Aşırı Akım Rölesi Nedir? Çeşitleri Nelerdir

Aşırı akım rölesi: Aşırı akımların elektrik motorlarına zarar vermemesi için kullanılır. Bu zararları önlemek için kullanılan cihazlara aşırı akım rölesi denir.

Bir motor besleme devresinde hattın başına konulan elektrik sigortaları sadece hattı korurlar. Motorları korumak için farklı röleler kullanılır.

Aşırı Akım Rölesi Yapısı

Bir fazlı alternatif akım devrelerinde sadece bir iletkene aşırı akım rölesi bağlanır. 3 fazlı devrelerde ise her üç faz iletkenine bağlanır. Bu akım röleleri, kumanda devresindeki devreye seri bağlı (normalde kapalı) kontağı kumanda eder. Aşırı akım rölelerinde akım ayarı, röle üzerinde bulunan ayar vidasıyla yapılır. Motorların anma akımlarına göre belirli sınırlar içinde akım ayarı yapılır.

Aşırı Akım Rölesi Nasıl Çalışır?

Akım değeri normal sınırlarda ise çıkış kontakları çekili konumundadır. Akım ayarlanan değerin üstüne çıktığında çıkış kontakları gecikme süresi bitiminde açılır ve bağlı bulunduğu motor veya sistemi devre dışı bırakır.

Aşırı akım rölesi motor devresine seri bağlanır. Bu akım rölesinden, motorun şebekeden çektiği akım geçmektedir. İlk çalışma anında motorun üzerinden aşırı akım geçtiğinde motora zararı olmaz. Sürekli aşırı akımın geçmesi, motora zarar verebilir.

Bu aşırı akım, motorun ısınmasına ve yanmasına sebep olur. Kısa süreli aşırı akımlarda aşırı akım rölesi, çalışarak motoru devreden çıkarmamalıdır. Örneğin, motor yol alırken kısa sürede aşırı akım çeker. Bu şekilde geçici durumlarda rölenin çalışması, geciktirici bir cihazla önlenebilir.

Sebebi ne olursa olsun motor fazla akım çektiğinde aynı akım röleden de geçer. Böylece aşırı akım rölesinin kontağı açılır. Bu kontak, motor kontaktörünün  enerjisini  keser. Motor devreden çıkar ve  yanmaktan korunur.

Aşırı akım sebebiyle atan akım rölesi, reset butona basılarak kurulumu yapılır. Aşırı akım rölesinin kurulumunu yapmadan önce rölenin atmasına sebep olan arıza varsa giderilir. İş tezgahlarında kullanılan aşırı akım rölelerin kurulumları elle yapılır. Birtakım aşırı akım röleleri üzerlerinde bulunan  vidayla otomatik olarak kurulu konumuna geçer. Elle kurulmuş gibi hazır duruma gelir.

1 – Aşırı Akım Rölesi

• Bağımlı aşırı akım koruma rölesi
• Bağımsız aşırı akım koruma rölesi
• Termik karakteristikli aşırı akım rölesi
• Yönlü aşırı akım rölesi

2 – Mesafe koruma rölesi

3 – Diferansiyel röle

• Bağımlı Aşırı Akım Koruma Rölesi 

Bağımlı aşırı akım ile selektif korumada açma zamanları kısa devre akımıyla bağımlıdır. Bu rölelerde akım ayarı ve açma zaman faktörü ayarı yapılır. Bağımlı röleler şebeke ve motor korumalarında kullanılır. Kısa süre darbeli çalışan motor korumasında ve motorun demaraj akımlarına karşı korumasında uygun röledir.

• Bağımsız Aşırı Akım Koruma Rölesi 

Bağımsız aşırı akım rölesinde zaman ayarı, akım ayarından bağımsız olarak gerçekleştirilir. Bağımlı aşırı akım röleleri ile donatılmış ve şebekeden beslenen bir yüksek gerilim tesisinde, bağımsız aşırı akım röleleri ile selektif koruma sağlanabilir. Böylece zaman ayarları selektiviteyi sağlayacak biçimde yapılmalıdır. Bağımsız aşırı akım röleleri şebeke, generatör ve motor koruması için kullanılır.

• Termik Karakteristikli Aşırı Akım Rölesi

Saniyeler mertebesinde ayarlanan bağımlı ve bağımsız aşırı akım röleler, kısa devre korumasında kullanılır. Ancak bu rölelerin düşük ayarlanmasıyla korunması gerekmeyen küçük yüklerde de sık açmalarla karşılaşılır. Diğer yanda dakikalar mertebesinden aşırı yükler birçok şebeke ve yüksek gerilim tesislerinde her zaman vardır.

Elektronik ve elektromekanik bağımlı bağımlı ve bağımsız röleler de çekme oranı 0,9 sn. olarak düşünüldüğünde her röle çektiği değerden %10-20 oranında daha düşük değerde bıraktığında istenmeyen açmaları önlemek mümkün değildir. Bu sebeple kısa devre röleleri oldukça yüksek akım ve küçük zaman değerlerine ayarları yapılmalıdır.

• Yönlü Aşırı Akım Rölesi 

Tek taraflı beslenen paralel ve ring şebekelerde ve iki taraftan beslenen normal şebekelerde selektif koruma sağlamak için kullanılır. Aşırı akım rölelerinin akım yönüne göre fonksiyon göstermeleri gerekebilir. Paralel çalışan tesislerde ve şebekelerde bu röleleri kullanılarak kısa devrelerde arızalanan bölümün iki yönden beslenmesi önlenir. Böylece aşırı zarar oluşmaz.

2 – Mesafe Koruma Rölesi

Röle ile arıza noktası arasındaki uzaklık, arıza akımı ve geriliminin referans alınarak elde edilen empedansın ölçülmesi ile belirlenir. Böylece kademeli açma sağlanır. Rölede ayarlanan mesafe/zaman karakteristiğine göre; röle, uygun kesiciyi açtırır yada back-up koruma görevi yapar. Mesafe koruma röleleri, birkaç yerden beslenen ağ şebekelerinde, seçici ve hızlı çalışırlar. Yardımcı link hatları gerektirmezler.

3 – Diferansiyel Röle

Akım trafolarının sekonder polarite uçları birbirine ters bağlanır. 180° faz farklı akımların oluşması sağlanır ve bir akım rölesi yerleştirilir. Bu akım rölesine diferansiyel röle adı verilir. Trafoların, kabloların, hava hatlarının, ve alternatörlerin faz sargıları arasında bir izolasyon hatası sonucu oluşan kısa devreleri güvenilir şekilde belirleyen rölelerdir.

Aşırı Akım Rölesi Çeşitleri

Aşırı akım röleleri ikiye ayrılır.

Yapılarına göre aşırı akım röleleri

1. Termik aşırı akım rölesi
2. Manyetik aşırı akım rölesi

1 – Termik Aşırı Akım Rölesi

Motor akımının yarattığı sıcaklığın etkisi altında çalışan aşırı akım rölesine, termik aşırı akım rölesi denir. Termik aşırı akım rölesi üç çeşittir.

• Endirekt ısıtmalı
• Direkt ısıtmalı
• Ergiyici alaşımlı

Endirekt Isıtmalı 

Endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi üç bölümden meydana gelir.

• Isıtıcı
• Bi-metal
• Kontak

Isıtıcı motora seri bağlanır. Isıtıcıdan motor akımı geçmektedir. Motora zarar verebilecek değerde bir akım devamlı ısıtıcıdan geçerse, oluşan ısı bi-metali sağ tarafa doğru büker. Bi-metal kapalı kontağı açarak kontaktör bobinine seri bağlı motoru devreden çıkartır.

Bu durumda motor yanmaktan korunur. Motor akımı kısa bir süre için normal değerinin üstüne çıkarsa, ısıtıcıdan geçen bu akım bi-metali ısıtacak zamanı olmaz. Böylece bi-metal bükülmediği için kontak da açılmaz. Motor için sorun olmayan bu durumlarda, ısının bi-metale iletilmedeki gecikme, aşırı akım rölesinin çalışmasına mani olur.

Direkt Isıtmalı

Endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölelerinin akım değerleri büyüdüğünde, ısıtıcı telin ve bi-metalin ölçüleri de büyümektedir. Büyük akımlar için yapılacak endirekt ısıtmalı termik aşırı akım röleleri kullanışlı ve ekonomik değildir. Bundan dolayı akım şiddeti büyük olan termik aşırı akım röleleri direkt ısıtmalı olarak üretilirler.

Direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölelerinde ısıtıcı eleman yoktur. Motor akımı bi-metal üstünden geçer. Bi-metalin bükülmesine ve kontağın açılmasına sebep olan sıcaklık, bi-metalin içinde olur. büyük akımlar için yapılacak direkt ısıtmalı termik aşırı akım röleleri de aynı sebeplerle kullanışsızdır ve ekonomik değildir.

Termik aşırı akım rölesi bu halde  bir akım trafosu ile yada şönt dirençle birlikte kullanılır. İster akım  transformatörü ve isterse şönt direnç, termik aşırı akım rölesinin çalışma akımını kapasitesini büyütür. Direkt ve endirekt ısıtmalı termik aşırı akım röleleri farklı akım şiddetleri için üretilirler. Her termik aşırı akım rölesi iki akım değeri arasında çalışır. Aşırı akım rölesi, üzerinde olan ayar vidasıyla istenen motor akımına ayarlanması yapılır.

Ergiyici Alaşımlı

Ergiyici alaşımlı termik aşırı akım rölesinin bölümleri;

• Isıtıcı küçük bir tüp
• Kontak bloğu

Isıtıcı elemanın çevrelediği tüpün içerisinde, serbest bir şekilde dönen ikinci bir tüp daha bulunur. İki tüp arasında düşük sıcaklıkta ergiyen bir alaşım vardır. Ergiyici alaşım, iki tüpü birbirine bağlamaktadır. Termik aşırı akım rölesinin ısıtıcısı motor devresine, normalde kapalı kontağı kumanda devresine seri bağlanır. Sebep ne olursa olsun motor aşırı akım çekerse, ısıtıcıdan geçen bu akım tüpteki alaşımın ergimesine sebep olur. Yay sebebi ile içteki tüp ve dişli döner. Normalde kapalı kontak açılırak, kontaktörü ve motoru devreden çıkarır ve motor stop eder. Böylece ısıtıcıdan akım geçmez. Tüpleri birleştiren ergiyici alaşım kısa bir sürede donar. Farklı akım değerlerinde yapılan ergiyici alaşımlı termik aşırı akım rölelerinin akım ayarı yapılmaz.

Motor Devrelerinde Termik Aşırı Akım Rölesi Kullanımı 

Termik aşırı akım röleleri 3 fazlı motor devrelerinde her faz üstüne bir termik aşırı akım rölesi bağlanır. Üç termik aşırı akım rölesi bir kapalı kontağın kumandasını yapar. Motor çalıştığı sürece aşırı akım çekerse, termik aşırı akım rölesinin normalde kapalı kontağı açılırak çalışan kontaktörü ve motoru devreden çıkarır. Bu durumda motor yanmaz.

2 – Manyetik Aşırı Akım Rölesi

Sabit bir demir çubuk çevresine, yalıtkan ile kaplanmış iletken bir tel ile sarılmış manyetik alan oluşturur. Bu durumda karşısında bulunan metali kendisine doğru çekerek çalışan röleye manyetik röle denir. Bobin manyetik alandan etkilenerek çalışan bir cihazdır. Röle firmaları tarafından, nüve yapısı yumuşak demirden imal edilir. Nedeni manyetik alanı kolay oluşturması ve yok etmesidir. Elektromıknatıs gibi çalışma özelliğine sahiptirler. Manyetik röleler çeşitlerine ve kontak sayısına göre belirlenir.

Motor akımının, manyetik etkisi altında çalışan aşırı akım rölelerine, manyetik aşırı akım rölesi denir. Manyetik aşırı akım rölesi üç bölümden meydana gelir;

• Elektromıknatıs
• Kontak
• Geciktirici eleman

Elektromıknatısın bobini güç devresindeki motora seri bağlanır. Bobinden motorun akımı geçer. Aşırı akım rölesinin normalde kapalı kontağı kumanda devresinin girişine konulur. Kontak açıldığı zaman, kumanda devresinin akımı kesilir ve motor stop eder. Kısa süreli aşırı akımlarda, rölenin çalışıp hemen kontağı açması, yağ dolu silindir içerisinde hareket eden bir pistonla önlenmiş olur. Örneğin motorun yol alma sırasında çekilen akımda.

Aşırı akım rölesinin bobininden normal değerinin üstünde bir akım geçtiği zaman, bobin demir nüveyi yukarıya çeker. Silindir içerisindeki piston sebebi ile, demir nüvenin hareketi yavaşlar. Bundan dolayı aşırı akım rölesinin kontağı hemen açılamaz. Eğer bobinden geçen aşırı akım normal değere düşmez ise, bir zaman sonra kontak açılır. Yağ dolu silindir içerisinde hareketli pistondan oluşan geciktirici eleman, kısa süreli aşırı akımlarda, rölenin çalışmasına mani olur.

 

Manyetik aşırı akım rölelerinde akım ayarı, demir nüvenin bobine göre olan durumunu değiştirerek gerçekleşir. Örnek olarak bobin sabit tutularak demir nüve aşağı doğru kaydırıldığında, aşırı akım rölesinin devreyi açma akımı büyür.

Motor Devrelerinde Manyetik Aşırı Akım Rölesi Kullanımı 

Manyetik aşırı akım röleleri üç fazlı motor devrelerine üç faz üzerine bağlanır. Akım rölesi, bir kapalı kontağı kumanda eder. Motor çalışırken uzun süre aşırı akım çektiğinde, manyetik aşırı akım rölesinin normalde kapalı kontağı açılır. Çalışan kontaktör ve motor devreden çıkarak  motorun yanmasına engel olunur.

Aşırı Akım Rölesi Bağlantı Şeması

Bağlantı şemasında görüldüğü gibi aşırı akım röleleri motor devresine seri bağlanır ve üzerinden motor akımı geçer. Motorda yol alma anında çektiği kısa zamanlı aşırı akımlarda sargılar zarar görmez. Bu halde rölenin devreyi açmaması istenir. Rölenin devreyi açması, geciktirici bir sistem ile önlenmiş olur.

Aşırı Akım Rölesi Montajı

Aşırı akım rölesi, raya yada yüzeye montaj yapılır. Yüzeye montaj yapılırken işaretlenen nokta matkapla delinir, tornavidayla montajı yapılır. Röle fiyatları kontak yapılarına, markasına, büyük ve küçük olmasına, kontakların akım taşıma özelliğine bağlı olarak değişir.