विभिन्न प्रकार के ट्रांसफार्मर और उनके अनुप्रयोग

एक ट्रांसफार्मर विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक्स डोमेन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला उपकरण है। यह एक विद्युत चुम्बकीय उपकरण है जो माइकल फैराडे द्वारा खोजे गए विद्युत चुंबकत्व के मूल सिद्धांत का अनुसरण करता है। हमने पिछले ट्यूटोरियल में ट्रांसफॉर्मर्स के निर्माण और संचालन के बारे में विस्तार से बताया है। यहां हम विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के ट्रांसफार्मर को कवर करेंगे । हालांकि, सभी प्रकार के ट्रांसफार्मर समान सिद्धांतों का पालन करते हैं लेकिन उनके पास अलग-अलग निर्माण विधि है। और थोड़े से प्रयास से आप अपना स्वयं का ट्रांसफार्मर भी बना सकते हैं, लेकिन ट्रांसफार्मर का निर्माण करते समय हमेशा ट्रांसफार्मर सुरक्षा तकनीकों का पालन करना चाहिए।

वोल्टेज स्तर के आधार पर ट्रांसफार्मर के प्रकार

एक ट्रांसफार्मर में कई प्रकार के निर्माण हो सकते हैं। ट्रांसफार्मर का एक तरफ से दूसरे तक कोई विद्युत कनेक्शन नहीं है; फिर भी, दो विद्युत रूप से स्वतंत्र कॉइल विद्युत चुम्बकीय प्रवाह द्वारा बिजली का संचालन कर सकते हैं। एक ट्रांसफार्मर में प्राथमिक तरफ के साथ-साथ माध्यमिक पक्ष पर कई कॉइल या वाइंडिंग्स हो सकते हैं। कई मामलों में, कई प्राथमिक पक्ष, जहां दो कॉइल श्रृंखला में जुड़े होते हैं, अक्सर एक केंद्र टैप के रूप में कहा जाता है । इस केंद्र की टैप की गई स्थिति को द्वितीयक तरफ भी देखा जा सकता है।

ट्रांसफार्मर का निर्माण इस तरह से किया जा सकता है कि यह प्राथमिक पक्ष के वोल्टेज स्तर को द्वितीयक पक्ष में बदल सकता है। वोल्टेज स्तर के आधार पर, ट्रांसफार्मर की तीन श्रेणियां होती हैं। स्टेप डाउन, स्टेप अप और आइसोलेशन ट्रांसफार्मर । अलगाव ट्रांसफार्मर के लिए, वोल्टेज स्तर दोनों पक्षों के लिए समान है।

1. स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर

स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल डोमेन दोनों में किया जाता है। एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर प्राथमिक वोल्टेज स्तर को द्वितीयक आउटपुट में कम वोल्टेज में परिवर्तित करता है । यह प्राथमिक और माध्यमिक वाइंडिंग के अनुपात से प्राप्त होता है। स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर के लिए, द्वितीयक पक्ष की तुलना में प्राथमिक पक्ष में घुमावों की संख्या अधिक है। इसलिए, प्राथमिक और माध्यमिक का समग्र समापन अनुपात हमेशा 1 से अधिक रहता है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में, कई एप्लिकेशन 5V, 6V, 9V, 12V, 24V या कुछ मामलों में 48V पर चलते हैं। एकल चरण पावर आउटलेट वोल्टेज 230V एसी को वांछित कम वोल्टेज स्तर में बदलने के लिए, स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है। इंस्ट्रूमेंटेशन के साथ-साथ कई प्रकार के विद्युत उपकरणों में, स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर पावर सेक्शन के लिए प्राथमिक आवश्यकता है। उनका उपयोग पावर एडेप्टर और सेल फोन चार्जर सर्किट में भी किया जाता है।

विद्युत में, चरण नीचे ट्रांसफार्मर विद्युत वितरण प्रणाली में उपयोग किया जाता है जो लंबी दूरी की बिजली वितरण आवश्यकताओं के लिए कम नुकसान और लागत प्रभावी समाधान सुनिश्चित करने के लिए बहुत अधिक वोल्टेज पर काम करता है। उच्च वोल्टेज को कम वोल्टेज की आपूर्ति लाइन में बदलने के लिए, स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है।

2. स्टेप-अप ट्रांसफार्मर

स्टेप अप ट्रांसफार्मर स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के बिल्कुल विपरीत है। ट्रांसफॉर्म अप ट्रांसफार्मर उच्च प्राथमिक वोल्टेज को कम प्राथमिक वोल्टेज में वृद्धि करता है । फिर से यह प्राथमिक और माध्यमिक घुमावदार अनुपात के अनुपात से प्राप्त किया जाता है। स्टेप अप ट्रांसफार्मर के लिए, प्राथमिक वाइंडिंग और सेकेंडरी वाइंडिंग का अनुपात 1 से कम रहता है । इसका मतलब है कि माध्यमिक वाइंडिंग में संख्या बदल जाती है जो प्राथमिक वाइंडिंग से अधिक है।

इलेक्ट्रॉनिक्स में, स्टेप अप ट्रांसफार्मर अक्सर स्टेबलाइजर्स, इनवर्टर आदि में उपयोग किए जाते हैं, जहां कम वोल्टेज को बहुत अधिक वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है।

इलेक्ट्रिकल पावर वितरण में एक स्टेप-अप ट्रांसफार्मर का भी उपयोग किया जाता है । बिजली वितरण संबंधित आवेदन के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है। वितरण से पहले चरण अप ट्रांसफार्मर का उपयोग ग्रिड में वोल्टेज स्तर को बढ़ाने के लिए किया जाता है।

3. अलगाव ट्रांसफार्मर

अलगाव ट्रांसफार्मर किसी भी वोल्टेज के स्तर को परिवर्तित नहीं करता है। प्राथमिक वोल्टेज और एक अलगाव ट्रांसफार्मर के माध्यमिक वोल्टेज हमेशा समान रहते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्राथमिक और द्वितीयक घुमावदार अनुपात हमेशा 1 के बराबर होता है । इसका मतलब है कि प्राथमिक और माध्यमिक घुमावदार में घुमावों की संख्या अलगाव ट्रांसफार्मर में समान है।

अलगाव ट्रांसफार्मर का उपयोग प्राथमिक और माध्यमिक को अलग करने के लिए किया जाता है। जैसा कि पहले चर्चा की गई थी, ट्रांसफार्मर में प्राथमिक और द्वितीयक के बीच कोई विद्युत संबंध नहीं है, इसका उपयोग एक आइसोलेशन बैरियर के रूप में भी किया जाता है जहां प्रवाहकत्त्व केवल चुंबकीय प्रवाह के साथ होता है। इसका उपयोग सुरक्षा उद्देश्य और प्राथमिक से माध्यमिक या इसके विपरीत शोर हस्तांतरण को रद्द करने के लिए किया जाता है ।

कोर सामग्री के आधार पर ट्रांसफार्मर के प्रकार

ट्रांसफार्मर एक कोर सामग्री के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय प्रवाह का संचालन करके ऊर्जा को स्थानांतरित करता है। विभिन्न कोर सामग्री विभिन्न प्रवाह घनत्व का उत्पादन करती हैं। मुख्य सामग्रियों के आधार पर, बिजली और इलेक्ट्रॉनिक्स डोमेन में कई प्रकार के ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है।

1. आयरन कोर ट्रांसफार्मर

आयरन कोर ट्रांसफार्मर कोर सामग्री के रूप में कई नरम लोहे की प्लेटों का उपयोग करता है। लोहे के उत्कृष्ट चुंबकीय गुणों के कारण, लौह कोर ट्रांसफार्मर का प्रवाह लिंक बहुत अधिक है। इस प्रकार, लौह कोर ट्रांसफार्मर की दक्षता भी अधिक है।

नरम लोहे की कोर प्लेटें कई आकारों और आकारों में उपलब्ध हो सकती हैं। प्राथमिक और माध्यमिक घाव के कॉइल या एक कॉइल पूर्व पर लिपटे। उसके बाद, कॉइल पूर्व को नरम लोहे की कोर प्लेटों में लगाया जाता है। मुख्य आकार और आकार के आधार पर, बाजार में एक अलग प्रकार की कोर प्लेट्स उपलब्ध हैं। कुछ सामान्य आकृतियों में E, I, U, L, आदि होते हैं। लोहे की प्लेटें पतली होती हैं, और वास्तविक प्लेट बनाने के लिए कई प्लेटों को एक साथ रखा जाता है। उदाहरण के लिए, ई प्रकार के कोर को पत्र ई की नज़र से पतली प्लेटों के साथ बनाया जाता है।

आयरन कोर ट्रांसफार्मर व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं और आमतौर पर वजन और आकार में भारी होते हैं।

2. फेराइट कोर ट्रांसफार्मर

फेराइट कोर ट्रांसफार्मर उच्च चुंबकीय पारगम्यता के कारण फेराइट कोर का उपयोग करता है। इस प्रकार का ट्रांसफार्मर उच्च-आवृत्ति एप्लिकेशन में बहुत कम नुकसान देता है। इसके कारण, फेराइट कोर ट्रांसफॉर्मर का उपयोग हाई-फ्रीक्वेंसी एप्लिकेशन में किया जाता है जैसे स्विच मोड पॉवर सप्लाई (SMPS), RF मॉडिफाइड एप्लिकेशन आदि।

फेराइट कोर ट्रांसफार्मर भी आवेदन की आवश्यकता के आधार पर विभिन्न प्रकार के आकार, आकार प्रदान करते हैं। यह मुख्य रूप से इलेक्ट्रिकल एप्लिकेशन के बजाय इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है। फेराइट कोर ट्रांसफार्मर में सबसे आम आकार ई कोर है।

3. टॉरॉयडल कोर ट्रांसफार्मर

टॉरॉयडल कोर ट्रांसफॉर्मर में टेरॉइड के आकार की कोर सामग्री, जैसे कि आयरन कोर या फेराइट कोर का उपयोग किया जाता है। टॉरॉयड रिंग या डोनट के आकार की कोर सामग्री हैं और व्यापक रूप से बेहतर विद्युत प्रदर्शन के लिए उपयोग की जाती हैं। रिंग शेप के कारण लीकेज इंडक्शन बहुत कम होता है और बहुत ज्यादा इंडक्शन और क्यू फैक्टर ऑफर करता है। वाइंडिंग्स अपेक्षाकृत कम हैं और वजन पारंपरिक, समान रेटिंग ट्रांसफॉर्मर की तुलना में बहुत कम है।

4. एयर कोर ट्रांसफार्मर

एयर कोर ट्रांसफार्मर कोर सामग्री के रूप में किसी भी भौतिक चुंबकीय कोर का उपयोग नहीं करता है। एयर-कोर ट्रांसफार्मर का फ्लक्स लिंकेज पूरी तरह से हवा का उपयोग करके बनाया गया है।

एयर कोर ट्रांसफार्मर में, प्राथमिक कॉइल को प्रत्यावर्ती धारा के साथ आपूर्ति की जाती है जो इसके चारों ओर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उत्पादन करती है। जब एक द्वितीयक कॉइल को चुंबकीय क्षेत्र के अंदर रखा जाता है, तो इंडक्शन के फैराडे नियम के अनुसार, द्वितीयक कॉइल को एक चुंबकीय क्षेत्र से प्रेरित किया जाता है, जो आगे लोड को पावर करने के लिए उपयोग किया जाता है।

हालांकि, एयर कोर ट्रांसफार्मर लोहे या फेराइट कोर जैसे भौतिक कोर सामग्री की तुलना में कम पारस्परिक अधिष्ठापन पैदा करता है।

इसका उपयोग पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ-साथ रेडियोफ्रीक्वेंसी संबंधित अनुप्रयोगों में किया जाता है। भौतिक कोर सामग्री की अनुपस्थिति के कारण, यह वजन के मामले में बहुत हल्का है। उचित रूप से ट्यून किए गए एयर कोर ट्रांसफॉर्मर का उपयोग वायरलेस चार्जिंग समाधानों में भी किया जाता है, जहां चार्जर के अंदर प्राथमिक वाइंडिंग का निर्माण किया जाता है और द्वितीयक वाइंडिंग लक्षित डिवाइस के अंदर स्थित होती है।

ट्रांसफार्मर प्रकार विंडिंग व्यवस्था पर आधारित है

ट्रांसफार्मर को घुमावदार आदेशों का उपयोग करके वर्गीकृत किया जा सकता है। लोकप्रिय प्रकारों में से एक ऑटो घुमावदार ट्रांसफॉर्मर है।

ऑटो घुमावदार ट्रांसफार्मर

अब तक, प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग को ठीक किया जाता है, लेकिन एक ऑटो-वाइंडिंग ट्रांसफार्मर के मामले में, प्राथमिक और द्वितीयक कॉइल को श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है और केंद्र टैप किया गया नोड चल सकता है। केंद्र की टैप की गई स्थिति के आधार पर, द्वितीयक वोल्टेज विविध हो सकता है।

ऑटो स्वचालित का संक्षिप्त रूप नहीं है; बल्कि यह स्वयं या एकल कॉइल को सूचित करना है। यह कॉइल एक अनुपात बनाता है जिसमें दो भाग होते हैं, प्राथमिक और द्वितीयक। केंद्र नल नोड की स्थिति प्राथमिक और माध्यमिक अनुपात को निर्धारित करती है, इस प्रकार आउटपुट वोल्टेज अलग-अलग होता है।

सबसे आम उपयोग वी ARIAC, एक स्थिर एसी इनपुट से चर एसी का उत्पादन करने वाला एक उपकरण है। इसका उपयोग पावर ट्रांसमिशन और वितरण संबंधित अनुप्रयोगों में भी किया जाता है जहां उच्च वोल्टेज लाइनों को अक्सर बदलने की आवश्यकता होती है।

उपयोग के आधार पर ट्रांसफार्मर के प्रकार

कई प्रकार के ट्रांसफार्मर भी उपलब्ध हैं जो एक विशिष्ट डोमेन में काम करते हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल दोनों क्षेत्रों में, कई समर्पित ट्रांसफॉर्मर का उपयोग एप्लिकेशन के अनुप्रयोग के आधार पर स्टेप-डाउन या स्टेप-अप ट्रांसफार्मर के रूप में किया जाता है। इसलिए, ट्रांसफार्मर को उपयोग के आधार पर नीचे वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. पावर डोमेन

• सत्ता बदलना
• माप ट्रांसफार्मर
• वितरण ट्रांसफार्मर

2. इलेक्ट्रॉनिक्स डोमेन

• पल्स ट्रांसफार्मर
• ऑडियो आउटपुट ट्रांसफार्मर

1. पावर डोमेन में उपयोग किए जाने वाले ट्रांसफार्मर

इलेक्ट्रिकल में, पावर डोमेन बिजली उत्पादन, माप और वितरण से संबंधित है। हालांकि, यह एक बहुत बड़ा क्षेत्र है जहां सबस्टेशन में और अंत उपयोगकर्ताओं के लिए सुरक्षित बिजली रूपांतरण और सफल बिजली वितरण को समायोजित करने के लिए ट्रांसफार्मर एक आवश्यक हिस्सा हैं।

पावर डोमेन में उपयोग किए जाने वाले ट्रांसफार्मर बाहरी और इनडोर दोनों लेकिन ज्यादातर बाहरी हो सकते हैं।

(ए) पावर ट्रांसफार्मर

पावर ट्रांसफॉर्मर आकार में बड़े होते हैं और ऊर्जा को सबस्टेशन या सार्वजनिक बिजली आपूर्ति में स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। यह ट्रांसफार्मर बिजली जनरेटर और प्राथमिक वितरण ग्रिड के बीच एक सेतु का काम करता है। पावर रेटिंग और विनिर्देश के आधार पर, पावर ट्रांसफार्मर को तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: छोटे बिजली ट्रांसफार्मर, मध्यम बिजली ट्रांसफार्मर और बड़े बिजली ट्रांसफार्मर । रेटिंग 30KVA से 500-700KVA या कुछ मामलों में हो सकती है जो छोटे रेटेड पावर ट्रांसफार्मर के लिए 7000KVA के बराबर या उससे अधिक हो सकती है। मध्यम रेटेड बिजली ट्रांसफार्मर 50-100 एमवीए तक हो सकता है जबकि बड़े रेटेड बिजली ट्रांसफार्मर 100MVA से अधिक को संभालने में सक्षम हैं।

बहुत अधिक बिजली उत्पादन के कारण, एक बिजली ट्रांसफार्मर का निर्माण भी महत्वपूर्ण है। निर्माण में ठोस इन्सुलेट परिधीय और अच्छी तरह से संतुलित शीतलन प्रणाली शामिल है। सबसे आम बिजली ट्रांसफार्मर तेल से भरे हुए हैं।

पावर ट्रांसफार्मर का मुख्य सिद्धांत लो वोल्टेज हाई करंट को हाई वोल्टेज लो करंट में बदलना है । बिजली वितरण प्रणाली में बिजली के नुकसान को कम करने के लिए यह आवश्यक है।

पावर ट्रांसफार्मर के लिए एक और महत्वपूर्ण पैरामीटर चरण की उपलब्धता है। आमतौर पर पावर ट्रांसफार्मर तीन चरण प्रणाली में काम करता है, लेकिन कुछ मामलों में, एकल चरण छोटे बिजली ट्रांसफार्मर का भी उपयोग किया जाता है। तीन चरण बिजली ट्रांसफार्मर एकल चरण बिजली ट्रांसफार्मर की तुलना में सबसे महंगा और कुशल हैं।

(b) मापन ट्रांसफार्मर

मापन ट्रांसफार्मर को अक्सर उपकरण ट्रांसफार्मर के रूप में संदर्भित किया जाता है। यह पावर डोमेन में एक और आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला माप उपकरण है। एक माप ट्रांसफार्मर का उपयोग मुख्य शक्ति को अलग करने के लिए किया जाता है और वर्तमान और वोल्टेज को एक छोटे अनुपात में इसके द्वितीयक आउटपुट में परिवर्तित किया जाता है। आउटपुट को मापकर, वास्तविक विद्युत लाइन के चरण, वर्तमान और वोल्टेज को मापा जा सकता है।

उपरोक्त छवि वर्तमान ट्रांसफार्मर के निर्माण को दिखा रही है।

(ग) वितरण ट्रांसफार्मर

इसका उपयोग बिजली वितरण प्रणाली के अंतिम चरण में किया जाता है। वितरण ट्रांसफार्मर स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर हैं, जो उच्च ग्रिड वोल्टेज को अंतिम ग्राहक के लिए आवश्यक वोल्टेज, 110V या 230V में परिवर्तित करता है। यह एकल चरण या तीन चरण भी हो सकता है।

वितरण ट्रांसफार्मर आकार में छोटे होने के साथ-साथ रूपांतरण क्षमता या रेटिंग के आधार पर बड़े हो सकते हैं।

वितरण ट्रांसफार्मर को इसके उपयोग के प्रकार के आधार पर आगे वर्गीकृत किया जा सकता है। यह एक सूखा प्रकार हो सकता है या तरल-डूबा हो सकता है। यह एक मुख्य सामग्री के रूप में ज्यादातर सी आकार में निर्मित स्टील प्लेटों का उपयोग करके बनाया गया है।

डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफ़ॉर्मर का भी एक अलग प्रकार का वर्गीकरण होता है जो उस स्थान के आधार पर उपयोग किया जाता है। ट्रांसफार्मर को एक उपयोगिता पोल पर रखा जा सकता है, यदि हां, तो इसे पोल माउंटेड वितरण ट्रांसफार्मर कहा जाता है। इसे एक भूमिगत चेंबर के अंदर रखा जा सकता है, जो कंक्रीट पैड (पैड माउंटेड डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर) पर लगाया जाता है या एक संलग्न स्टील बॉक्स के अंदर होता है।

आम तौर पर, वितरण ट्रांसफार्मर 200kVA से कम की रेटिंग रखते हैं।

2. इलेक्ट्रॉनिक्स डोमेन में उपयोग किया जाने वाला ट्रांसफार्मर

इलेक्ट्रॉनिक्स में, विभिन्न छोटे लघु ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है जो कि पीसीबी माउंटेड हो सकते हैं या छोटे उत्पाद संलग्नक के अंदर तय किए जा सकते हैं।

(ए) पल्स ट्रांसफार्मर

पल्स ट्रांसफार्मर सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले पीसीबी माउंटेड ट्रांसफार्मर में से एक हैं जो एक निरंतर आयाम में विद्युत दालों का उत्पादन करते हैं। इसका उपयोग विभिन्न डिजिटल सर्किटों में किया जाता है जहां एक पृथक वातावरण में पल्स पीढ़ी की आवश्यकता होती है। इसलिए, पल्स ट्रांसफार्मर प्राथमिक और माध्यमिक को अलग करते हैं और प्राथमिक दालों को माध्यमिक सर्किट में वितरित करते हैं, अक्सर डिजिटल लॉजिक गेट या ड्राइवर।

उचित रूप से निर्मित पल्स ट्रांसफार्मर को उचित गैल्वेनिक अलगाव के साथ-साथ छोटे रिसाव और आवारा समाई की आवश्यकता होनी चाहिए।

(बी) ऑडियो आउटपुट ट्रांसफार्मर

इलेक्ट्रॉनिक्स ट्रांसफार्मर में ऑडियो ट्रांसफॉर्मर एक और आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला ट्रांसफार्मर है। यह विशेष रूप से ऑडियो संबंधित एप्लिकेशन में उपयोग किया जाता है जहां प्रतिबाधा मिलान की आवश्यकता होती है। ऑडियो ट्रांसफार्मर एम्पलीफायर सर्किट को संतुलित करता है और लोड करता है, आमतौर पर लाउडस्पीकर। ऑडियो ट्रांसफॉर्मर में कई प्राथमिक और द्वितीयक कॉइल हो सकते हैं, जो अलग या केंद्र टैप किए जा सकते हैं।

इसलिए हमने विभिन्न प्रकार के ट्रांसफार्मर को कवर किया है, इसके अलावा कुछ अन्य विशेष प्रयोजन ट्रांसफार्मर हैं लेकिन वे इस लेख के दायरे से बाहर हैं।