Akım Trafosu Nedir ve Nasıl Kullanılır?

Akım Trafosu Nedir ve Nasıl Kullanılır?

Akım Trafosu ve Kullanımına ilişkin yazımızda bilmeniz gereken her şeyi derinlemesine bir bakış açısı ve tüm teknik detayları ile ele aldık. Ayrıca yazımızın içeriğinde size özel çözüm önerilerimizi de uzman ekibimizin yorumları ile birlikte yer vereceğiz.

İçindekiler

1. Elektrikte Ölçme Nedir?

2. 7 Temel Uluslarası Birim Sistemleri

3. Transformatör (Trafo) ve Çeşitleri Nelerdir?

3.1   Ölçü Transformatörleri

3.2   Akım Transformatörü (Akım Trafosu)

        3.2.1  Akım Trafosu Çeşitleri Nelerdir?

        3.2.2  Akım Trafosu Seçimi Nasıl Yapılır?

        3.2.3  Akım Trafosu Kullanımında Nelere Dikkat Edilmeli?        

Elektrikte Ölçme

Ölçme, gündelik hayatımızda çokça kullandığımız bir işlem olup uzunluğu metre, ağırlığı kilogram, sıcaklığı santigrat ve sıvı hacimlerini litre ile ölçmekteyiz. Herhangi bir uzunluk miktarı ölçülürken dünyaca kabul edilen 1 metrelik uzunluğun ölçülecek uzunluk içerisinde kaç kere bulunduğunun karşılaştırılması yapılır. Günlük hayatta ölçüm yapma işlemi ile farkında olarak veya olmadan çoğu kez karşılaşıp ölçme yapmadan çoğu işlemimizi sonuçlandıramamaktayız.

Alacağımız ürünü standart birimi ile karşılaştırıp miktarını ve fiyatını tespit etme ihtiyacı, ölçme işlemini zorunlu kılan bir faktördür. Elektriksel büyüklüklerinin de ölçülmesini zorunlu kılan faktörler mevcuttur. Harcanan elektrik enerjisini ölçmek, alıcının çalışma standartlarına uygun elektriksel büyüklükler ile çalışıp çalışmadığını kontrol ederek sürekli ve kesintisiz çalışmayı sağlamak, ölçülen elektriksel büyüklüğün değerine göre istenmeyen durumlar için önlem almak, elektrik ve elektronik elemanlarının sağlamlık kontrolünü yapmak, devrelerde arıza tespiti yapmak ve enerji olup olmadığını kontrol etmek bu zorunluluğu meydana getiren faktörlerden bazılarıdır.

Ölçme sonucunda elde edilen sayılar, fiziksel büyüklüklere bağlı olarak çeşitli birimlerle ifade edilir. Her büyüklük, ölçü sayısı ve birim olmak üzere iki kısımdan oluşur. Ölçülecek büyüklük değiştikçe büyüklüğe ait birim de değişir. Ölçüm sonuçlarında ülkeler arası uyumun sağlanması için standart hale gelmiş olan Birim Sistemleri kullanılır.

Birim Sistemleri

Birim Sistemlerinden uluslararası anlaşmalar ile kabul edilmiş ve en yaygın olarak kullanılanları CGS Birim Sistemi, MKS Birim Sistemi, MKFS Birim Sistemi ve Uluslararası Birim Sistemi (SI) altında listelenebilir.

Elektrikte, akım şiddeti de temel kavramlar arasına girer. Akım şiddeti için temel birim olarak amper (A) kabul edildiğinden MKS sistemi MKSA sistemi olarak da bilinir. 

Bunların arasından Uluslararası Birimler Sistemi 1960'taki "Ağırlıklar ve Ölçümler" genel konferansında tanımlandı ve buna resmi bir statü verildi. Bu sistem bilimde ve teknolojide kullanılmak üzere önerilmiştir. SI Birim Sistemi'nin genel kabulü, teknik iletişimi kolaylaştırmaya yöneliktir, MKS veya MKSA birim sistemini de kapsamaktadır. SI Birim Sisteminde kabul edilen 7 temel birim bulunmaktadır. Bunları aşağıdaki tabloda bulabilirsiniz:

Akım trafosunu ve önemini daha iyi kavrayabilmek adına öncelikli olarak transformatörün daha sık kullanılan tabiri ile trafonun ne olduğuna birlikte kısaca bir bakalım.

Transformatör (Trafo)

Bir manyetik devre üzerinde sarılı 2 sargıdan oluşan düzene transformatör denir. 

• Transformatörler, akım ve gerilim değerlerini frekansta değişiklik yapmadan ihtiyaca göre değiştiren elektrik makinalarıdır. 

• Primer ve sekonder sargı arasında elektriksel bir bağlantı yoktur. 

• Transformatörün primer sargısına alternatif bir gerilim uygulandığında bu sargı değişken bir manyetik alan oluşturur. Bu alan sargıların üzerine sarıldığı manyetik nüve üzerinden devresini tamamlar. 

• Primer sargıya uygulanan alternatif gerilimin zamana bağlı olarak yönü ve şiddeti değiştiğinden oluşturduğu manyetik alanın da her an yönü ve şiddeti değişir. Bu alanın sekonder sargıları kesmesi sonucu sekonder sargıda alternatif bir gerilim endüklenir.   

• Trafonun primer ve sekonder sargıları arasında aşağıdaki gibi bir bağlantı vardır.

Burada U gerilim, N sarım sayısı ve I akımı göstermektedir. 1 ve 2 indisleri ise sırasıyla primer ve sekonder sargılara ait parametreleri vermektedir. ü ise primer ve sekonder sargılar arasındaki parametrelere bağlı sabit oranı göstermektedir.

Ölçü Transformatörleri

• Ölçü transformatörleri, transformatörlerin özel halleridir. Transformatörün özelliklerinden yararlanılarak, ölçme amacıyla hem ölçme devresi enerji devresinden yalıtılır hem de ölçülmek istenen gerilim ya da akım belli bir oranda küçültülerek ölçüm işlemi yapılır. Ölçü transformatörleri,  Akım transformatörleri ve Gerilim transformatörleri olmak üzere iki gruba ayrılır.

Ölçü transformatörleri; ölçü ve koruma cihazlarının ekonomik, teknik ve güvenlik nedeniyle devreye doğrudan bağlanmalarının mümkün olmadığı veya kolay uygulanabilir olmadığı durumlarda akımı veya gerilimi indirgemek için kullanılan cihazlardır. Ölçü transformatörlerinin kullanım amaçları:

• Ölçme 

• Koruma 

• Kontrol, kumanda

• İzolasyon

Transformatör ve çeşitlerine yaptığımız bu kısa girizgâhtan sonra ölçü transformatörlerinden olan akım transformatörü veya diğer adıyla akım trafosuna geçelim.

Akım Transformatörü veya Akım Trafosu

Akımı belli bir oranda düşüren cihazlardır. Alçak gerilimde kullanılan ölçü aletlerinin sınırlarını aşan değerleri indirgemek için kullanılırlar. Yüksek gerilimde akım ve gücün emniyetli ölçümünü sağlarlar.

Akım ölçü transformatörlerinde primer spir sayısı az, sekonder spir sayısı fazladır. Bir manyetik devre (nüve) üzerine sarılmış iki sargıdan oluşur. Değeri düşürülecek hat akımının girdiği sargıya primer, indirgenmiş değerin elde edildiği sargıya sekonder denir.

Akım transformatörlerinin primeri devreye seri bağlanır. Eğer yük olarak birden fazla cihaz bağlanacaksa, sekonder uçlar arasına bu cihazlar seri olarak bağlanırlar.

Primer uçları à K – L

Sekonder uçlar à k – l

(Çevirme Oranı)

Akım trafosunun sekonderine bağlanan cihazlar akım büyüklüğü ile ilgili olduklarından empedansları genelde küçüktür. (Sayaçlar≅ 0.4-1VA, Wattmetre≅ 0.2-6VA, Röleler≅ 0.2-9VA vb.) Örnek olarak, S=5VA olan bir akım transformatörünün sekonderine bağlanacak toplam empedans (5VA=5².z) z=0.2Ω değerini geçmemelidir.

Sekonder akımı maksimum 5A olacak şekilde tasarlanırlar (𝐼_2𝑁=5𝐴). Ancak trafo ve akım bilgisi alınacak hat arası mesafe uzunsa, örneğin uzak noktadaki rölelere kumanda edilecekse, nominal sekonder akımı 1A olan trafolar kullanılır. 

Her demir nüveli elektriksel ekipmanda olduğu gibi akım trafolarında da mıknatıslanma eğrileri bulunur. Akımın belli bir değerinden sonra gerilimdeki değişim azalır ve bir süre sonra sabitlenir.  Doyma sınırını aşan bir akım primerden akıtılırsa sekonderde ölçülen akım tam doğru değeri göstermez. Doyuma ulaştığı için olması gereken değerde akımı akıtacak gerilim endüklenemez.

 Akım Trafosu Çeşitleri Nelerdir?

Akım Trafosu Çeşitleri

• Ölçü akım trafoları

• Koruma akım trafoları

• Ölçü ve koruma sargısı birlikte olan akım trafoları

• Özel tipteki aklım trafoları

  • Yardımcı akım trafoları

  • Toplayıcı akım trafoları

Sargı durumuna göre:

• Tek primer ve sekonder sargılı akım trafoları

• Toplayıcı akım trafoları

Devreye bağlantı durumuna göre:

• Geçit tipi akım trafoları

• Bara trafoları

• Kablo tipi akım trafoları

• Mesnet tipi akım trafoları

• Manyetik devresi açılır tip akım trafoları

Akım Trafosu Seçimi Nasıl Yapılır?

Akım trafosu seçilirken dikkat edilmesi gereken önemli hususlar bulunur. Bu hususlar aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Trafo tipi (ölçme ve koruma)

• Hata sınıfları

• Primer akımı ve de dönüştürme oranı

• Geçirileceği baranın ölçüsü

• Çalışma sıcaklıkları

• VA cinsinden nominal gücü

• Maksimum çalışma ve de test gerilimleri

Akım Trafosu Kullanımında Dikkat Edilecek Hususlar

Akım trafosunun işletmelerde montajı esnasında veya kullanımı esnasında dikkat edilmesi gereken en önemli iki durum sekonder uçlarının açık kalması ve sekonder uçların topraklanmasıdır.

Sekonderinin Açık Kalması Durumu

Sekonder uçlarının açık kalması durumunda zıt manyeto motor kuvvet ortadan kalkar. Primer akımının manyetik devrede akıttığı akıyı azaltıcı etki ortadan kalktığı için manyetik devreden yüksek değerde akı geçer. Manyetik akının artması trafo nüvesinin doymasına ve yüksek değerde gerilim endüklenmesine neden olur. Trafo nüvesi de ısınmaya başladığı izolasyon da bozulur. Bu nedenlerden dolayı primeri şebekeye bağlı olan akım transformatörünün sekonder uçlarına hiçbir ölçü aleti bağlı değilse, bu uçlar kısa devre edilir. Sekonder devrede değişiklik yapılacaksa önce sargı uçları kısa devre edilerek değişiklik yapılmalı, sonra kısa devre kaldırılmalıdır.

Sekonderinin Topraklanması Durumu 

Ölçme devrelerinin enerji devresinden yeteri kadar yalıtılabilmesi için primer ve sekonder sargılar birbirinden yalıtılmalıdır. Yalıtkanlığın bozulması durumunda, akım transformatörünün primer sargısı ile sekonder sargısı arasında oluşacak kısa devrede, primer devre gerilimi ölçü ve koruma cihazlarına uygulanmış olur. Sekonder sargının topraklanması durumunda arıza gerilimi topraklanan sekonder uç yardımıyla besleme trafosunun nötr noktası ile kapalı devre oluşturur.

Apollo’nun sağladığı enerji verimlilik analizi ile enerji verimliliğinizi arttırabilir, çevresel etki analizi kapsamında karbon salınımı ölçümlemesi ile karbon net sıfır hedeflerinize daha hızlı ulaşabilir, reaktif cezadan kaçınmak, faturalarınızı ve enerjinizi doğru yönetmek için daha yeşil bir geleceğe birlikte adım atabiliriz.

Alt yapı donanım maliyet olmadan ve kolay kullanıcı ara yüzü ile tesisinizin enerji maliyetlerini düşürmek, enerji verimliliğinizi artırmak ve sürdürülebilir adımlar atmak için siz de Apollo’yu şimdi deneyin!