Doğrudan üreticiden transformatörler

Transformatör veya gerilim dönüştürücü olarak da bilinen transformatörler, alternatif gerilimlerin veya alternatif akımların bir gerilim seviyesinden diğerine dönüştürülmesini sağlayan elektrikli cihazlardır. Bir transformatör elektromanyetik indüksiyonla çalışır ve güç kaynağında merkezi bir rol oynar.

1. Gerilim dönüşümü
   • Transformatörler, elektrik enerjisinin taşınması için kullanılan yüksek gerilimleri, evlerde ve işyerlerinde kullanım için güvenli olan daha düşük gerilimlere dönüştürür. Bu da onları elektrik şebekesi için vazgeçilmez kılar.
2. İzolasyon
   • Transformatörler ayrıca elektrik sistemlerinin yalıtılmasına da hizmet ederek güvenliği artırır. Arızaların veya hataların sistemin bir bölümünden diğer bölümlerine yayılmasını önlerler.
3. Güç dağıtımı
   • Gerilim transformatörleri, enerji kayıplarını en aza indirerek elektrik enerjisinin uzun mesafelere verimli bir şekilde dağıtılmasını sağlar. Transformatörler olmadan güvenilir bir güç kaynağı mümkün olmazdı.
4. Sinyal iletimi
   • İletişim teknolojisinde transformatörler sinyal seviyelerini ayarlamak ve sinyal yollarını ayırmak için kullanılır.

Genellikle transformatör, akım transformatörü veya güç transformatörü olarak da adlandırılan transformatör, elektrik enerjisinin güvenli ve verimli bir şekilde kullanılmasını sağlamak için çok önemlidir.

Bir transformatör, elektrik enerjisinin bir voltaj seviyesinden diğerine dönüştürülmesini sağlamak için birlikte çalışan birkaç temel bileşenden oluşur. İşte bir transformatörün bileşenlerinin birlikte nasıl çalıştığına ve nasıl işlediğine dair basit bir açıklama.

1. Birincil sargı
   • Birincil sargı, giriş AC gerilimine bağlı bir tel bobinidir. Alternatif akım birincil sargıdan aktığında, değişen bir manyetik alan oluşturur.
2. Çekirdek
   • Nüve genellikle manyetik akı çizgilerini yoğunlaştıran ve ileten ferromanyetik malzemeden (demir gibi) yapılır. Nüve, birincil sargı tarafından üretilen manyetik alanı güçlendirir ve manyetik alanın ikincil sargılara verimli bir şekilde iletilmesini sağlar.
3. İkincil sargı
   • İkincil sargı, çekirdek tarafından iletilen manyetik alanı alan başka bir tel bobinidir. Elektromanyetik indüksiyon, sekonder sargıda orijinal voltaj seviyesine bağlı bir voltaj üretir. İkincil sargının birincil sargıya kıyasla kaç dönüşe sahip olduğuna bağlı olarak, voltaj artırılabilir (yükseltici transformatör) veya azaltılabilir (düşürücü transformatör).
4. Nasıl çalışır
   • Manyetik kuplaj: Birincil sargı alternatif akımla beslendiğinde, değişen bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan çekirdekten geçer ve ikincil sargıya ulaşır.
   • İndüksiyon: Değişen manyetik alan sekonder sargıda bir gerilim oluşturur. Bu gerilim, sekonder sargıdaki ve primer sargıdaki sarım sayısı ile orantılıdır. Sekonder sargı primer sargıdan daha fazla sarıma sahipse, çıkış voltajı daha yüksek olacaktır (yükseltme). Daha az sarıma sahipse, voltaj daha düşük olacaktır (düşürme).
   • Enerji transferi: Elektrik enerjisi, iki taraf arasında doğrudan bir elektrik bağlantısı olmadan birincil taraftan ikincil tarafa aktarılır. Bu, gerilimin dönüştürülmesini sağlar ve aynı zamanda iki devre arasında yalıtım sağlar.
5. Bileşenler arasında işbirliği
   • Birincil sargı manyetik alanı üretir.
   • Çekirdek bu manyetik alanı ikincil sargıya iletir.
   • İkincil sargı manyetik alanı tekrar elektrik enerjisine dönüştürür, ancak sargı sayısına bağlı olarak farklı bir voltajla.

Bileşenler arasındaki bu işbirliği, bir transformatörün AC voltajlarını verimli bir şekilde dönüştürmesini sağlayarak onu güç şebekelerinde ve elektronik cihazlarda vazgeçilmez bir bileşen haline getirir.

Uygulamaya ve gereksinimlere bağlı olarak kullanılan farklı transformatör türleri vardır. İşte en yaygın transformatör türlerinden bazıları:

1. Güç transformatörleri
   • Bu transformatörler güç iletim ve dağıtım sistemlerinde yüksek gerilim hatlarının gerilimini tüketime uygun düşük gerilime düşürmek için kullanılır. Güç istasyonlarında, trafo merkezlerinde ve elektrik şebekesinin çeşitli noktalarında kullanılırlar.
2. Dağıtım transformatörleri
   • Bu transformatörler, elektrik hatlarının voltajını binalarda veya endüstriyel tesislerde tüketime uygun bir seviyeye düşürmek için kullanılır. Dağıtım sistemlerinde evlere, ofislere ve endüstriyel tesislere elektrik sağlamak için kullanılırlar.
3. Anahtarlama transformatörleri
   • Bu transformatörler elektronik devrelerde voltajı artırmak veya azaltmak için kullanılır. Bilgisayar, televizyon, ses yükselticileri ve diğer elektronik cihazlar gibi cihazlarda kullanılırlar.
4. İzolasyon transformatörleri
   • Bu transformatörler iki elektrik sistemi arasındaki enerji transferini izole etmek ve aynı zamanda voltajı değiştirmek için kullanılır. Endüstriyel uygulamalarda, izolasyon ve güvenlik uygulamalarında kullanılırlar.
5. Ototransformatörler
   • Bu transformatörler hem birincil hem de ikincil sargı olarak hizmet veren tek bir sargıya sahiptir. Gerilimleri artırmak veya azaltmak için kullanılırlar ve voltaj regülatörleri, lambalar ve elektrik motorları gibi cihazlarda kullanılırlar.
6. Şok transformatörleri
   • Bu transformatörler devrelerdeki akım akışını sınırlamak ve kontrol etmek için kullanılır. Elektronik devrelerde, özellikle invertörlerde, redresörlerde ve frekans dönüştürücülerde kullanılırlar.

Bunlar, farklı transformatör türlerine ve uygulamalarına sadece birkaç örnektir. Bununla birlikte, ölçüm ve enstrüman transformatörleri, darbe transformatörleri, yüksek voltaj transformatörleri gibi belirli uygulamalar için başka birçok özel transformatör vardır.

Transformatörler genellikle birkaç adımda üretilir. İşte üretim sürecinin genel bir açıklaması:

1. Bobinlerin sarılması
   • İlk olarak, bakır teller transformatörün birincil ve ikincil bobinlerini yapmak için bir çekirdeğin etrafına sarılır. Çekirdek demir, ferrit veya diğer manyetik malzemeler gibi farklı malzemelerden yapılabilir.
2. İzolasyon
   • Kısa devreleri önlemek için bobinler kağıt, plastik film veya emaye teller gibi yalıtkan malzemelerle sarılır.
3. Montaj
   • Sarılmış bobinler çekirdek üzerine monte edilir ve vidalar veya diğer sabitleme elemanları kullanılarak yerine sabitlenir. Bu adım, ısı alıcıları veya muhafazalar gibi diğer bileşenlerin montajını da içerebilir.
4. Test ve kalite kontrol
   • Montajdan sonra transformatörler, elektriksel özelliklerini kontrol etmek ve gerekli standartları karşıladıklarından emin olmak için çeşitli testlere tabi tutulur.

Transformatör üretiminde kullanılan malzemeler uygulamaya ve özel gereksinimlere bağlı olarak değişir. İşte yaygın olarak kullanılan malzemelerden bazıları:

1. Çekirdek malzemeleri
   • Demir veya çelik, manyetik özellikleri nedeniyle transformatör çekirdekleri için en yaygın malzemelerdir. Ferrit çekirdekler genellikle yüksek frekanslı veya anahtarlamalı güç kaynaklarında kullanılır.
2. Sargı teli
   • Çoğu transformatörde, iyi iletkenliği ve ısı direnci nedeniyle bobinler için bakır tel kullanılır. Yüksek frekanslı uygulamalar için çok telli tel gibi özel sargı teli türleri de kullanılabilir.
3. Yalıtım malzemeleri
   • Bobinleri izole etmek ve kısa devreleri önlemek için kağıt, plastik filmler, emaye teller veya izolasyon vernikleri gibi izolasyon malzemeleri kullanılır. Yalıtım malzemesinin seçimi dielektrik dayanımı, ısı direnci ve diğer faktörler için gereksinimlere bağlıdır.
4. Konut malzemeleri
   • Transformatör muhafazası, mekanik mukavemet, çevresel etkilere karşı koruma ve ısı dağılımı gereksinimlerine bağlı olarak metal, plastik veya her ikisinin bir kombinasyonu gibi farklı malzemelerden yapılabilir.

Transformatörlerin tam malzemelerinin uygulamaya ve sektöre bağlı olarak değişebileceğini unutmamak önemlidir.

Transformatörler enerji dönüşümü ve iletiminde önemli bir rol oynar. Voltajı arttırmak veya azaltmak için kullanılırlar, böylece güç iletiminde enerji verimliliğini arttırırlar.

Elektrik enerjisi uzun mesafelerde iletildiğinde, akımı azalttığı için voltajı arttırmak daha etkilidir. Transformatör, akımı en aza indirmek ve iletim sırasında enerji kaybını azaltmak için voltajı yüksek voltaj hattı seviyesine yükseltir.

Elektrik, yerleşim ve ticari alanlara dağıtıldığında, voltaj tekrar azalır, bu da evlerde ve işletmelerde güvenli ve etkili bir şekilde kullanılabilir. Burası trafo merkezlerinin trafo kullandığı yer.

Transformatörler sıkıca bağlanmış bobinlerden oluşur. Manyetik indüksiyon enerjiyi bir bobinden diğerine aktarır ve voltajı buna göre dönüştürür. Bu nedenle, transformatörler elektrik enerjisinin dönüştürülmesinde ve iletilmesinde hayati bir rol oynar.

Transformer model teknolojisi, güç aktarımı ve dağıtımında önemli bir unsurdur. Önümüzdeki yıllarda çeşitli gelişmeler ve eğilimler beklenmektedir:

1.Verimliliği artırın: Transformatörün verimliliğinin, iletim sırasında enerji kaybını en aza indirmek için daha da artırılması beklenmektedir. Yeni malzemeler ve inşaat yöntemleri verimliliği artırmaya yardımcı olabilir.

2.Akıllı şebeke: Yenilenebilir enerjinin artan entegrasyonu, akıllı şebekelerin verimli iletim ve dağıtım sağlayabilmesini gerektirir. Transformatörler, voltajı düzenleyerek ve akımı kontrol ederek bu yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonunda önemli bir rol oynayacaktır.

3.Kompakt Transformers: Kentsel alanlarda, alan genellikle sınırlayıcı bir faktördür. Bu nedenle, alan gereksinimlerini azaltmak ve yerleştirme esnekliğini artırmak için kompakt ve yerden tasarruf sağlayan transformatörlerin geliştirilmesi beklenmektedir.

4.Akıllı transformatörler: Entegre sensörler ve iletişim teknolojisi sayesinde transformatörler gerçek zamanlı olarak izlenebilir ve kontrol edilebilir. Bu, sorunları daha iyi teşhis etmeye, bakımı önlemeye ve performansı optimize etmeye yardımcı olur.

5.Yalıtımın iyileştirilmesi: Transformatörlerin yalıtımı, sistemin güvenliği ve güvenilirliğinde önemli bir rol oynar. Gelişmiş yalıtım malzemeleri ve teknolojilerinin geliştirilmesinin transformatörlerin performansını ve ömrünü iyileştirmesi beklenmektedir.

6.Ağırlık azaltma: Transformatörler genellikle ağırdır, bu da nakliye ve kurulumu zorlaştırabilir. Daha hafif malzemeler ve gelişmiş inşaat teknolojisi kullanılarak, transformatörlerin ağırlığı azaltılabilir ve kullanımı daha kolay hale getirilebilir.

7.Elektronik transformatörler: Geleneksel transformatörler elektromanyetik indüksiyona dayanır. Voltaj ve akımı kontrol etmek için yarı iletken cihazlar kullanarak elektronik transformatörlerin giderek daha önemli hale gelmesi beklenmektedir. Bu transformatörler geleneksel transformatörlerden daha kompakt, daha verimli ve daha doğru olabilir.

Bu gelişmeler ve eğilimler Transformer model teknolojisinin verimliliğini, güvenilirliğini ve esnekliğini artırmaya ve daha sürdürülebilir enerji iletimi ve dağıtımı elde etmeye yardımcı olacaktır.

Dünya çapındaki transformatör üreticileri öncelikle IEC 60076 ve IEEE C57 standartlarını esas alırlar. Bu standartlar tasarım, yalıtım koordinasyonu, sıcaklık artışı, test prosedürleri ve kısa devre dayanıklılığını tanımlar.

Buna ek olarak, kayıp sınıfları için EN 50588 gibi bölgesel standartlar da geçerlidir. Soğutma türleri, kademe anahtarları ve test dizileri arasında teknik farklılıklar bulunmaktadır.

Yüksek gerilim trafo uygulaması, nominal gerilime bağlı olarak 75 kV ile 1550 kV arasında BIL değerlerine (Temel Yalıtım Seviyesi) sahip IEC 60071'e uygun dereceli yalıtım sistemleri gerektirir. Yağlı kağıt, SF₆ gaz veya tanımlanmış kaçak ve boşluk mesafelerine sahip katı yalıtım kullanılır.

Anahtarlama işlemlerinden veya yıldırım çarpmalarından kaynaklanan geçici aşırı gerilimlerin kontrolü kritik öneme sahiptir. İzolasyon koordinasyonu, istatistiksel olarak meydana gelen aşırı gerilimleri dikkate alır ve parafudrlar kullanarak koruma seviyelerini tanımlar. IEC 60270 uyarınca yapılan kısmi deşarj ölçümleri, çalışma geriliminde

Transformatördeki enerji dönüşümü, elektrik enerjisinin birincil tarafta manyetik akı yoğunluğuna $B$ dönüştürüldüğü ve ikincil tarafta geri beslendiği alternatif bir manyetik alan aracılığıyla elektrodinamik kuplajı temel alır. Demir kayıplarını en aza indirmek için, yüksek frekanslarda girdap akımlarını bastıran ve yalıtım kaplamaları sayesinde manyetik histerezisi optimize eden yüksek geçirgenliğe sahip, tane yönelimli elektrik laminasyonları kullanılır.

Buna ek olarak, bakır sargıdaki omik kayıplar ve kaçak endüktanslar enerji transferinin verimliliğini sınırlar. Mühendisler, hassas sargı geometrisi ve cilt ve yakınlık etkilerinin dikkate alınması sayesinde, geçici yük koşullarında bile istikrarlı bir voltaj oranı ve minimum termal dağılım sağlamak için kuplaj derecesinin en üst düzeye çıkarılmasını sağlar.

Transformatör sarımında kaçak endüktans, sargıların geometrik düzenlemesi ve birincil ve ikincil sargılar arasındaki mesafe ile doğrudan ilişkilidir. Telin eşit olmayan dağılımı veya gevşek bir sarım yöntemi, her iki bobini birleştirmeyen manyetik alan çizgileriyle sonuçlanır, bu da verimliliği azaltır ve yük değiştiğinde voltaj regülasyonu üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir.

Bu parazit etkileri en aza indirmek için mühendisler genellikle sargıların birkaç katmana bölündüğü ve iç içe geçtiği sandviç sargı (serpiştirme) tekniğini kullanırlar. Bu yöntem, sargı alanının etkin kalınlığını azaltır ve manyetik bağlantı alanını optimize eder; bu da hem kaçak endüktansı hem de yüksek frekanslı uygulamalar için sargı kapasitelerini önemli ölçüde azaltabilir.

Öncelikle büyük miktarlarda elektrik gücünün uzun mesafelere taşınması veya endüstriyel yüksek voltajlı prosesler için sağlanması gereken yerlerde kullanılırlar. Yüksek gerilim transformatörleri, enerji santrallerinin jeneratör gerilimini ekstra yüksek gerilim seviyelerine (380 kV'a kadar) dönüştürmek için trafo merkezlerinde kullanılır, bu da hat akımını azaltır ve böylece elektrik şebekesindeki omik iletim kayıplarını ($P = I^2 \cdot R$) en aza indirir.

Ağır sanayide elektrik ark fırınlarının işletilmesi ve tıp teknolojisinde parçacık hızlandırıcıları ve X-ray sistemleri için de gereklidirler. Bu alanlarda, transformatörler yalıtım direnci ve termal yönetim açısından aşırı gereksinimleri karşılamalı, sürekli yük altında dielektrik güvenliği ve verimli ısı dağılımını garanti etmek için genellikle özel yalıtım yağları veya dökme reçineler kullanmalıdır.

Transformatör sarımında, katmanlar ve sargılar arasındaki yalıtım, yüksek alan kuvveti gradyanlarında kısmi deşarjları ve sargı kısa devrelerini önlemek için çok önemlidir. Mühendisler yalıtım sınıfını (örneğin F veya H sınıfı) sürekli termal yük ile eşleştirmeli ve poliimid filmler veya güçlendirilmiş pres karton kağıtları gibi malzemeler kullanmalıdır. Bu bariyerler, özellikle yüksek geçici yüklere sahip yüksek frekanslı transformatörler için DIN EN 61558 uyarınca gerekli kaçak mesafesini ve hava boşluğunu sağlar.

Buna ek olarak, emprenye veya vakum kapsülleme teknolojisi, korona direncini azaltacak olan sargı içindeki hava ceplerinin ortadan kaldırılmasında önemli bir rol oynar. Emaye tel yalıtımı ve ek bariyer yalıtımının kombinasyonu, sistemin dielektrik bütünlüğünü tanımlar. Bu nedenle, transformatör sargı yalıtımının dolum faktörü dikkate alınarak hassas bir şekilde tasarlanması, uzun vadede termal darboğazlar (sıcak noktalar) olmaksızın primer ve sekonder devre arasında gerekli test voltajını sağlamak için gereklidir.

Yüksek voltaj transformatörlerine örnek olarak X-ray transformatörleri (50-150 kV), ateşleme transformatörleri (2-15 kV), test transformatörleri (500 kV'a kadar) ve mikrodalga transformatörleri (2-4 kV) verilebilir. Düşük voltajlı tiplerden temel olarak farklıdırlar.

Düşük, ekonomik, izolasyon, güvenlik ve toroidal transformatörler 1 kV üretir. Özel özellikler: aşırı yalıtım gereksinimleri (yağ, SF6, vakum), korona koruması, flashover direnci. Dönüşüm oranı genellikle 1:1 ila 1:10 yerine 1:100 ila 1:1000 arasındadır.

ROTIMA, İsviçre'de enerji veya yüksek güç transformatörleri için klasik bir transformatör üreticisi değil, elektronik ve endüstriyel uygulamalar için özelleştirilmiş transformatörler ve endüktif bileşenler tedarikçisidir.

İsviçre ortamında ROTIMA, küçük ve orta serilerde özel transformatör çözümleri için bir geliştirme, üretim ve dağıtım ortağı olarak hareket eder ve böylece güç elektroniği alanındaki geleneksel üreticileri tamamlar.

ROTIMA, İsviçre'deki mühendislere endüstriyel kontrol sistemleri, güç elektroniği ve otomasyon için optimize edilmiş özelleştirilmiş transformatörlere erişim imkanı sunmaktadır. Transformatörler uzman üreticilerden temin edilmekte ve elektriksel parametreler, sıcaklık ve yük gereksinimleri açısından test edilmektedir.


ROTIMA ayrıca teknik danışmanlık sağlar, uygun tasarımları ve varyantları seçer ve bunları mevcut sistemlere entegre eder. Böylece şirket, zorlu endüstriyel projeler için üretim teknolojisi ve pratik uygulamalar arasında bir bağlantı görevi görmektedir.