Enerji üretilen yerler ile enerjinin tüketildiği yerler arasında uzun mesafeler vardır. Üretim yapılan yerlerden tüketim yapılan yerlere enerjiyi aktarmak için mümkün olan en verimli ve basit yöntem elektrik enerjisi kullanımıdır.
Dolayısıyla petrol, doğalgaz, kömür, güneş, rüzgar gibi birincil enerji kaynaklarından üretilen enerji elektrik enerjisine çevrilir. Üretilen bu elektrik enerjisini uzun mesafelerde iletmek için enerji nakil hatları kullanılır. Sanayi ve konut bölgelerine gelindiğinde de buraya kadar getirilen elektriği dağıtmak gerekir.
Bir binaya ya da sanayi tesisine, bir kablo girecektir. Bu kabloyu; her aydınlatmayı, prizi ve mekanik yükü besleyecek şekilde çoğaltmak gerekecektir. Buna elektrik dağıtımı denir.
Elektriği istediğimiz zaman kesip istediğimiz zaman tekrar verebiliyor olmalıyız. Dolayısıyla elektrik tesisatını kumanda etme ihtiyacımız vardır.
Aynı zamanda elektrik tesisatının doğası gereği oluşacak arızalardan, tesisatın zarar görmesini engellemeliyiz. Bu nedenle elektrik tesisatını korumamız gerekir.
Bir elektrik tesisatının dağıtım, kumanda, koruma gibi ihtiyaçlarını karşılayan, elektrik ekipmanlarını içinde bulunduran metal ya da plastikten yapılan kutulara elektrik panosu denir.
Elektrik panolarının 3 temel amacı vardır:
Elektrik panoları; giriş, dağıtım ve çıkış bölümlerinden oluşur. Panoya gelen bir adet giriş, dağıtım bölümü sayesinde ihtiyaç kadar çoklanır.
Panonun dağıtım işlevini yerine getirebilmesi için bakır bara, otomat baraları ve değişik türde dağıtım blokları kullanılır.
Elektrik devreleri ilk devreye girme durumlarında, kalıcı halde çalışma durumlarından farklı şekilde davranırlar. Bir yüke ilk defa enerji verilirken normalde çekeceği akımdan daha fazla akım çeker. Dolayısıyla birçok elektrik devresini kumanda etmek fişi prizden çıkarmak kadar basit değildir. Bu durum özellikle yüksek akımlı ve yüksek gerilimli devrelerde geçerlidir.
Elektrik devresini kesmek ve tekrar devreye almak için elektrik ekipmanları kullanılması gerekir. Yerinden kumanda için şalter, sigorta, motor koruma şalteri gibi ekipmanlar kullanılır. Uzaktan kumanda için ise kontaktör, röle, pako şalter gibi ekipmanlar kullanılır.
Elektriğin yapısı gereği yaşanabilecek çeşitli arızalar vardır: Aşırı akım, toprak kaçağı, kısa devre, aşırı yüksek gerilim, aşırı düşük gerilim, gerilim darbesi vs.
Bu tarz elektrik arızaları hem personele hem de ekipmana zarar verebilir. Bu nedenle elektrik panosundaki elektrik ekipmanı olabildiğince hızlı bir şekilde yaşanan arızayı izole edip etkisiz hale getirecek şekilde devreyi kesmelidir. Birkaç örnek verelim:
Priz linyeleri 2,5mm2 kablo ile beslenir. 2,5mm2 kablonun çekebileceği max akım 20-25A civarındadır. Prizlere yapılan uzatmalarla çok sayıda cihaz bağlanır ve hepsi aynı anda çalıştırılırsa çekilen akım 20-25A’i geçebilir. Bu duruma aşırı akım denir. Bu durumda devre kesilmezse besleme kablosu yanacak ve tesisatta hasara, hatta yangına neden olabilecektir.
Örnekteki aşırı akımı kesmek için minyatür devre kesici, sigorta gibi ekipmanlar kullanılır. Akım belli bir değerin üzerine çıktığında, belli bir süre sonunda devre kesilip elektrik tesisatı korunur.
Tesisin yakınına yıldırım düşmesi durumunda oluşan yüksek gerilim darbeleri hassas elektronik cihazlara zarar verebilir. Bu şekilde olabilecek bir hasarın önüne geçmek için gerilim darbesi elektrik tesisatından ve yüklerden izole edilmelidir. Bunun için parafudr kullanılır.
Gerilim belli bir değerin üzerine çıktığında parafudrun uçları mikro saniye mertebesinde toprakla kısa devre olup darbeyi izole eder.
Elektrik ekipmanlarıyla ilgili sonraki bölümde elektrik panosunun kullanılma amacını daha detaylı bir şekilde kavrayacağız.
Elektrik panosunun dış aksamı; pano gövdesi, kapı, yan-arka-alt kapak, ön yüz plakaları, montaj plakaları, raylar, kanallar vs. gibi malzemelerden oluşur.
Pano gövdesinin sağlaması gereken koşullar şunlardır:
Şalter, elektrik devresini aşırı akım ve kısa devreye karşı koruyan bir koruma ekipmanıdır. Farklı kutup sayısında, nominal akımda, kısa devre kesme kapasitesinde ve açma eğrisinde olurlar.
Minyatür kesicilerden (otomat) temel farkı; yüksek kısa devre kesme kapasitesine sahip olması, açma eğrilerinin daha farklı oluşu ve genellikle nominal akım değerlerinin ayarlanabilir oluşudur.
Aşağıda 3x100A 36kA bir termik manyetik şalterin resmini görüyorsunuz:
[Şalter resmi]
3x’nın anlamı, şalterin 3 fazı birden kesebilmesidir.
100A’in anlamı, şalterin nominal akım değeridir. Bu akım değerinin üzerinde şalter belli bir süre sonunda açma yapacaktır.
36kA’in anlamı şalterin 36000A’e kadar açma yapabileceğidir.
Aşağıda bu şalterin açma eğrisini görüyoruz:
X ekseni şalterin üzerinden akan akımı nominal akımın katları cinsinden gösterir. Örneğin 3x125A şalterde I/Ir = 1, 125A’i gösterir. I/Ir = 2, 250’i gösterir
Y ekseni ise geçen süreyi [s] cinsinden gösterir. Çizilen eğri de şalterin açma yaptığı eğridir.
Grafiği incelediğimizde I/Ir=1 değerinden önce şalterin şalterin açma yapmadığı görülür. Bu değer 1 ile 10 arasında iken şalter değişik sürelerde açma yapmaya başlayacaktır. Akan akım ne kadar yüksekse açma süresi o kadar kısalacaktır.
Akan akım 10 katına çıktıktan sonra şalterin çok hızlı açma yapmaya başladığı görülür (50ms’nin altında). Bu akımlar yüksek kısa devre akımlarıdır. Çok hızlı açma yapılmaz ise, kısa devrenin elektrik devresine termik ve dinamik zararları olacaktır. Zaten bu nedenle şalterin hızlı açma yapması gerekmektedir.
Minyatür devre kesici, elektrik devresini aşırı akım ve kısa devreye karşı koruyan bir koruma ekipmanıdır. Farklı kutup sayısında, nominal akımda, kısa devre kesme kapasitesinde ve açma eğrisinde olurlar.
Şalterlerden (MCCB) farkı; düşük kısa devre kesme kapasitesine sahip olması, açma eğrilerinin daha az esnek oluşu ve genellikle nominal akım değerlerinin sabit olmasıdır.
Aşağıda 1x16A 6kA bir minyatür devre kesicinin resmini görüyorsunuz:
1x’nın anlamı şalterin 1 fazı kesebilmesidir.
16A’in anlamı MCB’nin nominal akım değeridir. Bu akım değerinin üzerinde MCB belli bir sürede açma yapmaya başlayacaktır.
6kA’in anlamı şalterin 6000A’e kadar açma yapabileceğidir.
Aşağıda bu minyatür devre kesicilerin açma eğrisini görüyoruz:
X ekseni MCB’nin üzerinden akan akımı, nominal akımın katları cinsinden gösterir. Örneğin 1x16A şalterde I/In = 1, 16A’i gösterir. I/Ir = 3, 48A’’i gösterir
Y ekseni ise geçen süreyi [s] cinsinden gösterir. Çizilen eğriler de B, C, D tipleri için MCBnin açma yaptığı eğrilerdir.
C eğrisi için grafiği incelediğimizde I/In=1,13 iken MCB’nin 3600sde açma yaptığı görülür. Bu değer 1 ile 10 arasında iken şalter değişik sürelerde açma yapacaktır. Akan akım ne kadar yüksekse açma süresi o kadar kısalacaktır.
Akan akım 10 katına çıktıktan sonra şalterin çok hızlı açma yapmaya başladığı görülür (1s ile 10ms arasında). Bu akımlar yüksek kısa devre akımlarıdır. Çok hızlı açma yapılmaz ise, akan akımın elektrik devresine termik ve dinamik zararları olacaktır. Zaten bu nedenle minyatür kesicinin hızlı açma yapması gerekmektedir.
Doğrudan ya da dolaylı olarak, devrede enerjili bir bölüme dokunulması durumunda toprak kaçağı arızası (Faz toprak kısa devresi) oluşur.
Artık akım anahtarı, elektrik tesisatını ve personeli faz toprak kısa devresi sonucu oluşabilecek yangın ve elektrik şoku gibi durumlardan koruyan bir elektrik ekipmanıdır.
Farklı kutup sayısında, nominal akımda, mA kesme değerinde olurlar. 4x40A 300mA, 2x25A 30mA gibi.
Aşağıda 4x40A 30mA bir artık akım anahtarını görüyoruz:
4x’nın anlamı, şalterin 3 faz ve nötrü kesebilmesidir.
25A’in anlamı, RCCB’nin nominal akım değeridir. Bu akım değerine kadar RCCB normal şekilde çalışacaktır. Bu akımın üstündeki değerlerde RCCB düzgün şekilde çalışmayacaktır.
30mA’in anlamı, RCCB’nin 30mA üzerindeki faz toprak kısa devrelerinde açma yapacağıdır..
Aşağıda bu RCCB’nin açma eğrisini görüyoruz:
Yeşil renkli açma eğrilerinin 30mA’den itibaren açma yaptığı görülebilir. Akan toprak kaçağı akımı arttıkça açma süresi kısalacaktır.
Kontaktör küçük bir güçle, yüksek güçlü bir elektrik devresini anahtarlamaya yarayan bir kumanda ekipmanıdır.
Güç kontakları ve bobinden oluşur. Bobine uygulanan kumanda gerilimi sonucu oluşan elektromanyetik alanla güç kontakları konum değiştirir. Böylece güç devresi anahtarlanmış olur.
Yukarıda bahsettiğimiz gibi devreyi yerinden kumanda etmek için şalter veya minyatür devre kesici kullanılabilir. Mandalını OFF konumuna getirmek yeterli olacaktır. Ancak aynı devreyi pano kapısından butonla ya da uzak mesafeden anahtarla kumanda etmek istersek kontaktör gibi bir devre elemanı kullanmak zorunda kalırız.
Kontaktörler, farklı kutup sayısında, nominal akımda ve bobin geriliminde olabilirler: 3x9A 220V AC bobin, 4x25A 24V DC bobbin gibi.
Aşağıda örnek bir 3x40A 220V AC bobinli kontaktör görüyoruz.
[Resmi hangi kontakların ne işe yaradığını söyleyerek açıkla]
Röle, bobinine uygulanan kumanda gerilimiyle kontakları konum değiştiren bir kumanda devresi elemanıdır.
Bobin ve kontaklardan oluşurlar. Kontaktörlerin kontakları yüksek güçlü akımları kumanda edebiliyorken, rölelerin kontakları ancak düşük güçlü akımların olduğu kumanda devrelerini kumanda edebilir.
Röleler farklı kutup sayısında, nominal akımda ve bobin geriliminde olabilirler.
Aşağıda 24V DC bobinli 4 kontaklı bir rölenin resmini görüyoruz:
[Resmi hangi kontakların ne işe yaradığını söyleyerek açıkla]
Pako şalteler ve butonlar, elektrik kumanda devrelerinde anahtarlamada kullanılan bir elektrik ekipmanlarıdır. Farklı kutuplarda, farklı konumlarda, kalıcı veya geri dönüşlü (yaylı) olabilirler.
Aşağıda aydınlatma devresi kumandasında kullanılan bir 1-0-2 mandal buton görüyoruz:
Burada da ışıklı start butonu ve ışıklu stop butonu:
Elektrik devresinden geçen akımı doğrudan ölçmek oldukça maliyetli, zorlu ve tehlikelidir. Bundan dolayı devreden akan akımı ölçmek için akım trafoları kullanılır. Akım trafosunun primerinden akan akım, sargı oranına göre sekonderde daha düşük bir değere çevrilir. Sekonderine de uygun güçte ölçü aleti veya koruma rölesi takılır.
Akım trafolarının temel parametreleri; primer akımı, sekonder akımı, gücü, ölçüm hata sınıfıdır.
Örneğin 100/5 A 15VA Cl:0,5 bir akım trafosunun çevirme oranı 100/5 = 20’dir. Primerinden akan akımı 20’ye bölersek sekonderinde akacak akımı buluruz. 100A doyuma ulaştığı değerdir. Bunun üstündeki akımlarda kullanmamız gerekir.
15VA sekonderine bağlanacak max güçtür.
Cl:0,5 ise yaptığı çevirme sırasında %0,5 oranında bir hata payına sahip olduğu anlamına gelir.
Aşağıda bir akım trafosunu resmini görüyoruz:
Elektrik sayacı, bir tesiste tüketilen elektrik enerjisini gösteren bir ölçüm ekipmanıdır. Elektrik sayacının temel amacı tüketilen aktif enerjiyi kWh olarak tespit edip tüketiciye faturalama yapmaktır. Bazı tesislere, hem aktif enerjiyi hem de reaktif enerjiyi (kVArh cinsinden) ölçen sayaçlarda koyulabilir.
Elektrik sayacı, tüketiciye göre farklı tiplerde olabilir:
.
Aşağıdaki örnekde X/5 kombi sayaç fotoğrafı görüyoruz:
Enerji analizörü bir tesiste akım, gerilim, güç, enerji, frekans, harmonik gibi farklı elektriksel parametreleri ölçmeye yarayan bir elektrik ölçü ekipmanıdır.
Aşağıda METSEPM2230 enerji analizörünü görüyoruz:
Elektrik panosunun nominal akımı, normal koşullar altında panonun taşıyabileceği maksimum akımı gösterir. Bir panonun nominal akımını, panonun içindeki giriş şalteri, dağıtım barası ve pano içindeki kablo kesitleri belirler.
Elektrik panosunun nominal gerilimi, normal koşullar altında panonun rahat bir şekilde çalışabileceği faz faz gerilimini belirtir. Bir panonun nominal gerilimi, panonun içinde kullanılan şalt malzemelerin ve dağıtım ekipmanlarının nominal gerilim değerlerine göre belirlenir.
Elektrik panosunun izolasyon gerilimi, izolasyonda sıkıntı yaşamadan maruz kalabileceği maksimum tepe gerilimidir. Bir panonun nominal gerilimi, panonun içinde kullanılan şalt malzemelerin ve dağıtım ekipmanlarının nominal gerilim değerlerine göre belirlenir.
IP’nin açılımı “ingress protection”dır. Giriş koruması anlamına gelir. Elektrik panolarında IP koruma sınıfı, elektrik panosuna girebilecek katı (iş aleti, insan eli, toz vs) ve sıvılar (su, yağ vs.) için sağlanan korumanın derecesini belirler.
IP koruma sınıfı, iki değerden oluşur: IPXX. İlk değer katıların girişine karşı koruma derecesini berlilerken, ikinci değer sıvıların girişine karşı koruma derecesini belirler.
Aşağıdaki tabloda katı ve sıvı koruma derecelerinin anlamları bulunabilir:
Panolarda en sık kullanılan IP koruma sınıflarının anlamlarını tablodan da faydalanarak açıklayalım:
Panoya girecek katı ve sıvı maddeler pano içinde arızalara neden olabilirler. Örneğin, panoya girecek fare gibi bir hayvan, baralara temas ederek pano içinde çok büyük bir kısa devreye neden olabilir. Toz ve kir, zamanla, pano içindeki şalter, minyatür kesici, kontaktör gibi ekipmanların kontaklarında aç-kapa sırasında problemler oluşmasına neden olabilir.
Pano içine girecek su, o anda kısa devreye neden olup panoda ciddi hasara yol açabilir. Bunun dışında pano içinde temas ettiği ekipmanların uzun vadeli olarak kullanılmasının önüne geçer.
Bu nedenle, panolarda IP koruma sınıfı çok önemlidir. Pano imalatı ya da alımı yapılırken ortam koşullarına uygun IP koruma derecesi seçildiğinden emin olunmalıdır.
IK’nın açılımı “impact protection” dır. Darbe koruması anlamına gelir. Elektrik panolarında IK koruma sınıfı, dışarıdan gelebilecek mekanik darbelere karşı panonun dayanabileceği maksimum sınırı belirler.
IK koruma sınıfı, 0 ile 10 arasında değerler alabilir. Aşağıdaki tabloda IK koruma sınıfının aldığı değerlerin anlamları bulunabilir:
IK00, panonun mekanik darbelere karşı korumasız olduğu anlamına geliyorken; IK10, 20 joule (5 kg ağırlığında bir objenin 40 cm yükseklikten düşmesine eşdeğer bir güç) gücündeki bir darbeye karşı korumalı olduğu anlamına geliyor.
Elektrik panolarında en sık IK koruma sınıfı IK08 ve IK10’dur. Örneğin, Schneider Prisma panolarda IP30 olan seriler, IK08 koruma sınıfına sahiptir. IP55 olaran seriler ise IK10 koruma sınıfına sahiptir.
Panonun dış aksamının dışarıdan gelecek darbelere karşı içindeki şalt malzemeyi koruması gereklidir. Bu nedenle IK koruma sınıfının uygun değerde olması oldukça önemlidir.
Formlama; enerjili kısımlara erişim ve temasın engellenerek panoya müdahale eden kişilerin can güvenliğini sağlayan, yapılan bölmelendirme ile pano içinde oluşan arızaların diğer bölümlere ulaşmasına engel olan güvenlik önlemleri bütünüdür.
Panolarda kilitli kapı, ilk güvenlik önlemidir. Kapı açıldıktan sonra ikinci güvenlik önlemi olarak karşımıza önyüz plakaları çıkar. Ancak önyüz plakalarını çıkardığımızda enerjili kısımlarla karşı karşıya kalırız.
Form1 olan, yani herhangi bir formlaması olmayan panolarda önyüz plakaları çıkarıldığında dikkatli olmazsak elektrik şoku riskiyle karşılaşırız. Dikkatli olsak bile, o sırada oluşacak tesadüfi bir arızanın yaratacağı elektrik arkı, çok ciddi yanma ve yaralanmalara neden olabilir. Bu nedenle özellikle panoya müdahale ve revizyon olasılığını yüksek olduğu endüstriyel tesislerde, panolarda formlama yapmak tavsiye edilir.
Form2, Form3, Form4 standardında formlama yapılabilir. Form2’den başlayarak panodaki tüm enerjili uçlar izole edilir ve elektrik şoku riskinin önüne geçilir. Form2, Form3, Form4 arasındaki farklar, bölümlemesi yapılan komponentler arasındaki farklardan kaynaklanır
Genel olarak
Form4 gibi bir bölmelendirme sisteminde şalt malzemelerden birinde arıza olsa bile bunun, diğer şalt malzemelere veya diğer şalt malzemeler üzerinde çalışma yapan personele etkisi olmayacaktır. Aynı durum bara bölümünde ya da çıkışlardan birinde yaşanacak arızalar için de geçerlidir.
Daha detaylı açıklama aşağıdaki tablodan görünebilir:
[Formlama resimleri]
Elektrik panoları, bulundukları ortama göre dahili tip ya da harici tip olarak sınıflandırılırlar.
Dahili tip panolar, iç ortam panolarıdır. Bina içlerinde kullanılırlar. Muhafaza edilen bir ortamda olduklarından dolayı IP koruma sınıfının çok yüksek olmasına gerek yoktur. Genelde IP30, IP31, IP41, IP43 değerlerinden biri tercih edilir. Ortam koşullarına göre pano için havalandırma ya da pano içi ısıtma yapmak gerekebilir.
Harici tip panolar, dış ortam panolarıdır. Bu panolar kir, toz, yağmur gibi dış ortam koşullarına dayanıklı olacak şekilde imalat edilmelidirler. Bu nedenle minimum IP55, mümkünse IP65 kullanılması tercih edilmelidir.
Panolar, yağmura karşı şapkalı (çatılı) imal edilirler. Pano içi havalandırma, çatının içine konulan fan modülleriyle ve kapıya konan uygun IP derecesinde filtrelerle yapılır. Neme karşı pano içi ısıtıcı kullanmak gerekebilir. Aşırı tuzlu hava koşulları için ise pano boyasını koruyucu ekstra malzemeler kullanmakta fayda vardır.
Bir bina ya da fabrikaya ana elektrik girişinin yapıldığı elektrik panosudur. Elektrik dağıtımı tüm tesise ana dağıtım panosundan başlayarak yapılır. Genelde ana dağıtım panosu > Tali dağıtım panoları > Son dağıtım panoları > Elektrik yükleri şeklinde dağıtım yapılır. Ana dağıtım panosu bu zincirin başlangıcıdır.
Yüksek kısa devre kesme kapasiteli ana giriş şalteri ve tali panoları besleyen dağıtım şalterlerinden oluşur.
Ana dağıtım panosundan sonra elektrik dağıtımının yapıldığı alt panolara tali dağıtım panoları denir.
Örnek olarak binalarda her katın elektrik dağıtımı için bir adet tali kat dağıtım panosu kullanılır. Sanayi tesislerinde belli bir bölümdeki makina parkuru için veya aydınlatma bölümü için ayrı bir tali dağıtım panosu kullanılır.
Son dağıtım panoları, tali dağıtım panolarından beslenir. Aydınlatma, priz, elektrik motoru gibi yüklerin beslemesi son dağıtım panolarından yapılır.
Bir tesisin ana güç kaynağı elektrik dağıtım şirketi tarafından sağlanan güçtür. Bu ana güç kaynağında çeşitli nedenlerle kesintiler olabilir. Bu kesintiler durumunda tesisin elektriksiz kalması istenmiyorsa tesis, generatör gibi ayrı yedek bir güç kaynağı tarafından beslenmelidir.
Bu iki güç kaynağı arasında otomatik ve güvenli bir şekilde geçiş sağlanmalıdır. Transfer panoları ana güç kaynağındaki kesintiyi algılar, yedek güç kaynağına “çalış” sinyali verir. Yedek güç kaynağı devreye girdiğinde, ana güç kaynağından yedek güç kaynağına otomatik transferi sağlar.
Aynı şekilde ana güç kaynağı geri geldiğinde, otomatik olarak ana güç kaynağına geçişi sağlar. Yedek güç kaynağına da “durdur” sinyalini verir.
Transfer panoları birkaç şekilde yapılabilir. Genelde bu konu için özel olarak üretilmiş 1-0-2 yada 1-2 geçişli transfer şalterleri kullanılır. Bu malzemelerle, transfer tek bir şalter üzerinden gerçekleştirilmiş olur. Yalnız bu şalterlerin herhangi bir termik ya da kısa devre koruması yoktur. Sadece transfer konusunda özelleşmiştir.
Transfer için aralarında mekanik ve elektriksel kilitlemeleri yapılmış motorlu şalterler de kullanılabilir. Şalter açma yaptıktan sonra, şalterin tekrar kapama yapabilmesi için üzerine motor takılır. Bu sayede şalterin otomatik olarak kapama yapabilmesi sağlanır.
Küçük güçlerde transfer için ise kontaktörler kullanılabilir. Kontaktörlerle yapılan transferin kumanda devreleri, motorlu şalterlere göre daha kolaydır.
Senkronizasyon panosu birden fazla generatörü senkronize edip tek bir güç kaynağı haline getiren elektrik panosudur.
Yedek güç kaynağı ihtiyacının yüksek olduğu ve bu ihtiyacın tek generatör tarafından sağlanamayacağı tesislerde kullanılır. Ayrıca bir generatörde yaşanan arıza durumunda tesis yedek güç kaynağından mahrum kalmaz. Tesis, diğer generatörler tarafından beslenmeye devam edebilir.
Generatör senkronizasyon panolarında, senkronizasyonu yapılacak generatör sayısı kadar motorlu şalter kullanılır. Bu şalterlerin kumandası, bu işe uygun olarak üretilmiş senkronizasyon röleleri tarafından otomatik olarak yapılır. Kullanılan röle, senkronizasyon için aşağıdaki şartları sağlamalıdır:
Generatörlerim
aynı olmalıdır. Kullanılan röleler bu şartları sağlayacak şekilde alınan ölçümlere göre gerekli kumandayı otomatik olarak yapar.
Pompa, fan, konveyör, kompresör vs. gibi elektrik motorlarının yoğunlukta olduğu elektrik yüklerini besleyen panolara mcc panosu denir.
Mcc panoları diğer dağıtım panolarından farklı olarak motor koruma şalterleri, termik röleler, kontaktörler, frekans konvertörler, yumuşak yol vericiler, kumanda röleleri, pako şalterler ve butonlar gibi malzemelerden oluşur.
Bu malzemeler motor devrelerinin koruma ve kumandası için özelleşmiş malzemelerdir:
Motorlar nominal akımlarının üstüne çıktıklarında sargılarında arıza riski oluşur. Devrenin, belirli bir derecenin üzerindeki akım artışlarında hızlı bir şekilde kesilmesi gerekir. Bunun için motor koruma şalterleri veya termik röleler kullanılır. MCB’ler bu görevi hassas bir şekilde yerine getiremez.
Motorların çalıştır-durdur şeklindeki kumandalarını yapmak için kontaktörler, pako şalter ve butonlar gibi ekipmanlarla kullanılır.
Motorların hızının kontrol edilmesinin en etkili ve pratik yolu frekansın değiştirilmesidir. Bunun için frekans konvertörleri kullanılır. Frekans konvertörler ayrıca motorlarda tork kontrolü, enerji tüketiminde verimlilik, soft start ve stop imkanı sunar.
DDC panoları, BMS sistemlerinde otomasyonu sağlayan kontrolörleri bünyesinde barındıran elektrik panolarıdır. Binalarda HVAC, aydınlatma, geçiş kontrol gibi sistemlerin kontrölü bu panolardan yapılır.
DDC panolarının içindeki kontrolörler üzerlerinde bulunan I/O girişleri aracılığıyla sahadan gelen bilgileri toplayıp gerekli kontrol kararlarını alırlar. Birkaç örnek verelim:
Varlık sensörü, digital input girişine bağlanır. Varlık sensörü bir kişinin geldiğini algılarsa, kontrolörün gerekli digital output çıkışı enerjilenir ve o bölgeye dair aydınlatma enerjilenir.
Sıcaklı sensörü, analog input girişine bağlanır. Sıcaklık belli bir derecenin üstüne çıktığında klima çalıştırılarak ortamın soğutulması sağlanır.
Elektrik tesislerinde reaktif enerji tüketiminin yüksek olması birçok probleme yol açar:
Bu tarz problemlerin önüne geçmek için reaktif enerji tüketimini azaltmaya yarayan reaktif güç kompanzasyon panoları kullanılır. Bu panolar içinde bulunan kondansatör, şönt reaktör, kontaktör, sigorta, reaktif güç kontrol rölesi gibi ekipmanlarla şebekeden çekilen reaktif gücü sınırlarlar.
Tesiste endüktif reaktif enerji çeken asenkron motor gibi yükler ağırlıkta olduğunda bunu dengelemek için kondansatörler devreye alınır.
Tesiste kapasitif reaktif enerji çeken LED aydınlatma gibi yükler ağırlıkta olduğunda ise bunu dengelemek için şönt reaktörler devreye alınır.
Reaktif enerjinin algılanması, buna uygun olarak gerekli kondansatör ve reaktörlerin otomatik olarak devreye alınması, reaktif güç kontrol röleleri tarafından yapılır.
Elektrik dağıtım şirketleri, tüketilen elektriği ölçüp faturalamak için elektrik sayaçlarını kullanırlar. Her abonenin tüketimini ölçmek için bir adet sayaç kullanılır. Birden fazla abonenin bulunduğu binalarda, sayaçların tümünün bulunduğu elektrik panolarına, sayaç panoları denir.
Sayaç panolarının girişinde panonun tüm elektriğini veren ana giriş şalteri bulunur. Buradan tüm sayaçlar beslenir. Her bir abonenin sayacı, kendi bölümlerinde ayrıca mühürlenmiş olarak bulunur.
Mühürlü sayaç bölümleri minyatür kesici ya da şalter, kaçak akım anahtarı ya da toroid düzeneği ve sayaçtan oluşur.
Sayaçlar farklı tiplerde olabilirler:
Sayaç panoları, ihtiyaca uygun olarak yukarıda bahsettiğimiz her tipten sayaç bölümünü bünyesinde barındırabilir.
Elektrik tesislerinin veya binaların yapımı sırasında geçici elektriğe ihtiyaç duyulmaktadır. Bu geçici elektriğin dağıtımı, koruması ve kumandası için şantiye panoları kullanılır. Bu şantiye panoları, son dağıtım noktalarında üzerlerinde uygun değerlerde prizler ile üretilir.
Panoların üzerindeki prizler; matkap, kırıcı, kesici, testere, kaynak gibi el aletlerini çalıştırmak için kullanılır.
Prizler, ihtiyaca uygun olarak monofaze ya da trifaze takılabilir. 16A, 32A, 63A, 125A gibi nominal akımlardan biri tercih edilir. Şantiyedeki koşullara göre IP44 ya da IP67 gibi koruma sınıflarında tercih edilebilir.
Panolar, genellikle harici tip ve ayaklı yapılır. Taşınması kolay, dayanıklı ve hafif olması tercih edilir.
Bir elektrik panosunun imalat sürecinin basamaklarını ele alalım:
Elektrik projeleri birkaç bölümden oluşur:
Tek hat şemaları, elektrik projesinin hiyerarşik yerleşimini gösterir. Elektrik panoları ve içinde kullanılan şalt malzeme, kablolar, trafo, generatör vs. gibi ekipmanlar; bunlar arasındaki bağlantılar tek hat şemasında gösterilir.
Elektrik müteahhitleri, tek hat şemalarını pano imalatçılarına yollar. Bu tek hat şemalarına göre elektrik pano teklifleri hazırlanır. Fiyatta anlaşılması durumunda imalat süreci başlar.
Elektrik tek hat şemalarında, kullanılanacak şalt malzemenin temsili projesi çizilir. Elektrik panosunun imalatını yapmak için bu projeyi detaylandırmak gerekir.
Bunun için güç devrelerinde üç faz birden çizilir. Kumanda devreleri detaylandırılır. Kabloların, hangi şalt malzemenin hangi kontağından nereye çekileceği detaylı bir şekilde projelendirilir. Şalt malzeme, klemens, kablo etiket numaraları projeye, panoda yapılacağı gibi işlenir.
Böylece projeyi eline alan bir elektrik teknisyeni, saha elemanı ya da son kullanıcı panodaki her detayı proje üzerinde görebilir.
Elektrik tek hat şemasına bakarak, elektrik panosunda kullanılacak şalt malzemelerin keşfi çıkarılır. Bu keşfe göre kullanılacak pano boyutları belirlenir. Sonrasında bu boyutlara uygun şekilde panonun yerleşimi yapılır. Bu yerleşime pano imalat resmi denir.
Pano imalat resminde panonun ön kapıdan, ön yüz plakalı ve şalt malzeme görünür şekilde resimleri bulunur.
Pano imalat resmi sayesinde, elektrik panosunu görmeden, panonun yerleşimi ve boyutları hakkında fikir sahibi oluruz.
Elektrik panosunun malzeme keşfine ve üç hat şemasına göre satın almaları yapılır. Şalt malzemenin ve sacın satın almaları ayrı ayrı yapılır.
Elektrik projesi ve ürün satın almaları tamamlandıktan sonra panonun imalatına başlanır:
Pano imalatı tamamlandıktan sonra IEC 61439’da tariflendiği şekilde rutin test süreci başlar. Testte aşağıdaki maddeler kontrol edilir:
Pano testleri tamamlandıktan sonra panonun sevk edileceği koşullara ve müşteri talebine göre paketleme yapılır. Kapalı ağaç karkas, açık ağaç karkas, strafor + balonlu naylon şeklinde paketleme yapılabilir.
International Electrotechnical Commission (IEC), elektrik ve elektronikle ilgili bir çok bölümden oluşan, genellikle Avrupa ve Asya’da kullanılan standartlar bütünüdür.
IEC 61439, standardın alçak gerilim panoları ile ilgili bölümüdür. Alçak gerilim panolarının tasarımı, yapımı ve güncellenmesi ile ilgili yapılması gerekenleri anlatır.
IEC 61439, 5 bölümden oluşur:
Üretim sürecinde orijinal sac üreticisi, pano imalatçısı, son kullanıcı ve kontrol firmanın rolünü ve sorumluluklarını detaylı bir şekilde anlatır. Bu standarttaki şartları sağlayarak güvenli, sürdürülebilir ve dayanıklı pano imalatı yapmak mümkün olacaktır.
Elektrik panoları bu standarda tabi olabilmek için birkaç referans tasarımla birçok testten geçer:
Bu şartlar öncelikle orjinal üreticinin yaptığı panolar üzerinde yapılan testler ile sağlanır. Ardından pano üreticisinin yapacağı rutin testler ile şartların sağlandığından emin olunur.
IEC 61439 standardına uyumluluk bir elektrik panosu satın alması sırasında ilk bakılması gereken konulardan biridir. Elektrik pano üreticisinin üreteceği panonun bu standarda uyduğundan ve orjinal tasarımlardaki gibi imalat yapıldığından emin olunmalıdır.
Elektrik pano imalatından önce projelendirme ve tasarım süreci gelir. Kaliteli bir pano imalatı için pano üreticisinin bu işe ayrılmış yetişmiş bir kadrosu ve bu işe özel kullandığı yazılımları olmalıdır.
Elektrik pano projelendirmesinde en sık kullanılan yazılımlar şunlardır: Eplan, See Electrical, Autocad. Proje grubunun bu yazılımla etkili bir şekilde projelendirme yapabiliyor olması gereklidir.
Ayrıca projedeki notasyona uygun olarak etiketleme yapılabilmelidir. Elektrik şalt ekipmanı, kablolar, klemensler ve giriş-çıkış isimleri için ayrı ayrı etiketleme yapılmalıdır. Bu etiketler proje ile uyumlu olmalıdır.
Elektrik panosunda kullanılan şalt malzeme ve sac (dış aksam), panonun kalitesini belirleyen en önemli konulardan birisidir.
Kullanılan şalt malzeme güvenilir, bilindik bir marka tercih edilmelidir. Schneider, Siemens, ABB gibi markalar ilk tercih edilecek markalar olmalıdır. Eğer projede maliyetle ilgili kaygılar var ise Eaton, Legrand, LS gibi markalar da tercih edilebilir.
Projeye ve ortam koşullarına göre seçilen markanın farklı model ürünleri kullanılabilir. Scheider’da ürün seçimininden birkaç örnek verelim:
Ticari binalarda fiyat/performans oranı yüksek orta seri ürünler tercih edilebilir. Minyatür kesiciler Easy serisi, şalterler CVS serisi, kondansatörler EasyCan serisi seçilebilir. Ortam koşulları biraz daha zorlu bir sanayi tesisi içinse minyatür kesiciler Acti9, şalterler NSX, kondansatörler VarPlus serisi seçilebilir.
Acti9 minyatür kesicilerin yanına yardımcı kontak takılabilir. Trip’e geçmesi durumunda üzerindeki bir işaretle bunu gösterir. Easy serisi minyatür kesicilerde bu özellik yoktur.
NSX serisi şalterler ihtiyaca uygun farklı kısa devre kesme kapasiteleri ve açma eğrilerinde üretilirler. Projeye uygun kaskatlama ve seçilik gibi ihtiyaçları karşılayabilirler. Ayrıca haberleşme özelliklerine sahiptirler. CVS serisi şalterlerde bu özellikler yoktur.
VarPlus serisi kondansatör, EasyCan serisine göre daha ağır ortam koşullarında çalışabilirler ve daha uzun ömürlüdürler.
Yukarıdaki örneklerde görüldüğü gibi ürün kalitesinden ödün vermeden, ihtiyaca ve bütçeye uygun ürün seçimleri aynı marka içerisinde de yapılabilir.
Aynı şekilde kullanılacak sacın üreticisinin ilgili standartları sağlandığından emin olunmalıdır. Yapılan tasarımların sac üreticisinin tasarım rehberine uygun olması gereklidir.
Elektrik panosunun tamamında topraklama sürekliliğin sağlandığından emin olmalıdır. Aksi durumda elektrik şoku riskiyle karşı karşıya kalınır.
Elektrik panosu yetkisiz personelin panoya müdahalesini engelleyecek şekilde uyarıcı levha ve etkiletlerle donatılmış olmalıdır. Ayrıca kapılar kilitlenebilir olmalıdır.
İkinci bir güvenlik önlemi olarak kapı açıldığında karşımıza ön yüz plakaları çıkmalıdır. Ön yüz plakaları enerjili kısımlara doğrudan dokunma şansımız olmadan şalt malzemeyi görmemizi ve kumanda edebilmemizi sağlar.
Panoda personel güvenliğini artıracak şekilde yapılabilecek Form1, Form2, Form3, Form4 gibi formlama seçenekleri olmalıdır.
IEC 61439 standardında belirtildiği gibi rutin test süreci zorunluluktur. Pano imalatı tamamlandıktan sonra her bir pano, standartta belirtilen şekilde testlere tabi tutulmalıdır. Panonun projede belirlendiği şekilde çalıştığından emin olunmalıdır.
Elektrik panosu üreticisinin test sürecinin ciddiye alması, bunun için ayrı bir ekip bulundurması, imalat alanında ayrı bir test alanı bulundurması kaliteli pano imalatı açısından çok büyük önem arz eder.
Kurumsal yapıya sahip, süreçlerinin planlı bir şekilde takip eden firmaların kaliteli ve hızlı çözümler üretme olasılıkları daha yüksektir. Bunun için firmanın ISO9001 gibi bir kalite belgesine sahip olup olmadığı sorgulanabilir. Firma sadece belgeye sahip olmakla yetinmemelidir. Kalite standartlarını aktif olarak uyguluyor olmalıdır.
Deneyimli bir kadroya sahip olmak birçok avantaja sahiptir. Birbirinin benzeri işleri yapmanın getirdiği deneyim sayesinde deneyimli bir personel daha kaliteli ve verimli imalat yapma şansı daha yüksek olur. Karşılaşılabilecek olası problemleri daha hızlı bir şekilde çözebilirler.
Birçok firmanın standart garanti süresi 2 yıldır. Firmanın bunu sağladığından emin olunmalıdır.
Firmanın kullandığı şalt malzemede bir problem yaşanması durumunda şalt malzeme üreticisinin ürünün arkasında durup durmadığı araştırılmalıdır.
Pano imalatı sonrasında sahada bir problem yaşanması durumunda elektrik pano üreticisinin soruna müdahale edebilecek kapasiteye sahip olup olmadığı kontrol edilmelidir.
Elektrik panosunun dayanıklılığı birkaç maddeye bağlıdır:
Harici tip bir pano için galvaniz sac seçilmeli, sızdırmazlığı sağlamak için contalaması düzgün yapılmalıdır. Pano yağmura karşı çatı ile korunmalıdır. Havalandırma çıkışları yağmur almayacak şekilde dizayn edilmelidir.
Aşırı tuzlu ya da asidik bir ortamda galvaniz sac yeterli olmayacaktır. Ortama uygun kalitede paslanmaz sac tercih edilmelidir.
Örneğin tüm seçimler düzgün yapılsa bile kullanılacak kalitesiz bir şalter pano ömrünü kısaltabilir. Açma yapması gereken bir kısa devreyi açamazsa tüm pano zarar görebilir.
Bu koşullara göre bir panonun ortalama ömrü, ciddi bir problem yaşanmadıkça, 25-40 arasında olacaktır.
Doğru elektrik pano üreticisini seçmenin ilk adımı, firmanın yukarıda da bahsettiğimiz pano üretimini kaliteli hale getiren şartları sağlamasıdır. Bunun dışında bakılabilecek birkaç maddeden daha bahsedelim:
Pano üreticisinin bilindik bir markanın partneri olması, son kullanıcı için birçok avantajı bünyesinde barındırır:
Elektrik pano üreticisinin geçmiş referanslarına bakmak, firmanın deneyimi ve güvenilirliği hakkında bilgi verecektir.
Seçilecek firmanın
aranacak kriterlerden olmalıdır.
Yapılacak işin siparişi geçilmeden önce, pano imalatçısının fabrikasını gezmek faydalı olacaktır.
İmalat alanını, test alanını, depoyu, ofisleri gezip vereceğimiz işi bitirmek için gerekli yeterliliğe sahip olduğundan emin olmak gerekir.
Aynı zamanda herhangi bir finansal sıkıntı yaşamadığından, işi bitirebilecek finansal güce sahip olduğundan emin olunmalıdır.
Yapacağımız işe uygun kalitede üretim yapan, deneyimli, iyi referanslara sahip bir firma seçmek önemlidir. Ancak bir o kadar önemli bir konu da, kaliteli imalata, uygun fiyatla ulaşmaktır.
Fiyat / Performans oranı yüksek ürünleri tedarik etmek için aşağıdaki kontrolleri yapabiliriz:
Yukarıdaki örneklerde de görüldüğü gibi fiyatı düşürmek için elektrik panolarında değiştirilebilecek bir çok özellik ya da ekipman vardır. Yalnız bu tarz değişiklikleri yaparken proje, şartname, güvenlik ve kaliteden ödün verilmemesine dikkat edilmelidir.
Elektrik panoları yerleşimi, panonun bulunduğu tesise göre değişir.
Endüstriyel tesislerde, genelde ana dağıtım bölümü için ayrı bir elektrik pano dairesi bulunur. Tali dağıtım, mcc, son dağıtım vs. gibi panolar mimari plana göre makinelere ve yüklere en yakın, en uygun yere yerleştirilir. Mimari planın yapısına ve makine parkuruna göre panoların yeri değişecektir.
Binalarda ana dağıtım panoları, genelde binaya kablo girişinin yapıldığı bodrum katlarında bulunur. Her kattaki şaft odasında kat dağıtım panosu, dairelerde & ofislerde de kendi son dağıtım panoları bulunur.
Bir tesisin imalatı tamamlandıktan sonra yapılan elektrik işlerine dair as built projeler hazırlanır. As built projelerdeki kolon şemalardan, tesisin son durumunda, elektrik dağıtımının nasıl yapıldığını, hangi panonun ve hangi yükün nereden beslendiğini görürüz.
Mimari üzerine işlenmiş elektrik projelerinde de elektrik ekipmanının yerleşimi görünür. Bu projelere bakarak elektrik panolarının yerlerini görebiliriz.
Elektrik panolarında veya içindeki elektrik ekipmanında çevresel etmenlerin etkisiyle zamanla paslanma, aşınma, eskime gibi problemler oluşabilir. Bu problemler ekipmanın arıza yapmasına ya da hatalı çalışmasına neden olabilir. Bu nedenle elektrik panolarının 1-2 yılda bir bakımının yapılması tavsiye edilir.
Elektrik panolarına rutin bakımları yapılırsa içinde bulunduğu koşullara göre ömürleri 25-40 yıl arasıdır.
Bu süreyi panonun bağlı olduğu şebeke ve beslediği yükler de değiştirebilir. Bağlı olduğu yüklere bağlı olarak pano üzerinde yaşanan kısa devre, aşırı akım, yüksek-düşük gerilim gibi arızalar sonucu şalterlerin yaptığı açmalar da bu süreyi değiştirebilir. Ya da şebekede yüksek-düşük gerilim, gerilim harmoniği gibi problemler de panonun ömrünü kısaltabilir.
Elektrik panolarının fiyatı; pano tipine, panonun kullanılacağı yere, içinde kullanılacak malzemeye ve elektrik projesine göre değişir. Bunun için elektrik projesine göre elektrik pano imalatçılarından fiyat teklifi almak gerekir.
Elektrik panosunda yaşanabilecek olası problemleri ve çözümlerini sıralayalım:
Bu durumda anahtarın attığı sırada hangi cihazın devrede olduğuna bakmak gerek. Bu cihazda veya bağlantısında bir problem olup olmadığı kontrol edilmeli. Problem varsa düzeltilip artık akım anahtarı tekrar devreye alınmalıdır. Hemen tekrar atıyorsa problem çözülememiş demektir. Daha deneyimli bir personelden destek almak gerekir.
Bu durumda şalterin attığı sırada hangi cihazların devrede olduğuna bakmak gerek. Cihazlardan bazılarını devreden çıkarıp şalteri tekrar devreye aldığımızda şalter atmıyorsa şalter aşırı akımdan (aşırı yüklenme) dolayı atmış demektir. Bu durumda yapılacak olan aşırı yüklenmeye neden olan yükleri mümkünse başka bir hatta aktarmaktır. Ya da elektrik panosunda revizyon yapmak gerekir.
Diğer problem nedeni de kısa devredir. Şalterin açma yaptığı sıradaki yükler kontrol edilip şalter tekrar devreye alınmalıdır. Şalter hemen tekrar atıyorsa problem çözülmemiş demektir. Daha deneyimli bir personelden destek almak gerekir.
Bu durum yangın riski taşımaktadır. Zaten böyle bir hasar oluşması durumunda panodan yanık kokusu gelecektir. Bu durumda yetkili bir personel haber verilmelidir. Arızanın nedeni anlaşılıp hasarlı ekipman doğru ekipmanla değiştirilmeli ve pano yeniden devreye alınmalıdır.
Elektrik panolarının nominal çalışma gerilimleri 50V üzerindedir. Dolayısıyla insanlar için elektrik şoku riski taşımaktadır. Elektrik şoku, yaralanma ve ölüm gibi durumlara maruz bırakabilir. Bundan dolayı elektrik panosu çevresinde gerekli güvenlik önlemlerinin alınması gerekir:
Pano içinde bir bölüm enerjiliyken çalışma yapmak gerekiyorsa arıza durumunda oluşabilecek ark flashına karşı uygun, PPE (personal protection equipment) ekipmanının giyilmesi gerekir.