Transformatör

Yıldız etkin değilYıldız etkin değilYıldız etkin değilYıldız etkin değilYıldız etkin değil
 

Transformatörler yalnız A.C. frekansında değişiklik yapmadan akım – gerilim değerini değiştiren sabit konumlu, elektromanyetik indüksiyon yolu ile çalışan elektrik makineleridir. Transformatörler genellikle kısaltılmış “ trafo ” adıyla adlandırılırlar. Transformatörler, elektromanyetik indüksiyonla enerjiyi bir devreden diğer devreye geçirirler. Bu özelliği sayesinde giriş gerilimi düşürülür ya da yükseltilir.

Transformatörün primer sargısına alternatif bir gerilim uygulandığında bu sargı değişken bir manyetik alan oluşturur. Bu alan, üzerinde sekonder sargısının da bulunduğu manyetik demir nüve üzerinde devresini tamamlar. Elektrik enerjisinin iletiminde ısı şeklinde ortaya çıkan kayıpları önlemek için yüksek gerilim ve düşük akım tekniği tercih edilir. Santrallerde üretilen ve iletim hatlarında taşman yüksek gerilimi ihtiyaç şekline göre yükseltmek veya alçaltmak gerekebilir. Bu ihtiyaçları karşılamak için transformatör adı verilen devre elemanı kullanılır.

Elektromanyetik indüksiyon yolu ile, elektrik enerjisini bir devreden başka bir devreye aynı frekansta fakat değişik akım ve gerilimde dönüştüren duran makinelere transformatör adı verilir. Basit bir transformatör demir nüve ve bu nüve üzerine sarılan iki ayrı akım makarasından meydana gelir, manyetik nüve; meydana gelen manyetik akının bir bobinden diğerine dağıtmadan geçirilmesi için kullanılır. Transformatörün primer sargısı bir A.C gerilim uygulandığında, sekondere bir yük bağlanmasa dahi primer sargıdan bir alternatif akım geçer. Bu akım değişken bir manyetik alan meydana getirir.bu manyetik alan nüve ve Sekonder sarımları üzerinden devresini tamamlar.

Bu manyetik alanın etkisiyle aynı frekansta bir gerilim indüklenmiş olur. İndüklenen gerilim sarım sayısı ile doğru orantılıdır.Sonuç olarak primer sargıya uygulanan A.C gerilim, Sekonder sargıda elektromanyetik indüksiyon yoluyla aynı frekanslı bir gerilim indükletmiş olmaktadır. Kayıpların az olması için manyetik nüve ince silisli çelik saclardan üretilir. Her iki sargı arasındaki irtibat manyetik akı tarafından sağlanır. Akım makaralarından alternatif akım kaynağına bağlanan ve şebeke geriliminin uygulandığı birinci bobine primer ( giriş ), elektrik enerjisinin değişik gerilimde alındığı ikinci bobine ise sekonder ( çıkış ) adı verilir.

Sekonder sarım sayısı primer sarım sayısından fazla olan transformatöre yükselten, az olan transformatöre ise alçaltan (düşürücü) transformatör denir. Transformatörler sabit elektrik makineleri olduğu için hareket eden parçaları bulunmaz. Bu nedenden dolayı transformatörlerin sürtünme ve rüzgar kayıpları yoktur. Verimleri % 99,9 civarındadır. Yüksek verimleri sayesinden transformatörler günümüzde en çok tercih edilen elektrik makinelerinden birisidir. Faraday yasasına göre transformatörlerin akım makaralarında bulunan sarım sayısı, akım şiddeti ve gerilim değerleri arasında; Transformatörlerin çıkışından alınan gücün girişine uygulanan gücüne oranına verim adı verilir.

Tek sargıdan dış devreye istenilen her gerilim değerini alabilecek şekilde çeşitli uçlar çıkarmak mümkündür. Bu nedenle oto transformatörleri aynı zamanda bir potansiyometre gibi de kullanılabilir. Yüksek gerilim devrelerinde ölçü aletleri ile büyük akım ve gerilim değerlerini doğrudan ölçmek çok tehlikeli ve zor bir yöntemdir. Ölçü aletlerini yüksek akıma dayanacak kesitte, yüksek gerilimde yalıtım problemleri ortaya çıkar. Bu olumsuzluktan dolayı belli bir akım ve gerilim değerinden sonra yüksek gerilim devrelerinde ölçü transformatörleri kullanılır.

Ölçü transformatörleri yüksek gerilim şebekelerinin en önemli parçalarından birisidir. Yüksek gerilim ve akım değerleri, ölçü transformatörlerinin sekonder sargılarında ölçü aletlerinin rahatlıkla ölçebileceği bir değere düşürülür. Ölçü transformatörleri; akım ve gerilim transformatörü olmak üzere ikiye ayrılır. Alçak gerilim devrelerinde; ölçü aletlerinin ölçemediği büyük akımlar ile yüksek gerilim devrelerinde akımın güvenlik içinde ölçülmesi için akım transformatörleri kullanılır. Akım transformatörleri bir fazlı olarak yapılır. Ölçü aletinin etiketinde; üretici firma tarafından aletin çevirme oranı, çalışma gücü, hassasiyet ve yalıtkanlık sınıfı gibi özellikleri belirtilir.

Akım transformatörleri, alçak ve yüksek gerilim devrelerinde kullanılır. Bu transformatörün primer ve sekonder sargıları aynı nüve üzerine sarılır. Primer sargı; kalın kesitli bir veya birkaç sarımlı iken, sekonder sargı ince kesitli ve çok sarımlıdır. Bu iki sargı birbirine karşı çok iyi şekilde izole edilir. Primer sargı uçlan (K-L) harfleri ile gösterilip akımın geçtiği hatta seri bağlanır. Sekonder sargı uçları ( k-1) harfleri ile gösterilir, k-1 uçları ampermetre veya kendi üzerine kısa devre edilir. Akım transformatörünün primer sargısından hangi büyüklükte akım geçerse geçsin sekonder sargıdan geçecek akım daima 5 amper dir. Sürekli ölçümlerde akım ayarı  1 ile 10 Amper arasında yapılır. Alçak gerilim devrelerinde kullanılan akım transformatörlerine akım redüktörü adı verilir.

Akım redüktörleri, baralı ve sargılı olmak üzere iki farklı biçimde üretilir. Alternatif akım devrelerinde 600 volttan büyük gerilimlerin olduğu devrelerde wattmetre, sayaç ve voltmetre gibi ölçü aletlerinin ölçme alanlarının genişletilmesinde gerilim transformatörleri kullanılır. Akım transformatörlerinde olduğu gibi bu ölçü aletinin de primer ve sekonder sargısı bulunur. Primer sargı ince telden çok sarımlı olarak yapılır. U-V harfleri ile gösterilen primer sargı uçlan gerilimi ölçülecek hatta paralel olarak bağlanır, u- v harfleri ile gösterilen sekonder sargı uçlan da ölçü aletine bağlanır.

Yüksek gerilimlere karşı güvenlik tedbiri olarak sekonder sargının v ucu topraklanır. Gerilim transformatörünün primer sargılarına uygulanacak gerilimin değeri ne olursa olsun sekonder gerilimi ülkemiz için 100 ile 120 volt arasında standartlaştırılmıştır. Primere uygulanan 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 indüklenir. 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.



TRANSFORMATÖRLERİN YAPISI VE ÇEŞİTLERİ:

Transformatörler elektrik enerjisinin gerilim ve akım değerlerini frekansta değişiklik yapmadan ihtiyaca göre değiştiren elektrik makinesidir. Elektromanyetik endüksiyon prensibiyle (değeri değişen manyetik alanların etkisinde kalan iletken sargılarda endüksiyon gerilimleri meydana gelir.) elektrik enerjisini bir veya birkaç devreye aynı frekansta fakat farklı değerlerdeki gerilimlere ve akıma dönüştüren elektrik makinesidir. Transformatörlerin hareket eden parçaları olmadığı için verimi yüksektir. Verimleri %99,6 değerine kadar çıkabilir.

Elektrik santralleri kullanılan yakıta yakın yerlerde tesis edildikleri için çoğu zaman tüketim merkezlerine uzakta bulunur. Bu sebepten elektrik enerjisi, üretildiği yerden uzak bölgelere iletilebilmesi gerekmektedir. Santrallerdeki alternatörlerde üretilen alternatif akımın gerilim değeri 0,4- 3,36,3-10,6-13–14,7–15,8 ve 35 kV’tur. Bu düşük değerdeki gerilimlerin uzak yerlerdeki tüketim merkezlerine iletilmesi için yükseltilmesi gerekir. Alternatif akımın gerilim değerinin yükseltilmesi ise günümüzde transformatörlerle yapılmaktadır.

Ülkemizde transformatörlerle yükseltilip, enerji nakil hava hatları ile tüketim merkezlerine iletilen gerilim değerleri 15–34,5–66–154–380 kV’tur. Bu gerilim değerleri tüketim merkezlerinde kullanma gerilimi olarak 220 ve 380 voltluk alçak gerilim değerine düşürülmesi transformatörlerle sağlanmaktadır. Elektrik enerjisinin iletilmesi ve dağıtılması için gerilim değerlerinin değiştirilmesinde transformatörlerin önemi büyüktür. Transformatörler gerilimi yükseltmek için kullanıldıkları gibi düşürmek için de kullanılır. Santral çıkışında yükseltici, tüketim merkezlerinde ise düşürücü olarak kullanılır.



Tüketim merkezlerinde alıcılara verilen gerilimin sabit değerde olması gerekir. Sabit gerilimi verebilmek için sekonder den alınan gerilim değerinin değişmeyen bir değere ayarlanması ile sağlanır. Eğer transformatörün primer sargıları sabit bir şebekeden besleniyorsa sekonder gerilimin ayarı dönüştürme oranının değiştirilmesi ile yapılır. Dönüştürme oranıyla gerilimi değiştirerek sabitlemek için sargılardan uçlar çıkartılır. Gerilimin ayar sınırına göre çıkan uçların sayısı hesaplanır. Dağıtım transformatörlerinde % 5 lik gerilim ayarı yeterli olur.

Enerji nakil hatlarının uzun olduğu büyük güçlü yüksek gerilim transformatörlerinde ise % 20 kadar olabilir. Transformatörlerde dönüştürme oranını değiştirerek, gerilim ayarı ya kademeli olarak ya da sürekli olarak yapılır. Kademeli olarak gerilim ayarı boşta veya yük altında yapılabilir. Gerilimin ayarı özel olarak yapılmış bir kademe değiştirici şalterden Gerilim ayarının yük altında yapılırken enerjinin kesilmemesi için gerilim ayarı için çıkarılan ayar bobini uçlarının kısa devre olmamasına dikkat etmek gerekir. Yük altında gerilim ayarı yapabilmek için bir ayar sargısı (tersiyer sargı), paralel sargılar, koruyucu olarak reaktans bobini veya dirençler kullanılır.

Günümüzde gerilim ayarının yapılabilmesi için şalt sahalarında tesis edilen yüksek gerilimli ve geniş bir gerilim ayar sahası içerisinde görev yapılabilen büyük güçteki oto transformatörlerinden de yararlanılmaktadır. Tersiyer sargı: Transformatörlerde bir primer ve iki sekonder sargısı bulunursa bu ikinci sekonder sargıya tersiyer sargı denir. Bu sargıdan amaç iki ayrı trafo yerine bir trafo kullanarak bir üründen farklı iki ayrı sekonder gerilimi elde etmektir.


Transformatörler demir nüve ve iletken sargılar olmak üzere iki kısımdan oluşur. Demir nüve birer yüzleri yalıtılmış 0,30-0,50 mm kalınlığında özel silisli saclardan yapılır. Transformatör silisli sacların üst üste konularak sıkıştırılması ile elde edilen nüve ve bunun üzerine yalıtılmış iletkenlerden sarılan sargılardan oluşur. Transformatörlerde nüve üzerine sarılan iki ayrı sargı bulunur. Bu sargılardan birinci devreye primer denir ve gerekli değerdeki alternatif akım kaynağına bağlanır. Alternatif akım elektrik enerjisinin primere göre değişik değerde alındığı ikinci devre sargısına ise sekonder denir.

Sekonder gerilimi primer geriliminden büyük olan trafo (transformatör) yükseltici trafo olarak kullanılır. Primer devreye uygulanan gerilim sekonder devreden alınan gerilimden büyük olan trafoya ise düşürücü trafo denir. Transformatörlerin primer devresi olan sargıya uygun değerde bir alternatif akım uygulandığını düşünelim. Primer sargıdan geçen akım demir nüve üzerinde yönü ve şiddeti değişen bir manyetik alan meydana getirir. Demir nüve üzerinde meydana gelen bu manyetik alan sekonder sargının sarıldığı bacak üzerinden devresini tamamlar. İndüksiyon prensibine göre değişken manyetik alan etkisinde bulunan bir iletken bobininin uçlarında değişken bir gerilim indüklenir.

Bu duruma göre primer sargıya uygulanan gerilimin etkisiyle sekonder sargının sarılı bulunduğu bacak üzerindeki bu değişken manyetik alanın etkisiyle sekonder bobin üzerinde bir E.M.K. indüklenir. Bu yöntemle primer ve sekonder sargılar arasında hiçbir elektriksel bağlantı olmadığı halde sekonder sargı uçlarında indüksiyon yolu ile bir gerilim indüklenmiştir. Giriş ve çıkış devresinin aynı nüve üzerine sarıldığı oto trafolarında ise sargılar arasında elektriksel bağlantı bulunur. Transformatörlerde manyetik nüve üzerinde sargıların bulunduğu kısma bacak veya ayak denir. Bunları birleştiren üst ve alt bağlantı kısmına ise boyunduruk denir.

Transformatörler kullanma amaçlarına göre değişik tip ve şekillerde imal edilir. Ölçü trafoları, oto trafoları, bir fazlı trafolar ve üç fazlı güç trafoları olmak üzere çeşitli tipleri vardır. Konumuzla ilgili olarak enerji üretim ve tüketim merkezlerinde kullanılan üç fazlı güç transformatörlerinin yapısını inceleyelim. Güç trafolarını meydana getiren en önemli iki kısmı manyetik nüve ve sargılardır.

Telekomünikasyon

Telekomünikasyon ('uzak iletişim'), Fransızca '' télécommunication '' daireünden geçmiştir. Duyum, yazı, resim, simge ya da her çeşit bilginin tel, radyo, optik ile başka elektromanyetik dizgelerle iletilmesi, kucak yayımı ya da...

Telefon Santrali

Telekomünikasyon sistemleri, telefonun keşfinden sonra hızla gelişen haberleşme araçları ile en yeni teknolojileri eskiden kurulmuş ve faal olan teçhizatlarla birlikte uyumlu olarak kullanan dünyanın en büyük otomatik sistemidir. Bu gelişmeler...

Lazer Sistemleri

Modern zamanlarda insanların büyük çoğunluğu lazerler ile Yıldız Savaşları filmlerinde tanıştı. Bilim dünyasında temelleri 1900’lü yılların başlarında Albert Einstein ile ortaya atılan lazer kavramı, 1970’li yıllardaki bilim kurgu filmleri ile...

Direk Tipi Trafo

İletim hatlarında gelen orta gerilimi tüketicilerin kullanabileceği alçak gerilime düşüren ve direklerin üzerine monte edilen trafolara direk tipi trafolar denir.  Özelliği Bu tip trafo merkezleri genellikle küçük yerleşim birimleri ile ana dağıtım trafosuna uzak aboneleri beslemek için kullanılır. Trafo ve donanım direk üzerine monte edilmiştir. Bir kısım elemanlar ise direğin yanında bulunan alçak gerilim panosuna monte edilmiştir.

Güneş panelleri Tasarımı

 Güneş enerjisi kullanarak elektrik üretimi, bugünlerde sıkça konuşulan yenilenebilir enerji kaynağı uygulamalarının oldukça popüler olan bir çeşididir. Bol olması, bedava olması, işletme maliyetinin düşük olması ve çevre kirliliğine yol açmaması gibi birçok iyi nedenden dolayı yatırımcıların dikkatini çekmektedir. Bu çalışmada fotovoltaik hücreler ile elektrik enerjisi üreten sistemlerin maliyeti üzerinde durulmuştur.

Kirşofun Gerilimler kanununu

 Bu yazımızda Kirşofun ikinci kanunu olarak da bilinen Kirşofun Gerilimler kanununu anlatacağız. Kirşofun gerilimler kanununa göre kapalı bir elektrik devresinde (çevrede) devre elemanları üzerinde düşen gerilimlerin toplamıgerilim kaynağının gerilimine eşittir. Veya kapalı bir çevredeki gerilimlerin toplamı sıfırdır. Aşağıdaki şekle bakıldığında kirşofun gerilimler kanunu daha iyi anlaşılır.

Parafudur

Bir yüksek gerilim tesisini veya bunun bir kısmını müsaade edilmeyen aşırı gerilimlere  karşı koruyan aygıtlara aşırı gerilimlere  karşı koruma aygıtları denir. Bu koruma aygıtlarından  biri  de  parafudurdur.  Parafudur,  büyük  akım  darbelerini  toprağa  iletir  ve işletmeyi  kesintiye  uğratmadan  aşırı  gerilimleri  şebeke  izolasyonu  için  zararsız  bir  düzeye indirir.

50 HZ frekans

Frekans bir olayın birim zaman (genel olarak 1 saniye) içinde hangi sıklıkla, kaç defa tekrarlandığının ölçümüdür. Bir saniye içerisinde oluşan saykıl sayısına frekans denir. Ülkemiz elektrik şebekesinde frekans değeri 50 Hz’de sabit tutulmaya çalışılır. Bunun sebebi özel frekanslı sistemler haricinde tüm elektrikli cihazların 50 Hz frekansına uyumlu olmasıdır.

Akım Trafoları


 Akım Trafoları  "primer" dediğimiz esas devreden geçen akımı, manyetik bir  kuplaj  ile,  küçülterek  "sekonder"  dediğimiz  ikincil  devreye  ve  bu devreye bağlı cihazlara aktarırlar. Bunun sonucunda;  a) Cihazların büyük akımlar ile zorlanması, b) OG ve YG devrelerinde, cihazların büyük gerilimler ile zorlanması önlenmiş olur.

Alternatif Akım

Bildiğimiz gibi elektrik santrallerinde döner elektrik makinaları alternatif akım, yani sinüsoidal akım üretirler. Bu akımın üretilmesi Faraday Yasası’na dayanmaktadır. Faraday Yasası’na göre bir manyetik alan içerisinde hareket eden bir iletkende bir gerilim endüklenir. Buna göre manyetik alan ve iletkenlerden oluşan bir sistemde bu büyüklükten birinin sabit, diğerinin hareketli olması gerekir.

Alternatör

Generatörlerin çalışma esaslarında anlatılan akım her yarım turda yön değiştirir. Büyük güçlü generatörlerde kutuplar elektromıknatıslardan oluşur. Kutupları oluşturan bu elektromıknatıslara uyartım sargısı ismi verilir. Dinamonun Çalışması Yönü değişken olan bu akımı tek yönlü olarak dışarı alabilmek için kolektör (komütatör) ve fırçalardan oluşan bir düzenek kullanılır.

Analog ve Sayısal Sinyaller

Haberleşme sistemleri, sinyal işleme, elektrik-elektronik mühendisliğinde sinyal fiziksel değişkenlerin nitelikleri ve davranışları hakkındaki bilgiyi taşıyan, matematiksel olarak fonksiyon biçiminde gösterilen ifadeye denir. Sinyal ayrıca fiziksel dünyada, bir sistemde yaşanan zamandaki veya uzaydaki değişimi bize gösterir ve bunu matematiksel fonksiyon olarak benzeterek üzerinde işlem yapabilmemizi sağlar.

Doğru Akım

Doğru akım, zamana göre elektriksel yönü ve şiddeti değişmeyen akımdır. Pil, akü, termokupl, doğru akım generatörleri (dinamo), güneş hücreleri gibi kaynaklardan üretilir. Genellikle düşük gerilim ile çalışan elektronik cihazlarda kullanılırlar. Elektrik enerjisini yüksek güçlerde uzak mesafelere taşıyabilmek, doğru akım sistemleri ile mümkün olmamaktadır. HVDC (High Voltage DC) iletim sistemleri buna istisnadır.

    Yusuf Gökçe

    'Yusuf GÖKÇE Blog' Teknoloji'nin her dalından hayatımızı kolaylaştıran buluşların kısa ve öz teknik bilgileri bu portalda olacak...

    Aktüel Haberler

    27 Aralık 2022
    25 Aralık 2022

    Bizden Makaleler

    © 2023 Yusuf Gökçe. Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Otomasyon, Telekominikasyon...

    Arama