इलेक्ट्रिकल ट्रांसफार्मर क्या होता है और यह क्या काम करता है?

विद्युत ट्रांसफार्मर क्या होता है?

विद्युत ट्रांसफार्मरये हमारी आधुनिक दुनिया के मूक कर्मठ यंत्र हैं। ये सबस्टेशनों के अंदर, बिजली के खंभों पर और अनगिनत उपकरणों के भीतर काम करते हैं, बिना किसी को पता चले बिजली को एक स्थान से दूसरे स्थान तक पहुंचाते हैं।

ट्रांसफार्मर एक स्थिर उपकरण है जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का उपयोग करके दो परिपथों के बीच विद्युत ऊर्जा का स्थानांतरण करता है। इसका मुख्य कार्य वोल्टेज स्तरों को बदलना है। यह लंबी दूरी के संचरण के लिए वोल्टेज बढ़ा सकता है या घरों और व्यवसायों के लिए इसे सुरक्षित स्तर तक कम कर सकता है।

यह गाइड बताएगी कि ट्रांसफार्मर कैसे काम करते हैं, उनमें कौन-कौन से भाग होते हैं, कितने प्रकार के ट्रांसफार्मर मौजूद हैं, उनका चुनाव कैसे करें और उन्हें सुचारू रूप से चलाने के लिए क्या करें।

एक विद्युत ट्रांसफार्मर कैसे काम करता है?

प्रत्येक ट्रांसफार्मर भौतिकी के एक प्रमुख नियम पर काम करता है: फैराडे का विद्युतचुंबकीय प्रेरण का नियम। यह नियम कहता है कि बदलते चुंबकीय क्षेत्र से पास के तार में वोल्टेज उत्पन्न होता है। ट्रांसफार्मर इसी सिद्धांत का उपयोग करके बहुत कम ऊर्जा हानि के साथ एक परिपथ से दूसरे परिपथ में ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं।

यह प्रक्रिया तब शुरू होती है जब प्राथमिक वाइंडिंग पर एसी वोल्टेज लगाया जाता है, जो एक चुंबकीय कोर के चारों ओर लिपटी तार की कुंडली होती है। यह एसी धारा कोर के अंदर एक निरंतर परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है, जिसे चुंबकीय प्रवाह कहते हैं। कोर आमतौर पर लोहे की पतली चादरों को एक साथ रखकर बनाया जाता है, और यह चुंबकीय प्रवाह को बहुत कम हानि के साथ निर्देशित करता है। यह प्रवाह फिर कोर से होकर द्वितीयक वाइंडिंग तक पहुँचता है, जो तार की एक और कुंडली होती है।

जब परिवर्तित फ्लक्स द्वितीयक वाइंडिंग से गुजरता है, तो यह वहां एक एसी वोल्टेज उत्पन्न करता है। दोनों वाइंडिंग के बीच कोई सीधा विद्युत संबंध नहीं होता है।

अधिक जानकारी के लिए, आप देख सकते हैं विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के मूलभूत सिद्धांत.

इनपुट वोल्टेज और आउटपुट वोल्टेज का अनुपात, तारों के घुमावों के अनुपात पर निर्भर करता है। यह प्राथमिक वाइंडिंग में तारों के घुमावों की संख्या को द्वितीयक वाइंडिंग में घुमावों की संख्या से भाग देने पर प्राप्त होता है।

सूत्र यह है:V₁/V₂ = N₁/N₂.

• यदि द्वितीयक वाइंडिंग में प्राथमिक वाइंडिंग की तुलना में अधिक घुमाव हैं, तो आउटपुट वोल्टेज अधिक होता है, जिससे यह एकस्टेप-अप ट्रांसफार्मर.
• यदि सेकेंडरी में कम टर्न हैं, तो आउटपुट वोल्टेज कम होता है, जिससे यह एकट्रांसफार्मर नीचे कदम.

एक बुनियादी आरेख में तीन मुख्य भाग दिखाए जाएंगे: प्राथमिक वाइंडिंग जहां इनपुट वोल्टेज प्रवेश करता है, लैमिनेटेड आयरन कोर जो चुंबकीय प्रवाह को निर्देशित करता है, और द्वितीयक वाइंडिंग जहां आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न होता है।

इलेक्ट्रिकल ट्रांसफार्मर के आंतरिक घटक क्या हैं?

ट्रांसफार्मर किन-किन चीजों से बना होता है, यह जानने से आपको यह समझने में मदद मिलती है कि यह कैसे काम करता है और कितने समय तक चलता है। प्रत्येक भाग का विद्युत ऊर्जा, चुंबकीय क्षेत्र और ऊष्मा को संभालने में एक विशिष्ट कार्य होता है। यहाँ मुख्य घटकों का विवरण दिया गया है।

• मुख्य:यह ट्रांसफार्मर का केंद्र बिंदु है। यह चुंबकीय प्रवाह को प्रवाहित होने का मार्ग प्रदान करता है और उच्च श्रेणी के सिलिकॉन स्टील की पतली, परतदार चादरों से बना होता है। यह परतदार डिज़ाइन भंवर धाराओं के कारण होने वाली ऊर्जा हानि को कम करता है।

• वाइंडिंग (कॉइल):ये वे तार हैं जो धारा प्रवाहित करते हैं। ट्रांसफार्मर में कम से कम दो वाइंडिंग होती हैं, एक प्राथमिक और एक द्वितीयक। ये आमतौर पर तांबे या एल्युमीनियम से बनी होती हैं और एक दूसरे से तथा कोर से अछूती होती हैं।

• इन्सुलेटिंग सामग्री:इन्सुलेशन शॉर्ट सर्किट को रोकता है और ट्रांसफार्मर को सुरक्षित रखता है।
  1. In तेल से भरे ट्रांसफार्मरपरिष्कृत खनिज तेल एक कुचालक और शीतलक दोनों के रूप में कार्य करता है।
  2. शुष्क प्रकार के ट्रांसफार्मरइसके बजाय सॉलिड कास्ट रेजिन या अन्य ऊष्मा प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग करें।

• टैंक:यह बाहरी आवरण है जो कोर, वाइंडिंग और इन्सुलेटिंग द्रव को सुरक्षित रखता है। यह आंतरिक भागों को पर्यावरण और भौतिक क्षति से बचाता है। इसे सीलबंद रखना आवश्यक है ताकि नमी इन्सुलेटिंग तेल में प्रवेश न कर सके।

• बुशिंग:ये इन्सुलेटेड टर्मिनल होते हैं जो आंतरिक वाइंडिंग को बाहरी पावर लाइनों से जोड़ते हैं। ये आमतौर पर पोर्सिलेन या पॉलिमर से बने होते हैं ताकि ग्राउंडेड टैंक की दीवार से बिजली का सुरक्षित प्रवाह सुनिश्चित हो सके।

• शीतलन प्रणाली:सभी ट्रांसफार्मर ऊष्मा उत्पन्न करते हैं क्योंकि कोई भी ऊर्जा स्थानांतरण पूर्णतः कुशल नहीं होता। एक शीतलन प्रणाली इस ऊष्मा को दूर करती है और क्षति को रोकती है।
  1. सरल डिज़ाइनों में टैंक पर पंख या रेडिएटर का उपयोग किया जाता है, जिन्हें इस प्रकार जाना जाता हैओनान (ऑयल नेचुरल एयर नेचुरल).
  2. अधिक चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में पंखे या पंप की आवश्यकता होती है, जिन्हें इस प्रकार जाना जाता है।ओएनएफ (ऑयल नेचुरल एयर फोर्स्ड) orOFAF (तेल आधारित वायु सेना).

विद्युत ट्रांसफार्मर के विभिन्न प्रकार क्या हैं?

"ट्रांसफॉर्मर" शब्द उपकरणों के एक विशाल समूह को समाहित करता है, और प्रत्येक उपकरण एक विशिष्ट कार्य के लिए बनाया जाता है। इन्हें समूहों में वर्गीकृत करने से यह समझना आसान हो जाता है कि प्रत्येक प्रकार का उपकरण क्या करता है और विद्युत ग्रिड में उसकी क्या भूमिका है।

अनुप्रयोगों के आधार पर वर्गीकरण

• पावर ट्रांसफार्मर:ये ट्रांसमिशन नेटवर्क में उपयोग होने वाली बड़ी, उच्च-वोल्टेज इकाइयाँ हैं। ये 33kV से अधिक वोल्टेज पर काम करती हैं और उत्पादन स्टेशनों और प्रमुख सबस्टेशनों के बीच बड़ी मात्रा में बिजली का परिवहन करती हैं। इनका मुख्य उद्देश्य पूर्ण लोड पर या उसके निकट उच्च दक्षता प्राप्त करना है।

• वितरण ट्रांसफार्मर:ये यूनिटें कम वोल्टेज पर काम करती हैं, आमतौर पर 33kV से कम, और घरों और व्यवसायों के पास पाई जाती हैं। ये वोल्टेज को कम करके रिहायशी इलाकों, व्यावसायिक इमारतों और कारखानों में इस्तेमाल के लिए उपयुक्त बनाती हैं। इन्हें इस तरह बनाया गया है कि दिन भर लोड में बदलाव होने पर भी ये कुशलतापूर्वक काम करती रहें।

• इंस्ट्रूमेंट ट्रांसफॉर्मर:इस समूह का उपयोग बड़ी मात्रा में बिजली स्थानांतरित करने के लिए नहीं किया जाता है। करंट ट्रांसफार्मर (सीटी) और वोल्टेज ट्रांसफार्मर (वीटी) करंट और वोल्टेज को मीटर और सुरक्षा रिले के लिए सुरक्षित, मानक स्तर तक कम करते हैं।

चरण के अनुसार वर्गीकरण

• सिंगल-फेज ट्रांसफार्मर:इनमें एक प्राथमिक और एक द्वितीयक वाइंडिंग होती है। ये घरों और छोटे व्यवसायों को बिजली आपूर्ति करने के लिए आम हैं, जैसे कि बिजली के खंभों पर लगे यूनिट।

• तीन-चरण ट्रांसफार्मर:ये तीन-चरण विद्युत आपूर्ति को संभालते हैं और कारखानों, डेटा केंद्रों और मुख्य विद्युत ग्रिड के लिए मानक हैं। ये बड़ी मात्रा में बिजली की आपूर्ति करने में अत्यंत कुशल हैं।

कोर निर्माण के आधार पर वर्गीकरण

• कोर प्रकार:वाइंडिंग कोर के एक बड़े हिस्से के चारों ओर लिपटी होती है। यह डिज़ाइन आमतौर पर सस्ता होता है और छोटे, कम वोल्टेज वाले ट्रांसफार्मरों के लिए उपयुक्त होता है।

• शेल का प्रकार:कोर वाइंडिंग के एक बड़े हिस्से को घेरे रहता है। इससे शॉर्ट सर्किट के दौरान उत्पन्न होने वाले बलों के विरुद्ध वाइंडिंग को बेहतर भौतिक सहारा मिलता है और इसका उपयोग अक्सर बड़े, उच्च-वोल्टेज ट्रांसफार्मरों में किया जाता है।

इन विभिन्न प्रकार के ट्रांसफार्मरों की तुलना करने का एक स्पष्ट तरीका इस तालिका के माध्यम से है।

सीएनसी इलेक्ट्रिक

S9-M सीरीज पूर्णतः सीलबंद तेल में डूबा हुआ ट्रांसफार्मर

इसमें पूरी तरह से तेल से भरा, सीलबंद नालीदार टैंक है जो तेल के विस्तार के अनुसार स्वाभाविक रूप से समायोजित हो जाता है। इसे उच्च दक्षता और कम नुकसान के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे बिजली की खपत और परिचालन लागत में उल्लेखनीय बचत होती है।

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सही ट्रांसफार्मर का चयन कैसे करें

सही ट्रांसफार्मर का चयन एक महत्वपूर्ण निर्णय है जो सिस्टम के प्रदर्शन, लागत और सुरक्षा को प्रभावित करता है। यह चेकलिस्ट इंजीनियरों, खरीदारों और सुविधा प्रबंधकों को पालन करने के लिए एक स्पष्ट ढांचा प्रदान करती है।

1.अपनी बिजली की आवश्यकताओं को परिभाषित करें (kVA रेटिंग)सबसे पहले kVA रेटिंग निर्धारित करना सबसे महत्वपूर्ण है। यह आपको बताता है कि ट्रांसफार्मर बिना अधिक गर्म हुए कुल कितनी शक्ति प्रदान कर सकता है। इसे अधिकतम अपेक्षित भार को संभालने के लिए डिज़ाइन करें और भविष्य में भार वृद्धि के लिए भी गुंजाइश रखें।

2. वोल्टेज स्तर निर्धारित करें:आपको प्राथमिक वोल्टेज निर्दिष्ट करना होगा, जो उपलब्ध आपूर्ति के अनुरूप होना चाहिए, और द्वितीयक वोल्टेज भी निर्दिष्ट करना होगा जिसकी आपके उपकरण को आवश्यकता है। वाइंडिंग सेटअप, जैसे कि डेल्टा या वाई, पर भी विचार करें, क्योंकि यह ग्राउंडिंग और फेज संबंधों को प्रभावित करता है।

3. एप्लिकेशन वातावरण पर विचार करें:ट्रांसफार्मर की जगह कई अन्य विकल्पों को प्रभावित करती है। क्या यह घर के अंदर होगा या बाहर? क्या जगह सीमित है? क्या इसे अत्यधिक गर्मी, ठंड, अधिक ऊंचाई या संक्षारक परिस्थितियों का सामना करना पड़ेगा? ये कारक निर्धारित करते हैं कि आपको किस प्रकार के आवरण और शीतलन प्रणाली की आवश्यकता है।

4. दक्षता और हानियों का मूल्यांकन करें:अधिक कुशल ट्रांसफार्मर को उसके पूरे जीवनकाल में चलाने में कम लागत आती है। तुलना करने के लिए दो प्रमुख आंकड़े हैं: कोर में निरंतर होने वाली नो-लोड हानि और करंट प्रवाहित होने पर वाइंडिंग में होने वाली फुल-लोड हानि। आधुनिक ट्रांसफार्मरों को सख्त दक्षता मानकों को पूरा करना होता है, जिससे समय के साथ कुल स्वामित्व लागत कम हो जाती है।

5.सही शीतलन विधि का चयन करें:शीतलन प्रणाली अपेक्षित भार और स्थानीय जलवायु के अनुरूप होनी चाहिए। छोटे ट्रांसफार्मरों के लिए साधारण ONAN शीतलन प्रणाली उपयुक्त रहती है। बड़े ट्रांसफार्मरों को अधिक ऊष्मा को नियंत्रित करने के लिए पंखे और पंपों के साथ ONAF या OFAF प्रणालियों की आवश्यकता हो सकती है।

6.सुरक्षा और पर्यावरणीय कारकों का आकलन करें: शुष्क प्रकार के ट्रांसफार्मरइनडोर या पर्यावरण की दृष्टि से संवेदनशील स्थानों के लिए ऑयल-फिल्ड ट्रांसफॉर्मर अक्सर बेहतर विकल्प होते हैं क्योंकि इनमें तेल फैलने का कोई खतरा नहीं होता और आग लगने की स्थिति में ये अधिक सुरक्षित होते हैं। दूसरी ओर, ऑयल-फिल्ड ट्रांसफॉर्मर अक्सर बेहतर कूलिंग प्रदान करते हैं और आउटडोर सबस्टेशन में अधिक समय तक चलते हैं।

इस चेकलिस्ट को पूरा करने के बाद, अगला कदम आपकी आवश्यकताओं को उपलब्ध उत्पादों से मिलाना है।हमारे ट्रांसफार्मरों की व्यापक सूची देखेंऐसे मॉडल ढूंढें जो आपकी वोल्टेज, केवीएसी और अनुप्रयोग संबंधी आवश्यकताओं के अनुरूप हों।

निष्कर्ष: अपरिहार्य मूल तत्व

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के मूल विचार से लेकर चयन और रखरखाव की बारीकियों तक, विद्युत ट्रांसफार्मर इंजीनियरिंग की एक सच्ची उपलब्धि है। यह वह आवश्यक घटक है जो हमारे संपूर्ण वैश्विक विद्युत ग्रिड को सुचारू रूप से चलाने में सहायक है।

इस गाइड में ट्रांसफार्मर की कार्यप्रणाली, उसमें मौजूद पुर्जे, विभिन्न प्रकार के ट्रांसफार्मरों का वर्गीकरण और ट्रांसफार्मर चुनने एवं उसकी देखभाल करने के व्यावहारिक चरणों के बारे में बताया गया है। बिजली उद्योग में काम करने वाले हर व्यक्ति को इन बातों को समझना आवश्यक है। वोल्टेज स्तरों को विश्वसनीय रूप से बदलने की ट्रांसफार्मर की क्षमता आधुनिक बिजली आपूर्ति का आधार है, जिससे बिजली विशाल दूरियों तक सुरक्षित रूप से हर घर और व्यवसाय तक पहुंचती है।