Gerilim Trafosu Nedir? Ne işe yarar? Nasıl çalışır?

Gerilim trafosu nedir?

Bağlı olduğu devredeki primer gerilimi istenen oranda küçülterek bu gerilimle sekonder terminallerine bağlı aletleri besleyen ve onları yüksek gerilimden izole eden özel trafolara gerilim trafosu denir. Gerilim trafosu, primerinde ölçtüğü gerilimi voltmetre, wattmetre ve sayaç gibi aletle kolayca ölçülebilen güvenli bir sınır değerine düşürme işini yapar.

Güç iletim ve dağıtım sistemlerindeki ilişkili yüksek gerilimleri ölçmenin hiç kolay değildir, bu nedenle gerilim trafosu gibi enstrüman transformatörleri bu değerleri ölçmek ve daha güvenli bir düzeye düşürmek için kullanılır. Bunun nedeni, ölçü aletlerinin ve koruyucu rölelerin düşük voltajlı cihazlar olması ve dolayısıyla sistemin ölçümü ve korunması amacıyla doğrudan yüksek gerilim devresine bağlanamamasıdır.

Gerilim trafosu “primer” dediğimiz birincil devre gerilimini, manyetik bir kuplaj ile (genellikle) küçülterek “sekonder” dediğimiz ikincil devreye aktarır ve bu devreye bağlı cihazların gerilime duyarlı elemanlarının enerjilenmesini sağlar. Örneğin, voltmetre, enerji analizörü, sayaç ve wattmetrelerin gerilim devreleri gibi.

Bunun sonucunda cihazların terminallerinin büyük gerilimler ile zorlanması önlenir, gerilimler kolayca ölçülebilir sınırlara getirilir ve güvenli bir çalışma sağlanır.

Gerilim transformatörünün primer sargıları, akım transformatörünün primer sargılarının tersine, çok sarımlı ince tellerden oluşmuştur. Sekonder sargı ise, nominal yükte kaybın çok az olmasını temin edecek kalınlıkta tel ile sarılmıştır. Sarım sayısı primer sargıya göre dönüştürme oranı kadar azdır. Manyetik nüve kesiti gerilim transformatörünün yükü ile orantılıdır. Gerilim transformatörleri faz-toprak, faz-faz arası yapılırlar.

Aşağıda bir wattmetre uygulamasında gerilim trafosunun ve akım trafosunun kullanım şeklini görebilirsiniz:

Gerilim trafosu devreye paralel olarak bağlanır. Gerilim transformatörün primer sargıları, gerilimi ölçülecek olan güç devresine doğrudan bağlanır. Sekonder terminalleri ise voltmetre, wattmetre vb. gibi ölçüm cihazına bağlanır.

Gerilim trafosu seçimi

Gerilim trafosu seçimi yapılırken aşağıdaki parametrelere dikkat edilmelidir.

• Hassasiyet
• Çalışma sıcaklığı
• VA cinsinden kapasite
• Primer gerilim aralığı
• Sekonder gerilim aralığı
• İzolasyon gerilimi

Gerilim trafosu çeşitleri

Üç farklı tipte gerilim trafosu mevcuttur. Endüktif, kapasitif ve optik gerilim trafoları.

Endüktif

Çok düşük görünür güce sahiptir ve gerilim dönüşümünü yüksek doğrulukla yapar.

Kapasitif

İki kapasitif empedans tarafından bir gerilim bölücü kullanır ve ortada bir endüktif transformatör kullanır.

Optik

Optik malzemelerde polarize ışığı döndüren Faraday efektinden yararlanır.

Gerilim trafosunun kullanım amaçları

Gerilim transformatörlerinin kullanım amaçlarını şu şekilde sıralayabiliriz:

• Ölçü aletlerini ve koruma rölelerini primer geriliminden izole ederek güvenli çalışmaya imkân sağlar. Ölçüm ve koruma maçlı kullanılır.
• Farklı primer değerlerine karşılık standart sekonder değerler elde edilir.
• Ölçü transformatörlerinin kullanılması ölçü aletlerinin ve rölelerin küçük boyutlu imal edilmesine imkân verir.
• Büyük gerilimleri ölçmede daha ekonomik bir çözümdür.
• Jeneratörlerin empedansını korumak ve jeneratörler ile şebekeyi senkronize etmek için de kullanılırlar.

Gerilim trafosunun özellikleri

Gerilim trafolarının özellikleri şunlardır:

• Yüksek gerilimi belli bir oranda düşüren, ölçü trafolarıdır.
• Sekonder çıkışları, açık devre gibi çalışırlar.
• Bağlantısı yapılırken polaritesine dikkat edilmelidir.
• Primer devresinden geçen gerilimi, dönüştürme oranına göre sekonder devreye aktarır.
• Primer sargıları ince ve çok sarımlıdır.
• Sekonder sargıları ise kalın telli ve az sarımlıdır.
• Gerilim transformatörlerinin primer ve sekonder sargılarının giriş ve çıkış uçları değişik harflerle ifade edilir.
• Gerilim transformatörlerinin bazı ölçü aletleri ile bağlantısında polaritesi önemlidir.
• Aynı gerilim transformatörü ile birkaç ölçü aleti kullanılabilir.