Alçak gerilim transformatörleri ( trafoları ) anma güçleri 16 kVA’e kadar olan trafolardır. Bunlar 500 Hz ve 1000 V. kadar olan şebekelerde kullanılmak üzere yapılırlar. Alçak gerilim trafoları, bir çok iş kazaları trafolara dokunma anında ortaya çıktığından özellikle güvenlikli yapmalıdırlar. Bunlar, örneğin : kapı otomatiklerinde, zillerde, el lambalarında, oyuncaklarda ve Radyo aygıtlarında gerilim kaynağı olarak kullanılır.
Alçak Gerilim Trafoları Yapısı
Alçak gerilim trafolarının demir çekirdekleri genellikle standart büyüklükteki saclardan yapılır. Şekillerine göre bu saclar E I, M, U I ve L profillerine göre sınıflandırılır (şekil – 1). Bunların dışında standart olmayan bir çok profil de sayılabilmektedir.
Sac profilleri
M profili saçlar tek parçadan kesilmiştir. Ancak kesme anında büyük ölçüde kırpıntı parça ortaya çıkar. Bu nedenle en fazla 102 mm uzunluğa kadar, (M 102 profili) M profili saçlar yapılır. M profili sacların hava aralıkları 0,3 ; 0,5 ; 1 ve 2 mm kadar olabilmektedir. Profil eş kenarlarından birinin 45° kesilmiş olması hava aralığının bulunduğunu gösterir (şekil – 1).
Şerit band halinde çekirdeği olan trafoların küçük akı kaçakları ve özellikle küçük kayıp güçleri vardır.
E profili saçların kesilmesinde çok az kırpıntı parça arttığından, büyük boyutlu trafoların yapılmasında kullanılırlar. Hava aralığı istendiğinde, E- profilleri ve I-profilleri kendi aralarında tabakalandırılırlar. Her tabaka bir yalıtkan ara yaprak ile birbirinden yalıtır.
Saçların bir araya getirilmesinde perçin ya da civatalardan yararlanılır. Bu birleştirme parçaları da trafo saçlarından yalıtmakta ve demir çekirdeğin dış yüzeyleri paslanmaya karşı verniklenmektedir.
Sargı Göbeği
Alçak gerilim trafolarında sargıları taşıyan parçaya sargı göbeği denilir. Sargı göbekleri bir açıdan sargıların, demir çekirdek ile direkt bağlantısını keser.
Sert karton ya da fiberden yapılmış sargı göbekleri birleştirilebilir, tek tek parçalardan ya da komple tek parçadan oluşmuştur. Isıya dayanıklı plastik bobin göbekleri (şekil – 2) püskürtme suretiyle yapılırlar. Bobin göbekleri de trafo saçları gibi standarttır.
Trafo sargıları lake bakır tellerden (şekil – 3) sarılır. İlk altlık olarak bobin göbeğine yağlı bir kağıdın sarılması alışılagelmiştir. Birbirini takip eden her sargı katı arasına vernikli bir kağıt sarılır.
Alçak Gerilim Trafoları İzolasyonu
Şayet bir kat sargının uçları arasında bulunacak gerilimin tepe değeri 25 V.’dan daha küçük ise, birbirinin üstüne sarılmış iki kat arasına vernikli kağıt konulmayabilir.
Pamuk ya da cam pamuğu örgülü lake bakır tellerin kullanılmasında, iki sargı katı arasının yalıtılması ancak kat geriliminin tepe değeri 200 V.’u aştığında gereklidir.
Yüksek gerilim (YG) sargısı ile alçak gerilim (AG) sargısının arası bir izole sargı ile yalıtılır. (Şekil – 3) Bu amaç için izole yağlı kağıt kullanılmakta olup test gerilimine göre bir kaç kat sarılabilmektedir. Bazı trafolarda, tıpkı bir kondansatörde olduğu gibi alüminyum şeritlerden oluşmuş sargılar bulunur. Bu tür trafolarda her kat tek bir sargıdan oluştuğu için, sargı katları arasındaki gerilimler oldukça düşüktür. Bu nedenle bunların gerilim dayanımları büyüktür ve sargılar arasında akım kaçakları hemen hemen hiç ortaya çıkmaz.
Alçak gerilim trafolarının boyutlarına ve soğutma koşullarına göre sargılar içi akım yoğunlukları 1 A/mm² ile 6 A/mm² arasındadır.
Kayıp ısı tüm sargı üzerinde yani sargı hacmi içinde ortaya çıkar. Soğuma ancak sargıların üst yüzeylerinde olanaklıdır. Trafonun boyutları büyüdükçe, yapı yüksekliğinin 3 ncü kuvvetinde hacim; 2 nci kuvvetinde üst yüzey artmaktadır. Bir trafonun yarı boyutundaki bir diğer trafoya karşın 8 misli büyük bir hacmi ve 4 misli büyük bir üst yüzeyi vardır Sargılar içindeki gerekli ısının aşılmaması için, büyük trafoların daha iyi soğutulması ya da daha küçük akım yoğunluklarının seçilmesi zorunludur.
Kısa Devre Özelliklerine Göre Trafoların Sınıflandırılması
Alçak gerilim trafoları; koşulsuz kısa devre dayanıklı , koşullu kısa devre dayanıklı ve kısa devreye dayanıksız trafolar olmak üzere 3 grup altında sınıflandırılır (şekil – 4).
Koşulsuz kısa devre dayanıklı trafoların çok büyük bir kısa devre gerilimi vardır. Bunlarda kısa devre akımı herhangi bir hasar oluşturmayacak kadar küçüktür.
Koşullu kısa devre dayanıklı trafolar, kısa devrelere karşı orta duyarlıdır. Bunların akım devrelerinde, kısa devre anında akımı kesen telli bir sigorta ya da aşırı akım şalteri veya bir termik şalter bulunur.
Kısa Devreye dayanıksız trafolar, kısa devrelere karşı çok duyarlıdır. Bu nedenle bunların akım devrelerine kısa devre sonuçlarını önleyecek bir kaç sigorta düzeni konulur.
Alçak Gerilim Trafoları Gerilim Toleransı
Alçak gerilim trafolarında sekonder gerilimi olarak anma yük gerilimi verilir. Bu gerilim trafonun yüksüz gerilimine göre oldukça düşüktür. Bugünkü standartlara göre sekonder gerilimleri için aşağıdaki toleranslar geçerlidir.
Koşulsuz kısa devre dayanıklı trafolar = % ± 10
Diğer bütün alçak gerilim trafoları = % ± 5
Alçak Gerilim Trafoları Test Gerilimleri
Trafo sargılarının sarılmasından ya da onarımından sonra, birbirinden yalıtılmış sargılar ile sargılar ve metal parçalar arasındaki izolasyonlar kontrolden geçirilir. Bu amaç için kullanılan test aygıtının model devresi şekil – 5 ‘de ve test gerilimleri Tablo – 1’de verilmiştir.
Alçak Gerilim Trafoları Çeşitleri
Alçak gerilim trafo çeşitleri gerek kullanım amaçlarına gerek yapılarına göre çeşitlilik göstermektedir. Özel alçak gerilim trafo çeşitleri aşağıda sıralanmaktadır.
İzolasyon Trafosu
Yüksek güvenliğin istenildiği iş yerlerinde kullanılan bu trafoların sargıları elektriksel olarak birbirinden ayrılmıştır. İzolasyon trafolarının yapımında primer sargının sekonder sargıdan kesin bir şekilde yalıtılmasına dikkat edilir. Bu amaç için sargılar aynı trafo üzerinde ayrı ayrı göbeklere sarılır ve sargılar arası mekanik perdelerle sıkıca yalıtılır. Kent akımıyla direkt bağlantının hiçbir şekilde istenmediği laboratuvarlar onarım atelyeleri gibi yerlerde, yoğun ölçüde kullanılan izolasyon trafolarının (Tecrit trafosu da denilir) şemalarda kullanılan simgesi şekil-6 da verilmiştir.
Komuta Trafosu
Komuta trafolarında da sargılar birbirinden yalıtılmıştır. Bunlar, örneğin : kontaktör, röle gibi devre elemanlarına komuta gerilimi sağlamak için kullanılır. Bu trafoların güç etiketlerinde anma gücü yanı sıra daha büyük olan ve kısa süreli verebilecekleri güç değerleri de yazılıdır. Komuta trafolarının bu kısa süreli güç verişlerinde sekonderde bulunan gerilim, sekonder anma gerilimine göre en fazla % 5’lik bir düşme gösterebilir.
Besleme Trafosu
Bu trafolarda primer sargısında elektriksel olarak yalıtılmış bir ya da bir çok sekonder sargı bulunur. Besleme trafoları telsiz tekniği ile ilgili aygıtların, radyoların, T.V.’lerin ve telefon sistemlerinin kent gerilimine bağlanmasında kullanılır. Bunların küçük boyutta olanları adaptör trafosu olarak da anılmaktadır.
Ateşleme Trafosu
Sargıları birbirinden kesin bir şekilde yalıtılmış ateşleme trafoları gaz hava ya da yakıt hava karışmalarının ateşlenmesinde kullanılır. Koşulsuz kısa devre dayanıklı olan bu trafolardan, örneğin: brülörlerde ve oto ateşleme donanımında yararlanılmaktadır.
Oto transformatör (Oto trafo)
Kent gerilimi aygıt gerilimine göre düşük ya da yüksek olduğu takdirde elektrik aygıtının anma gerilimine göre uygulamasını sağlayan trafolardır. Bugün piyasada bulunan 110 V/220 V trafolar genellikle oto transformatör prensibine göre çalışırlar. Konutlarda çeşitli amaçlar için kullanılan oto trafoların anma gerilimleri en fazla 250 V. olabilmektir. Bir oto trafo gerilime bağlanmasında ortaklaşa terminalin kesinlikle nötr hattı üzerinde olmasına dikkat edilmelidir.
Adaptör Trafosu
Bu trafoların primer gerilimleri en yüksek 500 V., anma güçleri en büyük 10 kVA ve anma frekansları 500 Hz’e kadar olabilmektedir.
Sekonder gerilimi, isteğe göre 6, 12, 24 ya da 42 V dur. Adaptör trafoları koşulsuz ya da koşullu kısa devre dayanıklı yapılmalıdır. Sargıların herhangi bir şekilde yer değiştirmesi ya da metal aksamın kopup değmesi ile kesin bir bağlantı ortaya çıkarmaması için, büyük gerilimli sargı küçük gerilimli sargıdan esaslı bir şekilde yalıtılır.
Standartlara göre güvenlikli adaptör trafolar, şekil – 7 de verilen semboller ile gösterilir. Adaptör trafosu olarak, oyuncaklarda kullanılan trafolar, zil transformatörları, el feneri trafoları, buz çözücü trafolar ve tıbbi aygıtlarda kullanılan trafolar sayılabilir. Bunların şemalarda kullanılan sembolleri şekil – 8’de verilmiştir.
Oyuncak trafoları, çocuk oyuncaklarında (örneğin elektrikli tren) bulunan küçük motorların işletilmesinde kullanılır. Bunların anma gerilimleri en fazla 24 V olmalı, güçleri 200 VA’in üstüne çıkmamalı ve yüksüz gerilimleri 33 V.’u aşmamalıdır. Bir çocuk oyuncağı olduğundan, özellikle güvenilir bir yapıya sahip olmalıdır.
Zil trafoları‘nın sekonder anma gerilimleri en fazla 24 V olabilir. Yüksüz gerilimin 33 V’u aşmaması gerekir. Zil trafoları koşulsuz kısa devre dayanıklı trafolar olmalıdır.
El feneri trafoları, izole kılıflı ve su sızdırmaz bir yapıda olmalıdır. Buz çözücü trafolar, donmuş su borularını açmaya yararlar. Anma gerilimleri en fazla 250 V/24 V olabilir. Koşullu kısa devre dayanıklı türde yapılan buz çözücü trafolar özellikle izole kılıflı olmalıdır.
Tıbbi aygıtlarda kullanılan trafoların, sekonder anma gerilimleri en fazla 24 V. olabilir. Şayet söz konusu tıbbi aygıt hastanın vücuduna değdirilecekse, sekonder anma gerilimi en fazla 6 V.’dur. Bu tür trafolar özellikle güvenilir bir yapıda olurlar.
