ایک پاور ترانسفارمر کس طرح برقی نظاموں میں ولٹیج کی تبدیلی کو آسان بناتا ہے
پاور ترانسفورمرز کیسے برقی نظاموں میں ولٹیج کی تبدیلی کو فروغ دیتے ہیں؟
پاور ترانسفورمرز برقی نظاموں میں ایک اہم ڈیوائس ہیں جو متبادل کرنٹ (AC) ولٹیج کو بڑھانے یا گھٹانے کے لئے استعمال ہوتے ہیں۔ ان کا استعمال الیکٹرومیگنیٹک القاء کے اصول پر مبنی ہوتا ہے، جس کے ذریعے وہ ایک ولٹیج سطح سے دوسری ولٹیج سطح تک برقی توانائی کو تبدیل کرتے ہیں بغیر فریکوئنسی کو تبدیل کیے۔ ترانسفورمرز برقی نظاموں کی موثر نقل و حمل اور تقسیم میں اہم کردار ادا کرتے ہیں، نقل و حمل کی کارکردگی کو بہتر بناتے ہیں، نقصانات کو کم کرتے ہیں اور برقی نظاموں کے سیف اور مستقیم کام کرنے کو یقینی بناتے ہیں۔
1. ترانسفورمرز کا بنیادی کام کرنے کا طریقہ
ترانسفورمرز فاراڈے کے الیکٹرومیگنیٹک القاء کے قانون پر مبنی کام کرتے ہیں۔ ان کا بنیادی ڈھانچہ دو وائنڈنگز پر مشتمل ہوتا ہے: پرائمری وائنڈنگ اور سیکنڈری وائنڈنگ، دونوں ایک مشترکہ لوہے کے کोآر کے گرد لپیٹے ہوتے ہیں۔ لوہے کا کوآر میگنیٹک فیلڈ کو مرکوز کرتا ہے اور اس کی شدت میں اضافہ کرتا ہے، توانائی کے منتقلی کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔
پرائمری وائنڈنگ: یہ توانائی کے ذریعے جڑا ہوتا ہے اور ان پٹ ولٹیج کو دریافت کرتا ہے۔
سیکنڈری وائنڈنگ: یہ لود سے جڑا ہوتا ہے اور آؤٹ پٹ ولٹیج کو فراہم کرتا ہے۔
جب متبادل کرنٹ پرائمری وائنڈنگ کے ذریعے گزرتا ہے تو یہ لوہے کے کوآر میں متغیر میگنیٹک فیلڈ کو پیدا کرتا ہے۔ فاراڈے کے قانون کے مطابق، یہ متغیر میگنیٹک فیلڈ سیکنڈری وائنڈنگ میں الیکٹرومیگنیٹک موج (EMF) کو القاء کرتا ہے، جس کے نتیجے میں کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ پرائمری اور سیکنڈری وائنڈنگ کے بیچ کے ترنز ریشیو کو تبدیل کر کے ولٹیج کی تبدیلی حاصل کی جا سکتی ہے۔
2. ولٹیج کی تبدیلی کا اصول
ترانسفورمر کی ولٹیج کی تبدیلی کی صلاحیت پرائمری اور سیکنڈری وائنڈنگ کے بیچ کے ترنز ریشیو پر منحصر ہوتی ہے۔ یہ تعلق ولٹیج کے تناسب کے فارمولے سے بیان کیا جاتا ہے:
جہاں:
V1 پرائمری وائنڈنگ کا ان پٹ ولٹیج ہے۔
V2 سیکنڈری وائنڈنگ کا آؤٹ پٹ ولٹیج ہے۔
N1 پرائمری وائنڈنگ میں ترنز کی تعداد ہے۔
N2 سیکنڈری وائنڈنگ میں ترنز کی تعداد ہے۔
ترنز ریشیو کو تبدیل کر کے مختلف ولٹیج کی تبدیلیاں حاصل کی جا سکتی ہیں:
اسٹیپ-آپ ترانسفورمر: جب سیکنڈری وائنڈنگ N2 میں ترنز کی تعداد پرائمری وائنڈنگ N1 سے زیادہ ہوتی ہے تو آؤٹ پٹ ولٹیج V2 ان پٹ ولٹیج V1 سے زیادہ ہوتا ہے، یعنی V2 >V1۔ اسٹیپ-آپ ترانسفورمرز کو عام طور پر توانائی کی نقل و حمل کے نظاموں میں استعمال کیا جاتا ہے تاکہ لمبی دوڑ میں توانائی کے نقصانات کو کم کیا جا سکے۔
اسٹیپ-ڈاؤن ترانسفورمر: جب سیکنڈری وائنڈنگ N2 میں ترنز کی تعداد پرائمری وائنڈنگ N1 سے کم ہوتی ہے تو آؤٹ پٹ ولٹیج V2 ان پٹ ولٹیج V1 سے کم ہوتا ہے، یعنی V2 <V1۔ اسٹیپ-ڈاؤن ترانسفورمرز کو عام طور پر تقسیم کے نظاموں میں استعمال کیا جاتا ہے تاکہ عالی ولٹیج کی نقل و حمل لائن کو رہائشی اور صنعتی استعمال کے لائق ولٹیج میں تبدیل کیا جا سکے۔
3. ترانسفورمرز میں توانائی کا تعلق
توانائی کے تحفظ کے قانون کے مطابق، ترانسفورمر کا ان پٹ توانائی اور آؤٹ پٹ توانائی تقریباً مساوی ہوتا ہے (چھوٹے توانائی کے نقصانات کو نظرانداز کرتے ہوئے)۔ ترانسفورمر میں توانائی کا تعلق یوں ظاہر کیا جا سکتا ہے:
جہاں:
I1 پرائمری وائنڈنگ میں ان پٹ کرنٹ ہے۔
I2 سیکنڈری وائنڈنگ میں آؤٹ پٹ کرنٹ ہے۔
چونکہ ولٹیج اور کرنٹ ایک دوسرے کے بالعکس تناسب میں ہوتے ہیں، اس لیے جب ولٹیج بڑھتی ہے تو کرنٹ کم ہوتا ہے، اور بالعکس۔ یہ نقل و حمل لائن میں توانائی کے نقصانات کو کم کرنے میں مدد فراہم کرتا ہے کیونکہ توانائی کے نقصانات کرنٹ کے مربع کے تناسب میں ہوتے ہیں (Ploss =I2 ×R)۔ ولٹیج کو بڑھا کر کرنٹ کو کم کیا جا سکتا ہے، جس سے نقصانات کم ہو جاتے ہیں۔
4. ترانسفورمرز کا استعمال برقی نظاموں میں
ترانسفورمرز برقی نظاموں میں کئی اہم استعمالات کے لئے استعمال ہوتے ہیں:
پاور پلانٹس:پاور پلانٹس میں ٹربائن کے ذریعے پیدا ہونے والی ولٹیج عام طور پر کم ہوتی ہے (مثال کے طور پر 10 kV)۔ لمبی دوڑ کی نقل و حمل کے دوران توانائی کے نقصانات کو کم کرنے کے لئے اسٹیپ-آپ ترانسفورمرز کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ولٹیج کو لاکھوں ولٹ (مثال کے طور پر 500 kV) تک بڑھایا جا سکے۔
نقل و حمل کے نظام:عالی ولٹیج کی نقل و حمل لائنوں کو استعمال کیا جاتا ہے تاکہ توانائی کو پاور پلانٹس سے مختلف علاقوں تک منتقل کیا جا سکے۔ نقل و حمل کے نظاموں میں اسٹیپ-آپ ترانسفورمرز کا وسیع طور پر استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ولٹیج کو بڑھا کر کرنٹ کو کم کیا جا سکے اور لائن کے نقصانات کو کم کیا جا سکے۔
سب سٹیشنز:سب سٹیشنز نقل و حمل اور تقسیم کے نظاموں کے درمیان اہم نوڈ کا کردار ادا کرتے ہیں۔ سب سٹیشنز میں اسٹیپ-ڈاؤن ترانسفورمرز کا استعمال کیا جاتا ہے تاکہ عالی ولٹیج کی نقل و حمل لائن کو مقامی تقسیم کے لائق ولٹیج (مثال کے طور پر 110 kV، 35 kV یا 10 kV) میں کم کیا جا سکے۔
تقسیم کے نظام:تقسیم کے نظاموں میں اسٹیپ-ڈاؤن ترانسفورمرز کو استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ولٹیج کو رہائشی اور صنعتی استعمال کے لائق ولٹیج (مثال کے طور پر 380 V یا 220 V) میں کم کیا جا سکے۔ ان ترانسفورمرز کو عام طور پر رہائشی علاقوں یا صنعتی اداروں کے قریب نصب کیا جاتا ہے تاکہ سیف اور موثر توانائی کی فراہمی کی ضمانت ہو۔
خصوصی استعمالات:ریلوے ٹریکشن سسٹم، طبی آلات اور مواصلاتی دستیابیات جیسے خصوصی استعمالات میں ترانسفورمرز کو استعمال کیا جاتا ہے تاکہ مخصوص ولٹیج اور کرنٹ کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے، یہ ڈیوائس کی صحیح کارکردگی کو یقینی بناتا ہے۔
5. ترانسفورمرز کی قسمیں
متعدد استعمالاتی سیناریو اور ڈیزائن کی خصوصیات کے مطابق ترانسفورمرز کو کئی قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
سنگل-فیز ترانسفورمرز:سنگل-فیز AC نظاموں میں استعمال ہوتے ہیں، عام طور پر رہائشی اور چھوٹے کاروباری بجلی کی فراہمی میں پائے جاتے ہیں۔
تین-فیز ترانسفورمرز:تین-فیز AC نظاموں میں استعمال ہوتے ہیں، وسیع طور پر صنعتی، کاروباری اور بڑے پیمانے پر توانائی کی نقل و حمل کے نظاموں میں استعمال ہوتے ہیں۔ تین-فیز ترانسفورمرز زیادہ توانائی کی نقل و حمل کی صلاحیت اور بہتر کارکردگی کا وعدہ کرتے ہیں۔
تیل میں ڈوبے ہوئے ترانسفورمرز:تیل کو تبرید کا میڈیم اور الیکٹریکل آئلویشن کا میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہیں، عالی صلاحیت اور عالی ولٹیج کے استعمالات کے لئے موزوں ہیں۔ تیل میں ڈوبے ہوئے ترانسفورمرز ممتاز گرمی کے تخلیق کو کم کرتے ہیں اور عالی الیکٹریکل آئلویشن کی قوت فراہم کرتے ہیں، جس سے وہ سب سٹیشنز اور نقل و حمل کے نظاموں کے لئے ایک انتہائی موزوں چنید ہوتے ہیں۔
ڈرائی-ٹائپ ترانسفورمرز:کوئی مائع تبرید کا میڈیم استعمال نہیں کرتے، بلکہ وہ قدرتی ہوا کی تبرید یا مجبور ہوا کی تبرید پر انحصار کرتے ہیں۔ ڈرائی-ٹائپ ترانسفورمرز چھوٹے سائز کے ہوتے ہیں، کم مینٹیننس کی ضرورت ہوتی ہے اور اندر کی نصبیات اور محیطی الزامات کے سخت نظامات کے لئے موزوں ہیں، جیسے کاروباری عمارات اور ہسپتال۔
اٹو-ٹرانسفورمرز:پرائمری اور سیکنڈری وائنڈنگز کا ایک حصہ ایک ہی وائنڈنگ کو شیئر کرتا ہے، ولٹیج کی تبدیلی کم ہونے والے استعمالات کے لئے موزوں ہیں۔ اٹو-ٹرانسفورمرز کی ساخت آسان ہوتی ہے اور کارکردگی بہتر ہوتی ہے لیکن روایتی ترانسفورمرز کے مقابلے میں کم سلامتی ہوتی ہے، عام طور پر مخصوص ولٹیج کی تنظیم کے استعمالات میں استعمال ہوتے ہیں۔
6. ترانسفورمرز کے فوائد
عالی کارکردگی:ترانسفورمرز کی توانائی کی تبدیلی کی کارکردگی بہت عالی ہوتی ہے، عام طور پر 95% سے زیادہ ہوتی ہے۔ مدرن ترانسفورمرز پیش رفت یافی موادوں اور ٹیکنالوجیوں کا استعمال کرتے ہیں تاکہ کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکے اور توانائی کے نقصانات کو کم کیا جا سکے۔
کوئی متحرک حصہ نہیں:ترانسفورمرز کے پاس کوئی متحرک مکینکل حصہ نہیں ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں عالی قابلیت، کم مینٹیننس کی لاگت اور لمبی خدمات کی مدت ہوتی ہے۔
موثر ولٹیج کی تبدیلی:ترنز ریشیو کو تبدیل کرتے ہوئے ترانسفورمرز ولٹیج کو بڑھانے یا گھٹانے کے لئے مسلبہ کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔
الیکٹریکل آئلویشن:ترانسفورمرز الیکٹریکل آئلویشن فراہم کرتے ہیں، مختلف ولٹیج کی سطحوں پر کام کرنے والے سروس کے درمیان مستقیم رابطہ کو روکتے ہیں، نظام کی سلامتی اور استحکام کو یقینی بناتے ہیں۔
کم لائن کے نقصانات:ولٹیج کو بڑھا کر ترانسفورمرز نقل و حمل لائن میں کرنٹ کو کم کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں لائن کے نقصانات کم ہوتے ہیں اور نقل و حمل کی کارکردگی کو بہتر بناتے ہیں۔
7. خلاصة
پاور ترانسفورمرز الیکٹرومیگنیٹک القاء کے اصول کے ذریعے برقی نظاموں میں ولٹیج کی تبدیلی کو فروغ دیتے ہیں۔ ان کا کردار برقی توانائی کی نقل و حمل اور تقسیم میں اہم ہوتا ہے، کارکردگی کو بہتر بناتا ہے، نقصانات کو کم کرتا ہے اور برقی نظاموں کے سیف اور مستقیم کام کرنے کو یقینی بناتا ہے۔ ترانسفورمرز کو پاور پلانٹس، نقل و حمل کے نظام، سب سٹیشنز اور تقسیم کے نظاموں میں وسیع طور پر استعمال کیا جاتا ہے، مختلف صارفین کی ولٹیج اور کرنٹ کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔ استعمال کے مطابق ترانسفورمرز کو سنگل-فیز، تین-فیز، تیل میں ڈوبے ہوئے، ڈرائی-ٹائپ اور اٹو-ٹرانسفورمرز کے طور پر تقسیم کیا جا سکتا ہے، ہر ایک کی خاص فوائد ہوتے ہیں اور مخصوص استعمالات کے لئے موزوں ہوتے ہیں۔
