పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ అంటే ఏమిటి మరియు ఇది ఎలా పనిచేస్తుంది?

మా మునుపటి కొన్ని వ్యాసాలలో మేము ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క ప్రాథమికాలు మరియు దాని విభిన్న రకాలను గురించి చర్చించాము. ముఖ్యమైన మరియు సాధారణంగా ఉపయోగించే ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఒకటి పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్. ఎలక్ట్రికల్ పవర్ జనరేటింగ్ స్టేషన్ మరియు డిస్ట్రిబ్యూషన్ స్టేషన్ (లేదా సబ్‌స్టేషన్) వద్ద వోల్టేజ్‌ను పెంచడానికి మరియు అడుగు పెట్టడానికి ఇది చాలా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

ఉదాహరణకు, పైన చూపిన బ్లాక్ రేఖాచిత్రాన్ని పరిగణించండి. ఉత్పాదక కేంద్రానికి దూరంగా ఉన్న వినియోగదారునికి విద్యుత్ శక్తిని పంపిణీ చేసేటప్పుడు ఇక్కడ విద్యుత్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ రెండుసార్లు ఉపయోగించబడుతుంది.

• విండ్ జెనరేటర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వోల్టేజ్ను స్టెప్-అప్ చేయడానికి మొదటిసారి విద్యుత్ ఉత్పత్తి స్టేషన్ వద్ద ఉంది.
• రెండవది ప్రసార రేఖ చివరిలో అందుకున్న వోల్టేజ్‌ను స్టెప్-డౌన్ చేయడానికి పంపిణీ స్టేషన్ (లేదా సబ్‌స్టేషన్) వద్ద ఉంది.

ట్రాన్స్మిషన్ లైన్స్లో విద్యుత్ నష్టం

విద్యుత్ శక్తి వ్యవస్థలలో పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ వాడటానికి చాలా కారణాలు ఉన్నాయి. పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ను ఉపయోగించటానికి చాలా ముఖ్యమైన మరియు సరళమైన కారణం ఎలక్ట్రిక్ పవర్ ట్రాన్స్మిషన్ సమయంలో విద్యుత్ నష్టాలను తగ్గించడం.

పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ను ఉపయోగించడం ద్వారా శక్తిని ఎలా తగ్గిస్తుందో ఇప్పుడు చూద్దాం:

మొదట, విద్యుత్ నష్టం P = I * I * R యొక్క సమీకరణం.

ఇక్కడ నేను కండక్టర్ ద్వారా కరెంట్ మరియు కండక్టర్ యొక్క R = రెసిస్టెన్స్.

కాబట్టి, విద్యుత్ నష్టం కండక్టర్ లేదా ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ ద్వారా ప్రవహించే ప్రస్తుత చతురస్రానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాబట్టి కండక్టర్ ద్వారా వెళ్ళే విద్యుత్తు పరిమాణాన్ని తగ్గించండి విద్యుత్ నష్టాలు.

ఈ సిద్ధాంతాన్ని మనం ఎలా సద్వినియోగం చేసుకుంటాం అనేది క్రింద వివరించబడింది:

• ప్రారంభ వోల్టేజ్ = 100 వి చెప్పండి మరియు లోడ్ డ్రా = 5A & పవర్ డెలివరీ = 500 వాట్. అప్పుడు ఇక్కడ ప్రసార మార్గాలు మూలం నుండి లోడ్ వరకు 5A మాగ్నిట్యూడ్ ప్రవాహాన్ని కలిగి ఉండాలి. మేము ప్రారంభ దశలో వోల్టేజ్‌ను 1000 వికి స్టెప్-అప్ చేస్తే, ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు 500 వాట్ యొక్క అదే శక్తిని అందించడానికి 0.5A ను మాత్రమే కలిగి ఉండాలి.
• కాబట్టి, మేము ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఉపయోగించి ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ ప్రారంభంలో వోల్టేజ్ను స్టెప్-అప్ చేస్తాము మరియు ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ చివరిలో వోల్టేజ్ను స్టెప్-డౌన్ చేయడానికి మరొక పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ను ఉపయోగిస్తాము.
• ఈ సెటప్‌తో, 100 + కిలోమీటర్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ ద్వారా ప్రస్తుత ప్రవాహం యొక్క పరిమాణం గణనీయంగా తగ్గుతుంది, తద్వారా ప్రసార సమయంలో విద్యుత్ నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.

పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ మరియు డిస్ట్రిబ్యూషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ మధ్య వ్యత్యాసం

• పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ సాధారణంగా పూర్తి లోడ్తో నిర్వహించబడుతుంది ఎందుకంటే ఇది 100% లోడ్ వద్ద అధిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. మరోవైపు, లోడ్ 50% మరియు 70% మధ్య ఉన్నప్పుడు పంపిణీ ట్రాన్స్ఫార్మర్ అధిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. కాబట్టి, డిస్ట్రిబ్యూషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు 100% లోడ్ వద్ద నిరంతరం నడపడానికి తగినవి కావు.
• పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టెప్-అప్ మరియు స్టెప్-డౌన్ సమయంలో అధిక వోల్టేజ్లకు దారితీస్తుంది కాబట్టి, పంపిణీ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు మరియు ఇన్స్ట్రుమెంట్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లతో పోల్చినప్పుడు వైండింగ్స్ అధిక ఇన్సులేషన్ కలిగి ఉంటాయి.
• వారు అధిక-స్థాయి ఇన్సులేషన్‌ను ఉపయోగిస్తున్నందున, అవి చాలా పెద్ద పరిమాణంలో ఉంటాయి మరియు చాలా భారీగా ఉంటాయి.
• పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు సాధారణంగా ఇళ్లకు నేరుగా అనుసంధానించబడనందున, అవి తక్కువ లోడ్ హెచ్చుతగ్గులను అనుభవిస్తాయి, మరోవైపు పంపిణీ ట్రాన్స్ఫార్మర్లు భారీ లోడ్ హెచ్చుతగ్గులను అనుభవిస్తాయి.
• ఇవి రోజుకు 24 గంటలు పూర్తిగా లోడ్ అవుతాయి, కాబట్టి రాగి మరియు ఇనుము నష్టాలు రోజంతా జరుగుతాయి మరియు అవి మొత్తం సమయం అదే విధంగా ఉంటాయి.
• పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్లో ఫ్లక్స్ సాంద్రత పంపిణీ ట్రాన్స్ఫార్మర్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ వర్కింగ్ ప్రిన్సిపల్

పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ 'ఫెరడే యొక్క విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ చట్టం' సూత్రంపై పనిచేస్తుంది. ఇది విద్యుదయస్కాంతత్వం యొక్క ప్రాథమిక చట్టం, ఇది ప్రేరకాలు, మోటార్లు, జనరేటర్లు మరియు విద్యుత్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ల పని సూత్రాన్ని వివరిస్తుంది.

చట్టం ప్రకారం ' క్లోజ్డ్-లూప్ లేదా షార్ట్డ్ కండక్టర్ వేర్వేరు అయస్కాంత క్షేత్రానికి తీసుకువచ్చినప్పుడు, ప్రస్తుత ప్రవాహం ఆ క్లోజ్డ్-లూప్‌లో ఉత్పత్తి అవుతుంది' .

చట్టాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, దానిని మరింత వివరంగా చర్చిద్దాం. మొదట, క్రింద ఉన్న దృష్టాంతాన్ని పరిశీలిద్దాం.

శాశ్వత అయస్కాంతాన్ని పరిగణించండి మరియు మొదట ఒక కండక్టర్ ఒకదానికొకటి దగ్గరకు తీసుకురాబడుతుంది.

• అప్పుడు కండక్టర్ చిత్రంలో చూపిన విధంగా వైర్ ఉపయోగించి రెండు చివర్లలో షార్ట్ సర్క్యూట్ చేయబడుతుంది.
• ఈ సందర్భంలో, కండక్టర్ లేదా లూప్‌లో ప్రస్తుత ప్రవాహం ఉండదు ఎందుకంటే లూప్‌ను కత్తిరించే అయస్కాంత క్షేత్రం స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు చట్టంలో చెప్పినట్లుగా, మారుతున్న లేదా మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం మాత్రమే లూప్‌లో విద్యుత్తును బలవంతం చేస్తుంది.
• కాబట్టి స్థిర అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క మొదటి సందర్భంలో, కండక్టర్ లూప్‌లో సున్నా ప్రవాహం ఉంటుంది.

అప్పుడు లూప్‌ను కత్తిరించే అయస్కాంత క్షేత్రం మారుతూ ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో భిన్నమైన అయస్కాంత క్షేత్రం ఉన్నందున, ఫెరడే యొక్క చట్టాలు ఆడటానికి వస్తాయి మరియు తద్వారా కండక్టర్ లూప్‌లో ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని చూడవచ్చు.

మీరు చిత్రంలో చూడగలిగినట్లుగా, అయస్కాంతం ముందుకు వెనుకకు కదిలిన తరువాత కండక్టర్ మరియు క్లోజ్డ్-లూప్ ద్వారా ప్రవహించే ప్రస్తుత 'నేను' ను చూస్తాము.

దిగువ వంటి ఇతర అయస్కాంత క్షేత్ర వనరులతో భర్తీ చేయడానికి.

• ఇప్పుడు మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రత్యామ్నాయ వోల్టేజ్ మూలం మరియు కండక్టర్ ఉపయోగించబడతాయి.
• కండక్టర్ లూప్ అయస్కాంత క్షేత్ర పరిధికి తీసుకువచ్చిన తరువాత, అప్పుడు మేము కండక్టర్ అంతటా ఉత్పత్తి చేయబడిన EMF ని చూడవచ్చు. ఈ ప్రేరేపిత EMF కారణంగా, మనకు ప్రస్తుత ప్రవాహం 'I' ఉంటుంది.
• ప్రేరిత వోల్టేజ్ యొక్క పరిమాణం రెండవ లూప్ అనుభవించిన క్షేత్ర బలానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, కాబట్టి అయస్కాంత క్షేత్ర బలం ఎక్కువ, క్లోజ్డ్-లూప్‌లో ప్రస్తుత ప్రవాహం ఎక్కువ.

ఫెరడే యొక్క చట్టాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఏర్పాటు చేసిన ఒకే కండక్టర్‌ను ఉపయోగించడం సాధ్యమే అయినప్పటికీ. కానీ రెండు వైపులా కాయిల్ ఉపయోగించి మెరుగైన ఆచరణాత్మక పనితీరు కోసం ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.

ఇక్కడ, ప్రత్యామ్నాయ కరెంట్ ప్రాధమిక కాయిల్ 1 గుండా ప్రవహిస్తుంది, ఇది కండక్టర్ కాయిల్స్ చుట్టూ విభిన్న అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కాయిల్ 1 చేత ఉత్పత్తి చేయబడిన అయస్కాంత క్షేత్ర పరిధిలో కాయిల్ 2 ప్రవేశించినప్పుడు, ఫెరడే యొక్క విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం కారణంగా కాయిల్ 2 అంతటా EMF వోల్టేజ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. కాయిల్ 2 లోని వోల్టేజ్ కారణంగా ప్రస్తుత 'I' ద్వితీయ క్లోజ్డ్ సర్క్యూట్ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది.

రెండు కాయిల్స్ గాలిలో నిలిపివేయబడిందని ఇప్పుడు మీరు గుర్తుంచుకోవాలి కాబట్టి అయస్కాంత క్షేత్రం ఉపయోగించే ప్రసరణ మాధ్యమం గాలి. అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రసరణ విషయంలో లోహాలతో పోలిస్తే గాలికి అధిక నిరోధకత ఉంటుంది, కాబట్టి విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రానికి మాధ్యమంగా పనిచేయడానికి మనం ఒక లోహం లేదా ఫెర్రైట్ కోర్ని ఉపయోగిస్తే, అప్పుడు మనం విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణను మరింత పూర్తిగా అనుభవించవచ్చు.

కాబట్టి ఇప్పుడు మరింత అవగాహన కోసం గాలి మాధ్యమాన్ని ఇనుప మాధ్యమంతో భర్తీ చేద్దాం.

చిత్రంలో చూపినట్లుగా, ఒక కాయిల్ నుండి మరొక కాయిల్‌కు విద్యుత్ ప్రసారం సమయంలో అయస్కాంత ప్రవాహ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మేము ఇనుము లేదా ఫెర్రైట్ కోర్ని ఉపయోగించవచ్చు. ఈ సమయంలో వాతావరణంలోకి లీక్ అయస్కాంత ప్రవాహం మనం గాలి మాధ్యమాన్ని ఒక కోర్గా ఉపయోగించిన సమయం కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. అయస్కాంత క్షేత్రానికి చాలా మంచి కండక్టర్.

కాయిల్ 1 ద్వారా ఫీల్డ్ ఉత్పత్తి అయిన తర్వాత అది కాయిల్ 2 కి చేరే ఐరన్ కోర్ ద్వారా ప్రవహిస్తుంది మరియు ఫారడే లా కాయిల్ 2 ఒక EMF ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కాయిల్ 2 అంతటా అనుసంధానించబడిన గాల్వనోమీటర్ ద్వారా చదవబడుతుంది.

ఇప్పుడు మీరు జాగ్రత్తగా గమనిస్తే ఈ సెటప్ సింగిల్-ఫేజ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ మాదిరిగానే కనిపిస్తుంది. అవును, ప్రస్తుతం ఉన్న ప్రతి ట్రాన్స్ఫార్మర్ అదే సూత్రంపై పనిచేస్తుంది.

ఇప్పుడు మూడు-దశల ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క సరళీకృత నిర్మాణాన్ని పరిశీలిద్దాం.

మూడు దశల ట్రాన్స్ఫార్మర్

• ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క అస్థిపంజరం మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ మోయడానికి ఉపయోగించే లామినేటెడ్ మెటల్ షీట్లను ఉంచడం ద్వారా రూపొందించబడింది. రేఖాచిత్రంలో, అస్థిపంజరం బూడిద రంగులో ఉన్నట్లు మీరు చూడవచ్చు. అస్థిపంజరం మూడు స్తంభాలను కలిగి ఉంది, దానిపై మూడు దశల మూసివేతలు గాయపడతాయి.
• తక్కువ వోల్టేజ్ వైండింగ్ మొదట గాయమవుతుంది మరియు కోర్కు దగ్గరగా ఉంటుంది, అయితే తక్కువ వోల్టేజ్ వైండింగ్ పైన అధిక వోల్టేజ్ వైండింగ్ గాయమవుతుంది. గుర్తుంచుకోండి, రెండు వైండింగ్‌లు ఇన్సులేషన్ పొరతో వేరు చేయబడతాయి.
• ఇక్కడ ప్రతి కాలమ్ ఒక దశను సూచిస్తుంది, కాబట్టి మూడు నిలువు వరుసల కోసం, మనకు మూడు-దశల వైండింగ్ ఉంటుంది.
• అస్థిపంజరం మరియు వైండింగ్ యొక్క ఈ మొత్తం సెటప్ మంచి ఉష్ణ వాహకత మరియు ఒంటరితనం కోసం పారిశ్రామిక నూనెతో నిండిన మూసివున్న ట్యాంక్‌లో మునిగిపోతుంది.
• మూసివేసే తరువాత, మొత్తం ఆరు కాయిల్స్ యొక్క ఎండ్ టెర్మినల్స్ ఒక హెచ్వి ఇన్సులేటర్ ద్వారా సీలు చేసిన ట్యాంక్ నుండి బయటకు తీసుకురాబడ్డాయి.
• స్పార్క్ జంప్‌లను నివారించడానికి టెర్మినల్స్ ఒకదానికొకటి దూరంలో చాలా దూరంలో ఉంటాయి.

పవర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ యొక్క లక్షణాలు

రేట్ చేసిన శక్తి	200 MVA వరకు 3 MVA
ప్రాథమిక వోల్టేజీలు సాధారణంగా	11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 కెవి
ద్వితీయ వోల్టేజీలు సాధారణంగా	3.3, 6.6, 11, 33, 66, 132 కెవి లేదా కస్టమ్ స్పెసిఫికేషన్
దశలు	ఒకే లేదా మూడు-దశల ట్రాన్స్ఫార్మర్లు
రేట్ ఫ్రీక్వెన్సీ	50 లేదా 60 హెర్ట్జ్
నొక్కడం	ఆన్-లోడ్ లేదా ఆఫ్-లోడ్ ట్యాప్ చేంజర్స్
ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల	60/65 సి లేదా కస్టమ్ స్పెసిఫికేషన్
శీతలీకరణ రకం	ONAN (ఆయిల్ నేచురల్ ఎయిర్ నేచురల్) లేదా KNAN (గరిష్టంగా 33kV) వంటి ఇతర రకాల శీతలీకరణ
రేడియేటర్లు	ట్యాంక్-మౌంటెడ్ శీతలీకరణ రేడియేటర్ ప్యానెల్లు
వెక్టర్ సమూహాలు	IEC 60076 ప్రకారం Dyn11 లేదా ఏదైనా ఇతర వెక్టర్ సమూహం
వోల్టేజ్ నియంత్రణ	ఆన్-లోడ్ ట్యాప్ ఛేంజర్ ద్వారా (AVR రిలే ప్రమాణంగా)
HV & LV టెర్మినల్స్	ఎయిర్ కేబుల్ బాక్స్ రకం (33 కెవి గరిష్టంగా) లేదా ఓపెన్ బుషింగ్లు
సంస్థాపనలు	ఇండోర్ లేదా అవుట్డోర్
ధ్వని స్థాయి	ENATS 35 లేదా NEMA TR1 ప్రకారం

విద్యుత్ బదిలీ యొక్క అనువర్తనాలు

• విద్యుత్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ ప్రధానంగా విద్యుత్ విద్యుత్ ఉత్పత్తిలో మరియు పంపిణీ స్టేషన్లలో ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఐసోలేషన్ ట్రాన్స్ఫార్మర్స్, ఎర్తింగ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్స్, ఆరు పల్స్ మరియు పన్నెండు పల్స్ రెక్టిఫైయర్ ట్రాన్స్ఫార్మర్స్, సోలార్ పివి ఫార్మ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్స్, విండ్ ఫామ్ ట్రాన్స్ఫార్మర్స్ మరియు కోర్న్డార్ఫర్ ఆటోట్రాన్స్ఫార్మర్ స్టార్టర్లలో కూడా ఇది ఉపయోగించబడుతుంది.
• విద్యుత్ శక్తి ప్రసార సమయంలో విద్యుత్ నష్టాలను తగ్గించడానికి ఇది ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది అధిక వోల్టేజ్ స్టెప్-అప్ మరియు హై వోల్టేజ్ స్టెప్-డౌన్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
• సుదూర వినియోగదారుల కేసులలో ఇది ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.
• మరియు పూర్తి సామర్థ్యం 24x7 వద్ద లోడ్ నడుస్తున్న సందర్భాల్లో ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.