Elektrik Makineleri #09 | Transformatörde Gerilim Regülasyonu ve Verim: Fazör Diyagramı, Kayıplar

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste birim değer sistemini gördük: transformatörümüzün seri elemanları kendi tabanında 0.025 ve 0.0333, yani yüzde 4.2'lik bir empedans. Bugün bu seri elemanların iki sonucunu hesaplıyoruz. Açılışta 3D animasyonda 120 kilovoltamperlik, 2400/240 voltluk transformatör alçak gerilim tarafında bir lamba grubunu tam yükte besliyor: yükte voltmetre tam 240 volt. Birincile dokunmadan yükü ayırınca voltmetre 249.6 volt gösteriyor. Bu gerilim nerede kayboluyordu, gücün ne kadarı ısıya gidiyor? Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Gerilim regülasyonu: VR = (boştaki gerilim − tam yük gerilimi) / tam yük gerilimi · 100; boşta V_S = V_P / a; ideal transformatörde VR = 0 - Yaklaşık eşdeğer devre (alçak gerilim tarafı): R_eq = 0.012 Ω, X_eq = 0.016 Ω; I = 120000 / 240 = 500 A; R·I = 6 V, X·I = 8 V - 0.8 geri güç katsayısında fazör diyagramı, yatay ve dikey bileşenlerle: 4.8, 3.6, 4.8, 6.4 → 249.6 ve 2.8 → √62308 ≈ 249.62 V, VR ≈ %4 - Güç katsayısının etkisi: birim güç katsayısında 246.13 V (%2.55), 0.8 ileride 240.21 V (%0.09); daha ileride VR eksi olur - Yaklaşık kural: VR ≈ (R·I·cos θ + X·I·sin θ) / V = 9.6 / 240 = %4; birim değerde 0.025 · 0.8 + 0.0333 · 0.6 = 0.04 - Verim: P = 96000 W, Q = 72000 var (96² + 72² = 120²); bakır kaybı 3000 W, çekirdek kaybı 720 W; η = 96000 / 99720 ≈ %96.27 - Yarım yükte verim: 48000 W, bakır 750 W (dörtte bir), çekirdek yine 720 W → %97.03; en yüksek verim bakır = çekirdek iken, yaklaşık 245 A (yükün %49'u) - Kademeler: %2.5 aralıkla 2520 … 2280 V; hat ucu 2340 V ise −%2.5 kademesiyle çıkış yine 240 V; yük altında kademe değiştirici - Üç klasik tuzak Bölümler: 0:00 Geçen derste ve bugün 0:29 Yükü ayırınca gerilim yükseliyor 1:01 Gerilim regülasyonu 1:30 Fazörlerle çözüm 2:09 Güç katsayısı 0.8 geride 3:24 Güç katsayısının etkisi 4:44 Verim 5:44 Yarım yükte verim 6:39 Kademeler 7:21 Üç tuzak 7:47 Özet ve sıradaki ders Sıradaki derste iki özel bağlantı: oto-transformatör ve üç fazlı transformatörler. Kaynak kitap: Stephen J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, 5. baskı — Bölüm 2.7–2.8 ve 1.9 (konu sırası ve problem tipleri). Örnekler özgündür. Elektrik-Elektronik, Mekatronik, Enerji ve Makine Mühendisliği öğrencileri için Elektrik Makineleri serisinin dokuzuncu dersi.