Pzt-Cuma: 08:15 - 18:30

Sultan Orhan, 1176/2. Sk. No:3, 41400 Gebze/Kocaeli

Nasıl yardımcı olabiliriz?

Transformator İzolasyon

Hadi gelin sizlerle, transformator izolasyonuna derinlemesine bir bakış yapalım.

Elektriksel izolasyon, devreleri, ekipmanı ve insanları şoklardan ve kısa devrelerden korumak ve ayrıca doğru ölçümler yapmak için gereklidir. İzolasyon transformatörleri gitmenin bir yoludur.

Elektriksel izolasyon, devreleri, ekipmanı ve insanları şoklardan ve kısa devrelerden korumak için gereklidir.

 

Elektriksel izolasyon, devreleri, ekipmanı ve insanları şoklardan ve kısa devrelerden korumak ve doğru ölçümler yapmak için gereklidir. Galvanik izolasyon olarak da adlandırılan izolasyon, akımın akması için doğrudan iletim yolunun olmadığı anlamına gelir; fiziksel bir bağlantı yok. İzolasyon, elektromanyetik, kapasitif veya optik cihazlar kullanılarak gerçekleştirilebilir. Devreyi istenmeyen akımlardan fiziksel ve elektriksel olarak izole ederken, gerekli sinyallerin ve gücün ayrılmış devreler arasında iletilmesi gerekir. Sinyalleri aktarmak için transformatörler manyetik akı kullanır, kapasitif izolatörler diferansiyel voltaj kullanır ve optokuplörler boşluğu kapatmak için ışık kullanır. Bu makale, izolasyon transformatörlerinin kullanımını tartışmaktadır.

 

Neden İzolasyon ?

 

İzolasyon transformatörleri aşağıdaki amaçlar için kullanılır:
  *Kullanıcıları hatalı ekipmandan korumak
  *Güvenli ve doğru ölçümler sağlamak
  *Toprak döngülerinden kaçınmak
  *Elektrik sisteminin bir parçasını diğerinden fiziksel olarak ayırmak

İzolasyonun gerekli olduğu kurulumlara ve izolasyon transformatörü kullanılarak nasıl sağlanabileceğine bakalım:

Şekil 1., Z1 empedansı boyunca voltajı ölçmeye çalışarak, TP1 ve TP2 Test Noktalarında Z1 boyunca bir ölçümün nasıl alınabileceğini gösterir. TP1 ve TP2, jeneratör devresinin bir parçasıdır; jeneratör topraklaması, osiloskop topraklaması ve osiloskop prob topraklaması ortaktır. Osiloskop probunun kablo blendajı (toprak) osiloskobun şasisi aracılığıyla (bir ohmmetre ile doğrulayabilirsiniz) toprağa bağlanır. Osiloskop probu TP1’e ve osiloskop probu topraklaması gösterildiği gibi TP2’ye bağlıyken, Z2 kısa devre yapar Prob toprağı, toprağa alternatif bir yol sağladığında devrenin. Bu, 1) v1’in ölçümünün doğru olmadığı ve 2) Z2’nin akım sınırlayıcı empedans olması durumunda, Z1’den geçen akımın tehlikeli bir düzeye yükselebileceği ve devreye zarar verebileceği anlamına gelir. Zemin katta duran bir kişi,

Şekil 1 Test Noktasında Topraklama

Şekil 2 İzole Test Noktası

 

Şekil 2’deki devre bir izolasyon transformatörü kullanır. İzolasyon transformatöründen güç alan Z1 ve Z2 devresi artık jeneratör ve osiloskop ile topraklama paylaşmaz. Şimdi test probunun TP1’e bağlanması ve prob topraklamasının TP2’ye bağlanması bir devreyi tamamlamaz ve voltaj v1 doğru bir şekilde ölçülebilir. Yalıtılmış bir devre canlı bir devredir ve topraklanmış probları kullanırken, üzerinde çalıştığınız devrenin/devrelerin farkında olmanız ve probların izole devre içinde bir topraklama döngüsü oluşturacak şekilde bağlanmamış olmaları gerekir.

Sıhhi tesisatta, bazen bir bağlantı olmamasına rağmen soğuk su musluklarından sıcak su geldiğini duyarsınız. Su borusu bağlantılarında bir yerde, bir geçişin meydana geldiği ortak bir nokta vardı. Aynı şaşırtıcı sonuçlar, kasıtsız bir topraklamanın sunulduğu bir elektrik devresinde meydana gelebilir. Olmaması gerekiyordu ama ortak bir nokta ortaya çıktı. Devreyi bilmek, toprak olabilecek yerlerde izolasyon trafolarını kullanmak, güvenli çalışma prosedürlerini takip etmek, beklenmeyen sonuçları azaltmak için çalışır.

Bazen “izolasyon trafosu” terimi, AC yükselmelerini, geçici akımları ve gürültüyü izole eden, ancak topraklama bağlantısını koruyan transformatörlere uygulanır. Bu tip bir transformatör elektriksel izolasyon sağlamayacaktır. Kullanmakta olduğunuz transformatörün elektriksel olarak yalıtılmış çıkışlar sağladığını ve topraklama sağlamadığını doğrulamalısınız; birincil ve ikincil arasında süreklilik olmadığını kontrol edin. Transformatörde sargılar arası ekran varsa ekran toprağa bağlanmalıdır; ayrıca transformatör çerçevesini toprağa bağlamak da yaygın bir uygulamadır.

Test edilen ekipmana bir ayırma transformatörü ile güç verildiğinde, topraklaması (ekipman toprağı) topraklamadan ayrılır; transformatör, test edilen cihazı ortak besleme toprağından izole eder. Ekipman üzerinde çalışan (toprakta duran) bir kişi, devre ile temas etmesi durumunda yanlışlıkla toprağa bir yol sağlayamaz. Bu, kurulumu kullanıcılar için daha güvenli hale getirerek şok olasılığını ortadan kaldırır. Kazayla devrenin canlı bir kısmına dokunurlarsa, topraklama ile iletken bir bağlantı olmaz.

Topraklama hatası devre kesicisi (GFCI) prizleri “kod” haline gelmeden önce, tüketici ürünleri izolasyon transformatörlerini içeriyordu ve otellerde izolasyon transformatörü içeren “sadece jilet” prizleri vardı. Sadece tıraş makinesi soketi, bir tıraş makinesi suya düştüğünde veya birisi onu tutarken iletken bir yüzeye (ıslak musluk gibi) dokunduğunda koruma sağladı. Soketteki izolasyon trafosu, kullanıcının vücudundan akım geçmesini engelledi.

Bir elektrik sisteminin bölümlerini fiziksel olarak ayırmak için bir izolasyon transformatörü de kullanılabilir. Gerilimlerin 30.000 V’un üzerinde olabileceği yüksek gerilim hatlarını ölçmeye çalışmak tehlikeli olur. Bir ölçüm cihazı bağlamaya çalışırken temas etme riskiniz olur. Tasarımın bir parçası olarak bir izolasyon transformatörü dahil edilerek voltaj, Şekil 3’te gösterildiği gibi sayaç aralığında daha düşük bir voltaja düşürülebilir.

Şekil 3 Yüksek Gerilim Hattını ölçmek için kullanılan Düşürücü Trafo

 

Bu durumda, bir düşürme izolasyon transformatörüne ihtiyaç vardır. Düşürme oranı aşağıdaki formülle belirlenir: 

Ep(vÖbents)Es(vÖbents)=NpNs

burada, Ep birincil voltajdır
           Es ikincil voltajdır
           Np birincildeki dönüş
           sayısıdır Ns ikincildeki dönüş sayısı

Not:NpNs=a, dönüşüm oranı.

Voltaj 30.000 volt olsaydı, = 300 olan bir düşürücü transformatör, güvenli bir şekilde ölçülebilen 100 voltluk bir voltaj verirdi.

 

İzolasyon Trafo Yapımı

Transformatörler, Şekil 4’te gösterildiği gibi, bir ferromanyetik malzeme çekirdeğini çevreleyen iki bobin olarak tanımlanabilir.

Şekil 4 Transformatör

 

Şematik gösterim, birincil ve ikincil bobinleri gösterir; elektrik kaynağı primere bağlanır, izole çıkış sekonderden alınır. Bobinler fiziksel olarak birbirinden ve çekirdekten ayrıdır. Michael Faraday ilk olarak elektromanyetizmayı araştıran deneyleri sırasında erken bir transformatör kullandı. Faraday, akım taşıyan bir telin, teli çevreleyen bir manyetik alanı indüklediğini ve iki ayrı tel, yumuşak demirden bir toroidin etrafına sarıldığında, birindeki akımın bir manyetik alanı indüklediğini ve değişen akı da sırayla bir voltaj indüklediğini buldu. başka. Şimdi karşılıklı indüksiyon olarak bilinen Faraday, aşağıdaki formüle göre değişen bir manyetik akı ile bir devrede bir elektromotor kuvvetin indüklendiğini keşfetmesiyle tanınır:    

E=-dΦBdt.    

Bazen bu, E’nin mutlak değeri kullanılarak gösterilir:|E|=dΦBdt. Elektromotor kuvveti gösteren negatif akıma karşıdır.

Faraday DC voltajı ile çalıştığı için elektromanyetik indüksiyonun etkisini ancak manyetik akı değişirken bir pil devrelere ilk kez bağlandığında veya bağlantısı kesildiğinde gördü. Primere bağlı AC gücüyle, değişen akım değişen bir manyetik alan yaratır, manyetik akı çekirdekte gerçekleştirilir ve bu da iki bobin arasında hiçbir elektrik yolu olmaksızın ikincil bir voltajı indükler. İki bobin arasındaki değişen manyetik akı tarafından sağlanan endüktif kuplaj, transformatör üzerinden iletişime izin verir. Bir transformatör tarafından indüklenen manyetik alan, sargıların dönüş sayısına/birim uzunluğuna, manyetik çekirdeğin geçirgenliğine ve akımın büyüklüğüne bağlıdır. İlk ticari olarak uygun transformatör, 1880’lerde George Westinghouse için çalışan William Stanley tarafından icat edildi.

İki ayrı bobinden oluşan ve topraklama kalkanı olmayan herhangi bir transformatör izolasyon sağlasa da izolasyon transformatörü terimi özellikle elektrik izolasyonu sağlamak amacıyla tasarlanmış transformatörler için geçerlidir; birincil amacı bir AC kaynağını devrelerden, cihazlardan ve ekipmandan izole etmektir. Bir izolasyon transformatörünün tasarımı, birincil ve ikincil sargıları birleştirebilecek her şeyi hesaba katar. Genellikle birincil ve ikincil bobinler arasında özel izolasyona sahiptirler ve sargılar arasında yüksek gerilime dayanacak şekilde belirtilirler. Güç hattı/geçici voltaj gürültüsü, bobinlerin kapasitans ve dirençli yolları aracılığıyla bağlanabildiğinden, izolasyon transformatörleri, ortak mod gürültüsünü azaltmak için ek özelliklere sahiptir (toprağa atıfta bulunulan hem sıcak hem de nötr kablolarda meydana gelir), enine mod gürültüsü (sıcak ve nötr teller arasında meydana gelen) ve elektromanyetik gürültü. DC sinyalleri, toprak döngülerinin neden olduğu parazitin yanı sıra transformatör tarafından engellenir. Hassas ekipman (bilgisayarlar veya ölçüm cihazları) için, sargılar arasındaki kapasitansı azaltmak için elektrostatik kalkanlar dahildir.

Güvenlik için kullanılan izolasyon trafoları genellikle 1:1 dönüş oranına sahiptir ve primer ve sekonder sargılardaki dönüş sayısı eşittir, ancak gerilimin de değiştirilmesi gerektiğinde yükseltici ve düşürücü izolasyon trafoları kullanılır. Bir izolasyon transformatörü seçerken, içerdiği özellikler, derecelendirmeler ve bunların nasıl oluşturuldukları için teknik özellikleri kontrol edin.

 

Özel Amaçlı İzolasyon Transformatörleri

İzolasyon transformatörleri, özel uygulamalar için geliştirilmiştir. Bazı örnekler şunlardır:
Darbe transformatörleri: dikdörtgen elektrik darbelerini iletmek için optimize edilmiştir ve dijital sinyaller için elektrik yalıtımı sağlar. Bunlar bilgisayar ağlarında kullanılır.

Austin transformatörleri: Arthur O. Austin tarafından icat edilen bunlar, anten yapılarında gördüğünüz hava trafiği engel lambalarına güç sağlar. Yalıtılmış değilse, anten direğindeki aydınlatma devresi, radyo frekansı enerjisini toprağa iletir. Bu transformatörler ayrıca binanın AC şebekesini kuleden tamamen izole eder.

Gösterge transformatörleri: sayaçlara hassas voltaj sağlamak ve kontrol devrelerini yüksek voltajlardan/akımlardan güvenli bir şekilde izole etmek için kullanılır. Transformatörün birincil sargısı, yüksek gerilim/akım devresine bağlanır ve sayaç, Şekil 3’te gösterilen bağlantılara çok benzer şekilde sekonder devreye bağlanır.

Not: Bazı transformatörler, sargıyı birincil ve ikincil bölümlere ayırmak için sargının farklı yerlerinde bulunan tek bir sargı ile yapılır. Otomatik transformatörler olarak bilinen bu cihazlar, tek sargı paylaşıldığı için izolasyon sağlamaz. İzolasyon transformatörlerinin ayrı bobinleri vardır, bobinler arasında fiziksel bağlantı yoktur, topraklama yoktur.

 

Her Zaman Güvenlik

 

İzolasyon transformatörleri, AC ekipmanı üzerinde çalışmayı daha güvenli hale getirir ve yanlışlıkla devreye giren kısa devrelere karşı koruma sağlayabilir. Karşılıklı indüksiyon prensibi üzerinde çalışarak, topraklama döngülerini kırmak ve kazayla temasın sorunlara neden olabileceği istenmeyen akım yollarını ortadan kaldırmak için kullanılırlar. Bir izolasyon transformatörü seçerken, gereksinimlerinize uygun derecelendirme ve özelliklere sahip birini seçin.

İzole devre hala canlı bir devredir! Bir izolasyon transformatörü kullanırken, ister test edilen üniteye ister bir osiloskopa veya başka bir ekipmana güç veriyor olsun, kullanılan toprak(lar)ı bilerek; tüm güvenlik önlemlerini alarak çalışma alanınızdaki ve devrenizdeki voltaj ve akımı kontrol etmek hala gereklidir!