સક્રિય, પ્રેરક અને કેપેસિટીવ લોડ માટે પાવર ટ્રાન્સફોર્મર કામગીરી

ટ્રાન્સફોર્મર એ ઇલેક્ટ્રિકલ મશીન છે જે એક વોલ્ટેજના વૈકલ્પિક પ્રવાહને બીજા વોલ્ટેજના વૈકલ્પિક પ્રવાહમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ટ્રાન્સફોર્મરના સંચાલનનો સિદ્ધાંત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના પર આધારિત છે.

પ્રથમ વિદ્યુત પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક્સ ડાયરેક્ટ કરંટનો ઉપયોગ કરતા હતા. નેટવર્ક્સમાં વોલ્ટેજ વપરાયેલી સામગ્રીની ઇન્સ્યુલેશન ક્ષમતા પર આધારિત છે અને સામાન્ય રીતે 110 V છે.

નેટવર્ક્સની ટ્રાન્સમિશન પાવરમાં વધારો થવાથી, વોલ્ટેજના નુકસાનને અનુમતિપાત્ર મર્યાદામાં રહેવા માટે વાયરના ક્રોસ-સેક્શનને વધારવું જરૂરી બન્યું.

અને માત્ર ટ્રાન્સફોર્મરની શોધથી મોટા પાવર પ્લાન્ટ્સમાં આર્થિક રીતે વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાનું શક્ય બન્યું, તેને લાંબા અંતર પર ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર પ્રસારિત કરવું અને પછી ગ્રાહકોને વીજળી પહોંચાડતા પહેલા વોલ્ટેજને સુરક્ષિત મૂલ્યમાં ઘટાડી શકાય.

ટ્રાન્સફોર્મર્સ વિના, તેમના ઉચ્ચ અને અતિ-ઉચ્ચ, મધ્યમ અને નીચા વોલ્ટેજ સ્તરો સાથેના આજના પાવર ગ્રીડ માળખાં ફક્ત શક્ય જ નથી. ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ સિંગલ-ફેઝ અને થ્રી-ફેઝ ઇલેક્ટ્રિકલ નેટવર્ક બંનેમાં થાય છે.

ત્રણ-તબક્કાના પાવર ટ્રાન્સફોર્મરનું સંચાલન તે જે લોડ ચલાવે છે તેના માટે મોટા પ્રમાણમાં બદલાય છે - સક્રિય, ઇન્ડક્ટિવ અથવા કેપેસિટીવ. વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં, ટ્રાન્સફોર્મર લોડ એ સક્રિય-ઇન્ડક્ટિવ લોડ છે.

આકૃતિ 1 — થ્રી-ફેઝ પાવર ટ્રાન્સફોર્મર

1. સક્રિય લોડ મોડ

આ મોડમાં, પ્રાથમિક વિન્ડિંગ વોલ્ટેજ નજીવા U1 = U1nom ની નજીક છે, પ્રાથમિક વિન્ડિંગ વર્તમાન I1 ટ્રાન્સફોર્મર લોડ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને ગૌણ પ્રવાહ નજીવી વર્તમાન I2nom = P2 / U2nom દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

માપન ડેટા અનુસાર, ટ્રાન્સફોર્મરની કાર્યક્ષમતા વિશ્લેષણાત્મક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે:

કાર્યક્ષમતા = P2 / P1,

જ્યાં P1 એ ટ્રાન્સફોર્મરના પ્રાથમિક વિન્ડિંગની સક્રિય શક્તિ છે, P2 એ ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ વિન્ડિંગ દ્વારા સપ્લાય સર્કિટને પૂરી પાડવામાં આવતી શક્તિ છે.

પ્રાથમિક વિન્ડિંગના સંબંધિત પ્રવાહના આધારે ટ્રાન્સફોર્મરની કાર્યક્ષમતાની અવલંબન આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવી છે.

આકૃતિ 2 — પ્રાથમિક વિન્ડિંગના સંબંધિત પ્રવાહ પર ટ્રાન્સફોર્મરની કાર્યક્ષમતાની અવલંબન

સક્રિય લોડ મોડમાં, ગૌણ વિન્ડિંગ વર્તમાન વેક્ટર ગૌણ વિન્ડિંગ વોલ્ટેજ વેક્ટર સાથે સહ-વ્યાપક છે, તેથી લોડ વર્તમાનમાં વધારો ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ વિન્ડિંગના ટર્મિનલ્સ પર વોલ્ટેજમાં ઘટાડોનું કારણ બને છે.

આ પ્રકારના ટ્રાન્સફોર્મર લોડ માટે પ્રવાહો અને વોલ્ટેજનું એક સરળ વેક્ટર ડાયાગ્રામ આકૃતિ 3 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.

આકૃતિ 3 — ટ્રાન્સફોર્મર સક્રિય લોડ કરંટ અને વોલ્ટેજનું સરળ વેક્ટર ડાયાગ્રામ

2. ઇન્ડક્ટિવ લોડ માટે ઓપરેટિંગ મોડ

ઇન્ડક્ટિવ લોડ મોડમાં, ગૌણ વિન્ડિંગ વર્તમાન વેક્ટર ગૌણ વિન્ડિંગ વોલ્ટેજ વેક્ટરને 90 ડિગ્રીથી પાછળ રાખે છે. ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ વિન્ડિંગ સાથે જોડાયેલા ઇન્ડક્ટન્સના મૂલ્યમાં ઘટાડો થવાથી લોડ પ્રવાહ વધે છે, પરિણામે ગૌણ વોલ્ટેજમાં ઘટાડો થાય છે.

આ પ્રકારના ટ્રાન્સફોર્મર લોડ માટે પ્રવાહો અને વોલ્ટેજનું એક સરળ વેક્ટર ડાયાગ્રામ આકૃતિ 4 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.

આકૃતિ 4 — ઇન્ડક્ટિવ લોડ મોડમાં ટ્રાન્સફોર્મર કરંટ અને વોલ્ટેજનું સરળ વેક્ટર ડાયાગ્રામ

3. કેપેસિટીવ લોડ સાથે ઓપરેશન મોડ

કેપેસિટીવ લોડ મોડમાં, ગૌણ વિન્ડિંગનું વર્તમાન વેક્ટર ગૌણ વિન્ડિંગના વોલ્ટેજ વેક્ટર કરતાં 90 ડિગ્રી આગળ છે. ટ્રાન્સફોર્મરના સેકન્ડરી વિન્ડિંગ સાથે જોડાયેલ કેપેસિટેન્સમાં વધારો થવાથી લોડ કરંટ વધે છે, પરિણામે સેકન્ડરી વોલ્ટેજમાં વધારો થાય છે.

આ પ્રકારના ટ્રાન્સફોર્મર લોડ માટે પ્રવાહો અને વોલ્ટેજનું એક સરળ વેક્ટર ડાયાગ્રામ આકૃતિ 5 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.

આકૃતિ 5 — ટ્રાન્સફોર્મર કેપેસિટીવ લોડ મોડ કરંટ અને વોલ્ટેજનું સરળ વેક્ટર ડાયાગ્રામ