ट्रांसफार्मर एक विद्युत चुम्बकीय उपकरण है जिसका उपयोग एक वोल्टेज और आवृत्ति के प्रत्यावर्ती धारा को दूसरे (या बराबर) वोल्टेज और उसी आवृत्ति के प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।
अंतर्वस्तु
एक ट्रांसफॉर्मर का डिजाइन और कार्यप्रणाली
अपने सरलतम रूप में ट्रांसफार्मर वाइंडिंग की संख्या के साथ एक प्राथमिक वाइंडिंग है W1 और W . के साथ एक माध्यमिक2. प्राथमिक वाइंडिंग को ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है, लोड द्वितीयक वाइंडिंग से जुड़ा होता है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण द्वारा ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है। विद्युत चुम्बकीय युग्मन को बढ़ाने के लिए, ज्यादातर मामलों में वाइंडिंग को एक बंद कोर (चुंबकीय कोर) पर रखा जाता है।
यदि एक प्रत्यावर्ती वोल्टेज U1फिर एक प्रत्यावर्ती धारा I1जो क्रोड में समान आकार का चुंबकीय फ्लक्स F बनाता है। यह चुंबकीय प्रवाह द्वितीयक वाइंडिंग में एक EMF को प्रेरित करता है। यदि एक भार द्वितीयक परिपथ से जुड़ा है, तो एक द्वितीयक धारा I2.
द्वितीयक वाइंडिंग में वोल्टेज W . के घुमावों के अनुपात से निर्धारित होता है1 और2:
यू2=यू1*(व1/डब्ल्यू2)=यू1/ के, जहां के परिवर्तन अनुपात.
यदि k<1 तो U2>उ1, और ऐसे ट्रांसफॉर्मर को स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर कहा जाता है। यदि k>1 , तो U2<>1, यह ट्रांसफार्मर को स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर कहा जाता है. चूंकि ट्रांसफॉर्मर की आउटपुट पावर इनपुट पावर के बराबर होती है (ट्रांसफॉर्मर में होने वाले नुकसान को घटाकर) हम कह सकते हैं कि Rf=Rin, U1*मैं1=यू2*मैं2 और मैं2=मैं1*के=मैं1*(व1/डब्ल्यू2) इस प्रकार, एक दोषरहित ट्रांसफार्मर में इनपुट और आउटपुट वोल्टेज घुमावदार घुमावों के अनुपात के सीधे आनुपातिक होते हैं। और धाराएँ इस अनुपात के व्युत्क्रमानुपाती होती हैं।
एक ट्रांसफॉर्मर में विभिन्न अनुपातों के साथ एक से अधिक सेकेंडरी वाइंडिंग हो सकती है। उदाहरण के लिए, घरेलू प्रकाश बल्बों की आपूर्ति के लिए 220 वोल्ट के ट्रांसफॉर्मर में एक सेकेंडरी वाइंडिंग हो सकती है, उदा। एनोड सर्किट की आपूर्ति के लिए 500 वोल्ट और गरमागरम सर्किट की आपूर्ति के लिए 6 वोल्ट। पहले मामले में k<1, दूसरे मामले में k>1।
ट्रांसफार्मर केवल वैकल्पिक वोल्टेज के साथ काम करता है - माध्यमिक घुमावदार में ईएमएफ होने के लिए, चुंबकीय प्रवाह को बदलना होगा।
ट्रांसफार्मर के लिए कोर के प्रकार
व्यवहार में, न केवल निर्दिष्ट आकार के कोर का उपयोग किया जाता है। डिवाइस के उद्देश्य के आधार पर, चुंबकीय कोर को विभिन्न तरीकों से बनाया जा सकता है।
कोर कोर
कम आवृत्ति वाले ट्रांसफार्मर कोर स्पष्ट चुंबकीय गुणों वाले स्टील से बने होते हैं। एडी धाराओं को कम करने के लिए कोर सरणी को अलग-अलग प्लेटों से इकट्ठा किया जाता है जो एक दूसरे से विद्युत रूप से इन्सुलेट होते हैं। उच्च आवृत्तियों पर संचालन के लिए, फेराइट जैसी अन्य सामग्रियों का उपयोग किया जाता है।
ऊपर चर्चा की गई कोर को रॉड कोर कहा जाता है और इसमें दो छड़ होते हैं। एकल-चरण ट्रांसफार्मर के लिए, तीन-कोर कोर का भी उपयोग किया जाता है। उनके पास कम चुंबकीय आवारा प्रवाह और उच्च दक्षता है। इस मामले में, प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग दोनों को केंद्रीय कोर पर रखा जाता है।
तीन फेज के कोर पर तीन फेज के ट्रांसफार्मर भी बनाए जाते हैं। प्रत्येक चरण की प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग प्रत्येक अपने स्वयं के मूल पर होती है। कुछ मामलों में, पांच-कोर कोर का उपयोग किया जाता है।वाइंडिंग्स को ठीक उसी तरह व्यवस्थित किया जाता है, प्राथमिक और माध्यमिक प्रत्येक अपने स्वयं के कोर पर, और प्रत्येक तरफ दो सबसे बाहरी छड़ का उपयोग केवल कुछ मोड में चुंबकीय प्रवाह को शॉर्ट-सर्किट करने के लिए किया जाता है।
बख़्तरबंद
सिंगल-फेज ट्रांसफार्मर एक बख्तरबंद कोर में बने होते हैं - दोनों कॉइल चुंबकीय कोर के केंद्रीय कोर पर रखे जाते हैं। इस तरह के कोर में चुंबकीय प्रवाह तीन-कोर डिजाइन के समान शॉर्ट-सर्किट होता है - साइड की दीवारों के माध्यम से। इस मामले में प्रकीर्णन प्रवाह बहुत छोटा है।
इस डिजाइन के फायदों में घुमावदार द्वारा कोर विंडो के सघन भरने की संभावना के कारण आकार और वजन में कुछ लाभ शामिल हैं, इसलिए कम-शक्ति वाले ट्रांसफार्मर के निर्माण के लिए बख्तरबंद कोर का उपयोग करना फायदेमंद है। इसका एक परिणाम एक छोटा चुंबकीय सर्किट भी है, जो कम लोड-रहित नुकसान की ओर जाता है।
नुकसान निरीक्षण और मरम्मत के लिए वाइंडिंग तक अधिक कठिन पहुंच है, साथ ही उच्च वोल्टेज के लिए इन्सुलेशन के उत्पादन में कठिनाई में वृद्धि हुई है।
toroidal
टॉरॉयडल कोर के साथ, चुंबकीय प्रवाह पूरी तरह से कोर के भीतर संलग्न होता है, और वस्तुतः कोई चुंबकीय प्रवाह अपव्यय नहीं होता है। लेकिन इन ट्रांसफार्मरों को हवा देना मुश्किल है, इसलिए इनका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है, उदा। कम शक्ति के विनियमित ऑटोट्रांसफॉर्मर में या उच्च आवृत्ति वाले उपकरणों में जहां हस्तक्षेप प्रतिरक्षा महत्वपूर्ण है।
ऑटोट्रांसफॉर्मर
कुछ मामलों में ट्रांसफार्मर का उपयोग करने की सलाह दी जाती है जिसमें न केवल वाइंडिंग के बीच एक चुंबकीय संबंध होता है, बल्कि एक विद्युत भी होता है। यानी स्टेप-अप डिवाइस में प्राइमरी वाइंडिंग सेकेंडरी वाइंडिंग का हिस्सा होता है और स्टेप डाउन डिवाइस में सेकेंडरी वाइंडिंग प्राइमरी वाइंडिंग का हिस्सा होता है। ऐसे उपकरण को ऑटोट्रांसफॉर्मर (एटी) कहा जाता है।
एक स्टेप-डाउन ऑटोट्रांसफॉर्मर एक साधारण वोल्टेज विभक्त नहीं है - माध्यमिक सर्किट में ऊर्जा स्थानांतरित करने में चुंबकीय युग्मन भी शामिल है।
ऑटोट्रांसफॉर्मर्स के फायदे हैं:
- कम नुकसान;
- वोल्टेज को सुचारू रूप से विनियमित करने की क्षमता;
- कम वजन और आयाम (ऑटोट्रांसफॉर्मर सस्ता है, परिवहन करना आसान है);
- सामग्री की कम आवश्यक मात्रा के कारण कम लागत।
नुकसान में उच्च वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किए गए दोनों वाइंडिंग के इन्सुलेशन की आवश्यकता, साथ ही इनपुट और आउटपुट के बीच गैल्वेनिक अलगाव की कमी शामिल है, जो प्राथमिक सर्किट से माध्यमिक सर्किट में वायुमंडलीय घटना के प्रभावों को स्थानांतरित कर सकता है। उसी समय, माध्यमिक सर्किट के तत्वों को आधार नहीं बनाया जा सकता है। साथ ही, बढ़ी हुई शॉर्ट-सर्किट धाराओं को एटी का नुकसान माना जाता है। तीन-चरण ऑटोट्रांसफॉर्मर्स के साथ, वाइंडिंग आमतौर पर एक ग्राउंडेड न्यूट्रल के साथ स्टार में जुड़े होते हैं, अन्य कनेक्शन योजनाएं संभव हैं, लेकिन बहुत जटिल और बोझिल हैं। यह भी एक नुकसान है जो ऑटोट्रांसफॉर्मर्स के उपयोग को सीमित करता है।
ट्रांसफार्मर अनुप्रयोग
वोल्टेज बढ़ाने या घटाने के लिए ट्रांसफार्मर की संपत्ति का व्यापक रूप से उद्योग और घर में उपयोग किया जाता है।
वोल्टेज परिवर्तन
विभिन्न चरणों में औद्योगिक वोल्टेज के स्तर के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं हैं। विभिन्न कारणों से, विद्युत ऊर्जा के उत्पादन में उच्च-वोल्टेज जनरेटर का उपयोग करना लाभदायक नहीं है। इसलिए, उदाहरण के लिए, पनबिजली संयंत्रों में 6...35 kV के जनरेटर का उपयोग किया जाता है। इसके विपरीत, बिजली परिवहन के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है - दूरी के आधार पर 110 केवी से 1150 केवी तक। इस वोल्टेज को फिर से घटाकर 6...10 केवी कर दिया जाता है, स्थानीय सबस्टेशनों को वितरित किया जाता है, जहां से इसे घटाकर 380 (220) वोल्ट किया जाता है और अंतिम उपभोक्ता के पास आता है। घरेलू और औद्योगिक उपकरणों के लिए, इसे अभी भी कम किया जाना चाहिए, आमतौर पर 3...36 वोल्ट।
ये सभी ऑपरेशन के साथ किए जाते हैं बिजली ट्रांसफार्मर. वे सूखे या तेल संस्करण के हो सकते हैं। दूसरे मामले में, वाइंडिंग के साथ कोर को तेल के साथ एक टैंक में रखा जाता है, जो एक इन्सुलेट और शीतलन माध्यम है।
विद्युत अपघटन
बिजली उत्पन्न करनेवाली अलगाव विद्युत उपकरणों की सुरक्षा को बढ़ाता है। यदि आप डिवाइस को सीधे 220 वोल्ट से पावर नहीं देते हैं, जहां कंडक्टरों में से एक जमीन से जुड़ा है, लेकिन 220/220 वोल्ट ट्रांसफार्मर के माध्यम से, आपूर्ति वोल्टेज समान रहता है। लेकिन अगर ग्राउंड और सेकेंडरी करंट ले जाने वाले हिस्से एक ही समय में स्पर्श करते हैं, तो करंट के प्रवाह के लिए कोई सर्किट नहीं होगा और इलेक्ट्रोक्यूशन का जोखिम बहुत कम होगा।
वोल्टेज मापन
सभी विद्युत प्रतिष्ठानों में, वोल्टेज स्तरों की निगरानी की जानी चाहिए। यदि 1000 वोल्ट तक के वोल्टेज वर्ग का उपयोग किया जाता है, तो वोल्टमीटर सीधे जीवित भागों से जुड़े होते हैं। 1,000 वोल्ट से ऊपर के प्रतिष्ठानों में ऐसा नहीं है - इस वोल्टेज का सामना करने वाले उपकरण इन्सुलेशन टूटने की स्थिति में बहुत भारी और असुरक्षित होते हैं। इसलिए, ऐसी प्रणालियों में, एक सुविधाजनक परिवर्तन अनुपात वाले ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से वोल्टमीटर को उच्च-वोल्टेज कंडक्टरों से जोड़ा जाता है। उदाहरण के लिए, 10 केवी नेटवर्क के लिए, 1:100 मापने वाले ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है, आउटपुट 100 वोल्ट का एक मानक वोल्टेज है। यदि प्राथमिक वोल्टेज आयाम में बदलता है, तो यह उसी समय माध्यमिक में भी बदलता है। वाल्टमीटर का पैमाना आमतौर पर प्राथमिक वोल्टेज रेंज में स्नातक किया जाता है।
ट्रांसफार्मर निर्माण और रखरखाव के लिए एक जटिल और महंगा घटक है। हालांकि, ये उपकरण कई क्षेत्रों में अपरिहार्य हैं, और कोई विकल्प नहीं है।
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