10 dersten 4.

Transformatörler

Transformatör, muhtemelen modern güç sistemini mümkün kılan tek ekipmandır — mühendislerin "iletim için verimli gerilim" ile "kullanım için güvenli gerilim"i birbirinden ayırmasını sağlayan şeydir; bu, bu rotanın ilk dersinin nasıl çözüldüğünü henüz açıklamadan ortaya attığı bir sorundu. Bu ders, bir sonraki dersin (per-unit sistemi) transformatörü hesaplamalardan matematiksel olarak nasıl kaybolduracağını göstermeden önce, aygıtın kendisini anlatıyor.

Temel ilke: karşılıklı endüksiyon

Bir transformatörün hareketli parçası ve iki tarafı arasında doğrudan bir elektriksel bağlantısı yoktur. Ortak bir manyetik çekirdek etrafına iki tel bobin sarılır; birincil (primer) sargıdaki alternatif akım çekirdekte değişen bir manyetik akı oluşturur, ve bu değişen akı, tamamen elektromanyetik endüksiyon yoluyla ikincil (sekonder) sargıda bir gerilim indükler. İki gerilim arasındaki oran, tamamen her sargıdaki sarım sayısının oranı tarafından belirlenir:

Gerilimin aksine akımın sarım oranıyla ters orantılı olduğuna dikkat et — ideal bir transformatör gücü (V × I) bir taraftan diğerine değişmeden aktarır, sadece sabit bir oranda gerilimi akımla, ya da akımı gerilimle takas eder.

Gerçek bir transformatör neden tam olarak ideal değildir

Gerçek transformatörler yukarıdaki ideal ilişkiden birkaç iyi bilinen şekilde sapar; bunlar genellikle birlikte bir eşdeğer devre olarak gösterilir: sargı direnci I²R (bakır) kayıplarına yol açar; manyetik akının tamamı her iki sargıyla zincirlenmez, bu da kaçak reaktans yaratır; ve çekirdeğin kendisi her periyotta mıknatıslanıp ters mıknatıslanırken bir miktar güç tüketir, bu da çekirdek (demir) kayıplarına yol açar. Çoğu sistem düzeyindeki çalışma için bu etkiler tek bir eşdeğer seri empedansta toplanır — bu da tam olarak bir sonraki derste per-unit'e çevireceğin transformatör empedansıdır.

Üç fazlı transformatör bağlantıları

Üç fazlı bir transformatör bankası, primer ve sekonder sargılarını üç fazlı güç dersinde ele alınan aynı yıldız (Y) ve üçgen (Δ) seçenekleriyle bağlar — ve her iki taraftaki seçim büyük fark yaratır:

Yy

Her iki tarafta da yıldız. Her iki sargıda da nötr sağlar, ama ek tasarım önlemleri olmadan üçüncü harmonik dolaşım akımı için bir yol sunmaz — bu bir dezavantaj olabilir.

Dy (veya Yd)

Bir tarafta üçgen, diğer tarafta yıldız — dağıtım transformatörleri için son derece yaygın, çünkü yıldız tarafı nötr sağlar (faz-nötr yükleri için), üçgen tarafı ise üçüncü harmonik akımların dolaşması için doğal bir yol sunar.

Dd

Her iki tarafta da üçgen. Hiçbir tarafta nötr yoktur, ama belirli dengesiz durumlara karşı dayanıklıdır — bazı endüstriyel ve orta gerilim uygulamalarında kullanılır.

Otoransformatörler, kısaca

Bir otoransformatör, elektriksel olarak ayrı iki sargı yerine, ara bir noktadan uçlanmış tek bir sargı kullanır — primer ve sekonder gerilim arasında nispeten küçük bir oran gerektiren uygulamalarda daha ucuz ve daha verimlidir, bedeli ise iki taraf arasında doğrudan bir elektriksel bağlantı olmasıdır (iki sargılı bir transformatörün sağladığı elektriksel izolasyonu kaybeder). Birbirine nispeten yakın iki yüksek gerilim seviyesini bağlayan iletim sistemlerinde yaygındır.

Ölçü transformatörleri: akım ve gerilim trafoları

Sadece ölçüm ve korumayı mümkün kılmak için var olan, ayrı ve daha küçük bir transformatör sınıfı bulunur: ölçü transformatörleri, tehlikeli ve ölçülmesi zor primer büyüklükleri röleler ve sayaçlar için küçük, standartlaştırılmış, güvenli değerlere indirger — ölçü transformatörleri olmasaydı, her sayaç ve koruma rölesinin tam sistem gerilimine ve akımına doğrudan dayanacak şekilde üretilmesi gerekirdi.

Akım Trafosu (CT)

Büyük bir primer akımı, koruma röleleri ve sayaç için küçük, standartlaştırılmış bir sekonder akıma (genellikle 1 A veya 5 A) indirger. Ölçülen devreye seri bağlanır.

Gerilim Trafosu (VT / PT)

Yüksek bir primer gerilimi, aynı amaçla küçük, standartlaştırılmış bir sekonder gerilime (genellikle 100 V veya 110 V) indirger. Ölçülen devreye paralel bağlanır.