Kaçak Akım Rölesi Nedir? Ne İşe Yarar? Çalışma Prensibi

Kaçak akım rölesi nedir: Devrede oluşan kaçak akımı algılayıp tespit eden açma yaparak insanları ve tesisatı korur. Bu cihazlara kaçak akım rölesi denir.

Kaçak akım rölesi; faz ve nötr iletkenleri arasında bir dengesizlik yani fark oluştuğunda devreyi açan anahtardır. Elektrik literatüründe kaçak akım anahtarı/sigortası veya kısaca KAKR olarak da adlandırılır.

 

Kaçak akım; elektrikle çalışan cihazların iletkenlerinin veya enerji altındaki parçalarının yalıtkanlıklarının bozulmasıdır. Bunun sonucunda cihaz gövdesinde oluşan istenmeyen akımdır.

Kaçak Akım Rölesi Ne İşe Yarar? 

Kaçak akım rölesi görevi nedeni ile elektrik tesisatında hayati bir önem taşır. Dünya standartlarına göre kaçak akım röleleri 30 mA ve 300 mA olarak üretilir. Yani eğer kaçak akım rölesi 30 mA ise faz ve nötr arasındaki akım farkı 30 mA değerini aştığında röle atacaktır. Böylece devredeki enerjisini kesecektir. Bu standartların uygulanmasının tek sebebi insan sağlığını korumaktır. Çünkü kaçak akım belirli bir değere ulaştığında insanları sakatlayabilir yada öldürebilir.

Kaçak Akım Rölesi Çalışma Prensibi

Kaçak akım rölesi, bir tesisatın hattından gelen ve giden akımların toplamının sıfır olması esasına göre çalışır. Tesisatın bir yada üç fazlı olması sonuç açısından değişmez. Kaçak akım rölesinin akım bobini, bir fazlı devreler için, faz ile nötr, içerisinden geçecek biçimde bağlanır. Bu durumda tesisata gelen ve giden akımların bileşkesinden etkilenir.

Aşağıda verilen şeklimizde toprak kaçak akım koruma rölesinin yapısı görülmektedir. Akım taşıyan iletkenler bir toroidal yapı içinde geçirilerek faz ile nötr iletkenleri arasındaki denge ölçülür. Tek fazlı dağıtımda faz ile nötr arasında aritmetik toplam, faz sayısı birden çok ise dağıtımda vektörel toplam alınır. Normal durumlarda bu toplam sıfıra eşit olur, yani toroide giren ve çıkan akımlar eşittir. Bu yüzden toroid üstünde bir manyetik akı meydana gelmez ve (EMK) elektro motor kuvveti sıfırdır.

Herhangi bir toprak kaçağı meydana geldiği sırada I faz ≠ I nötr eşitsizliği oluşur. Bu durumda toroid üstündeki denge bozulur. Oluşan fark akımı sebebiyle bir EMK indüklenir. Böylece toroid üstünde bir akı oluşur. Bu akı da algılama sargısı üstünde akıma dönüşür. Ölçme yönündeki mıknatısı açacak manyetik güce ulaştığı zaman kaçak akım koruma rölesi kontakları açılır ve devrenin enerjisi kesilir.

Kaçak akım rölesinin açma süresi EN 61008 standartlarına uygun bir şekilde belirlenir. Oluşan elektomotor kuvvet (EMK) (EMK), kaçak akım rölesinin açma sınırına ulaştığı zaman devreyi otomatik olarak keser. (30ma kaçak akım rölesi faz ve nötrü beraber.) 300ma’ de devreyi açan kaçak akım rölesine de yangın koruma rölesi denir.

Kaçak Akımın İnsan Üzerindeki Etkileri 

• Akım değeri
• Akımın geçiş süresi
• Vücutta izlediği yoldur

İnsan vücudundan geçen 50 Hz’lik alternatif akımın etkileri

• 1 mA’ de: His kaybı, karıncalanma olabilir.
• 5 – 15 mA’ de: Düşük bir ihtimal çarpılma hissi, yaralanma olmayabilir. Elde uyuşma hissi, elin ve kolun hareketi zorlaşır.
• 6 -30 mA’ de: Acı veren şok, kas kaybı, donma, kişi kas kontrolü yaparak kurtulamaz.
• 50- 150 m A’de: Çok acı duyulur, solunum problemi, kasılmalar, ölüm gerçekleşebilir.
• 1000- 4300 mA’ de: Kalbin kan pompalaması bozulur, kasılmalar meydana gelir. Sinirler zarar görür, yüksek ölüm riski vardır.
• 10000 mA’ de: Kalp durur, yanıklar meydana gelir, ölüm kaçınılmazdır.

Buradan da görüldüğü gibi akımın çok küçük değeri bile kalbin durmasına ve sonuçta
ölmesine sebebiyet vermektedir. Elektriğe maruz kalan kişinin vücudundan akacak olan
30 mA kaçak akımdır. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu verilerine  göre solunum ve kan dolaşımı için sınır değer olarak verilmiştir.

• Temas gerilimin etkisi

Temas geriliminin güvenlik eğrisi, hayat ile ölüm arasındaki sınırı belirler. Bu gerilimin insan vücuduna zarar vermeyecek maksimum değeri, kaçak akımın eşik değeri 25 37 mA kabul edilir. Kişinin bulunduğu ortama göre değişen iç direncinden hesaplanır. Normal şartlarda yetişkin bir insanın iç direnci 2 kΩ’dur. Nemli ortamda bu direnç 2 kΩ’a, ıslak ortamda ise 480 Ω’a kadar düşer.

Temasların tanımı

Genel olarak iki tip temas tanımlanır. Bunlar doğrudan temas ve dolaylı temas.
Doğrudan temas, bir insanın işletmeye tabi olan gerilim taşıyan parçalara direkt temas
olayıdır. Bu durumda kaçak akım, insan vücudu üzerinden toprağa akarak devresini
tamamlar.

Dolaylı temas, gerilim altında çalışan bir cihazda yalıtım hatasından dolayı bir kaçak oluşabilir. Kaçak akım oluştuğunda topraklama direnci üzerinden devresini tamamlar. Bu durumda arızalı cihaza temas eden bir insan, paralel olarak hata akımı devresine girer.

Kaçak Akım Rölesinin Açma Süresi

Kaçak akım koruma rölesi tepki süreleri kaçak akım koruma röleleri IEC /EN 61008 standartına göre belirlenmiştir. Hata akımının büyüklüğüne göre açma yapması gereken maksimum açma sürelerine uyumlu olarak çalışır.

Maksimum açma zamanları, çarpılmaları ve yaralanmaları önleyecek şekilde belirlenir. Bir insan vücudunun 50 Hz AC akımına olan hassasiyeti baz alınır (IEC 60947- 1).

Kaçak Akım Rölesi Bağlantısı

Montaj sırasında

• Kofrelere yangın koruma, sayaç kolon devrelerine ise eşikli, amper değerleri
  yeterli büyüklükte olan kaçak akım koruma şalterleri kullanılmalıdır.
• Nötr iletkeni izole olarak çekilmeli ve hiçbir yerde (şalter ile yük arasında)
  topraklanmamalıdır.
• İki kutuplu kaçak akım koruma şalterinde faz ve nötr iletkeni, 4 kutuplu kaçak
  akım koruma şalterinde tüm fazlar ve nötr iletkeni şalter ile
  irtibatlandırılmalıdır.
• Kaçak akım koruma şalterinden geçen akım, şalterin nominal akımını
  aşmamalıdır.
• Topraklama direnci, 30 mA’lik kaçak akım koruma şalteri için maksimum 2160
  Ω, 300 mA’ lik, kaçak akım koruma şalteri için de maksimum 216 Ω olmalıdır.
• Tesisata bağlı kaçak akım koruma şalterinin çalışmasını kontrol etmek için test
  “T” butonuna basılmalıdır. Cihaz devreyi açmalıdır. Cihazı test etmek için faz-nötr iletkenleri kesinlikle kısa devre edilmemelidir.

Kaçak Akım Rölesi Testi Nasıl Yapılır?

Kaçak akım koruma rölelerine periyodik bakım gereklidir.  Periyodik bakım beş yılda bir yetkili elektrikçi tarafından yapılmalıdır. Tüketici tarafından ayda bir kere cihazın ön yüzündeki test butonuna basıp cihazın çalışmasını kontrol edilmelidir.

Test butonuna basıldığı zaman cihazın mandalı aşağıya düşer, OFF konumuna gelir ve tesisatın geri kalanı enerjisiz kalır. Eğer bunlar oluyorsa röle elektrik tesisatına düzgün bir şekilde bağlanmış demektir. Test butonuna basıldığı zaman bir değişiklik olmuyorsa cihaz ile ilgili bir sorun var demektir. Bu durumda yetkili kişiye başvurulmalıdır.

Kaçak Akım Neden Atar?

Kaçak akım anahtarı yalıtım hatalarından doğan hataları algılayarak kaçak seviyesi tehlikeli sınırları geçtiği zaman açma yapar. Herhangi bir toprak kaçağı meydana geldiği sırada I faz ≠ I nötr eşitsizliği oluşur. Bu durumda toroid üstündeki denge bozulur. Bundan dolayı da kaçak akım rölesi atar.  Bu durum rölenin üzerinde yazan 30mA veya 300mA gibi kaçak akım sınırlarının aşılmasıdır. Bu akım dereceleri aşıldığında çok hızlı bir şekilde reaksiyon verir. Böylece devrenin enerjisini keser.

Kaçak Akım Rölesi Seçimi

Kaçak akım röle çeşitleri orta ve yüksek hassasiyette üretilirler. Orta hassasiyetli röleler 100-300-500-1000 miliamper. Yüksek hassasiyetli röleler ise 3-10 miliamper dolaylarındadır.

Kaçak akım koruma rölesi seçiminde 4 temel kural vardır.

Kutup Sayısına Göre

Kaçak akım koruma rölesi 2 yada 4 kutuplu olur.

• 2 Kutuplu; monofoze şebekelerde 2 kutuplu (faz+nötr) tesisatlar da kaçak akım rölesi,
• 4 Kutuplu; trifaze şebekelerde 4 kutuplu  (RTS + nötr) kaçak akım rölesi kullanılır.

Hassasiyetlerine Göre

• 30mA: İnsan koruması için kullanılan modeldir (insan koruma)
• 300mA: Teçhizat koruması için kullanılan modeldir. (yangın koruma)
• 10mA: Havuz gibi hassas yerlerde kullanılan modeldir.
• >500mA: Selektivitenin önemli ve gerekli olduğu uygulamalarda kullanılan modeldir.

Tiplerine Göre

Kullanım alanına göre ve yapılacak korumanın hassasiyetine göre farklı tiplerde kaçak akım koruma röleleri vardır.

• A tipi: Alternatif akımda ve/veya DC bileşenli titreşimli akımlarda kullanılır. (Elektronik devrelerde). Elektronik uygulamalarda, fan, pompa ve indüksiyon fırınları gibi uygulamalarda kullanılır.
• AC tipi: Sadece alternatif akımda kullanılır. (Genel güç devreleri ve aydınlatma dağıtımında kullanılır.)
• B tipi: Alternatif akımda ve/veya DC bileşenli titreşimli akımlarda ve süreklilik arz eden hata akımlarında kullanılır. (Sürücü devrelerinde)
• Si tip: Sık olarak yıldırım düşmesi görülen bölgelerde kullanılır.

Nominal Akım Değeri 

Kaçak akım koruma röleleri manyetik koruma yapmazlar. Ancak nominal olarak üzerinden akacak olan akıma göre seçilmelidir. Nominal akım değeri kendinden sonraki devreye bağlanmamalıdır. Kendinden önceki termik manyetik koruma yapan devre kesicisine bağlanır. Kendinden önceki devre kesicisinin izin verdiği nominal akımı taşıyabilecek kapasitede seçimi yapılmalıdır.

Kaçak akım rölesi değeri, aygıtın üzerinden geçeceği akıma uygun olmalıdır. Aygıtın üzerinden geçecek akım değerinden düşük olmamalıdır. Standart akım değerleri; 25 Amper, 32 Amper,  40 Amper ve 63 Amperdir.

Kaçak Akım Rölesi Nerelerde Kullanılır?

Kaçak akım koruma rölesi evlerde ve endüstriyel tesislerde insan hayatı ve teçhizat güvenliği amacıyla kullanılır. Ev tipi kaçak akım rölesi ise 30mA hassasiyetindeki bir röle yeterlidir.  Apartman girişindeki panoda 300mA kullanılabilir. Bu röle fiyatları türüne ve kalitesine göre belirlenmektedir.