transformatörler, transformatörlerin yapısı, transformatör çeşitleri, transformatörlerin çalışma mantığı, transformatörlerin çalışma prensibi, verim, dönüştürme oranı
4.1. Transformatörlerin Yapısı
Şekil 4.1’de verildiği gibi, bir transformatör, bir çekirdek ve bunun üzerine sarılmış iki makaradan oluşur. Çekirdek fuko akımlarını azaltmak için yapraklar halinde silisyumlu saclardan kesilmiş ve üst üste konmuş levhalardan meydana gelmiştir.
Sargılardan birinin uçlarına, değiştirilmesi istenen alternatif gerilim uygulanır. Bu makaraya veya sargıya primer (birinci) sargı denir. Uçlarından değiştirilen gerilim alınan diğer makaraya da sekonder (ikinci) sargı denir.
4.2. Çalışma Prensibi
Birinci sargıdan geçen alternatif akım, Şekil 4.2’de verildiği gibi, demir nüve de değişken bir manyetik akı meydana getirir. Bu akının büyük bir kısmı ikinci makaranın içinden geçer ve değişken manyetik akı tarafından kesilen sekonder sargıda elektro-manyetik endüksiyon yoluyla aynı frekanslı bir alternatif emk oluşturur. Böylece, primer ve sekonder sargı arasında elektriksel olarak bir bağlantı olmadığı halde birinci sargıya verilen güç endüksiyon yoluyla ikinci sargıya iletilmiş olur.
Bu yolla güç ve frekans sabit kalmak şartıyla alternatif gerilimi değiştirerek azalmasını veya çoğalmasını sağlayan araçlara transformatör denir.
Transformatörde birinci sargıya verilen gücün bir kısmı, ikinci sargıya iletimi sırasında bazı sebeplerden dolayı kaybolur. Bu kaybın azaltılması için transformatörün nüvesi (Çekirdek) plakalar halinde yapılmıştır. Bir transformatörün verimi alınan gücün verilen güce oranıdır. Şekil 4.3’de farklı yapıda bir trafo gösterilmiştir.
Verim = P2 h = P2 P1 P1
Çözüm: h = = = 0,95
P1 100 Örnek: Çıkış gücü 180 VA, verimi 0,90 olan bir transformatörün giriş gücünü bulunuz? PP 180
Çözüm: h = 2 P = 2 == 200 VA P11 h 0,90
4.4. Dönüştürme Oranı
Sarımlar aynı manyetik akı içerisinde bulunduklarına göre emk’lar ve sarım sayıları
arasında = bağıntısı yazılabilir. Buradaki oranına transformatörün dönüştürme
oranı (a) denir.
Eğer bir transformatörün verimi %100 alınırsa birinci ve ikinci sargılardaki indüksiyon emk’ları bunların uçlarındaki potansiyel farklarına eşittir. Bu durumda P1 = P2
ise I .V = I .V dir.
Örnek: Primer gerilimi 24 volt, sekonder gerilimi 12 volt olan transformatörün dönüştürme oranını bulunuz.
Çözüm: Dönüştürme oranı (a)= = = 2V2 12
Örnek: Primer gerilimi 48 volt, sekonder gerilimi 16 volt ve primer akımı1 amper olan transformatörün dönüştürme oranını ve sekonder akımını bulunuz.
V 48 VI
Çözüm: Dönüştürme oranı (a)= = = 3 = V 16 VI
I == 3 Amper
Örnek: Primer sarım sayısı 200, sekonder sarım sayısı 50 olan transformatörün primer akımı 1 A ise sekonder akımını bulunuz.
N1 200 I2
Çözüm: Dönüştürme oranı = = = 4 a = N2 50 I
I2 = a.I1 = 1.4 = 4 Amper
4.5. Kullanım Alanları
Alternatörlerden alınan elektrik enerjisinin çok uzak yerlere ulaştırılması sırasında nakil hatlarında ısışeklindeki kayıpları azaltmak için hatlardaki akım şiddetinin çok küçük dolayısıyla gerilimin çok büyük olması gerekmektedir. Böyle bir düzen ile alternatörden alınan 220 V gerilim 20 kat artırılır tekrar 220 V düşürülerek kullanma kolaylığı sağlanmış olur.
Şehirlerde kullanılan akımın alternatif olmasının en önemli sebebi, az kayıp ile dağıtılabilmesidir. Elektrik enerjisinin doğru akım ile uzaklara iletilmesi ve bir şehre dağıtması, her yerde aynı potansiyel farkı sağlanamadığından dolayı yapılamaz. Bunlardan başka transformatörler fabrikalarda, hastanelerde, laboratuvarda olmak üzere çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Büyük güçlü trafo fotografıŞekil 4.6’da verilmiştir.