Akım Transformatörleri
Akım Trafoların Tanımı
Akım Trafoları "primer" dediğimiz esas devreden geçen akımı, manyetik bir kuplaj ile, küçülterek "sekonder" dediğimiz ikincil devreye ve bu devreye bağlı cihazlara aktarırlar. Bunun sonucunda;
a) Cihazların büyük akımlar ile zorlanması,
b) OG ve YG devrelerinde, cihazların büyük gerilimler ile zorlanması önlenmis olur.
Çalışma İlkesi:
Bir demir nüve üzerine sarılmıs olan bir primer sargı, ve ayrıca (primer sargıya göre ters yönde sarılmıs) bir sekonder sargı bulunmaktadır. Ana devreye seri olarak bağlanan primer sargıdan geçen (primer) akımın meydana getirdiği manyetik alan, demir nüvede manyetik akının olusmasına neden olur. Manyetik akı, sekonder sargıda bir gerilim indükler. Sekonder sargıya cihazların bağlanması sonucu, sekonder devreden geçen akım; (sarım yönlerinin ters olması yüzünden) ters yönde bir manyetik alan ve demir nüvede ters yönde bir manyetik akı olusturur. Sonuçta, demir nüvedeki manyetik akı dengelenmis olur.
Ancak, sekonder devreye bir yük bağlanmaması (yani sekonder uçların açık bırakılması durumunda) ters yönde bir manyetik akı olusmayacağı için; manyetik akı, nüvenin doymaya eristiği değere kadar artar ve nüve sıcaklığını arttırarak akım trafosunun arızalanmasına neden olur. Ayrıca, sekonder devre uçlarındaki gerilim (birkaçbin voltluk) büyük değerlere ulasır ve insanlar için hayati tehlike olusturur.
Kullanılmayan sekonder devre terminallerinin kısa devre edilmesi kuralının nedeni budur.
Manyetik akıların dengelenmesi, primer ve sekonder amper - sarımların esitliği ile açıklanır.
Primerden geçen akım : Ip
Primer Sarım sayısı : wp
Sekonderden geçen akım : Is
Sekonder Sarım sayısı : ws ile gösterilirse; bu değerler arasında
Ip x Wp = Is x Ws
Buradaki;Ip/Is Oranına, 'Akım Çevirme Oranı' veya kısaca 'Akım Oranı' denir.
Akım Trafoların Yapısı
Bir akım trafosunun genel olarak yapısı, Sekil:2 de görülene benzer olup, bu sekilde isaretlenen bölümlerden olusur.
Primer Sargı: Demir nüve üzerine sarılmıs, bir/iki Sipir sayılı ve kesitçe, öngörülen akım değerine uygun bir sargıdır.
Sekonder Sargı: Demir nüve üzerine, primere göre, ters yönde sarılmıs ve sarım sayısı (akım oranı kadar) fazla, kesitçe küçültülmüs yeterli akım değerinde (örneğin 5 Amp) bir sargıdır.
Sargı Terminalleri: Primer sargının ana devreye ve Sekonder sargının, (Ölçü / Koruma) devresine bağlantısını temin etmek üzere gövde dısına çıkarılmıs terminallerdir. Primer sargı terminalleri, sekilde görüldüğü üzere üst bölümde, sekonder sargı terminalleri, alt bölümde ve yanda yer alır.
Gövde: Geçmiste, içi izolasyon yağı ile doldurulmus metal gövdeli olarak üretilen; akım trafolarının yerine, hem gövdeyi ve hem izolasyonu sağlayan (reçine/epoksi türü) katı izolasyon maddelerinin kullanımına geçilmistir.
Demir Nüve: Manyetik akı ortamını sağlayan demir nüvenin kesiti ve diğer nitelikleri, o akım trafosunun bazı karakteristik değerlerini belirler.
Bir akım trafosunun ölçü veya koruma amaçlı kullanımı, güç, doyma katsayısı ve doğruluk sınıfı gibi karakteristik değerlerin farklı olmasını gerektirir. Bu nedenlerle; akım trafoları kulanım amaçlarına göre farklı üretilirler edilirler. Bir merkezde hem ölçü ve hem de koruma söz konusu olduğunda, farklı karakteristik değerlere sahip farklı akım trafolarının kullanımı gerekecektir. Farklı karakteristikli iki akım trafosunun, aynı gövde içinde üretildiği tipler, ekonomik bir çözüm olarak sunulmaktadır.
Sekil:3 te böyle bir akım trafosunun blok seması görülmektedir. 1 nolu (1s1 ve 1s2) sekonder terminaller ölçü devresi için, 2 nolu (2s1 ve 2s2) terminaller koruma devresi için kullanılabilir.
Şematik Gösterilişleri
Elektrik sema ve resimlerde, akım trafoları değisik sekillerde gösterilebilirler. Yandaki şekilde bu gösterilis sekillerine ait örnekler verilmistir.
Genellikle;
(a) ve (b) Tek HatSemalarında
(c) ve (d) Ölçü,Koruma vb. (açık) devre semalarında,
(e) Bazı elektronik devre semalarında kullanılır.
Polarite
Bir akım trafosunun primer ve sekonderindeki polarite uçları, primer sargıya akımın giris veya çıkıs yönüne göre, sekonder sargıdaki akım yönünün belirlenmesi anlamına gelir.
Primer sargıya akımın girdiği veya akımın çıktığı ucu polarite olarak kabul etmek mümkündür.
Ancak, akımın primere girdiği ucu polarite olarak kabul etmis isek; sekonder sargıdan akımın çıktığı ucu polarite olarak almalıyız.Sekil:5 (a) ve (b)
Akımın primer sargıdan çıktığı ucu polarite olarak kabul etmek de mümkündür. Bu takdirde, sekonderde polarite ucu, akımın sekonder sargıya girdiği uç olacaktır. Sekil:5 (c) ve (d)
Asağıdaki sekilde, primer için yapılan polarite kabulüne göre, sekonder polarite uçları belirlenmis ve isaretlenmistir.
Seklin tetkikinden de görüleceği üzere, primer akımın giris yönü dikkate alınmadan;
P1 Primer ucu polarite olarak seçilmisse
S1 sekonder polorite ucu P2 Primer ucu polarite olarak seçilmisse S2 sekonder polarite ucu olacaktır.
Polaritenin Tayini
Primer ve sekonder terminallerinin polarite tespitleri imalatçılar tarafından yapılmıs durumdadır. Yukarda belirtilen kurala göre yapılmıs bu isaretleme, polarite uçlarının belirlenmesi için yeterlidir. Ancak imalatçıların zaman zaman yanlıs isaretleme yapmaları sonucu bu kuralın uygulanması yetersiz kalabilmektedir. İşte bu olasılık nedeniyle, yapılacak basit bir test ile polaritenin tespiti gerekir. Bunun için Sekil:6?daki basit devrenin kurulması gerekli ve yeterli olacaktır.
Pilin ve DC ampermetrenin (+) uçlarının, primer ve sekonder devrelerde varsayılan (P1 ve S1) polarite uçlarına bağlanmıs olmasına dikkat edilmelidir.
Anahtar kapatılır ve izleyen birkaç saniye içinde ampermetrenin sapması gözlenir. Sapma saat ibrelerinin dönüs yönünde ise, yapılan isaretleme doğrudur. Ampermetre ibresi ters saparsa yapılan isaretleme yanlıs demektir.
Sekil 6:(a) ?da doğru;
Sekil 6: (b) de ise yanlıs bir isaretlemenin sonuçları gösterilmistir. Bu durumda, genellikle sekonder polarite ucunun değistirilerek S2 nin polarite kabulü edilmesi gerekir.