ट्रांसफार्मर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

एक परिमाण के विद्युत वोल्टेज को दूसरे परिमाण के विद्युत वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए, अर्थात विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए उपयोग करें विद्युत ट्रांसफार्मर.

एक ट्रांसफार्मर केवल प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित कर सकता है, इसलिए, प्रत्यक्ष धारा प्राप्त करने के लिए, यदि आवश्यक हो तो ट्रांसफार्मर से प्रत्यावर्ती धारा को ठीक किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए वे सेवा करते हैं रेक्टिफायर्स.

एक तरह से या किसी अन्य में, प्रत्येक ट्रांसफॉर्मर (चाहे वह वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर हो, करंट ट्रांसफॉर्मर हो या पल्स ट्रांसफॉर्मर हो) इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन की घटना के कारण काम करता है, जो अल्टरनेटिंग या पल्स करंट के साथ ठीक अपनी महिमा में प्रकट होता है।

ट्रांसफार्मर डिवाइस

अपने सरलतम रूप में, एकल-चरण ट्रांसफार्मर में केवल तीन मुख्य भाग होते हैं: एक फेरोमैग्नेटिक कोर (चुंबकीय सर्किट), साथ ही प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग। सिद्धांत रूप में, एक ट्रांसफार्मर में दो से अधिक वाइंडिंग हो सकते हैं, लेकिन उनमें से कम से कम दो। कुछ मामलों में, द्वितीयक वाइंडिंग का कार्य प्राथमिक वाइंडिंग के घुमावों के भाग द्वारा किया जा सकता है (चित्र देखें। ट्रांसफार्मर के प्रकार), लेकिन ऐसे समाधान सामान्य लोगों की तुलना में काफी दुर्लभ हैं।

ट्रांसफार्मर का मुख्य भाग फेरोमैग्नेटिक कोर है। जब ट्रांसफार्मर काम कर रहा होता है, तो बदलते चुंबकीय क्षेत्र फेरोमैग्नेटिक कोर के भीतर होता है। ट्रांसफार्मर में बदलते चुंबकीय क्षेत्र का स्रोत प्राथमिक वाइंडिंग का प्रत्यावर्ती धारा है।

ट्रांसफार्मर माध्यमिक घुमावदार वोल्टेज

यह ज्ञात है कि प्रत्येक विद्युत धारा के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र होता है; तदनुसार, एक प्रत्यावर्ती धारा एक प्रत्यावर्ती (परिमाण और दिशा में बदलते) चुंबकीय क्षेत्र के साथ होती है।

इस प्रकार, ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग को प्रत्यावर्ती धारा की आपूर्ति करके, हमें प्राथमिक वाइंडिंग करंट का एक परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र मिलता है। और इसलिए चुंबकीय क्षेत्र मुख्य रूप से ट्रांसफार्मर के कोर में केंद्रित है, यह कोर उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाली सामग्री से बना है, जो हवा की तुलना में हजारों गुना अधिक है, इसलिए प्राथमिक वाइंडिंग के चुंबकीय प्रवाह का मुख्य भाग होगा कोर के अंदर बिल्कुल बंद, हवा के माध्यम से नहीं।

इस प्रकार, प्राथमिक घुमाव का वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र ट्रांसफॉर्मर कोर की मात्रा में केंद्रित होता है, जो ट्रांसफॉर्मर स्टील, फेराइट या अन्य उपयुक्त सामग्री से बना होता है, जो किसी विशेष ट्रांसफॉर्मर के ऑपरेटिंग आवृत्ति और उद्देश्य के आधार पर होता है।

ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग प्राथमिक वाइंडिंग के साथ एक सामान्य कोर पर स्थित होती है। इसलिए, प्राथमिक वाइंडिंग का वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र द्वितीयक वाइंडिंग के घुमावों में भी प्रवेश करता है।

ए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना यह बस इस तथ्य में निहित है कि एक समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्र इसके चारों ओर अंतरिक्ष में एक बदलते विद्युत क्षेत्र का कारण बनता है। और चूंकि इस जगह में बदलते चुंबकीय क्षेत्र के चारों ओर एक दूसरा कुंडल तार है, इसलिए प्रेरित वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र इस तार के अंदर आवेश वाहकों पर कार्य करता है।

यह विद्युत क्षेत्र क्रिया द्वितीयक कुंडल के प्रत्येक मोड़ के साथ एक EMF का कारण बनती है। परिणामस्वरूप, द्वितीयक वाइंडिंग के टर्मिनलों के बीच एक वैकल्पिक विद्युत वोल्टेज दिखाई देता है। जब जुड़े ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग लोड नहीं होती है, तो ट्रांसफार्मर खाली होता है।

लोड के तहत ट्रांसफार्मर का संचालन

यदि एक निश्चित लोड एक ऑपरेटिंग ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग से जुड़ा है, तो ट्रांसफॉर्मर के पूरे सेकेंडरी सर्किट में लोड के माध्यम से एक करंट उत्पन्न होता है।

यह करंट अपना चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो कि लेनज़ के नियम के अनुसार, ऐसी दिशा है कि यह "कारण जो इसका कारण बनता है" का विरोध करता है। इसका मतलब यह है कि द्वितीयक वाइंडिंग के करंट का चुंबकीय क्षेत्र किसी भी समय प्राथमिक वाइंडिंग के बढ़ते चुंबकीय क्षेत्र को कम करता है या घटने पर प्राथमिक वाइंडिंग के चुंबकीय क्षेत्र का समर्थन करता है, यह हमेशा चुंबकीय की ओर इशारा करता है प्राथमिक कुंडल का क्षेत्र।

इस प्रकार, जब ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग लोड की जाती है, तो इसकी प्राथमिक वाइंडिंग में एक बैक EMF होता है, जिससे ट्रांसफॉर्मर की प्राथमिक वाइंडिंग आपूर्ति नेटवर्क से अधिक करंट खींचने के लिए मजबूर हो जाती है।

परिवर्तन कारक

ट्रांसफार्मर के प्राथमिक N1 और द्वितीयक N2 वाइंडिंग का घुमाव अनुपात इसके इनपुट U1 और आउटपुट U2 वोल्टेज और इनपुट I1 और आउटपुट I2 धाराओं के बीच के अनुपात को निर्धारित करता है जब ट्रांसफार्मर लोड के तहत काम कर रहा होता है। यह अनुपात कहलाता है ट्रांसफार्मर का परिवर्तन अनुपात:

यदि ट्रांसफॉर्मर को नीचे ले जाया जाता है और ट्रांसफॉर्मर को ऊपर ले जाया जाता है तो रूपांतरण कारक एक से अधिक होता है।

वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर

एक वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर एक प्रकार का स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर है जिसे लो-वोल्टेज सर्किट से हाई-वोल्टेज सर्किट को अलग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

आमतौर पर, जब उच्च वोल्टेज की बात आती है, तो उनका मतलब 6 किलोवोल्ट या उससे अधिक (वोल्टेज ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग पर) होता है, और कम वोल्टेज का मतलब 100 वोल्ट (सेकेंडरी वाइंडिंग पर) के क्रम पर मान होता है।

इस तरह के एक ट्रांसफॉर्मर का उपयोग नियम के रूप में किया जाता है। माप प्रयोजनों के लिए... यह माप के लिए एक सुविधाजनक कम वोल्टेज के लिए बिजली लाइन के उच्च वोल्टेज, उदाहरण के लिए नीचे कदम रखता है, जबकि उच्च वोल्टेज सर्किट से माप, सुरक्षा, नियंत्रण सर्किट को गैल्वेनिक रूप से अलग करने में भी सक्षम है। इस प्रकार के ट्रांसफार्मर आमतौर पर आइडल मोड में काम करते हैं।

मूल रूप से किसी भी चीज को वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर कहा जा सकता है सत्ता स्थानांतरणविद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

र्तमान ट्रांसफार्मर

एक वर्तमान ट्रांसफार्मर में, प्राथमिक वाइंडिंग, जिसमें आमतौर पर केवल एक मोड़ होता है, वर्तमान स्रोत सर्किट के साथ श्रृंखला में जुड़ा होता है। यह मोड़ सर्किट वायर का एक भाग हो सकता है जहाँ करंट को मापने की आवश्यकता होती है।

तार को केवल ट्रांसफॉर्मर कोर की खिड़की से गुजारा जाता है और यह सिंगल टर्न बन जाता है- प्राइमरी वाइंडिंग का टर्न। इसकी द्वितीयक वाइंडिंग, जिसमें कई मोड़ होते हैं, एक मापने वाले उपकरण से जुड़ा होता है जिसमें कम आंतरिक प्रतिरोध होता है।

इस प्रकार के ट्रांसफॉर्मर का उपयोग विद्युत परिपथों में प्रत्यावर्ती धारा मानों को मापने के लिए किया जाता है। यहां सेकेंडरी वाइंडिंग का करंट और वोल्टेज प्राइमरी वाइंडिंग (करंट सर्किट) के मापे गए करंट के समानुपाती होते हैं।

बिजली प्रणालियों के लिए रिले सुरक्षा उपकरणों में वर्तमान ट्रांसफार्मर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, इसलिए उनकी उच्च सटीकता है। वे माप को सुरक्षित बनाते हैं, क्योंकि वे प्राथमिक सर्किट (आमतौर पर उच्च वोल्टेज - दसियों और सैकड़ों किलोवोल्ट) से मापने वाले सर्किट को गैल्वेनिक रूप से मज़बूती से अलग करते हैं।

पल्स ट्रांसफॉर्मर

इस ट्रांसफॉर्मर को करंट (वोल्टेज) के पल्स फॉर्म में बदलने के लिए डिजाइन किया गया है। छोटी दालें, आमतौर पर आयताकार, इसकी प्राथमिक वाइंडिंग पर लागू होती हैं, जो ट्रांसफॉर्मर को व्यावहारिक रूप से क्षणिक परिस्थितियों में काम करती हैं।

ऐसे ट्रांसफॉर्मर का उपयोग पल्स वोल्टेज कन्वर्टर्स और अन्य पल्स डिवाइसेस के साथ-साथ ट्रांसफॉर्मर को अलग करने में किया जाता है।

पल्स ट्रांसफॉर्मर का उपयोग 50-60 हर्ट्ज की आवृत्ति पर चलने वाले नेटवर्क ट्रांसफॉर्मर की तुलना में बढ़ी हुई रूपांतरण आवृत्ति (दसियों और सैकड़ों किलोहर्ट्ज़) की वजह से उन उपकरणों के वजन और लागत को कम करने की अनुमति देता है जिनमें उनका उपयोग किया जाता है। आयताकार दालें, जिनके उठने का समय नाड़ी की अवधि से बहुत कम होता है, आमतौर पर कम विरूपण के साथ रूपांतरित होती हैं।