Trafo Sarımı

Elektrik trafoları

Trafo sarımı

Üç Fazlı Trafo Hesabı:3 fazlı trafolarda, trafonun gücüne göre, nüve kesit hesabı yapılır. Bir fazlı transformatörlerin kesit hesabı, 3 fazlı transformatör kesit hesabına benzer.

Trafo sarım hesaplamasında kullanılan formüller

Nüve eşit kesitli üç ayaktan meydana geldiğinden bir ayak için hesaplanan değer, üç ayakta da aynı çıkar. Bundan dolayı hesap bir ayak üzerinden yapılır.

Örneğin: Sekonder çıkış gücü 1 kVA olan 380 V / 220 V, λ / λ bağlı e=% 5 gerilim düşümlü transformatörün verimi n = % 92 ve akı yoğunluğu J=2,2 A/mm’ dir. Manyetik akı B= 10000 Gauss ve frekansı f=50 Hz olan üç fazlı trafo sarım hesabı yapalım (C = 0,9 alınız.)

B (manyetik akı yoğunluğu) : Birimi gauss’ tur. Sacın kalitesine göre 7000- 18000 gauss arasında değerler alabilir. Sac kaliteli ise değer düşük, kalitesiz ise yüksek değerler seçilmelidir. Normal saclarda 10000 gauss alınır. B değeri gereğinden yüksek alınırsa manyetik nüve ısınır.

Ф (manyetik akı): Birimi maxwell’ dir. Manyetik nüve üzerindeki toplam manyetik kuvvet çizgileri sayısını verir.

C: Birimi yoktur. Sacın kalitesine göre 0,7–1,5 değerleri arasında seçilebilir. Sacın kalitesi iyi ise düşük, kötü ise yüksek değer alınır. Normal saclarda c kat sayısı 1 kabul edilir.

J ( akı yoğunluğu): Birimi A/mm² dir. Hava ile soğuyan transformatörlerde 1,8-2,5 A/mm² arasında değişen değerler alabilir. Ancak J kat sayısı devamlı veya kesik çalıştırma gibi faktörlere de bağlı olarak değişebilir.

%e (gerilim düşümü): Transformatörler yükte çalıştırıldıklarında sekonder gerilimleri bir miktar düşer, bunu karşılamak için sekonder sipir sayılarını %e kadar fazla sipir sarmak gerekir.

 Manyetik Nüve Kesitinin Hesabı

Trafonun kullanma yerine göre, manyetik nüvenin boyu ve eninin ölçüsü belirlenir. Dikdörtgen yada  kare biçiminde yapılır.

S_{n=a .b olduğundan a= 5 cm alınırsa, b=Sn/a = 23,2/6 = 4,6 cm olur.}

Bu değere % 9’luk kabarmaları göz önünde bulundurularak, b = 4,6 . 1,09 = 5 cm bulunur. Manyetik nüvenin a ve ölçüleri eşit çıktığı için manyetik nüve kare biçiminde alınacaktır.

Primer ve Sekonder Sipir Sayılarının Bulunması

Elektrik trafoları yüklendiklerinde uç gerilimleri, gerilim regülasyonundan dolayı bir miktar düşer, bunu karşılamak için % 5’e kadar sekonder sipir sayısına eklenir. Sekonder sipir sayısına % 5 lik gerilim düşümü eklenirse;

N₂ = 247 . 1,05 = 259 sipir olarak sarılır.

Primer ve Sekonder Akımlarının Bulunması 

Primer (giriş) gücü trafo veriminin değeri kadar azalarak, sekonder (çıkış) gücü meydana getirir.

Primer ve Sekonder İletken Kesitlerinin Bulunması 

olarak bulunur.

Primer ve Sekonder İletken Çapları

Manyetik Nüve Ölçülerinin Hesaplanması

• Pencere Yüksekliği

h = 2,5 . a formülünden h= 2,5. 5 = 12,5 cm = 125 mm hesaplanır. Makara yapımında 2 mm’ lik presbant kullanılırsa ve 1,5 mm hava aralığı bırakılırsa makaranın yüksekliği;

h_m = h – 2 . ( 2 + 1,5 ) = 125 – 2 . ( 2+1,5) =118 mm hesaplanarak makaranın yapımında h yüksekliği olarak kullanılır.

• Sargı Kalınlıkları

Primer iletken kesiti yalıtım kalınlığı ile birlikte d₁ = 1 + 0,1 = 1,1 mm olur. Primerin bir katına sarılacak iletken sayısı 118 /1,1 = 107’dir. 427 / 107 = 3,99 kat olduğundan dört kat alınarak hesaplamalarda kullanılır.

Sekonder iletken kesiti izole kalınlığı ile birlikte d₂ = 1,25 + 0,1 = 1,35 mm olur. Sekonderin bir katına sarılacak iletken sayısı 118 / 1,35 = 87’dir. 259 / 87 = 2,97 kat olduğundan üç kat alınarak hesaplamalarda kullanılır.

Primer sargının katları arasına 0,30 mm sargı üzerine 0,50 mm’lik presbant kullanıldığında 4.(1,1)+3.(0,30) +0,50=5,8 mm bulunur. Primer sargı kabarma payı ile birlikte 7 mm alınır.

Sekonder sargı kalınlığı katlar arasına 0,30 mm sargı üzerine 0,50 mm’lik presbant kullanıldığında 3.(1,35)+2(0,30) +0,50=5,15 mm bulunur. Sekonder sargı kabarma payı ile birlikte 6 mm alınır.

• Pencere Genişliği

Yukarıda anlatılanlara göre pencere genişliği = Nüve ile makara arasındaki hava boşluğu (1,5 mm), kullanılan presbantın kalınlığı (2 mm),1. faz primer sargı kalınlığı (7mm), 1. faz sekonder sargı kalınlığı (6 mm), iki sargı arasındaki hava aralığı (7 mm), 2. faz sekonder sargı kalınlığı (6 mm), 2. faz primer sargı kalınlığı (7 mm), makara kalınlığı (2mm) ve nüve ile makara arasındaki hava boşluğu (1,5 mm) toplanırsa pencere genişliğini verir.

Cp = 1,5 + 2 + 7 + 6 + 7 + 6 + 7 + 2 + 1,5 = 40 mm olarak hesaplanır.

Aşağıda verilen şekilde manyetik nüve de sargı sarılacak bacak genişliği (a), sacların üst üste dizilmesiyle oluşan genişlik (b), pencere yüksekliği (h) ve pencere genişliğinin yerleri gösterilmektedir.

Nüve ölçüleri

Manyetik nüve sac ölçüleri; a=50 mm b=50 mm h=125 mm Cp=40 mm hesaplandı.

Sac yerleşimi

1 nolu sac

Sacın eni: a =50 mm

Sacın boyu: h+a = 125 + 50= 175 mm

Sacın sayısı: 3 . b /0,35 = 3 . 50/0,35= 429 tane

2 nolu saç

Sacın eni: a= 50 mm

Sacın boyu: 2 . Cp + a =2 . 40 + 50 =175

Sacın sayısı: b /0,35 = 50/0,35 = 143 tane

3 nolu sac

Sacın eni: a= 50 mm

Sacın boyu: Cp + a =40 + 50 =90 mm

Sacın sayısı: 2. b / 0,35 = 2 . 50 / 0,35 = 286 tane olarak hesaplanır.

3 Fazlı Transformatör Sarımı 

Makara Yapımı

Trafo yapılışı sırasında makaralar sargıların düzgün bir şekilde sarılması, manyetik nüveye ve birbirine karşı yalıtkanlık sağlanması için yapılmaktadır. Makara yapılırken trafonun gücüne bağlı olarak çeşitli kalınlıkta presbantlar kullanılmaktadır.

Elektrik trafosunun gücüne göre presbantların kalınlıklar 1- 1,5 -2 mm civarında veya daha da kalın olabilir. Birtakım trafolarda presbant değilde ebonit yada bakalit kullanılır. Seri üretim yapan yerlerde sert plastikten farklı boylarda yapılan makaralar da kullanılır.

Makarayı yaparken presbantın üstüne makara ölçüleri belirlenerek şekildeki gibi çizilir.

Makara nüvenin üstüne geçer. Makara nüvenin üzerine geçeceği için kenar ölçüleri mutlaka nüve ölçülerinden presbant kalınlığı kadar büyük alınmalıdır. Bir de makarayı yaparken kenarlarının alt ve üst bölümünde 5 mm lik kulakçık bırakılmalıdır. Makara gövdesinin kapağına yapışmasını bu kulakçıklar sağlar. Makaranın kesim işlemi bittikten sonra bükme ve yapıştırma işlemi yapılır. Böylece makaranın yapılışı tamamlanır.

Makara için şekil1’deki gibi ve makara kapakları için şekil 2’deki gibi şekiller presbant üzerine çizilerek makasla kesilir. Kesim işlemi bitince bükme ve yapıştırma işlemi yapılır. a ve b kenarları ile kulakçıklar, çizilen yerlerden bükülmesinin düzgün olarak yapılması için presbantın arka tarafından bir bıçakla çizilir ve ters tarafa katlanır. Fazla olarak çizilen a kenarı ile baş taraftaki a kenarının yarım katları inceltilir. İnceltilen iki a kenarı üst üste getirilerek yapıştırılır. Bu durumda iki katın kalınlığı bir katın kalınlığına eşitlenir. Makaranın kapaklarının biri bir tarafta diğeri öbür tarafta olacak biçimde makaranın kenarındaki kulakçıklarla yapıştırılarak makaranın yapılışı şekil 3’teki gibi tamamlanır.

Bobin Sarımı

Bobinlerin sarımı, makara üstüne bobinleri sarmadan önce, makarayı sarım çıkrığına takabilmek için, iç kısmı dolu olmalıdır. Eğer iç kısmı dolu olmazsa makara sabitlenemez dolayısıyla sargı düzgün bir şekilde sarılmaz. Nüve ölçülerinde takoz yapılarak makara tamamen içerisine konulur. Her iki yanına yan kapaklar yapılarak makara iyice sıkıştırılır. Makarayı sarım çıkrığına takarken kapak ve takozların orta yerine delik açılır. Takoz sıkı bir şekilde, makaranın içine geçirilir ve yan kapaklar sayesinde sarım çıkrığına takılma işlemi gerçekleşir.

Sarım çıkrığına takılan makaraya, önce primer sargı, daha sonra sekonder sargı sarılır. Makaranın a kenarındaki kapağa delik açılarak iletkenin ucu dışarıya çıkarılır. Çıkan iletkenin ucuna makaron takılır. Sonra bu makara bağlantı yapabilecek şekilde çıkarılıp sarım çıkrığının miline sarılır. Makaranın kapaklarına delikler açılırken a kenarına gelmesi için dikkat edilmelidir.

Makaranın kapaklarına açılan delikten içeri doğru iletkenin geçirildiği yer sarıma başlanan yerdir. Sarma işlemini başlatılan yere yeniden geldiğinde 1.sipir sarımı tamamlanmış olur. Sarıma başlandığından itibaren kaç sipir sarıldığını saymak ve ilk katı tamamladığında yeniden saymak, sarım esnasında fazla veya eksik sipir sarılmasını  engeller. Sarım esnasında iletken gergin tutulur. Böylece yan yana gelen iletken arasında boşluk bırakılmamış olarak birinci katı tamamlanmış olur.

Sarma işleminde birinci kat bittiğinde ikinci sarıma başlamadan önce yan yana gelen iletkenlerin aralarında boşluk varsa sarım bıçağını kullanarak boşlukları kapatırız. 0,30 mm kalınlığı olan presbantla katların arası izole edilir. Sonra ikinci kat sarıma başlanır. İkinci kat sarımı da aynı biçimde sararak primer tarafının sarımını da kat aralarına 0,30mm’lik  presbant koyarak primer sargısı bitirilir. Primer sargının bitirilince üzeri  0,50 mm’lik presbantla izole edilir. Makaronu iletkenin ucuna takarak, makaranın kapağına açılan önceki deliğin hemen yanına bir delik daha açılır o açılan delikten çıkarılır.

Uygun makaronu iletkenin ucuna takarak primer sargı uçlarının yanına açtığımız delikten dışarı çıkarıp sekonder sargını sarmaya başlarız. Önceki primer sargısına uyguladığımız işlemlerin aynısını sekonder sargısınada uygularız. Sargıların köşelerinde veya orta kısımlarında meydana gelecek kabarmaları aza indirmek için tahta ya da plastik tokmakla iletkenlere yavaşça vurulur. Sekonder sargının katları arası da bitirildiğinde 0,30 mm’ lik presbantla katlar arası izole edilerek sarım bitirilir.

3 fazlı transformatör imalatında, makara ve bobinlerden üçer  adet yapılması gerektiğini önceden biliyoruz. Üç tane makara, bu makaraların üstüne üç tane primer ile sekonder sargıları sarıldıktan sonra ohmmetre ile sargıların kopukluk kontrolü yapılır. Sargılarda herhangi bir kopukluk bulunursa ohmmetre sonsuz direnç gösterir veya sargıların dirençleri farklı değerlerde olabilir.

Sargıların gerilim ve akımlarına göre kesitleri yuvarlak veya dikdörtgen şeklinde iletkenler kullanılır. 3 fazlı trafolar sargıları, yapılışlarına göre silindirik ve dilimli olmak üzere iki çeşittir.

• Silindirik Sargı

Silindirik sargılar büyük akımlı trafolarda alt gerilim sargısı olarak kullanılır. Dikdörtgen şeklindeki büyük kesitli elektrolitik bakır iletkenlerden sarılır. Trafo bacağı boyunca basit ve çift silindirik sargı olarak sarılır. İzolasyonu kolaylaştırmak, trafo yüksekliğini düşürmek ve bobinin manyetik direncini azaltmak için çift silindirik sargılar tercih edilir. Sarım şekilleri, AG sargıları içe sarılır. YG sargıları da dışa sarılarak, üst üste silindirik sargı oluşturulur.

• Dilimli Sargı

Orta güçteki trafoların üst gerilim sargısının yapımında kullanılan bir sargı çeşididir. Kullanılan iletkenler yuvarlak veya lama şeklindeki elektrolitik bakırdan yapılır. Çok büyük akımlarda, akım birikimlerini önlemek için birçok sayıda, kesitleri dikdörtgen olan bobin uçları, sargı içlerinde birbirlerine bağlı şekilde olup sadece dilimin dışında iki uç bulunur.

Sacların Düzenlenmesi

Trafo bobini izolasyonu tamamlanıp, montaja hazır duruma getirildikten sonra manyetik nüveyi meydana getiren saclar makaranın içerisine yerleştirilir. Yerleştirmeden önce saclar gruplandırılır.

Birinci grup sac alınarak makara içerisine yerleştirilir. Bu işlemi yaparken sacların, makaranın köşelerine zarar vermemesi için özen gösterilmelidir. Çekiç ve tokmak kullanılmamalıdır. Kullanıldığı zaman makaranın iç yüzeyini yırtarak iletkenleri çizebilir yada koparabilir.

Birinci grup sac yerleştirilme işlemi bitince ikinci grup sacların yerleştirme işlemi birinci grup yerleştirmeye ters yönde olacak biçimde takılır. İkinci grup sacların ters takılmasının sebebi ek yerleri üst üste gelmemiş olur ve aynı zamanda saclar arasında hava boşluğu kalmadığı için manyetik akı yoğunluğu artar. Sacların tümü yerleştirilip, nüvenin dışına taşan saclar varsa boştaki bir sac alınarak sac üstüne konur ve çekiçle vurulup aynı hizaya getirilir. E ve I tipi saclar dizilirken önce E saclar, sonra karşılıklı dizilen E tipi saclar arasında kalan boşluklara I saclar dizilir.

3 Fazlı Trafo Montajı

Elektrik trafoları sacları takıldıktan sonra, çekirdeğe (nüveye) köşebent yada kalın sacdan ayak yapılır. Bobin uçlarının bağlanacağı klemensin tespit edilmesi için L şeklinde sac parça yapılır. Sonra ayaklar ve klemens tespit parçası, sacların delik ölçülerinde delinerek, nüve üstüne konur ve cıvatalarla sıkılır. Bobin uçları klemenslere bağlanır, fazlalıkları var ise kesilir. İletkenin emayesi kazınarak klemens vidaları iyice sıkılır ve montaj işlemi bitirilir.

Montaj işlemi biten trafo sargıları, ohmmetre ile kısa devre, kopukluk ve gövdeye kaçak olup olmadığına bakılır. Seri lamba ile primer ve sekonder sargıları arasında kısa devre, primer ve sekonder sargıların kendi giriş ve çıkış uçları arasında kopukluk, sargı uçları ile çekirdek arasında gövdeye kaçak kontrolleri yapılır. Yapılan bu kontroller üç faz sargısı için ayrı ayrı yapılmalıdır. Kontroller sonucu trafoda kopukluk veya kaçak yoksa çalıştırılır. Yapılan kontrollerin ardından primer sargılardan enerji verilir, trafonun boş çalışmadaki akım ve gerilim değerleri kayıt altına alınır.

Sonra sekonder sargılarına reosta bağlanır ve trafo yüklenir. Bu defada yükte, akım ve gerilim değerleri kayıt altına alınır. Elde edilen değerler ile hesaplanan değerlerin  karşılaştırılması yapılır. Trafodan titreşim sesi gelirse saclar sık bir şekilde sıkılmalıdır. Kontrollerin bitiminde, değerlerde sorun yoksa herşey normal ise trafo üstüne bir etiket yapıştırılır. Bu etikete; sekonder (çıkış) gücü (S₂), primer gerilimi (U₁), sekonder gerilimi (U₂), çalışma frekansı (f), primer akımı (I₁) ve sekonder akımı (I₂) değerleri yazılır.  

Trafo firmaları tarafından yapılan trafo imalatı, büyüklüğüne, küçüklüğüne, ebatlarına, kalitesine göre trafo fiyatları değişkenlik gösterir.