iklimlendirme-soğutma elektriği

İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
BÖLÜM
KONDANSATÖRLER
AMAÇ: İklimlendirme ve soğutma kompresörlerinde kullanılan kalkış (ilk hareket) ve
daimi kondansatörleri seçebilme ve bağlantılarını yapabilme.
Kondansatörler
91
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
BÖLÜM-7 KONDANSATÖRLER
7.1. KONDANSATÖR
Kondansatörler elektrik enerjisini depolamak ve gerektiğinde depoladığı enerjiyi
kullanmak amacıyla devreye bağlanan elektriksel elemanıdır. Karşılıklı duran ve aralarında
fiziksel bir temas olmayan iki ayrı plaka ve plakalara bağlı iki ayrı iletken telden oluşurlar.
Genellikle sembolü C harfidir. Her bir plakaya elektrot denir. Şekil 7.1’ de kondansatörün
temel yapısı ve genel devre sembolü verilmiştir.
Şekil 7.1 Kondansatörün genel yapısı ve genel devre sembolü
Kondansatör Ölçümü ve Dikkat Edilecek Noktalar: Kondansatörlerin güvenirlilik
muayenesi avometrenin Ω kademesinde yapılır. Yapılan işlem esasta, ölçü aletinin içindeki
pil voltajı ile kondansatörün sızdırmazlığı kontrol edilir. Ayrıca akım depolama kabiliyetinin
kontrolü ampermetre ile yapılmalıdır. Ölçüm yapılmadan önce kondansatörün, boş
olduğundan emin olunmalıdır. Gözle yapılan muayenede ise, kondansatörün arka tarafı şişmiş
ise, genelde kondansatörün arızalı ya da kısa sürede arızalanacağı sonucuna varılır.
92
Kondansatörler
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
Şekil 7.2. Kondansatörün muayenesi
7.2 MOTOR ÇALIŞMASINDA KONDANSATÖRÜN GEREKLİLİĞİ
Kondansatörler motorların ilk hareketinde normal yük döndürme momentini 3.5 ile 4.5
katına kadar artırabilirler. Kalkış kondansatörlü motorların diğer bir üstünlüğü yardımcı sargı
üzerinde bulunması nedeniyle motorun ilk hareketinde şebekeden çektiği akımı azaltmasıdır.
Yalnız kalkışta akımda görülen bu azalma hiçbir zaman motorun kalkma momenti
karşılayacak değerde değildir. Kapasitörler özelliği gereği şebekeden çektikleri akımı
üzerlerine depolayarak sisteme geri verirler. Bu nedenle kapasitörler akımın gerilimden
elektriksel olarak ileride olmasını sağlarlar. Yani akımı, gerilimden 900 ileride olacak şekilde
bir faz farkı oluştururlar. Oluşan faz farkı motorun ilk harekete geçmesinde yüksek tork
meydana getirir. Elde edilen bu yüksek tork, motorun ilk hareketinde ve yük altında daha
rahat çalışmasını ve direnç noktalarını kolaylıkla aşmasını sağlar.
Şekil 7.3 Kondansatörün oluşturduğu faz farkı.
Kondansatörler
93
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
7.3. KONDANSATÖR SEÇİMİ
Yardımcı sargılı kondansatörsüz bir motoru, ilk hareket kondansatörlü bir motor
haline dönüştürebilmek için tablo 7,1’den uygun bir kapasitör belirlenmesi gerekir. Motor
gücü dikkate alınarak belirlenen kapasitör yardımcı sargı devresine seri bağlanıp gerekli
dönüşüm gerçekleştirilir. Yardımcı sargılı motorlarda kullanılan ilk hareket kondansatörleri
kısa süreli devrede kalacak tarzda ve genellikle elektronik kondansatörlerdir. Bu
kondansatörler uzun süre devrede kalırlarsa patlayabilirler.
Çizelge-7.1 220 Volt şebeke geriliminde motor güçlerine göre kondansatör seçimi
Güç (Hp)
Güç (kW)
Kapasite(mikro Farad)
0. 35
0. 25
43-53
0. 40
0. 30
53-64
0. 50
0. 35
64-77
0. 55
0. 40
72-88
0. 70
0. 50
88-108
0. 80
0. 60
108-130
0. 90
0. 70
124-149
1. 10
0. 80
145-175
1. 20
1. 00
161-193
1. 30
1. 10
189-227
1. 50
1. 20
216-259
1. 75
1. 30
233-280
Motor için kullanılacak kondansatörün seçimini aşağıdaki formül ile bulabiliriz.
V = Motorun çalışma voltajı
I = Motorun şebekeden çektiği akım
Örnek: Çalışma gerilimi (V) = 220 Volt ve şebekeden çektiği akım (I) = 5.6 Amper olan bir
split klima kompresörü için kullanılacak kondansatör ne olmalıdır?
Çözüm: C = (2650x5.6) / 220 =67,454 µF (mikrofarad) olmalıdır.
Çizelgeden 64-77 µF kondansatör seçilmiştir.
94
Kondansatörler
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
7.4. KONDANSATÖR TİPLERİ
En çok kullanılan kondansatör tipleri: Kâğıt, seramik, polystyrene film, mika’dır.
Klimanın kontrol kartında DC, iç ve dış ünite fan motorlarında ve kompresörde AC
kondansatörler kullanılmaktadır. İç ünite fan motorunda ilk hareket, dış ünite fan motoru ve
kompresör için daimi devre kondansatörleri kullanılır. Küçük güçteki buzdolabı ve küçük
soğutma sistemlerinde ilk hareket kondansatörü kullanılır. Sistemin gücü arttıkça ilk hareket
ve daimi devre kondansatörlerini birlikte kullanılması gerekir.
Şekil 7.4 İlk hareket (start) ve daimi (çalışma) kondansatörleri
7.4.1. İlk Hareket (Start) Kondansatörü
Üzerinde akım depolayarak ilk hareket esnasında yardımcı sargıda faz farkı yaratarak
motorun yüksek momentle kalkışını sağlar. İlk hareket kondansatörlerinin plaka kalınlığı ince
ve kullanıldığı elektrik morunun yardımcı sargısının sarım sayısı (spir) daha fazladır. Genelde
elektronik kondansatörler kullanıldığından devrede uzun süre kalmaları hem kondansatör hem
de yardımcı sargı içim uygun değildir.
7.4.2. Daimî (Çalışma) Kondansatörü
Ana ve yardımcı sargılar arasında faz farkı oluşturarak motorun daha düzenli
çalışmasını sağlar. Daimi devre kondansatörlerinin plaka kalınlığı ilk hareket kapasitörüne
göre daha kalın kullanıldığı elektrik morunun yardımcı sargısının sarım sayısı (spir) daha
Kondansatörler
95
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
azdır. Şekil 7.5’de görüldüğü gibi klimanın kapasite değeri büyüdükçe sargı omik dirençleri
küçülecektir. Bu nedenle kullanılacak kapasitörün kapasitesi yükselecektir.
Şekil 7.5 İlk hareket (start) ve daimi (çalışma) kondansatörü
7.5. KONDANSATÖRLERİN ARIZALANMA NEDENLERİ
İklimlendirme ve soğutma sistemlerinde kullanılan kondansatörlerin sık karşılaşılan
arızalanma nedenleri aşağıda listelendiği gibidir:
 Hat voltajındaki aşırı yükselme ve düşme
 Kontakları ark yapmış yada tam temas etmeyen kumanda anahtarı
 Çeşitli arızalar sebebiyle motorun aşırı akım çekmesi
 Uzun zaman çalışma neticesinde motorun aşırı ısınarak sıcaklığın kondansatörü
etkilemesi
 Motor yataklarının ve rulmanların rotorun dönüşünü zorlaması
 Uygun değerde olmayan kapasitede kondansatör kullanımı
 Kapasitörün çalışma voltajının şebeke voltajına uymaması
 Çevre şartlarının aşırı ısınarak kondansatörü çalışma sıcaklığının üzerine çıkartması.
 Bağlantı noktalarındaki gevşeme ve ısınma ve oksidasyon
 Kullanılan yer ve sisteme uygun tipte kondansatör seçilmemesi
 Kapasitörün bağlı olduğu motorun çok sık devreye girip çıkması
7.6. KONDANSATÖR DEĞİŞİMİNDE DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN NOKTALAR
Arızalı olan kondansatör yenisi ile değiştirileceği zaman sağlıklı sonuç elde edebilmek
için aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
 Kondansatör voltaj seviyesi ile takılan kondansatör kapasitesi aynı olmalıdır.
 Mümkün olduğunca orijinal kondansatör kullanılmalıdır.
96
Kondansatörler
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
 Kapasiteye uygun kesitte kablo seçilerek, kablo pabucu ile kondansatör
bağlantısının sıkı geçme olmasına dikkat edilmelidir.
 Kablodan kesilerek kondansatör değişimi gerçekleştirilecekse mutlaka kablolar
lehimlenmeli ve lehimin soğuk lehim olmamasına dikkat edilmelidir.
 Kondansatörler ile herhangi bir işlem yapmadan önce mutlaka dirençle deşarj
edilmelidir.
 Kondansatör değişimlerinde kondansatör cihaz içerisinde boşta bırakılmamalıdır.
Kondansatör şase tespit somunu ya da tespit kelepçesi ile orijinal yerine sabitlenmelidir.
 Topraklama bağlantısı varsa kapasitör gövdesi topraklanmalıdır.
 Ölçü aleti ile ölçme yapılmadan önce kapasitör uygun şekilde deşarj edilmemelidir.
 Deşarj işleminde plaka uçları kısa devre edilmemelidir. Bu işleme maruz kalmış
kondansatör plakaları zarar görebilir.
 Kondansatör kapasite değeri, sökülen kalkış kapasitörü değerinin %10 toleransı
içinde olabilir.
 Kondansatör kapasite değeri, sökülen daimî kapasitör değerinin %10 fazlası
olabilir.
7.7. KONDANSATÖRLERİN BAĞLANTI ŞEKİLLERİ
Kondansatörler seri paralel veya karışık olarak bağlanabilir.
a) Seri Bağlantı:
Bu bağlantıda kondansatörler birer ucundan birbirine eklenmiştir. Her kondansatör
üzerine farklı gerilim düşer. Seri bağlanmış kondansatörlerin dayanma gerilimi yüksektir.
Toplam kapasite (CTOPLAM) ise: 1 / CTOPLAM= (1 / C1) + (1 / C2) + ….. + (1 / Cn)
şeklinde hesaplanır.
Şekil 7.6. Seri bağlantılı kondansatörler
Örnek: Aşağıdaki şekilde verilen seri bağlı kapasitörün A-B uçları arasındaki toplam
değeri kaç µF’dır.
Çözüm:
1 / CTOPLAM= (1 / 15µF) + (1 / 25µF) + (1 / 100µF) buradan CTOPLAM=8.571µF bulunur.
Kondansatörler
97
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
b) Paralel Bağlantı
Kondansatörlerin paralel bağlantı hesaplamaları, dirençlerin seri bağlantı hesaplarıyla
aynıdır. Yani paralel bağlı kondansatörlerin toplam kapasite değeri her bir kondansatörün
kapasite değerinin toplanmasına eşittir. Paralel bağlı kondansatörlerin toplam kapasite
değerini hesaplamak için:
CTOPLAM = C1 + C2 + ….. +Cn formülü kullanılır.
Şekil 7.7 Paralel bağlı kondansatörler
Örnek: Aşağıdaki şekilde verilen paralel bağlı kapasitörün A-B uçları arasındaki
toplam değeri kaç µF’dır.
Çözüm:
CTOPLAM= 15µF + 25µF + 100µF
CTOPLAM= 140 µF bulunur.
7.7.3. Karışık Bağlantı:
Bu bağlantıda kondansatörler seri ve paralel olarak bağlanmıştır. Toplam kapasite (CTOPLAM)
ise tüm devre seri devre ya da paralel devre şekline dönüştürülerek bulunur.
Şekil 7.8 Karışık bağlı kondansatörler
98
Kondansatörler
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
Örnek: Aşağıdaki şekilde verilen karışık bağlı kapasitörün A-B uçları arasındaki
toplam değeri kaç µF’dır.
Çözüm:
C2,3TOPLAM =C2+C3 = 25µF + 100µF
1 / CTOPLAM= (1 / 15µF) + (1 / 125µF)
CTOPLAM=13.392µF
7.8. MOTORLARA KONDANSATÖR BAĞLANTI ŞEMALARI
Soğutma sistemlerinde kompresörleri harekete geçirmek için ilk kalkışta oldukça
yüksek bir torka ihtiyaç duyulur. Soğutma sistemdeki basınç farkları ve diğer nedenlerle
gerekecek ek güç sistemde dolaşan soğutucu akışkan harekete geçtikten sonra gerekmez. Bu
amaçla sistemin normal çalışmasındaki tork dikkate alınarak ilk kalkışta ilave tork sağlayacak
kapasitör(kondansatör) kullanılır. Bu kapasitöre ilk kalkış kapasitörü (kondansatörü) denir.
Sistem kalkıştan sonrada tork istiyorsa çekilen akımı azaltmak için daimi devre
kapasitörü(kondansatörü) kullanılır. Sistemin durumuna göre ilk hareket ve daimi devre
kondansatörleri birlikte kullanılır. Daimi devre kondansatörlü sistemlerde yardımcı sargı daha
Kondansatörler
99
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
kalın sarılır. Şekil 7.9‘da yardımcı sargı ile yol vermede sistem elemanları ve kapasitörler
gösterilmiştir.
Şekil 7.9 Yardımcı sargılı ilk hareket.
7.8.1. Yardımcı Sargılı ve Kalkış (İlk Hareket) Kondansatörlü Motorlar
Bir fazlı yardımcı sargılı motorun kondansatörlü olanıdır. Yardımcı sargıya bir
kondansatör seri olarak bağlanırsa, yardımcı sargıdan geçen akım kondansatörün etkisi ile
gerilimden ileride olur. Şekil 7.10’da yardımcı sargılı ve kalkış kondansatörlü 1 Fazlı
Asenkron motorun bağlantı şeması görülmektedir. Bu tip motorlar, bir fazlı yardımcı sargılı
motorun yardımcı sargısına bir kondansatörün seri bağlanmasıyla oluşur. Termik çıkışı ana
sargı ve röle bobini üzerinden geçen faz ana sargı üzerinde bir manyetik alan oluşturur. Ancak
bu alanın etkisiyle kompresör kalkış yapamaz. İlave bir manyetik alana ihtiyaç vardır. Bu
ilave manyetik alan yardımcı sargı üzerinde oluşur. Röle bobininde oluşan alanın etkisiyle
nüve yukarı doğru çekilir ve kontaklar kapanır. Yardımcı sargı ve ilk hareket kondansatörü
devreye girer. Yardımcı sargı ve ilk hareket kondansatörünün devreye girmesiyle oldukça
yüksek kalkış momenti üretilir. Yardımcı sargının devreye girmesiyle, oluşan ilave manyetik
alanın etkisiyle kompresör kalkışını yapar. Kompresör kalkışını yaptıktan sonra ana sargı
üzerinde oluşan ters indüksiyondan dolayı çekilen aşırı akım normale düşer. Röle bobininde
oluşan manyetik alan nüveyi yukarda tutamaz. Nüve aşağı düşer. Kontaklar açılır ve yardımcı
sargı ve ilk hareket kondansatörü devreden çıkar. Kompresör ana sargı üzerinden çalışmaya
devam eder. İlk kalkışta normalde çekilen akımın 4-5 katı fazla akım çekilir. Bu akıma
demeraj akımı denir.
100
Kondansatörler
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
Şekil 7.10 Yardımcı sargılı ve ilk hareket kondansatörlü bir fazlı motorun prensip şeması
7.8.2. Yardımcı Sargılı ve Daimi Kalkış Kondansatörlü Motorlar
Şekil 7.11’de prensip şeması verilen yardımcı sargılı ve daimi kondansatörlü bir fazlı
motorun şekli görülmektedir. Bu tip motorlarda yardımcı sargı ve ona seri bağlı olan kapasitör
startta ve çalışmada devamlı devrede kalır. Kondansatör devamlı devrede kalacak tipte
yapılmış, yağlı kağıt kapasitördür. Bu motorlarda yardımcı sargıyı devreden ayırmaya gerek
yoktur. Bundan dolayı bu motorlara daimî ayrık kapasitörlü (PSC: Permanent Split Capacitor)
adı verilmektedir. İlk kalkınma momenti biraz düşük %50 % 100 tam yük momenti
civarındadır. Burada kullanılan kapasitör hem yol alma momentini yükseltir hem de çalışma
anında güç katsayısını 1’e yaklaştırır. Daimi kapasitörlü motor çok düzgün ve sessiz çalışır.
Genellikle vantilatör, aspiratör, brülörle, split kompresörleri ve sessiz çalışmanın arzu edildiği
yerlerde kullanılırlar.
Kondansatörler
101
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
Şekil 7.11 Yardımcı sargılı ve daimi devre kondansatörlü bir fazlı motorun prensip şeması
7.9. Yardımcı Sargılı, İlk Hareket ve Daimi Kondansatörlü Motorlar
Şekil 7.12’de prensip şeması verilen yardımcı sargılı-kalkış ve daimi kondansatörlü bir
fazlı asenkron motorun senkron hız-moment karakteristiğinde sadece devamlı kondansatörlü
çalıştırıldığında momentin düşük olduğu ve yol alma kondansatörü ile beraber
çalıştırıldığında ise kalkış momentinin yüksek olduğu görülür. Ayrıca kalkış kondansatörü,
devre dışı kaldıktan sonra moment bir miktar düşmektedir. Bu tip motorlarda yardımcı sargı
ve ona seri bağlı kondansatör, motorun çalıştığı süre içerisinde sürekli devrede kalır. Bu
motorlar, özel amaçlı yerlerde kalkınma momentinin düşük; normal yük momentinin yüksek
olduğu yerlerde kullanılır.
102
Kondansatörler
İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri
Şekil-7.12 Yardımcı sargılı-ilk hareket ve daimi devre kondansatörlü bir motorun
prensip şeması
Kondansatörler
103