ટ્રાન્સફોર્મર એ એક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉપકરણ છે જેનો ઉપયોગ એક વોલ્ટેજ અને ફ્રીક્વન્સીના વૈકલ્પિક પ્રવાહને અન્ય (અથવા સમાન) વોલ્ટેજના વૈકલ્પિક પ્રવાહમાં અને તે જ આવર્તનમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે.
સામગ્રી
ટ્રાન્સફોર્મરની ડિઝાઇન અને કામગીરી
તેના સરળ સ્વરૂપમાં ટ્રાન્સફોર્મર વિન્ડિંગ્સ W ની સંખ્યા સાથે પ્રાથમિક વિન્ડિંગ ધરાવે છે1 અને ડબલ્યુ સાથે ગૌણ2. પ્રાથમિક વિન્ડિંગને ઊર્જા પૂરી પાડવામાં આવે છે, લોડ ગૌણ વિન્ડિંગ સાથે જોડાયેલ છે. ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન દ્વારા ટ્રાન્સફર થાય છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કપલિંગને વધારવા માટે, મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં વિન્ડિંગ્સ બંધ કોર (ચુંબકીય કોર) પર મૂકવામાં આવે છે.
જો વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ યુ1પછી વૈકલ્પિક પ્રવાહ I1જે કોરમાં સમાન આકારનો ચુંબકીય પ્રવાહ F બનાવે છે. આ ચુંબકીય પ્રવાહ ગૌણ વિન્ડિંગમાં EMF પ્રેરિત કરે છે. જો લોડ ગૌણ સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય, તો ગૌણ પ્રવાહ I2.
ગૌણ વિન્ડિંગમાં વોલ્ટેજ વારા W ના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે1 અને ડબલ્યુ2:
યુ2=યુ1*(ડબલ્યુ1/W2)=યુ1/k, જ્યાં k પરિવર્તન ગુણોત્તર.
જો k<1 તો U2> યુ1, અને આવા ટ્રાન્સફોર્મરને સ્ટેપ-અપ ટ્રાન્સફોર્મર કહેવામાં આવે છે. જો k>1, તો U2<>1, આ ટ્રાન્સફોર્મરને સ્ટેપ-ડાઉન ટ્રાન્સફોર્મર કહેવામાં આવે છે. ટ્રાન્સફોર્મરની આઉટપુટ પાવર ઇનપુટ પાવર જેટલી હોવાથી (ટ્રાન્સફોર્મરમાં જ થતા નુકસાનને બાદ કરો) આપણે કહી શકીએ કે Rf=Rin, U1*હું1=યુ2*હું2 અને હું2=હું1*k=I1*(ડબલ્યુ1/W2). આમ, લોસલેસ ટ્રાન્સફોર્મરમાં ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વિન્ડિંગ ટર્નના ગુણોત્તર સાથે સીધા પ્રમાણમાં હોય છે. અને પ્રવાહો આ ગુણોત્તરના વિપરિત પ્રમાણસર છે.
ટ્રાન્સફોર્મરમાં વિવિધ ગુણોત્તર સાથે એક કરતાં વધુ ગૌણ વિન્ડિંગ હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઘરગથ્થુ લાઇટ બલ્બ સપ્લાય કરવા માટે 220 વોલ્ટના ટ્રાન્સફોર્મરમાં એક સેકન્ડરી વિન્ડિંગ હોઈ શકે છે, દા.ત. એનોડ સર્કિટ સપ્લાય કરવા માટે 500 વોલ્ટ અને અગ્નિથી પ્રકાશિત સર્કિટ સપ્લાય કરવા માટે 6 વોલ્ટ. પ્રથમ કિસ્સામાં k<1, બીજા કિસ્સામાં k>1.
ટ્રાન્સફોર્મર માત્ર વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ સાથે કામ કરે છે - ગૌણ વિન્ડિંગમાં EMF થાય તે માટે, ચુંબકીય પ્રવાહ બદલવો આવશ્યક છે.
ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે કોરોના પ્રકાર
વ્યવહારમાં, માત્ર ઉલ્લેખિત આકારના કોરોનો ઉપયોગ થતો નથી. ઉપકરણના હેતુ પર આધાર રાખીને, ચુંબકીય કોરો વિવિધ રીતે બનાવી શકાય છે.
કોર કોરો
લો-ફ્રિકવન્સી ટ્રાન્સફોર્મર કોરો ઉચ્ચારણ ચુંબકીય ગુણધર્મો સાથે સ્ટીલના બનેલા છે. એડી કરંટ ઘટાડવા માટે કોર એરે વ્યક્તિગત પ્લેટોમાંથી એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે જે એકબીજાથી ઇલેક્ટ્રિકલી ઇન્સ્યુલેટેડ હોય છે. ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામગીરી માટે, અન્ય સામગ્રી જેમ કે ફેરાઈટનો ઉપયોગ થાય છે.
ઉપર ચર્ચા કરેલ કોરને રોડ કોર કહેવામાં આવે છે અને તેમાં બે સળિયા હોય છે. સિંગલ-ફેઝ ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે, ત્રણ-કોર કોરોનો પણ ઉપયોગ થાય છે. તેમની પાસે ઓછા ચુંબકીય સ્ટ્રે ફ્લક્સ અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા છે. આ કિસ્સામાં, પ્રાથમિક અને ગૌણ વિન્ડિંગ્સ બંને કેન્દ્રિય કોર પર મૂકવામાં આવે છે.
ત્રણ-તબક્કાના ટ્રાન્સફોર્મર્સ પણ ત્રણ-તબક્કાના કોરો પર બનાવવામાં આવે છે. દરેક તબક્કાના પ્રાથમિક અને ગૌણ વિન્ડિંગ્સ તેના પોતાના કોર પર હોય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, પાંચ-કોર કોરોનો ઉપયોગ થાય છે.વિન્ડિંગ્સ બરાબર એ જ રીતે ગોઠવવામાં આવે છે, પ્રાથમિક અને ગૌણ દરેક તેના પોતાના કોર પર, અને દરેક બાજુના બે સૌથી બહારના સળિયાનો ઉપયોગ માત્ર ચોક્કસ સ્થિતિઓમાં ચુંબકીય પ્રવાહને શોર્ટ-સર્કિટ કરવા માટે થાય છે.
આર્મર્ડ
સિંગલ-ફેઝ ટ્રાન્સફોર્મર્સ આર્મર્ડ કોરમાં બનાવવામાં આવે છે - બંને કોઇલ ચુંબકીય કોરના કેન્દ્રિય કોર પર મૂકવામાં આવે છે. આવા કોરમાં ચુંબકીય પ્રવાહ ત્રણ-કોર ડિઝાઇનની જેમ જ શોર્ટ-સર્કિટ થાય છે - બાજુની દિવાલો દ્વારા. આ કિસ્સામાં છૂટાછવાયા પ્રવાહ ખૂબ નાનો છે.
આ ડિઝાઇનના ફાયદાઓમાં વિન્ડિંગ દ્વારા કોર વિન્ડોને વધુ ગાઢ ભરવાની સંભાવનાને કારણે કદ અને વજનમાં થોડો વધારો શામેલ છે, તેથી ઓછા-પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સના ઉત્પાદન માટે આર્મર્ડ કોરોનો ઉપયોગ કરવો ફાયદાકારક છે. આનું પરિણામ ટૂંકા ચુંબકીય સર્કિટ પણ છે, જે ઓછા નો-લોડ નુકસાન તરફ દોરી જાય છે.
ગેરફાયદા એ નિરીક્ષણ અને સમારકામ માટે વિન્ડિંગ્સની વધુ મુશ્કેલ ઍક્સેસ છે, તેમજ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ માટે ઇન્સ્યુલેશન ઉત્પન્ન કરવામાં મુશ્કેલી વધી છે.
ટોરોઇડલ
ટોરોઇડલ કોરો સાથે, ચુંબકીય પ્રવાહ કોરની અંદર સંપૂર્ણપણે બંધ હોય છે, અને વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈ ચુંબકીય પ્રવાહનું વિસર્જન થતું નથી. પરંતુ આ ટ્રાન્સફોર્મર્સને પવન કરવું મુશ્કેલ છે, તેથી તેનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે, દા.ત. ઓછી શક્તિના નિયંત્રિત ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સમાં અથવા ઉચ્ચ-આવર્તન ઉપકરણોમાં જ્યાં હસ્તક્ષેપ પ્રતિરક્ષા મહત્વપૂર્ણ છે.
ઓટોટ્રાન્સફોર્મર
કેટલાક કિસ્સાઓમાં ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે જેમાં વિન્ડિંગ્સ વચ્ચે માત્ર ચુંબકીય જોડાણ જ નહીં, પણ ઇલેક્ટ્રિકલ પણ હોય છે. એટલે કે, સ્ટેપ-અપ ડિવાઇસમાં, પ્રાથમિક વિન્ડિંગ એ સેકન્ડરી વિન્ડિંગનો ભાગ છે, અને સ્ટેપ-ડાઉન ડિવાઇસમાં, સેકન્ડરી વિન્ડિંગ એ પ્રાથમિક વિન્ડિંગનો ભાગ છે. આવા ઉપકરણને ઓટોટ્રાન્સફોર્મર (AT) કહેવામાં આવે છે.
સ્ટેપ-ડાઉન ઓટોટ્રાન્સફોર્મર એ સરળ વોલ્ટેજ વિભાજક નથી - ચુંબકીય જોડાણ પણ ગૌણ સર્કિટમાં ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરવામાં સામેલ છે.
ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સના ફાયદા છે:
- ઓછું નુકસાન;
- વોલ્ટેજને સરળતાથી નિયમન કરવાની ક્ષમતા;
- ઓછું વજન અને પરિમાણો (ઓટોટ્રાન્સફોર્મર સસ્તું છે, પરિવહન કરવું સરળ છે);
- સામગ્રીની ઓછી જરૂરી રકમને કારણે ઓછી કિંમત.
ગેરફાયદામાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ માટે રચાયેલ બંને વિન્ડિંગ્સના ઇન્સ્યુલેશનની જરૂરિયાત, તેમજ ઇનપુટ અને આઉટપુટ વચ્ચે ગેલ્વેનિક આઇસોલેશનનો અભાવ શામેલ છે, જે પ્રાથમિક સર્કિટથી ગૌણ સર્કિટમાં વાતાવરણીય ઘટનાની અસરોને સ્થાનાંતરિત કરી શકે છે. તે જ સમયે, ગૌણ સર્કિટના તત્વોને ગ્રાઉન્ડ કરી શકાતા નથી. ઉપરાંત, વધેલા શોર્ટ-સર્કિટ કરંટને એટીનો ગેરલાભ ગણવામાં આવે છે. ત્રણ-તબક્કાના ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ સાથે, વિન્ડિંગ્સ સામાન્ય રીતે ગ્રાઉન્ડેડ ન્યુટ્રલ સાથે તારામાં જોડાયેલા હોય છે, અન્ય જોડાણ યોજનાઓ શક્ય છે, પરંતુ ખૂબ જટિલ અને બોજારૂપ છે. આ એક ગેરલાભ પણ છે જે ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે.
ટ્રાન્સફોર્મર એપ્લિકેશન્સ
વોલ્ટેજ વધારવા અથવા ઘટાડવા માટે ટ્રાન્સફોર્મર્સની મિલકત ઉદ્યોગ અને ઘરમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
વોલ્ટેજ પરિવર્તન
વિવિધ તબક્કામાં ઔદ્યોગિક વોલ્ટેજના સ્તર માટે વિવિધ આવશ્યકતાઓ છે. વિવિધ કારણોસર, વિદ્યુત ઊર્જાના ઉત્પાદનમાં ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ જનરેટરનો ઉપયોગ કરવો નફાકારક નથી. તેથી જ, ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટમાં 6...35 kV ના જનરેટરનો ઉપયોગ થાય છે. તેનાથી વિપરિત, પાવર ટ્રાન્સપોર્ટેશન માટે ઊંચા વોલ્ટેજની જરૂર છે - અંતરના આધારે 110 kV થી 1150 kV સુધી. આ વોલ્ટેજ પછી ફરીથી ઘટાડીને 6...10 kV કરવામાં આવે છે, સ્થાનિક સબસ્ટેશનમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે, જ્યાંથી તે ઘટાડીને 380(220) વોલ્ટ કરવામાં આવે છે અને અંતિમ ગ્રાહક સુધી આવે છે. ઘરગથ્થુ અને ઔદ્યોગિક ઉપકરણો માટે, તે હજી પણ ઘટાડવું જોઈએ, સામાન્ય રીતે 3...36 વોલ્ટ સુધી.
આ તમામ કામગીરી સાથે હાથ ધરવામાં આવે છે પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સ. તેઓ શુષ્ક અથવા તેલ સંસ્કરણના હોઈ શકે છે. બીજા કિસ્સામાં, વિન્ડિંગ્સ સાથેનો કોર તેલ સાથેની ટાંકીમાં મૂકવામાં આવે છે, જે ઇન્સ્યુલેટીંગ અને ઠંડકનું માધ્યમ છે.
ગેલ્વેનિક અલગતા
ગેલ્વેનિક આઇસોલેશન વિદ્યુત ઉપકરણોની સલામતી વધારે છે. જો તમે ઉપકરણને સીધા 220 વોલ્ટથી પાવર નથી કરતા, જ્યાં એક કંડક્ટર જમીન સાથે જોડાયેલ છે, પરંતુ 220/220 વોલ્ટ ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા, સપ્લાય વોલ્ટેજ સમાન રહે છે. પરંતુ જો જમીન અને ગૌણ પ્રવાહ વહન કરતા ભાગો એક જ સમયે સ્પર્શે છે, તો પ્રવાહ વહેવા માટે કોઈ સર્કિટ રહેશે નહીં અને વીજ કરંટનું જોખમ ઘણું ઓછું હશે.
વોલ્ટેજ માપન
તમામ વિદ્યુત સ્થાપનોમાં, વોલ્ટેજ સ્તરનું નિરીક્ષણ કરવું આવશ્યક છે. જો 1000 વોલ્ટ સુધીના વોલ્ટેજ વર્ગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો વોલ્ટમેટર્સ સીધા જ જીવંત ભાગો સાથે જોડાયેલા હોય છે. 1,000 વોલ્ટથી ઉપરના સ્થાપનોમાં આવું થતું નથી - આ વોલ્ટેજનો સામનો કરી શકે તેવા ઉપકરણો ઇન્સ્યુલેશન ભંગાણના કિસ્સામાં ખૂબ જ વિશાળ અને અસુરક્ષિત હોય છે. તેથી, આવી સિસ્ટમોમાં, વોલ્ટમેટર્સ અનુકૂળ પરિવર્તન ગુણોત્તર સાથે ટ્રાન્સફોર્મર્સ દ્વારા ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વાહક સાથે જોડાયેલા હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 10 kV નેટવર્ક માટે, 1:100 માપન ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ થાય છે, આઉટપુટ 100 વોલ્ટનું પ્રમાણભૂત વોલ્ટેજ છે. જો પ્રાથમિક વોલ્ટેજ કંપનવિસ્તારમાં બદલાય છે, તો તે એક જ સમયે ગૌણમાં પણ બદલાય છે. વોલ્ટમીટરનો સ્કેલ સામાન્ય રીતે પ્રાથમિક વોલ્ટેજ શ્રેણીમાં ગ્રેજ્યુએટ થાય છે.
ટ્રાન્સફોર્મર ઉત્પાદન અને જાળવણી માટે એક જટિલ અને ખર્ચાળ ઘટક છે. જો કે, આ ઉપકરણો ઘણા ક્ષેત્રોમાં અનિવાર્ય છે, અને ત્યાં કોઈ વિકલ્પ નથી.
સંબંધિત લેખો:
