ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ - ઉપકરણ, સિદ્ધાંતો, ફાયદા અને ગેરફાયદા

હેતુ, ઉપકરણ અને ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સના સંચાલનના સિદ્ધાંત

કેટલાક કિસ્સાઓમાં, વોલ્ટેજને નાની શ્રેણીમાં બદલવું જરૂરી છે. આ કરવાનો સૌથી સહેલો રસ્તો નથી ડબલ વિન્ડિંગ ટ્રાન્સફોર્મર્સઅને એકલ વિન્ડિંગ્સ જેને ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ કહેવાય છે. જો પરિવર્તન પરિબળ એકતાથી થોડું અલગ હોય, તો પ્રાથમિક અને ગૌણ વિન્ડિંગ્સમાં પ્રવાહોની તીવ્રતા વચ્ચેનો તફાવત નાનો હશે. જો તમે બે કોઇલ ભેગા કરો તો શું થશે? તમને ઓટોટ્રાન્સફોર્મરનો આકૃતિ મળશે (ફિગ. 1).

ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સને ખાસ હેતુના ટ્રાન્સફોર્મર્સ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ ટ્રાન્સફોર્મર્સથી અલગ પડે છે કે તેમનું લો-વોલ્ટેજ વિન્ડિંગ ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વિન્ડિંગનો ભાગ છે, એટલે કે, આ વિન્ડિંગ્સના સર્કિટમાં માત્ર ચુંબકીય જ નહીં, પણ ગેલ્વેનિક કનેક્શન પણ હોય છે.

ઓટોટ્રાન્સફોર્મરના વિન્ડિંગ્સના સમાવેશના આધારે, વોલ્ટેજમાં વધારો અથવા ઘટાડો થઈ શકે છે.

ચોખા.1 સિંગલ-ફેઝ ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સની સ્કીમ્સ: એ-સ્ટેપ-ડાઉન, બી-સ્ટેપ-અપ.

જો તમે પોઈન્ટ A અને X સાથે વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ સ્ત્રોતને જોડો છો, તો કોરમાં વૈકલ્પિક ચુંબકીય પ્રવાહ દેખાશે. કોઇલના દરેક વળાંકમાં સમાન તીવ્રતાનો EMF પ્રેરિત કરવામાં આવશે. દેખીતી રીતે, પોઈન્ટ a અને X વચ્ચે પોઈન્ટ a અને X વચ્ચે બંધ થયેલા વળાંકની સંખ્યાના એક વળાંકના EMF સમાન EMF હશે.

જો તમે કોઇલને પોઇન્ટ a અને X કોઈપણ લોડ પર જોડો છો, તો પછી ગૌણ પ્રવાહ I2 કોઇલના ભાગમાંથી પસાર થશે અને પોઇન્ટ a અને X વચ્ચે હશે. પરંતુ પ્રાથમિક પ્રવાહ સમાન વળાંક I1માંથી પસાર થાય છે, તો પછી બે પ્રવાહો ભૌમિતિક રીતે ઉમેરશે અને આ પ્રવાહો વચ્ચેના તફાવત દ્વારા નિર્ધારિત, વિભાગ aX સાથે ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં પ્રવાહ વહેશે. આનાથી તાંબાને બચાવવા માટે વિન્ડિંગનો એક ભાગ નાના ગેજ વાયરમાંથી કાપી શકાય છે. જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે આ વિભાગ તમામ વળાંકોમાં બહુમતી બનાવે છે, તો કોપર અર્થતંત્ર ખૂબ જ નોંધપાત્ર છે.

આમ, વોલ્ટેજને સહેજ ઘટાડવા અથવા વધારવા માટે ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે, જ્યારે વિન્ડિંગ ભાગમાં ઘટાડો થયેલ પ્રવાહ સેટ કરવામાં આવે છે, જે ઓટોટ્રાન્સફોર્મરના બંને સર્કિટ માટે સામાન્ય છે, જે પાતળા વાયર સાથે કરવા અને બિન-ફેરસને બચાવવા માટે પરવાનગી આપે છે. ધાતુઓ તે જ સમયે, ચુંબકીય સર્કિટના ઉત્પાદન માટે સ્ટીલનો વપરાશ ઘટે છે, જેનો ક્રોસ-સેક્શન ટ્રાન્સફોર્મર કરતા નાનો છે.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક એનર્જી કન્વર્ટર્સમાં - ટ્રાન્સફોર્મર્સ - એક કોઇલમાંથી બીજામાં ઊર્જાનું ટ્રાન્સફર ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા કરવામાં આવે છે, જેની ઊર્જા ચુંબકીય સર્કિટમાં કેન્દ્રિત છે.ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સમાં, ઊર્જા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા અને પ્રાથમિક અને ગૌણ વિન્ડિંગ્સ વચ્ચેના વિદ્યુત જોડાણ દ્વારા પ્રસારિત થાય છે.

ટ્રાન્સફોર્મર અને ઓટોટ્રાન્સફોર્મર

ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ સફળતાપૂર્વક ટુ-વાઇન્ડિંગ ટ્રાન્સફોર્મર્સ સાથે સ્પર્ધા કરે છે જ્યારે તેમનો ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયો એકતાથી થોડો અલગ હોય છે અને 1.5 — 2 કરતાં વધુ હોય છે. જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયો 3થી ઉપર હોય ત્યારે ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ વાજબી નથી.

માળખાકીય રીતે, ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ વ્યવહારીક રીતે ટ્રાન્સફોર્મર્સથી અલગ નથી. ચુંબકીય સર્કિટના કોરો પર બે કોઇલ છે. લીડ્સ બે વિન્ડિંગ્સ અને એક સામાન્ય બિંદુમાંથી લેવામાં આવે છે. મોટાભાગના ઓટોટ્રાન્સફોર્મર ભાગો ટ્રાન્સફોર્મરના ભાગોથી માળખાકીય રીતે અભેદ્ય હોય છે.

લેબોરેટરી ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ (LATR)

ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ લો-વોલ્ટેજ નેટવર્કમાં લો-પાવર લેબોરેટરી વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર (LATR) તરીકે પણ થાય છે. આવા ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સમાં, વિન્ડિંગના વળાંક સાથે સ્લાઇડિંગ સંપર્કને ખસેડીને વોલ્ટેજ નિયમન હાથ ધરવામાં આવે છે.

લેબોરેટરી-નિયંત્રિત સિંગલ-ફેઝ ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સમાં ઇન્સ્યુલેટેડ કોપર વાયર (ફિગ. 2) ના સિંગલ લેયર સાથે લપેટી વલયાકાર ફેરોમેગ્નેટિક મેગ્નેટિક સર્કિટ હોય છે.

આ વિન્ડિંગમાંથી કેટલાક સતત નળ બનાવવામાં આવે છે, જે આ ઉપકરણોને ચોક્કસ સ્થિર પરિવર્તન ગુણોત્તર સાથે સ્ટેપ-ડાઉન અથવા સ્ટેપ-અપ ઓટોટ્રાન્સફોર્મર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપે છે. વધુમાં, કોઇલની સપાટી પર, ઇન્સ્યુલેશનથી સાફ કરવામાં આવે છે, ત્યાં એક સાંકડો રસ્તો છે જેની સાથે બ્રશ અથવા રોલરનો સંપર્ક શૂન્યથી 250 V સુધીના સતત એડજસ્ટેબલ સેકન્ડરી વોલ્ટેજ મેળવવા માટે આગળ વધે છે.

જ્યારે LATR માં અડીને વળાંક બંધ કરવામાં આવે છે, ત્યારે કોઈ વળાંક બંધ થતો નથી કારણ કે ઓટોટ્રાન્સફોર્મરના સંયુક્ત વિન્ડિંગમાં લાઇન અને લોડ કરંટ એકબીજાની નજીક અને વિરુદ્ધ દિશામાં હોય છે.

લેબોરેટરી ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ 0.5 ની નજીવી શક્તિ સાથે ઉત્પન્ન થાય છે; 1; 2; 5; 7.5 kVA.

પ્રયોગશાળા-નિયંત્રિત સિંગલ-ફેઝ ઓટોટ્રાન્સફોર્મરની યોજનાકીય

લેબોરેટરી ઓટોટ્રાન્સફોર્મર (LATR)

ત્રણ તબક્કાના ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ

સિંગલ-ફેઝ ટુ-વાઇન્ડિંગ ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સની સાથે, ત્રણ-તબક્કાના બે-વાઇન્ડિંગ અને ત્રણ-તબક્કાના ત્રણ-વિન્ડિંગ ઑટોટ્રાન્સફોર્મર્સનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે.

ત્રણ-તબક્કાના ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સમાં, તબક્કાઓ સામાન્ય રીતે પોઇન્ટેડ ન્યુટ્રલ પોઇન્ટ (ફિગ. 3) સાથે તારામાં જોડાયેલા હોય છે. જો વોલ્ટેજ ઘટાડવું જરૂરી હોય, તો વિદ્યુત ઊર્જા ટર્મિનલ A, B, Cને પૂરી પાડવામાં આવે છે અને a, b, s ટર્મિનલ્સમાંથી પાછી ખેંચી લેવામાં આવે છે અને વોલ્ટેજમાં વધારો થાય છે — ઊલટું. શક્તિશાળી મોટર્સ શરૂ કરતી વખતે, તેમજ ટર્મિનલ વોલ્ટેજના પગલાવાર નિયમન માટે તેનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ ઘટાડવાના ઉપકરણો તરીકે થાય છે. હીટિંગ તત્વો ઇલેક્ટ્રિક ઓવન.

ચોખા. 3. તટસ્થ બિંદુ સાથે વિન્ડિંગ તબક્કાઓના સ્ટાર કનેક્શન સાથે ત્રણ-તબક્કાના ઓટોટ્રાન્સફોર્મરની યોજના

ત્રણ વિન્ડિંગ્સવાળા થ્રી-ફેઝ હાઇ-વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ હાઇ-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રિકલ નેટવર્ક્સમાં પણ થાય છે.

ત્રણ તબક્કાના ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ, નિયમ પ્રમાણે, ઉચ્ચ વોલ્ટેજની બાજુએ તટસ્થ વાયર સાથે તારામાં જોડાયેલા હોય છે. સ્ટાર કનેક્શન વોલ્ટેજ ડ્રોપ પ્રદાન કરે છે જેના માટે ઓટોટ્રાન્સફોર્મર ઇન્સ્યુલેશન ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે.

ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ ઉર્જા પ્રણાલીઓની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે, ઊર્જા પ્રસારણ ખર્ચ ઘટાડે છે, પરંતુ શોર્ટ-સર્કિટ પ્રવાહમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સના ગેરફાયદા

ઓટોટ્રાન્સફોર્મરનો ગેરલાભ એ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ માટે બે વિન્ડિંગ્સને ઇન્સ્યુલેટ કરવાની જરૂરિયાત છે, કારણ કે વિન્ડિંગ્સ ઇલેક્ટ્રિકલી કનેક્ટેડ છે.

ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સનો નોંધપાત્ર ગેરલાભ એ પ્રાથમિક અને ગૌણ સર્કિટ વચ્ચેનું ગેલ્વેનિક જોડાણ છે, જે તેમને 6-10 કેવી નેટવર્ક્સમાં ફીડર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાની મંજૂરી આપતું નથી જ્યારે વોલ્ટેજ ઘટીને 0.38 kV થાય છે, કારણ કે 380 V એ સાધનોને પૂરા પાડવામાં આવે છે જેના પર લોકો કામ કરે છે.

ઓટોટ્રાન્સફોર્મરમાં વિન્ડિંગ્સ વચ્ચે વિદ્યુત જોડાણની હાજરીને કારણે ભંગાણની ઘટનામાં, નીચલા વિન્ડિંગ પર ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લાગુ કરી શકાય છે. આ કિસ્સામાં, ઓપરેશનલ ઇન્સ્ટોલેશનના તમામ ભાગોને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ભાગ સાથે જોડવામાં આવશે, જે જાળવણી સલામતી અને કનેક્ટેડ ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનોના વાહક ભાગોના ઇન્સ્યુલેશનને તોડવાની શક્યતાને કારણે મંજૂરી નથી.

ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ઓટોટ્રાન્સફોર્મર્સ