सक्रिय, आगमनात्मक और कैपेसिटिव लोड के लिए पावर ट्रांसफॉर्मर ऑपरेशन
एक ट्रांसफार्मर एक विद्युत मशीन है जो एक वोल्टेज के प्रत्यावर्ती धारा को दूसरे वोल्टेज के प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करता है। ट्रांसफार्मर के संचालन का सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना पर आधारित है।
पहला विद्युत विद्युत संचरण नेटवर्क प्रत्यक्ष धारा का उपयोग करता था। नेटवर्क में वोल्टेज उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की इन्सुलेशन क्षमता पर निर्भर करता है और आमतौर पर 110 वी होता है।
नेटवर्क की संचरण शक्ति में वृद्धि के साथ, वोल्टेज के नुकसान को अनुमेय सीमा के भीतर रहने के लिए तारों के क्रॉस-सेक्शन को बढ़ाना आवश्यक हो गया।
और केवल ट्रांसफार्मर के आविष्कार ने बड़े बिजली संयंत्रों में आर्थिक रूप से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करना संभव बना दिया, इसे लंबी दूरी पर उच्च वोल्टेज पर प्रसारित किया, और फिर उपभोक्ताओं को बिजली देने से पहले वोल्टेज को एक सुरक्षित मूल्य तक कम कर दिया।
ट्रांसफॉर्मर के बिना, आज की पावर ग्रिड संरचनाएं उनके उच्च और अति-उच्च, मध्यम और निम्न वोल्टेज स्तरों के साथ संभव नहीं होंगी। ट्रांसफार्मर का उपयोग एकल-चरण और तीन-चरण विद्युत नेटवर्क दोनों में किया जाता है।
तीन-चरण बिजली ट्रांसफार्मर का संचालन बहुत भिन्न होता है कि यह किस लोड पर काम कर रहा है - सक्रिय, आगमनात्मक या कैपेसिटिव। वास्तविक परिस्थितियों में, ट्रांसफॉर्मर लोड एक सक्रिय-प्रेरक भार है।
चित्रा 1 - तीन चरण बिजली ट्रांसफार्मर
1. सक्रिय लोड मोड
इस मोड में, प्राथमिक वाइंडिंग वोल्टेज नाममात्र U1 = U1nom के करीब है, प्राथमिक वाइंडिंग करंट I1 ट्रांसफार्मर लोड द्वारा निर्धारित किया जाता है, और द्वितीयक करंट नाममात्र वर्तमान I2nom = P2 / U2nom द्वारा निर्धारित किया जाता है।
माप डेटा के अनुसार, ट्रांसफार्मर की दक्षता विश्लेषणात्मक रूप से निर्धारित की जाती है:
क्षमता = P2 / P1,
जहाँ P1 ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग की सक्रिय शक्ति है, P2 ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग द्वारा आपूर्ति सर्किट को आपूर्ति की जाने वाली शक्ति है।
प्राथमिक वाइंडिंग के सापेक्ष वर्तमान के आधार पर ट्रांसफार्मर की दक्षता की निर्भरता को चित्र 2 में दिखाया गया है।
चित्रा 2 - प्राथमिक घुमाव के सापेक्ष वर्तमान पर ट्रांसफॉर्मर दक्षता की निर्भरता
सक्रिय लोड मोड में, सेकेंडरी वाइंडिंग करंट वेक्टर सेकेंडरी वाइंडिंग वोल्टेज वेक्टर के साथ सह-व्यापक होता है, इसलिए लोड करंट में वृद्धि से ट्रांसफार्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग के टर्मिनलों पर वोल्टेज में कमी आती है।
इस प्रकार के ट्रांसफार्मर लोड के लिए धाराओं और वोल्टेज का एक सरलीकृत वेक्टर आरेख चित्र 3 में दिखाया गया है।
चित्रा 3 - ट्रांसफॉर्मर सक्रिय लोड धाराओं और वोल्टेज के सरलीकृत वेक्टर आरेख
2. आगमनात्मक भार के लिए ऑपरेटिंग मोड
इंडक्टिव लोड मोड में, सेकेंडरी वाइंडिंग करंट वेक्टर सेकेंडरी वाइंडिंग वोल्टेज वेक्टर से 90 डिग्री पीछे रहता है। ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग से जुड़े इंडक्शन के मूल्य में कमी से लोड करंट बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप सेकेंडरी वोल्टेज में कमी आती है।
इस प्रकार के ट्रांसफार्मर लोड के लिए धाराओं और वोल्टेज का एक सरलीकृत वेक्टर आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है।
चित्रा 4 - अपरिवर्तनीय लोड मोड में ट्रांसफॉर्मर धाराओं और वोल्टेज के सरलीकृत वेक्टर आरेख
3. कैपेसिटिव लोड के साथ ऑपरेशन का तरीका
कैपेसिटिव लोड मोड में, सेकेंडरी वाइंडिंग का करंट वेक्टर सेकेंडरी वाइंडिंग के वोल्टेज वेक्टर से 90 डिग्री आगे होता है। ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग से जुड़ी धारिता में वृद्धि से लोड करंट बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप द्वितीयक वोल्टेज में वृद्धि होती है।
इस प्रकार के ट्रांसफार्मर लोड के लिए धाराओं और वोल्टेज का एक सरलीकृत वेक्टर आरेख चित्र 5 में दिखाया गया है।
चित्रा 5 - ट्रांसफार्मर कैपेसिटिव लोड मोड करंट और वोल्टेज का सरलीकृत वेक्टर आरेख