Transformatör Sarım Sayısı
1.Bölüm
Üç fazlı transformatörlerde çekirdek tipi ve mantel tipi nüveler kullanılır. Çekirdek tipi nüvede her faz sargısına ait ayaklar (bacaklar) birbirine eşittir. Mantel tipi nüvede ise ortadaki ayaklar (bacaklar) yandaki ayakların (bacakların) iki katı kadardır. Bu durum fazların manyetik devrelerinin birbirinden ayrı simetrik şekilde olmasını sağlar. Üç fazlı transformatörlerde her faz sargısı için ayrı ayrı primer ve sekonder sargılar bir fazlı transformatörde olduğu gibi sarılır. Büyük güçlü transformatörlerde nüveye karşı yalıtımı kolaylaştırmak amacıyla gerilimi küçük değerde olan sargı altta, büyük değerde olan sargı ise üsttedir. Alt ve üst sargı arasına presbant yerleştirilir. Büyük güçlü transformatörlerin iletken kesitleri de kalın olur. Sargılarda kullanılan iletkenler bakır veya alüminyumdan yuvarlak veya dikdörtgen şeklindedir. Sargılar, yağlı transformatörlerde izole kâğıtlarla, kuru transformatörlerde ise pamuk veya cam elyaflı ipliklerle yapılır.
►İlginizi Çekebilir: Transformatör Bakımı Nasıl Yapılır?
Üç fazlı transformatörlerde üç şekilde bağlantı vardır. Bunlar;
► Yıldız bağlantı,
► Üçgen bağlantı
► Zikzak bağlantıdır.
Daha çok sıfırlamanın (nötr) istenildiği yerlerde yıldız noktası sıfır olduğundan yıldız bağlantı kullanılır. Nötr hattı istenmeyen yerlerde üçgen bağlantı ve fazlar arasında dengesiz yüklemelerin olduğu yerlerde ise zikzak bağlantı kullanılır. Yıldız ve üçgen bağlantılar hem primer sargılarında hem de sekonder sargılarında uygulanabilir. Zikzak bağlantı ise yalnızca sekonder sargılarda uygulanır.
►İlginizi Çekebilir: Transformatörlerde Bağlantı Grupları ve Grup Açıları
Üç fazlı transformatörlerde 12 çeşit bağlantı şekli vardır.
Primer sargı uçları (büyük gerilim) büyük harflerle, sekonder sargı uçları (küçük gerilim) küçük harflerle gösterilir. (U,V,W-u,v,w). Bağlantı şekilleri ise Dd (üçgen), Yy (yıldız), Z (zikzak) sembolleri ile gösterilir.
Bu sembollerin birincisi primer sargı bağlantısını, ikincisi ise sekonder sargı bağlantısını ifade eder. Üç fazlı transformatörlerde bağlantı grupları yapılırken primer giriş gerilimleri ile sekonder çıkış gerilimleri aynı fazda olmayabilir. Bu faz farkı dört farklı bağlantı grubunu oluşturmuştur.
Transformatör hesaplamalarında kullanılan temel semboller, anlamları ve birimleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
| SEMBOL | ANLAMI | BİRİMİ |
|---|---|---|
| a | Nüvenin Eni | cm |
| b | Nüvenin Genişliği | cm |
| h | Pencere Yüksekliği | cm |
| hm | Makaranın İçten İçe Yüksekliği | cm |
| Cp | Pencere Genişliği | cm |
| S1 | Primer (giriş) gücü | kVA |
| S2 | Sekonder (çıkış) gücü | kVA |
| Sn | Manyetik Nüve Kesiti | cm² |
| s1 il | Primer sargı iletken kesiti | mm² |
| s2 il | Sekonder sargı iletken kesiti | mm² |
| d1 | Primer sargı iletken çapı | mm |
| d2 | Sekonder sargı iletken çapı | mm |
| I1 | Primer sargı akımı | A |
| I2 | Sekonder sargı akımı | A |
| N1 | Primer sargının sarım sayısı | Sipir |
| N2 | Sekonder sargının sarım sayısı | Sipir |
| U1 | Primer gerilimi | V |
| U2 | Sekonder gerilimi | V |
►İlginizi Çekebilir: Trafolarda Kademe Değiştirme İşlemi Nasıl Yapılır?
Üç fazlı transformatörlerin yapım hesapları, bir fazlı transformatörlerin yapım hesabına benzer. Nüve eşit kesitli 3 ayaktan oluştuğundan, bir ayak için hesaplanan değerler diğer ayaklarda da aynı çıkacağından dolayı, hesaplama sadece bir ayak için yapılır. Transformatör sarım hesaplamasında kullanılan formüller aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
►İlginizi Çekebilir: Transformatörlerde Soğutma Nasıl Yapılır?
ÖRNEK: Sekonder çıkış gücü 1 kVA olan V/V, λ/λ bağlı e= % 5 gerilim düşümlü trafonun verimi % 92 ve akım yoğunluğu J= 2,2 A/mm’dir. Manyetik akı B= Gauss ve frekansı f= 50 Hz olan üç fazlı transformatörün sarım için gerekli hesaplamalarını yapınız. (C = 0,9 alınacaktır)
Manyetik Nüve Kesitinin Hesaplanması:
Manyetik nüvenin eninin ve boyunun ölçüsü, transformatörün kullanma yerine göre belirlenir. Kare şeklinde veya dikdörtgen şeklinde yapılabilir.
Sn = a × b olduğundan a = 5 cm alınırsa b = Sn / a = 4,6 cm olur.
Burada % 9’luk kabarmalar dikkate alınarak b= 4,6×1,09 = 5 cm bulunur. Manyetik nüvenin a ve ölçüleri eşit çıktığından manyetik nüve kare şeklinde alınacaktır.
Primer ve Sekonder Sipir Sayılarının Bulunması:
Ø= B × Sn = × 23,2 = Maxwell
Primer faz gerilimi = U1f = V
Sekonder faz gerilimi = U2f = /((1,73) ) = V
N1 = / (4,44××50×〖10〗^(-8) ) = Sipir
N2 = /(4,44××50×〖10〗^(-8) ) = Sipir
Transformatörler yüklendikleri zaman uç gerilimleri, gerilim regülasyonundan dolayı bir miktar düşer, bunu karşılamak için % 5’e kadar sekonder sipir sayısına eklenir. Sekonder sipir sayısına % 5 lik gerilim düşümü eklenirse;
N2 = ×1,05 = Sipir olarak sarılır.
Primer ve Sekonder Akımlarının Bulunması:
Primer (giriş) gücü transformatör veriminin değeri kadar azalarak, sekonder (çıkış) gücü oluşturur.
S1 = / 0,92 = VA
I1 = / (1,73×) = 1,65A ve I2 = / (1,73×) = 2,62 A olarak bulunur.
Primer ve Sekonder İletken Kesitlerinin Bulunması:
s1 il = 1,65 / 2,2 = 0,75mm2
s2 il = 2,62 / 2,2 = 1,2mm2
olarak bulunur.
Primer ve Sekonder İletken Çapları:
d1 = ((4×0,75)/π)(1/2) = 0,98 mm → 1 mm kesitinde iletken kullanılır.
d2 = ((4×1,2)/π)(1/2) = 1,23 mm → 1,25 mm kesitinde iletken kullanılır.
Manyetik Nüve Ölçülerin Hesaplanması:
Pencere yüksekliği
h = 2,5 × a formülünden h = 2,5 × 5 = 12,5 cm = mm olarak hesaplanır. Makara yapımında 2 mm’lik presbant kullanılırsa ve 1,5 mm hava aralığı bırakılırsa makaranın yüksekliği;
hm = h-2×(2+1,5) = 2×(2+1,5) = mm hesaplanır. Bu değer makaranın yapımında h yüksekliği olarak kullanılır.
Sargı kalınlıkları
Primer iletken kesiti izole kalınlığı ile birlikte d1 = 1+0,1 = 1,1 mm olur. Primerin bir katına sarılacak iletken sayısı / 1,1 = ’dir. /=3,99 kat olduğundan dört kat alınarak hesaplamalarda kullanılır.
Sekonder iletken kesiti izole kalınlığı ile birlikte d2 = 1,25+0,1 = 1,35 mm olur. Sekonderin bir katına sarılacak iletken sayısı /1,35 = 87’dir. /87 = 2,97 kat olduğundan üç kat alınarak hesaplamalarda kullanılır.
Primer sargının katları arasına 0,30 mm sargı üzerine 0,50 mm’lik presbant kullanıldığında 4 × (1,1) + 3 × (0,30) + 0,50 = 5,8 mm bulunur. Primer sargı kabarma payı ile birlikte 7 mm alınır. Sekonder sargı kalınlığı katlar arasına 0,30 mm sargı üzerine 0,50 mm’lik presbant kullanıldığında 3 × (1,35) + 2 × (0,30) + 0,50 = 5,15 mm bulunur. Sekonder sargı kabarma payı ile birlikte 6 mm alınır.
Pencere genişliği
Yukarıdaki ifadelere göre pencere genişliği = Nüve ile makara arasındaki hava boşluğu (1,5 mm), kullanılan presbantın kalınlığı (2 mm), 1. faz primer sargı kalınlığı (7 mm), 1. faz sekonder sargı kalınlığı (6 mm), iki sargı arasındaki hava aralığı (7 mm), 2. Faz sekonder sargı kalınlığı (6 mm), 2. faz primer sargı kalınlığı (7 mm), makara kalınlığı (2 mm) ve nüve ile makara arasındaki hava boşluğu (1,5 mm) toplanırsa pencere genişliğini verir.
Pencere genişliği = Cp = 1,5 + 2 + 7 + 6 + 7 + 6 + 7 + 2 + 1,5 = 40 mm olarak hesaplanır.
Aşağıdaki şekilde manyetik nüve de sargı sarılacak bacak genişliği (a), sacların üst üste dizilmesiyle meydana gelen genişlik (b), pencere yüksekliği (h) ve pencere genişliğinin yerleri gösterilmektedir. Manyetik nüve sac ölçüleri; a=50 mm b=50 mm h= mm Cp=40 mm hesaplandı.
►İlginizi Çekebilir: Trafolardaki Nem Nasıl Giderilir?
1 numaralı sac:
Sacın eni: a = 50 mm, sacın boyu: h + a = + 50 = mm
Sacın sayısı: 3 × b / 0,35 = 3 × 50 / 0,35 = adet
2 numaralı sac:
Sacın eni: a = 50 mm, sacın boyu: 2 × Cp + a = 2 × Cp = mm
Sacın sayısı: b / 0,35 = 50 / 0,35 = adet
3 numaralı sac:
Sacın eni: a = 50 mm, sacın boyu: Cp + a = 40 + 50 = 90 mm,
Sacın sayısı: 2 × b / 0,35 = 2 × 50 / 0,35 = adet
Gelecek yazımızda Makara Yapımı, Bobinlerin Sarımı, Sacların Düzenlenmesi ve 3 Fazlı Transformatörün Montaj Tekniği konulaırnı inceleyeceğiz.
Kaynak:
► Megep
► TEİAŞ