Seçeceğimiz klemens kullandığımız rayın özelliğine uygun olmalıdır. Klemens Montajı Klemenslerin Raya Montajı Klemenslerin montajı oldukça basittir. Klemensin bir ayağı raya takılır, sonra diğer ayağı resim 4.9’ da olduğu gibi bastırılarak monte olunur. Ayrıca bir eleman kullanmamıza gerek yoktur. Klemensleri takarken aynı grupta olan klemenslerin yan yana dizilmesine dikkat edilmelidir.
Nihayet Plakasının ve Klemens Durdurucunun Montajı Nihayet plakası her klemens için özel yapılmış olduğundan klemense çok çabuk monte olur. Plaka, en sonda kalan açık klemense takılır. Durdurucu, klemens demetinin her iki yanına da takılır. Durdurucuları raya klemens gibi monte ettikten sonra içinde bulunan vidayı iyi sıkmalıyız.
~ 95 ~
KONTAKTÖR, RÖLE, KORUMA ELEMANLARI VE MONTAJI KONTAKTÖRLER VE RÖLELER Kontaktörler
Elektrik devrelerini açıp kapamaya yarayan ve uzaktan kumanda edilebilen büyük güçteki elektromanyetik anahtarlara kontaktör denir. Kontaktörler, başta elektrik motorları olmak üzere; kompanzasyon ısıtma gibi elektrik tesislerinin kablo ile uzaktan kumanda edilmelerine imkân sağlarlar. Termik röleler ile kullanıldığında ise cihazları ve tesisleri aşırı yük akımlarına karşı korurlar. Kontaktörler, genellikle alçak gerilimde kullanılır, kumanda ettiği devreyi nominal akım altında açıp kapayabildiği gibi belirli orandaki aşırı akımları da kesebilir.
Yapısı Kontaktörün yapısında bulunan elemanlar; Demir nüve, bobin, palet ve kontaklardır.
Şekil 1.1: Kontaktörün temel prensibi
Demir Nüve Alternatif akım kontaktörlerinde ince silisli saçlardan yapılırken, doğru akım kontaktörlerinde tek parça yumuşak demirden imal edilir. Alternatif akımda kullanılan kontaktör nüvelerinde, nüvenin ön yüzeyine açılan oyuklara bakır halkalar yerleştirilir. Bu bakır halkalar akımın 0 olduğu noktalarda nüvenin bırakılmasına engel olarak, titreşim ve gürültüyü ortadan kaldırır. Doğru akımda kullanılan nüvelerde ise bobinin enerjisi kesildiği anda, nüvenin paleti hemen
~ 96 ~
bırakması için plastik pullar konulur.
Şekil 1.2: Kontaktör nüvesi
Bobin
Çalışma gerilimine göre, spir sayısı ve dış görünüşü değişir. Üzerinden akım geçtiğinde nüveye mıknatıslık özelliği kazandırır.
Resim 1.2: Kontaktör bobini
Kontaklar Normalde açık ve normalde kapalı olmak üzere iki çeşittir. Ana ve yardımcı kontaklar ismi ile e isimlendirilir. Ana kontaklar güç devresinde kullanılıp akım taşıma kapasiteleri daha yüksektir. Yardımcı kontaklar ise genellikle kumanda kısmında kullanılır. Kontaklar üzerinden geçen akım kapasitelerine göre çeşitli alaşımlardan meydana gelir. Genellikle sert bakır, tungstenden veya gümüş alaşımlarından meydana gelir.
Şekil 1.3: Açık ve kapalı kontakların sembolleri
~ 97 ~
Resim 1.3: Ana ve yardımcı kontakların görünümü
Çalışması Demir nüve üzerine sarılan kontaktör bobinine gerilim uygulandığında, nüve elektromıknatıs özelliği kazanarak karşısındaki paleti çeker. Palet üzerinde bulunan hareketli kontaklar, sabit kontaklarla birleşir veya ayrılır. Bu durumda normalde açık kontaklar kapanırken, normalde kapalı kontaklar açılır.
Resim 1.4: Kontaktörün iç görünüşü
BağlantıŞeması ve Katalog Bilgileri Üç fazlı bir motorun kontaktörle kontrol şemasına ait güç ve kumanda bağlantışeması aşağıdaki şekilde görüldüğü gibidir. Kumanda devresinde başlama (start) butonu ile kontaktör bobinine elektrik enerjisi gönderilir. Enerji altında kalan bobin kontaklarına konum değiştirecektir. Açık durumda olanlar kapalı, kaplı olanlar ise açık duruma geleceklerdir. Kumanda edilen motor, devreye enerji girişi ile çalışma ilk kalkınma akımı ile çalışmaya başlar. Durdurma (stop) butonuna basınla kadar motor çalışmaya devam edecektir. Motor çalışmasında herhangi bir nedenle akım artışından dolayı aşırı akım rölesi deveye girerek yine motorun enerjisini kesebilmektedir.
Şekil 1.4: Kumanda ve güç devresi bağlanmış motor
~ 98 ~
Aşağıdaki kontaktör seçim tablosundan, kontaktör seçimi yapmak için örnek verecek olursak; motor gücü 55 KW olan bir devreye kontaktör seçimi yapılmak istendiğinde, siemens 3TA26 veya o satırda bulunan diğer kontaktörlerde kullanılabilir.
Tablo 1.1: Çeşitli firmaların katalog bilgileri
Montajı Kontaktörler raya veya yüzeye montaj yapılır. Yüzeye montajı yapılırken markalamanın düzenli bir şekilde yapılması gerekir. Kontaktörü hareket ettirmeden montaj yapılacak nokta işaretlenir. Daha sonra matkapla işaretlenen nokta delinir. Markalama ve delme işleminden sonra tornavida yardımı ile kontaktör montajı aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi yapılır. Kontaktörün raya montajı yapılırken kontaktör belirli bir açıda raya yaklaştırılarak altındaki yuvanın raya dikkatli bir şekilde montajı gerçekleştirilir.
Resim 1.6: Kontaktörün saca vidalanması
Resim 1.7: Kontaktörün raya montajı
~ 99 ~
Röleler
Küçük değerli bir akım ile yüksek güçlü bir alıcıyı çalıştırabilmek (anahtarlayabilmek) için kullanılan elemanlara röle denir. Tamamen otomatikleşmeye başlayan üretim araçlarında yüzlerce tip ve modelde röle kullanılmaktadır. Tek kontaklıdan tutun 5–10 kontaklısına kadar geniş bir model yelpazesine sahip rölelerin çalışması her modelde de aynıdır. Tristör ve Triyak'ların imal edilmesinden sonra popülerliğini kaybeden röleler yinede birçok alanda halen kullanılmaktadır. Tristör ve Triyak'lara göre tek avantajı tek bir bünye içinde birden fazla anahtar kontağına sahip olabildiği için birden fazla yükü aynı anda açabilir veya kapatabilir hatta aynı anda bazı yükleri açıp bazılarını kapatabilir. Bu işlem tamamen rölenin kontaklarının dizaynı ile ilişkilidir. Dezavantajları daha fazladır. Mekanik olarak çalıştığı için çok arıza yapar. Kontaklar sürekli birbirine yapışıp açıldıkları için oluşan elektrik atlamaları zamanla kontakların oksitlenmesine ve iletimini kaybetmesine neden olur. İletime geçme süresi daha uzundur. Ayrıca kontakların çekilip bırakılmasında çıkarmış olduğu ses pek hoş değildir.
Şekil 1.5: Röle ve sembolü
Yapısı Bobin, demir nüve, palet, yay ve kontaklardan oluşan rölelerin mıknatısiyet oluşturan bobinleri 5–9–12–24–36–48 volt gibi gerilimlerde çalışacak biçimde üretilir. Elektronik sistemlerde çoğunlukla DC ile çalışan mini röleler kullanılır.
Şekil 1.6: Rölenin yapısı
Çalışması Röle içinde bulunan demir nüve üzerine geçirilmiş makaraya ince telden çok sipirli olarak sarılmış bobine akım uygulandığında, N-S manyetik alanı oluşur. Bu alan ise bobinin içindeki nüveyi elektromıknatıs haline getirip, paletin kontaklarının konumunu değiştirmesini sağlar. Akım kesilince elektromıknatıslık ortadan kalkar, esnek gergi yayı paleti geri çekerek kontakları ilk konumuna getirir. Kontaklardan geçen akım nedeniyle birbirine temas eden yüzeyler zamanla oksitlenebilir. Kontaklardaki oksitlenmeyi en az düzeyde tutabilmek için platin ya da tungsten üzerine ince gümüş tabakasıyla kaplama yapılır. Düzgün çalışmayan bir elektronik devrede rölelerin kontaklarında oksitlenme oluşmuş ise bu istenmeyen durum su zımparasıyla giderilebilir. Düzelme olmazsa yeni röle kullanılır.
~ 100 ~
Şekil 1.7:Rölenin çalışması
Bağlantı Şeması ve Katalog Bilgileri Röle bağlantı şemalarında, aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi sabit ve hareketli kontaklar ile Bobin bağlantı noktaları belirtilir.
Şekil 1.8: Röle bağlantışemaları
Elektronikte sıkça kullanılan mini röle bağlantışeması ve katalog bilgisi aşağıdaki şekillerde belirtilmiştir.
Resim 1.8: Elektronikte kullanılan mini röle bağlantışeması
~ 101 ~
Tablo 1.2: Elektronikte kullanılan mini röle katalog bilgileri
Montajı Rölenin raya montajı yapılırken; tornavida ile alt bölümde bulunan mekanizma dışa doğru çekilir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi montajı yapılır.
Resim 1.9: Rölenin raya montajı
Resim 1.10: Röle ayağı ve gövdesi
Zaman Röleleri
Bir kumanda devresini ayarlanan süre sonunda çalıştıran veya durduran kumanda elemanlarıdır. Genellikle kumanda devresindeki güç kontaktörlerini kontrol derler Yapısı Normalde kapalı ve normalde açık olmak üzere iki çeşit kontak tipine sahiptirler. Kontak sayısı rölenin markasına ve yapım şekline göre değişebilir. Yapım şekline göre değişik tiplerde üretilirler bunlar: • Pistonlu zaman rölesi • Motorlu zaman rölesi • Elektronik zaman rölesi Çalışması Zaman rölelerinin çalışma şekillerine göre çeşitleri aşağıda açıklanmıştır. • Düz zaman rölesi: Bobini enerjilendiği andan itibaren, kontaklarının konumunu ayarlanan süre sonunda değiştiren zaman röleleridir. Ayarlanan süre sonunda açık kontaklar kapanırken, kapalı kontaklar açılır. Rölenin enerjisi kesildiğinde kontaklar ani olarak eski konumuna döner. • Ters zaman rölesi: Bobini enerjilendiği anda kontakları ani olarak konum değiştirir. Bobinin enerjisi kesildikten sonra, ayarlanan süre sonunda kontaklar eski konumuna döner. • İmpuls zaman rölesi: Bobini enerjilendiği anda kontakları konum değiştiren ve ayarlanan süre sonunda, tekrar eski konumuna dönen zaman röleleridir. • Yıldız-Üçgen zaman rölesi: Motorları yıldız-üçgen çalıştırmada kullanılan rölelerdir. Röle enerjilendiğinde önce yıldız kontaktörünün bağlı olduğu kontak hemen kapanır, ayarlanan süre sonunda yıldız kontaktörünü enerjilendiren kapalı kontak açılarak üçgen kontaktörünün bağlı olduğu kontak kapanır. • Flâşör zaman rölesi: Bobin enerjilendiği anda kontakları konum değiştirir, bir süre sonra kontaklar eski konumuna dönerler. Bir süre daha bu şekilde kaldıktan sonra tekrar konum değiştirirler. İşlem bu şekilde rölenin enerjisi kesilene kadar devam eder.
~ 102 ~
Pistonlu Zaman Röleleri Zaman gecikmesi bir pistonla sağlanan zaman rölelerine, pistonlu zaman rölesi adı verilir. Ters ve düz çalışan iki modeli vardır. Düz zaman rölelerinde bobin enerjilenince pistonu yukarı doğru asılır. Piston içinde yağ ya da hava olduğundan hareket hemen olmaz. Belli bir zaman sonra kontaklar konum değiştirir.
Şekil 1.9: Pistonlu zaman rölesinin iç yapısı
Motorlu Zaman Röleleri Zaman gecikmesi bir motorla sağlanan zaman rölelerine Motorlu zaman röleleri adı verilir. İçerisinde bulunan senkron motor sabit bir hızla dönerken röle içindeki dişlileri de döndürür. Dişliler ayarlanan bir mekanizma yardımıyla kontakların açılmasını veya kapanmasını sağlar.
Resim 1.11: Motorlu zaman rölesi ve çalışma prensibi
Elektronik Zaman Röleleri İçyapısı tamamen elektroniktir. Genellikle R-C zamanlama devreleri kullanılır. Bazı zaman rölelerinde özel olarak üretilmiş zamanlama entegreleri kullanılır.
Resim 1.12: Elektronik zaman rölesi
~ 103 ~
BağlantıŞeması ve Katalog Bilgileri Son zamanlarda kullanım alanı oldukça geniş olan V-Otomat tipi çok zamanlı zaman rölesi 1 saniye ile 60 saat arası 8 kademeli olarak ayarlanabilen çekme veya bırakma gecikmesine sahip ve küçük boyutlu mikroişlemci zaman rölesidir. Bağlantışeması ve katalog bilgileri aşağıda belirtilmiştir.
Şekil 1.10: Zaman rölesinin devreye bağlanması
Teknik bilgiler: Besleme Gerilimi (Un) (a1,a2) (a1,a3) Çalışma Aralığı Kontak Çıkışı Çalışma Sıcaklığı Net Ağırlık
: 220V AC 50–60 Hz : 24 VAC -DC : (0.8–1.2)xUn : 250V AC 5A : 24V AC-DC 10A : -40°C…+55°C :75gr
Montajı Zaman rölesinin montajı raya veya yüzeye yapılır. Yüzeye montajda ilk önce markalama yapılır. İşaretlenen nokta matkapla delinerek tornavida ile zaman rölesi delinen noktaya vidalanır. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi montajı yapılır.
Resim 1.13: Zaman rölesinin montaja hazırlanması
Resim 1.14: Zaman rölesinin sac üzerine vidalanması
Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi zaman rölesinin raya montajı yapılırken belirli bir eğimde zaman rölesinin alt yuvası oturtulur daha sonra üst yuva takılarak montajlama işlemi sona erdirilir.
~ 104 ~
Resim 1.15: Zaman rölesinin raya montajı
KORUMA RÖLELERİ Aşırı Akım Rölesi
Bir motor besleme devresinde hattın başına konulan sigortalar çalışma karakteristikleri nedeni ile motoru değil hattı korurlar. Motorları arızadan önce korumak için çeşitli röleler kullanılır. İşte aşırı akım rölesi, aşırı akımların motor sargılarına vereceği zararları önlemek amacı ile kullanılır. Aşırı akım koruma Röleleri motorları, sistemleri aşırı akıma karşı korumak için tasarlanmıştır.
Resim 2.1: Koruma röleleri
Yapısı Bir fazlı alternatif akım devrelerinde yalnızca bir iletkene, üç fazlı devrelerde ise her üç faz iletkenine bağlanan aşırı akım röleleri kumanda devresindeki devreye seri bağlı, normalde kapalı kontağı kumanda ederler. Aşırı akım rölelerinde akım ayarı, röle üzerinde bulunan ayar vidası ile yapılır. Motorların anma akımlarına göre, belirli sınırlar içerisinde akım ayarı yapılır.
Resim 2.2: Kontaktör ve aşırı akım rölesi
Çalışması Akım değeri normal sınırlar içinde ise çıkış rölesi çekili konumundadır. Akım ayarlanan değerin üzerine çıkarsa, çıkış rölesi gecikme süresi sonunda kontağını bırakır ve bağlı olduğu motor veya sistemi devreden çıkarır.
~ 105 ~
Çeşitleri Aşırı akım röleleri yapılarına göre ikiye ayrılır. Bunlar: Termik aşırı akım rölesi • Endirekt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi • Direkt ısıtmalı termik aşırı akım rölesi Manyetik aşırı akım rölesi
BağlantıŞeması Aşırı akım röleleri, motor devresine seri olarak bağlanır ve üzerinden motor akımı geçer Motorun geçici bir arıza nedeniyle veya yol alma anında çektiği kısa süreli aşırı akımlarda sargılar zarar görmez ve bu durumda rölenin devreyi açmaması istenir. Bunun içinde rölenin devreyi açmasını, geciktirici bir sistem ile önlenir.
Şekil 2.1: Aşırı akım rölesinin kumanda ve güç devresine bağlanması
Montajı Aşırı akım rölesi Raya veya yüzeye montaj yapılır. Yüzeye montajı yapılırken işaretlenmiş nokta matkapla delinerek tornavida ile montajı yapılır.
Resim 2.3: Aşırı akım rölesinin saca montajı
Resim 2.4: Aşırı akım rölesinin raya montajı
Aşırı akım rölesinin montaj yapılacak raya aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi belli bir eğimde yaklaştırılarak montajı gerçekleştirilir.
Faz Koruma Rölesi
Üç faz ile çalışan motorlarda R-S-T fazlarından birisi kesildiğinde motor çalışmaya devam eder. Ancak bu çalışma şekli son derece tehlikeli ve istenmeyen bir durumdur. Çünkü üç faz ile çalışacak şekilde üretilmiş motor iki faza kaldığı zaman şebekeden yüksek akım çekmeye başlar. Yüksek akım ise
~ 106 ~
sargılarıısıtır. Isınan sargılarının izolesi (vernik) eriyerek kısa devreye neden olur. Kısa devre ise motorun bozulmasına yol açar. Motorun iki faza kalması durumunda veya faz geriliminin aşırı artması veya azalması durumunda çok kısa bir süre
içinde devreyi açarak motoru korurlar.
Resim 2.5: Faz koruma rölesi
Yapısı Koruma röleleri genellikle elektronik olarak imal edilirler. Üç fazlı motorlarda motor sargılarından herhangi birinin geriliminin düşmesi motorun dengesiz yüklenmesine neden olur. Bu durum motorda onarımı zor ve maliyetli hasarlar getirir. Bu durumların motoru etkilememesi amacıyla faz koruma röleleri kullanılır. Aşağıdaki koruma rölesi incelendiğinde bağlantı noktaları ve modeli ön görünüşte belirtilmiştir. Şekil 2.2: Faz koruma rölesi bağlantıları
Çalışması R(L1)-S(L2)-T(L3) faz gerilimleri normal değerinde iken röle çeker ve motor çalışır. Fazlardan birinin gerilimi belirtilen sınır değerinin altına düştüğü zaman veya faz kesildiğinde röle bırakır ve motor durur. Faz normal değerine döndüğünde röle çeker ve motor tekrar çalışır. Not: PTC kullanılmadığı zaman PTC uçları kısa devre edilmelidir. Çeşitleri Faz koruma röleleri ikiye ayrılır. Bunlar: • Faz (motor) koruma röleleri • Faz sırasırölesi BağlantıŞeması ve Katalog Bilgileri Kullanılan koruma rölesinin özellikleri üretici firmaya göre değişebilir. Bu nedenle istenilen rölenin katalog değerleri incelendikten sonra seçim yapılmalıdır.
Şekil 2.3: Faz koruma rölesi bağlantısı
~ 107 ~
Teknik Bilgiler Besleme Gerilimi (Un) Çalışma Aralığı Kontak Gerilimi Açma Gerilimi (faz-faz arası) Geri Dönüş Gerilimi Çalışma Sıcaklığı Net Ağırlık
: 3x380 VAC 3 Faz 50 -60Hz : (0.8-1.2)xUn : 250V AC-5A : alt: %30 VAC, üst: %20 VAC : max.15V : -40°C...+55°C : 250 gr
Montajı Koruma rölesi montajı yapılacak raya belli bir açıda yaklaştırılarak tornavida yardımı ile aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi montajı yapılır.
Resim 2.6: Faz koruma rölesinin raya montajı
Aşırı ve Düşük Gerilim Röleleri
Resim 2.7: Aşırı ve düşük gerilim rölesi
Aşırı gerilim röleleri, üç fazlı ve tek fazlı sistemlerde yüksek gerilimden etkilenen elektronik kumanda devrelerinde, kontrol sistemlerinde, kompanzasyon panolarında kondansatör gruplarının korunmasında ve motorların korunmasında kullanılır. Düşük gerilim röleleri de, üç fazlı ve tek fazlı sistemlerde düşük gerilimden zarar gören elektronik kumanda, kontrol sistemlerinde, kompanzasyon panolarında ve motorların korunmasında kullanılır. Yapısı Elektronik bir yapıya sahiptirler. Endüstride geniş bir kullanım alanı vardır. Elektrik motorlarında Fazlar arası gerilim dengesizliği nedeniyle onarımı zor ve maliyetli hasarlar meydana gelebilir. Gerilim Koruma Röleleri bu tür arızalara sebebiyet verecek durumlardan motoru korumak amacıyla geliştirilmiştir. Aşağıdaki şekilde ön yüzeyinde görüldüğü gibi bağlantı noktaları, ayar düğmeleri ve çalışma durumunu gösteren ledler mevcuttur.
~ 108 ~
Şekil 2.4: Aşırı ve düşük gerilim rölesi yapısı
Çalışması Aşırı gerilim Rölesi üzerindeki üst sınır ayar vidası ile kontrol edilmek istenilen gerilim bölgesi ayarlanır. Ani gerilim dalgalanmalarına karsı oluşabilecek hatalı açmalar, 01–10 sn ayarlanabilir zaman gecikmesi ile önlenmiştir. Gerilim değeri 1,5 Un 'nin üstüne çıktığında ise gecikme devre dışı bırakılarak rölenin ani açma yapması sağlanır. Gecikmeli veya ani açma sonunda fazların gerilimi ayarlanan çalışma bölgesine döndüğünde, röle kendini otomatik olarak resetleyerek kontaklarını kapatır ve normal çalışma konumuna döner. Çeşitleri Gerilim röleleri aşırı ve düşük gerilim röleleri olmak üzere iki çeşittir. Bir arada olan çeşitleri olduğu gibi ayrı ayrı imal edilenleri de vardır. BağlantıŞeması ve Katalog Bilgileri
Şekil 2.5: Aşırı ve düşük akım rölesi bağlantı uçları
Teknik Bilgiler Besleme Gerilimi(Un) Çalışma Aralığı Kontak Gerilimi Düşük Gerilim Sınırı Yüksek Gerilim Sınırı Devreye Girme ve Çıkma Gecikmesi Geri Dönüş Gerilimi Çalışma Sıcaklığı Net Ağırlık
: 3x220V AC 3 Faz + 1 Nötr 50-60Hz : (0.8–1,2)xUn : 250 V AC -5 A, 24V AC-DC 10A : 270 – 370 V AC (Ayarlanabilir) : 390 – 490 V AC (Ayarlanabilir) : O-15 sn, (Ayarlanabilir) : max, 15V : -40°C ...+ 55°C” : 280 gr
~ 109 ~
Montajı Aşırı ve düşük gerilim rölelerinin Raya montajı şekilde görüldüğü gibi tornavida yardımı ile yapılır.
Şekil 2.6: Aşırı ve düşük akım rölesinin raya montajı
Termistör Rölesi
Sanayide geniş bir kullanım alanına sahip elektrik motorları çeşitli nedenlerle aşırı ısınır. Termistör Rölesi aşırıısınmanın elektrik motorlarına zarar vermesini engellemek amacıyla tasarlanmıştır.
Resim 2.8: Termistör rölesi Şekil
2.7: Termistör rölesinin bağlantısı
Yapısı Termistör rölelerin içyapısı elektroniktir. Ön yüzünde çalışıp çalışmadığını gösteren ledler bağlantı noktaları ve firma ismi bulunur. Çalışması Motor sargı sıcaklığı, kullanılan PTC 'nin sıcaklık sınırını aştığında röle bırakır, LED söner. Motorun aşırıısınması engellenmiş olur. Motor sargı sıcaklığı kullanılan PTC 'nin sıcaklık sınırının altına düştüğünde röle tekrar çeker, LED yanar. Motor tekrar çalışır. Çeşitleri Sıcaklıkla direnci değişen elemanlara Termistör denir. Sıcaklıkla direnci artan elemanlara PTC, sıcaklıkla direnci azalan elemanlara NTC adı verilir. Termistörler mutlaka bir elektronik devre içinde kullanılırlar. Motor sargılarını aşırıısıdan korumak için genellikle PTC tipi termistörler kullanılır. Şekil 2.8: Termistör rölelerin bağlantısı
~ 110 ~
BağlantıŞeması ve Katalog Bilgileri Aşağıdaki tabloda motor gücüne göre termik ayar sınırları belirtilmiştir. Örnek verecek olursak: Anma gücü 7,5 KW lık bir motorun termik ayarı 11–16 A ayarlama sınırı yapılması gerekir.
Tablo 2.1
Montajı Termistör rölesinin Raya montajı aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi tornavida yardımı ile yapılır.
Şekil 2.9: Termistör rölenin raya montajı
Değişik şekillerde ve daha pratik montajlama sistemleri geliştirilebilir, aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi bağlantıları gruplar halinde yapılmış, kumanda elemanlarının raya montajı yapılır.
~ 111 ~
Resim 2.9: Değişik montajlar
SİGORTALAR
Alıcıyı besleyen hatları, cihazları aşırı yüklenme ve kısa devrelere karşı korumada kullanılan elemandır. Sigorta, devreye seri bağlanır ve üzerinden anma akımından çok akım geçtiğinde devreyi açar.
Sigorta Yapısı Buşonlu Sigorta
Buşonlu sigortalar Gövde, Buşon, Buşon kapağı parçaların birleşiminden oluşmuştur:
Şekil 3.1: Buşonlu sigorta
Gövde Gövde sigortanın bağlanacağı yere tutturulmasını sağlayan kısımdır. Ayrıca gövde sigortayı
~ 112 ~
oluşturan parçaların birleşiminden oluşur. İletken bağlantılarının olduğu kısımdır.
Resim 3.1: Buşonlu sigorta gövdesi
Buşon Akımı kesme düzeneğinin bulunduğu kısma buşon denir. Buşonlar, 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 35 – 50 – 63–80–100amper değerlerinde üretilir. Buşon şu parçaların birleşiminden oluşur. • Buşon gövdesi: Telin erimesi sırasında oluşan ısıya dayanacak şekilde porselenden yapılmıştır. • Sigorta teli: Değişik akım değerlerinde üretilmiş teldir. • Kuvars kumu: Eriyen telin oluşturduğu sıcaklığın olumsuz etkisini azaltmak için kullanılan maddedir. • Alt ve üst kapaklar: Buşonun iki ucunda bulunur. Dip kontak ile üst kontak arasında iletimi sağlamaya yarar. • Sinyal pulu: Buşon içindeki ince telin uç kısmına takılır. Telin kopmasıyla yaylı fırlatma düzeneği sayesinde pul yerinden fırlar. Sinyal pulcuğu, her akım değeri için ayrı bir renkte boyanmıştır. Buşonun kaç amperlik olduğu sinyal pulcuğuna bakılarak anlaşılır. Pul renklerinin akım karşılıkları şöyledir: Yeşil:6A,Kırmızı: 10A,Gri: 16 A, Mavi: 20 A, Sarı: 25 AA, Siyah: 35 A, Beyaz: 50 A,Bakır rengi: 63 A
Resim 3.2: Buşonun yapısı
Buşon Kapağı Yalıtkan bölümü porselenden, iletken kısmı pirinçten yapılan parçadır. Buşon kapağının üstünde yuvarlak bir cam bulunur. Bu cam, sigortanın atması anında sinyal pulcuğunun fırlayarak yakında bulunan kişilere zarar vermemesi için konmuştur.
Resim 3.3: Buşon kapağı
~ 113 ~
Otomatik Sigorta Otomatik sigortalar, bağlı bulunduğu elektrik devresini aşırı akım ve kısa devrelere karşı korurlar. Devrenin kolayca açılıp kapatılmasına imkân sağlarlar. Herhangi bir arıza durumunda devreyi açan cihaz, kol yukarı kaldırılarak devreye sokulur. Koldan bağımsız açtırma düzeni arıza devam ettiği sürece devreyi yeniden açacaktır. Uygulamada kullanılan otomatik sigortalar L (B) ve G (C) tipi olmak üzere iki tipte üretilir. L tipi sigortalar aydınlatma ve priz tesislerinde kullanılırken, G tipi sigortalar ise motor koruma devrelerinde kullanılır. Uygulamada kullanılan otomatik sigortalar 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 35 – 40 – 45 – 50 amperlik değerlerde üretilmektedir. Üç fazlı motorların korunmasında kullanılan otomatik sigortaların mandalları birbirine akuple edilir. Bu sayede fazın birisinin bağlı olduğu sigorta attığında üç fazın akımı da kesilir.
Resim 3.4: Otomatik sigorta
Resim 3.5: Çeşitli otomatik sigortalar
~ 114 ~
L Tipi L tipi sigortalar aydınlatma ve priz tesislerinde kullanılır. L tipi sigortalar aşırı akım durumunda hemen atar. G Tipi G tipi sigortalar motor koruma devrelerinde kullanılır. G tipi sigortalar gecikmeli olarak devreyi açar. Motorlar kalkış anında normal akımlarının bir kaç katı değerde aşırı akım çekerek çalışmaya başladıklarından bu tip alıcılarda gecikmeli atan otomatik sigortalar tercih edilir. 3.1.3. Bıçaklı Sigorta Bıçaklı sigortalar 120 KA ’e kadar kısa devre akımlarını kesecek güçtedir. Anma gerilimleri 500 V AC ve 440 V DC anma akımları ise 630 A ‘e kadar olan Bıçaklı sigortalar; trafo, kablo, şalter, pano gibi birçok cihaz ve tesisi aşırı yükleme ve kısa devreye karşı emniyetle korurlar.
Resim 3.6: NH bıçaklı sigorta
Sigorta Altlığı Sigorta buşonlarının bağlandığı malzemelerdir. Altlıkların bağlantı yerleri klemensli veya civatalıdır. Elektrolitik bakırdan üretilen bıçaklı sigorta altlıklarının yaylı kontakları kendi sıkma ve yaylanma özelliklerine ek olarak özel çelik yaylarla takviye edilmiştir. Kontakların sıkma gücü TSE nin öngördüğü değerlerde olmalıdır.
Buşon Akımın üzerinden geçtiği kısımdır. Buşon, porselenden yapılmış bir gövde ve bunun iki ucuna monte edilmiş bıçaklardan oluşmuştur. Bıçaklar, gövde içinden eriyen tel ile birbirine bağlanmıştır.
~ 115 ~
Resim 3.9: NH bıçaklı sigorta buşonu
Sigorta Pensi Sigorta buşonlarının takılıp çıkartılmasında kullanılan gereçtir. Sigorta pensi ile sigorta söküleceği zaman bu elemanın üzerindeki düğmeye basılır. Düğmeye basıldığında Sigorta pensin ısırma düzeneği açılır. Düğmeden el çekildikten sonra eleman geriye doğru çekilecek olursa altlığa takılı olan NH buşon yerinden çıkar.
Resim 3.10: NH bıçaklı sigorta pensi
~ 116 ~
Sigorta Montajı Buşonlu Tip Sigorta Montajı
Markalama yapılarak matkapla işaretlenen nokta delinir. Tornavida yardımı ile sigorta gövdesi vidalanır. Montajı aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi yapılır.
(a) (b) (c) (d) Resim 3.11: Buşonlu sigorta montaj sırası: (a)Markalama, (b)Delme, (c)Montaj, (d)Buşon
Otomatik Sigorta Montajı Tornavida yardımı ile otomatik sigortanın raya montajı aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi yapılır.
Resim 3.12: Üç fazlı otomatik sigorta
NH Sigorta Montajı Buşonlar altlıklara takılırken buşon bıçaklarının altlığa tam oturmasına dikkat edilmesi gerekir. Aksi takdirde iyi olmayan temas direncine, ısınmaya ve güç kaybına neden olacak ve arızalar oluşacaktır. Diğer önemli bir konuda altlıklarda standartlara uygun kesitlerde iletkenler kullanılmalıdır. Altlıkların yan yana monte edilmesi durumunda, isteğe göre aksesuar olarak pertinaks speratörler ile fazlar arası izolasyonlar arttırılabilir.
~ 117 ~
Resim 3.13: NH bıçaklı sigortanın buşonun takılması
Katalog Bilgileri
Aşağıdaki tablolarda motor gücüne göre sigorta seçimi yapılır. Kullanımı oldukça kolaydır.
Tablo 3.1: Üç fazlı motorlarda anma akımına göre sigorta seçimi
~ 118 ~
Örneğin bir fazlı devrelerde, 2,2 KW lık bir motorun sigorta seçimi yapılmak istenirse sigorta seçim cetveline bakılarak 20A lik sigorta seçimi yapılabilir.
Tablo 3.2
~ 119 ~
PLC VE MONTAJI YAPILACAK İŞE UYGUN PLC SEÇMEK PLC Tanımı ve Türleri
Sistem bilgilerinin direkt olarak insan tarafından verildiği sistemlere “konvansiyonel sistemler” denir. Eğer bilgiler bir program yoluyla verilmiş ise bu durumda oluşturulan sisteme “otomasyon sistemi” denir. Herhangi bir sistemi daha önceden belirlenmiş bir duruma getirme işlemine “kontrol” denir. Duruma getirme veya durumu değiştirme, insan müdahalesi olmadan bir program tarafından yapılırsa yapılan işleme “otomatik kontrol” denir. Buna göre “otomasyon”, insan müdahalesi olmadan herhangi bir hareketin oluşmasına ve bu hareketin istenildiği gibi gerçekleşmesine verilen isimdir. PLC cihazları, kumanda tekniğinde gerekli olan tüm cihazları(zamanlayıcılar, sayıcılar, hafıza birimleri vb.) bünyesinde bulundurabilen, gerek programlama konsolları gerekse bilgisayarlar üzerinden program yapılabilen ve yapılan programla kontrol etmek istediğimiz otomasyon sistemini otomatik olarak kontrol eden, sayısal sistem esasına göre çalışan cihazlardır. Şekil 1’deki blok diyagramda gösterildiği gibi PLC, sensörlerden aldığı bilgiyi kendine göre işleyen ve iş elemanlarına göre aktaran bir mikroişlemci sistemidir. Sensörlere örnek olarak, herhangi bir metali algılayan endüktif sensör, PLC girişine uygun gerilim vermede kullanılan buton ve anahtarlar verilebilir. İş elemanları için PLC çıkışından alınan gerilimi kullanan kontaktörler, bir cismi itme veya çekmede kullanılan pnomatik silindirleri süren elektro-valflar, lambalar uygun örnektirler. PLC sistemi Analog-Digital giriş/çıkış bağlantılarıyla birçok makine ve sistemi kontrol eder ve bu amaçla sayısal işlemleri, zamanlama, sayıcı, veri işleme, karşılaştırma, sıralama, kendi bünyesinde 8-16 bit data transferi ile programlama desteği sağlamış; giriş bilgilerini kullanarak, çıkış ünitelerine atayan giriş-çıkış, bellek, CPU ve programlayıcı bölümlerinden oluşan entegre sistemdir. Cihaz içerisinde ayrıca çok sayıda dahili (yardımcısaklayıcı) röleler, zaman röleleri bulunmaktadır.
PLC cihazının birçok türü mevcuttur. Bu çeşitliliğin sebebi, yapacağımız işin farklılığındandır. Her iş için uygun PLC seçmemiz gerekir. Değişik firmalar tarafından üretilmiş birçok değişik özellikte PLC’ler bulunmaktadır. Her firma, değişik özellikte ürettiği PLC’lere değişik kod numaraları vermiştir. Piyasada bu isme göre anılır. Aşağıda bazı firmaların ürettiği değişik PLC’lerin özellikleri verilmiştir. SIMATIC S7-200
CPM1A
SIMATIC S7-300
CQM1H
~ 120 ~
SIMATIC S7-400
C200 Alfa-CS1
MİCRO CONTROLLER COMPACT PLC(FX SERİSİ) MODULAR PLC
TWİDO SERİSİ PLC’LER:
PLC’nin Kullanım Amacı ve Alanları
PLC icat edilmeden önce kontrol sistemleri röle ile yapılmaktaydı. Röleli kontrol, aşağıda açıklanan çeşitli kusurlara sahiptir: • Kontak kusuru • Kontak aşınması • Birçok röleyi eklemek ve kablolamak yönünden çok zor bir görev • Kontrol edilen işin içeriğini değiştirmek çok karışık ve zordur. Bu kusurlarından ötürü PLC cihazının önemi artmıştır. Ayrıca PLC cihazını uzaktan kontrol imkânı mevcuttur. Yani internet üzerinden PLC cihazlı kontrol sistemini kumanda etmek mümkündür. Ayrı yerlerde fabrikası bulunan tesisin kontrol sisteminin haberleşmesini PLC cihazı ile yapmak mümkündür. Bu yüzden günümüzde otomasyon kontrol sistemlerinde PLC kullanımı hızla artmaktadır. PLC’nin kullanım alanlarından başlıcaları şunlardır: • Fabrikalarda otomasyon • Asansör tesisatları • Otomatik paketleme • Enerji dağıtım sistemleri • Taşıma bandı sistemleri • Doldurma sistemleri • Otomobil endüstri sistemleri • Balya presleri • Alçı ve harç makineleri • Vakum tesisleri • Merkezi / yardımcı yağlama sistemleri
~ 121 ~
• • • • • • • • •
Ağaç işleme makineleri Kapı kumanda sistemleri Hidrolik kaldırıcılar Gıda endüstrisi Laboratuar cihazları Modem uygulamaları Elektrik tesisatları Stok sistemleri Demir çelik fabrikaları...
PLC İle Röle Sistemleri Arasındaki Farklar ve Avantajları
PLC; elektronik röle, zaman rölesi, sayıcı ve iç bağlantıları ile birlikte entegre bir sistemden meydana gelmiştir. Röle sisteminde, kumanda elemanları paralel olarak ve aynı zamanda bir çalışma şekli ortaya koyabilirler. PLC’de ise çalışma sırası program sırasına göredir(çevrimli, dönüşümlü çalışma). Röle sisteminde kullanılan kontak sayısı sınırlıdır. Oysa PLC’de kullanılan elemanların kontak sayıları istenilen(sonsuz) sayıda olabilir. Bir entegre sistemde sistemin çalışma şekli değiştirilmek istendiğinde röleli sistemde çeşitli montaj değişiklikleri ve yeni masraflar gerekmektedir. Oysa PLC’de böyle yeni montaj değişikliklerine ve masraflara gerek yoktur. PLC ile devre tasarımları röleli sistemlere göre daha kolay, çabuk ve daha az masraflı yapılabilmektedir. Bunun yanı sıra arıza, bakım, devre takibi daha kolay ve hızlıdır. Röle sisteminde bir endüstriyel kumanda işlemini gerçekleştirebilmek için birçok devre elemanını satın almak gerekir(zaman röleleri, sayıcılar gibi). PLC ile yapılan sistemlerde ise birçok devre elemanı, cihaz bünyesinde hazır olarak bulunduğundan ayrıca elemanlar satın alınmasına gerek yoktur. Röle sistemi ile yapılan kumanda ve kontrol sistemleri devre elemanlarının hacimleri nedeniyle çok yer kaplar. PLC ile yapılan sistemlerde hacim yönü ile büyük bir avantaj ve küçülme söz konusudur. Röle sistemi ile yapılan kumanda ve kontrol sistemlerinde çok karışık ara kumanda bağlantıları bulunmaktadır. Bu nedenle arıza bulmak güçtür. PLC ile yapılan kontrol sistemlerinde ise ara kumanda bağlantıları çok azdır. Çünkü gerekli bağlantılar PLC içerisinde PLC tarafından yapılmaktadır. PLC’ler röle sistemlerine göre daha güvenlidir, düşük güç tüketimi sağlar ve uzaktan kontrol imkânı hızlı ve daha az karmaşıktır.
PLC Parçalarının Yapısı ve Fonksiyonları • • •
PLC, genel olarak aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi 5 ana bölüme ayrılmıştır: Central Prosessing Unit(CPU): Merkezi işlem birimi The Input/Output(I/O) Section: Giriş/çıkış bölümü The Programming Device: Programlama makinesi
~ 122 ~
Merkezi İşlem Birimi MİB(CPU) Merkezi işlem birimleri, PLC sisteminin beyni olarak düşünülebilir. Bu birimler, kumanda edilen sisteme ait yazılımın(sadece mantık yazılımının) saklandığı ve bu yazılımın işlendiği kartlardır. Merkezi işlemci haricinde program hafızası ve programlama cihazı bağlantısı için bir interface(arayüz) içerir. Ayrıca bazı modellerde başka PLC grupları ile beraber çalışabilmeleri için özel interfaceler de bulunur. İstenen fonksiyonu uygun şekilde yerine getirebilmesi için CPU'nun işlem hızı, hafıza kapasitesi ve çok özel özelliklerinin üretimin minimum gereklerini sağlaması şarttır. Hafıza(Bellek Elemanları) PLC’de yazılmış programları değişik biçimlerde saklayan, koruyan hafıza birimleri mevcuttur. Bu hafıza birimleri RAM, ROM, EPROM, EEPROM hafızası gibi hafızalardır. RAM hafıza hem yazılıp hem okunabilen geçici hafıza birimidir. PLC’de giriş/çıkış birimleri ile ilgili bilgilerin saklandığı belleklerdir. ROM hafıza, sadece okunabilen kalıcı hafızalardır. PLC’de komut bilgileri ve sabitler ROM’lara yüklenir. EPROM hafıza silinebilir, programlanabilir hafıza türüdür. PLC cihazlarında yazılmış olan programlar önce EPROM hafızada saklanır, buradan CPU’ya gönderilir. EEPROM hafıza elektriksel olarak silinip yazılabilen EPROM hafızalardır. PLC’de programlama cihazı veya bilgisayar ile yapılan program bu hafızada saklanır. Bu hafızaya “program hafızası” denir. Programlama Makinesi Programlama makinesi(operatör paneli), PLC programlamaya uygun yapısı olan, çoğu bilgisayar formunda özel cihazdır. Operatör panelleri, genellikle bilgisayarın olmadığı yerlerde tercih edilir. Güç Katı PLC içerisindeki elektronik devrelerin çalışması için gerekli olan gerilimi istenilen seviyede temin eden bir güç ünitesi mevcuttur. Şebeke gerilimi 110/220 V AA veya 24 V DA olan tipler mevcuttur. Bu güç ünitesi PLC içindeki kartların beslemelerini (giriş çıkış kartları hariç) sağlamakla yükümlüdür. Giriş/Çıkış Bölümü PLC'nin giriş bilgileri, kontrol edilen ortamdan veya makineden gelir. Gelen bu bilgiler içinde PLC var ya da yok şeklinde değerlendirilmeye tabi tutulan sinyaller sistemin dijital girişlerini oluşturur. Dijital girişler, PLC ‘ye çeşitli saha ölçüm cihazlarından gelir. Bu cihazlar, fark etmeleri gereken olay gerçekleştiğinde PLC'nin ilgili giriş bitimini ‘0' sinyal seviyesinden ‘1' sinyal seviyesine çıkarırlar. Böylece sistemin sahada olan hadiselerden haberdar olmasını sağlar. Dolayısıyla sistem içindeki fiziksel değişimleri PLC'nin anlayabileceği 0-1 sinyallerine dönüştürürler. PLC'nin girişine gelen sinyaller; basınç şalterlerinden ,sınır şalterlerinden , yaklaşım şalterlerinden veya herhangi bir röle,kontaktör ya da otomatın yardımcı kontağından gelebilir. Bir PLC’nin beyni CPU ise giriş/çıkış bölümleri de PLC’nin gözü, kulağı ve dilidir. I/O birimleri, giriş birimi(rölesi) ile çıkış biriminden(rölesi) oluşur. Giriş rölesi, sensörler tarafından verilen komutları içindeki elektronik röleler vasıtasıyla CPU’ya gönderir. Genişleme Birimleri PLC’ler için tasarlanmış özel modüller isminden de anlaşılacağı üzere PLC’ nin vazifesi olmayan daha çok kişisel bilgisayarların görevi olan bilgi saklama uygulamalarında kullanılır. Bu saklanacak bilgilerin CPU içerisinde sabit olarak yer alması gereksiz ve çoğu zaman imkânsızdır. Bu yüzden PLC sistemi içine dahil edilen bir kart ile bilgi alınması, alınan bu bilgilerin işlenmesi ve büyük oranlarda (CPU içerisinde saklanamayacak boyutta) saklanması sağlanır.Bu tür işlemlerin gerçekleştirilebilmesi için özel modül içerisinde birtakım yazılımlar yapılması gerekir.CPU bu kartlara bilgileri “internal bus'' hattı üzerinden çeşitli komutlarla gönderir. Dos ortamı komutlarını çalıştırabilir ve örnek olarak database içerisinde bilgi saklayabilir. PLC ye takılabilen bu tip kart modeli PC'ler ayrıca floppy drive üzerinden bilgilerin backup olarak yedeklenmesini de sağlarlar. Kartların Takıldığı Raflar(Rack’s) PLC kartlarının takıldığı raflar(rack), PLC sınıflarına göre farklılıklar göstermektedir. PLC grubu içinde S5-90 ve S5-95 direkt olarak raylı montaj olup herhangi bir rafa monte edilmemektedir. S5-100 kartları submodüle olarak tabir edilen elemanlar üzerine monte edilmektedir. Bu elemanlar üzerinde bulunan bus hattı ile haberleşme sağlanmaktadır. Ayrıca modüler yapıda olan bu elemanlar, montaj kolaylığı sağlamaktadır. Submodüler ray üzerine takılırlar. S5-100 tipi PLC'ye ait kartlar da submodüller üzerine vidalanmak suretiyle monte edilir. S5-115 sistemlerinde submodüllerin görevlerini subrack'ler yerine getirir. Subrack'ler ray sistemine uyumlu olmayıp vida montajı ile sabitlenirler. Bu elemanların ihtiyaca göre değişik tipleri bulunmaktadır. Bazı modellere sadece giriş-çıkış kartları takılabildiği gibi
~ 123 ~
bazılarına da çeşitli özel modüller takılabilmektedir. S5-115 sistemi subrack'lerin de ayrıca bazı yüksek akım çekebilen kartların soğutulabilmesi için fan ünitesi montajı da yapılabilmektedir. S5-135 ve S5-155 sistemlerinde kartların takıldığı raflar, daha özellikli olup PLC’ de kullanılan kartların beslemelerini sağlayan güç kaynağı da barındırmaktadır. Ayrıca bu güç kaynağı içinde soğutucu fanlar bulunmaktadır.
PLC Seçiminde Dikkat Edilecek Hususlar • •
• • • • • • • • •
PLC’nin güç ünitesi, PLC içindeki kartların güç sarfiyatına göre maksimum çıkış akımı temin edebileceğimiz bir gerilim değerinde olmalıdır. Giriş/çıkış birimi sayısı, sistemimizin ihtiyacını uzun vadede de karşılayabilmelidir. Basit bir sistem için(örneğin bir elektrikli kapının otomasyonu, bir sulama sisteminin otomasyonu, bir yüzme havuzu vb.) 24 I/O(giriş/çıkış birimi) yeterlidir. CPU cinsi sistemimizin büyüklüğüne ve ihtiyacına bağlı seçilmelidir. Bunun için piyasada her üretici firmanın küçük, orta ve büyük sistemlere göre PLC’leri mevcuttur. Ek giriş/çıkış birimi eklenme özelliği uzun vadeli seçimler için önemlidir. Eğer sistemimiz sürekli büyüyorsa ek giriş/çıkış birimi eklemeye müsait PLC seçmemiz gerekir. PLC’nin kurulumu, kablolaması ve programlaması basit olmalıdır. PLC üzerinde çalışma durumunu rahatlıkla takip edebilmeliyiz. Zamana yönelik uygulamalara izin vermelidir(örneğin havuzun gece 22’de çalışmasının kesilmesini istiyorsak bu saatte otomatik olarak çalışmayı durduran bir ünite). Ayarlama özelliği kolay olmalıdır. Bakım ve arıza teşhisi kolay yapılabilmelidir. Uzaktan erişime imkân tanımalıdır. Yaptığımız programın doğru çalışıp çalışmadığını test etmek kolay olmalıdır.
PLC CİHAZINA GİRİŞ VE ÇIKIŞ ELEMANLARINI BAĞLAMA PLC Besleme Bağlantısı
PLC çalışma gerilimleri ne kadar iş elemanı kontrol edeceğine bağlı olarak değişir. CPU’su da buna göre özellik kazanır. Bütün PLC’lerin çalışma mantığı aynıdır. Fakat CPU ve yazılım farklılıklarından ötürü komutlar ve ifadeler farklı olur. Aşağıda Siemens S7-200 PLC’nin besleme bağlantısı anlatılacaktır. Okulunuzda farklı bir marka PLC varsa buna benzer bir uygulamayı bu PLC için de mantık yürüterek yapabilirsiniz. Aşağıdaki şekillerde S7-200 PLC’nin DA ve AA modelleri için enerji bağlantıları gösterilmiştir. Herhangi bir elektrikli cihazı söker veya yerine takarken enerji bağlantısının kapalı olduğundan emin olmamız gerekir. PLC’leri de söker veya yerine takarken gerekli emniyet koşullarına uymamız ve enerjinin bağlı olmadığından emin olmamız gerekir.
PLC Giriş Elemanları ve PLC’ye Bağlantıları
Algılayıcılar, fiziksel ortam ile endüstriyel amaçlı elektrik/elektronik cihazları birbirine bağlayan bir köprü görevi görürler. Bu cihazlar endüstriyel proses sürecinde kontrol koruma ve görüntüleme gibi çok geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Endüstride en sık kullanılan algılayıcılar için ölçülen büyüklükler ve çıkış büyüklüklerine ait bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir.
~ 124 ~
Temaslı Algılayıcı Temaslı algılayıcılar bildiğimiz kumanda kontrol elemanlarıdır. Kontaktörler Kontaktörler, büyük akımlarda çalışan iş elemanlarının kumandasını yapan elektromekanik şalterlerdir. PLC ile kontaktör kumandası yapmak için: • PLC çıkış geriliminin kontaktör çalışma gerilimiyle aynı olması veya • Aynı değilse kontaktörü rölenin kontakları üzerinden kontrol etmemiz gerekir. • Bunun için röle kontak akımının kontaktörün bobin akımıyla aynı olması gerekir. Piyasada 4 KW gücünden 450 KW gücüne kadar çeşitli güçte kontaktör bulunur. Anma akımları 6 A ile 2500 A arasında değişir. Çalışma gerilimleri AA veya DA olabilir. Bütün kontaktörleri PLC cihazı ile kontrol etmek mümkündür. Fakat PLC çıkış gerilimi sadece AA’da kontaktör gerilimini karşılar. Yani sadece çıkış gerilimi AA olan PLC’lerle kontaktörleri doğrudan kontrol edebiliriz.
Resim 2.1: Endüstride kullanılan kontaktör çeşitleri
Şalterler –Anahtarlar Tesislerde elektrik üretim noktalarının ( trafo ve jeneratör ) çıkışına ve elektrik dağıtım sistemindeki enerji tüketim noktalarının girişine kurulan kompakt şalterler, birtakım ek donanımlar ilave edilerek otomasyon sistemine entegre edilir. Son yıllarda özellikle otomasyon sistemine kolayca entegre edilebilecek şekilde üretilen kompakt şalterler, son derece güvenli ve her türlü ihtiyaca cevap verecek niteliktedirler. Birbirinin aynı birkaç kesme ünitesinden oluşurlar. Kısa devre durumunda bunların iç tasarımı, özellikle de döner kontak hareketi, son derece hızlı kontak tepmesine ve bunun sonucu olarak da kısa devre akımının sınırlanmasına yol açar.
~ 125 ~
Resim 2.2: Bir şalterin iç yapısı
Kalıcı Tip Şalterler Kalıcı tip şalterlere en iyi örnek paket(pako) şalterlerdir. Paket şalter, birbirinin aynı olan, birden fazla kontak yuvalarının bir mil üzerinde arka arkaya sıralanmasından meydana gelen ve bir eksen etrafında dönebilen şalterlerdir. Küçük güçlü motorlara kontaktör ve rölelerle kumanda etmektedirler.
Butonlar Butonlar, kumanda ve otomasyon sistemlerinde devrenin çalışmasını başlatmak ve durdurmak amacı ile kullanılan devre elemanlarıdır. Yapıları ve çalışma şekilleri açısından iki çeşittir: Bir yollu butonlar • Start(başlatma) butonu: Normalde açık olan kontağı, butona basılınca kapanır. Buton üzerindeki basınç kalktığında yay aracılığı ile tekrar açılarak normal konumuna döner. • Stop(durdurma) butonu: Normalde kapalı olan kontağı, butona basılınca açılır. Buton üzerindeki basınç kalktığında yay aracılığı ile tekrar kapanarak normal konumuna döner.
Resim 2.4: Çeşitli buton resimleri
İki yollu butonlar(jog butonu) Hem start hem de stop butonu gören butondur. Mekanik Sınır Anahtarları Hareketli sistemlerde bir hareketin durdurulup başka bir hareketin başlatılmasında kullanılan ve sistemin hareketli elemanı tarafından çalıştırılan kumanda elemanına “sınır denir. Mekanik tip sınır anahtarları, pimli ve olmak üzere ikiye ayrılır.
~ 126 ~
anahtarı” makaralı
Temassız Algılayıcı Manyetik Temassız Algılayıcılar Manyetik temassız algılayıcılar, yaklaşım anahtarı olarak da ifade edilirler. Pnomatik silindirlerin piston kolunun konum algılaması ve döner silindirlerin dönem açısının algılanması gibi işlemler için kullanılırlar. Manyetik algılayıcılar; 3 uçlu olup bunlardan ikisi besleme uçları, üçüncü uç ise sinyal ucudur.
Endüktif Temassız Algılayıcılar Endüktif temassız algılayıcılar ile sadece iletken olan malzemeler algılanabilir. Metal çeşidine göre algılama mesafesi değişir.
Kapasitif Temassız Algılayıcılar Kapasitif temassız algılayıcılar birçok nesneye tepki gösterdikleri için endüktif temassız algılayıcılara göre daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Kapasitif sensörler tüm metalleri algıladığı gibi metal olmayan cam, plastik, kâğıt, tahta, yağ, su gibi maddelere karşı da duyarlıdırlar.
Optik Temassız Algılayıcılar Optik sensörler, kumanda kontrol uygulamalarında ışık yolu ile çeşitli malzemelerin büyük mesafelerde de algılanmalarında kullanılır. Genel olarak alıcı ve verici olmak üzere iki bölümden oluşur. Bunun dışında fiber-optik temassız algılayıcı olarak da yapılmaktadırlar. Fiber-optik sensörler özellikle uydu teknolojisinde çok sık kullanılmaktadır.
~ 127 ~
a) Optik sensör
b) Fiber-optik sensör Resim 2.9
c) Sembolü
Ultrasonik Temassız Algılayıcılar Optik sensörler ne kadar hatasız algılayıcı gibi görünse de dezavantajları vardır. Bunlardan bazıları uzun mesafelerde algılama zorluğu çekmeleri, koyu renkli cisimleri algılamada güçlük çekmeleridir. Optik sensörler, bu yüzden genellikle hareketli cisimleri algılamakta kullanılmaktadır. Bu açığı kapatmak için lazer sensörler bulunmuşsa da lazer sensörün de fiyatının yüksekliği ayrı bir dezavantaj oluşturmuştur. Bu sakıncalardan dolayı ultrasonik sensörler kullanılmaya başlanmıştır. Ultrasonik temassız algılayıcılar piezoelektrik malzemeden oluşurlar.
a) Ultrasonik sensör
b) Giyim endüstrisinde kullanmak için yapılmış ultrasonik sensör devresi Resim 2.10
Pnomatik Temassız Algılayıcılar Basınçlı hava ile çalışanlarına “pnomatik temassız algılayıcı” denir. Diğer ismi de “pnomatik duyarga”dır. Bu duyargalarda nemsiz, iyi filtre edilmiş, yağsız hava kullanılmalıdır. Alıcı verici tip duyarga, kesilebilir jet duyarga, refleks duyarga, geri basınç duyargası gibi çeşitleri vardır. Pnomatik sensörler daha çok robotlarda karşımıza çıkmaktadır. Aşağıda çeşitli pnomatik temassız algılayıcılar görülmektedir.
Resim 2.11. Çeşitli pnomatik temassız algılayıcı
Temassız Algılayıcıları Elektrik Kontrol Devrelerine Bağlarken Dikkat Edilmesi Gerekli Hususlar
~ 128 ~
• Bütün temassız algılayıcılar hem doğru akımda hem de alternatif akımda çalışabilir. • Çalışma gerilimine dikkat etmemiz gerekir. • Üzerinde yazılı değerlere bakarak çalışma şartlarını bilmemiz gerekir. • Algılayıcıların sinyal çıkışından(3. uçtan) alınan sinyal doğrudan selenoid valf bobinine bağlanmamalıdır. Çünkü algılayıcının sinyal çıkış akım kapasitesi valf bobinlerini besleyecek seviyede değildir. Temassız Algılayıcıların Seçiminde Kullanılan Kriterler • Algılayıcının algıladığı cisimleri iyi bilmemiz gerekir. • Algılama mesafesini bilmemiz gerekir. • Çalışma geriliminin kullanılan gerilimle aynı seçilmesine özen gösterilmelidir. • Ebadı kullanım yerine uygun seçilmelidir. • Maliyeti, genel maliyete göre makul seviyede olmalıdır. Temaslı ve Temassız Algılayıcılar ile Uygulamalar Aşağıda konuyu daha iyi kavrayabilmeniz için PLC ile ilgili değişik uygulama örnekleri verilmiştir. Bu örnekleri önce kendi başınıza yapmaya çalışınız. Anlamadığınız yerlerde önce arkadaşınıza yine anlayamadıysanız öğretmeninize sorunuz. Uygulamalar Siemens marka S7 200 CPU 212 PLC cihazlarıyla verilmiştir. PLC’lerde yazılım programlarını iki şekilde yapmak mümkündür. Bunlar Statement List Editor(STL) (komut listesi) ve Ladder(merdiven) komutlarıdır. PLC komut yazılımlarında kumanda devresi, devrelere ayrılarak numaralandırılmıştır. Ancak klasik kumanda devrelerinde kumanda devresi bir bütün olarak çizilebilir. Aynı yöntem S7 200 CPU PLC’lerde uygulanamaz. Bu PLC’lerde şekli ayrı devreler hâlinde çizme zorunluluğu vardır. Örneğin devre 1, devre 2, devre 3... gibi. Devreler, programların yapısallığını sağlarlar. Her ayrı akım devresini ayrı bir devreye yerleştirirseniz, uzun programları izlemek kolay olur.
PLC uygulamaları yaparken dikkat edilmesi gereken önemli noktalardan birisi, giriş elemanlarının hepsinin ya açık ya da kapalı kontakla gösterilme zorunluluğudur. Bu durum PLC’nin markasına göre değişir, fakat genelde bütün giriş elemanları açık kontakla gösterilir. Bu modüldeki uygulamalarda
~ 129 ~
kullanılan S7 200 PLC’lerin de giriş elemanları(sensörler) normalde açık kontakla gösterilir. Bunun sebebi PLC’lerde program yazarken zaten kontağın konumunu ifade etmemizdir. PLC bilgileri lojik olarak işlediği için kapalı olarak ifade ettiğimiz kontağı lojik 1, açık olarak ifade ettiğimiz kontağı lojik 0 olarak kabul eder. Aşağıdaki örnekler dikkatlice yapılırsa bu durum daha iyi anlaşılacaktır.
Resim 2.12. S7 200 CPU 212 PLC önden görünüşü
Şekil 2.3. S7 200 CPU 212 PLC bağlantısı
Siemens marka S7 200 PLC cihazlarının programlaması STEP 7- Micro/WIN programıyla yapılır. PLC programının kullanımı şöyledir: Yeni bir program oluşturmak: • Dosya(File) menüsünden Yeni(New) seçeneğini seçin ya da araç çubuğu üzerindeki New Project(yeni proje) ikonuna tıklayın ve listeden CPU tipini seçiniz. • Tamam butonunu tıklatınız. Bir projeyi kaydetmek: • Dosya menüsünden Farklı Kaydet’i seçin ya da araç çubuğu üzerindeki Save Project(projeyi kaydet) sembolünü tıklayınız. • Projeyi saklamak istediğiniz dizini çift tıklayarak seçiniz. • Dosya adı(file name) kısmındaki *.* işareti yerine proje ismini yazınız. • Tamam(OK) butonunu tıklayınız. Devre başlığı oluşturmak: • Devre(Network) yazan yeri çift tıklayınız. • Devre başlığı metnini giriniz(en fazla 127 karakter) • Tamam(OK) butonunu tıklayınız. CPU’yu çalışma konumuna getirmek: • PLC üzerindeki CPU svicini TERM konumuna getiriniz. • CPU(PLC) menüsünden RUN ya da STOP’u seçiniz veya araç çubuğunda ilgili sembolü tıklayınız.
~ 130 ~
Projeyi CPU’ya yüklemek: • CPU modunu STOP’a getiriniz. • Yüklenecek projeyi açınız. • Proje menüsünden Yükle’yi(Download) seçiniz ya da araç çubuğu üzerinden ilgili sembolü tıklayınız. • Yüklemek istediğiniz proje bileşenlerinin yanındaki kutuları işaretleyiniz. • Yüklemeyi başlatmak için tamam butonunu tıklayınız. Uygulama 1: Bir Butonla Bir Yükün Çalıştırılması Araç Gereçler • 1 adet PLC • 1 adet lamba İşlem Basamakları • Devreyi PLC programı yardımıyla tasarlayınız. • Programı derlemek(doğruluğunu kontrol etmek) için araç çubuğu üzerindeki ilgili sembolü tıklayınız veya CPU(PLC)>Derle(Compile) menüsünü seçiniz. • PLC üzerindeki CPU svicini TERM konumuna getiriniz. • Dosya(File) menüsünden Yükle’yi(Download) seçiniz ya da araç çubuğu üzerinden ilgili ikonu tıklayınız. • Programı çalıştırmak için CPU(PLC) menüsünden RUN seçiniz veya araç çubuğu üzerinden ilgili butonu tıklayınız. • Devrenin çalışmasını gözleyiniz. • Programı durdurmak için CPU(PLC) menüsünden STOP seçiniz veya araç çubuğundan ilgili butona tıklayınız. • Programı PLC’ye yükleyiniz ve çalıştırınız. • Q0.0 çıkışına lamba bağlayınız. • PLC programını çalıştırınız. • Devrenin çalışmasını gözleyiniz.
~ 131 ~
Uygulama 2: Bir Motorun Sürekli Çalıştırılmasının Programlanması Araç Gereçler • 1 adet PLC • 1 adet kontaktör • 1 adet 3 fazlı asenkron motor İşlem Basamakları • Devreyi PLC programı yardımıyla tasarlayınız. • Programı derlemek(doğruluğunu kontrol etmek) için araç çubuğu üzerindeki ilgili sembolü tıklayınız veya CPU(PLC)>Derle(Compile) menüsünü seçiniz. • PLC üzerindeki CPU svicini TERM konumuna getiriniz. • Dosya(File) menüsünden Yükle’yi(Download) seçiniz ya da araç çubuğu üzerinden ilgili ikonu tıklayınız. • Programı çalıştırmak için CPU(PLC) menüsünden RUN seçiniz veya araç çubuğu üzerinden ilgili butonu tıklayınız. • Devrenin çalışmasını gözleyiniz. • Programı durdurmak için CPU(PLC) menüsünden STOP seçiniz veya araç çubuğundan ilgili butona tıklayınız. • Devredeki Q0.0 çıkışını q0.1 olarak değiştiriniz.
~ 132 ~
• • • • •
Programı PLC’ye yükleyiniz ve çalıştırınız. PLC çıkışındaki değişikliği gözleyiniz. Q0.0 çıkışına kontaktör bağlayınız. Kontaktörün güç kontaklarına motor bağlayarak PLC programını çalıştırınız. Devrenin çalışmasını gözleyiniz.
Şekil 2.5: Üç fazlı asenkron motorun
sürekli çalışmasına ait PLC bağlantısı
~ 133 ~
Termistörler (NTC-PTC) Termistörler otomasyon sistemlerinde çok sık kullanılırlar. Termistörlerin iki çeşidi bulunmaktadır:
NTC(Negatif Isı Kat Sayılı Termistör): Isındıkça direnci azalan çeşididir. Sembolü
PTC(Pozitif Isı Kat Sayılı Termistör): Isındıkça direnci artan çeşididir. Sembolü
termistör
termistör
Basınç Algılayıcılar Basınç algılayıcılarla iç basınç, darbe, balistik ölçümler, patlama, içten yanmalı motorlar, şok ve patlama dalgalar, yüksek şiddetli ses ve diğer akustik ve hidrolik prosesler gibi 0,001 psi'den 100 psi'ye kadar dinamik basınç ölçümleri yapılabilir. Piyasada değişik amaçlar için kullanılan basınç algılayıcılar mevcuttur. Kullanım alanlarından başlıcaları: • Endüstriyel pompa basıncı izlenmesi • Hidrolik ve pnomatik basınç hattı izlenmesi • Akış kaynaklı titreşimler • Darbeler, dalgalanmalar, su darbesi, kavitasyon • Akustik • Yüksek şiddetli ses • Uçuş testleri • Türbülans • Valf dinamiği
PLC Çıkış Elemanları ve Bağlantı Özellikleri Çıkış Kontrollü Lambalar Direkt çıkışa bağlanan lambalardır. Yani iş elemanı olarak lambanın kendisi kullanılır. Seçilen lambanın çalışma gerilimiyle PLC çıkış gerilimi aynı olmalıdır. Bir de lambanın üzerinden geçireceği akım değeri çıkış değerinden büyük olmalıdır. Bu gibi durumlarda lamba, kontaktör üzerinden sürülür. Küçük Motorlar Küçük motorlara PLC’lerle doğrudan yol verilebilir. Özellikle endüstride büyük kullanım alanı bulunan üç fazlı asenkron motorlar, PLC ile rahatlıkla kontrol edilerek değişik uygulamalar yapılabilir. Bunun dışında servo motorlar, step motorlar sürücü devreleri üzerinden ve üniversal motorlar, fırçasız DA motorları vb. PLC ile kontrol edilebilmektedirler. Selenoid’ler Pnomatik güç birimi ile elektrik birimi arasında koordinasyon oluşturan sistemlere “selenoid” denir. PLC ile elektropnomatik sistemlerin kumandasını yapabilmek için PLC’lerin çıkışlarına selenoid valf bağlanır. Selenoid valf yukarıda tanımlanan koordinasyonu çıkışlarına elektropnomatik silindirler bağlayarak sağlayan elemanlardır. Elektropnomatik sistemlerin PLC ile kumandasında kullanılan selenoid valflerin yapısına göre değişik ardışık kumanda yöntemleri kullanılmaktadır. Kullanılan valf yapısına göre kumanda yöntemleri: • Tek bobin uyarılı yay geri dönüşlü valflerin kullanılması hâlinde PLC ile kumanda. • Çift bobin uyarılı impuls valflerin kullanılması hâlinde PLC ile kumanda.
~ 134 ~
Giriş ve Çıkışların Adreslenmeleri ve İfade Edilişleri
Yukarıda verilen uygulama örneklerini yaptıysanız Siemens marka S7 200 PLC’lerin giriş ve çıkışlarının adreslenmeleri ve ifade edilişleri hakkında fikir sahibi olmuşsunuzdur. Bu PLC için anlatılanlar, çalışma mantığı aynı olan diğer PLC’lere de uyarlanabilir. Bunun için bol bol uygulama yapmanız gerekir. Aşağıda S7 200 PLC’lerin belli başlı komutları ve ne ifade ettikleri anlatılmıştır. Bu bilgiler, program yaparken işinize yarayacaktır. LD Komutu: Hat açma ve hatta açık kontak bağlama işlemini yerine getiren komuttur. Format: LD n Operantlar: n I,Q,M,SM,S,T,C,V (bit) STL Gösterimi: LD I 0.0
LADDER gösterimi:
LDN Komutu: Hat açma ve hatta kapalı kontak bağlama işlemini yerine getiren komuttur. Format: LDN n Operantlar: n I,Q,M,SM,S,T,C,V STL Gösterimi: LDN I 0.0
LADDER gösterimi:
AND Komutu: Açık kontakları seri bağlama işlemini yapan komuttur. Format: A n Operantlar: n(bit) I,Q,M,SM,S,T,C,V STL Gösterimi: LD I 0.0 A I 0.1
LADDER gösterimi:
AND DEĞİL Komutu: Kapalı kontakları seri bağlama işlemini yerine getiren komuttur. Format: AN n Operantlar: n(bit) I,Q,M,SM,S,T,C,V
STL Gösterimi: LDN I 0.0 AN I 0.1
LADDER Gösterimi:
OR Komutu: Açık kontakları paralel bağlama işlemini yerine getiren komuttur. Format: O n Operantlar: n(bit) I,Q,M,SM,S,T,C,V STL Gösterimi: LD I 0.0 O I 0.1
LADDER Gösterimi:
OR DEĞİL Komutu: Açık kontak ile kapalı kontağı paralel bağlama işlemini yerine getiren komuttur. Format: O n Operantlar: n(bit) I,Q,M,SM,S,T,C,V
~ 135 ~
STL Gösterimi: LD I 0.0 O I 0.1
LADDER Gösterimi:
SET Komutu: Belirli bir adresten başlayan belirli sayıda biti 1(set) yapar. Set edilebilecek nokta sayısı 1-255 arasındadır(CPU 210 hariç). S BIT Sembol: Operantlar: S_BIT(bit): I,Q,M,SM,S,T,C,V N (bayt) : IB, QB, MB, SMB, SB, VB, AC, Sabit, *VD, *AC Örnek: LD = S R
I 0.0 Q2.0 Q2.1,1 Q2.2,1
RESET Komutu: Belirli bir adresten başlayan belirli sayıda biti 0(reset) yapar. Reset edilebilecek nokta sayısı 1-255 arasındadır(CPU 210 hariç). Sembol:
Örnek: LD = S R
R
I 0.0 Q2.0 Q2.1,1 Q2.2,1
Q1.0,3
SET ve RESET komutları PLC teknolojisinde mühürleme yerini tutar. Bir “set” çıkışı veya hafıza biti “R” komutu gelinceye kadar sürekli “set” kalır. Eğer hem set bobini hem de reset bobini aynı anda “1” ise sonra gelen işlemin önceliği vardır. S ve R’nin altındaki rakam kaç adet çıkış bobininin set veya reset edileceğini ifade eder. Örneğin bu rakamlar 3 olsaydı Q0.0, Q0.1, Q0.2 çıkış röleleri aynı anda set veya reset edilecekti. Elektropnomatik sistemlerin PLC ile kumandasında genelde kullanılan komutlar “SET” ve “RESET” komutlarıdır. END Komutu: Kullanıcı programını bitirmek için kullanılan komuttur. Sembol:
END
Yardımcı Röle Yardımcı röleler harici çıkış kontağı olmayan, yani yük bağlanamayan ancak programın amaca uygun olarak çalışabilmesi için zorunlu hâllerdeki durumlarda kullanılır. Kullanılma amacı programın daha kolay tasarlanmasıdır. S7 200 PLC’lerde yardımcı röleler “M” harfiyle gösterilir. Örnek: LD = LD
=
I0.0 M0.0 M0.0
Q0.3
~ 136 ~
Zaman röleleri: Zaman röleleri üretilen PLC’lerin markalarına ve serilerine göre değişik özellikler taşımaktadır. S7 200 CPU 212 serisinde iki ayrı türde zaman rölesi bulunmaktadır. TON: Çekmede gecikmeli zaman rölesi yani düz zaman rölesidir. S7 200 CPU 212 PLC cihazı T32 ile T63 kısaltmalarına sahip 32 zaman rölesi içerir.
S7 200 CPU 212 Zaman tabanı TXX 1 ms T32 10 ms T33..T36 100 ms T37...T63
Sembol:
(150x100=15 s zaman ayarı yapar) TONR: Çekmede gecikmeli kalıcı tip zaman rölesidir. Bu tip zaman rölesinin daha önce açıklanandan pek farkı yoktur. Diğerinden farkı, zaman rölesi girişi(IN) “0” yapılsa bile zaman sıfırlanmaz; yani değerini korur, giriş(IN) yeniden “1” yapılırsa sayma işlemi kaldığı yerden devam eder. S7 200 CPU 212 Zaman tabanı 1 ms 10 ms 100 ms
Sembol:
TXX T0 T1..T4 T5...T31
(500x10= 5 s zaman ayarı yapar) Sayıcılar Girişine verilen “1” ve “0” ın belirli sayısından sonra çıkışını “1” yapan elemanlardır. Sayma işlemi yukarı olduğu gibi aşağı da olabilir. Endüstride, otomasyon sistemlerinde sayıcılara genellikle optik, endüktif ve kapasitif sensörler kumanda ederler. Sayıcılar, S7 200 CPU 212....224 serilerinde C ile gösterilir. CTU: Yukarı sayıcı(counter up) :
I3.0 sensörünün lojik olarak her “1” oluşunda yukarı sayıcı “0”dan başlayarak sürekli ilerler. PV’ye hangi değer verilmiş ise o değere geldiğinde çıkışını “1” yapar. Çıkış kontağı başka bir devrede kullanılarak o devrenin çalışması ya da durması sağlanmış olur. Herhangi bir anda resete(I 3.1) basılırsa hem sayma işlemi hem de sayıcı çıkışı “0” olur. PV değerinin maksimum değeri 32767’dir. CTD: Aşağı sayıcı(counter down) : Aşağı sayıcının sayma işlemini yapabilmesi için LD girişine çok kısa süreli pals(1) uygulanır. I1.1 sensörü kapatıldığı an CD girişinin her “1” yapılışında yani I1.0 sensörünün her kapatılışında, PV’ye verilen değerden başlayarak geriye 0’a doğru saymaya başlar. Sayıcı “0” a
~ 137 ~
geldiği an çıkışı “1” yapar. PV değeri en fazla 32767 olabilir. CTUD: Yukarı aşağı sayıc
Bu sayıcı, istenildiğinde yukarı istenildiğinde aşağı sayma yapabilmektedir. CU girişi “1” ve “0” yapılarak yukarı sayma, CD girişi “1” ve “0” yapılarak da aşağı sayma yaptırılabilir. Sayma işlemi, ister yukarı isterse aşağı olsun sayıcı PV değerine geldiğinde sayıcı çıkışı konum değiştirir. R girişine “1” verildiğinde sayıcı çıkışı sıfırlanır. PV değeri en fazla 32767 olabilir.
PLC’Lİ KONTROL DEVRELERİNİN ÇİZİMİ İlk iki öğrenme faaliyetinden aldığınız bilgilere dayanarak bir PLC montajını rahatlıkla yapabilecek düzeye gelmiş olmanız lazımdır. Yalnız bu uygulamaları yapmak bir teknik eleman için yeterli olmamaktadır. Bir de yapmış olduğunuz uygulamaları bütün teknik elemanların anlayacağı bir dille çizim olarak ifade etmeniz gerekir. Bu çizimleri yapabilmeniz için öncelikle teknik resim norm ve kurallarını iyi bilmeniz gerekir. Aşağıda iki başlık hâlinde inceleyeceğimiz PLC çizim yöntemlerini öğreneceksiniz. Giriş Elemanlarının Besleme ve PLC Bağlantılarının Çizimi Giriş elemanlarını çizerken dikkat etmemiz gereken noktalar vardır. Bunlar şöyle sıralanabilir: • Çizimi yapılacak giriş elemanı, çizeceğimiz sayfanın yapısına uygun yerleştirilmelidir. • Yatayda paralel çizgiler üstten başlanarak aşağı doğru sırayla çizilmelidir. • Düşey paralel çizgiler sağdan başlanarak sola doğru çizilmelidir. Çıkış Elemanlarının Besleme ve PLC Bağlantılarının Çizimi Çıkış elemanlarını çizerken dikkat etmemiz gereken noktalar da giriş elemanlarını çizerken dikkat etmemiz gereken noktalarla aynıdır. Aşağıda çıkış elemanlarının sembolleri görülmektedir:
~ 138 ~
Plc Montajı Bağlantı Şeması ve Katalog Bilgileri Aşağıda bir Siemens marka çeşitli S7 200 CPU 212 PLC cihazının bağlantı şemaları ve buna ait katalog bilgileri verilmiştir. Atölyenizdeki imkânlara göre bu bağlantılardan uygun olanlarını devrelerinizde yapabilirsiniz. Siemens S7 200 CPU 212 PLC cihazının katalog bilgileri: Giriş sayısı: 8(I)...(0.0-0.7) Çıkış sayısı: 6(Q)...(0.00.5) Zamanlayıcı sayısı:64(C)...(063)(Aşağı-yukarı) Program kapasitesi:2048 word Yardımcı röle sayıcı: 128 (M)...(0.0’dan 15.7’ye kadar) Dijital giriş-çıkış sayısı:(I0.0’dan I0.7’ye kadar)(Q0.0’dan Q0.5’e kadar) Ek modül eklenemez.
~ 139 ~
Şekil 3.1: AC24 V, 8 sensör ile 6 yükün kontrolü
Şekil 3.2: DC 24 V, 8 sensör ile 6 yükün kontrolü
~ 140 ~
Yukarıdaki bağlantılar, giriş elemanları(sensörler) ve çıkış elemanları(yükler) tek kaynaktan beslenecekse; aşağıdaki bağlantılar, giriş elemanları(sensörler) ve çıkış elemanları(yükler) değişik gerilim kaynaklarından beslenecekse yapılır.
Montajı Aşağıda bu modüldeki uygulamalarda kullandığımız S7 200 CPU 212 PLC cihazının montajıyla ilgili bağlantı resimleri verilmiştir. Siz de yapacağınız PLC montajlarında, montajını yapacağınız PLC markası hangisi olursa olsun bu örneklere göre uygulamalar gerçekleştirebilirsiniz. Bu uygulamaların miktarı, şekli, ölçüsü, ağırlığı tamamen okulunuzdaki atölye imkânlarıyla gerçekleşecektir. Bu yüzden yapacağınız uygulamalarda kafanıza takılan soruları kaynakçada belirtilen dokümanlardan ve internetten ayrıca öğretmeninizden faydalanarak cevaplayabilirsiniz. Unutmayın ki araştırmadan hiçbir başarı gerçekleşmez.
~ 141 ~
Resim 3.1: Çalışan S7 200 PLC
Resim 3.2: Örnek bir giriş bağlantısı
~ 142 ~
Resim 3.3: PLC uygulama panoları
Resim 3.4: PLC pano görünüşü
~ 143 ~
BUTONLAR, ÖLÇÜM CİHAZLARI VE MONTAJI Paket Şalterler
ŞALTERLER
Yapısı Çok konumlu, bir eksen etrafında döndürülebilen, arka arkaya dizilmiş bakalitten yapılmış disk şeklindeki birçok dilimden oluşur. Dilimlerde kontaklar bulunur. İstenen kontak sayısını elde edebilmek
için uygun sayıdaki dilim arka arkaya dizilir. Çalışması Paket şalter üzerindeki kolun çevrilmesi ile çalışır. Kolun çevrilmesi ile bakalit dilimler döner. Üzerlerindeki kontaklar konum değiştirir.
Bir Fazlı (kutuplu) Paket Şalter Bağlantı Diyagramı
Şekil 1.1:Bir fazlı paket şalter bağlantı diyagramı
Resim 1.2: Bir fazlı paket şalter
Uygulaması Paket şalter bağlantı diyagramları resimdeki gibi gösterilir. Resimde 0 konumunda kontaklar açık 1 konumunda kontaklar kapalı pozisyonu alır ve akım geçişine izin verir. Uygulamada bir fazlı paket şalterler her türlü açma kapama işlerinde 1 fazlı motorlara yol vermede kullanılabilir. Ayrıca kumanda devrelerinde buton yerine kullanılabilir. Montajı Paket Şalter montajında dikkat edilecek hususlar şunlardır: • Elektrik olan ortamlarda çalışmayınız, çalışmadan önce elektriği kesiniz. • Montaj için delik tespitlerini düzgünce yapınız. • İşaretlenen yerleri matkap kullanma kurallarına göre düzgünce deliniz. • Metal ortamdaki çapakları tel fırça ile temizleyiniz. • Paket şalter delik tespit yerlerinden sıkıca tespit ediniz. • Kablo bağlantı vidalarını düzgünce sıkınız. Lehim yapmayınız. Kablo pabucu kullanınız.
~ 144 ~
Şekil 1.2: Pano altı şalter montaj
Şekil 1.3: Pano üstü şalter montajı
Resim 1.3: Şalterin kolunun sökülmesi
~ 145 ~
~ 146 ~
Resim 1.16: Üstten markalama Resim
1.17: Markalanmış hali
Resim 1.18: Matkap ile delme
Resim 1.24: Skalanın takılması
Resim 1.19: Şalter delik tespiti
Resim 1.25: Sıkıştırmanın takılması
~ 147 ~
Dahlender Paket Şalter Bağlantı Diyagramı
Şekil 1.4: Dahlender paket şalter bağlantı diyagramı
Uygulaması
Şekil 1.5: Dahlender paket şalter uygulama bağlantısı
Bağlantı diyagramında Dahlender paket şalter kolu 1 konumuna getirildiğinde 3-4 ,910,15-16 kontakları kapanarak Dahlender motorun U V W uçları enerjilenir ve motor düşük devirle , şalter kolu 2 konumuna getirildiğinde 1-2,5-6,7-8,11-12,13-14 kontakları kapanarak Dahlender motorun Z X Y uçları enerjilenir ve motor yüksek devirle döner. Uygulamada L1,L2,L3 uçlarına R,S,T üç fazı bağlanır. U,V,W,Z,X,Y uçları Dahlender motorun aynı adlı uçlarına bağlanır. Paket şalter 1 konumuna getirildiğinde motor düşük devirde, 2 konumuna getirildiğinde yüksek devirle döner. Montajı Montajında 1.3.3’teki montaj yönergesi burada da aynen geçerlidir. Montajı yapmak için 1.3.3’teki montajı tekrar gözden geçiriniz.
~ 148 ~
Voltmetre Komitatörü Bağlantı Diyagramı
Şekil 1.6: Voltmetre komitatörü bağlantı diyagramı
Voltmetre komütatörü
Uygulaması Şalter kolu L1-N konumuna getirildiğinde 1-2 ve 11-12 kontakları kapanarak faz nötr arası voltaj ölçümü yapılır. L1-L3 konumuna getirildiğinde 1-2 ve 7-8 kontakları kapanarak R-T fazları arası voltaj ölçümü yapılır. L2-L3 konumuna getirildiğinde 5-6 ve 7-8 kontakları kapanarak S-T arası voltaj ölçümü yapılır. L1-L2 konumuna getirildiğinde 3-4 ve 9-10 kontakları kapanarak R-S fazları arası voltaj ölçümü yapılır. Montajı Montajında 1.1.3.3’teki montaj yönergesi burada da aynen geçerlidir.Montajı yapmak için 1.1.3.3’te montajı tekrar gözden geçiriniz.Resim 1.29 da voltmetre Komitatörü montajlı hali ve Resim 30 montaj bitmiş iken pano içinden şalter arka görünüşü görülmektedir.
Üç Fazlı Asenkron Motorun Enversör Paket Şalter İle Devir Yönünün Değiştirilmesi Bağlantı Diyagramı
Şekil 1.7: Enversör paket şalter bağlantı diyagramı
~ 149 ~
Uygulanması Paket şalter kolu soldaki 1 konumuna getirildiğinde 1-2 ,7-8 ve 9-10 kontakları kapanarak motora ileri yönde yol verilmiş olur. Diğer yönde hareket ettirmek için ilk önce şalter kolu 0 konumuna getirilir. Daha sonra şalter kolu sağdaki 1 konumuna getirilir. Bu durumda 3-4,5-6 ve 9-10 kontakları kapanır ve motora geri yönde yol verilmiş olur. Burada sağdaki 1 konumunda şalter kontakları ile aslen faz sırası değiştirilmektedir. Montajı Montajında 1.1.3.3’teki montaj yönergesi burada da aynen geçerlidir. Montajı yapmak için 1.1.3.3’te montajı tekrar gözden geçiriniz.
Üç Fazlı Asenkron Motora Paket Şalter ile Yol Verme Bağlantı Diyagramı
Şekil 1.8: Üç fazlı asenkron motora paket şalterle yol verme bağlantı diyagramı
Uygulaması Üç fazlı küçük güçlü Asenkron motorlara paket şalterlerle direk yol verilebilir. Şalter kolu 0 konumunda iken 1-2,3-4,5-6 kontakları açıktır. Şalter kolu 1 konumuna getirildiğinde kontaklar kapanarak motor uçları olan u , v, w uçlarına 3 faz uygulanmış olur. Montajı Montajında 1.1.3.3’teki montaj yönergesi burada da aynen geçerlidir. Montajı yapmak için 1.1.3.3’teki montajı tekrar gözden geçiriniz.
Yıldız Üçgen Paket Şalterler Yıldız Üçgen Paket Şalter
Resim 1.32: Yıldız üçgen paket şalter kontakları
Resim 1.31: Yıldız üçgen paket şalter
~ 150 ~
Paket Tip Yıldız Üçgen Şalter İle Otomatik Şalterin Karşılaştırılması • Yıldızdan üçgene geçiş süresi paket tip yıldız üçgen şalterlerle kumanda da; şalteri yapan kişinin becerisine bağlıdır.Şalteri kullananın dikkatsizliği ve dalgınlığı çeşitli tehlikeler doğurur. • Paket tip yıldız üçgen şalter ile uzaktan kumanda yapılamaz. Paket tip yıldız üçgen şalter devresine koruma röleleri bağlanamaz. • Paket tip yıldız üçgen şalter ile motorlara dinamik frenleme yapılamaz. • Paket tip yıldız üçgen şalter ile motorun kumandasında; motor çalışırken enerji kesilip geldiğinde motor üçgende çalışır. Bu durum sakıncalıdır. Resim 1.33: Yıldız üçgen paket şalter kontakları
Paket Tip Yıldız Üçgen Şalter Şemasının Çizimi
Şekil 1.9: Paket tip yıldız üçgen şalter bağlantı şeması
Üç Fazlı Asenkron Motora Yıldız Üçgen Paket Şalter İle Yol Verme Paket tip yıldız üçgen şalter de yıldız üçgen çalıştırılacak motor ilk önce şalter kademesi yıldız konumuna alınarak motor yol alana kadar yaklaşık 4-5 saniye kadar bu konumda çalıştırılır. Daha sonra kullanıcı tarafından üçgen konumuna alınarak motor üçgende çalıştırılır. Montajı Montajında 1.3.3’teki montaj yönergesi burada da aynen geçerlidir. Montajı yapmak için 1.3.3’te montajı tekrar gözden geçiriniz.
Özengili Şalterler
Resim 1.34: Özengili (kollu) şalter
Yapısı Kollu şalterler, alçak gerilim dağıtım panolarında toplam pano yükünü açıp kapayabilecek elektriksel ve mekanik özelliklere sahiptir. Tablo ve panoların arka veya yan tarafına takılır. Kontakları gümüş kaplanmıştır. Gövdesi ise döküm ve sacdan yapılmıştır.
~ 151 ~
Çalışması Şalterlerin kumanda işlemi tablo önünden sökülüp takılabilen 180° hareketli özengili bir kol yardımıyla sağlanmaktadır. Şalter üzerinde bulunan kol sayesinde devreyi manuel olarak açıp kapatır. Termik manyetik şalterin üretilmesi ile kullanımı oldukça azalmıştır. Bağlantı Şeması Montajı Montaj için şalter gövdesi arkasından pano da takılacağı yere markalanır. Matkapla delme işlemi bitince şalter panoya monte edilir
Şekil 1.10: Kollu şalter bağlantısı
Resim 1.35: Özengili şalter kontakları
Resim 1.36: Şalterin monte edilmiş hali
Kompakt Şalterler (Termik Manyetik Şalterler)
Yapısı • Gövde ve Kapak: Kompakt şalterlerin gövde ve kapak yapısı cam elyaf takviyelipolyester reçinesinden yapılmıştır • Sabit ve Hareketli Kontaklar: Sabit kontağın gümüş kontağı hareketli kontağa göre daha yumuşak yapıdadır. Hareketli kontak bombeli yapıdadır ve serttir. Böylece sabit kontak üzerinde iz yapar ve geçiş direnci en az olur. Kontaklar gümüş ve alaşımlarından yapılır. Sabit kontak gümüşkarbon, hareketli kontak gümüş-volfram, nikel kullanılır. • Seperatör: Seperatör, arkı söndürmek için kullanılır. Hareketli kontak sabit kontaktan ayrılırken sabit kontaktan hareketli kontağa doğru akım çıkar. Bu akımın sıcaklığı yüzlerce dereceyi bulur. Buradan anlaşılır ki arkı bir an önce söndürmek gerekir. Ark, ark boynuzları vasıtasıyla parçalanarak söndürülür
Resim 1.37: Kompakt şalter
Çalışması Kompakt şalterler,üzerinde termik ve manyetik koruma bulunan alçak gerilim devre kesicileri sınıfına girer. Devre kesiciler normal devre şartlarında devreyi açmaya ve kapamaya normal olmayan devre şartlarında (kısa devre ve aşırı akım) devreyi kesmeye yarayan mekanik bir koruma düzeneğidir. Şekil 1.11’de kompakt şalterin çalışma düzeneği görülmektedir. Aşırı akım nominal akımdan büyük olan akımdır. Her devrenin ve devredeki her elemanın üzerinde taşıyacağı akımlara nominal akım denir.Devreyi aşırı akımlardan korumak için kompakt şalterlerde termik koruma devreye girer. Termik koruma, bimetal adı verilen sıcaklık karşısında uzama katsayıları farklı iki metalin preslenmesi ile oluşur. Uzama katsayısı fazla olan, uzama katsayısı az olana doğru bükülür ve perdeye temas ederek sistem açtırılır. Böylece devre korunmuş olur. Kısa devre akımı: Faz-faz arası veya faz-toprak arası temas olursa devreden büyük bir akım geçer. Ohm yasasına göre V=I.R , I=V/R olur. Temas anında R(direnç)»0 olur.I=V/R ifadesinde R’yi yerine yazarsak akımın çok büyük olduğu görülür. Bu akım devrede büyük tahribatlara yol açar. Devreleri kısa
~ 152 ~
devre akımlarından korumak için manyetik koruma devreye girer. Kısa devre akımına maruz kalınırsa IEC(uluslar arası elektrik komisyonu) 60947-2’ye göre şalterler 30ms içerisinde devreyi açması gerekir.
Şekil 1.11: Kompakt şalterin çalışması
Limitör özelliği: Sabit kontağa yatay “u” formu verilerek yapılır. Böylece sabit kontağın oluşturduğu manyetik alanın yönü ile hareketli kontağın manyetik alanının yönü zıt olur.(Resim 1.38). Böylece hareketli kontak sabit kontaktan daha hızlı ayrılır. Sonuçta kompakt şalterler daha hızlı zamanda trip konumuna gelir. Böylece devreden en az akım geçmiş olur. Limitör özelliği devreden geçen akımı %75 oranında sınırlar.
~ 153 ~
Bağlantı Şeması
Şekil 1.12: Kompakt şalter bağlantı şeması
Resim 1.39: Kompakt şalter bağlantısı
Kompakt şalterler çektikleri akım değerinin büyüklüğüne göre sisteme baralar ya da kablolar ile bağlanır. Resim 39’da baralar ile sisteme bağlanmış kompakt şalter görülmektedir. Ayrıca şekil 12’de görüldüğü gibi şebekeden gelen 3 faz kompakt şalter girişlerindeki kontaklara bağlanır ve çıkışları da kontaklardan sisteme verilir. Montajı • Montajın yapılacağı pano kapağına kompakt şalter konularak montaj deliklerinden markalanır(işaretlenir.). Resim 40 ve 41’de görülmektedir. • İşaretli yerler matkap ile delinir. Resim 42’de görülmektedir. • Kapak panodaki yerine monte edildikten sonra Resim 43’teki gibi tespit edilir. • Montajın bitmiş hali Resim 44’de görülmektedir.
~ 154 ~
KUMANDA DEVRE KONTROL ELEMANLARI Butonlar
Röle ve kontaktörleri çalıştıran ve durduran kumanda elemanlarıdır.
Yapısı Yapı olarak basma aparatı,yay ve kontaklardan oluşur. Ani temaslı ve kalıcı tipleri vardır. Ani temaslı butonlarda, buton üzerindeki basınç kalktığında kontaklar eski konumuna döner. Kalıcı tiplerde ise basınç kalksa da buton kontaklarının konumu değişmez. Sınıflandırılması Bir Yollu Butonlar • Start(başlatma-çalıştırma) butonu: Butona basılınca normalde açık olan kontağı kapanır. Buton üzerindeki basınç kalktığında kontaklar tekrar eski konumuna döner (Resim 2.3).
Resim 2.3: Start butonu yapısı ve kontak sembolü
• Stop (durdurma) butonu: Butona basınca normalde kapalı kontak açılır.Buton üzerindeki basınç kalkınca kontaklar tekrar eski konumuna döner (Resim 2.4).
Resim 2.4:Stop butonu yapısı ve kontak sembolü
İki Yollu Butonlar Aynı anda hem start hem stop butonu görevini görür. Normalde açık ve normalde kapalı olmak üzere 2 kontağı vardır. Butona basıldığında normalde kapalı kontak açılır ve normalde açık kontak kapanır. Buton üzerindeki basınç kalktığında kontaklar eski konumlarına döner(resim 2.5).
Resim 2.5: Çift yollu buton yapısı ve kontak sembolü
Buton Üzerinde Yazan Yabancı Terimlerin Anlamları
~ 155 ~
Şekil 2.1: Buton üzerinde yazan yabancı terimlerin görünümü
İNGİLİZCE Start Çalıştırma Stop Durdurma On Çalışır Of Durur Hand Elle Kumanda Auto Otomatik Kum. Forward İleriye Rewerse Geriye Jog Fasılalı Down Aşağıya Up Yukarıya Reset Yerine Getirme.
Montajı
ALMANCA Ein Çalışır Aus Durur Auf Üzerinde Ab Ayırma Schnell Hızlı Langsham Yavaş Links Sola Rechts Sağa Bremsen Frenleme Unten Aşağıya Oben Yukarıya
FRANSIZCA Marche Çalıştırma Arret Durdurma İTALYANCA Marcia Çalıştırma Fermio Durdurma
Kırmızı Yeşil
Tablo 2.1: Yabancı dil ifadeleri ve Türkçedeki karşılıkları
Şekil 2.2: Butonların pano ya da kutu montajı
~ 156 ~
Durdurma Başlatma
Kumanda butonları pano ya da kutuya monte edilebilir. Şekil 2.2 • A:Pano yada kutu kapağı buton kapaklarının geçeceği şekilde delinir. • C: Buton kafaları B’deki buton plakalarından geçirilerek A’daki buton için delinmiş alandan geçirilir. • D:Buton arka sıkma kelepçeleri buton kafalarına tespit edilir. • E:Pano ya da kutu sabitleme vidaları ile sabitlenir. Sinyal Lambaları Bir kumanda devresinin çalışıp çalışmadığını gösteren kumanda devre elemanıdır. Yapısı Sinyal lambaları elektrik panolarına monte edilecek şekilde yapılır.Lambanın renkli camı ve neon veya akkor telli lambanın bulunduğu gövde bölümü bulunur. Renkli cam montajda panonun ön bölümünde, lambanın bulunduğu gövde bölümü ise panonun arka bölümünde kalır. Çalışması Sinyal lambalarını bir kumanda devresinde çalıştırmak için devrede kullanılan elemanların kontaklarına seri bağlamamız gerekir.Şekil 14’te örnek bir sinyalizasyon devresi gösterilmiştir.Bu devrede motor çalışmaz iken M kontaktör ünün kapalı kontaklarına seri bağlı olan L1 lambası sarı renkli yanar. Start butonuna bastığımızda M kontaktörü çalışıp normalde açık kontağı kapanacak. Normalde kapalı kontağı ise açılacaktır. Böylece motor sürekli çalışmaya geçerek; sarı renkli L1 lambası sönecek ve yeşil renkli L2 lambası yanacaktır. Motordan aşırı akım geçtiğinde ise aşırı akım rölesi çalışarak devrenin enerjisini kesecek L2 lambası sönecek, L1 lambası yanacak aynı anda aşırı akım rölesi normalde açık kontağını kapatarak L3 lambası kırmızı renkte yanacaktır.
Şekil 2.3: Örnek sinyalizasyon devresi
Kullanıldığı Yerler Kumanda devrelerinde devre doğrulama ve işaretlemesinde kullanılır. İşaretlemedeki amaç, işletme personelinin dikkatinin çekilmesidir. Doğrulama ise gerçekleşen olayın olup olmadığının bildirilmesidir. İşaretleme işleminde kırmızı, yeşil, sarı ve mavi renkli sinyal lambaları kullanılır. Doğrulama işleminde yeşil, mavi, ve beyaz renkler kullanılır. Montajı • Montajı yapılacak sinyal lambası alınır (Resim 2.5). Gövde ile cam bölüm birbirinden ayrılır (Resim 2.6). • Cam bölüm panonun ön bölümünden takılır (Resim 2.7). • Gövde pano arkasından ön deki cam bölüme takılır (Resim 2.8). • Gövde panoya sıkıca sabitlenir (Resim 2.9). • Sarı renkli sinyal lambası alınır (Resim 2.10). Üstteki yönergeler aynen tekrarlanır ve montaj yapılır (Resim 2.11). • Kırmızı renkli sinyal lambası alınır (Resim 2.12). Üstteki yönergeler tekrarlanarak 3 ayrı renkli lambanın montajı tamamlanmış olur (Resim 2.13).
~ 157 ~
~ 158 ~
Sınır Anahtarları Hareketli sistemlerin hareketli elemanı tarafından çalıştırılan, bir hareketin durdurulup başka bir hareketin başlatılmasını sağlayan kumanda elemanına sınır anahtarı denir.
Yapısı Sınır anahtarlarının normalde açık ve normalde kapalı kontakları vardır. Kontaklar ani temaslı veya kalıcı tip olabilir. Ayrıca hareketin algılandığı mekanik makara, pim ya da mıknatıs vardır. Mekanik Tip Mekanik tip sınır anahtarları makaralı ve pimli tip olmak üzere 2’ye ayrılır. Pimli tip sınır anahtarlarında kontakların konum değiştirmesine anahtarda bulunan hareketli bir pim sağlamaktadır (Resim 61). Makaralı tip sınır anahtarlarında ise bu pimin ucunda bir makara bulunmaktadır. Kontakların konum değiştirmesine makaranın hareketi algılamasını sağlar (Resim 2.14).
Resim 2.14: Makaralı tip sınır anahtarı
Resim 2.15: Pimli tip sınır anahtarı
Manyetik Tip
Pim ya da makara yerine bu tip sınır anahtarlarında sabit mıknatıs bulunur. Makinenin çalışması sırasında kontak ve mıknatıs karşılıklı geldiklerinde, kontak açılarak veya kapanarak konum değiştirir.
Kullanıldığı Yerler Genellikle asansörlerde kat kontakları, vinç gibi cihazların sınırlı çalışmaları, takım tezgahlarının tablo vs. belirli noktalar arasında hareket ettirilmelerinde sınır anahtarları kullanılır. Montajı • Sınır anahtarını makine hareketini sonlandıracak noktaya tespit edilmesi gerekir. • Sınır anahtarını takacağımız yer işaretlenir. • Matkapla işaretlenen yerler delinir. • Kontak bağlantıları için anahtar üst vidası sökülür. Kontak bağlantıları yapılır (Resim 2.16). • Matkapla delinen yerlere anahtar 2 vidası ile tutturulur.(Resim 2.17)
Resim 2.16: Kontak için üst vida sökümü
Resim 2.17: Anahtarın iki vida ile sabitlemesi
~ 159 ~
ÖLÇÜ ALETLERİ Ölçü Aleti Şeçiminde Dikkat Edilecek Noktalar • • • • •
Ölçü aletlerinin seçiminde yapılacak ölçmeye uygun olan ölçü aletinin seçilmesi önemlidir. Neyin ölçüleceği tespit edilmelidir. Ölçümün hangi tür akımda yapılacağı (AC-DC) belirlenmelidir. Ölçülecek birimin değerine göre ölçme alanı ayarlanmalı ona göre ölçü aleti seçilmelidir. Aletin cinsine göre seri mi yoksa paralel mi bağlandığı kontrol edilmelidir. Anolog ölçü aletlerinde ölçü aletinin sıfır ayarının yapılmış olmasına dikkat edilmelidir.
Ampermetreler
Yapısı Akım ölçerler. Bu ölçüm doğru akım (DC) veya alternatif akım (AC) ölçümü olabilir. Anolog ampermetreler yapıları itibarıyla döner bobinli, döner mıknatıslı veya elektrodinamik türleri vardır. Döner bobinli ve döner mıknatıslı ampermetreler sadece DC ölçüm yapabilir. Elektrodinamik ampermetreler hem DC hem AC ölçüm yapabilmektedir. Döner bobinli ölçü aletleri kuvvetli sabit bir mıknatıs alanının içerisinde dönen bir bobinden oluşur. İçinden ölçü akımı geçen bir bobin sabit mıknatısın N ve S kutupları arasında döner. Akım yön değiştirirse aletin dönme momenti de yön değiştirir. Bu yön değiştirme çok hızlı olursa (saniyede 50 defa) aletin göstergesi bu hızlı değişimi izleyemediğinden olduğu yerde titrer. Onun için bu tip ölçü aletleri sadece DC de kullanılır. Ayrıca bu tip ölçü aletlerinin sıfır noktası ortadadır. Döner mıknatıslı ölçü aletlerinde ise elektromıknatısın kutupları arasına, göstergesi bulunan küçük bir sabit mıknatıs yerleştirilir. Aletin bobininden akım geçirildiğinde mıknatıs çubuğu ve ona bağlı gösterge, elektromıknatısın kutupları arasında dönerek kadran üzerinde ölçülen bir değeri gösterir.Gösterge döner bobinli ölçü aletlerinde olduğu gibi akım yönünün değişmelerini takip edemeyeceğinden AC de olduğu yerde titrer. Onun için bu tip ölçü aletleri aynı zamanda DC de kullanılır. Elektrodinamik ölçü aletleri esas itibariyle birbirine seri bağlı biri sabit, diğeri hareketli iki bobinden meydana gelmiştir. Bir bobin diğerinin içerisine bir gösterge ile birlikte yerleştirilmiştir. Bu tip ölçü aletlerinde her iki bobinden geçen akımın yönü, aynı zamanda değişirse alan yönü de değişir fakat döndürme kuvvetinin yönü değişmez. Bu nedenden dolayı bu tür ölçü aletleri hem DC’de hem de AC’de kullanılır. Çeşitleri Anolog ve dijital tipleri vardır. Çalışma prensiplerine göre farklı ampermetreler bulunmaktadır. 3.2.1. Yapısı bölümünde bu konudan detaylı olarak bahsetmiştik. Resim 3.1’ de anolog bir ampermetre Resim 3.2’de ise dijital ampermetreler görülmektedir.
Devreye Bağlanması Ampermetreler devreye seri bağlanır. Çünkü ampermetrenin amacı ,bir elektrik devresinden kaç amper geçtiğini ölçmektir. Alıcıdan geçen akım aynı zamanda ampermetreden de geçtiğinden alet,alıcı ile arka arkaya bağlanmalıdır.Şekil 3.1’de 3 fazlı bir devrede ampermetrenin devreye bağlanması, Şekil 3.2’de ise 1 fazlı bir devrede ampermetrenin devreye bağlanması görülmektedir.
~ 160 ~
• DC ampermetrelerde bağlantı uçları + ve – olarak tespit edilmiştir.Ters bağlanırsa ampermetre bobini ters yönde dönmeye zorlayacağından ampermetre zarar görebilir. • Seri yerine paralel bağlantı olursa iç dirençleri küçük olduğundan ölçüm bobinlerinden çok yüksek akım geçeceğinden ampermetre bobini yanar.
Montajı • Ampermetre montajı ile voltmetre, frekansmetre, cosfimetre ve wattmetre montaj yönergesi aynıdır. • Panoda ölçü aletinin arka bölümü geçecek şekilde yer açılır. Bu açılan alandan ölçü aleti önden arkaya doğru yerleştirilir (Resim 3.3 ve Resim 3.4). • Pano arkasından çapraz iki sıkıştırma aparatı ölçü aletine takılır ve somun ile sabitlenir (Resim 3.5 ve Resim 3.6). • Ölçü aletinin montajı bittikten sonra kablo bağlantısı yapılır (Resim 3.7).
~ 161 ~
Voltmetreler
Yapısı Gerilim ölçerler. Voltmetreler elektrik devrelerinde iki nokta arasındaki potansiyel farkı (gerilim) ölçülmesine yarayan ölçü aletleridir. Voltmetreler yapı olarak ampermetrelerin yapısı konusunda anlatılan ölçü aletleri yapısında üretilir. Voltmetre bobini iç direnci yüksek olmalıdır. Onun için ince telli ve çok spirli sarılır. Çeşitleri Çeşit olarak günümüzde dijital ve anolog olmak üzere voltmetreler vardır. Resim 3.8’de anolog voltmetre Resim 3.9’da dijital voltmetreler görülmektedir. DC ve AC modelleri vardır. Ayrıca bir fazlı ve üç fazlı devrelere göre üretimleri vardır.
Devreye Bağlanışı Voltmetreler bir gerilim kaynağının 2 ucuna doğrudan bağlanır. Yani voltmetreler elektrik devresine paralel bağlanır. Devrenin uçları arasındaki U gerilimini volt (V) olarak gösterir. • Voltmetreler devreye seri olarak bağlanmaz. Bağlanırlarsa voltmetre direnci büyük olduğundan devre geriliminin büyük bölümü voltmetre direnci üzerinde düşer. Kalan gerilim de alıcıların normal çalışma gerilimlerinden küçük olduğundan alıcılar sağlıklı çalışmaz. • Voltmetre devreye bağlandığı devrede ölçme alanından daha büyük ölçümlere maruz bırakılmamalıdır.
~ 162 ~
• DC Anolog voltmetre devreye bağlanırken + ve – uçların bağlantısına dikkat etmek gerekir.Ters bağlanırsa ibre ters sapmak isteyecek; fakat mekanik sınırlamadan dolayı dönemeyeceğinden alet bobinleri zarar görecektir. Şekil 3.3’te bir fazlı bir devrede voltmetrenin devreye bağlanması şekil 3.4’te ise üç fazlı bir devrede üç fazlı voltmetrenin devreye bağlanması görülmektedir.
Şekil 3.3: Bir fazlı devrede voltmetre bağlantısı
Şekil 3.4: Üç fazlı bir devrede voltmetre bağlantısı
Montajı Montaj yönergesi yukarıda ampermetrelerin montajı bölümüyle aynıdır. Lütfen orayı tekrar gözden geçiriniz.
Frekansmetreler Yapısı Alternatif akım devrelerinde devre frekansını hertz ölçen cihazlara frekansmetre denir. Dilli frekansmetreler yapı olarak diğer ölçü aletlerinden farklıdır. Dilli frekansmetrenin içerisinde bir elektromıknatıs ve buna bağlı metal levhalar vardır. Levha kalınlıkları birbirinden farklıdır. Dolayısıyla titreşim frekansları birbirinden farklı olmaktadır. Levhaların titreşim frekansları bir öncekine göre 0,5 Hz. Kadar farklı olacak şekildedir. Her levhanın ucunda beyaz bir plaka bulunur. En büyük titreşimi yapan dile göre okuma yapılır. Çeşitleri • Dilli Frekansmetre: Yapısı üstte anlatılan bu tür frekansmetreler halen frekans ölçümünde kullanılmaktadır (Resim 3.10). • Anolog Frekansmetre: Yapı olarak ampermetreler yapısında anlatılan elektro dinamik ölçü aletleri türüne girerler (Resim 3.11). • DijitalFrekansmetreler: Elektronik malzemelerden oluşturulan frekansmetrelerdir (Resim 3.12).
Devreye Bağlanışı Devreye paralel bağlanır. Bağlantıları oldukça kolaydır. Şekil 3.5’de frekansmetrenin devreye bağlantısı gösterilmiştir. Frekansını ölçmek istediğimiz devrede faz ve nötr ucundan birer uç alarak frekansmetremizin uçlarına bağlarız.
~ 163 ~
Montajı Montaj yönergesi yukarıda ampermetrelerin montajı bölümüyle aynıdır. Lütfen orayı tekrar gözden geçiriniz.
Şekil 3.5: Frekansmetre devreye bağlanması
Cosfimetreler
Yapısı Güç katsayısını ölçen cihazlara cosfimetre denir. Anolog bir fazlı cosfimetrelerde sabit olan bir akım bobini içerisine manyetik eksenleri birbirine göre dik olan iki gerilim bobini çapraz olarak hareket edebilecek şekilde yerleştirilmiştir.Üç fazlı anolog cosfimetrelerde ise hareketli olan gerilim bobini, 120° olacak şekilde çapraz olarak birbirine bağlanır. Dijital olan cosfimetre ler elektronik elemanlardan yapılmıştır. Çeşitleri Bir fazlı ve üç fazlı anolog ve dijital tipleri vardır. Resim 3.13’de anolog cosfimetre resim 3.4’te dijital cosfimetre görülmektedir.
Resim 3.13: Anolog cosfimetre
Resim 3.4: Dijital cosfimetre
Devreye Bağlanışı Cosfimetreler devreye Şekil 3.6 ve Şekil 3.7’deki şekilde bağlanırlar. Bu aletlerin akım bobinleri devreye seri gerilim bobinleri devreye paralel bağlanır. Genellikle güncel cosfimetrelerde bağlantı şeması aletin arkasında verilmiştir. Ya da aletle birlikte gelen katalogda verilmiştir.
Şekil 3.6: Cosfimetre bağlantısı
Şekil 3.7: Detaylı cosfimetre bağlantısı
Montajı Montaj yönergesi yukarıda ampermetrelerin montajı bölümüyle aynıdır. Lütfen orayı tekrar gözden geçiriniz.
~ 164 ~
Wattmetreler
Yapısı Güç ölçerler. Anolog wattmetre, kalın kesitli telden az sarımlı olarak akım bobini,ince kesitli telden çok sarımlı gerilim bobini nüve ve ibre düzeneğinden meydana gelir. Resim 3.8’de anolog wattmetre’nin yapısı görülmektedir. Dijital wattmetreler ise elektronik devre elemanlarından oluşturulur.
Resim 3.8: Anolog wattmetre yapısı
Çeşitleri Anolog ve dijital wattmetre olarak üretilir. Pano tipi ve laboratuvar tipi modelleri vardır. Resim 3.15’de anolog wattmetre Resim 3.16’da dijital wattmetre görülmektedir.
Resim 3.15: Anolog wattmetre
Resim 3.16: Dijital wattmetre
Devreye Bağlanışı Akım bobinleri devreye seri gerilim bobinleri devreye paralel bağlanır. Bir de ölçülecek gücün büyüklüğüne göre büyük güçlü alıcıların gücü ölçülecekse akım bobini önce gerilim bobini sonra bağlanır. Küçük güçlü alıcıların gücü ölçülecekse gerilim bobini önce akım bobini sonra bağlanır. Şekil 3.9’da anolog bir wattmetrenin Şekil 3.10’da ise dijital bir wattmetrenin devreye bağlantısı görülmektedir.
Montajı Montaj yönergesi yukarıda ampermetrelerin montajı bölümüyle aynıdır.Lütfen orayı tekrar gözden geçiriniz.
~ 165 ~
Sayaçlar Tanımı Kullandığımız veya harcadığımız elektrik enerjisinin miktarını ölçen araçlara elektrik sayacı denir. Evde ya da iş yerinde kullandığımız elektrikli alet sayısı arttıkça sayacın ibresi daha hızlı döner. Elektrik sayaçları harcanan enerjiyi doğrudan kilowatt-saat olarak gösterir. Yapısı Anolog ölçüm yapan indüksiyonlu sayaçlar G ve U biçiminde elektro mıknatıs ,alüminyum disk ve sabit mıknatısdan oluşur. Alüminyum disk elektro mıknatıs kutupları arasında serbestçe dönebilecek şekilde yataklandırılmıştır. Elektro mıknatıs kutupları arasında dolaşan disk üzerinde bir akım indüklenir. Üzerinden akım geçen disk,içinde bulunduğu alanın etkisi ile dönme hareketi yapar. Diskin devri devir sayacına iletilir. Dijital olarak üretilen elektrik sayaçları ise elektronik devre elemanlarında oluşturulmuştur. Dijital sayaçlar üzerinde LCD panel,çağrı butonu,sıfırlama butonu, led sinyal çıkışları,optik haberleşme ara yüzü bulunur. Bütün sayaçların klemens bağlantı plakası önünde mühür yada kilit bölümü bulunur. Bu bölüm elektrikçi tarafından gerekli bağlantı yapıldıkdan sonra elektrik kurumu uzmanı tarafından mühürlenir veya kilitlenir. Bir daha sayaç elektrik kurumu uzmanı harici kimse tarafından açılamaz. Çeşitleri Anolog ve dijital çeşitleri vardır. Anolog olarak aktif enerji ölçen bir fazlı sayaçlar (Resim 3.17), anolog aktif/reaktif enerji ölçen sayaçlar (Resim 3.19), dijital olarak da aktif enerji ölçen elektronik sayaçlar (Resim 3.18), aktif/reaktif enerji ölçen elektronik sayaçlar (Resim 3.20)
vardır.
Bağlantı Şekilleri Elektrik sayaçları bir fazlı bağlantısında faz sayacın 1 numaralı ucuna girer. 3 numaralı ucundan yüke gider. Nötr ucu 4 numaralı uca girer. 6 numaralı uçtan yüke gider(Şekil 3.11).
~ 166 ~
Şekil 3.12: Üç fazlı elektrik sayacının bağlantısı
Elektrik sayaçları üç fazlı bağlantısında her bir faz girdiği ucun yanındaki uçtan çıkarak yüke bağlanır (Şekil 3.12). Aktif/reaktif sayaçlarda 2 tür bağlantı vardır. Bunlardan birincisi akım trafolu bağlantıdır. Bu bağlantıda farklı olarak şebekeden çekilen akım yüksek değerlerde olduğu için akım trafosu ile bu akım ölçülebilecek değerlere indirgenip o şekilde sayaç bağlantısı yapılır(Şekil 13).
Şekil 3.13: Aktif/reaktif sayaç akım trafolu bağlantısı
Orta gerilim hücrelerinde şebekeden çekilen gerilim yüksek değerlerde olduğu için gerilim trafosu yardımıyla sayaç bağlantısı yapılır. Şekil 3.14’de akım ve gerilim trafolu aktif/reaktif sayaç bağlantısı görülmektedir.
Montajı Elektrik sayaçları genellikle panolara monte edilir. Daha önce anlatılan kompakt şalterin montajındaki işlem aynen uygulanır. • Sayaç bağlantısı yapılacak pano üzerine konularak montaj deliklerinden işaretlenir. • İşaretlenen yerler matkap çalıştırma kurallarına göre delinir. • Delinen yerlerden uygun cıvata somun ile sayaç panoya tutturulur. Elektrik bağlantısı yapılır ve klemens kapağı kapatılır.
~ 167 ~
Akım Trafoları
Yapısı Akım transformatörü; normal kullanma şartlarında primer akımı belli bir oran dahilinde düşüren ve primer akım ile sekonder akım arasındaki faz farkı sıfır derece olan bir ölçü transformatörüdür. Rölelerin ve ölçü aletlerinin yüksek gerilim sisteminden yalıtımını da sağlar. Devreye seri olarak bağlanan sargılarına primer; röle ve ölçü aletlerini besleyen sargılarına sekonder denir. Primer devre akımının sekonder devre akımına bölünmesi akım trafosunun dönüştürme oranını belirtir. Akım transformatörleri sac nüve üzerine sarılır. Nüve ile bobin enerji hattı birbirinden iyi izole edilmesi gerekir. Ölçme yapılmayacağı zaman sekonder uçlarının kısa devre edilmesi gerekir. Aksi halde oluşacak yüksek gerilimden dolayı tehlikeli sonuçlar oluşabilir. Çeşitleri Alçak gerilim devrelerinde kullanılan akım transformatörleri, sargılı veya baralı olarak yapılıp kullanılırlar. Sargılı akım transformatörleri genellikle portatif tip de imal edildikleri gibi kademeli olarak yapılır (Resim 3.21). Primerden geçen akım değeri büyüdükçe bunun sargısı transformatör nüvesinin ortasından geçen bir hat barasıdır. Böyle transformatörlere bara tipi akım transformatörleri denir.Genellikle sabit yerlerde kuru ve yağlı olarak kullanılır (Resim 3.22).
Resim 3.21: Sargılı akım trafosu
Resim 3.22: Baralı akım trafosu
Seçimi Akım trafolarının seçiminde devreden geçecek primer akımının değeri, toprak rölesi akım değeri ve aşırı akım rölesinden geçecek akım değerleri önemlidir. Akım trafosunun seçimini en iyi şekilde bir örnekle açıklayacak olursak; ÖRNEK: Bir ENH üzerinde 800 KVA kurulu gücünde trafolar vardır. Hattın en büyük güç kullanma katsayısı (diversite) % 62,5 olarak belirlenmiştir. Kullanılacak akım trafolarını 34,5 kV ve 15 kV için belirleyiniz. ÇÖZÜM: Sürekli çekilen en büyük güç: N=%62,5x800 =500kVA 34,5 kV gerilime göre hat akımı : I1=500/34,5x1,73=8,37Amp. 15 kV gerilime göre hat akımı : I2 =500/15x1,73=19,2 Amper KÖK 34,5 kV için hat akımı 8,37 amper hesaplandığı için Çizelge 1’de en büyük değer 10 amperdir. 10 amperin akım trafosu karşılığı 20/5 ve aşırı akım rölesi ayar kademesi karşılığı ise bundan sonraki kademeler akım trafosunun anma akımının üstünde çalışmasına neden olur. Ayrıca akım trafoları devreye seri bağlı oldukları için hattın kısa devre akımları etkisindedir ve termik, dinamik kuvvetler akım trafosunu bozabilir. Bu bakımdan duyarlı bir aşırı akım ayar olanağı yanında akım trafolarının kısa devre akımlarına da dayanması gerekir. Tablo. 2’de 15/5 akım trafosu aşırı akım rölesine hem daha geniş bir ayar olanağı sağlar hem de hat kısa devresinde termik ve dinamik tesislere dayanabilir. 15/5 Akım trafosu seçildiğinde rölenin kademesi 9 amper hat akımını karşılayabilmektedir ve toprak rölesine de (Tablo 1) 2,7 amperden 10,5 amper toprak kaçak akım değerine kadar ayar olanağı vermektedir. KÖK 15 kV’ luk ise: Yukarıdaki örnekte verilen ENH ve KÖK 15 kV luk ise her hat akımı 19,2 amper olarak hesaplanmıştı, tablo 2’de en yakın büyük değer 20/5 akım trafosunun 5 ayar kademesi için 20 görünüyorsa da en uygun akım trafosu seçimi 40/5’tir ve ayar kademesi 3 olacaktır. Toprak rölesi de (Tablo 1) 7,2 – 28 amper arası hata akım ayar olanağı verilmektedir.
~ 168 ~
Aşırı akım ve toprak rölelerinin duyarlığı görüldüğü gibi akım trafosu seçimine bağlıdır. Ancak akım trafosu seçilirken hattın kısa devre akımları ve termik – dinamik etkilerden az zarar görecek bir seçim yapmalıdır. Toprak Rölesi Ayar Kademeleri AKIM TR. 10/5 15/5 20/5 30/5 40/5 50/5 75/5 100/5
ÇARPAN 2 3 4 6 8 10 15 20
0,9 1,8 2,7 3,6 5,4 7,2 9 13,5 18
1,5 3 4,5 6 9 12 15 22,5 30
2 4 6 8 12 16 20 30 40
2,5 5 7,5 10 16 20 25 37,5 50
3 6 9 12 20 25 30 45 60
3,5 7 10,5 14 24 30 35 52,5 70
-amper --------
7 14 21 38 42 56 70 105 140
-amper --------
Tablo 3.1: Toprak rölesi ayar kademesi
Akım Trafosu Çarpanı Olarak Aşırı Akım Rölesi Hat Akımları AKIM TR. 10/5 15/5 20/5 30/5 40/5 50/5 75/5 100/5
ÇARPAN 2 3 4 6 8 10 15 20
2 4 6 8 12 16 20 30 40
3 6 9 12 18 24 30 45 20
4 8 12 16 24 32 40 60 80
5 10 15 20 30 40 50 75 100
6 12 18 24 36 48 60 90 120
Tablo 2.2: Akım trafosu olarak aşırı akım rölesi hat akımları
Montajı • Bara tipi akım trafosunun montajında trafo 2 ucunda bulunan cıvata yerlerine göre ölçü alınır. • Baralar alınan ölçülere göre delinir (Resim 3.23). • Baralar panoya yerleştirildikten sonra akım trafosu üzerinde bulunan 2 uç cıvata ile baralara sabitlenir (Resim 3.24).
Resim 2.23: Baranın delinmesi
Resim 3.24: Baralara akım trafolarının monte edilmiş hali
~ 169 ~
Gerilim Trafoları Yapısı Gerilim transformatörü; yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren ve primerle sekonder gerilimleri arasındaki faz farkı yaklaşık sıfır derece olan bir transformatördür. Röle ve ölçü aletlerinin düşük gerilimle çalışmasını sağlar. Gerilim ölçü transformatörünün sekonder tarafı (v küçük) daima topraklamalıdır. Topraklama tehlikeli temas gerilimine karşı can ve mal emniyetinin sağlaması bakımından zorunludur. Primer ve sekonder tarafa (kısa devreye karşı koruma ) sigorta konulur. Toprak hattına kesinlikle sigorta konmaz. Akım transformatörlerinde olduğu gibi gerilim transformatörlerinde de primer ve sekonder sargılar vardır. Tek fark gerilim trafolarının primer sargıları ince telli ve çok sarımlı, sekonder ise yine ince telli ve az sarımlıdır. Primer uçları (U-V) gerilimi ölçülecek devreye, sekonder uçları da (u-v)ölçü aletine bağlanır. Gerilim trafoları bir ve üç fazlı olarak imal edilirler. Çeşitleri Gerilim trafoları kullanılacağı yere göre dahili ve harici, yalıtımlarına göre kuru ve yağlı çeşitleri vardır. Yüksek gerilimde kullanılan yağlı tipler,metal tanklı olup, primer girişleri de porselen izolatörlerle yalıtılır (Resim 3.25).
Resim 3.25: Yüksek gerilim gerilim trafosu
Resim 3.26: Orta gerilim gerilim trafosu
Seçimi Gerilim trafoları primere bağlanacak gerilim değerine göre seçilir. Primer gerilimin sekonder gerilimine oranına dönüştürme oranı denir. Örneğin etiketinde 34,5/0,1 KV yazan bir gerilim trafosunun dönüştürme oranı 345’dir. Gerilim trafosu sekonderine bağlı ölçü aletinde okuduğumuz değeri bu oranla çarparsak gerçek gerilim değerini bulmuş oluruz. Bu örneğe bağlı olarak bir gerilim trafosu seçeceğimiz zaman primer ve sekonder gerilimi biliyorsak dönüştürme oranına göre bir gerilim trafosu seçeriz. Montajı • Gerilim trafosunun alt ayaklarına panoya montaj ayaklarından panoya konulacağı yere işaretlenir. • İşaretlenen yerler matkap çalıştırma kurallarına uygun olarak matkapla delinir. • Delinen yerlere gerilim trafosu montaj ayakları monte edilir.
~ 170 ~
KOMPANZASYON CİHAZLARI VE MONTAJI KOMPANZASYON SİSTEMLERİ Kompanzasyonun Önemi
Günümüzde bütün ülkeler, yer üstü ve yeraltı enerji kaynaklarını da en verimli şekilde kullanma yollarını araştırmaktadır. Bugün tüm insanlığın en zorlu ihtiyaç maddesi haline gelen elektrik enerjisi yaygın olarak üretilmektedir. Üretilen enerjinin ekonomik olması için, santralden en küçük alıcıya kadar dağıtımında en az kayıpla taşımanın yolları ve hesapları yapılmaktadır. Dünyamızda elektrik enerjisine ihtiyacın sürekli artması, enerji üretiminin pahalılaşması, taşınan enerjinin ucuz ve hakiki iş gören aktif enerji olmasını zorunlu kılmaktadır. Bilindiği gibi, şebekeye bağlı bir alıcı, eğer bir motor, bir transformatör, bir flüoresan lamba ise, bunlar manyetik alanlarının temini için, bağlı olduklarışebekeden bir reaktif akım çekerler. İşte, santralde üretilen bir enerji, aktif ve reaktif akım adı altında en küçük alıcıya kadar beraberce almakta, iş yapmayan, motorda manyetik alan elde etmeye yarayan reaktif akım, havai hatlarda, trafoda, tablo, şalterler ve kabloda gereksiz kayıplar meydana getirmektedir. Bu kayıplar yok edilirse, trafo daha fazla alıcıyı besleyecek kapasiteye sahip olacak, devre açıcı kapayıcışalterler, lüzumsuz yere büyük seçilmeyecek, tesiste kullanılan kablo kesiti küçülecektir. Bunun sonucu daha az yatırımla fabrika ve atölyeye enerji verme imkânı elde edilecektir. Elektrik işletmesi tarafından uygulanan tarifeler yönünden de, her dönem daha az elektrik enerjisi ödemesi yapılacaktır. Görüldüğü gibi, daha ilk bakışta reaktif akımın santralden alıcıya kadar taşınması, büyük ekonomik kayıp olarak görünmektedir. İşte, bu reaktif enerjinin santral yerine, motora en yakın bir yerden kondansatör tesisleri veya aşırı uyartımlı senkron motorlar ile azaltılması ve böylece tesisin aynı işi, daha az akımla karşılaması mümkündür. Tesiste harcanan reaktif enerjinin azaltılması amacı ile yapılan kondansatör veya senkron motor tesislere kompansatör, bu işlemin yapıldığı tesislere de kompanze edilmiş tesisler, kısaca kompanzasyon denir. Reaktif güç kompanzasyonu için, senkron motor yerine daha ekonomik olan kondansatörler kullanılır.
Düşük Güç Kat Sayısının Sakıncaları
Bilindiği gibi alternatif akım, aktif ve reaktif bileşenlerden meydana gelmektedir. Aktif bileşen motorlarda mekanik gücü, ısıtıcılarda sıcaklığı, lambalarda ise aydınlatma gücünü meydana getirir. Reaktif bileşen ise bobinli (manyetik) alıcılarda manyetik akının meydana gelmesi için harcanır. Aktif akımın meydana getirdiği güce aktif (wattlı) güç, reaktif akımın meydana getirdiği güce reaktif (kör) güç ve bu güçlerin bileşkesine (vektöriyel toplamına) ise görünür (zahiri) güç denir.
Şekil 1.2’deki güç vektöründe; Aktifgüç: P=U.I. cosφ..........................(W) Reaktifgüç: Q=U . I.sinφ...........................(VAR) Görünür güç: S = U . I . ..................................(VA) Elde edilir. (Formüller bir faz içindir.) Güçler arasındaki ilişkiyi formül ile açıklarsak;
~ 171 ~
şeklinde olur.
Güç vektöründeki aktif güç (P) ile görünür güç (S) arasındaki açının cosinüsüne güç kat sayısı (cos φ) denir. Reaktif güç (Q) ne kadar büyük olursa cos φ küçük, dolayısıyla görünür güç (S)’ de büyük olur. Bu da şebekeden daha fazla güç çekmek yani akım çekmek demektir. İşte reaktif gücün azaltılıp güç kat sayısı (cosφ)’nın yükseltilmesi işlemine kompanzasyon (güç kat sayısını düzeltme) denir. Reaktif gücün de iki bileşeni vardır. Bunlar: Manyetik alanın oluşumu için bobinlerin harcadığı endüktif reaktif güç (QL) ve kapasitif reaktif güç (QC)’ tür. Reaktif gücün bu bileşenleri vektöriyel olarak birbirinin tam tersi yöndedir. Toplamreaktif güç Q = QL – QC veya Q = QC – QL şeklinde hesaplanır. QC’ nin QL’ den büyük olması cosφ’ nin kapasitif özellikte olması, Q L’ nin QC’ den büyük olması ise cosφ’ nin endüktif özellikte olması demektir. Güç kat sayısını düzeltmek için devreye endüktif reaktif gücün zıttı olan kapasitif reaktif yük eklenir. Yani devreye kondansatörler bağlanır. Kompanzasyon yapılmış (kondansatör bağlanmış) devrenin güç vektör diyagramışu şekilde çizilir (Şekil 2).
Vektör diyagramında görüldüğü gibi kondansatör bağlanmadan önceki cosφ1 değeri daha küçük ve görünür güç (S1) daha büyüktür. Kondansatör eklendiğinde ise cos φ2 büyüyerek görünür güç (S2) azalmıştır. Bu da şebekeden daha az güç ve akım çekmek demektir. Aynı zamanda elektrik enerjisi ücretinden de kâr demektir.
Kompanzasyonun Yararları
Güç kat sayısının düzeltilmesi hem elektrik enerjisini üretenler hem de tüketenler bakımından çok faydalıdır. Bu nedenle kompanzasyon sisteminin orta ve büyük boy işletmelerde, işletme sahibi tarafından yapılması zorunlu hale getirilmiştir. Kompanzasyon yapılan tesiste elde edilen avantajlarışu şekilde sıralayabiliriz.
Üretici Yönünden • İletkenler daha az akım taşıyacağından ince kesitte seçilir. • Aynı iletim hattından daha fazla aktif enerji iletileceğinden üretim, iletim ve dağıtım tesislerinde kapasite -verim yükselir. • Enerjinin üretim ve satış maliyeti azalır. • Alternatör ve transformatörlerin gücü daha küçük tutulur. • Dağıtım hatlarında kayıplar ve gerilim düşümü azalır. Tüketici Yönünden • İletkenler daha ince kesitte seçilir. • Besleme transformatörü, kumanda, kontrol ve koruma elemanları daha küçük değerlerde seçilir. • Besleme transformatörünün ve tesisin kapasitesi ile verimi yükselir. • Kayıplar ve gerilim düşümü azalır. • Şebekeden daha az reaktif enerji çekilir. • Harcanan enerji azalacağından enerji ücreti de azalır.
Kompanzasyon ile İlgili Yönetmelik Maddeleri Genel Hükümler 1. Kurulu gücü veya besleme trafolarının toplam kurulu gücü 50kVA ve daha büyük olan abonelerin alçak gerilimli baradan beslenmesi durumunda mutlaka (17.02.2000 tarih ve 23967 sayı) tebliğ hükümleri
~ 172 ~
çerçevesinde kompanzasyon tesisleri yapılacaktır. 2. 50 kVA’ın alternatif reaktif enerji tarifesine tabi olan abonelerin müracatı veya fen servislerinin lüzum görmesi halinde, bu tür abonelere de eldeki sayaç akım değerleri de göz önüne alınarak reaktif sayaç takılmakta ve bu sayaçların tüketim kayıtlarına göre hesaplama yapılmaktadır. 3. Bilindiği üzere, reaktif sayacı ile reaktif tüketimi ölçülebilen abonelerde reaktif tüketim, aktif tüketimin %33’ ünü geçmemesi şartıyla herhangi bir reaktif enerji bedeli alınmayacağı tarifede belirtilmektedir. Diğer bir ifadeyle; abone güç faktörünün 0,95 ile 1 arası değerlerinde reaktif enerji bedeli tarifeye göre alınacaktır. Şu halde kompanzasyon yapılacak tesislerde güç faktörü yukarıdaki esaslara göre saptanacak sınırlar içinde kalması koşuluyla gerekli tesis yapılmalıdır. 4. Mevcut tesislere yapılacak kompanzasyonda yine belirilen sınırlar içinde kalma koşuluyla gerekli tesis yapılacak ve işletmeye bir proje ile müracaatta bulunulacaktır. 5. Reaktif enerji tarifesi gurubunda olup da endüktif yükü olamayan veya yukarıda belirtilen güç faktörü sınırında çalışan aboneler de işletmeye müracat etmeleri halinde, bu tür abonelerden reaktif enerji bedeli alınmayacaktır.
Yeni Kurulacak Tesislerde Kompanzasyon Yeni enerji alacak tesislerde hazırlanacak olan projede, kurulacak olan tesise ait nominal veya etiket değerleri göz önüne alınarak, kompanzasyon gücü hesaplanarak belirlenecektir. İşletme gerek enerji verme aşamasında, gerekse enerji verdikten sonra bu tesisin belirtilen güç faktörü sınırları içinde çalışıp çalışmadığını izleyecektir. 17.02.2000 Tarih ve 23967 Sayılı Resmi gazetede yayınlanarak yürürlüğe giren yeni kompanzasyon tebliğine göre, Madde 1. Kurulu gücü veya besleme transformatörlerinin toplam kurulu gücü 50 kVA ve bunun üzerinde olan elektrik tesislerinde kompanzasyon tesisi yapılması zorunludur. Madde 2. Üç fazlı olarak beslenen sanayi abonelerinin elektrik enerjisi ile besleme projeleri hazırlanırken, güç kat sayısını düzeltmek için gerekli kompanzasyon tesisleri de proje kapsamına alınmalıdır. Madde 3. Abonelerin beslenmesinde kullanılan transformatör merkezleri ile ilgili kompanzasyon tesisi projeleri yapılırken, abonelerin kendi tesisleri için tek tek kompanzasyon tesisi kurmaları durumunda, transformatör merkezlerinde yalnızca sabit kondansatör grubunun göz önünde bulundurulması yeterlidir.
Alçak Gerilimde Kompanzasyon Madde 5. Alçak Gerilimden (1 kV ve altı) Beslenen Tesislerde Kompanzasvon 5.1. Kurulu gücü veya besleme transformatörlerinin toplam kurulu gücü 50 kV A ve daha büyük olan abonelerin alçak gerilimli baradan beslenmesi durumunda, kompanzasyon tesisi projesi, aşağıda belirtilen esaslara göre yapılmalıdır. 5.1.1. Projesi yapılacak tesisin güç kat sayısı cos φ= 0,95 (dahil) ile 1,0 arasındaki bir değere yükseltilecek şekilde gerekli kondansatör gücü hesaplanmalıdır. 5.1.2. Kondansatör hesabında kullanılan etkin (aktif) güç, tesisin kurulu gücü ile eş zamanlılık kat sayısı {diversite faktörünün tersi) çarpılarak bulunmalıdır. 5.1.3. Reaktif enerji kompanzasyonunda esas, kompanzasyonun olabildiğince tüketici cihaza yakın yerde yapılmasıdır. Bu nedenle deşarj lambalı armatürler, klima cihazları, su gereksinimi için tesis edilecek motopomplar, vb. cihazlarının tek tek olarak kompanze edilmesi önerilir. Ancak tek tek kompanzasyon yapılması durumunda kondansatörler, devreye yük ile birlikte girip çıkacak şekilde tesis edilmelidir. Reaktif güç kompanzasyonu, merkezi ve otomatik olarak da tesis edilebilir. 5.1.4. Otomatik güç kompanzasyonu için kullanılacak donatım, 0,4 kV gerilimli ana dağıtım panosundan ayrı olarak başka bir pano içerisine tesis edilmeli ve iki pano arasındaki bağlantı, kablo veya bara ile yapılmalıdır.
~ 173 ~
Kompanzasyon panosu girişinde; . (üzengili) şalter veya yük ayırıcışalter ile sigorta veya . (üzengili) şalter veya yük ayırıcışalter ile termik vaya manyetik röle bulunmalıdır. 5.1.5. Tesiste bulunan cihazların (makine, motor vb.) güç kat sayısı bilinmiyorsa, omik dirençli yüklerde güçleri hesaba katılmayarak, başlangıç güç kat sayısı için ölçme ile bulunacak değerler baz alınacak; bunun mümkün olmadığı durumlarda makinelerin güç ve devir sayıları dikkate alınarak yaklaşık başlangıç güç kat sayıları belirlenecek ve Madde 5.l.l'de belirtildiği şekilde projelendirilecektir. 5.1.6. Sabit kondansatör grubu, öncelikle güç transformatörünün boştaki sabit reaktif kayıplarını kompanze edecek şekilde hesapla bulunacak, bu hesabın yapılmadığı durumlarda, kompanzasyon sisteminde yalnızca sabit grup devredeyken elektrik tesisinin güç faktörü istenilen değerde kalmak koşuluyla, güç transformatörün anma gücünün yaklaşık %5' i ile% 10' u arasıda seçilen birinci kondansatör grubu sabit ve sürekli olarak işletmede kalacak, öbür gruplar otomatik olarak devreye girip çıkacak şekilde tesis edilecektir. Sabit grup, ana otomatik şalterden önce veya sonra bağlanabilir. Sabit grubun ana otomatik şalterden önce bağlanması durumunda gerekli teknik emniyet önlemleri (uyarı levhası vb.) alınmalıdır. Sabit kondansatör gücü, sistemde istenmeyen harmoniklerde rezonans oluşturmayacak şekilde hesaplanmalıdır. Abonenin kuracağı tesisler doğrudan alçak gerilim şebekesinden besleniyorsa, birinci grubun sabit bağlanması gerekmez. 5.1.7.Başlangıçta çekilecek güç az da olsa, kompanzasyon panosu tam güce göre hesaplanarak projelendirilmelidir. Kompanzasyon tesis gücünün hesaplanmasında kondansatörde zamanla meydana gelecek değer kayıpları, ilgili standartlar ve üretici firma kataloglarına göre göz önünde bulundurulmalıdır. Sistemde reaktif güç artışını gerektirecek bir güç artışı olduğu zaman panoya gerekli kondansatör ve donanım eklenmelidir. Reaktif güç rölesinin ayar dizisi toplamı en az beş olmalıdır. Röle, aşırı ve düşük gerilime karşı koruma sistemlerini içermelidir .(Şebeke geriliminin normal gerilimin % 10’ u kadar ve daha çok artması veya eksilmesi durumunda, röle 0,5 saniye ile 3 saniye arasında bir gecikme ile, kumanda ettiği sistemleri devre dışı edecek ve gerilimin yeniden nominal değere yaklaşması durumunda, önce sabit grubu sonra da yükün gereksinimine göre öbür parçaları devreye sokacak özellikte olmalıdır.) 5.1.8. Kondansatör gruplarının ayrı ayrı sigortalar ve kontaktörler üzerinden beslenmesi ve paralel bağlanmış kondansatörlerin yardımcı kontaktör ile devreye alınması koşulu ile grupların seçilmesinde ayar dizisi l.l.l... l.2.2... vb. şeklinde olmalıdır. 1.2.4.8... sistemi, seçicili 1.1.1... sistemi gibi çalışacak şekilde de kullanılabilir. 5.1.9. Tesis sahiplerince, tesislerin bütününün veya bir bölümünün omik güç çekeceği veya makinelerin kompanze edilmişşekilde üretilmiş olduğunun yazılı olarak bildirilmesi ve ilgili belgelerin proje onaylayan kuruluşa sunulması durumunda, projenin onaylanmasında bu özellik göz önünde bulundurulmalıdır. 5.1.10. Motorları tek tek olarak kompanze edilmesi durumunda aşın kompanzasyona engel olmak için, küçük güçlü motorlarda (gücü 30 kW' ta kadar olan motorlar), tesis edilecek kondansatörlerin reaktif güç değerleri yürürlükte bulunan yerli ve yabancı standart, şartname, yönetmelik vb.deki değerlerden büyük, büyük güçlü motorlarda (gücü 30 kW' nin üstünde olan motorlar), olabildiğince, motorun boş çalışmada çektiği reaktif gücün %90' ından daha büyük olmamalıdır. 5.1.11. Tesislerde harmonik akım üreten redresörler, ark ocakları, elektrik kaynak makineleri, tristör kumandalı doğru akım motorları gibi cihazlar varsa, bunların akım darbeleri ile elektrik sisteminde meydana getireceği olumsuz etkileri önlemek için gerekli önlemler alınmalıdır. 5.1.12. Tesisin çektiği aktif enerjiyi ölçen aktif sayaçtan başka, endüktif reaktif enerjiyi ölçmek için bir tane, enerji sağlayacak kuruluşun gerekli görmesi durumunda, abonenin aşırı kompanzasyon sonucunda sisteme vereceği kapasitif reaktif enerjiyi ölçmek için de bir tane olmak üzere toplam iki adet geri dönmesiz reaktif sayaç tesis edilmelidir.(Dijital tek sayaç kullanılabilir).
~ 174 ~
Uygulama ile İlgili Hükümler REAKTİF ENERJİ TARİFESİ Reaktif Enerji Tarifesi (25/12/1997 tarih ve 23/211 sayılı resmi gazete). Elektrik Projelerinin Hazırlanması (17/02/2000 tarih ve 23967 sayılı resmi gazete) Elektrik Tarifeleri Yönetmeliği (09/03/2000 tarih ve 23988 sayılı resmi gazete) Madde – 56-Reaktif Enerji Tarifesi aşağıdaki şartlar halinde uygulanır. a)-Abone çekeceği reaktif enerjiyi ölçmek üzere gerekli ölçü aletlerini tesis etmek zorundadır. Tesis etmeyen abonenin o dönemde çektiği aktif enerjinin 0,90 katı reaktif enerji çektiği kabul edilir. (R.G: 9.3.2000 / 23988) b)-Reaktif enerjiyi ölçmek üzere gerekli ölçü aletlerini tesis eden abonelerden çektiği aktif enerjinin % 0,33 katına kadar reaktif enerji çeken müşteriden reaktif enerji bedeli alınmaz. Bu sınır aşılırsa çekilen reaktif enerjinin tamamına reaktif enerji tarifesi uygulanır. (R.G: 9.3.2000 / 23988) c)-Abone aşırı kompanzasyon sonucunda sisteme vereceği reaktif enerjiyi ölçmek için geri dönmesiz reaktif enerji sayacını tesis edecektir. Sisteme verilecek (kapasitif tüketim) reaktif enerji, o dönemde çekilecek aktif enerji miktarının (aktif tüketim) % 20’ sini aşması halinde abonenin çektiği aktif enerjinin 0,90 katı kadar reaktif enerji tüketildiği kabul edilerek reaktif enerji tarifesi üzerinden bedeli alınır. (R.G: 9.3.2000 / 23988) d)-Bu maddenin b ve c bentlerinde yazılı sınırların ikisini birden aşan abonenin çekilen aktif enerjinin 0,90 katı kadar reaktif enerji tüketildiği kabul edilerek bedeli alınır. e)-Tek fazla beslenen abone ile üç fazlı, kurulu güç 15 kW’ a kadar, bağlantı gücü 9 kW’a kadar olan aboneye ve meskenler, hayır kurumları, dernekler, vakıflar, resmi teşekküller, kümes hayvanı çiftliği abonelerine reaktif enerji tarifesi uygulanmaz. NOT: Tarımsal sulama abonelerinin çektiği reaktif enerji miktarının azaltılması için, tarımsal sulama abonelerine de reaktif enerji tarifesi uygulanmasına geçilmiştir.(17/02/2000 tarih ve 23967 sayılı resmi gazete) MADDE 10-Aynı Yönetmeliğin değişik 53 üncü maddesinin (b.6) alt bendi aşağıdaki şekilde değiştirilmiştir. “b.6) Reaktif tarife uygulanan müşterilerin elektrik iç tesislerinde kullanılacak deşarj(boşalmalı) lambaları ile bağlantı gücü 9 kW’ı geçen yeni yapılardaki ortak kullanım amaçlı kazan dairesi, klima ve hidrofor tesislerinde kullanılan motorlarda güç faktörünün, ilgili mevzuatta öngörülen değerine çıkarılması için, en azından yükle birlikte devreye girip çıkan bir kondansatör (kondansatörler) ve benzeri tesis edilecektir.”
Kompanzasyon Tesislerinde Dikkat Edilecek Önemli Teknik Konular 1. Kompanzasyon tesislerinin otomatik ayar kademeli yapılması halinde “özellikle küçük tesislerde” kompanzasyonun münferit tüketim noktalarına konmasına özen gösterilmelidir. 2. Gerek münferit gerekse merkezi kompanzasyon tesislerinde, elektrik kesilmesi halinde bu kompanzasyonun şebeke ile irtibatını kesecek şekilde gerekli önlem alınmalıdır. 3. Kompanzasyon tesislerinin güç faktörü 0,95-1 sınırı içinde kalacak şekilde yapılmalıdır. Aşırı kompanzasyonlar tesiste gerilim yükselmelerine neden olabilir. 4. Kondansatörler devreden çıkarken büyük arklar oluştururlar. Bu nedenle seçilecek anahtarın açma hızlarının büyük olması gerekir. 5. Açma olayı sırasındaki arkın tesisi ile kontakların yanmasını önlemek için arkın tesisi ile kontakların yanmasını önlemek için yük anahtarları nominal kondansatör akımının 1,25 ile 1,8 katı kadar seçilebilir. 6. Kondansatör tesislerinde yük harmoniklerin tesiri dikkate alınarak sigorta akımları nominal kondansatör akımından % 70 kadar büyük seçilmelidir. Ayrıca gecikmeli tip sigortalar tercih edilmelidir. 7. Başlangıç darbe akımları dikkate alınarak kondansatör tesislerinde kullanılan iletkenlerin kesitleri
~ 175 ~
belirli bir akım şiddeti için normal tesislerden daha büyük seçilmelidir. 8. Harmonik akımlarını belirli ölçüde amortize etmek amcıyla kompanzasyon tesisleri bir veya birkaç paralel kablo üzerinden baralara bağlanmalıdır.
Kompanzasyon Çeşitleri Her tüketicinin müstakil kompanzasyonu olan tek tek kompanzasyon, gurup kompanzasyonu ve merkezi kompanzasyon olmak üzere üç çeşit kompanzasyon uygulaması vardır.
Tek Tek Kompanzasyon Tek tek kompanzasyonda kondansatörler doğrudan yük çıkışlarına bağlanırlar. Ve ortak bir anahtarlama cihazı ile yükle birlikte devreye alınıp çıkarılır. Kondansatör gücü, doğru bir şekilde yüke göre seçilmelidir. Bu kompanzasyon aynı zamanda en etkin ve en güvenilir olanıdır. Çünkü, bir kondansatörün bozulması halinde meydana gelen arıza, arızalı bölümü devre dışı bırakır. Ancak, bu sistem diğer sistemlerin en pahalısıdır. Buna karşılık, aydınlatmada ve oldukça büyük güçlü tüketici motorlarda, besleme hattı uzun olan alıcılarda, tek tek kompanzasyon uygulaması tercih edilmektedir.(Üç fazlı kondansatörler üçgen olarak bağlanırlar). Aydınlatmada Kompanzasyon Genellikle floresan lamba, cıva buharlı ve sodyum buharlı lambalarda uygulanır. Floresan lambanın güç kat sayısı cos φ = 0,55’tir. Kompanzasyondan sonra cosφ’ yi 0,95 – 1 arasına yükseltmek gerekir. Bunun için gerekli kondansatör gücü tablo 1.1’den bulunabilir. LAMBA GÜCÜ(W) KAPASİTE(μF) KON.GÜCÜ(VAR) Flüoresan 10 2 30 Flüoresan 20 5 80 Flüoresan 2x20 4,5 70 Flüoresan 65 7 110 Cıva buharlı 125 10 510 Cıva buharlı 250 18 275 Tablo 1.1
Alternatif Akım Motorlarında Kompanzasyon Motorlar, sabit reaktif güç çektiğinden yol verici şalterlerden sonra (kontaktörden sonra) kontaktör bataryaları bağlanacak şekilde, her motor için bağımsız kompanze işlemi yapılabilir. Ancak bu işlemde kondansatör gücünün, motorun boş çalışmada çektiği görünür gücü çekmeyecek şekilde hesaplanması gerekir. Aksi halde boş çalışmada güç faktörü kapasitif olur
~ 176 ~
Motora bağlanacak kondansatör güçlerinin seçimi motor etiketindeki güç ve devir sayısından yaralanılarak tablo 1.2’den doğrudan bulunabilir.
Grup Kompanzasyonu Bu tür kompanzasyonda bir kontaktör veya devre kesintisiyle grup olarak anahtarlanan birden fazla motorun veya floresan lambanın kompanzasyonu yapılır. Bu işlemde her grup bir alıcı gibi değerlendirilir. Bu şekildeki kompanzasyon günümüzde pek kullanılmamaktadır.
Merkezi Kompanzasyon Tabloya bağlı çok sayıda motor ve indüktif yük çeken alıcı bulunuyorsa ve bunlar belli belirsiz zamanlarda devreye girip çıkıyorlarsa çekilen yük durumuna ayarlı bir kompanzasyon yapılır. Böyle bir kompanzasyon, elle kumandalı ve otomatik çalışma durumlu olur. Projelendirilmesi ve hesaplanmaları kolaydır. Mevcut tesislere bağlanması problemsiz olup çok kısa sürede montajı mümkündür. Fabrikayı besleyen tek veya paralel çalışan trafolar, toplam akım trafoları üzerinden kompanze edilebilir. Kullanılan elektronik regülatörlerin hassasiyet sınırı ve çalışacağı indüktif-kapasitif bölgenin potansiyometrelerle ayarlanabilmeleri sonucu uygun bir kompanzasyon tesisinin kolayca işletmeye girmesi sağlanır. Bir tesisin, hangi çeşit kompanzasyonla donatılması gerektiği iş yerinin değişik zamanlarda alınmış yükleme eğrileriyle belirlenmelidir. Merkezi kompanzasyonda, şebekeye paralel olarak bağlanacak kondansatörler, 3-5-7 veya 2-4-6-8-12 gruba bölünmektedir. Bu programlar elektronik kompanzasyon röleleri ile devreye sokulmaktadır. Kademeli reaktif güç kontrol röleleri her an cos φ’ yi 0,96’ da sabit tutmak çin i otomatik
~ 177 ~
olarak kondansatör gruplarını devreye alır veya çıkarır. 17.2.2000 tarih ve 23967 sayılı resmi gazetede belirtildiği gibi işletmelerin cos φ’yi, 0,95 ile 1 aras ında tutmaları mecburidir. Kondansatörler de reaktif güç rölelerinin kademesi gibi gruplara ayrılır. Her kademede o kademeye ait kondansatör grubu devreye girer.
Reaktif Güç Kontrol Rölesi Yapısı Reaktif güç kontrol rölesi otomatik olarak ayarlanan güç kat sayısına ulaşmak için kondansatörleri devreye alıp çıkartma görevini yapan elektronik cihazdır. Gösterge, kıyaslama ünitesi ve çıkış röle devre katlarından oluşur. Sistemde bulunan gerilim ile çekilen akımın faz farkını algılayarak, çıkış röle gurubu aracılığı ile kondansatörleri kumanda eder. Güç kat sayısı düşünce kondansatörleri sıralı olarak devreye alır. Bir yandan da değişen güç kat sayısını ölçerek döngüsel kontrol yapar. Ayarlanan güç faktörünü sağlayacak kadar kondansatörü devrede tutar. Tek fazın akım bilgisi ile işlem yapan röleler yanında üç fazın da akımına göre işlem yapan röleler mevcuttur. Çalışması Tranformatör, elektrik motorları gibi endüktif yükler, mıknatıslanma akımlarından dolayışebekeye reaktif yük getirirler. Bu reaktif yükler bulundukları devreye kondansatörler bağlanarak azaltılır veya yok edilirler. Reaktif güç kontrol röleleri, merkezi kompanzasyonda seçilmiş kondansatör gruplarının bataryalarını devreye alarak veya çıkararak güç kat sayısı değerini, kullanıcı tarafından ayarlanan güç kat sayısı değerine getirmeye çalışırlar. Reaktif Güç Kontrol Rölesinin Ayarlanması % ayarı: Bu potansiyometre % 30 ayar noktasına alınır. Belirli bir çalışma sonunda aktif ve reaktif sayaç değerleri kaydedilerek oranlaması yapılır. Reaktif enerjinin aktif enerjiye oranı 0,33’ ten az olmamalıdır. Bu kritere bağlı olarak % ayarı, %30, 20, 10 noktalarında tutulabilir. C/k ayarı: Bu tuşa basıldığında o anki C/k oranı displayde belirir. Aşağı-yukarı tuşları kullanılarak 0,00-2,00 değerleri arasında 0,05 hassasiyetle ayar yapılır. Bu tuş ile kullanılan kondansatör gruplarının akım trafosu dönüştürme oranı ile uyumlu çalışması sağlanır. C/k ayarı hesabı: C= İlk kademe kondansatör gücü, k = Akım trafosu dönüştürme oranı ÖRNEK: 1. kademe kondansatör gücü 5 kvar olan bir tesiste akım trafosu dönüştürme oranı 500/5 olduğuna göre C/k oranını bulunuz. ÇÖZÜM: C/k = 5 / (500/5) = 0,05 olarak bulunur. Ayrıca reaktif rölenin C/k oranının k1 gib i bir çarpan ı var ise k1 x C/k şeklinde hesaplanır ve aşağı-yukarı tuşları ile bu değere ayarlanır.
~ 178 ~
AKIM TRAFOS U 50/5 75/5 100/5 150/5 200/5 250/5 300/5 400/5 500/5 600/5 800/5 1000/5 1200/5 1500/5
0,2 X C/k AYARI İÇİN SEÇİM TABLOSU SİSTEMDE 1. KADEMEDEKİ KONDANSATÖR GÜCÜ (KVAR) 10 12 20 25 30 40 50 60 0,2 0,13 0,15 0,07 0,05 0,04 0,03 0,03 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01
0,3 0,2 0,15 0,1 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 0,01
0,27 0,2 0,03 0,3 0,13 0,17 0,2 0,27 0,1 0,13 0,15 0,2 0,08 0,1 0,12 0,16 0,07 0,08 0,1 0,13 0,05 0,06 0,08 0,1 0,04 0,05 0,06 0,08 0,03 0,04 0,05 0,07 0,03 0,03 0,03 0,05 0,02 0,03 0,04 0,04 0,02 0,02 0,03 0,03 0,01 0,02 0,02 0,03 Tablo 1.3: C/k ayarı için seçim tablosu
0,25 0,2 0,17 0,13 0,1 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03
0,3 0,24 0,2 0,15 0,12 0,1 0,08 0,06 0,05 0,04
100
0,25 0,2 0,17 0,13 0,1 0,08 0,07
Reaktif Güç Kontrol Rölesinin Bağlanmasında Dikkat Edilecek Hususlar Akım trafosu ana şalter çıkışına veya ana giriş sigortalarından birinin ayağına bağlanır. En çok yapılan hata, akım trafosunun kompanzasyon panosundan sonra bağlanmasıdır. Bu durumda röle çalışmaz. Akım trafosu daima kondansatörlerden önce ve işletmenin ilk girişine bağlanmalıdır. Ayrıca akım trafosundan çıkan iletkenler en kısa yoldan (panonun demir aksamı ve diğer kablolara sarmadan) tercihen 2 2
x 1,5 mm TTR kablo kullanılarak, rölenin 1 ve 2 nu.lı uçlarına bağlanır.
Devre Bağlantı Şeması ve Montajı • Röleyi bağlamadan önce şekil 1.9’ daki bağlantıyı dikkatle inceleyiniz (3 fazlı röle). • Akım trafosunu ana şalter çıkışına veya ana giriş sigortalarından birinin ayağına bağlayınız. En çok karşılaşılan hata, akım trafosunun kompanzasyon panosundan sonra bağlanmasıdır. Bu durumda röle çalışmaz. Akım trafosu daima kondansatörlerden önce ve işletmenin ilk girişine bağlanmalıdır. Ayrıca akım trafosundan çıkan telleri en kısa yoldan (panonun demir aksamına ve diğer kablolara sarmadan ) tercihen 2x1,5 çoklu telli kablo kullanarak rölenin 1 ve 2 nolu uçlarına bağlayınız. • Akım trafosunun bağlı olduğu faz R olsun. Rölenin 4 ve 5. nu.lı klemenslerine mutlaka diğer iki fazı yani S ve T fazlarını bağlayınız. Reaktif Rölenin İşletmeye Alınması: • % ayar düğmesini 0. 33’ e getiriniz. (2006 yılı için TEDAŞ’ın ön gördüğü değerdir.) • Röleyi otomatik konumuna alınız. • C/k ayar düğmesini 0.05’e alınız. Devreye indüktif bir yük (örneğin motor) alınız. Röle üzerindeki ind ışığı yanmalıdır. Kap yanıyorsa 4 ve 5 nu.lı uçları ters çeviriniz. • Bundan sonra geriye kalan tek işlem c/k ayarının düzgün olarak yapılmasıdır. Olabilecek Sorunlar: Arıza 1: Röle sürekli kondansatör alıyor. Cos φ metre kapasitif gösterdiği halde çıkarmıyor. Sebepleri: • Kondansatör panosunu besleyen güç kablosu akım trafosundan önce alınmıştır. • Rölenin 4 ve 5 nu.lı klemenslerine akım trafosunun bağlı olmadığı diğer iki faz yerine(S T) akım trafosunun bağlı bulunduğu faz (R) bağlanmıştır. Bu durumda ind veya kap ledlerinden biri sürekli yanar ve röle devreye sürekli kondansatör alır veya çıkarır. Arıza 2: Röle çalışıyor. Kademelerin devreye girdiği röle üzerindeki ışıklardan belli oluyor. Kontaktörler çekiyor fakat cos φ yükselmiyor ve röle kondansatör almak istiyor.
~ 179 ~
Sebepleri: • Kondansatör sigortalarıatmıştır. • Kontaktör kontakları kirlenmiştir. • Kondansatörler değer kaybetmiştir. • Kurulu kondansatör gücü, tesisin kompanzasyonuna yetmemiştir. Kondansatör ilavesi gerekmektedir. Arıza 3: Motorlar çalışıyor. Devrede kondansatör olmadığı halde kap ışığı yanıyor. Sebepleri: • Rölenin 4 ve 5 nolu uçlarını değiştiriniz. Arıza 4: Aynı akım trafosundan hem röle hem de cosφ metre besleniyor ancak her iki cihaz da üdzgün çalışmıyor. Sebepleri: • Bağlantı hatası vardır. (Röle ve cos φ metre akım devreleri (Şekil 3.7) SERİ bağlanmalıdır. • Akım trafosu büyük seçilmiştir. • Cos φ metre gerilim devresi bağlantısı R fazından alınmıştır. (Reaktif güç kontrol rölesinin tersine cos φ metrenin gerilim devresi, akım trafosu ile aynı faza bağlanmalıdır.
Şekil 1.9: Reaktif güç kontrol rölesi bağlantışeması
~ 180 ~
Tanıtım Kataloglarının İncelenmesi Merkezi sistemde kompanzasyon ünitesi enerji besleme hattının ana girişine konulur ve röle ekranından kompanzasyon takip edilir. Rölenin ayarları ve kondansatör gruplarının düzenlenmesi ile ilgili bilgiler röleyi imal eden firmalarca hazırlanan kataloglarda açıklanır. Bu kataloglar röle ile birlikte satılır. Kompanzasyon Pano BağlantıŞemaları
Not:Birinci kademe daha fazla devreye gireceginden 25 Amper yerine 32 Amper kontaktör seçildi 3x380 / 220 V -30x5 cu
~ 181 ~
Şekil 1.14: Kompanzasyon pano bağlantışeması
KOMPANZASYON UYGULAMALARI Kondansatörler Kondansatör; iki iletken plâka arasına bir yalıtkan elemanın yerleştirilmesinden meydana gelmiştir. Kondansatörler belirli sığa (kapasite) değerleri olan elemanlardır. Sığa (kapasite), levha yüzeyinin büyük veya aralarındaki uzaklığın küçük olmasıyla arttırılabilir. Sığa birimine Michael Faraday’ın onuruna FARAD denir. Kondansatör sembolleri ve ilgili semboller resim 2.1’deki gibidir. Elektronik devrelerde dirençlerden sonra en çok kullanılan parçalardır.
Resim 2.1: Değişik kondansatörler ve sembolleri
Gerilim katlayıcı devrelerde, zamanı geciktirme devrelerinde, doğrultucu devrelerde, kuplaj devrelerin akım ve gerilim arasında faz kaydırmasında (bir fazlı motorların ilk hareketini sağlamada), güç kat sayısını düzeltmede vb. yerlerde kullanılır.
~ 182 ~
Kondansatörler kompanzasyon panosunun en önemli elemanıdır. Güç kat sayısının düzeltilmesi görevinde bulunurlar. Büyük şebekelerin yükleri çoğu zaman endüktif karakterdedir. Endüksiyon prensibine göre çalışan trafolar, motorlar, bobin vb. tüketiciler çalışmaları için manyetik alanın oluşturulmasında mıknatıslanma akımı çekerler. Mıknatıslanma akımı elektroteknikte reaktif akımdır. Bu akıma karşı gelen güç ise reaktif güçtür. Bu tüketiciler bağlı bulundukları şebekelerin güç kat sayılarını küçültürler. Güç kat sayısının küçülmesi enerji iletim ve dağıtım hatlarında gerilim düşümlerine ve güç kayıplarına neden olur. Bu durum verimi azaltır. Düşük güç kat sayılı yükler alternatör, transformatör ve devre elemanlarının kapasitelerinin gereksiz yere büyük tutulmalarına da neden olur.
Kondansatör Çeşitleri • Sarma kondansatörler: Kâğıt, parafin emdirilmiş kâğıt, mika, polyester gibi ince bir yalıtkan veya dielektrik bir madde ile birbirinden ayrılan iki ince metal yapraktan yapıldıktan sonra küçük bir hacim kaplayacak biçimde kıvrılmış bir yalıtkanla sarılmıştır. Resim 2.2’de görülen sarma kondansatörlerin sığaları genellikle küçüktür. Resim 2.2: Polyester (sarma) kondansatör •
Seramik kondansatörler: Metal zar levhalar doğrudan doğruya dielektrik üzerine kaplanır. Dielektrik madde seramik veya plastiktir. Resim 2.3’te görülen dielektriği seramik veya plastik olan kondansatörlerin sığaları büyüktür. Resim 2.3: Seramik kondansatör
•
Elektrolitik kondansatörler: Birçok uygulamada ve özellikle transistörlü devrelerde çok büyük sığa değerleri aranır. Oksitlenmiş bir metal yaprağın iletken bir hamur veya çözelti içerisine konulmasıyla yapılan elektrolitik kondansatörler büyük sığalar elde etmek için kullanılır. İkinci iletken madde genellikle muhafaza kabıdır. İnce oksit zar, metal yaprak ile çözelti arasındaki dielektrik maddeyi oluşturur. Metal olarak tantalum ve alüminyum gibi maddeler kullanılır. Oksit dielektrik çok ince olduğundan uygulanan gerilim çok yüksek olmaz. Elektrolitik kondansatörler (Resim 2.4), sadece metal yaprağın çözeltiye göre hiç bir zaman negatif olmadığı devrelerde kullanılır. Eğer metal negatif olursa; elektrolitik etki, zarı bozar ve kondansatör kullanılamaz duruma gelir. Doğru akımda kullanılacaksa, metal levhaya daima (+) pozitif uç bağlanmalıdır. Elektrolitik kondansatörde (-) uç, kondansatörün dışına çizilmiştir. Kondansatörün her iki metal plakası oksit kaplanarak alternatif akımda da kullanılabilir. Üzerinde yazılı gerilim değerinden fazla gerilim uygulanmamalıdır. Resim 2.4: Elektrolitik kondansatörler
•
Kompanzasyon Kondansatörü: Tüketicilerin güç kat sayısını düzeltmek için kullanılan güç kondansatörlerinin imalatında, saf polipropilenden yapılmış, iki çinko metalize poliproplen film üst üste sarılır. Kondansatörün kapasite değerini, filmlerin genişliği, filmlerin kalınlığı, sarım sayısı, aktif genişlik ve kaydırma aralığı belirler. Çinko metalize film, polipropilen filmin vakumda çinko buharına tutularak kaplanması ile elde edilir. Sonuçta bir yüzü iletken, ikinci yüzü yalıtkan bir film elde edilmiş olur. Çinko metalize polipropilen film, vakum teknolojisi ile üretilmektedir. Silindir şeklindeki elemanların taban alanları çinko ile kaplanır.
~ 183 ~
Kondansatör Seçimi Kondansatörde sigorta seçimi Alçak gerilim kondansatörlerin genellikle kısa devreye karşı korunması yeterlidir. Bu görevi de sigortalar yapmaktadır. Kondansatörlerin işletmeye alınırken çektikleri akım ve ilave şebeke harmonikleri göz önüne alınarak, sigortalar, kondansatör, nominal akımının 1,7 katı kadar bir değerde seçilmelidir. Örnek: 50 kVAr ‘ lık bir üçgen bağlı kondansatörü koruyan sigorta. Qc=
.U.I
Ic=50000/(
.380)=76
I sigorta = 1,7.76A=129 Amper
Yaklaşık 125 Amper seçilir.
Kondansatör Gücünün Hesabı Toplam Yük Biliniyorsa Kondansatör Gücünün Hesabı Pratik olarak motora bağlanacak kondansatör gücü şu şekilde hesaplanır: Motorun boş çalışma akımı ölçülerek tespit edildikten sonra; Qc =
-3
.Uh .Ih b .0,9.10 ................kVAR. formülü ile hesaplanır.
Formüldeki: Qc = Motora bağlanacak kondansatör gücü (KVAR) Ihb = Motorun boş çalışmadaki hat akımı (A) Uh = Motora uygulanan hat gerilimi (V)’ dir. Ancak büyük işletmelerde tüm motorların boş çalışma akımı tek tek bulunamayacağından ve cosφ’nin yeni değerinin ne olacağı tam olarak bilinemediğinden bu yöntem pek kullanılmaz. Bu nedenle büyük işletmeler için şu yöntem takip edilir: Gereken kondansatör gücünün tayini için tesisin cos φ’ sinin ve kurulu aktifücünün g bilinmesi
~ 184 ~
gerekmektedir. Eğer tesiste reaktif sayaç var ise elektrik faturalarından ortalama φ cosbulunabilir. Pratik olarak günün çeşitli zamanlarında birkaç gün süreyle ölçüm yapmak ortalama cosφ’ nin tayini için yeterlidir. Tesisin kurulu aktif gücü ise tesisteki tüm almaçların (motorlar, aydınlatma elemanları, ısıtıcılar vb. gibi) etiketleri üzerinde yazılan güçler toplanarak belirlenir. Bundan sonra güç vektörü çizilerek aşağıdaki formüller elde edilir ve bu formüllerden yararlanılarak gerekli kondansatör gücü hesaplanır.
Şekil 2.1’de verilen vektör diyagramında ölçülen cosφ değeri ve ulaşılmak istenen cosφ değerinin açılarıφ1 ve φ2 olsun. Buna göre;
ÖRNEK: Tesisin kurulu aktif gücü 60 Kw ve cosφ = 0,707 ise cosφ değerini 0,95’ e çıkarmak için gerekli kondansatör gücünü hesaplayınız? ÇÖZÜM: 0
cosφ 1 = 0,707 ise φ 1 = 45 ve tan φ 1 = 1 0
cosφ2 = 0,95 ise φ2 = 18 ve tan φ2 = 0,32 Qc = P .(tan φ1 -tan φ2) Qc = 60 . (1-0,32) Qc = 40,8 kVAR olarak bulunur. Tesiste Aktif ve Reaktif Sayaçlar Bulunuyorsa Kondansatör Gücünün Bulunması Bir kronometre ile anma yükte iki sayacın disklerinin 1 dakikadaki dönme sayıları okunur. Aktif sayaç diskinin dönme sayısı np (d/dk), reaktif sayaç diskinin dönme sayısı nq (d/dk) Aktif sayaç sabitesi Cp (d/kwh), reaktif sayaç sabitesi Cq (d/kwarh) ise; Aktif güç ,
Reaktif güç Kondansatör gücü Qc = Q1 -P1. tan φ2....kVAR Tesiste Aktif Sayaç, Ampermetre, Voltmetre Mevcutsa Kondansatör Gücünün Bulunması Tesis anma yükünde çalıştırılır. Bu yükte akım ve gerilim değerleri okunur.
bulunur. Bir kronometre yardımı ile aktif sayaç diskinin bir
~ 185 ~
dakikadaki dönme sayısı np sayılır, sayaç sabitesi Cp bulunur.
bulunur.
Qc = P1.(tan φ1-tan φ2) formülünden hesaplanır. Tesiste Ampermetre, Wattmetre, Voltmetre Mevcutsa Kondansatör Gücünün Bulunması
Kondansatör Grubunun Yıldız Bağlantısı Yıldız bağlantıda kondansatör uçlarına faz-nötr gerilimi uygulanır. Kondansatör Grubunun Üçgen Bağlantısı Üçgen bağlantıda ise fazlar arası gerilim uygulanır. Yalıtım bakımından ikisi arasında fark yoktur. Bu nedenle üçgen bağlantı diğerine göre daha ekonomik olduğundan uygulamada çok kullanılır. Üç fazlı sistemlerde kullanılan kondansatörler, alüminyum veya PVC tüp muhafazalı ünitelerden oluşturulur ve üçgen bağlıdır. Deşarj dirençleri de uçlar arasına bağlanmıştır. Kondansatör uçlarına kablo bağlantıları, doğrudan vaya civata kullanılarak yapılır. Alçak gerilim kompanzasyon tesislerinde kullanılan kondansatörlerin uygulamadaki çalışma gerilim ve güç değerleri aşağıdaki tablo 2.1’deki gibidir.
Tablo 2.1: Kompanzasyon güç kondansatör özellikleri
~ 186 ~
Güç Kat Sayısının Yükseltilmesi Güç Kat Sayısının Yükseltilmesinin Önemi Daha önce de bahsedildiği gibi güç kat sayısı 1’den küçük olan alıcılar kullanmadığı halde reaktif güç çekmektedir. Bunun ortadan kaldırılması için güç kat sayısının 1’e yükseltilmesi gerekir. Bu da devreye kondansatör ilave etmekle mümkündür. Güç Kat Sayısının Yükseltilmesi için Kondansatör Seçimi Hesabı Sabit grup kondansatör gücü, trafo anma gücünün %5 -%10’u olarak hesap edilir. Genellikle %5 olarak hesap edilmektedir. Bunu formül ile açıklarsak; Sabit grup kondansatör gücü = Trafo anma gücü x 0,05 Hassas bir ayar için kondansatör kapasite grupları 3 şekilde belirlenebilir. 1. Her kademenin birbirine eşit olması durumudur. 1, 1, 1,.....,1 sistemi 2. Tüm kademeler ilk kademenin iki katı kadar seçilir. 1, 2, 2,......,2 sistemi 3. İkinci kademe ilk kademenin iki katı, diğer kademeler de ikinci kademenin iki katı olarak belirlenir. 1, 2, 4,..... ,4 sistemi. Yeterli ve tam bir ayar elde etmek için ve aynı zamanda sık açma kapamaları önlemek için pratikte kademe sayısı en az 5, en çok 10 olarak seçilmelidir. Çok kademeli kompanzasyon sistemi elde edilmesi için 1 –1 –1 –1 –1 sistemi 1 – 2 – 2– 2 – 2 sistemi veya daha büyük ayar dizisi elde etmek için 1 – 2 – 4 – 4 – 4 dizisi seçilmelidir. İyi bir kompanzasyon yapabilmenin iki önemli koşulu, gereken kondansatör gücünün dikkatli saptanması ve kondansatör adımları ile akım trafosunun doğru seçimidir. Aşağıda bu değerlerin doğru seçimi için pratik bir yöntem bir örnek ile açıklanmıştır. Uygulamada ise 5 kademeli kompanzasyon rölesi (regler) kullanılmıştır. Gerekli Kondansatör Gücünün Seçimi Gerekli kondansatör gücünün tayini için tesisin cos φ’sinin ve kurulu aktif ücünün g bilinmesi gerekmektedir. Tesisin cos φ ’si pratik olarak faturalardan bulunur. Oönemde d harcanan aktif ve reaktif enerji bilindiğine göre; tan φ = Harcanan reaktif enerji / aktif enerji buradan cos φ bulunur. Tesisin kurulu aktif gücü ise, tesisteki tüm alıcıların (motorlar, aydınlatma elemanları, fırın rezistansları vb) etiketleri üzerindeki güçler toplanarak belirlenir. Örnek olarak: Tesisimizin aktif gücü 60 kW cos φ = 0.68 olsun. Hedefimiz cos φ ‘yi 0.95’e çıkartmaktır. Bunun için aşağıdaki tablo 2.2’den yararlanarak K değerini bulup aktif güçle çarparak Kvar olarak kullanılacak kondansatör değerini buluruz. Bu ifadeyi formüle edersek; Qc= P.K Tablo 2.2’ten k değeri 0.75 bulunur. Qc= 60. 0,75= 45 kVAR bulunur. Kondansatör Adımının Tayini Dikkat edilmesi gereken en önemli husus 1. adımda seçilen kondansatör değeri diğer adımlardakilerden daha küçük seçilmelidir. Yukarıdaki örnekte 45 kVAR’lık kondansatör ile yapılacak kompanzasyon panosunda 5 kademeli röle kullanılması durumunda adımlar aşağıdaki gibi olmalıdır: 1.kademe 5 kVAR, 2.kademe 10 kVAR, 3.kademe 10 kVAR, 4.kademe 10 kVAR, 5.kad. 10 kVAR Akım Trafosunun Tayini Alternatif akımda büyük akımları ölçü aletleri ile ölçülmesi çok zor ve tehlikelidir. Çünkü ölçü aletlerinin yüksek akımlara dayanacak kesitlerde yapılması belirli değerlerden sonra mümkün olmaz. Bu nedenle büyük akımların ölçülebilmesi için akım transformatörleri kullanılır. Akım transformatörü, sekonder akımı primer akımı ile orantılı olan ve akımlar arasında yaklaşık sıfır derece faz farkı bulunan bir transformatördür. Akım transformatörünün Primer sargısından ölçülmesi istenen yük akımı, sekonderden ise ölçü aletleri, sayaçlar, röle vb. aygıtların akımları geçer.
~ 187 ~
Akım trafoları içlerinden etiketlerinde yazılı akım değerlerinin 0.1 katından çok, 1.2 katından az akım geçtiğinde hatasız çalışırlar. Bu nedenle akım trafoları ne çok büyük ne de çok küçük seçilmelidir. Örnek tesiste güç 60 kW çalışma gerilimi 380 V ise işletmenin nominal akımı I= P/(1.73*U) = 60 / 1.73*380= 91,26 Amperdir. Bu formülden elde edilen akım değerlerine en yakın bir üst standart akım trafosu seçilir. Örnekte 100/ 5’lik trafo kullanmak yeterlidir.
Kondansatör gücü (kVAr) 5 10 15 20 25 30 40 50 60 80 100 125 150
Sabit ve Otomatik Kompanzasyon Kademeleri Devre Elemanları Kontaktör Anahtarl Kademe Sigorta Deşarj Dirençleri ı (A) NH tip Kablosu Otomatik Sabit Otomati (A) NYY k Sigorta KOhm W KOhm mm2 (A) 16 9 16 3x2.5 31 4 205 25 16 25 3x4 15 4 102 36 32 40 3x6 10 6 68 50 32 50 6 6.8 6 51 63 40 63 6 1.5 6 41 80 45 80 6 1.5 6 34 100 63 100 10 1.5 6 25 125 80 125 16 1.5 6 20 160 90 25 1 12 17 200 115 35 1 12 14 250 160 50 1 12 10 185 225 Tablo 2.3: Kompanzasyon pano devre elemanları seçim tablosu
~ 188 ~
W 3 5 8 10 12 15 20 25 30 34 50
PANO BARA MONTAJI BARA İŞLEME
Baralar
Bara, aynı gerilim ve frekanstaki elektrik enerjisinin toplandığı ve dağıtıldığı ünitedir. Baralar elektrik enerjisinin kontrol ve kumanda edilmesinde kullanılan ünitelerin birbirleriyle irtibatlarını sağlayan iletkenlerdir. Santrallerde üretilen elektrik enerjisi şalt sahalarında cihazlara iletilmesinde baralar kullanılır. Baralar ayrıca orta ve yüksek gerilim panolarında faz, nötr ve toprak iletkeni olarak da kullanılır. Santrallerde, trafo merkezlerinde, şalt sahalarında, ölçme merkezlerinde, elektrik dağıtım panolarında vb. yerlerde kullanılan baralar, çeşitli renklere boyanmıştır. R-S-T fazlarının bağlandığı baralar sıra ile sarı, yeşil ve mor renklerle boyanmışlardır. Bara malzemeleri bakır ve alüminyumdan olmak üzere değişik metallerden yapılır. Bara Seçimi Elektrik tesislerinde bara seçiminde öncelikle ısınma göz önüne alınmalıdır. Taşınacak akıma göre seçilen kesit, tesislerde ya da bu tesislerden beslenen çıkışlarda oluşacak kısa devre akımlarının yol açacağı dinamik zorlanmalar yönünden de kontrol edilerek seçilmelidir. Bakır baralar aynı boyut ve özelliklere sahip alüminyum baralara göre % 25 daha fazla akım ile yüklenebilir. Ayrıca bakır baraların alüminyum baralara göre mukavemetleri ve eylemsizlik momentleri 3 kat daha fazladır. Bakır baralar, % 99,9 elektrolitik saf bakırdan yapılır. Kesitleri sürekli taşıyacakları toplam akımın % 20 fazlasına göre hesaplanır. Bara kesitleri mekanik zorlanmalara karşı dayanıklı ve pano genişliğinde olmalıdır. BAKIR BARALARDA DEVAMLI YÜKLEME AKIMLARI DEVAMLI YÜKLEME AKIMI(A) 50 Hz.AC. Boyutlar Kesit Ağırlık BOYALI BARA ADEDİ ÇIPLAK BARA ADEDİ (mm) (mm2) Kg/m I II III IV I II III IV 12x2 24 0,21 125 250 110 200 15x2 30 0,27 155 270 140 240 15x3 45 0,40 185 330 170 300 20x2 40 0,36 205 350 185 315 20x3 60 0,54 245 425 220 380 20x5 100 0,89 325 550 290 495 25x3 75 0,67 300 510 270 460 25x5 125 1,12 385 670 350 600 30x3 90 0,80 350 600 315 540 30x5 150 1,34 450 780 400 700 40x3 120 1,07 460 780 420 710 40x5 200 1,78 600 1000 520 900 40x10 400 3,56 835 1500 2060 2800 750 1350 1850 2500 50x5 250 2,23 600 1200 1750 2300 630 1100 1500 2100 50x10 500 4,45 1025 1800 2450 3330 920 1620 2200 3000 60x5 300 2,67 825 1400 1980 2650 750 1300 2800 2400 60x10 600 5,34 1200 2100 2800 3800 1100 1860 2500 3400 80x5 400 3,56 1060 1800 2450 3300 950 1650 2200 2900 80x10 800 7,12 1540 2600 2450 4600 1400 2300 2100 4200 100x5 500 4,45 1310 2200 2950 3800 1100 2000 2600 3400 100x10 1000 8,90 1880 3100 4000 5400 1700 2700 3600 4800 120x10 1200 10,68 2200 3500 4600 6100 2000 3200 4200 5500 160x10 1600 14,24 2880 4400 5800 7800 2600 3900 5200 7000
Tablo 1.1: Bakır bara ölçüleri ve taşıyacakları akım değerleri
• •
Çeşitli bara sistemleri içinde en uygun olanının seçiminde aşağıdaki unsurlar dikkate alınmalıdır: Yükün cinsi ve miktarı, Kullanıldığı yerin özelliği,
~ 189 ~
Besleme kaynaklarının sayısı, Beslemenin sürekliliği, Ekonomik durum, Emniyet.
• • • •
Bara seçiminde yukarıdaki Tablo 1.1’den yararlanılır. Örneğin, bir dağıtım tablosundaki baradan çekilecek akım 150 amper ise kullanılacak bakır baranın ölçüleri aşağıdaki şekilde bulunur: Bara akımı, anma akımının %20 fazlası alınmalıdır: IBARA=Ix1,2=150x1,2=180 A. Çizelgeden 1.satıra baktığımızda 180 ampere karşılık olarak bakır baranın boyutları: Boyalı baralar için,
2
Tekli bara için, bara boyutları 15x3 mm , bara ağırlığı 0,4 kg/m, 2
İkili bara için, bara boyutları 12x2 mm , bara ağırlığı 0,21 kg/m, Çıplak baralar için,
2
Tekli bara için, bara boyutları 20x2 mm , bara ağırlığı 0,36 kg/m, 2
İkili bara için, bara boyutları 12x2 mm , bara ağırlığı 0,21 kg/m olarak bulunur. Çok fazlı sistemlerde birden fazla barayı yan yana döşerken aşağıdaki hususları dikkate almalısınız: • • • • •
Tesisinizde, aynı fazda birden çok iletken kullanmanız halinde yüzey etkisi (Skin effect) olayı ile dıştaki iletkenler daha fazla zorlanır. Bu nedenle iletkenler arası mesafeyi en az 50 mm almalısınız. Baralar arası mesafe en az bara kalınlıklarına eşit olmalıdır. === şeklinde yerleştirilen baraların uzunlukları 2 m.’yi geçerse; baraların çekeceği akım Tablo 1.2’de verilen k2 düzeltme katsayısı ile çarpılarak bara akımını bulmalısınız. Bara uzunluğunuz 3 m.’den fazla ise akım değerlerinizi 0,85 katsayısı ile çarpınız. Eğer bir faza ait 4 paralel iletkenin yeteri olmadığı durumlarda ] lama ya da [ ] şeklinde lamaları karşılıklı kullanınız. Bakır baralar aynı kesit ve formdaki alüminyum iletkenlere göre göre %25 daha fazla akım ile yükleyebileceğinizi unutmayınız.
~ 190 ~
Bara Modeli Hazırlama Model Yapılacak Malzemenin Seçimi Bara yapımında genel olarak bakır ve alüminyum lamalar kullanılsa da piyasada tercih edilen türü bakır tip lamalardır. Metaller incelendiğinde gümüşten sonra en iyi ısı ve elektrik iletkenliğine sahip olan metal bakırdır. Bakırın iletkenliği saflığı ile doğru orantılı olup yüzeyinde oluşacak oksit tabakası bakırın iletkenliğini olumsuz etkiler. Bara yapımında kullanılacak bakır lamalar TSE standartlarına uygun olarak üretilmelidir. Lama kenarları keskin olarak üretilmeli, elektriksel iletkenliğe son derece hassas olmalıdır.
Resim 1.1: Çeşitli boyutlardaki bakır lamalar
Bara Modeli HazırlamadaDikkat Edilecek Noktalar Bara modeli hazırlamada, baradan çekilecek akıma bağlı olarak uygun boyutlarda bakır lama temin edildikten sonra kesime hazır hale getirilmelidir.
Baranın Kesilmesi Model veya Pano Üzerinden Ölçü Alma Lama şeklinde temin edilen bakır çubukların monte edileceği tesisat veya pano üzerine uygun ölçülerde kullanılması gerekir. Bu işlem için öncelikle baranın takılacağı ayaklar arasının mesafesi belirlenir. Bu işlem için uygun büyüklükte uzunluk ölçebilen bir cetvel kullanılır. Lama kalınlığını, lama ayaklarının yüksekliği, kullanılacak cıvata ve somun gibi parçaların boyutları kumpas ile rahatlıkla ölçülebilir. Ölçülen değerler bir yere kaydedilerek, bakır lama üzerinde bu değerler işaretlenerek kesme işlemine geçilir. Not: Panonuzda ölçü alırken iki bara arasındaki mesafenin en az 50 mm olması gerektiğini veya iki bara arası mesafenin en az bara kalınlıklarına eşit mesafede olması gerektiğini unutmadan ölçülerinizi almalısınız
Resim.1.2: Ölçme işlemlerinde kullanacağınız kumpas, çelik cetvel ve mikrometre
~ 191 ~
Resim 1.3: Pano üzerinden bara ölçülerinin belirlenmesi
Bara Kesme Araçlarını Tanıma Bakır kolay işlenebilen yumuşak bir madendir. Büyük boyutlardaki bakır lamaları kesme işleminde şerit testere, testere tezgahı veya giyotin gibi kesme tezgahları kullanılabilir.
~ 192 ~
Resim 1.6: Küçük boyutlardaki lamaların kesilmesinde kullanılan el makasları ve el testeresi
Resim 1.7: Kollu makas
Bara Kesme Araçlarını Kullanma Yukarıda tanıttığımız el testeresi, makas gibi kesici araçlar ile küçük boyutlardaki lamaların kesimi yapılabilir. Bu araçlarda kesme işlemi insan gücü ile gerçekleştirilir. Büyük boyutlardaki lamaların uygun ölçülerde kesilmesi için atölye ortamında giyotin, hidrolik kollu testere tezgahları kullanılır. Ayrıca bu tezgahlar sayesinde çok sayıda lamanın kesilme işlemi kısa sürede gerçekleştirilebilir. Bu makineler elektrik enerjisi ile çalışır. Şimdi bunları kısaca açıklayalım: El testeresi ile kesme işleminde, lama mengeneye sabitlenir. Testere uygun bir baskı kuvvet uygulanarak lama üzerinde kesme yönünde hareket ettirilir. Testere dişleri kesme yönüne göre koniktir. Resim 1.8’de bu işlemin nasıl gerçekleştirildiği görülmektedir. El testeresi açtığı kanal içerisinde sağa veya sola doğru bastırılırsa, bu işlem testere lamasına zarar vererek kırılmasına neden olabilir. Küçük boyutlardaki (levha veya şerit halindeki) lamaların kesilmesi için makaslar kullanılabilir. Makas ile kesme işleminde lamanın kesilme yüzeylerinde bükülmeler oluşabilir. Bu bükülmeler daha sonra çekiçlenerek düzeltilmelidir. Hidrolik kollu testere ile kesme işlemi için lama testere tezgahı üzerindeki belirlenen yere uygun şekilde sabitlenir. Makine çalıştırıldığında ileri geri hareket eden testere kolu lamayı uygun yerinden keser. Levha ve şerit şeklindeki lamaların kesilmesi el testeresi veya makas kullanılarak düzgün kesilmeyebilir. Bu işlemler için kollu makaslar ve giyotin ile daha düzgün kesme işlemi gerçekleştirilir.
Resim 1.8: Demir testeresi ile kesme işlemi yaparken lamanızı mengenede sabitleyerek kesme işlemi yapmalısınız.
~ 193 ~
BARALARIN DELİNMESİ Markalama Bilgisi
Markalama işlemi, boyutları belirlenen bara ölçülerinin lama üzerine markalama araçları ile belirlenmesi işlemidir. Markalama işlemi sayesinde uygun ölçülerde bara hazırlanır. Markalama işlemi yapılmadan yapılacak kesme işlemi, istenmeyen hatalara neden olabilir. Örneğin, belirlenen ölçülerden küçük veya büyük ölçülerde yapılan bir kesme sonucunda zaman, malzeme ve işçilik kayıpları ortaya çıkaracaktır. Bu durum markalamanın neden önemli olduğunu bize açıklamaktadır.
Markalama Araçları Markalama işleminde kullanılan araçlar: • Pleytler • V yatakları • Cetveller • Çizecekler • Mihengir • Gönyeler • Pergeller • Nokta • Çekiç • Markacı boyaları sayılabilir.
Resim 2.1: Markalama işleminde kullanılan el aletleri (Mihengir, çekiç, nokta, çizecek, çelik cetvel, gönye, V yatağı)
Resim 2.2: Markalama pleyti
Şimdi bu el aletlerini kısaca tanıyalım:
~ 194 ~
