Bir Fazlı Transformatör

Elektrik enerjisinin önemli özelliklerinden biri de üretildiği yerden çok uzak bölgelere kolay bir şekilde taşınabilmesidir. Bu taşımanın verimli yapılabilmesi için gerilim yeteri kadar yüksek, akım ise düşük olmalıdır. Gerilimi yeteri kadar yükseltmek ve düşürmek için trafolar kullanılmaktadır.
Elektrik enerjisinin iletilmesi, dağıtılması gibi alanlarda ve çeşitli cihazların çalıştırılmasında kullanılan trafolar bu sebepten dolayı en önemli elektrik makineleri arasındadır. Bir fazlı bir transformatör, bir fazlı AC olup ve bir fazlı AC çıkışı veren elektrikli bir cihazdır.

Bir fazlı transformatörün maliyeti 3 fazlı dağıtım transformatöründen daha düşük olduğu için, kentsel olmayan alanlarda güç dağıtımında kullanılır.

Bir Fazlı Transformatörler

Bir fazlı trafoların yapısı: Elektromanyetik endüksiyon yolu ile akımı veya gerilimi frekansı değiştirmeden yükselten veya düşüren elektrik enerjisine manyetik enerji dönüştüren, hareketli parçası olmayan elektrik makinelerine trafo veya transformatör denir.
Trafolar ince silisli saclardan meydana gelen kapalı bir manyetik gövde üzerine, yalıtılmış iletkenlerle sarılan sargılardan meydana gelir. Bir fazlı transformatörlerin kesit hesabı, 3 fazlı transformatör kesit hesabına benzer.

Manyetik Nüve

Trafoların nüveleri 0,30–0,50 mm kalınlığında ve birbirinden yalıtılmış özel silisli sacların bir araya getirilip sıkıştırılması ile oluşur. Bu sac nüvelerin haricinde 2-60 kHz frekanslı devrelerde kullanılan trafolar ferrit nüveli olarak yapılır.

Genellikle piyasada kullanılan üç tip nüve vardır.

• Çekirdek tipi nüve
• Mantel tipi nüve
• Dağıtılmış tip nüve

Çekirdek Tipi Nüve

Çekirdek tipi nüvelerde manyetik nüvenin kesiti her yerde aynıdır. Nüve (çekirdek) tek gözlüdür.
Bu tip nüveler daha çok büyük güçlü ve yüksek gerilimli trafolarda sargıların yalıtımı daha kolay yapıldığı için tercih edilir.

Transformatörlerde manyetik nüveyi meydana getiren sac parçalarının yerleştirilme şekilleri
önemlidir. Sacların yerleştirilmesi sırasında ek yerleri üst üste gelmemelidir.

Resimde çeşitli büyüklükte kesilen sac parçalarının üst üste dizilmeleri ile hazırlanan çekirdek
tipleri görülmektedir.

Mantel Tipi Nüve

Bu tip nüvede sargılar orta ayağa sarılmıştır. Mantel tipi nüvenin orta bacak kesiti, yan bacakların iki katıdır. Alçak gerilimli ve küçük güçlü trafolarda kullanılır.

Mantel tipi trafo saclarının yerleştiriliş şekilleri birkaç türlü yapılabilir. Resimde çeşitli yerleştirme şekilleri görülmektedir.

Dağıtılmış Tip Nüve

Dağıtılmış tip nüve üstten bakıldığı zaman (+) şeklinde görülür. Sargılar orta ayağa sarılmış olup dört dış ayak tarafından kuşatılmıştır. Bu tip nüvelerde kaçak akılar en düşük düzeyde olduğu için boş çalışma akımları düşüktür.

Bu nüve çeşitlerinden başka altta resimde görülen transformatörlerde şerit halinde saclar, özel makinelerde bobin şeklinde sarılarak kullanılmaktadır.

Trafo Sargıları

Tek fazlı transformatörlerde iki sargı bulunur. Primer sargı ve sekonder sargı olarak adlandırılan iki elektrik bobinden meydana gelir. Bu bobinlerin etrafında “çekirdek” adı verilen manyetik bir demir nüve vardır. İki sargı arasında elektriksel bağlantı yoktur. Primer sargı ve sekonder sargılar elektriksel olarak izole edilmiş olsalar da manyetik olarak bağlıdırlar.
Primer sargının gerilimi, sekonder sargının geriliminden büyük olan trafolara alçaltıcı veya düşürücü transformatör denir.
Primer sargının gerilimi, sekonder sargının geriliminden küçük olan transformatörlere de yükseltici transformatör denir.
Primer ya da sekonder gerilimlerinden hangisi büyük ise o sargı ince kesitli ve çok sipirli, gerilim değeri küçük olan sargı ise kalın kesitli ve az sipirli sarılır.
Örneğin; düşürücü tip trafonun primer gerilimi yüksek olacağı için primer sargı ince kesitli ve çok sipirli, sekonder sargı ise kalın kesitli ve az sipirli olarak sarılır.
Primer sargı ile sekonder sargı arasına iki ucunu birleştirmeden bakır folyo sarılmaktadır. Daha sonra bakır folyodan izoleli iletken lehimlenerek trafonun nüvesine bağlanır. Böylece elektrik trafolarında meydana gelen manyetik gürültü en aza indirilir.

Yıllardır yuvarlak veya köşeli emaye ve pamuk izoleli bakır teller ile sarılan trafo bobinleri, günümüz teknolojisi ile bant veya folyo şeklindeki iletkenlerle sarılmaktadır. İnce şeritler halindeki bakır veya alüminyum bantlar, araların da konulan yalıtkan (mylar, nomex vs.) bantlar ile izole edilerek beraber sarılmaktadır. Her kata bir sipir olarak sarılan trafoların ömürleri ani akım değişikliklerine veya kısa devrelere maruz kalma durumunda daha uzundur. Bu sistem sayesinde transformatör, daha hafif, kompakt olabilmekte ve sessiz çalışmaktadır.

Trafo sargıları iki şekilde sarılır:

• Dilimli sargılar
• Silindirik sargılar

Dilimli Sargılar

Primer ve sekonder sargısı dilimler halinde sarılır. Nüveye bir primer sargı, bir sekonder sargı şeklinde sıra ile üst üste yerleştirilir. yalıtkanlığı sağlamak ve kaçak akıların etkisini azaltmak için düşük gerilim sargısının bir dilimi ikiye ayrılır. Bobin takımının en alt ve en üstüne yerleştirilir. Dilimli sargılar yüksek gerilim transformatörlerinde kullanılır.

Silindirik Sargılar

Küçük güçlü ve düşük gerilimli trafolarda uygulanan sarım tipi silindirik sargıdır. Yüksek gerilim sargısı altta düşük gerilim sargısı üstte olacak şekilde sarılır. Piyasada trafolar genel olarak silindirik sargı şeklinde sarılır.

Bir Fazlı Transformatör Prensibi

Bir fazlı transformatör, Faraday’ın Elektromanyetik İndüksiyon Yasası ilkesine göre çalışır. Primer ve sekonder sargılar arasındaki karşılıklı indüksiyon, bir elektrik transformatörünün çalışmasını sağlar.

Bir Fazlı Transformatörlerin Çalışma Prensibi

Trafonun primer sargısına alternatif gerilim uygulandığı zaman sargıdan geçen akım değişken bir manyetik alan meydana getirir. Çünkü primerden geçen alternatif akımın yönü ve şiddeti zamana bağlı olarak değiştiği için meydana getirdiği manyetik alanın da yönü ve şiddeti zamanla değişir. Bu değişken manyetik alan manyetik nüve üzerinde bulunan sekonder sargıyı keserek devresini tamamlar, sekonder sargıda bir alternatif gerilim meydana gelir.
Eğer primer sargıya alternatif gerilim yerine doğru gerilim verilirse primer sargıdan doğru akım dolaşır. Doğru akım zamana göre yönü ve şiddeti değişmeyen akımdır.
Doğru akımın meydana getirdiği manyetik alanın da zamana göre yönü ve şiddeti değişmediği için sabit bir manyetik alan meydana gelir. Meydana gelen bu sabit manyetik alan sekonder sargıyı keserek manyetik nüveden devresini tamamlamasına rağmen sekonder sargıda bir manyetik alan meydana gelmez. Çünkü elektromanyetik prensibine göre ya kesilen iletkenler hareketli olmalı veya manyetik alan değişken olmalıdır.
Doğru akımda bu iki koşuldan birisi gerçekleşmediği için sekonder sargıda gerilim meydana gelmez. Ancak doğru gerilimin primer sargıya verilişi ve kesilişi sıralarında sekonder sargıda kısa süreli de olsa bir gerilim görülebilir. Manyetik alanın değişimi sürekli olmadığı için transformatörler doğru akımda kullanılmazlar.

Bir Fazlı Transformatör Çeşitleri

• Düşürücü Tip Transformatör

Bir fazlı transformatör çeşitlerinden olan düşürücü tip transformatörler, kullanım alanı en yaygın transformatör tipleridir. Düşürücü tip transformatörlere alçaltıcı tip transformatörler de denir. Primer sargıya uygulanan alternatif gerilimden daha küçük alternatif gerilim sekonder sargıdan alınıyorsa bu tip transformatörlere düşürücü tip transformatör adı verilir. Düşürücü tip trafoların kullanım alanları; cep telefonlarının şarj aletleri, şarjlı süpürgelerde, evlerimizdeki gece lambaları, bilgisayarlar.

• Yükseltici Tip Transformatör

Primer sargısına uygulanan alternatif gerilimden daha büyük alternatif gerilimi sekonder sargıdan alınıyorsa bu tip transformatörlere yükseltici tip transformatör denir.
Enerji nakil hatlarındaki yüksek gerilimi ve televizyonlarda bu tip transformatörler meydana getirir.