Bölüm 1: Röleler, kontaktörler ve otomatik kumanda devreleri
advertisement
Bölüm 1: Röleler, kontaktörler ve otomatik kumanda devreleri A. Manyetik (bobinli) röleler Elektrikli ve elektronik donanımların bir çoğunda röle, reed röle ve kontaktör karşımıza çıkmaktadır. Bu bölümde adı geçen elemanlar açıklanacaktır. Şekil 1.1: Röle sembolleri Rölenin tanımı Küçük değerli bir akım ile yüksek güçlü bir alıcıyı çalıştırabilmek (anahtarlayabilmek) için kullanılan elemanlara röle denir. Şekil 1.1'de mini röle sembolleri verilmiştir. BC547 kodlu NPN transistörle en fazla DC 100 mA akım çeken bir alıcıyı çalıştırabiliriz. Ancak transistörün kolektörüne bir röle bağladığımız zaman 1-16 A (DC ya da AC) akım çeken bir alıcıyı çalıştırmamız mümkün olur. İşte bu kolaylığı sağlamasından ötürü röleler, otomasyon sistemlerinin ba şta gelen elemanlarından birisi durumundadır. Tamamen otomatikleşmeye başlayan üretim araçlarında yüzlerce tip ve modelde röle kullanılmaktadır. Tek kontaklıdan tutun 10-20 kontaklısına kadar geniş bir model yelpazesine sahip rölelerin çalışması her modelde de aynıdır. bobin kontaklar bağlantı uçları Şekil 1.2: Çeşitli röleler Uygulamada kullanılan röleler, kontaklarının özelliğine göre şöyle sınıflandırılır: I. Tek kontaklı tek konumlu röleler, II. Tek kontaklı çift konumlu röleler, III. Çok kontaklı tek konumlu röleler, IV. Çok kontaklı çift (iki) konumlu röleler Şekil 1.2'de çeşitli mini röleler görülmektedir Mini rölenin yapısı Şekil 1.3'te görüldüğü gibi, bobin, demir nüve, palet, yay ve kontaklardan oluşan rölenin mıknatıs oluşturan bobinleri 5-9-12-24-36-48 V gibi gerilimlerde çalışacak biçimde üretilir. Elektronik sistemlerde çoğunlukla DC ile çalışan röleler kullanılır. Rölenin çalışma ilkesi Şekil 1.4-a-b-c'de görüldüğü gibi röle içinde bulunan demir nüve üzerine geçirilmiş makaraya ince telden çok sipirli olarak sarılmış bobine akım uygulandığında, N-S manyetik alanı oluşur. Bu alan ise bobinin içindeki nüveyi elektromıknatıs hâline getirip, paletin kontaklarının konumunu kontaklar kapalı kontaklar açık kontaklar palet nüve bobin yay Şekil 1.3: Rölelerde kontakların hareketi 1 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com yay Yay palet anahtar bobin bobin bobin kontak (a) kontaklar yay palet nüve kontaklar bağlantı uçları (c) (b) Şekil 1.4: Çeşitli rölelerin iç yapısı değiştirmesini sağlar. Akım kesilince elektromıknatıslık ortadan kalkar, esnek gergi yayı paleti geri çekerek kontakları ilk konumuna getirir. Kontaklardan geçen akım nedeniyle birbirine temas eden yüzeyler zamanla oksitlenebilir (karbonlaşır). Kontaklardaki oksitlenmeyi en az düzeyde tutabilmek için platin ya da tungsten üzerine ince gümüş tabakasıyla kaplama yapılır. Düzgün çalışmayan bir elektronik devrede rölelerin kontaklarında oksitlenme oluşmuş ise bu istenmeyen durum su zımparasıyla giderilebilir. Düzelme olmazsa yeni röle kullanılır. Rölenin bobininin içine yerleştirilen nüvenin yumuşak demirden yapılmasının nedeni: Bobinin oluşturduğu manyetik alan, yumuşak demirden üretilmiş nüvede kalıcı bir mıknatısiyet oluşturamaz. Bu da bobinden geçen akım kesildiği anda paletin demir nüveden ayrılıp eski konumuna dönmesini sağlar. Hatta bazı rölelerde paletin daha hızlı olarak nüveden ayrılmasını sağlamak için nüve üzerine ince bir plastik levha yerleştirilir. Rölenin ayaklarının tanımlanması: Rölelerin gövdesinde bulunan, a, b harfleri: Bobin uçlarını, NC (Normal closed): Normalde kapalı durumda olan kontakları, NO (Normal open): Normalde açık durumda olan kontakları belirtir. Röle bobini enerjisizken bazı kontaklar açık, bazıları ise kapalı durumdadır. Anlatımlarda kolaylık olması için, bobin enerjisizken açık olan kontaklara normalde açık kontak denir. Kapalı olan kontaklar ise normalde kapalı kontak olarak adlandırılır. Rölenin bağlantı uçlarının bulunması Şeffaf plâstik gövdeli rölelerin iç yapısı dışardan bakılarak anlaşılabilir. Ancak rölenin içi görünmüyorsa a-b ile kodlanmış uçların bobin olduğu anlaşılır. Eğer a-b kodları bulunmuyorsa, ohmmetreyle ölçüm yapılarak önce bir direnç değeri (10-1000 W) gösteren ayaklar belirlenir. Daha sonra bobin uçlarına röle gövdesinde yazılı olan gerilim (AC ya da DC) uygulanıp kontakların konum değiştirme durumlarına dikkat edilerek diğer ayaklar belirlenebilir. Rölelerin iyi yönleri I. Giriş devresi çıkış devresinden yalıtılmıştır. Yani röleye kumanda eden elektronik devreyle güç devresi arasında elektriksel bir bağlantı yoktur. Şekil 1.5'e bakınız. II. Aşırı yüklenmelere karşı dayanıklıdır. Röle kontaklarından kısa süreli olarak anma (nominal) akımının bir kaç katı büyüklükte akım geçebilir. Örneğin kontaklarının anma akımı 6 A olan bir röle, kısa süreli olmak koşuluyla (1-3 s) 30-50 amperlik akımlara dayanabilir. III. Dış manyetik alanlardan (gürültü) etkilenmezler. IV. Üretim esnasında, palete bağlı olarak konum değiştiren kontak sayısı istenildiği kadar artırılabilir. Kontak sayısı arttıkça paletin ağırlığı artacağından bobinin oluşturduğu mıknatısın 2 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com şiddetinin de artırılmasına gerek duyulur. Mıknatıs şiddetinin artması ise, kullanılan bobin telinin sipir sayısının, kesitin ve uygulanan gerilimin artırılmasıyla mümkün olur. Şekil 1.6'da çok kontaklı ve yüksek akımlı mini röle görülmektedir. röle devresi IV. Rölelerin bobinleri manyetik alan yaydığından, yakında bulunan hassas yapılı yarı iletken elemanlar olumsuz etkilenebilir. V. Rölelerin bobinleri indüktif özellikli olduğundan yüksek değerli gerilimler oluşturarak diğer elemanlara zarar verirler. Bu durumu engellemek için, diyot, VDR, kondansatör gibi elemanlar rölelerin bobin uçlarına paralel olarak bağlanır. Şekil 1.6: Çok kontaklı röle VDR Not: Günümüzde yapılan yüksek teknoloji ürünü ve endüstriyel amaçlı rölelerde kontakların oksitlenme oranı iyice azaltılmıştır. Kontakların bulunduğu haznenin ark söndürücü gazlarla doldurulması, kontaklara, paralel olarak kondansatör ya da seri olarak bobin bağlanması, oksiti azaltmak için uygulanan yöntemler arasındadır. alıcı devresi Şekil 1.5: Rölenin "giriş" devresiyle "çıkış" devresini yalıtması diyod Rölelerin olumsuz yönleri I. Güç harcamaları yarı iletken maddelerden yapılmış kuru tip (solid state) rölelere oranla çok yüksektir. Yani, kontakların konum değiştirmesini sağlayan bobin çok akım çeker. II. Kontakların konum değiştirme hızı, yarı iletken maddelerden yapılmış kuru tip rölelere oranla çok yavaştır. III. Akım geçişini sağlayan kontaklar zamanla oksitlenerek geçirgenliğini yitirir. (a) (b) Şekil 1.7: Röle bobinine paralel olarak bağlanan diyot ya da VDR ile yüksek gerilimlerin etkisiz hâle getirilişi Röle bobininin oluşturduğu yüksek gerilimin zararlı etkilerini bastırma yöntemleri a. Diyot ya da VDR ile yüksek gerilimin bastırılması Röleye ters paralel bağlanan diyot ya da VDR, devre akımının kesilmesi anında bobinin oluşturduğu kısa süreli ve yüksek değerli indüksiyon geriliminin (yaklaşık 50-1000 V), transistör, tristör vb. gibi elemanları bozmasını önler. Röleye paralel bağlanan bu elemanlara damper (dengeleyici) denir. Şekil 1.7-a-b'de rölenin bobinninde oluşan yüksek gerilimin diyot ya da VDR ile bastırılmasına ilişkin şekiller verilmiştir. b. Kondansatör ya da direnç-kondansatör ile yüksek gerilimin bastırılması Röle bobinine paralel olarak bağlanan direnç ve kondansatör ikilisi, bobinde oluşan kısa süreli ve yüksek değerli gerilimleri bastırır (yok eder). Şekil 1.8-a-b'de rölelerin bobinlerinde oluşan yüksek gerilimin kondansatör ya da direnç+kondansatör ile bastırılmasına ilişkin şekiller verilmiştir. 3 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com Röle kontaklarını koruma yöntemleri a. Kontaklara paralel olarak bağlanan kondansatör ya da direnç+kondansatör ile koruma Kontaklara paralel olarak bağlanan kondansatör (0,001-0,01 mF) ark söndürme görevi yapar. Şekil 1.9-a-b'de rölelerin kontaklarının kondansatör ya da direnç+kondansatör ile korunmasına ilişkin şekiller verilmiştir. b. Kontaklara seri olarak bağlanan bobin ile koruma Kontaklara seri olarak bağlanan bobinler, alıcıdan geçen akımın aniden maksimum değere ulaşmasını engelleyerek kontaklarda oluşan arkı azaltıcı etki yapar. Şekil 1.10'da rölelerin kontaklarının seri bobin ile korunmasına ilişkin şekil verilmiştir. Rölenin sağlamlık testinin yapılışı AVOmetrenin komütatörü x1W ya da x10W konumuna getirilerek yapılan ölçümde rölenin bobin uçları herhangi bir direnç değeri gösteriyorsa eleman sağlamdır. Kontakların geçirgenlik durumu ise, röle ile bir alıcı çalıştırılarak belirlenebilir. R C C (b) (a) Şekil 1.8: Röle bobinine paralel olarak bağlanan "kondansatör" ya da "direnç+kondansatör" ile yüksek gerilimlerin etkisiz hâle getirilişi R (a) C C (b) Şekil 1.9: Röle kontaklarının paralel bağlı kondansatör ya da direnç+kondansatör ile korunması 0,001 - 0,01 mH Şekil 1.10: Röle kontaklarının seri bağlı bobin ile korunması Rölede kontak direnci Bir rölede, kontaklar, birleşme sırasında birbirine tam olarak yapışmalıdır. Bu olmaz ise kontak direnci olarak adlandırılan durum ortaya çıkar. Kontak direnci ne kadar az olursa alıcıya giden akım da o kadar çok olur. Kontak direncinin çok olması ısı ortaya çıkarır ve aynı zamanda alıcıya giden gerilimde de düşme olur. Kalitesiz ve ucuz tip rölelerde kontak direnci fazladır. Uzun süreli kullanımda kontak direnci, erimelere ve yapışık kalmalara yol açabilmektedir. Kaliteli rölelerde kontak direncini en aza indirgeyebilmek için kontakların yüzeyleri büyütülür ve temas yüzeyinin yapımında geçirgenliği iyi olan maddeler kullanılır. Uygulamada kullanılan rölelerin kontakları şu maddelerden yapılır: I. Bakır kontaklı röleler IV. Platin kontaklı röleler II. Tungsten kontaklı röleler V. Kontakları kalay kaplı röleler III. Kontakları gümüş kaplı röleler VI. Kontakları altın kaplı röleler Rölelerin etiketlerinde yazılı verilerin açıklanması Rölelerin üzerinde kullanıcıya kolaylık olması için çeşitli değerler (gerilim, akım, direnç, güç) yer alır. Örneğin bir röle üzerinde 12 V/500 mW, 240 V/6 A yazılıysa bunlar şu özellikleri bildirir: Rölenin çalışma gerilimi: 12 V, Harcadığı güç: 500 mW, Kontakların dayanabileceği maksimum voltaj: 240 V, Kontakların taşıyabileceği akım: 6 A Not: Rölenin harcadığı güç belli ise kaç Amper çektiğini ve bobin direncini bulabiliriz. Örnek: V = 12 V P = 500 mW I =?, R = ? Çözüm: Rölenin çektiği akımın bulunuşu: P = V.I olduğuna göre, I = P/V = 0,5/12 = 0,04 A = 40 mA Rölenin bobinin omik direncinin bulunuşu: R = V/I = 12/0,04 = 300 W 4 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com Rölelerde çekme gerilimi Her ne kadar rölelerin çalışma gerilimi etiketinde yazılı olsa da, röle bu gerilim değerinin altında çalışmaz diye bir kural yoktur. Yani 12 voltluk bir röle 9-10 voltta da çeker. Düşük voltajda çekme, paleti geri çeken yayın gerdirme kuvvetine bağlıdır. Bir rölenin çekme geriliminin minimum değeri deneyle anlaşılabilir. b. Motorun kontak mühürlemeli olarak çalıştırılması (start stop butonlu kumanda devresi) Şekil 1.13'te görüldüğü gibi start (I) butonuna basıldığında röle bobini mıknatıslanarak A ve B kontaklarının konumunu değiştirir ve motor çalışmaya başlar. Start butonundan elimizi çeksek bile motor durmaz. Çünkü rölenin (-) beslemesi A kontağı üzerinden sağlanır. Burada A kontağına mühürleme kontağı adı verilir. Stop (0) butonuna basıldığında ise röle bobinin (-) beslemesi kesileceğinden motor durur. V bobin L AC ya da DC V Şekil 1.11: Rölelerde çekme ve bırakma gerilimlerinin bulunmasında kullanılan bağlantı şeması 12 V + L1 L2 röle B 1 kW Şekil 1.12: Kontakları iki konumlu röle ile ledlerin çalıştırılması +12 V alıcıyı çalıştıran kontak röle A B mühürleme kontağı alıcı (motor) AC ya da DC besleme Mini rölelerle yapılan çeşitli devreler a. Kontakları iki konumlu röle ile ledlerin çalıştırılması (röle ile iki ayrı yükün kontrolü) Şekil 1.12'de görüldüğü gibi bobin enerjisizken normalde kapalı kontaktan akım geçer ve L1 yanar. B butonuna basıldığında ise normalde kapalı kontak açılır ve normalde açık kontak kapanarak L2'nin yanmasını sağlar. Butondan elimizi çektiğimizde ise L2 söner, L1 tekrar yanar. A stop (0) start (I) Rölelerde bırakma gerilimi Röleye uygulanan gerilim, kontakları çektirerek paletin konumunu değiştirdikten sonra paleti ikinci konumunda tutabilmek için gerekli güç, çektirmek için gereken güç kadar büyük değildir. Yani palet çekili durumdayken gerilim belli bir alt değere inene kadar kontaklar konum değiştirmez. İşte bu değere bırakma gerilimi denir. Bu değer her rölede farklı olabilir. Örneğin, 12 V beslemeli bir devrede çalışan rölenin gerilimi 9-10 V seviyesine indirilse dahî kontaklar konum değiştirmez. kontaklar Çekme gerilimi deneyin yapılışı Şekil 1.11'de görüldüğü gibi ayarlı çıkış veren bir DC güç kaynağının uçlarına röle bağlanır. Gerilim sıfır değerinden itibaren yavaş yavaş artırılır. Kontakların konumunu değiştirdiği an, çekme gerilimi olarak belirlenir. Şekil 1.13: Motorun kontak B. Reed (dil kontaklı) röleler mühürlemeli olarak çalıştırılması Küçük boyutlu röledir. Reed rölede havası alınmış şeffaf cam ya da başka bir maddeden yapılmış olan muhafaza içinde bulunan demir-nikel alaşımı mini kontakların konumu sabit mıknatıs ya da elektromıknatısla değiştirilir. Şekil 1.14'te cam gövdeli reed rölelerin yapısı, şekil 1.15'te reed röle kontaklarının konumunun doğal mıknatıs ile değiştirilmesi, şekil 1.16'da ise kontakların konumunun elektromıknatıs ile değiştirilmesi görülmektedir. 5 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com cam gövde cam gövde dil kontaklar dil kontaklar Şekil 1.14: Çeşitli reed (dil) röleler reed röle S kapı UV doğal mıknatıs Şekil 1.16: Reed rölenin kontağının konumunun elektromıknatıs ile değiştirilmesi Şekil 1.17: Reed röleniin alarm elemanı olarak kapıya bağlanışı doğal mıknatıs Şekil 1.15: Reed rölenin kontağının konumunun sabit mıknatıs ile değiştirilmesi kapı pervazı bobin 1 kW led3 1 kW sol park led4 1 kW fren müşiri Reed röleli taşıt lâmbalarını kontrol eden devre Şekil 1.18'de verilen devre ile taşıtların, far, fren, park lâmbalarının çalışıp çalışmadığı anlaşılabilir. Herhangi bir lâmbayı yakan anahtar kapatıldığında, geçen akım reed röle üzerine sarılmış bobinde bir manyetik alan doğurur. Bobinde oluşan manyetik alan reed rölenin kontağının konumunu değiştirir ve ledi çalıştırır. park lâmbası anahtarı far anahtarı Uygulamada kullanılan reed rölelerin kontaklarının çekme ve bırakma zamanı 0,5 milisaniye, çalışma sayısı ise 1-2 milyon adet dolayındadır. Bazı model reed rölelerde akım geçişini kolaylaştırmak amacıyla kontakların bulunduğu bölüm % 97 azot ve % 3 hidrojen karışımı gaz ile doldurulmaktadır. Son yıllarda ülkemizde de yaygınlaşmaya başlayan ev ve işyerlerini koruma amaçlı alarm sistemlerinin kimi modellerinde bina giriş kapısına reed röle ve mıknatıs yerleştirilmekte, kapı açıldığında mıknatıs röleden uzaklaştığı anda kontak konumunu değiştirmekte ve dijital temelli ana devre uyarılmaktadır. Şekil 1.17'ye bakınız. Çok katlı konutlara kurulan asansörlerin istenen katta durabilmesi için eskiden sınır anahtarları kullanılıyordu. Ancak son yıllarda (daha sağlıklı çalıştığı için) reed kontaklı yaklaşım anahtarı ve mıknatıstan oluşan algılama +12 V düzeneği yaygınlaşmıştır. Bu 1 kW sistemde reed kontaklı eleman sabit led1 durmakta, asansör kabinine bağlı sol far 1 kW olan mıknatıs manyetik alan led2 yoluyla kontakların konum sağ far değiştirmesini sağlamaktadır. sağ park led5 sol fren reed röle 1 kW led6 sağ fren Şekil 1.18: Reed röleli araba farlarını kontrol eden devre 6 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com bobin enerjili bobin enerjisiz C. Kontaktörler a b Büyük güçlü elektromanyetik nüve anahtarlara kontaktör denir. Bu bakır bobin halka elemanlar yapı ve çalışma ilkesi bakımından rölelerin benzeridir. Yani, 12 3 4 kontaktörün yapısında bobin, nüve, palet palet, kontak gibi elemanlar mevcuttur. kontaklar 7 8 5 6 Kontaktörlerin rölelerden tek farkı, yüksek akımlı alıcılarda kullanılıyor 7 1 3 5 a olmalarıdır. Rölelerin kontak akımları bobin 1-16 A arası değerlere dayanabilecek şekildedir. Kontaktörlerin kontak b 6 8 2 4 akımları ise çok daha yüksek normalde normalde olabilmektedir. Şekil 1.19'da açık kapalı kontaktörlerin yapısı görülmektedir. kontaklar kontaklar Kontaktörler, 1 ve 3 fazlı motor, Şekil 1.19: Kontaktörlerin yapısı ısıtıcı, kaynak makinesi, trafo vb. gibi alıcıların otomatik olarak kumanda kontak kumanda kontakları güç kontakları edilmesinde kullanılır. Kontaktörlerin bobinlerinin bobin gerilimleri DC ya da AC olarak 24-48220-380 V olabilmektedir. Kontaktörlerde elektromıknatısı oluşturan bobinlerin içindeki nüve bir yüzeyi yalıtılmış, silisyum katkılı ince sacların birleşiminden oluşmuştur. Sacların bir yüzeyinin yalıtılmasının ve Şekil 1.20: Kontaktörde kontakların silisyum katkısı yapılmasının nedeni konumunun değişiminin gösterilişi nüvenin kayıplarının (fuko ve histeresiz) azaltılmasını sağlamaktır. Kontaktörlerde iki tip kontak mevcuttur. Bunlar: I. Güç kontakları, II. Kumanda kontaklarıdır. nüve Güç kontakları yüksek akıma dayanıklı olup, motor vb. alıcıları çalıştırmak için kullanılır. Kumanda kontakları ise, termik, zaman rölesi, ısı kontrol rölesi, mühürleme vb. gibi düzeneklerin bakır çalıştırılmasında görev yapar. Şekil 1.20'de kumanda ve güç halka kontaklarının değişimi gösterilmiştir. Otomatik kontrol sistemlerinde kullanılan kontaktörler, beslenecek olan alıcının tipine, gerilimine, akımına göre, kontaktör kataloglarına bakılarak seçilir. Şöyle ki; asenkron motorların (indüktif özellikli bobin bakır alıcı) çalıştırılması için üretilmiş olan bir kontaktör reaktif güç halka kompanzasyonu ile ilgili bir devrede kullanılamaz. Kontaktörlerin kontakları aşırı akıma maruz kalma ya da uzun süreli kullanım sonucunda özelliklerini kaybederek arızalanabilir. Bu durumda kontaktörün tamamı değil sadece kontaklar değiştirilerek Şekil 1.21: Kontaktör onarım yapılabilir. nüvesine takılan bakır halkalar AC ile çalıştırılan kontaktörlerin nüvelerine bakır halkalar geçirilmesinin nedeni: AC sürekli yön değiştirdiğinden bobinin oluşturduğu manyetik alan da azalıp çoğalır. Manyetik alanın değişmesi nüve ile paletin titreşmesine sebep olur. İşte bu titreşimi 7 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com azaltmak için nüvenin kenarlarına şekil 1.21'de görüldüğü gibi yardımcı kutup görevi yapmak üzere tek sipirli sargılar (bakır halka) yerleştirilir. Bu elemanlar, manyetik alanın azalması esnasında ilave bir manyetik alan oluşturarak nüvenin titreşimini en az düzeye indirirler. Kontaktör seçimi Kumandası yapılacak bir motora kontaktör seçilirken çeşitli unsurlara dikkat edilir. Kontaktör seçiminde dikkat edilecek unsurlar şunlardır: I. Kullanma sınıfı Kontaktörler çalışma gerilimi, işletme ve kullanma şekillerine göre standart hâle getirilerek kullanma sınıfını belirten numara o kontaktörün özelliklerini sağlar. IEC 947-4-1 numaralı standartlara göre kontaktörlerin üretim sınıfları ve kullanım alanları AC-1 sınıfı kontaktörler: İndüktif olmayan ya da çok az indüktif olan yüklerde kullanılır. AC-2 sınıfı kontaktörler: Bilezikli asenkron motorlara yol vermede kullanılır. AC-3, AC-4 sınıfı kontaktörler: Sincap kafesli asenkron motorların çalıştırılmasında kullanılır. AC-6a sınıfı kontaktörler: Transformatörlerin kumandasında kullanılır. AC-6b sınıfı kontaktörler: Akkor flâmanlı lâmbaların kumandasında kullanılır. DC-1 sınıfı kontaktörler: İndüktif olmayan ya da çok az indüktif olan DC yüklerin beslenmesinde kullanılır. DC-2 sınıfı kontaktörler: DC motorların çalıştırılması ve frenlenmesiyle ilgili devrelerde kullanılır. II. Anma işletme gerilimi: Kontaktörün kumanda edeceği gerilim değeridir. Uygulamada 220-380-500-660 voltluk şebeke gerilimleri bulunmasına rağmen genellikle 220 V ve 380 voltluk gerilim kullanılır. III. Kontaktör bobin gerilimi: Bobinin çalışma gerilimidir. Bobinler 24-48-110-220-380 V olabilmektedir. IV. Anma akımı: Kontaktörün güç kontaklarının akım değeridir. V. Anma gücü: Kumanda edilecek alıcının gücüdür. Ç. Yarı iletken (solid state, SSR, kuru tip) röleler Son yıllarda yaygınlaşmaya başlayan röle çeşididir. Tamamen bir fazlı yarı iletken röle yarı iletken temelli elektronik devre elemanları kullanılarak üretilen bu röleler modern sanayi tesislerinde gittikçe artan oranda kullanılmaya başlamıştır. Sessiz çalışmaları, ark oluşturmamaları, etrafa istenmeyen manyetik alanlar yaymamaları, güç harcamalarının düşük oluşu, maliyetlerinin kontaktörlerle hemen hemen aynı düzeyde olması, yarı iletken rölelerin iyi yönleri olarak bir fazlı yarı iletken röle sıralanabilir. üç fazlı yarı iletken röle DC besle me Şekil 1.22: Yarı iletken röle örnekleri 8 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com fototransistör DC besleme yük led DC besleme tetikleme devresi çıkış devresi R-C filtre giriş devresi led D. Civa kontaklı röleler Otomasyon sistemlerinde kullanılan basit yapılı rölelerdir. Cam muhafaza içinde bulunan kontakların konum değiştirmesi için rölenin gövdesinin yatay hâle getirilmesi gerekir. Yatay hâle gelme işlemi, ısınan bimetalin bükülmesi, mekanik kolların hareketi vb. ile sağlanabilmektedir. Şekil 1.24'te civa kontaklı röle örnekleri verilmiştir. triyak R U S tristör çıkış Yarı iletken rölelerin çalışma ilkesi Bir lâmbaya enerji uygularsak ışık yayar. Bu ışık, LDR, fotodiyot, fototransistör, fotodiyak gibi ışığa duyarlı elemanların iletime geçmesini sağlar. Işığa duyarlı elemanın üzerinden geçirdiği akım ile tristör ya da triyak tetiklenecek olursa yüksek akım çeken alıcı çalışmaya başlar. İşte bu prensip yarı iletken rölelerde kullanılmaktadır. Şekil 1.23'te bir ve üç fazlı yarı iletken rölelerin yapısı görülmektedir. fotodiyak V T W Şekil 1.23: Bir ve üç fazlı yarı iletken rölelerin yapısı civa cam tüp bimetal şerit cam tüp cam tüp civa kontaklar kontaklar kapalı kontaklar açık kontaklar kapalı kontaklar açık Şekil 1.24: Civa kontaklı röleler E. Motorların korunması Motorların arızalanması iş akışında aksama ve parasal kayıplara neden olur. O nedenle, motoru bozacak etkenler, sargılar yanmadan önlenmelidir. Motorların sargılarının yanmasının nedenleri I. Üç fazlı motorun iki faza kalarak çalışması, II. Mekanik zorlamalarla (mil sıkışması, yatak sarması vb.) çekilen akımın artması, III. Şebeke voltajının sürekli olarak normal değerinin altında bulunması nedeniyle motorun fazla akım çekmesi, IV. Aşırı yüklerde motorun fazla akım çekmesi, V. Yol alma ve frenleme süresinin uzun tutulması sonucu, fazla akım çekilmesi, VI. Motorun çok sık dur kalk yapması, VII. Soğutma düzeninin (pervane, fan) çalışmaması Motor koruma röleleri Motorlar herhangi bir nedenle normal değerin üzerinde akım çektiğinde sargıların ve tesisatın zarar görmemesi için akımın en kısa sürede kesilmesi gerekir. 9 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com Motor koruma rölelerinin çeşitleri kurma tuşu a. Manyetik aşırı akım röleleri kumanda şebekeden devresini Elektrik akımının manyetik alan etkisiyle çalışan kontrol eden kontak rölelerdir. Bu elemanlar şekil 1.25'te görüldüğü gibi elektromıknatıs, kontak ve geciktirici düzenek olmak üzere üç kısımdan oluşurlar. bobin Röle devredeyken elektromıknatısın bobininden motorun akımı da geçer. Motor herhangi bir nedenle Manyetik normalin üzerinde akım çekmeye başlarsa, bobinin aşırı akım motora rölesi oluşturduğu mıknatısiyet artar ve nüveyi yukarı doğru yağ sembolü çekmek ister. Nüve yavaşlatıcı bir düzenek ile piston silindir frenlendiğinden hemen yukarı doğru hareket edemez. Alıcının çektiği aşırı akım 1-2 dakika boyunca sürecek Şekil 1.25: Pistonlu tip manyetik olursa piston düzeneği yukarı doğru kaymayı sürdürür. aşırı akım koruma rölesinin yapısı Sonuçta nüve yukarı çıktığından kumanda kontakları konum değiştirerek motoru çalıştıran kontaktörün akımının kesilmesine yol açar. Reset (yeniden kurma) butonuna basıldığı taktirde motor tekrar çalıştırılabilir. kontaktörden kontak kontaktörden kurma (reset) kurma (reset) ısıtıcı direnç bimetal alıcıya ısıtıcı kontak alıcıya (a) bimetal (c) (b) bimetal ısıtıcı direnç (ç) yardımcı sargı ana sargı (d) (e) Şekil 1.26: a) Direkt ısıtmalı tip bir fazlı termik aşırı akım rölesinin yapısı b) Endirekt ısıtmalı tip bir fazlı aşırı akım rölesinin yapısı c. Endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölesinde ısıtıcı tel ve bimetalin görünüşü ç) Buzdolabı motorlarında kullanılan direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi d) Buzdolabı motorlarına direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölesinin bağlanışı e) Termik aşırı akım rölesinin ABD normlarına göre sembolü b. Termik aşırı akım koruma röleleri I. Bir fazlı motorların korunmasında kullanılan termik aşırı akım rölesi Her metalin ısı karşısındaki davranışı farklıdır. Kimi metaller sıcakta çok genleşirken, kimisi ise az genleşir. İşte bu farklılıktan yararlanılarak bimetal adı verilen düzenekler geliştirilmiştir. Bimetal, ısındığında farklı uzunlukta genleşen ayrı cins iki metal şeridin birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Bir fazlı alıcılar için tasarlanan termik koruyucular, motor akımı aşırı derecede arttığında ısınarak konum değiştiren bimetal düzeneğinden oluşmaktadır. Bir fazlı alıcıların korunmasında kullanılan termik aşırı akım röleleri iki tipte üretilir. Bunlar: I. Direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi, 10 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com II. Endirekt (dolaylı) ısıtmalı termik aşırı akım rölesi şeklindedir. Direkt ısıtmalı tiplerde alıcının akımı şekil 1.26-a'da görüldüğü gibi bimetal şerit üzerinden geçer. Bimetalden geçen akım anma değerinin üzerine çıktığında bimetal ısınır ve bükülür. Bükülme sonucunda ise kontaklar konum değiştirir. şebeke kontaklar uçları Endirekt ısıtmalı tip aşırı akım tırnak rölelerinde ise alıcının akımı şekil 1.26-b ve d'de görüldüğü gibi küçük kurma (reset) güçlü bir direnç teli üzerinden geçer. butonu ısıtıcı Alıcının akımı anma değerinin direnç üzerine çıktığında direncin oluşturduğu sıcaklık artar ve bu ısı bimetal direnç telinin içinde bulunan bimetali ısıtır. Isınan bimetal bükülerek kontakların konumunu (a) değiştirir. motora şebeke uçları II. Üç fazlı motorların korunmasında kullanılan termik aşırı akım rölesi kurma (reset) Bu tip rölelerde motorun akımı akım butonu ayar şekil 1.27-a'da görüldüğü gibi düğmesi şebeke bimetaller üzerine sarılmış kromuçları nikel direnç tellerinden geçmektedir. Termik aşırı akım rölelerinde motor akımı normal düzeyde iken (b) ısıtıcı teller fazla sıcaklık oluşturmadığından bimetaller Şekil 1.27: a. Üç fazlı endirekt ısıtmalı termik aşırı akım bükülmez. Ancak, alıcının çektiği rölesinin yapısı b. Termik aşırı akım rölesi örnekleri akım istenilen seviyenin üzerine çıkacak olursa krom-nikel ısıtıcıların yaydığı sıcaklık artarak bimetallerin bükülmesine yol açar. Bükülen bimetaller termik rölenin tırnağını iterek kontaklara konum değiştirtir. Bunun sonucunda ise motoru çalıştıran kontaktörün enerjisi kesilir. Reset (kurma) butonuna basıldığında ise termik aşırı akım rölesi eski hâline döner. Uygulamada kullanılan termik aşırı akım röleleri çeşitli akım değerlerindedir. Buna göre, korunacak bir motor için aşırı akım rölesi seçimi yapılırken, alıcının akımının bilinmesi gerekmektedir. Termik röleler, düzenli çalışıp duran motorların korunmasında güvenilirdir. Ancak alıcının çalışma şekli sürekli dur-kalklardan Şekil 1.28: Termik ve oluşuyorsa başka koruyuculara (termistörlü röle vb.) gerek duyulur. manyetik korumalı şalter Termik ve manyetik aşırı akım rölesinin birlikte kullanılması Üç fazlı motorların sargılarının yanmasını engellemek için çeşitli koruma yöntemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden birisi de termik ve manyetik korumalı şalterlerdir. Küçük sanayi tesislerinde motorların kumandasının pratik olarak yapılması, devrelerin gayet sade olması istenilir. İşte bu gibi yerler için termik-manyetik şalterler geliştirilmiştir. Bu şalterlerin içinde termik (ısıya duyarlı) ve manyetik (manyetik alana duyarlı) iki koruma 11 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com düzeneği vardır. Motor çalışırken aşırı akım çekmeye başlarsa termik ya da manyetik koruma düzeneklerinden birisi çalışarak alıcıya giden akımı keser. Şekil 1.28'de termik ve manyetik korumalı şalter görülmektedir. c. Termistörlü (PTC, NTC) koruma röleleri Şekil 1.29'da verilen PTC ve NTC gibi ısıya duyarlı devre elemanlarını motorların korunmasında kullanabiliriz. Koruma için yapılmış olan termistörler motor sargılarının arasına yerleştirilebilecek biçimde üretilmektedir. Termistör rölelerinde motora kumanda eden kontaktörün devre dışı edilmesini sağlayan sistem ise elektronik bir devredir. Küçük güçlü ve ucuz tipdeki motorlarda termistörlü koruma sistemi yaygın değildir. Bu yöntem daha çok büyük güçte, hassas ve pahalı motorların korunmasında kullanılır. Şekil 1.30'da termistörlü motor koruma rölesinin devreye bağlanış şekli verilmiştir. ç. Faz koruma röleleri Üç faz ile çalışan motorlarda RS-T fazlarından birisi kesildiğinde motor çalışmaya devam eder. Ancak bu çalışma şekli son derece tehlikeli ve istenmeyen bir durumdur. Çünkü üç faz ile çalışacak şekilde üretilmiş motor iki faza kaldığı zaman şebekeden çok yüksek akım çekmeye başlar. Yüksek akım ise sargıları ısıtır. Isınan sargılarının izolesi (vernik) eriyerek (kavrularak) kısa devreye neden olur. Kısa devre ise motorun bozulmasına yol açar. İşte bu durumu önlemek için sigorta, termik vb. gibi koruyuculara ilave olarak elektronik yapılı faz koruma röleleri üretilmiştir. Günümüzde üretilen faz koruma röleleri hem çok ucuzlamış, hem de çok işlevli hâle gelmiştir. Şöyle ki; faz koruma röleleri motoru faz Şekil 1.29: Motor sargılarını yüksek sıcaklığa karşı korumada kullanılan termistör örnekleri elektronik devreli röle M (0) (I) Şekil 1.30: Termistörlü motor koruma rölesinin devreye bağlantısı 2x0,75 mm2 kablo (I) +T M PTC (0) Şekil 1.31: Faz koruma rölesinin devreye bağlantısı 12 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com kesilmesine, fazların geriliminin ±% 10-20 değişmesine ve sargıların aşırı ısınmasına karşı koruma yapabilmektedir. Şekil 1.31'de çok işlevli (fonksiyonlu) faz koruma rölesinin bağlantı şeması verilmiştir. d. Aşırı ve düşük gerilim röleleri Asenkron motorlar, ±% 10'luk gerilim değişmelerinde normal çalışırlar. Gerilimin daha fazla yükselmesi ya da düşmesi hâlinde, motor akımı artar. Bu durum, sargılarda oluşan ısıyı artırır. Düşük gerilim rölesi, gerilimin, anma değerinin % 10 altına düşmesi hâlinde, aşırı gerilim rölesi ise, gerilimin, % 10 fazla artması hâlinde devreyi açar. Şekil 1.32'de aşırı ve düşük gerilim koruma rölelerinin bağlantı şeması verilmiştir. gerilim ayar potu normal alıcı M Şekil 1.32: Aşırı ve düşük gerilim koruma rölesinin devreye bağlantısı Şekil 1.33: Faz sırası rölesinin devreye bağlantısı e. Faz sırası röleleri Bilindiği gibi üç fazlı asenkron motorlarda, fazların ikisi yer değiştirdiğinde rotorun dönüş yönü değişmektedir. Motorun devir yönünün istem dışı olarak değişmesinin istenmediği tesislerde (asansör, kompresör, pompa vb.) elektronik yapılı faz sırası röleleri kullanılır. Bu röleler iki fazın yeri değiştiğinde motoru devreden çıkartırlar. Şekil 1.33'te faz sırası rölelerinin bağlantı şeması verilmiştir. Sigortalar Alıcının çektiği akım aşırı yükseldiğinde, herhangi bir maddî zarar olmaması için devreyi açan elemanlara sigorta denir. (c) (b) (a) Günümüzde, buşonlu (D tipi), otomatik ve bıçaklı (NH) tip sigortalar elektrik tesislerinin ve alıcıların korunmasında kullanılmaktadır. Şekil 1.34: a) Buşonlu b) Otomatik c) Bıçaklı sigorta (Cam gövdeli sigortalar ise elektronik aygıtlarda karşımıza çıkar.) Şekil 1.34'te uygulamada kullanılan sigortalar görülmektedir. Sigorta çeşitleri a. Buşonlu sigortalar Buşon kapağı, buşon, viskontak ve gövdenin (kofre) birleşmesinden oluşmuş koruma aracıdır. Şekil 1.35'te buşonlu sigortaların yapısı görülmektedir. 13 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com Uygulamada kullanılan buşonlu sigortalar L (B) ve G (C) tipi olmak üzere iki tipte üretilmektedir. L (B) tipi sigortalar aydınlatma ve priz tesislerinde kullanılırken, G tipi sigortalar ise motor devrelerinde kullanılır. L tipi sigortalar aşırı akım durumunda hemen atar. G tipi olanlar ise gecikmeli olarak devreyi açar. Motorlar kalkış anında normal akımlarından bir kaç misli değerde aşırı akım çekerek çalışmaya başladıklarından, bu alıcılarda gecikmeli atan sigortalar kullanılır. Elektrik tesisleri yönetmeliğine göre atık buşonlu sigortalara tel sarmak yasaktır. Ancak yasağa rağmen halkımızın büyük bir bölümü bilinçsizce tel sarma yoluna gitmektedir. Buşonlu sigortaların parçaları Gövde: Sigortayı muhafaza eden porselen kısımdır. Bunlar, 25-63-100-200 amperlik değerlerde üretilmektedir. Şekil 1.35'e bakınız. Viskontak: Gövdenin dip kontağının buşon buşon bulunduğu kısma takılan küçük parçadır. kapağı kapağı Porselen gövdeli ve yuvalı olarak üretilen buşon viskontak tipi daha iyidir. Çünkü bu modeller gövdeye istenilenin dışındaki amperaja sahip buşon buşonun takılmasını önler. Şekil 1.36'ya bakınız. viskontak viskontak Buşon: Eriyen teli muhafaza eden kısımdır. Buşonlar standart akım değerlerinde üretilirler. Buşon akımları: 6-10-16-20-2535-50-63-80-100-200 amperdir. Buşonlu sigortalarda kullanılan porselen gövdenin içinde, aşırı akım geçmesi anında eriyip kopan bir tel mevcuttur. Buşon gövdesi içinde bulunan bu telin yaydığı ısıyı azaltmak için soğutma amaçlı olarak kuvars kumu kullanılır. Şekil 1.37'ye bakınız. Buşonların arka kısmında bulunan metal şapkanın ortasında renkli pulcuklar vardır. Bunlara bakılarak da buşonun kaç amperlik olduğu anlaşılabilmektedir. gövde gövde Şekil 1.35: Buşonlu sigortanın yapısı Şekil 1.36: Viskontak örnekleri buşon kuvars kumu eriyen tel Sinyal pulcuklarının renklerinin akım değerleri: 6 A: Yeşil, 10 A: Kırmızı, 16 A: Gri, 20 A: Mavi, 25 A: Sarı, 35 A: Siyah, 50 A: Beyaz, 63 A: Bakır rengi, 80 A: Gümüş rengidir. Şekil 1.37: Buşonun iç yapısı Buşon kapağı: Buşonu muhafaza eden kısımdır. Bunlar 25-63-100-200 amperlik değerlerde üretilmektedir. Şekil 1.35'e bakınız. Şekil 1.38: Bir fazlı otomatik sigorta b. Anahtarlı tip otomatik sigortalar Bu tip sigortalar termik ve manyetik koruma düzenekli olarak üretilmektedir. Termik koruma bimetal esaslıdır. Devreden aşırı akım geçince bimetal bükülerek akım geçişini sağlayan kontakları açar. Manyetik koruma ise aşırı akım geçmesi durumunda elektromıknatıs hâline gelen kalın kesitli 14 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com bobinin nüveyi hareket ettirerek kontakları açtırması esasına dayanmaktadır. Şekil 1.39'da otomatik sigortaların iç yapısı verilmiştir. Uygulamada kullanılan otomatik sigortalar L (B) ve G (C) tipi olmak üzere iki tipte üretilir. L tipi sigortalar aydınlatma ve priz tesislerinde kullanılırken, G tipi sigortalar ise motor koruma devrelerinde kullanılır. L tipi sigortalar aşırı akım durumunda hemen atar. G tipi modeller ise gecikmeli olarak devreyi açar. Motorlar kalkış anında normal akımlarından bir kaç misli değerde aşırı akım çekerek çalışmaya başladıklarından bu tip alıcılarda gecikmeli atan otomatik sigortalar tercih edilir. Uygulamada kullanılan otomatik sigortalar 0,5-1-1,6-2,4-6-10-16-20-25-35-40-45-50 amperlik değerlerde üretilmektedir. Üç fazlı motorların korunmasında kullanılan otomatik sigortaların mandalları birbirine akuple edilir. Bu sayede fazın birisinin bağlı olduğu sigorta attığında üç fazın akımı da kesilir. Şekil 1.40'a bakınız. ark hücresi çıkış manyetik açma düzeneği mandal açma kapama mekaniği ark kanalı mandal kontaklar gövde termik açma düzeneği giriş Şekil 1.39: Otomatik sigortanın iç yapısı Şekil 1.40: Üç fazlı otomatik sigorta c. Bıçaklı (NH) sigortalar: Sanayi tesislerindeki yüksek akımlı alıcıların korunmasında kullanılırlar. Bu sigortalar altlık ve buşon olmak üzere iki parçadır. Bıçaklı sigortaları söküp takmak için ellik adı verilen pensler kullanılır. NH sigortalar taşıdıkları akıma göre değişik boyutlarda üretilirler: Boy Buşon akımı Altlık akımı NH00 (sıfır boy) 6-100 A 160 A NH01 (bir boy) 35-160 A 160 A NH02 (iki boy) 80-250 A 250 A bıçaklı sigorta NH03 (üç boy) 100-400 A 400 A NHO4 (dört boy) 315-630 A 630 A Şekil 1.41: Bıçaklı sigorta 15 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com Asenkron motor devrelerinde sigorta ve termik seçimi Hatları ve alıcıları korumak için kullanılan sigorta, termik gibi elemanlar rastgele seçilmez. Bu işlem yapılırken yönetmeliklere ve alıcının özelliklerine dikkat edilir. Yani, konutlarda lâmbaları korumak için 6 A'lik sigorta yerine 25 A'lik sigorta kullanılamaz. Tesislerde sigorta belirleme işlemi yapılırken selektivite kuralına dikkat edilir. Şöyle ki; tesisin en başında bulunan sigortanın akım değeri en büyük, en son panoda bulunan sigortanın değeri ise en küçük olur. Başka bir deyişle ana panodaki sigortanın değeri tali tablodaki sigortanın değerinden yüksek olur. Termik aşırı akım rölesi seçimi yapılırken alıcının akım değeri göz önüne alınır. Yani, 3 amper çeken bir motora 20 amperlik termik aşırı akım rölesi takılmaz. (Bu hem Tablo 1.42: Asenkron motorlar için sigorta, termik ve iletken seçim maliyeti artırır, hem de motoru korumaz.) Motorların korunmasında kullanılan sigorta ve termik değerlerine ilişkin örnek Motor besleme tesisatlarında kullanılacak malzemelerin değerleri belirlenirken hazır tablolardan yararlanılır. Aşağıda, tablo 1.42'den yararlanılarak, 7,5 kW'lık bir asenkron motorda kullanılacak elemanların değerleri verilmiştir. Motor gücü: 7,5 kW (10 HP) Motorun çektiği anma akımı: 15,6 A Motorun beslenmesinde kullanılması gereken iletkenin kesiti: 6 mm 2 Termik aşırı akım rölesinin akım değerini ayarlama sınırları: 11-16 A Motoru besleyen hatta bağlanacak gecikmeli tip sigortanın akım değeri: 25 A Kumanda kabloları Kumanda panolarında özel yapılı, çok damarlı kumanda kabloları kullanılmaktadır. a. NLSY ve NLSCY tipi ölçü-kumanda-kontrol kabloları Çok ince telli bakır iletkenli, PVC yalıtkanlı, renk kodlu damarlı, PVC dış kılıflı kablolardır. Kuru ve nemli yerlerde, güneş ışınlarından korunan harici sabit tesislerde, hafıza programlı otomasyon kumanda sistemlerinde ve mekanik zorlamaların Şekil 1.43: NLSY ve NLSCY tipi kumanda kablosu olmadığı yerlerde kullanılırlar. 16 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com Bu kablolar, 0,5-0,75-1 ve 1,5 mm 2 kesitlerinde üretilir. b. LSPYY ve LSPYCY tipi ölçükumanda-kontrol kabloları İnce çok telli bakır iletkenli, PVC yalıtkanlı, renk kodlu damarlı, her bir çift damarı borulu PVC dış kılıflı kablolardır. Bu kablolar, 0,14-0,25-0,5-0,75 ve 1 mm2 kesitlerinde üretilir (şekil 1.44). c. PYCM tipi üstün iletişim özellikli, alüminyum ekranlı ölçü-kumandakontrol kabloları Tek telli bakır iletkenli, PVC yalıtkanlı, renk kodlu damarlı, alüminyum astarlı ve PVC dış kılıflı kablolardır. Kuru, nemli, ıslak yerlerde, bürolarda, imalathanelerde vb. kullanılır. Bu kablolar, 0,6 ve 0,8 mm2 kesitlerinde üretilmektedir (şekil 1.45). Şekil 1.44: LSPYY ve LSPYCY tipi kumanda kablosu Şekil 1.45: PYCM tipi kumanda kablosu Şekil 1.46: PYCYM-B tipi kumanda kablosu Şekil 1.47: NYSLYÖ tipi kumanda kablosu Şekil 1.48: NYSLYYCÖ tipi kumanda kablosu ç. PYCYM-B tipi alüminyum ekranlı ölçü-kumanda-kontrol kabloları Tek telli bakır iletkenli, PVC yalıtkanlı, renk kodlu damarlı, alüminyum ekranlı, ekran boyunca özel çıplak damarlı, kırmızı renk kodlu, PVC dış kılıflı kablolardır. Bunlar yangın ihbar sistemlerinde sinyal taşıma amacıyla kullanılırlar (şekil 1.46). d. NYSLYÖ tipi ölçü-kumanda-kontrol kabloları İnce çok telli bakır iletkenli, PVC yalıtkanlı, kalay kaplı bakır örgü ekranlı, PVC dış kılıfları neme, yağa, kimyasal maddelere dayanıklıdır. Bu kablolar, 0,75-1-1,5 ve 2,5 mm2 kesitlerinde üretilmektedir (şekil 1.47). e. NYSLYCÖ tipi bakır örgü ekranlı ölçü-kumanda-kontrol kabloları İnce çok telli bakır iletkenli, PVC yalıtkanlı, sık dokunmuş kalay kaplı, bakır örgü ekranlı, katı, sıvı yağlara ve kimyasal maddelere dayanıklı PVC dış kılıflı kablolardır. Bu kablolar, 0,75-1-1,5 ve 2,5 mm 2 kesitlerinde üretilmektedir (şekil 1.48). F. Kumanda devre elemanlarının tanıtılması ve otomatik kumanda şemalarının çizimi Endüstriyel tesislerde kullanılan motorların kumandası çeşitli şekillerde yapılabilmektedir. Bunları sınıflandıracak olursak: I. Basit şalter ve anahtarlarla kumanda, II. Pako (paket) şalterlerle kumanda, III. Termik korumalı şalterlerle kumanda, IV. Termik ve manyetik korumalı şalterlerle kumanda, V. Kontaktörlerle kumanda, VI. Yarı iletken (tristör, triyak, SSR) devre elemanlarıyla kumanda Basit şalter ve pako şalterlerle yapılan kumanda günümüzde yavaş yavaş uygulamadan kalkmakta ya da üretim süreçlerinin karmaşık olmadığı tesislerde kullanılmaktadır. Kontaktörlerle yapılan kumanda çok işlevsel (fonksiyonel) olabildiğinden geniş bir kullanım 17 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com alanına sahiptir. Yarı iletken esaslı devre elemanlarıyla kumanda ise son bir kaç yıldır yaygınlaşmaya başlamıştır. Solid state olarak da adlandırılan yarı iletken kontaktörler çok güvenli çalıştıklarından, modern tesislerin elektrik aksamlarında büyük kolaylıkları beraberinde getirmektedir. Bilgisayar teknolojisinin otomasyon sistemlerine bir uyarlaması şeklinde tanımlanabilen PLC (programlanabilir lojik kontrol) alanındaki gelişmelerin sonucunda, yarı iletken (tristör, triyak vb.) elemanlarla yapılan kumanda sistemleri de öne çıkmaya başlamıştır. Paket (pako) şalterler Bir eksen etrafında dönebilen, ard arda dizilmiş, birkaç dilimden oluşan çok konumlu şalterlere paket şalter denir. Paket şalterlerin her diliminde, iki, üç ya da dört kontak bulunur. İstenilen kontak sayısını elde etmek için, uygun sayıda dilim ard arda monte edilir. Kontakların açılmaları ya da kapanmaları, şekil 1.51'de görüldüğü gibi dilimler üzerindeki çıkıntılar sayesinde olur. Paket şalterlerin ambalajının içerisinde, bağlantı şemaları ve çalışma diyagramı vardır. Diyagramlar, şalterin kontak konumları hakkında bilgi vermek üzere hazırlanır. 3-4 kapalı birinci konum R S T Mp şalter Şekil 1.49: Üç fazlı motorun basit şalterlerle kumandası R S T Şekil 1.50: Pako şalterle üç fazlı motorun çalıştırılmasının basit olarak gösterilişi 3-4 açık ikinci konum 3-4 kapalı üçüncü konum Şekil 1.51: Pako şalter kontaklarının konumunun değişmesinin şekillerle gösterilmesi Bir fazlı pako şalterin çalışma diyagramı Şekil 1.52'de verilen pako şalter diyagramının sol üst köşesinde bulunan 0-1-start şalterin üç konumlu olduğunu gösterir. Diyagramlarda, mandalın konumunun yazıldığı satırla, kontağın gösterildiği sutunun kesiştiği kare, ya boş bırakılır, ya da içine (X) işareti konulur. Kare boş bırakıldığında, şalterin o konumunda, ilgili kontağın açık olduğu anlaşılır. Şayet kontak o konumda kapalı ise, kare içine bir (X) işareti 18 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com konulur. Şekil 1.52'deki diyagramda, şalterin sıfır (0) konumunda, üç kontağının da açık olduğu, (1) konumunda (1-2) ve (3-4) nolu kontağın kapalı, (5-6) nolu kontağın açık olduğu, start konumunda ise, üç kontağın da kapalı olduğu anlaşılır. İki çarpı (X) işareti arasındaki çizgi ise, (1-2) ve (3-4) numaralı kontakların birinci konumdan start konumuna geçildiğinde, hiç açılmadan kapalı kaldığını belirtir. Diyagramda 1 ve start konumları arasında bulunan kırık ok ise, mandaldan elimizi çektiğimizde, yay aracılığı ile start konumundan 1 konumuna geri dönüş olduğunu ifade eder. start 1/2 3/4 5/6 start Şekil 1.52: Bir fazlı yaylı pako şalterin çalışma diyagramı Pako şalter çalışma diyagramlarına ilişkin örnekler Şekil 1.53: Çeşitli model pako şalterlerin çalışma diyagramları Kontaktörlerle yapılan motor kontrol (otomatik kumanda) devreleri Motorlara kumanda etmek için kullanılan devreler, sistemin kolayca anlaşılması ve montajın doğru olarak yapılabilmesi için iki ayrı şema hâlinde çizilerek gösterilir. Şema çizme işleminde standartlaşmış semboller ve kurallar geçerlidir. Uygulamada kullanılan motor kumanda devreleri Amerikan, Alman, Rus, Fransız ve Türk (TSE) normlarına göre çizilmektedir. Amerikan normunda çizilmiş devrelerin öğrenilmesi kolay olduğundan bu norma göre çizilmiş şemalar yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkemizdeki sanayi tesislerinin büyük bir bölümünde ise Alman normlarına göre çizilmiş kumanda şemaları karşımıza çıkmaktadır. Rus, Fransız ve Türk normuna göre çizilmiş kumanda devreleri büyük oranda Alman normuna göre çizilmiş şemalara benzemektedir. Amerikan ve Alman normuna göre çizilmiş devrelerin öğrenilmesi endüstriyel kontrol donanımlarının montaj ve onarımlarının yapılabilmesi için yeterlidir. Kumanda devresi: Kontaktörlerin nasıl çalıştığını gösteren devredir. Şekil 1.67-a-c-e'ye bakınız. Güç (kuvvet) devresi: Motorların nasıl çalıştığını gösteren devredir. Şekil 1.67-b-ç-e'ye bakınız. Birleşik devre: Kontaktörlerin ve motorların nasıl çalıştığını birlikte gösteren devredir. Birleşik 19 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com olarak çizilmiş devreler karmaşık yapıda olduğundan az kullanılmaktadır. Şekil 1.67-f'ye bakınız. Kumanda elemanının adı TSE Sembolü Amerikan Alman Start (başlatma) butonu Kumanda devre şemalarında kullanılan elemanların adlandırılması C, M, N, I, İ, G: Kontaktör d, TR, ZR: Zaman rölesi e, OL, AA: Sigorta, koruma rölesi k, M: Bobin, kondansatör Stop (durdurma) butonu Jog butonu Kontaktör, röle bobini Normalde açık kontak Normalde kapalı kontak Otomatik kumanda devrelerinde kullanılan elemanlar Butonlar Devrenin çalışmasını başlatmak ve durdurmak amacıyla kullanılan elemanlardır. a. Start (başlatma) butonu Çalıştırma (başlatma) butonudur. Bu butonlarda kontak normalde açıktır. Butona basılınca, açık olan kontak kapanır. Buton üzerinden etki kaldırıldığında, kapanan kontak hemen açılır. Bunlara ani temaslı buton da denir. b. Stop (durdurma) butonu Durdurma butonudur. Bu butonlarda kontak normalde kapalıdır. Butona temas edilince, kapalı olan kontak açılır, temas olduğu sürece açık kalır. Butondan temas kalkınca kontaklar normal konumunu alır. c. Jog (kesik çalıştırma, iki yollu) butonu Start ve stop butonunun birleşiminden oluşmuştur. Kapalı kontak stop butonu olarak, açık kontak ise start butonu olarak kullanılır. Konum değiştirme kontağı Düz zaman rölesi bobini Ters zaman rölesi bobini Normalde açık, zaman gecikmeli kapanan kontak Normalde kapalı, zaman gecikmeli açılan kontak Normalde açık, zaman gecikmeli açılan kontak Termik aşırı akım rölesi Termik aşırı akım rölesi kontağı Üç fazlı asenkron motor M Sinyal lâmbası Sigorta (buşonlu) Sınır anahtarı kontağı (normalde açık) Sınır anahtarı kontağı (normalde kapalı) Transformatör Bağlantı klemensi Şekil 1.54: Otomatik kumanda devre şemalarında kullanılan bazı elemanların sembolleri Sınır anahtarları (limit switch) Mekanik bir etkiyle kontakları konum değiştiren elemanlardır. Bu elemanlar şekil 1.57'de görüldüğü gibi çeşitli boyut ve tiplerde yapılırlar. Fabrikalardaki yürüyen bantlı üretim 20 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com jog butonu start Off stop stop butonu start butonu jog butonu Şekil 1.55: Çeşitli butonlar ve buton sembolleri Şekil 1.56: Kumanda devre elemanlarında bulunan yabanc ı sözcüklerin Türkçe karşılıkları sistemlerinde, asansörlerde karşımıza çıkan bu elemanların yapısı son derece basittir. Sınır anahtarları çalışma şekilleri bakımından ani temaslı sınır anahtarı ve kalıcı tip sınır anahtarı olmak üzere iki tipte üretilirler. Ani temaslı sınır anahtarlarında hareketli parça pime ya da makaraya çarptığında kontaklar konum değiştirir. Hareketli parçaya gelen basınç kalktığında ise yay aracılığıyla kontaklar ilk konuma döner. Kalıcı tip sınır anahtarlarında kontaklar basınç etkisiyle konum değiştirir. Pime gelen basınç kalktığında ise kontaklar aynı konumda kalır. Kontakların konumunun değişmesi için pime tekrar basınç gelmesi gerekir. (Bu durumu tükenmez kalemlerin uç kontrol düzeneğine benzetebiliriz.) Sınır anahtarları mekanik ve manyetik olmak üzere iki farklı özellikte üretilmektedir. a. Mekanik sınır anahtarları: Bunlarda kontakların konumu bir mekanik etkiyle (basınç) değişmektedir. makara normalde açık iki konumlu normalde kapalı sınır anahtarı sembolleri (ABD normu) sınır anahtarı kesiti Şekil 1.57: Kumanda devrelerinde kullanılan değişik tip sınır anahtarları ve sembolleri b. Manyetik sınır anahtarları: Bunlarda kontakların konumu mıknatıs ile değiştirilir. (Sayfa 6-7'de açıklanan reed röleler konusunu inceleyiniz.) 21 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com Zamanlayıcılar (zaman röleleri) Besleme uçlarına gerilim uygulanınca ya da kesilince ayarlanan sürelerde kontakları konum değiştiren elemanlara zaman rölesi denir. makara yük arabası konum değiştirici sınır anahtarı sınır anahtarı sınır anahtarı sınır anahtarı Şekil 1.58: Sınır anahtarlarıyla bant üzerinde hareket eden arabanın kontrolünün yapılışının basit olarak gösterilişi Zaman rölesi çeşitleri (çalışma şekline göre sınıflandırma) a. Çekmede gecikmeli (düz) zaman rölesi Besleme uçlarına gerilim uygulanınca ayarlanan süre sonunda, normalde kapal ı kontağı açılan, açık kontağı kapanan röledir. Şekil 1.59: Uygulamada kullanılan çeşitli zaman röleleri b. Düşmede gecikmeli (ters) zaman rölesi Besleme uçlarına gerilim uygulanınca, ani olarak kontaklar konum değiştirir. Röle enerjili kaldığı sürece, bu konum muhafaza edilir. Enerji kesilince, ayarlanan süre kadar enerjili durumdaki konum korunur. Gecikme süresi sonunda kontaklar normal konumunu alır. c. Bırakmada gecikmeli (impuls) zaman rölesi Bobini enerjilendiği anda kontakları konum değiştiren ve ayarlanan süre sonunda normal konumuna dönen rölelerdir. Bobine enerji uygulandığında ani ve gecikmeli çalışan kontakların her ikisi de konum değiştirir. Gecikmeli çalışan kontaklar ayarlanan süre sonunda, ani çalışan kontaklar ise bobin enerjisi kesildiğinde normal konumuna döner. ç. Flaşör zaman rölesi Bobini enerjilendiği andan itibaren ayarlanan süre kadar sonra tekrar ilk konumuna dönen zaman röleleridir. Bu tip zaman röleleri aç-kapa işlemini enerjili kaldıkları süre boyunca yaparlar. d. Yıldız-üçgen zaman rölesi Büyük güçlü motorlarda kalkış akımını düşürmek için yıldız-üçgen yol verme yöntemi kullanılır. Kalkış akımını düşürmek için motor önce yıldız bağlanır. 2-4 saniye geçtikten sonra yıldız kontaktörü devreden çıkar ve üçgen bağlantıyı sağlayan motor devreye girer. e. Çift süreli zaman rölesi Bu tip zaman rölelerinde iki ayrı zaman ayarlama olanağı vardır. Zaman rölesi enerjilendiğinde kontaklar konum değiştirir. Ayarlanan birinci sürenin sonuna kadar kontakların konumu aynı kalır. Süre dolunca kontaklar normal konumuna döner. Daha sonra ikinci ayarlanan süre başlar. İkinci süre dolduğunda kontaklar tekrar konum değiştirir. Zaman rölesi enerjili kaldığı sürece kontakların konum değiştirme işlemi tekrarlanır. 22 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com f. Enversör (sağ-sol) rölesi Bir motorun istenilen sürelerde sağa ve sola döndürülmesini sağlamak için geliştirilmiş olan elektronik yapılı rölelerdir. Röle üzerinde bulunan ayarlı dirençlere (pot) kumanda edilerek alıcının sağa ya da sola dönüş ve bekleme süreleri ayarlanabilmektedir. Şekil 1.60'ta sağ-sol rölesinin bağlantı şeması verilmiştir. sağ Yapılış şekline göre zamanlayıcı çeşitleri şunlardır: a. Pistonlu zaman röleleri, b. Motorlu zaman röleleri, c. Termik zaman röleleri, ç. Termistörlü zaman röleleri, d. Kondansatörlü doğru akım zaman röleleri, e. Elektronik zaman röleleri motora sol motora Şekil 1.60: Sağ-sol rölesinin bağlantı şeması a. Pistonlu zaman röleleri Ters ve düz çalışan iki modeli vardır. Düz zaman rölelerinde bobin enerjilenince pistonu yukarı doğru asılır. Piston içinde yağ ya da hava olduğundan hareket hemen olmaz. Yani belli bir zaman sonra kontaklar konum AC değiştirir. Pistonlu zaman röleleri günümüzde uygulamadan kalkmıştır. Sadece eski tesisatlarda karşımıza çıkan pistonlu zaman rölelerinin yapısı şekil 1.61'de verilmiştir. b. Motorlu zaman röleleri Zaman gecikmesi, senkron tip motorlara bağlı dişlilerle sağlanır. Rölenin içindeki motor enerjilenince dişliler şekil 1.62'de görüldüğü gibi dönmeye başlar. Bir süre sonra en sonda bulunan dişlideki çıkıntı (P), kontak kolunu iterek konum değişikliğini yapar. Motorun akımı kesildiği anda yaylı sistem, dişlileri ilk konuma geri getirir. c. Termik zaman röleleri Isınınca bükülen bimetalin kontaklara konum değiştirmesi esası söz konusudur. Röle içindeki ısıtıcıya akım uygulanınca bimetal şekil 1.63'te görüldüğü gibi yavaş yavaş bükülmeye başlar. Bir süre sonra kontaklar konum değiştirir. motor piston zaman ayarı Şekil 1.61: Pistonlu düz zaman rölesinin yapısı dişliler ç. Termistörlü zaman röleleri Bu röleler şekil 1.64'te görüldüğü GK gibi mini röle ve buna seri bağlı bir NTC'den oluşurlar. Termistör rölesine GA R-Mp uygulanınca az bir akım geçtiğinden röle paletini çekemez. Şekil 1.62: Motorlu zaman rölesinin yapısı Ancak geçen küçük akımın etkisiyle NTC'de ısınma başlar. Isınan NTC'nin direnci hızla azalacağından geçen akım artar ve röle çeker. Röle çekince empedans ı artar. (Röle 23 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com kontak R bimetal R röle ısıtıcı NTC -T Mp Mp Şekil 1.64: Termistörlü zaman rölesinin yapısı Şekil 1.63: Termik zaman rölesinin yapısı paleti çekince bobinin manyetik alanı nüveden çok daha iyi dolaştığından indüktans (L) artar. L artınca XL ve Z'de yükselir.) Empedansı artan rölenin çektiği akım azalır. Bu ise NTC'nin daha fazla ısınarak zarar görmesini engeller. Devrenin enerjisi kesilince kontaklar ilk hâline döner. d. Kondansatörlü doğru akım zaman röleleri Şekil 1.65'te verilen şemada görüldüğü gibi röle bobinine gerilim uygulandığında kontaklar hemen konum değiştirir ve kondansatör (C) dolar. Bobinin enerjisi kesildikten sonra kondansatör üzerindeki enerji bobin üzerinden deşarj olarak paletin bir süre daha çekili kalmasını sağlar. Doğru akım zaman röleleri ters zaman rölesi olarak çalışırlar. e. Elektronik yapılı zaman röleleri Bu tip zaman röleleri transistörlü ya da entegreli olabilmektedir. Elektronik yapılı zaman rölelerinin devreleri ve çalışma ilkeleri 3. bölümde anlatılmıştır. Sinyal lâmbaları Neon lâmbasından yapılan bu elemanlar tesiste enerjinin olup olmadığını göstermek amacıyla kullanılırlar. Sinyal lâmbalarının renkleri yeşil, sarı, turuncu, kırmızı vb. şeklindedir. Bu lâmbaların duylu tiplerine direnç bağlanmaz. Duysuz tip neon lâmbalar ise ucuz olduğundan, sinyal (göz) lâmbalarında çok karşımıza çıkar. Bunların 220 voltta çalışabilmesi için 100-150 kW'luk sabit dirençler neon lâmbaya seri olarak bağlanır. C + DC Şekil 1.65: Kondansatörlü doğru akım zaman rölesinin yapısı Şekil 1.66: Sinyal lâmbaları Kontaktörlü motor kontrol (otomatik kumanda) devre örnekleri a. Üç fazlı asenkron motorların bir start bir stop butonuyla kumandası Start butonuna basılınca kontaktörün bobini enerjilenerek mıknatıs hâline gelir. Mıknatıslanan bobin paleti çekerek kontakların konum değiştirmesini sağlar. Normalde açık durumda olan (NO: Normal open) kontaklar normalde kapalı (NC: Normal closed) konuma geçince motor çalışmaya başlar. Start butonundan elimizi çeksek bile motor çalışmasını sürdürür. Çünkü kontaktör gövdesi üzerinde bulunan dördüncü normalde açık kontak ile start butonu uçları köprülenmektedir. Kontaktör kontaklarıyla yapılan bu işleme mühürleme adı verilir. Devre çalışırken stop butonuna 24 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com R e2 S T e2 C (0) (I) (a) (c) (b) (ç) start stop (d) (e) Şekil 1.67: Üç fazlı asenkron motorların bir start bir stop butonuyla çalıştırılmasının: a. TSE (Türk) normlarına göre kumanda devresi b. TSE (Türk) normlarına göre güç devresi c. Alman normlarına göre kumanda devresi ç. Alman normlarına göre güç devresi d. Amerikan normlarına göre kumanda devresi e. Amerikan normlarına göre güç devresi f. Alman normlarına göre birleşik kumanda ve güç devresi (I) (f) (0) basılacak olursa motor durur. Aşağıda üç fazlı asenkron motorların bir start bir stop butonuyla çalıştırılmasına ilişkin olarak ülkemizde yaygın olarak kullanılan üç norm ile kumanda ve güç devre şemalarının çizimleri verilmiştir. b. Üç fazlı asenkron motorların iki start-iki stop butonuyla kumandası Endüstriyel tesislerde motorların bir kaç yerden çalıştırılıp durdurulması istenebilir. Böyle durumlarda stop butonları seri, start butonları paralel bağlanmak suretiyle çok noktadan kumanda yapılır. Şekil 1.68'e bakınız. c. Üç fazlı asenkron motorların kesik-sürekli olarak çalıştırılması Şekil 1.69'da verilen devre ile herhangi bir motoru iki şekilde çalıştırabiliriz. Başlatma (start) butonuna basıldığında motor sürekli olarak devrede kalır. Kesik çalıştırma (jog) butonuna basıldığında ise motor buton basılı kaldığı süre boyunca çalışır. ç. Üç fazlı asenkron motorların kontak kilitlemeli (emniyetli) olarak ileri-geri çalıştırılması Şekil 1.70'de verilen devreyle motor iki yöne de döndürülebilir. İleri kontaktörü çalışırken geri 25 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com stop start güç devresi stop start M Şekil 1.68: Üç fazlı asenkron motorların iki start iki stop butonuyla çalıştırılmasına ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi kesik çalıştırma durdurma (stop) başlatma (start) Şekil 1.69: Üç fazlı asenkron motorların kesik ve sürekli çalıştırılmasına ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi kontaktörünün devreye girmesini önlemek için, kontaktörlere seri olarak normalde kapalı emniyet kontakları (İ ve G) bağlanmıştır. Bu sayede ileri kontaktörü çekik durumdayken geri kontaktörüne seri bağlı bulunan normalde kapalı İ kontağı açılır. Geri startına basılsa dahi geri kontaktörü çalışamaz. Eğer, emniyet amaçlı kontaklar bağlanmayacak olursa iki kontaktörde aynı anda devreye girebilir. Bu ise fazların çakışmasına yol açarak sigortaları attırır. durdurma (stop) Durdurma İ İ İ İ G İ M güç devresi Şekil 1.70: Üç fazlı asenkron motorların kontak kilitlemeli olarak ileri ve geri yönde çalıştırılmasına ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi d. Üç fazlı asenkron motorların bir süre çalıştırılıp durdurulması Starta basılınca kontaktör enerjilenir. Alıcı çalışmaya başlar. Zaman rölesinin kontakları ayarlanan süre sonunda konum değiştirince kontaktöre seri bağlı zaman rölesi kontağından akım 26 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com geçmeyeceğinden alıcı durur. Zaman röleli yıldız/üçgen yol verme devresi Şekil 1.72'de verilen devrede başlatma butonuna basılınca M ve yıldız kontaktörüyle zaman rölesi çalışmaya başlar. 2-4 s sonra zaman rölesi normalde kapalı gecikmeli açılan (GA) kontağını açar, gecikmeli kapanan (GK) kontağını ise kapatır. Zaman rölesinin kontaklarının konumunun değişmesiyle birlikte yıldız kontaktörü devreden çıkar ve üçgen kontaktörü devreye girer. start stop ZR ABD normunda kumanda devresi güç devresi Motor kalkış akımını düşürücü kumanda devreleri 4 kW'tan büyük güçlü motorlar kalkış anında normal akımlarından 4-10 kat daha fazla akım çektiklerinden besleme sistemlerinde istenmeyen voltaj düşmelerine neden olabilirler. İşte bu nedenle düşük akımla kalkışı sağlayan devreler kullanılır. Uygulamada en çok yıldız/üçgen yol verme devresi yaygındır. Yani motorun sargıları önce yıldız olarak bağlanır. 2-4 saniye sonra motor normal devrine ulaşınca sargıların yıldız bağlantısı otomatik olarak açılıp üçgen bağlantı yapılır R S T TSE normunda kumanda devresi C TSE normunda güç devresi Şekil 1.71: Üç fazlı asenkron motorların bir süre çalıştırılıp durdurulmasına ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD ve TSE (Türk) normlarına göre çizilmesi R S T durdurma başlatma Şekil 1.72: Üç fazlı asenkron yıldız/üçgen çalıştırılmasına ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi Motorların frenlenmesi Asansör, vinç, torna tezgâhı vb. gibi sistemlerin ani olarak durabilmesi için fren düzenekleri geliştirilmiştir. Uygulamada en çok kullanılan durdurma yöntemi balatalı frenlemedir. Bu sistemde motora enerji uygulandığı anda fren bobini de enerjilenir ve balatalar açılarak rotorun dönüşü başlar. Motorun enerjisi kesilince fren bobini de akımsız kalır. Bu durumda sert yaylarla itilen balatalar rotoru sıkıca kavrayarak rotoru hemen durdurur. Dinamik frenleme adı verilen yöntemde ise dönmekte olan motorun AC akımı kesildikten sonra kısa süreli olarak DC akım uygulanır. 27 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com diyotlar elektromıknatıs nüve fren bobini motor AC fren düzeneği balata fren düzeneği fren balataları motor kasnağı Şekil 1.73: Motorların balatayla frenlenmesinin yapısı Stator sargılarına DC'nin uygulanmasıyla birlikte, statik (değişmeyen, durgun) manyetik alan oluşur. Bu ise rotoru hemen durdurur. Dinamik frenleme yöntemi daha çok yatay hareket eden sistemlerde kullanılır. Üç fazlı asenkron motorların dinamik frenleme yöntemiyle durdurulması Şekil 1.74'te verilen şemada starta basılınca motor çalışır. Stop butonuna çok yavaş olarak dokunulursa DF kontaktörü devreye giremez ve motor belli bir süre döndükten sonra durur. Stop butonuna hızlıca (kuvvetlice) basılırsa M kontaktörü devreden çıkarken, DF kontaktörü ve ZR devreye girer. DF'nin enerjilenmesi trafonun çalışmasını sağlar. Trafonun çıkışındaki AC gerilim diyotlar tarafından doğrultularak motorun sargılarına uygulanır. AC ile çalışacak şekilde üretilmiş asenkron motorun stator sargılarına DC uygulandığı anda, motorun stator sargılarda durgun Mp R bir manyetik alan start AA stop oluşur. DF M T R S Zaman rölesi + DC sayesinde 1 - 4 M DF saniye gibi çok kısa ZR M DF bir süre boyunca M ZR DC akımın DF uygulandığı DF motorun devir gerilimi AA sayısı hemen sıfır düşürücü değerine iner. trafo Motor durunca zaman rölesi, diyotlar normalde kapalı M kontağını açarak DF kontaktörünü + - DC devreden çıkarır. Şekil 1.74: Üç fazlı asenkron motorların dinamik olarak frenlenmesine Dinamik ilişkin kumanda ve güç devrelerinin ABD normlarına göre çizilmesi frenleme işleminde 28 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com motora uygulanacak DC gerilimin değeri, durdurulacak motorun özelliklerine göre değişmektedir. Pratik hesaplamalarda şu yöntem izlenmektedir: Motor yıldız bağlı olarak çalıştırılıyorsa I. Motorun üç sargısından herhangi birisinin (örneğin U-X) direnç değeri ohmmetreyle ölçülür. Daha sonra bu değer 1,5 katsayısıyla çarpılarak sargıların toplam direnci (RT) hesaplanır. II. Motorun etiketine bakılarak çektiği anma akımı belirlenir. VDC = I.RT denklemi kullanılarak motora uygulanacak DC'nin gerilim değeri bulunur. III. Motoru durdurmada kullanılacak DC güç kaynağının güç değeri ise P = VDC.I denklemiyle hesaplanır. Motor üçgen bağlı olarak çalıştırılıyorsa I. Motorun üç sargısından herhangi birisinin (örneğin U-X) direnç değeri ohmmetreyle ölçülür. Daha sonra bu değer 2'ye bölünerek sargıların toplam direnci (RT) hesaplanır. II. Motorun etiketine bakılarak çektiği anma akımı belirlenir. VDC = I.RT denklemi kullanılarak motora uygulanacak DC'nin gerilim değeri belirlenir. III. Motoru durdurmada kullanılacak DC güç kaynağının güç değeri ise P = VDC.I denklemiyle bulunur. Sorular 1. Rölenin iç yapısını çiziniz ve çalışmasını anlatınız. 2. Kontaktörlerin yapısını anlatınız. 3. Bir start bir stoplu yol verme devresinin kumanda ve güç devresini ABD standartlarına göre çiziniz. 4. Termik aşırı akım rölesinin yapısını çizerek çalışmasını anlatınız. 5. Düz zaman rölesi ve ters zaman rölesi kavramlarını açıklayınız? 29 PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
