Çift Sargılı Transformatör

Çift Sargılı Transformatörün Yapısı

Çift sargılı transformatörler, Şekil 1 ‘de görüldüğü gibi, bir nüve (çekirdek) üzerine üst üste veya karşılıklı olarak oturtulan iki sargı vasıtasıyla gerilim değişimi sağlayan devre elemanıdır.


Şekil 1- Monofaze transformatörde sargıların nüveye oturtuluş biçimleri

Transformatör nüveleri, Şekil 2 ‘de görüldüğü gibi, 04 – 0,5 mm kalınlığındaki saclardan oluşur. Sacın malzemesi, histerezis kaybı az olan, kalıcı mıknatıs özelliği taşımayan ve kırılganlığı olmayan özel çeliktir.
Sargılar ise, karkas adı verilen makaralara sarılır.
Sacın E ve I şeklinde kesilmiş parçaları Şekil 2(a) ‘da görüldüğü gibi iki yönlü olarak, bobin makarasının içerisine teker teker yerleştirilir. Bu şekilde oluşan nüvenin kesit görüntüsü Şekil 2 (b) ‘de görüldüğü gibidir.


Şekil 2 – Transformatör nüve saçlarının görüntüleri
a) Saç elemanların nüveyi oluşturma biçimi
b) Nüvenin kesit görüntüsü
Nüvenin bu şekildeki saclardan oluşturulmasının nedeni, AC gerilimindeki değişim etkisiyle gelişen ve Fuko akımı adı verilen akımın yaratacağı ısınmayı önlemektir.

Şekil 3 ‘te değişik transformatörlerin görüntüleri verilmiştir


Şekil 3 – Değişik transformatörlerin dış görüntüleri
a) doğrultucu transformatörü
b) oto transformatör
c ) çıkış transformatör
d) şiltli (metal kapaklı) transformatör
e) ses frekansı kuplaj transformatörleri
f) şiltlerinden çıkartılmış hava nüveli transformatörler
g ) ara frekans (IF) transformatörü

Oto Transformatörün Yapısı

Oto transformatörde Şekil 4 ‘te görüldüğü gibi bir nüve üzerinde tek sargı vardır. Giriş bu sargının uçlarından yapılır.


Şekil 4 – Oto transformatör
Çıkış iki şekilde olabilir:

Belirli kullanım gerilimlerine ihtiyaç varsa, sargının belirli noktalarından çıkış uçları alınır.

  1. Değişik gerilimlere ihtiyaç olursa, transformatör üzerinde bir hat boyunca iletkenlerin izolasyonu kazınır ve bu hat üzerinde gezdirilebilen bir uç sargılara temas ettirilir.

Bu tür oto transformatörlere Varyak (Variac) adı verilmiştir.

Çalışma Prensibi
Çift Sargılı Transformatörün Çalışma Prensibi

Şekil 5 ‘de görüldüğü ve yukarıda da açıklandığı gibi monofaze bir transformatörde genellikle iki giriş ucu ve iki de çıkış ucu mevcuttur. Bu uçlar giriş ve çıkış sargılarından alınmaktadır. İhtiyaca göre çıkış sargısı yine şekilde görüldüğü gibi birden fazlada olabilir.

Bu sargılar teknik dilde aşağıdaki gibi adlandırılır:

  •  Giriş sargısı: (Primer sargı)
  •  Çıkış sargısı: (Sekonder sargı)

Primer sargıya bir AC gerilim uygulandığında, sekonder sargı uçlarından da yine AC gerilimi alınır.

Gerilim İle Sarım Sayısı Bağıntısı

Primer ve sekonder sargılardaki gerilim değerleri, sargıların sarım sayılarıyla orantılıdır.

Günlük hayatta, AC devrelerde ölçüm için kullanılan normal ölçü aletleri efektif değerleri ölçtüğü için, hesaplamalarda da genel olarak efektif değerler kullanılır.


Şekil 5 – Monofaze bir transformatörün prensip şeması

Transformatördeki efektif değerler gösterilirken, özellikle gerilimler için değişik semboller kullanılmıştır.

1. Bazı yayınlarda;

Transformatöre uygulanan gerilim: U1 veya UP
Transformatörün primer sargısında endüklenen gerilim: E1
Transformatör sekonderin den alınan gerilim: U2 vaye US
Transformatörün sekonderin de endüklenen gerilim: E2

Transformatör kayıpsız kabul edilirse; U1=E1 ; U2=E2 ‘dir.

Kayıplar dikkate alınırsa;  U1=E1+kayıp gerilimi,
U2=E2+kayıp gerilimi ‘dir.

2. Diğer bazı yayınlarda da;

Bütün gerilimler V ile gösterilmekte ve nereye ait gerilim ise onu belirten indis kullanılmaktadır. Örneğin, Transformatör primer gerilimi VP, sekonder gerilimi VS, yük direncindeki gerilim düşümü VL ile gösterilmektedir.

Burada kullanılan semboller:
Primer taraf için;
Sekonder taraf için;
Primer gerilimi:
Primer sarım sayısı:
Primer akımı
Primer gücü:

VP
NP
IP
PP

Sekonder gerilimi:
Sekonder sarım sayısı:
Sekonder akımı:
Sekonder gücü:

VS
NS
IS
PS

Bir transformatörde gerilim değerleri ile sarım sayıları arasında şu bağıntı vardır:

VP/VS = NP/NS

 NP/NS = n  değerine Transformasyon (Dönüştürme) Oranı denir.

Primer Sekonder Güç Bağıntısı

Teorik olarak bir transformatörün girişine hangi güç verilirse, çıkışından da aynı güç alınır.

Giriş gücü PP ve çıkış gücü ise PS ise      =>     PP = PS  ‘dir…

Ancak, transformatörün saclarındaki fuko akımından, histerisiz olayından ve sargıların endüktif reaktansından (XL) dolayı , giriş enerjisinin bir bölümü ısı enerjisine dönüşerek kaybolur.

Kayıp nedenleri:

Fuko akımları: Sacların içerisinde oluşan ve dairesel olarak dolaşan akımdır.

Histeresiz olayı: Sacların mıknatıslanması olayıdır.

Endüktif reaktans (XL): Sargı tellerinin Ac direncidir.

Aslında, Ps çıkış gücü, PP giriş gücüne göre biraz küçüktür (PS<PP).
Ancak, küçük güçlü transformatörlerde kayıplar ihmal edilebileceğinden PP=PS olarak kabul edilir.

Güç – Gerilim ve Akım Bağıntısı

Transformatörlere uygulanan gerilim; VP=VPm Sin ωt şeklinde sinüzoidal olarak değişen bir gerilimdir. Bu gerilim, primer sargıdan akıtacağı akım ile, sekonder sargıda oluşturacağı gerilim ve akımda yine sinüzoidal olarak değişir.

Ancak, hesaplamalar efektif değerler üzerinden yapıldığından, güç bağıntıları şöyle yazılır:

PP = IP . VP        ve       PS = IS . VS

Bu bağıntıda, birimler şöyledir: V: Volt, I: Amper, P: Watt
PP=PS kabul edildiğinden, IP.VP=IS,VS yazılabilir.

Buradan da şu sonuç çıkar: VP/VS = IS/IP

Sargı Empedansları İle Gerilim ve Akım Bağıntıları

ZP: Primer sargı empedansı, ZS: Sekonder sargı empedansı olmak üzere gerilim şöyle ifade edilir:

VP = IP . ZP       ve       VS = IS . ZS

Bu değerler yukarıda yerine konulursa aşağıdaki eşitlikler elde edilir:

IP.ZP / IS.ZS = IS/IP       Buradan,      I2S / I2P = ZP / ZS        veya      IS/ IP = √ZP / √ZS      olur.

Bu eşitlikler gerilim cinsinden yazılırsa aşağıdaki gibi olur..

VP/VS = IS/IP  idi.     IS/IP = √ZP / √ZS    bulundu. Buradan  VP/VS = √ZP / √ZS      olur.

Özet olarak yazılırsa transformatör bağıntıları şöyle olacaktır:

PP =PS                 VP/VS = NP/NS = IS/IP = √ZP / √ZS

NOT:

Burada şu iki hususa dikkat etmek gerekir.

Yukarıdaki bağıntıda  NP/NS  sabit bir değerdir. Diğer oranların da sabit olması gerekir. IS ‘nin büyüklüğü transformatörün yük direncine bağlıdır. Yük direnci çok küçük olursa Is tolerans değerinin üzerinde büyür. Bu durumda yukarıdaki oranı sağlamak üzere IP ‘de büyür. Transformatör anormal olarak ısınıp yanabilir. Kullanma sırasında bu duruma dikkat etmek gerekir.

Transformatörün, sekonder uçları açık iken de uzun müddet çalıştırılması doğru değildir. Enerji sarfiyatı olmadığından yine ısınır. En ideal çalışma şekli; yük direncinin ZS empedansına eşit olmasıdır.

Verim:

Yukarıda da belirtildiği gibi her transformatörde az veya çok, fuko, histerisiz ve sargı kayıpları vardır.

Önceden belirtildiği gibi, küçük güçlü transformatörlerde bu kayıplar pek dikkate alınmaz ve PP = PS olarak kabul edilir.

Ancak, bu tür kayıpların bilinmesi ve hassas hesaplamalarda dikkate alınması gerekir. Bu durumda transformatörün verimi söz konusu olacaktır.

Verim: çıkış gücünün – giriş gücüne oranıdır.

Formülü:     η = PS/PP      veya   %η = (PS/PP)*100    dür.

Genelde verim:   η = %75 – %98    arasında değişir.

Örnek:

Soru: Bir transformatörde giriş gerilimi VP:220V, çıkış gerilimi VS:20V, olsun (Bu değerler efektif değerlerdir). Transformatörün verimi %98 ve çıkış akımı IS:2A olduğuna göre, primer akımı nedir?

Çözüm:

Giriş akımı sorulduğuna göre önce giriş akımını verecek bağıntıyıdüşünmek gerekir. Problemin veriliş tarzından, verim ve dolayısıylada da güç bağıntısı yoluyla çözüme gidileceği anlaşılmaktadır.

Primer gücü: PP=VP*IP  ‘dir.    Buradan;    IP=PP/VP   olur.

Bu bağıntıda VP bilinmektedir, PP ‘de bulunursa IP‘yi de bulmak mümkün olur.

%η=PS/PP*100  idi.

Bilinenler yerine konulursa:   98=(VS.IS/PP)*100

98=(20*2/PP)*100 olur.
Yukarıdaki bağıntıdan;  PP=20*2*100/98 = 40,8 Watt  olarak bulunur.
Bu değerler yukarıdaki IP bağıntısında yerine konulursa aşağıdaki değerler alde edilir.

IP = PP/VP = 40,8/220 = 0,185Amper =185 miliAmper olarak bulunur.

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.)

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Elektrik Elektronik Mühendisliği öğrencilerine tavsiyeler

Elektrik Elektronik Mühendisi adayı arkadaşlar (  Tekniker ve Teknisyen arkadaşlarım bunlar sizin içinde geçerli ) …

Akıllı Saat

Giyilebilir teknoloji denilince akla ilk gelen ürünlerden akıllı saatler. Kalp atışımızı ölçmekten sesli araması yapmaya …

Bir cevap yazın