Transformatörler, elektrik güç sistemlerinde, verimli güç iletimi ve dağıtımı için voltaj seviyelerini yükseltmekten veya düşürmekten sorumlu temel bileşenlerdir. Bir transformatörü, tipik olarak transformatör yağı gibi özel bir sıvıya batırmak, düzgün çalışması ve uzun vadeli güvenilirliği için gerekli olan çok sayıda önemli amaca hizmet eder.

İzolasyon Performansının Arttırılması

Dielektrik Dayanım Artırma

Bir transformatörü ıslatmanın başlıca nedenlerinden biri, yalıtım yeteneklerini arttırmaktır. Yaygın bir ıslatma ortamı olan transformatör yağı, yüksek dielektrik dayanımına sahiptir. Transformatörün sargıları ve çekirdeği bu yağa daldırıldığında, iletken parçalar arasında ek bir yalıtım tabakası sağlar. Örneğin, yüksek voltajlı transformatörlerde, birincil ve ikincil sargılar arasındaki potansiyel farkı son derece yüksek olabilir. Uygun yalıtım olmadan, elektrik arkı meydana gelebilir, bu da kısa devrelere ve transformatörde önemli hasara neden olabilir. Madeni yağ için genellikle 60 - 70 kV/mm aralığında olan dielektrik dayanımı ile transformatör yağı, elektrik akımının istenmeyen yollardan akışını etkili bir şekilde önler. Sargılar arasındaki boşlukları ve boşlukları doldurarak sürekli ve etkili bir yalıtım bariyeri oluşturur.

Nem ve Kirletici Dışlama

Islatma ayrıca transformatörün dahili bileşenlerinden nem ve kirleticilerin dışarı atılmasına da yardımcı olur. Nem, yalıtım malzemelerinin dielektrik dayanımını azalttığı için bir transformatörün performansı için oldukça zararlı olabilir. Yağa daldırılarak, sargılar ve diğer parçalar dış ortamdan korunur ve nem girişi riskini en aza indirir. Ek olarak, yağ toza, kire ve diğer partikül kirleticilere karşı bir bariyer görevi görebilir. Bu kirleticilerin sargılar üzerinde birikmesine izin verilirse, zamanla elektriksel bozulmaya veya korozyona neden olabilir. Yağın dahili bileşenleri temiz ve kuru tutma yeteneği, transformatörün yalıtım bütünlüğünün korunmasına önemli ölçüde katkıda bulunur.

Isı Dağılımının İyileştirilmesi

Verimli Isı Transfer Ortamı

Transformatörler, sargılardaki direnç kayıpları (I²R kayıpları) ve çekirdek kayıpları (histerezis ve girdap akımı kayıpları) nedeniyle çalışma sırasında ısı üretir. Transformatörü yağa batırmak, bu ısıyı dağıtmak için etkili bir yol sağlar. Transformatör yağı, sargılar ve çekirdek gibi transformatör içindeki sıcak noktalardan ısıyı emmesine izin veren iyi bir termal iletkenliğe sahiptir. Yağ ısındıkça, transformatörde doğal olarak dolaşır. Bu sirkülasyon, yağın akışını yönlendirmek için kanallar veya bölmeler içerebilen transformatörün tasarımı ile arttırılabilir. Isıtılmış yağ daha sonra transformatörün daha soğuk kısımlarına hareket eder ve genellikle radyatörlerden veya soğutma kanatçıklarından geçer. Burada ısı, çevredeki havaya aktarılır ve soğutulmuş yağ, döngüyü tekrarlamak için transformatöre geri döner. Bu sürekli ısı transfer işlemi, transformatörün sıcaklığını kabul edilebilir bir aralıkta tutmaya yardımcı olarak aşırı ısınmayı ve ardından yalıtımın ve diğer bileşenlerin zarar görmesini önler.

Termal Genleşme ve Soğutma

Isı dağılımı ile ilgili bir başka husus, yağın termal genleşmesidir. Transformatör ısındığında, yağ genleşir. Bu genleşme, yağın dolaşımına yardımcı olan doğal bir süreçtir. Yağ genleştikçe, transformatör içinde bir basınç farkı yaratır ve bu da yağın akışını daha da artırır. Transformatör soğuduğunda yağ büzülür ve döngü devam eder. Yağın termal genleşmesine ve büzülmesine dayanan bu kendi kendini düzenleyen mekanizma, transformatördeki ısı dağıtma işleminin genel verimliliğine katkıda bulunur.

İç oksidasyonun önlenmesi

Oksijen Bariyeri

Transformatörü yağa batırmak aynı zamanda iç oksidasyona karşı bir koruma görevi görür. Havadaki oksijen, transformatörün sargılar ve çekirdek gibi metal bileşenleri ile reaksiyona girerek oksidasyona ve korozyona yol açabilir. Yağ, oksijenin bu bileşenlere ulaşmasını engelleyen fiziksel bir bariyer görevi görür. Bu bariyer olmadan, oksidasyon işlemi transformatörün yapısal bütünlüğünü kademeli olarak zayıflatabilir ve ayrıca elektrik performansını etkileyebilir. Örneğin, oksitlenmiş sargılar daha yüksek dirence sahip olabilir, bu da daha yüksek enerji kayıplarına ve düşük verime yol açabilir. Yağ, oksijeni hariç tutarak, transformatörün uzun vadeli güvenilirliğini ve performansını korumaya yardımcı olur.

Bazı Yağların Antioksidan Özellikleri

Fiziksel bir bariyer görevi görmesinin yanı sıra, bazı transformatör yağları, özellikle katkı maddesi içerenler, antioksidan özelliklere sahiptir. Bu antioksidanlar, sisteme girmiş olabilecek herhangi bir oksijen molekülü ile reaksiyona girerek onları nötralize edebilir ve oksidasyona neden olmalarını önleyebilir. Bu ek koruma, transformatörü iç oksidasyona karşı korumak için yağa batırma işleminin yeteneğini daha da artırır.

Sonuç olarak, bir transformatörün transformatör yağı gibi uygun bir sıvıya batırılması, yalıtım, ısı dağılımı ve oksidasyona karşı koruma açısından önemli avantajlar sunan çok yönlü bir uygulamadır. Bu faydalar, elektrik enerjisi altyapısının bel kemiği olan transformatörlerin güvenilir ve verimli çalışmasını sağlamak için çok önemlidir.