Yük Altında Çalışan Tek-Fazlı Transformatörlerin Demir ve Bakır Kayıplarının İzlenmesi

Abstract

Transformatörlerin termal özellikleri, yüklenebilme sınırlarını ve ömürlerini belirleyen önemli değişkenleri içerir. Bu değişkenler arasında transformatörlerin sargı sıcaklığı en önemli değişkendir. Sargı sıcaklığının değeri transformatörün içyapısındaki kayıpların neticesinde açığa çıkan ısı enerjinin miktarı ile dış ortama atılan ısı enerjisi miktarı arasındaki denge tarafından belirlenir. Bu noktada transformatörlerin gerçek zamanlı çalışmaları esnasındaki güç kayıplarının iç sıcaklığa önemli etkisinin olduğu anlaşılır. Bu kayıplar demir ve bakır kayıpları olmak üzere iki alt gruba ayrılır. Her iki kayıp türünün sargı sıcaklığına ve özellikle en sıcak nokta sıcaklığına olan etkisi farklı orandadır. Bu yüzden transformatör sıcaklık hesaplamalarında kullanılan termal modellerin hemen hemen hepsinde her iki kayıp türü farklı oranlarda dikkate alınır. Bu yüzden demir ve bakır kayıplarının ayrı ayrı hesaplanabilmesi termal modellerin doğruluğu bakımından önemli bir avantaj sunar. Bu çalışmada, bu yüzden, gerçek zamanlı transformatör verileri kullanılarak kayıpların nasıl hesaplanabileceği üzerine bir yöntem verilmiştir. Yöntem tek-fazlı transformatörün primer ve sekonder tarafı gerilimlerini ve akımlarını kullanmaktadır. Yöntemin matematiksel eşitlikleri transformatörlerin T-eşdeğer devresi kullanılarak elde edilmiştir. Burada, önerilen yöntemin öncelikle matematiksel temelleri verilmiştir. Sonrasında ise yöntemin hem Matlab/Simulink ortamında yapılmış olan benzetimler ile hem de bir 5 kVA gücüne sahip transformatör üzerinde yapılan deneysel çalışmaları ile yapılmış olan inceleme sonuçları verilmiştir. Sonuçlar kayıpların önerilen yöntem ile oldukça hassas bir şekilde elde edilebildiğini göstermektedir. Hesaplamaların harmonikli koşullarda da geçerli olması ve gerçek zamanlı veriler ile yapılıyor olması önemli iki avantajdır.

Experimental Investigation of the Variation of Power and Iron-Copper Losses in the Loaded Operation of the Transformer

“…Although mathematical expressions have been developed to include hysteresis and eddy current losses in the calculations, the experimentally measured core losses are greater than the value obtained by the calculations [10]. It is accepted that while iron losses are directly proportional to the square of the voltage value, copper losses are proportional to the square of the winding current [11].…”