Üretim tesisleri kurulurken genel olarak mevcut kurulu güce göre trafo hesapları yapılır. Birçok işletme ilerleyen yıllarda üretim kapasitelerini arttırmak için mevcut tesislerini büyütürler ve aynı tesis içine ek bina yapılır. Böylece trafoya binen yükde artarak çalışmakta olan trafonun çıkış akımı yetersiz kalır.

Güç ihtiyacının arttığı durumlarda, mevcut bir trafo yerine iki veya daha fazla trafo baraya paralel bağlanır. Böylece daha fazla güç kapasitesi elde edilmiş olur. Paralel bağlanarak işletmeye alınan trafoların bakım masrafları azalmış olduğundan daha ekonomiktir. Paralel trafoların güvenilirliği tek bir trafoya göre daha fazladır.

İşletmeler yüksek ve alçak gerilimde mevcut trafoyu değiştirmektense bir veya birden fazla trafoyu paralel bağlayarak daha az bir maliyet ile trafonun çıkış akımını ve kısa devre gücünü artırmaktadır. Paralel bağlanan trafoların çıkışları aynı ortak barayı beslemektedirler. Trafoların gerilim artırılmak istenildiği durumlarda ise trafolar seri bağlanmalıdır.

Şekil 1: İşletmeye alınmış trafo
 

Farklı dönüşüm oranına sahip iki trafo paralel bağlandığında, primer gerilimleri aynı olur, sekonder gerilimleri farklı olur. Eşit gerilim göstermezler ve tam yük almak mümkün olmayabilir. Trafonun empedansı küçük olduğu için, küçük bir gerilim farkında fazladan I²R kaybına neden olacaktır. Aynı gerilim oranına sahip trafolar seçilerek kullanılır.
 

 

Şekil 2: Aynı gerilim oranına sahip trafolar, sirkülasyon akımları                       
I_C= (E_A-E_B) / Z_A+Z_B

 

İki trafo paralel bağlı ise paylaşılan akım kVA (görünür güç) değerine orantılı şekilde olmalıdır. Çekilen akım, empedans ile ters orantılıdır. Bu iki ifadeden, paralel çalışan trafoların empedansı, kVA (görünür güç) ile ters orantılı olduğu çıkarılır. İstenilen durum trafolarda her değerin birbirine eşit olma durumudur. Aşağıdaki gibi farklı durumlar ortaya çıkar;

a) Aynı empedans, farklı kVA: Tesislerde kullanılan farklı güç değerine sahip trafolar empedansları eşit olsa bile birbirlerine paralel bağlanmazlar.

b) Farklı empedans, aynı kVA: Tesislerde aynı kVA değerine sahip trafolar kullanılarak güç kapasitesi artırılır. Farklı empedanslarda, ters orantı olur. Yüksek akım düşük empedanslı trafo üzerinden akar.
 

Paralel bağlı trafolarda sirkülasyon akımlarını önlemek için aynı polarite sağlanmalıdır. Yanlış kutuplara bağlanırsa, primer sargıda indüklenen emk, sekonder sargıdan devreyi tamamlayarak kısa devre oluşumuna neden olacaktır.

Şekil 3: Trafoların doğru ve yanlış bağlantıları 

 

İki paralel trafo için faz sırasının aynı olması veya maksimum pozitif gerilim noktalarının ulaşım sırasının aynı olması gerekmektedir. Aksi takdirde kısa devreye yol açar. Bu durum çok fazlı trafolar için geçerlidir.
 

Trafoların aynı güç değerine sahip olmaları, eşit yük dağılımına sahip olurlar. Tüm trafolarda reaktansın direnç oranına eşit olması gerekir.

► Yüksek Çalışma Verimliliği: Genellikle trafolar tam yükte yüksek verimlilikte çalışır. Trafolar paralel bağlanarak, artan yük talebini yerine getirmek için trafolar arası geçiş yapılabilir. Bu şekilde yüksek verimlilik elde edilir.

► Sistem Kullanılabilirliğini Üst Düzeye Çıkarma: Paralel bağlı trafoların, bakım ve arıza gibi durumlarda devreden çıkan trafo, paralel bağlandıkları için herhangi bir güç kaybına olmadan çalışmaya devam edeceklerdir.

► Yüksek Sistem Güvenilirliği: Paralel bağlı trafolardan biri arıza nedeniyle devreden çıkarılınca diğer trafolar yükleri paylaşarak sistemin güvenli çalışmasına devam edilmesini sağlar.

► Yüksek Esneklik Kapasitesi: Gelecek yıllarda güç talebi artacağı düşünülürse, tek başına bir trafodan ziyade paralel bağlanış trafolar daha esnek bir çözüm olacaktır. Hem maliyet açışından hem de sistemi dengelemek açışından daha iyi sonuçlar alınabilir.
 

► Bir trafodan diğer trafoya sirküle eden akımların riskli olması.
► Paralel bağlı trafoların empedansı önemli ölçüde düşüktür. Empedansın düşük olması kısa devre akımlarını artırır.
► Kısa devre akımının artması sonucu kullanılacak kesicilerin kapasitesinin artmasına neden olur.
► Paralel bağlı 3 faz sistemlerin kontrolü zordur.

Transformatörler Nasıl Paralel Bağlanır?

 

Paralel bağlama, birden fazla transformatörün aynı baraya bağlanması işlemidir. Tüketicinin artan güç ihtiyaçları karşısında mevcut trafonun yetersiz hale gelmesi, ek trafo veya trafoların aynı baraya bağlanması ile çözülür. Günümüzde en çok kullanılan ve kritik olan bağlama şekli primerleri ve sekonderleri ortak olan bağlama şeklidir. 
 

İki veya daha fazla transformatörü parelel bağlarken, gücü gerçek anlamda karşılayabilmek ve trafolara zarar vermemek için bazı önemli kurallar vardır.

► Aynı baraya bağlanacak olan transformatörlerin bobin gerilimleri eşit olmalıdır. Buna parelel olarak çevirme oranları da eşit olmalıdır.
► Bobin bağlantı grupları ve grup açıları birbirine eşit olmalıdır.
► Transformatörlerin görünür güçleri birbirine eşit olmalıdır. Bu mümkün değilse en fazla %30'luk bir farka izin verilmelidir.
► Transformatörlerin bağıl kısa devre empedansları birbirine eşit olmalıdır. Mümkün değilse en fazla %10'luk bir farka izin verilmelidir.
► Transformatörlerin bağıl boşta çalışma akımları ve bunların faz açıları biribirine eşit olmalıdır.
► Eğer birbirine bağlanacak olan transformatörler tek fazlı ise bobinlerin sarım yönleri ve giren ve çıkan akımların yönleri birbirine eşit olmalıdır.

 

Şekil 4: Paralel bağlı transformatörler

 

►İlginizi Çekebilir: Transformatörlerde Bağlantı Grupları ve Grup Açıları

 

Yükü paylaştırırken dikkat etmemiz gereken temel nokta transformatörlerin bağıl kısa devre gerilimleridir.
 

S₁= 1. trafonun gücü
S₂= 2.trafonun gücü
S_n=  n. trafonun gücü
S_top= trafoların toplam gücü
Syük= toplam yükümüz
u₁= 1.trafonun bağıl kısa devre gerilimi
u₂= 2. trafonun bağıl kısa devre gerilimi
u_n = n. trafonun bağıl kısa devre gerilimi

Bu durumda u_yeni  aşağıdaki şekilde hesaplanır;

 

Her bir transformatörümüzün paralel bağlandıktan sonra çekeceği güce bakalım.

Bir numaralı transformatörümüz için;

İki numaralı transformatörümüz için;

 

n numaralı transformatör için;

 

Örneklerle konuyu pekiştirelim:

► 350 kVA gücünde, bağıl kısa devre gerilimi %4 olan bir trafo ve 300 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi % 4.4 olan trafo birbirine paralel bağlanmıştır. Bu iki trafo 650 kVA bir yükü güvenli bir şekilde besleyebilir mi? Besleyebilirse yükü nasıl paylaşırlar?

Bir transformatörün çektiği toplam yük;

 

Buradan paralel bağlama sonucu oluşacak, yeni bağıl kısa devre gerilimimizi bulalım.

Buradan yeni bağıl kısa devre gerilimimiz % 4.175 çıktı. Artık her bir trafomuza düşecek olan gücü bulabiliriz.

İşlemleri yaparsak sonucu 365.32 kVA buluruz.  Birinci trafomuz max. yüklenebileceği rakam 350 kVA idi. Dolayısıyla birinci trafomuz bu yükü besleyemez.

 

►İlginizi Çekebilir: Transformatörlerin Üretimi ve Çeşitleri [Özel Dosya] | 1. Bölüm

İkinci trafomuza bakalım;

İşlemler sonuç 284.6 kVA bulunur.  Bu durumda ikinci trafomuz  bu yükü besleyebilir.
 

►120 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi %4 olan bir trafo, 200 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi %4.2 olan bir trafo ve 175 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi %4.6 olan 34.5/400 kVA gerilimine sahip olan 3 trafo paralel bağlanmak istenmektedir. Bu üç trafo en fazla kaç kVA’lık bir yükü güvenli bir şekilde besleyebilirler?

Bir yükü bu üç trafoyla güvenli bir şekilde besleyebilmek için üçünün de yükü beslerken nominal güçlerini aşmaması gerekir. Bir yüklenme anında en fazla etkilenecek olan trafo, bağıl kısa devre gerilimi en düşük olan trafo olacaktır.

Yüklenme oranları m ile gösterirsek;
 

Buradan da görebileceğimiz gibi bağıl kısa devre gerilimi en küçük olanı referans almalıyız. Yani bağıl kısa devre gerilimimiz her bir trafo için  %4 olmalıdır. Şimdi de bu bağıl kısa devre geriliminde her bir trafonun ne kadar yük çekebileceğine bakalım. 

Birinci trafomuz için;

120 kVA bulunur.


İkinci trafomuz için;

190 kVA bulunur.


Üçüncü trafomuz için;
 

Buradan 152 kVA bulunur.
 

Güvenli bir biçimde toplam çekebileceğimiz maksimum yük de S1+S2+S3=462 kVA olur. Oysa trafoların toplam gücü 495 kVA idi. Buradan bir kez daha bağıl kısa devre akımının etkisini gördük.
 

► İlginizi Çekebilir: Transformatör Yağı Nedir, Nasıl Olmalıdır? 

Kaynak:

► Electricaleasy.com
► Electrica-engineering-portal
► elektrikde.com