- सिंगल फेज ट्रांसफार्मर
- ट्रांसफार्मर का संचालन सिद्धांत:
- ट्रांसफार्मर का निर्माण
- ट्रांसफॉर्मर के प्रकार:
- ट्रांसफार्मर अनुपात और EMF समीकरण बदल जाता है:
- EMF समीकरण:
- विद्युत शक्ति
- एक ट्रांसफार्मर की क्षमता
ट्रांसफॉर्मर आम तौर पर, वे डिवाइस होते हैं जो मात्राओं को एक मान से दूसरे में परिवर्तित करने में सक्षम होते हैं। इस अनुच्छेद के लिए, हम वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर पर ध्यान केंद्रित करेंगे जो एक स्थिर विद्युत घटक है जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांतों का उपयोग करके आवृत्ति को बदले बिना एसी वोल्टेज को एक मान से दूसरे में बदलने में सक्षम है ।
प्रत्यावर्ती धारा पर हमारे पिछले लेखों में से एक में, हमने उल्लेख किया कि प्रत्यावर्ती धारा के इतिहास में ट्रांसफार्मर कितना महत्वपूर्ण था। यह प्रमुख गणक था जिसने प्रत्यावर्ती धारा को संभव बनाया। प्रारंभ में जब डीसी-आधारित सिस्टम का उपयोग किया जा रहा था, तो उन्हें लाइनों में बिजली की हानि के कारण लंबी दूरी पर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता था क्योंकि दूरी (लंबाई) बढ़ जाती है, जिसका अर्थ है कि डीसी पावर स्टेशनों को हर जगह रखा जाना था, इस प्रकार एसी का मुख्य लक्ष्य था ट्रांसमिशन समस्या को हल करने के लिए और ट्रांसफार्मर के बिना, यह संभव नहीं होगा क्योंकि नुकसान अभी भी एसी के साथ मौजूद होंगे।
ट्रांसफार्मर में जगह के साथ, एसी को बहुत उच्च वोल्टेज पर जेनरेटिंग स्टेशनों से प्रेषित किया जा सकता है, लेकिन निम्न धारा जो I 2 R के मान के कारण लाइन (तारों) में होने वाले नुकसान को समाप्त करती है (जो एक लाइन में बिजली की हानि देती है) । ट्रांसफार्मर तो उच्च वोल्टेज, कम वोल्टेज, उच्च वर्तमान ऊर्जा को कम वर्तमान ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है आवृत्ति को बदले बिना और एक ही शक्ति है कि उत्पादक स्टेशन से प्रेषित किया गया पर एक समुदाय के भीतर यह वितरण के लिए (पी = चतुर्थ)।
वोल्टेज ट्रांसफार्मर को बेहतर ढंग से समझने के लिए, इसके सबसे सरलीकृत मॉडल का उपयोग करना सबसे अच्छा है जो एकल-चरण ट्रांसफार्मर है।
सिंगल फेज ट्रांसफार्मर
एकल चरण ट्रांसफार्मर वोल्टेज ट्रांसफार्मर के प्रकार में सबसे आम (उपयोग में संख्या के संदर्भ में) है। यह "प्लग इन" उपकरणों में से अधिकांश में मौजूद है जो हम घर पर और हर जगह उपयोग करते हैं।
इसका उपयोग ट्रांसफार्मर के संचालन सिद्धांत, निर्माण आदि का वर्णन करने के लिए किया जाता है क्योंकि अन्य ट्रांसफार्मर एकल चरण ट्रांसफार्मर के भिन्नता या संशोधन की तरह हैं। उदाहरण के लिए, कुछ लोग 3-चरण ट्रांसफार्मर के रूप में तीन-चरण ट्रांसफार्मर का उल्लेख करते हैं।
सिंगल फेज ट्रांसफार्मर दो कॉइल / वाइंडिंग (प्राथमिक और द्वितीयक कॉइल) से बना होता है। इस दो घुमावदार को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि उनके बीच कोई विद्युत संबंध नहीं होता है, इस प्रकार वे एक सामान्य चुंबकीय लोहे के चारों ओर घाव होते हैं जिसे आमतौर पर ट्रांसफार्मर के मूल के रूप में संदर्भित किया जाता है, इस प्रकार दो कॉइल केवल उनके बीच एक चुंबकीय संबंध रखते हैं। यह सुनिश्चित करता है कि बिजली केवल विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से प्रेषित होती है और ट्रांसफार्मर को पृथक कनेक्शन के लिए भी उपयोगी बनाती है।
ट्रांसफार्मर का संचालन सिद्धांत:
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ट्रांसफार्मर में दो कॉइल होते हैं; प्राथमिक और माध्यमिक कॉयल । प्राथमिक कॉइल हमेशा ट्रांसफॉर्मर के इनपुट का प्रतिनिधित्व करता है जबकि सेकेंडरी कॉइल, ट्रांसफॉर्मर से आउटपुट।
दो मुख्य प्रभाव ट्रांसफार्मर के संचालन को परिभाषित करते हैं:
पहला यह है कि, है एक वर्तमान तार के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र एक तार सेट के माध्यम से बह। परिणामी चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण हमेशा तार से गुजरने वाली धारा की मात्रा के सीधे आनुपातिक होता है। चुंबकीय क्षेत्र की भयावहता बढ़ जाती है, यदि तार एक कुंडल जैसे रूप में घाव है। यह वह सिद्धांत है जिसके साथ चुंबकत्व प्राथमिक कुंडल द्वारा प्रेरित होता है। प्राथमिक कॉइल में वोल्टेज लगाने से, यह ट्रांसफार्मर के कोर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करता है ।
दूसरा प्रभाव जो जब पहली के साथ संयुक्त ट्रांसफार्मर के परिचालन सिद्धांत है जो तथ्य पर आधारित है बताते हैं कि, अगर एक कंडक्टर चुंबक का एक टुकड़ा और चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन चारो तरफ जाता है, चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन एक वर्तमान में प्रेरित करेगा कंडक्टर, जिस परिमाण को कंडक्टर कॉइल के घुमावों की संख्या से निर्धारित किया जाएगा। यह वह सिद्धांत है जिसके साथ द्वितीयक कुंडल सक्रिय हो जाता है।
जब एक वोल्टेज को प्राथमिक कॉइल पर लगाया जाता है, तो यह कोर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो ताकत लागू धारा पर निर्भर करती है। निर्मित चुंबकीय क्षेत्र इस प्रकार द्वितीयक कुंडल में एक धारा को प्रेरित करता है जो चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण और द्वितीयक कुंडल के घुमावों की संख्या का एक कार्य है।
ट्रांसफार्मर का यह संचालन सिद्धांत यह भी बताता है कि एसी का आविष्कार क्यों किया गया था क्योंकि ट्रांसफार्मर केवल तब काम करेगा जब लागू वोल्टेज या वर्तमान में एक विकल्प हो तभी विद्युत चुम्बकीय प्रेरण सिद्धांत काम करेंगे। इस प्रकार तब DC के लिए ट्रांसफार्मर का उपयोग नहीं किया जा सकता था ।
ट्रांसफार्मर का निर्माण
असल में, एक ट्रांसफार्मर दो भागों से बना होता है जिसमें शामिल होते हैं; दो आगमनात्मक कॉइल और एक टुकड़े टुकड़े में स्टील कोर । कॉइल एक दूसरे से अछूता है और कोर के साथ संपर्क को रोकने के लिए भी अछूता है।
ट्रांसफार्मर के निर्माण को इस प्रकार कुंडल और कोर निर्माण के तहत जांच की जाएगी।
ट्रांसफार्मर का कोर
ट्रांसफार्मर का कोर हमेशा स्टील के टुकड़े टुकड़े को एक साथ जोड़कर बनाया जाता है, यह सुनिश्चित करता है कि उनके बीच न्यूनतम वायु-अंतर मौजूद है। हाल के दिनों में ट्रांसफार्मर कोर हमेशा करंट के कारण होने वाले नुकसान को कम करने के लिए लोहे के कोर के बजाय टुकड़े टुकड़े में स्टील कोर से बना होता है।
टुकड़े टुकड़े में स्टील की चादरों के तीन प्रमुख आकार हैं, जिनमें से ई, आई और एल हैं।
जब कोर बनाने के लिए एक साथ फाड़ना स्टैकिंग करते हैं, तो उन्हें हमेशा इस तरह से स्टैक किया जाता है कि संयुक्त के पक्ष वैकल्पिक होते हैं। उदाहरण के लिए, शीटों को पहली विधानसभा के दौरान सामने वाले के रूप में इकट्ठा किया जाता है, उन्हें अगली विधानसभा के लिए वापस सामना किया जाएगा जैसा कि नीचे की छवि में दिखाया गया है। यह जोड़ों में उच्च अनिच्छा को रोकने के लिए किया जाता है।
तार
ट्रांसफार्मर का निर्माण करते समय, ट्रांसफार्मर के प्रकार को निर्दिष्ट करना बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है क्योंकि या तो चरण या नीचे कदम होता है क्योंकि यह निर्धारित करता है कि प्राथमिक या द्वितीयक कुंडल में मौजूद घुमावों की संख्या निर्धारित की जाएगी।
ट्रांसफॉर्मर के प्रकार:
मुख्य रूप से तीन प्रकार के वोल्टेज ट्रांसफार्मर हैं;
1. स्टेप डाउन ट्रांसफॉर्मर
2. ट्रांसफॉर्मर को स्टेप अप करें
3. अलगाव ट्रांसफार्मर
स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर ट्रांसफार्मर हैं जो वोल्टेज के कम मूल्य देता माध्यमिक कुंडल पर प्राथमिक कुंडल के लिए आवेदन किया, थोड़ी देर के लिए ट्रांसफार्मर ऊपर एक कदम, ट्रांसफार्मर वोल्टेज का एक बढ़ा मूल्य प्राथमिक कुंडल के लिए आवेदन किया, माध्यमिक में देता है कुंडल।
अलगाव ट्रांसफार्मर ट्रांसफार्मर हैं जो माध्यमिक में प्राथमिक पर लागू एक ही वोल्टेज देते हैं और इस प्रकार मूल रूप से विद्युत सर्किट को अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है।
उपरोक्त स्पष्टीकरण से, एक विशेष प्रकार के ट्रांसफार्मर का निर्माण केवल आवश्यक आउटपुट देने के लिए प्राथमिक और माध्यमिक कॉइल में से प्रत्येक में घुमावों की संख्या को डिज़ाइन करके प्राप्त किया जा सकता है, इस प्रकार यह घुमाव अनुपात द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। विभिन्न प्रकार के ट्रांसफार्मर के बारे में अधिक जानने के लिए आप लिंक किए गए ट्यूटोरियल के माध्यम से पढ़ सकते हैं।
ट्रांसफार्मर अनुपात और EMF समीकरण बदल जाता है:
ट्रांसफार्मर का अनुपात (n) समीकरण द्वारा दिया जाता है;
n = एनपी / एनएस = वीपी / बनाम
जहाँ n = अनुपात बदल जाता है
एनपी = प्राथमिक कॉइल में घुमावों की संख्या
एनएस = माध्यमिक कॉइल में घुमावों की संख्या
वीपी = प्राथमिक पर लागू वोल्टेज
बनाम = माध्यमिक में वोल्टेज
ऊपर वर्णित ये संबंध समीकरण में प्रत्येक पैरामीटर की गणना करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
ऊपर दिए गए सूत्र को ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज एक्शन के रूप में जाना जाता है ।
चूंकि हमने कहा था कि सत्ता परिवर्तन के बाद भी वैसी ही है;
ऊपर इस सूत्र को ट्रांसफार्मर की वर्तमान क्रिया के रूप में जाना जाता है । जो सबूत के रूप में कार्य करता है कि ट्रांसफार्मर न केवल वोल्टेज को बदलता है, बल्कि वर्तमान को भी बदल देता है।
EMF समीकरण:
प्राइमरी या सेकेंडरी कॉइल में से किसी एक के कॉइल के घुमावों की संख्या यह निर्धारित करती है कि यह किस धारा को प्रेरित करता है या इसके द्वारा प्रेरित होता है। जब प्राथमिक पर लागू किया गया विद्युत प्रवाह कम हो जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कम हो जाती है और द्वितीयक घुमावदार में प्रेरित धारा के लिए समान होती है।
E = N (d = / dt)
माध्यमिक वाइंडिंग में प्रेरित वोल्टेज की मात्रा समीकरण द्वारा दी गई है:
जहाँ N माध्यमिक घुमाव में घुमावों की संख्या है।
जैसा कि प्रवाह साइनसॉइड रूप से बदलता है, चुंबकीय प्रवाह Φ = w अधिकतम साइनवेट
इस प्रकारE = N * w * *max * cos (wt) Emax = Nwaxmax
प्रेरित ईएमएफ का मूल माध्य वर्ग मान.2 द्वारा ईएमएफ के अधिकतम मूल्य को विभाजित करके प्राप्त होता है
इस समीकरण को ट्रांसफार्मर EMF समीकरण के रूप में जाना जाता है ।
कहां: एन कॉइल वाइंडिंग में घुमावों की संख्या है
f हर्ट्ज में फ्लक्स आवृत्ति है
। वेबर में चुंबकीय प्रवाह घनत्व है
इन सभी मूल्यों के साथ, ट्रांसफार्मर का निर्माण इस प्रकार किया जा सकता है।
विद्युत शक्ति
जैसा कि पहले बताया गया था, जेनरेटिंग स्टेशनों पर उत्पन्न विद्युत शक्ति के मूल्य को सुनिश्चित करने के लिए ट्रांसफार्मर तैयार किए गए थे ताकि उपयोगकर्ताओं को कम या कोई नुकसान न हो, इस प्रकार एक आदर्श ट्रांसफार्मर में, आउटपुट (सेकंडरी विंडिंग) पर बिजली हमेशा की तरह ही होती है। इनपुट शक्ति । इस प्रकार ट्रांसफॉर्मर को निरंतर वॉटेज उपकरणों के रूप में संदर्भित किया जाता है, जबकि वे वोल्टेज और वर्तमान मूल्यों को बदल सकते हैं, यह हमेशा इस तरह से किया जाता है कि इनपुट पर समान शक्ति आउटपुट पर उपलब्ध हो।
इस प्रकार
पी एस = पी पी
जहाँ Ps माध्यमिक में शक्ति है और Pp प्राथमिक में शक्ति है।
के बाद से पी = IvcosΦ तो मैं रों वी एस cosΦ रों = मैं पी वी पी cosΦ पी
एक ट्रांसफार्मर की क्षमता
ट्रांसफार्मर की दक्षता समीकरण द्वारा दी गई है;
दक्षता = (आउटपुट पावर / इनपुट पावर) * 100%
जबकि एक आदर्श ट्रांसफार्मर का बिजली उत्पादन बिजली के इनपुट के समान होना चाहिए, अधिकांश ट्रांसफार्मर आदर्श ट्रांसफार्मर से बहुत दूर हैं और कई कारकों के कारण नुकसान का अनुभव करते हैं।
ट्रांसफार्मर द्वारा अनुभव किए जा सकने वाले कुछ नुकसान नीचे सूचीबद्ध हैं;
1. कॉपर के नुकसान
2. हिस्टैरिसीस नुकसान
3. एड़ी मौजूदा नुकसान
1. कॉपर के नुकसान
इन नुकसानों को कभी-कभी घुमावदार नुकसान या I 2 R नुकसान के रूप में जाना जाता है । ये नुकसान कंडक्टर के प्रतिरोध के कारण इसके माध्यम से पारित होने पर घुमावदार के लिए उपयोग किए जाने वाले कंडक्टर द्वारा विस्थापित शक्ति से जुड़े होते हैं। इस नुकसान के मूल्य की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है;
पी = मैं 2 आर
2. हिस्टैरिसीस नुकसान
यह ट्रांसफार्मर की कोर के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की अनिच्छा से संबंधित नुकसान है। जैसा कि अल्टरनेटिंग करंट अपनी दिशा को उलट देता है, इसका कोर के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री की आंतरिक संरचना पर प्रभाव पड़ता है क्योंकि यह भौतिक परिवर्तनों से गुजरती है जो ऊर्जा के भाग का उपयोग करती है।
3. एड़ी वर्तमान नुकसान
यह आमतौर पर स्टील के टुकड़े टुकड़े में पतली शीट के उपयोग से प्राप्त होने वाली हानि है। एड़ी की वर्तमान हानि इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि कोर एक कंडक्टर भी है और माध्यमिक कॉइल में एक ईएमएफ प्रेरित करेगा। आजकल कानून के अनुसार कोर में प्रेरित धाराएं चुंबकीय क्षेत्र का विरोध करेंगी और ऊर्जा के अपव्यय की ओर ले जाएंगी।
ट्रांसफार्मर के दक्षता गणना में इन नुकसानों के प्रभाव को फैक्टर करना, हमारे पास है;
दक्षता = (इनपुट पावर - लॉस / इनपुट पावर) * 100% पावर की इकाइयों में व्यक्त किए गए सभी पैरामीटर।