पर को कम करने ω 1>ω 2; यू 1>यू 2; प्रति>1 ;

पर संक्रमणकालीन ω 1 =ω 2; यू 1=यू 2; के = 1।

ट्रांसफार्मर के संचालन का विश्लेषण।

1. निष्क्रिय अंदाज़

इस मोड में, द्वितीयक वाइंडिंग खुली होती है। स्विच चालू है स्थिति 1प्राथमिक सर्किट द्वारा उपभोग की जाने वाली धारा न्यूनतम होती है और इसे नो-लोड करंट कहा जाता है। प्राथमिक वाइंडिंग के आसपास के चुंबकीय क्षेत्र को नो-लोड चुंबकीय क्षेत्र कहा जाता है। यह मोड ट्रांसफार्मर के लिए हानिरहित है।

2. लोड मोड में ट्रांसफॉर्मर का संचालन

स्विच ऑन करें स्थिति 2, जबकि निष्क्रिय मोड से ट्रांसफार्मर लोड मोड में चला जाता है। द्वितीयक वाइंडिंग से करंट प्रवाहित होता है मैं 2, जिसका चुंबकीय प्रवाह, लेनज़ के नियम के अनुसार, प्राथमिक वाइंडिंग के चुंबकीय क्षेत्र के विरुद्ध निर्देशित होता है Φ . नतीजतन, चुंबकीय प्रवाह Φ पहले क्षण में घटता है, जो ई में कमी का कारण बनता है। डी.एस. आत्म प्रेरण ई 1ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग में चूंकि लागू वोल्टेज यू 1 (मुख्य, जनरेटर) अपरिवर्तित रहता है, वोल्टेज और ई के बीच विद्युत संतुलन। डी.एस. स्व-प्रेरण टूट गया है और प्राथमिक वाइंडिंग में करंट में वृद्धि हुई है। धारा में वृद्धि से चुंबकीय प्रवाह में वृद्धि होती है, जिसके कारण ई में वृद्धि होती है। डी.एस. आत्म प्रेरण। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक लागू वोल्टेज और ई के बीच विद्युत संतुलन बहाल नहीं हो जाता। डी.एस. आत्म प्रेरण। लेकिन इस मामले में, प्राथमिक वाइंडिंग की धारा निष्क्रिय से अधिक होगी, अर्थात, लोड मोड में ट्रांसफार्मर की प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग का कुल चुंबकीय प्रवाह निष्क्रिय मोड में प्राथमिक वाइंडिंग के चुंबकीय प्रवाह के बराबर है।

तो, लोड मोड में, जब एक द्वितीयक धारा दिखाई देती है, तो प्राथमिक धारा बढ़ जाती है, द्वितीयक वाइंडिंग में एक वोल्टेज ड्रॉप बनता है और द्वितीयक वोल्टेज घट जाता है। लोड में कमी के साथ, यानी, द्वितीयक धारा में कमी के साथ, द्वितीयक वाइंडिंग का डीमैग्नेटाइजिंग प्रभाव कम हो जाता है, पहले क्षण में कोर में चुंबकीय प्रवाह बढ़ जाता है और तदनुसार ई बढ़ जाता है। डी.एस. स्व-प्रेरण ई 1। यू 1 और ई 1 के बीच विद्युत संतुलन गड़बड़ा जाता है, प्राथमिक वाइंडिंग में करंट कम हो जाता है, जबकि चुंबकीय प्रवाह और ई में कमी होती है। डी.एस. आत्म प्रेरण। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि U 1 और E 1 के बीच अस्थायी रूप से अशांत विद्युत संतुलन बहाल नहीं हो जाता, लेकिन कम वर्तमान I 1 पर।

तो, वर्तमान I 2 में कमी से वर्तमान I 1 में कमी आती है, ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग में वोल्टेज कम हो जाता है और द्वितीयक वोल्टेज बढ़ जाता है।

द्वितीयक धारा में कोई भी परिवर्तन प्राथमिक धारा में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसका उद्देश्य ट्रांसफार्मर के कोर में एक निरंतर चुंबकीय प्रवाह बनाए रखना है।

अब स्विच ऑन करें पद 4.

द्वितीयक परिपथ का प्रतिरोध व्यावहारिक रूप से शून्य के बराबर होगा। द्वितीयक परिपथ की धारा अधिकतम होगी, द्वितीयक वाइंडिंग का चुंबकीय क्षेत्र अधिकतम होगा। प्राथमिक वाइंडिंग का चुंबकीय क्षेत्र कम हो जाएगा और न्यूनतम हो जाएगा, इसलिए, प्राथमिक वाइंडिंग का आगमनात्मक प्रतिरोध भी न्यूनतम हो जाएगा। प्राथमिक सर्किट द्वारा खपत की जाने वाली धारा अधिकतम तक बढ़ जाएगी। इस मोड को शॉर्ट सर्किट मोड कहा जाता है। यह मोड ट्रांसफॉर्मर और पूरे सर्किट के लिए खतरनाक है। शॉर्ट सर्किट से बचाने के लिए, प्राथमिक या द्वितीयक सर्किट में फ़्यूज़ लगाए जाते हैं।

क्या एक ट्रांसफॉर्मर शक्ति प्राप्त कर सकता है?

प्राथमिक परिपथ में विकसित शक्ति द्वितीयक परिपथ U 2 * I 2 में U 1 * I 1 के गुणनफल के बराबर होती है। करंट में एक समान कमी के साथ, यानी कितनी बार ट्रांसफार्मर वोल्टेज को इतनी बार बढ़ाएगा कि यह सेकेंडरी सर्किट में करंट की मात्रा को कम कर देगा। स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर में, ट्रांसफॉर्मर कितनी बार वोल्टेज को कम करेगा, यह सेकेंडरी सर्किट में करंट की मात्रा को कितनी बार बढ़ाएगा।

ट्रांसफार्मर दक्षता

दक्षता% में व्यक्त की गई माध्यमिक शक्ति P 2 से प्राथमिक P 1 (उपभोग करने के लिए उपयोगी शक्ति) का अनुपात है।

उदाहरण के लिए, एक ट्रांसफार्मर की दक्षता 90% है, जिसका अर्थ है कि वर्तमान स्रोत से प्राथमिक वाइंडिंग द्वारा प्राप्त ऊर्जा का 90% द्वितीयक वाइंडिंग में चला जाता है और 10% ट्रांसफार्मर के सक्रिय प्रतिरोध पर ट्रांसफार्मर में खो जाता है। नुकसान की उपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग के भार में जारी शक्ति हमेशा प्राथमिक वाइंडिंग द्वारा खपत की गई शक्ति से कम होती है।

एक ट्रांसफॉर्मर में ऊर्जा के नुकसान में कोर लॉस और वाइंडिंग लॉस शामिल हैं। मुख्य नुकसान में चुंबकीय हिस्टैरिसीस हानि और एड़ी वर्तमान हानि शामिल है। वाइंडिंग में नुकसान करंट द्वारा वाइंडिंग के सामान्य ताप के कारण होता है।

शक्तिशाली स्थिर ट्रांसफार्मर की दक्षता 99% तक है। संचार उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले कम-शक्ति वाले ट्रांसफार्मर की दक्षता 80% के रूप में ली जाती है।

1. घुमावदार

ट्रांसफार्मर वाइंडिंग के उत्पादन के लिए, घुमावदार तारों का उपयोग किया जाता है, वे तांबे के होते हैं और उनमें इन्सुलेशन होता है।

पीई-तार तामचीनी

पीईएल तार तामचीनी वार्निश प्रतिरोधी

एनामेल्ड हाई-स्ट्रेंथ PEV-वायर

पीईएल को 90 0 तक तापमान के लिए डिज़ाइन किया गया है, संक्षेप में 105 0; PEV 105 0 तक, अल्पावधि 125 0 तक

वाइंडिंग्स एक फ्रेम (प्लास्टिक, टेक्स्टोलाइट, गेटिनाक्स, कार्डबोर्ड) पर घाव होते हैं, एक फ्रेमलेस वाइंडिंग भी होती है। घुमावदार तार का अंत निश्चित होना चाहिए। वाइंडिंग बारी-बारी से कतारों में लपेटी जाती हैं। प्रत्येक पंक्ति के बाद, इन्सुलेशन (संधारित्र या केबल पेपर की एक पट्टी) रखी जाती है ताकि कोई ब्रेकडाउन न हो। वाइंडिंग का दूसरा सिरा भी फिक्स होना चाहिए। पहली वाइंडिंग को वाइंड करने के बाद, बेहतर इंसुलेशन बिछाया जाता है, उदाहरण के लिए, वार्निश कपड़े की एक पट्टी, फिर अगली वाइंडिंग घाव होती है। वाइंडिंग एक के ऊपर एक घाव होते हैं। अक्सर, ट्रांसफार्मर के निर्माण में, प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग को खंडों में विभाजित किया जाता है। इस मामले में, प्राथमिक वाइंडिंग का चुंबकीय क्षेत्र द्वितीयक वाइंडिंग को बेहतर ढंग से कवर करता है।

2. करोड़

कोर हैं: रॉड, आर्मर और टॉरॉयडल।

कोर के उत्पादन के लिए अक्सर विभिन्न ग्रेड के ट्रांसफार्मर स्टील का उपयोग किया जाता है। कोर पतली स्टील प्लेटों से बना होता है जो एक दूसरे से अलग होती हैं। इन्सुलेशन के रूप में, ऑक्साइड (स्केल) का अक्सर उपयोग किया जाता है, जो प्लेटों की सतह पर तब बनता है जब उन्हें गर्म किया जाता है उच्च तापमान. यदि कोर एक दूसरे से पृथक प्लेटों से नहीं, बल्कि दो मुड़े हुए टुकड़ों से बना है, तो कोर को एड़ी धाराओं द्वारा गर्म किया जाएगा। व्यक्तिगत प्लेटों की एड़ी धाराएँ छोटी होती हैं और सामान्य तौर पर, कोर नगण्य रूप से गर्म होता है। ट्रांसफार्मर का कोर अच्छी तरह से संकुचित होना चाहिए ताकि यह गुनगुनाए नहीं। कंप्रेस करने का सबसे अच्छा तरीका नट्स के साथ स्टड के साथ कंप्रेस करना है। अक्सर, कोर के चारों ओर एक स्टेपल के साथ संपीड़न लगाया जाता है।

ट्रांसफॉर्मर स्टील कोर कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों में खराब रूप से चुम्बकित होते हैं। इसलिए कम पर ऑडियो फ्रीक्वेंसी Permalloy कोर का उपयोग किया जाता है। Permalloy निकल, मोलिब्डेनम, क्रोमियम, मैंगनीज, तांबा, सिलिकॉन और लोहे का मिश्र धातु है।

उच्च आवृत्ति वर्तमान सर्किट में फेराइट कोर का उपयोग किया जाता है। फेराइट एक मैग्नेटोडायइलेक्ट्रिक है, यानी चुंबकीय गुणों वाला एक ढांकता हुआ। यह राल या पॉलीस्टायरीन के साथ मिश्रित पाउडर के रूप में धातु के आक्साइड से बनाया जाता है।

दो अलग-अलग वाइंडिंग से मिलकर बनता है, जिसे प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग कहा जाता है। एक एसी इनपुट वोल्टेज प्राथमिक घुमावदार पर लागू होता है और एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यह चुंबकीय क्षेत्र द्वितीयक वाइंडिंग के साथ इंटरैक्ट करता है, इसमें एक वैकल्पिक करंट वोल्टेज (अधिक सटीक, EMF) को प्रेरित करता है। द्वितीयक वाइंडिंग में प्रेरित वोल्टेज में इनपुट वोल्टेज के समान आवृत्ति होती है, लेकिन इसका आयाम द्वितीयक और प्राथमिक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या के अनुपात से निर्धारित होता है।

यदि प्राथमिक वाइंडिंग के टर्मिनलों पर इनपुट वोल्टेज = V1
द्वितीयक टर्मिनलों पर आउटपुट वोल्टेज = V2
प्राथमिक घुमावों की संख्या = T1
द्वितीयक घुमावों की संख्या = T2

फिर

इसके अलावा, I1/ I2 = T1/ T2, जहां I1 और I2 क्रमशः प्राथमिक और द्वितीयक धाराएं हैं।

ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन का गुणांक (सीओपी)।

उपरोक्त अनुपात मानते हैं कि ट्रांसफॉर्मर 100% कुशल है, यानी बिजली की कोई कमी नहीं है। फलस्वरूप,
इनपुट पावर I1 V1 = आउटपुट पावर I2 V2।
व्यवहार में, ट्रांसफार्मर की दक्षता लगभग 96-99% होती है। ट्रांसफार्मर की दक्षता बढ़ाने के लिए, इसकी प्राथमिक और द्वितीयक कुण्डलियाँ एक ही चुंबकीय कोर पर लपेटी जाती हैं (चित्र 7.10)।

स्टेप-अप और स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर

स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर आउटपुट (सेकेंडरी वाइंडिंग में) से अधिक का उत्पादन करता है उच्च वोल्टेजइनपुट पर (प्राथमिक वाइंडिंग के लिए) लागू होने की तुलना में। इसके लिए, द्वितीयक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या को प्राथमिक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या से अधिक बनाया जाता है।
एक स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर अपने इनपुट की तुलना में अपने आउटपुट पर कम वोल्टेज पैदा करता है, क्योंकि इसकी सेकेंडरी वाइंडिंग में प्राइमरी की तुलना में कम घुमाव होते हैं।

अंजीर में दिखाया गया ट्रांसफार्मर। 7.11, सेकेंडरी वाइंडिंग सर्किट में लोड रेसिस्टर r2 है। प्रतिरोध r2 को पुनर्गणना किया जा सकता है या, जैसा कि वे कहते हैं, प्राथमिक वाइंडिंग में लाया जाता है, अर्थात प्राथमिक वाइंडिंग के किनारे से ट्रांसफार्मर r1 के प्रतिरोध के लिए। अनुपात r1/r2 को ड्रैग गुणांक कहा जाता है। इस अनुपात की गणना निम्नानुसार की जा सकती है। चूँकि r1 = V1 / I1 और r2 = V2 / I2, तब

चावल। 7.10। ट्रांसफार्मर।

चावल। 7.11। कमी कारक
प्रतिरोध

आर1/ आर2 = टी12/ टी22 = एन2।

चावल। 7.12। ऑटोट्रांसफॉर्मर।

चावल। 7.13। कई टैप के साथ ऑटोट्रांसफॉर्मर।

लेकिन V1 / V2 = T1 / T2 = n और I2 / I1 = T1 / T2 = n, इसलिए

आर1 / आर2 = एन2

उदाहरण के लिए, यदि भार प्रतिरोध r2 \u003d 100 ओम और वाइंडिंग के घुमावों की संख्या का अनुपात (परिवर्तन अनुपात) T1 / T2 \u003d n \u003d 2: 1 है, तो प्राथमिक वाइंडिंग की तरफ से ट्रांसफार्मर कर सकता है r1 \u003d 100 ओम 22 \u003d 100 4 \u003d 400 ओम के प्रतिरोध के साथ एक अवरोधक के रूप में माना जाता है।

एक ट्रांसफार्मर में इस वाइंडिंग के घुमावों के एक हिस्से से एक नल के साथ एक सिंगल वाइंडिंग हो सकती है, जैसा कि चित्र 1.3 में दिखाया गया है। 7.12। यहाँ T1 प्राथमिक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या है और T2 द्वितीयक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या है। वोल्टेज, धाराएं, प्रतिरोध और परिवर्तन अनुपात उन्हीं सूत्रों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं जो एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर पर लागू होते हैं।
अंजीर पर। 7.13 सिंगल वाइंडिंग के साथ एक और ट्रांसफॉर्मर दिखाता है, जिसमें इस वाइंडिंग से कई नल बनाए जाते हैं। वोल्टेज, धाराओं और प्रतिरोधों के लिए सभी अनुपात अभी भी परिवर्तन अनुपात (V1/Va = T1/Ta, V1/Vb = T1/Tb, आदि) द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।

अंजीर पर। 7.14 एक ट्रांसफॉर्मर को उसकी द्वितीयक वाइंडिंग के बीच से एक नल के साथ दिखाता है। आउटपुट वोल्टेज Va और Vb द्वितीयक वाइंडिंग के ऊपरी और निचले हिस्सों से लिए गए हैं।इन आउटपुट वोल्टेज में से प्रत्येक के लिए इनपुट वोल्टेज (प्राथमिक वाइंडिंग पर) का अनुपात घुमावों की संख्या के अनुपात से निर्धारित होता है, और

V1/Va = T1/Ta V1/Vb = T1/Tb

जहाँ T1, Ta और Tb क्रमशः प्राथमिक, द्वितीयक a और द्वितीयक b वाइंडिंग के घुमावों की संख्या हैं। चूँकि नल द्वितीयक वाइंडिंग के मध्य से बना है, वोल्टेज Va और Vb आयाम में बराबर हैं। यदि मध्य बिंदु ग्राउंडेड है, जैसा कि अंजीर में सर्किट में है। 7.14, तब द्वितीयक वाइंडिंग के दो हिस्सों से लिए गए आउटपुट वोल्टेज एंटीपेज़ में होते हैं।

उदाहरण

आइए अंजीर की ओर मुड़ें। 7.15। (ए) ट्रांसफार्मर के टर्मिनल बी और सी के बीच वोल्टेज की गणना करें, (बी) यदि टर्मिनल ए और बी के बीच 30 मोड़ हैं, तो ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग में कितने मोड़ हैं?
समाधान
a) VBC = VAD - VAB - VCD = 36V - 6V - 12V = 18V।
ए और बी के बीच घुमावों की संख्या
बी) वीएबी / वीएडी == ---------------
ए और डी के बीच घुमावों की संख्या

इसलिए, 6V/36V = 30/TAD, इसलिए TAD = 30 36/6 = 180 फेरे।

चावल। 7.14। द्वितीयक वाइंडिंग के मध्य बिंदु से एक नल के साथ ट्रांसफॉर्मर।

चावल। 7.15। वीएडी = 36 वी, वीएबी = बीवी,
वीसीडी = 12 वी।

चुंबकीय सर्किट

यह कहना प्रथागत है कि एक चुंबकीय सर्किट में, एक चुंबकीय प्रवाह (या चुंबकीय क्षेत्र), जिसे टेस्ला में मापा जाता है, मैग्नेटोमोटिव बल (एमएमएफ) नामक बल द्वारा बनाया जाता है। एक चुंबकीय सर्किट की तुलना आमतौर पर एक विद्युत सर्किट से की जाती है, जिसमें चुंबकीय प्रवाह की तुलना करंट और मैग्नेटोमोटिव बल की तुलना इलेक्ट्रोमोटिव बल से की जाती है। जैसे वे प्रतिरोध R के बारे में कहते हैं विद्युत सर्किट, हम चुंबकीय मूल्य के चुंबकीय प्रतिरोध एस के बारे में बात कर सकते हैं; इन शब्दों का एक ही अर्थ है। उदाहरण के लिए, एक नरम चुंबकीय सामग्री जैसे निंदनीय लोहे में कम चुंबकीय प्रतिरोध होता है, अर्थात चुंबकीय प्रवाह के लिए कम प्रतिरोध।

चुम्बकीय भेद्यता

किसी सामग्री की चुंबकीय पारगम्यता इस बात का माप है कि इसे कितनी आसानी से चुम्बकित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, निंदनीय लोहा और अन्य विद्युत चुम्बकीय सामग्री जैसे फेराइट्स में उच्च चुंबकीय पारगम्यता होती है। इन सामग्रियों का उपयोग ट्रांसफार्मर, इंडक्टर्स, रिले और फेराइट एंटेना में किया जाता है। इसके विपरीत, गैर-चुंबकीय सामग्री में बहुत कम चुंबकीय पारगम्यता होती है। सिलिकॉन स्टील जैसे चुंबकीय मिश्र धातुओं में चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में चुंबकित रहने की क्षमता होती है और इसलिए लाउडस्पीकरों (गतिशील सिर), चलती कॉइल मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मीटर आदि में स्थायी चुंबक के रूप में उपयोग किया जाता है।

परिरक्षण

एक चुंबकीय क्षेत्र में रखे एक खोखले बेलन पर विचार करें (चित्र 7.16)। यदि यह सिलेंडर कम चुंबकीय प्रतिरोध (मुलायम चुंबकीय सामग्री) वाली सामग्री से बना है, तो चुंबकीय क्षेत्र सिलेंडर की दीवारों में केंद्रित होगा, जैसा चित्र में दिखाया गया है, इसके आंतरिक क्षेत्र में गिरने के बिना।

चावल। 7.16। चुंबकीय परिरक्षण।

चावल। 7.17। एक ट्रांसफार्मर में इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण।

इसलिए, यदि कोई वस्तु इस क्षेत्र में रखी जाती है, तो वह आसपास के स्थान में चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से सुरक्षित (परिरक्षित) हो जाएगी। चुंबकीय परिरक्षण कहे जाने वाले इस परिरक्षण का उपयोग कैथोड रे ट्यूब, मूविंग कॉइल मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मीटर, डायनेमिक लाउडस्पीकर आदि को बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों से बचाने के लिए किया जाता है।
ट्रांसफॉर्मर कभी-कभी एक अन्य प्रकार के परिरक्षण का उपयोग करते हैं जिसे इलेक्ट्रोस्टैटिक या विद्युत परिरक्षण कहा जाता है। ट्रांसफार्मर की प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के बीच पतली तांबे की पन्नी की एक ढाल रखी जाती है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 7.17। जब ऐसी स्क्रीन को ग्राउंडेड किया जाता है, तो इन वाइंडिंग के बीच संभावित अंतर के कारण होने वाली वाइंडिंग के बीच कैपेसिटेंस का प्रभाव बहुत कम हो जाता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण का उपयोग समाक्षीय केबलों में भी किया जाता है और जहां कंडक्टरों की अलग-अलग क्षमता होती है और वे एक-दूसरे के करीब होते हैं।

ट्रांसफार्मर क्या होता है इस वीडियो में बताया गया है:

ट्रांसफार्मर एक स्थिर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक डिवाइस कहा जाता है जिसमें दो (या अधिक) इंडक्टिवली कपल्ड वाइंडिंग्स होते हैं और इसे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन की घटना के माध्यम से एक (प्राथमिक) अल्टरनेटिंग करंट सिस्टम को दूसरे (सेकेंडरी) अल्टरनेटिंग करंट सिस्टम में बदलने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सामान्य स्थिति में, द्वितीयक एसी प्रणाली किसी भी पैरामीटर में प्राथमिक से भिन्न हो सकती है: वोल्टेज और वर्तमान मान, चरणों की संख्या, वोल्टेज (वर्तमान) तरंग, आवृत्ति। विद्युत प्रतिष्ठानों में सबसे बड़ा अनुप्रयोग, साथ ही बिजली के ऊर्जा संचरण और वितरण प्रणालियों में, सामान्य उपयोग के बिजली ट्रांसफार्मर हैं, जिसके माध्यम से वैकल्पिक वोल्टेज और वर्तमान के मूल्यों को बदल दिया जाता है। इस मामले में, चरणों की संख्या, वोल्टेज (वर्तमान) वक्र का आकार और आवृत्ति अपरिवर्तित रहती है।

इस व्याख्यान के मुद्दों पर विचार करते समय, हम सामान्य उपयोग के लिए बिजली ट्रांसफार्मर को ध्यान में रखेंगे।

सरलतम एकल-चरण ट्रांसफार्मर के संचालन के सिद्धांत पर विचार करें। सबसे सरल सिंगल-फेज पावर ट्रांसफार्मर में फेरोमैग्नेटिक मैटेरियल (आमतौर पर शीट इलेक्ट्रिकल स्टील) से बना एक मैग्नेटिक सर्किट (कोर) होता है और मैग्नेटिक सर्किट के कोर पर स्थित दो वाइंडिंग होते हैं।

ट्रांसफॉर्मर का मैग्नेटिक कोर फेरोमैग्नेटिक मैटेरियल से क्यों बना होता है?

वाइंडिंग्स में से एक, जिसे कहा जाता है मुख्य, वोल्टेज U 1 के लिए एक वैकल्पिक चालू स्रोत से जुड़ा है। दूसरी वाइंडिंग को कहा जाता है माध्यमिकजुड़ा हुआ उपभोक्ता Zн। ट्रांसफार्मर की प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग का एक दूसरे के साथ विद्युत संबंध नहीं होता है, और एक वाइंडिंग से दूसरी वाइंडिंग में विद्युत चुम्बकीय रूप से संचारित होती है।

ट्रांसफार्मर कोर का उद्देश्य क्या है?

चुंबकीय सर्किट जिस पर ये वाइंडिंग स्थित हैं, वाइंडिंग के बीच आगमनात्मक युग्मन को बढ़ाने का कार्य करता है।

ट्रांसफार्मर की क्रिया विद्युत चुम्बकीय प्रेरण (चित्र 2) की घटना पर आधारित है।

चावल। 2. ट्रांसफार्मर का विद्युत चुम्बकीय सर्किट

ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग को वोल्टेज के साथ एक वैकल्पिक चालू नेटवर्क से जोड़ते समय यू 1 प्रत्यावर्ती धारा वाइंडिंग से प्रवाहित होगी मैं 1 , जो चुंबकीय सर्किट में एक परिवर्तनशील चुंबकीय प्रवाह बनाएगा एफ . द्वितीयक वाइंडिंग के घुमावों को भेदते हुए चुंबकीय प्रवाह इसमें प्रेरित होता है इ 2 , जिसका उपयोग लोड को पावर करने के लिए किया जा सकता है। चुंबकीय सर्किट में बंद होने पर, यह प्रवाह दोनों वाइंडिंग (प्राथमिक और द्वितीयक) के साथ जुड़ जाता है और उनमें एक EMF प्रेरित करता है:

आत्म-प्रेरण के प्राथमिक ईएमएफ में:

पारस्परिक प्रेरण के द्वितीयक EMF में:

लोड Zn को EMF की कार्रवाई के तहत ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग के टर्मिनलों से कनेक्ट करते समय इ 2 इस वाइंडिंग के सर्किट में एक करंट पैदा होता है मैं 2 , और वोल्टेज यू 2 को द्वितीयक वाइंडिंग के टर्मिनलों पर सेट किया गया है।

क्या एक ट्रांसफॉर्मर डायरेक्ट करंट पर चल सकता है?

एक ट्रांसफार्मर एक वैकल्पिक चालू उपकरण है। यदि इसकी प्राथमिक वाइंडिंग एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत से जुड़ी है, तो ट्रांसफार्मर के चुंबकीय सर्किट में चुंबकीय प्रवाह परिमाण और दिशा (dФ / dt \u003d 0) दोनों में स्थिर होगा, इसलिए, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का EMF नहीं होगा ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग्स में प्रेरित, और इसलिए, प्राथमिक सर्किट से बिजली माध्यमिक में स्थानांतरित नहीं की जाएगी।

ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग पर वोल्टेज बदलने की समस्या, उदाहरण के लिए, इसे बढ़ाने से कैसे हल होती है?

वोल्टेज बढ़ने की समस्या इस प्रकार हल हो जाती है। ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के किसी भी टर्न में समान वोल्टेज होता है, यदि प्राइमरी वाइंडिंग की तुलना में सेकेंडरी वाइंडिंग पर फेरों की संख्या बढ़ा दी जाती है, तो घुमाव श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, प्रत्येक मोड़ पर प्राप्त वोल्टेज को अभिव्यक्त किया जाएगा। इसलिए, घुमावों की संख्या में वृद्धि या कमी करके, ट्रांसफार्मर के आउटपुट पर वोल्टेज को बढ़ाना या घटाना संभव है।

चूंकि ट्रांसफार्मर की प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग एक ही चुंबकीय प्रवाह द्वारा छेदी जाती हैं एफ , भाव प्रभावी मूल्यईएमएफ के रूप में लिखा जा सकता है

कहाँ पे एफ - एसी आवृत्ति; डब्ल्यू 1 तथा डब्ल्यू 2 - प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग्स के घुमावों की संख्या।

एक समानता को दूसरे से विभाजित करने पर, हमें ट्रांसफार्मर का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर मिलता है - परिवर्तन अनुपात:

कहाँ पे क - परिवर्तन गुणांक।

यदि ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग का सर्किट खुला (निष्क्रिय) है, तो वाइंडिंग के टर्मिनलों पर वोल्टेज इसके EMF के बराबर है: यू 2 = इ 2 , और प्राथमिक वाइंडिंग के EMF द्वारा बिजली आपूर्ति वोल्टेज लगभग पूरी तरह से संतुलित है यू 1 ≈ इ 1 . इसलिए कोई ऐसा लिख ​​सकता है

ट्रांसफार्मर की उच्च दक्षता को देखते हुए यह माना जा सकता है एस 1 ≈ एस 2 , कहाँ पे एस 1 = यू 1 मैं 1 - नेटवर्क से खपत बिजली; एस 2 = यू 2 मैं 2 - लोड को दी गई शक्ति।

इस तरह, यू 1 मैं 1 ≈ यू 2 मैं 2 , कहाँ पे

द्वितीयक और प्राथमिक वाइंडिंग्स की धाराओं का अनुपात लगभग परिवर्तन अनुपात के बराबर है, इसलिए वर्तमान मैं 2 कितनी बार घटता (घटता) है, कितनी बार घटता है (बढ़ता है) यू 2 .

स्टेप-अप ट्रांसफार्मर में यू 2 > यू 1 , घटने में यू 2 < यू 1 . ट्रांसफार्मर में उत्क्रमणीयता का गुण होता है, उसी ट्रांसफार्मर को स्टेप-अप और स्टेप-डाउन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। लेकिन आमतौर पर एक ट्रांसफार्मर का एक विशिष्ट उद्देश्य होता है: या तो यह स्टेप-अप या स्टेप-डाउन होता है। उच्च वोल्टेज वाले नेटवर्क से जुड़े ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग को हाई वोल्टेज वाइंडिंग (HV) कहा जाता है; लो वोल्टेज नेटवर्क से जुड़ी वाइंडिंग - लो वोल्टेज वाइंडिंग (LV)।

विद्युत संचरण में उच्च वोल्टता का उपयोग क्यों किया जाता है ?

उत्तर सरल है - लंबी दूरी पर संचरण के दौरान तारों के ताप के नुकसान को कम करने के लिए। नुकसान वर्तमान प्रवाह की मात्रा और कंडक्टर के व्यास पर निर्भर करते हैं, न कि लागू वोल्टेज पर।

मान लीजिए कि एक बिजली संयंत्र से 100 किमी की दूरी पर स्थित एक शहर में एक लाइन के साथ 30 मेगावाट की बिजली संचारित करना आवश्यक है। इस तथ्य के कारण कि लाइन के तारों में विद्युत प्रतिरोध होता है, करंट उन्हें गर्म करता है। यह गर्मी छितरी हुई है और इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। हीटिंग पर खर्च की गई ऊर्जा नुकसान है।

घाटे को शून्य तक कम करना असंभव है। लेकिन उन्हें सीमित करने की जरूरत है। इसलिए, स्वीकार्य नुकसान सामान्यीकृत हैं, अर्थात। लाइन के तारों के क्रॉस सेक्शन की गणना करते समय और इसके वोल्टेज का चयन करते समय, यह माना जाता है कि नुकसान अधिक नहीं है, उदाहरण के लिए, लाइन पर प्रसारित उपयोगी शक्ति का 10%।

हमारे उदाहरण में, यह 0.1x30 मेगावाट = 3 मेगावाट है।

यदि परिवर्तन लागू नहीं किया जाता है, अर्थात, 220 V के वोल्टेज पर बिजली का संचार होता है, तो किसी दिए गए मान के नुकसान को कम करने के लिए, तारों के क्रॉस सेक्शन को लगभग 10 मीटर 2 तक बढ़ाना होगा। ऐसे "तार" का व्यास 3 मीटर से अधिक है, और अवधि में द्रव्यमान सैकड़ों टन है।

परिवर्तन लागू करना, अर्थात्, लाइन में वोल्टेज बढ़ाना, और फिर इसे उपभोक्ताओं के स्थान के पास कम करना, वे नुकसान को कम करने के लिए एक और तरीका उपयोग करते हैं: वे लाइन में वर्तमान को कम करते हैं।

सक्रिय शक्ति और करंट के बीच क्या संबंध है?

बिजली के संचरण में नुकसान वर्तमान ताकत के वर्ग के समानुपाती होते हैं।

दरअसल, जब वोल्टेज दोगुना हो जाता है, तो करंट आधा हो जाता है और नुकसान 4 गुना कम हो जाता है। यदि वोल्टेज को 100 गुना बढ़ा दिया जाता है, तो घाटा 100 2, यानी 10,000 गुना कम हो जाएगा।

हम इस अभिव्यक्ति को निम्नलिखित उदाहरण से स्पष्ट करते हैं। आंकड़ा ऊर्जा हस्तांतरण आरेख (चित्र 3) दिखाता है। 6.3 kV के टर्मिनल वोल्टेज वाला एक जनरेटर एक स्टेप-अप ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग से जुड़ा है। द्वितीयक वाइंडिंग के सिरों पर वोल्टेज 110 kV है।

चावल। 3. विद्युत पारेषण योजना:

1 - जनरेटर; 2 - स्टेप-अप ट्रांसफार्मर; 3 - बिजली लाइन;

4 - स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर; 5 - उपभोक्ता

इस वोल्टेज पर, ट्रांसमिशन लाइन के साथ ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है। बता दें कि ट्रांसमिटेड पावर 10,000 kW है, करंट और वोल्टेज के बीच कोई फेज शिफ्ट नहीं है।

चूँकि दोनों वाइंडिंग में शक्तियाँ समान हैं, प्राथमिक वाइंडिंग में धारा I \u003d P / U \u003d 10000 / 6.3 \u003d 1590 A के बराबर है, और द्वितीयक वाइंडिंग में 10000/110 \u003d 91 A. लाइन तारों में करंट का समान मूल्य संचरण होगा।

ट्रांसफार्मर के संचालन के सिद्धांत को निम्नलिखित शैक्षिक फिल्म द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है: "स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के संचालन का सिद्धांत", "ट्रांसफार्मर का उपयोग करके पानी गर्म करना।"

आइए निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर देकर कवर की गई सामग्री को समेकित करें।

ट्रांसफार्मर के संचालन का सिद्धांत किस पर आधारित है?...

एम्पीयर का नियम

ओम के नियम

किरचॉफ के नियम

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम

यदि ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग के घुमावों की संख्या w1=100 है, और द्वितीयक वाइंडिंग के फेरों की संख्या w2=20 है, तो परिवर्तन अनुपात निर्धारित करें।

उत्तर देने के लिए पर्याप्त डेटा नहीं है।

ट्रांसफार्मर वाइंडिंग्स में प्रेरित ईएमएफ का प्रभावी मूल्य सूत्रों द्वारा निर्धारित किया जाता है

पहले प्रश्न पर निष्कर्ष:ट्रांसफार्मर के संचालन का सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना पर आधारित है, इसलिए ट्रांसफार्मर एक वैकल्पिक चालू उपकरण है। द्वितीयक वाइंडिंग में घुमावों की संख्या को बदलकर ट्रांसफार्मर में वोल्टेज रूपांतरण किया जाता है। ट्रांसफार्मर का मुख्य उद्देश्य बिजली लाइनों के निर्माण और संचालन में पूंजी निवेश को कम करने के लिए एक वोल्टेज की बिजली को दूसरे वोल्टेज की बिजली में परिवर्तित करना है।