ट्रान्सफॉर्मर हे एक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक यंत्र आहे ज्याचा वापर एका व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेंसीचा पर्यायी प्रवाह दुसर्‍या (किंवा समान) व्होल्टेजच्या पर्यायी प्रवाहात आणि त्याच वारंवारतेमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी केला जातो.
सामग्री
ट्रान्सफॉर्मरची रचना आणि कार्य
त्याच्या सर्वात सोप्या स्वरूपात रोहीत्र वाइंडिंगच्या संख्येसह प्राथमिक वळण आहे1 आणि डब्ल्यू सह दुय्यम2. प्राथमिक विंडिंगला ऊर्जा पुरवली जाते, भार दुय्यम वळणांशी जोडलेला असतो. ऊर्जा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनद्वारे हस्तांतरित केली जाते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कपलिंग वाढविण्यासाठी, बहुतेक प्रकरणांमध्ये विंडिंग बंद कोर (चुंबकीय कोर) वर ठेवल्या जातात.
जर अल्टरनेटिंग व्होल्टेज U1नंतर एक पर्यायी प्रवाह I1जे कोरमध्ये समान आकाराचे चुंबकीय प्रवाह F तयार करते. हा चुंबकीय प्रवाह दुय्यम विंडिंगमध्ये EMF ला प्रेरित करतो. जर भार दुय्यम सर्किटशी जोडलेला असेल, तर दुय्यम प्रवाह I2.
दुय्यम विंडिंगमधील व्होल्टेज वळण W च्या गुणोत्तराने निर्धारित केले जाते1 आणि डब्ल्यू2:
यू2=यू1*(डब्ल्यू1/डब्ल्यू2)=यू1/k, कुठे k परिवर्तन प्रमाण.
जर k<1 तर U2> यू1, आणि अशा ट्रान्सफॉर्मरला स्टेप-अप ट्रान्सफॉर्मर म्हणतात. जर k>1, तर U2<>1, हे ट्रान्सफॉर्मरला स्टेप-डाउन ट्रान्सफॉर्मर म्हणतात. ट्रान्सफॉर्मरची आउटपुट पॉवर इनपुट पॉवरच्या बरोबरीची असल्याने (ट्रान्सफॉर्मरमधील नुकसान वजा) आपण असे म्हणू शकतो की Rf=Rin, U1*मी1=यू2*मी2 मी आणि2=मी1*k=I1*(डब्ल्यू1/डब्ल्यू2). अशा प्रकारे, लॉसलेस ट्रान्सफॉर्मरमध्ये इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेज वळणाच्या वळणांच्या गुणोत्तराशी थेट प्रमाणात असतात. आणि प्रवाह या गुणोत्तराच्या व्यस्त प्रमाणात आहेत.
एका ट्रान्सफॉर्मरमध्ये भिन्न गुणोत्तरांसह एकापेक्षा जास्त दुय्यम वळण असू शकते. उदाहरणार्थ, घरगुती लाइट बल्ब पुरवण्यासाठी 220 व्होल्ट ट्रान्सफॉर्मरमध्ये एक दुय्यम वळण असू शकते, उदा. एनोड सर्किट्स पुरवण्यासाठी 500 व्होल्ट आणि इनॅन्डेसेंट सर्किट्स पुरवण्यासाठी 6 व्होल्ट. पहिल्या प्रकरणात k<1, दुसऱ्या प्रकरणात k>1.
ट्रान्सफॉर्मर केवळ पर्यायी व्होल्टेजसह कार्य करतो - दुय्यम विंडिंगमध्ये ईएमएफ येण्यासाठी, चुंबकीय प्रवाह बदलणे आवश्यक आहे.
ट्रान्सफॉर्मरसाठी कोरचे प्रकार
सराव मध्ये, केवळ निर्दिष्ट आकाराचे कोर वापरले जात नाहीत. डिव्हाइसच्या उद्देशावर अवलंबून, चुंबकीय कोर वेगवेगळ्या प्रकारे बनवता येतात.
कोर कोर
लो-फ्रिक्वेंसी ट्रान्सफॉर्मर कोर उच्चारित चुंबकीय गुणधर्मांसह स्टीलचे बनलेले आहेत. एडी प्रवाह कमी करण्यासाठी कोर अॅरे स्वतंत्र प्लेट्समधून एकत्र केले जातात जे एकमेकांपासून विद्युतीयपणे इन्सुलेटेड असतात. उच्च फ्रिक्वेन्सीवर ऑपरेशनसाठी, फेराइट्स सारख्या इतर सामग्रीचा वापर केला जातो.
वर चर्चा केलेल्या कोरला रॉड कोर म्हणतात आणि त्यात दोन रॉड असतात. सिंगल-फेज ट्रान्सफॉर्मर्ससाठी, तीन-कोर कोर देखील वापरले जातात. त्यांच्याकडे कमी चुंबकीय स्ट्रे फ्लक्स आणि उच्च कार्यक्षमता आहे. या प्रकरणात, प्राथमिक आणि दुय्यम दोन्ही विंडिंग मध्यवर्ती कोरवर ठेवल्या जातात.
थ्री-फेज ट्रान्सफॉर्मर देखील थ्री-फेज कोरवर बनवले जातात. प्रत्येक टप्प्याचे प्राथमिक आणि दुय्यम विंडिंग प्रत्येक त्याच्या स्वतःच्या गाभ्यावर असतात. काही प्रकरणांमध्ये, पाच-कोर कोर वापरले जातात.विंडिंग्स अगदी तशाच प्रकारे व्यवस्थित केले जातात, प्राथमिक आणि दुय्यम प्रत्येक त्याच्या स्वतःच्या गाभ्यावर, आणि प्रत्येक बाजूला दोन सर्वात बाहेरील रॉडचा वापर विशिष्ट मोडमध्ये चुंबकीय प्रवाहांना शॉर्ट-सर्किट करण्यासाठी केला जातो.
आर्मर्ड
सिंगल-फेज ट्रान्सफॉर्मर आर्मर्ड कोरमध्ये बनवले जातात - दोन्ही कॉइल चुंबकीय कोरच्या मध्यवर्ती भागावर ठेवल्या जातात. अशा कोरमधील चुंबकीय प्रवाह तीन-कोर डिझाइनप्रमाणेच शॉर्ट सर्किट केलेला असतो - बाजूच्या भिंतींमधून. या प्रकरणात स्कॅटरिंग फ्लक्स खूप लहान आहे.
या डिझाइनच्या फायद्यांमध्ये विंडिंगद्वारे कोर विंडो अधिक घनतेने भरण्याच्या शक्यतेमुळे आकार आणि वजनात काही वाढ समाविष्ट आहे, म्हणून कमी-शक्तीच्या ट्रान्सफॉर्मरच्या निर्मितीसाठी आर्मर्ड कोर वापरणे फायदेशीर आहे. याचा परिणाम म्हणजे एक लहान चुंबकीय सर्किट देखील आहे, ज्यामुळे कमी लोड न होणारे नुकसान होते.
तोटे म्हणजे तपासणी आणि दुरुस्तीसाठी विंडिंग्समध्ये अधिक कठीण प्रवेश, तसेच उच्च व्होल्टेजसाठी इन्सुलेशन तयार करण्यात वाढलेली अडचण.
टोरॉइडल
टोरॉइडल कोरसह, चुंबकीय प्रवाह पूर्णपणे गाभ्यामध्ये बंदिस्त असतो आणि तेथे अक्षरशः चुंबकीय प्रवाह नष्ट होत नाही. परंतु या ट्रान्सफॉर्मरला वारा घालणे कठीण आहे, त्यामुळे ते क्वचितच वापरले जातात, उदा. कमी पॉवरच्या नियमन केलेल्या ऑटोट्रान्सफॉर्मर्समध्ये किंवा उच्च-फ्रिक्वेंसी उपकरणांमध्ये जेथे हस्तक्षेप प्रतिकारशक्ती महत्त्वाची असते.
ऑटोट्रान्सफॉर्मर
काही प्रकरणांमध्ये ट्रान्सफॉर्मर वापरण्याचा सल्ला दिला जातो ज्यामध्ये विंडिंग्जमध्ये केवळ चुंबकीय कनेक्शन नसते, तर इलेक्ट्रिकल देखील असते. म्हणजेच, स्टेप-अप डिव्हाइसमध्ये, प्राथमिक वळण हे दुय्यम वळणाचा भाग आहे आणि स्टेप-डाउन डिव्हाइसमध्ये, दुय्यम वळण प्राथमिक वळणाचा भाग आहे. अशा उपकरणाला ऑटोट्रान्सफॉर्मर (एटी) म्हणतात.
स्टेप-डाउन ऑटोट्रान्सफॉर्मर हा साधा व्होल्टेज विभाजक नाही - दुय्यम सर्किटमध्ये ऊर्जा हस्तांतरित करण्यात चुंबकीय युग्मन देखील सामील आहे.
ऑटोट्रान्सफॉर्मर्सचे फायदे आहेत:
- कमी नुकसान;
- व्होल्टेजचे सहजतेने नियमन करण्याची क्षमता;
- कमी वजन आणि परिमाण (ऑटोट्रान्सफॉर्मर स्वस्त आहे, वाहतूक करणे सोपे आहे);
- कमी आवश्यक सामग्रीमुळे कमी किंमत.
तोट्यांमध्ये उच्च व्होल्टेजसाठी डिझाइन केलेल्या दोन्ही विंडिंग्सच्या इन्सुलेशनची आवश्यकता, तसेच इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान गॅल्व्हॅनिक अलगावची कमतरता समाविष्ट आहे, ज्यामुळे वातावरणातील घटनेचे परिणाम प्राथमिक सर्किटपासून दुय्यम सर्किटमध्ये हस्तांतरित होऊ शकतात. त्याच वेळी, दुय्यम सर्किटचे घटक ग्राउंड केले जाऊ शकत नाहीत. तसेच, वाढलेले शॉर्ट-सर्किट प्रवाह ATs चे नुकसान मानले जाते. थ्री-फेज ऑटोट्रान्सफॉर्मर्ससह, विंडिंग्स सहसा ग्राउंडेड न्यूट्रलसह तारेमध्ये जोडलेले असतात, इतर कनेक्शन योजना शक्य आहेत, परंतु खूप क्लिष्ट आणि अवजड आहेत. हे देखील एक गैरसोय आहे जे ऑटोट्रान्सफॉर्मर्सचा वापर मर्यादित करते.
ट्रान्सफॉर्मर अनुप्रयोग
व्होल्टेज वाढवण्यासाठी किंवा कमी करण्यासाठी ट्रान्सफॉर्मरची मालमत्ता उद्योगात आणि घरामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते.
व्होल्टेज परिवर्तन
वेगवेगळ्या टप्प्यांवर औद्योगिक व्होल्टेजच्या पातळीसाठी वेगवेगळ्या आवश्यकता आहेत. विविध कारणांमुळे, विद्युत उर्जेच्या निर्मितीमध्ये उच्च-व्होल्टेज जनरेटर वापरणे फायदेशीर नाही. म्हणूनच, उदाहरणार्थ, जलविद्युत प्रकल्पांमध्ये 6...35 kV चे जनरेटर वापरले जातात. याउलट, वीज वाहतुकीसाठी उच्च व्होल्टेज आवश्यक आहेत - अंतरानुसार 110 kV ते 1150 kV पर्यंत. हे व्होल्टेज नंतर पुन्हा 6...10 kV पर्यंत कमी केले जाते, स्थानिक सबस्टेशनमध्ये वितरित केले जाते, तेथून ते 380(220) व्होल्टपर्यंत कमी केले जाते आणि अंतिम ग्राहकापर्यंत येते. घरगुती आणि औद्योगिक उपकरणांसाठी, ते अद्याप कमी करणे आवश्यक आहे, सामान्यतः 3...36 व्होल्टपर्यंत.
या सर्व ऑपरेशन्स सह चालते पॉवर ट्रान्सफॉर्मर. ते कोरड्या किंवा तेल आवृत्तीचे असू शकतात. दुस-या प्रकरणात, विंडिंग्ससह कोर तेल असलेल्या टाकीमध्ये ठेवला जातो, जो एक इन्सुलेट आणि कूलिंग माध्यम आहे.
गॅल्व्हनिक अलगाव
गॅल्व्हनिक अलगाव विद्युत उपकरणांची सुरक्षा वाढवते. जर तुम्ही डिव्हाइसला थेट 220 व्होल्ट्समधून पॉवर न दिल्यास, जिथे कंडक्टरपैकी एक जमिनीशी जोडलेला असेल, परंतु 220/220 व्होल्ट ट्रान्सफॉर्मरद्वारे, पुरवठा व्होल्टेज समान राहील. परंतु जर जमिनीवर आणि दुय्यम विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या भागांना एकाच वेळी स्पर्श झाला तर विद्युत प्रवाह वाहण्यासाठी कोणतेही सर्किट नसेल आणि विद्युतदाब होण्याचा धोका खूपच कमी असेल.
व्होल्टेज मापन
सर्व इलेक्ट्रिकल इंस्टॉलेशन्समध्ये, व्होल्टेज पातळीचे निरीक्षण करणे आवश्यक आहे. 1000 व्होल्टपर्यंतचा व्होल्टेज वर्ग वापरल्यास, व्होल्टमीटर थेट भागांशी जोडलेले असतात. 1,000 व्होल्ट्सच्या वरच्या इंस्टॉलेशन्समध्ये असे होत नाही - या व्होल्टेजचा सामना करू शकणारी उपकरणे इन्सुलेशन ब्रेकडाउनच्या बाबतीत खूप अवजड आणि असुरक्षित असतात. म्हणून, अशा प्रणालींमध्ये, व्होल्टमीटर उच्च-व्होल्टेज कंडक्टरला ट्रान्सफॉर्मर्सद्वारे सोयीस्कर परिवर्तन गुणोत्तरासह जोडलेले असतात. उदाहरणार्थ, 10 केव्ही नेटवर्कसाठी, 1:100 मोजण्याचे ट्रान्सफॉर्मर वापरले जातात, आउटपुट 100 व्होल्टचे मानक व्होल्टेज आहे. जर प्राथमिक व्होल्टेज मोठेपणामध्ये बदलते, तर ते त्याच वेळी दुय्यममध्ये देखील बदलते. व्होल्टमीटरचे स्केल सामान्यतः प्राथमिक व्होल्टेज श्रेणीमध्ये पदवीधर केले जाते.
ट्रान्सफॉर्मर उत्पादन आणि देखभाल करण्यासाठी एक जटिल आणि महाग घटक आहे. तथापि, ही उपकरणे अनेक क्षेत्रांमध्ये अपरिहार्य आहेत आणि पर्याय नाही.
संबंधित लेख:
