ट्रांसफार्मर के प्रकार

एक ट्रांसफार्मर एक स्थिर विद्युत चुम्बकीय उपकरण है जिसमें एक सामान्य चुंबकीय सर्किट पर स्थित दो से कई कॉइल होते हैं और इस प्रकार एक दूसरे से जुड़े होते हैं। यह वर्तमान की आवृत्ति को बदले बिना विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से विद्युत ऊर्जा को प्रत्यावर्ती धारा से परिवर्तित करने के लिए एक ट्रांसफार्मर के रूप में कार्य करता है। ट्रांसफार्मर का उपयोग एसी वोल्टेज रूपांतरण और दोनों के लिए किया जाता है विद्युत अपघटन इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग के विभिन्न क्षेत्रों में।

निष्पक्षता में, हम ध्यान दें कि कुछ मामलों में ट्रांसफार्मर में केवल एक वाइंडिंग (ऑटोट्रांसफॉर्मर) हो सकती है, और कोर पूरी तरह से अनुपस्थित हो सकता है (एचएफ - ट्रांसफार्मर), लेकिन अधिकांश ट्रांसफार्मर में एक कोर (चुंबकीय सर्किट) होता है नरम चुंबकीय फेरोमैग्नेटिक सामग्री, और दो या दो से अधिक इंसुलेटेड टेप या वायर कॉइल एक सामान्य चुंबकीय प्रवाह द्वारा कवर किए जाते हैं, लेकिन पहले स्थान पर। आइए देखें कि वे किस प्रकार के ट्रांसफार्मर हैं, उन्हें कैसे व्यवस्थित किया जाता है और उनका उपयोग किस लिए किया जाता है।

सत्ता स्थानांतरण

इस प्रकार के कम-आवृत्ति (50-60 हर्ट्ज) ट्रांसफार्मर का उपयोग विद्युत नेटवर्क के साथ-साथ विद्युत ऊर्जा प्राप्त करने और परिवर्तित करने के लिए प्रतिष्ठानों में किया जाता है। इसे शक्ति क्यों कहा जाता है? क्योंकि यह इस प्रकार का ट्रांसफार्मर है जिसका उपयोग बिजली लाइनों से बिजली की आपूर्ति और प्राप्त करने के लिए किया जाता है, जहां वोल्टेज 1150 केवी तक पहुंच सकता है।

शहरी विद्युत नेटवर्क में, वोल्टेज 10 kV तक पहुँच जाता है। के माध्यम से शक्तिशाली कम आवृत्ति ट्रांसफार्मर वोल्टेज भी उपभोक्ताओं द्वारा आवश्यक 0.4 kV, 380/220 वोल्ट तक गिर जाता है।

संरचनात्मक रूप से, एक विशिष्ट बिजली ट्रांसफार्मर में एक बख़्तरबंद विद्युत स्टील कोर पर व्यवस्थित दो, तीन या अधिक वाइंडिंग हो सकते हैं, जिनमें से कुछ कम-वोल्टेज वाइंडिंग समानांतर (विभाजित-घुमावदार ट्रांसफार्मर) में खिलाए जाते हैं।

यह एक साथ कई जनरेटर से प्राप्त वोल्टेज को बढ़ाने के लिए उपयोगी है। एक नियम के रूप में, बिजली ट्रांसफार्मर को ट्रांसफार्मर तेल के साथ एक टैंक में रखा जाता है, और विशेष रूप से शक्तिशाली नमूनों के मामले में, एक सक्रिय शीतलन प्रणाली जोड़ी जाती है।

4000 केवीए तक की क्षमता वाले तीन चरण के बिजली ट्रांसफार्मर सबस्टेशनों और बिजली संयंत्रों में स्थापित हैं। तीन-चरण अधिक सामान्य हैं, क्योंकि नुकसान तीन एकल-चरण की तुलना में 15% कम प्राप्त होते हैं।

मेन्स ट्रांसफार्मर

1980 और 1990 के दशक में, लाइन ट्रांसफॉर्मर लगभग हर विद्युत उपकरण में पाए जा सकते थे। एक मुख्य ट्रांसफार्मर (आमतौर पर एकल-चरण) की मदद से, 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ 220 वोल्ट के घरेलू नेटवर्क का वोल्टेज एक विद्युत उपकरण द्वारा आवश्यक स्तर तक कम हो जाता है, उदाहरण के लिए 5, 12, 24 या 48 वोल्ट।

लाइन ट्रांसफॉर्मर अक्सर कई माध्यमिक घुमावों के साथ बनाये जाते हैं ताकि सर्किट के विभिन्न हिस्सों को बिजली देने के लिए कई वोल्टेज स्रोतों का उपयोग किया जा सके। विशेष रूप से, TN (गरमागरम ट्रांसफार्मर) ट्रांसफार्मर हमेशा (और अभी भी) सर्किट में पाए जा सकते हैं जहां रेडियो ट्यूब मौजूद हैं।

आधुनिक लाइन ट्रांसफॉर्मर का निर्माण डब्ल्यू-आकार, रॉड-आकार या विद्युत स्टील प्लेटों के एक सेट के टॉरॉयडल कोर पर किया जाता है, जिस पर कॉइल घाव होते हैं। चुंबकीय सर्किट का टॉरॉयडल आकार अधिक कॉम्पैक्ट ट्रांसफार्मर प्राप्त करना संभव बनाता है।

यदि हम ट्रांसफार्मर की तुलना टॉरॉयडल और डब्ल्यू-आकार के कोर की समान कुल शक्ति से करते हैं, तो टॉरॉयडल कम जगह लेगा, इसके अलावा, टॉरॉयडल चुंबकीय सर्किट की सतह पूरी तरह से वाइंडिंग से ढकी होती है, कोई खाली योक नहीं होता है, जैसा कि है बख़्तरबंद डब्ल्यू-आकार या रॉड-जैसे नाभिक के मामले में। विद्युत नेटवर्क में, विशेष रूप से, 6 kW तक की शक्ति वाले वेल्डिंग ट्रांसफार्मर शामिल हैं। मेन्स ट्रांसफॉर्मर, बेशक, कम आवृत्ति वाले ट्रांसफार्मर के रूप में वर्गीकृत होते हैं।

ऑटोट्रांसफॉर्मर

एक प्रकार का निम्न-आवृत्ति ट्रांसफार्मर एक ऑटोट्रांसफॉर्मर है जिसमें द्वितीयक घुमाव प्राथमिक का हिस्सा होता है या प्राथमिक द्वितीयक का हिस्सा होता है। यही है, ऑटोट्रांसफॉर्मर में, वाइंडिंग्स न केवल चुंबकीय रूप से, बल्कि विद्युत रूप से भी जुड़े होते हैं। कई लीड एक कॉइल से बने होते हैं और आपको केवल एक कॉइल से अलग-अलग वोल्टेज प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।

ऑटोट्रांसफॉर्मर का मुख्य लाभ इसकी कम लागत है, चूंकि वाइंडिंग के लिए कम तार का उपयोग किया जाता है, कोर के लिए कम स्टील, और परिणामस्वरूप पारंपरिक ट्रांसफार्मर की तुलना में वजन कम होता है।नुकसान कॉइल्स के गैल्वेनिक अलगाव की कमी है।

ऑटोट्रांसफॉर्मर स्वचालित नियंत्रण उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं और उच्च वोल्टेज विद्युत नेटवर्क में भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। विद्युत नेटवर्क में डेल्टा या स्टार कनेक्शन वाले तीन-चरण ऑटोट्रांसफॉर्मर आज बहुत मांग में हैं।

पावर ऑटोट्रांसफॉर्मर सैकड़ों मेगावाट तक की क्षमता में उपलब्ध हैं। शक्तिशाली एसी मोटर्स को शुरू करने के लिए ऑटोट्रांसफॉर्मर का भी उपयोग किया जाता है। ऑटोट्रांसफॉर्मर विशेष रूप से कम रूपांतरण अनुपात के लिए उपयोगी होते हैं।

प्रयोगशाला ऑटोट्रांसफॉर्मर

ऑटोट्रांसफॉर्मर का एक विशेष मामला प्रयोगशाला ऑटोट्रांसफॉर्मर (एलएटीआर) है। यह आपको उपयोगकर्ता को आपूर्ति किए गए वोल्टेज को सुचारू रूप से समायोजित करने की अनुमति देता है। एलएटीआर डिजाइन है टॉरॉयडल ट्रांसफार्मर एक सिंगल वाइंडिंग के साथ जिसमें बारी-बारी से एक बिना इंसुलेटेड "ट्रैक" होता है, यानी वाइंडिंग के प्रत्येक घुमाव से जुड़ना संभव है। ट्रैक संपर्क एक स्लाइडिंग कार्बन ब्रश द्वारा प्रदान किया जाता है जिसे रोटरी नॉब द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

तो आप लोड पर विभिन्न परिमाणों के साथ प्रभावी वोल्टेज प्राप्त कर सकते हैं। विशिष्ट एकल-चरण ड्राइव आपको 0 से 250 वोल्ट और तीन-चरण - 0 से 450 वोल्ट तक वोल्टेज स्वीकार करने की अनुमति देते हैं। बिजली के उपकरणों को ट्यून करने के उद्देश्य से प्रयोगशालाओं में 0.5 से 10 kW तक की शक्ति वाले LATRs बहुत लोकप्रिय हैं।

र्तमान ट्रांसफार्मर

र्तमान ट्रांसफार्मर एक ट्रांसफार्मर कहा जाता है जिसकी प्राथमिक वाइंडिंग करंट के स्रोत से जुड़ी होती है और सेकेंडरी वाइंडिंग सुरक्षात्मक या मापने वाले उपकरणों से जुड़ी होती है जिनमें कम आंतरिक प्रतिरोध होता है। करंट ट्रांसफॉर्मर का सबसे आम प्रकार एक इंस्ट्रूमेंट करंट ट्रांसफॉर्मर है।

वर्तमान ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग (आमतौर पर केवल एक मोड़, एक तार) उस सर्किट में श्रृंखला में जुड़ी होती है जिसमें आप प्रत्यावर्ती धारा को मापना चाहते हैं। यह पता चला है कि द्वितीयक वाइंडिंग की धारा प्राथमिक की धारा के समानुपाती होती है, जबकि द्वितीयक वाइंडिंग को आवश्यक रूप से लोड किया जाना चाहिए, क्योंकि अन्यथा द्वितीयक वाइंडिंग का वोल्टेज इन्सुलेशन को तोड़ने के लिए पर्याप्त उच्च हो सकता है। इसके अलावा, यदि सीटी की द्वितीयक वाइंडिंग खुलती है, तो चुंबकीय सर्किट प्रेरित अप्रतिबंधित धाराओं से बाहर निकल जाएगा।

वर्तमान ट्रांसफॉर्मर का निर्माण लैमिनेटेड सिलिकॉन कोल्ड रोल्ड इलेक्ट्रिकल स्टील से बना एक कोर है जिस पर एक या एक से अधिक इंसुलेटेड सेकेंडरी वाइंडिंग घाव होते हैं। प्राथमिक वाइंडिंग अक्सर एक बसबार या तार होता है जिसमें चुंबकीय सर्किट की खिड़की के माध्यम से मापी गई धारा होती है (वैसे, इस सिद्धांत का उपयोग किया जाता है क्लैंप मापीवर्तमान ट्रांसफॉर्मर की मुख्य विशेषता परिवर्तन अनुपात है, उदाहरण के लिए 100/5 ए।

वर्तमान ट्रांसफार्मर व्यापक रूप से वर्तमान माप और रिले सुरक्षा सर्किट में उपयोग किए जाते हैं। वे सुरक्षित हैं क्योंकि मापा और द्वितीयक सर्किट एक दूसरे से गैल्वेनिक रूप से पृथक हैं। आमतौर पर, औद्योगिक वर्तमान ट्रांसफार्मर माध्यमिक वाइंडिंग के दो या दो से अधिक समूहों के साथ निर्मित होते हैं, जिनमें से एक सुरक्षात्मक उपकरणों से जुड़ा होता है, दूसरा मीटर जैसे मापने वाले उपकरण से जुड़ा होता है।

पल्स ट्रांसफॉर्मर

लगभग सभी आधुनिक बिजली आपूर्ति में, विभिन्न इनवर्टर में, वेल्डिंग मशीनों में और अन्य बिजली और कम-शक्ति वाले विद्युत कन्वर्टर्स में, पल्स ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है।आज, पल्स सर्किट ने लैमिनेटेड स्टील कोर के साथ भारी कम आवृत्ति वाले ट्रांसफार्मर को लगभग पूरी तरह से बदल दिया है।

एक विशिष्ट नाड़ी ट्रांसफार्मर फेराइट कोर ट्रांसफार्मर है। कोर (चुंबकीय सर्किट) का आकार पूरी तरह से अलग हो सकता है: रिंग, रॉड, कप, डब्ल्यू-आकार, यू-आकार। ट्रांसफॉर्मर स्टील पर फेराइट्स का लाभ स्पष्ट है - फेराइट-आधारित ट्रांसफॉर्मर 500 kHz या उससे अधिक की आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं।

चूंकि नाड़ी ट्रांसफार्मर एक उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर है, आवृत्ति बढ़ने के साथ इसके आयाम काफी कम हो जाते हैं। वाइंडिंग के लिए कम तार की आवश्यकता होती है और प्राथमिक लूप में उच्च आवृत्ति करंट प्राप्त करने के लिए फील्ड करंट पर्याप्त होता है, आईजीबीटी या एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर, कभी-कभी कई, स्पंदित बिजली आपूर्ति सर्किट (आगे - 1, पुश-पुल - 2, आधा-पुल - 2, पुल - 4) की टोपोलॉजी पर निर्भर करता है।

निष्पक्ष होने के लिए, हम ध्यान दें कि यदि एक रिवर्स पावर सप्लाई सर्किट का उपयोग किया जाता है, तो ट्रांसफॉर्मर अनिवार्य रूप से एक डबल चोक होता है, क्योंकि सेकेंडरी सर्किट में बिजली के संचय और रिलीज की प्रक्रिया समय के साथ अलग हो जाती है, यानी वे आगे नहीं बढ़ते हैं एक साथ, इसलिए, फ्लाईबैक कंट्रोल सर्किट के साथ, यह अभी भी एक चोक है लेकिन ट्रांसफॉर्मर नहीं है।

ट्रांसफॉर्मर और फेराइट चोक के साथ पल्स सर्किट आज हर जगह पाए जाते हैं, ऊर्जा-बचत लैंप और विभिन्न गैजेट्स के चार्जर के रोड़े से लेकर वेल्डिंग मशीन और शक्तिशाली इनवर्टर तक।

पल्स करंट ट्रांसफॉर्मर

आवेग सर्किट में वर्तमान की परिमाण और (या) दिशा को मापने के लिए, आवेग वर्तमान ट्रांसफार्मर का अक्सर उपयोग किया जाता है, जो एक घुमाव के साथ फेराइट कोर, अक्सर अंगूठी के आकार (टोरॉयडल) होते हैं।कोर की अंगूठी के माध्यम से एक तार पारित किया जाता है, जिसमें वर्तमान की जांच की जानी है, और कॉइल स्वयं प्रतिरोधी पर लोड हो जाती है।

उदाहरण के लिए, रिंग में तार के 1000 फेरे होते हैं, तो प्राथमिक (थ्रेडेड वायर) और सेकेंडरी वाइंडिंग की धाराओं का अनुपात 1000 से 1 होगा। यदि रिंग की वाइंडिंग को ज्ञात मान के प्रतिरोधक पर लोड किया जाता है, तब इसके आर-पार मापा गया वोल्टेज कॉइल की धारा के समानुपाती होगा, जिसका अर्थ है कि मापी गई धारा इस प्रतिरोधक के माध्यम से धारा का 1000 गुना है।

उद्योग विभिन्न परिवर्तन अनुपातों के साथ आवेग वर्तमान ट्रांसफार्मर का उत्पादन करता है। डिजाइनर को केवल ऐसे ट्रांसफॉर्मर को रोकनेवाला और मापने वाला सर्किट कनेक्ट करने की आवश्यकता होती है। यदि आप करंट की दिशा जानना चाहते हैं, न कि उसका परिमाण, तो करंट ट्रांसफॉर्मर की वाइंडिंग को केवल दो विरोधी जेनर डायोड द्वारा चार्ज किया जाता है।

विद्युत मशीनों और ट्रांसफार्मर के बीच संचार

विद्युत ट्रांसफार्मर हमेशा शैक्षिक संस्थानों के सभी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विशिष्टताओं में अध्ययन किए गए विद्युत मशीन पाठ्यक्रमों में शामिल होते हैं। संक्षेप में, एक विद्युत ट्रांसफार्मर एक विद्युत मशीन नहीं है, बल्कि एक विद्युत उपकरण है, क्योंकि इसमें कोई गतिमान पुर्जे नहीं होते हैं, जिसकी उपस्थिति तंत्र के प्रकार के रूप में किसी भी मशीन की एक विशेषता है। इस कारण से, उल्लिखित पाठ्यक्रम, में गलतफहमी से बचने के लिए, इसे "इलेक्ट्रिकल मशीन और इलेक्ट्रिकल ट्रांसफॉर्मर कोर्स" कहा जाना चाहिए।

सभी विद्युत मशीनरी पाठ्यक्रमों में ट्रांसफार्मर को शामिल करने के दो कारण हैं।एक ऐतिहासिक उत्पत्ति का है: वही कारखाने जिन्होंने एसी विद्युत मशीनों का निर्माण किया था, ने भी ट्रांसफार्मर का निर्माण किया, क्योंकि ट्रांसफार्मर की मात्र उपस्थिति ने एसी मशीनों को डीसी मशीनों पर एक फायदा दिया, जो अंततः उद्योग में उनके प्रभुत्व का कारण बना। और अब ट्रांसफॉर्मर के बिना एसी की बड़ी स्थापना की कल्पना करना असंभव है।

हालांकि, वैकल्पिक चालू मशीनों और ट्रांसफार्मर के उत्पादन के विकास के साथ, विशेष ट्रांसफार्मर कारखानों में ट्रांसफार्मर के उत्पादन पर ध्यान केंद्रित करना आवश्यक हो गया। तथ्य यह है कि लंबी दूरी पर ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके वैकल्पिक प्रवाह को प्रसारित करने की संभावना के कारण, ट्रांसफॉर्मर के उच्च वोल्टेज में वृद्धि वर्तमान विद्युत मशीनों के वोल्टेज में वृद्धि की तुलना में बहुत तेज थी।

वैकल्पिक विद्युत मशीनों के विकास के वर्तमान चरण में, उनके लिए उच्चतम तर्कसंगत वोल्टेज 36 kV है। इसी समय, वास्तव में लागू विद्युत ट्रांसफार्मर में उच्चतम वोल्टेज 1150 केवी तक पहुंच गया। इस तरह के उच्च ट्रांसफार्मर वोल्टेज और बिजली के संपर्क में आने वाली ओवरहेड बिजली लाइनों पर उनके संचालन से बहुत विशिष्ट ट्रांसफॉर्मर समस्याएं पैदा हुई हैं जो विद्युत मशीनरी के लिए विदेशी हैं।

इसने तकनीकी समस्याओं के उत्पादन को इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की तकनीकी समस्याओं से इतना अलग कर दिया कि ट्रांसफार्मर को स्वतंत्र उत्पादन में अलग करना अपरिहार्य हो गया। इस प्रकार, पहला कारण-औद्योगिक कनेक्शन जिसने ट्रांसफॉर्मर को विद्युत मशीनों के करीब बनाया-गायब हो गया।

दूसरा कारण एक मौलिक प्रकृति का है और इस तथ्य में शामिल है कि व्यवहार में उपयोग किए जाने वाले विद्युत ट्रांसफार्मर, साथ ही साथ विद्युत मशीनें, पर आधारित हैं विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का सिद्धांत (फैराडे का नियम), - उनके बीच एक अटूट बंधन बना रहता है। उसी समय, प्रत्यावर्ती धारा मशीनों में कई घटनाओं को समझने के लिए, ट्रांसफार्मर में होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं का ज्ञान नितांत आवश्यक है, और, इसके अलावा, प्रत्यावर्ती धारा मशीनों के एक बड़े वर्ग के सिद्धांत को किस सिद्धांत में कम किया जा सकता है? ट्रांसफॉर्मर, इस प्रकार उनके सैद्धांतिक विचार को सुविधाजनक बनाते हैं।

इसलिए, वर्तमान मशीनों के प्रत्यावर्ती सिद्धांत में, ट्रांसफार्मर के सिद्धांत का एक मजबूत स्थान है, हालांकि, यह पालन नहीं करता है कि ट्रांसफार्मर को विद्युत मशीन कहा जा सकता है। इसके अलावा, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि ट्रांसफार्मर में विद्युत मशीनों की तुलना में एक अलग लक्ष्य सेटिंग और ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया होती है।

एक विद्युत मशीन का उद्देश्य यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा (जनरेटर) या, इसके विपरीत, विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा (मोटर) में परिवर्तित करना है, इस बीच एक ट्रांसफार्मर में हम एक प्रकार की वैकल्पिक विद्युत ऊर्जा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित कर रहे हैं। वर्तमान विद्युत ऊर्जा। एक अलग तरह का करंट।