Farklı transformatör türleri ve uygulamaları

Transformatör, elektrik ve elektronik alanında yaygın olarak kullanılan bir cihazdır. Michael Faraday tarafından keşfedilen temel elektromanyetizma prensibini izleyen elektromanyetik bir cihazdır. Transformatörlerin yapımı ve işletimi hakkında önceki eğitimde ayrıntılı olarak ele aldık. Burada, farklı uygulama türlerinde kullanılan farklı tipteki transformatörleri ele alacağız. Bununla birlikte, tüm transformatör türleri aynı prensipleri takip eder ancak farklı yapım yöntemlerine sahiptirler. Ve biraz çabayla kendi transformatörünüzü de yapabilirsiniz, ancak transformatörü inşa ederken her zaman transformatör koruma tekniklerini takip etmelisiniz.

Gerilim Seviyesine Göre Trafo Tipleri

Bir Transformatörün birden fazla yapı türü olabilir. Transformatörün bir taraftan diğerine herhangi bir elektrik bağlantısı yoktur; yine de elektriksel olarak bağımsız iki bobin elektromanyetik akı ile elektriği iletebilir. Bir transformatör, birincil tarafta olduğu gibi ikincil tarafta birden fazla bobine veya sargıya sahip olabilir. Birkaç durumda, iki bobinin seri olarak bağlandığı birden çok birincil taraf, genellikle merkezden kılavuzlu olarak adlandırılır. Bu merkeze vurulmuş durum ikincil tarafta da görülebilir.

Transformatörler, primer tarafın gerilim seviyesini sekonder tarafa dönüştürebilecek şekilde inşa edilebilir. Gerilim seviyesine bağlı olarak, transformatörün üç kategorisi vardır. Aşağı Adım, Yükseltme ve İzolasyon Transformatörü. İzolasyon trafosu için gerilim seviyesi her iki taraf için aynıdır.

1. Kademeli Transformatör

Düşürücü Transformatör hem Elektronik hem de Elektrik alanında kullanılır. Bir düşürücü transformatör , birincil voltaj seviyesini ikincil çıkış boyunca daha düşük bir voltaja dönüştürür. Bu, birincil ve ikincil sargıların oranıyla elde edilir. Düşürücü transformatörler için, birincil taraftaki sargıların sayısı ikincil tarafa göre daha yüksektir. Bu nedenle, birincil ve ikincil genel sargı oranı her zaman 1'den fazla kalır.

Elektronikte birçok uygulama 5V, 6V, 9V, 12V, 24V veya bazı durumlarda 48V ile çalışır. Tek fazlı elektrik prizi voltajını 230V AC istenen düşük voltaj seviyesine dönüştürmek için, Kademeli Transformatörler gereklidir. Enstrümantasyonda olduğu gibi birçok elektrikli ekipman türünde de Step-Down transformatörü, Güç bölümü için birincil gereksinimdir. Güç adaptörlerinde ve cep telefonu şarj devrelerinde de kullanılırlar.

Elektrikte, düşürücü transformatörler, uzun mesafeli güç dağıtım gereksinimleri için düşük kayıp ve uygun maliyetli çözüm sağlamak için çok yüksek voltajda çalışan elektrik dağıtım sisteminde kullanılır. Yüksek gerilimi düşük gerilimli bir besleme hattına dönüştürmek için, Düşürücü transformatör kullanılır.

2. Yükseltici Transformatör

Yükseltici transformatör, aşağı inen transformatörün tam tersidir. Yükseltme trafosu , düşük birincil gerilimi yüksek ikincil gerilime yükseltir. Yine birincil ve ikincil sargı oranı oranıyla elde edilir. Yükseltme transformatörü için, birincil sargının ve İkincil sargının oranı 1'den az kalır. Bu, ikincil sargıdaki dönüş sayısının birincil sargıdan daha yüksek olduğu anlamına gelir.

Elektronikte, düşük voltajın çok daha yüksek bir voltaja dönüştürüldüğü stabilizatörlerde, invertörlerde vb. Kullanılan yükseltici transformatörler.

Elektrik enerjisi dağıtımında bir yükseltici transformatör de kullanılır. Güç dağıtımıyla ilgili uygulama için yüksek voltaj gereklidir. Dağıtımdan önce voltaj seviyesini yükseltmek için şebekede yükseltici transformatör kullanılır.

3. İzolasyon Transformatörü

İzolasyon transformatörü, herhangi bir voltaj seviyesini dönüştürmez. Bir izolasyon transformatörünün birincil voltajı ve ikincil voltajı her zaman aynı kalır. Bunun nedeni, birincil ve ikincil sargı oranının her zaman 1'e eşit olmasıdır. Bu, birincil ve ikincil sargıdaki sarım sayısının izolasyon transformatöründe aynı olduğu anlamına gelir.

İzolasyon transformatörü, birincil ve ikincil ayırmak için kullanılır. Daha önce tartışıldığı gibi, transformatörün birincil ve ikincil arasında herhangi bir elektrik bağlantısı yoktur, aynı zamanda iletimin yalnızca manyetik akı ile gerçekleştiği bir izolasyon bariyeri olarak da kullanılır. Güvenlik amacıyla ve birincilden ikinciye veya tersine gürültü aktarımını iptal etmek için kullanılır.

Çekirdek malzemeye göre Trafo Türleri

Transformatör, bir çekirdek malzemeden elektromanyetik akı ileterek enerjiyi aktarır. Farklı çekirdek malzemeleri, farklı akı yoğunluğu üretir. Çekirdek malzemelere bağlı olarak, güç ve elektronik alanında çeşitli tipte transformatörler kullanılır.

1. Demir Çekirdekli Transformatör

Demir çekirdekli transformatör, çekirdek malzemesi olarak çok sayıda yumuşak demir plaka kullanır. Demirin mükemmel manyetik özellikleri nedeniyle, demir çekirdekli transformatörün akı bağı çok yüksektir. Böylece demir nüveli transformatörün verimi de yüksektir.

Yumuşak demir çekirdek plakalar çeşitli şekil ve boyutlarda mevcut olabilir. Birincil ve ikincil yaranın bobinleri veya bir bobin oluşturucuya sarılmış. Bundan sonra, bobin oluşturucu yumuşak demir çekirdek plakalara monte edilir. Çekirdek boyutuna ve şekline bağlı olarak, piyasada farklı tipte çekirdek plakalar mevcuttur. Birkaç yaygın şekil E, I, U, L vb'dir. Demir plakalar incedir ve gerçek çekirdeği oluşturmak için çoklu plakalar bir araya toplanmıştır. Örneğin, E tipi çekirdekler E harfi görünümlü ince plakalarla yapılır.

Demir çekirdekli transformatörler yaygın olarak kullanılır ve genellikle ağırlık ve şekil bakımından daha ağırdır.

2. Ferrit Çekirdekli Transformatör

Bir ferrit çekirdekli transformatör, yüksek manyetik geçirgenlik nedeniyle bir ferrit çekirdek kullanır. Bu tip transformatör, yüksek frekanslı uygulamada çok düşük kayıplar sunar. Bu nedenle, ferrit çekirdekli transformatörler, anahtarlamalı güç kaynağı (SMPS), RF ile ilgili uygulamalar vb. Gibi yüksek frekanslı uygulamalarda kullanılır.

Ferrit çekirdekli transformatörler ayrıca uygulama gereksinimine bağlı olarak farklı şekil ve boyutlar sunar. Elektrik uygulamasından çok elektronikte kullanılır. Ferrit çekirdekli transformatördeki en yaygın şekil E çekirdeğidir.

3. Toroidal Çekirdek Transformatörü

Toroidal çekirdekli transformatör, demir çekirdek veya ferrit çekirdek gibi toroid şekilli çekirdek malzemesi kullanır. Toroidler halka veya halka şekilli çekirdek malzemedir ve üstün elektrik performansı için yaygın olarak kullanılır. Halka şekli nedeniyle, sızıntı endüktansı çok düşüktür ve çok yüksek endüktans ve Q faktörleri sunar. Sargılar nispeten kısadır ve ağırlık, geleneksel, aynı derecelendirme transformatörlerinden çok daha azdır.

4. Hava Çekirdekli transformatör

Hava Çekirdekli transformatör, çekirdek malzemesi olarak herhangi bir fiziksel manyetik çekirdek kullanmaz. Hava çekirdekli transformatörün akı bağlantısı tamamen hava kullanılarak yapılır.

Hava çekirdekli transformatörde, birincil bobin, etrafında bir elektromanyetik alan oluşturan alternatif akımla beslenir. Faraday indüksiyon yasasına göre manyetik alanın içine ikincil bir bobin yerleştirildiğinde, ikincil bobin, ayrıca yüke güç sağlamak için kullanılan bir manyetik alanla indüklenir.

Bununla birlikte, hava çekirdekli transformatör, demir veya ferrit çekirdek gibi fiziksel çekirdek malzemeye kıyasla düşük karşılıklı endüktans üretir.

Portatif elektroniklerde ve Radyofrekans ile ilgili uygulamalarda kullanılır. Fiziksel çekirdek malzemesinin bulunmaması nedeniyle ağırlık olarak oldukça hafiftir. Düzgün bir şekilde ayarlanmış hava çekirdekli transformatör, birincil sargıların şarj cihazının içinde yapıldığı ve ikincil sargıların hedeflenen cihazın içine yerleştirildiği kablosuz şarj çözümlerinde de kullanılır.

Sargı Düzenlemesine Göre Transformatör Tipleri

Transformatör, sarım sıraları kullanılarak sınıflandırılabilir. Popüler türlerden biri Otomatik Sargı Transformatörleri'dir.

Otomatik Sargı trafosu

Şimdiye kadar, birincil ve ikincil sargı sabittir, ancak otomatik sargılı bir transformatör olması durumunda, birincil ve ikincil bobin seri olarak bağlanabilir ve merkez dişli düğüm hareketlidir. Merkez kademe konumuna bağlı olarak ikincil voltaj değiştirilebilir.

Otomatik, Otomatik'in kısa biçimi değildir; daha ziyade kendini veya tek bobini bildirmektir. Bu bobin, birincil ve ikincil olmak üzere iki bölümden oluşan bir oran oluşturur. Merkez kademe düğümünün konumu, birincil ve ikincil oranı belirler, böylece çıkış voltajını değiştirir.

En yaygın kullanım, sabit bir AC girişinden değişken AC üreten bir cihaz olan V ARIAC'dır. Yüksek gerilim hatlarının sık sık değiştirilmesi gereken Güç iletim ve dağıtım ile ilgili uygulamalarda da kullanılır.

Kullanıma Göre Transformatör Türleri

Belirli bir alanda çalışan birkaç tür transformatör de mevcuttur. Hem elektronik hem de elektrik sektörleri, birkaç özel transformatör, uygulamanın uygulamasına bağlı olarak bir düşürme veya yükseltici transformatör olarak kullanılır. Bu nedenle, transformatörler kullanıma göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir:

1. Güç Alanı

• Güç transformatörü
• Ölçü Trafosu
• Dağıtım Trafosu

2. Elektronik Etki Alanı

• Darbe Trafosu
• Ses Çıkış Trafosu

1. Güç alanında kullanılan transformatörler

Elektrik alanında Güç alanı güç üretimi, ölçümü ve dağıtımı ile ilgilenir. Bununla birlikte, trafoların güvenli güç dönüşümü ve trafo merkezine ve son kullanıcılara başarılı güç dağıtımını sağlamak için önemli bir parça olduğu çok geniş bir alandır.

Güç alanında kullanılan transformatörler hem açık hem de kapalı olabilir ancak çoğunlukla açık havada olabilir.

(a) Güç Trafosu

Güç Transformatörleri daha büyük boyuttadır ve enerjiyi trafo merkezine veya genel elektrik kaynağına aktarmak için kullanılır. Bu transformatör, güç jeneratörü ile birincil dağıtım şebekesi arasında bir köprü görevi görür. Güç sınıfına ve özelliklerine bağlı olarak, Güç transformatörleri ayrıca üç kategoriye ayrılabilir: Küçük güç transformatörü, Orta Güç transformatörleri ve Büyük güç transformatörleri. Değer, 500-700KVA için 30KVA'dan fazla olabilir veya bazı durumlarda küçük nominal güç trafosu için 7000KVA'ya eşit veya daha fazla olabilir. Orta anma güç transformatörü 50-100 MVA'ya kadar olabilirken, büyük anma güç transformatörleri 100MVA'dan fazlasını işleyebilir.

Çok yüksek güç üretimi nedeniyle, bir güç trafosunun yapımı da kritiktir. Yapı, sağlam yalıtımlı çevre birimleri ve iyi dengelenmiş soğutma sistemini içerir. En yaygın güç transformatörleri yağlarla doldurulur.

Güç transformatörünün ana prensibi , Alçak gerilim yüksek akımını yüksek gerilimli düşük akıma dönüştürmektir. Bu, güç dağıtım sistemindeki güç kaybını en aza indirmek için gereklidir.

Güç trafosu için bir diğer önemli parametre de faz kullanılabilirliğidir. Tipik olarak Güç transformatörleri üç fazlı sistemde çalışır, ancak bazı durumlarda Tek fazlı küçük güç transformatörleri de kullanılır. Üç Fazlı Güç transformatörleri, tek fazlı güç transformatörlerinden en maliyetli ve verimlidir.

(b) Ölçü Trafosu

Ölçü trafosu genellikle ölçü trafosu olarak adlandırılır. Bu, güç alanında yaygın olarak kullanılan başka bir ölçüm aracıdır. Ana gücü izole etmek ve akımı ve gerilimi daha küçük oranda ikincil çıkışına dönüştürmek için bir ölçüm transformatörü kullanılır. Çıkışı ölçerek, gerçek güç hattının Faz, Akım ve Voltajı ölçülebilir.

Yukarıdaki görüntü akım trafosunun yapısını göstermektedir.

(c) Dağıtım Trafosu

Bu, güç dağıtım sisteminin son aşamasında kullanılır. Dağıtım transformatörleri, Yüksek şebeke voltajını son müşterinin ihtiyaç duyduğu 110V veya 230V voltajına dönüştüren düşürücü transformatördür. Tek fazlı veya üç fazlı da olabilir.

Dağıtım transformatörleri, dönüştürme kapasitesi veya değerlerine bağlı olarak daha küçük ve daha büyük olabilir.

Dağıtım transformatörleri, kullandığı yalıtım türüne göre daha fazla kategorize edilebilir. Kuru tipte olabilir veya sıvıya daldırılabilir. Çekirdek malzeme olarak çoğunlukla C şeklinde yapılmış lamine çelik plakalar kullanılarak yapılır.

Dağıtım transformatörü ayrıca kullanıldığı yere göre farklı bir sınıflandırma türüne sahiptir. Transformatör bir şebeke direğine monte edilebilir, eğer öyleyse, buna direk monteli dağıtım transformatörleri denir. Bir yer altı odasının içine yerleştirilebilir, beton bir ped üzerine (ped monteli dağıtım transformatörü) veya kapalı bir çelik kutunun içine monte edilebilir.

Genel olarak, dağıtım transformatörlerinin değeri 200 kVA'dan azdır.

2. Elektronik alanında kullanılan transformatör

Elektronikte, PCB'ye monte edilebilen veya küçük ürün muhafazasının içine sabitlenebilen çeşitli küçük minyatür transformatörler kullanılır.

(a) Darbe Transformatörü

Darbe transformatörleri, sabit bir genlikte elektrik darbeleri üreten en çok kullanılan PCB montajlı transformatörlerden biridir. İzole bir ortamda darbe üretiminin gerekli olduğu çeşitli dijital devrelerde kullanılır. Bu nedenle, darbe transformatörleri birincil ve ikincil darbeleri izole eder ve birincil darbeleri ikincil devreye, genellikle dijital mantık kapılarına veya sürücülerine dağıtır.

Düzgün bir şekilde inşa edilmiş darbe transformatörleri, uygun galvanik izolasyonun yanı sıra küçük sızıntı ve kaçak kapasitans gerektirmelidir.

(b) Ses Çıkış Transformatörü

Ses Transformatörü, elektronik alanında yaygın olarak kullanılan bir başka transformatördür. Empedans eşleşmesinin gerekli olduğu Ses ile ilgili uygulamalarda özel olarak kullanılır. Ses transformatörü, amplifikatör devresini ve tipik olarak bir hoparlör olan yükleri dengeler. Ses transformatörü, birden çok birincil ve ikincil bobine sahip olabilir, ayrı veya merkezden çekilebilir.

Bu yüzden çeşitli transformatör türlerini ele aldık, bunun dışında başka özel amaçlı transformatörler de var, ancak bunlar bu makalenin kapsamı dışındadır.