayıplar). Rotorun devir sayısı, normal çalışma devrinin takriben %75'ine ulaştığında, genellikle merkezkaç (santrifüj) etkiyle çalışan ve rotor miliyle birlikte dönen bir sviç mekanizması kalkış devresini açarak kalkış sargısını devreden çıkarır. Böylece motor tek fazlı olarak
çalışmaya devam eder.
5t»t8iÇalışma Sargısı
•MA/VV
90"
StatorKalkış sargısı
Rotor
•ntrifuj sviç
Şekil. VI-11) Bölünmüş Fazlı Endüksüyon Motoru
Bu motorların rotorlarında sargı yoktur. Bazı türlerinde rotorun çevresine yerleştirilen kalın bakır baraların iki baştan uzatılıp birer bakır halkaya kaynakla tespit
edilmesi ile endüke devre tamamlanmış olur ki bu tür motorlara "Sincap Kafesli"
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
235
motor adı verilir. Bölünmüş
fazlı motorların kalkış momenti orta seviyede kabul
edilebilir ve genellikle normal çalışma rejimindeki momentin %140'ı mertebesindedir. Bu değer ise gölgeli
kutuplu motorlarınkinden
daha yüksektir.
b«kır b*r«
Sakır
H«lk*
Rotor
hloku
ttotor
Repülsüyon Kalkışlı Endüksüyon Motorları: Bu tür Şekil. VI-12) Sincap kafesli rotor
monofaz motorlar evvelce,
yüksek kalkış momenti ve aşırı yük altında, düşük demaraj akımıyla kaldırılması istenilen uygulamalarda geniş ölçüde uygulanmakta idi. Fakat son yıllarda kapasitörlü
motorlar bunların yerini geniş ölçüde almıştır. Bu motorların rotorlarında da sargı
vardır ve bu sargılar iki baştan bir komütatöre irtibatlandırılmıştır (Doğru akım motorlarındakine benzer). Komütatör bir fırça (kömür) grubu ile kalkışta temas etmediği halde devir yükselince (takriben normal devrini %75'ine ulaştığında) bir merkezkaç/santrifüj mekanizması yardımıyla temasa geçerek rotor sargılarını kısa devre
edip motorun endüksüyon etkiyle çalışmaya devam etmesini sağlar. Bu motorlar kutup başına bir bobin düşecek ve monofaz teşkil edecek tarzda kademeli statora sahiptirler. Elektrik motorunun dönme momenti, meydana getirilen magnetik alanın
bir fonksiyonudur. Bu nedenle, kalkış momentini arttırmak için ya magnetin kendisi güçlendirilir veya sayısı arttırılır. Repülsüyon kalkışlı motorlarda rotorun magnetik
alanı güçlendirilerek kalkış momenti arttırılmaktadır. Fırça (karbon) sayısı kutup sayısı kadardır ve bu karbon fırçalar normal devirde iki komütatör halkasının elektrik
devresini tamamlayarak rotor sargılarından endüktif bir akım geçmesini sağlar. Bu
akım, magnetik kutupları oluşturur. Karbon fırçalar öyle yerleştirilir ki (15 ile 20 derece kaydırılarak) rotorun iki yarısında farklı akımlar meydana gelerek bunların magnetik alanı, stator kutbu magnetik alanını itmek suretiyle dönme hareketini başlatmaktadır. Devir normal seviyesine yaklaştığında rotor (armatür) sincap kafesli bir rotor durumuna girer, yani motor monofaz endüksüyon motoru olarak çalışmasını sürdürür. Dikkati çekeceği gibi bu motorların güvenilirliği ve arızasız çalışması fırçalarının ömrünün uzunluğu ve fırçaları hareket ettirme mekanizmasının (genellikle santrifüj esasa dayanır) işlerliğine bağlı olmaktadır. Fırçaların aşınmasını azaltmak üzere
bazı tip motorlarda rotor sargılarının kısa devre edilmesi ile fırçaların kaldırılması
tertibi uygulanır ki bu, sesi de azaltır. Buna rağmen rotorunun sargılı olması, fırçalarının olması, kısa devre ve fırça kaldırma mekanizması gerektirmesi hem ilk maliyeti hem de işletme-bakım-tamir masraflarını arttırır ki bunlar bu motorların uygulanmasında en önemli sakıncalardır. Bu tür motorlar çok yüksek kalkış momentine
karşılık oldukça düşük kalkış-demaraj akımı karakteristiği gösterirler. Ancak, motorun dönme momenti devir arttıkça hemen düşer ve endüksiyona geçiş devirine ulaşıldığında dönme momenti iyice düşmüş olur. Bu mahzuru önlemek ve motorun saplanma şeklinde durmasını önlemek üzere bu motorları %500'e kadar varacak tarzda yüksek bir kalkış momentine göre dizayn etme şekli uygulanır. Öyleki, endüksiyona geçiş devrine ulaşıldığında yeterli bir dönme momenti (Normaldekinin %200'ü
civarında) sağlanabilsin.
236
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
ı<
r
i:
'" r
ı
St.tör
Komüt«tBr
(iki ba«t«)
Rotor
tırgısı
Fxrç»l*r
(KomÜt.tSrl o r i kxaa d»v
r* eder)
•15-20 E'
A) Santrifüj mekanizması
9) Komütatörü kısa devre edici
b«r*lar
C) F«ç» ve fırça t a ş ı y ı c ı l a r
Şekil. VI-13) Repülsüyon kalkışlı endüksüyon motoru
Kapasitörlü/Kondansatörlü Monofaz Motorlar: Bu motorlar iki fazlı stator
sargısına sahip olup bölünmüş fazlı motora çok benzer. Rotor ise sincap kafes veya normal bölünmüş fazlı motorun rotoru şeklindedir. Kalkış sargısındaki akım, çalışma sargısındakinin 75 ile 85 elektriksel derece gerisindedir. Kalkış sargısı devresine seri olarak bir (Tek kondansatörlü) kondansatör konulması ile kalkışta kapasitör, kalkış sargısının akım faz açısını değiştirmek suretiyle iki fazlı bir elektrik motoru etkisi kazanır. Böylece elde edilen kalkış momenti oldukça yüksektir ve normal çalışma momentinin %275 ile 375'i gibi değerlere ulaşabilmektedir. Bölünmüş
fazlı bir Endüksüyon motoru ile mukayese edildiğinde aynı birim amper için 2 ile
3 katı daha fazla kalkış momenti elde edileceği anlaşılmaktadır. Kondansatörün, alternatif akımın periyodik iniş çıkışı sırasında elektromotor kuvvet ve akım yığılımı
topladığı ve bu toplandığını geriye verdiği ve böylece yüksek kalkış momentini sağladığı düşünülebilir. Kalkış momentinin fazla olması, kullanılan kapasitörün kapasitansının fazlalığına bağlıdır. Ancak, normal çalışma şartları içinde devrede yüksek
kapasitansın bulunması sakıncalı olduğundan, motor devri normal devrin 2/3 ile
3/4'üne ulaştığında kapasitör devreden çıkarılır. Bu değiştirme mekanizması aynen
diğer monofaz motor tiplerinde olduğu gibi bir merkezkaç sviç olabileceği gibi
akım veya gerilim ile çalışan bir sviç mekanizması da olabilir. Bazı motorlarda ise
daha küçük kapasitanslı ve devamlı devrede kalan ilave kondansatörler kullanılmaktadır.
Çalışma devresi kondansatörünün ilavesiyle güç faktörünü ve saplanma momentini arttırma, gürültü seviyesini azaltma yönlerinden fayda sağlanmaktadır. Bazı motorlarda ise kalkıştan itibaren devamlı devrede kalan kondansatör bulunur ki bunlara daimi devre kondansatörü denilir. Bu motorlar alçak kalkış momentine sahip olmakla beraber (Normaldeki momentin %30-60'ı) saplanma momentleri oldukça
yüksektir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
237
e
frf.ı
.'
r
1) Motor kapakları
2) Kondans«t8r-KapMit8r
3) Kalkış BVIÇ'I
4) StatSr vu dış muhafaza
5)
6)
7)
8)
I
ı
Tespit çav*t»larx
Kasnak tespit kamanı
Rotor ve Ştftl
Santrifüj sviç mekrruirossı
Kondansatör
'• r
Devir yükseldiği
devreyi «çan »vi<
Rotor
i
sargısı
Şekil. VI-14) Kalkış devresi kondansatörlü motor (Capacitor Start-induction Run)
Tek kondansatörlü motorlar, kapasitör kalkışlı-endüksüyon etkiyle çalışmalı (capacitor start-induction run) motor diye adlandırılır. İkinci ve çalışma sargısı ile seri olarak devrede bulunan bir kondansatörü havi motor ise kalkış ve çalışma devresi kondansatörlü (capacitor start-capacitor run) motor diye anılır ve bu motorlarda genellikle yağ salmastralı/izoleli kondansatörler kullanılır. Kalkış sırasında kondansatör,
motorun gücüne iki faz durumunda etki yapar ve bir ototransformatör ile yükseltilen
elektromotor kuvvet kalkış sargısına uygulanır (Şekil: VI-15).
Kalkıştan sonra ve devir 2/3 ile 3/4 seviyesine ulaşınca bir röle ile kondansatörün voltajı düşürülüp (ototransformatörün voltajı düşürülerek) kondansatör, "çalışma"
devresinde bırakılır. Bu etkiyle motor devamlı iki fazlı gibi çalışır ve böylece çok verimli ve güç faktörü yüksek bir motor elde edilmiş olur. Ancak bu tür motorlar oldukça pahalı ve bakımı zor motorlar olup küçük güçlü soğutma sistemlerinde kullanılmazlar ve büyük güçlü hermetik motor-koupresörlerde uygulanırlar.
238
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
lt
r
i
Alüminyum folyo
Katranlı kaQıt
— Otatrarts/f ormatBr
\ •
ıA
vargısı
/
^-CIulajmatSantrifuj
sviç ile)
Şekil. VI-15) Oto transformatörlü kapasitör motoru
Gölgeli Kutuplu Monofaz Motorlar: Düşük maliyetli, alçak kalkış momentli bir
motordur. Kondenser ve Evaporatör (Erfors) fanı olarak sık sık kullanılmaktadır. Yapılışları yukarıda bahsi geçen diğer motorlardan farklı ve daha basit olup komütatör,
santrifüj sviç gibi arıza yapabilecek aksamı olmadığı için güvenilirliği oldukça fazla
olan bir motordur. Bu motorların statorunda aynen Doğru Akım motorundaki gibi
alan sargıları ve kutuplar bulunur. Ana kutuptan kısmen geçen kısa devre sargısı gölge kutbu oluşturur. Kalkışın sağlanması için Ana sargısının bir kısmını örten ve sürekli şekilde kısa devre edilmiş olan bu yardımcı sargının ana sargıya dik şekilde
meydana getirdiği magnetik alandan yararlanılır. Ana sargının bir kısmını örtmek
üzere bakır bir şerit kullanılır. Gölgelenmiş kısımdaki magnetik alan statorun geri kalan kısmındaki alandan geride kalır ve dönme hareketinin başlaması için gereken
magnetik itmeyi sağlar. Bu motorların rotoru ise sincap kafes veya benzeri şekilde
yani rotor çevresine, mile paralel şekilde yerleştirilen bakır çubuklardan oluşmaktadır (Bak : VI-16).
Bu motorların kalkış/demaraj akımı ve momenti diğer monofaz motorlara nazaran
çok düşüktür. Ayrıca, gölgeli kutuplardaki kayıplar nedeniyle verimleri de düşüktür.
U
Yardımcı
sargı
Stator
Gölgeleme
barası
Şekil. VI-16) Gölgeli kutuplu motor ve çift milli tip bir örneği
UYGULAMALI SCĞUTMA TEKNİĞİ
239
Bilhassa küçük takatli monofaze motorların kalkışında yüksek bir kalkış momenti
sağlamak üzere değişik tür motorlar geliştirilmiştir ki bunların çoğunluğu hermetik tip
kompresörlerle kullanılmak üzere yapılmaktadır.
Hermetik Tip Motorlar: Küçük takatli, tam kapalı tip pistonlu kompresörlerin
motorlarında, yüksek bir kalkış momenti sağlamak üzere kalkış sırasında devreye girip bir röle yardımıyla kısa süre sonra devreden çıkartılan, spir sayısı daha fazla ve
dolayısıyla meydana getirdiği magnetik olan daha kuvvetli olan bir kalkış sargı devresi bulunmaktadır. Motorun normal çalışma sargısı daha az spir sayısına sahip olup
çalışma sırasında gerekli güç ve torku/momenti sağlamaktadır. Bunlara Bölünmüş
Fazlı (Split Phase) veya Bölünmüş Kutuplu Motorlar denilmektedir.
W' t
fbianiiyfl rSla
(kalluata kapalı!
Halka»/
sargılı
y«I*|»«
«urgısı
»ayrık ipil
K«lki| aargıaı
sık ipirli
raimi
a)Akın RBlaai:K«lkıtta kapa- bIfatantiyal
iyal R8t»! Kalkıı,
lı|l»K)oİan rliladaa gaçrfn
•kımrSIaaigîhi
oluşur.
üîaTÎ
akım kalki| «argı*ım in*
ftöİE açınc»,kalki| taigıdüKlar.Aynı and* rBla boSınd«(S-C usları aratıl
bini yoluyla »na sargıdanHaydan* galen garilim-anf
da gefan «kı« motorun yükila oluaan »kim,röle bobisek talkla kalkışını aaŞnindtn jeçerık onu «çık
lar.Kısa aCrede tülı bobitutıaay* dev»» «d«r,ti'ki
ni ç«kip kalkıı sargıtııu
devra takrir «çılıncay»
devredan ç ı k ı n ı va aotor
k«d»r.
ana sarçı etkiliyi* çaii|*ay» davım eder,
Şekil. VI-17) Bölünmüş kutuplu/fazlı (split phase) motor ve kalkış rölesi uygulamaları
Hermetik tip motorlar düşük voltaj, aşırı yük gibi nedenler karşısında yanma
eğilimi gösterebileceğinden mutlaka çabuk harekete geçen, duyarlılığı yüksek
(akım, sıcaklık, vs) aşırı yük koruyucuları ile teçhiz edilmektedirler. Monofaz motorlar için bu koruma daha fazla önem taşımaktadır. Kılcal borulu genleşme aparatı
olan 5HP'ye kadar güce sahip klima sistemlerinde sistem dururken alçak ve yüksek
basınç taraflarında basınç dengelenebileceğinden kalkış sırasında çok yüksek bir
kalkış momenti gerekmeyecektir ve bu tür uygulamalarda daimi devre kondansatörlü motorlar kullanılabilmektedir. Kalkışta yüksek bir moment gerektiren soğutma sistemlerinde ise Dirençle kalkışlı-Endüksüyon motorları (Bölünmüş fazlı) ile
kalkış devresi kondansatörlü endüksüyon motorları veya hem kalkış her^ çalışma
devresi kondansatörlü motorlar kullanılmalıdır. Dirençle kalkışlı endüksiyon motorları kalkış momenti bakımından diğerlerine göre daha zayıftır ve 1/20 ile 1/3 HP
güçler arasındaki soğutucu ve dondurucularda, kapiller borulu genleştiricilerle birlikte uygulanır. Kalkış devresi kondansatörlü motorlar ise 1/6 ile 1/2 HP güçler
arasında ve yüksek kalkış momentini gerektiren Ekspansiyon valfli soğutucu, dondurucu ve para atılarak çalışan hazır yiyecek muhafaza vitrinlerinde -vending machines- kullanılır.
*-•!
İ
••
/
Hem kalkış hem çalışma devrelerinde kondansatör bulunan motorlar 1/3 ile 1
1/2 HP (ve daha yüksek) gücündeki büyük vitrinler ile küçük soğuk oda, bira soğutucu havuzlarında, vending makinalarında kullanılır. Hermetik kompresör uygulama240
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
İl i
larında, santrifüj esasa göre çalışan sviçler uygun olmamakta ve bunların yerine dıştan takılıp sökülebilen termik rölesi, akım rölesi, potansiyel röle gibi açıcı ve koruyucular kullanılmaktadır. Bunlara ilaveten,hermetik tip motorların soğutulması için özel
önlem alınması, motor sargılarının yağ, soğutkan ve zamanla meydana gelebilecek
diğer kimyasal bileşiklere (asit, rutubei, çeşitli tuzlar ve oksitler, vs) karşı dayanıklı olması kompresör krank mili ile motor statoru ve rotorunun çok iyi eksenlenmesi,
elektrik bağlantılarının dış hücre geçişlerinde mutlak sızdırmazlık sağlanarak yapılması gibi hususların muhakkak yerine getirilmesi gerekir.
Hermetik tip motorlar da monofaz veya polifaz şeklinde yapılır. Monofaz hermetik motorların soğutma tekniğine en çok uygulanan tipleri (a) Bölünmüş fazlı endüksüyon motorları, (b) Kalkış devresi kondansatörlü endüksüyon motorları, (c) Hem
kalkış hem çalışma devresi kondansatörlü endüksüyon motorları, (d) Daimi devre
kondansatörlü endüksüyon motorları; şeklinde sayılabilir. Bunlardan, bölünmüş fazlı endüksüyon motorları, küçük güçlü hermetik kompresör-kondenser grupları için
ucuz ve basit bir çözüm getirmekte ve çok kullanılmaktadır. Ancak, kalkış momenti
düşük olduğu için buna uygun soğutma sistemlerinde (örneğin kılcal boru genişlemeli sistemler) kullanılabilmektedir. Diğer hermetik motor kompresörlerde olduğu gibi,
bunların da kompresör hermetik muhafazasının dışında bulunan bir kalkış rölesi ile
(Akım tipi, sıcaklık tipi veya potansiyel tip röle) donatılmaları gereklidir. Bu tip motorların en çok 1/10 ile 1/3 hp güçler arasında kullanıldığı görülmektedir. Şekil: VI17'de Akım tipi ve Potansiyel tip rölelerle motor kaldırılışına örnekler verilmektedir.
Motor
sargı}
A) Stator
Taapİt
•y«Şı ve
yayı
Krank « i Ü
His tanlar
8) Rotor
C)
Çalışma D e v r e s i
D) Kalkış
•rgısı
Şekil. VI-18) Hermetik-bölünmüş fazlı endüksüyon motorunun hermetik tip bir soğutma kompresörü (Ekovat) içindeki görünümü
Kalkış devresi kondansatörlü hermetik endüksüyon motorları soğutma cihazlarında en sık uygulanan bir motor türüdür. Kalkış momentinin yüksek olması soğutma
uygulamaları için bu motoru popüler hale getirmiştir. Kapasitör, kalkış sargısıyla seri şekilde devrede bulunur. Bu motorların kaldırılmasında akım rölesi, potansiyel röle veya termik röle kullanılabilmektedir. Şekil: VI-19'da Akım rölesi ile kalkış şekli şematik olarak gösterilmektedir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
241
W
Ana
T
URt
J«fc(t VI-19) Kalkış-devresi kondansatörlü bir motora (CSIR) akım rölesinin uygulanması
Hem kalkış hem çalışma devresi kondansatörlü, hermetik endüksüyon motorlarında 2 tane kondansatör bulunur ve bunların her ikisi de kalkış sargısı devresindedir, fakat yalnız birisine kalkış rölesi tarafından kumanda edilir. Kalkışta her iki kapasitör devrede bulunup motoru iki fazlı gibi etkileyerek yüksek bir kalkış momenti
meydana getirir. Motor devri normal devirin 2/3'üne ulaştığında röle bir kondansatörü devre dışı bırakır ve diğer kondansatör devrede kalmaya devam eder. Böylece
hem verimli, hem güç faktörü yüksek hem de kalkış momenti yüksek bir motor elde
edilmiş olmaktadır. Bilhassa büyük güçlü, ticari tip soğutma cihazlarında bu tür motor çok uygulanır. Voltaj yönünden gerektiğinde, birisiyle seri iki kondansatör tek
kondansatör yerine kullanılabilir (Örneğin iki 110 Volt kapasitör 1 tane 220 volt yerine, seri bağlanarak kullanılabilir).
,Kalkış
K»p«sitörler
İÜ
Pot«n«iy«l f*8l« { «K'K
K«Xkxg sorgısı
dsvreıi
Çalışma safça.*a.
Şekil. VI-20) Kalkış ve çalışma devresi kapasitörlü motor (CSCR)
Daimi devre kondansatörlü-Hermetik endüksüyon motorları klima cihazlarında
çok uygulanmaktadır ve herhangi bir röleye gerek göstermemektedir. Motor'a elektrik akımı verildiğinde, bu hem kalkış sargısından hem de ana sargıdan geçer. Daimi
devre kondansatörü, kalkış sargısı "S" ucu ile çalışma (ana) sargı "R" ucu arasına konulmuş olup kalkış sargısı ile seri haldedir. (Şekil: VI-20'de çalışma devresindeki durumda olduğu gibi) Bu motorlar şebeke gerilim değişmelerine karşı çok hassas olup
%5-10 seviyesinde bir gerilim düşümü halinde kalkış zorlaşır ve aşırı ısınma meydana gelir. Bu nedenle termik röle konulması uygun olmaktadır. Bu motorların kalkış
momenti de düşüktür.
Polifaz Motorlar: Çok fazlı motorların ekseriyeti üç fazlı motor olup Trifaze diye
adlandırılır. Endüksüyon motoru, en sık uygulanan polifaz-alternatif akım motorudur.
242
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
a) Bunlardan, direkt endüksüyon türü olan sincap kafesli motor düşük kalkış momentli bir motor olup kalkışta, normaldekinin %125-150'si kadar bir moment oluşturur ve fakat demaraj akımları normaldekinin 5-6 katına ulaşır. Sincap kafesteki bara direnci arttırılmak suretiyle kalkış momentinin arttırılması sağlanabilir. Ancak, bu
hem ısınmayı arttırır, hem de magnetik alan kaymaları artarak devir sayısının düşmesine yol açar. Trifaze endüksüyon motorunda kalkış sargısı ve bu sargıyı devreye sokup çıkaran sviç mekanizmasına gerek yoktur. Motor sargılarının devreye (R, S, T)
bağlanma durumuna göre kalkış yönü değişecektir. Ayrıca sargıların durumu kalkış
ve çalışma momentlerini de etkiler. Bu motorlar, sincap kafesin haralarını gruplayarak, kalkışta yüksek direnç verecek (yüksek kalkış momenti) ve normal devire ulaşıldığında direnci normal seviyeye düşecek tarzda tertiplenebilir ve bu durum bir santrifüj sviçle sağlanır.
b) Sincap kafesli motorun stator sargısını 2 ve daha fazla paralel devrelere ayırıp
kademeli şekilde devre vermek suretiyle aşırı kalkış/demaraj (LRA) akımlarının önlenmesi prensibine dayanan çok fazlı motorlar da geliştirilmiştir ve bunlar kısmi sargıları arttıran (Part-winding increment) motor adıyla tanımlanır.
c) Geçme halkalı/sargılı rotorlu polifaz motorlar çok fazlı endüksüyon motorlarıdır ve oldukça yüksek kalkış momentlerine sahiptirler. Bu motorlar, dıştan direnç
ilaveli motor diye de anılır. Bunlarda, sincap kafesli motorlarda bulunan ve rotorun
iki başındaki halka elemanlara irtibatlı bara iletkenler yerine doğrudan doğruya tam
bir rotor sargısı mevcuttur. Ayrıca, geçme halkalar mevcut olup bunlara yapılan
elektrik bağlantısı ile rotor sargılarına elektrik devresi verilir. Bu motorlar sabit devirli veya devri değiştirilebilir şekilde yapılabilmektedir. Yüksek kalkış momenti ile alçak
kalkış/demeraj akımına göre yapılmak istendiğinde sabit devirli tipte yapılması tercih
edilir. Böylece, basit ve sincap kafesli motora nazaran daha düşük maliyetli, aynı zamanda da daha yüksek kalkış momentli bir motor elde edilmiş olur.
d) Senkron Motorlar: Çok büyük güç sınırlarında uygulanır. Sabit bir rotor (armatür) sargısı bulunur ve bu, çok fazlı güç kaynağına bağlanmıştır. Hareket eden alan
sargısı, geçme halkalar yardımıyla bir doğru akım kaynağına bağlanır.
Rotorda bulunan bir söndürücü/susturucu sargısı sincap kafesli-polifaz motorlardaki gibi kısa devre edilir. Kalkış momenti, söndürücü sargısını etkileyen sabit rotor
(armatür) sargısının alanını elektriksel şekilde çevirmekle sağlanır. Motor, senkron
devrine ulaşınca alan sargısı doğru akımla şarj edilir ve böylece N-S değişken kutupları oluşturur. Bu, dönen armatürün alanı ile senkronize olup devreyi sürdürür. Bu
motorlar sabit devirde çalışırlar ve kalkışı sırasında bir endüksüyon tipi motor gibidir.
Kalkış akımı düşük ve fakat kalkış momenti yüksek değildir. Bu nedenle soğutma uygulamalarında dikkatle kullanılmaları gerekir. Senkron motorlardan devri 500'ün altında olanlar eski tip, ağır devirli-büyük kapasiteli amonyak kompresörlerinin direkt
akuple olarak tahrikinde kullanılmışlardır. Yüksek devirli senkron motorlar ise 514
devir/dak. üzerinde çalışacak tarzda yapılmaktadır. Bunlar, pistonlu kompresörlerin
kayışla tahrikinde kullanıldığı gibi daha ziyade açık tip santrifüj soğutma kompresörlerinin tahrikinde, devir sayıları dişli grubuyla yükseltilerek uygulanmaktadır. Devir sayısı olarak 1000, 1500 ve bazan da 3000 devir/dakikaya rastlanmaktadır. Doğru
akım kaynağı olarak bir küçük motor-jeneratör seti kullanılabileceği gibi motor milinden direkt veya kayışla tahrikli bir doğru akım jeneratörü veya kuru tip bir rektifayer
kullanılabilir. Elektrik motorlarına, etiket voltaj ve frekansına uygun şebeke elektrik
karakteristikleri uygulanmalıdır. Genellikle, voltajda ±%10, frekansta ±%5 seviyesinde bir değişime müsaade edilebilmektedir. Önemli olan diğer bir husus, çok fazlı moUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
243
'*><
torların tüm fazlarına da aynı seviyede ve dengeli bir voltaj uygulanmasıdır. Zira, fazlar arasındaki küçük bir voltaj farkı, aşırı akım farklılıkları doğurarak aşırı ısınmalara
neden olabilmektedir. Fazlar arasındaki voltaj dengesizliğinin %1 seviyesini geçmemesi gerekir. Örneğin 3-fazlı bir şebekede 380-370-360 Volt faz arası gerilimleri
okunuyorsa, ortalama voltaj 370 olup Voltaj Dengesizliği : (380-370)/370xl00 =
%2.7 olacaktır ki bu çok fazladır.
r
I
Tablo. VI-1) Voltaj ve Frekans Değişimlerinin Endüksüyon Motorlarına Etkisi
Voltaj
veya Frekans
Değişimi
Frekans
V o l t a j
(*)
Senkron
Tam Yükteki Verimde GiiçFakt. Çekilen Akım Demr.
Sıcaklık
Aşın Yük
Devire Kaymadaki
Moment
Devir
Değişme
Değiş.
Kapasitesi
Kalkış
Değiş.
Değişimi Göre Değiş. Değişme
Değişim
Değiş.
"C
(*)
(*)
Akımı Değiş.
(%)
{%)
(%)
(Tam Yükte) (Tam Yükte) (Tam Yükte)
(Tam Yükte) (%)max.
(%)
(*)
+20
+44
0
-30
+15
Az artış
•5-15
-11
+25
Düşme 5-6
+44
+10
+21
0
-17
+1.0
+0.5-1.5
•3
-7
+10-12
Düşme 3-4
+21
-10
-19
0
+23
-1.5
-2
+3
+11
-10-12
Düşme 6-7
-19
+5
-10
+5
=0
+5.0
Az artış
Az artış
Az düşme
-5-6
Az düşme
Az düşme
-5
+11
-5
=0
-5.0
Az düşme
Az düşme
Az artış
- +5-6
Az artış
Azartma
r
i
ır
Aşağıdaki şekilde monofaz endüksüyon motorları için karakteristik eğriler (yüzde
senkron devri ile tam yüke göre dönme momenti eğrileri) verilmektedir. Bunlardan,
(b) ile eğrisi verilen yüksek kalkış akımlı, bölünmüş fazlı olan motor, lamba ışığı, televizyon ve benzeri yerlerde titreme yaptırdığından sık sık kalkıp duran uygulamalarda tavsiye edilmez. Şekilde gösterilen karakteristik eğriler motorun tüm sargılarının
(yardımcı ve ana sargıların) beraberce sağladığı hız-moment eğrileridir.
a) Normal tip bölünmüş fazlı motor
b) Yüksek demaraj akımlı, bölünmüş fazlı motor
c) Kalkış devresi kondansatörlü motor
d) Daimi devre kondansatörlü motor
e) Gölgeli kutuplu motor
f) Çok fazlı motor
r
g) Doğru akım motoru (Kompaund)
h) Doğru akım motoru (seri sargılı)
G
100 ZOO 300 400 SÖO 6OÖ
T«<n yükteki Momerıt/Tork'• göre
• •İ51«rı»n Moment İ'şi
(f, g, h eğrileri mukayese için
gösterilmiştir.
Şekil. VI-21) Monofaz endüksüyon motorlarının Hız-Momentfkarakteristik eğrileri
(tüm sargıların birlikte sağladığı değerlerle)
244
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
f-u
ı
Soğutma ile ilgili olarak uygulama sahası bulan küçük güçlü motorların özetlenmesi yönünden aşağıdaki Tablo. VI-2'de genel bir fikir verecek bazı doneler gösterilmektedir. Bu tabloda, motor tiplerinin şematik gösterilme şekli, uygulandığı yaklaşık
güç sınırları ile devir sayıları ve uygulamadaki bazı özellikleri bir arada verilmiştir. Bu
tabloda gösterilmemiş olmakla beraber bilinmesinde yarar görülebilecek diğer iki motor özelliği, tam yükteki güç faktörü ile motor verimlerinin durumu olabilir. Açık tip
motorlar için bunların yaklaşık değerleri aşağıda özetlenmektedir.
Motor Türü
(Açık Tip)
Kapasitör Kalkıştı
Bölünmüş Daimi Devre
Endüksüyon
Fazlı
Kondansatörlü
Çift Kapasitör
(Kalkış ve Çalışma)
Gölgeli
Kutuplu
Çok
Fazlı
Tam Yükte
Güç Faktörü
%60
%95
%65
%95
%60
%85
Verim
Orta
Yüksek
Orta
Yüksek
Düşük
OrtaYüksek
Tablo. VI-2) Küçük Güçlü Motorların Karakteristikleri (Alternatif Akım ve Doğru Akım
Türleri)
Motor Tipi
Şematik ifade
Qüç
Devir
(M
— ' Normal uygu
una maks.r
O*vlr
Sayılın
m
1430
945
715
k.tıkış rotor
akımlı)
Kıltaf
Santrifüj
sviç
Santrifüj
Yok
İki
devirli
Çift devirli
(Çift sargılı)
Genel maksat
Kapasitör
kalkışı,
I/61le
3/4
Tek
kutup
çift yön
(TKÇY)
sviç
1430
945
715
İki devirli
Kapasitör
kalkışlı
(Cilt sargılı)
TKÇY
sviç ile
Daimi devre
Kondansatoı
(Bölünmüş
sargılı)
2 veya 3 faz
sincap kafesli
İçindeki
kalkıı
Saplanma mekanız.
Horana (4 kutup)
Düşük
ile
Orta arası
Yüksek kalkış
akımlı
Gölgeli Kutup
Devrin
kontrolü
:=rr©
Uygulama Sahaları
Brülör. fan, vantilatör, aspiratör. Vasat bir
kalkış ve saplanma momenti yeterli olan 1/3
HPVe kadar güçler.
Pis su, dalgıç pompalar için ideal bir motor.
Santrifüj
sviç
Kayışla tahrikli üfleme ve havalandırma fanları, ısıtıcı fanları gibi orta tork gerektiren uygulamalar (Gerginliği fazla kayış veya pulley
ayarsızlığı aşırı yük yapabilir.
Santrifüj
sviç
Ağır işler için ideal motor Kompresör, pompa, stoker, soğ. va klima uyg. Yüksek verim
ve güç fakt. havi. Sessiz, ekonomik, alçak
demaraj akımı.
Santrifüj
sviç
Yukarıdaki gibi (2-devirli)
1/20
ile
3/4
1350
890
685
Sabit
veya
ayarlanabilir
değiş.
Oto
ıransfor.
veya
Sargı
ayırm.
Çok
Düşük
1/300
ile
1/6
1290
870
Sabit
veya
ayarlanabilir
değiş.
Oto
ıransfor
veya
Sargı
aytrm.
Çok
Düşük
Düşük
Sabit devirli, küçük güç ihtiyaçları 'için. Fan.
küçJk vantilatör, ısıttcı aparey, vb.
1430
945
715
Sabit
Yok
Yüksek ile
orta ar ast
Çok
yüksek
Her türlü uygulama için
1/4 ile
3/4
Şont sargılı
ve kompaund
sargılı
/20lle
3/4
1430
945
715
Seri sargılı
1/125
ile
1/30
750
ile
1615
Sabit veya
Rotor
ayarlanadirenci
bilir değiş.
Değişir veya ayarla
değiştiri- Direnç
Düşük
Direkt akuple fan, ısıtıcı aparey vb için (Kayış tahriki için uygun değildir).
Çok
Yüksek
Doğru akım devreli her tür uygulama, 1/2 HP
ve daha büyük güçler için reostalı kalkış uygun olmaktadır.
Çok
Yüksek
Gölgeli kutuplu motorun DC eşdeğeridir. Fan
uygulamalarında, küçük güçlerde alan sargılarının çok İnce telden olması nedeniyle şönt
motorlara tercih edilir.
Bir elektrik motorunun genel karakteristikleri motor etiketinde belirtilmiştir. Bu
etikette motorun çalıştırılacağı gerilim (Volt), frekans (Hertz), normal çalışma akımı
(FLA-amper), Demaraj akımı (LRA), güç katsayısı (Cos. 9), devir sayısı, faz sayısı ve
benzeri bilgiler gösterilmiştir. Uygulamada şebeke karakteristiklerine uymayan bir
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
245
motor katiyetle kullanılamaz. Bundan başka, evvelce de izah edildiği gibi, motorun
tahrik ettiği cihazın (kompresör, fan, pompa, vs.) kalkış karakteristiklerine göre motor türü seçilmesi gerekir. Bilhassa yüksek kalkış momenti gerektiren uygulamalarda
çok dikkatli olunmak ve bunu sağlayabilen bir motor kullanılmak gerekir. Aksi halde,
motor kalkamayacak veya ihtiyaçtan daha büyük bir motor kullanmak gerekecektir.
Ayrıca, normal çalışma rejimine girildikten sonra zaman zaman aşırı momentin veya yükün ortaya çıktığı uygulamalarda motorun saplanma momenti karakteristiğinin
yüksek bir değerde olması gerekecektir.
Elektrik motorları en fazla aşırı ısınmadan etkilenir ve belirli bir sıcaklık seviyesi
aşıldığında motor sargılarının yanması kaçınılmaz olur. Motorun herhangi bir kısmındaki sıcaklığın, normal oda (25°C) sıcaklığından en çok 40°C daha yüksek olmasına
müsaade edilir ki bu takriben 65°C civarındadır. Motorun aşırı derecede ısınmasının
başlıca sebepleri; aşırı akım çekilmesi, muhit sıcaklığının çok yüksek olması, yeterli
hava akışı olmaması, hava geçiş aralıklarının pislikle dolmuş olması, hava akış fanının vazife görmemesi (kırık, kaması gevşek, vs) gibi unsurlardır. Motorun aşırı ısınmasına karşı birçok emniyet tedbirleri alınmaktadır. Isınmasının en önemli sebebi aşırı yük olduğundan, genellikle aşırı yük koruyucu rölesi bir ısıl koruyucu röle ile birlikte uygulanır. Hermetik motor-kompresörlerde ısıl koruyucu eleman, motor sargılarının arasına yerleştirilmiş bir çift metal eleman veya sıcaktan etkilenen bir termistör
elemandan oluşur. Bu ısıl koruyucu elemanlar normal olarak motor sargılarının sıcaklığı 93°C civarına ulaştığında devreyi açarak motoru durdurur ve sıcaklık tekrar 65°C
seviyesine düşmeden motorun çalışmasına imkan bırakmaz.
Bir soğutma sisteminin elektrik devresini iki ana gruba ayırmak mümkündür; (a)
Elektrik kuvvet devresi, (b) Elektrik KontrolAumanda devresi. Küçük güçlü motorların elektrik kuvvet ve kontrol devresi genellikle yekdiğerinin bileşiği olup birbiriyle entegre haldedir. Bilhassa 1 hp'nin altında güce sahip, monofaz motorlu,, tam hermetik kompresörlü soğutma sistemlerinde elektrik kuvvet ve kumanda, hatta aydınlatma, defrost gibi devreleri bileşik vaziyettedir (Bak. Şekil: VI-65).
Burada anlatılmak istenen husus şudur ki, elektrik kuvvet devresindeki elektrik
akımları düşük seviyelerde ise elektrik kontrol/kumanda devresinden, herhangi bir
ara elemana gerek kalmaksızın geçirilebilir. Halbuki büyük takatli motorların kuvvet
devresinden büyük akımlar geçeceğinden buna kumanda devresi elemanlarının kontaktları tahammül edemez ve kuvvet devresi ile kumanda devresinin birbirinden ayrı
şeklide tertiplenmesi gerekir.
Elektrik kontrolAumanda devresindeki elemanları üç grupta toplamak mümkündür. (I) Kalkış/Başlatma/yol verme elemanları, (II) Çalışma/İşletme sırasındaki şartları ayar ve kontrol elemanları, (III) Emniyetli çalışmayı kontrol eden elemanlar.
VI-1) Motor Yol Verme Elemanları: Soğutma uygulamalarının önemli bir kısmı
hermetik tip, monofaz motorlu soğutma kompresörünü havi olup bu motorların kaldırılışı "Röle" adı verilen ve magnetik veya ısıl etkiyle veyahutta elektronik olarak hareket eden elemanlarla sağlanır. Bunlar hermetik sistemin dışına yerleştirilmiştir ve
böylece servis-bakımları kolayca sağlanmış olur. Röle, motorun ilk kalkışında kalkış
sargısı devresinden elektrik akımının geçmesini sağlar ve motor devri belirli bir değere ulaştıktan sonra kalkış sargısı devresini açar. Kalkış sargısının uzun süre devrede
kalması ve üzerinden 3-4 saniyeden daha uzun süre elektrik akımı geçmesi bu sargının aşırı ısınmasına ve hatta yanmasına sebep olabilir. Bunu önlemek üzere motor
rölesine, genellikle termik esaslı bir koruyucu ilave edilir. Rölelerin, uygulandığı motor karakteristiklerine göre doğru ve uygun elektriksel büyüklükte olması çok önem246
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
i
i
lidir. Aksi halde, motorun kalkışının ve korunmasının istenen şekilde olması beklenemez. Bu nedenle arızalı bir röle yenisiyle değiştirildiğinde mutlaka eskisiyle aynı karakteristikleri haiz olmalıdır.
la) Akım Rölesi: Normalde kapalı bir sviç mekanizması ile bunu açıcı yönde etki yapan bir bobinden meydana gelmiştir ve 2, 3, ve 4 uçlu türleri mevcuttur. Kumanda devresi oluştuğunda röle sviçlerinden geçen akım kalkış sargısına gelir. Aynı
anda röle bobini üzerinden geçen akım çalışma sargısına ulaşır ve böylece hem bobin hem de sargılar indüklenerek motorun kalkışı sağlanır. Kısa süre sonra röle bobini çekip sviçleri açarak kalkış sargısını devreden çıkarır ve motor, ana sargı ile çalışmaya devam eder.
Kumanda otomatiği(Termostat,vb)
şırx yük koruyucu
(2-Uçlu)
Akım rölesi
(3 Uçlu)
C(Common)
-—Kompresör
(Alçak kalkif
momenti! t ü r )
^-Kapasitör(Kullanılırsa)
Ana sargı
F(Run)
a) 3 Uçlu Röle Bağlantı Şekli
Kompresör
Akım rölemi—i
(4-Uçlu) /
Sızdırma rezis-'.
törlü kapasitör'-V
c) Akım rölesi türlerinden örnekler
Şekil. VI-22) Akım Rölesi ve uygulama örnekleri
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
247
Akım rölelerin bir başka versiyonu Magnetik Akım rölesi türleri olup bağlantı
ucu sayısı genellikle soket şeklinde 2 tanedir ve ağırlıkla veya yay etkisiyle açma
etkisini sağlarlar. Magnetik Akım Röleleri daha ziyade çok alçak kalkış momentli,
küçük güçlü motorlara uygulanır ve magnetik alan etkisiyle harekete geçerler
Magnetik Akım rölesinin bobini kompresör moturunun Ana/Çalışma (Run) sargısı ile seri bağlanır. Bu tür röleler, düşük dirençli olan kalın kesitli sargısı ile belli
olur ve "Normalde açık (Devresi açık)" bir sviç mekanizması vardır. Rölenin elektrik karakteristikleri, bağlı olduğu motorun elektriki karakteristikleriyle aynıdır. Kalkışta, motorun "Ana/Çalışma" sargısı, motor normal devrini aldığında çektiği
akım şiddetine nispetle daha fazla akım çeker. Devir yükselip normale yaklaştıkça
rotorda meydana gelen magnetik alan "Ana/Çalışma" sargısında bir karşı elektromotor ^ kuvvet "Voltaj" meydana getirir. Magnetik akım röleleri de, Ana sargıda
"kalkış" ile "çalışma" konumlarındaki bu farklı akımlardan etkilenerek kalkış sargısının devreye girip çıkmasını sağlayan sviç mekanizmasını çalıştırır. Rölenin magnetik etkisi aynen bir solenoid bobini prensibiyle meydana gelir ve buna bağlı sviç
mekanizması, motor dururken, ağırlık veya yay kuvvetiyle kalkış sargısının devresini açık tutacak tarzda konumlanmıştır. Kumanda otomatikleri (Termostat, presostat, vs) röleye elektrik verdiğinde, röle bobininden geçerek Ana sargıya giden
akım, röle bobinini magnetler ve röleyi açık tutan ağırlık veya yay etkisini yenerek
röle kontaklarını kapatır. Böylece kalkış sargısına elektrik gelerek Ana sargının
aşırı akım çekmesini önler ve kalkış momentini yükseltip motorun hızla devir almasını sağlar. Hızlanan rotorda meydana gelen karşı elektromotor kuvvet ve bunun ortaya koyduğu magnetik alan Ana sargının çektiği akımı daha da düşürür.
Bunun sonucu, röleyi çeken magnetik alan azalır ve röleyi açık tutan ağırlık veya
yay etkisi tekrar üstünlük kazanarak, rölenin kontaklarını açar, kalkış sargısını devreden çıkarır ve motorun ana sargı etkisiyle çalışmaya devam etmesini sağlar. Rölenin açıp kapanmasını sağlayan akım değerleri, motor sargılarının karakteristiklerine göre çok dar ve belirli değerlere göre ayarlanmış olacağından bu rölelerin
seçim ve uygulanmasında çok dikkatli olunmayı ve motor-kompresör imalatçısının
tavsiyesine mutlaka uyulmayı gerektirir. Ayrıca, şebeke voltajının düşmesi halinde,
bir seviyeye kadar, bu röleler motoru koruyucu yönde etki yapar ise de aşırı düşme halinde, yalnız başına motoru yanmaktan kurtaramaz ve ilave bir koruyucu röle gerektirir. Alttaki şekilde kalkış devresi kondansatörlü endüksüyon tipi (CSIR)
bir motora magnetik akım rölesinin uygulanış şekli basit olarak verilmektedir (Röle ağırlıkla açılan tür görünümündedir).
248
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
'*
/'
W' r
r r
Ib) Potansiyel Röle: Bu röleler genellikle yüksek kalkış momentli ve kalkış devresi kondansatörlü hermetik tip motor-kompresörlere uygulanır. Bu rölenin bobini, kompresörün kalkış sargısıyla paralel şekilde bağlanır. Bu röleler/direnci yüksek, ince kesitli sargısından belirlenebilir. Rölenin potansiyel bobini normalde kapalı bir sviçin kontaktlarını açıp kapatır. Bu özellik potansiyel rölenin diğer tür rölelerden üstünlüğünü ifade eder. Zira, kontrol otomatiği devreyi kapattığında röle
kontaklarının kapalı olması sonucu kontaktlarda herhangi bir elektrik arkı meydana gelmez. Kalkıştan sonra, motor devrinin artmasıyla kalkış sargısında meydana
gelen karşı elektromotor kuvvet artarak röle bobininin magnetik alanını gittikçe
kuvvetlendirir ve röle kontaktlarını açar, böylece kalkış sargısını devreden çıkarır.
Motor tam devriyle çalıştığı sürece kalkış sargısının açık kalan devresinde meydana gelen gerilimin etkisiyle röle sviç kontaktları açık vaziyette kalmaya devam eder.
Röle bobininin sargısı çok ince kesitli olduğundan geçen akım düşüktür ve böylece bobin fazla ısınmaz.
Potansıya! x81«
Kalkıg"kondansatörü
Şekil. VI-23) Potansiyel röle 'nin kalkış kondansatörlü bir devreye uygulanması (CSIR
motor) ve röle örnekleri
KompreaBr
Kond«n»er Fan'ı
Ana devra
kondansatörü
Asır» yak
koruyucu
Potanaiyal
Şekil. VI-24) Kalkış ve ana devreleri kondansatörlü (CSCR) motor devresine potansiyel röle uygulanması
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
249
Ic) Isı! Röle: Elektrik devresinin magnetik etkisi yerine ısıl etkisinden yararlanmak
suretiyle kalkış sargısını devreye sokup çıkarmada kullanılan bu rölelerin 2 değişik türüne rastlanır. Bunlardan birisi, ısıl etkisiyle, uzama katsayıları farklı iki metalden (bimetal) meydana gelmiş olan elemanın bir sviç mekanizmasını açıp kapatması prensibiyle çalışır. Diğerinde ise gergin vaziyetteki bir direnç telinin ısıl etkisiyle uzayıp kısalması sırasında bir sviç mekanizmasının elektrik devresini açıp kapatmasından yararlanılır. Uygulamada, iki ayrı bimetal elemanın biribiriyle entegre şekilde ve tek bir
gövde içerisinde tertiplenmesi ile ısıl röle ve termik tip aşırı yük koruyucusu birleştirilmektedir.
1
1**1
Kumanda
i
•»Direnç T»lli TipİHût
l
b)Çİft Matal/Bimtal El**«nl* Tip
Şekil. VI-25) Isıl tip röle ve aşırı yük koruyucu
Isıl tip röleler küçük güçlü hermetik motor-kompresörlerle uygulanmaktadır. Motor sargılarının akımı ısıl röleden tümüyle geçtiğinden, büyük motor güçleri için uygulanmasında bazı sorunlar çıkmaktadır.
id) Elektronik Röle: Son yıllarda Katı Konum/Solid State devreli, transistor, diyot ve triaç ile mücehhez röleler hermetik motorların kaldırılışında ve kontrolunda sık
sık kullanılmaya başlanmıştır. Aynı röle genellikle 1/12 ile 1/3 HP gibi oldukça geniş motor güçlerini kapsamaktadır.
Ie) Aşırı Yük Koruyucu: Yukarıda sayılan tüm röleler genellikle bir aşırı yük koruyucu ile birlikte kullanılır. Bu koruyucular çoğunlukla kompresör imalatçısı tarafından dikkatle ve kompresör motoruna uygun şekilde seçilerek ekovatla birlikte verilmektedir. Aşırı yük koruyucular termik, magnetik veya katı konum prensibiyle çalışırlar. En sık rastlanan türleri aşağıda gösterilmektedir.
1) 1-1/2 HP'ye kadar hermetik monofaz motor-kompresörler için uygulanan, bir
termostatik çift metal disk ile ısıtıcıdan meydana gelmiş olan aşırı yük koruyucu; hermetik motor muhafazasının dışına ve kompresörün bağlantı kutusuna, kalkış rölesinin yanına yerleştirilir. Motor besleme hattından gelen elektrik akımı, aşırı yük ko250
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
'.
r
I
f' /'
KontpresörSn
Run(RJklem.
CaTnmon(C3
klemsnsine
Şekil. VI-26) Elektronik tip röle örnekleri
ruyucunun ısıtıcı elemanından geçerek çift metal diski ısıtmaya çalışır. Çift metal disk
aynı zamanda motor gövdesi sıcaklığını hissederek bundan etkilendirilir. Aşırı akım
veya aşırı motor sıcaklığı veyahutta her iki durum mevcut ise bimetal disk fazla bükülerek ani açıp kapanan (snap acting) sviç kontaktlarını açar, devreyi kesip motoru
durdurur ve hasarı önler (Bak. Şekil: VI-27),
2) 1-1/2 ile 2-1/2 HP güçler arasındaki monofaz hermetik motor-kompresörlerde uygulanan bir aşırı yük koruyucu türü motor sargılarının baş kıvrımları arasına,
kompresör zarfının içine konulan, ısıtıcılı bimetal disk veya termistörden oluşur. Bunlar motor sargılarının ısınmasını daha yakinen izleyebilirler. Bimetal disk olanı kalaylanmış, saç bir kalıp içerisine yerleştirilmiş olup çalışma prensibi, yukarıda (l)'deki gibidir. Termistör ise sıcaklık değişimlerine karşı hassas ve direnci değişen bir yarı kondaktör eleman olup direnç değişimi sonucu değişen akım, ki miliamper mertebesindedir, katı konum prensibiyle tertiplenmiş bir güçlendirici devreden geçirilerek besleme devresinin açılıp motorun korunmasını sağlar.
3) 2-1/2 ile 5 HP güçlerdeki monofaz hermetik motorlarda iki kutuplu kontaktör kullanılarak motor zarfı içindeki bir motor sargısı sıcaklık termostatına ilaveten
dışa bir aşırı yük koruyucu konulup kontaktör bobinine seri devrelenir. İç termostat,
aşırı motor ısınması halinde kontaktörün bobinini bıraktırıp motoru durdurur. Dıştaki aşırı yük koruyucu ise bilhassa kalkışlarda aşırı akım çekilmesi halinde, gövde ısınması hemen meydana gelmeyeceğinden, motoru korumak üzere durdurmayı sağlar.
Motor sargısı sıcaklık termostatı yerine son yıllarda, yukarıda (2)'de bahsi geçen termistör daha çok kullanılmaktadır. Aşırı yük koruyucu ise bimetal elemanh bir termik
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
251
*
olabileceği gibi elektronik veya daha başka bir devre kesici de olabilir. Aşağıdaki Şekil: VI-27'de kalkış ve çalışma devreleri kondansatörlü bir hermetik motora sargı termostatı ve dış aşırı yük koruyucu elemanların bağlanış şekli gösterilmektedir.
Kontrol trafo'au T
(gerektigind») /
Kumanda otomatiklari
(Tarmoatat,preaoetat,vb}
'" r
Motor aargıaı
iftlnnaaı koruyucu termostatı.
Koapraaö»
Kaile 18 devreai
IcandanaatfirC
Ana davra kondansatörü
Şekil. VI-27) Kalkış ve çalışma devreleri kondansatörlü (CSCR) bir hermetik kompresörün iç ve dış koruyucular ile korunarak 2 kutuplu kontaktör ve potansiyel röle ile
çalıştırılması
4) Trifaze motorlu hermetik kompresörlerin korunması da yukarıda (3)'dekine
benzer ve dıştaki aşın yük koruyucu en az 2 faz üzerindeki akımı kontrol etmelidir.
Motor sargısı ısınmasını kontrol eden iç termostat veya termistör sayısı ise her faz
için bir tane olacak tarzda tertiplenmelidir. Son yıllarda iç termostat yerini büyük ölçüde termistörlere (yarı kondaktör) terketmiştir. Termistörün gönderdiği sinyal, ki bu
bir direnç değişimi ve onun sonucu miliamper mertebesindeki akım değişimi şeklinde olmaktadır, katı konum prensibiyle çalışan bir güçlendirici ve kontrol elemanında
(modül) değerlendirilip motorun çalıştırılması sağlanır. Termistörler fiziki boyutları yönünden çok küçük elemanlardır ve motor sargılarının arasına kolaylıkla yerleştirilerek sargılarla iyi temas etmesi sağlanabilir. Termistörler ayrıca, sıcaklık değişimlerine
çok hızlı ve hassas bir tepki gösteren, hareket eden parçalan da olmadığından, uzun
ömürlü ve güvenilirliği yüksek elemanlardır (Bak. Şekil: VI-50).
i
If) Büyük Takatli Trifaze Motorlar: Büyük motorların kaldırılışında dikkati gerektiren ve sınırlayıcı olan hususlar şöylece özetlenebilir:
a) Kalkışta, beher HP başına isabet eden Akım/Amperaj (Demaraj akımı) veya kVA
değerlerini sınırlayıcı unsurlar.
b) Kalkış sırasındaki maksimum HP ile şebekeden maksimum akım veya güç (kVA)
çekimi sınırlaması.
Jr r
i
c) Kalkışta, birim zamandaki maksimum akım veya qüç çekimindeki artış sınırlaması.
252
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
5 HP'den büyük motorların kalkış momenti genellikle normaldekinin %100 ile
200'ü arasında değişir. Bazan bu kalkış momentini düşürmek, mekanik şokları azaltma yönünden (Bilhassa motor yüksek atalet/inertia yüklerine maruz kalıyorsa) faydalıdır ve Parçalı Sargı (Part vvinding) veya Voltaj kısma (Reduced voltage) türü kalkış usulleri bunu sağlayabilir. Örneğin büyük, V-kayışı tahrikli bir santrifüj fan için
böyle bir uygulama düşünülebilir.
Büyük motorların kaldırılışı için uygulanan şalter ve kalkış türleri şöyle sıralanabilir:
1) Direkt Kalkış Şalteri: Genellikle 5 HP güç'e kadar olan motorların kaldırılmasında kullanılmaktadır. Otomatik kumanda yönünden, magnetik bobin ile kontaktlari açılıp kapatılan ve "Kontaktör" adıyla tanımlanan bir eleman ve buna bir termik
koruycu ilave edilerek uygulanır.
11i
Kontaktör
ont«ktör
tor
sargıları
• ) Yaldız bagianti
faz arası 38İJ V.il»
b) Yıldız bağlantı
Faz-NStr arası 22OV.
c)iiçg«n bağlantı
380 Volt i l «
Trifaze Motor Sargılarının Yıldız (Y) ve Üçgen (A) Konumları (220/380 V. gerilim)
^alter(Termik
rölevi
havi)
Hotor
a) Start-Stop Düğmeli Tertip
b) Pako Anahtarlı Tertip
Şekil. VI-28) Direkt kalkış (Magnetik)
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
253
2) Bölünmüş Sargılı Motor ve Buna Uygun Şalter: Şebekeden ani aşırı akım çekilmesini önlemek üzere uygulanan birbaşka motor türü, bölünmüş sargılı motor
(part-winding) ve buna uygun şalter olup büyük takatli, sincap kafesli (squirrelcage)
endüksüyon motorlarında ve senkron motorlarda uygulanmaktadır. Bunları da sargıları üçgen artı üçgen veya yıldız artı yıldız şeklinde bağlamak suretiyle kaldırmak
mümkündür. Motor sargılarının bölünme oranı evvelce 1/2 yapılırken son yıllarda
2/3 + 1/3 oranında bölündüğü ve yıldız artı yıldız şeklinde kaldırıldığı görülmektedir. Yıldız ve yıldız kalkış şeklinde birinciden ikinci sargı grubuna geçişte motor ancak ikinci kademede harekete geçmekte olup geçiş süresinin çok kısa (1 saniye civarı) tutulması gerekmektedir.
I
.,
r
i
••
/
1.Gurup sargılar
Kantaktör
2.burup sargılar
i
Dix«kt {Tak k««•««••)
Y&liız Çaliftıraa
Bülün»ii« «arşılı j»«t*run
l
Uçl«rx
8öİün»ü§ Sa»fxiı
tt«t«z
f
B«Qlantı Uçla*»n*n kanunu va Diraltt-Yiliıi
y«l varna yonta»i.
Bölünmüş Sargılı Motor (Part VVinding Motor)
Bağlantı Uçlarının Konumu ve Direkt-Yıldız Yol Verme Yöntemi
R S T
R ST
ı
alışma
ilA
(Sonra
çalışma
Kalkış
Çalığına
!Motor
») 1/2 + i/2 „ Sargılı
b) 2/3 4- 1/3
»argılı
Şekil. VI-29) Bölünmüş Sargılı I Part VVinding motor ve şalterleri
254
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
•• ti
3) Primer Dirençli Şalter (İki ve Üç Kademeli): Bu tür şalterin kuvvet hattı bağlantıları aşağıdaki Şekil: VI-30'da şematik olarak gösterilmiştir.
R
5
T
Ana kontakta?
H3*
f~l
kontaktSr
Kalkıçta-açık
Ç»lışxiken-kap«lı
Kademeler
1 2
3
Ana Kontaktır
K K K
Kontaktör
2.Y»rdıracj. KontaktSr
A
A K
Diranç
Termik -
Kapalı
Açık
Motor
a) İki kademeli
b) Üç kademeli
Şekil. VI-30) Primer Dirençli Şalter 'in kuvvet hattı bağlantıları
4) Oto-Transformer Tipi Şalter : Aşağıdaki Şekil : VI-31'de bu tür bir şalterin açık
devreli geçiş tertibinde kuvvet hatları gösterilmektedir.
Kontaktör
S
Kalkış:
Geçiş :
J_ R
Kapalı
Açık
Çalışma: Açık
fi
Açık
Açık
Kapalı
Ototransformer
—•Termik
Şekil. VI-31) Oto-transformer (açık devreli geçiş)
5) Yıldız-Üçgen Şalter: Şebekenin voltaj düşümü yönünden etkilenmesini önlemek üzere ve bunu motor sargılarında özel bir değişiklik yapılmasına gerek kalmadan sağlayabilen bir şalter türü olup 3 kontaktör ve bir koruyucudan oluşur. Büyük
takatli trifaze motorların kaldırılışında elektrik şebekesinin fazla etkilenmemesi, yani
demaraj akımı değerinin belirli sınırları aşmaması önemlidir. Bunu sağlamak üzere
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
255
motor sargılarının kalkışta yıldız bağlantılı ve normal çalışmaya geçince üçgen bağlantılı olarak çalıştırılması sık sık başvurulan bir yöntemdir ve buna Yıldız-Üçgen,
Wye-delta, Y-A gibi isimler verilir. Uygulamada, kalkış momentinin yüksek olması gerekmeyen yerlerde ve ayrıca soğutma kompresörlerinin yüksüz kalkışlı olan türlerinde (veya dıştan konulan bir basma hattı-emiş hattı by-pass solenoidi ile) kullanılması
mümkündür. Kalkıştaki yıldız bağlantı sargılara 220 Volt (220/380-3-faz için) vererek aynı sargı direncinden daha az akım geçmesini sağlayarak şebeke tarafını aşırı
akım darbesinden korur. Üçgen konuma geçildiğinde ise kalkış-demaraj akımı geçiştirilmiş olacak, sargılara da 380 Volt verildiğinden normal çalışma amperajı ile normal çalışma gücü sağlanmış olacaktır. Yıldız-Üçgen şalterler açık geçişli veya kapalı
geçişli olacak şekilde tertiplenebilmekte olup aağıdaki Şekil: VI-32'de bunların şematik örnekleri verilmektedir.
* s
T
'" r
K.lkı, l
•)*çık Geçi«li
K
ı.n
n.tt
K
A
1.bociJ :
K
K
A
2,Geçij $
A
K
A
3,Geçi» s
A
K
K
Çalığına ı
A
K
K
\A
A
(C
K
K
A
ı
*r
b)K«p«U Devreli Geçi; ( Ai Açxk/Kt Kapalı)
ı
Şekil. VI-32) Yıldız-Üçgen Şalterler
6) Çok büyük motorların şalterleri çoğunlukla doğru akım kontaktörü şeklindedir.
Bunun en önemli faydası, aynı anma akımı değeri için aynı statik kapama kuvvetini
sağlayacak Doğru akım kontaktörünün Alternatif akımdakine nazaran daha küçük
boyutlu olmasıdır. Buna karşın, darbe/impakt kuvveti ise Doğru Akım kontaktöründe daha azdır ve bunun sonucu hem ses seviyesi hem aşınmalar daha azdır. Ayrıca,
doğru akım kontaktöründe demaraj akımı da daha azdır. Bu tür şalterler için gerekli
doğru akım, çoğunlukla şalterin muhafazası içine yerleştirilmiş bir selenyum rektifayer'den sağlanır.
Büyük motorların şalterlerinden geçen akım, genellikle aşırı akım koruyucu röle256
İ;
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
İ:
sinden geçirilmez, zira bu akım seviyelerinde böylebir röle kapasitesi ve boyutları çok
büyük olur. Bunun yerine, bir akım trafosu konularak motor akımının küçük bir oranı koruyucu röleden geçirilir. Akım trafosuyla beraber, genellikle ayarlanır tip bir
magnetik aşırı yük rölesi veya termik endüksüyon rölesi kullanılır. Şekil: VI-33'de bu
tür bir şalterin uygulandığı elektrik devresi şematik olarak ana komponentleriyle gösterilmektedir.
Otom«tik-Qff-ll
kumanda anahtarı
«•tor
Kontrol rölesi
Ağırı yük
Sol«nyg«
rtktif«y«r
Şekil. VI-33) Doğru Akım Kontaktörü
Yukarıda, büyük güçlü trifaze motorların kaldırılışı için gösterilen şalterlerin üstün
ve sakıncalı tarafları aşağıdaki şekilde özetlenebilir :
1)
Direkt kalkış: Ucuz ve basittir fakat şebekeden aşın akım çekimi ve voltaj düşümlerine sebep olur. Şalter akım değerinin demeraj akımına göre seçilmesi gerekir.
2)
Parçalı Sargılı: Ucuzdur ve kapalı devre geçişi sağlar (ark yapma ihtimali azdır).
Fakat tork verimi düşüktür ve aşırı ısınma ile motorda mekanik baskı/stress
meydana getirir. Ayrıca, 1/2, parçalı sargılı tertip şeklinde sık sık tork dalgalanması (kalkış sırasında devir, normaldekinin %50'sine ulaştığı sırada) olur. 2/3
parçalı sargılı da ise kalkış sırasında dengesiz şebeke yüklemesi olur.
3a) Primer Dirençli Şalter (2 kademeli tür): Kapalı geçiş ve dirençleri sonradan demaraj akımı ve kalkış momentine göre ayar etme imkanı mevcuttur. Fakat biraz
pahalı ve ayrıca tork verimi düşüktür.
3b) Primer Dirençli Şalter (3 kademeli tür): Kapalı geçiş ve kalkış kademesinde yüksek güç faktörü verir. Fakat pahalı ve ayrıca tork verimi düşüktür.
4a) Oto-Transformer (Açık devre geçiş): Yüksek tork verimi sağlar. Devredeki transUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
257
formatör, demaraj kVA ve kalkış momentine göre ayar imkanı sağlar. Fakat oldukça pahalıdır ve açık devreli geçiş şeklinde çalışır.
4b) Oto Transformer (kapalı devre geçiş): Kapalı devre geçiş ve yüksek tork verimi
sağlar. Demaraj kVA ve kalkış momentine göre ayar imkanı vardır. Fakat pahalıdır.
5a) Yıldız-Üçgen Şalter (Açık devre geçiş): Yüksek tork verimi sağlar. Bilhassa kalkışta uzun ivmelenme gerektiren uygulamalar için uygundur. Açık devre geçişli
ve alçak kalkış momentli olması mahzurlu taraflarıdır.
5b) Yıldız Üçgen (Kapalı devre geçiş): Yüksek tork verimi sağlar, kapalı devre geçişlidir. Kalkışta uzun ivmelenmeler için uygundur. Fakat pahalı ve alçak kalkış momentlidir.
VI-2) İşletme Ayar ve Kontrol Elemanları; Soğutma sisteminin, istenen sıcaklığı veya bu sıcaklığın karşıtı olan basıncı ve rutubet şartlarını sağlayabilmesi ve bunu
otomatik bir şekilde yapabilmesi için ayar ve kontrol elemanlarına gerek vardır. Bu
elemanlar Termostatlar (Sıcaklık kontrolü), Higrostatlar (Nem kontrolü) ve Presostatlar (Basınç kontrolü) olarak adlandırılırlar. Gerçekten, cihaz ve aksamların, yüklerin
en fazla olduğu sırada yeterli olacak kapasitede seçilmesi ve fakat yüklerin çoğunlukla seçilen kapasitelerin altında seyiretmesi bu cihaz ve aksamlarının kısmen çalıştırılıp kısmen durdurulmasını gerektirir. Eğer soğutma sisteminin yükü sürekli aynı seviyede ve cihazın kapasitesine eşit seviyede kalsaydı bu taktirde herhangi bir otomatik
kontrola gerek kalmaz ve cihazı sürekli çalıştırmak mümkün olurdu. Bu ise pratik uygulamada söz konusu olmayan bir durumdur. Gerek dış iklim şartları gerekse iç yükler sürekli değişir. Diğer yandan, bir soğutma sisteminin sürekli ve hiç durmadan çalışması birçok sakıncalar doğurur, örneğin aşırı ısınma gibi. Bu sebeplerden, bir soğutma sisteminin kompresörünün günde 12 ile 16 saat çalışacağı, ev tipi soğutucuların ise 8 ile 14 saat çalışacağı düşünülerek kapasite seçimi ve cihaz dizaynı yapılmaktadır.
Soğutma sisteminin çalıştırılması ve durdurulması için genellikle her motor devresine ayrı bir, elle çalıştırma-durdurma şalteri/anahtarı konulur. İşletme ayar ve
kontrol elemanı ancak elle çalıştırma devresi kapalı olduğu zaman görevini yapabilir. İşletme ayar ve kontrol elemanı, çoğunlukla soğutma kompresörüne ve/veya
solenoid valfe kumanda eder ve kondenser ile evaporatör fan motorları (eğer mevcut ise) ya kompresör motoruna bağlı olarak veya sürekli şekilde ve diğer emniyet
röle ve elemanlarının (defrost, fan delay rölesi, vs) verdiği kumandaya göre durup
çalışırlar.
Bir "kontrol elemanı" veya "kumanda eden eleman" genelde iki kısımdan meydana gelir (a) ölçme yapan kısım, (b) kumanda sinyalini veren kısım. Bunlardan birincisi ölçtüğü değere göre (sıcaklık, rutubet, basınç, vs) değişik yapıdadır.
al) Sıcaklık Ölçen Elemanlar: Sıcaklığın hassas ve iyi yapılması bir termostatın
görevini beklenen şekilde yapması için gereklidir. Sıcaklık ölçen elemanlardan en sık
kullanılanlar:
al/a) Bimetal/Çift Metal Eleman: Uzama katsayısı birbirinden çok farklı iki elemanın sıcaklık değişimiyle şekil değişimine uğraması prensibinden yararlanılır.
258
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
'- r
i
I
I
'•
/•
ı) DÜK Tip
-W
d) Helezon Tipi
) 8oru-Çubuk Tipi
Şekil. VI-34) Bimetal/çift metal elemanlarla sıcaklık ölçümü
al/b) Kapalı Körük Eleman: İçi sıvı, gaz veya sıvı/buhar karışımı bir madde ile
doldurulmuş, körük şeklinde, şekil değiştirebilen kapalı bir elemandır. Civardaki sıcaklık değişimiyle içerisindeki sıvı, gaz veya buhar hacminin ve buna bağlı olarak basıncının artması veya azalması ile körük eleman şişer veya büzülür. Bu hareketten,
kumanda devresini açıp kapatmak için yararlanılır.
Körük
..-Kılcal boru
Duy«rg«/Î z l e y i c i ( B u l b )
ı) Boğumlu
Körük
b)Diyafram
Körük
c)Kılçal
Körük
borulutKuyruklu)
Şekil. VI-35) Kapalı körük tipi sıcaklık ölçen elemanlar
al/c) Direnç Elemanları ve Seramik Yarı Kondüktör/Termistör : Metallerin öz
direncinin sıcaklıkla değiştiği bilinir. Bundan yararlanmak üzere, uzunluğu/direnci
fazla bir eleman oluşturulup sıcaklıkla direncin değişimi sonucu kontrol devresi açılıp
kapatılır. Ancak, metallerdeki bu sıcaklıkla direnç değişimi çok az olduğundan küçük
sıcaklık değişimlerine karşı daha duyarlı bir eleman geliştirilmiş ve seramik yarı kondüktörler yapılmıştır. Bu elemanlar, bazı metal oksitleri ile seramik malzemenin karıUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
259
şımından, belirli yüksek sıcaklık ve basınçlarda pişirilerek elde edilir ve bunlara Termistör adı verilir. Bunların direnci sıcaklık değişimlerine karşı çok hassas bir duyarlılık gösterir. Termistörler, katı konum devreli, elektronik tür kumanda elemanları ile
uygulanır ve Hermetik, yarı hermetik motor-kompresörlerin motor sargı sıcaklıklarının izlenmesinde çok sık kullanılır. Ayrıca, soğutma,termostatlarının sıcaklık ölçümü
yapan kısmında da son yıllarda kullanılmaya başlanmıştır.
a2) Rutubeti Ölçen Semanlar: Bu elemanlar genellikle relatif neme karşı duyarlılığı
fazla organik (deri, insan saçı, ahşap, kağıt vs) veya sentetik elyaf ve şeritlerden yapılır. İki başından gergin şekilde tutulacak tarzda bir sviç mekanizmasına irtibatlandırılır
ve relatif nem değişimi sonucu boyu uzayan veya kısalan eleman, sviç mekanizmasını
hareket ettirerek kontrol devresini açıp kapatır. Diğer bir nem ölçümü şekli ise yukarıda (al/c)'de izah edilen direnç elemanı ile yapılana benzer. Bu kere seramik yarı kondüktör, sıcaklık yerine relatif neme karşı duyarlı tuzlardan yararlanılarak yapılmıştır.
a3) Basınç Ölçen Elemanlar: Soğutma uygulamalarında karşılaşılan basınç seviyeleri genellikle "yüksek" şeklinde ifade edilen basınçlardır ki bunlar psi veya Atm. birimleriyle verilir. Bunların ölçümü veya izlenmesi, sıcaklık izleyicilerden körük tipindeki elemana benzer elemanlarla yapılabildiği gibi Bourdon tüpü adıyla anılan yarım
ay şeklindeki boru elemandan yararlanılarak da yapılabilir. Basınç kontrolü için de seramik yarı kondüktör elemanlar geliştirilmiştir.
b) Kumanda Sinyalini Veren Kısım (sviç mekanizması): Bu, ölçülen sıcaklık, nem,
basınç ve diğer değişken değerlerin kumanda devresine iletilmesini sağlayan kısımdır. Bu kısım, çok basit bir sviç mekanizması olabildiği gibi uygulamanın gereksinimine göre çok komplike şekillerde de olabilir. Örneğin, kumanda sinyalinin oransal bir
kontrolü (buna uygun bir oransal servomotor kullanılmak suretiyle) sağlayacak tarzda değerlenmesi gerektiğinde bahse konu mekanizmanın Wheatstone köprüsü devresi şeklinde tertiplendiği görülür. Bundan daha da komplike kumanda sistemlerinde, kumanda sinyalinin oransal artı türevsel veya oransal artı integral kontrol yapacak tarzda (oransal kontrolün kararsızlığını gidermek üzere) oluşturulması istendiğinde kumanda sinyalini veren kısım, "Kuvveti dengeleme" veya "Hareketi dengeleme"
prensiplerinden birisiyle çalışacak tarzda tertiplenmektedir. Soğutma sistemlerinin
"kontrol ve kumandasını sağlayan elemanlar (Termostat, Higrostat, Presostat, vs) genellikle basit bir sviç mekanizmasının açma kapama hareketinden yararlanmakla görevlerini yapabilmektedir. Bu tür kontrol elemanlarına iki konumlu kontrol veya Onoff kontrol adı verilmektedir. Bu kontrol elemanları, sviç mekanizmalarının kontaktlarının sayısına ve sıcaklık, nem, basınç, vs. değişimlerine karşı açma ve kapama görevlerinden birini veya her ikisini yapmasına göre isimlendirilirler. Şekil: VI-36'da iki
konumlu elektrikli bir kumanda sinyali verme mekanizmasının en sık rastlanan türleri gösterilmektedir.
G
1
6
2
1
2
/'
G,
6
LJ Iİ4J
•)T«k Kutuplu
Tek Yönlü
ITKTY)
1
ı<
ti)Tek Kutuplu
Ç i f t YÖnlû
ITKÇY)
s
c)Çift Kutuplu
Tek Yönlü
(ÇKTY)
6
2
Kutuplu
Ç i f t Yönlü
(ÇKÇY)
/ •
Şekil. VI-36) İki konumlu-elektrildi kontrol konîakt türlerinden en sık rastlananlar
260
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
â: i
Bu kontaktların devre verip kesme işlemi sırasında ani kapanıp açılmaları, bilhassa kontraktlarda ark/kıvılcım meydana gelmemesi yönünden çok önemlidir. Aksi halde kontaktlar kısa zamanda yapışır veya aşınarak iyi bir temas imkanını ortadan kaldırır. Bu ani hareketi (snap action) sağlamak üzere ya tabii/daimi mıknatıs veya yay
ile gerdirme (toggle) mekanizması uygulanır. Bazı kontrol elemanlarında ise küçük bir
ısıtıcı direnç ilave edilip ölçen elemanın (körük, bimetal vs) aşırı derecede soğuyarak
kumanda işlemini geciktirmesi ve hatalı kumanda yapması önlenir.
Duy«rg«/Bulb
Duyarga
k«»fc#ktları
•^Sargi yaya.
Ayar düğmeaı
Mıknatısla ani
hareketlendirme
b) Gergi yayı ile ani
hareketlendirme
Ayar düğmesi
Şekil. VI-37) Ani açma-kapama hareketinin sağlanması (snap action)
Bunlardan, tabii mıknatıslı olan türde, sviç kontaktlarını havi kol, ölçen elemandaki değişimler sonucu tabii mıknatısa yeterli mesafeye kadar yaklaştığında magnetik
alanın etkisine girerek ani olarak çekilir. Bunun sonucu sviç kontaktları temas ederek
kontrol devresini kapatır. Ölçen elemanda, öncekinin aksi bir değişme olduğunda açma kuvveti mıknatısın çekme kuvvetini yenecek seviyeye gelinceye kadar kontaktlar
açılamaz. Açıcı kuvvet yeterli olduğunda kol hareket eder ve mıknatıstan uzaklaşmaya başladığı için magnetik alanın etkisi azalacağından açıcı kuvvetin etkisi üstünlük
kazanır, kol aniden uzaklaşıp sviç kontaktlarını aniden açar. Gergi yayı ile yapılan ani
açıp kapatma işlemindeyse magnetik alanın çekme etkisi yay çekimi ile sağlanır.
Kontrol elemanı, "ölçmeyi yapan" ve "kumanda sinyalini veren" kısımlarıyla ekseriya bir gövdede toplanır ve kontrol ettiği değişken değere göre Termostat, Higrostat, Presostat, vs. gibi isimler alır. Bu elemanlar da yine fiziki yapılarına ve uygulama
maksatlarına göre isimlendirilirler (Oda Termostatı, kuyruklu termostat, yüzey termostatı, oda higrostatı, kanal higrostatı, alçak basınç, yüksek basınç, kombine basınç, yağ basınç otomatiği, vs. gibi). Kontrol elemanları kullanıldıkları uygulamanın
gereksinimine uygun bir skala kapsamına sahip olmalıdır. Skala kapsamı veya kapsam, kontrol elemanının ayarlanarak bu ayar değerini sağlayabilmek üzere kumanda
devresini harekete geçirebildiği değişken değer (sıcaklık, relatif nem, basınç, vs) alt
ve üst sınırlarıdır. Örneğin bir buzdolabı termostatının ayar skalası -15°C ile +10°C
arasında bulunuyorsa bu termostatın kapsamı -15°C ile +10°C arasında ve toplam
25°C olacaktır. Bazı termostatlarda bu şekilde bölünmüş sıcaklık skalası yoktur ve saUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
261
dece iki ters yöndeki oklarla "Sıcak"-"Soğuk" terimleri yer alır. Bu tür termostatlar çoğunlukla belli bir soğutma cihazı veya klima cihazı imalatı için yapılmış ve cihaz imalatçısı tarafından kendi spesifikasyonlarına göre kontrol elemanı imalatçısına yaptırılarak cihazda kullanılmıştır. Bu tür termostatların kullanılmasında dikkatli olunmak ve
mutlaka kontrol elemanına ait teknik doneleri elde bulundurmak gerekir. Skala kapsamı higrostatlarda (%) relatif nem, presostatlarda ise Ibs/in2 veya kg/cm 2 olarak bulunur. Son yıllarda basınç skalası olarak kpa-kilo paskal ve Pa-paskal kullanılmaya
başlanmıştır. Kontrol elemanının ayar değeri, muhafaza edilmek istenen değişken değere uygun olarak seçilir ve bu bir ayar düğmesiyle, kontrol elemanının ölçen kısmının dıştan etkilendirilmesiyle sağlanır. Şekil: VI-37'de ayar düğmesinin yeri ve etki
şekli, Şekil: VI-38'de ise termostat içerisinde yerleştirilişi görülmektedir.
*i
İ
Difaranaiyal
ayarı, vidası
Ölçen »laman
(Körük)
uyarga/Bulb
Şekil. VI-38) Termostatın iç ve dış yapısına örnek
Hiçbir kontrol elemanının ayarlandığı değeri tek bir sınırın tam üstünde muhafaza etmesi beklenemez, zira bu konum kararsız, yani hem çalışma hem durma sinyali vermesi gerekecek bir konum olacaktır. Bu nedenle, bilhassa 2 konumlu kontrol
elemanlarında kontrol devresinin açılması ile kapanmasını gerektirecek değişken değerin (sıcaklık, relatif nem, basınç, vs) alt ve üst değerleri arasında bir fark bulunur ki
bu fark "Diferansiyel" diye anılır.
r
i
,.
fl«8i«k*fid«.$«r
I HÇontrp.1 »l«t»*inin
{Sıcak Iık .ta »amç . ^tL<-~i-J t emb e İlik potansiyeli
..-Diferanaiyal
/ i «
(Soğutma,vt
tembellik
^Kontrol «lemanının
konumu
Şekil. VI-39) İki konumlu kontrolün zaman grafiği
262
r
Zaman
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
Diferansiyelin'in aşırı fazla olması veya dengesiz olması, gittikçe artması, "Avlanma/Hunting" veya "Limit salınması/Limit cycling" diye anılır ki bu durum sistemin
tümüyle (Proses ve kontrol) stabil durumda olmadığının bir işaretidir. Kontrol elemanının (örneğin termostatın) ayar düğmesinin elle hareket ettirilerek tespit edilen Diferansiyel değeri (Manual Differantial), kontrol devresine bağlanıp fiilen çalıştırıldığında gösterdiği Diferansiyelinden (Operating Differential) biraz farklılık gösterebilir. Bu
iki değer arasındaki fark kontrol elemanının tembellik potansiyelinden kaynaklanır ki
bu fark "Gecikme/Lag" diye anılır. Diğer yandan, kumanda devresi, kontrol elemanı
tarafından açıldığı halde prosesi (örneğin soğutma serpantini) yapan elemanın ısıl
potansiyeli, yapılan soğutma işlemini bir süre daha sürdürecektir ki bu, sıcaklığın biraz daha düşmesine sebep olacaktır. Bundan dolayı meydana gelen sıcaklık farkı
"Prosesin Tembellik Potansiyeli" diye adlandırılır. Aynı şekilde, kontrol elemanı, kumanda devresini tekrar kapattığında, serpantinin soğuması için soğutucu akışkanın
serpantine dağılarak serpantin gövdesindeki ısıyı alması zaman alacağı için sıcaklık
biraz yükselmeye devam edecek sonra azalmaya başlayacaktır. Buna da "sistemin
tembellik potansiyeli" denilir, ki bunlar Şekil: VI-39'da gösterilmiştir.
Bazı kontrol elemanlannın Diferansiyel değeri imalat sırasında ayarlanmış ve sabittir
veya ayarlama imkanı yoktur. Birçok kontrol elemanında ise Diferansiyel değer ayarlanabilir. Diferansiyel ayan genellikle ana ayar mekanizmasıyla birlikte, aynı gövdede birleştirilmiştir ve Diferansiyel değerin ayarlanmasından maksat kumanda devresinin açılıp kapatılacağı değişken değer (sıcaklık, nem, basınç, vs) aralığının ayarlanmasıdır. Örneğin bir
soğutma kompresörü oda sıcaklığı -10°C'ye düştüğünde durduruluyor ve sıcaklık - 5°C'ye
yükselince tekrar çalışmaya başlatılıyorsa kontrol termostatının Diferansiyeli 5°C demektir. Diferansiyel ayan yalnız başına değiştirilebileceği gibi "Ayar Değeri" de birlikte değiştirilebilir. Ancak, burada şunu iyi bilmek gerekir ki Diferansiyel ayan değiştirildiğinde,
kontrol elemanının yapısına göre kontrol devresinin açıp kapatıldığı değerler de değişebilir. Kontrol elemanının Diferansiyel ayan 3 değişik şekilde tertiplenmiş olabilir:
a) Devreyi Kapatma (Cut-in) tipi Diferansiyel ayarı
b) Devreyi Açma (Cut-Out) tipi Diferansiyel ayarı
c) Çift Sınırlı (Double) tip Diferansiyel ayarı
Aşağıdaki Şekil: VI-40'da bu üç tür diferansiyel ayarının grafik olarak devreyi açıp
kapama etki şekli gösterilmektedir.
Değişken
Değişken
Devreyi
kapatma
değeri
(Cut-in)
Devreyi
açma
değeri
(Cut-out)
a) Devreyi kapatma
(Cut-in) tipi
b) Devreyi açma
(Cut-out) tipi
c) Çift sınırlı
(Double tip)
® Dar diferansiyel ayarı, ® Geniş Diferansiyel ayarı, © Normal diferansiyel ayarı,
Şekil. VI-40) Diferansiyel ayar mekanizması türleri
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
263
•> •
Şekil: VI-40'da, her üç tür kontrol elemanı (a, b ve c) normal diferansiyel ayarında iken biribirinden farkı olmayacak ve kumanda devresini aynı değerlerde (sıcaklık,
nem, basınç, vs) açacak ve belirli bir aralıktan sonra gene aynı değerlerde kapatacaklardır. Devreyi kapatma (a) tipinde, Diferansiyel dar olarak ayarlandığında kontrol
devresini gene aynı değerde açacak fakat daha düşük değerde (örneğin sıcaklıkta) kapatacaktır. Bu tipte (a), Diferansiyel geniş olarak ayarlandığında ise kontrol devresini gene aynı değerde açacak ve fakat daha yüksek değerde kapatacaktır. Devreyi açma (b) tipinde ise, bu kere kontrol devresinin "kapanma" değeri aynı kalacak ve fakat "açılma" değeri, diferansiyel ayarına göre azalıp artacaktır. Çift sınırlı ayarlanır tip
(c)'de ise Diferansiyel ayarı, kontrol devresinin hem devreyi açma hem de kapatma
değerlerini yaklaştıracak veya birbirinden uzaklaştıracaktır. Kontrol elemanı imalatçıları "Ayar Noktası"nın, kontrol devresinin açılışını mı, yoksa kapatılışını mı gösterdiğini ayar skalasıAadranı üzerinde genellikle göstermektedir.
Örneğin, bir termostatın ayar kadranında -15 ile + 10°C bir taksimat varsa ve buna ilaveten "kapama/Cut-in Sıcaklığı" ibaresi mevcutsa, bu termostat ile kontrol devresinin -15'den +10°C'ye kadarki sıcaklıklarda kontrol devresini kapaması ve örneğin soğutma kompresörünü çalıştırmaya başlatması sağlanabilir (ayar değeri hangi değere
ayarlanmışsa). Ayrıca, bu termostat üzerinde, "Devreyi açma/Cut-out, Devreyi kapama/Cut-in değerinden Diferansiyel kadar aşağıdadır." ibaresi var ise, bu taktirde Diferansiyel kadranında hangi ayar yapılmışsa, ayar değerinden diferansiyel değeri çıkarıldığında bulunacak rakam, kontrol devresinin açılacağı sıcaklık olacak demektir. Örneğin, ayar değeri bu termostatta -5°C yapılırsa (devre kapanacaktır) ve Diferansiyel
ayan da 2°'de ayarlanırsa, soğutma kompresörü -5°'de çalışacak ve sıcaklık (-5) - (+2)
= 7°C olduğunda kompresör duracaktır. Sıcaklık tekrar yükselip -5°C'e çıktığında termostat kumanda devresini kapayarak kompresörü tekrar çalıştıracaktır. Kontrol elemanlarının diferansiyel ayan mekanizmaları değişik tür ve çalışma prensiplerinde olabilir. Aşağıdaki Şekil: VI-41'de en çok uygulanan türler gösterilmektedir.
y
e
'" r
r
i
'" r
ayarj.
düg»o«i (D.A.D)
kapatma/Cut-in t t p i ( Y a y l ı )
»j}Devj:eyi aç»a/Cut-o.tıt t i p i ( Y a y l ı )
nıknatıa
c) Devreyi kapatma/Cut-İn t i p i
(Mıfcnrtjjal*)
A. D.
d) Çift Saprlı/DuübİB. t i p i ( Yayiı.)
Şekil. VI-41) Diferansiyel ayarı mekanizmalarından örnekler
264
ı
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i:
f' /'
Bunlardan, Şekil: VI-41/a ve b'de gösterilen mekanizmalarda diferansiyel
ayar düğmesi bir yayı etkileyerek görev yapar. Bu yay ile irtibatlı kol mekanizması termostatın körük elemanının (Diğer türlerde bimetal elemanın veya benzeri bir ölçme elemanının) hareketini etkileyerek sviç kontaktlarınm açmasından
(cut-out tipi) veya kapatmasından (cut-in tipi) hemen önceki, kontakt hareketi
için gerekli sıcaklık farkını azaltıp çoğaltır. Şekil: VI-41/c'de gösterilen mekanizmada ise, bir yarık içinde hareket edebilen çubuğun ileri geri hareketini sınırlamak suretiyle kontaktların açılıp kapanmasını sağlayan sviç mekanizmasının, tabii mıknatısın magnetik alanına yaklaştırılıp uzaklaştırılmasıyla, "devreyi kapama" tipi bir Diferansiyel ayarı elde edilmektedir. Şekil: VI-41/d'de gene yaylı bir
diferansiyel ayarı mekanizması gösterilmiş olup yay basıncının artmasıyla kontaktların açılıp kapanmasını sağlayan kolun uç kısmının "Makara'yı" atlaması zorlaştırılmış olmaktadır ki böylece diferansiyelin sınırı iki yönde genişletilmiş olmaktadır. Yay basıncı azaltıldığında ise diferansiyel değer de iki yönde daraltılmış olacaktır.
Kontrol elemanlarının ayar skalalan ile ayar düğmeleri değişik şekillerde dizayn ve
tertip edilmiş olabilir. Bazı imalatçılarda, ayar düğmesi ile "Devreyi kapama/cut-in"
değerini ayarlama imkanı verilirken bazılarında "Devreyi açma/cut-out" değerini
ayarlama imkanı verilmekte, bazılarında ise sadece "Kontrol sahası/Range" ibaresi
bulunmaktadır. Kontrol elemanı kullanılırken mutlaka imalatçı katalogu ve teknik
özellikleri etüt edilip kumanda şekli iyice belirlendikten sonra uygun bulunmuşsa kullanılmalıdır. Bazı sıcaklık kontrol elemanlarında ve basınç kontrol elemanlarında rakım farkının etkisini önlemek üzere, kontrol elemanının kullanıldığı yerin deniz seviyesinden yüksekliğine göre düzeltme ayarı vidası bulunur. Bu taktirde, gene imalatçının teknik prospektüsü etüt edilip uygulama yerinin rakımına göre gerekli düzeltme
yapılmalıdır.
Uygulamada sıcaklık kontrolü gerektiren pek çok değişik soğutma (ve ısıtma) cihaz ve sistemleri mevcuttur. Bunlardan en çok rastlananlar; ev tipi soğutucular (Buzdolabı), ticari tip soğutucu dolaplar, içme suyu soğutucuları, şişe soğutucuları, buz
yapma makinaları, dondurma makinaları, soğuk muhafaza odaları, salamuralı buz
tankları, büyük soğuk hava depoları, frigorifik nakliye uygulamaları sayılabilir. Bu uygulamaların bir veya bir kaçında aynı tür termostat kullanılabilirse de bazan her uygulamanın kendi özelliklerine göre değişik skala ve diferansiyel ayarı ile fiziki yapıya
sahip termostatlar gerekebilir.
Örneğin piyasada Havuz Otomatiği, Dolap Otomatiği, Dondurma Otomatiği gibi deyimler belli bir uygulamaya cevap verebilecek termostatı ifade etmektedir. Çok
kere termostatın bünyesinde bir elle kumanda anahtarı da bulunabilmekte ve bununla Defrost/kar eritme, fan kontrolü, Açma-kapama gibi görevler yapılmaktadır. Şekil: VI-42'de Termostat örnekleri verilmektedir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
265
r /
I
Tek Kutuplu-Çift Yönlü (TKÇY) Termostatlar
İh
Çift kutuplu-çift yönlü (ÇKÇY) kontaktlı Defrost
kontrolü bulunmayan Termostatlar
I
Otomatik/Zaman Ayarlı
Defrost kontrollü tip
''
ııııt"i'""
/
•.»•»
,. ..i ı^ '•ınml'ı--""
Elle defrost düğmeli-tekrar
devreye girmesi otomatik olarak.
Kuyruklu-Ayar Kadranlı Tipler
Elektronik tip; Karlanma veya
buz seviyesi kontrolü ile
1
',
r
Elektronik
kademeli termostat
ı
fr /
Şekil. VI-42) Termostat türlerinden örnekler
266
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
ı
Termostatların sıcaklık ayarı değerleri uygulamanın gereğine uygun olarak seçilmelidir. Aşağıdaki tabloda en sık rastlanan uygulamalar için tavsiye edilen sıcaklık
ayarı değerleri gösterilmektedir.
Tablo. VI-3) Değişik Uygulamalar için Sıcaklık Ayarı Değerleri
Muhafaza Edilen Madde
Soğutucunun (cut-out)
Sıcaklık Ayarı
Ev Tipi Soğutucu
Muhtelif Meyve, Sebze, Peynir, T.Yağı,
Yumurta Et, vs.
-13°Cile-20°C
(donma bölümünde)
Meşrubat ve Su Soğutucular
Muhtelif Meşrubat ve Su
Dondurma ve Donmuş
Muhafaza Kabini
Donmuş Et, Tavuk, Balık, Dondurma
Süt Soğutucu
Süt
Servis Soğutucusu
Peynir, Yumurta, Tereyağı
+ 10 ile 15°C
Muhafaza (depolama)
Soğutucusu
Peynir, Yumurta, Tereyağı
0°C ile 3°C
Servis Soğutucu (Dolap)
Et ve Tavuk
+ 1 ile3°C
Servis Soğutucu (Vitrin)
Et ve Tavuk
+3 ile 6°C
Donmuş Muhafaza
Et ve Tavuk
-15ile-20°C
Soğuk Muhafaza Dolabı
Sebze ve Meyve
Soğuk Muhafaza Dolabı
Süt, Krema, Ayran, Yoğurt
Soğuk Muhafaza Dolabı
Bira
+2ile7°C
Soğuk Muhafaza Dolabı
Kürk (Şok Sıcaklığı)
-9ile-12°C
Soğuk Muhafaza Dolabı
Dondurma
-20 ile -23°C
Dondurma Sertleştirme
Dondurma
-28 ile -30°C
Uygulama Cinsi
+ 1 ile +5°C
-20°C ile -32°C
-3ile+5°C
+2ile7°C
+2 ile 4.5"C
Uygulamada ev ve ticari tip soğutucuların muhafaza sıcaklığını istenen seviyede
tutmak üzere termostat yerine çoğu kez emiş/evaporasyon basıncını kontrol ve
muhafaza eden bir basınç kontrolü (presostat) kullanılır. Piyasada bu eleman çoğu
kez "Alçak Basınç Otomatiği" adıyla tanımlanır. Soğutma kompresörünün elektrik
kumanda devresine seri şekilde (aynen bir termostat gibi) bağlanan alçak basınç
otomatiğinin basınç duyarga bağlantısı sistemin alçak basınç tarafına ve tercihen
evaporatöre yakın bir yerden yapılır. Evaporatör ısındığında, yani ısıl yük mevcut
olduğunda emiş basıncı yükselir ve basınç otomatiğinin basıncı ölçen elemanı (körük, diyafram, bourdon tüpü, vs) harekete geçerek kendisine bağlı sviç kontaktlarını da kapatır.
Kumanda devresi böylece tamamlanıp kompresör rölesinin veya şalterinin kapanması ve kompresörün çalışmaya başlaması sağlanmış olur. Evaporatör emiş basıncı tekrar azaldığında alçak basınç otomatiği kumanda devresini açarak kompresörü durdurur. Soğutucu akışkanın (Refrijeran) doymuş buhar sıcaklığı belirli bir basınca karşıt olduğundan, muhafaza edilmek istenen buharlaşma sıcaklığı, yeterli kızgınlık farkı da ilave edildikten sonra, saptanarak bunun karşıtı olan alçak basınç buUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
267
lunur. Alçak basınç otomatiği bu değerlere göre ayarlandığında istenen soğutulmuş
hacim sıcaklığını da sağlamış olur. Aşağıdaki tablo değişik uygulamalar ve üç değişik soğutucu akışkan cinsi için en uygun alçak basınç otomatiği ayar değerlerini vermektedir.
« I
i
Tablo. VI-4) Muhtelif Soğutucu Apareylerin Alçak-Basınç Otomatiği Ayar Değerleri
Uygulama Türü
R-12
R-22
AMONYAK
Basınç Değeri
2
psig (Ib/in ) Devreyi Devreyi
Açma Kapama Açma Kapama Açma Kapama
Kübik buz yapma makinası - kuru tip serpantin
4
17
16
37
-
-
Havuz (su, soda, meşrubat, vs. için)
21
29
43
56
33
45
Bira, su, süt soğutucuları (ıslak tip)
19
29
40
56
-
-
Dondurma kamyonları ve dondurma odaları
2
15
13
34
5
24
Soğuk odalar-Eritme d e v r e l i
14
34
32
64
23
55
Büyük soğutma dolapları-Eritme devreli
19
36
40
68
30
57
Meşrubat soğutucu-Hava üflemeli tip
15
34
34
64
24
55
Çiçekçi dükkanı-soğuk hava üflemeli tip
28
42
55
77
44
67
Kasap vitrin dolabı (Eritme devreli)
17
35
37
66
-
-
Süt mamulleri muhafaza dolabı-vitrin
10
35
26
66
-
-
Donmuş yiyecek dolabı (Deep Freeze) Açık tip
0
5
4
17
-
-
Yatay Vitrin dolap-Aşırı soğuk muhafaza-kapalı tip
1
8
11
22
-
-
Dondurma makinası
2
10
10
30
-
-
Sebze vitrin dolabı
11
36
27
66
19
56
Bu tür kontrol elemanlarının gerek ani açıp kapamayı sağlayan mekanizması ve gerekse kontakt türleri (Bak. Şekil: VI-36, 37) aynen termostatlarınkine
benzer. Keza, diferansiyel ayar mekanizması türleri de benzerdir (Bak. Şekil: VI40, 41).
Alçak basınç otomatikleri, soğutma sisteminin alçak basınç tarafındaki soğutucu
akışkan basıncının emniyetli seviyelerin altına düşmesini önlemek üzere de kullanılırlar. Bu uygulamalara ait izahat "III" no.lu alt bölümde verilmektedir (Emniyet Otomatikleri).
Soğutma devresinin normal işletme ve ayarı için uygulanmak maksadıyla yapılan bazı alçak basınç otomatiklerinin ayar skalası basınçları gösterdiği halde, ayrıca
ayar düğmesinin arkasına konulan bir kadranda "Sıcaklık ayarı-Soğuk/Colder" ibareleri bulunabilir. Bilhassa aynı tip ve seri halde imal edilen ticari soğutucularda buna rastlamak mümkündür. Bu otomatikler de gene soğutma sisteminin alçak basınç
tarafına bir kılcal bakır boru ile irtibatlandırılıp elektrik kontrol devresine kumanda
268
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
'" r
i
i
'• r
eder. Şekil: VI-43'de alçak basınç otomatiğine bir örnek verilmekte ve soğutma sistemine bağlanma şekli gösterilmektedir.
mektedir.
Evaporatör
Şekil. VI-43) Alçak basınç otomatiği ve soğutma sistemine uygulanışı için örnek
Soğutma uygulamalarında bazan relatif nemin kontrol ve muhafazası da istenilir.
Bilhassa su oranı yüksek maddelerin muhafazası sırasında çabuk bayatlamasını/buruşmasını önlemek üzere soğutulan hacime verilen nemin kontrolü gerekir. Diğer
yandan, relatif nemin düşük tutulması istenen hacimler de vardır. Örneğin soğuk muhafazası gereken ve relauf nem seviyesinin %5-10 gibi alçak seviyelerde tutulmasını
gerektiren ilaç muhafazasında oda neminin devamlı olarak alınması ve bunun kontrolü gereklidir. Bu gibi relatif nem seviyesinin kontrol ve muhafazasını gerektiren uygulamalarda "Higrostat" diye anılan kontrol elemanları kullanılarak elektrik kumanda
devresine bağlanır. Higrostatların da bir relatif nemi "ölçen" ve bir "kumanda sinyalini veren" bölümü vardır. Kumanda sinyalini veren kısım, termostat ve presostatlarınkine benzer. Relatif nemi ölçen kısım ise II/a2 paragrafında izah edildiği gibi neme karşı duyarlılığı fazla elemanlardan meydana gelmiştir. Kontakt türleri de termostatlarınkine benzer (Bak. Şekil: VI-36). Şekil: VI-44'de bir Higrostat örneği ile kumanda devresine haölanış şekli gösterilmektedir.
Ayar düğmesi ve ayarlanan
nemİgSeterge kadrini
/
Nam
Nem izleyici/
duyaxga{Nem'B
kargı haasaa
elyaf,aaç,kıl,
aafitetik ınlz,vb)
vig kontaktlerı
.. Mekanik ve elektrik
irtibat çubuğu
— Elektrik kumandaaı
b»Ql»ntı kiemen»i
NemlenHigrostat
dirici
TKTY tipi
Solenoid valf*
^fo"!
veya nemlendirici /
•aotoru
a)Nemlendirme Uygulaması
Motor elektrik
besleme hattı
Motor şalteri
Higrostat
TKTY tipi
SoÇutma kompreatir
motoru _
b) Nem alma uygulemaaı
Şekil. VI-44) Higrostat ve kumanda devresine bağlanışı
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
269
Nemlendirme uygulamasında Higrostatın, düşen nem seviyesi ile kontaktların kapanan tip olması gerekir. Böylece, nem seviyesi düştüğünde Higrostat, kumanda
devresini kapayarak nemlendirici motorunu çalıştıracak veya nemi sağlayan su veya
buharın solenoid valf ini açacaktır. Nem, ayarlanan seviyeyi bulduğunda higrostat
kontaktları açarak kumanda devresini açıp nemlendirici motorunu veya solenoidini
kapatacaktır. Nem alma uygulamasında ise Higrostatın, düşen nem seviyesiyle kontaktlarının açan tipte olması gerekir. Yani nem seviyesi düştüğünde Higrostat kumanda devresini açacak, nem seviyesi yükseldiğinde ise kumanda devresini kapayarak
soğutma kompresörüne yol verecek ve soğutulan oda havasının sıcaklığını çiğ nokta
sıcaklığının altına düşürerek içindeki nemin yoğuşturulmasını (böylece alınmasını)
sağlayacaktır. Burada, aşırı düşük sıcaklıklara maruz kalınmaması için bir ısıtıcı (Reheat) konulması ve bu ısıtıcıya bir termostat ile kumanda edilmesi gerekebilir. Bazı
uygulamalarda ise relatif nem seviyesinin hem düşmesi hem yükselmesi söz konusu
olabilir ve nem seviyesini belirli bir seviyede tutmak üzere çift yönlü (TKÇY) bir Higrostat kullanılır. Relatif nem düştüğünde kapanan kontaktlar nemlendiriciye, relatif
nem yükseldiğinde kapanan çift ise soğutma kompresörü motoruna kumanda edecek tarzda bağlanır. Birinden diğerine geçiş sırasında bir nötr bölge bırakılıp (Yüzer
Kontrol) hunting/avlanma olayı önlenebilir.
VI-3) Emniyet Otomatikleri: Soğutma devresindeki çalışma şartlarının aşırı ve
tehlikeli sınırlara ulaşması halinde bunu kontrol ederek zararlı olabilecek sonuçların
ortaya çıkmasını önlemek üzere sisteme konulan kontrol elemanları Emniyet otomatikleri olarak vasıflandırılır. Emniyet otomatiklerini de "Öncelikli/Primer" emniyet
otomatikleri ve "Tali/Çalışmayı Geliştiren" emniyet otomatikleri şeklinde gruplamak
mümkündür.
3a) Alçak ve/veya Yüksek Basınç Otomatikleri: Soğutma sistemini alçak basınç/emiş, yüksek basınç /basma tarafındaki basınçları çalışma esnasında sürekli olarak izleyip tehlikeli sınırlara ulaştığında kompresör motorunu durdurmak üzere sisteme bağlanırlar. Alçak basınç ve yüksek basınç otomatikleri ayrı ayrı ve tek başına uygulanabildiği gibi hem alçak hem yüksek basınç değerlerini izleyip her iki değeri sınırlamak üzere kumanda veren kombine basınç otomatikleri şeklinde de uygulanır.
i
/
a) Alçak Basınç
Otomatiği
t>) Yüksek Basınç
otomatiği
Şekil. VI-45) Alçak-^iiksek basınç otomatikleri
270
c) Kombine Basınç
Otomatiği
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
Alçak basınç otomatiği aynen işletme ayar ve kontrol elemanı olarak uygulandığı
şekilde soğutma devresine bağlanır (Bak. Şekil: VI-43). Ancak, ayar değeri olarak daha düşük ve emniyetli sınırın alt değeri alınarak ayar edilir. Bu emniyetli alt sınırın tayininde 3 husus göz önünde bulundurulur; (a) Evaporatördeki sıcaklık; örneğin su soğutucuda suyun donmasının önlenmesi, (b) Sistemin alçak basınç tarafında gaz basıncının atmosfer basıncının altına düşerek kompresör körüğünden veya kaçak yapan yerlerden hava ve rutubetin soğutma sistemine sızmasının önlenmesi, (c) Emiş
basıncının aşırı derecede düşerek emme-basma basınç farkının aşırı artması sonucu
motor yüklenmesinin önlenmesi. Bilhassa hermetik ve yarı hermetik kompresörlerde, imalatçı firmalar çalışma basıncının emniyetli alt sınırını belirtirler. Bu basıncı sınırlayacak şekilde bir alçak basınç otomatiğinin mutlaka kullanılması gereklidir.
Yüksek basıncın kontrolü da bilhassa hava ile cebri veya su ile soğutmalı kondenserlerde önemlidir. Zira, konderserdeki soğutma yetersiz kaldığında (Fan arızası, su
kesikliği, vs) kompresör çıkış basıncı aşırı derecede artarak hem motor arıza ve hasarlarına hem de soğutkanın kimyasal reaksiyonlara uğramasına sebep olacaktır. Ayrıca, sistemde yoğuşmayan gazlar bulunması veya çok aşırı soğutma yükü mevcut olması halinde de kompresör çıkış basıncı (yoğuşma basıncı) aşırı derecede artacaktır.
Denilebilir ki 2-3 hp seviyesini aşan güçlerde mutlaka Alçak ve Yüksek basınç emniyet otomatikleri soğutma sistemine ilave edilmelidir.
Alçak basınç otomatiğinin soğutma sistemine kumanda şekli, soğutucu akışkanı
evaporatörden iyice süpürüp depolayacak tarzda (Gaz toplama/pump-down tertibi)
yapılabilir. Bunun en önemli faydası, soğutma sistemi durup bir müddet sonra tekrar çalışmaya başlatıldığında evaporatörde kalan sıvı haldeki soğutkanın kompresöre ani ve büyük miktarlarda gelerek kompresörün valilerine ve diğer aksamına hasar vermesini Önlemektir. Gaz toplama/pump-down tertibinde muhakkak bir solenoid valf bulunması ve sıvı akışkanı soğutma işlemi durduğunda kapaması gereklidir.
Uygulamada Gaz toplama kontrolü 2 şekilde yapılmaktadır (a) Sürekli kontrollü gaz
toplama (cycling pump-down) (b) Bir defa gaz toplama ve durdurma (Non-recycling
pump-down). Bunlardan birincisi son yıllarda daha çok uygulanmaktadır. Ancak,
kompresör valflerinin veya sıvı kapama solenoid valfinin sızdırması halinde alçak basınç otomatiği sık sık kumanda devresini kapayıp açacağı için kompresör sık sık çalışıp duracaktır. Büyük güçlü kompresörlerde bu husus pek çok sakıncalar doğurabilir. Şekil : VI-46'da her iki tür için kumanda devreleri şematik olarak verilmektedir.
Kumanda dev- .
r e s i sigortası
Elektrik besleme
hattı-380/3/50
Xcupresör motoru
sigortaları
ifarduacı
toatalct
-Koataktar
380/3/50
,2.oi kumaııda
y d eyresi
'--Gaz toplama
rölesi
J..Cİ kumanda devresi
Termik
—ı
Y Alçak
J basınç
Alçak basınç
otomatiği
otomatiği
Kompresör
Motoru
a)Üiirekli kontrollü gaz toplama
Kotıpresör
Motoru
b)Bir defa'da gası toplayıp durdurma
Şekil. VI-46) Otomatik gaz toplama I pıımp down tertipleri
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
271
Bir defada gazı toplayıp duran kumanda şeklinde ise, sistemin çalışmaya başlaması için önce Termostatın devreyi kapatması gerekecektir. Böylece solenoid valf
sıvı soğutkanı evaporatöre bırakacak ve emiş borusunda basınç yükselecektir. Aynı anda gaz toplama rölesi çekerek alçak basınç otomatiğinin (emiş basıncının artması sonucu) kapattığı kumanda devresinden gelen kumanda akımını geçirecek ve
kompresör şalteri bobinine ulaşacak, bobini çekip motoru çalıştıracaktır. Kompresör şalterinin kapayıcı yardımcı kontağından geçen kumanda devresi akımı da ikinci defa kompresör şalter bobinine ulaşacaktır. Sıcaklık, ayarlanan seviyeye düşüp
termostat kontaktları açtığında ^nce solenoid valf kapanacak ve gaz toplama rölesi açarak kumanda devresinin birisini kesecektir. Ancak, alçak basnıç otomatiği
ikinci devreyi kesmediği sürece, kompresör şalterinin yardımcı kontağından geçen
akım, şalteri kapalı (çekili) vaziyette tutmaya devam edecektir. Emiş basıncı düşüp
(solenoid valf kapalı olduğundan) alçak basınç otomatiği ikinci kumanda devresini
açtığında kompresör şalterini kapalı vaziyette tutacak bir elektrik akımı kalmadığından şalter açarak motoru durduracaktır. Emiş basıncı tekrar yükselse dahi soğutma
termostatı gaz toplama rölesini harekete geçirmedikçe kompresör tekrar çalışamayacaktır. Termostatın kumanda devresini kapaması ise ancak soğutulan hacim veya madde sıcaklığının tekrar, ayar seviyesinin üzerine çıkması ile mümkündür.
3b) Yağ Basınç Farkı Otomatiği: Basınçlı yağlamalı soğutma kompresörlerinde
yağlamanın iyi olup olmadığı yağ basıncının ölçülmesiyle saptanabilir. Ancak, yağ basıncının sadece yağ pompası çıkışında ölçülmesi veya kontrolü, kompresör karter basıncı sistemin çalışma şartlarına (evaporasyon sıcaklığına) göre değişebileceğinden
yeterli olmayacaktır. Örneğin bir klima uygulamasında emiş basıncı, R-22 soğutucu
akışkanla çalışma durumunda ve +10°C evaporasyon sıcaklığında 85 psi civarında
olacaktır. Emiş gazı kızgınlık değeri arttığında bu basınç düşecektir. Tek duyargalı bir
basınç otomatiği kullanıldığında yağ basıncı için, Emniyetli/Faydalı bir üst basınç ilave edilerek (25 ile 45 psi) yapılacak bir ayar değeri (bu durumda 120 ile 130 psi olacaktır), kızgınlık artmasıyla düşen emiş basıncının etkisiyle yetersiz kalarak, yağlama
normal olduğu halde kumanda devresini açıp kompresörü durduracaktır. Bu nedenle, yağ basıncı otomatiğinin, yağın pompa çıkış basıncı ile emiş/karter basıncı farkını ölçerek çalışan bir kontrol olması gerekir. Ayrıca, yağlama pompası kompresör
milinden tahrik edildiği için ve kompresör çalışmadan yağ pompası bir müddet çalışıp yağ basıncını istenen seviyeye getiremeyeceğinden, yağ otomatiğinin, yağ basıncına bağlı olmaksızın, yeterli ve fakat kısa (60 ile 120 saniye) bir süre çalışmasına imkan sağlaması gerekir. Bu gereksinimi karşılamak üzere yağ otomatiğinin içerisine bir
ısıl zaman rölesi yerleştirilmiştir. Bu röle yağ basıncı farkı ile açılan bir direnç ısıtıcı
devresini kontrol eder ve yağ basınç farkı istenen (ayarlanan) seviyeye ulaşmazsa direnç ısıtıcı ısınıp kompresör kumanda devresindeki bir kontağı açar ve kompresörün
daha fazla çalışıp yağlama yetersizliğinden zarar görmesini engeller. Yağ otomatikleri hemen daima el ile kurmalıdır (manual reset). Böylece, kompresörün yetersiz yağlama sebebiyle durması halinde mutlaka bir yetkilinin durumu görüp gerekli işlemi
yaptıktan sonra tekrar çalışmaya müsaade etmesi sağlanır. Bu nedenle, yağ otomatiği attığı zaman, Reset/Kurma düğmesine basmadan önce yağ seviye camından yağ
durumu kontrol edilmeli, normal görülürse reset düğmesine basılmalı, tekrar hemen
atıyorsa ciddi bir araştırma yapıp sebebi bulunmadıkça tekrar reset düğmesine katiyyen basılmamalıdır.
İki müstakil TKÇY kontaktlı sviç ile mücehhez olan Yağ basınç farkı otomatiği,
soğutma termostatının ve başlatma anahtarının kumanda devresini kapatmasıyla (2)
272
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
1
i
'•
/
•
İ:
».. ıı
i
•'
/
i
i1* r
011
Şekil. VI-47) Yağ basınç farkı I emniyet otomatiği örnekleri
Kompresör emig/karter
basıncına bağlantı
.Yağ Basınç farkı
Otomatiği
Elektrik
kuvvet girij
Kompresör
Mntoru
Şekil. VI-48) Yağ basınç farkı otomatiğinin iç yapısı ve sisteme bağlanışı
no.lu sviç'den geçen akım kompresörün şalter bobinini çekerek kompresörü çalıştırmaya başlar. Kompresör milinden tahrik alan yağlama pompası normal olarak 5 ile
10 saniye içinde yağlama sisteminin basıncını yükseltip (1) no.lu sviç'i açar ve (2)
no.lu sviç'in altındaki direnç ısıtıcıyı durdurur. Böylece kapalı kalan kontrol devresi
kompresörün çalışmaya devam etmesini sağlar. Yağlama yağ basıncı belirli bir süre
içinde (60 ile 120 saniye) yeterli seviyeye yükselmezse (1) no.lu sviç açmayacağı için
(2) no.lu sviçin altındaki ısıtıcı ısınacak ve (2) no.lu sviç'i açarak kompresör kumanda
devresini kesip kompresörü durduracaktır. Her iki (1 ve 2 no.lu) sviç'in ikinci yön
kontaktları sinyal lambalarına irtibatlanabilir (yağ arıza ve yağ normal). Son yıllarda
katı konum/solid state prensibine göre çalışan yağ emniyet otomatikleri yapılmaya
başlanmış olup iç yapıları değişik olmakla beraber aynı koruma görevini yaparlar.
3c) Akış Kontrol Şalterleri (Flouı Svuitch): Su ile soğutmalı kondenserlerde ve
su/salamura soğutucu evaporatörlerde su akışının mevcut olmaması pek çok aksaklık ve arızalara yol açabilir. Bunu önlemek ve soğutma kompresörünün su akışı mevcut olmadan çalışmasını engellemek üzere bu akışı sürekli kontrol edebilen kontrol
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
273
elemanları yapılmıştır. Şekil : VI-49'da su ve benzeri sıvılar için yapılmış akış kontrol
şalteri ile bunun iç yapısı ve soğutma sistemine bağlanma şekli gösterilmiştir
,— 350/3/5D
Akış kontrol şalte.
Başlatma
Kompresör
şalteri
Saç muhafazalı
Normal tip
3uhar geçirmez
hermetik tip
(Nemli ortamlar)
Kompresör
Motoru
Şekil. VI-49) Akış kontrol şalteri ve uygulama örneği
1
i"
Su ile soğutmalı
kondenaer veya
Su soğutucu »uaporî
Bazan da hava akışının mevcut olmaması soğutma sisteminde ve ısıtma sisteminde aksaklıklara neden olabilir ve bu hava akışının mevcut/yeterli olup olmadığının
kontrolü gerekebilir. Bu maksatla hava akış kontrol şalterleri (yelken sviç/sail sviç) yapılmıştır. Örneğin bir evaporatörden hava akışı mevcut değilse soğutma kompresörüne yol vermemek ve böylece evaporatörün karlanmasını önlemek (bilhassa dar lamel aralıklı klima evaporatörlerinde) maksadıyla kullanılabilir. Keza, elektrik ısıtıcı ile
ısıtılan bir hava akımında, hava akışı durduğunda elektrikli ısıtıcı da durdurulamadığı
taktirde aşırı yüksek sıcaklıklar meydana gelecek ve hem ısıtıcının kendisi hasar görecek hem de etrafa zarar (yangın, vs.) verecektir. Burada gene bir yelken şalter kullanılmak ve ısıtıcı şalterinin kumanda devresine seri bağlanmak suretiyle bir emniyet
önlemi alınmış olacaktır. Aynı şekilde hava soğutmalı bir kondenserden geçen hava
akışını kontrol etmek ve kompresörü, hava akışı durduğunda durdurmak maksadıyla
bir yelken şalter kullanılabilir.
3d) Emniyet Termostat ve Presostatlan: Soğutma sisteminde soğutucu akışkan
veya soğutulan ortam ve maddelerin sıcaklıklarının tehlikeli seviyelere (aşırı derecede
düşük veya yüksek) varmasını önlemek üzere değişik skala ve yapıda termostatlar ve
basınç kontrolları (presostat) kullanılır. Bunlardan en sık rastlananlar, su/salamura soğutucu evaporatörlerde sıcaklığın donma seviyesine düşmesi halinde soğutma sisteminin durdurulmasını sağlayan "Donmadan Koruma" termostatlarıdır. TKTY kontaktlı, basit yapılışlı ve daldırma veya kılcal borulu tip bir termostat olup ayar skalası
+2°C civarını ortalamaktadır. Sıcaklık izleyici kuyruğu soğutucunun en düşük sıcaklığı veren yerine irtibatlandırılmak ve soğutma kompresörü şalterinin kumanda devresine seri bağlanmak suretiyle donmadan koruma görevini yerine getirecektir. Aynı
sonuç, bir alçak basınç otomatiğinin ayar değerini, soğutkan sıcaklığının soğutucu
akışkanın donmasına sebep olmayacak bir seviyedeki basınç eşdeğerine ayarlamak
suretiyle de sağlanabilir ki bu uygulamaya sık sık rastlanır. Diğer bir sıcaklık alt limit
uygulaması da minimum evaporatör çıkış/üfleme sıcaklığı limitlemesi olup gerek soğuk muhafaza uygulamalarında (soğutulan maddelerin aşırı soğuktan etkilenen türden olması halinde) ve gerekse klima uygulamalarında sık sık kullanılmaktadır.
274
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
r
r
Üst sıcaklık limitleme termostatları da sık sık ısıtma ve soğutma uygulamalarında
kullanılır. Örneğin kompresör gaz çıkış sıcaklığının izlenmesi, kompresör motoru
ısınmasının izlenmesi, kondenser sıcaklığının izlenmesi gibi uygulamalarda bu tür termostatlara rastlanır.
3e) Aşın Yük Termikleri ve Koruyucuları: Soğutma sisteminde bulunan her
elektrik motoru pek çok değişik nedenlerle aşırı yüklere maruz kalabilir ve bu aşırı
yüklenmeden korunmak üzere önlemler alınması gerekir. Sıhhatli bir aşırı yük korun
ması, ancak her bir motorun elektrik besleme devresini diğerlerinden tamamıyla ayırmak suretiyle mümkündür ki bunun anlamı her motor için ayrı bir sigorta grubu, ayrı bir şalter ve aşırı yük koruyucu konulması demektir. Ancak, ev tipi soğutucular ile
küçük, dolap tipi ticari soğutucular küçük güçlere ihtiyaç gösterdiği için binanın tevzi tablosuna irtibatlı bir fiş-piriz'den elektrik enerjisi alırlar ve normal olarak priz sortisi ayrı bir sigortadan geçirilir. Soğutucu kompresörü motorunun korunması için ise
bir aşırı yük koruyucusu motorun yakınına, hatta çoğu zaman kalkış rölesinin üzerine yerleştirilir (Bak. Şekil: VI-22, 23, 24). Son yıllarda, motor kalkış rölesi ile aşırı
yük koruyucu röleyi bir arada toplayan ve katı konum/solid state prensibiyle çalışan
elektronik elemanlar geniş ölçüde kullanılmaktadır (Bak : Şekil : VI-26). Büyük güçlü polifaze elektrik motorlarının aşırı yükten korunması için her motora tahsis edilen
müstakil sigorta-şalter grubu, motorun normal yükte çekeceği akıma uygun ve yeterli büyüklükte/kapasitede olmalıdır. Sigorta amperaj değeri motor nominal/etiket akımının %25 kadar üzerinde olabilir. Her tür elektrik motoru ilk kalkışı sırasında nominal akım değerinin %200-600'üne varan seviyelerde akım çeker (Demeraj akımı) ve
bu çok kısa sürer. Fakat gerek sigortaların gerekse motor şalterinin bu aşırı akımdan
etkilenmemesi ve devreyi korumak üzere kesmemesi gerekir. Termik/ısıl esaslı aşırı
yük koruyucular, karakterleri gereği aşırı akım geçmesi sonucu ısınarak koruma görevi yaptığından ve ısınmanın meydana gelmesi zamana ihtiyaç gösterdiğinden, ilk
kalkıştaki demeraj akımından etkilenmezler. Termik koruyucular elektrik motorlarının
aşırı yükten korunmasında en ucuz ve ekonomik çözüm getirmeleri yönünden geniş
ölçüde kullanılırlar. Termik/ısıl tip koruyucunun çalışma prensibi Şekil: VI-25'de gösterilmiştir. Trifaze motora uygulanmak üzere yapılmış bir termik koruyucu örneği ise
Şekil: Vl-50'de verilmektedir.
Kompresörün
No tor BıŞlarrU
kutu»u —
Duyarga
kilemen*leri
Motor
/klemanaleri
Dahili
şöntleme
-MODÜL
•)Terwik koruyucu örneği
h)Elektronik t i p A ç ı n
yük koruyucu Hodül
-Elk.baŞl.
klenenaleri
Elektriki
Kunanda
güç b ğ l
devrali
Modül1ün Motora VB Şilteme
BaŞlanmacı
Şekil. VI-50) Aşırı yük koruyucu örnekleri
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
275
i
J,
Bir başka tur aşırı yük koruyucu bilhassa yarı hermetik motor-kompresörlere son
yıllarda çok sık uygulanan elektronik/katı konum türü koruyucudur. Bu motor sargılarının çektiği akımı sürekli olarak izleyen transduserler ile bunların verdiği ikaz sinWT 'f"™ S i n d i r i p motor şalterine kumanda eden bir modülden oluşur (Bak ŞekilVl-50/b). Aynı modül motor sargıları arasına yerleştirilmiş olan sıcaklık izleyici termıstorlerın verdiği ikaz sinyallerini de güçlendirip aşırı ısınma halinde gene motor şalterini kapatıp motoru durdurur.
Büyük güçlü motorlarda, yukarıdakilere ilaveten motor sargılarına gelen voltajı da
kontrol eden ve voltajın belirli bir seviyenin altına düşmesi halinde motoru durduran
voltaj kontrollü koruyucu röleler kullanılır. Bunlar, aynı zamanda fazlara gelen voltajın
bırıbırıne göre seviyesini de kontrol eder ki fazlara gelen gerilimlerin ortalamaya nazaran %1 den daha fazla farklı olmaması gereklidir. Aksi halde motor hasar görebilir
3f) Euaporatör Kar'ını Eritme / Defrost Sistemleri: Gerek ev tipi gerekse ticari
tıp soğutucular ile soğuk odaların evaporatörleri genellikle 0°C'nin altında buharlaşma sıcaklığında çalışırlar. Bunun sonucu olarak evaporatör yüzeyinde kar oluşur ve
belirli zaman aralıklarında bu giderilmezse birikim artarak soğutma işleminin aksamasına sebep olur. Biriken karın eritilmesi, oda sıcaklığı 0°C'nin üzerinde ise, doğrudan
doğruya oda havası ile sağlanabilir. Bu maksatla kompresör motoru bir süre durdurulup tabii olarak veya cebri hava sirkülasyonu devam ettirilerek eritme işlemi yapılır. Oda sıcaklığı 0°C'nin altında ise bilhassa cebri soğutuculu soğuk odalarda, evaporatörlerin karını eritmek üzere dışarıdan bir ısı ilavesi uygulanır. Bu ısı ile evaporatör
yüzeyindeki kar eritilip su halinde uzaklaştırılır. Kar eritme/defrost işlemini yeterli bir
şekilde ve belirli aralıklarla yapmak üzere (a) Elle kontrollü, (b) Yarı otomatik kontrollü, (c) Tam otomatik kontrollü kumanda şekillerinden birisi uygulanır. Kar eritme işleminin kumandası ayrıca, kar eritme sisteminin türüne göre de değişebilir. Örneğin
elektrikli kar eritme, sıcak gazla kar eritme, su püskürterek kar eritme, sıcak antifrizle eritme, sıcak hava ile eritme, ters çevrimle eritme gibi değişik defrost sistemlerinin defrost kumanda elemanları ve bunların bağlantı şekilleri az veya çok birbirinden
farklıdır (Bak. Şekil: V-34, 35, 36).
Elle kontrollü defrost kumandalarında, evaporatörün karlanma durumu gözle izlenip kar eritme işlemine gerek görüldükçe kumanda devresini elle harekete geçiren
bir anahtar kapatılmak suretiyle defrost işlemi başlatılır. Defrostun sona erdirilmesi
gene gözle takip edilip anahtar açılarak sağlanır. Elle kontrollü defrost kumandaları
çoğunlukla elektrik dirençli ısıtıcıları havi defrost sistemlerine uygulanmaktadır. Şekil:
VI-51'de elle kontrollü defrost kumanda şeklinin elektrikli direnç ısıtıcısı ile eritme ya360/3/SO
iaj.ta.Ciai
Kumanda
devraai
sigortası
j
V
aigortslan.
-Dafroat şaltMİ
Evaporatör
Iaıtıcı
. dirançlsri
y (220 Volt)
r 7
El kumanda
anahtarı
Şekil. VI-51) Elle kontrollü defrost kumandası
276
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
f r
•
' r
i
!<
i"
pılan bir evaporatöre uygulanışı görülmektedir. Elektrikli ısıtıcılar burada 3 ana gruba bölünerek her grup ayrı bir faza bağlanmıştır. Böylece, hem bütün linyelerin aynı
şekilde yüklenmesi hem de açma-kapama şalterinin amperaj değerinin küçültülmesi
sağlanmış olmaktadır.
Diğer yandan, ev tipi soğutucuların bazılarında da elle kontrollü defrost kumandası kullanılmaktadır. Bu tür el kontrollü defrost sistemlerinde, sıcaklık kontrol termostatının içerisine yerleştirilmiş olan elle defrost kumanda düğmesine basıldığında termostatın ayarAumanda sahası daha yüksek seviyeye kaydırılır. Böylece, evaporatördeki
kar'ı eritmeye yetecek 0°C'nin üzerinde bir seviyeye çıkarılan sıcaklık, soğutucu iç
hacmi sıcaklığının üst sınırını da limitleyerek aşırı yükselmeleri önlemiş olur. Defrost
işleminin sona erdirilmesi için defrost düğmesinin elle geri çekilmesi gerekmektedir.
Yarı otomatik kontrollü defrost kumandaları daha ziyade ev tipi soğutucularda uygulanmakta ve basit, ekonomik bir çözüm sağlamaktadır. Bu kumanda elemanlarında genel prensip, elle defrost işlemini başlatmak, defrostun sona erdirilmesini otomatik şekilde yapmaktır (Bak. Şekil: Vl-42). Diğer bir tür yan otomatik kontrollü defrost kumandası, soğutma termostatının çift duyargalı/kuyruklu yapılması ile sağlanmaktadır. Duyargalardan birisi normal sıcaklık kumandasını sağlamakta diğeri ise
defrost kontrolünün tekrar devreden çıkarılmasını gerçekleştirmektedir. Defrost düğmesine basıldığında kompresör devresi defrosta göre konumlandırılır ve aynı anda
defrost işlemini sağlayacak eleman (sıcak gaz solenoidi, elektrik ısıtıcısı, vs) harekete
geçirilir. Evaporatörün kar birikimi giderildiğinde ikinci duyarga, yükselen sıcaklık etkisiyle defrost devresini açıp kompresörü normal çalışmaya sokar ve normal çalışma
duyargasını işler hale getirir. Şekil: Vl-52'de bu tür defrost kumandasının sıcak gazlı
ve elektrikli defrost sistemlerine uygulanmasına örnekler verilmektedir.
Diğer bir tür yarı otomatik defrost kumandası, zaman/timer kontrollü kumanda
şeklidir. Elle başlatılan defrost işlemi aynı zamanda bir zaman rölesini/timer'ı çalıştırır. Ayarlanan zaman süreci sona erdiğinde röle, defrost işlemini durdurup soğutma
sistemini normal çalışma rejimine geçirir.
Duyarga-l
ç
•s İçin)
"
"*\
Ev«poratöx
Duyarga-ÎI
(Defrost için)
-Defrost DüŞmeti
Defrost
d»ffioidi
ımtıcıu
"Kompresör Motoru
«)Sxc»k Gaz De-froBt &i»t«n>i
b JElektrikli Defro»t Si»temi
Şekil. VI-52) Yarı otomatik defrost kumandaları
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
277
Tam otomatik defrost kumandaları defrost işlemini kendi kendine, elle müdahaleye gerek göstermeden yaparlar. Bu tür otomatik defrost sistemlerinde otomatikliğin
sağlanması için özellikleri ile çalışma prensipleri aşağıda verilen zaman sayaçları kullanılır. Zaman sayacı ile defrost periyodunu ve sürecini tanzim eden bir uygulama,
cebri hava sirkülasyonlu (erforslu) soğutma sistemlerinde elektrikle veya sıcak gazla
defrost yapılmasında çok sık kullanılır. Zaman sayacı elektro-mekanik veya elektronik türden olabilir ve 24 saat veya 7 gün taksimatlı kadrana sahiptir. Elektro-mekanik zaman sayaçlarında küçük bir elektrik motoru ile dişli redüktör harekete geçirilip
kam mekanizması ile açılıp kapanan bir seri kontakt defrost işleminin yapılmasını
sağlar.
Elektronik zaman sayaçlarında aynı işlem katı-konum/solid state prensibiyle sağlanır. Şekil: VI-53'de zaman sayacı ve evaporatör termostatı örnekleri ile evaporatör
termostatının yerleştirilişi gösterilmektedir.
I
i
'' /'
)Defro«t Z»*>«n Sayaçları Örnekle**
b)Defroat Termostatı VB
Yerleştirilme şekli
Şekil. VI-53) Defrost Zaman Sayaçları ve Defrost Termostatı
İyi bir evaporatör defrostu sağlanabilmesi her uygulamanın gereksinimine uygun
bir defrost kontrolü yapılması ile mümkün olacaktır. Bu nedenle, defrost zaman sayacının uygulama ihtiyacına göre seçilmesi ve bağlantılarının da iyi bir defrost sağlayacak tarzda yapılması çok önemlidir. Çoğu uygulamalarda zaman sayacı belirli zaman aralıklarında (örneğin günde bir defa, iki defa, vs) defrost işlemini başlatır ve belirli bir süre devam ettirip tekrar normal soğutma çevrimine döndürür. Bazı uygulamalarda ise zaman sayacı, kompresör motoru ile birlikte çalışıp belirli bir çalışma sürecinin tamamlanmasında defrost işlemini başlatır. Şekil : VI-54'de zaman sayaçlı
defrost sisteminin elektrik direnç ısıtıcılı bir uygulaması gösterilmektedir. Burada, zaman sayacı önce kompresörü ve evaporatör fanlarını durdurur, elektrik ısıtıcıları devreye sokar, yeterli bir süre (15-20 dakika) devrede kalan ısıtıcılar evaporatörde biriken karı eritir. Bu süre dolunca zaman sayacı ısıtıcıları devreden çıkarıp kompresörü
çalıştırmaya başlar. Kompresör yeterli bir süre (4-5 dakika) çalışıp evaporatör yüzey
sıcaklığını düşürdükten sonra evaporatör fanları, zaman sayacı kumandasıyla çalışmaya başlatılır.
278
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
ır
ı
'" r
EvaporatSr defroat
TermoatatıfBak: Şekil
VI-53/b) —ı
Evaporatör tıvıııte
dranaj boruıu ıutıcıları
(3) Evaporatörün
alışması
î)B«rfroa
\(Gecik»ıali)
başlang
cı \
-WW**AMıWfr~
A?
i
Ev/jDoratHr
defroat
laıtıcıaı
Zaman aaaıi
m o t o r u -—-•""•
V_/
Kompreıör
Motoru
SoğutMa
Termoata
aj.tıcılarjn durduruluaaı
kompieiörûn çalı?tırılma»ı
Şekil. VI-54) Zaman sayaçlı-elektrik direnç ısıtıcılı otomatik defrost sistemi
Zaman saatli defrost kumandasının sıcak gazlı defrost sistemine uygulanışında basit fakat önemli bir farka dikkat etmek gerekir. Bu da, sıcak gaz ile defrost sisteminde defrost periyodu süresince soğutma kompresörünün durmak yerine aksine devamlı çalışmasının ve evaporatore sıcak soğutkan gaz vermesinin gerekmesıdır Zaman saatinin kontaktlan bunu sağlayacak tarzda bağlanmalı, ayrıca dıger kumanda
işlemleri düzgün ve ahenkli bir sıra takip etmelidir. Şekil : VI-55de çift borulu sıcak
gazlı defrost sisteminin soğutma komponentleri ile defrost kumanda şemasına örnek
verilmektedir. Burada defrost işlemi şu sırayı takıp etmektedir.
a) Zaman saati önce defrost solenoid valfini açarak resiverden kompresörün emiş
borusuna soğutkan bırakır.
b) Bir emiş düzenleme valfi, kompresöre giren soğutkanın basıncını düşürerek ayarc)
d)
e)
f)
lar.
3-Yollu bir solenoid valf kompresörün bastığı soğutkanı evaporatore yöneltip sıcak gazla eritme işlemini başlatır.
Evaporatörde yoğuşan soğutkan, Ekspansiyon valfini by-pass ederek resivere geri döner.
Kondenser ile resiver arasındaki çek valf, resiverden kondensere soğutkan gitmesini önler.
Kondenser girişindeki basınç düzenleme valfi sıcak gaz basıncının ve dolayısıyla
sıcaklığının istenen seviyelerde muhafaza edilmesini sağlar.
g) Resiver içine yerleştirilmiş yeterli kapasitede bir elektrikli ısıtıcı sıvı soğutkanın buharlaştırılmasını sağlar.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
279
h) Normal tür bir termostat evaporatör sıcaklığını izleyerek defrost işleminin sona
erdirilmesini sağlar.
i) Evaporatör tavası elektrikli ısıtıcısı eriyen karın drenaja gitmesini ve tekrar donmamasını sağlar.
Dafroatu aşna » d i n i
Tanısatatı
Yükaek baaınç
davraya giaata
Savı. Sola.V.
Alçak baaınç
Yükaak baaznç
\ k
Kondanaı
fmn f
Kamp t.
aalteri
Dafcoajtu aorta
tara.
roat BelanVaidi
olanaid
Raaivar
•mi ya t (Raaivar ıaxtxcıaı
Iaıtıcı
Nats Ok ySnlari dafroat aıraaındaki
akı«x gBataraıaktadir.
Şekil. VI-55) İki borulu-sıcak gaz defrost sistemi
Zaman sayaçlarının defrost maksadıyla kullanıldığı diğer uygulamalar da bunlara
yakın benzerliktedir. Sıcak antifrizli (non freezing solution) sistemde, evaporatör boruları çift cidarlıdır ve soğutkan normal bir dolaşım devresi oluştururken bunun içinden geçen sıcak antifiriz solüsyon, defrost zaman sayacının kumandasıyla ve belirli
periyodlarda harekete geçerek kar eritme işlemini sağlar. Sıcak antifriz, bir tank içinde hem ısıtılır hem depolanır. Zaman sayacı, sıcak antifrizi harekete geçiren küçük
bir sirkülatörü çalıştırıp aynı zamanda solenoid valf i açar, evaporatör fan'ını, kompresörü ve kondenser fan'ını durdurur. Sıcak solüsyon, gerekiyorsa evaporatör tavasını ve drenaj borusunu da ısıtacak tarzda dolaştırılır. Su ile püskürtmeli'kar eritme sisteminde de gene zaman sayacı, su akışına yol veren bir solenoidi açıp evaporatör ve
kondenser fanlarını ve kompresörü durdurur. Su sıcaklığı, evaporatör kar'ını eritmeye elverişli bir seviyede olmalıdır. Zaman sayacı, eritme işlemi sona erip su kapatıldıktan yeterli bir süre sonra soğutma sistemine yol vermeli ve suyun iyice süzülüp
drenaj borusuna ulaşmasına imkan vermelidir. Bazı özel uygulamalarda ise su yerine
salamura kullanıldığı da varittir. Sıcak hava ile kar eritilmesi, bilhassa büyük ve radyal fanlı evaporatörlerde başarıyla uygulanmaktadır. Uygun şekilde tertiplenebilecek
280
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
f-U
W' t
, V
'" r
bir kanal sistemi ve hava damperlerine zaman sayacı ile kumanda etmek suretiyle
evaporatöre sıcak hava verilip buradan dışarıya atılır. Defrost süresince evaporatör
fanları çalışmaya devam eder, fakat kompresör durdurulur. Eritme işlemi bitince,
damperler normal oda havası sirkülasyonu sağlayacak şekilde, zaman sayacı tarafından konumlandırılır.
Bazı uygulamalarda, defrost süresinin sabit ve belirli bir değerde tutulması yerine,
defrost zaman sayacının tekrar normal konum kumandası vermesi için evaporatör sıcaklığının veya kompresör emiş basıncının etkisinden yararlanılır. Bunu sağlamak
üzere, defrost zaman sayacında bir sıcaklık veya basınç duyargası bulunması gerekir.
Bu duyarga evaporatörün sıcaklığı 0°C'ın üzerine çıktığında (sıcaklık duyargalı tip)
veya basıncı 0°C'ye karşıt olan basınç seviyesine çıktığında (basınç duyargalı tip) zaman sayacının normal çalışma kumandası vermesini sağlar. Bu tür defrost zaman sayaçlarının uygulanmasında dikkat edilmesi gereken husus; sıcaklık duyargalı tipde duyarganın, evaporatör sıcaklığının gerçek defrost durumunu belirleyecek bir tarzda
alınmasını sağlaması, basınç duyargalı tipin ise yalnız elektrik ısıtıcılı ve sıcak havalı
defrost sistemleriyle uygulanması gerektiğidir. Şekil: VI-56'da basınç duyargalı tip zaman sayacının kumanda devresi şematik olarak verilmektedir.
R S T
TıiMitıt.prinıtit, vo.
Zoaan a ay acı.
•viç kont,
îf*lf»±«
TIMIZ »otoru
(M-_
„
Kompra.ör
tm
Motoru
{
Baaınç duyargaaı
^j. b M ^ t «.f>«al
Şekil. VI-56) Zaman sayacı-basınç duyargalı
Bazı ticari uygulamalarda çok sayıda zaman sayacına ve bunların birbirine bağlı
olarak çalışmasına gerek olmaktadır. Örneğin belirli aralıklarda defrost edilmesi gereken çok sayıda evaporatörlü bir soğuk hava deposunda böyle bir uygulamaya rastlanabilir. Bundan maksat, tüm evaporatörlerin aynı anda veya birbirine yakın zamanlarda defrosta geçip depo iç sıcaklığının istenmeyecek seviyelere ulaşmasını önlemektir. Bu gibi uygulamalar için birkaç zaman sayacını ve motor şalterlerini içerisinde toplayan bir elektrik kumanda tablosu yapılması montaj sırasında ve işletmede büyük kolaylık sağlar.
Son yıllarda, katı konum/solid state tekniğinin de ilerlemesi sonucu, defrost sayaçları, sadece kar eritme gerekli olduğu zaman defrost işlemini yaparak ne gereksiz
yere fazla sayıda eritme ne de gereğinden az eritme işlemi yapılmasını önlemektedir.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
281
r /•
Burada, bir termistör grubu evaporatörün giriş sıcaklığını ve sıcaklık farkını izlemekte ve bu fark belirli bir seviyeyi aştığında elektronik defrost sayacı, eritme işlemini
başlatmaktadır. Diğer bir termostat, evaporatör sıcaklığı belirli bir seviyeye ulaştığında (örneğin 4-5°C) defrost işlemini sona erdirerek soğutma sisteminin normal çalışma rejimine girmesini sağlamaktadır.
Ters çevrim veya ısı pompası/heat pump çevrimi diye tanınan uygulama da kar
eritme maksadıyla sık sık kullanılmaktadır (Bak. Şekil: II-8). Evaporatör şekline dönüşen kondenser, eritme için gerekli ısıyı dış havadan almak suretiyle bunu kompresörde yüksek sıcaklığa getirir ve sistemin gerçek evaporatörüne (geçici olarak kondenser haline gelmiştir) verir, böylece evaporatördeki karı eritir. Unutulmamalıdır ki, ısı
pompası defrost maksadıyla uygulandığında defrost sırasında sistemin kondenser fanı (veya su sirkülasyonu) çalışmaya devam ettirilmeli ve fakat defrostu yapılan evaporatörün fanı durdurulmalıdır. Soğutma sisteminin normal çalışma rejiminden ters çevrime döndürülerek defrost işlemine başlatılması ve bu işlemin süresinin tayini yukarıda izah edilen defrost zaman sayaçları ile yapılabileceği gibi elle veya evaporatörün
karlanma durumunu izleyen elemanlarla sağlanabilir. Şekil: VI-57 ve 58'de ısı pompasının defrost uygulamasındaki kontrol diyagramı ile şeması verilmekte ve iki önemli elemanı gösterilmektedir.
i:
9- H
• '
/
'
I
Fan gtciktirü» aviçi
''•
/ •
Yön gft
•olanoid valfi
ı
'
/ •
Kond»na«x(H«va
•ogutmalı)
Alçak bas»
9*2
tfflkatk ?•*•
•ınçlı gu
Sıvı
Şekil. VI-57) Isı pompası ile Defrost uygulaması (Defrost esnasındaki durum) ve
Defrost Zaman Sayacı ile ters çevirme valfi örnekleri
282
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
:İ
m
C
3
r
O
T»r»*«t«t 'va •mniyat
oto»»tiklari
—,
Kompreeör
Motoru
tan d«gi»tim»
Solmoiti V.lfi
gscikaa röi««i
k on . b a •. m uh . V B
Evaporatör
Fan Matoru
Fan Motoru
Şekil. VI-58) Isı pompası ile Defrost uygulamasının Elektrik Kumanda DiyagramıZaman Sayaçlı Kumanda (Defrost anındaki durum)
Bazı ticari tip soğutucularda, evaporatör defrostu maksadıyla, evaporatörde biriken karlanmayı izleyerek defrost işlemini harekete geçiren kontrol elemanları (Ice
Bank Controls) kullanılır. Bu kontrol elemanlarının çalışma prensibi, buz ile suyun
elektriksel geçirgenliğinin farklılığına dayanır. Buz tabakası kalınlaştıkça elektrik
akışına karşı direnç artar ve bunu izleyen duyarga defrost sistemini harekete geçirir. Sistem elektroniktir ve katı konum prensibiyle çalışır. Buz kalınlığını izleyen duyargaya uygulanan gerilim alçak voltajlı, dalgalı akımdır (Şekil : VI-59).
i-KoıpreiSr şalterine
Dafrott kumandı
devrelini
Evaporatihc i—boruları
ç
j
duyargası bağl.uçları
Şekil. VI-59) Buz tabakası kalınlığının kontrolü ile Defrost Sistemi
Uygulamanın türüne göre, defrost süresi uzunluğunun ve defrost yapımının sıklık
periyodunun değişeceği şüphesizdir. Ayrıca, emiş basıncının kontrolü suretiyle harekete geçirilen sistemlerde de akışkanın ve uygulamanın türüne göre basınç ayarı değerleri farklı olacaktır. Aşağıda Tablo: VI-5'de değişik tür ticari uygulamalar için tavUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
283
%
siye edilen defrost süreleriyle yapımının sıklık periyotları verilmektedir. Ayrıca R-12
soğutucu akışkanlı sistemler için kompresör kontrol elemanlarının emiş basıncı ayar
değerleri gösterilmektedir.
Tablo. VI-5) Defrost Süreleri ve Defrost Periyotları
Defrost Kontrohı
Uygulama Türü
Donmuş yiyecek muhafazavitrini
Gündeki
Periyodu
İDefa
Süresi
Dakika
60
R12 için
AlçakBas.
veya Emiş
Bas.Degeri
(Öper. Pres.)
6" Hg Vakum ile
0 psig
R12 için Tazyik
Ot.ayan
Kesme
(cutout)
4-10" Hg.
Vakum
Kapama
(cutin)
İDefa
36
...
4-10" Hg.
Vakum
0-3 psig
Vitrin Dolabı; Donmuş
Yiyecek Muhafazası için
İDefa
60
2" Hg Vakum ile
0 psig
5"Hg.
Vakum
8 psig
VitrinDolabı;
Dondurma İçin
İDefa
60
4-8" Hg Vakum
8"Hg.
Vakum
4 psig
VitrinDolabı;
OrtaSıcaklıkta
İDefa
60
20-22 psig
12-20 psig
20-25 psig
14-18 psig
9-15 psig
20-22 psig
Std.60
19-20 psig
15-20 psig
26 psig
60
17-20 psig
12-20 psig
26 psig
19-25 psig
16-19 psig
36 psig
22-26 psig
16-22 psig
...
1 ile 2 Defa
Standart
60dak.
' /'
i
Elekt.36
dak.
Çok Raflı Süt Mamulleri ve
Çeşitleri Muhafaza Dolabı
4 Defa
Hareketli Konveyor
Bantlı Vitrin Dolapları
2 Defa
Elk.36
Kapalı Tip Et Muhafaza
(Satış) Dolapları
2 ile 5°C Hava Sıcaklığı
Hedef Alınmalıdır
Her Tür Açık Vitrin ve
BüyükDolaplar
3 ile 7°C Hava Sıcaklığı
Hedef Alınmalıdır
3g) Zaman Geciktirme Röleleri (Time Delay Relays): Bilhassa ticari maksatlı ve 1/2 hp'den büyük güçteki soğutma sistemlerinde kompresör ile kondenser ve evaporatör fanlarının birbiriyle olan çalışma sürecini emniyetli sınırlar
içinde tutmak maksadıyla zaman geciktirme röleleri kullanılır. Bunlar, yukarıda
defrost kontrolunda kullanılan zaman sayaçlarına çok benzer, bazan da aynıdır.
Zaman geciktirme rölesinin tipi ve kontakt durumu Uygulanacağı yere ve yapacağı göreve göre farklılık gösterir. En çok rastlanan uygulamalar aşağıda gösterilmektedir.
1) Soğutma Kompresörünün çok sık çalışıp durmasını önlemek üzere zaman geciktirme rölesi uygulaması: Soğutma sisteminde; Termostatın veya Alçak-Yüksek Basınç otomatiğinin devreye sokma/çıkarma (cut-in/cut-out) diferansının çok dar ayarlanmış olması, sulu kondenser/evaporatör devresindeki akış kontrol şalterinin (How
Switch) su kesikliklerinden etkilenmesi, el ile sık sık sistemin devreye sokulup çıkarılması gibi nedenlerle soğutma kompresörü sık sık durup çalışacaktır. Bu ise, metnin
284
i
3-8 psig
Dondurma Vitrini
Açık Tip Et Vitrin Dolabı
ve Çok Raflı Et Vitrin Dolabı . (En iyi Sonuç, Dolaba Giriş Hava Sıc. -5"C'de
Alınmaktadır)
ı
i
i
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
A- I
pek çok yerinde izah edildiği gibi birçok sakıncalar doğurur ve önlenmesinde büyük
yararlar vardır Bunu sağlamak üzere, basit 0-60 saniye ayar skalah bir zaman rölesinin kompresör şalteriyle Şekil: VI-60'da gösterildiği şekilde bağlanması gerekir.
Kumanda dtvraai
•igortaaı
İTipik fair za»«n g«ci<
tixsw rölaai SrneŞi
^Sıvı h a t t ı
Solanoid V,
Zaman' rBİMİ
Kompre«ör
DiŞer •ofutpp
otow«tiklari
Motoru
NK- Normalde kapalı yardımcı
kontakt.
NA- Normal d» «çık yardımcı,
kontakt.
Şekil. VI-60) Zaman geciktirme rölesi ile kompresörün sık sık çalışıp durmasının önlenmesi
Burada başlatma anahtarının devreyi kapatmasıyla, soğutma termostatı solenoid
valfi açarak sıvı soğutkana yol verir. Böylece evaporatörden geçen soğutucu akışkan,
emiş devresindeki basıncı yükselterek alçak basınç otomatiğinin kontrol devresini
bağlamasmı sağlar. Kompresör şalterinin Normal Kapalı (N.K. kontağından geçen
akım zaman rölesini çalıştırır ve ayarlanan zaman süresince başka bir kumanda yaptırmaz Zaman rölesi, ayarlandığı zaman süresi dolduğunda kendi kontaktlar.nl harekete geçirerek kumanda akımının, önce kompresör şalterinin termiğinden geçmes.ni ve sonra şalter bobinini çektirmesini sağlar Aynı anda aydan komV™™f™k
nin Normal kapalı kontağı zaman rölesini b.rakt.nr ve fakat kapanan Normal Açık
(N A ) kontağından geçen kumanda devresi kendi üzerinden geçmek suretiyle şalei kapalı vaziyette tutmaya devam eder. Böylece, zaman rölesi bobin, surekh devrede kalmamış olur ki bu, zaman rölesinin ömrünün uzun olmasında çok etkin olmaktadır Herhangi bir sebeple kumanda devresi açtığında kompresör şalter, de açarak
dunîr ve kumanda devresi hemen kapansa dahi ancak zaman rölesınm ayarlanan geciktirme süresi kadar bekledikten sonra sistem tekrar çalışmaya başlar.
2) Kondenser fan, geciktirme rölesi: Hava ile soğutmalı kondenserlerin ayrı bir
motor ile tahrik edildiği uygulamalarda, bilhassa soğuk havalarda duşmuş olan konSenser yüzey sıcaklığının, yoğuşma sıcaklığın, ve dolayısıyla basman, aşır. derecede
düşürmesini önlemek üzere kondenser fanı, ^ P r e ^ . Ç ^ g ^ ^ S S
5-10 saniye sonra çahşmaya başlatılır. Bunun 1Çın yukarıda (1) dekine benzer fakat
kondenser fanı devresine bağlanmış olan bir zaman geciktirme rölesi kullanılır.
3) Evaporatör fan, geciktirme rölesi: Yukarıda, defrost sistemlerinde, evaporatör fanının defrost işlemi sona erdikten ve kompresör çalışmaya başladıktandır sure
sonra başlatılmasının faydaları belirtilmiş ve bunun, defrost zaman sayacı ile yapılUYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
285
\
•
/ '
'
ma şekli gösterilmişti. Defrost tertibatı olmayan evaporatörlerde de (Bilhassa klima
uygulamalarında) evaporatör fanının gecikmeyle çalışmaya başlatılması bazan faydalı olabilir. Soğutucu serpantinin yüzey sıcaklığının düşürüldükten sonra hava akımının
başlatılması hem soğutulan hacme soğutulmamış hava verilmesini önler hem de
kompresör emiş gazı sıcaklığının aşırı derecede yükselerek kompresör motorunun
aşırı yüklenmesini önlemiş olur ki bu ikinci husus bilhassa hermetik ve yarı hermetik
motor kompresörler için oldukça önemlidir. Bu maksatla, aynen yukarıda (2)'de izah
edildiği şekilde bir zaman geciktirme rölesi konulması yeterli olacaktır.
3h) Kondenser Yoğuşum Basıncının Muhafazası: Bilhassa soğuk havalarda da
çalıştırılması gereken, havayla soğutmalı kondenseri havi soğutma sistemlerinde,
kondensere basılan soğutucu akışkanın yoğuşum sıcaklığı ve dolayısıyla yoğuşum basıncı aşırı derecede düşecektir. Ekspansiyon valfinin beklenen kapasitesini verebilmesi ise ancak valfin giriş-çıkış basınçları farkının belirli bir seviyenin üzerinde tutulmasıyla mümkündür. Aksi halele, evaporatöre yeterli soğutucu akışkan beslenemeyecek
ve emiş basınçları düşerek bir çok sorunlar ortaya çıkaracaktır. Bu nedenle, metnin
birçok yerinde değinilen "Yoğuşum Basıncının Muhafazası" önlemleri alınmak gerekir. Su ile soğutmalı kondenserli soğutma sistemlerinde, su sıcaklıklarının çok düşük
olması hallerinde de aynı durum meydana gelebilir ki buna karşı kondenser suyu debisini kısmak suretiyle önlem alınabilir. Havayla soğutmalı tür kondenserlerde, gaz tarafında, kondenser çıkış basıncı valfleriyle yoğuşum basıncının muhafazası şekli evvelce Bölüm: V, Parag. IU'de gösterilmişti (Bak. Şekil: V-98). Buna ilaveten, elektrik
kumandalı olarak yoğuşum basıncının muhafazasını sağlayan önlemlerden sık rastlananlar aşağıda sıralanmaktadır.
1) Kondenser Fanı kumandası ile Yoğuşma Basıncının Kontrol ve Muhafazası:
Kompresör gaz çıkış borusuna konulacak bir basınç otomatiği kumandasıyla veya
kondenser hava çıkışı sıcaklığını izleyen bir termostat kumandasıyla kondenser fan
motoru durdurulup çalıştırılarak yoğuşma basıncının muhafazası ve soğuk havalarda
aşırı derecede düşmesi önlenir.
"'
/
ı
<r
--fan
Kompreıör
«•İteri
,-Katı konum-Solid
/ «t«tt prencibe göre
' «alısanOranaalS,_ Elektronik fan
^*hıt kontrolü
i
Çıkış gaı haa,
praaoatatı veya
hava çıkıa t«r«oıtatı
kondanaar
Motoru
Sıcaklık duyatgaaı
Şekil. VI-61) Kondenser Fan Motoru kumandasıyla yoğuşma basıncının kontrolü
286
i
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
ir /'
Daha düzgün ve az salınım yapan bir yoğuşma sıcaklık/basınç kontrolü sağlayabilmek maksadıyla kondenser fan motorunun sürekli devir değişim mekanizmasıyla
teçhiz edilerek hava debisinin azaltılıp çoğaltılması şekli uygulanır. Bu uygulamada
kondenser çıkış havası sıcaklığı veya kompresör çıkış basıncı oransal bir kontrol elemanı ile izlenebileceği gibi son yıllarda katı konum esasına dayalı elektronik elemanlar da kullanılmaktadır.
Soğutma kulelerinde de kule fan motoruna yukarıdakine benzer bir kumanda ile
kontrol uygulanır ve sulu kondenserli sistemlerde, su sıcaklığı belirli seviyede tutulmak suretiyle yoğuşum sıcaklık ve basınçları kontrol ve muhafaza edilir.
2) Kondenser hava akışına kumanda edilerek yoğuşma basınç veya sıcaklığının
kontrolü da mümkündür. Bu maksatla kondenserin alın kısmına bir hava damperi konulup bu dampere, kompresör çıkış basıncı ile direkt olarak ya da araya bir basınç
veya sıcaklık kontrol elemanı koymak suretiyle kumanda edilir.
,Damper
acrvomotpru
220/24 Volt trafo
Damper,
Hava ,^akıaı
Sıcaklık duyargası
(Konderncr hava akına içine yerleştirilecektir)
Kondenaer'
Not ı Kompresör ve kondemer
yerleşimi yandaki gibi
•)Çıkıg b«tıncının direkt etkisiyle
yoSuaıjıa b'aaincının k o n t r o l ü
b) Çıkıa baaıncı Veya kondenaer
çıkış hava alçaklığının
izlenmesi «uretiyle kontrol
Şekil. VI-62) Kondenser hava akışına kumanda suretiyle yoğuşma basıncının kontrolü
3) Kondenser yoğuşma basıncının bir başka tür kontrolü, soğutucu akışkan toplanma deposu (Resiver) üzerine veya içine elektrikli ısıtıcı yerleştirmek suretiyle sağlanabilir. Elektrikli ısıtıcının kontrolü, kompresör çıkış basıncını izleyen bir presostat ile yapılır.
Soğuk ortamda, kompresörün ilk kalkışında soğutucu akışkanın yürümesi zorlaşacağından, her ne kadar yukarıda sıralanan önlemler alınsa bile bir süre kompresör
emiş tarafı doyumsuz kalır ve emiş basıncı düşerek alçak basınç otomatiğinin etkisiyle kompresör fasılalı olarak bir süre durup çalışır. Yoğuşma sıcaklık ve basıncı, yukarıda sıralanan önlemler alınmışsa, kısa bir süre sonra normal seviyeye gelir. Bu düğümlenmeyi atlatabilmek için, alçak basınç otomatiğinin bir süre devre dışı bırakılması ve sonra tekrar devreye sokulması yeterli olacaktır. Bu maksatla, soğutma kumanda devresindeki alçak basınç otomatiğini şöntleyen bir zaman rölesi ilave edilir ve soğutma sistemi çalışmaya başladığında alçak basınç otomatiğini bir süre (10-30 saniye) etkisiz bırakıp sonra tekrar devreye sokar.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
287
i
3i) Elektrik Kumandalı Kapasite Kontrol Mekanizmaları: En basit kapasite
kontrol şekli, kompresörü durdurup çalıştırmak şeklinde olacağı açıktır. Ancak, büyük kapasiteli soğutma sistemlerinde bu yeterli olmayabilir ve sıcaklıklarla gaz basınçlarının aşırı salınımlar yapmasına ve aşırı kompresyon enerjisi sarfedilmesine neden
olabilir. Basit ve geçerli bir kapasite kontrol şekli evaporatörün giriş veya çıkış tarafına sıcak gaz by-pass'ı suretiyle yapılabilir (Bak. Bölüm - V, Parag. 5G-I, Şekil: V 93,
94, 95). Sıcak gaz by-pass solenoidine alçak basınç presostatından veya oda sıcaklık termostatının birinci kademesinden kumanda edilir. Bu şekilde kapasite kontrolünün elektrik kumanda diyagramı aşağıda Şekil: VI-63'de verilmektedir.
R
1
Sigortalar
SogutMa
ot*MBtiklarİ
Kompr.motor/
*
Eni I ,B«*ınç ^Szcak g«z
Pfaaoatatı
hy-paa»
Solanoidi
KoaprasBr
Motoru
a) Evaporatör emişine Sıcak gaz by-pass
Kp)ı»px.«ot.
b) Evaporatör çıkışına by-pass
Şekil. VI-63) Sıcak gaz by-pass sisteminin elektrik kumandası
Her iki tertip şeklinde de, kompresörün emişine konulan bir basınç otomatiği/presostat'ı basınç belirli bir seviyenin altına düştüğünde devreyi kapatarak sıcak gaz solenoid valf inin açmasını ve evaporatörün emiş veya çıkış tarafına sıcak gaz verilerek emiş
basınçlarının normal seviyede tutulmasını aynca, bu uygulamanın esas gayesi olan sistem kapasitesinin düşürülmesini sağlamış olur. Evaporatör çıkışına sıcak gaz verilmesi
halinde, kompresöre aşın sıcaklıkta emiş gazı gelmesini ve motorun aşırı yüklenmesini
önlemek üzere emiş hattına sıvı soğutkan (liquid injection) püskürtülür ki bu maksatla
bir solenoid valf ile sıvı soğutkan enjeksiyon valfi ilave edilir (Bak. Şekil: V-95).
Bilhassa büyük kapasiteli ve çok sayıda silindire sahip soğutma kompresörlerinin
kısmi yüklerle çalışması esnasında normal gaz basınçlarının muhafaza edilebilmesi
maksadıyla kompresör silindirlerinin bir kısmı gaz sıkıştırma işlemine iştirak ettirilmemek suretiyle kapasitesi düşünülür. Bunun sağlanması, basınçlı hava-pnömatik kumandası ile (genellikle santrifüj kompresörlerde emiş vortex kanatlarının kumandası için)
yapılabildiği gibi basınç yağlamalı kompresörlerde, yağlama sisteminin basıncından yararlanılarak hidrolik prensibe dayalı olarak da yapılabilmektedir. Hidrolik sistemde basınçlı yağın kapasite kontrol sistemine verilmesi veya kesilmesi için elektrikle kumanda edilen bir solenoid valf bulunur. Solenoid valfe kumanda eden elektrik kumanda sinyali basınç otomatiği ile veya termostat kontrolü ile sağlanabilir. Basınçlı yağ ile kumanda yerine sistemin gaz basıncı da kapasite kontrol mekanizmasını herekete geçirmek maksadıyla kullanılabilir. Burada gene hidrolik kapasite kontrol sisteminde olduğu gibi elektrikle kumanda edilen bir solenoid valf bulunur ve sistemin yüksek basınç
288
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
<
l
i
/'
i
#' /'
i
'• f
tarafındaki gaz ile kapasite kontrol mekanizması harekete geçirilir. Solenoid valfler
kompresöre dıştan takılabileceği gibi kompresörün dizaynı sırasında integral bir eleman olarak da tertiplenebilmektedir (Bak. Bölüm-V/ Şekil: V - 11, 12, 13). Kompresör silindir sayısına göre kapasite kontrol kademeleri, 1, 2, 3, ve daha fazla sayıda olabilmekte ve buna bağlı olarak da soğutma sisteminin toplam kapasitesinin %16'sı (6
silindirden birisi aktif) ile %75'i (4 silindirden üçü veya sekiz silindirden 6'sı aktif) sağlanabilmektedir. Kompresörün bu şekildeki kademe sayısına bağlı olarak yük durumuna göre kapasite kontrol mekanizmalarını sırayla devreye sokup çıkarmak üzere emiş
basıncı veya oda sıcaklığından kumandalı bir kontrol elemanı kullanılacaktır. Aşağıdaki Şekil: VI-64'de tek kademeli, %50 kapasite düşümü sağlayan bir soğutma kompresörünün elektrik devresi gösterilmiş olup daha fazla sayıda kademeyi havi kompresörlerde de buna benzer bir kumanda şekli olacak fakat kontrol elemanı, kademe sayısına uygun sayıda kumanda kontaktlannı havi olacaktır. Şekil: VI-64'de ayrıca, solenoid
valfin kapasite kontrolü sırasında yaptığı işlemlerin değişik kapasite kontrol türlerindeki durumuna örnekler verilmektedir. Gösterilen örnekler bir silindir için verilmiş olup
aynı tertip şekli, kapasite kontrolü yaptırılan bütün silindirlerde bulunacaktır.
Solanoid çakili
vaziystt* —•*,
R
S
T
Sigortalar —_
Kompr. Motoru
Nefeslik
tifli vaya t«i»oatat'ın bi-
KonpntCr kapasite
kontrol solrnoidi
Sol«noid
bırakmış
vaziyatt
Solanoid
Kapalı
...--SöiBnoid
bırakmıe vaziyette
lı Sızdırma
deliği
-Emi»
tarafına
Açık
I 1 Bvpt
Saz amiai
(Yüksüz çalığı»)
•)KomprssörUn Saaınçlı
Yafllama Siatanindan
Ysrarlsnılarsk Hidrolik Kapaaita Kontrolü
Kompresörün <-. <İKondBns
•ilindirindan
Emi» mevcut
(Yükts çılifn
b)Korapreaörün Baz amifini kontrol etnak
süratiyle kapaaita kontrolü
O i r vaya birkaç «İlindirB uygulanabilir)
YÜKTEKİ DtiHUH
e)Komprasördan 9*z çıkışının kontrolü »uretiyle
kapaaita kontrolü
Şekil. VI-64) Elektrikle kumandalı kapasite kontrollün
3j) Soğutma Kulesi Suyunun Tazelenmesi: Soğuttuğu suyun bir kısmını buharlaştırmak suretiyle soğutma işlemini yapan soğutma kulelerinde buharlaşan su, içindeki sertlik yapıcı kimyasal maddeleri ve pislikleri geride-sistemde bırakır. Buharlaşan suyun yerine şebeke suyu ilave edilmekle beraber kalan kimyasal maddeler ve pislikler
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
289
gittikçe yoğunlaşarak soğutma sistemine gittikçe artan ölçüde zarar verir. Soğutma kulelerine verilen suyun değişik yöntemlerle terbiye edilmiş olmasının bu durumu yavaşlatıcı etkisi olmakla beraber ortadan kaldırıcı bir etkisi yoktur. Bu durumun önlenmesi, soğutma kulesi havuzundan bir miktar suyun sızdırılması suretiyle sağlanabilir. Kule havuzu boşaltma vanasının hafif arahk-sızdırır vaziyette bırakılması bunu sağlayabilir. Ancak, bu durumda kule çalışmadığı saatlerde de su sızması devam ederek gereksiz israfa yol açacaktır. Bunun yerine, kule boşaltmasına paralel bir sızdırma valfi konulup buna, bir zaman sayacı ile veyahutta kule havuzundaki suyun iyon konsantrasyonunu ölçme prensibine göre çalışan bir duyargaAontrol elemanı ile kumanda edilmek suretiyle kule suyu tazelenmesi sağlanabilir. Bu sistemin elektrik kontrol devresi
aynen bir termostat veya presostatın (iki konumlu veya oransal olabilir) bir otomatik
vanayı kontrol etmesindeki gibi olup bu bölümün pek çok yerinde gösterilmiştir.
3k) Sistem Münferit Elemanlarının Tümüyle Çalışma Bağlantıları ve Kilitle-
meler: Bir soğutma sisteminde çalıştırma ve emniyet otomatiklerinin doğru ve yerinde kullanılmış olmalarının yanında bilhassa büyük soğutma sistemlerinde bulunan çok
sayıdaki motorların da (Fan, pompa, kule, vs) birbiriyle ahenkli ve birbirine bağlı şekilde çalışmalan gerekir. Örneğin sulu kondenserli bir soğutma grubunu haiz soğutma uygulamasında, su sirkülasyon pompası ile soğutma kompresörü devresi kilitlenerek pompa çalışmadan soğutma kompresörünün çalışmaması sağlanabilir. Ayrıca,
evaporatör fanlarının çalışması ile gene kompresörün çalışması kilitlenebilir. Ancak,
yukarıda izah edilen ve defrost işleminden sonra evaporatör fanının çalışmaya başlamasını bir süre geciktiren zaman rölesi kullanılmışsa bu kilitleme şekli uygun olmayacak veya kumanda devresinde bazı değişikliklerle evaporatör fanının, zaman geciktirme işlemi sırasında kompresörler kilitlemesi devre dışında bırakılacaktır. Şekil: VI66'da trifaze motorlarla mücehhez bir soğutma sisteminde sık sık uygulanan kilitleme
tertibatlarından birkaçını içeren bir elektrik devresi örnek olarak verilmektedir. Son
yıllarda, belirli bir uygulamanın amaçları yönünde hazırlanmış olan ve çalıştırma işlemlerine ilaveten birçok kilitleme işlemlerini de bünyesinde toplamış olan, "BaskıKatı Konum" devreli elektronik kumanda modülleri geliştirilmiştir ve bunlar uygulamada geniş ölçüde kullanılmaya başlanmıştır. Bazan da modüler devreler birlikte kul-
'- r
i:
yük
l
D«,« «»eklik daBİtimi kmupanaa » B I C It
"
/'
Dranaj boruı
ı s ı t xtızxmı
GSvda
Bur yapıcı Dafro»*
Topraklama
2İ0V/S0 H«. Topraklı. Priz
Şekil. VI-65) Donmuş muhafaza kompartmanlı sıcak gaz defrost tertibatlı bir soğutucunun elektrik diyagramı
290
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
i
lanılarak çok geniş kapsamlı ve karmaşık kumanda devreleri oluşturulabilmektedir.
Şekil: VI-65'de ticari tip bir soğutucunun komple elektrik diyagramı şematik
olarak verilmiş olup burada basit ve tek fazlı bir soğutma sistemi uygulamasının
elektrik devresi görülmektedir. Topraklı prize elektrik, binanın sigortasından sonraki dağıtım linyelerinden alınmıştır. Soğutma kompresörü, termostat kumandası
ile durup çalışacaktır. Defrost, sıcak gaz ile yapıldığından, defrost sırasında kompresör çalışmaya devam edebilecek (Termostatın defrost sırasında durdurması
mümkün fakat iç sıcaklık yükselmiş olacağından çok az olasıdır), evaporatör fanı
ise (motorlu ise) defrost zaman sayacı etkisiyle durdurulmuş olacaktır. Ayrıca, defrostu sağlayan sıcak gazın evaporatöre yöneltilmesini sağlayan defrost solenoidi
açtırılacaktır. Eritilen kar'ın tekrar donarak drenaj borusunu tıkamasını önlemek
üzere dren borusu ısıtıcısı defrost süresince ve daha sonra da bir süre devrede tutulacaktır.
Otomatik şekilde buz yapmak üzere buz yapıcı kontrol devresi belirli periyotlarla
buz kaplarına, su solenoidini açarak su verecek, donmayı takiben buz gevşetici (ısıtıcı) tertibatını çalıştırıp buzları buz kabına boşaltacaktır. Soğutucu kapısı açıldıkça,
kapı sviçi devreyi kapayıp dolabın içini aydınlatacak olan lambayı yakacaktır. Dolap
kapısının, donma sıcaklıklarında oda nemiyle donarak yapışmasını ve açılmasının
zorlaşmasını önlemek üzere küçük watajlı bir kapı lastiği ısıtıcısı sürekli olarak devrede tutulacaktır. Motorların ve diğer elektrik direnç elemanlarının tehlike yaratmasını önlemek üzere topraklama irtibatları yapılıp topraklı prizin toprak ucuna bağlanmıştır. Termostatın ayar noktasını aşağı veya yukarı seviyelere kaydırmak ve muhit sıcaklığında etkilendirmek üzere bir kumanda elemanı termostat devresine ilave
edilmiştir.
Şekil: VI-66'da ise trifaze motorlarla teçhiz edilmiş daha geniş ve büyük kapasiteli bir soğutma sisteminin elektrik kuvvet ve kumanda devresi şfematik olarak verilmektedir. Daha çok klima uygulamalarında karşılaşılan bu örnekte, klima cihazının vantilatör motoru ile kompresör motorunun direkt/üçgen şekilde kalktığı (5
HP'den küçük olduğu) varsayılmıştır. Sistemin tüm motorları, vantilatör motoru
şalteri ile kilitlenmiş yani vantilatör çalışmadığı sürece soğutma kompresörünün,
soğutma kulesinin ve kondenser pompasının çalışması engellenmiştir. Elektrik şebekesinin koruması amacıyla ana girişe, yeterli amperaj değerini havi bir grup sigorta konulmuş ve gerektiğinde soğutma sisteminin tüm elektriğini kesmek üzere
bir servis şalteri ilave edilmiştir. Her üç faza da elektrik geldiğini izlemek üzere birer işaret lambası konulmuştur. Bu şema üzerinde gösterilmemiş olmakla beraber
bilhassa büyük takatli ve çok sayıda elektrik motoru ile diğer elektriksel elemanların bulunduğu bir sistemin kuvvet ve kumanda panosuna, girişteki fazlar arası ve
faz-nötr voltajı gösteren bir voltmetre ile voltmetre komütatör anahtarı ve her fazdan çekilen akımları ayrı ayrı gösteren birer ampermetre konulması uygun olmaktadır. Çok büyük akım değerlerinin söz konusu olduğu uygulamalarda, ampermetrelere birer akım redüktör trafosundan devre verilmesi küçük akım değerli ampermetrelerin kullanılmasını mümkün hale getirmektedir. Bazı büyük elektrik kuvvet
dağıtımı panolarında frekansı ve güç faktörünü gösteren ölçü elemanları da bulunmaktadır.
Büyük ve geniş kapsamlı elektrik kuvvet ve kumanda tablolarının şemalarının tertiplenmesinde, Şekil: VI-66'da gösterilenden farklı olarak, çoğunlukla kuvvet ve kumanda hatları ayrı şemalar üzerinde gösterilmektedir. Bu şemaların üzerinde, her
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
291
(O
fO
.a—-,
m
AR âl» Ç
a
c
>
>
en
O
o
c
H
m
Q<
ANA GİRİŞ
3BÖ/3/5Ö Ht.
Matoru
Su Pampmmx
Motoru
il. VI-66) Trifaze Elektrik Motorlarıyla donatılmış bir soğutma sisteminin elektrik devresine örnek
VmntiİMtBrO
Hntatu
münferit eleman ayrı bir referans numarası ile belirlenerek devrelerin takibi kolaylaştırılmaktadır.
Vantilatörü çalıştırmak üzere başlatma anahtarı kapatıldığında vantilatörün şalteri,
termik röle devreyi kesmiyorsa, kapatarak vantilatörü çalıştırır. Aynı anda vantilatör
şalterinin yardımcı/ilave kapayıcı kontağından geçen kumanda ceryanı tüm motorların başlatma anahtarlarına gelir. Yalnız soğutma kompresörünün başlatma anahtarı,
soğutma kulesinin başlatma anahtan kapatılmadıkça devre almaz. Böylece, kule fani
çalıştırılmadıkça (kule termostatı kumandası ile ayrıca durup çalışacaktır) kompresörün çalışması önlenmiştir ki bundan maksat kondenser suyunun soğutulmasının işlerlikte olmasıdır. Aksi halde kondenser suyu aşın derecede ısınabilecek ve kule fanının
çalışması sağlanamadan kompresörün çalışması devam edebilecektir. Kule fanı ile
kondenser pompasının başlatma anahtarını kapamak suretiyle her iki eleman çalışmaya başlatılır. Soğutma kompresörü de başlatma anahtarı kapatılmak suretiyle çalışır hale getirilir. Ancak, soğutma kompresörünün çalışabilmesi için önce soğutma termostatının devreyi kapaması, yani oda sıcaklığının ayarlanan sıcaklığın üstüne çıkmış
olması ve dolayısıyla sıvı soğutkan hattı solenoidini açarak soğutucu akışkana yol vermesi gerekir. Böylece, kısa bir süre sonra emiş hattı basıncı yükselip alçak basınç otomatiğinin ayar değerinin üstüne çıkarak kumanda devresinin kapatılmasını sağlar.
Kompresörün çalışması için bu yeterli olmayacaktır. Ayrıca, akış kontrol sviçi (Flow
swich) ile kompresör gövde termostatı/Termiği'nin de devreyi kapaması yani kondenser suyu akışının mevcut olması ve kompresörün aşırı yük veya ısınmaya maruz bulunmaması gerekir. Bu iki eleman da kumanda hattını kapattıktan sonra, kompresörün çalışması için zaman rölesi harekete geçer ve ayarlandığı süre kadar bekledikten
sonra kompresörü çalıştırır. Zaman rölesi bobinini sürekli devrede tutmak sakıncalı
olabileceğinden, zaman rölesi başlatma görevini yaptıktan sonra devreden çıkar ve
kompresör şalteri, kendi yardımcı kontağı üzerinden devre alarak kapalı tutulmaya
devam eder. Kompresör şalteri üzerinden alınan devre ile yağ emniyet otomatiğinin
ısıtıcı (220) ucuna verilen elektrik akımı yağ otomatiği içindeki bir direnç elemanını
ısıtmaya başlar ve eğer belirli bir süre içinde (60 ile 120 saniye) "kompresör yağlama
sistemi basıncı ile emişAarter basıncı farkı" belirli/ayarlanan seviyeye ulaşırsa direnç
elemanını devreden çıkarıp ısınmasını önler ve kompresör kumanda devresini sürdürerek kompresörün çalışmaya devam etmesini sağlar. Aksi halde, direnç elemanı devrede kalıp ısınır ve kumanda devresini ("L" ile "M" bağlantısını) açıp kompresörü durdurur. Kompresörün çalışması, kumanda devresi kapalı kaldığı sürece devam eder.
Normal şartlarda, ortam sıcaklığı bir süre sonra düştüğünde, soğutma termostatı açarak sıvı hattı solenoidini kapatır. Çalışmaya devam eden kompresör, emiş tarafındaki
gazı toplayıp (pump down) basıncı alçak basınç otomatiğinin ayar seviyesine düşürünce alçak basınç otomatiği devreyi açıp kompresörü durdurur. Emiş basıncı, değişik nedenlerle tekrar yükseldiğinde kompresör tekrar çalışabilir, ancak zaman rölesinin geciktirme süresi tamamlandığında. Böylece, kompresöre durduğu süre içinde sıvı soğutkan gelmesi ve toplanması önlenmiş olur ki bu metnin diğer bölümlerinde izah edilen "Non-recycling pump-doıvn" tertibinin mahzuru önlenmiş olur. Burada, zaman rölesinin en önemli görevi, emiş basıncının veya su akımının sık sık kesinti yaptırması
durumunda kompresörün sık sık devreye girip çıkmasını önlemektir. Kompresörün,
bilhassa hermetik ve yarı hermetik türlerin bu şeklide sık sık devreye girip çıkması birçok anzaya hazırlık yapar ki bunlar kitabın muhtelif yerlerinde izah edilmiştir.
Elektrik devrelerinin tertip şekli, uygulamanın türüne ve gereksinimine göre bu
bölümde anlatılan ünitelerin birleştirilmesi ile yapılabilir. Yukarıda verilen iki örnek,
soğutma sisteminin elektrik besleme ve kumanda devrelerinin tertiplenmesinde takip
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
293
edilecek düşünce tarzını göstermek maksadıyla verilmiş olup uygulamanın eleman
türlerine ve gereksinmelerine göre çok değişik çözümler bulmak mümkündür. Şekil:
VI-66'da ayrıca, motor güçlerine göre şalterlerin amperaj büyüklükleri ile termik ayar
sınırları, sigorta amperaj değerleri ve kablo kesitleri verilmelidir. Kumanda hatlarının
2
genellikle 1.5 mm olarak alınması yeterli olacaktır. Tablo ile motor arasındaki kabMonofaze
' "
Motor
Trifaze
Motor
_
m
2 x Güç (Watt) x L x (metre) kablo boyu
2
r (özdirenç) x e (voltaj düşümü) x V (Voltaj)
r
Güç(Watt) x Lx(mt)
2
r xexV
lo kesitleri ise hem gerilim düşümüne göre (maksimum %3 alınarak) hem de kablo
ısınmasına göre tahkik edilip hangisi büyük çıkıyorsa o değer alınmalıdır. Kablo kesitinin voltaj düşümüne göre hesabı için aşağıdaki formüller kullanılabilir.
Bakır iletken için
r = 56
e = 0.03 (maksimum)
Isınmaya göre tahkik için kablo cinsini ve tesisattaki döşenme durumunu bilmek
gerekir. Yani, meydana gelen ısının ne şekilde dağılacağı önemlidir. Aşağıdaki tabloda kablo kesitine göre, üzerindeki izole maddesi ile tesisattaki durumu göz önünde
\\<l
w- r
f-U
i
ı
Tablo. VI-6) 600/1000 Volt Sınıfı Kabloların Kesit/Akım Sınırları
Kesit
(mm 2 )
Monofaze
Cu
Al
Trifaze
Cu
Al
Monofaze
Cu
Al
Trifaze
Cu
Al
Tekli P.V.C. tzoleli kablolar (NYA - NYM)
Duvara kroşe ile tespit
edilmiş veya kablo tavası içinde ve açıkta
demet halinde
Konduit/boru içinden
geçirilmiş veya kablo
muhafaza/kılıf içine
alınmış vaziyette
294
1.0
15
amp
—
12
—
18
—
16
—
1.5
18
—
15
—
22
—
21
—
2.5
25
—
22
—
32
—
28
—
4
33
—
31
— - 42
—
38
—
6
43
—
39
—
53
—
48
—
10
59
—
55
—
72
—
65
—
16
79
63
70
55
96
76
86
68
25
103
82
93
71
125
99
113
90
35
127
101
113
88
153
121
138
111
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
f-U
W' r
1
i
" r
Tablo. VI-61 devam) 600/1000 Volt Sınıfı Kabloların Kesit/Akım Sınırları
Kesit
2
(mm )
Monofaze
Cu
Trifaze
Al
Cu
Monofaze
Al
Cu
Trifaze
Al
Cu
Al
iki ve daha fazla sayıda,
P.V.C. izoleli Antikron kablo
Duvara düşey vaziyette veya kablo kanalı içine-duvar
yüzeylerine 20 cm. mesafede konulmuş
Duvara kroşe ile tespit
edilmiş veya kablo tavası içinde ve açıkta
demet halinde
50
191
137
165
116
159
116
132
99
70
233
175
202
153
191
148
165
127
95
286
207
244
185
238
180
202
153
120
329
—
286
217
276
—
233
180
150
376
—
328
244
307
—
265
202
185
435
—
371
286
360
—
307
233
240
513
—
445
339
423
—
371
286
300
582
—
504
386
487
—
423
312
400
656
—
582
-
550
—
487
—
bulundurularak, geçirilebilecek en yüksek akım (amperaj) değerleri verilmektedir. Muhit sıcaklığının 25°C olduğu kabul edilerek tablo hazırlanmış olup 600/1000 Volt
elektrik izole değerine haiz kabloların kesit hesabı için uygulanabilir.
Örnek : Besleme hattı uzunluğu 100 metre olan 4 kW'lık trifaze bir elektrik motorunun bakır iletken kesiti ne olmalıdır?
a) Gerilim düşümüne göre : q =
4000 Watt x 100 mt.
56 x 0.03 x (380)2
1.65 mm 2
b) Isınmaya göre kesitin tahkiki için önce akım şiddeti hesaplanır.
IVVatt
4000
V3 x 380 x Güç Faktörü
V3 x 380 x 0.8
= 7.6 Apm.
2
Yukarıdaki tablodan 12 amp. kadar akım için kesit 1 mm bulunur. Ancak, mo2
torlar için genellikle minimum 2.5 mm kesitli iletken kullanılması uygun olmaktadır.
UYGULAMALI SOĞUTMA TEKNİĞİ
295