ટ્રાન્સફોર્મર શું છે: ઉપકરણ, ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત અને હેતુ

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્થિર ઉપકરણોનો ઉપયોગ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવા અને લાગુ કરવા માટે થાય છે. ત્યાં ઘણા કિસ્સાઓ છે, શા માટે તમારે ઇલેક્ટ્રોનિક, ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ અને રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં ટ્રાન્સફોર્મરની જરૂર છે. ઉપકરણ ચુંબકીય કોર પર પરસ્પર જોડાયેલ પ્રેરક વિન્ડિંગ્સથી સજ્જ છે. મેઇન્સ વૈકલ્પિક ક્ષેત્રમાં ફાળો આપે છે, જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મર આવર્તન બદલ્યા વિના વર્તમાનને સતત મૂલ્યો આપવા માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનનો ઉપયોગ કરે છે.

 

વ્યાખ્યા અને એપ્લિકેશન

ઉપકરણોને પાવર કરવા માટે વિવિધ લાક્ષણિકતાઓના વિવિધ વોલ્ટેજની આવશ્યકતા છે. ટ્રાન્સફોર્મર એ ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રેરક કાર્યનો ઉપયોગ કરવા માટેની ડિઝાઇન છે. રિબન અથવા વાયર કોઇલ સામાન્ય પ્રવાહ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે અથવા વોલ્ટેજ વધારે છે. ટેલિવિઝન ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને માઇક્રોસર્કિટ્સ ચલાવવા માટે 5 વોલ્ટનો ઉપયોગ કરે છે, કાસ્કેડ ઓસિલેટરનો ઉપયોગ કરતી વખતે કાઇનસ્કોપને પાવર કરવા માટે ઘણા કિલોવોલ્ટની જરૂર પડે છે.

આઇસોલેટેડ વિન્ડિંગ્સ ચોક્કસ વોલ્ટેજ મૂલ્ય સાથે સ્વયંભૂ ચુંબકીય સામગ્રીના કોર પર મૂકવામાં આવે છે. જૂના એકમો હાલની મુખ્ય આવર્તનનો ઉપયોગ કરે છે, લગભગ 60 હર્ટ્ઝ. આધુનિક ઉપકરણ પાવર સર્કિટ ઉચ્ચ-આવર્તન પલ્સ ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ કરે છે.વૈકલ્પિક વોલ્ટેજને ઓસિલેટરના માધ્યમથી સુધારેલ અને નિર્દિષ્ટ પરિમાણો સાથેના મૂલ્યમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.

પલ્સ-પહોળાઈ મોડ્યુલેશન સાથે કંટ્રોલ યુનિટ દ્વારા વોલ્ટેજને સ્થિર કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ-આવર્તન વિસ્ફોટો ટ્રાન્સફોર્મર પર પ્રસારિત થાય છે, આઉટપુટ સ્થિર મૂલ્યો મેળવે છે. જૂના ઉપકરણોની વિશાળતા અને ભારેપણું હળવાશ અને નાના કદ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. એકમનું રેખીય પ્રદર્શન 1:4 ના ગુણોત્તરમાં શક્તિના પ્રમાણસર છે, ઉપકરણના કદને ઘટાડવાથી વર્તમાનની આવર્તન વધે છે.

પાવર સપ્લાય સર્કિટ્સમાં મોટા ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જો તમે ઉચ્ચ આવર્તન સાથે દખલગીરીના વિસર્જનનું ન્યૂનતમ સ્તર બનાવવા માંગતા હો, ઉદાહરણ તરીકે, ગુણવત્તાયુક્ત અવાજ પ્રદાન કરતી વખતે.

ડિઝાઇન અને ઓપરેશન સિદ્ધાંત

ઉત્પાદક એકમના સંચાલનના મૂળભૂત નિયમો પસંદ કરે છે, પરંતુ આ કામગીરીની વિશ્વસનીયતાને અસર કરતું નથી. વિભાવનાઓ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં અલગ પડે છે. ટ્રાન્સફોર્મરના સંચાલનનો સિદ્ધાંત બે નિવેદનો પર આધારિત છે:

• દિશાત્મક ચાર્જ કેરિયર્સની બદલાતી ગતિ વૈકલ્પિક ચુંબકીય બળ ક્ષેત્ર બનાવે છે;
• કોઇલ દ્વારા પ્રસારિત બળ પ્રવાહ પર અસર ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ અને ઇન્ડક્શન પેદા કરે છે.

ઉપકરણ નીચેના ભાગો સમાવે છે:

• એક ચુંબકીય વાહક (કોર);
• કોઇલ અથવા વિન્ડિંગ;
• કોઇલની ગોઠવણી માટે બેકબોન;
• ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી;
• ઠંડક પ્રણાલી;
• જોડાણ, ઍક્સેસ, રક્ષણના અન્ય ઘટકો.

ટ્રાન્સફોર્મરનું સંચાલન બાંધકામના પ્રકાર અને કોર અને વિન્ડિંગ્સના સંયોજન પર આધારિત છે. મુખ્ય પ્રકારમાં, કંડક્ટર વિન્ડિંગ્સમાં બંધ હોય છે અને તેને જોવાનું મુશ્કેલ હોય છે. કોઇલ દૃશ્યમાન છે, કોરની ઉપર અને નીચે દૃશ્યમાન છે, અને ધરી ઊભી છે. જે સામગ્રી કોઇલ બનાવે છે તે સારી રીતે વીજળીનું સંચાલન કરે છે.

આર્મર્ડ પ્રકારના ઉત્પાદનોમાં કોર મોટાભાગના વળાંકને છુપાવે છે, તે આડા અથવા પ્લમ્બમાં મૂકવામાં આવે છે.ટોરોઇડલ ટ્રાન્સફોર્મર ડિઝાઇનમાં ચુંબકીય કોર પર બે સ્વતંત્ર વિન્ડિંગ્સ મૂકવાનો સમાવેશ થાય છે જેમાં તેમની વચ્ચે કોઈ વિદ્યુત જોડાણ નથી.

મેગ્નેટિક સિસ્ટમ

એકમના ચુંબકીય ક્ષેત્રને ઉત્પન્ન કરવા માટે ભૌમિતિક આકારની જાળવણી સાથે એલોય્ડ ટ્રાન્સફોર્મર સ્ટીલ, ફેરાઇટ, પરમાલોયથી બનેલું. કંડક્ટર પ્લેટ્સ, ટેપ, હોર્સશોઝથી બનેલું છે અને તે પ્રેસ પર બનાવવામાં આવે છે. જે ભાગ પર વિન્ડિંગ મૂકવામાં આવે છે તેને યોક કહેવામાં આવે છે. યોક એ કોઇલ વિનાનું તત્વ છે, જે સર્કિટને બંધ કરવાનું કાર્ય કરે છે.

ટ્રાન્સફોર્મરના સંચાલનનો સિદ્ધાંત સ્ટ્રટ્સની યોજના પર આધારિત છે, જે છે:

• સપાટ - યોક્સ અને કોરોની અક્ષો એક જ પ્લેનમાં છે;
• અવકાશી - રેખાંશ તત્વો વિવિધ સપાટીઓમાં ગોઠવાયેલા છે;
• સપ્રમાણ - સમાન આકાર, કદ અને બાંધકામના વાહક બધા યોક્સ માટે અન્યની સમાન રીતે ગોઠવાયેલા છે;
• અસમપ્રમાણ - વ્યક્તિગત સ્ટેન્ડ દેખાવ, પરિમાણોમાં ભિન્ન હોય છે અને જુદી જુદી સ્થિતિમાં મૂકવામાં આવે છે.

જો એવું માનવામાં આવે કે વિન્ડિંગમાંથી સીધો પ્રવાહ વહે છે, જેને પ્રાથમિક કહેવામાં આવે છે, તો ચુંબકીય વાયર ખુલ્લા બનાવવામાં આવે છે. અન્ય કિસ્સાઓમાં, કોર બંધ છે, તે પાવર લાઇનોને બંધ કરવા માટે સેવા આપે છે.

વિન્ડિંગ્સ

વળાંકના સમૂહના સ્વરૂપમાં બનાવવામાં આવે છે, ચોરસ ક્રોસ-સેક્શન સાથે કંડક્ટર પર ગોઠવાય છે. આકારનો ઉપયોગ કાર્યક્ષમ કામગીરી માટે અને ચુંબકીય કોરની વિન્ડોમાં ફિલ ફેક્ટર વધારવા માટે થાય છે. જો કોરના ક્રોસ સેક્શનને વધારવું જરૂરી છે, તો તે એડી પ્રવાહોની ઘટનાને ઘટાડવા માટે બે સમાંતર તત્વોના સ્વરૂપમાં બનાવવામાં આવે છે. આવા દરેક વાહકને કોર કહેવામાં આવે છે.

કોર કાગળમાં આવરિત છે અને દંતવલ્ક વાર્નિશ સાથે કોટેડ છે. કેટલીકવાર સમાંતર ગોઠવાયેલા બે કોરો એક સામાન્ય ઇન્સ્યુલેશનમાં બંધ હોય છે, જેને કેબલ કહેવાય છે. વિન્ડિંગ્સને તેમના હેતુ અનુસાર અલગ પાડવામાં આવે છે:

• મુખ્ય - તેઓ વૈકલ્પિક પ્રવાહ સાથે પૂરા પાડવામાં આવે છે, રૂપાંતરિત ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બહાર આવે છે;
• રેગ્યુલેટીંગ - ઓછા એમ્પેરેજ પર વોલ્ટેજને રૂપાંતરિત કરવા માટે તેઓને નળ આપવામાં આવે છે
• સહાયક - તેઓ તેમના નેટવર્કને ટ્રાન્સફોર્મરના નજીવા સૂચક કરતા ઓછા પાવર સાથે સપ્લાય કરે છે અને ડાયરેક્ટ કરંટ સાથે સર્કિટને સબ-મેગ્નેટાઇઝ કરે છે.

વીંટાળવાની પદ્ધતિઓ:

• પંક્તિ વિન્ડિંગ - કંડક્ટરની સમગ્ર લંબાઈ સાથે અક્ષની દિશામાં વળાંક બનાવવામાં આવે છે, અનુગામી વળાંક ગાબડા વિના, ચુસ્તપણે ઘાયલ થાય છે;
• હેલિકલ વિન્ડિંગ - રિંગ્સ વચ્ચેના ગાબડા સાથે અથવા નજીકના તત્વોને બાયપાસ કરીને મલ્ટિ-લેયર વિન્ડિંગ;
• ડિસ્ક વિન્ડિંગ - સર્પાકાર પંક્તિ અનુક્રમે કરવામાં આવે છે, વર્તુળમાં વિન્ડિંગ આંતરિક અને બાહ્ય દિશામાં રેડિયલ ક્રમમાં બનાવવામાં આવે છે;
• ફોઇલ સર્પાકાર એલ્યુમિનિયમ અને કોપરની પહોળી શીટથી બનેલી છે, જેની જાડાઈ 0.1-2 મીમીથી બદલાય છે.

પ્રતીકો

ટ્રાન્સફોર્મર ડાયાગ્રામ વાંચવાનું સરળ બનાવવા માટે, ત્યાં ખાસ ચિહ્નો છે. કોર જાડા રેખા સાથે દોરવામાં આવે છે, નંબર 1 પ્રાથમિક વિન્ડિંગ બતાવે છે, ગૌણ વળાંક નંબર 2 અને 3 દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

કેટલાક સર્કિટમાં, કોર લાઇન કોઇલના અર્ધ-વર્તુળોના ચિત્રની જાડાઈમાં સમાન હોય છે. મુખ્ય સામગ્રીનું હોદ્દો અલગ છે:

• ફેરાઇટ ચુંબકીય કોર જાડા રેખા સાથે દોરવામાં આવે છે;
• ચુંબકીય અંતર સાથે સ્ટીલ કોર મધ્યમાં વિરામ સાથે પાતળી રેખા સાથે દોરવામાં આવે છે;
• ચુંબકીય ડાઇલેક્ટ્રિકથી બનેલી ધરીને પાતળા ડોટેડ લાઇનથી ચિહ્નિત કરવામાં આવે છે;
• તાંબાના સળિયાને મેન્ડેલીવના કોષ્ટક અનુસાર સામગ્રીના સંકેત સાથે સાંકડી રેખા તરીકે દોરવામાં આવે છે.

કોઇલ આઉટપુટને હાઇલાઇટ કરવા માટે બોલ્ડ ડોટ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તાત્કાલિક ઇન્ડક્શન હોદ્દો સમાન છે. કાઉન્ટર-ફેઝ બતાવવા માટે કાસ્કેડ જનરેટરમાં મધ્યવર્તી એકમો દર્શાવવા માટે વપરાય છે. જો તમે એસેમ્બલ કરતી વખતે પોલેરિટી અને વિન્ડિંગ્સની દિશા સેટ કરવા માંગતા હોવ તો બિંદુઓ મૂકો. પ્રાથમિક વિન્ડિંગમાં વળાંકોની સંખ્યા પરંપરાગત રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જેમ અર્ધ-વર્તુળોની સંખ્યા સામાન્ય નથી, ત્યાં પ્રમાણસરતા છે, પરંતુ તે સખત રીતે અવલોકન કરવામાં આવતી નથી.

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મરનું સેકન્ડરી ખુલ્લું હોય ત્યારે નિષ્ક્રિય મોડનો ઉપયોગ થાય છે, તેમાં કોઈ વોલ્ટેજ નથી. પ્રાથમિક વિન્ડિંગ દ્વારા વર્તમાન વહે છે, અને પ્રતિક્રિયાશીલ ચુંબકીકરણ થાય છે. નિષ્ક્રિય કામગીરીનો ઉપયોગ કાર્યક્ષમતા, પરિવર્તન ગુણોત્તર અને મુખ્ય નુકસાન નક્કી કરવા માટે થાય છે.

લોડ ઓપરેશનમાં પાવર સપ્લાયને પ્રાથમિક સર્કિટ સાથે જોડવાનો સમાવેશ થાય છે, જ્યાં ઓપરેશનનો કુલ પ્રવાહ અને નો-લોડ પ્રવાહ વહે છે. લોડ ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ સાથે જોડાયેલ છે. આ મોડ સામાન્ય છે.

શોર્ટ-સર્કિટ તબક્કો થાય છે જો ગૌણ કોઇલનો પ્રતિકાર એકમાત્ર લોડ હોય. આ મોડમાં સર્કિટમાં કોઇલના હીટિંગ નુકસાન નક્કી કરવામાં આવે છે. ટ્રાન્સફોર્મર્સના પરિમાણોને પ્રતિકાર સેટિંગ દ્વારા ઉપકરણ અવેજી સિસ્ટમમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

ઇનપુટ અને આઉટપુટ પાવરનો ગુણોત્તર ટ્રાન્સફોર્મરની કાર્યક્ષમતા નક્કી કરે છે.

અરજીઓ

ઘરગથ્થુ ઉપકરણોમાં તટસ્થ વાહક દ્વારા ગ્રાઉન્ડ કનેક્શન હોય છે. ઉપભોક્તા એક જ સમયે બંને તબક્કા અને તટસ્થ સર્કિટને સ્પર્શ કરે છે તે લૂપ ફોલ્ટનું કારણ બનશે અને પરિણામે વ્યક્તિગત ઈજા થશે. આઇસોલેટીંગ ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા વાયરિંગ લોકોને સુરક્ષિત રાખે છે કારણ કે ગૌણ વિન્ડિંગનો જમીન સાથે કોઈ સંપર્ક નથી.

લંબચોરસ આંચકાને ટ્રાન્સમિટ કરતી વખતે અને લોડ હેઠળ ટૂંકા સિગ્નલોનું રૂપાંતર કરતી વખતે સ્પંદિત એકમોનો ઉપયોગ થાય છે. આઉટપુટ વર્તમાનની ધ્રુવીયતા અને કંપનવિસ્તારમાં ફેરફાર કરે છે, પરંતુ વોલ્ટેજ યથાવત રહે છે.

ડીસી માપન સાધનો એ ચુંબકીય એમ્પ્લીફાયર છે. વૈકલ્પિક વોલ્ટેજને બદલવામાં નાના પાવર ઇલેક્ટ્રોનની દિશાત્મક હિલચાલ દ્વારા મદદ મળે છે. રેક્ટિફાયર સતત ઉર્જા સપ્લાય કરે છે અને ઇનપુટ વીજળીના મૂલ્યો પર આધાર રાખે છે.

પાવર એકમો નાના વર્તમાન જનરેટરમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ડીઝલમાં પાવર, પ્રદર્શન મધ્યમ મૂલ્યો ધરાવે છે. ટ્રાન્સફોર્મર્સ લોડ સાથે શ્રેણીમાં માઉન્ટ થયેલ છે, ઉપકરણ પ્રાથમિક વિન્ડિંગ દ્વારા સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલ છે, ગૌણ સર્કિટ રૂપાંતરિત ઊર્જાનું આઉટપુટ કરે છે. આઉટપુટ વર્તમાન મૂલ્ય લોડના સીધા પ્રમાણસર છે.જો જનરેટર થ્રી-ફેઝ કરંટ હોય તો 3 મેગ્નેટિક સળિયાવાળા સાધનોનો ઉપયોગ થાય છે.

ઇન્વર્ટિંગ એકમોમાં સમાન વાહકતાના ટ્રાન્ઝિસ્ટર હોય છે અને આઉટપુટ પર સિગ્નલના માત્ર ભાગને વિસ્તૃત કરે છે. સંપૂર્ણ વોલ્ટેજ રૂપાંતર માટે, બંને ટ્રાંઝિસ્ટર પર પલ્સ લાગુ કરવામાં આવે છે.

નીચા વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રવાહ સાથે ઉચ્ચ અવબાધ ઇનપુટ અને આઉટપુટ લોડવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોને જોડવા માટે મેચિંગ સાધનોનો ઉપયોગ થાય છે. એકમો ઉચ્ચ-આવર્તન રેખાઓમાં ઉપયોગી છે, જ્યાં મૂલ્યોમાં તફાવત ઊર્જાના નુકસાન તરફ દોરી જાય છે.

ટ્રાન્સફોર્મર્સના પ્રકાર

પ્રાથમિક અને ગૌણ સર્કિટમાં વર્તમાનનું રેટિંગ ટ્રાન્સફોર્મર્સનું વર્ગીકરણ નક્કી કરે છે. સામાન્ય પ્રકારોમાં, ઇન્ડેક્સ 1-5 A ની રેન્જમાં હોય છે.

અલગ એકમ બંને સર્પાકારના જોડાણ માટે પ્રદાન કરતું નથી. સાધનસામગ્રી ગેલ્વેનિક આઇસોલેશન પ્રદાન કરે છે, એટલે કે, બિન-સંપર્ક રીતે પલ્સનું પ્રસારણ. તેના વિના, સર્કિટ વચ્ચે વહેતો પ્રવાહ ફક્ત પ્રતિકાર દ્વારા મર્યાદિત છે, જે તેના નાના મૂલ્યને કારણે ધ્યાનમાં લેવામાં આવતો નથી.

મેચિંગ ટ્રાન્સફોર્મર આઉટપુટ પર પલ્સ આકારના વિકૃતિને ઘટાડવા માટે વિવિધ પ્રતિકાર મૂલ્યોનું મેચિંગ પ્રદાન કરે છે. તે ગેલ્વેનિક આઇસોલેશનને ગોઠવવાનું કામ કરે છે.

પાવર ડિરેક્શન ટ્રાન્સફોર્મર્સ શું છે તે શોધવા પહેલાં, તે નોંધ્યું છે કે તેઓ ઉચ્ચ-પાવર નેટવર્ક્સ સાથે કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે. વૈકલ્પિક વર્તમાન ઉપકરણો ઇન્સ્ટોલેશન પ્રાપ્ત કરવામાં ઉર્જા મૂલ્યોને બદલી નાખે છે અને મોટી ક્ષમતા અને વીજળીના ફેરફારના દર સાથેના સ્થળોએ કાર્ય કરે છે.

રોટરી ટ્રાન્સફોર્મરને ફરતા સાધનો સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ, પરિભ્રમણના કોણને સર્કિટ વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરવા માટેનું મશીન, જ્યાં કાર્યક્ષમતા પરિભ્રમણની ઝડપ પર આધારિત છે. ઉપકરણ વીસીઆરના વડા જેવા મશીનરીના ફરતા ભાગોમાં વિદ્યુત આવેગ પ્રસારિત કરે છે. અલગ વિન્ડિંગ્સ સાથે ડ્યુઅલ કોર, જેમાંથી એક બીજાની આસપાસ ફરે છે.

તેલથી ભરેલું એકમ ખાસ ટ્રાન્સફોર્મર તેલ સાથે કોઇલ કૂલિંગનો ઉપયોગ કરે છે. તેમની પાસે બંધ પ્રકારનું ચુંબકીય સર્કિટ છે. એરબોર્ન પ્રકારોથી વિપરીત, તેઓ ઉચ્ચ-પાવર નેટવર્ક્સ સાથે સંપર્ક કરી શકે છે.

વેલ્ડીંગ ટ્રાન્સફોર્મર્સ સાધનોની કામગીરીને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા, વોલ્ટેજને ઓછું કરવા અને ઉચ્ચ આવર્તન વર્તમાન બનાવવા માટે. આ પ્રેરક અવબાધ અથવા નો-લોડ લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફારને કારણે છે. કંડક્ટર પર વિદ્યુત વિન્ડિંગના લેઆઉટ દ્વારા પગલું નિયમન કરવામાં આવે છે.

સંબંધિત લેખો: