TRANSFORMATÖRLER
Tanımı ve Çalışması: Trafolar hareket etmeyen elk. Makinaları olup belli bir gerilimdeki elektrik enerjisini diğer bir gerilimdeki enerjiyi çevirmeye yararlar. Özellikle enerji iletiminde rolleri çok büyüktür. Bir ve üç fazlı olarak kullanılırlar. Trafoların en büyük özelliği diğer elektrik makinalarına göre veriminin yüksek olmasıdır. Çünkü hareket etmeyen elektrik makinası olduğundan sürtünme ve rüzgar kayıpları yoktur. Verimleri %99,5 a kadar yükseltilebilmiştir. Kullanıldıkları yer neresi olursa olsun prensip bakımından daima aynıdırlar ve genel olarak bir diğerine ve toprağa karşı izole edilmiş iki sargı ile üzerlerinde taşıyan demir çekirdeklerden oluşurlar. Uyarılan sargıya primer diğerine sekonder denir. Trafolar yükseltici ve alçaltıcı olmasına göre primer gerilimi sekonderden büyük veya küçük olabilir.
Generatör çıkış gerilimleri 0,4 – 3,3 – 6,3 – 10,6 – 13,0 – 14,7 – 15,8 – 35 kv. değerlerindedir.
Bu gerilimler enerjinin uzak yerlere taşınmasını sağlayacak kadar büyük değildir. Enerji hatlarındaki kayıpların büyük olmaması için gerilimin büyütülmesi gerekir. Gerilimlerin büyütülmesi ise transformatörler ile mümkün olmaktadır. İletim gerilimleri ise orta – yüksek – çok yüksek olarak üçe ayrılır.
Orta gerilim : 6,3 – 10 – 15 – 20 – 33 – 45 – 66 Kv.
Yüksek gerilim : 110 – 154 – 220 Kv.
Çok yüksek gerilim: 380 – 500 – 750 Kv.
Bu gerilimlerin yanı sıra 3-5-8-12-24-48-110-220-380 v. Gibi küçük gerilimlere de ihtiyaç duyulmaktadır.
TRAFOLARIN SINIFLANDIRILMASI
1. Manyetik Nüvenin yapılış şekline göre
a) Çekirdek Tipi
b) Mantel Tipi
c) Dağıtılmış Tip Nüveli
2. Faz Sayısına Göre
a) Pr. ve Sek.i aynı faza sahip olanlar
b) Pr. ve Sek.i farklı faza sahip olanlar
3. Soğutma Şekline Göre
a) Kuru Trafolar (Yağsız Trafolar)
c) Yağlı Trafolar
4. Kuruluş Yerine Göre
a) İç Tip Trafolar (Yapı İçi veya Dahili Trafo)
b) Açık Hava Tipi Trafolar (Harici Trafo)
5. Sargı Tipine Göre
a) Silindirik Sargılı
b) Dilimli Sargılı
6. Çalışma Prensiplerine Göre
a) Sabit Gerilimli (Şebeke Güç Dağıtım Trafoları Gibi)
b) Sabit Akımlı
7. Sargı Durumlarına Göre
a) Yalıtılmış Sargılı (Normal İki Sargı)
b) Oto Trafoları
8. Soğutucunun Cinsine Göre
a) Hava Soğutmalı
b) Yağ Soğutmalı
c) Su Soğutmalı
9. Kullanış Amaçlarına Göre
a) Güç Trafoları
b) Ölçü Trafoları (Akım ve Gerilim Trafosu Gibi)
c) Çeşitli Aygıt Ve Makinalarda Kullanılan Trafolar (Kaynak, Radyo, Güvenlik…..)
Trafoların Çalışma Prensibi: Trafoların sargılarından geçen bir AA. Sistemin elektromanyetik indiksiyon etkisiyle öteki sargıdan aynı frekansta fakat farklı şiddet ve gerilimde başka bir akım sistemine dönüştüren statik (hareketsiz) bir elektrik makinasının Primer sargıda A.C. uygulandığında meydana gelen manyetik alan sac nüve üzerinden devresini tamamlar. A.C.’nin her an yönü ve şiddeti değiştiğinden manyetik alanında yönü ve şiddeti değişir.Dolayısıyla lens kanununa göre aynı nüve üzerinde sargılı olan primer sargıda bir manyetik alan dolayısıylada bir A.C. indüklenir.Böylece iki sargınında elektriki hiçbir bağlantısı olmadığı halde manyetik indüksiyon ikinci devrede bir gerilim oluşturur.
Manyetik Nüve:
1. Çekirdek Tip Nüve: Trafonun sargıları manyetik nüveyi kavrayacak veya kuşatacak şekilde yapılmışsa çekirdek tip nüveyi oluşturur.Çekirdeğin sargıları üzerinde taşıyan kısmına bacak, bunların alt ve üst kısımlarını birleştiren parçalara da boyunduruk denir.
2. Mantel Tip Nüve: Alçak gerilimli trafolarda kullanılırlar. Sargılar manyetik nüve tarafından kuşatılmış tarzdadır. Bu tip trafolarda ortalama demir yolu çekirdek tipten daha kısa olduğundan mıknatıslanma akımı daha küçüktür. Bu nedenle zayıf akım trafolarında mantel nüve kullanılır. Mantel tipinin çok büyük güçlerde kullanılmasının başlıca nedeni ise sargıların mekanik bakımdan daha iyi korunmasıdır.
3. Dağıtılmış Tip Nüve : Bu tip nüveler üstten + şeklinde görülüp sargılar yine orta ayakta bulunup diğer 4 dış ayak tarafından kuşatılmıştır. Bunlara H tipi nüvelerde denir. Bu tip nüvelilerde kaçak olanlar çok küçük olduğundan boşta çalışma akımı azdır. İç gerilim düşümleri azdır ve sargıyı taşıyan ayağın akı yoğunluğu diğer ayaklardan fazladır. Çünkü ayak kesiti diğerlerine göre küçüktür. Bu durum kayıpları da azaltır. Soğutulması daha kolaydır.
TRAFOLARDA DÖNÜŞTÜRME ORANLARI
Daha önceki konularda açıklandığı gibi bir trafonun I. devresine A.C. uygulandığında II. devre uçlarına yük bağlanmazsa yani II. devre uçları açık ise I. devreden çok küçük bir boşta çalışma akımı geçer. (Io) Bu akımın oluşturduğu değişken alan Sek. Sargıları da keserek sek. devrede de bir AC gerilim indükler. Her iki devredeki gerilimlerin frekansları bir birine eşittir. Eğer boştaki akımın oluşturduğu kayıpların O olduğunu varsayılırsa bu trafo ideal bir trafodur denir. Yani verim %100 dür. İdeal bir trafoda her iki devrede de aynı gerilim indüklenir. Yani her iki sargıda da spir başına indüklenen gerilim (Us) aynıdır. Ve aralarında faz farkı yoktur. E1 ve E2 aynı fazdadır. Pr. de oluşan E1 gerilimi Lens kanununa göre kendisini meydana getiren U1 gerilimine ters yönde olup (1800 faz farkı ideal trafoda ) yaklaşık olarak eşit değerdedir.
Bu durumda spir başına indüklenen gerilimler aynı olduğundan
U1 U2 U1 E1 N1
Us = —— = —— ; —— = —— = ——- olur
N1 N2 U2 E2 N2
Bu duruma göre bütün eşitlikleri göz önüne alarak bunlara trafo dönüştürme adı verilir. Küçük a harfi ile gösterilir.
E1 U1 I2 N1
a = —– = ——- = ——- = ——
E2 U2 I1 N2
Örnek: Primer gerilimi 220 V. Sekonder gerilimi 55 V. olan bir trafonun Pr. Sargısından 4 A. geçmektedir.Bu trafoda spir başına indüklenen gerilimin, 0,5 V. olduğuna göre
a) Sr. akımı
b) Pr. ve Sr. Spir sayılarını bulunuz.
Verilenler:
U1= 220 v.
U2= 55 v.
I1= 4 A.
Us=0,5 v.
I2 = ?
N1=?
N2=?
U1 220 220
Us = —— = —— = 0,5 ; N1= —– = 440 spir.
N1 N1 0,5
U1 220 I1 4
a = —– = ——- = 4 I2= ——- = —–= 1
U2 55 a 4
N1 440
N2=—— = —– = 110 spir.
a 4
