Otomatik Sigorta Nedir? Nasıl Çalışır? Tüm Özellikleri

Otomatik Sigorta Nedir?

Otomatik sigorta; elektrik tesisatında herhangi bir aşırı akım veya kısa devre durumunda devreyi otomatik olarak açan, bu sayede ekipman güvenliğini sağlayan ve insan sağlığını koruyan bir koruma cihazıdır.

Elektrikçiler arasında minyatür sigorta, anahtarlı otomatik sigorta, elektrik sigortası, otomatik şalter, otomatik devre kesici olarak da adlandırılır.

Otomatik Sigorta Ne İşe Yarar?

Otomatik sigorta, bir ayırıcının ve bir koruma elemanının işlevlerini tek cihazda toplar. Hem koruma hem de ayırma işi yapar.

Güvenlik veya bakım nedeniyle, mandallı kolu “KAPALI” konuma getirilerek bir devreyi açabilir. Otomatik sigorta önceden kullanılan eriyen telli sigortaların modern versiyonudur ve otomatik devre koruması sağlar. Eriyen telli sigortanın aksine tehlikeli bir aşırı akım geçtikten veya kısa devre düzeltildikten sonra değiştirilmelerine gerek yoktur. Sistem sürekliliğini sağlamak mümkündür.

Otomatik sigortalar 1A’den 125A’e kadar farklı kutup sayılarında ve kesme kapasitelerinde üretilirler.

Otomatik Sigortanın Görevleri Nelerdir?

Otomatik sigortanın görevleri şunlardır:

1.Koruma: Aşırı yük veya kısa devre durumunda devreyi keser.

2.Ayırma: Devreleri enerjilendirir ve yük altında enerjiyi keser.

3.İzolasyon: Enerjili bileşenler ile yük arasındaki yalıtımı sağlar.

Otomatik Sigorta Nasıl Çalışır?

Otomatik sigorta, devre nominal akımının çok üzerinde bir aşırı akım oluştuğunda enerji akışını hızlı bir şekilde kesme prensibi ile çalışır.

Diğer bir deyişle, otomatik sigorta termik ve manyetik açma çalışma prensiplerini uygulayarak çalışır. İki türlü açma şekli vardır.

1.Bimetalin ısınması prensibine dayanan “termik açma”. Aşırı akım açma da denir.

2.Elektromanyetik alanın değişmesi prensibine dayanan “manyetik açma”. Kısa devre açma da denir.

Termik Açma

Aşırı akım elektrik sigortası üzerinden aktığında, akımın etkisiyle bimetal şerit ısınır ve genleşmeden dolayı bükülür. Bimetal şeridin bu sapması açma mandalını serbest bırakır ve dolayısıyla kontaklar ayrılır; yani sigorta açma yapmış olur ve böylece devrede akacak akım durdurulur. Buna termik açma denir. Termik açmada ısınma göz önünde bulundurulur.

Manyetik açma

Kısa devre durumunda akım ani ve çok aşırı biçimde yükselir. Bu da manyetik bobinin mıknatıslanmasına ve manyetik açıcının hareketlenmesine neden olur. Böylelikle minyatür devre kesicinin kontakları açılır. Buna da manyetik açma denir. Manyetik açmada ısınmaya bakılmaz. Manyetik alandaki değişime bakılır.

Termik açmada sigortanın maruz kaldığı aşırı akım, nominal akımın yaklaşık olarak 1.5...3 katı mertebelerindedir. Bu yüzden bimetalin ısınması prensibine göre açma yapılır. Manyetik açmada ise sigortanın maruz kaldığı aşırı akım çok kısa süre içerisinde (bir kısa devre nedeniyle) nominal akımın yaklaşık olarak 8-10 katları mertebesine ulaştığından bimetalin ısınması beklenmez. Bimetalin ısınması beklenirse akımdaki ani yükseliş yük için tehlikeli bir durum oluşturur ve tüm tesisat zarar görebilir. Bu nedenle manyetik alanın değişimine bakılır ve milisaniyeler mertebesinde devre açtırılır.

Termik açma manyetik açmaya göre zaman gecikmeli bir açma şeklidir demek çok da yanlış olmayacaktır.

Hem termik hem de manyetik açma durumunda sigortanın içerisinde bir ark kıvılcımı oluşur. Bu ark, ark boşaltma kanallarından atılır ve aşırı ısınma önlenir. Bazı ucuz sigortalarda bu ark boşaltma kanalları bulunmaz. Bu kanalların bulunmadığı sigortalar aşırı şekilde ısınacaktır.

Sigorta içerisindeki bimetal termal elemanın boyutu, konfigürasyonu, şekli ve elektriksel direnci, sigortanın akım kapasitesini belirler. Bu nedenle sigortalar farklı akım taşıma kapasitelerine sahiptir. 1A’den 125A’e kadar farklı akımlarda sigortalara rastlamak mümkündür.

Bir sigortanın çalışma prensibine ve kullanım alanlarına tam olarak hakim olabilmemiz için “açma eğrisi” kavramını anlamamızda fayda vardır.

Otomatik Sigortanın Açma Eğrileri ve Kullanım Yerleri

Yukarıda anlattığımız çalışma prensibi her elektrik sigortası için ortak olsa da bu cihazların fonksiyonları bağlı oldukları devredeki yükün durumuna göre farklılık gösterebilir. Nasıl ki günlük hayatta kullandığımız taşıtları taşıdıkları yükün durumuna ve hızına göre otomobil, kamyon, uçak, tren gibi farklı kategorilere ayırıyorsak, sigortalar da aynı biçimde farklı kategorilere ayrılır. Bir taşıt sizi A noktasından B noktasına götürme işlemini yapar ama bir kamyonun taşıyabileceği yükün ağırlığı ve cinsi bir otomobilinkinden çok farklıdır. Ya da bir uçak A noktasından B noktasına bir trene göre daha hızlı bir biçimde gider. Prensip olarak biz bu araçları “taşıt” olarak nitelesek de aslında birbirinden çok farklı özellikleri vardır. Otomatik sigortalar da temel prensip olarak termik ve manyetik açma prensibine göre çalışsalar da bu açma şekillerinin birbirinden farkları vardır. Özetle tüm sigortalar aynı işi yapar; ama tam olarak aynı şekilde çalışmaz.

Aşırı akımın nominal akımı ne derecede ve ne kadar zamanda aştığına bağlı olarak sınıflandırılmış farklı otomatik sigorta tipleri vardır. Teknik olarak biz bunlara “açma eğrileri” diyoruz. Bu açma eğrileri de sigortanın tipini belirliyor.

B Eğrisi

B eğrisi sigorta; genellikle ev aydınlatması, priz ve kumanda devrelerinde kullanılır. Hızlı tip sigorta olarak bilinir. Açma karakteristiğine göre kısa devre oluşması durumunda B eğrisi sigorta nominal akımın 3 ila 5 katı arasında açar. Yani düşük seviyeli kısa devrelere karşı hassastır ve çok fazla beklemeden manyetik olarak açmaya yatkındır.

C Eğrisi

C eğrisi sigorta; endüktif yüklerde, motor, trafo, çok sayıda floresan lamba gibi yüklerin korumasında kullanılır. Yavaş tip sigorta olarak bilinir. Açma karakteristiğine göre kısa devre oluşması durumunda C eğrisi sigorta nominal akımın 5 ila 10 katı arasında açar. Yani bu tip sigortada kısa devrenin ulaşması gereken mertebe B eğrisine göre daha yüksektir.

D Eğrisi

D eğrisi sigorta; demeraj akımı yüksek motor, kaynak, punta makineleri, sodyum buharlı lambalar, x-ray cihazların korumasında kullanılır. Açma karakteristiğine göre kısa devre oluşması durumunda D eğrisi sigorta nominal akımın 10 ila 20 katı arasında açar. Bu sigorta C tipine göre daha da yavaş karakterlidir. Hatta en yavaş karakterli sigortadır.

K Eğrisi

K eğrisi sigorta; aşırı akımın etkilediği uygulamalar, 24 VDC güç kaynakları, elektronik balastların korumasında kullanılır. Açma karakteristiğine göre kısa devre oluşması durumunda K eğrisi sigorta nominal akımın 10 ila 14 katı arasında açar.

Z Eğrisi

Z eğrisi sigorta; hassas elektronik devreler, limit switch uygulamaları, sensör devrelerinin korumasında kullanılır. Açma karakteristiğine göre kısa devre oluşması durumunda Z eğrisi sigorta nominal akımın 2 ila 3 katı arasında açar. Kısa devreye karşı en hassas reaksiyonu gösteren tiptir.

Sigortalar tiplerine göre farklı açma zamanlarına sahiptir. Yukarıda verilen açma eğrisi grafiğini yorumlayalım. (Sigortaların soğuk durumda olduğunu varsayıyoruz)

Elimizde 10A’lik nominal akıma sahip B, C, D, K ve Z eğrisi olmak üzere 5 farklı otomatik sigorta olduğunu düşünün. Bu elektrik sigortalarının her biri üzerinden 15A (nominal akımın 1.5 katı) aşırı akım akarsa; B, C, D eğrilerine sahip cihazlar yaklaşık 4 dakika sonra termik açma yapacaktır. K ve Z eğrili olanlar ise 1 dakika sonra termik açma yapacaktır.

Senaryoyu biraz değiştirelim ve bu sigortaların her birinin üzerinden 30A geçtiğini varsayalım. Bu durumda akım 20A’ler mertebesine ulaştığında Z eğrisi olan cihaz ilk manyetik açmayı 0.01 saniye içinde yapacaktır. B eğrili cihaz ise 30A seviyesi görüldüğünde 0.01 saniye içinde manyetik bir açma yapacaktır. C, K ve D tipi sigortalar ise manyetik açma seviyesine henüz ulaşamadıklarından bimetalin ısınmasını bekleyecek ve yaklaşık 6 saniye sonra termik açma yapacaklardır.

Elektrikçiler tarafından B tipi sigortalara hızlı sigorta, C tipi sigortalara da yavaş sigorta denmesinin sebebi anlaşılmıştır umarız. Aslında sigortanın hızlılığını veya yavaşlığını belirleyen tek etmen kısa devre akımının büyüklüğüdür.

Görüldüğü gibi B, C, D, K, Z tipi sigortaların her birinin termik ve manyetik açma zamanları ve seviyeleri arasında farklar vardır. Bu nedenle çok farklı tipte otomatik sigortalar üretilmektedir.

Özetle, yükün tipine göre sigorta seçimi yaparsanız sigortanın doğru çalışmasını sağlamış olursunuz.

Türkiye şartlarında yaygın olarak B ve C serisi sigortalar kullanılır. Diğer eğri tipindeki ürünler özel uygulamalarda tercih edilebilmektedir ancak pazar payları çok da yüksek değildir.

Otomatik Sigortada Kutup Sayısı Kavramı

Bir sigortanın tipini belirleyen diğer bir önemli parametre ise kutup sayısıdır. Kontrol edilecek yükün ve hattın durumuna göre farklı kutup sayılarında sigortalar bulunmaktadır.

1, 2, 3 veya 4 kutuplu sigorta çeşitleri, tüm kutuplarda bağımsız aşırı akım ve kısa devre koruyucuları ile donatılmıştır. 1+N ve 3+N versiyonlarında, nötr iletken sadece kesilir. Çok kutuplu sigortalarda tüm kutuplar mekanik olarak birbirine bağlanmıştır.

Detaylandıralım…

Otomatik sigorta koruyacağı yükün iletken sayısına göre farklı kutuplarda üretilir.

1 kutuplu

1 kutuplu otomatik sigorta devrenin tek fazını korur. İki bağlantı noktası vardır. Biri gelen iletken için, diğeri giden iletken için. 1 kutuplu sigorta bu iki nokta arasında koruma ve yalıtım sağlar.

2 kutuplu

2 kutuplu sigorta, devrenin iki fazını veya 1 faz + nötrü korur. 2 kutup birbirine mekanik olarak bağlıdır.

3 kutuplu

3 kutuplu otomatik sigorta devrenin üç fazını korur. Nötr, sigortanın bir parçası değildir. Daha çok motor korumasında tercih edilir.

4 kutuplu

4 kutuplu otomatik sigorta, devrenin üç fazını ve nötrünü korur.

1+N kutuplu

1+N kutuplu sigorta  devrenin fazını korur ancak nötr iletken sadece kesilir. Nötr üzerinde bir koruma fonksiyonu yoktur.

3+N kutuplu

3+N kutuplu sigorta devrenin 3 fazını korur ancak nötr iletken sadece kesilir.

Otomatik Sigortada Kısa Devre Kesme Kapasitesi Kavramı

Kesme kapasitesi, bir sigortanın taşıyabileceği ve kesebileceği maksimum kısa devre akımıdır. Kesme kapasitesinin üzerindeki yüksek akımlar sigortaya zarar verebilir. 10kA, 6kA, 4.5kA, 3kA kesme kapasiteleri konut ve basit makine uygulamalarında sık sık karşımıza çıkar. Daha yüksek kesme kapasitelerine sahip sigortalar ise endüstriyel uygulamalarda kullanılmaktadır.

Yukarıdaki görselde de gösterildiği gibi muhtemel kısa devre akımı trafo merkezinden uzaklaştıkça azalır. Dolayısı ile trafo merkezine uzak yerlerde kısa devre kesme kapasitesi düşük sigortalar kullanılabilir. Tabi yukarıda verdiğimiz görsel sadece bir varsayım. Bir hatta kullanılacak sigortanın kesme kapasitesi mühendislik firmaları tarafından detaylıca yapılmalıdır.

Sigortaları tariflerken iki farklı kesme kapasitesinden söz edebiliriz.

Icu (kA) - Nominal nihai kısa devre kesme kapasitesi: Bir ürünün, test sonrasında nominal akımını taşımaya devam etmesine gerek olmadan kesebileceği maksimum beklenen akım değeridir. Deneysel süreci: O-t-CO şeklindedir. Kabaca şöyle diyebiliriz: “Sigortanın üzerine bir kısa devre uygulanır - sigorta açar - 3 dakika beklenir - tekrar kapanır - kısa devre tekrar verilir ve tekrar açar” şeklinde bir deneysel süreçten geçirilir. Bu sürecin sonunda sigorta halen açma yapmış olsa bile sigortanın sağlıklı bir şekilde çalışacağı garanti edilemez.

Ics (kA) - Nominal işletme kısa devre kesme kapasitesi: Ürünün kesebileceği ve test sonrasında nominal akımını taşımaya devam edebilmesi beklenen maksimum akım değeridir. Deneysel süreç: O-t-CO-t-CO şeklindedir. “Sigortanın üzerine bir kısa devre uygulanır - sigorta açar – 3 dakika beklenir - tekrar kapanır - kısa devre tekrar verilir ve tekrar açar – 3 dakika beklenir - tekrar kapanır - kısa devre tekrar verilir ve tekrar açar” şeklinde bir deneysel süreçten geçirilir. Tüm bu test süreci sonrasında sigorta sorunsuz çalışmaya devam etmelidir.

Yani mantıken Ics değerinin Icu’ya göre daha düşük olması beklenir. Çünkü Ics’nin testinde sigorta çok daha fazla zorlanır. Ancak Icu değeri Ics değerine eşit olan sigortalar da vardır ki bu özellik uzman kişiler tarafından cihazın kalitesinin iyi olduğunun bir göstergesi olarak kabul edilir.

Bir sigortanın etiketinde yazan kesme kapasitesi ne kadar yüksekse, o cihaz o kadar fazla kısa devre akımını kesebilir diyebiliriz.

Otomatik Sigortada Kullanılan Diğer Teknik Tabirler

Sigortaların kataloglarını kurcaladığınızda bazı teknik değerlerle karşılaşacaksınız. Bunlardan önemli olanları şunlardır:

Nominal gerilim (Ue): Ürünün normal çalışma gerilimidir. Belirtilen değer genellikle maksimum değerdir. Her sigortanın farklı bir çalışma gerilimi vardır. Bu değeri kataloglardan kontrol etmelisiniz.

Nominal akım (In): Ürünün hata açması yapmadan dayanabileceği maksimum akım değeridir. Elektrik sigortaları 1A ile 125A arasında bir nominal akıma sahiptir. İlk olarak sigortanın koruyacağı devrenin toplam akımını belirlemelisiniz. Sigortanın akım derecesi sistemin taşıması beklenen maksimum akımdan biraz büyük veya ona eşit olmalıdır. Devrenin toplam akımından daha düşük bir sigorta kullanmayın. Aksi takdirde gereksiz yere açma yapacaktır.

Nominal darbe dayanım gerilimi (Uimp): Belirtilen koşullar altında ürünün arıza olmadan dayanabileceği tepe darbe gerilimidir. Bu değer ne kadar yüksekse cihaz da darbe akımlarına karşı o kadar dayanıklı demektir.

Enerji sınıfı: Enerji sınıfı, kısa devre veya toprak arızası koşulları altında bir minyatür sigorta tarafından maksimum I2t geçişini belirtir. Sınıf 3, en yüksek akım sınırlama sınıflandırmasıdır ve daha küçük kesit alanına sahip kablolara koruma sağlamak için kullanılabilir. Böylece kurulum maliyetlerini düşürür. 3. sınıf sigorta seçmek size en iyi performansı verir.

Mekanik ve elektriksel ömür: Mekanik ömür, bir sigortanın enerji verilmeden yapabileceği maksimum AÇMA / KAPAMA sayısıdır. Elektriksel ömür ise bir sigortanın enerji verildiğinde yapabileceği maksimum AÇMA / KAPAMA sayısıdır. Bu ömürler ne kadar fazla olursa sigorta o kadar sağlam demektir.

Çalışma sıcaklığı: Sigortanın sağlıklı bir şekilde çalışabildiği sıcaklık aralığıdır. Her marka cihazın farklı çalışma sıcaklıkları olabilir.

Depolama sıcaklığı: Sigortanın sağlıklı bir şekilde depolanabileceği sıcaklık aralığıdır. Çalışma sıcaklığına göre daha geniş bir sıcaklık bandına sahiptir.

Sıkma torku: Cihaz vidalarının yalama olmadan sıkılabileceği maksimum tork değeridir. Genellikle bu değere riayet edilmediğinde kablo bağlantı gevşekliği oluşabilir.

Otomatik Sigortanın Avantajları

Otomatik sigorta kullanımının avantajları şunlardır:

-Küçük boyutludur. Yan yana kullanıldıklarında bile panoda yer kaplamaz.

-Farklı uygulamalar için farklı tipleri vardır. Uygulama esnekliği sağlar.

-Açma yaptığında yenisi ile değiştirilmesi gerekmez. Sistem sürekliliği verir.

-Farklı aksesuarlar takılabilir. Kabiliyeti artırılabilir.

-Bazı modellerinde pozisyon indikatörü bulunur. Açık kapalı durumu göz ile anlaşılabilir.

-Alttan veya üstten beslenebilir. Kablolamada esneklik sunar.

-Din rayına montajlanabilir. Takılıp sökülmesi kolaydır.

-Uzun ömürlüdür. Mekanik ve elektriksel ömürleri uzundur.

-Düşük ve yüksek sıcaklıklarda çalışabilir. Zorlu koşullarda iş yapabilir.

-Tüm kutupları aynı anda açılır ve kapanır. Faz dengesizliği oluşturmaz.

-Trip free özelliği vardır. Mandalı kırılsa veya takılsa bile koruma yapabilir.

-Isı kayıpları düşüktür. Fazla ısınmaz.

-Gövdesinde kullanılan malzemeler çevre dostudur.

-Terminalleri dokunmaya karşı korumalıdır. Koruma sınıfı nispeten yüksektir.

Otomatik Sigorta Aksesuarları

Otomatik sigortanın iş yapabilme kabiliyetinin artırılması için üzerine çeşitli aksesuarlar eklenebilir. Bunlardan bazıları şunlardır:

Yardımcı kontak: Sigortanın açık ve kapalı durumunu başka cihazlara bildirmek için kullanılır. Örneğin sigortanın konumunu el ile açık konuma getirdiğinizde veya sigorta hata nedeniyle açtığında yardımcı kontak da açık konuma gelecektir.

Hata sinyal kontağı: Sigortanın açmasının bir kısa devre veya aşırı akım nedeniyle olduğunu bildirmeye yarayan aksesuardır. El ile açıp kapamada bu kontak konum değiştirmeyecektir.

Düşük gerilim bobini: Gerilim seviyesi belli değerin altına düştüğünde veya enerji tamamen kesildiğinde sigortanın uzaktan açmasını sağlayan aksesuardır.

Açma bobini: Bir kontrol gerilim uygulanarak sigortanın uzaktan açtırılabilmesini sağlayan cihazdır.

Köprüleme baraları: Birden fazla sigortayı köprülemeye yarayan aksesuardır. Köprüleme barası kullanılarak kablodan ve işçilikten tasarruf edilebilir.

Kilitleme cihazları: Sigortayı bir asma kili yardımı ile kilitlemeye yarar. Böylelikle yetkisiz kişiler sigortayı açıp kapayamaz.

Terminal kapakları: Sigorta terminallerine ince cisimlerin girmesini engeller. Böylelikle güvenlik sağlanmış olur.

Otomatik Sigorta Nereden Alınır?

Elektrik malzemeleri tedariki konusunda uzman web sitemiz elektrodijital.com üzerinden otomatik sigortaları online olarak sipariş edebilirsiniz.