ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ప్రాథమికాలు

ట్రాన్స్ఫార్మర్లు సాధారణంగా, ఒక విలువ నుండి మరొకదానికి పరిమాణాలను మార్చగల పరికరాలు. ఈ ఆర్టికల్ కోసం, విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సూత్రాలను ఉపయోగించి ఫ్రీక్వెన్సీని మార్చకుండా AC వోల్టేజ్‌ను ఒక విలువ నుండి మరొక విలువకు మార్చగల స్థిరమైన విద్యుత్ భాగం అయిన వోల్టేజ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌పై మేము దృష్టి పెడతాము.

ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ గురించి మా మునుపటి వ్యాసాలలో, ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఎంత ముఖ్యమో, ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహం చరిత్రలో పేర్కొన్నాము. ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహాన్ని సాధ్యం చేసిన ప్రధాన ఎనేబుల్ ఇది. ప్రారంభంలో DC- ఆధారిత వ్యవస్థలు ఉపయోగించబడుతున్నప్పుడు, దూరం (పొడవు) పెరిగేకొద్దీ పంక్తులలో విద్యుత్ నష్టం కారణంగా వాటిని ఎక్కువ దూరం బదిలీ చేయలేము, అంటే DC విద్యుత్ కేంద్రాలను ప్రతిచోటా ఉంచవలసి ఉంది, అందువల్ల AC యొక్క ప్రధాన లక్ష్యం ట్రాన్స్మిషన్ సమస్యను పరిష్కరించడానికి మరియు ట్రాన్స్ఫార్మర్ లేకుండా, AC తో కూడా నష్టాలు ఇప్పటికీ ఉన్నందున అది సాధ్యం కాదు.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్థానంలో, ఎసి చాలా అధిక వోల్టేజ్ వద్ద ఉత్పత్తి చేసే స్టేషన్ల నుండి ప్రసారం చేయగలదు కాని తక్కువ కరెంట్, ఇది I ² R విలువ కారణంగా లైన్ (వైర్లు) లోని నష్టాలను తొలగిస్తుంది (ఇది ఒక లైన్‌లో విద్యుత్ నష్టాన్ని ఇస్తుంది). ట్రాన్స్ఫార్మర్ అప్పుడు అధిక వోల్టేజ్, తక్కువ వోల్టేజ్, అధిక ప్రస్తుత శక్తి తక్కువ ప్రస్తుత శక్తి మార్చేందుకు ఉపయోగిస్తారు ఫ్రీక్వెన్సీ మారుతున్న లేకుండా మరియు ఉత్పత్తి స్టేషన్ నుండి ప్రసారమైన అదే శక్తిని ఒక సమాజంలో చివరి పంపిణీ కోసం (P = IV).

వోల్టేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ అయిన దాని అత్యంత సరళమైన మోడల్‌ను ఉపయోగించడం మంచిది.

సింగిల్ ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్

సింగిల్ ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ వోల్టేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ల యొక్క అత్యంత సాధారణమైనది (వాడుకలో ఉన్న సంఖ్యల పరంగా). ఇది ఇంట్లో మరియు అన్నిచోట్లా మేము ఉపయోగించే “ప్లగ్ ఇన్” పరికరాలలో చాలా వరకు ఉంది.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం, నిర్మాణం మొదలైనవాటిని వివరించడానికి ఇది ఉపయోగించబడుతుంది ఎందుకంటే ఇతర ట్రాన్స్ఫార్మర్లు సింగిల్ ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క వైవిధ్యం లేదా మార్పు వంటివి. ఉదాహరణకు, కొంతమంది మూడు-దశల ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను 3 సింగిల్ ఫేజ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లతో తయారు చేసినట్లు సూచిస్తారు.

సింగిల్ ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ రెండు కాయిల్స్ / వైండింగ్ (ప్రాధమిక మరియు ద్వితీయ కాయిల్) తో రూపొందించబడింది. ఈ రెండు వైండింగ్ వాటి మధ్య విద్యుత్ కనెక్షన్ లేని విధంగా అమర్చబడి ఉంటుంది, అందువల్ల అవి సాధారణంగా ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క కోర్ అని పిలువబడే ఒక సాధారణ అయస్కాంత ఇనుము చుట్టూ గాయపడతాయి, అందువల్ల రెండు కాయిల్స్ వాటి మధ్య అయస్కాంత కనెక్షన్ మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి. విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ ద్వారా మాత్రమే శక్తి ప్రసారం అవుతుందని ఇది నిర్ధారిస్తుంది మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లను వేరుచేయడానికి ఉపయోగపడుతుంది.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క కార్యాచరణ సూత్రం:

ముందే చెప్పినట్లుగా, ట్రాన్స్ఫార్మర్ రెండు కాయిల్స్ కలిగి ఉంటుంది; ప్రాధమిక మరియు ద్వితీయ కాయిల్స్. ప్రాధమిక కాయిల్ ఎల్లప్పుడూ ట్రాన్స్ఫార్మర్కు ఇన్పుట్ను సూచిస్తుంది, అయితే సెకండరీ కాయిల్, ట్రాన్స్ఫార్మర్ నుండి అవుట్పుట్.

రెండు ప్రధాన ప్రభావాలు ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ఆపరేషన్ను నిర్వచించాయి:

మొదటి, ఉంది తీగ చుట్టూ అయస్కాంత రంగంలో అప్ వైర్ సెట్ల ద్వారా ప్రవహించే ప్రస్తుత. ఫలిత అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క పరిమాణం ఎల్లప్పుడూ వైర్ గుండా వెళుతున్న ప్రస్తుత మొత్తానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. వైర్ కాయిల్ లాంటి రూపంలోకి గాయమైతే, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క పరిమాణం పెరుగుతుంది. ప్రాధమిక కాయిల్ ద్వారా అయస్కాంతత్వం ప్రేరేపించబడే సూత్రం ఇది. ప్రాధమిక కాయిల్‌కు వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, ఇది ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క కోర్ చుట్టూ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది.

రెండవ ప్రభావం మొదటి కలుపుకుంటే ఇది నిజానికి ఆధారంగా ట్రాన్స్ఫార్మర్ను కార్యాచరణ సూత్రం వివరిస్తుంది, ఆ ఒక కండక్టర్ అయస్కాంతం యొక్క ఒక ముక్క మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం మార్పుల చుట్టూ గాయాల ఉంటే, అయస్కాంత క్షేత్రంలో మార్పు ప్రస్తుత ప్రేరేపిస్తుంది ఉంటుంది కండక్టర్, దీని పరిమాణం కండక్టర్ కాయిల్ యొక్క మలుపుల సంఖ్య ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ద్వితీయ కాయిల్ శక్తివంతం అయ్యే సూత్రం ఇది.

ప్రాధమిక కాయిల్‌కు వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, ఇది కోర్ చుట్టూ ఒక అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇది బలం అనువర్తిత ప్రవాహంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సృష్టించిన అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వితీయ కాయిల్‌లో ఒక ప్రవాహాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది, ఇది అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క పరిమాణం మరియు ద్వితీయ కాయిల్ యొక్క మలుపుల సంఖ్య.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ఈ కార్యాచరణ సూత్రం ఎసిని ఎందుకు కనుగొనవలసి వచ్చిందో కూడా వివరిస్తుంది ఎందుకంటే అనువర్తిత వోల్టేజ్ లేదా కరెంట్‌లో ప్రత్యామ్నాయం ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ పని చేస్తుంది, అప్పుడు మాత్రమే విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ సూత్రాలు పనిచేస్తాయి. అందువల్ల ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను అప్పుడు DC కోసం ఉపయోగించలేము.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ నిర్మాణం

సాధారణంగా, ఒక ట్రాన్స్ఫార్మర్ రెండు భాగాలతో రూపొందించబడింది; రెండు ప్రేరక కాయిల్స్ మరియు లామినేటెడ్ స్టీల్ కోర్. కాయిల్స్ ఒకదానికొకటి ఇన్సులేట్ చేయబడతాయి మరియు కోర్తో సంబంధాన్ని నివారించడానికి కూడా ఇన్సులేట్ చేయబడతాయి.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ నిర్మాణం కాయిల్ మరియు కోర్ నిర్మాణం కింద పరిశీలించబడుతుంది.

ట్రాన్స్ఫార్మర్స్ కోర్

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ప్రధాన భాగం ఎల్లప్పుడూ ఉక్కు యొక్క లామినేటెడ్ షీట్లను కలిసి పేర్చడం ద్వారా నిర్మించబడుతుంది, వాటి మధ్య కనీస గాలి-అంతరం ఉందని నిర్ధారిస్తుంది. ఇటీవలి కాలంలో ట్రాన్స్ఫార్మర్స్ కోర్ ఎల్లప్పుడూ ఎడ్డీ కరెంట్ కారణంగా నష్టాలను తగ్గించడానికి ఇనుప కోర్లకు బదులుగా లామినేటెడ్ స్టీల్ కోర్తో తయారవుతుంది.

ఎంచుకోవడానికి లామినేటెడ్ స్టీల్ షీట్ల యొక్క మూడు ప్రధాన ఆకారాలు ఉన్నాయి, అవి E, I మరియు L.

కోర్ ఏర్పడటానికి లామినేషన్‌ను కలిసి పేర్చినప్పుడు, అవి ఎల్లప్పుడూ ఉమ్మడి వైపులా ప్రత్యామ్నాయంగా ఉండే విధంగా పేర్చబడతాయి. ఉదాహరణకు, మొదటి అసెంబ్లీ సమయంలో షీట్లను ముందు ముఖంగా సమీకరించారు, దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా అవి తదుపరి అసెంబ్లీకి తిరిగి ఎదురుగా ఉంటాయి. కీళ్ల వద్ద అధిక అయిష్టతను నివారించడానికి ఇది జరుగుతుంది.

కాయిల్

ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను నిర్మిస్తున్నప్పుడు, ప్రాధమిక లేదా ద్వితీయ కాయిల్‌లో ఉండే మలుపుల సంఖ్యను ఇది నిర్ణయిస్తుంది కాబట్టి ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ రకాన్ని స్టెప్ అప్ లేదా స్టెప్ గా పేర్కొనడం చాలా ముఖ్యం.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ల రకాలు:

ప్రధానంగా మూడు రకాల వోల్టేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు ఉన్నాయి;

1. ట్రాన్స్ఫార్మర్స్ స్టెప్ డౌన్

2. స్టెప్ అప్ ట్రాన్స్ఫార్మర్స్

3. ఐసోలేషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్స్

దశల డౌన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు ట్రాన్స్ఫార్మర్స్ ఉన్నాయి వోల్టేజ్ తగ్గించుకుంటామని విలువ ఇస్తుంది ఇది కోసం అయితే, ద్వితీయ కాయిల్ వద్ద ప్రాథమిక కాయిల్ దరఖాస్తు ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఒక అడుగు, ట్రాన్స్ఫార్మర్ వోల్టేజ్ యొక్క పెరిగిన విలువ ద్వితీయ వద్ద, ప్రాధమిక కాయిల్ దరఖాస్తు ఇస్తుంది కాయిల్.

ఐసోలేషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు ట్రాన్స్ఫార్మర్లు, ఇది సెకండరీ వద్ద ప్రాధమికానికి వర్తించే అదే వోల్టేజ్ను ఇస్తుంది మరియు ప్రాథమికంగా ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్లను వేరుచేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

పై వివరణ నుండి, అవసరమైన ఉత్పత్తిని ఇవ్వడానికి ప్రతి ప్రాధమిక మరియు ద్వితీయ కాయిల్స్‌లో మలుపుల సంఖ్యను రూపొందించడం ద్వారా మాత్రమే ఒక నిర్దిష్ట రకం ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ను సృష్టించడం సాధ్యమవుతుంది, తద్వారా ఇది మలుపుల నిష్పత్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. వివిధ రకాలైన ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ల గురించి మరింత తెలుసుకోవడానికి మీరు లింక్డ్ ట్యుటోరియల్ ద్వారా చదువుకోవచ్చు.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ నిష్పత్తి మరియు EMF సమీకరణాన్ని మారుస్తుంది:

ట్రాన్స్ఫార్మర్ మలుపుల నిష్పత్తి (n) సమీకరణం ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది;

n = Np / Ns = Vp / Vs

ఇక్కడ n = మలుపుల నిష్పత్తి

Np = ప్రాధమిక కాయిల్‌లోని మలుపుల సంఖ్య

Ns = ద్వితీయ కాయిల్‌లోని మలుపుల సంఖ్య

Vp = వోల్టేజ్ ప్రాధమికానికి వర్తించబడుతుంది

Vs = ద్వితీయ వద్ద వోల్టేజ్

పైన వివరించిన ఈ సంబంధం సమీకరణంలోని ప్రతి పారామితులను లెక్కించడానికి ఉపయోగపడుతుంది.

పై సూత్రాన్ని ట్రాన్స్ఫార్మర్స్ వోల్టేజ్ చర్య అంటారు.

పరివర్తన తర్వాత శక్తి అలాగే ఉంటుంది అని మేము చెప్పాము కాబట్టి;

పైన ఉన్న ఈ సూత్రాన్ని ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ప్రస్తుత చర్యగా సూచిస్తారు. ట్రాన్స్ఫార్మర్ వోల్టేజ్ను మార్చడమే కాక, కరెంట్ ను కూడా మారుస్తుంది.

EMF సమీకరణం:

ప్రాధమిక లేదా ద్వితీయ కాయిల్ యొక్క కాయిల్ యొక్క మలుపుల సంఖ్య అది ప్రేరేపించే కరెంట్ మొత్తాన్ని నిర్ణయిస్తుంది లేదా దాని ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది. ప్రాధమికానికి వర్తించే విద్యుత్తు తగ్గినప్పుడు, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలం తగ్గుతుంది మరియు ద్వితీయ వైండింగ్‌లో ప్రేరేపించబడిన విద్యుత్తుకు సమానం.

E = N (dΦ / dt)

ద్వితీయ వైండింగ్‌లో ప్రేరేపించబడిన వోల్టేజ్ మొత్తం సమీకరణం ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది:

N అనేది ద్వితీయ వైండింగ్‌లోని మలుపుల సంఖ్య.

ఫ్లక్స్ సైనూసోయిడ్ గా మారుతుండగా, మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ Φ = Φ _{మాక్స్} సిన్వాట్

ఈ విధంగా

E = N * w * Φmax * cos (wt) Emax = NwΦmax

ప్రేరేపిత Emf యొక్క మూల సగటు చదరపు విలువ emf యొక్క గరిష్ట విలువను √2 ద్వారా విభజించడం ద్వారా సంపాదించబడుతుంది

ఈ సమీకరణాన్ని ట్రాన్స్ఫార్మర్స్ EMF సమీకరణం అంటారు.

ఎక్కడ: కాయిల్ వైండింగ్‌లో మలుపుల సంఖ్య N

f అనేది హెర్ట్జ్‌లోని ఫ్లక్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ

Φ అనేది వెబర్‌లోని అయస్కాంత ప్రవాహ సాంద్రత

ఈ అన్ని విలువలు నిర్ణయించబడి, ట్రాన్స్ఫార్మర్ను నిర్మించవచ్చు.

విద్యుత్ శక్తి

ఇంతకుముందు వివరించినట్లుగా, ఉత్పాదక స్టేషన్లలో ఉత్పత్తి చేయబడిన విద్యుత్ శక్తి యొక్క విలువ తక్కువ లేదా నష్టం లేకుండా తుది వినియోగదారులకు పంపిణీ చేయబడుతుందని నిర్ధారించడానికి ట్రాన్స్ఫార్మర్లు సృష్టించబడ్డాయి, అందువల్ల ఆదర్శవంతమైన ట్రాన్స్ఫార్మర్లో, అవుట్పుట్ (సెకండరీ వైండింగ్) వద్ద ఉన్న శక్తి ఎల్లప్పుడూ సమానంగా ఉంటుంది ఇన్పుట్ శక్తి. ట్రాన్స్ఫార్మర్లను స్థిరమైన వాటేజ్ పరికరాలుగా సూచిస్తారు, అవి వోల్టేజ్ మరియు ప్రస్తుత విలువలను మార్చవచ్చు, ఇది ఎల్లప్పుడూ ఇన్పుట్ వద్ద అదే శక్తి అవుట్పుట్ వద్ద లభించే విధంగా జరుగుతుంది.

ఈ విధంగా

ప _s = P _p

ఇక్కడ Ps అనేది ద్వితీయ శక్తి మరియు Pp అనేది ప్రాధమిక వద్ద ఉన్న శక్తి.

P = IvcosΦ నుండి I _s V _s cosΦ _s = I _p V _p cosΦ _p

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క సామర్థ్యం

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క సామర్థ్యం సమీకరణం ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది;

సమర్థత = (అవుట్పుట్ శక్తి / ఇన్పుట్ శక్తి) * 100%

ఆదర్శ ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క శక్తి అవుట్పుట్ పవర్ ఇన్పుట్ వలె ఉండాలి, చాలా ట్రాన్స్ఫార్మర్లు ఆదర్శ ట్రాన్స్ఫార్మర్కు దూరంగా ఉంటాయి మరియు అనేక కారణాల వల్ల అనుభవ నష్టాలను కలిగిస్తాయి.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ ద్వారా అనుభవించగల కొన్ని నష్టాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి;

1. రాగి నష్టాలు

2. హిస్టెరిసిస్ నష్టాలు

3. ఎడ్డీ ప్రస్తుత నష్టాలు

1. రాగి నష్టాలు

ఈ నష్టాలను కొన్నిసార్లు వైండింగ్ నష్టాలు లేదా I ² R నష్టాలు అంటారు. ఈ నష్టాలు కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత కారణంగా దాని గుండా విద్యుత్తును దాటినప్పుడు మూసివేసేందుకు ఉపయోగించే కండక్టర్ వెదజల్లుతున్న శక్తితో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఈ నష్టం యొక్క విలువను సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు;

పి = I ² ఆర్

2. హిస్టెరిసిస్ నష్టాలు

ఇది ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క కోర్ కోసం ఉపయోగించే పదార్థాల అయిష్టతకు సంబంధించిన నష్టం. ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ దాని దిశను తిప్పికొట్టడంతో, ఇది భౌతిక మార్పులకు లోనవుతున్నందున, కోర్ కోసం ఉపయోగించే పదార్థం యొక్క అంతర్గత నిర్మాణంపై ఇది ప్రభావం చూపుతుంది, ఇది శక్తిలో కొంత భాగాన్ని కూడా ఉపయోగిస్తుంది

3. ఎడ్డీ కరెంట్ నష్టాలు

లామినేటెడ్ సన్నని పలకలను ఉక్కు వాడటం ద్వారా ఇది సాధారణంగా జయించిన నష్టం. కోర్ కూడా ఒక కండక్టర్ మరియు ద్వితీయ కాయిల్‌లో ఒక emf ని ప్రేరేపిస్తుంది అనే వాస్తవం నుండి ఎడ్డీ కరెంట్ నష్టం తలెత్తుతుంది. ఫారడేస్ చట్టం ప్రకారం కోర్లో ప్రేరేపించబడిన ప్రవాహాలు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వ్యతిరేకిస్తాయి మరియు శక్తి వెదజల్లడానికి దారితీస్తుంది.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క సామర్థ్య గణనలలో ఈ నష్టాల ప్రభావాన్ని కారకం చేయడం, మనకు ఉంది;

సమర్థత = (ఇన్పుట్ శక్తి - నష్టాలు / ఇన్పుట్ శక్తి) * 100% అన్ని పారామితులు శక్తి యూనిట్లలో వ్యక్తీకరించబడతాయి.