Çalışma Prensibi

Konu Anlatımı

Bu derste ne öğreneceğiz

Bu konuda transformatörün çalışma prensibini, elektromanyetik indüksiyon yasasını, primer ve sekonder sargı ile nüvenin görevini öğreneceksiniz. Dönüştürme oranını hesaplamayı, ideal transformatörde güç korunumunu, yükselteç ve alçaltıcı transformatörleri ayırt etmeyi öğreneceksiniz.

Ön bilgi

Elektrik manyetik alan ve akımın manyetik alan ürettiğini bilmek yeterlidir. Bir iletkenin manyetik alan içinde hareket etmesi hâlinde ucunda gerilim oluştuğunu duymuş olmak konuyu kolaylaştırır.

• Değişen akım değişen manyetik alan üretir.
• Değişen manyetik alan komşu iletkende gerilim indükler.
• İki sargının sıkı manyetik bağ olması enerji aktarımını verimli kılar.

Transformatör nedir ve nasıl çalışır

Transformatör, iki veya daha fazla elektrik sargısının ortak bir manyetik devre üzerinde kurulmasıyla oluşan statik bir aygıttır. Primer sargı besleme kaynağına bağlanır. Primerden geçen değişen akım nüvede değişen manyetik akı üretir. Bu değişen manyetik akı sekonder sargıyı kestiğinde sekonderde gerilim indüklenir. Böylece enerji iletken olmadan manyetik alan aracılığıyla bir devreden diğerine aktarılır.

Nüve ve sargılar

Nüve; demir veya silikon çelik levhalardan yapılır; manyetik akıyı iletir ve kaçağını azaltır. Primer sargı; besleme tarafındaki sargıdır. Sekonder sargı; yük tarafındaki sargıdır. Sargı sayıları; dönüştürme oranını doğrudan belirler. Levha nüve, hysterezis ve Foucault kayıplarını azaltmak için yalıtkanlı izoleli ince levhalardan yapılır.

Basit örnek ve günlük yaşam

Telefon şarj aletlerinin içindeki küçük transformatör, prizdeki 230 voltluk gerilimi cihazın çalışmasına uygun alçak gerilime dönüştürür. Aynı şekilde Manyokul çevre güvenlik kamerasının adaptörü de benzer bir trafo ile çalışır.

Adım adım çözülmüş örnek

Soru: Primer sargı 2000, sekonder sargı 100 tur olan bir transformatöre 400 V uygulanıyorsa sekonder gerilim kaç volt olur?

Adım 1: Dönüştürme oranı yazılır: V₂/V₁ = N₂/N₁.

Adım 2: Bilinenler yerleştirilir: V₂/400 = 100/2000.

Adım 3: Sağ taraf hesaplanır: 100/2000 = 0,05.

Adım 4: V₂ bulunur: 400 × 0,05 = 20 V.

Adım 5: Yorum: N₂ < N₁ olduğundan bu bir alçaltıcı trafodur.

İleri örnek

İdeal bir transformatöre 220 V'ta 2 A akım verilmektedir. Sekonder sargı sayısı primerin yarısıdır. Sekonder gerilim 110 V olur. Güç korunumu gereği sekonder akım 4 A olur. Yükün çektiği güç 110 × 4 = 440 W'tır. Yükün endüktif olması durumunda da güç katsayısı hesaba katılarak aktif güç düşer; bu yüzden transformatör seçiminde yalnızca gerilim değil, görünür güç de dikkate alınmalıdır.

Kavram karşılaştırma tablosu

Sık yapılan hatalar

Dönüştürme oranını ters yazmak en sık yapılan hatadır: oran her zaman hedef sargının kaynak sargıya oranı olarak kurulmalıdır. İkinci hata ideal transformatörde akım oranını gerilim oranıyla aynı sanmaktır; akım oranı gerilim oranının tersidir. Üçüncü hata transformatörün doğru akımı yükseltebileceğini düşünmektir; transformatör yalnızca değişen akımda çalışır çünkü indüksiyon için değişen manyetik akı gerekir.

Özet

Transformatör elektromanyetik indüksiyon ile gerilimi dönüştüren statik bir aygıttır. Primer sargıdaki değişen akım nüvede değişen manyetik akı üretir ve bu akı sekonder sargıda gerilim indükler. Dönüştürme oranı sargı sayılarına bağlıdır. Yükselteç ve alçaltıcı trafo türleri bu orana göre belirlenir. İdeal transformatörde giriş ve çıkış gücü eşittir.

Kendini dene

1. Primer 1000, sekonder 250 tur olan bir trafoya 440 V uygulanırsa sekonder gerilim kaç volt olur? Hem oranı hem sonucu yaz. 2. Bu trafo yükselteç mi alçaltıcı mıdır, nedenini açıkla. 3. İdeal trafo 2000 W güç aktarıyorsa ve sekonder gerilim 50 V ise sekonder akım kaç amperdir? Hesapla. 4. Transformatörün nüvesinin ince levhalardan yapılmasının nedenini kendi cümlelerinle yaz. 5. Evindeki adaptörlerden birinin içindeki trafonın hangi tür olduğunu tahmin et, gerekçesini açıkla.