ट्रान्सफॉर्मरच्या ऑपरेशनचे साधन आणि तत्त्व

एका परिमाणाच्या विद्युत व्होल्टेजचे दुसऱ्या परिमाणाच्या विद्युतीय व्होल्टेजमध्ये रूपांतर करण्यासाठी, म्हणजेच विद्युत उर्जेचे रूपांतर करण्यासाठी, वापरा इलेक्ट्रिकल ट्रान्सफॉर्मर.

ट्रान्सफॉर्मर फक्त पर्यायी करंटला अल्टरनेटिंग करंटमध्ये रूपांतरित करू शकतो, म्हणून डायरेक्ट करंट मिळविण्यासाठी, आवश्यक असल्यास ट्रान्सफॉर्मरमधून अल्टरनेटिंग करंट दुरुस्त केला जातो. या हेतूने ते सेवा करतात रेक्टिफायर्स.

एक किंवा दुसर्या प्रकारे, प्रत्येक ट्रान्सफॉर्मर (मग तो व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर असो, करंट ट्रान्सफॉर्मर असो किंवा पल्स ट्रान्सफॉर्मर असो) इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या घटनेमुळे कार्य करतो, जो अल्टरनेटिंग किंवा पल्स करंटसह तंतोतंत त्याच्या सर्व वैभवात प्रकट होतो.

ट्रान्सफॉर्मर डिव्हाइस

त्याच्या सर्वात सोप्या स्वरूपात, सिंगल-फेज ट्रान्सफॉर्मरमध्ये फक्त तीन मुख्य भाग असतात: एक फेरोमॅग्नेटिक कोर (चुंबकीय सर्किट), तसेच प्राथमिक आणि दुय्यम विंडिंग्स. तत्त्वानुसार, ट्रान्सफॉर्मरमध्ये दोनपेक्षा जास्त विंडिंग असू शकतात, परंतु त्यापैकी किमान दोन. काही प्रकरणांमध्ये, दुय्यम वळणाचे कार्य प्राथमिक विंडिंगच्या वळणाच्या भागाद्वारे केले जाऊ शकते (चित्र पहा. ट्रान्सफॉर्मर्सचे प्रकार), परंतु असे उपाय नेहमीच्या तुलनेत खूपच दुर्मिळ आहेत.

ट्रान्सफॉर्मरचा मुख्य भाग एक फेरोमॅग्नेटिक कोर आहे. ट्रान्सफॉर्मर कार्यरत असताना, बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र फेरोमॅग्नेटिक कोरमध्ये असते. ट्रान्सफॉर्मरमधील बदलत्या चुंबकीय क्षेत्राचा स्त्रोत प्राथमिक वळणाचा पर्यायी प्रवाह आहे.

ट्रान्सफॉर्मर दुय्यम वळण व्होल्टेज

हे ज्ञात आहे की प्रत्येक विद्युत प्रवाह चुंबकीय क्षेत्रासह असतो; त्यानुसार, पर्यायी प्रवाहासोबत एक पर्यायी (प्रमाण आणि दिशा बदलणे) चुंबकीय क्षेत्र असते.

अशा प्रकारे, ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक विंडिंगला पर्यायी प्रवाह पुरवून, आम्हाला प्राथमिक वळण प्रवाहाचे बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र मिळते. आणि म्हणूनच चुंबकीय क्षेत्र मुख्यतः ट्रान्सफॉर्मरच्या गाभ्यामध्ये केंद्रित असते, हा कोर उच्च चुंबकीय पारगम्यता असलेल्या सामग्रीपासून बनलेला असतो, हवेपेक्षा हजारो पटीने जास्त असतो, त्यामुळे प्राथमिक वळणाच्या चुंबकीय प्रवाहाचा मुख्य भाग असेल. हवेतून नव्हे तर कोरच्या आत पूर्णपणे बंद.

अशाप्रकारे, प्राथमिक विंडिंगचे पर्यायी चुंबकीय क्षेत्र ट्रान्सफॉर्मर कोरच्या व्हॉल्यूममध्ये केंद्रित असते, जे ट्रान्सफॉर्मर स्टील, फेराइट किंवा इतर योग्य सामग्रीपासून बनलेले असते, विशिष्ट ट्रान्सफॉर्मरच्या ऑपरेटिंग वारंवारता आणि उद्देशावर अवलंबून असते.

ट्रान्सफॉर्मरचे दुय्यम वळण त्याच्या प्राथमिक विंडिंगसह सामान्य कोरवर स्थित आहे. म्हणून, प्राथमिक वळणाचे वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र दुय्यम वळणाच्या वळणांमध्ये देखील प्रवेश करते.

ए इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना हे फक्त या वस्तुस्थितीत आहे की वेळ-बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र त्याच्या सभोवतालच्या जागेत बदलणारे विद्युत क्षेत्र कारणीभूत ठरते. आणि बदलत्या चुंबकीय क्षेत्राभोवती या जागेत दुसरी कॉइल वायर असल्याने, प्रेरित पर्यायी विद्युत क्षेत्र या वायरच्या आतील चार्ज वाहकांवर कार्य करते.

या इलेक्ट्रिक फील्ड क्रियेमुळे दुय्यम कॉइलच्या प्रत्येक वळणावर EMF होतो. परिणामी, दुय्यम वळणाच्या टर्मिनल्समध्ये एक वैकल्पिक विद्युत व्होल्टेज दिसून येतो. जेव्हा जोडलेल्या ट्रान्सफॉर्मरचे दुय्यम वळण लोड केले जात नाही, तेव्हा ट्रान्सफॉर्मर रिकामा असतो.

लोड अंतर्गत ट्रान्सफॉर्मरचे ऑपरेशन

ऑपरेटिंग ट्रान्सफॉर्मरच्या दुय्यम विंडिंगशी एक विशिष्ट भार जोडलेला असल्यास, ट्रान्सफॉर्मरच्या संपूर्ण दुय्यम सर्किटमध्ये लोडमधून विद्युत प्रवाह उद्भवतो.

हा विद्युतप्रवाह स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करतो, ज्याला लेन्झच्या नियमानुसार अशी दिशा असते की ती "कारण कारणीभूत ठरते" याला विरोध करते. याचा अर्थ असा की कोणत्याही क्षणी दुय्यम वळणाच्या प्रवाहाचे चुंबकीय क्षेत्र प्राथमिक वळणाच्या वाढत्या चुंबकीय क्षेत्राला कमी करते किंवा जेव्हा ते कमी होते तेव्हा प्राथमिक वळणाच्या चुंबकीय क्षेत्राला आधार देण्याकडे झुकते, ते नेहमी चुंबकीय क्षेत्राकडे निर्देश करते. प्राथमिक कॉइलचे फील्ड.

अशाप्रकारे, जेव्हा ट्रान्सफॉर्मरचे दुय्यम वळण लोड केले जाते, तेव्हा त्याच्या प्राथमिक विंडिंगमध्ये बॅक ईएमएफ येतो, ज्यामुळे ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक विंडिंगला पुरवठा नेटवर्कमधून अधिक प्रवाह काढण्यास भाग पाडले जाते.

परिवर्तन घटक

ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक N1 आणि दुय्यम N2 विंडिंग्सचे वळण गुणोत्तर त्याचे इनपुट U1 आणि आउटपुट U2 व्होल्टेज आणि इनपुट I1 आणि आउटपुट I2 प्रवाह यांच्यातील गुणोत्तर निर्धारित करते जेव्हा ट्रान्सफॉर्मर लोड अंतर्गत कार्यरत असतो. या गुणोत्तराला म्हणतात ट्रान्सफॉर्मरचे परिवर्तन गुणोत्तर:

ट्रान्सफॉर्मर स्टेप डाउन केल्यास ट्रान्सफॉर्मेशन फॅक्टर एकापेक्षा जास्त आणि ट्रान्सफॉर्मर स्टेपअप केल्यास एकापेक्षा कमी असतो.

व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर

व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर हा एक प्रकारचा स्टेप-डाउन ट्रान्सफॉर्मर आहे जो कमी-व्होल्टेज सर्किट्सपासून उच्च-व्होल्टेज सर्किट्स गॅल्व्हॅनिकली विलग करण्यासाठी डिझाइन केलेला आहे.

सामान्यतः, जेव्हा उच्च व्होल्टेजचा विचार केला जातो, तेव्हा त्यांचा अर्थ 6 किलोव्होल्ट किंवा त्याहून अधिक (व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मरच्या प्राथमिक वळणावर) आणि कमी व्होल्टेज म्हणजे 100 व्होल्ट (दुय्यम वळणावर) च्या क्रमाने मूल्ये.

असा ट्रान्सफॉर्मर वापरला जातो, नियम म्हणून, मापन उद्देशांसाठी… ते खाली उतरते, उदाहरणार्थ, पॉवर लाइनचे उच्च व्होल्टेज मोजण्यासाठी सोयीस्कर कमी व्होल्टेजवर जाते, तसेच उच्च व्होल्टेज सर्किटमधून मापन, संरक्षण, नियंत्रण सर्किट्स गॅल्व्हॅनिकली वेगळे करण्यात सक्षम होते. या प्रकारचे ट्रान्सफॉर्मर सहसा निष्क्रिय मोडमध्ये चालतात.

मुळात कशालाही व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर म्हणता येईल पॉवर ट्रान्सफॉर्मरविद्युत उर्जेचे रूपांतर करण्यासाठी वापरले जाते.

वर्तमान ट्रान्सफॉर्मर

वर्तमान ट्रान्सफॉर्मरमध्ये, प्राथमिक वळण, ज्यामध्ये सामान्यतः फक्त एक वळण असते, वर्तमान स्रोत सर्किटसह मालिकेत जोडलेले असते. हे वळण सर्किट वायरचा एक विभाग असू शकतो जेथे वर्तमान मोजणे आवश्यक आहे.

वायर फक्त ट्रान्सफॉर्मर कोरच्या खिडकीतून जाते आणि हे एकल वळण बनते - प्राथमिक वळणाचे वळण. त्याचे दुय्यम वळण, ज्यामध्ये अनेक वळणे आहेत, कमी अंतर्गत प्रतिकार असलेल्या मोजमाप यंत्राशी जोडलेले आहेत.

या प्रकारचे ट्रान्सफॉर्मर पॉवर सर्किट्समधील पर्यायी वर्तमान मूल्ये मोजण्यासाठी वापरले जातात. येथे दुय्यम वळणाचा प्रवाह आणि व्होल्टेज प्राथमिक वळण (करंट सर्किट) च्या मोजलेल्या प्रवाहाच्या प्रमाणात आहेत.

पॉवर सिस्टमसाठी रिले संरक्षण उपकरणांमध्ये वर्तमान ट्रान्सफॉर्मर मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, म्हणून त्यांची अचूकता उच्च आहे. ते मोजमाप सुरक्षित करतात, कारण ते प्राथमिक सर्किट (सामान्यत: उच्च व्होल्टेज - दहापट आणि शेकडो किलोव्होल्ट्स) पासून मापन सर्किटला गॅल्व्हॅनिकली विश्वासार्हपणे वेगळे करतात.

पल्स ट्रान्सफॉर्मर

हा ट्रान्सफॉर्मर करंट (व्होल्टेज) च्या पल्स फॉर्ममध्ये रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केला आहे. लहान कडधान्ये, सामान्यतः आयताकृती, त्याच्या प्राथमिक वळणावर लागू केल्याने ट्रान्सफॉर्मर क्षणिक परिस्थितीत व्यावहारिकरित्या कार्य करते.

अशा ट्रान्सफॉर्मर्सचा वापर पल्स व्होल्टेज कन्व्हर्टर आणि इतर पल्स उपकरणांमध्ये तसेच ट्रान्सफॉर्मरमध्ये फरक करण्यासाठी केला जातो.

पल्स ट्रान्सफॉर्मरचा वापर 50-60 हर्ट्झच्या वारंवारतेवर कार्यरत असलेल्या नेटवर्क ट्रान्सफॉर्मरच्या तुलनेत रूपांतरण वारंवारता (दहापट आणि शेकडो किलोहर्ट्झ) वाढल्यामुळे ज्या उपकरणांमध्ये ते वापरले जातात त्यांचे वजन आणि किंमत कमी करण्यास अनुमती देते. आयताकृती कडधान्ये, ज्यांचा उदय वेळ नाडीच्या कालावधीपेक्षा खूपच कमी असतो, सामान्यतः कमी विकृतीसह बदलतात.