7 Transformatörler. Transformatör Yapıları

Transkript

1 Transforatör Yapıları 1

2 Transforatör Yapıları

3 Transforatör Yapıları 3

4 Transforatör Yapıları 4

5 Transforatör Yapıları 1. hell Transforatör hell tür transforatörde, düşük gerll sargı çe yüksek gerll sargı se dışa sarılır. Bunun aacı; 1. Yüksek gerll sargıyı nüveden uzak tutarak yalıtı problelerne ahal vereek.. Hava aralığı yolunu artırarak kaçak akıyı azaltak. Bu yüzden yüksek gerller çn shell tür transforatörler daha uygundur. Doğal soğuta perforansı düşüktür..çekrdek Transforatörler Düşük gerllerde kullanılır, yüksek gerller çn uygun değldr. Doğal soğuta perforansı yüksektr çünkü sargılar k farklı bacağa sarılır. 5

6 Transforatör Çeştler rer ve ekonder Gerllernn Duruuna Göre; 1. Yükselten Transforatör. Düşüren Transforatör Nüve Şeklne Göre; 1. Çekrdek Transforatör. hell Transforatör Faz ayısına Göre 1. Tek Fazlı Transforatör. Çok Fazlı Transforatör Çalışa Bölgesne Göre 1. Güç Transforatörler. Enstrüan Transforatörler a.) Akı transforatörler b.) Gerl transforatörler 3. als Transforatörler (ayısal ve Telekonkasyon devrelernde) 4. adyo-frekans (F) Transforatörler 5. es Transforatörler (Yükselteç devrelernde) 6. Ev Kullanıı çn Düşüren Tp Klask Transforatör 6

7 Enerj İlet 7

8 Enerj İlet 8

9 İdeal Transforatör 1. rer ve ekonder sargılarının elektrksel drenc sıfır kabul edlr. Bu yüzden sargı bakır kayıpları sıfır çıkar. Ayrıca drençlerdek gerl düşüü de hal edlş olaktadır. Böylece prer sargısına uygulanan gerl, prer sargısında ndüklenen gerle eşt olur.. rer ve ekonder sargılarındak kaçak akının sıfır olduğu kabul edlr. Böylece, prer sargısının ürettğ bütün akı değer nüvede ıknatıslaa akısı olarak dolaşır. 3. Nüvede anyetk doya, hsteress ve eddy etklernn oladığı kabul edlr. Bu duru der kayıplarının sıfır olduğunu gösterektedr. ( c =) 4. Nüvenn perabltesnn sonsuz olduğu (μ = ) kabul edlr. Bu duru nüve relüktansının sıfır endüktansların sonsuz olasına yol açar. Böylece ıknatıslaa akıı da sıfır oluş olur. ( =) 5. Boşta çalışa akıı sıfır oluş olur. ( = + c =) 6. Der ve bakır kayıpları sıfır olduğu çn ver %1 dür. + + ( ) ( ) ( ) F net ( ) ( ) ( ) - - V V sn( t) N e e N V

10 İdeal Transforatör Grş ve Çıkış Güçler V + - V V sn( t) N N + e ( ) ( ) ( ) F net ( ) ( ) N ( ) e N V - + V a p s Vp(t) e (t) N p a V (t) e (t) N s s N ( t) N ( t) p p s s p () t Ns 1 () t N a s p cos( ) n p p p cos( ) out s s s p N N V I V I s 1

11 İdeal Transforatör Güç Eştlğ + + ( ) ( ) ( ) F net ( ) ( ) ( ) - - cos( ) n p p p cos( ) out s s s p V I V I s - V V sn( t) N e e - + N + V V ai a cos( ) Q V ai a sn( ) Q V out ai p n a out p n out p n 11

12 (.Chapan) İdeal Transforatör Epedans Dönüşüü 1 ' ' s s p s s p p s s p V Z I V V Z Z I I V av I I a V av Z a Z I I a

13 İdeal Transforatör Epedans Dönüşüü Yandak devrede trafonun epedans dönüşüü özellğ kullanılarak, yükseltecn çıkış drenc ve hoparlörün grş drenc brbrne eştlenektedr. Böylece aksu güç aktarıı sağlanablekte dr. Yüksek güçlü aplfkatörlern büyük ve ağır olalarının ana sebeb de budur. 13

14 . 7 Transforatörler İdeal Transforatör Epedans Dönüşüü 14

15 (.Chapan) İdeal Transforatör Epedans Dönüşüü 15

16 İdeal Transforatör Epedans Dönüşüü V 48 a.) Ilne IG Iload Z Z 4.18 j3.4 lne V I Z load lne load load I W loss lne lne b Z a Z j Z Z '.) load load 4 3 eq 4.18 j3.4 a Z j ' eq eq 48 IG N I N I I G 1 lne lne N I N I I lne 1 load load V I Z load load load I W loss lne lne 16

17 (.Chapan) İdeal Transforatör Epedans Dönüşüü 17

18 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede V e e s a 1 e a V 1 e a Mantetk bağlantı devres / a V e e ae s V av a 18

19 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede V V e Mantetk bağlantı devres e e ae s a 1 es e a / a V av V 1 e a a N(A turn) N Wb Tesla H A A F N N N Wb H A N N F N N F net net N N (Önel...) e N dt e e d N N d N dt N d NN d dt dt NN d d dt dt e M 19

20 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede V V e Mantetk bağlantı devres e e ae s e s a 1 e a V / a V av Nüvenn belrl br relüktansa sahp olası dışında deal trafonun tü kabullernn doğru olduğunu varsayıyoruz. 1 e a a N N F N N N N N d e dt M M M N N N N N d dt

21 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede V V e Mantetk bağlantı devres e e ae s e s a 1 e a V / a V av Nüvenn belrl br relüktansa sahp olası dışında deal trafonun tü kabullernn doğru olduğunu varsayıyoruz. 1 e a a N N F N N N N N F N N F net net N N d e N dt N N d e N dt N N d N d e dt dt NN d d e dt dt 1

22 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede V V e Mantetk bağlantı devres e e ae s e s a 1 e a V / a V av Nüvenn belrl br relüktansa sahp olası dışında deal trafonun tü kabullernn doğru olduğunu varsayıyoruz. 1 e a a N N F N N N N N d e dt N N N N N d dt

23 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede V V e Mantetk bağlantı devres e e ae s e s a 1 e a V / a V av Nüvenn belrl br relüktansa sahp olası dışında deal trafonun tü kabullernn doğru olduğunu varsayıyoruz. 1 e a a N N F N N N N N N N N N 3

24 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede V V e Mantetk bağlantı devres e e ae s e s a 1 e a V / a V av Nüvenn belrl br relüktansa sahp olası dışında deal trafonun tü kabullernn doğru olduğunu varsayıyoruz. 1 e a a N N F N N N N N NN N a N a 1 a 4

25 Gerçek Transforatör e doğru Manyetk Bağlantı devrede N N V e e s a 1 e a V 1 e a NN Mantetk bağlantı devres N N V e e ae s / a V av a 5

26 Gerçek Transforatör Endüktans Hesabı Kaçak akılar hal edldgne göre; = 1 H... = 4 H H... H N H N = H 1 H... = H 4H 1 H 6

27 İdeal Transforatör oru: İdeal transforatörde nüvede dolaşan br anyetk akı var ıdır? Cevap: oru: İdeal transforatörde nüvede br MMF ndüklenr? Cevap: İpucu: Öz drenc sıfır olan br letkenden akı geçer? Geçer, fakat üzernde br gerl düşez. 7

28 Gerçek Transforatör Çalışılan konular: Trafo paraetrelernn bulunası Trafo kayıplarının bulunası Trafo vernn bulunası Trafonun aksu verde çalışa koşullarının sağlanası Trafo regülasyonunun bulunası Üç fazlı trafolarda bağlantı şekller ( ) ( ) ( ) F net ( ) ( ) ( ) V V sn( t) e e V - ( ) N - + l A N ( ) + 8

29 Gerçek Transforatör 1. Kaçak akılar var. (argı akıları le orantılıdır). argıların elektrksel drenc var. 3. Hsteress ve eddy etks le anyetk doyu var. 4. Nüvenn relüktansı var. 5. ıfırdan büyük br boşta çalışa akıı var. 6. Ver %1 ün altında. ( ) ( ) ( ) F net ( ) ( ) ( ) V V sn( t) e e V - ( ) N - + l A N ( ) + 9

30 Gerçek Transforatör 1. Kaçak akılar var. (argı akıları le orantılıdır). argıların elektrksel drenc var. 3. Hsteress ve eddy etks le anyetk doyu var. 4. Nüvenn relüktansı var. 5. ıfırdan büyük br boşta çalışa akıı var. 6. Ver %1 ün altında. 3

31 Gerçek Transforatör Manyetk Bağlantı Mantetk bağlantı devres k 31

32 Gerçek Transforatör Mıknatıslaa Endüktansı V e e 1 e a a V Mantetk bağlantı devres X X a X a / a V e e ae V av a k 3

33 Gerçek Transforatör ( ) ( ) ( ) F net ( ) ( ) ( ) V V sn( t) e e V - ( ) N - + l A N ( ) + Yukarıdak trafoda prer spr sayısı 1, sekonder spr sayısı 5 dr. rer akıı 5A, senkonder akıı se 9,5A dr. Boşta çalışa akıı.5a boşta çalışa gücü 1W dır. Buna göre, Nüvede dolaşan net anyetk akının değer Weber olduğuna göre; a.) nüvenn relüktansını bulunuz. b.) net anyetootor kuvvetn değern bulunuz. c.) sargı drençler prer ve sekonder çn oh ve 1oh, her k sargı çn kaçak endüktanslar se faydalı endüktansların %5 dr. Buna göre ıknatıslaa endüktansını bulunuz. d.) Trafoya Vrs grş gerl uygulandığında boşta çalışada der kayıpları ne olur? e.) Trafoya Vrs grş gerl uygulandığında der kayıplarının W olables çn, nüvenn relüktansı ne olalıdır? 33

34 Gerçek Transforatör Vektörel Dyagralara Hazırlık d V() t N dt d d V () t N N dt dt V ( t) e ( t) e ( t) d V() t d t d d V () t N N dt dt d d V () t dt dt V ( t) e ( t) e ( t) d V() t N dt d d V () t N N dt dt V ( t) e ( t) e ( t) d V() t d t d d V () t N N dt dt d d V () t dt dt V ( t) e ( t) e ( t) d N dt e ( t) d N e () t d t e () t N a e () t N 1.Kaçak aklar çok küçük se; &.Nüvenn relüktans çok küçük se; F N N net ; F F Bu trafo deale çok yakndr; V ( t) e ( t) N a V ( t) e ( t) N 34

35 (.Chapan) Gerçek Transforatör Mıknatıslaa akıı 35

36 (.Chapan) Gerçek Transforatör Mıknatıslaa akıı 36

37 (.Chapan) Gerçek Transforatörler Eddy akıları ve Hsteress Etks 37

38 Gerçek Transforatör Boşta Çalışa Akıı 38

39 Gerçek Transforatörler Boşta Çalışa Akıı 39

40 Gerçek Transforatörler Boşta Çalışa Akıı 4

41 Gerçek Transforatörler Nüve Kayıpları (M. ashd) 41

42 Gerçek Transforatörler Boşta Çalışa Akıı nüsodal olayan br boşta çalışa akıı evcuttur. Bu akıda 3. haronk baskındır. Eğer doğrusal br yük beslenyorsa sekonderden çeklen akı snüsodal olur. Dolayısıyla, prerden çeklen yük akıı bleşen (sekonder akıı bleşen) de snüsodal olur. Yük akıı bleşen boşta çalışa akıından çok daha büyük olduğu çn, boşta çalışa akıının snüsodal olayan duruunun topla prer akıına bağıl etks çok düşük çıkar. Bu yüzden doğrusal yük altında çalışan trafolarda prer akıı heen heen ta snüsodaldr. Üç fazlı trafolarda 3. haronk fazlar arasında yok olaktadır. Bu yüzden 3 fazlı trafolarda boşta çalışa akıları heen heen snüsodal kabul edlr. oru: Eşdeğer kullanılış k trafo bulunsun. Hangsnn daha yaşlı olduğunu en kolay nasıl anlarız. Cevap: Boşta çalışa akıının genlğ ve dalga şeklnden 4

43 Gerçek Transforatör Ta Model X / a X c V c X e e V N : N deal trafo 43

44 Gerçek Transforatör rere ve ekondere İndrgenş Ta Modeller X X a X a / a c V e c X e ae V av a a / a X X / a X c V V / a e e / a c X e V 44

45 Gerçek Transforatör rere ve ekondere İndrgenş Yaklaşık Modeller X X a X a / a c V c X e e ae V av a a / a X X / a X c 1 V a c X e e / a e V 45

46 Gerçek Transforatör olarte Deney 46

47 Gerçek Transforatör Boşta Çalışa V c X X a X a / a e e c V e c X e ae V av a 47

48 Gerçek Transforatör Boşta Çalışa Deney 48 V c e e 1 cos 1 cos( ) 1 X sn( ) c c e e e pf Y Y V V Y 1 X f a a 1 cos c C c c c c pf e e V e e X e a V V

49 V jx Gerçek Transforatör Yüklü Çalışa X / a X Z c e V c X e e V N : N d e a l t r a f o V e j X V e j X Z V jx e 49

50 Gerçek Transforatör Yüklü Çalışa e e Z V jx V e j X V e j X V Z jx X X a X a / a c V e c X e ae V av a 5

51 Gerçek Transforatör Kısa Devre Deney Z eq X eq eq V C C X X a X a pf cos Z eq eq eq V C C 1 C C C Z cos( ) eq X Z sn( ) eq V X X / f X X / a X / f X 51

52 Gerçek Transforatör Gerl egülasyonu a e q X eq c 1 V a c X V V / a V eq Z eq X eq Vnl Vfl % V 1 V fl V / a Vfl % V 1 V fl 5

53 Gerçek Transforatör Gerl egülasyonu ve Ver Boşta çalışa deneynden der kayıplarını ve lgl paraetreler bul. Kısa devre deneynden eşdeğer epedans ve bleşenlern bul. I sana =/V s den sekonder akıının ta yüktek değern bul. Belrl br sekonder (yük) güç katsayısı (cos(θ )) çn V /a değern hesapla. Veya belrl br güç katsayısı (cos(θ )) çn V değern hesapla. %V y hesapla. o =V cos(θ ) çıkış gücünü hesapla. cu =I sana eq bakır kayıplarını hesapla. n = o + v + c grş gücünü hesapla. Ver hesapla. a e q X eq c 1 V a c X V 53

54 Gerçek Transforatör - Kayıplar V I cos( ) n V I cos( ) o cu cu fe c fe v cu cu o o n o c v 54

55 Örnek. kva 8 / 4V 5Hz (ekonderden uygulanyor) V C.1 4 V 7.133A 4W (rerden uygulanyor) V C 489 V.5A C 4W Gerçek Transforatör Boşta Çalışa Deney c W 1 4 cos 1.33rad e V V c c e c A e c A X c e a V 8 a e X f 5.11H a 1 a 3.67H.39H a.) Ger kalan tü paraeterlern değerlern hesaplayınız. b.) rere ndrgenş ta odel çıkartınız. NOT: Dğer odeller de (örneğn ta odel) sorulablrd. 55

56 Örnek. kva 8 / 4V 5Hz (ekonderden uygulanyor) V C.1 4 V 7.133A 4W (rerden uygulanyor) V C 489 V.5A C 4W Gerçek Transforatör Kısa Devre Deney 1 4 cos 1.373rad VC Zeq Z cos( ) 195.6cos(1.373) eq X Z sn( ) 195.6sn(1.373) X eq C eq eq X / / ( 5).35H / (a 5).746 H 56

57 Gerçek Transforatör Endüktans ve Drenç Hesapları Örnek. kva 8 / 4V 5Hz (ekonderden uygulanyor) V C.1 4 V 7.133A 4W (rerden uygulanyor) V 489 V.5A C C 4W H H.11 k e q a a 3.67H 1.39H a 57

58 Gerçek Transforatör rere İndrgenş Ta Model j j c j V av 58

59 Gerçek Transforatör Gerl egülasyonu ve Ver Hesabı Ta yük altında,.8 sekonder ger güç faktörü çn %V ve Ƞ değern hesaplayınız. a e q X eq V / a V 1 V a c c X V.389rad.644rad V Z eq eq 4V X eq 83.33A sana A 4 / a / eq s eq,345 X eq = / V V V / a j / a / a j j V / a 5.98 j9.769 V / a %V= 1 %

60 Gerçek Transforatör Gerl egülasyonu ve Ver Hesabı Ta yük altında,.8 sekonder ger güç faktörü çn %V ve Ƞ değern hesaplayınız. a e q X eq V / a V 1 V a c c X V.389rad.644rad V 4V X eq Z eq eq 83.33A cos(.644) 16 W o v W c n o v c n 16639W W 16 1 %

61 Gerçek Transforatör Maksu Ver noktası.8 ger güç faktörü çn, vern aksu olduğu kva yüklene değern ve buyüktek sekonder akıını hesaplayaınız. 1 V a a c c X e q X eq V v W c v c A VA cos(.644) 651W o n o v c n W ax %

62 Gerçek Transforatör Maksu Ver noktası oru: Bu trafo aksu verde çalışablr? 1 V a a c c X e q X eq V v W c v c A VA cos(.644) 651W o n o v c n W ax % Cevap: Br trafonun aksu verde çalışables çn aksu ver noktasının trafounun VA cnsnden güç değernn altında bulunası gerekr. Dolayısıyla buradak trafo aksu verde çalışaaz. 6

63 Gerçek Transforatör Örnek 4 kva /4V br trafonun; prere ndrgens esdeger drenc.15 ' dur. =6W olduguna göre: fe a.).9 ger güç faktöründe ta yükte nedr? b.).8 ler güç faktörleründe yar yükte nedr? a.) a e q A sana 4.9 %96.77 b.) % Ktaptan çalışa ödev: Örnek.5 63

64 ax V cos( ) V Gerçek Transforatör Maksu Ver Koşulları cos( ) eq c d Vcos( ) d V cos( ) eq c d d cos( ) cos( ) cos( ) cos( ) d d V e q c V V V e q c e V cos( ) V cos( ) V cos( ) V cos( ) eq q c e q c v c v c d d( I ) I ( A) e q c c e q 1 ana ana e q ana ana c ana c c e q vana V kva n V ana kva c c vana vana 64

65 Gerçek Transforatör - Örnek 1kVA lık br trafonun ana yükünde der kayıpları 1.kW, bakır kayıpları se 1.5kW tır. a.)maksu ver çn trafo kaç kva da çalışalıdır. b.)br güç faktöründe ta yükte trafonun aksu ver nedr? c a.) kva n kva kva n vana kVA 1.5 b.) 1.kW fe V 1 V 1 v % v c 65

66 Ayarlı Transforatör (Ototrafosu) 66

67 Ayarlı Transforatör (Ototrafosu) Klask Trafolara (Nüvel) Göre Üstünlükler: Daha az letken gereketrrler. Daha yüksek vere sahptrler. V perforansları daha ydr. Güç yoğunlukları daha yüksektr. Daha küçük br ıknatıslaa akıı çekerler. NOT: yukarıdak üstünlükler dönüşü oranı büyüdükçe ortadan kalkaktadır. Klask Trafolara (Nüvel) Göre akıncaları: Grş ve çıkış arasında elektrksel bağlantı vardır, yan yalıtı yoktur. Ototrafoları güvenl değldr, genel kullanıa uygun değldr. Kısa devre akıları daha yüksektr. 67

68 Ölçü (Enstrüan) Transforatörler 1. Akı Transforatörler: Yüksek akı değerlerndek blgler şleek çn veya ölçek çn bu yüksek değerlern uygun düşük değerlere düşürüles gerekldr. Bu yüzden akı trafolarına htyaç duyulur. Devreye ser bağlanır, dolayısıyla prer drenc çok küçüktür. ekonder br aperetreye bağlanacak şeklde yan sekonder kısa devre tasarlanırlar. Bu yüzden, br akı trafosunun ucu asla açıkta bırakılaz. Aks takdrde tahrp olurlar. Eğer akı trafosunun uçları kullanılayacaksa ble kısa devre edlr. argılı ve Bara olak üzere k farklı yapıda al edlrler. ekonder sargının br ucu topraklanır. (Müstakl veya üşterek) Korua devrelernde 3 sınıfı, sayaçlarda.-.5 sınıfı, ölçü aletlernde 1 sınıfır kullanılır. 68

69 Ölçü (Enstrüan) Transforatörler 69

70 Ölçü (Enstrüan) Transforatörler 7

71 Ölçü (Enstrüan) Transforatörler 71

72 Ölçü (Enstrüan) Transforatörler 7

73 Ölçü (Enstrüan) Transforatörü. Gerl Transforatörler: Akı trafolarında olduğu gb yüksek gerl değerlern uygun değerlere düşürerek şleek veya ölçek çn kullanılırlar. Devreye paralel bağlanırlar, dolayısıyla prer drençler çok yüksek olacak şeklde tasarlanırlar. Gerl trafoları sekonder br voltetreye bağlanacak şeklde yan boşta çalışak üzere tasarlanış trafolardır. ekonder uçları kesnlkle kısa devre edleeldr. Aks takdrde tahrp olurlar. Bara tpnde al edleezler. Korua devrelernde 3 sınıfı, sayaçlarda.-.5 sınıfı, ölçü aletlernde 1 sınıfı kullanılır. Faz-Toprak ve Faz-Faz şeklnde al edlrler. 73

74 Ölçü (Enstrüan) Transforatörü 74

75 Ölçü (Enstrüan) Transforatörü 75

76 Ölçü (Enstrüan) Transforatörü 76

77 Ölçü (Enstrüan) Transforatörü 77

78 3 Fazlı Transforatörler Üç fazlı transforatörler genellkle güç letnde kullanılaktadır. İk farklı şeklde kullanıı vardır. 1. Üç adet tek fazlı transforatörün uygun bağlantısı le elde edleblr.. Ortak br nüve üzerne üç fazlı olarak da al edleblr. İlk kullanı çözü aaçlıdır knc kullanı se yaygın durudur. Her k şeklde de k adet üç fazlı trafo sstez var olduğunu kabul edel. Ayrıca, br faza gerl geledğn fakat dğer k faza geldğn düşünel. Bu duruda, tek fazlı trafo grubundan oluşan üç fazlı trafo (1) çalışaya deva ederken üç fazlı sarı le ortak br nüve üstüne al edlen üç fazlı trafo () servş dışı kalır. Her k duruda dadört farklı bağlantı çeşd vardır. 1. Y-Y Y 4. Y- 78

79 3 Fazlı Transforatörler a b T c 79

80 3 Fazlı Transforatörler a T b c 8

81 3 Fazlı Transforatörler a b T c 81

82 3 Fazlı Transforatörler a b T c 8

83 3 Fazlı Transforatörler a b T c 83

84 3 Fazlı Transforatörler a T b c 84

85 3 Fazlı Transforatörler a b T c 85

86 3 Fazlı Transforatörler a T b c 86

87 3 Fazlı Transforatörler Nötr elde etek çn Y bağlantı kullanılır. (3 faz 4 tel) Y-Y en nadr kullanılan bağlantı çeşddr. İlet hatları genellkle Y-.. -Y şeklde bağlanır. İlet üçgen bağlantı le yapılır ve nötr hattına htyaç ortadan kalkar, böylece alyet azalış olur. Zg-zag bağlantı fazların dengesz yüklendğ durularda terch edlr. Dağıtı trafolarının Y noktası topraklanır, böylece faz-toprak kısa devrelernde can ve al kaybı önlenş olur. Hattın epedansı yeterl değlse, topraklaa br epedans üzernden yapılır. Bu epedansın hesaplanası ve topraklaa yönteler çok önel konulardır ve enerj let ve dağıtıı alanının konularıdır. Yüksek gerl trafolarında hattın epedansı yeterl olduğu çn topraklaa çoğu zaan doğrudan yapılır. Bunlardan başka, nötr hattının yüklene bçne göre de bağlantı çeştler br takı farklılıklar gösterektedr. Yne bu duruda enerj let ve dağıtıının br konusudur. 87