Sigortalar ve devre kesenler, aşırı gerilim ve akımları önleyerek elektrik devrelerini hasardan kurtaran öğelerdir. Sigortalar, endüstride küçük aygıtlarda ve elektrikli ev araçlarında, devre kesenlerse (ya da devre kesiciler), ELEKTRİK SANTRALI gibi endüstri tesislerinde kullanılır. Minyatür, devre kesenler (ya da ŞALTER'ler), hafif endüstri tesislerinde ve elektrikli ev araçlarında, denetim ve koruma işlemlerinde yararlı olurlar; aşıri gerilim ve akımlar sonucu ortaya çıkan yangın, patlama ve elektrik çarpmalarını Önlerler.
Sigortalar: Sigorta, temelde, içinden geçen akım belirli bir değeri aşınca eriyen bir tel parçasıdır. Burada yararlanılan ilke, bir iletkenden geçen akımın, karesiyle orantılı ısı üretmesidir. Akımı iki kat artırmak, açığa çıkan ısıyı dört katına ulaştırır.Tel, devrenin dayanabileceği en üst yükü kaldırabilecek biçimde seçilir. Bu noktada ısı dağıtılamaz ve tel erir. Tel eriyince, devre kesilir ve güvenlik sağlanır. Sigortalar, «atmadan» dayanabilecekleri en az akıma göre sınıflandırılırlar ve uygulamada, bu özellikleri göz önünde bulundurularak seçilirler.
Yenilenebilen şeritli ya da telli sigortalar, en yalın türdür. Bunlar yalnızca genel, aşırı yüklerde kullanılabilirler. Böyle bir sigorta «atınca», yeniden kullanılması için, sigorta uçları arasına yeni bir tel ya da şerit bağlamak yeterli olur.
Buşonlu sigortalar: Buşonlu sigortalar fabrikada üretilip kapatılırlar. Sigorta öğesini kapsayan içi boş, iletken olmayan (genellikle cam ya da porselen) bir gövde ile sigorta uçlarını oluşturan metal kontaklara bağlı sigorta telinden oluşurlar.
Evlerde kullanılan buşonlu sigortalarda da, gene yavaş eriyen düz tel öğeler kullanılır. Ama özellikle aşırı yükün söz konusu olduğu aygıtlarda, çabuk sonuç istendiğinde, bu. öğelere özel biçimler verilir. Buşonun uçlarına bağlı olan öğe uçları, normal kullanımla oluşan ısıyı çekmeleri için geniş yapılır. Bu geniş kesimler arasında, akım yükselmesinde eriyen bir ya da birkaç dar bölüm bırakılır. Dar bölümler ne kadar ince ve kısa tutulursa, aşırı yüke tepkileri de o kadar hızlı olur. Ancak, dar bölüm eriyince sigortanın ark yapma olasılığı bulunduğu için, söz konusu bölümleri çok kısa yapmak da sakıncalıdır.
Söz konusu sakıncanın üstesinden gelmenin bir yolu, kalın kesimlerle ayrılmış pek çok dar bölüm yapmaktır. Böylece, aşırı yük durumunda, birden çok bölüm yanarak «atar». Başka bir teknik de, teli bir tozla (genellikle kuvars gibi bir silis dioksit) kaplamaktır. Tel eridiğinde, metal buharı oluşur ve bu buhardan bir kıvılcım atlar. Ancak, bu süreçte oluşan ısı, buhar ile toz arasında bir kimyasal tepkime oluşturur ve bunları kaynaştırarak arkı söndüren yüksek dirençli (yalıtıcı) bir madde ortaya çıkarır.
Devre kesiciler (disjonktörler): Devre açma kuramı, devre kesicinin değme noktaları ayrıldığında oluşan arkı giderme gereksiniminden doğmuştur. Ark sürdükçe, akım da geçmeyi sürdürür. Ayrıca, değme noktaları üstünde, arkın yolaçtığı bir bozulma ortaya çıkar.
Şehir şebekeleri alternatif akımlı olduğu için, alternatif akım devre kesicileri en sık kullanılan çeşitlerdir. Bu kesicilerde, her çevrimin iki katında (şebeke frekansının 50 Hz olduğu durumda, bir saniyenin 100 katı) akımın sıfır olması olgusundan yararlanılır. Bu noktada ya da bu noktalar yakınında kesilmeler, arkları önlemeye yardımcı olur. Kesilme ancak, ark aralığının direnci, değme noktaları arasında yeni bir ark oluşturacak gerilimi önleyecek düzeydeyse tamdır.
Devre kesicinin harekete geçmesine yolaçan kusur, koruyucu RÖLE'lerle saptanır. Bunlar genellikle, alternatif akım şebekesinin yarım çevrimi içinde herhangi bir hatalı işlem sırasında hızla devreye girerler. Bu da, yüksek gerilimli sistemlerde devreyi iki ya da üç çevrim içinde kesmesi gereken devre kesiciyi harekete geçirir.
Devrenin bütünüyle kesilme hızı, değme noktalarının ayrılma hızına, değen çiftlerin sayısına, akım ile gerilim arasındaki ilişkiye ve kullanılan ark denetim aygıtının tipine bağlıdır. Devre kesiciler, oluşan arkı yok etme biçimlerine göre adlandırılırlar. Hava, yağ, hava püskürtme (basınçlı hava), kükürt heksaflüorür ve vakum temeline göre çalışan devre kesiciler vardır.
Havalı devre kesicilerin («boynuzlu devre kesici» de denir) değme noktaları yataydır ve daha önce kurulmuş bir yay tarafından hızla açılır. Ayrılan uçlar arasında oluşan ark, yukarı, bir ark oluğuna doğru yükselir ve boyu uzar. Böylece, uçlar arasındaki gerilim tarafından beslenemeyecek hale gelir. Bazı sistemlerde, ark, bir elektromıknatıs tarafından oluşturulan magnetik alan tarafından yukarı çekilir. Bu devre kesiciler, 415 volt3,3 kV sınırları arasında kullanılır.
Yağlı devre kesicilerde yağ, arkı söndürmek ve yalıtkan bir ortam yaratmak için kullanılır. Uçlar, yağ dolu küçük bir odacıkta yeralır. Değme bozulduğundaoluşan ark (şiddetli bir ısı oluşturur), çevresindeki yağı iter ve yüksek basınçta gazlar ortaya çıkar. Alternatif akım çevrimleri sırasında akım sıfır noktasına girdiğinde, bu gazlı ark yolu, değme noktalarını arktan koruyarak, yalıtıcı yağla dolar. Ortaya çıkan gazlar yanıcı olduğu için, yağın arı ve oksijensiz olması gerekir. Yağlı devre kesiciler 3,3 kV ile 330 kV arasında kullanımla sınırlandırılmışlardır.
Hava püskürtmeli devre kesenlerde, uçlar ayrıldığında oluşan .arkı söndürmek için, yüksek basınçla sıkıştırılmış hava kullanılır. Bu hava akımı, kapalı bir bölmede arkı söndürür ve uçların hızla ayrılmasıyla yeniden oluşmasını önler. Hareketli bölümlerin küçük ve hafif yapılmasıyla, hızlı ayrılma sağlanır. Gerilim aralığı 11 kV750 kV'tur.
Kükürt heksaflüorür (£F), çok yüksek yalıtıcı özellikleri olan bir asal gazdır. Uçlar, gazı yüksek basınç altında tutan bir hazne içinde' yeralır. Uçları çevreleyen ark, denetim aygıtı değme noktalarını bir SFt akımına uğratır ve arkı söndürür. Gerilim aralığı 33 kV400 kVtur.
Vakumlu devre kesicilerde, çalışma gerilimine göre birkaç eş birim seri olarak bağlanmıştır. Hareketli değme uçları, boş bir körük bölmesine takılıdır. Ayrılma, körüğe gelen dış güçle elde edilir. Vakum, arkın oluşmasını Önler. Gerilim sınırları 11 kV132 kV'tur.
Küçük devre kesiciler (termik şalterler); Bunlar, küçük endüstri motorlarının ve ev devrelerinin denetiminde kullanılırlar. Alternatif akım şebekesi hiç bir zaman tam sinüs biçiminde değildir. Zararsız (geçici) aşırı yük durumları sık sık oluşur. Termik şalterler, bunlara karşılık vermeyecek biçimde düzenlenmelidir. Küçük, ama sürekli yüklenmelerdeyse, termik şalter harekete geçmeli ve kısa devre durumlarında olduğu gibi aşırı yükler, hızla engellenmelidir.
Geçici yüklenmelere duyarlılık süresini biraz uzatmak için. bimetal şerit kullanılabilir. Bunlar, hafif ama sürekli yüklere duyarlıdır. Yüksek akım yüklerine hızla yanıt almak,ancak devreyi kesen bir elektromıknatısla sağlanır.


Kaynak:4-cilt:6

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler »