Toprak Kaçak Akım Kesici nedir?
Toprak kaçağı devre kesici (ELCB), toprak kaçağı anahtarı veya toprak kaçağı koruyucusu olarak da bilinen bir elektriksel güvenlik cihazıdır. Bu cihaz, ekipmanda bir kaçak arızası meydana geldiğinde insan vücudunu elektrik çarpmasından korumak amacıyla güç kaynağını otomatik olarak kesmek için kullanılır.
Piyasadaki bazı kaçak akım devre kesicileri yalnızca kaçak akım koruması ve güç kesme işlevine sahiptir ve kullanıldıklarında sigortalar, termal röleler ve aşırı akım röleleri gibi koruyucu elemanlarla birlikte çalışmalıdır. Elbette, bazı kaçak akım devre kesicileri kaçak akım, elektrik çarpması, aşırı yük ve kısa devre gibi koruma işlevlerine de sahiptir.
ELCB'nin Yapısı
Kaçak akım kesici, aslında sıradan bir devre kesici ile kaçak akım koruma modülünün birleşiminden oluşur; ayrıntıları şu şekildedir:
Devre kesici
Devre kesici temel olarak kontaklar, ark söndürme sistemi, elektromanyetik açma mekanizması, aktarma mekanizması ve yalıtım kabuğundan oluşur ve devrede açma-kapama, kontrol ve koruma işlevlerini yerine getirir.
Kaçak Koruma Modülü
Sızıntı koruma modülü temel olarak ölçüm bileşenleri, hesaplama ve güçlendirme bileşenleri, işlem yürütme bileşenleri, test bileşenleri vb. bileşenlerden oluşur.
- Ölçüm elemanı, esas olarak kaçak akımı algılayabilen ve sinyal gönderebilen sıfır dizisi transformatörlerinden oluşur.
- İşlemsel amplifikatör bileşeni, zayıf kaçak akımı yükseltebilen ve aktüatöre iletebilen, redresör köprüsü, tristör, direnç ve kondansatör vb.
- Aktüatör, sinyali aldıktan sonra koruyucu devre kesme için ana şalteri çalıştırabilen röleler ve diğer parçalardan oluşur.
- Test elemanı, koruyucunun işlevinin normal olup olmadığını test etmek için kaçak durumunu ustaca simüle edebilen test düğmeleri ve dirençlerden oluşan bir dizi bağımsız devredir.
ELCB nasıl çalışır?
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bu ELCB'nin çalışma prensibi şemasıdır.
Devre yongasının pinleri şu şekilde açıklanmaktadır:
- 1 numaralı pin, SCR tetikleme pini
- 2 numaralı pin, çip içindeki işlemsel amplifikatörün ters çeviren giriş terminalidir
- pin 3, çip içindeki işlemsel amplifikatörün ters çevirmeyen giriş terminalidir
- 4 numaralı pin, topraklama pini
- 5 numaralı pin, çip içindeki işlemsel amplifikatörün çıkış terminalidir
- 6 numaralı pin akım örnekleme pinidir
- 7 numaralı pin gecikme kondansatörüdür
Cihaz normal çalışırken, faz ve sıfır kablolarının akımları eşittir ve akım transformatöründe bu sırada indüksiyon akımı yoktur. Transformatördeki akım vektörlerinin toplamı sıfırdır (akım, çıkış yönünde "+" ve dönüş yönünde "-" gibi yönlü bir vektördür. ofset).
Bir kaçak meydana geldiğinde ve akım 30mA'dan büyük olduğunda, akım transformatörü bir indüksiyon akımı üretir, bu da çipin 2 numaralı pindeki voltajı 3 numaralı pindeki voltajdan daha büyük hale getirir ve çipin 1 numaralı pini yüksek seviye çıkış verir. Tristör, yüksek seviye elde edildikten sonra tetiklenir ve açılır ve açma bobini, devreyi kesmek için enerjilendirilir. Bu, toprak kaçağı devre kesicisinin çalışma prensibidir.
ELCB Türleri
Çalışma prensibine göre, üç ana ELCB türü bulunmaktadır:
Gerilim Kontrollü ELCB (VO-ELCB)
Bu tip ELCB, faz ve sıfır iletkenleri arasındaki voltaj farkına dayalı olarak çalışır. Bir arıza meydana gelerek kaçak akım oluştuğunda, bu voltaj farkı ELCB’nin devreye girmesine ve devreyi kesmesine neden olur. VO-ELCB’ler genellikle konutlarda ve küçük ölçekli ticari uygulamalarda kullanılır.
Akım Çalışmalı ELCB (CO-ELCB)
CO-ELCB'ler, faz ve sıfır iletkenleri arasındaki akım dengesizliğini izleyerek çalışır. Bir arıza meydana gelerek kaçak akıma neden olduğunda, bu dengesizlik ELCB'nin devreye girmesine ve devreyi kesmesine yol açar. CO-ELCB'ler genellikle daha büyük ölçekli ticari ve endüstriyel uygulamalarda kullanılır.
Aşırı Akım Korumalı Devre Kesici (RCCB)
RCCB'ler, hem AC hem de DC kaçak akımlarını algılayabilen gelişmiş bir ELCB türüdür. Bu cihazlar, giden ve dönen iletkenler arasındaki akım farkını izlemek için hassas bir akım transformatörü kullanır. Bir kaçak akım algılanırsa, RCCB devreye girerek devreyi keser.
Devre kesicilerin sayısına göre, ELCB ayrıca 1P+N, 2P, 3P, 3P+N ve 4P tiplerine ayrılabilir.
1P+N Tipi
Bu tip, tek kutuplu (1P) bir standart devre kesici ile bir kaçak akım koruma modülünden oluşur ve iki set terminale sahiptir. Cihazın en önemli özelliği, yalnızca bir kutuplunun termomanyetik atma kesme kapasitesine sahip olması, diğer kutuplunun ise bu özelliğe sahip olmaması ve her zaman iletken durumda kalmasıdır. Bu nedenle, 1P+N tipi kaçak akım devre kesicisini kablolarken, canlı telin kesilebilen kutuplara bağlanması gerekir; ancak bu şekilde güvenlik garanti edilebilir.
Kablolama hatalarını önlemek amacıyla üretici, terminalleri özel olarak işaretlemiştir. Şekilde gösterildiği gibi, N ile işaretlenmiş terminal nötr kabloya, işaretlenmemiş terminal ise faz kablosuna bağlanmalıdır.
2P Tipi
Bu tip kaçak akım kesici, en yaygın olarak kullanılan türdür. Çift kutuplu (2P) bir kesici ile bir kaçak akım koruma modülünün birleşiminden oluşur ve iki set terminale sahiptir. Bu cihazın her iki kutbu da termomanyetik açma ve kesme özelliklerine sahip olduğundan, faz ve sıfır kablolarının bağlantı konumları arasında kesin bir ayrım yoktur. Genellikle, kurulum, kullanım alışkanlıklarına ve tesisat ortamına göre yapılabilir.
3P Tipi
Bu tip kaçak akım kesici, üç kutuplu (3P) bir kesici ve bir kaçak akım koruma modülünden oluşur. Üç fazlı dengeli devrelerde kullanılır. 3 set terminale sahiptir; üç kutup da açılıp kapatılabilir ve termomanyetik açma özelliğine sahiptir. Kablolama sırasında, A, B ve C faz kablolarının sırasını takip ederek sırayla bağlayın.
3P+N tipi
Bu tip kaçak akım kesici, üç kutuplu (3P) bir kesici ve bir kaçak akım koruma modülünden oluşur. Üç fazlı dengesiz devrelerde kullanılır ve 4 set terminale sahiptir. 1P+N modeline benzer şekilde, kutuplardan biri her zaman açık durumdadır ve termomanyetik açma kapasitesine sahip değildir; üretici tarafından bu kutup N (nötr hat) olarak işaretlenmiştir. Diğer üç kutup, A, B ve C faz hattı sırasına göre sırayla bağlanmıştır.
4P tipi
Bu tip kaçak akım kesici, dört kutuplu (4P) bir kesici ve bir kaçak akım koruma modülünden oluşur. Üç fazlı dengesiz devrelerde kullanılır. Üretim süreci nedeniyle, üretici, şekilde gösterildiği gibi nötr hattı N’nin bağlantı konumu konusunda belirli şartlar getirmiştir. A, B ve C faz hatları ise sırayla diğer üç terminal grubuna bağlanır.
ELCB'nin sık görülen arızaları
01: Manuel Çalıştırma Modunda Kontaklar Kapatılamıyor
Neden Analizi:
- Gerilim kaybı serbest bırakma mekanizmasında gerilim yok veya bobin yanmış;
- Enerji depolama yayı deforme olmuş ve bu da kapatma kuvvetinde azalmaya neden olmuştur;
- Tepki yay kuvveti çok fazla;
- Mekanizma sıfırlanamıyor ve devreye giremiyor;
- Aktarım mekanizması esnek değildir.
Çözüm:
- Devreyi kontrol edin, voltaj uygulayın veya bobini değiştirin;
- Enerji depolama yayını değiştirin;
- Yeniden ayarlayın;
- Tetikleme temas yüzeyini belirtilen değere ayarlayın;
- Şanzıman noktasına biraz motor yağı ekleyin.
02: Elektrikle Çalışan Sistemlerde Kontaklar Kapatılamaz
Neden Analizi:
- Çalışma güç kaynağı voltajı uyuşmuyor;
- Güç kapasitesi yeterli değil;
- Elektromıknatıs çubuğunun stroku yeterli değil veya armatür arasındaki boşluk çok büyük;
- Motor çalışma konumlandırma anahtarında arıza;
- Kontrolördeki doğrultucu tüpü veya kondansatör hasarlı.
Çözüm:
- 1. Güç kaynağını değiştirin;
- Çalışma güç kapasitesini artırın;
- Bağlantı çubuğunu yeniden ayarlayın veya değiştirin ya da demir çekirdeği yükseltin;
- Çalışma konumunu yeniden ayarlayın;
- Doğrultucu tüpünü veya kondansatörü değiştirin.
03: Tek Fazlı Kontak Kapatılamıyor
Neden Analizi:
- Devre kesicinin bir bağlantı çubuğu kırılmıştır;
- Akım sınırlayıcı elemanın aktarma mekanizmasının açısı uygun değil.
Çözüm:
- Bağlantı çubuğunu değiştirin;
- Orijinal teknik koşulların gerekliliklerine göre ayarlayın.
04: Şönt Açma Mekanizması Devre Kesiciyi Açamıyor
Neden Analizi:
- Bobin kısa devresi;
- Güç kaynağı voltajı çok düşük;
- Tetikleme temas yüzeyi çok geniş;
- Vidalar gevşek.
Çözüm:
- Bobini değiştirin;
- Güç kaynağı voltajını değiştirin veya artırın;
- Tetikleme temas yüzeyini yeniden ayarlayın;
- Vidaları sıkın.
05: Gerilim Düşüşü Açma Mekanizması Devre Kesiciyi Açamıyor
Neden Analizi:
- Tepki kuvveti yayı küçülür;
- Enerji depolama yayı küçülür;
- Mekanizma sıkışır.
Çözüm:
- Yayı ayarlayın;
- Enerji depolama yayını ayarlayın;
- Sıkışmanın nedenini ortadan kaldırın.
06: Motor çalıştırılırken devre kesici devre dışı kalıyor
Neden Analizi:
- Aşırı akım rölesinin anlık ayar akımı çok düşük;
- Faz kesintisi koruması veya diğer koruma eylemleri.
Çözüm:
- Aşırı akım rölesinin anlık ayar yayını ve diğer korumaları ayarlayın;
- Hava tahliye mekanizması ise, valf arızalanmış veya lastik membran kırılmış olabilir.
07: Devre kesici kapandıktan sonra otomatik olarak açılıyor
Neden Analizi:
- Aşırı akım rölesinin uzun gecikme ayar değeri yanlış;
- Isıtma elemanında veya yarı iletken gecikme devresi elemanında bozulma.
Çözüm:
- Aşırı akım rölesini yeniden ayarlayın;
- Hasarlı bileşenleri değiştirin.
08: Gerilim Kaybı Nedeniyle Gürültü Oluşuyor
Neden Analizi:
- Tepki kuvveti yayı çok güçlü;
- Demir çekirdeğin çalışma yüzeyinde yağ var;
- Kısa devre halkası kırılmıştır.
Çözüm:
- Tepki yayını yeniden ayarlayın;
- Yağ kirliliğini giderin;
- Armatürü veya çekirdeği değiştirin.
09: Devre kesicinin aşırı ısınması
Neden Analizi:
- Temas basıncı çok düşük;
- Temas yüzeyinde aşırı aşınma veya zayıf temas;
- İki iletken parçanın bağlantı vidaları gevşek.
Çözüm:
- Temas basıncını ayarlayın veya yayı değiştirin;
- Temas noktalarını değiştirin veya temas yüzeyini temizleyin;
- Vidaları sıkın.
10: Yardımcı Anahtar Arızası
Neden Analizi:
- Yardımcı anahtarın hareketli kontak köprüsü sıkışmış veya düşmüştür;
- Yardımcı anahtarın tahrik çubuğu kırılmış veya makara düşmüştür.
Çözüm:
- Kontak köprüsünü düzeltin veya yeniden takın;
- Tahrik çubuğunu ve makarayı değiştirin veya yardımcı anahtarın tamamını değiştirin.
ELCB'nin Artıları ve Eksileri
Artıları:
- Gelişmiş güvenlik
- Hızlı tepki süresi
- Kolay kurulum
- Uygun maliyetli
Dezavantajlar:
- Hassasiyet sınırlamaları
- Potansiyel yanlış tetikleme
- Sınırlı koruma aralığı
- Bakım gereksinimleri
ELCB'nin Kullanım Alanları
- Banyo, mutfak ve elektrikli su ısıtıcıları gibi konut binaları
- Yüzme havuzları, kaplıcalar ve açık hava rekreasyon tesisleri gibi eğlence mekanları
- Klima üniteleri, buzdolapları ve çamaşır makineleri gibi ev aletleri
- Üretim tesisleri, atölyeler ve şantiyeler gibi endüstriyel alanlar
