30 Bin Üyemize Katılın
E-Bülten yayınlarımız için abone olun.
  • DOLAR
    5,822
  • EURO
    6,5463
  • BIST
    96775
Solar Çatı Hesaplama Modülü
MENÜ

Transformatör (Trafo) Nedir? Trafo Çeşitleri Nelerdir?

Transformatör Nedir?

Transformatörler, elektromanyetik indüksiyonla enerjiyi bir devreden diğer devreye geçirirler. Yani, herhangi bir alternatif akım (AC) ve gerilim seviyesini frekansını değiştirmeden istenilen oranda düşürmeye veya yükseltmeye yarayan aletlere transformatör denir. Transformatörün kısaltılmış hali trafodur.

transformatör

Trafolar, 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.

Transformatörlerde manyetik nüve üzerinde sargıların bulunduğu kısma bacak veya ayak denir. Bunları birleştiren üst ve alt bağlantı kısmına ise boyunduruk denir.

Trafolar yapı itibari ile çekirdek nüve, tel, silisli saç ile imalatı yapılır, trafolarda primer ve sekonder olmak üzere giriş ve çıkış sargıları vardır, imalat çeşidi olarak trifaze ve monofaze olarak imalatı yapılır. Transformatörler çeşitli güç ve ebatlarda yapılır.

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 (giriş devresi) denir ve gerekli değerdeki alternatif akım kaynağına bağlanır. Alternatif akım elektrik enerjisinin primere göre değişik değerde alındığı ikinci devre sargısına ise sekonder (çıkış devresi) denir. Sekonder sargıda manyetik endüksiyon yoluyla gerilim indüklenmektedir.

Sekonder gerilimi primer geriliminden büyük olan trafo yükseltici trafo olarak kullanılır. Primer devreye uygulanan gerilim sekonder devreden alınan gerilimden büyük olan trafoya ise düşürücü trafo denir.

Trafolar şu amaçlarla kullanılmaktadır:

  • Gerilim veya akımı düşürmek ya da yükseltmek,
  • Empedans uygunluğu sağlamak,
  • Aynı güç hattına bağlı şaseleri ortak birden fazla devreyi ters bağlantı durumunda oluşabilecek kısa devrelerden korumak.
İdeal Transformatör Nedir?

Bir iletkende emk indüklenebilmesi için o iletkenin sabit bir manyetik alan içerisinde hareket ettirilmesi ve değişen bir manyetik alan içerisinde bulundurulması gerekir. Transformatörde primer akımının oluşturduğu manyetik akının sekonder sargıları kestiği ve nüve kayıplarının olmadığı varsayılırsa bu tip transformatör ideal transformatör olarak tanımlanır. İdeal transformatörlerde sekonder sargıları kesen manyetik kuvvet çizgilerinin tamamı primer sargılarınıda keser. Bu durumda transformatörün her iki sargısının her bir sarımında aynı değerde gerilim indüklenir. Primer ve sekonder sargılarda indüklenen bu gerilimler aynı Φ akısı tarafından oluşturulduğundan aralarında faz farkı yoktur. Yani transformatörlerde primer ve sekonder gerilimleri aynı fazdadır.

transformatör

Tranformatörlerin Tarihçesi

İndüksiyon kanunu 1831 yılında birbirinden habersiz olarak Michael Faraday ve Joseph Henry tarafından bulunmuştur. Bulgularını ilk yayınlayan Faraday olduğundan Faraday Kanunu olarak adlandırılır.

Elektro manyetik indüksiyon, hareket eden bir iletkende manyetik alan yoluyla indüksiyon elektrik üretimidir. Generatörler, elektrik motorları, transformatörler, indüksiyon motorları, senkron motorlar ve selenoidlerin çalışmalarına temel oluşturur.

Elli yıl kadar sonra çağdaş örneğinin gerekli tüm elemanlarına sahip, kullanışlı transformatörün ortaya çıkmasıyla da o zaman henüz yeni olan elektrikle aydınlatma endüstrisinde devrim olmuştur. Yüzyılın sonlarında değişken akımlı güç sistemleri tüm dünyada kullanılmaya başlamış ve transformatörler elektrik iletim ve dağıtımında anahtar rolünü üstlenmişlerdir.

Bugünün transformatörleri yüzyıl başındaki atalarına göre güç bakımından 500, gerilim bakımından 15 kat fazla kapasiteye sahiptir. Güç birimi başına ağırlık 10 kat azalmış ve verimlilik genellikle %99’u aşmıştır. Bu gelişmeler kuramsal çalışmaların ve mühendisliğin birleşmesiyle ortaya çıkmıştır.

Trafo Ekipmanları Nelerdir?

transformatör
  • Sargılar,
  • Çekirdek,
  • Yalıtım ve Destek Aksamı,
  • Ana ve Genleşme Tankı,
  • İzalatörler,
  • Kademe Şalterler (Yük Altın Kademe Şalteri, Boşta İken Kademe Şalteri)
  • Soğutma Ekipmanları (Radyatörler, Fan, Pompa)
  • Koruma ve Yardımcı Ekipmanlar
  • Bucholz Rölesi
  • Sıcaklık Göstergeleri
  • Basınç Emniyet Vanası
  • Nem Alıcılar Kontrol Bobini

Transformatör Çeşitleri Nelerdir?

Transformatörler kullanma amaçlarına göre değişik tip ve şekillerde imal edilir. Ölçü trafoları, oto trafoları, tek fazlı (monofaze) trafolar ve üç fazlı (trifaze) güç trafoları olmak üzere çeşitli tipleri vardır.

Yaygın olarak transformatör çeşitleri şu şekilde sıralanır:

İletim Transformatörleri: Büyük güçlüdürler ve çok yüksek gerilimin uzaklara iletilmesinde gerilim yükseltici olarak kullanılırlar.

Ara İstasyon Transformatörleri: Gerilimin orta seviyelere düşürmek için kullanılırlar.

Dağıtım Transformatörleri: Orta gerilimin daha alt seviyelere düşürmek için kullanılırlar.

Güç Transformatörleri: Birçok farklı tip ve uygulamalarda elektronik devrelerde kullanılırlar.

Yalıtım (İzolasyon) Transformatörleri: Doğru akımın yalıtımı amacıyla kullanılır. Pimer ve sekonder arasında elektrik yalımını sağlamak amacıyla da kullanılır. Primere uygulanan gerilim hem doğru akım hem de alternatif akım bileşenlerini bulunduruyorsa sekonder gerilimi sadece alternatif akım bileşeninden oluşur.

Oto Transformatörleri: Primer ve sekonder sargıları elektriksel olarak birbirleriyle bağlantılı olan transformatörlere Oto Transformatörü adı verilir. Genellikle düşük güç uygulamalarında ayarlı gerilim sağlamak için kullanılır.

Ölçü transformatörleri ( gerilim ve akım trafoları): 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; çalışanları yüksek gerilimden koruyan, ölçümlerin güven içinde yapılmasını sağlayan bir devre elemanıdır.

Ses Frekansı Transformatörleri: Ses frekansı (20 kHz’e kadar) yükseltici devresi çıkış veya girişinde veya yükselticiler arasında empedans işlemi için kullanılır.

Kontrol Transformatörleri: Düşük güç veya VA değerlerinde sabit gelirim veya akım gerekli devrelerde, elektrik sisteminde değişik noktalarda gerilimin genliği ve fazında istenen düzenlemeleri sağlamak için kullanılır.

transformatör

Çalışma Gerilimlerine Transformatörler:

  • Alçak gerilim: 0-1 kV
  • Orta gerilim: 1-3-5-10-20-25-30 kV
  • Yüksek gerilim: 45-60-110 kV
  • Çok yüksek gerilim: 150-220-380-400 kV

Nüvelerine Göre Transformatörler:

a. Çekirdek Tipi

b. Mantel Tipi

c. Dağıtılmış Tip

d. Ferrit Nüve

Soğutma Türlerine Göre Transformatörler:

a. Yağlı Tip Transformatörler

b. Kuru Tip Transformatörler

Kullanım Yerlerine Göre Transformatörler:

a. Besleme Transformatörü

b. İzolasyon Transformatörü

c. Muayyen Frekans Transformatörü

ç. Hat Transformatörü

d. Empedans Transformatörü

e. Oto Transformatörü

f. Darbe (Pulse) Transformatörü

Trafo Nasıl Çalışır?

Alternatif akım uygulanmış bir sargı, manyetik nüve üzerinde diğer sargıda gerilim indükleyen zamana göre değişen bir manyetik akı meydana getirir. Primer ve sekonder sargılar arasındaki sarımların sayısı arasındaki oranın değişimi, giriş ve çıkış gerilimleri arasındaki oranı belirler. Böylece, gerilim devreler arasında kademeli şekilde aşağı ya da yukarı dönüştürülür.

Trafo

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 elektromotor kuvveti (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.

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. 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.

trafo

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 faydalanılır.

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.

Kaynaklar:
1) https://docplayer.biz.tr/42088444-Transformatorler-trafolar.html
2) https://hbogm.meb.gov.tr/MTAO/3ElektrikBilgisi/unite17.pdf
3) https://ekblc.files.wordpress.com/2014/02/transformatc3b6rler_pp2.pdf

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir