Transformatör ?

Türkçe'ye Fransızca' dan girmiş olan transformatör sözcüğü, "dö­nüştürücü" anlamına gelir. Transformatörler, bir elektrik akımının gerilimini, yani "voltaj" diye adlandırdığımız elektrik basıncını değiş­tiren aygıtlardır.

Elektrik akımının, doğru akım ve alternatif ya da değişken akım olmak üzere iki türü olduğu ELEKTRİK maddesinde açıklanmış­tır. Doğru akım, yalnızca tek yönde akan akımdır; örneğin, pillerden bu tür bir akım elde edilir. Alternatif akım ise sürekli olarak yön değiştirir. Isıtma ve aydınlatma alanların­da ve makineleri çalıştırmakta kullanılan elektriğin çoğu alternatif akımdır; çünkü, bu tür akımın gerilimi, bir transformatör yardı­mıyla, herhangi bir kayıp olmaksızın kolayca istenen değere değiştirilebilir. Doğru akımın gerilimi ise bu biçimde değiştirilemez.

Transformatörün temel çalışma ilkesini 1831'de Michael Faraday keşfetti. Faraday, demir bir halkanın çevresine iki yalıtkan tel sardı. Sargılardan birinin uçlannı güçlü bir bataryaya, ötekinin uçlarını da elektrik akımı­nın algılanmasında kullanılan galvanometreye bağladı. Faraday ne zaman bataryayı devreye alsa ya da devreden çıkarsa galvanometrenin göstergesinin hafifçe oynadığını, yani ikinci sargıdan anlık bir akımın geçtiğini saptadı; buradan kalkarak ilk sargının ikincisinde an­lık bir akım indüklediğini söyledi. Ayrıca, ikinci sargıdaki akımın ancak birinci sargıdaki akımın değişmesi durumunda indüklendiğini; bu akımın değişim göstermeden kesintisiz biçimde akması durumunda, ikinci sargıda herhangi bir akımın oluşmadığını ortaya koy­du. Faraday'm belirlediği bu olgu bütün transformatörlerin dayandığı ana ilkedir.

Elektromagnetik indükleme olarak adlan­dırılan bu olgu şöyle açıklanabilir: Batarya devreye alındığı zaman, birinci sargının çevre­sinde bir magnetik alan oluşur. Oluşum sıra­sında magnetik alan ikinci sargıyı da etkiler. Eğer değişim halindeki bu magnetik alanın yakınında bir tel varsa, bu değişim telden bir elektrik akımının akmasına neden olur. İşte bu nedenle, birinci sargıda ne zaman akım, dolayısıyla da magnetik alan değişse, ikinci sargıda

bir elektrik akımı oluşur. Tıpkı bunun gibi, transformatörün bir bobini (sık sarımlı tel sargı) bir alternatif akım kaynağına bağ­landığı zaman, akımdaki hızlı yön değişimleri sürekli olarak değişen bir magnetik alan ve böylece, ikinci bobinin uçları arasında değiş­ken bir gerilim yaratır.

Transformatörde gerilim değişikliği, iki bo­bindeki sarım sayılarının farklı olmasıyla sağ­lanır. Güç kaynağına bağlanan bobine birincil sargı (primer), akım çıkış bobinine de ikincil sargı (sekonder) denir. Bobinler birbirinden yalıtılır, yani elektriksel olarak ayrılır ve aynı çekirdek üzerine sarılır; çekirdek, özel bir metal alaşımından (genellikle demir ve silis­yum karışımı bir alaşımdan) yapılmış ve üst üste sıkıca oturtulmuş ince levhalardan olu­şur. Gerilim yükseltici transformatörde, ikin­cil sargının sarım sayısı, birincil sargının sarım sayısından fazladır ve çıkış gerilimi (akımın transformatörden çıkarkenki voltajı) giriş ge­riliminden daha yüksektir. Gerilim düşürücü transformatörde ise, ikincil sargının sarım sayısı daha azdır, çıkış gerilimi de giriş gerili­minden daha düşüktür. Eğer ikincil sargının sarım sayısı birincil sargının sarım sayısının 40 katıysa, çıkış gerilimi de giriş geriliminin 40 katı olur.

Eğer bir alternatif akımın gerilimi yükselti- lirse, akimin amper cinsinden ölçülen miktarı aynı oranda düşer. Bunun nedeni, transfor­matörün aldığı güçten daha fazlasını vereme­mesi ve elektrik gücünün akım (birim zaman­da akan elektrik miktarı) ile gerilimin çarpı­mına eşit olmasıdır, iki bobin için kullanılan tel farklı kalınlıklardadır ve daha yüksek amperli akımı taşıyan bobinin teli daha kalındır.

Enerji santrallarındaki üreteçlerin ürettiği elektrik akımının şiddeti (miktarı) yüksek, gerilimi düşüktür. Eğer, elde edilen enerji, bu değerleriyle doğrudan evlere ve sanayi kuru­luşlarına iletilseydi, bunu taşıyacak tellerin kalın olması gerekirdi ve bu da pahalı olurdu. Dahası, eğer elektrik uzun mesafelere yüksek gerilim ve düşük akım şiddetinde gönderilir­se, enerji iletim hatlarındaki dirençten kay­naklanan ısınma etkilerinin yol açacağı enerji kaybı daha az olur. Bu nedenle enerji santrallarında elde edilen elektrik akımı, enerji iletim hatlarına verilmeden önce yükseltici transformatörlerden geçirilerek gerilimi yüz binlerce volt düzeyine çıkarılır ve böylece şiddeti çok aşağılara düşürülür. Enerji iletim hatları boyunca yer alan elektrik dağıtım istasyonlarındaki gerilim düşürücü transforma­törlerde gerilim, ağır sanayi, elektrikli demir­yolları, hafif sanayi, hastaneler, mağazalar ve evlerce istenen çeşitli düzeylere göre, birkaç kez düşürülür. Bu tür yüksek gerilim hatların­daki transformatörlere "trafo" denir. Bunlara ek olarak, radyo alıcıları, televizyon aygıtları, elektrikli ziller ve elektrikli oyuncaklarda kü­çük, düşürücü transformatörler kullanılır.

Büyük bir transformatör genellikle çelik bir kutunun içine konur ve kutuya, ısınan bobin­leri soğutmaya yarayan yalıtkan bir yağ dol­durulur. Büyük trafolarda soğutma yağı, pompa yardımıyla radyatörlerde dolaştırıla­rak soğutulur. Bunun dışında transformatör­lerin hareketli herhangi bir parçası yoktur. Binaların dışında tel örgüyle çevrili beton bir platform üzerine oturtulmuş, büyük trafolara sık rastlanır. Evlerde kullanılan küçük trans­formatörleri çevrelerindeki hava soğutur.

Otomobil motorlarındaki bujilerin uçları arasında elektrik kıvılcımı atlaması oluştur­mak için gerekli olan yüksek gerilim, indükle­me bobini denen özel bir tür yükseltici trans­formatörle sağlanır. Motor çalıştığında hızla açılıp kapanmaya başlayan bir anahtar, aküye bağlı bir doğru akım devresinden anlık akım­ların geçmesini sağlar ve böylece indükleme bobininin birincil sargısına değişken bir akım gönderilmiş olur. Bu akım indükleme bobini­nin ikincil sargısında yüksek gerilimli elektrik vurulan indükler ve bu sırada da ikincil sargının uçları distribütör (dağıtıcı) yardımıy­la ve sırayla her bir bujiye bağlanır.