Transformatör çalışma prensibi bir deney ile anlatılmaya çalışılırsa açıklamaya şöyle başlayabiliriz. Şekil-1’de görüldüğü gibi her biri aynı sargı sayısında (örneğin 600’er sargı) iki bobin yan yana konulmuştur. Birinci bobin ayarlı bir direnç (reosta) üzerinden bir akümülatörün kutuplarına bağlanmıştır. İkinci bobinin uçları “O” taksimatı skala ortasında bulunan bir mili voltmetrenin kutuplarına bağlıdır. Ayarlı reosta ile akım yükseltildiğinde ikinci bobine bağlı voltmetre ibresinin saptığı, akım sabit kaldığında ibrenin sıfıra döndüğü ve akım küçültüldüğünde ibrenin ters yöne saptığı gözlenmiştir.
Akım geçiren birinci bobinde bir manyetik alan oluşur. Oluşan manyetik alanın bir kısım alan çizgileri ikinci bobinin de içinden geçmektedir. Birinci bobinden geçen akımın azaltılıp çoğaltılması ile manyetik alan değişikliği olmakta ve bu manyetik alan değişikliği ikinci bobinde bir endüksiyon gerilimi üretmektedir.
Bir bobin içinden geçen manyetik alan çizgilerinin miktarı değişirse, o bobin içinde bir gerilim endüklenir.
Her iki bobin göbeğine bir demir çekirdek sokulup şekil-1’deki sınama tekrarlandığında, voltmetredeki ibre sapışlarının oldukça büyüdüğü görülür. Nitekim demir göbek ile manyetik alan kuvvetlendirilmiş ve alan değişimi büyütülmüştür.
Bu kez de aynı deney devredeki ayarlı direnç ile akım değişimleri daha seri yapılarak ve şalter açılıp, kapatılarak tekrar edildiğinde, ikinci bobinde endüklenen gerilimlerin oldukça büyüdüğü görülmüştür. Özellikle şalter ile devre açılıp kapamalarda ikinci bobinde büyük gerilimler endüklenmektedir.
Manyetik akı ne kadar çabuk değişirse, endüklenen gerilim o kadar büyük olur.
Şekil-2’de demir göbekli bir bobinin göbeğine, yukarıdan asılmış bir alüminyum bilezik geçirilmiştir. Bobine akım verildiğinde bileziğin itildiği, akım kesildiğinde bileziğin çekildiği görülecektir.
Akımın verilmesi anında alüminyum bilezik ile bobinde oluşan alanlar ters yöndedir (Lenz Kanunu) ve bilezik itilir. Buna karşın akımın kesilmesi anında oluşan manyetik alanlar aynı yöndedir. Bu nedenle bilezik çekilir.
Aynı göbek üzerine geçirilmiş iki bobinden biri kısa devre edilip diğeri alternatif gerilime bağlanırsa çok şiddetli kuvvetler ortaya çıkar. Bu kuvvetler bobinleri birbirinden uzaklaştırmak için çalışır. Bu nedenle trafo bobinleri yerlerine sıkı oturtulmalıdır. Aksi taktirde trafo bir kısa devre halinde dağılabilmektedir.
Şekil-1’de anılan sınama bu kez birinci bobine alternatif gerilim uygulamak ve ikinci bobine alternatif gerilim ölçen bir voltmetre bağlamak suretiyle tekrarlanırsa, voltmetrenin belirli bir değeri devamlı gösterdiği izlenecektir. Eğer aynı sargı sayısındaki bu bobinler aynı demir göbek üzerinden geçirilirse, ikinci bobinde endüklenen gerilimin birinci bobinden verilen gerilim ile aynı değerde olduğu anlaşılır.
Manyetik değişken bir alanın etkilediği bir bobin içinde, değişkenliğin frekansında bir alternatif gerilim endüklenir.
Bu şekilde transformatör çalışma prensibi ortaya çıkar.
Transformatör Nedir
Aynı demir göbek üzerinde iki bobinden oluşmuş bir düze transformatör olarak tanınır. Akımın verildiği bobine giriş bobini ya da primer bobin; akım alınan bobine çıkış bobini ya da sekonder bobin denilir.
Transformatörler yalnızca alternatif akımda çalışırlar. Transformatördeki gerilimler, endükledikleri bobinlerin sargı sayıları ile doğru orantılıdır.
U1/U2 = N1/N2
U1: Primer Gerilim U2: Primer Gerilim N1:Primer sargı sayısı N2: Sekonder sargı sayısı
Bir transformatörde gerilimlerin birbirine oranı (U1/U2) aktarma oranı ya da transfer oranı olarak anılır.
Örnek: Bir trafonun giriş gerilimi 220 V ve giriş sargıı 660 turdur. Çıkıştan 6 V’luk bir gerilim istendiğine göre çıkış sargısı kaç tur olmalıdır.
U1/U2 = N1/N2
(6/220) . 660 = 18 tur
Transformatördeki akımlar, geçtikleri bobinlerin sargıları ile ters orantılıdır.
I1/I2 = N2/N1
I1: Primer Akım I2: Primer Akım N1:Primer sargı sayısı N2: Sekonder sargı sayısı
Transformatör Çeşitleri
Bugün trafolar ölçme tekniğinde ve elektronik devrelerde sık sık kullanılmaktadır. Ölçme amaçlarıyla kullanılan trafolar ölçme trafoları olarak anılır. Elektronikte kullanılan trafolar amaçlarına göre ara trafosu, çıkış trafosu, empedans uygulama trafosu olmak üzere sınıflandırılmaktadır. Örneğin: bir sinyal jeneratörünün bir yükseltgeç katına en büyük güçte bir sinyal verebilmesi için, jeneratörün çıkış direnci ile yükseltgeç katının giriş direnci aynı büyüklükte olmalıdır. Eğer dirençleri farklı ise ikisinin arasına bir empedans uygulama trafosu konulur. Bu trafo jeneratör ile yükseltgeç dirençlerini birbirine uydurma görevi yapar.
Sesi elektrik sinyallerine çeviren bir mikrofonun ürettiği gerilim bir yükseltgeç içinde kuvvetlendirilir. Ancak tekrar ses halinde verilebilmesi için bir hoparlör gereklidir. Yükseltgeç katının çıkış direnci büyükse, küçük dirençli bir hoparlörün tam güçte çalıştırılması olanaklı değildir. Bu nedenle hoparlör ile yükseltgeç çıkışı arasına bir çıkış trafosu konularak gerekli uyum sağlanır. Ölçme trafoları çok özel bir yapıya sahiptir. Bunların kayıpları son derece küçük olup ölçü aletleriyle birlikte kullanılır. Yukarıda anılan bu özel amaçların dışında bütün trafolar genellikle güç transferinde ve gerilim ayarlamalarında kullanılırlar.
