लोड और नो लोड संचालन पर ट्रांसफॉर्मर का सिद्धांत

ट्रांसफॉर्मर की परिभाषा

ट्रांसफॉर्मर को एक विद्युत उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है जो दो या अधिक परिपथों के बीच विद्युत ऊर्जा का हस्तांतरण विद्युत चुंबकीय प्रेरण द्वारा करता है।

नो-लोड पर ट्रांसफॉर्मर का सिद्धांत

कोई वाइंडिंग प्रतिरोध और लीकेज रिएक्टेंस नहीं होने पर

केवल कोर नुकसान वाले एक ट्रांसफॉर्मर पर विचार करें, जिसमें कोई तांबे का नुकसान या ट्रांसफॉर्मर का लीकेज रिएक्टेंस नहीं है। जब एक वैकल्पिक धारा स्रोत प्राथमिक पर लगाया जाता है, तो यह ट्रांसफॉर्मर के कोर को चुंबकीकृत करने के लिए धारा प्रदान करता है।

लेकिन यह धारा वास्तविक चुंबकीकरण धारा नहीं है; यह वास्तविक चुंबकीकरण धारा से थोड़ा अधिक होता है। स्रोत से प्रदान की गई कुल धारा के दो घटक होते हैं, एक चुंबकीकरण धारा है जो केवल कोर को चुंबकीकृत करने के लिए उपयोग की जाती है, और स्रोत धारा का दूसरा घटक ट्रांसफॉर्मर में कोर नुकसान को दूर करने के लिए खर्च किया जाता है।

कोर नुकसान घटक के कारण, नो-लोड स्रोत धारा आपूर्ति वोल्टेज से ठीक 90° नहीं लगती बल्कि θ कोण पर, जो 90° से कम होता है। कुल धारा Io में V1 स्रोत वोल्टेज के साथ एक घटक Iw होता है, जो कोर नुकसान घटक को दर्शाता है।

इस घटक को स्रोत वोल्टेज के साथ फेज में लिया जाता है क्योंकि यह ट्रांसफॉर्मर में सक्रिय या कार्यशील नुकसान से संबंधित है। स्रोत धारा का दूसरा घटक Iμ से दर्शाया जाता है।

यह घटक कोर में वैकल्पिक चुंबकीय फ्लक्स उत्पन्न करता है, इसलिए यह वाटलेस होता है; अर्थात यह ट्रांसफॉर्मर स्रोत धारा का प्रतिक्रियात्मक भाग है। इसलिए Iμ, V1 के साथ चतुर्थांश में और वैकल्पिक फ्लक्स Φ के साथ फेज में होगा। इसलिए, नो-लोड स्थिति में ट्रांसफॉर्मर की कुल प्राथमिक धारा निम्न प्रकार दर्शाई जा सकती है:

अब आपने देखा कि नो-लोड पर ट्रांसफॉर्मर के सिद्धांत को समझना कितना सरल है।

लोड पर ट्रांसफॉर्मर का सिद्धांत

कोई वाइंडिंग प्रतिरोध और लीकेज रिएक्टेंस नहीं होने पर

अब हम उपरोक्त ट्रांसफॉर्मर के लोड पर व्यवहार की जाँच करेंगे, जिसका अर्थ है कि लोड द्वितीयक टर्मिनलों से जुड़ा है। विचार करें, एक ट्रांसफॉर्मर जिसमें कोर नुकसान है लेकिन कोई तांबे का नुकसान या लीकेज रिएक्टेंस नहीं है। जब द्वितीयक वाइंडिंग से लोड जुड़ा होता है, तो लोड धारा लोड और द्वितीयक वाइंडिंग के माध्यम से प्रवाहित होना शुरू होती है।

यह लोड धारा लोड के विशेषताओं और ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक वोल्टेज पर निर्भर करती है। इस धारा को द्वितीयक धारा या लोड धारा कहा जाता है, यहाँ इसे I2 से दर्शाया गया है। जैसे-जैसे I2 द्वितीयक में प्रवाहित होता है, द्वितीयक वाइंडिंग में एक स्व-एमएमएफ उत्पन्न होता है। यहाँ यह N2I2 है, जहाँ N2 ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक वाइंडिंग की तारों की संख्या है।

द्वितीयक वाइंडिंग में यह एमएमएफ या चुंबकीय बल फ्लक्स φ2 उत्पन्न करता है। यह φ2 मुख्य चुंबकीय फ्लक्स का विरोध करता है और अस्थायी रूप से मुख्य फ्लक्स को कम करता है और प्राथमिक स्व-प्रेरित ईम्फ E1 को कम करने की कोशिश करता है। यदि E1 प्राथमिक स्रोत वोल्टेज V1 से कम हो जाता है, तो स्रोत से प्राथमिक वाइंडिंग में एक अतिरिक्त धारा प्रवाहित होती है।

यह अतिरिक्त प्राथमिक धारा I2′ कोर में अतिरिक्त फ्लक्स φ′ उत्पन्न करती है जो द्वितीयक विरोधी फ्लक्स φ2 को निष्क्रिय कर देता है। इसलिए, कोर का मुख्य चुंबकीकरण फ्लक्स, Φ लोड के निर्बाध रहता है। इसलिए, ट्रांसफॉर्मर स्रोत से खींची जाने वाली कुल धारा को दो घटकों में विभाजित किया जा सकता है।

पहला घटक कोर को चुंबकीकृत करने और कोर नुकसान को दूर करने के लिए उपयोग किया जाता है, अर्थात, Io। यह प्राथमिक धारा का नो-लोड घटक है। दूसरा घटक द्वितीयक वाइंडिंग के विरोधी फ्लक्स को दूर करने के लिए उपयोग किया जाता है।

इसे प्राथमिक धारा का लोड घटक कहा जाता है। इसलिए, नो-लोड पर एक विद्युतीय शक्ति ट्रांसफॉर्मर की कुल प्राथमिक धारा I1, जिसमें कोई वाइंडिंग प्रतिरोध और लीकेज रिएक्टेंस नहीं है, निम्न प्रकार दर्शाई जा सकती है

जहाँ θ2 ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक वोल्टेज और द्वितीयक धारा के बीच का कोण है।अब हम ट्रांसफॉर्मर की एक अधिक व्यावहारिक पहलुओं की ओर एक और कदम आगे बढ़ेंगे।

लोड पर ट्रांसफॉर्मर का सिद्धांत, प्रतिरोधी वाइंडिंग के साथ, लेकिन कोई लीकेज रिएक्टेंस नहीं

अब, ट्रांसफॉर्मर के वाइंडिंग प्रतिरोध पर विचार करें, लेकिन कोई लीकेज रिएक्टेंस नहीं। अब तक हमने ऐसे ट्रांसफॉर्मर पर चर्चा की है जिसमें आदर्श वाइंडिंग है, अर्थात वाइंडिंग में कोई प्रतिरोध और लीकेज रिएक्टेंस नहीं है, लेकिन अब हम एक ट्रांसफॉर्मर पर विचार करेंगे जिसमें वाइंडिंग में आंतरिक प्रतिरोध है लेकिन कोई लीकेज रिएक्टेंस नहीं है। जैसे-जैसे वाइंडिंग प्रतिरोधी है, वाइंडिंग में एक वोल्टेज ड्रॉप होगा।

हमने पहले सिद्ध किया है कि, लोड पर स्रोत से कुल प्राथमिक धारा I1 है। प्रतिरोध R1 के साथ प्राथमिक वाइंडिंग में वोल्टेज ड्रॉप R1I1 है। स्पष्ट रूप से, प्राथमिक वाइंडिंग पर उत्पन्न ईम्फ E1, स्रोत वोल्टेज V1 के बराबर नहीं है। E1, I1R1 वोल्टेज ड्रॉप से कम V1 है।

फिर, द्वितीयक के मामले में, द्वितीयक वाइंडिंग पर उत्पन्न वोल्टेज E2, लोड पर पूरी तरह से दिखाई नहीं देता क्योंकि यह I2R2 राशि से ड्रॉप होता है, जहाँ R2 द्वितीयक वाइंडिंग प्रतिरोध है और I2 द्वितीयक धारा या लोड धारा है।

इसी तरह, ट्रांसफॉर्मर के द्वितीयक भाग का वोल्टेज समीकरण होगा:

लोड पर ट्रांसफॉर्मर का सिद्धांत, प्रतिरोध और लीकेज रिएक्टेंस दोनों के साथ

अब हम ट्रांसफॉर्मर के लीकेज रिएक्टेंस और वाइंडिंग प्रतिरोध दोनों की स्थिति पर विचार करेंगे।

मान लीजिए ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के लीकेज रिएक्टेंस X1 और X2 हैं। इसलिए, प्रतिरोध R1 और R2 के साथ ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग का कुल इम्पीडेंस निम्न प्रकार दर्शाया जा सकता है,

हमने पहले से ही ट्रांसफॉर्मर का वोल्टेज समीकरण निर्धारित किया है, जिसमें वाइंडिंग में केवल प्रतिरोध है, जहाँ वाइंडिंग में वोल्टेज ड्रॉप केवल प्रतिरोधी वोल्टेज ड्रॉप के कारण होता है।

लेकिन जब हम ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के लीकेज रिएक्टेंस को ध्यान में रखते हैं, तो वाइंडिंग में वोल्टेज ड्रॉप न केवल प्रतिरोध के कारण होता है बल्कि ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के इम्पीडेंस के कारण भी होता है। इसलिए, ट्रांसफॉर्मर का