RÖLELER
Motor Aşırı Akım Koruma Röleleri

Bir elektrik motoruna aşırı yük binse de kendiliğinden durmaz ve yanıncaya kadar çalışmaya devam eder. Eğer motor belli bir süre,motor sargılarının yalıtkanlığını bozacak seviyede iç yada dış ısı etkisine maruz kalırsa bozulur ve yanar.
Bu problemin çözümü ,ihtiyaç duyulan güçten daha büyük güç kapasitesi olan bir motor kullanmak olabilir.Ancak aşırı yüklenmenin dışında,motorun ısınmasına neden olabilecek başka etkenler de olduğundan bu pratik bir çözüm değildir. Bir motor soğuk iklime sahip bölgelerde ,sıcak iklime sahip bölgelere göre daha az ısı ile çalışacaktır. Yüksek çevre sıcaklığı da motora normalden daha fazla akım çekiyormuş gibi etkiler ve motor sargılarının yalıtkanlığını bozar.

Motorun yetersiz soğutulması da yüksek ısıya neden olur. Motorlar, üzerlerindeki yüksek ısıyı dışarıya verecek düzeneğe sahip olmalıdır.Ağır yükle yol verme anında oluşan yüksek darbe akımıda motorun ısınmasına neden olur. Normal yüklerdeki darbe akımı da ısıya neden olabilir.Gerilim dalgalanması, düşük gerilim ve faz kesilmesi gibi bir motorun ısınmasına neden olan bir çok etken vardır.Ayrıca,motorun dönmesini zorlaştıran (kilitli rotor durumu gibi) etkilerde ısınmaya neden olur. Bütün bu ısı değişiklerine, kendi kendisini ayarlayacak bir motor tasarlamanın güçlüğü açıktır.Bu nedenle, motoru aşırı ısınmadan koruyacak çeşitli elemanlara ihtiyaç duyulmaktadır.
Bir motor için en uygun aşırı yük koruması ,özellileri motorun ısınma eğrisine çok benzeyen akım duyarlı bir eleman kullanmaktır. Bu eleman, motor tam yükünü aştığında motor devresini açacaktır. Koruyucu elemanın en uygun çalışma şekli; küçük,kısa ve aşırı yüklerde motorun çalışmasını sürdürmesi,ancak sürekli aşırı yüklerde motoru kısa zamanda devreden çıkarmasıdır. Bu amaçla, çift elementli, zaman gecikmeli sigortalar kullanılabilir ,ancak yenilenememesi ve değiştirilmek zorunda olması, bu elemanların en önemli sakıncasıdır.
Aşırı yük röle düzeneği motor korumasının kalbidir. Bir motor ,ancak aşırı yük rölesi izin verdiği sürece çalışabilir. Çift elementli sigortalar gibi aşırı yük rölelerinin karakteristikleri, motorun yol alma sürecindeki darbe akımını koruyacak şekildedir. Bununla birlikte aşırı yük röleleri ,motorun normal çalışması sırasında tam yük akımının üstündeki küçük aşırı yüklerde de koruma sağlar. Sigortaların aksine aşırı yük röleleri normal konumlarına geri alınabilir. Böylece hiç bir parça değiştirilmeden yeniden kullanılabilir. Aşırı yük rölelerinin kısa devre koruması yapmadığı unutulmamalıdır. Kısa devre koruması genellikle ayırıcı şalterlerin kutusuna yerleştirilen sigortalar ve devre şalterleri gibi aşırı akım koruyucu elemanların görevidir.
Bir motor tarafından çekilen akım, motor yükünün ve motor ısısının doğru bir ölçüsüdür. Bu nedenle ,motoru aşırı yükten korumak için kullanılan aşırı yük röleleri genellikle motor akımına bağlanır. Motor akımı röleden geçerken onun çalışmasını etkiler. Eğer tehlikeli bir aşırı akım geçerse bu akım ,bu akım röleyi çalıştırarak manyetik yol vericinin kontrol devresini açar ve motoru hattan ayırır. Böylece motorda maksimum çalışma ömrü sağlanır.
Motoru aşırı ısıdan korumak üzere, aşırı yük yada normal çalışma koruması sağlamak amacıyla ,çekilen akımı belirli bir değerde sınırlayabilmesi için yol vericilerde aşırı yük röleleri kullanılır. Motora uygun koruyucu aşırı yük rölelerinin ve ısıtma elemanlarının büyüklüğünü ,ulusal elektrik yönetmelikleri belirler.
Denetleyici, normal olarak motorla aynı odaya yada aynı alana yerleştirilir. Bu nedenle aynı çevre sıcaklığına maruz kalır. Termik aşırı yük rölesinin açma karakteristiği, motorun etkilendiği gibi odanın sıcaklığından etkilenir. Bu durum, motor sargılarını tehlikeli sıcaklıklarda açan termik bir röle elemanının seçilmesiyle sağlanır. Aşırı bir akım çekildiğinde röle, yol vericinin enerjisini keserek motoru durdurur.
Aşırı yük röleleri, Termik ,elektronik ve manyetik röleler olarak sınıflandırılabilir. Manyetik aşırı yük röleleri sadece aşırı akımlara tepki gösterir ve sıcaklıktan etkilenmez. Adından da anlaşılacağı gibi termik aşırı yük rölelerinin çalışması ,çevre sıcaklığının yükselmesine ve aşırı yük akımının neden olduğu sıcaklığa bağlıdır. Termik aşırı yük röleleri ;eriyici alaşımlı ve bimetalli olmak üzere 2 alt gruba da ayrılabilir.

Termik Aşırı Akım Rölesi

Bu rölenin bimetalli ve eriyici alaşımlı olmak üzere iki çeşidi vardır. Üç fazlı sistemlerde termik aşırı akım röleleri genellikle her fazın üzerine, nadiren de iki fazın üzerine konur. Bu röleler ya bir kapalı kontağı müşterek olarak kumanda ederler veya herbiri kendisine ait kontağı açarak motoru korumuş olur. Termik aşırı akım röleleri çeşitli akım değerleri için yapılırlar. Her termik aşırı akım rölesi belirli iki akım değeri arasında çalışır. Röle üzerinde bulunan bir ayar vidasıyla, rölenin istenen motor akımına ayarlanması sağlanır.
Eriyici Alaşımlı Termik Birimler
Lehim kabı ,mandallı çarkı belirli bir konumda tutar. Isıtıcı elemandan aşırı motor akımı geçtiğinde lehim yığınını eritir. Bu durumda mandallı çark, eriyen lehim içerisinde serbestçe dönebilecektir. Yay kuvvetinin de etkisiyle mandallı çark dönerek yol vericinin kontrol devresindeki normalde kapalı kontakları açar ve motoru durdurur. Motor tekrar çalıştırılmadan ve aşırı yük rölesi normal konumuna alınmadan önce lehim yığının katılaşması için bir soğuma sürecine ihtiyaç duyulur.
Eriyici alaşımlı termik birimler değiştirilebilir. Bunlar, ısıtıcı eleman ve lehim kabı arasında sabit bir ilişkiyi sağlayan parçalı bir yapıya sahiptir. Sonuç olarak bu birim, alanında çok kullanılabilir yapmak için üretim sırasında ayarlanmıştır. Bu önemli özellik,diğer aşırı yük rölelerinde yoktur. Farklı büyüklükteki motorlara uygun açma akımları elde etmek için geniş bir değiştirilebilir ısıtıcı birim seçeneği sunulmuştur. Bunlar, farklı tam yük akım değerleri olan motorlarda tam bir aşırı yük koruması sağlar.Termik birimler,akım değerine göre ve motrun tam yük akımına uygun olarak seçilir. Motor devresi ile seri bağlandığından ,yol vericiye yerleştirilmiş bu ısıtıcı elemanlar olmadan motor çalışmaz.
Bimetalli Aşırı Yük Röleleri
Bu elemanlar özellikle iki tip uygulamada kullanılmak üzere tasarlanır : Otomatik yeniden kurma ve bimetalli röle uygulamaları. Otomatik yeniden kurma özelliği ,bu elemanın elle kurma işleminin kolayca gerçekleştirilemediği yerlere monte edildiği ve otomatik konumda iken ayarlanabileceğini ifade eder.
Otomatik yeniden kurma konumunda, bir açma işleminin ardından röle soğuduktan sonra röle kontakları otomatik olarak yeniden kapanacaktır. Yeniden kurma butonuna erişmek güç olduğunda bu özellik önemli bir üstünlüktür. Otomatik (iki iletkenli) pilot kontrol elemanlarıyla kullanıldığında, otomatik yeniden kurmalı aşırı yük röleleri tercih edilmez. Çünkü bir aşırı yük nedeniyle kontaklar açıldıktan sonra röle kontakları otomatik olarak bir süre sonra geri kapanacağından ,aşırı yüke neden olan arıza bulunup giderilmeden motor otomatik olarak yeniden çalışacaktır. Aşırı yüke neden olan arıza giderilmediği sürece motorun çalışması tekrarlanacak ve kısa süreli de olsa tekrarlı darbe akımı ve aşırı yük akımının toplam etkisi nedeniyle motor yanacaktır.

Çoğu bimetalli röleler, ısıtıcı birimlerinin normal değerinin %85’inden %115’ine kadarlık değerlerde devreyi açacak şekilde ayarlanabilir. Bu özellik, bir büyük röle yeterli koruma yapmadığında ve kullanılan ısıtıcı birim, gereksiz açıp kapama yaptığı zamanlarda yararlı
Bimetalli rölelerde kontrol devresinin hareketi, birleştirilmiş iki metalin genleşme farkından dolayı ortaya çıkar. Hareket ,ısı altında kaldığında metaller- den birinin diğerinden daha fazla uzamasından dolayı meydana gelir.Bir U şeklin- deki metal şerit bu tip röleyi ayarlamak için kullanılır. U şerit ve U’nun merkezine yerleştirilmiş ısıtıcı bir eleman, ısıtıcı elemanın montaj bölgesindeki değişmelere- bağlı olarak meydana gelebilecek düzensiz ısınmaları dengeler. Bu motor yol vericisi yükle seri bağlandığından, motor çalıştırılmadan önce yol verici, aşırı yük rölesine yerleştirilmiş ısıtıcı elemanlara sahip olmalıdır.

Manyetik Aşırı Akım Röleleri

Manyetik Aşırı Yük Röle bobini; motolarla doğrudan seri yada akım transformatörleriyle dolaylı olarak bağlanır. Sonuç olarak manyetik röle bobini,motor akımını taşıyabilecek kadar büyük sarılmalıdır.Bu tip aşırı yük röleleri,ısıya göre değil akım şiddetine bağlı olarak çalışırlar.
Manyetik aşırı yük rölesi bobin, demir nüve ve kontak olmak üzere üç kısımdan oluşur. Normalde kapalı olan kontak kumanda devresine konur. Rölenin bobini motor akımını taşır.
Aşırı akım rölesinin bobininden normal değerinin üzerinde bir akım geçerse, demir nüve yukarıya doğru çekilir. Demir nüvenin yukarıya doğru hareketi, kapalı kontağın açılmasına sebep olur. Manyetik aşırı yük röleleri şekildeki gibi üç fazlı bir sistemde genellikle her fazın üzerine birer tane, bazen de yalnız iki fazın üzerine birer tane olmak üzere konulur.
Aşırı akım rölelerinin her birinden geçecek aşırı akım, kumanda devresindeki kapalı kontağın ve kontaktörün açılmasına neden olur. Kontaktör devre dışı olunca, güç devresindeki M kontakları açılır ve motor şebekeden ayrılır.
Üzerinden geçen fazla akım nedeniyle atan bir aşırı akım rölesi, kurma butonuna elle basılarak yeniden kurulur. Tabiatıyla aşırı akım rölesini kurmadan evvel, rölenin atmasına neden olan arızayı gidermek gerekir. Bütün takım tezgahlarında ve brülörlerde kullanılan aşırı akım röleleri elle kurulurlar. Bazı ev tipi cihazlarda, örneğin buzdolaplarında kullanılan aşırı akım röleleri, belirli bir sürenin sonunda otomatik olarak kurulurlar. Aşırı akım rölelerini yapan bazı firmalar, röle üzerine bir vida koyarlar. Röle bu vidayla elle veya otomatik kurulacak şekle ayarlanır.
Manyetik aşırı yük röleleri ,devam eden aşırı akımlara karşı büyük motorların sargılarını korumak için de kullanılır. Tipik uygulamaları ,bir taşıyıcı bandın ön kısmı aşırı yüklendiğinde bandı durdurmak ve motor akımından dolayı oluşan torku sınırlamaktır.

Zaman Sınırlamalı Aşırı Yük Röleleri

Zaman geciktirmeli aşırı yük röleleri ,yağ içerisinde bulunan karşıt ağırlık prensibine göre çalışır. Röle bobininden geçen motor akımı, palet üzerinde bir manyetik çekme kuvveti oluşturur. Bobinde oluşturulan manyetik akı,yağa daldırılmış bir pistona bağlı paleti kaldırmaya çalışır. Röle bobininden geçen akım arttığında,manyetik akı da artar. Ağırlık kuvveti yenilir ve palet ve piston yukarı doğru hareket ettirilir. Bu yukarı hareket süresince yağ, piston içindeki geçiş boşlukları arasından geçmeye zorlanır. Sonuç olarak kontakların çalışması geciktirilir. Bir valf diski; pistonda değişik büyüklüklerde bulunan geçiş boşluklarını açmak yada kapatmak için döndürülür. Bu hareket ,yağ akış miktarını değiştirir, böylece zaman geciktirme faktörünü ayarlar. Yukarı doğru hareketin hızı (nüve ve pistonun) doğrudan aşırı yükün değerine bağlıdır. Yük akımı ne kadar büyük olursa ,yukarı doğru hareketi o kadar hızlı olur. Yukarı doğru hareket hızı arttıkça rölenin açma süresi azalır.
Bu ters zaman karakteristiği,rölenin,zararsız geçici aşırı yüklerden yada normal yol alma akımlarından dolayı çalışmasını engeller.Bu durumda çalıştırma bobini,nüve ve pistonu yeteri kadar kaldırıp, aşırı yük kontaklarını çalıştırmadan önce hat akımı normal değerine düşer fakat, aşırı akım uzun süre devam ederse nüve,kontakların çalışmasını sağlayacak kadar çekilir.Hat akımı arttığında, rölenin açma zamanı azalır. Açma akımının ayarı, aşırı yük röle boninine göre palet nüvesi ayarlanarak yapılır. Yağ geçiş kanalları ayarlanarak ve küçük bir yağ deposu kullanılarak hızlı açma sağlanır. Pistonda bulunan bir valf, motoru yeniden çalıştırmak için devrenin ani olarak ilk konuma geri dönmesi sağlanır. Böylece ilk konuma dönmeden önce akım çok düşük bir değere getirilmelidir. Bu hareket, röle motoru hattan ayırdığında otomatik olarak yapılır. Manyetik aşırı yük rölelerinin, hem elle hem de otomatik olarak ilk konumuna geri alınan kontak çeşitleri vardır.

Ani Açmalı Akım Röleleri (Manyetik Açak)

Ani Açmalı Akım Röleleri ;belirli bir yük sınırına ulaşıldığında motoru hemen hattan ayırmak için kullanılır. Örneğin ,bir marangoz makinasına giren bir parça ani akım yükselmesine neden olduğunda, bir ani açmalı akım rölesi motoru ani olarak durdurur. Tıkanma nedeni giderildikten sonra, aşırı yük giderildiğinde röle kendi kendini ilk konumuna geri alacağından motor derhal çalışmaya başlar. Bu tip röleler, bir tıkanmadan dolayı mekanik kırılmaları önlemek için taşıyıcı bantlada kullanılır. Ani açmalı akım röleleri, ters zaman karakteristiğine sahip değillerdir. Bu yüzden bir aşırı yük rölesi gerektiren normal uygulamalarda kullanılmamalıdır. Ani açmalı akım röleleri özel amaçlı röleler olarak düşünülebilir.

Sigortalarla aşırı akım rölelerinin karşılaştırılması
1. Bir motor için en uygun aşırı yük koruması ,özellileri motorun ısınma eğrisine çok benzeyen akım duyarlı bir eleman kullanmaktır. Bu eleman, motor tam yükünü aştığında motor devresini açacaktır. Koruyucu elemanın en uygun çalışma şekli; küçük,kısa ve aşırı yüklerde motorun çalışmasını sürdürmesi,ancak sürekli aşırı yüklerde motoru kısa zamanda devreden çıkarmasıdır. Bu amaçla, çift elementli, zaman gecikmeli sigortalar kullanılabilir ,ancak yenilenememesi ve değiştirilmek zorunda olması, bu elemanların en önemli sakıncasıdır.
2. Sigortaların aksine aşırı yük röleleri normal konumlarına geri alınabilir. Böylece hiç bir parça değiştirilmeden yeniden kullanılabilir
3. Aşırı yük rölelerinin kısa devre koruması yapmadığı unutulmamalıdır. Kısa devre koruması genellikle ayırıcı şalterlerin kutusuna yerleştirilen sigortalar ve devre şalterlari gibi aşırı akım koruyucu elemanların görevidir.

Koruma Röleleri
Sekonder Koruma Yardımcı Röleleri
Gerilim Koruma Röleleri
Motor Aşırı Akım Koruma Röleleri
Zaman Röleleri
Endüstriyel Kontrol Röleleri
Reaktif Güç Kontrol Rölesi

Rölelerle ilgili daha fazla ayrıntı burada.

Benzer Yazılar

• Paralel Port ile Sistem Kontrolü