Transformatörler Ders Notu

⚡ Transformatörler: Gerilim Dönüştürücüler

Transformatörler, alternatif akımın (AC) gerilimini yükseltmeye veya düşürmeye yarayan elektromanyetik cihazlardır. Temel çalışma prensipleri, Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır. Bir transformatör; yumuşak demir çekirdek üzerine sarılmış iki farklı bobinden (primer ve sekonder) oluşur. Giriş geriliminin uygulandığı bobine primer (birincil), çıkışın alındığı bobine ise sekonder (ikincil) bobin denir.

⚙️ Çalışma Prensibi

Primer bobinden geçen alternatif akım, demir çekirdek üzerinde sürekli değişen bir manyetik akı oluşturur. Bu değişen manyetik akı, sekonder bobin üzerinde bir indüksiyon elektromotor kuvveti (EMK) meydana getirir. Transformatörler sadece alternatif akım ile çalışır; doğru akım (DC) ile çalışmazlar çünkü DC sabit bir akı oluşturur ve akı değişimi olmadığı için indüksiyon gerçekleşmez.

📐 Temel Formüller ve Oranlar

Transformatörlerde gerilimler ile sarım sayıları arasındaki ilişki şu formülle ifade edilir:

\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]

Burada:

• \( V_p \): Primer gerilimi
• \( V_s \): Sekonder gerilimi
• \( N_p \): Primer sarım sayısı
• \( N_s \): Sekonder sarım sayısı

İdeal bir transformatörde enerji kaybı yoktur. Bu durumda giriş gücü çıkış gücüne eşittir: \( P_p = P_s \). Güç formülü \( P = V \times I \) olduğu için akımlar ile gerilimler arasında ters orantı vardır:

\[ V_p \times I_p = V_s \times I_s \]

📈 Yükseltici ve Düşürücü Transformatörler

Önemli Not: Eğer \( N_s > N_p \) ise bu bir yükseltici transformatördür. Eğer \( N_s < N_p \) ise bu bir düşürücü transformatördür.

Günlük yaşamda elektrik enerjisi, santrallerden evlerimize gelene kadar birçok kez transformatörlerden geçer. Enerji iletim hatlarında ısı kaybını azaltmak için akım düşürülür, bu yüzden gerilim yükseltilir. Şehir şebekesine girmeden önce ise gerilim düşürücü transformatörler ile evlerimizin kullandığı 220 Volt seviyesine indirilir.

📝 Çözümlü Örnek 1

Bir transformatörün primer sarım sayısı 400, sekonder sarım sayısı 100'dür. Primer gerilimi 200 Volt olduğuna göre sekonder gerilimi kaç Volt olur?

Çözüm: Formülü uygulayalım:

\[ \frac{200}{V_s} = \frac{400}{100} \] \[ \frac{200}{V_s} = 4 \] \[ V_s = \frac{200}{4} = 50 \text{ Volt} \]

📝 Çözümlü Örnek 2

İdeal bir transformatörde primer akımı 2 Amper, primer gerilimi 100 Volt ve sekonder gerilimi 400 Volt ise sekonder akımı kaç Amperdir?

Çözüm: Güç eşitliğinden yararlanalım:

\[ V_p \times I_p = V_s \times I_s \] \[ 100 \times 2 = 400 \times I_s \] \[ 200 = 400 \times I_s \] \[ I_s = \frac{200}{400} = 0,5 \text{ Amper} \]

Görüldüğü üzere gerilim 4 katına çıkarken, akım 4 katına düşmüştür. Bu durum enerjinin korunduğunu gösterir.