Devre Kesici (Şalter) Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?

Bu yazımızda ana şalter diğer adıyla devre kesicileri anlatacağız. Direk tipi trafolu tüketicilerin harici olan ölçüm panolarında devre kesici olarak kullanılan şalterlere, ana şalter denir. Bu şalterler, kompakt tipte olmalıdır. Kesici normal işletme şartlarında devreyi kapamaya, kesmeye ve bu devrenin akımını taşımaya, kısa devre ve aşırı akım gibi normal dışı şartlarda ise devreyi otomatik olarak kesmeye yarayan mekanik bir açma-kapama cihazıdır.

Devre Kesici Nasıl Çalışır?

Devre kesicilerin devreyi açma-kapama işleminden başka en önemli fonksiyonu, normal dışı şartlarda devreyi korumalarıdır. Koruma fonksiyonlarını kesicinin yerine getirebilmesi için cihaz içinde bazı üniteler bulunmaktadır. AG devre kesicilerinin açtırma üniteleri TS 1058 EN 60947-2 standartlarında salıcı olarak tarif edilir.

Salıcılar üçe ayrılmaktadır:

Aşırı akım salıcıları (aşırı akım açtırma ünitesi),
Düşük gerilim salıcıları (düşük gerilim bobini),
Şönt salıcıları (uzaktan açtırma bobini)

Aşırı Akım Salıcıları

Anma akım değerini aşan bütün akım değerleri aşırı akımdır. Elektrik devrelerinde aşırı akımlar devreden çekilen gücün artması veya bir kısa devre sonucunda oluşur. Her iki aşırı akım da elektrik devreleri için oldukça tehlikelidir. Aşırı akımlar, elektrik devresinde termik ve dinamik zorlanmalara sebep olur.

Çekilen gücün artması ile meydana gelen aşırı akım genellikle çok yüksek olmamakla birlikte anma akımının (2- 3) katına kadar çıkabilmektedir. Kısa devre sonucu oluşan akımlar ise, elektrik devresinin özelliğine göre değişir.

Örnek; 100 KVA’lık transformatörde 3,2 KA kısa devre akımı, 2500 KVA’lık bir trafoda ise 60 KA’e kadar çıkabilir.

Trafo, kablo, motor vb. elektrikli cihazların aşırı akım nedeniyle oluşan ısı ile tahrip olmadan dayanabileceği bir I²x t termik zorlanma değeri vardır. Formülden de görüldüğü gibi hem akımın değeri, hem de akımın geçme süresi son derece önemlidir. I²x t değerini belli bir değerin altında tutabilmek için akım yükseldikçe akımın geçiş süresinin kısalması gerekir. A.G. devre kesicileri, korunacak cihazın I²x t değerinin altında devreyi açarak güvenli bir koruma sağlar.

Aşırı akım salıcıları ikiye ayrılır:

Aşırı yük şartlarında açan salıcılar ve kısa devre şartlarında açan salıcılardır. Aşırı yük şartlarında açan salıcılar. Devreden çekilen akımın kesicinin anma akım değerini aştığı durumda çalışan salıcılardır. Genellikle ters zaman gecikmeli olarak çalışırlar. Akımın değeri arttıkça açma süresi küçülür. Kısa devre akımının salıcının ayar değerini aştığı durumda devreyi çok kısa bir sürede ani olarak açan salıcılardır.

Düşük Gerilim Salıcıları

Elektrik devrelerinde gerilimin belli bir değerin altına düşmesi veya üç fazlı devrelerde fazlardan birinin kesilmesi çeşitli cihazların yanarak arızalanmasına neden olabilir. Örneğin, üç fazlı motorun fazlarından birinin kesilmesiyle diğer fazlar aşırı yüklenecek ve motor yanacaktır. İstendiğinde kesiciye düşük gerilim bobini takılarak bu gibi arızaların oluşması önlenmektedir. Düşük gerilim bobini genellikle iki fazdan beslendiği için diğer fazın kontrolü bir kontaktör kullanılarak yapılır.

Devre Kesici Bölümleri ve Özellikleri

Gövde ve kapak,
Bimetal,
Kontaklar,
Seperatördür.

Gövde ve Kapak

Gövde ve kapak malzemesi olarak, EN 605 12-20-2 standardına göre cam elyaflı polyester reçinesi kullanılmıştır. Literatürde BMC (Bulk Moulding Compound) olarak adlandırılan bu malzeme, günümüzde elektriksel ve mekanik değerlerinin yüksek olması nedeniyle tercih edilmekte, 160 °C’lik sıcaklığa sürekli olarak dayanabilmektedir. IEC 695-2-1’e göre 960 °C sıcaklıktaki kızgın tel değdirildiğinde alev almamaktadır.

Bimetal

Bimetal, ısı karşısında uzama kat sayıları farklı iki plaka halindeki metalin birleştirilmesiyle oluşan bir malzemedir. Kesici içinden geçen akım bimetali ısıtır. Bu ısının etkisiyle bimetal daha az uzayan kısım üzerine doğru eğilir. Kesici içinden geçen akım arttığında oluşan ısı da arttığı için bimetal daha fazla ısınır ve daha çok eğilir. Böylece açtırma mekanizmasına kumanda ederek kesicinin açmasını sağlar.

Kontaklar

Kesicilerde, kesilen ve taşınan akım değerleri ile yapı göz önüne alınarak kontak alaşımı belirlenir. Kesicilerde genellikle gümüş, grafit, nikel, volfram alaşımlı kontaklar kullanılır.

Daha yumuşak yapıda olan gümüş-grafit alaşımlardan yapılmış kontaklar sabit (alt) kontaklarda, daha sert olan gümüş-volframlı kontaklar ise hareketli (üst) kontaklarda kullanılır.

Hareketli kontaklara bombeli bir yapı verilmiştir. Bu sayede her açma-kapamada bombeli ve sert alaşımlı kontaklar, yumuşak sabit kontaklar üzerinde yer yapar. Böylece en düşük geçiş direnci sağlanır.

Kontak temas dirençlerinin düşük olması için hareketli kontağın sabit kontağa çok iyi temas etmesi gerekir. Ancak gereğinden fazla kontak baskı kuvveti, kontakların daha kısa sürede tahrip olmasına sebep olur. Kontak alaşımları, sağlıklı bir açma kapama için büyük önem arz eder.

Ayırıcılar

Hareketli kontak, sabit kontaktan ayrılırken kontaklar arasında bir süre havadan akım akmaya devam eder, buna ark adı verilir. Bu arkın çok kısa bir sürede söndürülmesi gerekir. Ayırıcılar, enerji altında çalışan kesicinin açılması esnasında oluşan arkı söndürmek için kullanılır.

Ayırıcılarda arkın söndürülmesi şu şekilde olmaktadır: Arkın etrafında oluşan manyetik alandan dolayı ark ayırıcılara doğru itilir. Böylece arkın boyu uzayarak incelir ve ayırıcı plakaları arasında bölünerek kopar. Ayırıcıların yan duvarlarında kullanılan malzemenin özelliğinden dolayı arkın oluşturduğu yüksek sıcaklık neticesinde bir gaz çıkar. Bu çıkan gazın da arkın söndürülmesinde önemli bir etkisi vardır.

Önerilen Yazı: Elektrik Sigortası Nedir? Neden Atar? Ne İşe Yarar?

Elektronik Termik-Manyetik Devre Kesiciler

Termik-manyetik kesicilerin diğer bir çeşitli de elektronik aşırı akım salıcılı tipte olanlarıdır. Elektronik devre kesicilerini, termik-manyetik kesicilerden ayıran özellik, aşırı akım salıcılarının elektronik devre ile kontrol edilmesidir. Elektronik kontrol mikro kontroller vasıtasıyla yapılır. Elektronik devrenin dizaynı esnasında, işletmede karşılaşılabilecek en kötü ihtimaller göz önünde tutulur. Yüksek kısa devre akımlarında, elektronik devre çalıştırılmadan direkt açma sağlanmıştır. Böylece elektronik devrede olabilecek arıza ihtimali ortadan kaldırılmıştır. Ayrıca kesicinin açma süresi, kesicinin ve çevrenin sıcaklığından adeta bağımsızdır, ayrıca istendiğinde RS-232 protokolü ile bilgisayara bağlanabilir. Böylece;

Akım kaydedici aletlerinin yerine bilgisayarın diski kullanılabilir.
Çekilen akımın çeşitli zaman aralıklarındaki (gece-gündüz) maksimum, minimum, ortalama vb. değerleri alınabilir.
İstatistiki bilgilere anında ulaşılabilir.
Aşırı akım oluşumunda kesicinin açma süresi ayarlanabilir.
Bilgisayardan kesicinin anma akımı ve ani açma akımı hassas olarak değiştirilebilir.
Harici açma kumandası verilebilir.
Elektronik devre kesicilerin anma ve ani açma akımı ayar sahaları çok geniştir. Bu özellik kesiciye geniş kullanım imkânı sağlar. Ayrıca elektronik devre kesiciler ortam sıcaklıklarından etkilenmez.