Yüksek frekanslarda transformatör parametrelerinin hesaplanması ve ölçülmesi

Abstract

ÖZET 5-20 kHz frekans aralığmdaki iletişim frekanslarının enerji iletim hatlarında kullanılması çalışmalarında, dağıtım transformatörlerinin önemli bir yeri vardır. Sürekli olarak artan frekans ve gerilimler transformatör sargılarında geçici rejimlere sebep olmaktadır. Bu yüksek frekanslara; atmosferik boşalmalar, elektrik tesislerinde oluşan arızalar ve açma-kapama işlemleri de ilave edilince transformatörlerin ve transformatör parametrelerinin yüksek frekanslarda incelenmeleri, önemli bir - zaruriye t arz etmektedir. Bu çalışmada, transformatör parametreleri 1300V orta gerilim sargısı bulunan bir fazlı deney transformatörü üzerinden incelenmiştir. 5-20 kHz aralığında değişen iletişim frekanslarındaki transformatör sargı modeli, kapasitif eleman varsayımı ile uygun bir şekilde oluşturulmuştur. Böylece elde edilen eşdeğer devre yardımıyla transformatör parametreleri hesaplanarak, bu devre parametrelerin yüksek frekansla rdaki değişimi gözlenmiştir. Ayrıca yüksek frekanslarda enerji iletim hatları ve iç yapısı hakkında bilgi edinme imkanı bulunmayan bir transformatör için model leme uygulaması da verilmiştir. Yüksek frekansların transformatör üzerindeki mıknatıslanma etkilerini incelerken magnetik devre parametrelerinden faydalanılmıştır. Boşta çalışma karakteristiğinin iki önemli bileşeni olan mıknatıslanma ve demir kayıplarının 5-20 kHz frekans aralığındaki değişimleri deneysel çalışmalarla elde edilerek başarılı bir transformatör dizaynı için hassas hesaplanması gereken histeresiz kayıplarının gösterimi için eğri uydurma metodu (curve fitting methods) sunulmuştur. Deneyler, 5-20 kHz arasındaki iletişim sinyallerinin transformatörlerdeki deri kalınlığını azalttığını göstermiştir. Böylece iletişim sinyalleri, bozucu dış etkilerden daha çabuk etkilenmekte ve transformatörlerde kapasitif etki oluşturmaktadır. Anahtar Kelimeler: Transformatör, Yüksek Frekans, Histerizis döngü, Demir kayıpları, Deri etkisi

SUMMARY Distribution transformers have important roles in use of communication signals in power transmission and distribution lines. Instantaneous increasing in voltage and frequency causes the transformer to transient state. When atmospheric discharging defaults at electric network system and switching operations are regarded, investigation of transformers and transformer parameters at high frequencies are needed. In this study, transformer parameters are investigated by using a sample transformer which has middle voltage- winding of 1300 V. The model of transformer winding at 5-20kHz frequencies is obtained and capacitive component existence is assumed. Furthermore by using equivalent circuit transformer parameter were obtained and investigated at high frequencies. The transformer whose parameters are unknown were investigated impedance changing of by using computer and transformer parameters are calculated. Magnetization effect on transformer ât high frequencies are investigated by magnetic circuit parameters. Magnetization and iron losses which are the two important part of no load working characteristic were investigated experimentally. Moreover successful design of transformer needs sophisticated calculations on hysteresis losses. For this purpose curve- fitting technique was used. The experiments showed that the communication signals at 5- 20kHz reduces the skin depth in the transformer. Consequently communication signal is affected from external noises easily and capacitive effect is created at transformer. Therefore transmission signals are affected easily from the outside and this effect produced capacitive results. Keywords: Transformer, High frequency, Hystresis loop, Skin effect Iron losses