×

Sigortalar İçin El Kitabı Bölüm-5

    



Sigortalar  İçin El Kitabı
Bölüm-5

Alçak ve Yüksek Gerilim Sigortaları İçin Kullanıcının El Kitabı 
Dr. Müh.  Herbert  Bessei

 
 

6. Karakteristik eğrileri – Her uygulamanın ihtiyacı farklıdır.
 
6.1  Akım-zaman eğrileri
 
Sigorta telindeki daralma noktalarının erime süresi (erime zamanı), aşırı akımın büyüklüğüne bağlıdır. Bu nedenle de ilgili sigortada her aşırı akım değeri için karakteristik bir erime süresi mevcuttur. Erime süreleriyle kesilen akımlar arasındaki bağlantıya “karakteristik” denir ve akım-zaman eğrileri şeklinde ifade edilir (Resim 6.1). Bu eğriler, sigortaları tanımlayan başlıca özellikleridir.

 
 

Resim 6.1 Zaman/akım eğrileri

 
Eğrilerin birbiriyle kolaylıkla karşılaştırılabilmesi için diyagramların çift logaritmik grafikleri uluslararası standartlara oturtulmuştur. Yedekleme sigortalarında erime sıcaklığına ulaşılan ancak sigortanın akımı kesemediği “yasak alan”, eğrilerde kesik çizgilerle gösterilir (Resim 6.1).
 
Akım-zaman eğrileri, sigortaların koruma fonksiyonlarının belirlenmesinde ve diğer koruma tertibatları ile koordinasyonlarında başvurulan önemli verilerdir. İki tip eğri mevcuttur:
 
    • Akım-erime süresi eğrileri
    • Akım-kesme süresi eğrileri (bu eğrilerde ark süresi de gösterilir) (Resim 5.4)              
Eğrinin 100 ms’nin üzerinde kalan kısmında erime ve kesme süreleri hemen hemen aynıdır. Arkın sönme süresi, yalnızca anahtarlama süresinin birkaç milisaniye mertebesinde olduğu durumlarda dikkate alınmalıdır. Üretici kataloglarında bulunan merkez (orta) eğrilerden akım ekseni yönünde HH sigortalar için azami +/- %20 ve NH ile D tipi sigortalar için azami +/- %10 sapmaya müsaade edilmektedir. Kontrollü imalat neticesinde HH sigortalarda +/- %10’luk ve NH sigortalarda +/-%7’lik daha dar tolerans aralıkları sağlanabilir. Örneğin VDE 0671 Bölüm 105’e göre yüksek gerilim ayırıcı-sigorta kombinasyonları gibi bazı uygulamalarda bu dar toleranslar şart koşulmuştur.

Alçak gerilim sigortalarının eğrileri için VDE 0636’da belirtilmiş olan sınırlara her koşulda mutlaka uyulmalıdır.

6.2  Kesme eğrileri

Bir sigorta tarafından sınırlanan kısa devre akımının elde ettiği en büyük anlık değerler, kesme eğrileri şeklinde grafik olarak gösterilir ve ürün kataloglarından bulunabilir (Resim 6.2).
 
Resim 6.2 Kesme eğrileri

Bu eğriler üzerinden, bir sigortanın kısa devre akımını hangi kesme değerlerinde sınırladığı okunabilir. Kesme akımlarının, Y-ekseni üzerinde anlık değerler olarak verildiğine dikkat edilmelidir (bu akımın değeri, iletkenler arasındaki manyetik kuvvetleri belirler). Sigorta kul- lanılmaması durumundaki muhtemel kısa devre akımı, kısa devre hesaplarından elde edilen efektif değeri (50Hz AC) ifade eder ve x-ekseni üzerinde gösterilir. Bu muhtemel akım, sigorta korumasının olmadığı durumda hata noktasından akacak olan akımdır.

Örnek olarak Resim 6.2’den, sigorta kullanılmaması halinde oluşacak olan AC 25 kA’lik bir kısa devre akı- mının (efektif değer), generatörün yakınında 70 kA’e (üst sınır) kadar ulaşabilen bir azami darbe kısa devre akımına sebep olabileceği görülebilir. Generatörün uzağın- daki kısa devrede ise (alttaki kesikli çizgi) tepe değeri 35 kA’dir. Burada 250 A’lik bir gG-sigorta kullanılması haline akım, sigortanın kesme de- ğeri olan IC = 17 kA’de sınırlanır. 63 A’lik bir sigorta ise yalnızca 5 kA’e müsaade eder.


 
6.3  Sanal zamanlar ve gizemli I2t


Üreticilerin akım-zaman eğrileri, doğru sigorta seçimi ve kullanımı için gereklidir. Bu eğri- lerde erime sürelerinin 100 ms üzerinde olduğu alanlar, sigortaların kendi aralarında ve diğer anahtarlama cihazlarıyla koordinasyonunda kullanılır. Eğri üzerindeki erime süreleri, 100 ms’nin üzerindeki değerler için gerçek erime sürelerine eşittir. Diğer taraftan 100 ms’nin altı için, erime akımı integrali I2t ‘den hesaplama yoluyla bulunan sanal erime süreleri eğri üzerinde gösterilir. Alternatif olarak çıkarılabilecek olan I2t-eğrilerinin integralleri, sigortanın kestiği akımın ısıl etkisine karşılık gelir (bu yüzden bunlara “Joule Integrali” de denmektedir).
 
I2t-değerleri, yalnızca sigortanın yapısına bağlı olan gerçek verilerdir. Buna karşılık kısa bir zaman aralığında erime süresi, büyük ölçüde akımın anlık seyrine bağlıdır.

Kısa devre akımının seyri büyük ölçüde anahtarlama açısı ve şebeke empedansı tarafından belirlenir. Sigortanın erime karakteristiğini tanımlayabilmek adına, akım-zaman eğrileri için hesaplama yoluyla sanal erime süreleri bulunur.

Sanal erime süresi tv, akımın karesini gösteren eğrinin erime süresi boyunca integralinin alınması ve yüksekliği kısa devre akımının efektif değerinin karesine, alanı ise bu integrale eşit bir dikdörtgenin çizilmesi ile hesaplanır (Resim 6.3).

Osiloskop yardımıyla elde edilen erime integrali ∫ i2dt ve AC kısa devre akımının efektif de- ğerinden, aşağıdaki formüle göre sanal erime süresi tv hesaplanır.
Sanal erime süresi tanımlanırken, kısa devre durumunda akımın aniden alternatif akımın efektif değerine sıçradığı ve daralma noktaları eriyene kadar tüm erime süresince daima doğru akım gibi değişmeden akmaya devam ettiği varsayılır.


Resim 6.3 Gerçek ve sanal süreler

 
Doğal olarak özellikle yüksek darbe kısa devre akımlarında, gerçek ve sanal erime süreleri arasında büyük farklar oluşur (Resim 6.3). Erime süreleri uzadıkça bu sapmalar azalır ve 100 ms’den itibaren ihmal edilebilirler. Kısa bir zaman aralığında sigorta eğrilerindeki sanal sürelerin, mekanik şalterlerin gerçek açma süreleri veya açma tertbatlarının tetiklenme süreleriyle karşılaştırılmalarının mümkün olmadığı kolayca görülebilir.

Bu nedenle sigorta eğrilerindeki 100 ms’nin altındaki sanal süreler, sigortaların diğer anahtarlama elemanlarıyla koordinasyonunda kullanılmamalıdır. 100 ms’nin altındaki bölgelerde I2t-değerlerine yalnızca karşılaştırma amaçlı başvurulmalıdır.

Bu durum her fazdan farklı bir akımın geçtiği bir alternatif akım şebekesi örneğinde olduğu gibi, birbirinden farklı devrelerde bulunan sigortalar için geçerlidir.

Bundan sonraki yazımızda "Selektivite "  anlatılacaktır. 

 

 
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Sosyal Medyada Bizi Takip Edin!
E-Bülten Kayıt