Motor Koruma Şalterleri

2 Haziran 2014 | ÜRÜN
70. Sayı (Mayıs 2014)

Ozan Gültekin ABB Alçak Gerilim Ürünleri Kontrol Ürünleri Ürün Müdürü ozan.gultekin@tr.abb.com
Motor koruma şalterleri, motorları ve tesisatı kısa devre ve aşırı akımın etkilerine karşı koruyan, aşırı akım ve kısa devre açtırma özelliği bulunan üç kutuplu elektromekanik koruma elemanlarıdır. Ayrıca tesisatın ve güç kaynağının güvenli izolasyonu için ayırma fonksiyonu sağlanır ve yüklerin manuel olarak anahtarlaması yapılabilir.
Motor koruma şalterleri aşağıdaki koruma fonksiyonlarına sahiptir:
- Aşırı akım koruması
- Kısa devre koruma
- Faz kaybı hassasiyeti.
Motor koruma şalterleri bir aşırı akım ya da kısa devre durumu oluşması durumunda tüm fazları aynı anda keser. Böylece korunan motora giden enerji direkt olarak, kesin bir şekilde kesilmiş olur. İlave olarak, motor koruma şalterleri kısa devre durumunda hızlı reaksiyon süreleri ile motoru milisaniyeler mertebesinde kapatarak doğabilecek hasarları önler. Bu özellik, motor koruma şalterlerini devre kesicilerden ve otomatik sigortalardan ayıran en önemli parametredir.

Açma elemanları
Motor koruma şalterleri aşağıdaki açma elemanları ile donatılmıştır:
- Ters zaman gecikme prensipli aşırı akım koruma elemanı (termik-aşırı akım)
- Ani açmalı kısa devre koruma elemanı (manyetik-kısa devre akımı)
Ters zaman gecikme prensipli aşırı akım koruma elemanı beslenen motor akımına göre ayarlanabilir özelliktedir. Bu değer şalter üzerinden bir ayar skalası ile direkt olarak ayarlanabilir.
Ani açmalı kısa devre koruma elemanları nominal akımın sabit bir katı şeklinde fabrika ayarlıdır.
Aşırı akım ve kısa devre akımına göre açma zamanları şalterin tipine ve akımına göre değişiklik gösterir. Açma zamanları ile ilgili daha doğru verilere ulaşmak için şalterlerin açma eğrileri incelenmelidir.
Bu kısa girişten sonra motor koruma şalterlerin kataloglarında ve teknik dokümanlarında yer alan teknik terimleri ve ibarelere bir göz atalım. Bu teknik özellikler, kullanılan motor koruma şalteri tipine ve markasına göre değişiklik gösterebilir. Bazı markalarda standart olarak bulunurken bazı markalarda olmayabilir.

TEKNİK VERİLER

1- Açma sınıfı (Trip class)
Motor koruma şalterleri IEC 60947-4-1 ve UL 60947-4-1A’ya göre farklı açma sınıflarına sahiptir. Bir motor koruma şalterinin açma sınıfı, soğuk durumdan itibaren maksimum açma zamanını belirtir. Bu açma zamanının süresi “7,2 x ayarlanan akım” da üç kutuplu sabit simetrik yüke bağlıdır. Örneğin 10A açma sınıfına sahip bir motor koruma şalterine ayarlanan akımının 7,2 katı kadar bir akım uygulandığında açma zamanı, 2< açma zamanı ≤ 10 saniye arasında olmak zorundadır.

2- Nominal çalışma gerilimi (Ue)
Motor koruma şalterinin nominal çalışma gerilimi muhtemel uygulamanın faz-faz gerilimini belirtir. Nominal çalışma akımı ile beraber düşünülmelidir.

3- Nominal kısa devre kapama kapasitesi (I cm)
Kısa devre kapama kapasitesi (gerilim, akım) motor koruma şalterinin nominal çalışma geriliminde, nominal frekansta ve sabit güç faktöründe kapama yapabileceği kısa devre akımıdır. Maksimum muhtemel darbe akımı olarak da adlandırılabilir.

4- Nominal kısa devre açma (kesme) kapasitesi
Kısa devre açma kapasitesi (gerilim, akım) motor koruma şalterinin nominal çalışma geriliminde, nominal frekansta ve sabit güç faktöründe kesme yapabileceği kısa devre akımıdır. Maksimum nominal kısa devre kesme kapasitesi veya servis kısa devre kesme kapasitesi olarak da adlandırılabilir.

5- Nominal maksimum kısa devre kesme kapasitesi (I cu) IEC/EN 60947-2’e göre
Motor koruma şalterinin hasar görmeden kesme yapabileceği maksimum kısa devre kesme kapasitesidir (gerilim, akım). Kısa devre kesintisinden sonra bir aşırı akım durumunda motor koruma şalteri arttırılmış toleranslarda açma yapabilmelidir.

6- Nominal servis kısa devre kesme kapasitesi (I cs) IEC/EN 60947-2’e göre
Motor koruma şalterinin hasar görmeden sürekli olarak kesme yapabileceği kısa devre kesme kapasitesidir (gerilim, akım).
Kısa devre kesintisinden sonra, motor koruma şalteri bir aşırı akım durumunda açabilir ve nominal çalışma akımını taşıyabilir durumda olmalıdır.

7- Nominal kısa süre dayanma akımı (Icw)
Nominal kısa süre dayanma akımı, ürün standartlarında belirtilen test koşullarında hasar görmeden taşınabilecek akımın değeridir. Ekipman bu değeri taşımalıdır.

8- Selektivite kategorileri
Selektivite, seri bağlı iki koruma cihazının kısa devre durumundaki durumlarını tanımlar. Selektivitede hataya yakın koruma cihazı hızlı olarak kesme yapmalı ve daha yukarıdaki, kaynağa yakın olan koruma cihazı açma yapmamalıdır. IEC 60947 alçak gerilim devre kesicilerde (IEC’de motor koruma şalteri ibaresine rastlanmaz, bunun yerine devre kesici ibaresi geçmektedir.) iki farklı kategori tanımlar:

– A = Kısa devre durumunda selektiviteye uygun tasarlanmamış devre kesiciler. (Diğer bir deyişle üzerinde kısa devre zaman gecikme ayarı olmayan devre kesiciler)
– B = Kısa devre durumunda selektiviteye uygun tasarlanmış devre kesiciler (Diğer bir deyişle üzerinde kısa devre zaman gecikme ayarı olan devre kesiciler)
Motor koruma şalterleri çoğunlukla A kategorisindedirler.

9- Ortam hava sıcaklık kompanzasyonu
Ortam hava sıcaklık kompanzasyonu, ters zaman gecikmeli aşırı akım bimetallerin etkisini yok eden ikinci bir bimetal tarafından sağlanır. İkinci bimetal motor akımından bağımsız olarak ısınır ve sadece ortam hava sıcaklığına göre eğilir. Böylece, ortam sıcaklığının motor koruma şalterinin açma karakteristiğine etkisi otomatik olarak kompanze edilmiş olur.

10- Serbest açma (trip free) mekanizması
IEC/EN 60947-1’te tarif edildiği gibi motor koruma şalteri serbest açma (trip-free) mekanizmalı olmalıdır. Trip-free özelliği motor koruma şalterinin mandalı ON konumunda kilitli kalsa veya elle tutulup hareketi engellense bile şalter açma yapar demektir.

11- Faz kaybı hassasiyeti
IEC/EN 609471-4-1’e göre faz kaybı hassasiyeti ters zaman gecikmeli termik aşırı akımın bir karakteristiğidir. Faz kaybı durumunda veya fazların dengesizliğinde motor koruma şalteri açma yapar. Motorun iki fazda çalışması durumunda motor sargılarında aşırı ısınma olur ve yükler zarar görebilir. Normal çalışma sırasında, motor koruma şalterinin açma yapmaması için, üç fazdan da simetrik bir şekilde eşit bir şekilde yüklenmelidir. Tek faz veya doğru akım cihazları korumak için üç kutup da seri olarak bağlanmalıdır

12- Test fonksiyonu
Test fonksiyonu kullanılarak motor koruma şalterinin doğru çalışıp çalışmadığı kontrol edilebilir. Test butonuna bir tornavida ile bastırılarak motor koruma şalterinin açma yapması sağlanabilir. Böylece devreye alma sırasında kablolamanın doğru yapılıp yapılmadığı, aksesuar montajlarının kontrolü yapılabilir.

13-Ayırma fonksiyonu
IEC 60947-2’ye uygun olarak motor koruma şalteri, tıpkı bir devre kesici gibi izolasyon amaçlı da kullanılabilir. Bu da IEC/EN 60204’e uyumlu bir şekilde motor koruma şalterinin istenirse yük ayırıcı şeklinde kullanılabileceği manasına gelir.

14- Frekansa bağlılık
Ani açmalı kısa devre elemanlarının akım zaman karakteristikleri 50 Hz’den 60 Hz’e kadar olan frekanslar için geçerlidir. 50/60 Hz’ den faklı frekanslarda ani açmalı kısa devre elemanlarının çalışma değerlerinde değişiklikler olur. 45…66 Hz değerleri toleranslar içerisinde kalırken, 60 Hz üzerindeki veya DC’deki değerler için ani kısa devre açma birimlerinin çalışma değerleri artar. 50 Hz’in aşağısındaki değerlerde ise düşer.
Ters zaman gecikmeli termik açma elemanlarının açma karakteristikleri ise AC (0Hz…400 Hz) ve DC’de geçerlidir. Sadece tüm çalışma değerleri için %20 tolerans göz önünde bulundurulmalıdır.

15- IT sistem uygulamaları
Motor koruma şalterleri IEC/EN 60947-2’ye göre IT sistemlerde kullanıma uygundur. Üç faz kısa devre durumunda aynı Icu ve Ics değerlerini de koruyarak diğer sistemlerdeki gibi davranır.

16- DC Anahtarlama
Motor koruma şalterleri DC anahtarlamada kullanıma uygundur fakat DC’deki nominal çalışma gerilimi ve kısa devre kesme kapasitesi değerleri göz önünde bulundurulmalıdır. Ayrıca ana kutuplarda bağlantı şekli çok önemlidir ve tüm kutuplardan enerji geçmesi sağlanacak şekilde bağlantı yapılmalıdır.

17- Çalışma koşulları
Motor koruma şalterleri hemen hemen tüm koşullarda çalışmaya müsaittir; ancak aşırı tozlu, yakıcı buharın ve zehirli gazların bulunduğu ortamlarda özel bir muhafazanın içerisinde kullanılması gerekmektedir.

18- Ortam sıcaklığı/güç düşümü
İzin verilen ortam hava sıcaklığı değerleri, maksimum anahtarlama kapasiteleri, açma akımları ve diğer teknik verilere teknik dokümanlardan ve açma karakteristiği eğrilerinden ulaşılabilir.
Motor koruma şalterleri IEC/EN 60947-4-1’e göre sıcaklık kompanzasyonlu olarak üretilirler. Cihaza göre değişmekle beraber genellikle çalışma sıcaklıkları -25 °C … +55 °C veya +60 °C arasındadır ve bu değerlerde güç düşümü olmaz. +55 °C veya +60 °C….+70 °C’ye kadar olan kullanımlarda ise güç düşümünü hesaba katmak gereklidir.

19- Periyodik çalıştırma
Motor koruma şalterini kısa sürelerde periyodik olarak çalıştırmak mümkündür. Genellikle saatte 15 start-stop işlemine kadar kullanım normaldir ve değerlerde bir değişiklik olmaz. Kısa sürelerde daha fazla başlatma ve durdurma yapabilmek için motorun demeraj akımının, nominal akımın 6 katını geçmeyeceği varsayılarak çalışma katsayısı, motor başlangıç süresi göz önünde bulundurulmalıdır.
Kısa sürelerde çok sayıda yol verilmesi gereken uygulamalarda tam anlamıyla güvenli bir koruma yapılabilmesi için motor koruma şalteri ile beraber termistör röle kullanılması da önerilmektedir. Çünkü termistör röle, motorun sargı sıcaklığına bakacağından kesin değerlerde bir koruma sağlayacaktır.