1 ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİ
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Ölçü Transformatörleri Normalde voltmetrelerle en fazla 1000V a kadar gerilimler ölçülebilir. Daha yüksek gerilimlerde; Voltmetrenin çekeceği güç artar. Yüksek gerilimden kaynaklanan kaçak akımların önlenmesi güçleşir. Ölçü sistemi ile güç sistemi arasında herhangi bir izolasyon olmadığı için ölçme yapan kişinin emniyeti tehlikelidir. Halbuki enerji iletim hatlarında, salt tesislerinde ve sanayide binlerce voltluk gerilimler ve yüzlerce amperlik akımların ölçülmesi gerekmektedir. Bu akım ve gerilimler alçaltıldıktan sonra ölçü aletleri ile ölçülürler. Bu amaçla kullanılan transformatörlere ölçü transformatörleri adı verilir. Ölçü transformatörleri ile yapılan ölçmede izolasyon ve emniyet sağlanmış olur. Bir koruma/ölçme sisteminden ölçü transformatörlerinin kullanımı 2
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Ölçü Transformatörleri Ölçü cihazları tesislerin ne kadar enerji tükettiğinin belirlenmesinde veya arıza durumlarının oluştuğunun belirlenmesinde kullanılan cihazlardır. Ölçme ve koruma cihazlarının ekonomik ve güvenlik sebebi ile devreye doğrudan bağlanmalarının mümkün olmadığı veya kolay uygulanabilir olmadığı hallerde akımı veya gerilimi indirgemek için kullanılan aletlere denilir. Akım ölçüm için Akım Trafoları, gerilim ölçüm için Gerilim Trafoları kullanılır. Akım Trafoları Gerilim Trafoları SF 6 110 kv Akım Trafosu 3 Gerilim Trafoları
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Akım Transformatörleri Akım Transformatörleri Yüksek değerli AC akımlarının ölçülmesi işleminde akım transformatörlerinden faydalanılır. Akım transformatörü hat üzerinden geçen yüksek değerli akımı, ölçü aletinin ölçebileceği değere düşüren ve devreye seri olarak bağlanan bir cihazdır. Akım transformatörünün primeri kalın iletkenlerle az sipirli olarak, sekonderi ince iletkenlerle çok sipirli olarak sarılır. Akım transformatörleri saç nüve üzerine sarılırlar. Nüve ile bobin ve enerji hattı birbirinden iyi izole edilmesi gerekir. Akım transformatörleri tam yükte sekonder akımı 5A olarak üretilirler. 4
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Akım Transformatörleri Kullanılan akım transformatörlerinin primer akımları değişken olup, sekonder akımları 1A veya 5A olarak imal edilmektedirler. Akım transformatörlerinin primer akımları; 5, 10, 15, 30, 40, 50, 75,100, 125, 150, 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000A gibi standart değerlerde imal edilmektedir. Primer akımı (A) Sekonder akımı (A) Primer akımı (A) 75 5 800 5 100 5 1200 5 150 5 1500 5 200 5 2000 5 300 5 3000 5 400 5 4000 5 600 5 5000 5 Sekonder akımı (A) Akım transformatörlerinin giriş- çıkış akım değerleri 5
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Akım Transformatörleri Akım transformatörlerinde ölçme yapılmayacağı zaman sekonder uçlarının kısa devre edilmesi gerekir. Aksi halde oluşacak yüksek gerilimden dolayı tehlikeli sonuçlar olabilir. Ölçü aleti devreye bağlanırken veya devreden çıkartılırken sekonder sargısı mutlaka kısa devre edilmelidir. Akım transformatörlerinin temel devresi 6
ÖLÇÜ TRAFOLARI Akım Trafoları Kullanım Yerlerine/Montaj Şekline Göre 1. Geçiş / izolatör tipi (bushing type) Primer sargısı için geçiş izolatörü kullanılabilecek şekilde imal edilir. 2. Mesnet tipi (support type) Primer devre iletkeni için bir taşıyıcı (mesnet) görevi yapacak şekilde düzenlenmiş akım transformatörüdür.
ÖLÇÜ TRAFOLARI Akım Trafoları Kullanım Yerlerine/Montaj Şekline Göre 3. Bara tipi (bus type) Primer iletkeni (sargısı) bulunmayan, ancak primer yalıtımı olan, doğrudan bir iletken ya da bara üzerinden bağlanabilen akım transformatörüdür. 8 1000/5A Akım Trafosu 4. Kablo tipi (cable type) Kendi primer iletkeni ve primer yalıtımı bulunmayan, yalıtılmış bir kablo üzerinden monte edilebilen akım transformatörüdür.
ÖLÇÜ TRAFOLARI Akım Trafoları Kullanım Yerlerine/Montaj Şekline Göre 5. Manyetik devresi açılabilen (split core); kendi primer iletkeni ve primer yalıtımı bulunmayan, manyetik devresi iki bölüme ayrılmış ve açılabilir yapıdadır. Böylece enerji sistemindeki baraların bağlantılarına dokunmadan akımı ölçülmek istenen baraya kolaylıkla monte edilmesini sağlar.
ÖLÇÜ TRAFOLARI Akım Trafoları Çalışma Ortamına Göre - Çekirdek Tipine Göre Harici Tip Mesnet Trafosu Dahili Tip Mesnet Trafosu Tek Çekirdek ve Çok Çekirdekli Tip Mesnet Trafosu
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Gerilim Transformatörleri Gerilim Transformatörleri Gerilim transformatörlerinin primerinde sigorta bulunur. Sekonder gerilimi 220 volttur. Gerilim transformatörlerinin dönüştürme oranı, izolasyon durumu ve faz açısı önemlidir. Hatalı ölçmelere neden teşkil eder. Gerilim transformatörü bir güç transformatörüdür. 200VA veya daha küçük sekonder yükleri için tasarlanır. Emniyet amacı ile sekonderin bir ucu topraklanır. Kapalı ve açık alanlarda kullanılacak şekilde üretilirler. 11
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Gerilim Transformatörleri Gerilim Transformatörleri Primer anma gerilimi (nominal primer gerilimi) Up, transformatörün çalışma gerilimidir. Genellikle 0,3-6,3-10,5-15-30-34,5-60-66-154- 380kV değerleridir. Sekonder anma gerilimi, (nominal sekonder gerilimi) Us, primer tarafına nominal gerilim uygulandığında sekonderden alınacak gerilimdir. Faz-Faz Arası gerilim transformatörlerinde, 100-110-115-120V, Faz-Toprak gerilim transformatörlerinde ise bu değerlerin 3 e bölümüdür. 12
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Gerilim Transformatörleri Gerilim transformatörleri devreye paralel olarak bağlanırlar. Gerilim transformatörünün AC hattına bağlanması 13
Büyük Akım ve Gerilimlerin Ölçümü Ölçü Transformatörleri Gerilim Transformatörleri 100kV ve daha büyük gerilimlerin ölçülmesinde aşağıdaki gösterilmiş kapasitif gerilim transformatörleri kullanılır. Görüldüğü gibi birbirine seri olarak bağlanmış çok sayıda kondansatör, bir bobin ve bir yardımcı transformatörden ibarettir. Seri bağlı kapasiteler ölçülecek gerilimi 10kV seviyesine kadar düşürürler. Yardımcı transformatör ise bu gerilimi 220V seviyesine düşürerek normal voltmetre ile ölçüm yapılmış olur. Kapasitif gerilim transformatörü 14
ÖLÇÜ TRAFOLARI Gerilim Transformatörü Montaj Şekline Göre Tek Kutuplu Mesnet Trafosu Çift Kutuplu Mesnet Trafosu
ÖLÇÜ TRAFOLARI Gerilim Transformatörü Montaj Şekline Göre Gerilim trafoları montaj şekillerine göre iki çeşittir. Mesnet Trafosu Arabalı Tip Trafolar Tek Kutuplu Mesnet Trafosu Tek Kutuplu Sigortalı Arabalı Tip Gerilim Trafosu 3 Fazlı, sigortalı arabalı tip gerilim trafosu
ÖLÇÜ TRAFOLARI Gerilim Transformatörü Gerilim trafoları çalışma ortamına göre iki çeşittir. Dahili Tip Harici Tip Dahili Tip Gerilim Mesnet Trafosu Harici Tip Gerilim Mesnet Trafosu
18 BÜYÜK DEĞERLİ DİRENÇLERİN ÖLÇÜMÜ
Büyük Değerli Dirençlerin Ölçümü Elektrik ve elektronik devrelerinde yüzlerce veya binlerce MΩ değerindeki dirençlerin ölçümü gerekmektedir. Yüksek değerli direnç ölçümü gereken yerlerden bazıları şunlardır: Elektrik malzemeleri ve kablolarının izolasyon dirençleri, FET, MOSFET ve elektron tüpü gibi elemanların dirençleri, Kondansatörlerin kaçak dirençleri vb. Bir elektrik kablosunun izolasyon direnci ne kadar büyük ise akacak olan kaçak akım da o kadar küçük olur. Direncin değeri çevre şartlarına da bağlıdır. Örneğin rutubetin % 10'dan %60'a çıkması porselenin direncini 30 kat düşürür. Ayrıca sıcaklık da yalıtkanın direncinin düşmesine sebep olan etkenlerdendir. Sıcaklığın 20 C'den 40 C'ye çıkması elemanın direncini 13 kat düşürebilmektedir. Direncin değişmesine etken olan şeyler ayrıca, akımın şekli, gerilimin yüksekliği, akımın geçme süresi gibi etkenlerdir. İşte bu nedenlerle kaçak akım artabilir. Kaçak akımın değeri, VDE normuna göre 1mA' i geçmemelidir. Pratikte kaçak akım ölçülemez. Fakat kabloların birbirine veya toprağa karşı dirençleri ohm cinsinden ölçülür. Bu değer ohm kanununa göre R = U I dır. 19
Elektrik Devrelerinde Büyük Değerli Dirençlerin Ölçümü Yalıtkanlık direnci = Çalışma Gerilimi x 1000 220 voltluk bir tesisatta yalıtkanlık direnci R = U I = 220 0,001 = 220000Ω 380 voltluk bir tesisatta yalıtkanlık direnci; R = U I = 380 0,001 = 380000Ω 20
Elektrik Devrelerinde Büyük Değerli Dirençlerin Ölçümü Topraklama Direnci Ölçer Yalıtkanlık dirençlerinin ölçülmesinde ne kadar yüksek gerilim kullanılırsa, geçen akım da o oranda büyük olacağından ölçme sonucu daha sağlıklı olur. Pilli avometrelerle yapılan ölmede gerilim küçük olduğundan akacak akım da küçük olur. Bu nedenle ölçme manyetolu megerlerle yapılır. Manyeto 500 ile 1000V civarında gerilim üreten doğru akım üreteçleridir. Günümüzde modern olarak yapılmış ölçü aletlerinde içerisindeki gerilimi yükselten elektronik konvertörlü devreler kullanılmaktadır. Yalıtkanlık direncini doğrudan doğruya ölçen ölçü aletlerine Toprak Direnç Ölçer veya Megaohmmetre denir. Bunlar özel olarak üretilmiş portatif ohmmetrelerdir. Megerlerde üretilen gerilimle, ölçü aleti kısmı ve ölçülecek direnç beslenir. Earth Tester (Meger) Ölçü Aletleri 21
Elektrik Devrelerinde Büyük Değerli Dirençlerin Ölçümü Yalıtkanlık Direncinin Ölçülmesi Akımı kesilmiş bir tesisatın, gerek kendi hatları arası (R-Mp), gerekse hat ile toprak arası (R-T, Mp-T) dirençleri ölçülebilir. Tesisatın Toprağa Karşı Yalıtkanlık Direncinin Ölçülmesi Şekilde görülen tesisatın bütün alıcıları devreye bağlı iken megerin bir ucu toprağa, diğer ucu da akımsız tesisatın iletkenlerinden birine bağlanıp manyeto kolu çevrilir. Böylece meğer tesisatın toprağa karşı olan yalıtkanlık direncini gösterir. Aynı işlem diğer iletken için de tekrarlanır. Meğer ile tesisatın toprağa karşı yalıtkanlık direncinin ölçülmesi 22
Elektrik Devrelerinde Büyük Değerli Dirençlerin Ölçümü İletkenler Arası Yalıtkanlık Kontrolü Şekilde görüldüğü gibi bütün linye sigortaları açık devre yapılır ve tesisattaki bütün alıcılar çıkarılır. Bütün tesisat anahtarları kapatılır. Megeri bir ucu iletkene, öteki ucu diğer iletkene bağlanır. Megerin manyeto kol çevrilerek gösterdiği değer okunur. Okunan değer İşletme gerilimi. 1000Ω dan büyükse tesisatın yalıtkanlığı iyidir. Bu değer işletme gerilimi 220V luk şebeke içinn 220000Ω ve 380V luk şebeke için 380000Ω dur. Yalıtkanlık Direnci = İşletme gerilimi. 1000Ω Meger ile iletkenler arası yalıtkanlık direnci ölçülmesi 23
Elektrik Devrelerinde Büyük Değerli Dirençlerin Ölçümü Megerlerle tesisatın yalıtkanlık dirençleri ölçülse de genellikle toprak direncinin ölçülmesinde kullanılırlar. İsmine de toprak direnci ölçü aleti denir. Ölçmede, elektrotlardaki polarizasyona engel olmak için, bu aletlere, toprağı frekansı, şehir gerilimi frekansından farklı olan alternatif akım gönderilir. Bu bakımdan jeneratörün doğru akımı alet içine konan enversörle alternatif akıma çevrilir. Frekansın değişik olmasının sebebi ise toprakta kaçak olarak dolaşan şebeke frekanslı akımların, alete etki ederek hatalı ölçmelere engel olmak içindir. Aletin iç şeması aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi akım bobinine ait uçlar, C1 ve C2 ile, gerilim bobinine ait uçlar da P1 ve P2 ile gösterilmiştir. 24
KAYNAKLAR 1. NACAR, A. Mahmut; Elektrik-Elektronik Ölçmeleri ve İş Güvenliği 2. ANASIZ, Kadir; Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler; MEB Yayınları 3. MEGEP; Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 4. MEGEP; Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülmesi; Ankara 2011 5. www.transcat.com New International Safety Standards for Digital Multimeters 6. www.wikipedia.org 7. http://320volt.com/ 25