SIKÇA SORULAN SORULAR (SSS)

Transformatör değişken manyetik alan ile çalışan bir elektrik makinesidir. Bir sargının gerilim indükleyebilmesi için değişken manyetik alan ve akı gerekir. Değişken manyetik alan veya akı elde etmek için ya AC gerilim uygulamak gerekir ya da DC gerilimi mekanik bir tahrik ile hareket ettirerek sargıları kesen manyetik akıyı değişken hale getirmek gerekir. Transformatörlerde hareketli bir yapı yoktur. Dolayısıyla sadece AC gerilim uygulandığında AC manyetik alan, nüve yoluyla sekonder sargıya iletilir ve burada gerilim indüklenir. Eğer primer sargıya DC gerilim uygulanırsa, sabit bir manyetik alan elde edilir ve nüve ile sekonder sargılara iletilir. Hareketli bir mekanik tahrik de olmadığından sekonder sargılar sabit bir manyetik akı altında hiçbir gerilim indüklemez. Bu sırada primer sargılarda ise bir akım akacağından, bu sargılar kısa devre altında zarar görme ihtimali yüksektir.

Durmakta olan motorun stator sargılarına gerilim uygulandığında rotor hareketsiz olduğundan indüklenen emk sıfırdır. Dolayısıyla ilk anda motorun eşdeğer devresi kısa devre durumundadır ve çekilen akım kısa devre akımıdır. Bu yüksek akımın rotor sargılarında yarattığı kuvvet ile üretilen momente yol verme momenti denir. Rotor bunun etkisiyle dönmeye başlar. Hızın artması ile indüklenen zıt emk artar ve şebeke gerilimine ters yönde olduğundan, başlangıçta çekilen büyük kısa devre akımı yavaş yavaş düşmeye başlar. Motorun miline bağlanmış ve sürülmekte olan herhangi bir iş makinesinin karşıt momenti (frenleyici momenti), motorun kendi ürettiği momente eşit olunca, motor ve iş makinesinden oluşan ikili sabit bir hızda dönmeye devam eder.

Üç fazlı sistemlerin elektrik üretiminde, iletiminde ve dağıtımında önemli avantajları bulunmaktadır. Bunlardan bazıları aşağıdaki gibidir.• Yüksek güç seviyelerinde ve daha az kayıpla ve daha verimli bir şekilde enerji aktarımı sağlanır. • Büyük ölçekli enerji üretimi, iletimi ve dağıtımı için kullanılır. Enerji iletiminin çok fazlı yapılması, tek fazlı hatlara göre daha ucuzdur. Aynı gücün çok fazlı olarak iletilmesinde, gerilim değeri artarken akım değeri düşeceğinden kayıplar azalır. Kullanılan iletkenin kesiti de küçülür. • Endüstriyel uygulamalar ve büyük güç gerektiren uygulamalar için oldukça yaygın kullanım alanı vardır. Örneğin, manyetik döner alan gerekli elektrik motorlarının çalıştırılması, ısıtma ve soğutma sistemleri, aydınlatma sistemleri ve daha birçok uygulama için üç fazlı sistemler kullanılır. Özellikle elektrik motorlarında tek fazlı sistemlerinde tek fazlı olarak büyük bir güç çekildiğinde motorun momenti de değişeceğinden motorda titreşim/salınım olur. Eğer bu güç üç fazlı olarak üç parça halinde çekilirse motorun momenti daha düzgün olup, titreşimleri (salınımları) en az olur. Bu yüzden büyük güçlü motorlar üç fazlı olarak üretilirler. • Daha az kablo kesiti kullanımı ve daha küçük boyutlu elektrik motorları gibi diğer bileşenlerin kullanılmasına da olanak tanır. Bu da maliyetleri düşürür. • Aynı boyuttaki üç fazlı sistemler, bir fazlı sisteme göre daha büyük güç verir.

Bu konu tamamen elektrik üreten alternatörün (generatörün) devir sayısıyla alakalıdır. Alternatörün rotor kısmının kaç rpm ile döneceğine göre alternatif akım frekansında elektrik enerjisi üretilmektedir. İki kutuplu bir alternatörün rotorunu 3000 rpm ile döndürüldüğünde oluşacak alternatif 50 Hz, 3600 rpm ile döndürüldüğünde 60 Hz alternatif akım elde edilmektedir. 19. Yüzyılda Amerika’da GE firmasınında elektrik üretimine göre 60 Hz daha uygun kabul edilirken, Avrupa’da Alman AEG firması 50 Hz olarak kabul etti. Bu kabuller, elektrik üretiminde farklı tip alternatörlerle hem düşük hem de yüksek frekansta elektrik enerjisi deneylerinin uzun süre uğraşılar sonucunda elde edilmiştir. o dönemden beri bu iki frekansta enterkonnekte şebekeler oluşturulduğu için tüm kullanıcılar bu sisteme uygun şekilde üretim ve bağlantı yapmaktadır. 60 Hz ile 50 Hz arasında pek bir fark yoktur. Hatta en iyi frekansın ne kadar olduğu da uygulamaya bağlıdır. Örneğin şebekeden bağımsız gemilerde veya uçaklarda 400 Hz gibi yüksek frekansta alternatif akım daha uygun olmaktadır.

Evet yapılabilir. Bu tip enerji iletim hatlarına HVDC (high voltage direct current) hatlar olarak adlandırılır. Özellikle belirli bir mesafeden sonra (bu değer yaklaşık tek seferde 500 km ve üzeri) DC güç ile enerjiyi taşımak daha az maliyetli oluyor. DC ile enerjiyi taşımanın deri etkisi ile güç kaybının daha az olması, kablo kapasitesinden daha çok yararlanabilme, daha az elektromanyetik dalga yayma gibi avantajları vardır. Ancak yüksek güçlerde AC/DC dönüşümü için güç elektroniği devreleri gereksinimi, sistemde harmonik oluşturmaları, kontrol sisteminin daha karmaşık olması gibi dezavantajları da mevcuttur. O yüzden tek seferde 500 km ve altındaki iletim hatları AC güçte iletilmeli, üzerinde ise DC olarak iletilmesinde özellikle maliyet açısından büyük avantajları vardır.

Evet patlayabilir. Transformatörlerin patlaması ender bir durumdur. Özellikle kısa devre arızasında veya yıldırım gibi anlık yüksek gerilim temasında sargılarından toprağa yüksek derecede bir akım akar. Bu yüksek akım nedeniyle trafo yağı aşırı derecede ısınır. Bu durum belli bir değerden de fazla olursa, genleşen yağın kazanın dalga duvarlarına yaptığı basınç trafoyu patlatabilir.

Elektrik devrelerinde koruma yaparken otomatik sigortalar ve kaçak akım röleleri birlikte kullanılır. Bunun nedeni her türlü korumayı sağlayarak konutta, fabrikada, ticari işletmelerde, ofislerde can ve mal güvenliğini sağlamaktır. Her ikisi de devrede akımı keser ancak farklı ölçütleri baz alarak koruma işlemini gerçekleştirir. Otomatik sigortalar, kendi nominal akım değerinin üzerine çıktığında veya kısa devre akımı oluştuğunda devre akımını keser. Ancak kaçak akım röleleri, etiket değerinde bir akım değeri yazsa bile, bu değer kaçak akım rölesinin koruma yaptığı değer değildir. Örneğin 4 kutuplu 30 mA ve 40 A değerinde bir kaçak akım rölesi düşünelim. Devrede sadece 30 mA’lik bir kaçak akım oluşursa devreyi keserek koruma yapacaktır. Devre akımı 40 Amperi geçerse akımı kesmez. Bu yüzden kaçak akım rölesinin etiket değerinde yazan 40 A değeri ana kontaklarının dayanabileceği nominal akım değeridir. Ancak ana akım 40 Amperin üzerine çıktığında otomatik sigortalar devreyi koruyacaktır. Bundan dolayı kaçak akım röleleri ve otomatik sigortalar birlikte kullanılmaktadır.

Şebekede reaktif güç kompanzasyonu yapılarak maksimum düzeyde aktif güce ulaşılır. Görünür güç (kVA) sabit kalırken, reaktif güç azalır (kVAr), dolayısıyla aktif güç (kW) artar. Burada yararlı güç aktif güçtür. Reaktif güç ne kadar azalırsa trafoların güç kapasitelerinin verimli kullanımı da o kadar artar. Aynı zamanda kumanda ve koruma elemanlarının kapasiteleri ve kablo kesitleri daha da küçülür. Böylece işletmeler daha az maliyetle daha verimli elektrik enerjisi kullanımına sahip olmaktadır. Kompanzasyonun diğer bir avantajı da tüketicinin enerji kalitesini yükselmesidir.

• Trafoların güçleri birbirine eşit ya da üçte bir oranı geçmeyecek şekilde birbirine yakın olmalıdır. • Trafoların primer ve sekonder gerilimleri aynı olmalıdır. • Trafoların kısa devre gerilim (%Uk) değerleri birbirlerine eşit olmalıdır. • Trafoların çalışma frekansları birbirine eşit olmalıdır. • Trafoların kısa devre empedansları arasındaki fark en fazla %10 olmalıdır. • Trafoların vektör grupları ve aynı fazlar arasındaki faz açısı aynı olmalıdır. • Trafoların polariteleri birbirine eşit olmalıdır. • Trafoların dönüştürme oranı birbirine eşit olmalıdır.

Bu soru daha çok evleri yüksek gerilim enerji nakil hatlarına daha yakın yerde olan insanların sorduğu bir sorudur. Üzerinden akım geçen her iletken etrafına elektrik alan ve manyetik alan yayar. Yüksek gerilim iletim hatlarında ise bu parametreler daha yüksek değerdedir. Öncelikle enerji nakil hattı projeleri yapılırken, emniyet mesafelerine göre dizayn edilir. Ancak direğin yapıldığı yer, direk yapıldıktan sonra imara açıldığı için konut projeleri yapılırken bu emniyet mesafelerine veya insan sağlığı konusuna dikkat edilmediği durumlar meydana gelmektedir. Direğin üzerinde bulunan yüksek gerilim iletkeninden başlayarak etrafına doğru elektrik alan ve elektromanyetik alanın etkisi mesafe uzadıkça azalmaktadır. Bu hatların 600 metre ve daha yakınında yaşayan insanların sürekli elektrik alana ve manyetik alana maruz kaldığı durumlarında yapılan araştırmalarda, insanların hastalığa yakalanma oranlarının arttığı görülmüştür. Ancak bu konu ile ilgili herhangi bir tıbbi bilimsel çalışma ve kanıt bulunmamaktadır. Çünkü elektrik ve manyetik alanın etkisi belki uzun yıllar boyunca maruz kalınıp, insanın ileriki yaşlarında ortaya çıkıyorsa ise hastalığın sırf bu nedenden bilimsel açıdan kanıtlaması zor bir durumdur. Tercih olarak yüksek gerilim enerji nakil hatlarının çok yakınlarında yaşanmaması önerilmektedir.

Trafo merkezlerinin bakım-onarım durumlarında beslediği bölge, bakım sırasında enerjisiz kalmaması için geçici olarak mobil trafo merkezleri ile beslenebilir. Mobil trafo merkezleri sadece geçici enerji ihtiyaçlarında değil, hızlı enerji ihtiyacı artışlarında da şebekesi kapasitesini artırmak için kullanılmaktadır. Örneğin bir bölgeye göç dalgası yaşandığında veya nüfusu hızla arttığında o bölgeyi besleyen transformatör merkezinin gücü artık yeterli olmayabilir. Bu durumda ek enerji desteği olarak mobil trafo merkezleri kullanılabilmektedir. Uzun süreli, ciddi enerji kesintilerinde ve trafo arızalarında mobil trafo merkezi kullanılması önerilmektedir. Aynı zamanda doğal afet veya trafo merkezinde meydana gelebilecek herhangi bir arıza sebebiyle enerjisiz kalan bölge geçici olarak mobil trafo merkezleri ile beslenebilir ve bölgenin geçici enerji ihtiyacı giderilebilir. Bir ülkede savaş durumu söz konusu olabilir. Havadan yağan bombalar, füzeler, düşen uçaklar vb. durumlar nedeniyle bölgedeki hastaneler, üretim santralleri, fabrikalar, askeri bölgeler, trafo merkezleri zarar görebilir. Savaş bölgesinde, ilk hedef alınan noktalardan biri transformatör merkezleridir. Savaş durumlarında da mobil trafo merkezleri enerji ihtiyaçlarında en çok talep edilen ürünler arasında yer alır.

Elektrik makinelerinin plakalarında çıkış güçleri yazar. Generatörler veya başka bir değişte alternatörler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Yani çıkış enerjisi, elektrik enerjisidir. Trafolar da elektrik enerjisini, yine bir elektrik enerjisine çevirir (sistemin gerilim değerini değiştirerek). Yani generatörler (alternatörler) ve trafoların çıkış enerjisi, elektrik enerjisi olduğu için plakalarında üç faz görünür güç kVA olarak ifade edilir. Elektrik motorları ise elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Yani çıkış enerjisi mekanik enerjidir. Bu yüzden plakalarında çıkış gücü kW birimiyle ifade edilir.

50 Hz transformatöre 60 Hz elektrik enerjisi verilirse trafo çalışır fakat aynı verimde kalmaz. Çünkü transformatörün nüve yapısından dolayı kayıpları yükselir, ısınma artar, tam güçte çalışmaz (örnek olarak trafo gücü 50 Hz'de 3500 kVA ise 60 Hz enerji verilirse 3000 kVA olarak kullanılabilir.)