transfarmatör
ÖNEMİ:
Elektrik enerjisinin en önemli özelliklerinden biride üretildiği yerden çok uzaklara taşınabilmesidir.Bu taşınmanın verimli bir şekilde yapılabilmesi için gerilimin yeteri kadar yüksek olması gerekir.
Santrallerde generatörler yardımı ile üretilen elektrik enerjisinin gerilimi çok yüksek değildir.Generatör çıkış gerilimleri 0,4-3,3-6,3-10,6-13,0-14,7-15,8 ve 35 Kilovolt (kV) değerlerindedir.Bu gerilimler enerjinin çok uzak bölgelere taşınabilmesini sağlayacak kadar yüksek olmadığından Gerilimi yükseltilmesi ancak transformatör ile gerçekleştirilir.
Transformatörler, gerilimi alçaltma ve yükseltme şekline göre iki çeşittir:
Alçaltıcı Transformatörler:
Primer sargısına uygulanan gerilimi sekonder sargısından daha alçak bir şekilde aldığımızda bu tip transformatörlere alçaltıcı tip transformatörler denir.
Yükseltici Transformatörler:
Primer sargısına uygulanan gerilimi sekonder sargısından daha yüksek bir şekilde aldığımızda bu tip transformatörlere yükseltici tip transformatörler denir.
SINIFLANDIRILMASI:
Transformatörler çeşitli özellikleri dikkate sınıflandırılır:
1-Manyetik nüvenin yapılışı şekilnde:
a-Çekirdek tipi
b-Mantel tipi
c-Dağıtılmış nüve tipi
2-Faz sayısımna göre
a-Primer ve sekonder akımı aynı sayıda faza sahip olanlar
b-Primer ve sekonder farklı sayıda faza sahip olanlar
3-Soğutma şekline göre
a-Kuru transformatörler
b-Yağlı transformatörler
4-Kuruluş yerlerine göre
a-İç tipi
b-Açık hava tipi
5-Sargı tiplerine göre
a-Silindirik sargı
b-Dilimli sargı
6-Çalışma prensibine göre
a-Sabit akımlı
b-Sabit gerilimli
7-Sargı durumlarına göre
a-Yalıtılmış sargılı
b-Oto transformatörler
8-Soğutucu cinsine göre
a-Hava ile soğutma
b-Yağ ile soğutma
c-Su ile soğutma
9-Kullanış amaçlarına göre
a-Güç transformatörleri
b-Ölçü transformatörleri
c-Çeşitli aygıt ve makinalarda kullanılan
transformatörler
YAPILARI:
Transformatörler ince,özel silisli saçalardan oluşan kapalı bir manyetik gövde ile bunun üzerine,yalıtılmış iletkenlerle sarılan sargılardan oluşur.En basit şekilde iki sargı bulunur.Bu sargılardan birine PRİMER veya birinci devre diğerine ise SEKONDER veya ikinci devre adı verilir. Primer ve sekonder sargılarının birbirlerine elektriksel bir bağlantısı yoktur.
E1-E2
U1-U2
I1-I2
Q Manyetik akı
ÇALIŞMA PRENSİBİ:
Transformatörün primer sargısına alternatif bir gerilim uygulandığında,bu sargı değişken bir manyetik alan oluşturur.Bu alan,üzerinde sekonder sargısınında bulunduğu manyetik demir nüve üzerinde devresini tamamlar.Primere uygulana alternatif gerilimin zamana bağlı olarak her an yön ve şiddeti değiştiğinden oluşturduğu manyetik alanında her an yönü ve şiddeti değişir.Bu alanın sekonder sargılarını kesmesi ile sargılarda alternatif bir gerilim endüklenir.
Transformatörlerin primer sargılarına doğru gerilim uygulandığında gene bir manyetik alan meydana gelir.Ancak bu manyetik alan,sabit bir alandır.Bu alanın yönü ve şiddeti değişmeyeceğinden sekonder sargılarında bir (elektro motor kuvveti) emk indüklemesi söz konusu olmaz.
TRANSFORMATÖR SARGILARI
Transformatör primer ve sekonder sargıları sarılışlarına göre ikiye ayrılırlar:
1-Silindirik şekildeki sargılar
2-Dilimli sargılardır.
Transformatör nüvesi hangi tipte olursa olsun sargı şekli bu iki sargı şeklinden birisidir.Hangi sargı tipinin uygun olacağı transformatörlerin tipine,gerilimine,akım şiddetine,yalıtma ve soğutma durumlarına göre değişir.Sargıların sipir sayıları,iletken kesitleri ve yalıtkanları belirlendikten sonra,sargıların nüveden yalıtılmaları belirlendikten sonra,sargıların nüveden yalıtılmaları için ya makaralar veya başka yalıtma yöntemleri kullanılır.
SİLİNDİRİK SARGILAR:
Silindirik sargılar nüve üzerine makara şeklinde sarılan sargılardır.Küçük güçlü transformatörlerde alçak gerilim ve yüksek gerilim için hazırlanan makara şeklindeki sargılar,alçak gerilim sargısı altta olacak şekilde yerleştirilir.
DİLİMLİ SARGILAR:
Büyük akımlı transformatörlerde silindirik sargılar kullanılarak akıımın dinamik etkileri ve soğutma zorlukları bakımından sakıncalıdır.Dilimli sargı tipinde Primer ve sekonder sargıları bölümlere ayrılarak sarılır.Her bir sargı dilimi,alt ve üst sargı dilimlerinden yalıtılır.Bu sargı dilimleri bir primer sargı dilimi bir sekonder sargı dilimini izleyecek şekilde sıralanır.Yalıtkanlığı sağlamak bakımından alçak gerilim sargısı bir dilimi ikiye ayrılıp bacanın en alt ve en üst kısmına yerleştirilir.
SARGILARIN YALITILMASI:
Transformatörlerin primer ve sekonder sargılar değişik gerilimlerdir.Bu sargılar birbirlerinden yalıtıldıkları gibi,nüveye karşıda yalıtılırlar.Sargılar yalıtılmış iletkenlerden sarılmış olsa da sarım katları arasına ayrıca yalıtkanlar koyularak yalıtılırlar.Yalıtkan olarak presbant,kağıt,mika,bazı plastik maddeler,çeşitli yağlar,pamuk reçine,ağaç takozlar ve pertinaks gibi bazı maddeler konularak yalıtılmaktadır.8Havanın delinme gerilimi 20 kV/cm. presbantın 30 kV/cm. yağların ise 100 kV/cm. ile 200 kV/cm, arasındadır.
Küçük güçlü transformatörlerde alçak gerilim sargısı ile nüve arasında presbanttan yapılan makaralar bulunur.Buna karşılık büyük güçlü transformatörlerde yalnız gövde presbantı kullanılmaktadır.Sarım katları arasında ve alçak alçak gerilim sargısında nüveden yalıtılmasında,presbant kullanılmasına karşılık,yüksek gerilim sargılarında havalandırma kanalları oluşturmak ve sargı silindirlerinin baş taraflarını nüveden yalıtmak için pertinaks levhalar kullanılır.
TRANSFORMATÖRLERİN DÖNÜŞTÜRME ORANLARI
Bir iletkende emk. indüklenebilmesi o iletkenin sabit bir manyetik alan içerisinde hareket ettirilmesi veya değişen bir manyetik alan içine bulundurulması gerekir.Bir transformatörün birinci devre sargılarına alternatif bir gerilim uygulandığında ikinci devre uçlarına bir yük bağlanmasa yani ikinci devre uçları açık olsa da,birinci devre sargılarında çok küçük bir boş çalışma akımı geçer.Geçen bu akımın oluşturduğu değişken (alternatif) akı,sekonder sargılarını keserek bu sargılar etrafında alternatif bir emk. endüklenir.
Transformatör boştaki akımın oluşturduğu manyetik akının sekonder sargılarını kestiği ve boştaki nüve kayıplarının sıfır olduğu var sayılırsa böyle bir transformatör ideal bir transformatördür.İdeal bir transformatörde sekonder sargısın kesen kuvvet çizgilerinin tamamı primer sargısında keser.Bu durumda transformatörün her iki sargısında da sipir başına aynı gerilim indüklenir.Primer ve sekonder sargılarda indüklenen bu gerilimler aynı Q akısı tarafından oluşturulduğundan aralarında bir faz farkı yoktur.
Transformatörün primerinde oluşan E1 emk. Lenz kanuna göre kendisini oluşturan U1 gerilimine ters yönde olup yaklaşık olarak eşit değerdedir.(Gerçekte E1 emk.U1 den %1 ila %2 oranında küçüktür.)
Transformatörün dönüştürme oranlarının ve diğer bilgileri şu şekilde bulabiliriz:
E1: Primerde indüklenen emk.
E2: Dekonderde indüklenen emk.
U1: Primer gerilimi
U2: Dekonder gerilimi
N1: Primer sipir sayısı
N2: Dekonder sipir sayısı
I1:Primer akımı
I2: Dekonder akımı
US: Sipir başına indüklenen gerilim
a,Könüştürme oranı
f:frekans
4.44: Sabit sayı
10(-8):İndüklenen E.M.K.’nin Volt cinsinden çıkması için kullanılan sabit sayıyı ifade eder.
Q:Manyetik akı
Bir fazlı transformatörde indüklenen e.m.k. değeri genel olarak şu formülle yazılır;
E=4,44 . f . Q . N . 10(-8)
Bu formülden yararlanarak primer ve sekonder için;
U1=4,4 . f . Q . N1 . 10(-8) ...Volt
U2=4,44 . f . Q . N2 . 10(-8) ...Volt bulunur.
Sipir başına indüklenen gerilim ise
Us=U1 / N1 veya Us=U2 / N2 (Volt/sipir)’dir.
K=U1 / U2=N1 / N2=I2 / I1 Bu orana dönüştürme oranı denir.
PROBLEMLER:
1-Dönüştürme oranı 10 olan bir transformatörün sekonder gerilimi 150 Volttur.bu transformatörün primer gerilimi hesaplayınız.
a=U1 / U2 =U1= a . U2 =U1 =10 . 150 =750 Volt
2-Bir fazlı transformatörün primer sargılarında N1 =500 sipir bulunmaktadır.Bu transformatörün primerine 220 V uygulandığında,sekonderde 110 V okunmaktadır.
a-Bu transformatörün dönüştürme oranını
b-2. devredeki sipir sayısını
c-Sipir başına indüklenen gerilimi hesaplayınız.
U1:220 V N1:500 US: ?
U2:110 V N2: ?
K=U1 / U2 olduğundan K=220/110 =2 bulunur.
U1 / U2 =N2 / N2 eşitliğinden 220/110 = 500 / N2
N2=500 . 110 / 220 = 250 sipir sekonder sargısıdır.
c-US=U1 / N1 =220 / 500=0,44 volt/sipir
3-Primer gerilimi U1220 volt,sekonder gerilimi ise U2=55 volt olan bir transformatörün primer sargılarından I1=4 Amper akım geçmektedir.Bu transformatörde sipir başına indüklenen gerilim US=0,5 volt olduğuna göre istenenleri bulunuz.
a-Sekonder akımı I2 yi,
b-Primer ve sekonder sipir sayılarını N1 ve N2 yi,
U1220 I1=4
U2=55 US=0,5
U1 / U2 =I2 / I1 I2=U1 . I1 /U2 =220 . 4 / 55 =16 Amper.
US = U1 / N1 N1=220 / 0,55 = 440 sipir primer sargısı
US= U2 / N2 N2=55 / 0,5 = 110 sipir primer sargısı
SARIM SAYILARININ BULUNMASI:
Transformatörde sipir sayıları gerilimlerle doğru orantılıdır.Bir transformatörün sipir sasyılarını bulabilmek için,dönüştürme oranından faydanıldığı gibi,indüklenen emk. formülündende faydanalınır.Bunun için çalışma gerilimi,frekans,nüve kesiti ve manyetik endüksiyonun bilinmesi gerekir.Bu değerler yardımıyla sipir sayıları bulunur.
(alıntıdır)