Termik-Manyetik Şalter

Termik manyetik şalter

Termik manyetik şalter

Termik manyetik şalter, aynı zamanda kompakt şalter  olarak da bilinir. Termik ve manyetik koruma özellikleri olan termik-manyetik (kompakt) şalterler kontrol merkezlerinde, telefon santrallerinde dağıtım şebekelerinde ve kompanzasyon panolarında, elektrik panosunda alçak gerilim devre kesicisi olarak anahtarlama ve koruma amacıyla kullanılmaktadır.

Devre kesiciler normal devre şartlarında devreyi açmaya ve kapamaya, normal olmayan devre şartlarında (kısa devre ve aşırı akım) devreyi kesmeye yarayan elektrik şalterleri mekanik bir koruma düzeneğidir. Kompakt şalterler, üzerinde termik ve manyetik koruma bulunan alçak gerilim devre kesicileri sınıfına girer.

Bu devre kesiciler normal koşullarda devreyi açıp kapamayı sağlarken, normal durum dışında yani devreden aşırı akım geçmesi yada  kısa devre oluşması durumunda devreyi kesen limitör özellikleri bulunan koruma amaçlı bir cihaza kompakt şalter denir.

Termik Manyetik Şalter Özellikleri

Şalter çeşitlerinden biri olan termik manyetik şalterlerin (tmş şalter) en önemli parçası kontaklarıdır. Kesicilerde kesilen ve taşınan akım değerleri ile konstrüksiyon göz önüne bulundurularak kontak alaşımı belirlenir. Daha çok grafit , gümüş, wolfram ve nikel ve alaşımlı kontaklar kullanılır. Sabit kontaklarda daha yumuşak yapıda olan gümüş-grafit, hareketli kontaklar da ise daha sert bir alaşım olan gümüş-wolfram kullanılır.

Kompakt (termik manyetik otomatik) şalter; kabloları, trafoları ve devreye bağlı cihazları korumaları sebebiyle işletme açısından önemlidir. Termik şalter seçimi yapılırken kalite önemlidir. Çeşitli markalarda  termik manyetik şalter imalatı yapılmaktadır. Bu markalar arasında abb kompakt şalter, siemens termik manyetik şalter, viko otomatik şalter, IEC 60947-2 standardına uygun üretilen makel kompakt şalter imalatı yapan birçok  firmalar vardır. Bu şalterler enerji dağıtım tablolarının ve bunların nakil hatlarının aşırı akımlara ve ani kısa devrelere karşı etkin olarak korunmasında güvenle kullanılmaktadır. Güvenliği ön planda tutan bu şalterlerde gerilim taşıyan tüm kontaklar izole edilmiştir.  Termik manyetik şalter imal eden firmalar tarafından kalitesine ve akımına göre şalter fiyatları belirlenmektedir.

Termik Koruma

Termik koruma aşırı yük koşullarında devreyi korur.  Koruma işlemini sıcaklık değişimlerinde uzama katsayıları birbirinden farklı iki metalin birleştirilmesiyle meydana gelen bimetal ile yapar. Bi-metal ısıtıldığı zaman uzama katsayısı az olan metale doğru bükülür. Aşırı yüklenmelerde akım nominal akım değerinin üzerine çıkar. Akımın artması ile doğru orantılı olarak kontaklarda ve bi-metal üzerindeki sıcaklık artar. Bu durumda bi-metaller artan sıcaklıkla birlikte bükülerek kesici mekanizmasının açılmasına yardımcı olan bir tırnağı kurtarır ve kesiciyi devre dışı bırakır. Şalter elektriği keserek  devreyi aşırı yüklenmelere ve aşırı akımlara karşı korur.

Manyetik Koruma 

İki iletkenin birbirine değmesi sonucu veya toprakla teması durumunda kısa devre meydana gelir. Kısa devrede, aradaki direnç sıfıra çok yakın bir değerdedir. Bundan dolayı  kısa devre akımı normal işletme akımının binlerce katına ulaşabilir. Eğer kısa devre akımı önlenmezse zarar  ve tahriplere yol açar. Bu nedenle çok kısa bir süre içerisinde devre açılmalıdır.

Şalterin üzerinde bulunan manyetik elektrik mekanizmada kısa devre sırasında büyük bir manyetik alan indüklenir. Bu manyetik alanın meydana getirdiği kuvvetle sabit nüve (çekirdek) hareketli nüveyi hızla kendisine doğru çeker. Hareketli nüve bu hareketi sırasında açtırma mekanizmasına hızla çarparak sistemi anında açtırır.

Nominal Akım :

Bütün devre elemanlarının, elektrikle çalışan cihazların çalışabileceği ve üzerinde taşıyabileceği bir akım değeri vardır. Bu değere nominal akım denir.

Aşırı Akım : 

Nominal akım değerinden büyük olan akımlardır. Aşırı akım sonucu meydana gelecek iletken teldeki ısınmadan dolayı devrede, devre elemanlarında ve kablolar da zararlara yol açarak iş göremez duruma gelebilir.

Kısa Devre Akımı : 

Bara veya iki iletkenin birbiri ile teması sonucu, direnç sıfıra yakın bir değere ulaşır. Ohm Kanunu’na göre “V= I x R yani I= V/R”, temas anında direncin”(R)” sıfıra yaklaşması halinde “R ≈ 0  ⇒” akım sonsuza gider, çok büyük bir değere ulaşır. Kısa devre akımı, nominal akımdan çok daha fazla olacağı için elektrik devresinde ani ve büyük tahribat oluşturur.

Termik ve manyetik korumanın yanı sıra limitör özelliği en önemli koruma sistemidir. Limitör özelliğinde (akım sınırlama özelliği) sabit kontağa verilen U formu sayesinde kontaklardan akımlar ters yönde akar. Kısa devre sırasında sabit kontakla hareketli kontak arasında meydana gelen ters manyetik alan etkisiyle aralarında bir itme kuvveti oluşur ve hareketli kontak sabit kontaktan ayrılır.

Sabit kontaktan hareketli kontağa doğru bir akım meydana gelir. Bu akıma ark adı verilir. Arkın sıcaklığı yüksek değerlere ulaşabilir. Bu da şalterin zarar görmesine neden olur. Ark, ark boynuzları ile seperatöre doğru iletilir. Araya ark direncinin de eklenmesi ile kısa devre akımı %75 oranında azalır. Seperator, arkı söndüren yapıdır. Seperatör duvarlarında kullanılan epoksi adındaki maddeden gaz çıkararak manyetik alanı söndürür. Böylece şalterin ve devreye bağlı cihazların kısa devre sırasında zarar görmesini engeller.

Termik Manyetik Şalter Yapısı

Sabit Kontak: 

Kompakt şaltere limitör özelliği kazandıran yatay U şeklindeki yapıdır. Akımı % 75 oranında sınırlandırır.

Hareketli Kontak:  

Genel olarak bombe şeklindedir. Gümüş kontağı sabit kontağa göre daha sert yapıdadır.

Gövde ve Kapak: 

BMC denilen cam elyaf takviyeli polyester reçinesinden imal edilmiştir. Zira; kısa devre akımlarına olan dayanıklılığı oldukça yüksektir.

Not: Limitör özelliği; sabit kontağa yatay U formu verilerek yapılır ve kısa devre akımını yaklaşık % 75 oranında sınırlar. Örneğin, 100 KA kısa devre akımında devreden 25 KA akım geçer.

Kompakt (termik manyetik otomatik) şaltere düşük gerilim bobini, uzaktan kumanda kurma motoru mekanizması, yardımcı kontak blokları, açtırma bobinleri ve şu an bazı şalterde olmayan alarm kontak blokları gibi ek özellikler eklenebilmektedir.

Termik manyetik şalterlerin motor koruması için kullanılan tipinde, elektrik motorları ilk kalkış anında kısa süreli çok yüksek akım çekerler. Motor koruma şalteri de manyetik ayar sahası 8-12 katı arasında ayarlanmıştır.