पावर ट्रांसफार्मर: डिजाइन, रेटिंग, नुकसान, दक्षता, उपयोग

• पावर ट्रांसफॉर्मर परिभाषा
• पावर ट्रांसफार्मर डिजाइन
• पावर ट्रांसफार्मर आरेख
• बिजली ट्रांसफार्मर रेटिंग
• पावर ट्रांसफार्मर के नुकसान
• बिजली ट्रांसफार्मर दक्षता
• पावर ट्रांसफार्मर आवेदन (एक सबस्टेशन में)
• बिजली ट्रांसफार्मर का रखरखाव
• पावर ट्रांसफार्मर की विफलता

पावर ट्रांसफॉर्मर परिभाषा

एक विशिष्ट ट्रांसफार्मर को "एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो विद्युत सर्किटों के बीच विद्युत ऊर्जा को स्थानांतरित करता है।" यह एक निष्क्रिय और स्थैतिक उपकरण है। एक बिजली ट्रांसफार्मर अपनी तरह का एक है। पावर ट्रांसफॉर्मर का उपयोग पावर डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम में स्टेप डाउन और स्टेप अप वोल्ट्स को इंटरफेस करने के लिए किया जाता है। 

एक सामान्य बिजली ट्रांसफार्मर में लगभग 30 वर्षों का जीवन काल होता है।

पावर ट्रांसफार्मर डिजाइन

एक विशिष्ट ट्रांसफार्मर में कुछ भाग होते हैं -

• A. धात्विक कोर
• B. दो पवन चक्कियों से बना है

एक बिजली ट्रांसफार्मर में एक सामान्य के समान घटक होते हैं। इसके अतिरिक्त, इसमें एक शीतलन प्रणाली और एक धातु कंकाल है, जो चादरों के साथ टुकड़े टुकड़े में है। कोर संरचना के आधार पर, एक बिजली ट्रांसफार्मर शेल प्रकार या कोर प्रकार हो सकता है। यह तीन-चरण या एकल चरण-प्रकार भी हो सकता है। तीन-चरण ट्रांसफार्मर से तीन-चरण बनाया जा सकता है।

प्राथमिक और माध्यमिक वाइंडिंग कंडक्टर का उपयोग करके या तो कोर के अंदर या बाहर से लपेटे जाते हैं। सिंगल-फेज और थ्री-फेज दोनों ट्रांसफॉर्मर को वाइंडिंग लगाने के लिए 'बैंक' की जरूरत होती है। यदि हम तीन एकल-चरण ट्रांसफार्मर का उपयोग करते हैं, तो दूसरों से पृथक प्रत्येक बैंक की पहचान करना आवश्यक है। यदि बैंकों में से एक विफल हो जाता है, तो ट्रांसफार्मर भी निरंतर सेवा सुनिश्चित करेगा। लेकिन एक सिंगल-फेज ट्रांसफार्मर के मामले में, बैंक के विफल होने पर यह काम नहीं करेगा।

कोर के साथ ये सभी सेटिंग्स एक कंकाल के अंदर रखी जाती हैं। कंकाल आग से सुरक्षित तेल के अंदर अवशोषित होता है। तेल दोनों अलगाव और ठंडा करने का काम करता है। बसिंग (आइसोलेटर्स) है, जो कंडक्टर को बाहरी संरचना में हस्तक्षेप किए बिना अपना काम करने की अनुमति देता है। ट्रांसफॉर्मर को कूलिंग डिवाइस की भी जरूरत होती है। एक प्रशंसक या कुछ अन्य प्रक्रिया इस प्रक्रिया को पूरा कर सकती है।

पावर ट्रांसफार्मर आरेख

पावर ट्रांसफर रेटिंग

ट्रांसफार्मर को उस शक्ति के आधार पर रेट किया गया है जो इसे लोड तक पहुंचा सकता है। यदि एक ट्रांसफार्मर 5 वोल्ट और 4 एम्पीयर को आउटपुट के रूप में चालू करता है, तो ट्रांसफार्मर की रेटिंग 5 * 4 = 20-वोल्ट एम्पीयर होगी। इसीलिए ट्रांसफार्मर को वोल्ट - एम्पीयर (वीए) या किलोवोल्ट - एम्पीयर (केवीए) में रेट किया गया है। यह आमतौर पर उच्च वोल्टेज के लिए काम करता है और किलोवोल्ट एम्पीयर में रेट किया जाता है।

एक बिजली ट्रांसफार्मर एक वितरण प्रणाली का एक महंगा हिस्सा है। यदि बिजली की रेटिंग सही ढंग से नहीं की गई है, तो ट्रांसफार्मर को जलाया जा सकता है। इसलिए, एक बिजली ट्रांसफार्मर को सही ढंग से रेट करना आवश्यक है। वर्तमान मूल्य को वाइंडिंग के कॉइल के व्यास का उपयोग करके गणना की जा सकती है। वोल्टेज को घुमावों की संख्या का उपयोग करके या घुमाव अनुपात का उपयोग करके गणना की जा सकती है।

पावर ट्रांसफार्मर के नुकसान

एक बिजली ट्रांसफार्मर को नुकसान होता है क्योंकि यह एक आदर्श ट्रांसफार्मर नहीं है। एक ट्रांसफॉर्मर लॉस का मतलब बिजली की हानि है। ट्रांसफार्मर के नुकसानों को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। वो हैं -

• ए। कोर लॉस / आयरन लॉस (हिस्टैरिसीस लॉस एंड एड्डी करंट लॉस)
• B. ढांकता हुआ नुकसान
• C. कॉपर लॉस या ओमिक लॉस
• डी। स्ट्रे लॉस

ए। कोर लॉस / आयरन लॉस:

इन नुकसानों को "नो लोड लॉस" भी कहा जाता है। जब भी इसे बिजली के साथ प्लग किया जाता है, तो यह ट्रांसफार्मर इस तरह के नुकसान झेलता है, यहां तक ​​कि इसके साथ कोई भार नहीं जुड़ा होता है। इस प्रकार के नुकसान निरंतर हैं और उतार-चढ़ाव नहीं करते हैं। आयरन की कमी भी दो तरह की होती है -

• ए। हिस्टैरिसीस नुकसान
• बी एड़ी मौजूदा नुकसान

ए। हिस्टैरिसीस के नुकसान:

• ट्रांसफार्मर के कोर के अंदर एक बारी-बारी से चुम्बकीय बल उत्पन्न होता है। मैग्नेटाइजिंग उत्तोलन के कारण, एक हिस्टैरिसीस लूप का पता चला और गर्मी के रूप में शक्ति का प्रसार हुआ। हिस्टैरिसीस के नुकसान का कारण 50% से 80% नो-लोड हानि है।

P_h = = * बी_{मैक्स} * एन * f * वी

P_h = हिस्टैरिसीस लॉस

η = स्टाइनमेट हिस्टैरिसीस गुणांक

B_{मैक्स} = अधिकतम प्रवाह घनत्व

एन = स्टेनमेज़ एक्सपोननेट

f  = प्रति सेकंड चुंबकीय उत्क्रमण की आवृत्ति

वी = चुंबकीय सामग्री की मात्रा

बी एड़ी वर्तमान नुकसान:

• फैराडे के प्रेरण के कानून के कारण एड़ी का वर्तमान नुकसान होता है। चुंबकीय प्रवाह के कारण कोर सर्किट में एक ईएमएफ प्रेरित होता है। यह ईएमएफ कोर संरचना के माध्यम से प्रवाह का कारण बनता है क्योंकि यह लोहे से बना है। इस करंट को एडी करंट के नाम से जाना जाता है। इस सर्किट में काम करने के लिए एड़ी करंट उपयोगी नहीं है। तो, इस करंट के कारण होने वाली बिजली हानि को एड़ी चालू नुकसान के रूप में जाना जाता है। एड़ी के मौजूदा नुकसान 20% से 50% नो-लोड नुकसान के लिए जवाबदेह हैं।

इससे होने वाली हानि -

पे = के_e * बी_{मैक्स}² * f * वी * टी²

P_e = एड़ी वर्तमान नुकसान

K_e = एड़ी वर्तमान स्थिरांक

B_{मैक्स} = अधिकतम प्रवाह घनत्व

f  = प्रति सेकंड चुंबकीय उत्क्रमण की आवृत्ति

वी = चुंबकीय सामग्री की मात्रा

t = चुंबकीय मोटाई

बी। ढांकता हुआ नुकसान:

• ट्रांसफार्मर के अंदर रखे गए इंसुलेटर इस नुकसान के पीछे का कारण हैं। यह एक महत्वपूर्ण नुकसान नहीं है और कुल नो-लोड घाटे का 1% योगदान देता है।

सी। कॉपर लॉस या ओहोमिक लॉस:

• पावर ट्रांसफार्मर में इस प्रकार के नुकसान को लोड लॉस कहा जा सकता है क्योंकि शॉर्ट सर्किट की स्थिति या लोड से जुड़े होने के कारण ट्रांसफार्मर को इस प्रकार का नुकसान होता है। तार की वाइंडिंग का प्रतिरोध इस नुकसान का स्रोत है। जैसा कि अधिकांश केबल तांबे से बने होते हैं, नुकसान उसी के नाम पर होता है।

डी। आवारा नुकसान:

• यह नुकसान रिसाव प्रवाह के कारण होता है। रिसाव प्रवाह कई मापदंडों पर निर्भर करता है जैसे - घुमावदार की ज्यामितीय संरचना, टैंक का आकार, आदि। इन मापदंडों को बदलने से नुकसान भी कम किया जा सकता है। यह एक नगण्य नुकसान है।

कुछ अन्य नुकसान भी हैं। उनमें से एक सहायक नुकसान है। ट्रांसफार्मर की शीतलन प्रणाली इस प्रकार के नुकसान का कारण बनती है। इसके अलावा, असंतुलित और विकृत शक्ति के परिणामस्वरूप कुछ अतिरिक्त नुकसान होते हैं।

पावर ट्रांसफॉर्मर दक्षता

एक विद्युत उपकरण की दक्षता इनपुट शक्ति को आउटपुट पावर के अनुपात के रूप में दी जाती है। इसके द्वारा दिया जाता है - η

η = आउटपुट / इनपुट * 100%

एक व्यावहारिक परिदृश्य में, एक ट्रांसफार्मर में नुकसान होता है, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है। यह नुकसान इनपुट पावर और आउटपुट पावर के बीच के अंतर के बराबर है, जो है -

हानि = इनपुट पावर - आउटपुट पावर

या, आउटपुट पावर = इनपुट पावर - हानि

अब, दक्षता लिखी जा सकती है -

η = (इनपुट पावर-लॉस) / इनपुट पावर * 100%

η = 1- (हानि / इनपुट पावर) * 100%

इसे इस प्रकार भी लिखा जा सकता है -

V = (वी₂I₂Cos / (वी₂I₂कॉस + पी_i+ पी_c )) * 100%

कहा पे,

V₂ = द्वितीयक वोल्टेज

I₂ = माध्यमिक वर्तमान

कॉस ϕ = पावर फैक्टर

P_i = आयरन लॉस / कोर लॉस

P_c = कॉपर लॉस

एक बड़ा पावर ट्रांसफार्मर 99.75% तक दक्षता प्राप्त कर सकता है, और एक छोटा 97.50% तक दक्षता प्राप्त कर सकता है। यदि पावर ट्रांसफार्मर की दक्षता 98 से 99.50% तक रहती है, तो इसे अच्छा माना जाएगा।

शक्ति की आवश्यकता छलांग और बाध्यता से बढ़ रही है। बिजली के वितरण के मामले में, एक बिजली ट्रांसफार्मर आवश्यक उपकरणों में से एक है। हालांकि ये उच्च दक्षता के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन पर्यावरण की ओर चिंता और शक्ति के कम उपयोग के साथ अधिक दक्षता के लिए आवश्यकता अधिक है। घाटे को कम करना इस लक्ष्य की ओर है।

पावर ट्रांसफ़ॉर्मर एप्लिकेशन (सबस्टेशन में पावर ट्रांसफार्मर)

ट्रांसफार्मर इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र में आवश्यक और सबसे अविश्वसनीय नवाचारों में से एक है। बिजली वितरण प्रणाली में पावर ट्रांसफार्मर का सबसे अधिक उपयोग होता है। कुछ आवेदन हैं -

• बिजली ट्रांसफार्मर का उपयोग बिजली उत्पादन और वितरण प्रणालियों में किया जाता है।
• सब-स्टेशनों में पावर ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है। एक सबस्टेशन उच्च विद्युतीय वोल्टेज को कम वोल्टेज में बदल देता है, और एक बिजली ट्रांसफार्मर यह काम करता है। ये एक पावर सबस्टेशन के सबसे महत्वपूर्ण उपकरण हैं।
• पॉवर ट्रांसमिशन में बिजली के नुकसान को कम करने के लिए। ट्रांसफार्मर बिजली को कम करने में मदद करते हैं, और इस प्रकार पूरे क्षेत्रों में बिजली की आपूर्ति की जा सकती है।
• जरूरत के अनुसार स्टेप अप और स्टेप-डाउन वॉल्टेज।
• पावर ट्रांसफार्मर लगातार काम करते हैं, 24 * 7 के लिए आपूर्ति सुनिश्चित करते हैं। इस प्रकार, जब हमें हमेशा करने की आवश्यकता होती है, तो ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जा सकता है।
• ये अर्थिंग ट्रांसफॉर्मर, आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर में भी एप्लीकेशन हैं।

बिजली ट्रांसफार्मर का रखरखाव

बिजली ट्रांसफार्मर महंगे, भारी और बिजली वितरण प्रणाली का एक अनिवार्य हिस्सा हैं। तो, एक ट्रांसफार्मर को रखरखाव की उच्च गुणवत्ता की आवश्यकता होती है। रखरखाव दो प्रकार के हो सकते हैं - एक दैनिक आधार और आपातकाल के समय। इस प्रकार के ट्रांसफार्मर के लिए नियमित रखरखाव की अत्यधिक सिफारिश की जाती है, जिसे एक सबस्टेशन में रखा जाता है। कुछ रखरखाव प्रकार नीचे दिए गए हैं -

नियमित रखरखाव:

1. तेल के स्तर की जाँच
2. तेल स्तर को वांछित स्तर पर रखने के लिए।
3. यदि किसी का पता चला तो रिसाव को बंद करने के लिए।
4. सिलिका जेल को बदलने के लिए यदि रंग गुलाबी में बदल जाता है।

मासिक रखरखाव:

1. नुकसान से बचने के लिए तेल का स्तर
2. झाड़ियों की जांच करने के लिए।
3. कंकाल की सफाई।

अर्धवार्षिक रखरखाव:

1. IFT, DDA, फ्लैशप्वाइंट की जांच करने के लिए।
2. अम्लता, पानी की मात्रा और ढांकता हुआ ताकत की जांच करने के लिए।

वार्षिक रखरखाव:

1. तेल की स्थिति की जाँच करें - नमी सामग्री और ढांकता हुआ ताकत के संदर्भ में स्थिति।
2. सभी अलार्म और नियंत्रण स्विच पर जांच करने के लिए।
3. माप और जाँच अर्थिंग कनेक्शन।
4. झाड़ियों की जाँच और उन्हें साफ करना।
5. एक प्रेस रिलीज डिवाइस की जांच करने के लिए।

पावर ट्रांसफार्मर की विफलता

एक विशिष्ट विद्युत ट्रांसफार्मर अपने सर्किटों में काफी जटिल है। एक बिजली ट्रांसफार्मर अधिक जटिल है क्योंकि इसमें कुछ अतिरिक्त तत्व हैं। ट्रांसफार्मर जलने या ट्रांसफार्मर के बंद होने से एक ट्रांसफार्मर फेल हो जाता है। ट्रांसफार्मर की विफलता कई कारणों से हो सकती है। यांत्रिक दोष, आवधिक रखरखाव, बिजली जैसी प्राकृतिक आपदा से ट्रांसफार्मर नष्ट हो सकता है।

• ट्रांसफॉर्मर ऑपरेशन के दौरान गर्मी उत्पन्न करता है। यदि अलगाव के लिए कम गुणवत्ता वाली सामग्री होती है, तो उत्पन्न गर्मी जलने की ओर ले जाएगी।
• ओवरलोड हालत ट्रांसफॉर्मर का एक और कारण है।
• पुराने ट्रांसफार्मर विफलता का कारण बन सकते हैं। पुराने ट्रांसफार्मर के लिए यांत्रिक दोष प्रमुख हैं।
• यदि तेल की नमी की मात्रा रेटेड मूल्यों से कम हो जाती है, तो इससे विफलता भी हो सकती है।

नियमित रखरखाव करने से बिजली की विफलता को रोका जा सकता है। पिछली विफलताओं पर आधारित जानकारी भी घटना होने से पहले बिजली की विफलता के संकेतों का पता लगाने में मदद करती है।

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