सॉलिड-स्टेट ट्रांसफॉर्मर बनाम पारंपरिक ट्रांसफॉर्मर: फायदे और अनुप्रयोग समझाए गए

ठोस-अवस्था ट्रांसफार्मर (SST), जिसे पावर इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मर (PET) के रूप में भी जाना जाता है, एक स्थैतिक विद्युत उपकरण है जो विद्युत इलेक्ट्रॉनिक रूपांतरण प्रौद्योगिकी को अधिक आवृत्ति ऊर्जा रूपांतरण के साथ एकीकृत करता है, जो विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित है। यह एक सेट शक्ति विशेषताओं से दूसरे सेट शक्ति विशेषताओं में विद्युत ऊर्जा का रूपांतरण करता है। SSTs विद्युत प्रणाली की स्थिरता में सुधार कर सकते हैं, लचीले विद्युत प्रसारण की सुविधा देते हैं, और स्मार्ट ग्रिड एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त हैं।

पारंपरिक ट्रांसफार्मर बड़े आकार, भारी वजन, ग्रिड और लोड पक्षों के बीच व्यापक विघटन, और ऊर्जा संचयन की क्षमता की कमी जैसी कमियों से पीड़ित होते हैं, जिससे वे स्थिर और सुरक्षित विद्युत प्रणाली संचालन की बाजार की मांगों को पूरा करने में आगे बढ़ने में असमर्थ हो रहे हैं। इसके विपरीत, ठोस-अवस्था ट्रांसफार्मर छोटे और हल्के होते हैं, और प्राथमिक धारा, द्वितीयक वोल्टेज, और शक्ति प्रवाह पर लचीले नियंत्रण की सुविधा प्रदान करते हैं। वे विद्युत गुणवत्ता में सुधार करते हैं और वोल्टेज विघटनों को संभालने, स्थिर प्रणाली संचालन को सुनिश्चित करने, और लचीले विद्युत प्रसारण की सुविधा प्रदान करने में स्पष्ट फायदे रखते हैं। विद्युत उद्योग के अलावा, SSTs को इलेक्ट्रिक वाहनों, चिकित्सा उपकरणों, रसायनिक प्रक्रियाओं, अंतरिक्ष, और सैन्य क्षेत्रों में भी लागू किया जा सकता है।

विशेषताएं

इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मर एक नवीन शक्ति रूपांतरण उपकरण है। यह पारंपरिक शक्ति ट्रांसफार्मरों के बुनियादी कार्यों—वोल्टेज रूपांतरण, विद्युत अलगाव, और ऊर्जा स्थानांतरण—के अलावा विद्युत गुणवत्ता नियंत्रण, शक्ति प्रवाह नियंत्रण, और अभावी शक्ति संशोधन जैसी अतिरिक्त क्षमताएं भी प्रदान करता है। ये विस्तारित क्षमताएं विद्युत इलेक्ट्रॉनिक रूपांतरण और उन्नत नियंत्रण प्रौद्योगिकियों को शामिल करके संभव होती हैं, जो प्राथमिक और द्वितीयक पक्षों पर वोल्टेज और धारा की तीव्रता और दिशा को लचीले ढंग से नियंत्रित करने की सुविधा प्रदान करती हैं। इस परिणामस्वरूप, शक्ति प्रवाह को प्रणाली की आवश्यकताओं के अनुसार सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे अधिक स्थिर और लचीला विद्युत प्रसारण संभव होता है। SSTs आधुनिक विद्युत प्रणालियों में कई चुनौतियों का सामना कर सकते हैं और इसलिए व्यापक एप्लिकेशन प्रतिक्षा रखते हैं।

पारंपरिक शक्ति ट्रांसफार्मरों की तुलना में, PETs निम्नलिखित विशेषताएं प्रदान करते हैं:

• छोटे आकार और हल्का वजन;

• वायु-शीतलन संचालन, जिसमें अवरुद्ध तेल की आवश्यकता नहीं होती, जिससे पर्यावरणीय प्रदूषण कम होता है, रखरखाव सरल होता है, और सुरक्षा में सुधार होता है;

• द्वितीयक पक्ष पर स्थिर वोल्टेज तीव्रता प्रदान करने की क्षमता;

• साइनसोइडल इनपुट धारा और आउटपुट वोल्टेज के साथ विद्युत गुणवत्ता में सुधार, जो एकता शक्ति कारक दर्ज करने में सक्षम है। प्राथमिक और द्वितीयक पक्षों पर वोल्टेज और धारा नियंत्रणीय होते हैं, जिससे शक्ति कारक को अनिवार्य रूप से समायोजित किया जा सकता है;

• बिल्ट-इन सर्किट ब्रेकर की क्षमता—उच्च-शक्ति अर्धचालक उपकरण दोष धारा को माइक्रोसेकंडों में रोक सकते हैं, जिससे अलग-अलग संरक्षी रिले की आवश्यकता नहीं होती।

इसके अलावा, विद्युत इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मर बैटरियों के साथ जोड़े जाने पर विद्युत आपूर्ति की विश्वसनीयता में सुधार, विशेष फेज रूपांतरण (जैसे, तीन-फेज से दो-फेज या तीन-फेज से चार-फेज) करने की क्षमता, और एक साथ AC और DC आउटपुट देने की क्षमता जैसी विशिष्ट क्षमताएं प्रदान करते हैं। एक संदर्भित अध्ययन में, लेखकों ने पांच विभिन्न संचालन स्थितियों के तहत पारंपरिक शक्ति ट्रांसफार्मरों और स्व-संतुलित विद्युत इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मरों के बीच सिमुलेशन तुलना की।

सिमुलेशन के परिणाम दिखाते हैं कि PET पूर्ण-भार रेटिंग संचालन, निम्न-वोल्टेज पक्ष पर एक-फेज खुला सर्किट, तीन-फेज शॉर्ट सर्किट, उच्च-वोल्टेज पक्ष पर असंतुलित तीन-फेज वोल्टेज, और हार्मोनिक प्रदूषण के तहत इनपुट और आउटपुट विशेषताओं में उत्कृष्ट है। PET एक ओर की असंतुलन या विघटन को दूसरी ओर से अलग करने में प्रभावी होता है, जो पारंपरिक ट्रांसफार्मरों की तुलना में बहुत बेहतर प्रदर्शन दिखाता है।