- İletim Hatlarında Güç Kaybı
- Güç Trafosu ve Dağıtım Trafosu Arasındaki Fark
- Güç Trafosu Çalışma Prensibi
- Üç Fazlı Transformatör
- Güç Trafosunun Özellikleri
- Güç Aktarımı Uygulamaları
Önceki makalelerimizden bazılarında, transformatörün temelleri ve farklı türleri hakkında tartıştık. Önemli ve yaygın olarak kullanılan Transformatörlerden biri de Güç transformatörüdür. Sırasıyla elektrik enerjisi üretim istasyonundaki ve dağıtım istasyonundaki (veya trafo merkezindeki) voltajı yükseltmek ve düşürmek için çok yaygın olarak kullanılır.
Örneğin, yukarıda gösterilen blok şemayı düşünün. Burada güç transformatörü, üretim istasyonundan uzaktaki bir tüketiciye elektrik enerjisi sağlarken iki kez kullanılır.
- İlk kez rüzgar jeneratörü tarafından üretilen voltajı yükseltmek için güç üretim istasyonunda.
- İkincisi, dağıtım istasyonunda (veya trafo merkezinde) iletim hattının sonunda alınan voltajı düşürmektir.
İletim Hatlarında Güç Kaybı
Elektrik güç sistemlerinde güç transformatörü kullanmanın birçok nedeni vardır. Ancak güç trafosunu kullanmanın en önemli ve basit nedenlerinden biri, elektrik enerjisi iletimi sırasında güç kayıplarını azaltmaktır.
Şimdi bir güç transformatörü kullanarak güç kayıplarının nasıl önemli ölçüde azaltıldığını görelim:
İlk olarak, Güç kaybı denklemi P = I * I * R.
Burada I = iletkenden geçen akım ve R = İletkenin direnci.
Dolayısıyla güç kaybı, iletken veya iletim hattından geçen akımın karesiyle doğru orantılıdır. Bu nedenle, iletkenden geçen akımın büyüklüğünü azaltın, güç kayıpları daha azdır.
Bu teoriden nasıl yararlanacağımız aşağıda açıklanmıştır:
- Başlangıç voltajı = 100V ve yük çekimleri = 5A & verilen güç = 500watt. O halde buradaki iletim hatları, kaynaktan yüke 5A büyüklüğünde bir akım taşımalıdır. Ancak ilk aşamadaki voltajı 1000V'a yükseltirsek, o zaman iletim hatlarının aynı gücü 500Watt sağlamak için sadece 0.5A taşıması gerekir.
- Bu nedenle, bir güç transformatörü kullanarak iletim hattının başlangıcındaki voltajı artıracağız ve iletim hattının sonundaki voltajı düşürmek için başka bir güç transformatörü kullanacağız.
- Bu kurulumla, 100 + Kilometre iletim hattından geçen akım akışının büyüklüğü önemli ölçüde azaltılır ve böylece iletim sırasında güç kaybı azaltılır.
Güç Trafosu ve Dağıtım Trafosu Arasındaki Fark
- Güç transformatörü% 100 yükte yüksek verime sahip olacak şekilde tasarlandığından genellikle tam yükte çalıştırılır. Dağıtım trafosu ise yük% 50 ile% 70 arasında kaldığında yüksek verime sahiptir. Bu nedenle dağıtım transformatörleri sürekli% 100 yükte çalıştırılmaya uygun değildir.
- Güç trafosu, yükseltme ve düşürme sırasında yüksek gerilimlere yol açtığından, sargılar, dağıtım trafoları ve ölçü trafoları ile karşılaştırıldığında yüksek yalıtıma sahiptir.
- Üst düzey yalıtım kullandıkları için, boyutları çok büyüktür ve ayrıca çok ağırdırlar.
- Güç transformatörleri genellikle doğrudan evlere bağlanmadıkları için, daha az yük dalgalanması yaşarlarken, diğerinde dağıtım transformatörleri ağır yük dalgalanmaları yaşarlar.
- Bunlar günde 24 saat tam yüklenir, bu nedenle gün boyunca bakır ve demir kayıpları olur ve her zaman hemen hemen aynı kalırlar.
- Güç Transformatöründeki akı yoğunluğu Dağıtım Transformatöründen daha yüksektir.
Güç Trafosu Çalışma Prensibi
Güç trafosu, 'Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası' ilkesine göre çalışır. İndüktörlerin, motorların, jeneratörlerin ve elektrik transformatörlerinin çalışma prensibini açıklayan temel elektromanyetizma yasasıdır.
Yasa, ' Kapalı döngü veya kısa devre iletken değişen bir manyetik alanın yanına getirildiğinde, bu kapalı döngüde akım akışı üretilir ' der.
Hukuku daha iyi anlamak için daha detaylı tartışalım. Öncelikle, aşağıda bir senaryo düşünelim.
Kalıcı bir mıknatıs düşünün ve önce bir iletken birbirine yaklaştırılır.
- Daha sonra, şekilde gösterildiği gibi bir tel kullanılarak iletken her iki ucunda kısa devre edilir.
- Bu durumda, iletkende veya döngüde akım akışı olmayacaktır çünkü döngüyü kesen manyetik alan sabittir ve kanunda belirtildiği gibi, yalnızca değişen veya değişen bir manyetik alan döngüdeki akımı zorlayabilir.
- Dolayısıyla, sabit manyetik alanın ilk durumunda, iletken döngüde sıfır akış olacaktır.
sonra döngüyü kesen manyetik alan değişmeye devam eder. Bu durumda değişen bir manyetik alan mevcut olduğu için, Faraday'ın yasaları devreye girecek ve böylece iletken döngüde bir akım akışı görebiliriz.
Şekilde görebileceğiniz gibi, mıknatıs ileri geri hareket ettikten sonra, iletken ve kapalı döngü boyunca akan bir "I" akımı görüyoruz.
aşağıdaki gibi diğer değişken manyetik alan kaynakları ile değiştirmek için.
- Şimdi, değişken bir manyetik alan oluşturmak için bir Alternatif voltaj kaynağı ve bir iletken kullanılır.
- İletken döngü manyetik alan aralığına yaklaştıktan sonra, iletken boyunca üretilen bir EMF görebiliriz. Bu indüklenen EMF nedeniyle, bir akım akışına 'I' sahip olacağız.
- İndüklenen voltajın büyüklüğü, ikinci döngü tarafından deneyimlenen alan gücüyle orantılıdır, bu nedenle manyetik alan gücü ne kadar yüksekse, kapalı döngüdeki akım akışı o kadar yüksek olur.
Faraday yasasını anlamak için tek bir iletken kullanmak mümkün olsa da. Ancak daha iyi pratik performans için her iki tarafta bir bobin kullanılması tercih edilir.
Burada, iletken bobinlerin etrafındaki değişken manyetik alanı oluşturan birincil bobin 1 içinden alternatif bir akım akmaktadır. Ve bobin2, bobin1 tarafından üretilen manyetik alan aralığına girdiğinde, Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası nedeniyle bobin2 boyunca bir EMF voltajı üretilir. Ve bobin2'deki bu voltaj nedeniyle ikincil kapalı devre boyunca bir akım 'I' akar.
Şimdi her iki bobinin de havada asılı olduğunu hatırlamalısınız, bu nedenle manyetik alan tarafından kullanılan iletim ortamı havadır. Ve manyetik alan iletimi durumunda havanın metallere kıyasla daha yüksek direnci vardır, bu nedenle elektromanyetik alan için bir ortam olarak hareket etmek için bir metal veya ferrit çekirdek kullanırsak, elektromanyetik indüksiyonu daha kapsamlı bir şekilde deneyimleyebiliriz.
Öyleyse, şimdi daha iyi anlamak için hava ortamını demir ortamla değiştirelim.
Şekilde gösterildiği gibi, bir bobinden diğer bobine güç aktarımı sırasında manyetik akı kaybını azaltmak için demir veya ferrit çekirdek kullanabiliriz. Bu süre zarfında atmosfere sızan manyetik akı, bir çekirdek manyetik alanın çok iyi bir iletkeni olduğu için hava ortamını kullandığımız süreden önemli ölçüde daha az olacaktır.
Alan, bobin1 tarafından oluşturulduktan sonra, bobine2 ulaşan demir çekirdekten akacaktır ve faraday kanunu nedeniyle bobin2, bobin2 boyunca bağlanan galvanometre tarafından okunacak bir EMF üretir.
Şimdi dikkatlice gözlemlerseniz, bu kurulumu tek fazlı bir transformatöre benzer bulacaksınız. Ve evet, bugün mevcut olan her transformatör aynı prensipte çalışıyor.
Şimdi üç fazlı transformatörün basitleştirilmiş yapısına bakalım.
Üç Fazlı Transformatör
- Transformatörün iskeleti, manyetik akıyı taşımak için kullanılan lamine metal levhaların üst üste konulmasıyla tasarlanmıştır. Diyagramda iskeletin griye boyandığını görebilirsiniz. İskelet, üzerine üç fazın sargılarının sarıldığı üç sütuna sahiptir.
- Daha düşük voltaj sargısı önce sarılır ve çekirdeğe daha yakın sarılırken, daha yüksek voltaj sargısı düşük voltaj sargısının üstüne sarılır. Her iki sargının da bir yalıtım katmanı ile ayrıldığını unutmayın.
- Burada her sütun bir fazı temsil eder, bu nedenle üç sütun için üç fazlı sargımız vardır.
- Tüm bu iskelet ve sarım kurulumu, daha iyi ısı iletkenliği ve izolasyonu için endüstriyel yağla doldurulmuş kapalı bir tanka daldırılmıştır.
- Sarımdan sonra, altı bobinin tamamının uç terminalleri, bir HV yalıtkanı aracılığıyla sızdırmaz tanktan çıkarıldı.
- Kıvılcım sıçramalarını önlemek için terminaller birbirinden makul bir uzaklıkta sabitlenmiştir.
Güç Trafosunun Özellikleri
Anma gücü |
200 MVA'ya kadar 3 MVA |
Birincil Voltajlar tipik olarak |
11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 kV |
İkincil Gerilimler tipik olarak |
3.3, 6.6, 11, 33, 66, 132 kV veya özel şartname |
Aşamalar |
Tek veya üç fazlı transformatörler |
Orantılı frekans |
50 veya 60 Hz |
Dokunarak |
Yüklü veya yüksüz kademe değiştiriciler |
Sıcaklık artışı |
60 / 65C veya özel şartname |
Soğutma tipi |
ONAN (yağlı doğal hava) veya istek üzerine KNAN (maks. 33kV) gibi diğer soğutma türleri |
Radyatörler |
Tanka monte soğutma radyatör panelleri |
Vektör grupları |
Dyn11 veya IEC 60076'ya göre başka herhangi bir vektör grubu |
Voltaj regülasyonu |
Yük altında kademe değiştirici ile (standart olarak AVR rölesiyle) |
YG ve AG terminalleri |
Hava kablo kutusu tipi (33kV maks.) Veya açık burçlar |
Kurulumlar |
Kapalı veya Açık |
Ses seviyesi |
ENATS 35 veya NEMA TR1 uyarınca |
Güç Aktarımı Uygulamaları
- Güç transformatörü esas olarak elektrik enerjisi üretiminde ve dağıtım istasyonlarında kullanılır.
- İzolasyon transformatörlerinde, topraklama transformatörlerinde, altı darbeli ve on iki Darbeli redresör transformatörlerinde, solar PV çiftlik transformatörlerinde, rüzgar çiftliği transformatörlerinde ve Korndörfer ototransformatör starterinde de kullanılır.
- Elektrik enerjisi iletimi sırasında güç kayıplarını azaltmak için kullanılır.
- Yüksek voltaj yükseltme ve yüksek voltaj düşürme için kullanılır.
- Uzun mesafeli tüketici durumlarında tercih edilir.
- Ve yükün 7x24 tam kapasite ile çalıştığı durumlarda tercih edilir.