ट्रान्सफॉर्मर हे एक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक यंत्र आहे ज्याचा वापर एका व्होल्टेज आणि फ्रिक्वेंसीचा पर्यायी प्रवाह वेगळ्या (किंवा समान) व्होल्टेजच्या आणि समान वारंवारतेच्या वैकल्पिक प्रवाहात रूपांतरित करण्यासाठी केला जातो.
सामग्री
ट्रान्सफॉर्मरचे डिव्हाइस आणि ऑपरेशन
सर्वात सोप्या प्रकरणात रोहीत्र W वळणांच्या संख्येसह एक प्राथमिक वळण समाविष्ट आहे1 आणि वळणांच्या संख्येसह एक दुय्यम W2. प्राथमिक विंडिंगला ऊर्जा पुरवली जाते, भार दुय्यमशी जोडलेला असतो. उर्जेचे हस्तांतरण इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनद्वारे केले जाते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कपलिंग वाढविण्यासाठी, बहुतेक प्रकरणांमध्ये, विंडिंग्स बंद कोर (चुंबकीय सर्किट) वर ठेवल्या जातात.
प्राथमिक वळणावर पर्यायी व्होल्टेज U लागू केल्यास1, नंतर एक पर्यायी प्रवाह I1, जे कोरमध्ये समान स्वरूपाचे चुंबकीय प्रवाह Ф तयार करते.हा चुंबकीय प्रवाह दुय्यम विंडिंगमध्ये EMF ला प्रेरित करतो. जर भार दुय्यम सर्किटशी जोडलेला असेल, तर दुय्यम प्रवाह I2.
दुय्यम विंडिंगमधील व्होल्टेज वळण W च्या गुणोत्तराने निर्धारित केले जाते1 आणि डब्ल्यू2:
यू2=यू1*(डब्ल्यू1/डब्ल्यू2)=यू1/k, जेथे k आहे परिवर्तन प्रमाण.
जर k<1, तर U2> यू1, आणि अशा ट्रान्सफॉर्मरला स्टेप-अप म्हणतात. जर k>1, तर U2<उ1, अशा ट्रान्सफॉर्मरला स्टेप डाउन म्हणतात. ट्रान्सफॉर्मरची आउटपुट पॉवर इनपुट पॉवरच्या बरोबरीची असल्याने (ट्रान्सफॉर्मरमधील नुकसान वजा), आपण असे म्हणू शकतो की पॉट \u003d पिन, यू1*मी1=यू2*मी2 मी आणि2=मी1*k=I1*(डब्ल्यू1/डब्ल्यू2). अशा प्रकारे, लॉसलेस ट्रान्सफॉर्मरमध्ये, इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेज वळणाच्या वळणांच्या गुणोत्तराशी थेट प्रमाणात असतात. आणि प्रवाह या गुणोत्तराच्या व्यस्त प्रमाणात आहेत.
ट्रान्सफॉर्मरमध्ये भिन्न गुणोत्तरांसह एकापेक्षा जास्त दुय्यम वळण असू शकते. तर, 220 व्होल्ट नेटवर्कवरून घरगुती दिव्याच्या उपकरणांना उर्जा देण्यासाठी ट्रान्सफॉर्मरमध्ये एक दुय्यम विंडिंग असू शकते, उदाहरणार्थ, एनोड सर्किट्सला 500 व्होल्ट आणि इनकॅन्डेसेंट सर्किट्सला 6 व्होल्ट पॉवर. पहिल्या प्रकरणात k<1, दुसऱ्यामध्ये - k>1.
ट्रान्सफॉर्मर केवळ वैकल्पिक व्होल्टेजसह कार्य करतो - दुय्यम विंडिंगमध्ये ईएमएफच्या घटनेसाठी, चुंबकीय प्रवाह बदलणे आवश्यक आहे.
ट्रान्सफॉर्मरसाठी कोरचे प्रकार
सराव मध्ये, केवळ सूचित आकाराचे कोर वापरले जात नाहीत. डिव्हाइसच्या उद्देशावर अवलंबून, चुंबकीय सर्किट वेगवेगळ्या प्रकारे केले जाऊ शकतात.
रॉड कोर
कमी-फ्रिक्वेंसी ट्रान्सफॉर्मर्सचे चुंबकीय सर्किट स्पष्ट चुंबकीय गुणधर्मांसह स्टीलचे बनलेले असतात.एडी करंट्स कमी करण्यासाठी, कोर अॅरे एकमेकांपासून इलेक्ट्रिकली विलग केलेल्या वेगळ्या प्लेट्समधून एकत्र केले जातात. उच्च फ्रिक्वेन्सीवर काम करण्यासाठी, इतर साहित्य वापरले जातात, उदाहरणार्थ, फेराइट्स.
वर विचारात घेतलेल्या कोरला कोर म्हणतात आणि त्यात दोन रॉड असतात. सिंगल-फेज ट्रान्सफॉर्मर्ससाठी, तीन-रॉड चुंबकीय सर्किट्स देखील वापरली जातात. त्यांच्याकडे कमी चुंबकीय गळती प्रवाह आणि उच्च कार्यक्षमता आहे. या प्रकरणात, दोन्ही प्राथमिक आणि दुय्यम विंडिंग कोरच्या मध्यवर्ती रॉडवर स्थित आहेत.
थ्री-फेज ट्रान्सफॉर्मर देखील तीन-रॉड कोरवर बनवले जातात. त्यांच्याकडे प्रत्येक टप्प्याचे प्राथमिक आणि दुय्यम विंडिंग आहेत, प्रत्येक त्याच्या स्वतःच्या कोरवर स्थित आहे. काही प्रकरणांमध्ये, पाच-रॉड चुंबकीय सर्किट वापरले जातात. त्यांचे विंडिंग अगदी त्याच प्रकारे स्थित आहेत - प्रत्येक प्राथमिक आणि दुय्यम त्याच्या स्वतःच्या रॉडवर आणि प्रत्येक बाजूला दोन अत्यंत रॉड केवळ विशिष्ट मोडमध्ये चुंबकीय प्रवाह बंद करण्यासाठी आहेत.
बख्तरबंद
बख्तरबंद कोरमध्ये, सिंगल-फेज ट्रान्सफॉर्मर बनवले जातात - दोन्ही कॉइल चुंबकीय सर्किटच्या मध्यवर्ती कोरवर ठेवल्या जातात. अशा कोरमधील चुंबकीय प्रवाह तीन-रॉडच्या बांधकामाप्रमाणेच बंद होतो - बाजूच्या भिंतींमधून. या प्रकरणात गळतीचा प्रवाह खूपच लहान आहे.
या डिझाइनच्या फायद्यांमध्ये विंडिंगसह कोर विंडो अधिक घनतेने भरण्याच्या शक्यतेमुळे आकार आणि वजनात काही वाढ समाविष्ट आहे, म्हणून कमी-शक्तीच्या ट्रान्सफॉर्मरच्या निर्मितीसाठी आर्मर्ड कोर वापरणे फायदेशीर आहे. याचा परिणाम लहान चुंबकीय सर्किटमध्ये देखील होतो, ज्यामुळे नो-लोड लॉसमध्ये घट होते.
तोटा म्हणजे पुनरावृत्ती आणि दुरुस्तीसाठी विंडिंग्समध्ये प्रवेश करणे तसेच उच्च व्होल्टेजसाठी इन्सुलेशनच्या उत्पादनाची वाढलेली जटिलता.
टोरॉइडल
टोरॉइडल कोरमध्ये, चुंबकीय प्रवाह कोरच्या आत पूर्णपणे बंद असतो आणि व्यावहारिकपणे कोणतेही चुंबकीय प्रवाह गळती नसते. परंतु अशा ट्रान्सफॉर्मरला वारा घालणे कठीण आहे, म्हणून ते अगदी क्वचितच वापरले जातात, उदाहरणार्थ, कमी-पॉवर समायोज्य ऑटोट्रान्सफॉर्मर्समध्ये किंवा उच्च-फ्रिक्वेंसी उपकरणांमध्ये जेथे आवाज प्रतिकारशक्ती महत्वाची असते.
ऑटोट्रान्सफॉर्मर
काही प्रकरणांमध्ये, अशा ट्रान्सफॉर्मरचा वापर करण्याचा सल्ला दिला जातो, ज्यामध्ये केवळ विंडिंग्समध्ये चुंबकीय कनेक्शनच नाही तर इलेक्ट्रिकल देखील असते. म्हणजेच, स्टेप-अप डिव्हाइसेसमध्ये, प्राथमिक वळण हा दुय्यम भाग असतो आणि स्टेप-डाउन डिव्हाइसेसमध्ये, प्राथमिकचा दुय्यम भाग असतो. अशा उपकरणाला ऑटोट्रान्सफॉर्मर (एटी) म्हणतात.
एक स्टेप-डाउन ऑटोट्रान्सफॉर्मर एक साधा व्होल्टेज विभाजक नाही - दुय्यम सर्किटमध्ये उर्जेच्या हस्तांतरणामध्ये चुंबकीय युग्मन देखील सामील आहे.
ऑटोट्रान्सफॉर्मर्सचे फायदे आहेत:
- लहान नुकसान;
- गुळगुळीत व्होल्टेज नियमनाची शक्यता;
- लहान वजन आणि आकाराचे निर्देशक (ऑटोट्रान्सफॉर्मर स्वस्त आहे, ते वाहतूक करणे सोपे आहे);
- कमी आवश्यक सामग्रीमुळे कमी किंमत.
तोट्यांमध्ये उच्च व्होल्टेजसाठी डिझाइन केलेले दोन्ही विंडिंग्सचे इन्सुलेशन वापरण्याची आवश्यकता तसेच इनपुट आणि आउटपुट दरम्यान गॅल्व्हॅनिक अलगावची कमतरता समाविष्ट आहे, ज्यामुळे वायुमंडलीय घटनेचे परिणाम प्राथमिक सर्किटपासून दुय्यम मध्ये हस्तांतरित होऊ शकतात. या प्रकरणात, दुय्यम सर्किटचे घटक ग्राउंड केले जाऊ शकत नाहीत.तसेच, एटीचा गैरसोय वाढलेला शॉर्ट-सर्किट प्रवाह मानला जातो. थ्री-फेज ऑटोट्रान्सफॉर्मर्ससाठी, विंडिंग्स सामान्यतः ग्राउंडेड न्यूट्रलसह तारेमध्ये जोडलेले असतात, इतर कनेक्शन योजना शक्य आहेत, परंतु खूप क्लिष्ट आणि अवजड आहेत. हे देखील एक नुकसान आहे जे ऑटोट्रान्सफॉर्मर्सची व्याप्ती कमी करते.
ट्रान्सफॉर्मरचा वापर
व्होल्टेज वाढवण्यासाठी किंवा कमी करण्यासाठी ट्रान्सफॉर्मरची मालमत्ता उद्योगात आणि दैनंदिन जीवनात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते.
व्होल्टेज परिवर्तन
वेगवेगळ्या टप्प्यांवर औद्योगिक व्होल्टेजच्या पातळीवर वेगवेगळ्या आवश्यकता लागू केल्या जातात. वीज निर्मिती करताना, विविध कारणांसाठी उच्च-व्होल्टेज जनरेटर वापरणे फायदेशीर नाही. म्हणून, उदाहरणार्थ, जलविद्युत केंद्रांवर 6 ... 35 केव्हीसाठी जनरेटर वापरले जातात. वीज वाहतूक करण्यासाठी, त्याउलट, आपल्याला वाढीव व्होल्टेजची आवश्यकता आहे - अंतरानुसार 110 केव्ही ते 1150 केव्ही पर्यंत. पुढे, हे व्होल्टेज पुन्हा 6 ... 10 kV च्या पातळीवर कमी केले जाते, स्थानिक सबस्टेशनमध्ये वितरित केले जाते, तेथून ते 380 (220) व्होल्टपर्यंत कमी केले जाते आणि अंतिम ग्राहकापर्यंत येते. घरगुती आणि औद्योगिक उपकरणांमध्ये, ते देखील कमी करणे आवश्यक आहे, सहसा 3 ... 36 व्होल्ट.
या सर्व ऑपरेशन्स सह चालते पॉवर ट्रान्सफॉर्मर वापरणे. ते कोरडे किंवा तेल-आधारित असू शकतात. दुस-या प्रकरणात, विंडिंग्ससह कोर तेल असलेल्या टाकीमध्ये ठेवला जातो, जो एक इन्सुलेट आणि कूलिंग माध्यम आहे.
गॅल्व्हनिक अलगाव
गॅल्व्हॅनिक अलगावमुळे विद्युत उपकरणांची सुरक्षा वाढते. जर यंत्र थेट 220 व्होल्ट नेटवर्कवरून चालत नसेल, जेथे कंडक्टरपैकी एक जमिनीशी जोडलेला असेल, परंतु 220/220 व्होल्ट ट्रान्सफॉर्मरद्वारे, तर पुरवठा व्होल्टेज समान राहील.परंतु एकाच वेळी पृथ्वीला स्पर्श केल्याने आणि विद्युत प्रवाहाच्या प्रवाहासाठी सर्किटचे दुय्यम विद्युत-वाहक भाग, विद्युत प्रवाह होणार नाही आणि विद्युत शॉकचा धोका खूपच कमी असेल.
व्होल्टेज मापन
सर्व इलेक्ट्रिकल इंस्टॉलेशन्समध्ये व्होल्टेज पातळी नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. जर 1000 व्होल्टपर्यंतचा व्होल्टेज वर्ग वापरला असेल, तर व्होल्टमीटर थेट भागांशी जोडलेले असतात. 1000 व्होल्टपेक्षा जास्त विद्युत प्रतिष्ठापनांमध्ये, हे कार्य करणार नाही - अशा व्होल्टेजचा सामना करू शकणारी उपकरणे इन्सुलेशन ब्रेकडाउन झाल्यास खूप अवजड आणि असुरक्षित बनतात. म्हणून, अशा प्रणालींमध्ये, व्होल्टमीटर हे उच्च व्होल्टेज कंडक्टरला ट्रान्सफॉर्मर्सद्वारे सोयीस्कर ट्रान्सफॉर्मेशन रेशोसह जोडलेले असतात. उदाहरणार्थ, 10 केव्ही नेटवर्कसाठी, इन्स्ट्रुमेंट ट्रान्सफॉर्मर 1:100 वापरले जातात, आउटपुट 100 व्होल्टचे मानक व्होल्टेज आहे. प्राथमिक वळणावरील व्होल्टेज मोठेपणामध्ये बदलल्यास, ते एकाच वेळी दुय्यम वर बदलते. व्होल्टमीटर स्केल सामान्यतः प्राथमिक व्होल्टेज श्रेणीमध्ये पदवीधर आहे.
ट्रान्सफॉर्मर उत्पादन आणि देखरेखीसाठी एक जटिल आणि महाग घटक आहे. तथापि, अनेक क्षेत्रांमध्ये ही उपकरणे अपरिहार्य आहेत आणि त्यांना पर्याय नाही.
तत्सम लेख:
