Aynı zamanda kompakt şalter olarak da bilinen; Termik manyetik şalter nedir, yapısı ve özellikleri nelerdir konularını incelediğimiz yazı hazırladık.

Termik Manyetik Şalter Nedir ?

Termik manyetik şalter: Devre kesici olarak kullanılan, normal devre şalterleri için devre açma ve kapama yapan bu şalter, aynı zamanda kompakt şalter olarak da adlandırılır.

Beklenmeyen durumlarda, limitör özelliği ile devreyi kesen bir koruma şalteri haline dönüşür. Kompakt şalter olarak bilinen bu ana mekanizma bütün bu işlemleri gerçekleştirir.

Termik manyetik şalterin ingilizceden kısaltması MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) şeklindedir. Özellikleri ise:

• 10 – 2500 Amper limitleri arasında nominal akım sağlamaktadır.
• Aşırı yük oluşumunda cihazların korunmasını amaçlar.
• Kesinti 10 k ile 200 k A limitleri arasında olabilmektedir.

Termik manyetik şalterler, sağladıkları koruma aralığı genellikle 10 – 1600 amper arasında olmaktadır. Aşırı yüklenme durumlarına koruma özelliği göstermektedir. Olması gereken kesinti derecesi ise 10 kA ile 200 kA arasındaki değerlerden biri seçilmelidir. Fazla yük ile çalışan ticari ve ya endüstriyel alanlardaki kullanımlar için uygundur. Eğer, nominal akım 100 A’de yüksek olması durumunda kompakt şalter kullanımları seçilmesi daha uygun olabilir.

Termik Manyetik Şalter Özellikleri

Kontaklar, termik manyetik şalterin (tmş şalter) en önemli parçasıdır. Kesicilerde kesilen ve taşınan akım değerleri ile konstrüksiyon durumu hesaplanarak kontak alaşımına karar verilir. Sabit kontaklar için yumuşak yapısı ile gümüş-grafit kullanılır. Hareketli kontaklar için ise sert alaşım içeren gümüş-wolfram kullanımı tercih edilir.

Kompakt şalterler (Termik manyetik otomatik şalter); kabloları, trafoları ve devreye bağlı cihazları koruma işlevi için işletmeler için oldukça önemli bileşenlerindendir. Termik şalter seçimlerinde kalite dikkat edilmesi gereken durumlardan biridir.

Bu şalterin kullanım alanları, enerji dağıtım tablolarının ve nakil hatlarının aşırı akımlara ani kısa devrelere karşı koruma şeklindedir. Bu şalterlerde güvenlik ön plandadır ve gerilim taşıyan tüm kontaklar izole haldedir.

Manyetik Koruma

İki iletkenin birbirine değmesi sonucu veya toprakla teması durumunda bir kısa devre oluşur. Kısa devrede, arada oluşan direnç sıfıra çok yakın olmaktadır. Bu sebeple kısa devre akımı normal değerlerin binlerce katına ulaşabilir. Eğer kısa devre akımına önlem alınmazsa büyük zarar ve tahribata sebep olabilir. Bu zararların önüne geçilebilme için devre açma süresi çok kısa olmalıdır.

Şalterin üzerinde bulunan manyetik elektrik mekanizmasında devre içinde büyük bir manyetik alan indüklemesi olur. Oluşan manyetik alanın meydana getirdiği kuvvetle sabit nüve, hareketli nüveyi kendisine doğru hızla çeker. Hareketli nüve bu hareket esnasında açtırma mekanizmasına çarpma işlemi ile sistemin anında açılmasını sağlar.

Nominal Akım

Bütün devre bileşenlerinin, elektrikle çalışan cihazlar için çalışılabilecek ve üzerinde taşıyabileceği bir akım değeri mevcuttur. Bu değerlere nominal akım adı verilir.

Aşırı Akım

Nominal akım değerlerinden yüksek olan akım değerlerine denir. Aşırı akım sonucu meydana gelen iletken telde oluşan ısınma sebebi ile devrede, devre bileşenlerinde ve kablolarda çeşitli hasarlar oluşabilir ve iş göremez duruma gelebilir.

Kısa Devre Akımı

İki iletkenin veya baranın birbirine teması sonucu direnç sıfıra yakın bir değere düşer. Ohm kanununa göre I= V / R formülüne göre temas anında R nin sıfıra yaklaşması halinde akım sonsuza gider. Bu formül ile görüldüğü gibi I yani akım çok büyük değere ulaşabilir. Kısa devre akımı, nominal akıma göre çok fazla olacağı için elektrik devresinde büyük ve ani tahribat oluşmasına sebep olur.

Bu tür şartellerde yer alan termik ve manyetik korumanın dışında limitör özelliği önemli bir koruma faktörüdür. Limitör özelliği sabit kontağa verilen U formu sayesinde kontaklardan akımlar ters yönde akışını sağlar. Kısa devre sırasında sabit kontak ile hareketli kontak arasında oluşan ters manyetik alan bir itme kuvveti oluşturur. Bu sayede hareketli olan kontak sabit olandan ayrılması sağlanır.

Sabit kontaktan hareketli kontağa doğru meydana gelen akıma Ark adı verilir. Arkın sıcaklığı yüksek değerlere kadar çıkabilir. Bu değerler şalterin zarar görmesine sebep olabilir. Ark, ark boynuzları ile seperatöre doğru iletilmesi sağlanır. Araya ark direncinin de eklenmesi sayesinde kısa devre akımı yüzde 75 oranında azaltılır. Seperatör, arkın sönmesini sağlayan bir yapıdır. Seperatörlerin imalatında kullanılan epoksi maddesinin çıkardığı gaz manyetik alanın sönmesini sağlar. Böylece şalterin ve devrenin bağlı cihazları kısa devre sırasında zarar görmesi engellenmiş olur.

Termik Manyetik Şalter Yapısı

Sabit Kontak

Kompakt şalter limitör özelliği kazandırır. Yatay U şeklinde bir bileşendir. Akımı yüzde 75 oranında sınırlanmasını sağlar.

Hareketli Kontak

Genellikle bombeli bir yapıya sahiptir. Gümüş kontağı sabit kontağa göre yapısı daha sert imal edilir.

Gövde ve Kapak

BMC adı verilen cam elyaf takviyeli polyester reçinesinden imal edilir. Bu maddelerin kısa devre akımlarına karşı dayanıklılığı oldukça yüksektir.

Limitör özelliği, sabit kontağa U şekli verilerek gerçekleştirilir. Kısa devre akımı bu yolla % 75 oranında sınırlanmış olur. Bu sayede 100 kA olan bir kısa devre akımında geçen akım 25 kA akım geçer.

Kompakt şalter düşük gerilim bobini, uzaktan kurma motoru mekanizma, yardımcı kontak blokları, açtırma bobinleri ve şu an bazı şalterle eklenmeyen alarm kontak bloklar imalat sürecinde ilave edilebilen bileşenlerdir.

Termik Manyetik Şalterin motor koruması için kullanılan çeşidinde, elektrik motorları açılış anında kısa süreli çok yüksek akım çekerler. Motor koruma şalterinde, manyetik ayar bölgesi 8x – 12x şeklinde ayar yapılmıştır.

Manyetik Koruma Özelliği

Manyetik koruma, aşırı akımlara karşı manyetik alanın oluşturduğu bir mıknatıslanma ile çalışan mekanik bir düzenek sağlanır. Kısa devre, faz-faz hataları, faz-toprak hatası gibi akımlar, cihazlara ve mekanizmaya ciddi hasar verebilir. İnsan hayatı için ciddi riskler oluşturabilir. Kesilme süresinin çok kısa olması gerekir. Bu sebeple ani bir koruma olan manyetik koruma bir gereklilik olur. Manyetik koruma mekanizmalarının kalibrasyonu yüksek akımlarda oluşan hatalar sırasında devrenin açılması üzere ayarlanır. Bu kalibrasyon sırasında bazı akım türlerine de tepki vermemesi gereklidir. Bu akım türleri, Normal çalışma akımı, Bazı elektrikli cihazlarda normal bir şekilde ortaya çıkan kısa ve normal büyüklükte aşırı akım durumlarıdır.

Termik Manyetik Şalterin Kullanım Alanları

Termik manyetik koruma özellikleri sayesinde termik manyetik (kompakt) şalterler;

• elektrik panosunda kontrol merkezlerinde, telefon santralleri dağıtım şebekelerinde, kompanzasyon panolarında tercih edilebilmektedir.
• Alçak gerilim devre kesici görevi için anahtarlama ve koruma amacı ile kullanılabilmektedir.

Bina, ticari ve endüstriyel alanlarlarda bir pano içine koruma mekanizması sayesinde kullanılır.

Şalter nedir nasıl çalışır çeşitleri nelerdir sorularının cevaplarına şalterlerin devre kesiciler olduğu bilgisi ile başlamak faydalı olacaktır.

Şalter Nedir ?

Şalterler nedir en basit anlamda bağlandıkları devrelerin açılması kapanması için eklenmektedir. Bu sebeple devre kesici olarak bilinmektedir. Bileşeni oldukları elektrik devrelerinin aşırı akım, kısa devre yüksek voltaj gibi etkenlerle zarar görmemesi için kullanılır. Kullanıldığı devrenin başlangıcına konulmaktadır. Devreden geçen akımın ani şekilde kesilmesini sağlarken, manuel yani el ile ya da otomatik olarak devrenin açılması işlevini gerçekleştirebilir.

Şalterler yapılarına, çalışma ortamlarına, gerilimlerine ve akım büyüklüklüklerine göre çeşitlilik gösterir. Kompakt şalterler, akım şiddetine dayalı manyetik koruma ve ısıya bağlı termik bir koruma sağlar. Termik-manyetik devre kesicilerin kullanılmasının amacı, termik koruma ile kablonun aşırı akım taşımasının önüne geçmektir. Manyetik koruma ise kısa devrelerden sistemin korunması sağlanır.

Şalterler devrenin düzenli çalışmasını bozmakta olan arızayı algılar ve anında elektrik akımını kesmektedir. Şalter ile elektrik sigortası arasında fark, şalterler işlem yaptıktan sonra tekrar çalışma durumunda manuel ya da otomatik olarak geçebilir. Şalterler ev aletlerini korumak amacı ile kullanıldığı gibi, yüksek gerilim şalt sahalarında da kullanılmaktadır. Devrenin ayarları yapılması durumuna göre akım belirlenen değere ulaşınca ani ya da gecikmeli olarak sistemin açılmasını sağlar. Devrenin açılması manyetik veya termik olarak sağlanabilir.

Şalter Nasıl Çalışır ?

Termik korumalı şalter

Isının artması yöntemi ile koruma işlevini gerçekleştirmektedir. Şalterler için nominal değerlerin üzerinde bir akım ile uzun süreli çalışma durumu istenmeyen bir durumdur. Nominal akım değerini 1,05 ln – 1.3 ln arası süre olarak 5 ila 120dk rakamları dikkate alınmaktadır. Termik şekilde oluşmuş koruma sistemlerde bi metal, ısıl genleşme katsayıları farklı olan iki metalin preslenmesi ile meydana getirilmiş metal çift kullanımı ile üretilir.

Aşırı akım sonucu ısı artışı olması durumunda bi metal genleşir. Isıl genleşme katsayısı daha yüksek olan metal, diğerinin üzerine doğru yay gibi bükülerek bir sehim oluşmasına sebep olur. Bu sehimle bi metal perdeye temas ederek sistem tetiklenir. Kontakların ayrılması böylece sağlanmış olur. Bu çalışma yöntemi ile istenmeyen arızaların önüne geçebilmek sistemi koruyabilmek amacıyla elektrik kesilerek sistem korunmuş olur.

Manyetik korumalı şalterler

Kısa devre oluşma durumunda zararın en aza indirmek amacı ile kontaklar hızlıca açılması  sağlanır. Kontaklar arasında oluşan ark, en kısa sürede kesilmesi sağlanan devrem koruma sistemidir. Şalterin yapısı, kısa zamanlı açtırma yapılabilen elektromanyetik bobin sistemlerinden oluşmaktadır.

Manyetik korumanın çalışma prensibi şöyledir. Kısa devre durumunda yüksek akım, manyetik çekirdek üzerinde indüklenme oluşmasına sebep olur. Bu oluşan manyetik kuvvet, içerisinde yer alan yay kuvvetinden fazla olduğunda perde hareket eder. Bu yolla şalter trip konuma gelmiş olur. Kontaklar açılır ve devre kesilir.

Kontakların açılması sırasında iki iletken uç arasında madde iyonize olur bir yanma oluşturur, bu da ark olarak tanımlanmaktadır. Arkın sıcaklıkları 50 bin derece gibi çok yüksek rakamlara çok hızlı bir şekilde çıkabilir. Bu durum bazen şalterlerde ciddi zararlara sebep olabilmektedir. Arkın etrafında oluşan manyetik alan nedeniyle ark separatörlere doğru hareket ettirirlir. Bu yolla arkın boyu uzar ve incelir. Seperatör plakaları bu işlemin ardından bölünerek kopar. Seperatörlerin yan duvarlarına konulan malzemeler özel seçilmiştir. Bu seçilmiş malzemelerin yüksek sıcaklık ile bir gaz çıkışı sağlama özelliği vardır. Bu gaz çıkışı ile arkın söndürülmesine yardımcı olunur.

Elektronik açtırma üniteli şalterler

Bu tür devre kesici şalterlerde, aşırı yük ve kısa devre korumaları elektronik açtırma üniteleri ile gerçekleşmektedir. Elektronik devre kartı, açtırma bobini ve içinden bara ya da akım taşıyan kablo eklenmiş bir akım trafosundan oluşturulmaktadır. Aşırı akım veya kısa devre olduğunda baradan geçen akım, trafo üzerinde sekonder bir akım oluşmasına sebep olur. Bu sekonder akım elektronik devreye iletilir. Devre kartı bobini uyarması ile perdenin hareket etmesi sağlanır. Mekanizma bu şekilde tetiklenir. Kontaklar birbirinden ayrılır. Devre bu yolla kesilmiş olur. Elektronik devre kesiciler kısa devre durumlarını çok daha hızlı algılar ve koruma işlevini başlatır. Bu özelliği nedeni ile kesme kapasiteleri yüksektir.

Kaçak Akım Korumalı Şalterler

Toprak kaçak akımlarına karşı yapılan koruma için kaçak akım rölesi kullanılmaktadır. Rölede bulunan toroidal akım trafosu kombinasyonu sayesinde algılama gerçekleşir. Açtırma bobini ile devre kesici kontrolü sağlanır. Bu tür korumalar, kaçak akım korumalı devre kesiciler ile bileşik bir çözüm olarak sağlanabilmektedir.

Şalter Çeşitleri Nelerdir ? Özellikleri Nelerdir ?

Şalterler çalışma ortamları, gerilim miktarı, akım büyüklüğüne göre kendi içlerinde sınıflandırılır. Şalterlerin yapısı ve özellikleri ile kullanıldıkları alana göre çeşitlenirler.

Yük Şalterleri : Yük şalterleri, NH bıçaklı sigortalar ile birlikte kullanılmaktadır. Bunun için şalter ve devre koruma elemanı (sigorta) şeklinde iki öncelikli fonksiyona sahiptir. Çekilen akım veya yük değişiklikler bağıntılı şekilde bıçaklı sigortalar değişir. İstenilen anma akımında ve işletme sınıfında devre koruma olanağı sağlanması sayesinde aynı şalter çok yönlü kullanılabilmektedir. Termik manyetik şalterler göre daha hassas bir selektivite özelliğini barındırmaktadır. Termik manyetik şalterlere göre kısa devre akımının daha küçük değerlere sahip olması diğer şalterlerden farkıdır. VDE ve IEC’e uygun biçimde yüksek kısa devre kesme özellikleri vardır.

Manyetik Şalter : Manyetik şalterlerde, çekme kuvvetini akımla sağlayan bir elektromıknatıs (solenoid) bulunmaktadır. Bu sayede elektromanyetik kuvvet şalterin işlevinde yararlanılmaktadır. Şalter kontakları bir kilit ile kapalı tutulmaktadır. Şalterin soleoidindeki akım arttığında dil, kilidin serbest bırakılmasını sağlar. Böylece yay hareket eder ve kontaklar açılır. Akım anma değerini aşmadığı sürece yay gövdede bütünleşik durumda kalmaya devam eder.

Pako Şalter : Pako şalter, mekanik bir elektrik anahtarıdır. Kumandada yer alan mandal el ile çevrilmesi çalışmasını sağlar. Genellikle elektrik güç devrelerinde bazen kumanda devrelerinde açma kapama, kutup değiştirme, yıldız üçgen yol verme, komütatör gibi bir çok amaç için kullanılabilmektedir.

Enversör Pako Şalter : Küçük güçte çalışan motorlarda devir yönünü değiştirme işlemi kullanıldığı alanlardandır.  Bu işlem genellikle kontaktör ve buton yerine paket şalter ile ya da kollu bir şalter (özengili şalter) ile gerçekleştirilir.

Dahlender (çift devirli) Pako Şalter : Dahlender motorlar statora sarılmış olan tek sargıdan 1:2 oranında uçların çıkarılması sayesinde iki ayrı devir elde edilmektedir.

Buton Tipi Şalter : Bu tip motor koruma şalterlerinde açma kapama işlemleri için düğmeler mevcuttur. Bu düğmeler sayesinde motorun kumanda edilmesi sağlanır. Buton tipi şalterlerin imalatı sırasında akım değerleri üretim esnasında belirlenir. Akım ayarları kullanılacak motorlara uygun bir şekilde gerçekleştirilir. Aşırı akımlarda START butonu atarak stop durumuna geçmiş olur. Elektrik sigortalarından sonra devreye monte edilir.

Mandallı Tip Motor Koruma Şalteri: Buton tipi şalterler ile çalışma şekilleri aynıdır. Ayrılan kısım ise çalıştırmak için düğme yerine mandal gibi bir mekanizmaya sahip olmalarıdır. Yine benzer şekilde koruma amaçlı şalter, Stop konumuna geçerek işlevini gerçekleştirir.

Termik-Manyetik Şalter: hem termik hem manyetik koruma özelliği bulunan termik-manyetik şalterler kompakt tip şalter statüsünde de anılır. Kontrol merkezlerinde, dağıtım şebekelerinde, panolarda, ve telefon santrallerinde alçak gerilimin tehlikelerine karşı koruma ve anahtarlama amacı ile kullanımı gerçekleştirilir. Genellikle kompakt şalterler normal koşullarda devre açma kapama, kısa devre ve aşırı yük gibi normal olmayan durumlara karşı devrenin otomatik olarak açılması sayesinde devreyi koruyan cihazlardır. Kompakt Şalterler trafoların, kabloların ve devreye bağlı cihazların yüksek gerilim ya da akımdan korunabilmesi için işletmelerin önem verdiği alanlar arasında yer alır.

Duruk Şalter : Kompresörlerin basınç ayarları ve hidroforların basınç ayarları yapmasını sağlayan bileşene duruk şalter adı verilmektedir. İçerisinde yaylı mekanizmanın üzerinde bir civata bulunmaktadır. Bu civata sayesinde basınç ayarı yapılabilmektedir.

İlginizi Çekebilir : Transformatörler

Twitter Adresimiz İçin Tıklayınız