Kaçak Akım Rölesi Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?
Kaçak Akım Rölesi Nedir?
Kaçak akım rölesi; elektrik tesisatlarında bir kaçak oluşması durumunda otomatik olarak devreye giren ve kısa sürede enerji akışını kesen bir koruma cihazıdır. Enerjiyi kestirerek tesisat güvenliğini sağlar ve insan hayatını korur.
Bu cihaz elektrikçiler arasında kaçak akım koruma rölesi, kaçak akım şalteri, yangın koruma rölesi, KAKR gibi isimlerle de adlandırılabilir.
Kaçak Akım Rölesi Ne İşe Yarar?
Kaçak akım rölesinin iki görevi vardır:
1.Kaçak Akımı Tespit Etmek: Kaçak akım rölesi, elektrik devresinde normalde bulunmaması gereken kaçak akımları algılar. Bu akımlar genellikle yalıtım hataları, nem veya cihaz arızaları nedeniyle oluşur.
2.Devreyi Kesmek: Kaçak akım tespit edildiğinde, röle anında devreyi keser. Bu, elektrik akımının insanlara veya cihazlara zarar vermesini önler.
Kaçak akım rölesinin dört farklı kullanım amacı vardır:
1.İnsan Güvenliğini Sağlamak: Elektrik tesisatlarında kaçak akım, elektrik çarpması riskini artırır. Çarpılma riskini minimize ederek canlıların güvenliğini sağlar.
2.Yangın Riskini Azaltmak: Kaçak akımlar, elektrikli cihazların aşırı ısınmasına ve yangına neden olabilir. Kaçak akım rölesi, bu tür yangın risklerini azaltır.
3.Ekipman ve Cihaz Koruması: Elektrikli cihazların aşırı kaçak akımlar nedeniyle hasar görmesini önler. Bu, cihazların ömrünü uzatır ve arıza oranını düşürür.
4.Enerji Tasarrufu ve Verimlilik: Kaçak akımların tespiti ve ortadan kaldırılması, enerji kaybını azaltır ve sistemin genel verimliliğini artırır.
Kaçak Akım Nedir?
Kaçak akım, elektrik devresinde normalde bulunmaması gereken, yalıtım hatası veya başka nedenlerle oluşan, iletken olmayan yüzeylerden toprağa doğru akan elektrik akımıdır. Bu akım, elektrikli cihazların ve tesisatın yalıtımlarının bozulması sonucu ortaya çıkar; insan sağlığı ve cihaz güvenliği açısından tehlike oluşturabilir.
Kaçak akım oluşan bölgeye direkt veya endirekt olarak dokunan bir insan bu akıma maruz kalır. Dokunma sonrasında enerji insan üzerinden toprağa ulaşacağı için vücut boyunca tüm bedene zarar verebilir. Hatta bu çarpılma ölüm ile sonuçlanabilir.
Kaçak Akım Rölesi Nasıl Çalışır?
Kaçak akım rölesinin çalışma prensibi, nötr dahil tüm iletkenlerin bir toroid transformatörü içerisinden geçirilip ölçülmesi ve röle vasıtası ile toprak arıza akımının algılanmasına dayanır.
Biraz detaylandıralım:
Sağlıklı bir devrede elektrik akımı fazdan ve yükten geçerek nötrden geri döner. Elektriğin temel prensibi budur. Yani fazdan geçen akım ile nötrden dönen akımı topladığınızda matematiksel olarak 0 değerini ölçersiniz. Her şey normaldir. Çekirdekte henüz manyetik bir akım oluşmamıştır. Akım algılayan röle bobini uyarılmamış durumdadır ve kontaklar kapalıdır. Yükte bir anormallik yoktur ve enerji güvenli bir biçimde akıyordur.
Fazdan toprağa veya nötrden toprağa bir kaçak oluşması durumunda faz ve nötrdeki akımların eşitliği bozulur. Eşitliği bozan kaçak bir akımdır. Şimdi röle koruma görevini yapmaya hazırdır. Devrede bir anormallik oluşmuştur. Oluşan kaçak akım çekirdekte manyetik akıya neden olur ve bu da akım algılama rölesini harekete geçirecek bir akım üretir. Üretilen bu akım açma mekanizmasının çalışmasına neden olur ve röle kontakları çok hızlı bir şekilde açar. Sistemin enerjisi komple kesilir.
Kaçak Akım Rölesinin İç Yapısı
Rölenin içyapısında iki farklı eleman vardır.
Manyetik Çekirdek
Manyetik çekirdek bir transformatör gibi çalışır. Primeri, izlenen devredeki tüm akımları ölçer, sekonderi ise akım algılama rölesine güç verir. Kaçak veya arıza akımı varsa akımların vektörel toplamı sıfır olmaz ve kaçak akım oluşur. Önceden ayarlanmış eşiğin üzerine çıkıldığında akım algılama rölesi, ilgili kesme cihazının (anahtar veya devre kesici) ana kontaklarının açılmasını kontrol eder.
Akım Algılayıcı Röle
Akım algılama rölesi, arıza akımı olmadığı sürece bir armatürü kapalı konumda tutan mıknatıslanmış bir bobinden oluşur. Bu armatür bir şaft üzerine sabitlenmiştir ve bir yayın kuvvetine maruz kalmaktadır. Bobin bir akım tarafından uyarılmadığı sürece, kalıcı mıknatıs, yayın kuvvetinden daha büyük olan, armatürü yerinde tutan bir karşıt kuvvet sağlar. Bobin uyarılırsa, indüklenen manyetik akı kalıcı mıknatıslanmaya karşı çıkar. Yayın oluşturduğu kuvvet, kontak açma mekanizmasını kontrol eden armatürün hareket etmesine neden olur.
Bu cihazın çalışma prensibinin tam olarak anlaşılması için şöyle bir analoji yapalım:
Kaçak akım koruma cihazının çalışma prensibini binalardaki kombi sistemine benzetebiliriz. Evlerdeki ısıtma sistemlerinde kombide ısıtılan su, borular aracılığı ile radyatörlere aktarılır ve tekrar kombiye döner. Yani normal çalışma durumunda kombiye giren su ile kombiye dönen su eşittir.
Bu sisteme bir akış detektörü yerleştirdiğimizi düşünelim. Boruların herhangi bir yerinde de bir delinme ve dolayısı ile sızıntı olduğunu varsayalım.
Bu durumunda sistemdeki giren ve çıkan su eşitliği bozulacağından akış detektörü bunu algılayacak ve sistemi kapatacaktır.
Kaçak akım rölesi de yukarıdaki verdiğimiz örneğe benzer bir biçimde çalışır.
Kaçak Akım Rölesi Bağlantısı
Röle bağlantısını yaparken faz ve nötr uçlarını rölenin terminallerine giriş yapmamız yeterlidir. Bu faz ve nötr rölenin içerisindeki dahili toroid trafonun içerisinden geçmiş olur. Toprak kablosunu hiçbir zaman röle ile irtibatlandırmamalısınız.
Kaçak Akım Rölesi Hassasiyetleri
Buraya kadar cihazı anladık. Şimdi şunu anlamalıyız: Peki bu cihaz en ufak bir kaçak akımda dahi atar mı, yoksa belli bir seviyeye ulaşınca mı görevini yapar?
Bunu anlayabilmemiz için kaçak akım derecelerinin canlılar üzerindeki etkilerini incelemeliyiz.
İnsan 0,5mA bir akıma maruz kalırsa parmak ucu veya dil dışında bu akımı hissedemez. 3mA civarında vücutta karıncalanma olur. 15mA seviyelerinde dokunulan yer zor da olsa bırakılabilir. 40mA’de vücut krampları başlar ve birkaç dakika içerisinde boğulma hissi oluşur. 80mA çok çok tehlikelidir. Kalp durması ile sonuçlanır ve birkaç dakika içerisinde ölüme götürür. 300mA civarındaki bir kaçak akım ise insan için olağanüstü tehlikeli olduğu gibi cansız nesnelerin bile tutuşmasını sağlayacak kadar enerji oluşturur.
Bu bilgilerden yola çıkarak kaçağın seviyesine göre üretilmiş farklı hassasiyetlerde cihazlar karşımıza çıkar.
10mA: Havuz gibi hassas ve iletkenliği yüksek yerlerde kullanılan modeldir. Çok yüksek hassasiyetlidir.
30mA: İnsan koruması için kullanılan modeldir. (insan koruma) Evlerin sigorta kutuları içerisinde kullanılır. Yüksek hassasiyetli kaçak akım rölesidir. Hem dolaylı hem de doğrudan temas tehlikelerine karşı ek koruma sağlar.
300mA: Teçhizat koruması için kullanılan modeldir. (yangın koruma) Ana panolarda veya kat panolarında kullanılan modeldir. Araştırmalar, binalarda yangın hasarlarının maliyetinin çok yüksek olabileceğini göstermiştir. Bazı testler, çok düşük bir kaçak akımın gelişebileceğini ve 300 mA'dan itibaren nemli ve tozlu ortamlarda yangın çıkarabileceğini göstermiştir.
>500mA: Selektivitenin önemli ve gerekli olduğu uygulamalarda kullanılan modeldir.
Türkiye şartlarında insan koruma görevi üstlenen 30mA kaçak akım röleleri ile yangın koruma görevi yapan 300mA kaçak akım röleleri en çok kullanılan tiplerdir.
Kaçak Akım Rölesinde Kutup Sayısı Kavramı
Kaçak akım röleleri 2 ve 4 kutuplu olmak üzere iki farklı kontak diziliminde üretilirler.
2 kutuplu: Tek faz + nötr tesisatlarda kullanılır. Faz ve nötr mutlaka cihaza bağlanmalıdır. Boyut olarak 4 kutba göre daha küçüktür. Genelde ev içindeki panolarda kullanılır.
4 kutuplu: Üç faz + nötr tesisatlarda kullanılır. 3 faz ve nötr aynı anda röleye girilmelidir. Ana panolarda ve endüstriyel uygulamalarda tercih edilir.
Kaçak Akım Rölesinde Akım Tipleri
Kaçak akım röleleri akımın tipine göre de farklılık gösterir.
AC tipi: Sadece alternatif akımda kullanılır. (Genel alternatif akımlı güç devrelerinde)
A tipi: Alternatif akımda ve/veya DC bileşenli titreşimli akımlarda kullanılır. (Elektronik devrelerde)
B tipi: Alternatif akımda ve/veya DC bileşenli titreşimli akımlarda ve süreklilik arz eden hata akımlarında kullanılır. (Sürücü devrelerinde)
F tipi: A tipinin bir uzantısı olarak, tek fazlı invertörler ve benzer ekipmanlara (örn. modern çamaşır makineleri) sahip yükler içindir.
Kaçak Akım Rölesi Seçimi
Kaçak akım rölesi seçiminde dikkat edilecek parametreler şunlardır:
Nominal akım: Röle kontaklarının taşıyabileceği nominal akım seviyesidir.
Nominal gerilim: Röle kontaklarının taşıyabileceği nominal gerilim seviyesidir.
Hassasiyet: Kaçak akım anahtarının kaçak durumunda açma yapacağı eşik akım seviyesidir.
Kutup sayısı: Röleye giriş yapacak kabloları tanımlayan modül sayısıdır.
Akımın tipi: Rölenin besleneceği akım cinsidir. (AC veya DC gibi)
Gecikmeli veya anlık açma opsiyonları: Rölenin anlık mı yoksa gecikmeli mi açma yapacağını belirleyen değişkenlerdir.
Diğer Teknik Parametreler
Çalışma sıcaklığı: Kaçak akım rölesinin doğru ve güvenli bir şekilde çalışabileceği ortam sıcaklığı aralığını belirtir. Genellikle minimum ve maksimum sıcaklık değerleri olarak verilir (örneğin, -25°C ile +40°C arası).
Çalışma yüksekliği: Rölenin doğru çalışabilmesi için izin verilen maksimum yükseklik seviyesini ifade eder. Yükseklik, deniz seviyesinden metre cinsinden belirtilir. Yükseklik arttıkça hava yoğunluğu azalır ve bu durum elektriksel özellikleri etkileyebilir.
Bağıl nem: Rölenin çalışabileceği ortamın nem oranını belirtir. Genellikle bir yüzde değeri olarak ifade edilir (örneğin, %95 bağıl nem). Yüksek bağıl nem, cihazın yalıtım özelliklerini ve genel performansını etkileyebilir.
Nominal frekans: Kaçak akım rölesinin tasarlandığı ve en iyi performans gösterdiği şebeke frekansını belirtir. Elektrik şebekelerinde yaygın olarak 50 Hz veya 60 Hz frekansları kullanılır.
IP koruma sınıfı: Rölenin dış etkilere karşı koruma seviyesini belirten bir koddur. IP (Ingress Protection) kodu, toz ve suya karşı dayanıklılığı gösterir. Örneğin, IP20 koruma sınıfı, 12.5 mm’den büyük katı cisimlere karşı koruma sağlar ve suya karşı koruması yoktur.
İzolasyon gerilimi: Rölenin yalıtım malzemelerinin dayanabileceği maksimum elektrik gerilimini ifade eder. Bu, cihazın içindeki yalıtım malzemelerinin dayanıklılığını ve güvenli çalışma sınırlarını belirler.
Kirlenme sınıfı: Rölenin monte edileceği ortamın kirlilik derecesini belirtir. IEC 60664 standardına göre belirlenen bu sınıf, yalıtımın kirli ortamda nasıl performans göstereceğini tanımlar. Sınıflar genellikle 1’den 4’e kadar derecelendirilir, 4 en yüksek kirlenme seviyesi anlamına gelir.
Sıkma torku: Rölenin bağlantı vidalarının sıkılması için uygulanması gereken tork miktarını belirtir. Genellikle Newton-metre (Nm) cinsinden verilir. Doğru sıkma torku, güvenli ve sağlam bir elektrik bağlantısı sağlamak için kritiktir.
Kaçak Akım Rölesi Aksesuarları
Yardımcı kontak: Ana elektrik devresinden bağımsız olarak çalışan ve bir röle veya anahtarlama cihazına ek işlevler eklemek için kullanılan bir kontak türüdür. Yardımcı kontaklar, cihazın durumunu (açık/kapalı) başka bir devreye veya kontrol sistemine bildirmek için kullanılır. Örneğin, kaçak akım rölesi açıldığında veya kapandığında bu durumu başka bir devreye iletmek için yardımcı kontak kullanılabilir.
Hata sinyal kontağı: Hata sinyal kontağı, elektrik devresinde bir arıza veya hata meydana geldiğinde bu durumu bildirmek için kullanılan bir kontak türüdür. Kaçak akım rölesi, bir kaçak akım algıladığında ve devreyi açtığında bu kontağı kullanarak bir alarm sistemine veya göstergeye sinyal gönderebilir. Böylece, operatörler veya bakım personeli hızlıca müdahale edebilir.
Açma bobini: Açma bobini, uzaktan kumanda ile cihazı açmak (devreyi kesmek) için kullanılan bir elektromekanik cihazdır. Bobine bir elektrik sinyali gönderildiğinde, devre kesici açılır ve devredeki akım kesilir. Bu, özellikle acil durumlarda veya otomatik koruma sistemlerinde kullanılır.
Düşük gerilim bobini: Düşük gerilim bobini, elektrik devresindeki gerilim belirli bir seviyenin altına düştüğünde devreyi otomatik olarak açmak için kullanılan bir bobindir. Bu, düşük gerilim durumlarında ekipmanı korumak için önemlidir. Gerilim normal seviyeye dönene kadar röle kapalı kalır.
Yeniden kapama ünitesi: Yeniden kapama ünitesi, elektrik kesintisi veya hata durumunda rölenin otomatik olarak yeniden kapanmasını sağlayan bir cihazdır. Bu ünite, kısa süreli ve geçici hatalardan kaynaklanan kesintilerden sonra devrenin otomatik olarak yeniden bağlanmasını sağlar. Özellikle enerji dağıtım sistemlerinde, hizmetin sürekliliğini sağlamak için kullanılır.
Kaçak Akım Röleleri Hakkında Sıkça Sorulan Sorular
Kaçak Akım Rölesindeki Test Butonunun İşlevi
Test butonu cihazın çalışıp çalışmadığının kontrolü için kullanılır. Açma durumu bu buton vasıtası ile simüle edilir.
Kaçak akım anahtarı üzerindeki test butonu normalde açık pozisyondadır. Her şey normal durumdayken test butonuna basıldığında giren akım ile çıkan akım dengesi manuel olarak bozulur ve röle açma yapar. 
Kaçak Akım Rölesi Sigorta Görevi Yapar mı?
Kaçak akım rölesi sigorta görevi yapmaz. Her ne kadar üzerinde akım değeri yazsa da, bu değer cihazın koruma yaptığı değer değildir. Kontakların dayandığı akım değeridir.
Örneğin elinizde 2 kutuplu 30mA ve 40A bir kaçak akım olduğunu düşünelim. Bu kaçak akım koruma rölesi sadece devrede 30mA’lik bir kaçak olduğunda görev yapacaktır. Etiket değerinde yazan 40A değeri ana kontaklarının dayanabileceği nominal akım değeridir. Yani kaçak akım koruma rölesi otomatik sigortalar gibi termik ve manyetik koruma yapmaz. Sadece kaçağı korur. İşte bu yüzden devrelerde KAKR'nin giriş tarafına koruma yapan otomatik sigorta, şalter gibi elemanlar konur.
Kaçak Akım Rölesi Kaç Amper veya Kaç mA Olmalı?
Kaçak akım röleleri genellikle 25, 40, 63, 80, 100, 125 Amper olarak üretilirler. Kaçak akım üzerinde yazan amper cinsinden akım değerleri rölenin kontaklarının taşıyabileceği nominal akım değeridir. mA değerleri ise rölenin hassasiyetini belirtir.
Şöyle yapılabilir:
Diyelim ki hattı 2 kutuplu 16A bir sigorta ile koruyorsunuz. Bu sigortanın çıkışında da kaçak akım kullanacaksınız. O zaman akımı bir üste yuvarlamalısınız ve kullanacağınız kaçak akım 25A olmalıdır. (32A sigortanız olsaydı 40A kaçak akım kullanmanız gerekecekti vs..)
mA değeri ise kaçağın değeridir. Eğer insan koruma yapmak istiyorsanız 30mA kaçak akım kullanabilirsiniz. (Her priz, her linye için 30mA kullanmak gibi) Teçhizatı korumak için ise 300mA tercih edilebilir (Ana girişe 300mA kullanmak gibi)
Kaçak Akım Rölesi Sigortadan Sonra mı Bağlanır?
Kaçak akım koruma rölesi sigortadan sonra bağlanır. Bir tesisatta enerjinin giriş yaptığı tarafa öncelikle aşırı akım korumayı sağlayan cihazlar bağlanır. Sigorta da bunlardan birisidir. Sigorta kaçak akım rölesinden önce konumlandırılır ki kaçak akım anahtarlarını da aşırı akımlara karşı korunmuş olur.
Kaçak Akım Rölesinin Sürekli Atmasının Nedenleri Nelerdir?
-Arızalı, eskimiş ve yalıtımı bozulmuş cihazlar
-Proje aşamasında yanlış ürün seçimi
-Yanlış kablo bağlantısı
-Gevşek vida sıkılması
-Ürün kalitesinin düşüklüğü
-Toz, kir, nem, hava sıcaklığı, aşırı yükseklik gibi çevresel etmenler
-Harmonikler ve DC bileşenler
-Aşırı gerilimler veya anlık darbe gerilimleri
Bozulan, eskiyen veya yeni almayı düşündüğünüz kaçak akım rölelerini elektrodijital.com üzerinden alabilirsiniz. Ürün size ulaştığında bağlantılarını kolayca kendiniz yapabilirsiniz. Ancak güvenlik önlemlerinizi mutlaka alın. Eğer kendinize çok güvenemiyorsanız ürünü tedarik edip uzman bir elektrikçiye montajını yaptırabilirsiniz. Böylelikle sadece işçilik ücreti ödemiş olursunuz.