termik röleler,aşırı akım röleleri ve koruma röleleri

S.D.Ü.
MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ
ELEKTRONİK ve HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ
TESİS ORGANİZASYONU ÖDEVİ
KONU:
TERMİK RÖLELER
AŞIRI AKIM RÖLELERİ
KORUMA RÖLELERİ
HAZIRLAYAN: ALPER KAĞAN YÜCEER
9811008024
ISPARTA-2002
Manyetik Röleler
Röle ,bobinine verilen akım ile devrede anahtarlama görevi yapan bir devre
elemanıdır.
Manyetik röleler ;silindir biçiminde yalıtkan ortası boş bir makaraya sarılmış bobin
,makaranın ortasına geçirilmiş bir ucu ortak kontağa bağlı bir palet ve normalde açık - kapalı
kontaklardan oluşur.
Manyetik röleler bobinine verilen küçük akım değeriyle mıknatıslanarak makaranın
ortasındaki demir nüveyi kendine doğru çeker ve kontaklar konum akım geçişini durdurur.
Normalde açık kontak ise kapanarak akım geçişine izin verir.Verilen akım Elektronik
devrelerde daha çok DC akımdır. Bobinden geçen akım kesildiğinde makaraya sarılmış bobin
mıknatıslığını kaybeder ve palette serbest kalır.Palet bir yay yardımıyla eski konumuna
getirilir.
Manyetik rölelerde akım kesildiğinde mıknasiyetliğin kalmaması için yumuşak demir
nüve kullanılır. Akım kesildiği anda palet ve kontaklar eski haline döner.
Manyetik rölelerde kontaklardan paletin çekilmesiyle ani olarak akım geçişi başlar
veya durur.Bu sırada iki kontak arasında ark meydana gelir.Bunun sonucunda ise kontakların
değme yüzeylerinde zamanla oksitlenmeler meydana gelir.Oksitlenmeyi azaltmak için
kontaklar Platin ,Tungsten ve Bakır üzerine Gümüş kaplanarak imal edilirler.Fakat yinede
belirli zamanlarda kontakların değme yüzeyleri ince bir zımpara veya ince bir eğe ile
temizlenmelidir.
Rölelerin kullanılacağı akım ve gerilimler çok dikkatli incelenmeli bobin ve kontakları
ona göre seçilmelidir. Rasgele bir röleyi incelemesini yapmadan istediğimiz bir devrede
kullanamayız.Rölenin üzerinde genellikle bobininin direnci - akım değeri veya direnci gerilim değeri yada üçü de yazılıdır.
AŞIRI AKIM RÖLELERİ
Aşırı akımların yüke (motor veya devre) vereceği zararları önlemek için
kullanılırlar. Aşırı akım koruma röleleri yaptıkları iş bakımından sigortalara
benzetilebilirler fakat çalışma karakteristikleri bakımından sigortalar sadece hatları
korurlar yük olarak bağlanan elemanı koruyamazlar.
Yük fazla akım çektiğinde çekilen bu fazla akım aşırı akım rölesinden geçeceğinden
aşırı akım rölesinin kontağı çekilir ve böylece yük devreden çıkmış olur.
TERMİK AŞIRI AKIM RÖLESİ
Termik röle ısıtıcı, kontak ve bimetal elemanlardan oluşur. Diğer rölelerden farkı
bimetalin üzerine yerleştirilmiş ısıtıcı yardımıyla çalışmasıdır. Isıtıcı yüke bağlanır. Yükteki
yüksek bir akım ısıtıcıya direkt olarak verilir. Isıtıcı içerisinde bulunan bimetal yapısı itibari
ile genleşme katsayıları farklı iki tür metaldan oluşmuştur. Isı arttıkça genleşme katsayısı
yüksek olan metal bükülür ve kontağı açar. Bu şekilde yük korunmuş olur.
Termik röle kontak kapalı ve açık durumları şekillerde gösterilmiştir. Sekil A bimetalin
kontaklar ile temas halinde olduğunu yani rölenin kapalı olduğunu göstermektedir. Sekil B ise
bimetal sıcaklık vasıtasıyla kontaktan ayrılmış ve röle kontağını açmıştır.
1
2
kontaklar
1
2
kontaklar
bimetal
bimetal
koruyucu tüp
R
R
ısıtıcı
ısıtıcı
3
3
sekil B
sekil A
FAZ DÜZENLEYİCİ RÖLE
fr-02 faz düzenleyici röleleri üç fazlı sistemlerde faz sırasının önemli oldugu
uygulamalar icin üretilmiştir. Eğer R, S, T fazları doğru düzende ise iç röle çekilmez fakat R,
S, T sırası yanlış ise dış röleye elektrik verilir ve yer degiştirmiş olan fazlar röle yardımıyla
yer değiştirtilerek problem çözülür.
Bu tür röleler asansör, su boşaltma pompalarında kullanılır. Şekli aşağıda verilmiştir
internal phase sequence
relay
external phase sequence
relay
Mp
R
S
T
Mp
R
S
T
Mp
Phase-Sequence Relay
BLİNK RÖLE
Ihbar sistemlerinde, akustik ve optik ikazların kesintili çalışması için
kullanılan bir flaşör röledir
A1 ve a2 uçlarına uygun işletme gerilimi uygulandığı anda çalışmaya
başlar, çıkış rölesi ayarlanabilir zaman aralıkları ile 0,5 sn lik impuls lar üretir.
BLINK RÖLE
a1
a2
1
2
3
faz
mp
çikis
0,5 sn
t1
t1=1-10 sn ayarli
t
KORUMA RÖLELERİ
Bağımlı ve bağımsız koruma röleleri enerji dağıtım sistemlerinde transformatör,
jeneratör, enerji nakil hattı gibi ekipmanları kısa devre ve toprak kaçağına karşı
korumak için kullanılırlar. Bu koruma işlemi gerçekleştirilirken göz önüne alınacak
en önemli kural ‘’selektif koruma’’ şartını sağlamaktır. Selektif korumanın amacı
şebekenin herhangi bir bölümünde meydana gelen arızayı minimumda sınırlamaktır.
Bunun için, yalnız arızayı bölümü en kısa zamanda devre dışı bırakmak gerekir.
Selektif koruma planlaması yapılırken devre veya şebekenin tümü göz önünde
bulundurulmalıdır.
test
5
akım
6
2
ani
gecikme
3
1
reset
4
DC
7
koruma rölelerine bir örnek bağımsız sekonder koruma röleleridir.
Şekilden de görüleceği gibi tek bir faz birimi 7 ayrı bölümden oluşmaktadır. Röle
girişindeki akım trafosundan gelen akım bilgisi, ‘giriş devresi’ (2) tarafından filtre edilerek ve
düzenlenerek ‘akım ayar ve start devresine’ (3) ve ani açma devresine (5) iletilir. (3) nolu
devre, giriş devresinden akım bilgisini, ayarlanan akım değeri ile karşılaştırır. Eğer gelen
akım değeri ayarlanan akım değerinden büyük ise, röle üzerindeki ışık söner. Işık söndüğü
anda (4) nolu ‘gecikme zaman devresi’ çalışarak sayma işlemini başlatır. Ayarlanan süre
sonunda, arıza durumu devam ederse çıkış rölesi çektirilir (7) ve koruma fonksiyonu
gerçekleşir
BUCHOLZ RÖLELERİ
Güç transformatörlerinde meydana gelen bir iç arızada, gaz oluşumunun etkilerini
araştıran BUCHOLZ, kendi adıyla anılan bir röleyi gerçekleştirmiştir. Rölenin mekanik
yapısını oluştururken, gaz birikimi ve yağ akış hızı gibi özellikleri değerlendirmiştir.
Basit yapısı nedeniyle ucuz olmasına rağmen iç arızada oldukça süratli bir koruma
elemanıdır. Arıza anından itibaren 50-100msn. İçinde çalışmasının mümkün olduğunu
göstermiştir
BUCHOLZ RÖLESİNİN ÇALIŞMA SEBEBİ
Bucholz rölesinin çalışmasından sonra, rölenin üst kısmında toplanan gazın incelenmesi
halinde, arızanın oluşumu hakkında bilgi edinmek mümkündür. Bu amaca yönelik olarak
Bucholz rölesinin üst kısmı cam kap içine alınır veyahut bu kısma bir gözetleme penceresi
açılır.
Söz konusu cam kap veya gözetleme penceresinden, oluşan gazın miktarı ve renginin
belirlenmesi sonucu arıza hakkında yeterli bir bilgiye sahip olunabilir.
1. Toplanan gaz miktarı arıza büyüklüğü hakkında bilgi verir.
2. Toplanan gazın renginden arıza nedeni büyük ölçüde anlaşılır.
•
Beyaz renkli gaz, kağıt izolasyonunun yandığını
•
Siyah veya gri renkli gaz izolasyon yağının yandığını
•
Sarı renkli gaz ağaç kısımların arızaya uğradığını
•
Renksiz olan gaz ise hava olduğunu belirtir.
EMR (ElectroMechanical Relays)
•
Multi pole özelliği vardır. (Birden çok yük devresini anahtarlayabilirler.)
•
Kullanılma alanı esnektir. (Yüksek güç uygulamalrında kullanılabilirler.)
•
Aşırı yüklenme Overload durumlarında yüksek direnç özelliği göstererek
koruma sağlar. Bir tür koruma rölesi görevi üstlenir.
•
Kontakların direnci çok düşüktür. Öyleki bir yarıiletken kontak direncinden
daha küçüktür. Bu yüzden harici bağlanacak bir soğutucuya ihtiyaç duyar.
•
Yüksek güç uygulamalarında bu avantaj ve dezavantajı sayesinde soğutucu
kullanılmaz ise yarıiletken yapısı bozulur ve kullanılmaz hale gelir.
•
Açık kontaklar arasında yüksek izolasyon direnci ve dielektrik dayanıklılık
özelliği gösterirler.
galvanic separation
contacts
,
relay coil
Control coil voltage
magnetic component
,
Input
output
contact switching
Electromechanical relay
EMR
Bu yüzden elektromekanik röleler aşağıda belirtilen uygulama ve durumlarda
kullanılmalıdırlar
•
Rölenin özel bir amaç yerine geniş bir kullanım alanında kullanılması
gerekiyorsa
•
Kontağa bağlanacak yükün AC veya DC polarizasyonu bilinmiyorsa
•
Aşırı yüklenme durumlarında korunması gereken yüksek maliyetli devreler
varsa
•
Bu tip rölenin kullanılması yarıiletken özelliği yüzünden giriş gücü
ayarlanarak kullanılmalıdır.
SSR (Solid-State Relay)
•
Sınırlı anahtarlama özelliğine sahiptirler. Bu özellikleri kullanılan chip in
boyutuna ve ısıl direncinegöre değişir.
•
AC ve DC anahtarlama için harici anahtarlama elemanlarına ihtiyaçları
vardır.
•
Anahtarlama ömrü tamamen mekanik bir rölenin ömrüne oranla çok daha
uzundur
•
AC uygulamarda özel noktalarda anahtarlama yapabilirler. Örneğin yük
akımı sıfır düzeyine geldiğinde kontak kapatır ve yük gerilimi sıfır
düzeyine ulaştığında kontak açarlar.
•
Koruma devrelerine ve çok hızlı çalışan sigortalar ihtiyaçları vardır.
•
Harici elektriksel faktörlerden (dalgalalanma, keskin artışlar ve güçlü
elektriksel alanlar) fazla etkilenirler.
•
Özel yarıiletken ayırma (galvanic separation) bölümü yük devresinin kapalı
konumunda aktif değildir
•
Dış soğutmaya ihtiyaç duyarlar.
•
Mekanik rölelere nazaran çok sessiz çalışırlar.
•
Uygulama ve reaksiyon hızları yüksektir.
•
Toz, gaz gibi dış etkilerden etkilenmezler.
output
,
Input
,
galvanic separation
intermediate signals
optoelectronics, capacitive
coupling etc
Control coil voltage
contact switching
Solid-state relays SSD
Bazı özel uygulamalarda kullanılmaları daha uygundur.
•
Yüksek anahtarlama hızı ve yüksek frekans istendiğinde
•
Kontaklarda ark ve sıçramaların istenmediği durumlarda
•
Elektronik devrelerin direkt kontrolünün istendiği durumlarda
kullanılmaları uygundur.
Bazı özellikler bakımından SSR ve EMR karşılaştırması tabloda yapılmıştır.
Tablo incelenerek SSR ve EMR hakkında daha detaylı bilgiye sahip
olabiliriz.
KARŞILAŞTIRMA
ELEKTROMEKANİK RÖLE (EMR)
KATI-HAL RÖLESİ(SSR)
karakteristik
SSR
EMR
Kontak konfigürasyonu
-
+
Çoğullanmış kontak
-
+
Anahtarlama özelliği(AC,DC)
-
+
ON durumunda voltaj düşümü
-
+
Sıfır akım/gerilim anahtarlama
+
-
Anahtarlama frekansı
+
-
Röle ömrü
+
-
Yük devresi galvanic
-
+
Aşırı yüklenme yeteneği
-
+
Dalgalanmada gösterdiği
-
+
Giriş gücü
+
-
Cevap verme zamanı
+
-
Kararsız durumlar
-
+
Akım/gerilim sıçramaları
+
-
Boyutlar
-
+
Maliyet
-
+
separation
direnç
KAYNAKLAR:
http://www.schrackrelays.com/pdf/C0_v4bg_2.pdf
http://controlparts.com/klockner.moeller/z00-overload-relays.htm
http://www.ad.siemens.de/cd/sirius/html_76
http://www.electroswitch.com/
Endüstriyel Elektronik--Kadir Çetin