ટ્રાન્સફોર્મરના સંચાલનનું ઉપકરણ અને સિદ્ધાંત

એક મેગ્નિટ્યુડના વિદ્યુત વોલ્ટેજને બીજા મેગ્નિટ્યુડના વિદ્યુત વોલ્ટેજમાં કન્વર્ટ કરવા માટે, એટલે કે વિદ્યુત ઉર્જાને કન્વર્ટ કરવા માટે, ઉપયોગ કરો. ઇલેક્ટ્રિકલ ટ્રાન્સફોર્મર્સ.

એક ટ્રાન્સફોર્મર ફક્ત વૈકલ્પિક પ્રવાહને વૈકલ્પિક પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે, તેથી, ડાયરેક્ટ કરંટ મેળવવા માટે, જો જરૂરી હોય તો ટ્રાન્સફોર્મરમાંથી વૈકલ્પિક પ્રવાહને સુધારવામાં આવે છે. આ હેતુ માટે તેઓ સેવા આપે છે રેક્ટિફાયર.

એક અથવા બીજી રીતે, દરેક ટ્રાન્સફોર્મર (તે વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર હોય, વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર હોય કે પલ્સ ટ્રાન્સફોર્મર હોય) ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટનાને કારણે કામ કરે છે, જે વૈકલ્પિક અથવા પલ્સ કરંટ સાથે ચોક્કસ રીતે તેની તમામ ભવ્યતામાં પ્રગટ થાય છે.

ટ્રાન્સફોર્મર ઉપકરણ

તેના સરળ સ્વરૂપમાં, સિંગલ-ફેઝ ટ્રાન્સફોર્મરમાં ફક્ત ત્રણ મુખ્ય ભાગો હોય છે: એક ફેરોમેગ્નેટિક કોર (ચુંબકીય સર્કિટ), તેમજ પ્રાથમિક અને ગૌણ વિન્ડિંગ્સ. સૈદ્ધાંતિક રીતે, ટ્રાન્સફોર્મરમાં બે કરતાં વધુ વિન્ડિંગ્સ હોઈ શકે છે, પરંતુ તેમાંથી ઓછામાં ઓછા બે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ગૌણ વિન્ડિંગનું કાર્ય પ્રાથમિક વિન્ડિંગના વળાંકના ભાગ દ્વારા કરી શકાય છે (ફિગ જુઓ. ટ્રાન્સફોર્મર્સના પ્રકાર), પરંતુ આવા ઉકેલો સામાન્ય લોકોની તુલનામાં ખૂબ જ દુર્લભ છે.

ટ્રાન્સફોર્મરનો મુખ્ય ભાગ ફેરોમેગ્નેટિક કોર છે. જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મર કાર્યરત હોય, ત્યારે બદલાતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ફેરોમેગ્નેટિક કોરની અંદર હોય છે. ટ્રાન્સફોર્મરમાં બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્રનો સ્ત્રોત પ્રાથમિક વિન્ડિંગનો વૈકલ્પિક પ્રવાહ છે.

ટ્રાન્સફોર્મર સેકન્ડરી વિન્ડિંગ વોલ્ટેજ

તે જાણીતું છે કે દરેક વિદ્યુત પ્રવાહ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે છે; તદનુસાર, વૈકલ્પિક પ્રવાહની સાથે વૈકલ્પિક (તીવ્રતા અને દિશામાં બદલાવ) ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય છે.

આમ, ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક વિન્ડિંગને વૈકલ્પિક પ્રવાહ પૂરો પાડવાથી, આપણે પ્રાથમિક વિન્ડિંગ પ્રવાહનું બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર મેળવીએ છીએ. અને તેથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર મુખ્યત્વે ટ્રાન્સફોર્મરના મુખ્ય ભાગમાં કેન્દ્રિત છે, આ કોર ઉચ્ચ ચુંબકીય અભેદ્યતા ધરાવતી સામગ્રીથી બનેલો છે, જે હવા કરતા હજારો ગણો વધારે છે, તેથી પ્રાથમિક વિન્ડિંગના ચુંબકીય પ્રવાહનો મુખ્ય ભાગ હશે. કોર અંદર બરાબર બંધ, હવા મારફતે નથી.

આમ, પ્રાથમિક વિન્ડિંગનું વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર ટ્રાન્સફોર્મર કોરના જથ્થામાં કેન્દ્રિત છે, જે ટ્રાન્સફોર્મર સ્ટીલ, ફેરાઇટ અથવા અન્ય યોગ્ય સામગ્રીથી બનેલું છે, જે ચોક્કસ ટ્રાન્સફોર્મરની ઓપરેટિંગ આવર્તન અને હેતુ પર આધાર રાખે છે.

ટ્રાન્સફોર્મરનું ગૌણ વિન્ડિંગ તેના પ્રાથમિક વિન્ડિંગ સાથે સામાન્ય કોર પર સ્થિત છે. તેથી, પ્રાથમિક વિન્ડિંગનું વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ ગૌણ વિન્ડિંગના વળાંકમાં પ્રવેશ કરે છે.

એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના તે ફક્ત એ હકીકતમાં રહેલું છે કે સમય-વિવિધ ચુંબકીય ક્ષેત્ર તેની આસપાસની જગ્યામાં બદલાતા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું કારણ બને છે. અને બદલાતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની આસપાસ આ જગ્યામાં બીજો કોઇલ વાયર હોવાથી, પ્રેરિત વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર આ વાયરની અંદરના ચાર્જ કેરિયર્સ પર કાર્ય કરે છે.

આ વિદ્યુત ક્ષેત્રની ક્રિયા ગૌણ કોઇલના દરેક વળાંક સાથે EMFનું કારણ બને છે. પરિણામે, ગૌણ વિન્ડિંગના ટર્મિનલ્સ વચ્ચે વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક વોલ્ટેજ દેખાય છે. જ્યારે કનેક્ટેડ ટ્રાન્સફોર્મરનું સેકન્ડરી વિન્ડિંગ લોડ થતું નથી, ત્યારે ટ્રાન્સફોર્મર ખાલી હોય છે.

લોડ હેઠળ ટ્રાન્સફોર્મરનું સંચાલન

જો કોઈ ચોક્કસ લોડ ઓપરેટિંગ ટ્રાન્સફોર્મરના સેકન્ડરી વિન્ડિંગ સાથે જોડાયેલ હોય, તો ટ્રાન્સફોર્મરના સમગ્ર સેકન્ડરી સર્કિટમાં લોડ દ્વારા પ્રવાહ ઊભો થાય છે.

આ પ્રવાહ તેનું પોતાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે, જે, લેન્ઝના નિયમ મુજબ, એવી દિશા ધરાવે છે કે તે "કારણ કે જેના કારણે તે થાય છે" નો વિરોધ કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે કોઈપણ સમયે ગૌણ વિન્ડિંગના વર્તમાનનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર પ્રાથમિક વિન્ડિંગના વધતા ચુંબકીય ક્ષેત્રને ઘટાડવાનું વલણ ધરાવે છે અથવા જ્યારે તે ઘટે છે ત્યારે પ્રાથમિક વિન્ડિંગના ચુંબકીય ક્ષેત્રને ટેકો આપવાનું વલણ ધરાવે છે, તે હંમેશા ચુંબકીય ક્ષેત્ર તરફ નિર્દેશ કરે છે. પ્રાથમિક કોઇલનું ક્ષેત્ર.

આમ, જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મરનું સેકન્ડરી વિન્ડિંગ લોડ થાય છે, ત્યારે તેના પ્રાથમિક વિન્ડિંગમાં પાછળનું EMF આવે છે, જે ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક વિન્ડિંગને સપ્લાય નેટવર્કમાંથી વધુ પ્રવાહ ખેંચવા દબાણ કરે છે.

પરિવર્તન પરિબળ

ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક N1 અને ગૌણ N2 વિન્ડિંગ્સનો વળાંક ગુણોત્તર તેના ઇનપુટ U1 અને આઉટપુટ U2 વોલ્ટેજ અને ઇનપુટ I1 અને આઉટપુટ I2 પ્રવાહો વચ્ચેનો ગુણોત્તર નક્કી કરે છે જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મર લોડ હેઠળ કાર્યરત હોય. આ ગુણોત્તર કહેવામાં આવે છે ટ્રાન્સફોર્મરનો ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયો:

જો ટ્રાન્સફોર્મર સ્ટેપ ડાઉન કરવામાં આવે તો ટ્રાન્સફોર્મેશન ફેક્ટર એક કરતા વધારે અને જો ટ્રાન્સફોર્મર સ્ટેપ અપ કરવામાં આવે તો એક કરતા ઓછું હોય છે.

વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર

વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર એ સ્ટેપ-ડાઉન ટ્રાન્સફોર્મરનો એક પ્રકાર છે જે નીચા-વોલ્ટેજ સર્કિટમાંથી ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સર્કિટને ગેલ્વેનિકલી અલગ કરવા માટે રચાયેલ છે.

સામાન્ય રીતે, જ્યારે ઉચ્ચ વોલ્ટેજની વાત આવે છે, ત્યારે તેનો અર્થ 6 કિલોવોલ્ટ અથવા તેથી વધુ (વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક વિન્ડિંગ પર) થાય છે, અને નીચા વોલ્ટેજનો અર્થ 100 વોલ્ટ (સેકન્ડરી વિન્ડિંગ પર) ના ક્રમમાં મૂલ્યો થાય છે.

આવા ટ્રાન્સફોર્મરનો ઉપયોગ નિયમ તરીકે થાય છે, માપનના હેતુઓ માટે… તે નીચે ઉતરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પાવર લાઇનના ઊંચા વોલ્ટેજને માપન માટે અનુકૂળ નીચા વોલ્ટેજ સુધી, જ્યારે તે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સર્કિટમાંથી માપન, રક્ષણ, નિયંત્રણ સર્કિટને ગેલ્વેનિકલી અલગ કરવામાં સક્ષમ છે. આ પ્રકારના ટ્રાન્સફોર્મર્સ સામાન્ય રીતે નિષ્ક્રિય સ્થિતિમાં કામ કરે છે.

મૂળભૂત રીતે કોઈપણ વસ્તુને વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર કહી શકાય પાવર ટ્રાન્સફોર્મરવિદ્યુત ઉર્જાને કન્વર્ટ કરવા માટે વપરાય છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મરમાં, પ્રાથમિક વિન્ડિંગ, જેમાં સામાન્ય રીતે માત્ર એક જ વળાંક હોય છે, વર્તમાન સ્ત્રોત સર્કિટ સાથે શ્રેણીમાં જોડાયેલ હોય છે. આ વળાંક સર્કિટ વાયરનો એક વિભાગ હોઈ શકે છે જ્યાં વર્તમાનને માપવાની જરૂર છે.

વાયર ટ્રાન્સફોર્મર કોરની બારીમાંથી પસાર થાય છે અને આ સિંગલ ટર્ન બની જાય છે - પ્રાથમિક વિન્ડિંગનો વારો. તેનું ગૌણ વિન્ડિંગ, જેમાં ઘણા વળાંક છે, તે માપન ઉપકરણ સાથે જોડાયેલ છે જે ઓછી આંતરિક પ્રતિકાર ધરાવે છે.

આ પ્રકારના ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ પાવર સર્કિટમાં વૈકલ્પિક વર્તમાન મૂલ્યોને માપવા માટે થાય છે. અહીં ગૌણ વિન્ડિંગનો વર્તમાન અને વોલ્ટેજ પ્રાથમિક વિન્ડિંગ (વર્તમાન સર્કિટ) ના માપેલા પ્રવાહના પ્રમાણસર છે.

વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સનો પાવર સિસ્ટમ્સ માટે રિલે પ્રોટેક્શન ડિવાઇસમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, તેથી તેમની પાસે ઉચ્ચ ચોકસાઈ છે. તેઓ માપને સુરક્ષિત બનાવે છે, કારણ કે તેઓ પ્રાથમિક સર્કિટ (સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ - દસ અને સેંકડો કિલોવોલ્ટ) માંથી માપન સર્કિટને ગેલ્વેનિકલી વિશ્વસનીય રીતે અલગ કરે છે.

પલ્સ ટ્રાન્સફોર્મર

આ ટ્રાન્સફોર્મર વર્તમાન (વોલ્ટેજ) ના પલ્સ સ્વરૂપને કન્વર્ટ કરવા માટે રચાયેલ છે. ટૂંકા કઠોળ, સામાન્ય રીતે લંબચોરસ, તેના પ્રાથમિક વિન્ડિંગ પર લાગુ થવાથી ટ્રાન્સફોર્મર ક્ષણિક સ્થિતિમાં વ્યવહારીક રીતે કામ કરે છે.

આવા ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ પલ્સ વોલ્ટેજ કન્વર્ટર અને અન્ય પલ્સ ઉપકરણોમાં તેમજ ટ્રાન્સફોર્મર્સને અલગ કરવા માટે થાય છે.

પલ્સ ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ 50-60 હર્ટ્ઝની આવર્તન પર કામ કરતા નેટવર્ક ટ્રાન્સફોર્મર્સની તુલનામાં વધેલી રૂપાંતરણ આવર્તન (દસ અને સેંકડો કિલોહર્ટ્ઝ) ને કારણે જે ઉપકરણોમાં તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે તેનું વજન અને કિંમત ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે. લંબચોરસ કઠોળ, જેનો ઉદય સમય પલ્સ અવધિ કરતાં ઘણો ઓછો હોય છે, તે સામાન્ય રીતે ઓછી વિકૃતિ સાથે રૂપાંતરિત થાય છે.