वर्तमान ट्रांसफार्मर: डिजाइन, संचालन का सिद्धांत और प्रकार

आज के ऊर्जा उद्योग में बुनियादी मूल्यों को बनाए रखते हुए विभिन्न विद्युत मापदंडों को बदलने के लिए उपकरण के रूप में वर्तमान ट्रांसफार्मर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उपकरण का संचालन प्रेरण के नियम पर आधारित है, जो चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों के लिए प्रासंगिक है जो साइनसॉइड रूप से बदलते हैं। ट्रांसफार्मर वर्तमान के प्राथमिक मूल्य को मापांक के संबंध में और कच्चे डेटा के अनुपात में कोण संचरण को बदल देता है। उपकरणों के उपयोग के दायरे और जुड़े उपभोक्ताओं की संख्या के आधार पर उपकरणों का चयन करना आवश्यक है।

करंट ट्रांसफॉर्मर क्या होता है?

इस उपकरण का उपयोग उद्योग, नगरपालिका संचार और उपयोगिताओं, उत्पादन और अन्य क्षेत्रों में कुछ भौतिक मापदंडों के साथ करंट की आपूर्ति के लिए किया जाता है। वोल्टेज प्राथमिक वाइंडिंग के कॉइल पर लगाया जाता है, जहां चुंबकीय विकिरण के परिणामस्वरूप एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न होती है। वही विकिरण बाकी कुंडलियों से होकर गुजरता है, जिसके कारण EMF बलों की गति होती है, और जब द्वितीयक कुंडलियों को छोटा किया जाता है या जब विद्युत परिपथ से जोड़ा जाता है, तो प्रणाली में एक द्वितीयक धारा दिखाई देती है।

आधुनिक वर्तमान ट्रांसफार्मर ऐसे मापदंडों के साथ ऊर्जा को परिवर्तित करना संभव बनाते हैं, ताकि इसके उपयोग से उस उपकरण को नुकसान न पहुंचे, जो उस पर काम करता है। इसके अलावा, वे मशीनरी और कर्मियों के लिए अधिकतम सुरक्षा के साथ बढ़े हुए भार को मापना संभव बनाते हैं, क्योंकि प्राथमिक और माध्यमिक पंक्तियों के कॉइल में एक दूसरे से विश्वसनीय इन्सुलेशन होता है।

किस लिए ट्रांसफार्मर?

यह निर्धारित करना कि आपको वर्तमान ट्रांसफार्मर की क्या आवश्यकता है, यह काफी सरल है: आवेदन के दायरे में वे सभी उद्योग शामिल हैं जिनमें ऊर्जा मात्रा का परिवर्तन होता है। ये उपकरण सहायक उपकरणों में से हैं, जिनका उपयोग माप उपकरणों के समानांतर किया जाता है और एक प्रत्यावर्ती धारा सर्किट के निर्माण में रिले किया जाता है। इन मामलों में, ट्रांसफार्मर ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं जिससे मापदंडों को समझना आसान हो जाता है या विभिन्न विशेषताओं वाले उपकरणों को एक ही सर्किट में जोड़ना आसान हो जाता है।

ट्रांसफॉर्मर का एक मापने का कार्य भी होता है: वे उच्च वोल्टेज के साथ विद्युत सर्किट शुरू करने का काम करते हैं, जिससे आप माप उपकरणों को जोड़ना चाहते हैं, लेकिन इसे सीधे करना संभव नहीं है। ऐसे ट्रांसफॉर्मर का मुख्य कार्य हेरफेर को मापने के लिए वर्तमान के मापदंडों के बारे में प्राप्त जानकारी को सेकेंडरी वाइंडिंग से जुड़े उपकरणों तक पहुंचाना है। इसके अलावा उपकरण सर्किट में वर्तमान को नियंत्रित करने की संभावना देता है: जब रिले का उपयोग किया जाता है और अधिकतम वर्तमान पैरामीटर तक पहुंच जाता है, तो सुरक्षा सक्रिय हो जाती है, बर्नआउट से बचने और कर्मियों को नुकसान पहुंचाने के लिए उपकरण बंद कर दिया जाता है।

संचालन का सिद्धांत

ऐसे उपकरणों की क्रिया प्रेरण के नियम पर आधारित होती है, जिसके अनुसार वोल्टेज प्राथमिक कॉइल से टकराता है और करंट निर्मित घुमावदार प्रतिरोध पर काबू पाता है, जो चुंबकीय प्रवाह के गठन का कारण बनता है, चुंबकीय कंडक्टर को स्थानांतरित किया जाता है। प्रवाह वर्तमान के लंबवत है, जो नुकसान को कम करता है, और जब यह माध्यमिक घुमावदार के घुमावों को पार करता है, तो ईएमएफ बल सक्रिय होता है।सिस्टम में इसके प्रभाव के परिणामस्वरूप एक करंट होता है जो कॉइल के प्रतिरोध से अधिक मजबूत होता है, जबकि सेकेंडरी कॉइल के आउटपुट पर वोल्टेज कम हो जाता है।

इसलिए, सबसे सरल ट्रांसफार्मर डिजाइन में धातु का एक कोर और वाइंडिंग की एक जोड़ी शामिल होती है, जो एक दूसरे से जुड़ी नहीं होती है और इन्सुलेशन के साथ तारों के रूप में बनाई जाती है। कुछ मामलों में, लोड केवल प्राथमिक पर जाता है, न कि द्वितीयक वाइंडिंग पर: यह तथाकथित निष्क्रिय मोड है। यदि बिजली की खपत करने वाले उपकरण को सेकेंडरी वाइंडिंग से जोड़ा जाता है, तो कॉइल के माध्यम से एक करंट प्रवाहित होता है, जो एक इलेक्ट्रोमोटिव बल बनाता है। ईएमएफ पैरामीटर घुमावों की संख्या से निर्धारित होते हैं। प्राथमिक और द्वितीयक घुमावों के लिए विद्युत वाहक बल के अनुपात को परिवर्तन अनुपात के रूप में जाना जाता है, जिसकी गणना उनकी संख्या के अनुपात से की जाती है। प्राथमिक या द्वितीयक घुमावों की संख्या को बदलकर एंड-यूज़र वोल्टेज को विनियमित करना संभव है।

वर्तमान ट्रांसफार्मर का वर्गीकरण

ऐसे कई प्रकार के उपकरण हैं, जिन्हें कई मानदंडों के अनुसार विभाजित किया जाता है, जिसमें उद्देश्य, स्थापना की विधि, रूपांतरण चरणों की संख्या और अन्य कारक शामिल हैं। वर्तमान ट्रांसफार्मर का चयन करने से पहले, आपको इन मापदंडों पर विचार करने की आवश्यकता है:

• उद्देश्य। इस मानदंड के अनुसार, मापने वाले, मध्यवर्ती और सुरक्षात्मक मॉडल हैं। उदाहरण के लिए, रिले सुरक्षा प्रणालियों और अन्य सर्किटों में कम्प्यूटेशनल क्रियाओं के लिए उपकरणों को जोड़ने पर मध्यवर्ती प्रकार के उपकरणों का उपयोग किया जाता है। अलग-अलग आवंटित प्रयोगशाला ट्रांसफार्मर, जो संकेतकों की बढ़ी हुई सटीकता प्रदान करते हैं, में बड़ी संख्या में रूपांतरण गुणांक होते हैं।
• इंस्टॉलेशन तरीका। बाहरी और आंतरिक स्थापना के लिए ट्रांसफार्मर हैं: वे न केवल अलग दिखते हैं, बल्कि बाहरी प्रभावों के प्रतिरोध के विभिन्न संकेतक भी होते हैं (उदाहरण के लिए, बाहरी उपयोग के लिए उपकरणों में वर्षा और तापमान के अंतर से सुरक्षा होती है)।ओवरहेड और पोर्टेबल ट्रांसफॉर्मर में भी अंतर करें; उत्तरार्द्ध में अपेक्षाकृत कम वजन और आयाम होते हैं।
• घुमावदार का प्रकार। ट्रांसफॉर्मर सिंगल- और मल्टी-कॉइल, कॉइल, रॉड, बसबार हो सकते हैं। प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग दोनों अलग-अलग हो सकते हैं, और अंतर भी इन्सुलेशन (सूखी, चीनी मिट्टी के बरतन, बैकेलाइट, तेल, यौगिक, आदि) से संबंधित हैं।
• परिवर्तन चरणों का स्तर। उपकरण सिंगल-स्टेज या टू-स्टेज (कैस्केड) हो सकता है, 1000 वी की वोल्टेज सीमा न्यूनतम या इसके विपरीत, अधिकतम हो सकती है।
• डिज़ाइन। इस मानदंड के अनुसार, वर्तमान ट्रांसफार्मर की दो किस्में हैं - तेल-प्रकार और शुष्क-प्रकार। पहले मामले में, घुमावदार और चुंबकीय कोर के घुमाव एक विशेष तेल तरल युक्त बर्तन में होते हैं: यह इन्सुलेशन की भूमिका निभाता है और माध्यम के कामकाजी तापमान के विनियमन की अनुमति देता है। दूसरे मामले में, कूलिंग एयर-कूल्ड है, ऐसे सिस्टम का उपयोग औद्योगिक और आवासीय भवनों में किया जाता है, क्योंकि आग के बढ़ते खतरे के कारण तेल ट्रांसफार्मर को अंदर स्थापित नहीं किया जा सकता है।
• वोल्टेज का प्रकार। ट्रांसफॉर्मर स्टेप-डाउन और स्टेप-अप हो सकते हैं: पहले मामले में, प्राथमिक वाइंडिंग पर वोल्टेज कम हो जाता है, और दूसरे में - बढ़ जाता है।
• वर्गीकरण के लिए एक अन्य विकल्प बिजली द्वारा वर्तमान ट्रांसफार्मर का विकल्प है। यह पैरामीटर उपकरण के उद्देश्य, जुड़े उपभोक्ताओं की संख्या, उनके गुणों पर निर्भर करता है।

पैरामीटर और विशेषताएं

ऐसे उपकरण चुनते समय, आपको आवेदन और लागत की सीमा को प्रभावित करने वाले मुख्य तकनीकी मानकों पर विचार करने की आवश्यकता होती है। मुख्य गुण हैं:

• नाममात्र भार, या शक्ति: इस मानदंड के अनुसार चयन ट्रांसफार्मर विशेषताओं की तुलनात्मक तालिका का उपयोग करके किया जा सकता है।पैरामीटर का मान अन्य वर्तमान विशेषताओं को निर्धारित करता है, क्योंकि यह कड़ाई से मानकीकृत है और चयनित सटीकता वर्ग में उपकरण के सामान्य कामकाज को निर्धारित करने का कार्य करता है।
• वर्तमान मूल्यांकित। यह पैरामीटर निर्धारित करता है कि महत्वपूर्ण तापमान पर ओवरहीटिंग के बिना डिवाइस कितने समय तक काम कर सकता है। ट्रांसफार्मर उपकरण, एक नियम के रूप में, हीटिंग के स्तर पर एक ठोस रिजर्व है, 18-20% तक ओवरलोडिंग के मामले में ऑपरेशन सामान्य है।
• वोल्टेज। घुमावदार इन्सुलेशन की गुणवत्ता के लिए यह पैरामीटर महत्वपूर्ण है, यह उपकरण के परेशानी मुक्त संचालन को सुनिश्चित करता है।
• गलती। यह घटना चुंबकीय प्रवाह के प्रभाव के कारण होती है, त्रुटि मान सटीक प्राथमिक और द्वितीयक वर्तमान डेटा के बीच का अंतर है। ट्रांसफॉर्मर कोर में चुंबकीय प्रवाह बढ़ने से त्रुटि में आनुपातिक वृद्धि में योगदान होता है।
• परिवर्तन अनुपात, जो प्राथमिक घुमावों में द्वितीयक घुमावों में धारा का अनुपात है। गुणांक का वास्तविक मूल्य नाममात्र से ऊर्जा रूपांतरण हानि की डिग्री के बराबर राशि से भिन्न होता है।
• बहुलता को सीमित करें, जिसे वास्तविक प्राथमिक धारा के नाममात्र के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है।
• द्वितीयक प्रकार की वाइंडिंग के घुमावों में होने वाली धारा की बहुलता।

वर्तमान ट्रांसफॉर्मर का मुख्य डेटा प्रतिस्थापन आरेख द्वारा निर्धारित किया जाता है: यह आपको विभिन्न मोड में उपकरणों की विशेषताओं का अध्ययन करने की अनुमति देता है, बिना लोड से लेकर पूर्ण-लोड तक।

मुख्य संकेतक डिवाइस के शरीर पर एक विशेष अंकन के रूप में चिह्नित होते हैं। इसमें उपकरण उठाने और माउंट करने की विधि पर डेटा भी हो सकता है, माध्यमिक वाइंडिंग्स (350 वोल्ट से अधिक) पर उच्च वोल्टेज के बारे में चेतावनी की जानकारी, ग्राउंडिंग पैड की उपस्थिति के बारे में जानकारी। एनर्जी कन्वर्टर मार्किंग को स्टिकर के रूप में या पेंट के साथ लगाया जाता है।

संभावित खराबी

किसी भी अन्य उपकरण की तरह, ट्रांसफॉर्मर समय-समय पर खराब हो जाते हैं और निदान के साथ विशेषज्ञ सेवा की आवश्यकता होती है।इससे पहले कि आप इकाई की जांच करें, आपको यह जानना होगा कि ब्रेकडाउन क्या होता है और कौन से संकेत उनसे मेल खाते हैं:

• बाड़े के अंदर असमान शोर, कर्कश। यह घटना आमतौर पर ग्राउंडिंग तत्व के टूटने का संकेत देती है, घुमावदार मोड़ से मामले में ओवरलैप या चुंबकीय कोर के लिए सेवारत चादरों का ढीला दबाव।
• मामले का अत्यधिक ताप, उपभोक्ता पक्ष पर धारा में वृद्धि। समस्या इन्सुलेशन परत के पहनने या यांत्रिक क्षति के कारण शॉर्ट सर्किट घुमावदार होने के कारण हो सकती है, शॉर्ट सर्किट के परिणामस्वरूप बार-बार अधिभार।
• फटा हुआ इंसुलेटर, स्लाइडिंग डिस्चार्ज। वे निर्माण दोषों के मामले में प्रकट होते हैं जो ऑपरेशन, विदेशी वस्तुओं की शुरुआत से पहले नहीं पाए जाते हैं, और विभिन्न मूल्यों के चरण इनपुट के बीच ओवरलैप होते हैं।
• तेल उत्सर्जन जिसके दौरान निकास संरचना का डायाफ्राम नष्ट हो जाता है। समस्या इंसुलेशन पहनने, तेल के स्तर में गिरावट, वोल्टेज ड्रॉप या थ्रू-टाइप शॉर्ट-सर्किट की स्थिति में ओवरकुरेंट घटना के कारण इंटर-फेज शॉर्ट-सर्किटिंग के कारण होती है।
• गास्केट के नीचे या ट्रांसफॉर्मर के नलों से तेल का द्रव रिसता है। मुख्य कारण घटकों की दोषपूर्ण वेल्डिंग, कमजोर सील, नष्ट गास्केट या बिना रगड़े नल प्लग हैं।
• गैस सुरक्षा रिले का सक्रियण। यह घटना तब होती है जब घुमावदार दोष, सर्किट टूटना, स्विच संपर्कों के जलने या ट्रांसफार्मर आवास में शॉर्ट सर्किट के मामले में तेल का अपघटन होता है।
• गैस सुरक्षा रिले ट्रिपिंग। चरण विफलता, आंतरिक या बाहरी ओवरवॉल्टेज या तथाकथित "स्टील की आग" के कारण तेल तरल का सक्रिय अपघटन समस्या का कारण बनता है।
• ट्रिप्ड डिफरेंशियल प्रोटेक्शन। यह दोष तब होता है जब लीड केस पर ब्रेकडाउन होता है, जब चरणों के बीच ओवरलैप होता है, या अन्य मामलों में।

डिवाइस की कार्यक्षमता को अधिकतम करने के लिए, थर्मल इमेजिंग कैमरे के साथ नियमित अंशांकन की आवश्यकता होती है: उपकरण आपको संपर्क गुणवत्ता में कमी और ऑपरेटिंग तापमान में कमी का निदान करने की अनुमति देता है। सत्यापन के दौरान विशेषज्ञ निम्नलिखित प्रकार की जोड़तोड़ करते हैं:

• 1. वोल्टेज और करंट पर रीडिंग लेना।
  2. बाहरी स्रोत का उपयोग करके लोड की जाँच करना।
  3. ऑपरेटिंग सर्किट में मापदंडों का निर्धारण।
  4. परिवर्तन अनुपात की गणना, संकेतकों की तुलना और विश्लेषण।

एक ट्रांसफार्मर की गणना

इस उपकरण का मूल सिद्धांत सूत्र द्वारा परिभाषित किया गया है U1/U2=n1/n2, जिसके तत्वों को इस प्रकार समझा जाता है:

• U1 और U2 प्राथमिक और द्वितीयक घुमावों के वोल्टेज हैं।
• n1 और n2 क्रमशः प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग पर उनकी संख्या हैं।

कोर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को निर्धारित करने के लिए, एक अन्य सूत्र का उपयोग किया जाता है: एस = 1,15 * पीजहां शक्ति को वाट में और क्षेत्रफल को वर्ग सेंटीमीटर में मापा जाता है। यदि उपकरण में प्रयुक्त कोर Sch अक्षर के आकार में है, तो क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र की गणना मध्य कोर के लिए की जाती है। प्राथमिक स्तर की वाइंडिंग में घुमावों का निर्धारण करते समय, सूत्र लागू किया जाता है एन = 50 * यू 1 / एस, इस मामले में घटक 50 अपरिवर्तनीय नहीं है, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप की घटना को रोकने के लिए गणना में, इसके बजाय 60 का मान डालने की अनुशंसा की जाती है। एक और सूत्र है डी = 0,8 * √मैंजिसमें d वायर क्रॉस-सेक्शन है और I वर्तमान स्ट्रेंथ इंडेक्स है; इसका उपयोग केबल व्यास की गणना के लिए किया जाता है।

गणना में प्राप्त आंकड़ों को गोल किया जाता है (उदाहरण के लिए, 37.5 डब्ल्यू की गणना शक्ति को 40 तक गोल किया जाता है)। गोलाई केवल ऊपर की ओर की अनुमति है। इन सभी सूत्रों का उपयोग 220 वी नेटवर्क में काम कर रहे ट्रांसफार्मर के चयन के लिए किया जाता है; उच्च-आवृत्ति लाइनों के निर्माण में अन्य मापदंडों और गणना विधियों का उपयोग किया जाता है।

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