Turkish
English
Federal Akademi
Otomatik sigortalar ya da diğer adıyla minyatür devre kesiciler, elektrik tesisatını ve sistemi aşırı akım ve kısa devrelere karşı korumak amacıyla tasarlanmış koruma ve anahtarlama devre elemanlarıdır. Devreden geçen akım, sigortaların nominal (beyan edilen) akımlarının belirli bir seviye üstüne çıkması durumunda ya da devrede bir kısa devre meydana gelmesi durumunda otomatik sigortalar elektrik bağlantısını keserek kendinden sonraki sistemi korumaya almaktadır.
Şekil-1: 4 Kutuplu Otomatik Sigorta
Bir otomatik sigortanın iç mekanizmasına ait ana parçalar Şekil-2’de gösterilmiştir. Akım giriş terminalinden uygulanır. Daha sonrasında akım, giriş terminalinden örgü bağlantıyla bimetal denilen yapıya aktarılır. Bimetalden yine örgü bağlantı vasıtasıyla manyetik bobine, bobinden örgü bağlantıyla hareketli kontağa, hareketli kontak ile sabit kontağın birbirine temas etmesi sonucunda sabit kontak üzerinden çıkış terminaline aktarılır. Kısaca bir otomatik sigorta içinde akım bu yolu izlemektedir. Akım, sigorta içinde bu yolu izlerken termik ve manyetik koruma düzenekleri vasıtasıyla denetlenmektedir. Termik koruma (aşırı akım koruması) bimetal üzerinden, manyetik koruma (kısa devre koruması) ise bobin üzerinden gerçekleştirilir.
Bimetal denilen yapı, uzama katsayıları birbirinden farklı metallerin birleştirilmesiyle oluşmaktadır. Bu yapı üzerinden, sigortanın nominal akımından belirli bir kat üstünde akım geçmeye başlamasıyla bimetal ısınmaya başlamaktadır. Isınan bimetalde uzama katsayısı büyük olan metal, uzama katsayısı küçük olan metale doğru genleşerek kıvrım yapar ve parantez “ ( “ şeklini alır. Bimetalin form değiştirmesiyle mekanik olarak açtırma düzeneği tetiklenir ve sigorta devreyi açar. Bimetal üzerinden yapılan bu korumaya termik koruma denir. Termik koruma, elektrik devresinden sigortanın nominal akımının belirli bir kat üstünde akım geçmesiyle gerçekleşir.
Elektrik devrelerinde yüksek akımlı bir kısa devre meydana gelmesi durumunda, otomatik sigortaların manyetik koruma düzeneği tarafından elektrik tesisatı korunur. Sigorta iç mekanizmasında akım, bimetal yapıdan sonra örgü bağlantıyla manyetik bobin üzerinden geçmektedir. Devrede kısa devre oluşmasıyla bu yüksek akım sigorta içinde bobin üzerinden de geçmektedir. Kısa devre akımı, bobini manyetik alan olarak yükleyecek seviyeye ulaştığında bobinin nüvesinin içinde bulunan mil mıknatıslanmayla çekilir. Mil hareketiyle, açtırma düzeneği mekanik olarak tetiklenir ve hareketli kontak sabit kontaktan ayrılır. Böylece sigorta açık pozisyona geçer ve devrenin enerjisi kesilir. Manyetik koruma düzeneği, sigortanın nominal (beyan edilen) akımın 3, 5, 10 katlarında devreye girerek koruma sağlamaktadır.
Otomatik sigortalarda termik ve manyetik koruma olmak üzere iki noktadan açtırma sağlanmaktadır. Sigortanın açtırma düzeneği, aşırı akımlarda bimetal tarafından, kısa devre akımlarında ise bobin içinde yer alan mil tarafından tetiklenmektedir.
Sigorta iç mekanizmasında devre kesim esnasında çıkan arkın en kısa sürede sönümlenmesi için ark seperatörleri yer almaktadır. Ark seperatörü, hareketli kontağın çalışma alanı içinde yer alır. Kesim esnasında hareketli ve sabit kontak arasında oluşan ark, seperatör üzerinde bulunan sıralı dizilmiş metal levhalar tarafından manyetik alan yoluyla uzatılarak sönümlenir.
Şekil-2: Otomatik Sigorta İç Mekanizması
Otomatik sigortalar, farklı açma karakteristiklerine göre B, C ve D tiplerinde adlandırılmaktadır. Bu adlandırmalar sigortanın manyetik açma karakteristiğini belirtmektedir. B tipi sigortalar, ev ve benzeri yerlerde aydınlatma ve resistif yükler için kullanılmaktadır. B tipi sigortalar, anma akımlarının 3 ile 5 katında bir kısa devre akımına maruz kalması durumunda manyetik bobin üzerinden devreyi açar. C ve D tipi sigortalar endüstriyel ağırlık olup endüktif yüklü devrelerde (motor, trafo devresi vb.) kullanılmaktadır. Bu devrelerde ani demeraj akımlarının oluşmasından dolayı bir tolerans gösterilmelidir. C ve D tipi sigortalar ise anma akımlarının sırasıyla 5-10 katı ve 10-20 katında manyetik koruma gerçekleştirmektedir.
| Sigorta Tipi | Karakteristik | Kullanım Yeri | |
| B | I1 (t>1h) | 1.13 x In | Ev ve benzeri yerler / Aydınlatma, resistif yükler |
| I2 (t<1h) | 1.45 x In | ||
| I3 (t>0.1s) | 3 x In | ||
| I4 (t<0.1s) | 5 x In | ||
| C | I1 (t>1h) | 1.13 x In | Endüstriyel alanlar / Endüktif yükler |
| I2 (t<1h) | 1.45 x In | ||
| I3 (t>0.1s) | 5 x In | ||
| I4 (t<0.1s) | 10 x In | ||
| D | I1 (t>1h) | 1.13 x In | Endüstriyel alanlar / Endüktif yükler |
| I2 (t<1h) | 1.45 x In | ||
| I3 (t>0.1s) | 10 x In | ||
| I4 (t<0.1s) | 20 x In | ||
Tablo-1: Otomatik Sigorta Manyetik Açma Karakteristik Tablosu
Sigortaların üzerinde akım değeri (A) sembolü olmadan yazılmaktadır. B16, C25 gibi ifadeler ile sigortanın tipi ve anma akım değeri belirtilmektedir. Sigorta seçiminde bu unsurlara dikkat edilmelidir. Standartlara göre otomatik sigortalar genellikle 1A, 2A, 3A, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 63A, 80A, 100A ve 125A nominal akım değerlerinde üretilmektedir. Sigortalar üzerinde belirtilen bu akım değerleri sigortaların sürekli olarak taşıyacağı akımları belirtmektedir. Bağlı bulundukları devreden geçen nominal akım, sigorta beyan akımının altında olmalıdır. Sigorta seçimi yaparken öncelikle yük karakteristiği (resistif, endüktif ) analiz edilmeli ve buna göre sigorta tipi (B,C,D) doğru bir şekilde seçilmelidir. Pratik olarak sigorta anma akımı, devreye bağlı yükün çekeceği nominal akımın yaklaşık 1,2 katında seçilmektedir.
Elektriğin insan hayatı için sağladığı yararlar ve kolaylıklar sayılamayacak kadar fazladır. Günlük hayatta konutlarda, fabrikalarda, hastanelerde ve birçok farklı alanda kullanılan cihazlar, elektrik enerjisi ile çalışmaktadır. Elektrik enerjisi, insanlara bu kolaylıkları sağlarken, tedbirsizlik ve dikkatsizlik sonucu büyük felaketlere de yol açabilmektedir. İnsan sağlığını, elektrik tesisatını, yapıyı ve cihazları elektriğin olumsuz sonuçlarından korumak amacıyla devrelerde koruma elemanları kullanılmaktadır.
Koruma elemanlarından otomatik sigortalar, kendinden sonraki tesisatı ve yükü aşırı akım ve kısa devre durumlarına karşı korumaktadır. Ancak insan hayatı koruması yapamamaktadır. Doğrudan ve dolaylı temaslara karşı insan hayatı koruması için devrelerde kaçak akım koruma şalterleri kullanılmaktadır. Devrelerde çok küçük amper seviyelerinde ancak insan hayatı için risk oluşturabilecek kaçak akımlara karşı otomatik sigortalar bir koruma gerçekleştiremez. Otomatik sigortaların anma akım değerleri, devredeki yükün çektiği akım miktarına göre seçilir. Devreden geçen akım, sigortanın beyan edilen akımının belirli bir seviye üstüne çıkmadığı sürece devreyi kesmeyecektir. Dolayısıyla otomatik sigortalar bağlı bulunduğu tesisatı ve cihazları aşırı akımlara ve kısa devre akımlarına karşı korumaktadır. Yüksek kısa devre akımlarının tesisatta ve yükte oluşturacağı elektriksel ya da fiziksel tahribatın önüne geçilmektedir. Aşırı akım ya da kısa devre akımlarının kablo izolasyonların da veya yük izolasyonunda oluşturacağı tahribatlar yangın riskini ortaya çıkarabilir. Bu hata akımlarının tespit edilerek devrenin kısa sürede kesilmesi bu koruma elemanlarıyla sağlanmaktadır.
Otomatik sigortalar, devrelerde termik ve manyetik koruma fonksiyonlarını gerçekleştirmektedir. Konutlarda veya endüstriyel alanlarda; aydınlatma, ısıtıcı ve motor devrelerinde ana sigorta ya da dağıtım sigortaları olarak kullanılabilmektedir. Pano içindeki montajına göre alt veya üst terminallerinden enerji girişi yapılabilmektedir. Nötr kesmesiz monofaze bir devrede 1 kutuplu, nötr kesmeli monofaze bir devrede 2 kutuplu, nötr kesmesiz trifaze bir devrede 3 kutuplu, nötr kesmeli trifaze bir devrede 4 kutuplu otomatik sigortalar kullanılmaktadır. Giriş ve çıkış bağlantılarında dikkat edilmesi gereken nokta, hangi terminalden faz girişi yapıldıysa, karşılığındaki terminalden faz çıkışı yapılmalıdır. Nötr kesmeli otomatik sigortalarda nötr terminali “ N “ harfi ile beyan edilir. Müşteri talebine göre nötr terminali korumasız olarak üretilebilmektedir. Bu sebepten dolayı devrede nötr hattının mutlaka sigortada beyan edilen nötr terminaline bağlanıldığından emin olunmalıdır.
Şekil-3: Terminal Bağlantısı
Doğru Akım (DC), günümüzde otomasyon devreleri, haberleşme cihazları, dc elektrikli motorlar, fabrikalarda kaplama redresörleri, güneş enerjisi santralleri, güneş enerjisi çatı sistemleri gibi birçok alanda kullanılmaktadır. DC enerji de akım, AC enerjide olduğu gibi (+) ve (-) alternanslarda yön değiştirmemektedir. Bu sebepten dolayı DC akımın, devre kesiciler tarafından kesilmesi daha zordur. 0 (sıfır) noktasından geçmeyen DC akım, devre kesiciler tarafından yapılan kesim esnasında kopması zor bir ark oluşturur. AC akımda yapılan kesim esnasında oluşan ark, AC akımın 0 (sıfır) noktasından geçerek sürekli yön değiştirmesinden dolayı daha çabuk sönümlenir. DC akımın yön değiştirmemesinden dolayı devre kesiciler tarafından yapılan kesim işlemlerinde oluşan arkın sönümlenmesi için DC devre elemanlarında manyetik yönlendiriciler kullanılmaktadır. Bu manyetik yönlendirme sayesinde oluşan ark, seperatörlere (ark sönümleyiciler) doğru itilmektedir. Böylece arkın daha kısa sürede kontak yüzeyine zarar vermeden sönümlenmesi sağlanmaktadır.
AC sistemler için üretilmiş olan Federal otomatik sigortalar, anma akımlarında 60V DC gerilimde kullanılabilmektedir. 60V DC ihtiyacı, solar enerji, jeneratör ve kumanda devreleri gibi sistemlerde kullanılmaktadır. Otomasyon devrelerinde kontrolcünün (PLC gibi) giriş (input) ve çıkış (output) voltajları genellikle 24 V DC olmaktadır. Bu nedenle standart AC otomatik sigortalar, birçok alanda DC devrelerde de kullanılabilmektedir. Bu çalışma geriliminin üstündeki ihtiyaçlarda ise kutup başına 250V DC çalışma gerilimine sahip DC otomatik sigortalar ürün gamında yer almaktadır.