Akım Trafosu (Transformatörü) Nedir? Ne İşe Yarar?
Bu yazımızda akım trafolarını açıklayacağız. Akım trafoları, büyük akımları ölçü aletlerinin okuyabileceği şekilde göstererek ölçülmelerini sağlarlar. Çalışma şekilleri pens ampermetreye benzer. Akımı ölçülecek hat (bara), bir yüzüğün içinden geçen parmak gibi akım trafosunun içinden geçer. Hattan akım geçtiği sürece, akım trafosu sürekli aktiftir. Uçağın elektrik tesisatında da jeneratörden çıkan fazların aşırı akımlara ve fazlar arası akım dengesizliğine karşı korunmasında kullanılırlar. Yani ölçü aletlerinin sınırı dışında olan akımlarını ölçülebilir değerlere indirmesini sağlayan transformatörlerdir.
Alçak gerilim (AG) akım transformatörleri üç kısımdan oluşmaktadır. Bunlar primer sargı, sekonder sargı ve bu sargıların üzerine sarıldığı manyetik nüvedir. Bunlardan birisi olan primer, kalın kesitli birkaç spirden veya tek spirden (baradan) oluşmaktadır. Sekonder ise çok spirli ve ince kesitli olduğu görülmektedir. Akım transformatörleri, TS 620 ve IEC 185 standartlarına uygun imal edilmektedir.
Önerilen Yazı » Transformatör (Trafo) Kayıpları Nelerdir?
Akım Transformatörlerin Yapısı
Alt tarafta akım transformatörlerin (trafo) yapısında yer alan elemanları açıklayarak yazdık;
Primer Sargı (P1,P2)
Primer sargı, dönüştürülücek akımın geçtiği sargıdır. Tek spirli ve kalın kesitlidir. Genellikle primer sargıyı bara oluşturur. Bazen birkaç spirli de olabilir.
Sekonder Sargı (S1,S2)
Sekonder sargı, akım transformatörünün, ölçü aletlerinin, sayaçların ve benzer aygıtların akım devrelerini besleyen sargıdır. İnce kesitli ve çok spirlidir. Daima kısa devre edilir. Açık devre bırakılmaz. Açık devre bırakılan sekonder sargılarda yüksek gerilim olacağından, kullanıcılara zarar verebilir.
Dönüştürme Oranı (k) Primer anma akımı (Ipn) ile sekonder anma akımı (Isn) arasındaki orandır. K=Ipn/Isn (Örnek 100/5) Örnek: 100/5 trafoda 100/5= 20 kat akımı küçültmüş olur.
Yük (Zc)
Sekonder devreye bağlanmış bir empedanstır. Yük genel olarak, belirli bir güç kat sayısında ve sekonder anma akımında çekilen ve voltamper olarak belirtilen görünür güçle ifade edilir.
Anma Görünür Çıkış Gücü (Pc)
Akım transformatörünün sekonder devreye, belirli bir güç kat sayısında, sekonder anma akımı ile anma yükünde verebildiği, voltamper cinsinden ifade edilen görünür güçtür. Sc=Zc x Isn²(VA)
Doğruluk Sınıfı (Class)
Akım transformatörlerinde hatanın belirli sınırlar içinde kaldığını açıklamakta kullanılan bir deyimdir. Ölçü akım transformatörünün doğruluk sınıfı, primer anma akımı ve anma yükünde, yüzde olarak akım yanılgısının üst sınırına eşit olan ve “sınıf indisi” denen bir sayı ile verilir. Ölçü akım transformatörü doğruluk sınıfı standart değerleri 0,1- 0,2- 0,5– 1- 3- 5’tir. Akım transformatörüne bağlanacak cihazların harcadıkları güç önemlidir.
Önerilen Yazı » Alternatif Akım Nedir?
Akım Transformatörü Nasıl Çalışır?
Akım trafosu normal çalışması olarak gerilim yükseltici trafo gibi çalışır. Sekonder taraftaki gerilim yükselirken, sekonder akım değeri düşer. Yani primer gerilimini yükseltirken, primer akımını düşürür. Bu maksatla akım trafolarının sekonderleri mutlaka bir ampermetre veya bir yük üzerinden kısa devre edilerek kullanılmalıdır. Aksi durumda sekonder sargılardaki yüksek gerilim kullanıcılar için tehlikeli olur.
Bir demir nüve üzerine sarılmış olan bir primer sargı, ve ayrıca (primer sargıya göre ters yönde sarılmış) bir sekonder sargı bulunmaktadır. Ana devreye seri olarak bağlanan primer sargıdan geçen (primer) akımın meydana getirdiği manyetik alan, demir nüvede manyetik akının oluşmasına neden olur.
Manyetik akı, sekonder sargıda bir gerilim indükler. Sekonder sargıya cihazların bağlanması sonucu, sekonder devreden geçen akım; sarım yönlerinin ters olması yüzündenters yönde bir manyetik alan ve demir nüvede ters yönde bir manyetik akı oluşturur. Sonuçta, demir nüvedeki manyetik akı dengelenmiş olur. Ancak, sekonder devreye bir yük bağlanmaması (yani sekonder uçların açık bırakılması durumunda) ters yönde bir manyetik akı oluşmayacağı için; manyetik akı, nüvenin doymaya eriştiği değere kadar artar ve nüve sıcaklığını arttırarak akım trafosunun arızalanmasına neden olur. Ayrıca, sekonder devre uçlarındaki gerilim (birkaç bin voltluk) büyük değerlere ulaşır ve insanlar için hayati tehlike oluşturur. Kullanılmayan sekonder devre terminallerinin kısa devre edilmesi kuralının nedeni budur.
Önerilen Yazı » Kaçak Akım Koruma Rölesi Nedir? Nerelerde Kullanılır?
Bir akım trafosunun ölçü veya koruma amaçlı kullanımı, güç, doyma katsayısı ve doğruluk sınıfı gibi karakteristik değerlerin farklı olmasını gerektirir. Bu nedenlerle; akım trafoları kulanım amaçlarına göre farklı üretilirler edilirler. Bir merkezde hem ölçü ve hem de koruma söz konusu olduğunda, farklı karakteristik değerlere sahip farklı akım trafolarının kullanımı gerekecektir. Farklı karakteristikli iki akım trafosunun, aynı gövde içinde üretildiği tipler, ekonomik bir çözüm olarak sunulmaktadır.
Akım Trafo Formülü
Manyetik akıların dengelenmesi, primer ve sekonder amper – sarımların eşitliği ile açıklanır.
- Primerden geçen akım : Ip
- Primer Sarım sayısı : ωp
- Sekonderden geçen akım : Is
- Sekonder Sarım sayısı : ωs ile gösterilir.
Ip x ωp = Is x ωs veya Ip/Is = ωs/ ωp
Formülü ortaya çıkar.
Burad yer alan “Ip/Is” oranına, “Akım Çevirme Oranı” veya kısaca “Akım Oranı” denir.
Akım Transformatörü Kullanım Amaçları
Akım transformatörlerinin kullanma amaçlarını şu şekilde sıralayabiliriz:
- Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer geriliminden izole eder, güvenli çalışmaya imkân sağlar.
- Değişik primer değerlerine karşılık, standart sekonder değerler elde edilir.
- Ölçü transformatörlerinin kullanılması, ölçü aletlerinin ve rölelerin küçük boyutlu imal edilmesine imkân verir. Büyük akımlar ölçmede daha ekonomik bir çözümdür.
Dip Not: Yazımızda destek sunan takipçimiz Türk Hava Yolları kıdemli mühendisi, Ersan Yüksel Bey’e teşekkür ederiz.
