TRANSFORMATÖR - TRAFO NEDİR ?


Transformatör sargılarından birisine uygulanan bir alternatif gerilim elektromanyetik endüksiyon yolu ile diğer sagılardan aynı frekansta fakat değişik gerilimde ve akımı da dönüştüren ve hareketli parçası olmayan elektrik makineleridir.Tranformatörler daha çok enerji iletimi ve dağıtımında kullanılır. Bunun yanı sıra elektronikte de kullanıldığı yerler vardır.


Elektrik enerjisinin santralardan kullanımı olanlarına iletimi sırasında hatlarda ısı şeklinde güç kaybı ve gerilim düşümü olur. Bunu önlemek veya askariye indirmek için güç sabit tutulup gerilim yükseltmesi gerekir. Gerilim yükselince güç sabit kaldığına göre akım değeri düşer. Böylece hatlarda kullanılan iletken kesitleri küçülür ve sonuçta gerilim yükseltilmesi hem güçü kaybını azaltmış hem de ekonomik açıdan fayda sağlamış olur. Armatürlerde 400 W ile 35 KW arasında üretilen alternatif gerilim transformotürler aracı ile daha büyük gerilim değerlerine yükseltilerek enerji iletimi hatları ile dağıtım bölgelerine iletilir. Dağıtım bölgelerine gelen bu yüksek gerilim ile transformatörlerle kullanılacak gerilim değerine düşürülür.İşte transformatörler gerilim yükseltmeleri nedeni ile yükseltici transformatörler ve düşürümeli nedeni ile düşürücü transformatörler olarak iki kısımda ayrılır. Transformatörlerle düşürülen ve yükseltilen gerilimler değerlerine göre isimlendirilmesi. Bunlar ;
Alçak Gerilim (AG) 0-1 kV
Orta Gerilim (OG) 1,3,5,6,10,15,20,25,30,35 kV
Yüksek Gerilim (YG) 45,60,110 kV
Çok Yüksek Gerilim (ÇYG) 150,220,380,400 kV
Hareketli parcaları olmadığından ve manyetik kayıpları konstriksiyon yapısı ile en aza indirgenmesi ile elektrik makineleri içersinde verimleri en yüksek (196.6) civarında olan transformatörlerdir. Transformatörler 750 kV’ a kadar gerilimlerde ve 1 VA birkaç yüz mVA kadar güçlerde yapılır.
Transformatörün Sınıflandırılması
Transformatörün çeşitli özellikleri dikkate alınarak sınıflandırılır. Bu sınıflandırmalar şu şekil özetlenebilir;
Manyetik nüvenin yapılış şekline göre;
Çekirdek tipi
Mantel tipi
Dağılmış tip nüveli,
Faz sayısına göre;
Primer ve sekonder aynı sayıya faza sahip olanlar,
Primer ve sekonder farklı sayıda faza sahip olanlar.
Soğutma şekline göre;
Kuru transformatörler
Yağı transformatörler
Kuruluş yerine göre;
İtip transformatörler
Açık hava tipi transformatörler
Sargı tipine göre;
Silindirk sargılı
Dilimli sargılı
Çalışma prensiplerine göre;
Sabit gerilimli
Sabit akımlı
Sargı durumlarına göre;
Yalıtılmış sargılı
Oto trabsformatörler
Soğutucu cinsine göre;
Hava ile soğutulanlar
Yağ ile soğutulanlar
Su ile soğutulanlar
Kullanılış amaçlarına göre;
güç transformatörleri
ölçü transformatörleri
çeşitli aygıt, makineler yerlerde kullanılan transformatörler.
Transformatörlerin Yapıları
Transformatörler ince, özel silisli saçlardan oluşan kapalı bir manyetik gövde ile bunun üzerine sarılmış iletkenlerle sarılan sargılardan oluşur. En basit şekilde transformatörler iki sargı bulunur. Bu sargılardan birine Primer veya birinci devre ötekine ise Sekonder ve ikinci devre adı verilir. Primer ve sekonder sargılarının birbirleri ile elektriksel bir bağlantısı yoktur. Ancak özel olarak yapılan oto transformatörlerinde her iki sargı elektriksel olarak birbirleri ile bağlantılıdır.

Transformatörlerin Çalışma Prensibi
Transformatörün primer sargılarına doğru gerilim uygulandığında, demir nüve üzerindeki gene bir manyetik alan oluşur. Ancak bu manyetik alan, sabit bir alandır. Bu alanın yön ve şiddeti değişmediğinden sekonder sargılarında emk endüklenmesi söz konusu olamaz. Çünkü endüksiyon kurallarına göre, değeri değişe manyetik alanlar tarafından etiketlenen sargılarda endüksiyon gerilimleri oluşabilir. Doğru akımın verilişi ve kesilişi sırasında sekonderde endüksiyon gerilimleri görülebilir. Ancak manyetik alanın değişimi sürekli olmadığından transformatörler doğru akımda kullanılmazlar.

TRANSFORMATÖRLERİN BOŞTA VE YÜKLÜ ÇALIŞMALARI VE VEKTÖR DİYAGRAMLARI


Boşta Çalışma Akımı ve Etkileri

Primer devresine alternatif bir gerilim uygulanan transformatörün ikinci devresine herhangi bir yük bağlanmazsa(yani ikinci devre uçları açık bırakılırsa), bu çalışma şekline transformatörün boşta çalışması denir.
Transformatörün Yüklü Çalışması
İkinci devre uçlarına omik bir yük bağlıdır. Transformatörün primeri alternatif bir gerilimle bağlandığında gecen akım bir Æ akısı oluşturur. Æ akısı primer sargılarında uygulanan gerilime yakın ve ters yönde bir E1 Emk endükler. Sekondere bağlanan yük nedeni ile de bu sargılardan bir I2 akımı dolaşmaya başlar. I2 akımı sekonder sargılarında kendisini oluşturan Æ akısına ters yönde bir Æ2 akısı oluşturarak Æ yi zayıflaması, primerde endüklenen E1 emk si de etkileyerek küçülmesine neden olur.
TRANSFORMATÖRLERİN EŞDEĞER DEVRELERİ, ÇEŞİTLİ YÜKLERDE ÇALIŞMALARI VE REGÜLASYONLARI
Transformatörlerin Eşdeğer Devreleri
Boşta çalışan bir transformatörde yalnız primer sargılarında bir gerilim düşümü söz konusudur. Sekonderde bir yük bulunmadığı ve akım geçmediği için gerilim düşümü olmaz. Boşta çalışan bir transformatörün eşdeğer devresi; Sekondere bir yük bağlandığında, b sargılardan gecen akım oluşturduğu kacak akı reaktansı ile sargıların omik direncinin neden oldukları gerilim düşümlerini şekilde görebiliriz.
Regülasyon
Bir transformatörde primer gerilimi anma değerinde sabit tutulup, sekonderden anma yük akımı çekilirse, sekonder geriliminin boştaki değerine göre değiştiği görülür. Sekonderin boş ve tam yüklü durumdaki gerilimleri arasındaki farka transformatörün GERİLİM DEĞİŞMESİ veya GERİLİM REGÜLASYONU denir. Bu farkın, tam yüklü durumdaki sekonder gerilimine oranına GERİLİM REGÜLASYON YÜZDESİ adı verilir. Bu yüzde Avrupa ve Amerika Standartlarına göre değişik şekillerde değerlendirilmektedir.