11. SINIF TRANSFORMATÖRLER

11. sınıflar fizik konusu. Transformatörlerin yapısı ve çalışması. Transformatörlerde sarım sayısı ve gerilim ilişkisi. Konu anlatımı.



Transformatörler gerilim ve akımı istenilen değerlere yükselten veya düşüren aygıtlardır.

Elektrik enerjisinin uzak mesafelere taşınması transformatörler sayesinde olur. Transformatörler ile gerilim değeri istenilen değere yükseltilir (150 – 380 kV) böylece, gerilimin iletken teller üzerinden uzak mesafelere taşınması sırasında enerji kaybı en aza indirilmiş olur. Elektriğin dağıtılacağı şehirlerde indirici merkezler kurularak gerilim değeri şehir şebeke gerilimine düşürülür ve evlere dağıtılır.


Basit bir transformatör Nüve adı verilen yumuşak bir demir çekirdek ve bu çekirdeğe karşılıklı sarılmış iki tel sargıdan meydana gelir.

Transformator_11S1


Transformatörün AC gerilim kaynağına bağlanan ucuna birincil (Primer) devre, çıkış ucuna ise ikincil (sekonder) devre adı verilir.


Primer devrenin sarım sayısı N1 ile sekonder devrenin sarım sayısı ise N2 ile gösterilir.

Transformatördeki demir çekirdeğin görevi manyetik akıyı artırmak ve manyetik akının primer devreden sekonder devresine geçmesini sağlamaktır.


Transformatörde giriş gerilimi V1, primer sarım sayısı N1 ve çıkış gerilimi V2, sekonder sarım sayısı N2 arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir.

V1 
= N1
N2
V2




Bu formüle göre çıkış geriliminin kaç kat artacağı veya azalacağı primer ve sekonder kısımlarındaki sargı sayısına bağlıdır.

Alçaltıcı Transformatörler

Primer sarım sayısının sekonder sarım sayısından büyük olduğu transformatörlere alçaltıcı transformatörler denir. Bu transformatörlerde N1>N2 dir.


Yükseltici Transformatörler

Sekonder sargı sayısının primer sargı sayısından büyük olduğu transformatörlere yükseltici transformatörler denir. Bu transformatörlerde N2>N1 dir.

Bir transformatörün değiştirme oranı;

N2  ifadesine eşittir.
N1




Transformatörde Güç

Bir transformatörün primer devresinin gücü V1.I1, sekonder devresinin gücü V2.I2 olarak belirlenir. Transformatör çalışırken sekonder devreden I2 akımı geçince, primer devreden I1  akımı geçer. Sekonder devrenin ihtiyaç duyduğu güç ve enerji, primer devre tarafından sağlanmaktadır.

İdeal bir transformatörde tel sargı ve demir çekirdekte enerji kaybı olmaz. Bu transformatörlerde giriş gücü çıkış gücüne eşit olur. 

İdeal Transformatörde Güç

V1.I1 = V2.I2

Bu formüle göre V2 değerini yükseltirsek eşitliğin bozulmaması için I2 akımını düşürmemiz gerekecektir. Buda çıkış akımının giriş akımından daha küçük olacağını gösterir. İletim hatlarında ısıya dönüşen enerji I2.R dir. Çıkış akımının düşürülmesi bu ısı kayıplarını azaltır.

Uygulamalarda enerji santrallerinde gerilim 150 kV değerine yükseltilir. Dağıtım istasyonlarında önce 30 kV’a daha sonra 220 V değerine düşürülerek evlere dağıtılır.

İletim hatlarında gerilim belli bir değerin üzerine çıkarsa havayı iyonlaştırarak iletken hale getirir. Bu nedenle iletkenlerin taşıyabileceği bir maksimum gerilim değeri vardır.

Direklerde telleri direklerden uzak tutmak için yalıtkan fincanlar kullanılır. Bu fincanlar telleri direklerden uzak tutarak olası dokunma ve atlama tehlikelerini önler.


Gerçek transformatörlerde akım makaralarının direncinden kaynaklanan bir enerji kaybı vardır. Yine gerçek transformatörlerde nüve’de girdap akımlarının sebep olduğu bir güç kaybı oluşur.

Bir transformatörün verimi aşağıdaki formül ile bulunur.

Verim =P2
P1




P1 = V1.I1, P2 = V2.I2 olduğundan;

Verim =V2.I2 olur.
V1.I1




Bu bağıntılar çıkıştan alınan gücün, girişte verilen güce oranının verimi gösterdiğini ifade eder.


Örnek:

Bir transformatörün primer sarım sayısı 500, sekonder sarım sayısı 3000 dir. Bu transformatörün girişine 6000 V gerilim verilirse sekonderden alınan gerilim kaç V olur?


Çözüm:

V1 
= N1
N2
V2




6000
= 500
3000
V2



V2 = 36000 V = 36 kV olur.


Örnek:

Bir transformatörün primerine 8000 V gerilim uygulandığında, sekonderinden 40000 V gerilim alınmaktadır. Bu transformatörün primer sargısının sarım sayısı 1600 olduğuna göre, sekonder sargısının sarım sayısı kaçtır?


Çözüm:

V1
= N1 denkleminden;
N2
V2




8000 
= 1600
N2
40000



8 
= 1600
N2
40




N2 = 8000 sarım olarak bulunur.



Örnek:

Bir transformatörde primer sargı sayısı 400, sekonder sargı sayısı 2400’dür. Bu transformatörün girişine 600 V gerilim uygulanıyor ve bu kısımdaki akım 15 A oluyor. Sekonderdeki akım 2,3 A olduğuna göre transformatördeki verim kaçtır?


Çözüm:

V2 değerini bulalım.

V1 
= N1 den
N2
V2



600 
= 400
2400
V2



600
= 1
6
V2



V2 = 3600 V


P1 = 15.600 = 9000 Watt

P2 = 2,3 . 3600 = 8280

Verim = P2
= 8280
9000
P1



Verim = 0,92




SANATSAL BİLGİ

29/04/2017

  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM

COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI