Trafo (Transformatör) Nedir? Ne İşe Yarar ve Hangi Çeşitleri Vardır?

Trafo, diğer adıyla transformatör, elektrik enerjisini iki devre arasında elektromanyetik indüksiyon yoluyla, frekansı değiştirmeden gerilim ve akım seviyesini dönüştürerek aktaran elektrik makinesidir. Tek bir metal çekirdek (nüve) üzerine sarılmış primer ve sekonder sargılardan oluşur ve normal şartlarda mekanik bir hareket içermez. Yani trafo nedir ne işe yarar sorusunun en kısa cevabı; bir devredeki alternatif gerilimi başka bir gerilim seviyesine güvenli şekilde dönüştüren, elektrik enerjisini bir devreden diğerine manyetik alan üzerinden aktaran transformatördür.

Trafo çalışma prensibi, yani transformatör çalışma prensibi Faraday’ın elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır. Primer sargıya uygulanan alternatif gerilim, nüve üzerinde değişken bir manyetik akı oluşturur. Bu akı, aynı nüve üzerindeki sekonder sargıyı kestiğinde, sargı sayısı ile orantılı bir gerilim indüklenir. Böylece primer devre ile sekonder devre arasında metalik temas olmadan enerji transferi sağlanır. Transformatör formülü olarak bilinen temel ilişki; gerilim oranının sargı sayısı oranına yaklaşık eşit olmasıdır: V2/V1 ≈ N2/N1. Akımlar için de I2/I1 ≈ N1/N2 bağıntısı kullanılır. İdeal bir transformatörde giriş ve çıkış görünür gücü yaklaşık olarak eşittir (S1 ≈ S2 ≈ V × I); bu ifadeler transformatör güç formülü ve dönüştürme oranı hesaplarında kullanılır.

Transformatör hangi akımla çalışır sorusunun cevabı nettir: Klasik güç trafo ve transformatörler yalnızca alternatif akımla (AC) çalışacak şekilde tasarlanır. Primer sargıya doğru akım (DC) uygulanması, nüvenin mıknatıslanarak doygunluğa girmesine ve çok yüksek manyetik akı ile aşırı akım çekilmesine yol açar; bu durum transformatörün aşırı ısınmasına, sargı izolasyonunun bozulmasına ve ciddi arızalara neden olabilir. Bu yüzden "transformatör AC mi DC mi?" sorusunun cevabı, pratikte neredeyse her zaman AC’dir.

Trafo neden kullanılır sorusunun cevabı; kayıpları azaltmak, gerilim seviyesini uygun hale getirmek ve elektrik enerjisini güvenli taşımaktır. Trafo ile ne yapılır diye düşünürsek; iletim hatlarında gerilim yükseltilip akım düşürüldüğünde I²R kayıpları azalır, iletken kesitleri küçülür. Dağıtım ve tesis içinde ise gerilim tekrar düşürülerek, cihazların ve insanların güvenle çalışabileceği seviyelere getirilir. Trafo olmazsa ne olur? Elektrik enerjisini ne kilometrelerce uzaklıktaki şehirler arasında verimli şekilde taşıyabilir, ne de ev ve işyerlerinde 230/400 V gibi güvenli gerilim seviyelerine indirebilirdik. Yani modern elektrik şebekesinin omurgası, trafo ve transformatörlerdir.

Enerji sistemlerinde genellikle üretim santrallerinde gerilimi yükselten güç trafoları, iletim hatları boyunca gerilim seviyesini değiştiren ara trafolar ve yerleşim yerlerinde alçak gerilim seviyesine düşüren dağıtım trafoları kullanılır. Büyük sanayi tesisleri ise kendi trafo merkezlerinde OG’den AG’ye dönüşüm yapan trafo ve OG hücrelerine sahiptir. Bu merkezlerin sahadaki test, bakım ve onarım çalışmaları için Bursa YG/OG test, bakım ve onarım ile trafo bakım ve test hizmetleri birlikte planlanabilir.

Bir transformatörün temel bileşenleri; manyetik nüve, primer sargı, sekonder sargı, izolasyon malzemeleri, sargıları ve nüveyi koruyan tank veya gövde ve soğutma düzenekleridir. Yağlı trafolarda izolasyon ve soğutma için trafo yağı kullanılırken, kuru tip trafolarda epoksi reçine veya hava soğutma tercih edilir. Elektrik projelerinde transformatör sembolü ile şematik olarak gösterilen bu yapı, gerçekte izolasyon, soğutma ve mekanik koruma detaylarıyla oldukça karmaşık bir makinedir.

Kullanım amacına göre trafo çeşitleri; enerji iletim ve dağıtımında kullanılan güç ve dağıtım trafoları, şebeke ile yük arasında galvanik izolasyon sağlayan izolasyon trafoları ve ölçü trafoları (akım trafosu ve gerilim trafosu) olarak özetlenebilir. Ölçü trafoları, yüksek gerilim ve akım seviyelerini ölçü aletlerinin okuyabileceği güvenli değerlere çevirir; transformatör eşdeğer devresi ve oranlarının doğru seçilmesi, koruma röleleri ve ölçü sistemlerinin sağlıklı çalışması için önemlidir.

Yapısına ve soğutma şekline göre trafolar; yağlı trafolar ve kuru tip trafolar olarak iki ana gruba ayrılır. Yağlı trafolar, trafo yağının doğal veya fanlı dolaşımı ile soğutulur (örneğin ONAN, ONAF gibi soğutma kodları). Kuru tip transformatörler ise genellikle bina içi, yangın riski düşük ve bakım ihtiyacı az olan uygulamalarda tercih edilir. Bu nedenle "kuru tip trafo mu yağlı trafo mu?" sorusunun cevabı, çoğu zaman çalışma ortamı ve yangın güvenliği gereksinimlerine göre verilir.

Faz sayısına göre trafolar tek fazlı ve üç fazlı olarak sınıflandırılır. Şebekede yaygın olarak üç fazlı sistemler kullanıldığı için, enerji iletim ve dağıtım hattındaki trafolar çoğunlukla üç fazlı transformatörlerdir. Ancak bazı özel uygulamalarda veya küçük güçlerde tek fazlı trafolar da kullanılır. Transformatör sarım sayısı formülü, bu tek fazlı veya üç fazlı transformatörlerde istenen giriş–çıkış gerilimlerine göre sargı tur sayısının hesaplanmasında kullanılır.

Trafo seçimi yapılırken; gücü (kVA), primer ve sekonder gerilim seviyeleri, çalışma ortamı (iç/dış saha), soğutma yöntemi, kısa devre dayanımı, bağlantı vektör grubu ve işletme koşulları mutlaka dikkate alınmalıdır. Yanlış seçilen bir trafo, hem verim kaybına hem de erken arızalara yol açar. Yeni trafo merkezi kurulumu veya güç artışı projelerinde, bu seçim ve hesaplama sürecini AG/OG/YG projelendirme ve danışmanlık hizmetlerimizle birlikte yönetiyoruz.

İşletme sürecinde trafo bakımı; yağlı trafolarda yağ numunesi alıp laboratuvar analizleri (örneğin DGA – gaz analizi) yapmak, sargı direnci, TTR (çevirme oranı), izolasyon direnci ve güç faktörü testlerini periyodik olarak uygulamak, termal kamera ile sıcak nokta taramaları yapmak ve bağlantıları kontrol etmek gibi adımları içerir. Bu tür detaylı bakım ve testler için Bursa trafo bakım, test ve yağ analizi sayfamızda özetlenen hizmetlerden yararlanılabilir.

Düzenli yapılan testler ve bakım çalışmaları, transformatör ömrünü uzatır, beklenmedik arızaları azaltır ve işletme sürekliliğini artırır. Özellikle sanayi tesislerinde, bir trafonun devre dışı kalması üretim kaybı ve güvenlik riski anlamına geldiği için periyodik trafo bakımı kritik öneme sahiptir. İşletme ve mevzuat takibini tek elden yürütmek için, trafo merkezinizde trafo işletme sorumluluğu ve gerekirse genel YG işletme sorumluluğu hizmetlerimizle entegre çalışabilirsiniz.

Trafo nedir, transformatör nasıl çalışır ve hangi çeşitleri vardır sorularına bu sayfada genel bir çerçeveyle cevap verdik. Detaylı mühendislik çözümleri, trafo test ve bakım hizmetleri ile trafo yağı analizleri için Bursa trafo hizmetleri, işletme ve mevzuat tarafı için trafo işletme sorumluluğu ve YG/OG ekipmanlarınız için YG/OG test, bakım ve onarım sayfalarımızı inceleyebilir, Pow-Sys Güç Sistemleri ekibiyle iletişime geçebilirsiniz.