Minyatür Devre Kesici (MCB) Nasıl Çalışır?

Temel prensip, 1924’te Hugo Stotz tarafından patentlendirilen ilk “elektromanyetik devre kesiciye” dayanmaktadır. O zamandan beri, MCB’ler Hugo Stotz’un bu buluşunu sürdürerek daha da gelişmiştir.


Şekil 1: Hugo Stotz – İlk Minyatür Devre Kesici

Kısaca: Kabloları, cihazları aşırı yüklerden ve kısa devrelerden korur. Bir MCB’nin içine baktığımızda bunun nasıl çalıştığını görebiliriz.

Aşırı yük akımı, bir devreye birden fazla cihaz bağlandığında devrenin kablosundan çekilen akımın artmasıyla meydana gelir. Örneğin, bir evde elektrik süpürgesi, ütü, kurutma makinesi aynı anda aynı linyede çalıştırılırsa aşırı yük akımı meydana gelir ve devrede bağlı olan MCB, enerjiyi keserek kablolardaki ve terminallerdeki aşırı ısınmayı önler. Bu aşırı ısınma önlenmezse yangına bile sebep olabilir.

Şekil 2: Günümüzde minyatür devre kesiciler

Aşırı yük koruması, MCB’lerde akımın geçtiği (sarı alan) bimetal şeritler tarafından sağlanır. Nominal akım -devre kesicinin tasarlandığı ideal akım- biraz yükselirse, bimetal şeritler daha fazla ısınır ve belli bir süre sonra bu, açma mekanizmasının açılmasına neden olur.

Şekil 3: MCB iç mekanizması

Kısa devre, elektrik devresinde veya devredeki cihazda meydana gelen hatadan kaynaklanır. Faz ve nötr iletkenleri arasında doğrudan bir bağlantı olduğunda oluşur. Tamamlanan bu hatalı devrede herhangi bir direnç olmadan, elektrik akımı devrenin etrafında bir döngü içinde çok küçük bir zaman diliminde binlerce defa oluşur. Kısa devre aşırı yükten çok daha tehlikelidir. Çünkü hızı ve büyüklüğü farklı olabilir.

Kısa devre koruması, MCB’lerde elektromanyetik bobinde (yeşil alanda) bulunur. Kısa devre durumunda, akım çok keskin bir şekilde yükselir. Bobin hem anahtarlama mekanizmasını harekete geçiren hem de kontakları hızlı bir açma mekanizması aracılığıyla açan bir manyetik alan oluşturur. Herhangi bir kısa devre durumunda kontakların açılması için hızlı serbest bırakılma, kısa devre enerjisinin minimum seviyede tutulmasına yardımcı olur. Bu sayede tellerdeki gerilme mümkün olduğunca düşük tutulmuş olur.

Kısa devre veya aşırı yüklenme durumlarının ikisinde de, kapatma işlemi MCB’nin kontakları arasında bir elektrik arkına neden olur. Bu elektrik arkı biz devrenin ayrılmasını isterken tersi gücü oluşturur. Bu arkın söndürülmesi için (Arklar birkaç bin santigrat dereceden daha yüksek sıcaklığa sahiptir.) kontaklardan uzağa, ark oluklarından yönlendirilip ve ön hazne plakaları ark odasına (mavi alan) geçirilmelidir. Eskiden güçlü olan elektrik arkı, sürüş voltajı yeterli olmayacak seviyeye (25V ve aşağısı) inene kadar birkaç küçük yay içerisine ayrılır.

Ark olukları aşırı yük veya kısa devre olayının kesilmesi sırasında ark enerjisini sınırlar ve dağıtır.

MCB’ler insanları elektrik çarpmasına neden olan toprak kaçağı konusunda koruma yapmazlar, koruma yapabilmesi belli şartların oluşması gerekir. Toprak arızaları için farklı cihazlar kullanılmalıdır.