Transformatörlerin Sarımında Yapılan Hesaplamalar 
Transformatörlerin Sarımında Yapılan HesaplamalarŞu yazımızda transformatörlerin yani elektronikçiler dilindeki adıyla trafoların tanımını ve kullanılmasındaki amacı belirtmiştik.Bu yazımızda da yine trafolarla ilgili önemli bilgilere yer vereceğiz.Her ne kadar elektronikçilerin tamamı trafoyu kendi sarmasada,trafo sarımında yapılan hesaplamaları bilmesi iyi olur.Bir elektronikçi trafo hesabını bilmezse bile trafonun ebatlarına ve içindeki sarımlara bakarak gücünü az çok tahmin edebilir.Sonuçta 100 watt bir trafo ile 250 watt trafonun ebatları ve içindeki telin kalınlığı aynı olmayacaktır.
Transformatörler sarılmadan önce, istenilen trafo gücünün ve istenilen voltaj değerlerinin billinmesi gerekir.Bu bilgilerden sonra sırası ile aşağıdaki hesaplamalar yapılır:
1. Nüve kesiti hesabı
2. Sarım sayısı hesabı
3. Tel ve sargı kesiti hesabı
4. Nüve boyutlarının ve dolayısıyla bobinlerin nüveye yerleştrilmesi için pencere büyüklüğünün belirlenmesi.
Nüve kesiti hesabı-
Nüve kesiti ile güç arasındaki bağıntı:
Şekil 5.3 (b) 'de kesit görüntüsü verilmiş olan Nüvenin orta (göbek) kesit alanı S olsun.
Bu alanın kenarları (a) cm (b) cm ise S alanı aşağıdaki gibidir:
S = a * b cm2
Transformatörün primer gücü Pp Watt olarak gösterilirse, S ve Pp arasında şu bağıntı vardır:
S (cm2) = k √PP (Watt) k; sacın kalite katsayısıdır.
Sacın kalitesine göre; k = 0.8 - 1.1 arasında değişir. Kalite arttıkça "k" küçülür.
Örneğin;
B magnetik akı yoğunluğu 20000 Gauss olan sac için k=0.8 'dir. B=7000 Gauss olan sac için ise k=1.1 'dir.
Eğer sacın kalitesi bilinmiyorsa güvenli olması açısından "k=1.1" alınır.
Hesaplama da primer güç esas alınır. Zira, kayıplar nedeniyle sekonder güç daha küçük olduğundan, nüve kesiti daha küçük olacaktır. Bu da daha riskli bir durumdur.
Eğer transformatör sacı kaliteli yapıda ise hesaplama sonucunda √PP kesirli bir sayı çıkarsa, yine de toleranslı olması bakımından, S bir üs sayı değeri olarak alınır.
Örneğin;
S = √78 olsun √78 ==> 8 ile 9 arası bir sayıdır.
Böyle bir durumda S=9cm2 olarak alınır.
Nüve Boyutlarının Belirlenmesi
Yukarıda sıralanan hesaplamalardan sonra sıra primer ve sekonder sargıların nüveye yerleştrilmesine gelmektedir.
Bunun için önce şu iki nüve tipinden birine karar vermek gerekiyor:
1. Sargılar üst üste nüve göbeğinemi yerleştrilecek
2. Yoksa ayrı ayrı nüvenin iki bacağına mı yerleştrilecek.
Genelde yerden kazanmak için üst üste orta göbeğe yerleştirilir.
Böyle düşünülürse şu yollar izlenir:
Önce pencere büyüklüğü belirlenir.
Pencere, bobinlerin yerleştireleceği nüve aralığıdır.
Tablo 5.2 ve Şekil 5.7 'de pencere boyutları K ve F harfleri ile gösterilmiştir. K*F kesit alanı, yukarıdaki yöntem ile hesaplanan, primer ve sekonder sargıların kesit alanı toplamından biraz büyük olmalıdır.
Bunun nedeni sargıların makaraya sarılmasıdır. Makara payınıda düşünmek gerekir.
Uygun pencere boyutları belirlendikten sonra, Tablo 5.2 'den nüvenin diyer boyutları belirlenir.
Bu safhadan sonra sıra sacların dizilmesine gelmektedir: Saclar Şekil 5.3(a) 'da görüldüğü, E ve I biçimi olmak üzere iki kısımdır. Önce, E saclar iki yönlü olarak sıra ile makaraya oturtulur. Sonra da I saclar ara boşluklara yerleştirilir. Preslenip verniklenerek fırınlanır.
-Sarım Sayısı Hesabı-
Sarım sayısı iki yoldan bulunabilmektedir.
1. Pratik Bağıntıdan Gidilerek Sarım Sayısı Hesabı
Sarım sayısı hesaplanırken, öncelikle Volt başına sarım sayısı bulunur. Zira bunun hesabı pratik yolla daha kolay yapılabilmektedir.
Volt başına sarım sayısına n diyelim.
n değeri pratik yoldan, S nüve kesitine bağlı olarak şöyle hesaplanır:
Çok iyi kalıte sac kullanılıyorsa: n=45/S , Orta kalite sacta: n=55/S , Kalitesi iyi olmayan bir sac kullanılıyorsa: n=60/S
S 'nin birimi cm2 'dir.
Sarım sayısının bulunması:
Sarım sayısı genelde N ile gösterilir. Sargı gerilimi de E olsun.
N=n*E olacaktır.
Buna göre primer sargı gerilimi EP Volt ve sekonder sargı gerilimi ES Volt olursa aşağıdaki sonuçlar yazılır.
Primer sarım sayısı: NP = n*EP
Sekonder sarım sayısı: NS = n*ES
Kayıpsız transformatörde: EP=VP (Giriş gerilimi), ES=VS (Çıkış gerilimi)
2. Daha Hassas Yoldan Sarım Sayısı Hesabı
Kullanılan sacın, B magnetik akı yoğunluğu biliniyorsa, sarım sayıları hassas olarak şu formüllerden yararlanılarak hesaplanır.
Primer sarım sayısı: NP = VP*108 / 4,44*f*B*S
Sekonder sarım sayısı: NS = VS*108 / 4,44*f*B*S
Bu bağıntıda birimler şöyledir:
VP ve VS: Volt B: Gauss f:Hz S:cm2
Eğer B, Webber / m2 (Wb/m2) ve S 'de m2 olarak yazılırsa yukarıdaki bağıntılarda 108 yazılmasına gerek kalmaz.
Sarım sayısını hesaplarken hassas davranmak gerekir. Zira, sargılardaki gerilim düşümü çalışma gerilimini etkilemektedir. Bu nedenle sargılardaki gerilim düşümünün giriş ve çıkış gerilimlerinin ±%5 'ini geçmemesine özen gösterilmelidir. Azami sınır ±%10 'dur.
-Tel ve Sargı Kesitinin Hesabı-
1. Tel Kesitinin Hesabı
Tel kesiti şu iki değer belirler:
- Akım yoğunluğu (J)
- Devre akımı (I)
Akım yoğunluğunun şu değerler arasında olması gerekmektedir:
Kendi kendine soğuyan transformatörde: J=1,8-2,6 Amper/mm2
Devre akımı ise şu bağıntı ile bellidir: I=P/V
P: Transformatör gücüdür. (Watt olarak alınır)
V: Primer veya sekonder gerilimidir. (Volt olarak alınır)
V yerine VP primer gerilimi yazılırsa, IP primer akımı bulunur. VS sekonder gerilimi ile de IS sekonder akımı bulunur.
Akım belli olduktan sonra, "d" Tel çapı yaklaşık olarak şu bağıntılar ile bulunur:
J = 2,5 A/mm2 için : d = 0,7√I+0,1
J = 3 A/mm2 için : d = 0,6√I+0,1
J = 4 A/mm2 için : d = 0,45√I+0,1
Burada " I " amper olarak yazılır ve " d " mm olarak bulunur.
" d " çap ifadesindeki "0,1" ilaveleri emaye kalınlığıdır.
Tel çapı bulunduktan sonra sıra telin kesit alanının hesabına gelir:
Telin kesit alanı: Atel = p(d2 / 4) = 3,1416(d2 / 4) = 0,785 d2 'dir.
Buradaki "d" çapına emaye kalınlığı dahildir.
2. Sargı Kesit Alanının Hesabı
Sargıların sarım sayıları hesaplanmış olduğuna göre belirli bir tel kalınlığı da seçilince, toplam sarımın alanı şöyle bulunur:
Sargının kesit alanı: Asargı = 1 telin kesit alanı * sarım sayısı
Tel çapından doğrudan sargı kesit alanına geçilmesi istenirse Tablo 5.1 'den yararlanılabilir.
Tablo 5.1. Tel çapına göre, 1cm2 alana sığacak sarım sayısı
