Üç sargılı bir transformatör, tek bir ortak çekirdek üzerinde elektriksel olarak birbirinden ayrı üç sargıya sahiptir: bir birincil sargı ve iki ikincil sargı (ya da ünitenin kullanım şekline bağlı olarak birbirine bağlı üç sargı). Bu transformatörler, bir ünitenin aynı anda iki farklı gerilim sistemini besleyebilmesi veya ana güç aktarımı yapmayan ancak üniteyi elektriksel olarak stabilize eden üçüncü bir “üçüncül” sargıya sahip olabilmesi nedeniyle trafo merkezlerinde ve büyük endüstriyel tesislerde standart olarak kullanılır. Bu kılavuz, üç sargılı transformatörlerin sıradan iki sargılı ünitelerden ne açıdan farklı olduğunu, sargıların çekirdek üzerinde nasıl düzenlendiğini, üç sargının nominal güçlerinin neden eşit olmadığını ve bir transformatör seçerken veya özelliklerini belirlerken nelere dikkat edilmesi gerektiğini açıklamaktadır.
En yaygın konfigürasyonda, üç sargılı bir transformatör, bir birincil sargısını yüksek gerilim şebekesine bağlar ve farklı gerilim seviyelerindeki iki ikincil sargısı aracılığıyla güç sağlar. Örneğin, tipik bir trafo merkezi transformatörü, 110 kV'luk bir birincil sargıya ve 35 kV ile 10 kV'luk ikincil sargılara sahip olabilir; bu transformatör, aynı üniteden hem dağıtım şebekesine hem de yerel yüke besleme sağlar. Transformatör sargılarının gücü nasıl aktardığına dair temel bilgiler size yeni geliyorsa, şu makalemizle başlayın: transformatör bobinlerine ilişkin kapsamlı kılavuz okumaya devam etmeden önce. Her sargının kendine ait terminalleri, kademe değiştirici bağlantısı ve koruma ayarları vardır; bu sayede üç devre bağımsız olarak yüklenebilir ve yönetilebilir.
Üç sargının tümü aynı manyetik çekirdek üzerinde yer aldığı için, manyetik akı her bir sargıyı birbirine bağlar. Bu bağlantı, transformatörün hem kullanışlılığının hem de karmaşıklığının kaynağıdır: Bir sekonder sargının çektiği akım, ortak çekirdek aracılığıyla diğer sekonder sargının gerilimini ve akımını etkiler; ayrıca, tek tek sargı çiftleri arasındaki kaçak reaktanslar, ünitenin kısa devre ve ani yük değişimi koşullarında nasıl davranacağını belirler.
Mühendisler, üç farklı nedenden ötürü üçüncü bir sargı eklerler; bir ünitenin isim levhasını veya test raporunu yorumlamaya çalışmadan önce, o ünitenin hangi işlevi yerine getirdiğini bilmek önemlidir.
En doğrudan kullanım şekli: Hem orta gerilim motorları (örneğin 6 kV) hem de alçak gerilim dağıtım şebekesi (400 V) bulunan bir tesis, iki ayrı transformatör yerine iki sekonder sargısı olan tek bir transformatörden beslenebilir. Bu, daha karmaşık koruma sistemleri ve biraz daha yüksek arıza akımları pahasına, ilk maliyet, yer kaplaması ve kayıplarda tasarruf sağlar.
Üçüncü sargı delta (Δ) bağlantısıyla bağlandığında, sıfır dizisi akımlarının ve harmoniklerin ünite içinde dolaşması için düşük empedanslı bir yol sağlar. Bu, ana sargıların nötr noktasını kararlı tutar, çıkış gerilimindeki üçüncü harmonik bozulmayı azaltır ve dengesiz yükler altında transformatörün davranışını iyileştirir. Bu delta bağlantılı üçüncül sargı, kendisine herhangi bir harici yük bağlanmamış olsa bile genellikle dengeleyici sargı olarak adlandırılır.
Aynı trafo merkezi ortamında ölçüm transformatörlerinin nasıl davrandığına dair daha fazla bilgi için, lütfen Trafo merkezindeki akım transformatörü kılavuzu.
Üçüncül sargı, istasyon yardımcı sistemlerine — soğutma fanları, aydınlatma, akü şarj cihazları — güç sağlayabilir veya aksi takdirde ayrı bir transformatöre ihtiyaç duyacak olan şönt reaktörleri, kondansatör bankaları veya senkron kompansatör gibi harici ekipmanlara bağlanabilir. Büyük güç transformatörlerinde üçüncül sargı, genellikle birincil sargı değerinin sadece –30'u kadar bir değerle derecelendirilir; bu da bu yardımcı görev için tam olarak yeterlidir.
Çekirdek gövdesi üzerindeki sargıların fiziksel sıralaması rastgele değildir; bu sıralama, kaçak reaktansı, mekanik kuvvetleri ve yalıtım gerilimini kontrol etmek amacıyla belirlenir. Çoğu üç sargılı güç transformatöründe kullanılan standart eşmerkezli düzenlemede, çekirdekten dışa doğru katmanlar şu şekilde sıralanır: alçak gerilim sargısı → orta gerilim sargısı → yüksek gerilim sargısı (ya da bazı tasarımlarda iki ikincil devre arasında birincil devre).
Alçak gerilim sargısını çekirdeğe en yakın konuma yerleştirmek, en iyi soğutmayı ve toprağa en kısa yalıtım yolunu sağlar. Yüksek gerilim sargısı, çekirdekten en uzak, en dışta yer alır; çünkü toprağa ve diğer sargılara karşı en yüksek gerilime dayanması gerekir. Üçüncü sargı ise bu ikisinin arasına yerleştirilir ve diğer ikisine göre konumu, her bir sargı çifti arasında görülen kaçak reaktansı belirler.
Tek bir empedans değerine sahip iki sargılı bir transformatörün aksine, üç sargılı bir ünite şu şekilde tanımlanır: üç kısa devre empedansı: Z12, 1. ve 2. sargılar arasında; Z13, 1. ve 3. sargılar arasında; Z23 ise 2. ve 3. sargılar arasındadır. Bu değerler, her seferinde bir çift sargıyı kısa devre yaparak ölçülür ve genellikle ortak bir baz üzerinden yüzde olarak ifade edilir. Sargılar arasındaki fiziksel mesafe bu değerleri belirler: birbirine yakın yerleştirilmiş sargılar arasında sızıntı reaktansı düşükken, birbirinden uzak sargı çiftleri arasında reaktans yüksektir. Dolayısıyla bu düzenleme, herhangi iki sargı arasında ne kadar arıza akımı akabileceğini ve yük transferi sırasında gerilimin bir sekonderden diğerine nasıl düştüğünü doğrudan kontrol eder.
Üç sargı tek bir çekirdeği paylaştığı için, kısa devre kuvvetleri her sargıya aynı anda etki eder. 10 kV sekonder sargısındaki bir arıza, hem primer hem de 35 kV sargısında akım oluşmasına neden olur ve mekanik kuvvetler akımın karesiyle orantılıdır. Bu nedenle, üç sargılı transformatörler, eşdeğer iki sargılı bir üniteye kıyasla daha güçlü desteklere ihtiyaç duyar; bu da, teknik şartnamede arıza geçirme değerlerine özellikle dikkat edilmesi gereken nedenlerden biridir.
İki sargılı bir transformatörde, birincil ve ikincil sargıların VA değerleri (kayıplar hariç) birbirine eşittir. Üç sargılı bir transformatörde ise bunlar kasıtlı olarak eşleşmez. Bunun nedeni güç akışıdır. Birincil sargının nominal değeri 60 MVA ise, orta gerilim ikincil sargısı üzerinden 40 MVA ve alçak gerilim ikincil sargısı üzerinden 20 MVA besleyebilir. Birincil devrenin nominal değeri, aynı anda besleyebileceği ikincil devre güçlerinin toplamıdır; bu nedenle, “60/40/20 MVA” gibi tip plakaları görmek yaygındır.
Üçüncül sargı ise genellikle bundan da çok daha küçüktür. Stabilizasyon amaçlı delta sargısı harici yük taşımaz ve genellikle en büyük sargının sadece üçte biri kadar bir nominal değere sahiptir. Üçüncül sargıyı nominal değerinin üzerinde yüklemeye çalışmak veya tüm sargıların eşit olduğunu varsaymak klasik bir teknik özellik hatasıdır — tek bir MVA değerinin tüm sargılar için geçerli olduğunu varsaymak yerine, daima tip plakasında belirtilen üç ayrı nominal değeri okuyun.
| Sargı | Ortalama puan | Görev | Bağlantı |
|---|---|---|---|
| Birincil (HV) | En büyük (örn. 60 MVA) | Şebekeden elektrik alır | Nötr bağlantılı veya delta bağlantılı yıldız (YN) |
| Orta (MV) | Orta (örn. 40 MVA) | Önemli bir dağıtım hattına besleme sağlar | Sistem topraklama gereksinimlerine göre yıldız veya üçgen bağlantı |
| Üçüncül (LV) | En küçük (örneğin, 20 MVA veya daha az) | İkinci yük veriyolu, yardımcı devreler veya dengeleyici delta | Harmonik/sıfır dizisi kontrolü için Delta (d) |
Bir sekonder sargısındaki yük değişiklikleri, diğer sekonder sargısının gerilimini etkiler; çünkü her ikisi de primer sargı aracılığıyla manyetik olarak birbirine bağlıdır. Uygulamada bu etkileşim, kaçak reaktansları tarafından belirlenir: iki sekonder sargı arasındaki reaktans ne kadar büyükse (üç empedans setindeki Z23), biri ağır yük altındayken diğer sekonder sargıda voltaj düşüşü o kadar şiddetli olur. Bu davranış, bir veriyolundaki sürücüler veya UPS sistemleri gibi gerilime duyarlı yükler için önemlidir; diğer veriyolu ise motor çalıştırma dalgalanmalarını taşır.
Sıkı gerilim kontrolünün gerekli olduğu durumlarda, ünite birincil sargıda (veya orta gerilim sargısında) bir yük altında kademe değiştirici ile donatılmıştır. Kademe değiştirici, kontrol edilen sargının gerilimini düzenler; diğer sargılar ise dönüş oranlarına yaklaşık olarak orantılı bir şekilde bu değeri takip eder. Hangi sargının “düzenlenen” sargı olacağının belirlenmesi, transformatör üretilmeden önce sistem gereksinimlerine uygun olması gereken bir tasarım kararıdır; çünkü kademe değiştiricinin daha sonra eklenmesi pratik değildir.
Uygulama, sabit iki gerilimli besleme yerine değişken bir besleme olduğunda, örneğin TDGC2J serisi daha basit bir seçenek olabilir.
Bu rollerden her birinde mühendislik sorusu aynıdır: Tesisin tek bir çekirdekten iki bağımsız çıkış gerilimine gerçekten ihtiyacı var mı, yoksa ayrı iki sargılı transformatörler daha basit ve daha güvenilir olmaz mı? Her iki yük de aynı tesiste bulunduğunda üç sargılı üniteler yer ve maliyet tasarrufu sağlar, ancak riski tek bir varlıkta yoğunlaştırır — tek bir üç sargılı transformatörün arızalanması, her iki gerilim sistemini de aynı anda devre dışı bırakır.
Üç sargılı bir transformatörün özelliklerini belirlerken veya devreye alırken, teslim almadan önce aşağıdakileri doğrulayın:
Üç sargılı transformatör, iki gerilim sistemini beslemek, şebeke nötrünü dengelemek veya yardımcı yükleri beslemek için tek çekirdekli bir çözümdür; ancak basitliği, daha karmaşık bir elektriksel yapıya feda eder. Bu transformatörü tanımlayan üç sayı, sargı çiftleri arasındaki üç kısa devre empedansıdır ve tip plakasında belirtilen üç değer nadiren eşittir. Bir transformatör seçmeden önce, sargı düzenini ve bağlantı grubunu, her bir sargının MVA değerlerini, üçüncül sargının gerçek görevini ve arıza geçirme kapasitesini doğrulayın. Daha geniş transformatör teknolojileri ailesi ve her birinin bir uygulamaya nasıl uygun olduğu hakkında bilgi almak için transformatör bilgi merkezi ya da yükleme şemanızla birlikte doğrudan mühendislik ekibine danışın.
Tek bir birincil sargıdan iki bağımsız çıkış gerilimi sağlar (örneğin, 35 kV ve 10 kV baralara besleme yapan 110 kV giriş) veya bir trafo merkezinde yardımcı besleme, harmonik kontrolü ya da nötr stabilizasyonu için üçüncül bir sargı barındırır.
Üçüncü sargı genellikle üçüncül sargı olarak adlandırılır. Delta bağlantılı olduğunda ve dış yükü çok az olduğunda ya da hiç olmadığında, sıfır dizili ve üçüncü harmonik akımların dolaşması için bir yol sağladığı için dengeleyici sargı olarak adlandırılır.
Delta-terciyer bağlantı, sıfır dizisi akımları ve üçüncü harmonikler için kapalı bir yol sağlar; bu da diğer sargıların yıldız bağlantılı nötr uçlarını dengeler ve dengesiz koşullarda daha temiz bir çıkış dalga formu oluşturur.
Çünkü her bir sargı farklı bir amaca hizmet eder ve güç akışı iki ikincil sargı arasında bölünür. Birincil sargının nominal değeri, sağlayabileceği maksimum eşzamanlı güce eşittir; üçüncül sargı ise yalnızca dengeleme veya yardımcı görevleri üstlendiğinde çok daha küçük bir değer alabilir.
Her seferinde bir sargı çiftini kısa devre yaparak ve üçüncü sargıya besleme uygulayarak üç kısa devre empedansını — Z12, Z13, Z23 — ölçersiniz. Bu üç değer bir araya geldiğinde, herhangi iki sargı arasındaki gerilim davranışını tam olarak tanımlar.
Evet. Toplam birincil güç, birincil nominal değeri aşmadığı sürece, iki ikincil devre kendi nominal değerleri dahilinde bağımsız olarak yüklenebilir. Bununla birlikte, bir ikincil devredeki yük değişiklikleri, ortak çekirdek aracılığıyla diğer ikincil devrede küçük gerilim değişikliklerine neden olur.
Teoriyi okumak yerine bir ünite seçmek istiyorsanız, buradan başlayın. Bu modeller, üç sargılı transformatörler için en sık talep edilen kapasite aralıklarını kapsamaktadır ve her birinin teknik özelliklerine ve fiyat aralığına doğrudan bağlantı bulunmaktadır.
İhtiyacınız olan giriş gerilimini, çıkış gerilimini, fazı ve sürekli kVA değerini bize bildirirseniz, bir iş günü içinde size uygun modeli, fiyatı ve teslim süresini teyit edeceğiz. Standart dışı değerler ise şu şekilde ele alınır: OEM/ODM özel transformatör üretimi.
