ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫಾರ್ಮರ್ಗಳ ಶಕ್ತಿ ನಷ್ಟ

ट्रांसफॉर्मर में नुकसान

चूंकि इलेक्ट्रिकल ट्रांसफॉर्मर एक स्थिर यंत्र है, ट्रांसफॉर्मर में यांत्रिक नुकसान आमतौर पर देखा नहीं जाता। हम आमतौर पर ट्रांसफॉर्मर में केवल विद्युत नुकसान को ही विचार करते हैं।

किसी भी मशीन में नुकसान आमतौर पर इनपुट शक्ति और आउटपुट शक्ति के बीच का अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है। जब ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक भाग को इनपुट शक्ति दी जाती है, तो उसका कुछ हिस्सा ट्रांसफॉर्मर के कोर नुकसान, जैसे ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान और ट्रांसफॉर्मर कोर में ईडी करंट नुकसान को संतुलित करने के लिए उपयोग किया जाता है और इनपुट शक्ति का कुछ हिस्सा I2R नुकसान के रूप में खो जाता है और प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग में गर्मी के रूप में विसर्जित हो जाता है, क्योंकि ये वाइंडिंग में कुछ आंतरिक प्रतिरोध होता है।

पहला नुकसान ट्रांसफॉर्मर में कोर नुकसान या लोहे का नुकसान कहलाता है और बाद वाला ट्रांसफॉर्मर में ओह्मिक नुकसान या तांबे का नुकसान के रूप में जाना जाता है। ट्रांसफॉर्मर में एक और नुकसान होता है, जिसे ट्रांसफॉर्मर की यांत्रिक संरचना और वाइंडिंग चालकों से जुड़े ट्रांसफ्लक्स के कारण ट्रांसफॉर्मर में स्ट्रे नुकसान कहा जाता है।

ट्रांसफॉर्मर में तांबे का नुकसान

तांबे का नुकसान I²I2R नुकसान है, जिसमें प्राथमिक भाग पर I12R1 और द्वितीयक भाग पर I22R2 होता है। यहाँ, I1 और I2 प्राथमिक और द्वितीयक धाराएँ हैं, और R1 और R2 वाइंडिंग का प्रतिरोध हैं। क्योंकि ये धाराएँ लोड पर निर्भर करती हैं, ट्रांसफॉर्मर में तांबे का नुकसान लोड के साथ बदलता रहता है।

ट्रांसफॉर्मर में कोर नुकसान

हिस्टेरीसिस नुकसान और ईडी करंट नुकसान, दोनों ट्रांसफॉर्मर के कोर के लिए उपयोग किए जाने वाले सामग्रियों के चुंबकीय गुणों और इसके डिजाइन पर निर्भर करते हैं। इसलिए ट्रांसफॉर्मर में ये नुकसान स्थिर होते हैं और लोड धारा पर निर्भर नहीं करते। इसलिए ट्रांसफॉर्मर में कोर नुकसान, जिसे वैकल्पिक रूप से ट्रांसफॉर्मर में लोहे का नुकसान भी कहा जाता है, सभी लोड की श्रेणी के लिए निरंतर माना जा सकता है।

ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान को इस प्रकार दर्शाया जाता है,

ट्रांसफॉर्मर में ईडी करंट नुकसान को इस प्रकार दर्शाया जाता है,

ख = हिस्टेरीसिस स्थिरांक।

के = ईडी करंट स्थिरांक।

केf = फॉर्म स्थिरांक।

तांबे का नुकसान इस प्रकार सरल रूप से दर्शाया जा सकता है,

IL2R2′ + स्ट्रे नुकसान

जहाँ, IL = I2 = ट्रांसफॉर्मर का लोड, और R2′ द्वितीयक को संदर्भित करता है।

अब हम ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान और ईडी करंट नुकसान को थोड़ा अधिक विस्तार से चर्चा करेंगे ताकि ट्रांसफॉर्मर में नुकसान के विषय को बेहतर ढंग से समझा जा सके।

ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान

ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान दो तरीकों से समझाया जा सकता है: भौतिक और गणितीय।

हिस्टेरीसिस नुकसान का भौतिक विवरण

ट्रांसफॉर्मर का चुंबकीय कोर 'कोल्ड रोल्ड ग्रेन ऑरिएंटेड सिलिकॉन स्टील' से बना होता है। स्टील एक बहुत अच्छा फेरोमैग्नेटिक सामग्री है। यह प्रकार की सामग्रियाँ चुंबकीकरण के लिए बहुत संवेदनशील होती हैं। इसका मतलब यह है कि जब भी चुंबकीय फ्लक्स गुजरता है, तो यह चुंबक की तरह व्यवहार करेगा। फेरोमैग्नेटिक पदार्थों की संरचना में डोमेन या क्षेत्र होते हैं।

डोमेन सामग्री की संरचना में बहुत छोटे क्षेत्र होते हैं, जहाँ सभी द्विध्रुव समान दिशा में समानांतर होते हैं। दूसरे शब्दों में, डोमेन उस पदार्थ की संरचना में यादृच्छिक रूप से स्थित छोटे स्थायी चुंबक की तरह होते हैं।

ये डोमेन सामग्री की संरचना में इस तरह यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित होते हैं कि उक्त सामग्री का शुद्ध परिणामी चुंबकीय क्षेत्र शून्य होता है। जब बाह्य चुंबकीय क्षेत्र (mmf) लगाया जाता है, तो यादृच्छिक रूप से दिशा में डोमेन फील्ड के समानांतर व्यवस्थित हो जाते हैं।

फील्ड हटाने के बाद, अधिकांश डोमेन यादृच्छिक स्थितियों में वापस आ जाते हैं, लेकिन कुछ अपरिवर्तित रहते हैं। इन अपरिवर्तित डोमेनों के कारण, पदार्थ थोड़ा स्थायी रूप से चुंबकीकृत हो जाता है। इस चुंबकत्व को "स्वतः चुंबकत्व" कहा जाता है।

इस चुंबकत्व को निष्क्रिय करने के लिए कुछ विपरीत mmf लगाना आवश्यक होता है। ट्रांसफॉर्मर कोर में लगाया जाने वाला चुंबकीय गतिशील बल या mmf विकल्पीय होता है। प्रत्येक चक्र के लिए इस डोमेन विपरीत गति के कारण, अतिरिक्त कार्य किया जाता है। इस कारण, विद्युत ऊर्जा का उपभोग होता है जिसे ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान कहा जाता है।

ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान का गणितीय विवरण

हिस्टेरीसिस नुकसान का निर्धारण

एक फेरोमैग्नेटिक नमूने के एक रिंग को लें, जिसकी परिधि L मीटर, अनुप्रस्थ क्षेत्र a m2 और N चालित तार के घुमाव दिखाए गए चित्र के अनुसार,

मान लीजिए, कोइल में प्रवाहित धारा I ऐम्पियर है,

चुंबकीकरण बल,

मान लीजिए, इस समय का फ्लक्स घनत्व B है,

इसलिए, रिंग के माध्यम से कुल फ्लक्स, Φ = BXa Wb

क्योंकि सोलेनॉइड में प्रवाहित धारा विकल्पीय है, लोहे के रिंग में उत्पन्न फ्लक्स भी विकल्पीय प्रकृति का होता है, इसलिए उत्पन्न emf (e′) इस प्रकार व्यक्त किया जाएगा,

लेन्ज के नियम के अनुसार यह उत्पन्न emf धारा के प्रवाह का विरोध करेगा, इसलिए, कोइल में धारा I को बनाए रखने के लिए, स्रोत को बराबर और विपरीत emf देना होगा। इसलिए लगाया गया emf,

कम समय dt के दौरान, जिसमें फ्लक्स घनत्व बदल गया है, उपभोग की गई ऊर्जा,

इस प्रकार, एक पूर्ण चक्र के दौरान किया गया कुल कार्य या उपभोग की गई ऊर्जा,

अब aL रिंग का आयतन है और H.dB ऊपर दिखाए गए B – H वक्र के एलिमेंट्री स्ट्रिप का क्षेत्र है,

इसलिए, एक पूर्ण चक्र के दौरान उपभोग की गई ऊर्जा = रिंग का आयतन × हिस्टेरीसिस लूप का क्षेत्र।ट्रांसफॉर्मर के मामले में, यह रिंग ट्रांसफॉर्मर के चुंबकीय कोर के रूप में देखा जा सकता है। इसलिए, किया गया कार्य विद्युत ऊर्जा का नुकसान ट्रांसफॉर्मर कोर में है और इसे ट्रांसफॉर्मर में हिस्टेरीसिस नुकसान कहा जाता है।

ईडी करंट नुकसान क्या है?

ट्रांसफॉर्मर में, हम प्राथमिक में विकल्पीय धारा देते हैं, यह विकल्पीय धारा ट्रांसफॉर्मर के कोर में विकल्पीय चुंबकीय फ्लक्स उत्पन्न करती है और जब यह फ्लक्स द्वितीयक वाइंडिंग से जुड़ता है, तो द्वितीयक में उत्पन्न वोल्टेज होता है, जिसके परिणामस्वरूप लोड से जुड़ी धारा प्रवाहित होती है।

ट्रांसफॉर्मर के कुछ विकल्पीय फ्लक्स; ट्रांसफॉर्मर के लोहे के कोर या ट्रांसफॉर्मर के लोहे के शरीर जैसे अन्य चालक भागों से भी जुड़ सकते हैं। जब विकल्पीय फ्लक्स ट्रांसफॉर्मर के इन भागों से जुड़ता है, तो वहाँ एक स्थानीय उत्पन्न emf होता है।