BUTUNSiNAVLAR.COM
        Giriş     Üye OL
Oto transformatörleri yapısı ve sarımları, oto trafoları, Oto transformatörleri sarımı, Oto transformatörleri çeşitleri, Oto transformatörleri hesapları

Oto transformatörleri yapısı ve sarımları

Oto Trafolarının Yapısı

Tanım: Primer sargısının bir kısmının veya tamamının sekonder sargısı olarak da kullanıldığı ve her iki sargısı da aynı manyetik alanın etkisinde kalan trafolara oto trafosu denir.

Bildiğimiz gibi normal trafolarda primer ve sekonder sargılar bulunmakta idi. Oysa oto trafolarında tek bir sargı bulunur. Bu sargı hem primer hem de sekonder görevi yapar. Gerilim dönüşümü bu sargı üzerinden yapılır. İkinci bir sargıya ihtiyaç yoktur. Bu sebeple

oto transformatör sarımı

Oto trafolarının primer ve sekonder devreleri aynı sargı olduğundan aynı manyetik devre üzerinde bulunurlar. Primer kısımda oluşan manyetik alanın, saç paketten dolaşarak iletilmesine gerek kalmadan direk sekonder kısma iletilir. Böylece kaçak akıları oldukça azalmış verimleri ise yükseltilmiş olur.

Oto Trafo

  • Frekansı değiştirmez.
  • Akımı ve gerilimi alçaltır veya yükseltir. Eğer akımı alçaltırsa gerilimi yükseltir, gerilimi alçaltırsa akımı yükseltir.
  • Verimi ölçüsünde (örn: % 95, % 97 gibi) güç aktarımı yapar. Giriş gücü çıkış gücüne yaklaşık denktir. Yani gücü alçaltıp yükseltmez. Sadece verimi nispetinde % 35’lik bir kayıp meydana gelir. Bu durum trafoların gücü düşürme özelliğine sahip olduğu anlamına gelmez.
  • Elektrik enerjisinin manyetik alan etkisiyle (manyetik indüksiyon prensibiyle) çalışır.

1.1.1. Oto Trafolarının Faydaları ve Sakıncaları

1.1.1.1. Faydaları

    • Oto trafolarında tip gücü azaldıkça, manyetik nüve kesiti küçülür. Bunun sonucu nüve için kullanılan demir miktarı azalır. Daha az demir kullanılması ile manyetik nüvede oluşan demir kayıpları da azalır.
    • • Oto trafolarının regülasyonu, iki sargılı trafolara göre daha iyidir.
  • Oto trafolarının sekonder sargısının olmaması ve sargı bölümlerinden değişik akımlar geçmesi nedeni ile iletken kesitlerinin değişik değerde olduğu görülmüştü. Bu durum daha az bakır kullanılmasını ve bakır kayıplarının da azalmasını sağlar.
  • Demir ve bakırın az kullanılması trafonun hafifliğini ve ucuzluğunu, kayıplarının az olması da verimin yüksekliğini gerçekleştirir. (Oto transformatörlerinde dönüştürme oran U1/U2 > 2 olursa ortak sargılardaki akım artar. Bu durumda sargı kesiti kalın olacağından daha fazla bakır kullanılır. Buna bağlı olarak sargılarda oluşan bakır kaybı da artar.

1.1.1.2. Sakıncaları

Kullanılan gereçler bakımından çok ekonomik olan oto trafoları, aşağıda belirtilen sakıncaları nedeni ile, normal iki sargılı trafolar kadar kullanma alanı bulamamıştır. Bu sakıncalarışu şekilde sıralayabiliriz:

    • Primer ve sekonder için aynı sargı kullanıldığından, yüksek ve alçak gerilim uçlarından biri ortaktır. Şekil: 1.1’de 3 nu’lu uç, trafonun şekilde 3 numara ile gösterilen ortak ucu, primerde faz ucu olarak kullanılmamalıdır. Bağlanırsa 3 nu’lu uçta toprağa karşı 220 volt, 2 nu’lu uçta da 220 —8 = 212 volt’luk gerilim bulunur. Bu durum yanlışlıklara ve tehlikelere ne den olur. Bunun için faz-nötr gerilimi 250 volttan büyük şebekelerde U1 ile U2 arasındaki farkın, primer gerilimi U1’ in % 25 ini geçmemesi istenir. Oto trafosu Şekil
    • 1.1.b’ deki gibi normal bağlandığında, 8 voltluk sargı bölümünde bir kopukluk olursa 2 nu’lu uç toprağa karşı 220 volt gerilimli olur. Bu durumda da gene tehlikeler söz konusu olur.
  • Oto trafolarının kısa devre gerilimleri çok küçük olduğundan (uk <%1) kısa devre akımları büyük olur. Kısa devre gerilimleri çok zor ayarlandığından paralel bağlanmaları da çok zor olur.

oto transformatör sarımı

1.1.2. Oto Trafolarının Kullanım Alanları

    • Oto trafolarından bir çok uçlar dışarı çıkartılarak çeşitli çeşitli gerilimler elde edilir. Bu bakımdan oto trafoları bir potansiyometre gibi kullanılabilir.
      • Oto trafoları gerilimi azaltarak asenkron motorlara yol vermede,
      • Gerilim yükseltmede,
    • Enerji iletim ve dağıtım şebekeleri ile bunlara ait hatlardaki gerilim düşümlerini karşılamakta,
    • • Çeşitli gerilimlerin elde edilmesinde,
  • Bazı üç fazlı yüksek gerilimli sistemlerin birbirine bağlanmasında da oto trafoları kullanılmaktadır. Örneğin 380KV’ luk Keban Enerji İletim Hatları, 154 KV’ luk sisteme oto trafoları üzerinden bağlanmıştır.

1.2. Oto Trafolarının Çalışma Prensibi

Oto trafolarını daha iyi anlamız için; İki sargılı normal bir trafodan oto trafosuna geçişi, incelemede yarar olacaktır.

Şekil 1.2.a’daki gibi bir adet iki sargılı trafo ele alalım. Bu trafonun primeri U1, sekonderi ise U2 geriliminde olsun. Trafolarda primer ve sekonder sargılarda sipir başına indüklenen gerilim aynı olduğundan, primer sargı üzerinde, sekonder gerilimine eşit gerilim indükleyen sipir sayısı veya bu sipirin yeri işaretlenir. (şekil 1.2.a)

oto transformatör sarımı

(a) (b)

Bu nokta M olarak gösterilmiştir. Primer sargıdaki M-N noktaları arasındaki indüklenen gerilim, sekonderin m-n noktaları arasındaki gerilimle aynı değerdedir. Bu nedenle M-m ve N-n aynı gerilimde olduğundan birleştirilebilirler. Böylece bir sargılı trafo elde edilmiş olunur. Bu durumda şekil 1.2.b deki sekonder sargı ortadan kaldırılmış olur. Primer sargı, hem primer sargı hem de sekonder sargı olarak görev yapacak durumdadır.

Oto trafolarının bir tarafında tehlikeli, diğer tarafında tehlikesiz gerilim bulunması, yani giriş ve çıkış gerilimleri arasındaki farkın büyük olması çok sakıncalıdır. Primeri topraklanmış olan oto trafolarında, alçak gerilim uçları ile toprak arasında yüksek gerilim bulunur.

Şekil 1.3 ‘te iki sargılı ve oto trafolarının devreye bağlanışı, sekonder ve toprağa karşı gerilimleri ile sembollerde gösterilişleri görülmektedir.

oto transformatör sarımı

1.3. Trafolarda İndüklenen Gerilim Değeri

Trafolarda genel olarak indüklenen E.M.K.(elektromotor kuvveti(gerilim)) değeri; E = 4,44* f * Ømax * N1 * 10-8 (Volt ) olarak ifade edilir. Bu formülden yararlanarak primer ve sekonder gerilimleri için; U1 = 4,44* f * Ømax * N1 * 10-8 (Volt ) primer gerilimi, U2 = 4,44* f * Ømax * N1 * 10-8 (Volt ) sekonder gerilimi bulunur. Sipir başına indüklenen gerilim ise ; Us = U1/N1 veya Us = U2/N2 volt/sipir olur.

Oto trafolarında boş akım ve kayıplar dikkate alınmazsa dönüştürme oranları , normal iki sargılı trafolarda olduğu gibidir.

transformatör

Şekil1.5’te gerilim düşürücü bir oto trafosu görülmektedir. Bu trafonun sekonderine bir yük bağlanmıştır. k-m bölümünden geçen akım I1, yükün çektiği akım ise I2 dir. Ortak sargıdan geçen akım şekle göre I = I2 – I1 kadardır. Sekonder devre gücü trafonun ANMA GÜCÜ olarak değerlendirilir. Buna göre sekonder devre gücü S2 = U2.I2 olur. Üzerinden I akımı geçen ve uçlarında U2 gerilimi bulunan ortak sargıdaki güç, (m-n arasındaki güç) TİP GÜCÜ olarak alınır. Tip gücü ST = U2.I şeklinde belirtilir.

Tip gücü ile transformatör anma gücü (sekonder gücü) arasındaki ilişki şu şekilde belirlenir.

transformatör sarımı

transformatör sarımı

transformatör sarımı

Yukarıdaki eşitlikler gerilim düşürücü oto trafoları için geçerlidir. Gerilim yükseltici oto trafosunda ortak sargıdan geçen akım I= I1 – I2 olduğundan formüllerde değişmeler olmaktadır.

Oto trafolarında sekondere iki şekilde güç aktarımı yapılmaktadır. Bunlardan birisi; transformasyon yolu ile, diğeri de iletim yolu ile aktarılan güçtür. Verim dikkate alınmasa transformasyon yolu ile aktarılan güç, aynı zamanda trafonun tip gücüne eşit olur. Buna göre trafonun tip gücü ;

ST = U2*I= U2* ( I2– I1) şeklinde belirtilir. Transformasyon yolu ile sekondere aktarılan güç;

STR = I1 *(U1- U2) (VA) ,

İletim yolu ile sekondere aktarılan güç ise;

Sil = I1 * U2 dir.

Şekil 1.4’ te görüldüğü gibi sargının (k-m) noktaları arasındaki güç transformasyon yolu ile sekondere aktarılangüçtür. Bugüç U2 ( I2 – I1) şeklinde belirtilebilir. Sargının (m-n) noktaları arasında I1 akımının oluşturduğu güç ise, iletim yolu ile sekondere aktarılmaktdır.

Eşitlikten şu sonuçları çıkarabiliriz. Oto trafolarında primer ve sekonder gerilimleri arasındaki fark azaldkça, U2 U1’e yaklaştıkça , tip gücü azalır. U2’ nin U1’e yaklaşması sonucu, sekondere transformasyon yoluyla aktarılan güç azalırken, iletim yoluyla aktarılan güç artar.

transformatör sarımıtransformatör sarımı

YÜK

Oto trafolarında manyetik nüve kesiti, tip gücüne göre hesaplanır. Tip gücü azaldıkça manyetik nüve küçüleceğinden, kullanılan demir miktarı da azalır.U1=U2 olunca ST tip gücü sıfır olur ki, bu durumda oto trafolarına gerek kalmaz. Bununla birlikte U2’nin U1’e yaklaşması oto trafosunun verimini artırır. Buna göre tip gücü ne kadar az olursa verim o kadar fazla olmaktadır. Bunu bir örnekle daha iyi açıklayabiliriz.

ÖRNEK

Primer gerilimi 380 KV, sekonder gerilimi ise 154 KV olan bir oto trafosunun, çıkış gücü 10000 KVA’dir. Buna göre oto trafosunun tip gücünü bulunuz.

ÇÖZÜM

transformatör sarımı

Görüldüğü gibi 10 000 KVA lık bir güç, 380 KV’tan 154 KV’ ta yaklaşık 6 000 KVA’lık bir oto trafosuyla dönüştürülebilmektedir. Böylece 10 000 KVA yerine 6 000 KVA’ ya göre hazırlanan nüvede oldukça büyük oranda demir kazanılmıştır. Bilindiği gibi oto trafolarında nüve, trafonun tip gücüne göre hesaplanır. Ayrıca iki sargı yerine bir sargı kullanılmış olması, bakırdan da büyük kazançlar sağlar. Bu nedenle verimde büyük artışlar olmaktadır. Oto trafolarında sekonder gerilimi, primer geriliminin yarısından küçük olursa bakır kayıpları artar.

ÖRNEK 2

Primer gerilimi 400 volt, sekonder gerilimi 220 volt olan bir oto transformatörü devresine 10 ohm’ luk bir ısıtıcı bağlanmıştır. Primer ve sekonder kımları ile, transformasyon ve iletim yolu ile sekondere aktarılan güçleri bulunuz.

araba transformatör sarımı

ÇÖZÜM

transformatör sarımı

araba transformatör sarımı

1.4. Oto Trafosunda Meydana Gelebilecek Arızalar

Oto trafolarında genellikle arızalar aşırı akım oluşumu menşeyli oluşan arızalardır. Aşağıda bunlar detaylı olarak açıklanmaktadır.

1.4.1. Aşırı Akım, Oluşumu ve Etkileri

Aşırı akım arızalarının oluşumu, etkileri ve özellikleri genel olarak iki şekilde ele alınabilir.

  • Kısa Devre Akımı
  • Aşırı Yüklenme

1.4.1.1. Kısa Devre Akımı

• Oluşumu

Kısa devre akımı ve etkilerini açıklayabilmek için bir oto trafosunun beslediği devre örnek alınacak olursa, trafo sargısı belirli bir direnci olan devreyi besler. Bu durumda trafodan, normal işletme koşullarına göre bir akım çekilir.

Devre iletkenlerinin yalıtımını sağlayan izolasyon maddelerinin daha önce belirtilen nedenlerden biriyle özelliğini kaybetmesi sonucu, faz iletkenlerinin birbiriyle veya toprakla teması söz konusu olur. Bu olaya KISA DEVRE denir.

Kısa devre durumunda devre direncinin azalması, trafo sargılarından çekilen akımın artmasına neden olur. Normal işletme akımının çok üzerinde olan bu akıma KISA DEVRE AKIMI denir.

Kısa devre akımının, transformatör sargılarında oluşturduğu TERMIK ve DINAMİK etkilerle sargı izolasyonu bozulur ve kısa devre arızası, trafo sargılarında başlar. Böylece trafo tekrar kullanılmayacak duruma gelmiş yada başka bir deyişle yanmış olur.

• Etkileri

Trafo sargılarının yanmasına neden olan kısa devre akımının etkileri şu şekilde özetlenebilir.

• Termik Etki

İçinden akım geçen iletken ısınır esasına dayanır. İletkenin ısınması, geçen akımın karesiyle doğru orantılıdır. Durum böyle olunca, trafo sargılarından çekilen kısa devre akımının karesi oranında sargıısınır ve çevresinde bir sıcaklık oluşur. Oluşan sıcaklığın belirli bir değere ulaşmasıyla sargının yalıtımını sağlayan izolasyon maddesi özelliğini kaybeder ve kısa devre başlar.

• Dinamik Etki

“İçinden akım geçen iletkenin çevresinde manyetik alan oluşur.” Esasına dayanır. Buna göre içinden akım geçen iki iletken yan yana getirildiğinde birbirlerini iter veya çekerler. İletkenlerden aynı yönde akım geçirildiğinde çekme, ters yönde akım geçirildiğinde itme kuvveti oluşur. Bu itme veya çekme, kuvvetine DİNAMIK KUVVET denir ve geçen akımın karesiyle doğru orantılıdır.

Özellikle büyük kısa devre akımlarında oluşan dinamik kuvvet etkisi, trafolarda sargı şekillerinin bozulmasına, izolasyonun zedelenerek kısa devre arızalarına sebep olabildiği gibi, iyi montaj edilmemiş baralarda da benzer hasarlara neden olmaktadır.

1.4.1.2. Aşırı Yüklenme

Oto trafosunun termik etki sonucu yanmasına neden olan bir aşırı akım şeklidir. Aşırı yüklenme denildiği gibi AŞIRI YÜK ÇEKİLMESİ de denir.

Genel olarak 20° C çevre sıcaklığında. nominal işletme akımı % 120 si, yada başka bir deyişle l,2 katı, MAKSİMUM İŞLETME AKIMI olarak kabul edilir. Bu değerin üstündeki akım şiddetine de AŞIRI YÜKLENME denir. Nominal işletme akımı ile maksimum işletme akımı arasında kalan akım şiddetine, MÜSADE EDİLEBİLİR İŞLETME AKIMI denilmektedir.

Örnek olarak nominal akımı 1000 A olan bir oto trafoda aşırı yüklenme, 1200 A’ den sonra başlar. Trafo bu değerin üstündeki bir akımla çalıştırılacak olursa, belirli bir zaman sonunda yanar. 1000A ile 1200 A. arasındaki akım şiddeti ise, müsaade edilebilir işletme akımıdır ve bu değerler arasında transformatör çalıştırılabilir.

Genel olarak nominal akım ile aşırı yük akımının belirtilmesinde, 20° C çevre sıcaklığı esas alınır. 20° C çevre sıcaklığının değişmesine bağlı olarak aşırı yüklenme değeri de değişir. Çevre sıcaklığının artması durumunda aşırı yüklenme değeri azalır, düşmesi durumunda ise aşırı yüklenme değeri artar.

Bu özellik nedeniyle oto trafolarının soğutulması halinde daha fazla güçle çalıştırılabilmesi mümkün olur. Oto trafolarının çeşitli soğutma sistemleri uygulanarak çalıştırılmasına CEBRI SOĞUTMALI ÇALIŞMA denir. Bu tip çalışmada nominal işletme akımı ve aşırı yüklenme oranı, uygulanan soğutma sistemine göre değişir.

araba transformatör sarımı

1.4.2. Aşırı Akım Arızalarının Sınıflandırılması

Oto trafosunun etkilendiği aşırı akım arıza çeşitleri iki grupta sınıflandırılabilir;

1- İç Arıza

2- Dış Arıza 1.4.2.1. İç Arıza

Oto trafolarının izolasyonu pamuk, ipek, kağıt ve izolasyon yağı gibi izolasyon maddeleriyle sağlanır.

Söz konusu izolasyon maddelerinin zamanla aşırı akımya da aşırı gerilimin etkilerinden dolayı zayıflar ve izolasyon seviyesi düşer. Bu durumda sarımlar, sargılar veya sargı tank arasında izolasyon seviyesi düşük ZAYIF NOKTALAR oluşur.

Bu zayıf noktalar aşırı akım veya aşırı gerilim gibi bir zorlanma sonucu, hatta normal işletme koşullarında iç arızaların oluşmasına neden olur.

Bu arızalar

  • a – Sarımlar Arası Kısa Devre
  • b -Sargılar Arası Kısa Devre
  • c: – Sargı Toprak Kısa. Devre arızalarışeklinde belirtilir. (Şekil. 1.7.)

Söz konusu. arıza şekillerinden birinin oluşması durumunda transformatör kullanılamayacak duruma gelmiş yada başka bir deyişle yanmış olur.

araba transformatör sarımı

1.4.2.2. İç Arıza

Oto trafolarının beslediği devrede oluşan aşırı akım arıza çeşitleri üç şekilde belirtilir.

  • Fazlar arası kısa devre
  • Faz toprak arası kısa devre
  • Aşırı yüklenme

Oto trafolarının beslediği devrede oluşan arızaların nedenleri şu şekilde özetlenebilir;

  • Aşırı gerilim sonucu izalatör üzerinde ark oluşması
  • Buşing veya izalatörlerin kırılması ya da çatlaması
  • İletkenlerin rüzgarla sallanmasından veya kar yığılmasıyla birbirine yaklaşması
  • İletken kopması, direk yıkılması veya bir ağacın nakil hattına yaslanması
  • Abonelerin aşırı yük çekmeleri

1.4.3. Aşırı Gerilim, Etkisi ve Oluşumu

1.4.3.1. Etkisi

Her izolasyon maddesi, belirli bir gerilim değerine kadar özelliğini kaybetmeden yalıtım yapabilir. Bu değerin üzerinde bir gerilim uygulandığında, yani aşırı gerilim durumunda izolasyon maddesi delinir ve kısa devre arızası oluşur.

Genel olarak nominal işletme geriliminin % 110 ‘nu yada başka bir deyişle 1,1 katı MAKSIMUM İŞLETME GERİLİMİ olarak kabul edilir. Bu değerin üstündeki gerilimlere AŞIRI GERİLİM denir.

1.4.3.2. Oluşumu

İşletme araçlarının izolasyonunu zorlayan ve delinmesine neden olabilen aşırı gerilimlerin oluşumu iki kısımda özetlenebilir.

• İç aşırı gerilimler

İç aşırı gerilimler, boşta çalışan enerji nakil hattı ve trafo gibi işletme araçlarının devreye alınıp çıkarılmasıyla veya faz toprak kısa devresi, hat kopması yada dağıtım hatlarında sigorta atması gibi arızalarda oluşan aşırı gerilim şeklidir.

Bağlama olaylarında oluşması nedeniyle MANEVRA GERİLİMİ olarak da bilinir. Gerilim artışı normal işletme geriliminin üç katına kadar ulaşabilir. İşletme frekansının üstünde ve kısa sürelidir.

Ancak, yüklü devrelerin servise alınıp çıkarılması veya büyük kısa devre akımlarının kesilmesi durumunda iç aşırı gerilimler oluşmamaktadır.

• Dış aşırı gerilimler

Elektrik yüklü bulutlardan topraktaki karşıt elektrik yüklü bölgeye olan elektrik boşalımına YILDIRIM denir. Yıldırım nedeniyle oluşan aşırı gerilimlere de DIŞ AŞIRI GERİLİMLER adı verilir.

Yıldırım, buluttan toprağa olduğu gibi topraktan buluta doğru da çıkabilir. Elektrik yüklü bulut ile toprak arasındaki boşalımı başlangıçta hava önler. Ancak bulut yere yaklaştıkça ve üstelik buluttaki elektriğin yükü arttıkça hava bu geçimi önleyemez duruma gelir ve yük boşalımı gerçekleşir.

Yıldırım iki –üç kilometre yüksekteki bir bulutla yer arasında da oluşabilir. Durum böyle olunca iki -üç kilometre kalınlığındaki havanın sağladığı izolasyonu delen bu gerilim için İZOLASYON SINIRI TAŞIMAZ denilebilir.

Ayrıca, yük boşalması anındaki akım değeri 150 000 Ampere kadar çıkmakta ve yük boşalması süresi ise; 1000 mikro sn (1 msn)’ ye kadar çıkmaktadır. YILDIRIM DARBE GERİLİMİ oldukça tehlikeli durumdur.

TÜM DERS NOTLARI İÇİN TIKLAYIN
YORUMLAR

YORUM YAZ
Yorum yazabilmek için sağ üstten giriş yapmanız gerekir.
  Üye değilseniz,üye olmak için
 TIKLAYIN.
Lütfen sorularınızı yukarıdaki SORUSOR sekmesinden sorunuz
Buradan sorularınıza admin tarafından CEVAP VERİLMEYECEKTİR.
Max. 1000 karakter.
Sinavlara hazirlik