Ünite 3: Kumanda Devre Elemanları-II

İşletmelerde motorların bazı iç ve dış etkilerden dolayı yanması veya arızalanması iş akışının sürekliliğini aksatır ve işletmelerin büyük ekonomik zarara uğramasına sebep olur. Bu istenmeyen durumu önlemek için sistemde motorlar uygun koruma elemanları ile korunmalıdır.

Sinyal Lambaları

Bir kumanda devresinin veya elemanın çalışıp çalışmadığını, devrede enerji akışı olup olmadığını ışıkla gösteren elemana sinyal lambası denir. Sinyal lambaları kumanda devrelerinde en çok kullanılan elemanlardan biridir. Sinyal lambası olarak 6V ile 380 V arası standart gerilimlere uygun neon lambaların yanında 36 V gibi düşük gerilimli kumanda devrelerine uygun akkor flemanlı lambalar da kullanılır. Farklı renkte ve tipte sinyal lambası elde etmek için, duy sabit kalmak şartıyla lamba üzerindeki cam renklendirilmektedir. Sinyal lambaları kumanda devresinde çoğunlukla kontaktör veya röle gibi kumanda devre elemanları kontakları üzerinden çalışır. Ana pano veya kumanda merkezlerinde, işletmelerde makine takibi için sinyal lambaları kullanılır. Elektrik tablolarına bağlamada, sinyal lambasının gövdesi tablonun arka tarafında kalır. Sinyal lambasının bombeli ve renkli camı tablonun ön yüzünde bulunur.

Kontaktörler

Elektrik devrelerinde akımları açıp kapamaya, taşımaya ve kesmeye yetenekli tahrik sistemi ile uzaktan kumanda edilebilen büyük güçteki elektromanyetik şaltere kontaktör denir. Kullanım yerleri çok çeşitlidir; elektrik motorlarına yol verilmesinde, kompanzasyon, ısıtma cihazlarının devreye girip çıkması gibi neredeyse bütün devrelerde ve sistemlerde kullanılırlar. Rölelerde olduğu gibi kontaktörler de elektromıknatıs, palet ve kontaklar olmak üzere üç kısımdan oluşur.

Elektromıknatıs bir demir nüve ve üzerine sarılmış bobinden meydana gelir. Bobine gerilim uygulandığında geçen akım, manyetik alan oluşturarak mıknatısiyet meydana getirir. Kontaktör bobinleri de doğru veya alternatif akımla çalışırlar. Her iki akımla çalışacak kontaktörlerin demir nüveleri genellikle E şeklinde yapılırlar.

Kontaktör nüvesinin hareketli kısmına palet denir. Demir nüvenin mıknatıslanması ve yayların itmesi sonucu hareket eder. Palet üzerine kontaklar monte edilmiştir. Palet, yerçekimi kuvvetiyle veya bir yay aracılığı ile demir nüveden uzakta bulunur.

Kontaklar akım devresinde karşılıklı olarak yerleştirilmiş metal alaşımlı, manyetik bir tahrik sistemi aracılığı ile açılıp kapanan anahtarlardır. Kontakların yapımında genellikle gümüş, grafit, nikel, wolfram, bakır, kadmiyum, tungsten ve molibden'den yapılmış alaşımlar kullanılır. Kontaktörde Güç kontakları (Ana Kontaklar) ve Kumanda kontakları (Yardımcı kontaklar) olmak üzere iki tip kontak mevcuttur. Bunlardan Güç kontakları, ana akım yolu üzerinde bulunur ve yük akımını taşırlar. Yardımcı kontaklara göre yüksek akıma dayanıklı olup, motor vb. alıcıları çalıştırmak için kullanılırlar. Bu nedenle yapıları büyüktür. Kumanda kontakları ise, isminden de belli olduğu üzere kumanda sisteminde kullanılır ve kumanda devresinin akımını taşırlar. Termik aşırı akım rölesi, zaman rölesi, ısı kontrol rölesi, mühürleme vb. gibi düzeneklerin çalıştırılmasında görev yaparlar. Dört tip kumanda kontağı vardır. Bunlar; kapatıcı kontak, açıcı kontak, enversör kontak ve silici kontak.

Kontaktörün çektirme bobinine enerji verildiğinde, alt gövde silisli sacları üzerinde bir manyetik alan indüklenir. Bu manyetik alan üst gövde silisli saclarını kendisine doğru çeker. Üst gövde silisli sacları üzerinde bulunan hareketli kontak bloğuna monte edilmiş olan hareketli kontak baralarıyla birlikte aşağıya doğru çekilir. Bu çekilme işlemi sonunda, hareketli kontaklar sabit kontaklara temas eder, bu arada açtırma yayının mukavemetini de yenerek silisli saclar birbirleriyle yüzeysel temas sağlarlar. Böylece devre tamamlanarak akım iletilmiş olur.

İşletmelerde çalışma esnasında kontaktörler hatalı kullanımlar ve işletme şartlarına uygun olmayan çalışma şekli dolayısıyla arızalanabilir. Bu yüzden sisteme ve işletmenin bulunduğu ortama göre doğru kontaktör seçilmelidir. Kontaktör seçiminin en önemli noktalardan birisi, yükü iyi anlayabilmek ve ani yük karakteristik büyüklüklerini iyi tespit edebilmektir. Kontaktörler akım cinsine göre doğru akım ve alternatif akım kontaktörleri; imalat durumuna göre elektromanyetik, basınçlı havalı ve elektro-pnomatik kontaktörler; kullanıldığı yere göre ise güç ve yardımcı kontaktörler olarak sınıflandırılırlar.

Selenoid Valfler

Elektrik enerjisiyle çalışan elektromanyetik musluklara veya vanalara, selenoid valf adı verilir. Selenoid valfler, hava, gaz, su, yağ ve buhar gibi akışkanlar için kullanılırlar. Elektrik akımının manyetik etkisinden yararlanılarak yapılan selenoid valfler ile elektrik enerjisi doğrusal hareket enerjisine dönüştürülür. Bir selenoid valfte bulunan önemli parçalar, bobin, diyafram, kapak gövde olarak sıralanabilir.

Sigortalar

Sigortalar, devreyi normal çalışma akımının üzerindeki daha büyük akımlara, kısa devrelere ve insanları meydana gelecek muhtemel kazalara karşı koruyan bir devre elemanıdır. Devreye seri olarak bağlanır ve öngörülen devre şartlarında (örneğin, üzerinde yazılı değerden fazla akım geçtiğinde) akımları otomatik olarak keser. Sigortalar, buşonlu, otomatik ve bıçaklı sigortalar olmak üzere üç tiptir.

Buşonlu sigorta, koruma görevini üzerinden geçen akım değeri öngörülen belli bir değeri belli bir süre aşması durumunda içerisinde bulunan telin erimesiyle devreyi kesmek suretiyle gerçekleştirir. Otomatik sigortalar, anahtarları sayesinde bağlı bulundukları devrenin kolayca açılıp kapanmasını sağlamak suretiyle bağlı bulundukları devreyi koruyan sigortalardır. Herhangi bir arıza durumunda otomatik sigortanın anahtarı aşağı iner, devreyi açar ve anahtar yukarı kaldırılarak sigorta yeniden devreye sokulur. Bıçaklı sigortalar ise buşonlu ve otomatik sigortaların kullanılamayacağı 100 amper ve daha yukarı değerlerde olan akımları kesmek için kullanılan sigortalardır.

Koruma Röleleri

Kumanda devrelerinde temel eleman motordur. Çünkü sistemlerdeki amaç motor tarafından üretilen mekanik enerjiyi farklı çalışma alanlarında kullanmaktır. Motorda meydana gelen herhangi bir arıza sistemin tamamen durmasına neden olacağından, motorun korunması kumanda devrelerinin düzgün çalışması bakımından çok önemlidir. Koruma röleleri asenkron motorların arızalanmasını önlemek için kumanda devresine eklenir. Beş çeşit koruma rölesi bulunmaktadır. Bunlar: aşırı akım rölesi, gerilim koruma rölesi, faz sırası rölesi, faz koruma rölesi, frekans koruma rölesi.

Elektrik motorlarını aşırı akımlardan korumak için kullanılan elamanlara aşırı akım rölesi adı verilir. Kumanda devrelerinde kullanılan diğer bir koruyucu eleman olan sigortalar çalışma karakteristiği gereği motor koruma için kullanılamazlar. Aşırı akım röleleri manyetik ya da termik esaslı olabilir. Manyetik aşırı akım röleleri, elektrik akımının manyetik alan etkisiyle çalışan rölelerdir. Termik aşırı akım rölesi ise, motor akımının yarattığı ısının etkisiyle çalışan aşırı akım röleleridir. Asenkron motorlarda % 8-10 luk gerilim değişmeleri motoru etkilemez. Ancak gerilimin bu sınırları aşması istenmeyen bir durumdur ve motora zarar verir. İstenmeyen bu durumu önlemek için gerilim koruma röleleri kullanılır. Faz sırası rölesi ters fazın kritik önem taşıdığı üç fazlı sistemlerin korunmasında kullanılan; R, S, T fazlarının faz sırasını kontrol eden elektronik bir röledir. Girişine gelen R, S, T fazları doğru sıralandığı takdirde röle çeker ve motor çalışır. Eğer fazlar ters ise röle bırakır, motor çalışmaz. Üç faz ile çalışan motorlarda R-S-T fazlarından birisi kesildiğinde motor çalışmaya devam eder. Ancak bu çalışma şekli, son derece tehlikeli ve istenmeyen bir durumdur. Faz koruma röleleri, üç fazlı motorların iki faza kalması veya fazlardan birisinin geriliminin nominal değerinin %20 altına düşmesi veya yükselmesi gibi durumlarda koruma rölesi olarak kullanılır. Frekans koruma rölesi, bağlı olduğu sistemi, şebeke geriliminin frekans değişimlerine karşı korur. Frekans, ayarlanan alt ve üst sınırlar dışına çıktığında ayarlanan gecikme süresi sonunda röle kontakları pozisyon değiştirir.

Termistörler

Sıcaklıkla direnci değişen, yarı iletken elemanlara termistör adı verilir. Sıcaklık ve direnç ilişkisi dikkate alınarak kontrol ve kumanda devrelerinde sıkça kullanılan termistörlerin NTC termistör (Negatif sıcaklık katsayılı) ve PTC termistör (Pozitif sıcaklık katsayılı) olmak üzere iki çeşidi vardır. Bir kumanda devresinde termistör ile termik rölenin beraber kullanılması çok faydalıdır. Bu kullanım ile kesintisiz işletmelerde aşırı yükten meydana gelen aşırı akıma karşı, sık duruş ve kalkışlardan doğan ısınmaya karşı, uzun yol alma ve frenlemeden doğan ısınmaya karşı korunma sağlanır. Bunun yanında yüksek ortam sıcaklığı ve motor soğutmasının tam olmadığı durumlarda meydana gelecek ısınmaya karşı, stator ve rotor arasındaki ısınma ve soğuma farklılıklarında meydana gelecek ısı artışına karşı da tam koruma sağlanır.