|
|
ÖNEMİ:
Elektrikenerjisinin en önemli özelliklerinden biride üretildiği yerden
çok uzaklarataşınabilmesidir.Bu taşınmanın verimli bir şekilde
yapılabilmesi için geriliminyeteri kadar yüksek olması gerekir.
Santrallerdegeneratörler yardımı ile üretilen elektrik enerjisinin
gerilimi çok yüksekdeğildir.Generatör çıkış gerilimleri
0,4-3,3-6,3-10,6-13,0-14,7-15,8 ve 35Kilovolt (kV) değerlerindedir.Bu
gerilimler enerjinin çok uzak bölgeleretaşınabilmesini sağlayacak kadar
yüksek olmadığından Gerilimi yükseltilmesiancak transformatör ile
gerçekleştirilir.
Transformatörler,gerilimi alçaltma ve yükseltme şekline göre iki çeşittir:
AlçaltıcıTransformatörler: Primer sargısına uygulanan gerilimi sekonder
sargısından dahaalçak bir şekilde aldığımızda bu tip transformatörlere
alçaltıcı tiptransformatörler denir.
YükselticiTransformatörler: Primer sargısına uygulanan gerilimi
sekonder sargısından dahayüksek bir şekilde aldığımızda bu tip
transformatörlere yükseltici tiptransformatörler denir.
SINIFLANDIRILMASI:
Transformatörlerçeşitli özellikleri dikkate sınıflandırılır:
1-Manyetiknüvenin yapılışı şekilnde:
a-Çekirdektipi
b-Manteltipi
c-Dağıtılmışnüve tipi
2-Fazsayısımna göre
a-Primer vesekonder akımı aynı sayıda faza sahip olanlar
b-;Primer vesekonder farklı sayıda faza sahip olanlar
3-Soğutmaşekline göre
a-Kurutransformatörler
b-Yağlıtransformatörler
4-Kuruluşyerlerine göre
a-İç tipi
b-Açık havatipi
5-Sargıtiplerine göre
a-Silindiriksargı
b-Dilimlisargı
6-Çalışmaprensibine göre
a-Sabit akımlı
b-Sabit gerilimli
7-Sargıdurumlarına göre
a-Yalıtılmışsargılı
b-Ototransformatörler
8-Soğutucucinsine göre
a-Hava ile soğutma
b-Yağ ile soğutma
c-Su ile soğutm
9-Kullanışamaçlarına göre
a-Güçtransformatörleri
b-Ölçütransformatörleri
c-Çeşitli aygıt vemakinalarda kullanılan transformatörler
YAPILARI:
Transformatörlerince,özel silisli saçalardan oluşan kapalı bir manyetik
gövde ile bununüzerine,yalıtılmış iletkenlerle sarılan sargılardan
oluşur.En basit şekilde ikisargı bulunur.Bu sargılardan birine PRİMER
veya birinci devre diğerine iseSEKONDER veya ikinci devre adı verilir.
Primer ve sekonder sargılarınınbirbirlerine elektriksel bir bağlantısı
yoktur.
ÇALIŞMA PRENSİBİ:
Transformatörünprimer sargısına alternatif bir gerilim
uygulandığında,bu sargı değişken birmanyetik alan oluşturur.Bu
alan,üzerinde sekonder sargısınında bulunduğumanyetik demir nüve
üzerinde devresini tamamlar.Primere uygulana alternatifgerilimin zamana
bağlı olarak her an yön ve şiddeti değiştiğinden oluşturduğumanyetik
alanında her an yönü ve şiddeti değişir.Bu alanın sekonder
sargılarınıkesmesi ile sargılarda alternatif bir gerilim endüklenir.
Transformatörlerinprimer sargılarına doğru gerilim uygulandığında gene
bir manyetik alan meydanagelir.Ancak bu manyetik alan,sabit bir
alandır.Bu alanın yönü ve şiddetideğişmeyeceğinden sekonder
sargılarında bir (elektro motor kuvveti) emkindüklemesi söz konusu
olmaz.
TRANSFORMATÖRSARGILARI
Transformatörprimer ve sekonder sargıları sarılışlarına göre ikiye ayrılırlar:
1-Silindirikşekildeki sargılar
2-Dilimlisargılardır.
Transformatörnüvesi hangi tipte olursa olsun sargı şekli bu iki sargı
şeklindenbirisidir.Hangi sargı tipinin uygun olacağı
transformatörlerintipine,gerilimine,akım şiddetine,yalıtma ve soğutma
durumlarına göredeğişir.Sargıların sipir sayıları,iletken kesitleri ve
yalıtkanlarıbelirlendikten sonra,sargıların nüveden yalıtılmaları
belirlendiktensonra,sargıların nüveden yalıtılmaları için ya makaralar
veya başka yalıtmayöntemleri kullanılır.
SİLİNDİRİKSARGILAR:
Silindiriksargılar nüve üzerine makara şeklinde sarılan
sargılardır.Küçük güçlütransformatörlerde alçak gerilim ve yüksek
gerilim için hazırlanan makaraşeklindeki sargılar,alçak gerilim sargısı
altta olacak şekilde yerleştirilir.
DİLİMLİSARGILAR:
Büyük akımlıtransformatörlerde silindirik sargılar kullanılarak akıımın
dinamik etkileri vesoğutma zorlukları bakımından sakıncalıdır.Dilimli
sargı tipinde
Primer ve sekondersargıları bölümlere ayrılarak sarılır.Her bir sargı
dilimi,alt ve üst sargıdilimlerinden yalıtılır.Bu sargı dilimleri bir
primer sargı dilimi bir sekondersargı dilimini izleyecek şekilde
sıralanır.Yalıtkanlığı sağlamak bakımındanalçak gerilim sargısı bir
dilimi ikiye ayrılıp bacanın en alt ve en üst kısmınayerleştirilir.
SARGILARINYALITILMASI:
Transformatörlerinprimer ve sekonder sargılar değişik gerilimlerdir.Bu
sargılar birbirlerindenyalıtıldıkları gibi,nüveye karşıda
yalıtılırlar.Sargılar yalıtılmış iletkenlerdensarılmış olsa da sarım
katları arasına ayrıca yalıtkanlar koyularakyalıtılırlar.Yalıtkan
olarak presbant,kağıt,mika,bazı plastik maddeler,çeşitliyağlar,pamuk
reçine,ağaç takozlar ve pertinaks gibi bazı maddeler
konularakyalıtılmaktadır.8Havanın delinme gerilimi 20 kV/cm. presbantın
30 kV/cm.yağların ise 100 kV/cm. ile 200 kV/cm, arasındadır.
Küçük güçlütransformatörlerde alçak gerilim sargısı ile nüve arasında
presbanttan yapılanmakaralar bulunur.Buna karşılık büyük güçlü
transformatörlerde yalnız gövdepresbantı kullanılmaktadır.Sarım katları
arasında ve alçak alçak gerilimsargısında nüveden
yalıtılmasında,presbant kullanılmasına karşılık,yüksekgerilim
sargılarında havalandırma kanalları oluşturmak ve sargı
silindirlerininbaş taraflarını nüveden yalıtmak için pertinaks levhalar
kullanılır.
KÜÇÜKTAROFOLAR:
TRANSFORMATÖRLERİNDÖNÜŞTÜRME ORANLARI
Biriletkende emk. indüklenebilmesi o iletkenin sabit bir manyetik alan
içerisindehareket ettirilmesi veya değişen bir manyetik alan içine
bulundurulmasıgerekir.Bir transformatörün birinci devre sargılarına
alternatif bir gerilimuygulandığında ikinci devre uçlarına bir yük
bağlanmasa yani ikinci devreuçları açık olsa da,birinci devre
sargılarında çok küçük bir boş çalışma akımıgeçer.Geçen bu akımın
oluşturduğu değişken (alternatif) akı,sekondersargılarını keserek bu
sargılar etrafında alternatif bir emk. endüklenir.
Transformatörboştaki akımın oluşturduğu manyetik akının sekonder
sargılarını kestiği veboştaki nüve kayıplarının sıfır olduğu var
sayılırsa böyle bir transformatörideal bir transformatördür.İdeal bir
transformatörde sekonder sargısın kesenkuvvet çizgilerinin tamamı
primer sargısında keser.Bu durumda transformatörünher iki sargısında da
sipir başına aynı gerilim indüklenir.Primer ve sekondersargılarda
indüklenen bu gerilimler aynı Q akısı tarafından
oluşturulduğundanaralarında bir faz farkı yoktur.
Transformatörünprimerinde oluşan E1 emk. Lenz kanuna göre kendisini
oluşturan U1gerilimine ters yönde olup yaklaşık olarak eşit
değerdedir.(Gerçekte E1emk.U1 den %1 ila %2 oranında küçüktür.)
Transformatöründönüştürme oranlarının ve diğer bilgileri şu şekilde bulabiliriz:
E1: Primerdeindüklenen emk.
E2: Sekonderdeindüklenen emk.
U1: Primergerilimi
U2: Sekondergerilimi
N1: Primersipir sayısı
N2: Sekondersipir sayısı
I1: Primerakımı
I2: Sekonderakımı
US: Sipirbaşına indüklenen gerilim
a,K: Dönüştürmeoranı
f: frekans
4.44: Sabit sayı
10(-8): İndüklenenE.M.K.’nin Volt cinsinden çıkması için kullanılan sabit sayıyı ifade eder.
Q: Manyetik akı
Bir fazlıtransformatörde indüklenen e.m.k. değeri genel olarak şu formülle yazılır;
E=4,44 . f .Q . N . 10(-8)
Bu formüldenyararlanarak primer ve sekonder için;
U1=4,4 .f . Q . N1 . 10(-8) ...Volt
U2=4,44. f . Q . N2 . 10(-8) ...Voltbulunur.
Sipir başınaindüklenen gerilim ise
Us=U1/ N1 veya Us=U2 / N2(Volt/sipir)’dir.
K=U1 /U2=N1 / N2=I2 / I1 Buorana dönüştürme oranı denir.
PROBLEMLER:
1-Dönüştürmeoranı 10 olan bir transformatörün sekonder gerilimi 150 Volttur.butransformatörün primer gerilimi hesaplayınız.
a=U1 /U2 =U1= a . U2 =U1 =10 .150 =750 Volt
2-Bir fazlıtransformatörün primer sargılarında N1 =500 sipir
bulunmaktadır.Butransformatörün primerine 220 V
uygulandığında,sekonderde 110 V okunmaktadır.
a-Butransformatörün dönüştürme oranını
b-2.devredeki sipir sayısını
c-Sipirbaşına indüklenen gerilimi hesaplayınız.
U1:220V N1:500 US: ?
U2:110V N2: ?
a- K=U1/ U2 olduğundan K=220/110 =2 bulunur.
b- 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 gerilimiU1220 volt,sekonder gerilimi ise U2=55 volt olan
birtransformatörün primer sargılarından I1=4 Amper akım
geçmektedir.Butransformatörde sipir başına indüklenen gerilim US=0,5
volt olduğunagöre istenenleri bulunuz.
a-Sekonderakımı I2 yi,
b-Primer vesekonder sipir sayılarını N1 ve N2 yi,
U1220I1=4
U2=55US=0,5
a- U1 /U2 =I2 / I1 I2=U1 .I1 /U2 =220 . 4 / 55 =16 Amper.
b- US =U1 / N1 N1=220 / 0,55 = 440 sipir primersargısı
US=U2 / N2 N2=55 / 0,5 = 110 sipir primer sargısı
SARIMSAYILARININ BULUNMASI:
Transformatördesipir sayıları gerilimlerle doğru orantılıdır.Bir
transformatörün sipirsasyılarını bulabilmek için,dönüştürme oranından
faydanıldığı gibi,indüklenenemk. formülündende faydanalınır.Bunun için
çalışma gerilimi,frekans,nüve kesitive manyetik endüksiyonun bilinmesi
gerekir.Bu değerler yardımıyla sipirsayıları bulunur.
TRANSFORMATÖRLERDEKAÇAK AKILAR
Birtransformatörün primerine alternatif bir gerilim uygulandığında,bu
sargıdangeçen akımın oluşturduğu manyetik akının oluşturduğu manyetik
akınını tamamıikinci devre iletkenlerini kesmez.Akımın küçük bir kısmı
devresini havadantamamlar. Devresini havadan tamamlayan bu akıların
tamamına KAÇAK AKILARdenir.Kaçak akı ne kadar çok olursa Faydalı akı o
kadar azalır.bunun sonucundaikinci devrede sipir başına indüklenen
gerilim birinci devrede indüklenengerilimden çok daha az olur.bunun
sonucunda sekonderde emk. azalır.
Boş çalımadurumunda kaçak akı faydalı akının % 5’i kadardır.
Kaçak akıyıazaltıcı önlemler:
1-primer vesekonder sargılarının uygun bir şekilde sarılmış olmaları
2-Nüve içinkullanılan saçların manyetik gerginliğe ve havaya göre çok yüksek olması
3-Transformatörprimer ve sekonder sargılarının üst üste ve aynı ayağa sarılması kaçak akıyıazaltır.
Primer vesekonder sargılardan geçen akımların oluşturdukları kaçak
akılar, faydalı akıyıazalttıklarından, primer ve sekonder iç
gerilimlerinin düşmelerine nedenolmaktadırlar.Bunun sonucunda sekonder
çıkışında gerilim azalması görülür.kaçakakıların oluşturdukları gerilim
düşümleri tam indüktif özellikte olup,akımdan900 ileridedir.Kaçak
akıları transformatör devresine seri bağlanmış reaktanslarşeklinde
gösterebiliriz.Bu reaktansalar primer ve sekonder için ayrı
ayrıgösterilir ve KAÇAK AKI REAKTANSI adını alırlar.
Bazı özeltransformatörlerde kaçak akılar istenir.
Kaynakmakinelerinde,kısa devre akımlarının azaltmada,paralel
çalışmayıkolaylaştırmada ve ark fırınlarının güç devrelerinde
kullanılan transformatörünkaçak rektansı büyük istenmektedir.
TRANSFORMATÖRLERDEREGÜLASYON
Birtransformatörde primer gerilimi anma akımı değerinde sabit
tutulup,sekonderdenanma yük akımı çekilirse sekonder geriliminin
boştaki değerine göre değişmegörülür.Sekonderin boş ve tam yüklü
durumdaki gerilimleri arasındakifarka,transformatörün GERİLİM DEĞİŞMESİ
veya GERİLİM REGÜLASYONU denir.Bufarkın tam yüklü durumdaki sekonder
gerilimine oranına GERİLİM REGÜLASYONUYÜZDESİ denir.
TRANSFORMATÖRLERİNKAYIPLARI
KAYIPLAR:
Bütün elektrikmakinelerinde olduğu gibi transformatörlerinde kayıpları vardır.Bu kayıplarikiye ayrılırlar:
1-DemirKayıpları
2-BakırKayıpları
Transformatörlerindöner parçaları olmadığından sürtünme ve rüzgar
kayıpları gibi bir takımkayıpları yoktur.bu nedenle verimleri diğer
elektrik makinalarına göre dahayüksektir.Demir kayıpları boş çalışma
deneyi ile bakır kayıpları ise kısa devredeneyi ile bulunur.
DEMİR KAYIPLARI:
Transformatördeboş çalışmada oluşan kayıplara,DEMİR KAYIPLARI denir.Çok
küçük olan boştakiakımın oluşturduğu bakır kayıpları dikkate alınmazsa
boş çalışmada yalnız demirkayıpları söz konusu olur.demir kayıpların
nüve veya çekirdek kayıplarıdadenilmektedir.demir kayıpları HİSTERİSİZ
ve FUKO (FUKOLT) kayıpları olmak üzereikiye ayrılır.
a)HisterisizKayıpları:Nüve moleküllerinin frekansa bağlı olarak yön
değiştirmesi sırasındabirbirleri ile sürtünmeleri sonucu isi şeklinde
ortaya çıkar.
b)FukoKayıpları:Nüve üzerine indüklenen akımların neden olduğu kayıplar ısı şeklindeortaya çıkan kayıplardır.
BAKIR KAYIPLARI:
Bakır kayıplarınısargılar oluşturmaktadır.bakır kayıpları kısa devre
deneyi ilebulunur.transformatörün sekonderine bir yük bağlandığı zaman
hem primerden hemsekonderden bir akım geçer.Geçen akımlar primerde I12
.R1 ve sekonderde I22 . R2şeklinde bakır kayıpları oluşur.
Bakır kayıpları1000kVA’nin altındaki güçlerde transformatörün görünür gücünün % 3 ile % 4’ükadardır.
TRANSFORMATÖRLERDEVERİM
Transformatörlerdeverim,diğer elektrik makinalarında olduğu gibi,alınan
gücün verilen güce oranışeklinde bulur.Buna göre verimTonguealınan /
Pverilen =PA/PV’dir.
Kayıpları nedeniile PA<PV dir.Transformatörde verilen güç primer
gücüalınan güç ise sekonder gücüdür.Transformatörlerin güçleri
büyüdükçe verimleriartar.Transformatörlerin verimleri yük ile
değişirler.
Transformatörlerdeverimi açıklayabiliriz:
a-Demir kaybıtransformatörün anma yükünde,bakır kaybına eşit olursa, transformatörün verimianma yükünde en büyük olur.
b-Demir kaybı anmayükünde bakır kaybından daha küçük ise
transformatörün verimi, anma yükününaltındaki bir yükte en büyük
değerindedir.
c-Demir kaybı anmayükünde bakır kaybından büyük ise, transformatörün verimi anma yükünün üzerindebir yükte en büyük değerdedir.
VERİMİN BULUNMASI:
Transformatörlerdeverim iki şekilde bulunur:
a-Direkt metotlaverimin bulunması;
Bu metotla dahaçok küçük güçlü transformatörlerde uygulanır.Sekonder
yükü sıfırdan başlanaraktam yüke kadar yavaş yavaş arttırılır.Her yükte
primer ve sekonderdekiwattmetreden okunan değerler alınarak n=P2 / P1
şeklindeverimi bulunuz.
b-Endirekt metotlaverimin bulunması;
Endirekt metotlaverimin bulunması büyük güçlü transformatörlerde
uygulanır.Bunun için boş çalışmadeneyi ile, transformatörün demir
kayıpları;kısa devre deneyi ile bakırkayıpları bulunur.
Bundan sonrada n=PA/ PA + Ptk şeklinde verim bulunur.
TRANSFORMATÖRLERDEPOLARİTE VE PARALEL ÇALIŞMASI
PolariteninÖnemi:Transformatörlerin primer ve sekonder sargılarının her
ikiuçları,alternatif gerilim frekansına bağlı olarak zaman zaman
işaretlerideğişir.Bunu için transformatörlerin hangi uçlarının hangi
işareti taşıdığıbilinmesi gerekir.Yani polaritenin bilinmesi çok
önemlidir.
Sargılarınpolaritelerinin bilinmeleri,Transformatörlerin birbiri ile paralelbağlanmalarında büyük kolaylıklar sağlar.
PolariteninTanımı:Transformatör sargılarının indüklenen gerilimlerinin
ani yönlerini veyasargı uçlarını işaretlenmesinin belirlenmesine
POLARİTE denir. |
|
Ana Sayfa
