Elektrik sistemlerinde bazı zamanlarda çeşitli nedenlerden kaynaklı aşırı akımlar meydana gelmektedir. Oluşan aşırı akımlar, ısı üreterek kabloların yanmasına ve ekipman hasarına neden olabilir. Birçok koruma elemanı aşırı akımlara karşı koruma sağlayarak meydana gelebilecek hasarları minimalize etmeye çalışır. Devrede hangi koruma elemanının kullanılacağı ise korunacak yükün elektriksel yük karakteristiği ile doğrudan ilgilidir. Devre koruma elemanlarından biri olan Termik Röleler, asenkron motorların akım zaman karakteristiğine uygun olarak, aşırı yük akımlarından meydana gelebilecek yanma ve arızalanmaların önüne geçmek için tasarlanan elemanlardır.
Termik röle, içerisinde bulunan bimetalin ısınması sonucu olarak bükülme işleminin gerçekleşmesi ile çalışır. Bimetal, uzama katsayıları farklı iki metal çiftinin birleştirilmesi ile oluşan elemandır. Bimetal elemanın üzerine ısıtma bobini sarılır böylece aşırı akımların oluşması durumunda bimetalaşırı ısınır ve bükülür. Bu bükülmenin sonun röleye bağlı durumda olan kapalı kontak harekete geçer ve açılır. Yani termik röle atmış olur. Açılan kontaklar kontaktör bobinin enerjisini keserek kontaktörün devreyi açmasını sağlar.
Termik rölenin tepki süresi ısıtma bobinin üzerinden geçen akım miktarı ile doğru orantılıdır. Bobinin ısınarak bimetali harekete geçirmesi belirli bir zaman gerektirir ki bu da aşırı yük akımı oluşması durumunda tepki süresinin daha uzun olması anlamına gelir. Bu sebeple termik röleler çoğunlukla, aşırı yükün açılmadan önce, daha önceden belirlenmiş bir zaman dilimi boyunca akmasına izin verilen yerlerde kullanılır.
Bir elektrik motorunun aşırı akım çekmesinin birden fazla başlıca sebepleri olabilir. Motorun aşırı yüklenmesi, düşük besleme gerilimi veya gerilimin fazlar arasında dengeli dağılmaması, faz kopukluğu, motor milinin durması veya motorun sıkışma hali bu nedenlerden başlıcalarıdır.
Her motorun önceden belirlenmiş olan aşırı bir yük tolerans değeri vardır. Bu, her motorun yükleme durumuna bağlı olarak, izin verilen belirli bir süre boyunca nominal yükünün ötesinde çalışabileceği anlamına gelir. Bu süre üreticiler tarafından belirlenir. Motorların aşırı yük toleransının bulunmasının faydası ise seçimi yapılacak termik rölenin uygunluğunu belirler.
Bu uygunluk maddeleri arasında motorun anma gücü, anma akımı ve güç katsayısı yer alır. Bunun yanında termik rölelerde 2,3,5,10A,10,20,30,40 olmak üzere açma sınıfları bulunmaktadır. Açma sınıfları, termik rölenin ayarlanmış olan akım değerinin 7,2 katındaki açma sürelerini ifade etmek için kullanılan bir parametredir. Yani 10A sınıfına sahip olan bir termik röle, ayarlanan akımın 7,2 katı bir akıma maruz kaldığı zaman, 2-10 sn sonra kontakları konum değiştirecektir.
Rölenin kontaklarının açma süresi, sıcaklık durumu ve açma akım değerleri gibi parametreler rölenin ve korunacak cihazın güvenliği bakımından önemlidir. Bu yüzden termik röle üreticileri bazı standart ve prosedürlere bağlı kalmak zorundadır. Bu standartlar TS EN 60947-4-1 ve IEC60947-4-1 dir.
Termik röle mekanizması çevre sıcaklığındaki değişmeleri kompanze ederek rölenin çevresel sıcaklıktan etkilenmesini veya zarar görmesini engellemiş olur. Buna örnek olarak Termik rölenin sıcak işletme durumundaki açma karakteristiğinin ortalama değeri, soğuk işletme değerlerine göre altındadır. Soğuk röle sıcak röleye göre geç atar. IEC60947-4-1 Standardı ise bu duruma biaen motorlar için sıcak durumda 1.5 katı yükleme de en geç 2 dakika da devreyi açma koşulu belirlenmiştir.
Termik Röle Yapısı Ve Bağlantı Şekli
Rölenin üzerinde farklı parçalar görebilmekteyiz. Montaj baraları, Reset butonu, Test butonu, Akım ayar potansiyometresi, durdurma butonu.
Termik röle, motorun enerjisini doğrudan kesemez, bunun için bir kontaktör bağlantısı gerekir. Kontaktörle olan bağlantı montaj baraları yardımı ile yapılır.
Reset butonunun çift işlevi vardır ve buton manuel ve otomatik çalışma olarak konumlandırılır. Otomatik (A) konumda bimetaller soğudukları zaman yardımcı kontak ilk pozisyonuna geri dönecektir ve kontaktör çekerek motor çalıştıracaktır. Manuel (M) konumunda ise bimetaller soğuduktan sonra tekrar devreye alma işlemlerinin yapılabilmesi için reset butonuna basılması gereklidir. Faz kesintileri sık sık yaşandığı şebekelerde, şebeke normale döndükten sonra makine veya motorun çalışmaya devam edebilmesi için reset tuşu A konumuna alarak sağlanabilir. Hemen devreye girmez yaklaşık 1 dk bekler. İçindeki metalin soğuma vaktidir.
Test butonu rölenin çalışmasının kontrol edildiği butondur. Bu butona basıldığında normalde kapalı kontaklar açılır ve normalde açık olan kontaklar kapanır. Bu sayede test işlemi gerçekleştirilir.
Akım ayar potansiyometresinden, motora akacak akım belirlendiği için motorun nominal akımına göre ayarlanır ama öncesinde motora uygun bir röle seçildiğinden emin olmak gerekir.
Durdurma butonunun görevi ise butona basıldığı anda normalde kapalı olan kontaklar açılır ve seri kontaktörün enerjisi kesilir. Buton bırakıldığında kontaktör tekrar enerjilendirilir.
Besleme terminalleri yapılacak işleme göre hem açık hem de kapalı kontaklara sahiptir.
Termik Rölenin Avantajları
● Motoru aşırı ısınmadan korur.
● Sıcaklık kompanze edebilme özelliği vardır.
● Bazı rölelerde faz kaybı koruması vardır.
● Ayarlanabilir akım aralığı geniştir.
● Kontaktöre kablolama olmadan doğrudan bağlanabilir.
Termik Rölenin Dezavantajları
● Direkt devreyi kesme özelliği yoktur, başka anahtarlama elemanları ile birlikte kullanılır.
● Kısa devre koruması yoktur.
● Reaksiyon süresi hızlı değildir.
● Anahtarlama frekansı yüksek değildir. Açma sayısı arttıkça soğutma gerekliliği artar.
Yazar: İsmail Dikyol / ETMD İçerik Ekip Üyesi
