Akım Trafosu Nedir ?

Akım Trafosu Nedir ve Ne İşe Yarar?

Akım trafosu (CT - Current Transformer), elektrik devrelerinde yüksek akım değerlerini, ölçü aletlerinin ve koruma rölelerinin kullanabileceği düşük ve standart değerlere dönüştüren bir ölçü transformatörüdür. Bir elektrik tesisatında ana devreden geçen akım doğrudan ölçülemez. Çünkü bu akımlar yüzlerce hatta binlerce amper seviyesinde olabilir ve bu değerleri doğrudan ölçmek için çok büyük ve pahalı cihazlar gerekir. Akım trafoları, bu yüksek akımları, standart ölçü aletlerinin kullanabileceği 5A veya 1A gibi düşük ve güvenli seviyelere indirger.

Akım trafoları, adından da anlaşılacağı gibi bir transformatör türüdür. Ancak gerilim trafolarından farklı olarak, akım trafoları seri bağlanır ve kısa devreye yakın çalışırlar. Primer sargıdan geçen akım, sekonder sargıda orantılı bir akım indükler. Bu oran, trafonun dönüştürme oranı olarak adlandırılır. Örneğin, 1000/5A'lik bir akım trafosu, primerden 1000A geçtiğinde sekonderden 5A akım geçirir.

Akım Trafolarının Çalışma Prensibi

Akım trafoları, Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon prensibine göre çalışır. Temel yapısında, manyetik bir nüve (genellikle silisyumlu çelik saclardan oluşur) ve bu nüve üzerine sarılmış primer ve sekonder sargılar bulunur.

Primer sargı, akımı ölçülecek olan ana devreye seri bağlanır. Sekonder sargı ise ölçü aletlerine veya koruma rölelerine bağlanır. Primer sargıdan geçen alternatif akım, manyetik nüvede bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan, sekonder sargıda bir elektromotor kuvvet indükler. Sekonder sargı bir ölçü aleti veya röle ile kapatıldığında, bu devreden primer akımla orantılı bir akım geçer.

Akım trafolarının en önemli özelliği, sekonder devrenin asla açık bırakılmaması gerektiğidir. Sekonder devre açık kalırsa, primer akımın tamamı mıknatıslanma akımına dönüşür ve nüvede çok yüksek bir manyetik akı oluşur. Bu durum, nüvede aşırı ısınmaya, yüksek gerilim indüklenmesine ve trafonun hasar görmesine yol açabilir. Ayrıca, sekonderde indüklenen yüksek gerilim, personel güvenliği için de ciddi risk oluşturur.

Akım Trafosu Çeşitleri

Akım trafoları, kullanım amaçlarına, yapılarına ve montaj şekillerine göre farklı tiplerde üretilir:

Ölçü akım trafoları, enerji sayaçları ve ampermetreler gibi ölçü aletleri için kullanılır. Bu trafolar, geniş akım aralığında doğrusal çalışma ve yüksek doğruluk sınıfı gerektirir. Genellikle 0.5 veya 0.2 sınıfı doğrulukta olurlar.

Koruma akım trafoları, aşırı akım, kısa devre ve toprak kaçağı koruma röleleri için kullanılır. Bu trafolar, özellikle yüksek akımlarda doyuma girmeden çalışabilmeli ve arıza akımlarını doğru şekilde yansıtabilmelidir. "5P10" veya "10P10" gibi sınıflandırmalarla ifade edilirler.

Bara tipi akım trafoları, ortasında bir delik bulunan ve içinden primer iletkenin geçirildiği trafolardır. Primer sargıları yoktur, primer akım doğrudan içinden geçen iletken tarafından oluşturulur.

Pencereli akım trafoları, bara tipine benzer ancak genellikle daha küçük boyutludur ve kabloların içinden geçirilmesi için tasarlanmıştır. Rötreli kablolarda kullanılan özel tipleri de vardır.

Sargılı akım trafoları, hem primer hem sekonder sargıları olan klasik tip trafolardır. Primer sargı devreye seri bağlanır.

Geçirgen tip akım trafoları, primer iletkenin trafo penceresinden bir kez geçirildiği basit yapılı trafolardır.

Akım Trafolarının Bağlantı Şekilleri

Akım trafoları, ölçülen büyüklüğe ve sistemin faz sayısına göre farklı şekillerde bağlanır:

Tek fazlı sistemlerde, bir akım trafosu kullanılır ve bir ampermetre bağlanır. Bu basit bağlantı, genellikle küçük tesislerde ve tek fazlı yüklerde kullanılır.

Üç fazlı üç telli sistemlerde, iki akım trafosu kullanılarak Aron bağlantısı yapılır. Bu bağlantı şeklinde, iki fazın akımı ölçülür, üçüncü fazın akımı ise vektörel olarak hesaplanır.

Üç fazlı dört telli sistemlerde, üç akım trafosu kullanılır. Her faz için ayrı bir trafo bağlanır ve tüm faz akımları ölçülür.

Akım trafolarının sekonder uçları, ölçü aletlerine veya rölelere bağlanır. Sekonder devrede kullanılan kabloların kesiti, mesafeye ve yüke bağlı olarak hesaplanmalıdır. Genellikle 2.5 mm² veya 4 mm² kesitinde kablolar kullanılır.

Akım Trafosu Seçim Kriterleri

Bir akım trafosu seçilirken aşağıdaki parametreler dikkate alınmalıdır:

Dönüştürme oranı, primer akımın sekonder akıma oranıdır. Primer akım, tesisin normal çalışma akımına göre seçilir. Genellikle, normal çalışma akımının trafo anma akımının %60-70'i civarında olmasına dikkat edilir. Örneğin, 400A çalışma akımı olan bir tesiste 600/5A veya 800/5A'lik bir trafo uygun olur.

Doğruluk sınıfı, trafonun ölçüm hassasiyetini belirtir. Ölçü trafoları için 0.1, 0.2, 0.5, 1.0 gibi sınıflar kullanılır. Koruma trafoları için ise 5P10, 10P10 gibi sınıflandırmalar vardır. Burada "P" koruma (protection) anlamına gelir, rakamlar ise doğruluk sınırını ve doyum faktörünü ifade eder.

Güç (yük) değeri, trafonun sekonder devreye sağlayabileceği maksimum gücü ifade eder. VA olarak belirtilir. Sekondere bağlanacak ölçü aletleri, röleler ve kablo dirençlerinin toplam gücü, trafo gücünü aşmamalıdır.

Sınıf gerilimi, trafonun kullanılabileceği maksimum sistem gerilimidir. Alçak gerilim tesislerinde 0.72/3kV, orta gerilim tesislerinde 12kV, 24kV veya 36kV gibi değerler kullanılır.

Termik ve dinamik dayanım, trafonun kısa devre akımlarına dayanabilme kapasitesidir. Termik dayanım, kısa devre akımının ısıl etkisine, dinamik dayanım ise mekanik zorlamalara karşı dayanımı ifade eder.

Akım Trafolarında Güvenlik Kuralları

Akım trafolarıyla çalışırken uyulması gereken bazı temel güvenlik kuralları vardır:

Sekonder devre asla açık bırakılmamalıdır. Akım trafosu enerjiliyken sekonder devre açılırsa, çok yüksek gerilimler oluşabilir. Bu nedenle, akım trafolarının sekonder uçları, ölçü aleti bağlı değilken mutlaka kısa devre edilmelidir.

Sekonder devre topraklanmalıdır. Güvenlik açısından, akım trafolarının sekonder uçlarından biri (genellikle S1 veya k) topraklanır. Bu, yüksek gerilim indüklenmesi durumunda personel güvenliğini sağlar.

Akım trafoları enerji varken sökülmemelidir. Akım trafosunun bağlantılarında değişiklik yapılması gerekiyorsa, önce primer devrenin enerjisi kesilmeli veya sekonder devre kısa devre edilmelidir.

Doğru bağlantı yönüne dikkat edilmelidir. Akım trafolarının primer ve sekonder uçları işaretlenmiştir (P1-P2, S1-S2). Güç ve enerji ölçümlerinde doğru yönlendirme, ölçümlerin doğruluğu için kritiktir.

Akım Trafolarında Periyodik Kontroller

Akım trafolarının güvenilir çalışması için düzenli periyodik kontroller yapılmalıdır:

• İzolasyon direnci ölçümü ile sargılar arası ve sargı-toprak arası izolasyon kalitesi kontrol edilir.

• Dönüştürme oranı testi ile trafonun gerçek dönüştürme oranının etiket değeriyle uyumu kontrol edilir.

• Yük (burden) testi ile sekonder devredeki toplam yükün trafo gücünü aşmadığı doğrulanır.

• Doyma karakteristiği testi ile trafonun manyetik nüvesinin durumu ve doyum noktası kontrol edilir.

• Termal kamera kontrolleri ile bağlantı noktalarında aşırı ısınma olup olmadığı gözlemlenir.

Akım Trafolarında Sık Karşılaşılan Sorunlar

Akım trafolarında en sık karşılaşılan sorunlar şunlardır:

Sekonder devrenin açık kalması, en ciddi sorundur. Bu durumda nüvede aşırı ısınma, yüksek gerilim indüklenmesi ve trafonun hasar görmesi kaçınılmazdır.

Yanlış dönüştürme oranı seçimi, ölçüm hatalarına ve yanlış koruma koordinasyonuna yol açar. Çok yüksek oran seçilirse, düşük akımlarda ölçüm hassasiyeti kaybolur. Çok düşük oran seçilirse, normal çalışma akımlarında trafo doyuma girebilir.

Aşırı yüklenme, trafonun kapasitesinin üzerinde sekonder yük bağlanması durumudur. Bu durum, ölçüm hatalarına ve trafonun aşırı ısınmasına neden olur.

Doyma sorunları, özellikle koruma trafolarında arıza akımlarının doğru yansıtılamamasına yol açar. Bu da koruma rölelerinin yanlış çalışmasına veya hiç çalışmamasına neden olabilir.

Bağlantı hataları, özellikle faz sırası ve yön hataları, enerji ölçümlerinde büyük sapmalara yol açar. Bu tür hatalar, genellikle devreye alma testleri sırasında tespit edilir.

Mir Elektrik Proje Ofisi ve Akım Trafosu Projelendirme

Mir Elektrik Proje Ofisi olarak, 2007 yılından bu yana Bursa ve çevre illerde sanayi tesisleri, alışveriş merkezleri, hastaneler ve diğer büyük ölçekli yapılar için elektrik projeleri hazırlamaktayız. Projelerimizde, akım trafosu seçimi ve bağlantılarını, tesisin özelliklerine ve ihtiyaçlarına uygun olarak titizlikle projelendiriyoruz.

Güç artırım projelerinde, yeni güç değerine göre mevcut akım trafolarının kapasitesi ve doyum karakteristiği mutlaka kontrol edilmelidir. Artan kısa devre akımları, mevcut akım trafolarının doymasına ve koruma rölelerinin yanlış çalışmasına yol açabilir. Bu nedenle, güç artırım projelerimizde akım trafosu seçimine özel önem veriyoruz.

Enerji izleme sistemleri ve otomasyon projelerinde, akım trafolarının seçimi ve yerleşimi, ölçüm doğruluğu açısından kritiktir. Doğru seçilmiş ve bağlanmış akım trafoları, enerji tüketiminin doğru analiz edilmesini ve verimlilik çalışmalarının sağlıklı yürütülmesini sağlar.

Sık Sorulan Sorular

1. Akım trafosu nedir ve ne işe yarar?

Akım trafosu, elektrik devrelerindeki yüksek akımları, ölçü aletlerinin ve koruma rölelerinin kullanabileceği düşük standart değerlere (genellikle 5A veya 1A) dönüştüren ölçü transformatörüdür. Enerji sayaçları, ampermetreler ve koruma röleleri için güvenli ölçüm sağlar.

2. Akım trafosu neden sekonderi açıkken çalıştırılmamalıdır?

Sekonder devre açıkken, primer akımın tamamı mıknatıslanma akımına dönüşür ve nüvede çok yüksek bir manyetik akı oluşur. Bu durum, nüvede aşırı ısınmaya, sekonderde yüksek gerilim indüklenmesine ve trafonun hasar görmesine yol açar. Ayrıca, oluşan yüksek gerilim personel güvenliği için de ciddi risk oluşturur.

3. Akım trafosu nasıl bağlanır?

Akım trafosu, ölçüm yapılacak devreye seri bağlanır. Primer sargı (P1-P2) ana devreye seri bağlanırken, sekonder sargı (S1-S2) ölçü aletine veya koruma rölesine bağlanır. Sekonder uçlardan biri (genellikle S1) topraklanır. Sekondere bağlı cihaz yoksa, uçlar mutlaka kısa devre edilmelidir.

4. Akım trafosu seçiminde hangi faktörler önemlidir?

Akım trafosu seçiminde dönüştürme oranı, doğruluk sınıfı (ölçü veya koruma), güç (VA) değeri, sınıf gerilimi, termik ve dinamik dayanım gibi faktörler dikkate alınmalıdır. Seçim, tesisin normal çalışma akımına, kısa devre akımlarına ve kullanım amacına göre yapılır.

5. Akım trafolarında doğruluk sınıfı ne anlama gelir?

Doğruluk sınıfı, trafonun ölçüm hassasiyetini belirtir. Ölçü trafoları için 0.1, 0.2, 0.5, 1.0 gibi sınıflar kullanılır. Koruma trafoları için ise 5P10, 10P10 gibi sınıflandırmalar vardır. 5P10, trafonun 10 kat anma akımında %5 hata sınırında çalışabileceğini ifade eder.

6. Akım trafosu neden topraklanır?

Akım trafosunun sekonder uçlarından biri (genellikle S1) topraklanır. Bu topraklama, yüksek gerilim indüklenmesi durumunda personel güvenliğini sağlar. Ayrıca, sekonder devrede oluşabilecek aşırı gerilimlerin toprağa akmasını sağlayarak ölçü aletlerini ve röleleri korur.

7. Akım trafosu ile gerilim trafosu arasındaki fark nedir?

Akım trafosu devreye seri bağlanır ve akım ölçmek için kullanılır. Gerilim trafosu ise devreye paralel bağlanır ve gerilim ölçmek için kullanılır. Akım trafosu sekonderi açık bırakılmamalıyken, gerilim trafosu sekonderi kısa devre edilmemelidir.

8. Akım trafosu oranı nasıl hesaplanır?

Akım trafosu oranı, primer akımın sekonder akıma bölünmesiyle hesaplanır. Örneğin, 1000/5A'lik bir trafoda oran 200'dür. Bu, primerden 1000A geçtiğinde sekonderden 5A akım geçeceği anlamına gelir. Okunan sekonder akım değeri bu oranla çarpılarak primer akım bulunur.

9. Akım trafosu periyodik kontrolleri nelerdir?

Akım trafolarında düzenli olarak izolasyon direnci ölçümü, dönüştürme oranı testi, yük (burden) testi, doyma karakteristiği testi ve termal kamera kontrolleri yapılmalıdır. Bu kontroller, trafoların güvenilir ve doğru çalışmasını sağlar.

10. Mir Elektrik Proje Ofisi akım trafosu projelendirme hizmeti veriyor mu?

Mir Elektrik Proje Ofisi olarak, sanayi tesisleri, AVM'ler, hastaneler ve diğer büyük ölçekli yapılar için elektrik projeleri hazırlıyor, akım trafosu seçimlerini ve bağlantılarını projelendiriyoruz. Güç artırım projelerinde, yeni güce uygun akım trafosu seçimi ve mevcut trafoların yeterliliğinin kontrolünü de yapıyoruz.

Mir Elektrik Proje Ofisi

Yetkili: Ebru Annak TANIŞ

Telefon: 0546 252 25 15 - 0546 252 25 16

Adres: Doğanbey Mah. Doğanbey Cd. Burçin 3 İş Merkezi Kat:9 No:906 Osmangazi / BURSA

Akım trafosu seçimi, bağlantı projeleri ve danışmanlık hizmetleri için bizimle iletişime geçebilirsiniz.