Aşırı Yük Rölesi Nedir? Yapısı ve Çeşitleri

Aşırı yük, bir motorun uzun bir süre boyunca nominal değerinin üzerinde bir akım çekmesi durumudur. En çok karşılaşılan arızadır ve motor sargısında sıcaklık artışına neden olabilir.

Aşırı yük rölesi ise bir elektrik motorunu aşırı yüklere ve faz arızasına karşı koruyan bir cihazdır. Motorun aşırı yüklenmesini algılar ve motora giden güç akışını keserek aşırı ısınmadan ve sargı hasarlarından korur. Aşırı yüklerin yanı sıra motoru faz kaybından ve faz dengesizliğinden de korur.

Aşırı yük röleleri normalde kapalıdır, yani yalnızca aşırı yük durumunda açılırlar.

Yukarıdaki şekilde aşırı yük rölesinin sembolü yer almaktadır. Burada 1,2,3,4,5,6 güç terminalleridir. 95 ve 96 açma kontakları, 97 ve 98 ise sinyal kontaklardır.

Aşırı Yük Rölesinin Parçaları

• Terminaller (Terminals): Aşırı yük rölesinin giriş terminalleri şekilde görüldüğü gibi L1, L2 ve L3’ tür. Bu terminaller doğrudan kontaktöre monte edilir. T1, T2 ve T3 terminalleri ise motora güç sağlamak için kullanılır.
•  Akım aralığını ayarlama (Ampere setting range): Aşırı yük rölesinin üzerinde bir dönen düğme vardır. Motorun anma akımı bu düğme ile ayarlanabilir. Bu akım, motora sağlanan akımın alt ve üst limitleri arasında ayarlanabilir.

• Yeniden başlatma tuşu (Reset button): Aşırı yük rölesi, açma ve arıza giderme sonrasında röleyi sıfırlamak için kullanılan bir reset düğmesine sahiptir.

• Otomatik – Manuel sıfırlama (Manual/Automatic reset): Motorun çalışmasından sonra resetlenmesini istersek buradan seçim yapabiliriz. Eğer burası otomatik seçildiyse röle kendini uzaktan resetleyebilir.

• Yardımcı kontak: Aşırı yük rölelerinde genellikle iki tane yardımcı kontak bulunur. Bunlar biri NO (şekildeki 95 ve 96), diğeri ise NC’dir. (şekildeki 97 ve 98) NO kontağı röleyi açmak için kullanılırken, NC kontağı kontaktörün bağlantısını kesmek için kullanılır. NC kontağı, kontaktör bobinini doğrudan anahtarlayabilir.

• Test düğmesi: Kablolamanın doğru yapılıp yapılmadığı bu düğmeye basılarak test edilebilir.

Aşırı Yük Rölesinin Çalışma Prensibi

Aşırı yük rölesi, bimetalik bir şeritte elektro-termal özellikler prensibiyle çalışır. Röle motor devresine, motora giden akım kutuplarından akacak şekilde yerleştirilir. Bimetalik şerit akım tarafından doğrudan veya dolaylı olarak ısıtılır ve akım akışı, ayarlanan değeri aştığında şerit bükülür.

Aşırı akım röleleri her zaman kontaktörler ile birlikte çalışır. Bimetalik şeritler ısındığında, kontaktör bobinine giden güç kaynağını ve motora giden akım akışını kesen kontağı etkinleştirilir. Bu kontağın etkinleştirilme yani açılma süresi her zaman röleden geçen akımla ters orantılıdır. Bu nedenle akım akışı ne kadar yüksek olursa, kontaklar o kadar hızlı açılır. Bu nedenle bu röleler, akıma bağlı ve ters zaman gecikmeli röleler olarak adlandırılır.

Aşırı Yük Rölesi Çeşitleri

• Termik Aşırı Yük Rölesi:

Bu tip röleler, motor uzun süreli fazla akım çektiğinde gücü kesmek için kullanılır. NC kontağına bağlı olan motorun sıcaklığı veya rölenin sıcaklığının artmasıyla aşırı yük algılanır ve güç kesilir.

• Manyetik Aşırı Yük Rölesi:

Manyetik aşırı yük rölesi, akımın motora doğru akmasıyla oluşan manyetik alan şiddeti algılanarak çalışır. Bu röle, motor akımını tutan bir bobin içinde değişken bir manyetik çekirdek ile oluşturulabilir. Bobin içindeki akı, çekirdeği yukarı doğru çeker. Çekirdek yeterince genişledikçe rölenin kontağını açar ve güç kesilir.

Termik tip ve manyetik tip röleler arasındaki en büyük fark , manyetik aşırı yük rölesinin ortam sıcaklığına duyarlı olmamasıdır. Genellikle ortam sıcaklığında aşırı değişimlerin olduğu alanlarda kullanılırlar.

• Bimetalik Aşırı Yük Rölesi:

Bimetalik bir termik röle , bimetalik şeridin ısıtma özelliği üzerinde çalışır. Doğrudan ısıtma yönteminde, motora giden bütün akım röle üzerinden akar. Bu nedenle şeritler, doğrudan akım tarafından ısıtılır. Ancak dolaylı ısıtma durumunda, bimetal şerit rçşe içindeki akım taşıyan iletkenle yakın temas halinde tutulur. Motora aşırı akım akışı, iletkeni ve dolayısıyla bimetal şeridi ısıtır.

• Elektronik Aşırı Yük Rölesi:

elektronik aşırı yük rölelerine katı hal aşırı yük röleleri de denir. Bu tür rölelerin iç kısmında bimetal şerit yoktur. Alternatif olarak, motora doğru akım akışını algılamak için akım trafoları veya sıcaklık sensörleri (ptc) içerir. Koruma için, bu tür bir röle mikroişlemciye dayalı bir teknoloji kullanır. Burada PTC, aşırı yük hataları oluştuğunda devreyi açmanın yanı sıra sıcaklığı algılamada önemli bir rol oynar. Bazı aşırı yük rölesi türleri, akım akışını doğrudan algılamak için akım trafolarının yanı sıra Hall Etkisi sensörleri ile birlikte gelir. Bir elektronik aşırı yük rölesinin bir termik aşırı yük rölesine göre ana avantajı, rölede daha az ısı kaybına neden olan bimetal şerit olmamasıdır. Ayrıca bu tip röleler termik rölelere göre daha hassastır.

• Ötektik Aşırı Yük Rölesi:

Ötektik aşırı yük rölesi, açma mekanizmasını harekete geçirmek için bir sargı ısıtıcısı, bir ötektik alaşım ve mekanik bir cihaz içerir. Burada ötektik bir alaşım, eriyen ve kesin bir sıcaklıkta sertleşen iki malzemenin karışımıdır. Bu rölede ötektik alaşım, aşırı yükleme işlemi boyunca açma cihazını aktif hale getirmek için bir yay ile yüklenmiş bir çark aracılığıyla sık sık kullanılmak üzere bir tüp içine alınır.

Motordaki akım aşırı yük boyunca küçük ısıtıcı sargı yoluyla beslenir. Ötektik alaşımlı boru, ısıtıcı sargısı yoluyla ısıtılabilir ve alaşım, çarkın dönmesi için ısı nedeniyle çözülür. Bu eylem, röle içindeki kapalı yardımcı kontakları açmaya başlar. Bu tür röleler, açma yapıldıktan sonra basitçe manuel olarak sıfırlanabilir. Genellikle bu sıfırlama, röle kapağı üzerinde düzenlenmiş bir sıfırlama düğmesi kullanılarak yapılabilir. Röle üzerinden bağlanan ısıtıcı ünite motorun tam yük akımına göre seçilebilir.

Aşırı Yük Rölesi Bağlantı Şeması

Aşırı yük röleleri devrede daima kontaktörler ile birlikte kullanılırlar. Motora giden akım tamamen içinden geçecek şekilde motor ile aynı hatta bağlanırlar. Aşağıdaki görselde tek fazlı ve üç fazlı motorlar için çeşitli bağlantı türleri bulunmaktadır.

Burada K1 ve K1M aşırı yük röleleridir. Birinci ve ikinci şekiller tek fazlı motor bağlantısını, üçüncüsü ise üç fazlı motor bağlantısını göstermektedir.