Transformatör ler elektrik sistemlerinin ve şebekelerin en önemli elemanlarından birisidir. Hareketsiz bir elektrik makinesi olan transformatör ler, üç fazlı sistemlerdeki bağlantı şekilleri nasıldır? Transformatör lerin grup açıları ne demek? Hangi tip bağlantılar nerelerde kullanılır?
Transformatör ler, en basit açıklama ile ortak nüve üzerine sarılmış, birbirinden elektriksel olarak yalıtılmış iki bobinden oluşan hareketsiz bir elektrik makinesidir.
Transformatörün bir bobinden zamanla değişen bir akım geçirilirse nüvede zamanla değişen bir akı oluşur. Nüvenin manyetik iletkenliği sayesinde bu akı diğer bobini de etkileyecektir ve bu akı ikinci bobinde değişken bir gerilim endükleyecektir. Bu transformatör formudur.
Üç fazlı transformatör ler de bir fazlı transformatör gibi çalışır. Sadece üç adet aynı özellikteki bir fazlı transformatörün nüveleri birleştirilerek primer ve sekonder sargıları yıldız, üçgen veya zigzag şekilde bağlanarak oluşturulur. Hesapları bir fazlı eşdeğer devre üzerinden yapılsa da güç, akım ve gerilim kavramları üç fazlı düşünerek yıldız veya üçgen bağlı olmasına göre hesapları yapılır. Bu yazımızda üç fazlı transformatörlerin bağlantı gruplarını ve grup açılarını inceleyeceğiz.
Üç fazlı transformatör lerin bağlantı şekilleri üçe ayrılır.
► Yıldız Bağlantı: “Y” ile sembolize edilir. Hem primere hem de sekonder tarafa da uygulanabilir.
Şekil 1: Transformatörün Yıldız Bağlama Şekli
► Üçgen Bağlantı: “D” ile sembolize edilir. Hem primere hem de sekonder tarafa uygulanabilir. Bu bağlantıda nötr hattı yoktur.
Şekil 2: Transformatörün Üçgen Bağlama Şekli
► Zigzag Bağlantı: “Z” ile sembolize edilir. Bu bağlantı sadece transformatörün sekonder tarafına uygulanır. Primer taraf üçgen veya yıldız bağlanır. Bağlantı için sekonderde aynı fazın eşit gerilimli iki sargısı bulunmalıdır. Transformatör fazlarının eşit yüklenmemesi sonucu dengesiz çalışabilir. Zigzag bağlantı yapılarak bu denge sağlanmaya çalışılır.
Şekil 3: Transformatörün Zigzag Bağlama Şekli
Transformatör lerde Bağlantı Grupları ve Grup Açıları
Transformatörün primerindeki bir fazında gerilim endüklenirken, aynı fazın sekonderinde de bir gerilim endüklenir. İşte aynı fazın primer ve sekonderindeki endüklenen gerilimler arasında oluşan faz farkına grup açısı denir. Ancak bağlantı gruplarında grup açısı 30 dereceye bölünerek bir sabit verilir.
Aşağıdaki şekilde bir transformatörün grup açıları ve bu grup açılarına karşılık grup açı numaraları gösterilmiştir.
Grup açı numaralarını 30 ile çarptığımızda bir fazın primer ile sekonderinde endüklenen gerilimler arasındaki faz farkını buluyoruz. Bağlama gruplarını da yazarken ilk yazılacak bağlantı şekli büyük harfle, ikinci yazılacak bağlantı şekli küçük harfle yazılır. Bu iki harfin yanına grup açı numarası yazılır. Bunu birkaç örnekle açıklamak istersek;
► Yy0: Primeri ve sekonderi yıldız bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 0 derece.
►Yd11: Primeri yıldız, sekonderi üçgen bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 30×11=330 derece.
► Dy6: Primeri üçgen, sekonderi yıldız bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 30×6=180 derece.
► Yz5: Primeri yıldız, sekonderi zigzag bağlı, aynı fazın primer ve sekonderdeki gerilimleri arasındaki faz farkı 30×5=150 derece.
Burada göründüğü gibi 0-6 ve 5-11 grup açı numarasına sahip transformatörler birbirlerinden ters yapıya sahiptirler. Yıldız-yıldız bağlanan transformatör lerde bir fazdaki gerilim hat geriliminin üçte biridir. Paralel çalışmada en kolay bağlama gruplarından biridir. Faz gerilimi düşük olduğundan sargıların yalıtılması daha kolaydır. Yalıtımı kolay olmasından dolayı yüksek gerilim transformatörlerinde kullanılabilir. Genelde bu tür işletmelerde kullanılan transformatör grubu Yy0’dır.
Üçgen-üçgen bağlantı grubunda da yine paralel bağlamaya uygun olmasıyla birlikte üç ve üçün katı olan harmoniklerin üçgenin çevresinde dolaşmasından dolayı üçüncül harmonik gerilimleri olmaz. Yıldız-üçgen bağlantı grubuna sahip transformatörlerde de yine üçüncül harmonikler sekonder tarafta üçgenin içinde dolaşır. Bu yüzden üçüncül harmonikler yoktur. Örnek verecek olursak genelde Yd5 transformatör grubu büyük santrallerde yüksek güçte kullanılır.
Üçgen-yıldız bağlantı grubunda ise harmonikler primerde yok edilir ve sekonderinde nötr hattının topraklanabilmesi avantajlarındandır. Genellikle Dy5 grubu transformatörler büyük güçlü dağıtım transformatörleri olarak kullanılır.
Zigzag bağlı transformatör ler, üçüncü harmoniklerin bulunduğu, nötr hattında ısınmaların olduğu ve transformatörlerin yıldız noktalarında problemlerin olduğu yerlerde kullanılır. Örneğin Yz5 grubu transformatör küçük güçlü dağıtım transformatörü olarak kullanılır.
