Gerilim Trafosu Nedir?

Elektrik trafoları

Gerilim trafosu nedir?

Gerilim trafosu nedir? Bağlı oldukları devrede ki primer gerilimi istenen oranda küçülterek, bu gerilimle sekonder terminallerine bağlı aletleri besleyen ve onları yüksek gerilimden izole eden özel trafolara, gerilim trafosu denir.

Gerilim nedir? İki iletkenin ucu arasındaki potansiyel farka gerilim denir. Alternatif akım devrelerinde ölçülmesi gereken gerilim, 600 volttan büyük olduğu zaman, böyle devrelerin kontrolünde kullanılan ölçü aletlerinin (voltmetre, wattmetre ve sayaç gibi) ölçme alanlarının genişletilmesinde gerilim trafolarından yararlanılır.

Gerilim trafoları; “primer” denilen esas devre gerilimini, manyetik bir kuplaj ile (genel olarak) küçülterek “sekonder” denilen ikinci devreye aktarır ve bu devreye bağlı cihazların gerilime duyarlı elemanlarının enerjilenmesini sağlar. Örneğin, voltmetre, sayaç ve watmetrelerin gerilim devreleri vs. Bunun sonucunda; cihazların yüksek gerilim trafosu ile zorlanması engellenir.

Yapısı

Gerilim trafosunun yapısı, normal iki sargılı gerilim düşüren trafolar gibidir. Gerilim trafosunun primer sargıları,  akım trafosunun primer sargılarının tersine, çok sarımlı ince tellerden meydana gelmiştir. Sekonder sargı ise, nominal yükte kaybın çok az olmasını sağlayacak kalınlıkta telle sarılmıştır. Sarım sayısı primer sargıya göre dönüştürme oranı kadar azdır. Manyetik nüve kesiti gerilim trafosununu yükü ile orantılıdır. Gerilim trafoları faz-toprak, faz-faz arası imal edilir.

Gerilim Trafosu Prensip Şekli

Gerilim transformatörü şu kısımlardan oluşur.

1. İzolatör ve yağ kabı
2. Manyetik nüve
3. Sekonder sargı
4. Primer sargı

Yüksek gerilimde kullanılan gerilim trafolarında yağ kapları ve izolatör bulunur. Ayrıca faz-faz arası gerilim transformatörlerinde çift izolatör bulunur. Aşağıda şekilde faz-toprak tipi gerilim trafosunun kısımları görülmektedir.

Gerilim Trafolarının Kullanma Amacı

• Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer geriliminden izole ederek, güvenli çalışmaya olanak sağlar.
• Farklı primer değerlerine karşılık standart sekonder değerler elde edilir.
• Ölçü trafolarının kullanılması, ölçü aletlerinin ve rölelerin küçük boyutta üretilmesine olanak verir.
• Büyük gerilimleri ölçmede daha ekonomiktir.

Gerilim Trafosu Özellikleri

• Gerilim trafoları alternatif akım ölçü aletlerinin, ölçme alanlarının genişletilmesinde kullanılır. Yüksek gerilimi belli bir oranda düşüren ölçü trafolarıdır
• Bir gerilim trafosunun primer gerilimi ne büyüklükte olursa olsun, sekonder gerilimi 100 ila 120 V olarak standardize edilmiştir. Böylece ölçü aletleri tehlikeli şebeke gerilimlinden yalıtılmış olur.
• Gerilim trafolarının sekonder sargısı, akım trafolarının aksine kısa devre yapılmamalıdır. (Sekonder uçları açık kalabilir yada yüksek dirençli ölçü aleti bağlanır). Sekonder çıkışları açık devre gibi çalışırlar.
• Gerilim trafolarının sekonderine bağlanan ölçü aletlerinde okunan değerleri, çevirme oranı (n_u=U₁ / U₂) ile çarpmak gerekir.
• Gerilim trafosu bağlantısı yapılırken polaritesine dikkat edilmelidir.
• Primer devresinden geçen gerilimi, dönüştürme oranına göre sekonder devreye aktarır.
• Primer sargıları ince ve çok sarımlıdır.
• Primer sargıları ince ve çok sarımlıdır.
• Gerilim trafolarının kapasiteleri çok küçük olup, güçleri çoğunlukla 15 ila 600 VA arasındadır.
• Gerilim trafolarının sekonder uçlarından (v) ucu, yüksek gerilimlere karşı korunmak amacı ile topraklanır.
• Gerilim trafolarının primer sargı uçları U-V, sekonder sargı uçları da u-v harfleriyle gösterilir.
• Gerilim trafoları, voltmetre gibi hat’ta paralel olarak bağlanırlar.
• Gerilim trafosu, voltmetre gibi şebekeye paralel bağlanır.

• Gerilim  trafolarının bazı ölçü aletleri ile bağlantısında polaritesi önemlidir.
• Aynı gerilim trafosu ile birkaç ölçü aleti kullanılabilir.
• Gerilim trafolarının, ölçme hassasiyetlerine göre sınıfları: 0,1-0,2-0,5-1 ve 3 olmak üzere sınıflandırılır.
• Koruma devrelerinde 3 sınıfı, sayaçlarda 0,2-0,5 sınıfı, ölçü aletlerinde 1 sınıfı gerilim trafosu kullanılır.
• Gerilim transformatörlerinin sekonder uçlarından birine  sekonderde  oluşacak bir kısa devre önlemek için sigorta konmalıdır.
• Gerilim transformatörleri nominal akımlarının  %20 fazlasına  kadar yüklenebilir.

Gerilim Trafosu Çeşitleri

Kullanıldıkları yere göre gerilim trafoları iki gruba ayrılır:

• Faz- toprak gerilim trafosu
• Faz-faz arası gerilim trafosu

Faz-Toprak Gerilim Trafosu

Faz- toprak gerilim trafoları tek izolatörlü (buşing) gerilim transformatörleridir. Primer sargının çıkış ucu (polarite olmayan ucu) direk olarak toprağa bağlanır. Primer sargının giriş ucu (polarite uç) şebekenin faz iletkenine bağlanır.

Faz toprak gerilim trafosu

Faz-Faz Gerilim Trafosu

Faz-faz arası gerilim trafoları şebekede iki faz arasına bağlanan gerilim trafolarıdır. İki faz arasına bağlandığı için bu tip gerilim trafolarında iki adet izolatör vardır. Primer sargı uçları iki izolatörle dışarıya çıkartılmıştır. Bu gerilim trafoları genel olarak dengeli yük çeken orta gerilim şebekelerinde, üç adet faz-toprak arası gerilim transformatörü kullanmak yerine iki adet faz-faz arası gerilim transformatörleri kullanarak gerilim belli bir oranda düşürülür. Bu elektrik trafoları şekil olarak ‘V’ harfine benzerler. Bundan   dolayı V tipi gerilim transformatörü adı da verilir.

Faz faz gerilim trafosu

Gerilim Trafosu Etiket Değerleri

Gerilim trafosu etiketi üzerinde yazılı değerler;

• Çalışma sınıfı, gerilim trafolarının hassasiyetlerini belirler, ölçme için 0,1-0,2-0,5-1-3-5, koruma için 5P-10P grupları kullanılır.
• Gerilim dönüştürme oranı, primer geriliminin sekonder gerilimine oranına denir. Transformatör etiketlerinde 1500/100V, 1000/120V gibi belirtilir.
• Sargı oranı, “ns” primer ve sekonder sargıların birbirine oranına denir. İdeal bir trafoda sargı oranı ile dönüştürme oranı birbirine eşittir.
• Anma yalıtma seviyesi (deney gerilimi) kV, gerilim transformatörünün elektrik zorlanmalarına karşı hasara uğramadan dayanabileceği gerilim.
• Çalışma frekansı “Hz”
• Primer anma gerilimi ( nominal primer gerilimi) ”Up”, trafonun çalışma gerilimidir. Genel olarak 0,3-6,3-10,5-15-30-34,5-60-66-154-380 kV değerleridir.
• Sekonder anma gerilimi, ( nominal sekonder gerilimi) ”Us”, primer tarafına nominal gerilim uygulandığı zaman sekonderden alınacak gerilimdir. Faz-faz arası gerilim trafolarında 100-110-115-120 Volt, faz-toprak gerilim trafolarında ise bu değerlerin √3’e bölümüdür.(100/√3 gibi)
• Gücü VA, (3,5 VA gibi )
• Kullanım yeri ( dahili, harici ), transformatör firma adı

Gerilim Trafosu Siparişi Sırasında Dikkat Edilmesi Gereken Özellikler

Bir gerilim transformatörü siparişi verilirken gerekli olan bilgiler;

• Nominal gerilimi
• Dönüştürme oranı
• Gücü
• Tipi
• Aşırı gerilim kat sayısı
• Adedi

Gerilim Trafosu Bağlantı Şeması

Akım trafolarında olduğu gibi gerilim trafolarının da başlı başına, primer ve sekonder sargıları vardır. Bir farkları; primer sargıları ince telli ve çok sarımlı sekonder sargıları ise yine ince telli az sarımlıdır. Primer uçları (U-V), gerilimi ölçülecek devreye, sekonder uçları da (u-v) ölçü aletine bağlanır. Aşağıdaki şekildeki gibi. Gerilim trafosunun primer geriliminin büyüklüğü ne olursa olsun, sekonder gerilimi 100 ila 120 volt (bazen 150 volt) a göre normlaştırıldığından sekonder uçlarına bağlanan voltmetrenin de azami ölçme alanı, bu değeri ölçebilecek büyüklüktedir. Böylece gerilim trafoları ile yüksek gerilim devrelerini, ölçü aletlerinden ve koruma rölelerinden yalıtmak mümkün olmaktadır.

Gerilim trafosunun çalışma esnasında sekonderine bağlanan yük, azami birkaç aletinden ibaret olduğu için güçleri oldukça zayıftır. (100-500VAmper kadar). Aynı zamanda trafonun sekonder devresi, dirençleri yüksek dirençli ölçü aletlerine göre boyutlandırıldıkları için gerilim trafosunun sekonder bölümü, yüksek gerilim akım trafosu aksine, açık devreye yakın çalışırlar.

Çünkü sekonderin uçları açık iken oluşan gerilim, cihaz varken ölçülen gerilimden (100 – 150V) pek fazla değildir. Bu gerilim ise cihazda bir tehlike arz etmez. Sadece yüksek gerilim uçları, ölçü trafosuna bağlanmadan önce kısa devrelere karşı, tesisatı korumak için sigortalanması gerekmektedir. Aynı zamanda yüksek gerilim tehlikelerini azaltmak ve emniyeti sağlamak içinde sekonderin (v) ucu topraklanıdığı gibi diğer ucu da ters topraklanmalara ve aşırı yüklenmelere karşı sigortalanır.

 Gerilim Trafo Çevirme Oranı

Gerilim Trafolarında, primer nominal gerilimin, sekonder nominal gerilimine oranına çevirme oranı (n_u=U₁ / U₂) denir. Bu oranların değeri primer gerilimine göre değişir. (10/1, 40/1, 100/1….250 gibi). Alette okunan değerler, çevirme oranı ile çarpılırsa primer gerilimi bulunmuş olur. Örnek olarak: Primer gerilimi 4000 volt olan bir gerilim trafosunun, sekonder gerilimi 100 volt olduğuna göre bu transformatörün çevirme oranı 4000/100 =40/1 dir. Bu değer 100 volt ile çarpılırsa primerin nominal gerilimi bulunmuş olur.

Gerilim Trafo İmalatı

Trafo firmaları, gerilim transformatörlerini bir fazlı yada 3 fazlı transformatör imalatı yaparlar. Genellikle yüksek gerilim şebekelerinde bir fazlı, 3 fazlı transformatör ile beraber kullanılır. Trafo fiyatları trafo çeşidine, kalitesine, gücüne bağlı olarak değişir.

• Yüksek gerilim tesislerinde enerjinin iletim ve dağıtımı genellikle 3 fazlı olduğundan bunlara ait gerilim transformatörleri de ya 3 fazlı güç transformatörleri veya aynı özelliği taşıyan bir fazlı iki adet güç transformatörleri montajı yapılır.
• Yüksek gerilim trafo seçimi yapılırken kullanılacakları mekana göre dahili tip trafolar, harici tip trafolar, yağlı tip trafo veya kuru tip trafo olarak yapılır.
• Yüksek gerilim şebekelerinde kullanılan yağlı tipler metal tanklı olup primer girişleri ise porselen izolatör ile yalıtılır.
• Gerilim trafolarına aynı zamanda gerilim redüktörleri de denir.
• Akım trafosu gibi gerilim trafolarının korumaları üzerinde, özelliklerini gösteren etiketleri vardır.
• Çeşitli amaçlar için kullanılan akım trafosu ve gerilim trafosu, normal transformatörlerden ancak yapılışları yönünden farklılık gösteririler.

Kombine Ölçü Trafosu (Akım ve Gerilim Trafoları İle Birlikte) Tanımı ve Yapısı

Aynı yere montajı yapılmış akım ve gerilim trafolarına kombine ölçü trafoları adı verilir. Ancak bunların yalıtma problemleri oldukça zordur. Son zamanlarda SF6 gazı ile yalıtılmış şalt kazanları içerisinde, daha küçük yer kapladığı ve yalıtım problemi SF6 gazı ile sağlandığından akım ve gerilim trafoları ile birlikte kullanılmaktadır.