Akım Trafosu

Akım transformatörleri büyük akımları, dönüştürme oranına göre 0 ila 5A arasında değere dönüştürerek elektronik ortamda kullanılmasını sağlar. Örneğin bir güç transformatörü şebekeden 600A çekiyorsa, bu değeri okumak için 600A akıma dayanıklı elektronik koruma rölesi imal edilmelidir. Böyle bir röle hem güvenlik riski yüksek, hemde boyut bakımından çok büyük olacağından akım transformatörleri sayesinde bu tip yüksek akımlar küçültülüp elektronik ortamda kullanılması sağlanıyor.

Akım-Trafosu

 

Akım trafosunda, yükün çektiği yüksek akımın geçtiği bir adet primer sargı, primer akımını sekonder sargısına aktarmak için demir nüve ve primerden geçen akımı küçültüp koruma rölelerine ve ölçü cihazlarına gönderen sekonder sargı mevcuttur. Akım trafolarının yapısı aşağıdaki gibidir;

akım-trafosu

Akım trafolarında P1 ve P2 uçları primer bağlantı noktalarını, S1 ve S2 uçları sekonder bağlantı noktalarını temsil eder. Bazı akım trafolarında primer bağlantı noktasını P1 ve P2 yerine “K” ve “L” (büyük harf), sekonder bağlantı noktalarını S1 ve S2 yerine “k” ve “l” (küçük harf) harfleri kullanılmaktadır.

Akım trafolarının şematik gösterimi aşağıdaki gibidir;

Akım Trafosu Şematik Gösterim

Bazı akım trafolarında kendine özgü primer sargı bulunmaz. Bu tip akım trafolarına bara tipi akım trafosu denir. Bara tipi akım trafoları yalnızca sekonder sargıdan oluşur. Primer sargı ise sekonder gövde içerisinden geçirilip yüke bağlanan kablo ya da baradan oluşturulur.

Bara Tipi Akım Trafosu

Primer sargı iletkeni baraya en yakın kesitter imal edilir ve doğrudan yüke seri bağlanır, sekonder sargı ise ölçü cihazına ya da koruma rölesine seri bağlanır. Primer ve sekonder sargı arasında demir nüve haricinde elektriksel herhangi bir bağlantı bulunmaz.

Akım transformatörlerinde primer sargı kalın kesitli ve az spir sayılı, sekonder sargı ise ince kesitli, çok spir sayılı olarak imal edilmektedir. Primer sargı ile sekonder sargı birbirine zıt yönde sarılmıştır.

Spir sayısını “N” ile gösterecek olursak;

Primer spir sayısı (Np) ile Sekonder spir sayısı (Ns)’ın, Primer akımı (Ip) ile Sekonder akımı (Is) arasındaki ilişki;

Ip x Np = Is x Ns ya da Ip/Is = Ns/Np oranına eşittir.

Ip/Is aynı zamanda akım trafosu dönüştürme oranını verir.

Akım transformatörleri ölçü ve koruma transformatörleri olmak üzere 2 farklı şekilde imal edilirler. Koruma amaçlı akım trafoları daha çok, yüksek gerilim koruma sistemlerinde kullanılmaktadır. Ölçü akım trafolarını ise hem alçak hem de yüksek gerilim ölçü sistemlerinde kullanıldığını görürüz.  Ölçü ve koruma akım transformatörlerini ayırt etmek için Class denilen doğruluk sınıfı değeri verilmektedir. Buna göre ölçü transformatörlerinde Class değeri genelde 0.1, 0.2, 0.2s, 0.5, 0.5s ve 1 değerindedir. Koruma akım transformatörlerinde ise Class değeri 5P ve 10P olarak verilmektedir. Sınıfına göre akım trafoları doğruluk yüzdesi aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Yukarıdaki tabloda belirtilen class değerleri ölçü amaçlı kullanılan akım trafoları içindir. Aşağıdaki tabloda ise koruma amaçlı kullanılan akım trafolarının clas değerleri ve doğruluk oranları mevcuttur.

Ölçü ve koruma akım transformatörleri arasındaki bir başka fark ise, koruma akım transformatörlerinin doyma sınırı daha yüksektir. Ölçü transformatörlerinde doyma katsayısı n<5 iken, koruma transformatörlerinde doyma katsayısı n>10’dur. Doyma katsayısı, maksimum primer akımı ile çarpılır ve çıkan sonuç doyma akımını verir. Doyma akımı demir nüve üzerinde oluşabilecek maksimum manyetik akı ile alakalıdır. Eğer demir nüve doyum noktasına ulaştıysa, primer akımı ne kadar yükselirse yükselsin, sekonder akımı sabit kalır.

Akım Trafosu Doyma ve Doğruluk Grafiği

Peki akım trafoları nasıl çalışır şimdi de bunu inceleyelim.

Akım trafolarının primer sargısından geçen akım, demir nüve üzerinde bir manyetik alan oluşturur. Oluşan bu manyetik alan sekonder sargılarını keserek, sekonder sargılarında bir gerilim indükler.

Akım trafoları primer sargısından geçen akımı dönüştürme oranına göre 0 ila 5 amper arası değere dönüştürür. Bu dönüştürme işlemi az önce bahsettiğimiz üzere Ip/Is oranına eşittir. Örneğin 600/5 değerindeki akım trafosu dönüştürme oranı 600/5 = 120’dir. Bu akım transformatörünün primer sargısından 600A akım geçtiğinde sekonder sargısından 600/120 = 5A akım verir demektir. Eğer 600/5 değerindeki akım trafosunun primerinden 480A akım geçerse sekonder sargısı 480/120 = 4A akım verir. Yani primer akımını dönüştürme oranına bölersek sekonderden alacağımız akımı buluruz. Ya da tam tersi olarak, sekonder sargısındaki akımı dönüştürme oranı ile çarparsak, primer akımını elde ederiz.

Akım trafolarında pirimer sargı yüke seri bağlandığı gibi, sekonder sargı da ölçü ve koruma cihazlarına seri bağlanır. Ayrıca sekonder sargıda polarite olmayan uçlar topraklanır. Polarite tayini basit bir yöntem ile yapılabilir. Eğer pirimer sargısına enerji P1 girişinden giriyorsa, sekonder polarite olan uç S1 ucudur. S2 ucunda polarite olmadığı için topraklanır.

Yine bir başka dikkat edilmesi gereken konu ise, akım trafolarında kullanılmayan sekonder uçları kısadevre edilmelidir. Eğer sekonder uçları kısadevre edilmezse, demir nüve üzerindeki manyetik akı yoğunluğu artar, bu durumda akım trafosu yükseltici trafo gibi çalışmaya başlar ve akım trafosuna zarar verir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir