Faz Koruma Rölesi Nedir? Nasıl Çalışır? Ne İşe Yarar?

Faz Koruma Rölesi Nedir? Çalışma Prensibi, Bağlantı Şeması ve Kullanım Alanları

Endüstriyel tesislerde ve ticari binalarda kullanılan elektrik motorları, üretim süreçlerinin kalbidir. Ancak bu motorlar, şebekeden kaynaklanan dalgalanmalara ve hatalara karşı oldukça hassastır. Bir motorun yanması sadece parça maliyeti demek değildir; aynı zamanda üretimin durması ve ciddi iş gücü kaybı demektir. İşte tam bu noktada, elektrik panolarının sessiz koruyucusu olan faz koruma rölesi devreye girer.

Sistemlerinizi elektriksel hatalara karşı sigortalamak, pahalı ekipmanların ömrünü uzatmanın en etkili yoludur. Bu rehberde; faz koruma rölesinin ne olduğunu, asimetri ve faz sırası gibi kritik hataları nasıl engellediğini ve doğru bağlantı tekniklerini tüm detaylarıyla inceleyeceğiz.

Faz Koruma Rölesi Nedir?

Faz koruma rölesi (Phase Protection Relay), trifaze (üç fazlı) sistemlerde gerilim kaynaklı hataları sürekli olarak izleyen ve bu hatalar oluştuğunda kontrol devresini açarak sistemi koruyan elektronik bir güvenlik elemanıdır. Genellikle motorları; faz kaybı, gerilim dengesizliği ve yanlış faz sırası gibi durumlara karşı korumak için tasarlanmıştır.

Bu cihazlar, güç devresini (motorun elektriğini) doğrudan kesmezler. Bunun yerine, kumanda devresinde bulunan kontaktör veya bobin devresine seri bağlanarak, ana anahtarlama elemanının enerjisini keser ve motoru durdururlar. Bu sayede, motor sargılarının aşırı ısınarak kavrulması veya mekanik aksamın ters dönme nedeniyle hasar görmesi engellenir.

Faz Koruma Rölesi Ne İşe Yarar?

Faz koruma rölesinin temel işlevi, elektrik motorlarını ve hassas cihazları şebeke kaynaklı anormalliklerden izole etmektir. Bir işletme için en büyük kabuslardan biri olan "motorun iki faza kalması" durumunu saniyeler içinde tespit eder. İşlevlerini daha detaylı incelemek gerekirse, bu cihazlar aşağıdaki temel koruma fonksiyonlarını yerine getirir:

Faz Yokluğu (Phase Failure) Koruması

Üç fazlı bir motor çalışırken fazlardan biri kesilirse (örneğin bir sigorta atarsa veya kablo koparsa), motor dönmeye devam etmeye çalışır ancak gücü ciddi oranda düşer. Bu duruma "iki faza kalma" denir. Motor, eksik fazın yükünü diğer iki fazdan çekmeye çalışır, bu da akımın aşırı yükselmesine ve sargıların dakikalar içinde yanmasına neden olur. Faz koruma rölesi, L1, L2 veya L3 fazlarından herhangi biri kesildiğinde sistemi 0.2 saniye gibi çok kısa bir sürede kapatarak motoru kurtarır.

Faz Sırası (Phase Sequence) Hatası Koruması

Bazı sistemlerde motorun dönüş yönü hayati önem taşır. Örneğin vidalı kompresörler, asansör hidrolik pompaları veya konveyör bantlar ters yönde çalışırsa sisteme mekanik olarak büyük hasar verebilir. Şebeke bakımları sırasında fazların yerinin (R-S-T sırasının) değişmesi sık rastlanan bir durumdur. Röle, faz sırasının yanlış olduğunu algılarsa sistemin çalışmasına asla izin vermez.

Gerilim Dengesizliği (Asimetri) Koruması

İdeal bir şebekede fazlar arası gerilim eşittir. Ancak dengesiz yüklenme durumlarında fazlar arasında voltaj farkları oluşur (Örneğin: L1-L2: 380V, L2-L3: 340V). Bu dengesizlik (asimetri), motorda vuruntulu çalışmaya ve aşırı ısınmaya yol açar. Faz koruma rölesi, belirlenen asimetri yüzdesinin (%5-%20 arası) üzerine çıkıldığında devreyi keser.

Düşük ve Yüksek Gerilim Koruması

Şebeke geriliminin nominal değerin (örneğin 230V/400V) çok altına düşmesi veya çok üzerine çıkması, elektronik kartlara ve motor izolasyonuna zarar verir. Gerilim korumalı modeller, voltaj belirlenen alt veya üst limitleri aştığında sistemi korumaya alır. Bu özellik, özellikle regülatör kullanılmayan tesislerde hayati önem taşır.

PTC (Termistör) Aşırı Isınma Koruması

Gelişmiş motor koruma rölelerinde bulunan bu özellik, motor sargılarının sıcaklığını doğrudan ölçer. Motorun içine yerleştirilen PTC sensörleri röleye bağlanır. Motor aşırı ısındığında (soğutma fanı kırılması veya aşırı yüklenme gibi durumlarda), röle elektriği keser. Bu, termik rölelere ek bir güvenlik katmanı sağlar.

Faz Koruma Rölesi Çalışma Prensibi

Faz koruma röleleri, karşılaştırma mantığı ile çalışır. Cihazın giriş terminallerine (L1, L2, L3 ve varsa Nötr) bağlanan şebeke gerilimi, cihazın içerisindeki mikroişlemci veya elektronik devreler tarafından sürekli analiz edilir.

Röle Hata Algılama Mantığı

Cihaz referans değer olarak tanımlanan nominal gerilim ve frekans değerlerini baz alır. Şebekeden gelen anlık veriler, bu referans değerlerle karşılaştırılır.

• Normal Durum: Her şey yolundaysa, rölenin çıkış kontağı (genellikle NO - Normalde Açık kontak) kapanır ve sistemin çalışmasına izin verir.

• Hata Durumu: Bir anormallik tespit edildiğinde, röle içindeki bobin enerjisini keser, kontaklar eski haline döner ve kumanda devresi açılır.

Açma ve Kapama Gecikmesi (Delay) Ayarları

Elektrik şebekelerinde anlık (milisaniyelik) voltaj dalgalanmaları olması doğaldır. Eğer röle her ufak dalgalanmada devreyi kesseydi, motorlar sürekli dur-kalk yapardı (kesintili çalışma). Bunu önlemek için rölelerde T-on (açmada gecikme) ve T-off (kapamada gecikme) ayarları bulunur.

• Hata algılandığında röle hemen açmaz, ayarlanan süre (örneğin 3 saniye) kadar bekler. Hata devam ediyorsa sistemi kapatır.

Asimetri Ayarı ve Tolerans Değerleri

Pek çok motor koruma şalteri standart bir koruma sağlasa da, faz koruma röleleri hassas asimetri ayarı yapmanıza olanak tanır. Genellikle %5 ile %20 arasında ayarlanabilen bu değer, motorun ne kadar voltaj dengesizliğine tolerans göstereceğini belirler. Hassas CNC tezgahları için %5 gibi düşük bir değer seçilirken, dalgıç pompalarda %15-%20 seviyeleri tercih edilebilir.

Faz Koruma Rölesi Çeşitleri

Kullanım amacına ve tesisatın ihtiyacına göre farklı tipte röleler mevcuttur. Doğru ürünü seçmek içi elektrik panosu içerisindeki diğer ekipmanların özelliklerini bilmek gerekir.

Standart Faz Koruma Röleleri

Sadece faz yokluğunu ve sabit bir asimetri oranını (genellikle %20 veya %40 sabit) kontrol ederler. Basit uygulamalar ve küçük güçlü motorlar için ekonomik bir çözümdür.

Nötrlü ve Nötrsüz Faz Koruma Röleleri

• Nötrlü Modeller: Faz-Nötr gerilimini izlerler. Nötr hattının kopması durumunda da koruma yaparlar. 4 telli sistemlerde kullanılır.

• Nötrsüz Modeller: Sadece 3 fazı (Faz-Faz arası gerilimi) izlerler. Nötr hattının bulunmadığı veya motor yükünün tamamen dengeli olduğu yerlerde tercih edilir.

Ayarlanabilir ve Sabit Değerli Röleler

Profesyonel uygulamalarda, alt/üst gerilim limitlerinin ve asimetri oranının kullanıcı tarafından ayarlanabildiği modeller tercih edilmelidir. Sabit değerli modellerde müdahale şansı yoktur.

Dijital Ekranlı Koruma Röleleri

Yeni nesil cihazlar, üzerlerinde bulunan LED veya LCD ekranlar sayesinde anlık voltaj değerlerini gösterir. Bu cihazlar aynı zamanda birer multimetre veya basit bir analizör gibi işlev görerek arıza tespitini kolaylaştırır. Hatanın neden kaynaklandığını (Düşük voltaj mı? Asimetri mi?) ekranda hata kodu ile belirtirler.

Faz Koruma Rölesi Bağlantı Şeması ve Montajı

Faz koruma rölesinin montajı, yetkili bir elektrikçi tarafından yapılmalıdır. Yanlış bağlantı, rölenin çalışmamasına veya panoda kısa devreye neden olabilir.

Montaj Yeri: Röleler genellikle DIN rayına monte edilir. Kutular ve panolar içerisinde, kontaktör ve sigortaların yanına yerleştirilir.

Giriş Bağlantısı (Ölçüm Uçları):

L1, L2, L3 terminallerine şebeke fazları bağlanır. Kablo kesiti ince olabilir (örneğin 0.75mm² veya 1.5mm² NYAF kablo), çünkü bu uçlardan güç akımı değil, sadece ölçüm sinyali geçer.

Eğer nötrlü bir model ise, N terminaline mutlaka nötr hattı bağlanmalıdır.

Çıkış Bağlantısı (Kontrol Uçları):

Rölenin üzerinde genellikle 1-2-3 numara ile kodlanmış "Kuru Kontak" çıkışları bulunur. (1: Ortak Uç, 2: Kapalı Kontak, 3: Açık Kontak).

Sistemin Stop butonundan veya sigortadan gelen kumanda fazı, rölenin "Ortak" (Common) ucuna girilir.

Rölenin "Normalde Açık" (NO) ucundan çıkılarak kontaktör bobinine (A1 ucu) gidilir.

Mantık şudur: Röle enerji aldığında ve her şey normalse kontağını kapatır, kontaktöre enerji geçişine izin verir. Hata durumunda kontağı açar ve kontaktörü düşürür.

Montajda Dikkat Edilmesi Gereken Püf Noktalar

• PTC Bağlantısı: Eğer motorunuzda PTC yoksa ancak rölenizde PTC girişi varsa, bu uçları kısa devre yapmalısınız, aksi takdirde röle "PTC Arızası" vererek çıkış vermez.

• Doğru Kablo Seçimi: Panolarda karmaşayı önlemek için kablo bağı ve uygun klemens kullanarak temiz bir işçilik yapın.

• Kaçak Akım İlişkisi: Faz koruma rölesi bir kaçak akım rölesi değildir. İnsan hayatını korumaz, sadece cihazı korur. Bu yüzden sistemde mutlaka bir K.A.R. bulunmalıdır.

Faz koruma röleleri, maliyetleri bakımından korudukları motorların fiyatının yanında ihmal edilebilir düzeydedir. Elektrik malzemeleri alırken kaliteli bir koruma rölesi seçmek, işletmenizi beklenmedik duruşlardan ve yüksek tamir masraflarından kurtaracak en akıllıca yatırımdır. Enerji güvenliğiniz için sistemlerinizde mutlaka bu sessiz bekçilere yer verin.