Tek Fazlı Transformatörler

Tek fazlı transformatörler, AC voltajlarını ve akımlarını bir değerden diğerine dönüştürmek için güç kaynaklarında ve diğer ekipmanlarda kullanılır. Transformatörler, birçok laboratuvar aletinin ve tıbbi cihazın güvenli bir şekilde çalışması için gerekli olan elektriksel izolasyonu sağlamak için kritik öneme sahiptir. Giriş ve çıkış ortak bir terminali paylaşmıyorsa, transformatör tam bir fiziksel ayırma ile gücü aktarabilir. Bu, bir sistemin tehlikeli yüksek voltaj tarafındaki elektriğin güvenli düşük voltaj tarafındaki devrelere ve insanlara ulaşmasını önler. Bir transformatör içindeki bileşenleri anlamak, transformatör analizi ve tasarımı için önemlidir. Bu video, çeşitli testler yapılarak transformatör bileşenlerinin elektriksel parametrelerinin nasıl ölçüleceğini gösterecektir.

Bir transformatör, bir birincil sargıya veya bobine bağlı bir çift giriş terminaline ve bir ikincil sargıya bağlı bir çift çıkış terminaline sahiptir. Çelik, ferrit ve hatta basitçe havadan oluşan bir çekirdek, iki sargıyı manyetik olarak birleştirir. Bir sargıdaki bir voltaj, akımın içinden akmasına ve bir manyetik alan oluşturmasına neden olur. Bir alandan geçen manyetik alan miktarı olan manyetik akı, daha sonra çekirdek aracılığıyla ikincil sargıya bağlanır ve burada bir voltaj indükler. Bu ilkeye karşılıklı tümevarım denir. Faraday Yasası, akının değişim hızının sargı sayısı ile çarpımının indüklenen gerilime eşit olduğunu belirtir. Elektromotor Kuvvet veya EMF olarak da adlandırılır. Birincil sargı boyunca bir DC voltajı sabittir, bu nedenle ortaya çıkan manyetik akı da sabittir ve değişim oranı sıfırdır. Bununla birlikte, bir AC voltajı, sıfır olmayan bir değişim oranına sahip bir manyetik akı üretir ve sonuç olarak bir voltaj indükler. Başka bir deyişle, transformatörün çalışması için bir AC voltajı gereklidir. Transformatör dönüş oranı, birincil sargıdaki telin dönüş sayısının ikincil sargıdaki dönüş sayısına bölünmesiyle elde edilir. Birincil üzerindeki voltajın ikincil üzerindeki voltaja oranı, dönüş oranına eşittir. Dönüş oranına bağlı olarak, bir transformatör voltajı yükseltebilir, voltajı düşürebilir veya aynı tutabilir. Birincilden geçen akımın ikincilden geçen akıma oranı, dönüş oranının tersine eşittir. Örneğin, birincil bobinin üç dönüşü ve ikincil bobinin 30 dönüşü varsa, dönüş oranı 0,1'dir. Böylece, bu transformatörün primerindeki 120 volt, sekonderdeki 1200 volta dönüşür. Birincilden 10 amper, ikincilden 1 amper olur. Son olarak, ikincil bobinin bir empedans Z2 yükü varsa, birincil bobinin görünür veya yansıtıcı bir yükü vardır, Z2 asal. Bu yansıtıcı yükün değeri, ikincil taraftaki empedansın dönüş oranının karesi ile çarpımıdır. Bir transformatör, enerjiyi bir bobinden diğerine kayıpsız olarak ideal bir şekilde aktaran bir çift birleştirilmiş indüktör olarak düşünülebilir. Bununla birlikte, gerçek bir transformatör, sargılar arasında enerji transferine katkıda bulunmayan manyetik akı veya kaçak endüktans sızdırmıştır. Ayrıca, gerçek bir transformatör, sargı dirençlerinden güç kaybı ve ısınma yaşar. Çekirdekte indüklenen manyetik akı, çekirdek kaybı direnci nedeniyle ek bir ısı kaynağıdır. Hasarı önlemek için, VA derecesi veya giriş voltajı ile güç olan akımın ürünü olarak adlandırılan belirli bir maksimum güç girişi kullanılır. Artık bir transformatörün temelleri tanıtıldığına göre, bir transformatörün elektrik parametrelerinin nasıl ölçüleceğine bir göz atalım.

Bu deneyde kullanılan transformatör, birincil sargıda maksimum 115 volt ve ikincil sargıda maksimum 24 volt tolere edecek şekilde derecelendirilmiştir. Ayrıca, bu transformatörün 100VA güç derecesi vardır, bu da maksimum 100 watt güç kabul edebileceği anlamına gelir. Bu DC testi, transformatörün eşdeğer devre modelinde kullanım için her bir sargının direncini ölçer. İlk olarak, düşük voltajlı DC güç kaynağı voltaj çıkışını sıfır volta ve akım sınırını 0,8 ampere ayarlayın. Ardından kaynağı kapatın. Güç kaynağı çıkışını birincil sargıya bağlayın. İkincil sargıya hiçbir şey bağlamayın. DC güç kaynağını açın ve akım sınırına ulaşılana kadar voltajı kademeli olarak artırın. Güç kaynağı ekranından voltaj ve akım okumalarını kaydedin. Voltajı akıma bölerek birincil sargının direncini hesaplayın. Güç kaynağı voltajını tekrar sıfır volta ayarlayın ve kapatın. Birincil sargıda açık bir devre bırakarak güç kaynağını ikincil sargıya bağlayın. Güç kaynağındaki akım sınırını dört amper olarak ayarlayın. Ardından, akım sınırına ulaşılana kadar voltajı kademeli olarak artırın. Güç kaynağı ekranından voltaj ve akım okumalarını kaydedin. İkincil sargının direncini hesaplayın. Güç kaynağı voltajını tekrar sıfır volta ayarlayın, kapatın ve transformatörden ayırın. Son olarak, birincil ve ikincil sargılar boyunca hesaplanan dirençleri doğrulamak için bir multimetre kullanın.

Açık devre testi, karşılıklı reaktanları veya çekirdek kayıp direncinden akımdaki bir değişikliğe karşı muhalefeti ölçer. Çekirdek kaybı direnci, güç dağılımı için eşdeğer devre parametresidir ve transformatörün çekirdeğindeki güç kayıplarına yaklaşır. Üç fazlı güç kaynağı kapalıyken ve Variac yüzde sıfıra ayarlıyken devreyi gösterildiği gibi monte edin. Ardından, birincil taraftaki açık devre akımını ve voltajını ölçmek için bir dijital güç ölçer kullanın. Üç fazlı güç kaynağını açın ve dijital güç ölçer 24 volt okuyana kadar voltajı artırmak için Variac'ın kontrol düğmesini yavaşça ayarlayın. Açık devre voltajını, açık devre akımını, açık devre gerçek gücünü ve güç faktörünü kaydedin. Transformatör için eşdeğer devre parametrelerini hesaplamak için bu değerleri kullanın. Çekirdek kaybı direnci, RC, açık devre voltajı ve açık devre gücünden hesaplanır. Karşılıklı reaktans XM, açık devre voltajı, güç ve akım kullanılarak benzer şekilde hesaplanır.

Kısa devre testi, sızıntı reaktanları ölçer ve ayrıca her iki sargının tel direncini de belirleyebilir. İlk olarak, VA derecesini giriş tarafı için voltaj değerine bölerek transformatörün nominal giriş akımını hesaplayın. Güç kaynağı kapalıyken ve Variac yüzde sıfır çıkıştayken devreyi gösterildiği gibi monte edin. Bu sefer kısa devre akımını ve voltajını ölçmek için dijital güç ölçeri kullanın. Üç fazlı güç kaynağını açın ve dijital güç ölçerdeki akım okuması nominal giriş akımına ulaşana kadar voltajı artırmak için Variac'ı yavaşça ayarlayın. Kısa devre voltajı ve akımının yanı sıra kısa devre gerçek gücünü ve güç faktörünü kaydedin. Sızıntı reaktanlar, eşit olduğu varsayılan birincil yan reaktanların ve yansıyan ikincil yan reaktanların toplamıdır. Kısa devre testinden elde edilen ölçümlerle kaçak reaktanları hesaplayın. Son olarak, her iki sargının toplam tel direncini, birincil sargının direncinin ve ikincil yan sargının yansıyan direncinin toplamı olarak hesaplayın.

Transformatörler, güvenlik için güç dönüşümü ve elektriksel izolasyon alanında uygulamaları olan çok kullanışlı elektrikli cihazlardır. Yük testi, birincil üzerindeki voltajın ikincil üzerindeki gerilime oranını ve ayrıca birincilden geçen akımın ikincilden geçen akıma oranını ölçer. Devre, ikincil tarafa bağlı 100 Ohm'luk bir direnç ile monte edildi ve her iki tarafta da akım ve voltaj ölçüldü. Birincil taraf 115 volttayken, her iki tarafta voltaj, akım, gerçek güç ve güç faktörü ölçüldü. Birincil voltajın ikincil voltaja oranı ideal olarak dönüş oranına eşit olmalıdır. Farelerin koku alma duyu nöronları üzerine yapılan bir çalışmada, belirli bileşikleri ayırmak için bir ksenon flaş tüpünden ultraviyole ışık kullanıldı. Bir flaş tüpünü sürmek için kullanılan devre, bir yükseltici transformatör ile üretilen yüksek voltajlar gerektiriyordu. Tüm yüksek voltajlı ekipmanlarda olduğu gibi, güvenli tasarım, tehlikeli voltajlara sahip bileşenler ile devredeki diğer elektronikler arasında kazara kısa devreleri önlemek için elektriksel izolasyon için transformatörler kullanır.

Jove'un tek fazlı transformatörlerle tanışmasını az önce izlediniz. Artık bir transformatörün nasıl çalıştığını ve eşdeğer devre parametrelerinin nasıl ölçüleceğini anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!