Ölçü Transformatörleri

Alternatif akımda yüksek gerilim ve büyük akımların ölçü aletleri ile ölçülebilmesi çok zor ve tehlikelidir. Çünkü ölçü aletinin yüksek gerilimden yalıtılması ve alet bobinlerinin yüksek akımlara dayanacak kesitlerde yapılması belirli değerlerden sonra mümkün olamaz. Bu nedenle yüksek gerilim ve büyük akımların ölçülmesi için ölçü transformatörleri kullanılır. Ölçü transformatörleri yardımı ile yüksek gerilimler ve büyük akımlar, transformatörün ikinci devresinde, ölçül aletlerinin ölçebileceği değerlere indirilir. Ölçü transformatörleri, ölçmelerin güvenlik içinde kolay ve doğru bir şekilde yapılmasını sağladığı gibi, çalışanları da yüksek gerilimlerden korur.

TANIMI:

Ölçü transformatörleri büyük akım veya yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren; ölçü aletlerini ve röleleri besleyen cihazlardır.

AMACI :

Ölçü transformatörlerinin kullanma amaçları şunlardır :

a.Ölçü aletlerinin ölçme hudutlarının büyütülmesi sağlanır. 
b. Ölçü aletleri ve koruma rölelerini primer gerilimden izole ederek güvenli çalışmaya imkan sağlarlar. 
c. Ölçü transformatörleri ile değişik primer değerlere karşılık, standart sekonder değerler elde edilir. 
d. Koruma rölelerinin, ölçü aletlerinin ve sayaçların akım ve gerilim devrelerinde çeşitli bağlantıların yapılması sağlanır.

e. Ölçü aletlerinin ve koruma rölelerinin küçük boyutlu vehassas olarak imal edilmesini sağlar.

Akım ölçü transformatörleri

Primer akımını belirli bir oranda düşüren ve primer akımı ile sekonder akımı arasındaki faz farkı yaklaşık sıfır derece olan bir ölçü transformatörüdür.
Akım ölçü transformatörünü oluşturan bölümler şunlardır:
Primer sargı: Devreye seri olarak bağlanır. Az sipirli ve kalın kesitli olarak sarılır.
Sekonder sargı: Sipir sayısı çok ve ince kesitli tellerden sarılır. Ölçü aletleri sekonder sargıya seri olarak bağlanır.
Manyetik Nüve: 0,3-0,5 mm kalınlığında silisli saçların preslenerek paketlenmesi ile meydana getirilir.
İzolasyon malzemesi: Kuru tiplerde sentetik reçine ile izole edilir. Yağla izole edilen tipleri de vardır. Yağlı tiplerde birde izolatör bulunur. Akım trafolarından geçen akım Ǿ manyetik akısını meydana getirir. Ǿ akısı saç nüve üzerinden devresini tamamlar. Sekonder sargı bu değişken Ǿ akısının etkisin de kaldığı için uçlarında bir gerilim indüklenir. İndüklenen bu gerilim sekonder devreden bir akım geçmesine sebep olur.

Akım Trafosu Çalışma Prensibi

Akım trafolarının sekonder sargısının bir ucu gövde üzerinden topraklanır. Primer sargı ile sekonder sargı arasında meydana gelebilecek bir kısa devrede primer devre gerilimi topraklanan sekonder sargısı ucundan devresini tamamlar. Eğer sekonder sargısı topraklanmamış olsaydı kısa devre arızası ile primerin yüksek gerilimi sekondere bağlı olan koruma ve ölçü cihazlarının zarar görmesine sebep olurdu.

Akım ölçü trafolarının sekonder sargısının uçları primerden akım geçerken herhangi bir sebeple açık bırakılmamalıdır. Eğer açık kalırsa sekonder sargıda oluşacak olan primer sargının manyetik akısının azaltıcı yöndeki manyetik akı ortadan kalkar. Dolayısıyla primer sargıdan geçen akıma bağlı olarak primerin manyetik akı artar. Sekonder sargının uçlarında aşırı gerilim oluşur. Bu sebeple açık kalabilecek akım trafolarının sekonder uçları kısa devre edilir.

Sekonder sargının uçlarının açık kalması durumunda aşağıdaki hususlar meydana gelebilir:

•Akım ölçü trafosunun nüvesi ve sargıları ısınır.

•Sekonder sargının uçlarında fazla bir gerilim indüklenir, ölçü cihazları ve personel zarar görür.

Transformatör hasara uğrar.

Gerilim Ölçü Transformatörleri

Yüksek gerilimi istenen oranda düşüren ve primerle sekonder gerilimleri arasındaki faz farkı yaklaşık olarak sıfır derece olan bir trafodur. Genel olarak 600 volttan daha büyük gerilimlerin doğrudan doğruya ölçü aletleri ile ölçülmesi tehlikeli olur. Çünkü aletlerin yüksek gerilimden yalıtılması çok zordur. Bu nedenle yüksek gerilimlerin ölçülmesinde gerilim transformatörleri kullanılır.

Gerilim transformatörlerinin yapılışı, normal iki sargılı gerilim düşürücü transformatörlere benzer. Primer, ölçülmesi istenen yüksek gerilim şebekesine bağlanır. Bu nedenle primerin iyi şekilde yalıtılması gerekmektedir. Sekonder ise ölçü aletine (voltmetre veya çeşitli röleler) bağlanır. Sekonder gerilimi çoğu zaman 100 veya 110 volttur. Sekonderden beslenen alet ve cihazların çok olması veya uzakta bulunması gibi durumlarda sekonder gerilimi 200 volt olabilir. Bunun dışında sekonder için 120 V ; 150 V gibi gerilimlere de rastlanabilir. Primer gerilimleri ise şebekenin anma gerilimlerine uygun yapılır. (üç fazlı yıldız bağlı şebekelerde primer sargı gerilimi şebeke gerilimi ’e bölünerek bulunan değerdir.)

Gerilim Ölçü Transformatörleri Çalışma Prensibi 

Primer sargıya tatbik edilen AC gerilim nüvede değişken Ǿ manyetik akısını oluşturur. Bu akı nüve üzerinden devresini tamamlar. Sekonder sargı bu akının etkisinde kalır. Değişken bir manyetik akının etkisi altında kalan sekonder sargıda bir gerilim indüklenir.

Labview Ara Yüzü ile Arduino Kontrolü

Örnek 1: Labview ile led kontrolü 

Şekil 1: Labview arduino led

Şekil 2: Labview  ara yüzü arduino  led

Örnek 2: Labview ile potansiyometre kontrolü

Şekil 1: Labview arduino potansiyometre

                                                                           

Şekil 2: Labview  ara yüzü arduino  potansiyometre

Topraklama Ölçüm Cihazı (Meger)

Elektriksel sistemlerde, akımı taşımakta olan iletkenler ve bu iletkenlerle toprağın arasında gerekli olan direnç yalıtkanlık direncidir. İletkenlerin iletimi sırasında meydana gelen olumsuzluklar yalıtkanlığı bozarak kısa devre ve kaçaklara yol açarlar. Bu sorunların yaşanmaması için sisteme enerji verilmeden yalıtkanlığın kontrolü yapılmalıdır. Yalıtkan dirençlerin değerleri çok büyüktür. Yalıtkan  dirençleri ölçen bu aletlere  Meger  ölçü aleti denir.

Dijital ve analog olmak üzere meger ölçü aletleri imal edilirler.  İlerleyen teknoloji ile birlikte dijital ölçü aletleri çok gelişmiştir.

Dijital ölçü aleti; 

Topraklama megeri kullanılarak direnç ölçmek için elektronik dijital ölçü aleti kullanılır. Aletin içinde piller vardır.  Akım ve gerilim piller sayesinde ölçülür.

Dijital Ölçü Aletlerinin Çalışma ilkeleri;

Elde taşınabilen ohmmetreler özel imal edilirler. Değişik türlerde megerler vardır. En fazla;

  - Kolsuz ( butonlu) megerler

 -Dijital megerler

 -Çapraz bobinli megerler kullanılmaktadır.

 Kolsuz (butonlu) Megerler;

Topraklama direnci ölçümü kollu meger ile yapmak zordur. Bir el ile manyeto kolu çevirmek öbür el ile ölçüm yapmak kolay olmaz. Kolsuz megerler çapraz bobinli ve 4,5 voltluk pil bataryalı ohmmetrelerdir. 50 kΩ ’a kadar dirençlerin ölçümü kolsuz megerlerle doğrudan yapılır. 4,5 voltluk pil gerilimi yükseltici devre eklenerek 500 volta yükseltilir. Yükseltilen gerilimle ölçü aleti megaohm düzeyine ulaşır.

  

Dijital Megerler;

Dijital megerlerde ekran, elektronik yükseltici devre ve doğru akım pil bataryaları vardır. Bu megerlerle ölçüm sırasında ölçülecek değerlere uygun kademe seçilir. Alette yükseltilen pil gerilimi o değere uygundur.

Çapraz Bobinli Megerler;

Ölçü aleti ve genaratör olarak iki kısımdan oluşur. Genaratör bölümü doğru akım dinamosu gibi endüktör ve endüviden oluşur. Megerin uç kısımlarına bir direnç bağlamadan manyeto kolu çevrilirse rotordan gelen akım gerilim bobini devresini tamamlar. Bu sırada akım bobininin ucu açıkta olduğundan üstünden akım geçmez.

Gerilim bobininden geçen akımın meydana getirdiği manyetik alan sabit kutupların alanından itilir. Çapraz bobinler dönecek biçimde yapıldığından itme dönmeye döner ve bobin döndüğü andan itibaren kendine bağlı ibresini sınırsız direnç gösterecek biçimde kadranı en sonuna getirir.

Analog ölçü aleti;

Doğru akım dinamosu ile megerler  1000 volt gerilimin üretirler. Gerilimin üretilmesi manyeto koluyla yapılır. Meger test cihazı, genel olarak 100, 250, 500, 625, 1000, 1250, 2500, 5000 volt üreten doğru akım üreteçleridir. Topraklama megeri toprak yalıtkanlığını ne kadar yüksek gerilimle ölçerse güvenlik sistemi o kadar iyi olur. Gerilim üretmek için megerlerdeki kol, el ile çevrildiği gibi elektrik motoru ile de çevrilen tipleri vardır.  Aynen bir manyetoya benzemektedir.

Topraklama ölçüm aletinin uygulamada en çok kullanılan tipleri şunlardır:

·       Manyetolu analog göstergeli meger

·       Konvertörlü analog göstergeli

·       Konvertörlü dijital göstergeli

Manyeto kolunun çevrilmesi ile indüksiyon bobininde gerilim meydana gelir. Ölçü aleti ve ölçülecek topraklama direnci ölçüm cihazı ile beslenir.

Topraklama Testi;

Gerilim altında olmayan bütün tesisat kısımlarının, uygun iletkenlerle toprak kitlesi içerisine yerleştirilmiş bir iletken cisme (elektrot) bağlanmasıdır. Topraklama sayesinde cihaz üzerindeki kaçak akımlar ve statik elektrik toprağa akacaktır böylece canlıların can güvenliği sağlanacak ve cihazların zarar görmesini önlemektir.

Op-amp(Operasyonel Amplifikatör)

Belirlenmiş bir gerilim kazancı sağlamak amacıyla gerilim geri beslemesi kullanan çok yüksek kazançlı fark yükselteçlerdir. Bu yükselteçler çok yüksek açık çevirim kazancına sahip, yüksek giriş empedanslı ve düşük çıkış empedanslı bir tasarıma sahiptir. İşlemsel yükselteçler analog hesaplayıcılarla toplama, çıkarma, çarpma, integral gibi işlemlerde, faz değiştirme, sinyal işleme, enstürmasyon, haberleşme, alarm, ölçme ve test devreleri gibi bir çok devrede kullanılır. 

İdeal İşlemsel Yükselteç'in Özellikleri(Op-amp)

-sonsuz açık devre kazancı

-Sonsuz giriş empedansı 

-Sıfır çıkış empedansı

-Sıfır gürültü etkisi

-Max band genişliği

Triyak

Triyaklar bir alternatif akım anahtarıdır. Tristörlerden farkı iki yönde akım geçirebilmeleridir. Ayrıca hem pozitif, hem negatif gate sinyalleriyle tetiklenme özelliğiylede tristörlerden ayrılırlar. Triyaklar mekanik ve elektromanyetik anahtarlara göre (röle) daha ekonomik, daha doğru AC güç kontrolü triyakların anahtarlama işlemi rölelere göre çok daha hızlıdır. Açma kapama işlemleri sırasında elektrik arc oluşturmaz. Triyak ile büyük akımların, küçük akımlarla kontrolü yapıla bildiği gibi AC akımların, DC akımlarla da kontrolü yapılabilir.

-Alternatik akımda kullanılır.

-İki yönlü iletim sağlar.

-Düşük frekans uygulamada kullanılır.

-AC kıyıcılarda kullanılır.

-Her alternansta tetiklemek gerekir.

Triyakın kontrolü şu şekilde yapılır;
A1 ve A2 uçları arası her iki yönde de yüksek direnç, A2 gate arası her iki yönde de yüksek direnç, A1 gate arası 40-60 ohm gibi düşük direnç olmalıdır. 

Dirençsel Sıcaklık Sensörü (RTD)

Sıcaklık en sık ölçülen çevresel değerdir. Çünkü fiziksel, elektronik, kimyasal, mekanik ve biyolojik tüm sistemler sıcaklıktan etkilenir. Bu nedenle kontrol sistemlerinde sıcaklığın ölçülmesi ve belli değerlerde tutulması önemlidir. Ortamdaki ısı değişimini algılayan cihazlara ısı veya sıcaklık sensörleri denir. Bir çok maddenin elektriksel direnci sıcaklıkla değişir. Sıcaklığa karşı hassas olan maddeler kullanılarak sıcaklık kontrolü ve sıcaklık ölçümü yapılabilir.

 RTD- (Resistance Temperature Detector)

• Bir metalin direncinin sıcaklık ile artması dirençsel sıcaklık sensörü RTD lerin temelidir.
• Metal iletkenlerden yapılmış olan elemanların dirençleri sıcaklık ile doğru orantılıdır(PTC).
• Alaşım ve yarıiletkenlerde ise durum farklıdır. Pek çok yarıiletkenin direnci sıcaklık ile ters orantılıdır.
• RTD lerin dirençleri ne kadar yüksekse sistemdeki hata payı da o kadar düşük olacaktır.
• Demir, platin, nikel, 0.7 nikel-0.3 demir ve bakır gibi maddeler RTD imalatında en çok kullanılan maddelerdir. Bu malzemeler içerisinde en doğrusal sonuçları veren ve en ideal olanı platindir. 
• Platin RTD'lerin direnç değerleri, tel sarımlı laboratuar RTD'lerinde 10 ohm'dan, ince plakalı RTD'lerde birkaç bin ohm'a kadar değişmektedir.
• En çok bilinen değer 0°C'ta 100 ohm'dur (PT100). RTD'ler 0 °C'taki direnç değerleri ve kullanılan elemente göre adlandırılmıştır. (PT100, PT1000...).
• RTD kendinden beslemeli bir aygıt değildir ve RTD üzerinden geçen akım da ısınmaya yol açacağından sistemde hatalara neden olabilir.
• Bu hataları en aza indirgenmesi ve doğru ölçümün yapılabilmesi için mümkün olan en küçük uyarma akımı kullanılmalıdır.

 

   

Tristör

Tristörler büyük akımların küçük akımlarla kontrolünü sağlayan elektronik elemanlardır. Bu nedenle tristörler SCR(Silikon kontrol redresör)'de denilmektedir. Çok yaygın kullanım alanı olan tristörler 2000 volt, 1000 amperlik büyük enerji dağıtım yerlerinde rahatlıkla kullanılmaktadır. 2000x1000= 2.000.000 Volt/Amperlik gücü tristörle kontrol edilebilmesi için harcanan güç yarım wattı geçmediği düşünülürse tristör kullanmanın amacı kolaylıkla anlaşılır. Çok küçük yapıdan, çok büyük yapıya tristör yapıları mevcuttur. Üç ayak ucu vardır. Bunlar anot, katot ve gayt'tir.

Tristörü Çalıştırma Yöntemleri

1-) İleri yönde anot-katot gerilimini aşmakla,

2-)Kapıya(gayt) küçük bir akım uygulamakla,

3-)yüksek değişmeli dereceli anot-katot gerilimi uygulamakla

4-)Termik ateşlemeyle 

5-)Radyasyon enerjisi ile ateşleme ile

Tristörün Kontrolü

Bir tristör avometre ile şu şekilde kontrol edilir ;

Anot-katot arası her iki yönde  de yüksek direnç ve anot-gayt arası her iki yönde de yüksek direnç göstermelidir.Anota(+) plarma verildiğinde, katoda(-) polarma verildiğinde anottaki uç aynı anda gayt de değiştirilir. Ölçü aletinde bir sapma görülür. Bu bize gayt tetiklemesinin yapıldığını gösterir. Ölçü ucu gaytten çekilse daha sapmanın devam ettiği görülür. Çünkü tristör gaytten küçük bir polarma alarak tetiklenmiştir.