Direk tipi trafolu tüketicilerin haricî olan ölçüm panolarında devre kesici olarak kullanılan şalterlere, ana şalter denir.

Ana Şalterin Görevi

Bu şalterler, kompakt (termik- manyetik) tipte olmalıdır. Kesici, normal işletme şartlarında devreyi kapamaya, kesmeye ve bu devrenin akımını taşımaya, kısa devre ve aşırı akım gibi normal dışı şartlarda ise devreyi otomatik olarak kesmeye yarayan mekanik bir açma-kapama cihazıdır. Devre kesicilerin devreyi açma-kapama işleminden başka en önemli
fonksiyonu, normal dışı şartlarda devreyi korumalarıdır.

Devre kesiciler

Ana Şalterin (Kompakt) Yapısı

Ana şalter (termik-manyetik) bölümleri şunlardır:

  • Gövde ve kapak: Gövde ve kapak malzemesi olarak EN 605 12-20-2 standardına göre cam elyaflı polyester reçinesi kullanılmıştır. Literatürde BMC (Bulk Moulding Compound) olarak adlandırılan bu malzeme, günümüzde elektriksel ve mekaniki değerlerinin yüksek olması nedeniyle tercih edilmekte, 160 °C’lik sıcaklığa sürekli olarak dayanabilmektedir. IEC 695-2-1’e göre 960 °C sıcaklıktaki kızgın tel değdirildiğinde alev almamaktadır.
  • Bimetal: Bimetal, ısı karşısında uzama kat sayıları farklı iki plaka hâlindeki metalin birleştirilmesiyle oluşan bir malzemedir. Kesici içinden geçen akım, bimetali ısıtır. Bu ısının etkisiyle bimetal daha az uzayan kısım üzerine doğru eğilir. Kesici içinden geçen akım arttığında oluşan ısı da arttığı için bimetal daha fazla ısınır ve daha çok eğilir. Böylece açtırma mekanizmasına kumanda ederek kesicinin açmasını sağlar.
  • Kontaklar: Termik manyetik şalterlerin en önemli parçası kontaklarıdır.Kesicilerde kesilen ve taşınan akım değerleri ile konstrüksiyon göz önünealınarak kontak alaşımı belirlenir. Daha çok gümüş, grafit, nikel ve wolframalaşımlı kontaklar kullanılır. Sabit kontaklarda daha yumuşak yapıda olangümüş-grafit, hareketli kontaklarda ise daha sert bir alaşım olan gümüş-wolfram kullanılmıştır. Devre kesicinin hareketli kontakları % 50 gümüş % 50 wolfram alaşımlı, sabit kontakları % 95 gümüş % 5 wolfram alaşımlı olarak imal edilmektedir. Ayrıca hareketli kontakların yapısı bombelidir. Her açma kapamada bombeli ve sert alaşımlı kontaklar, yumuşak sabit kontaklar üzerinde yer yapar. Bu sayede iyi bir örtüşme sağlanarak en düşük geçiş direnci oluşturulmaya çalışılmıştır.
Termik manyetik şalter kontakları

Daha yumuşak yapıda olan gümüş-grafit alaşımlardan yapılmış kontaklar sabit (alt) kontaklarda, daha sert olan gümüş-volframlı kontaklar ise hareketli (üst) kontaklarda kullanılır.

  • Seperatör: Hareketli kontak, sabit kontaktan ayrılırken kontaklar arasında bir süre havadan akım akmaya devam eder, buna ark adı verilir. Bu arkın çok kısa bir sürede söndürülmesi gerekir. Seperatörler, enerji altında çalışan kesicinin açılması esnasında oluşan arkı söndürmek için kullanılır. Arkın etrafında oluşan manyetik alan, oluşan arkı seperatörlere doğru iter. Böylece arkın boyu uzar ve incelir, seperatör plakaları arasında bölünerek kopar. Devre kesicilerde, seperatör yan duvarlarında kullanılan malzemenin özelliğinden dolayı, arkın oluşturduğu yüksek sıcaklık neticesinde bir gaz çıkar. Bu çıkan gazın arkın söndürülmesinde önemli bir etkisi vardır.
Termik manyetik şalterde kontaklarda oluşan ark

Arkın söndürülmesi

Seperatör

Termik manyetik şalter iç yapısı

Ana Şalterin Çalışma Prensibi

Termik manyetik (kompakt) şalterler daha önceden de belirtildiği gibi iki türlü koruma sağlamaktadır. Bunlar termik ve manyetik korumadır.

  • Termik koruma (aşırı yük şartlarında koruma): Termik koruma devreyi aşırı yüklere karşı korur. Bu koruma işlemini sıcaklık değişimlerinde uzama kat sayıları birbirinden farklı iki metalin birleştirilmesiyle oluşan bimetal denen bir malzemeden faydalanarak yapar. Bi-metal ısıtıldığında uzama kat sayısı daha az olan metale doğru bükülür. Aşırı yüklenmelerde akım nominal akım değerinin üzerine çıkar, akımın artmasıyla doğru orantılı olarak kontaklardaki ve bimetal üzerindeki sıcaklık artar. Böylece bimetaller artan sıcaklıkla beraber bükülerek kesici mekanizmasının açılmasına yardımcı olan bir tırnağı kurtararak kesiciyi devre dışı bırakır. Şalterin devreyi aşırı yüklenmelere ve aşırı akımlara karşı korumasını sağlar.
Nominal ve aşırı akım farkı

Kısa devre akımı oluşumu

Kompakt şalterde termik koruma işlevi (aşırı yük için)

  • Manyetik koruma (kısa devre şartlarında koruma): İki iletkenin birbiriyle teması veya toprakla teması hâlinde kısa devre oluşur. Kısa devrede aradaki direnç sıfıra çok yakın bir değerdedir. Bu nedenle kısa devre akımı normal işletme akımının binlerce katına ulaşabilmektedir. Kısa devre akımı önlenmemesi hâlinde son derece zararlı ve tahrip edicidir. Bundan dolayı çok kısa bir süre içerisinde devrenin açtırılması gerekmektedir. Şalterin üzerinde 25 bulunan manyetik mekanizmada kısa devre sırasında büyük bir manyetik alan endüklenir bu manyetik alanın oluşturduğu kuvvetle sabit nüve hareketli nüveyi hızla kendisine çeker, hareketli nüve bu hareketi sırasında açtırma mekanizmasına hızla çarparak sistemi anında açtırır.

Termik ve manyetik korumanın yanı sıra limitör özelliği en önemli koruma sistemidir. Limitör özelliği olarak da adlandırılan akım sınırlama özelliğinde sabit kontağa verilen U formu sayesinde kontaklardan akımlar ters yönde akar. Kısa devre esnasında sabit kontakla hareketli kontak arasında oluşan ters manyetik alan etkisiyle aralarında bir itme kuvveti
oluşur ve hareketli kontak sabit kontaktan ayrılır, araya ark direncinin de eklenerek kısa devre akımını % 75 oranında azaltarak şalterin ve devreye bağlı cihazların kısa devre esnasında zarar görmesini engeller.

Kontaklarda limitör özelliği

Günümüzde termik-manyetik devre kesiciler limitörlü olarak yapılmaktadır. Bu tip devre kesicilerin çalışma prensibi şu şekildedir:

Kesici kol ile açılıp kapatılırken hareketli kontak, ON pozisyonunda poz-1’de; OFF pozisyonunda ise poz-3’te durmaktadır (Şekil 1.12’ye bakınız.). Limitör özelliği olmayan bir kesici devresinde herhangi bir kısa devre meydana geldiğinde oluşan kısa devre akımı, salıcılar sayesinde kesici mekanizmasını harekete geçirerek kesiciyi açar ve kesici kolu da
trip pozisyonuna gelir. Bu süre kesicilerde 10- 20 msn. arasında değişir. Limitörlü kesicilerde ise ilave olarak kısa devrenin oluşturduğu zıt manyetik alan, hareketli kontağı poz-1’den poz-2’ye getirir ve kontak bu pozisyonda kalır yani kontak kendiliğinden tekrar ON pozisyonuna gelmez. Hareketli kontağın açılmaya başlaması kısa devrenin daha birinci
milisaniyesinde başlar. Kontağın poz-2’ye gelmesi ilk iki milisaniyede, arkın komple kesilmesi ise en fazla 5-6 milisaniyede biter.

Limitörlü şalterde kısa devrenin oluşturduğu manyetik alan sabit ve hareketli kontakların tasarımından dolayı kontaklar arasında zıt bir kuvvet oluşturur. Bu kuvvet hareketli kontağı sabit kontaktan kısa devrenin birinci milisaniyesinden itibaren ayırmaya başlar. Kısa devrenin başlamasıyla aynı anda harekete geçen manyetik salıcılar ise kesici mekanizmasını OFF pozisyonuna ve kesici kolunu da trip pozisyonuna getirir. Hareketli kontağı sabit kontaktan ayıran akım, beklenen kısa devre akımının sekiz, hatta onda biri kadar düşük bir akımdır.

Beklenen kısa devre akımı, limitör özelliği olmasaydı devreden sürekli geçecek bu da şalterin koruduğu devreye zarar verecektir. Aynı zamanda limitör özelliği şalterin 10- 20 msn. olan kısa devre açma süresini 5 msn.lere kadar düşürür. Bu özellik sayesinde oluşan kısa devre akımı, tepe değerinin onda biri mertebesinde ve 5 msn. gibi daha kısa bir sürede geçecektir. Bu da şalterin bağlı olduğu devredeki çok değerli trafoları, kabloları ve cihazları koruyacaktır. Meydana gelen arklar daha düşük seviyede kaldığı için hayati emniyet garanti altına alınacaktır.

Limitör özelliği sabit kontağa yatay U formu verilerek yapılır ve kısa devre akımını yaklaşık % 75 oranında sınırlar. Örneğin, 100 kA kısa devre akımında devreden 25 kA akım geçer.

Kompakt şalterlere yukarıdaki özelliklerin yanı sıra uzaktan kumanda kurma motoru mekanizması, düşük gerilim bobini, açtırma bobinleri, yardımcı kontak blokları ve şu an piyasadaki birçok şalterde olmayan alarm kontak blokları gibi ek özellikler eklenebilir.

Limitörlü ve limitörsüz şalterlerin farkı

Kesici ilave düşük gerilim bobini ve yardımcı kontak bloku

Similar Posts

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir