सिलिकन स्टील ट्रान्सफर्मर कोर नुकसान कैसे कम करता है?
क्यों सिलिकन स्टील शीट्स ट्रान्सफार्मर कोर में प्रयोग किए जाते हैं – एडी करंट नुकसान कम करना
अन्य प्रकार के आयरन नुकसान—एडी करंट नुकसान को क्यों कम किया जाता है?
जब ट्रान्सफार्मर काम करता है, तो उसके वाइंडिंग्स में एक्सीलेटिंग करंट बहता है, जिससे संगत रूप से एक्सीलेटिंग मैग्नेटिक फ्लक्स उत्पन्न होता है। यह बदलता फ्लक्स आयरन कोर में धाराओं को प्रेरित करता है। ये प्रेरित धाराएँ मैग्नेटिक फ्लक्स की दिशा के लंबवत तलों में परिक्रमण करती हैं, बंद लूप बनाती हैं—इसलिए उन्हें एडी करंट कहा जाता है। एडी करंट नुकसान भी कोर को गर्म करता है।
क्यों ट्रान्सफार्मर कोर सिलिकन स्टील शीट्स से बनाए जाते हैं?
सिलिकन स्टील—सिलिकन (जिसे "सिलिकन" या "Si" भी कहा जाता है) युक्त स्टील एलोय, जिसमें सिलिकन की मात्रा 0.8% से 4.8% के बीच होती है—आमतौर पर ट्रान्सफार्मर कोर के लिए प्रयोग किया जाता है। इसका कारण सिलिकन स्टील की मजबूत चुंबकीय धारिता है। एक उच्च-कार्यक्षमता वाले चुंबकीय सामग्री के रूप में, यह ऊर्जा देने पर उच्च चुंबकीय फ्लक्स घनत्व उत्पन्न कर सकता है, जिससे ट्रान्सफार्मर को अधिक संकुचित बनाया जा सकता है।
जैसा कि हम जानते हैं, वास्तविक ट्रान्सफार्मर एक्सीलेटिंग करंट (AC) की स्थितियों में काम करते हैं। शक्ति का नुकसान न केवल वाइंडिंग्स में प्रतिरोध के कारण होता है, बल्कि आयरन कोर में चक्रीय चुंबकीकरण के कारण भी होता है। यह कोर-संबंधित शक्ति नुकसान "आयरन नुकसान" के रूप में जाना जाता है, जिसमें दो घटक शामिल होते हैं:
हिस्टेरीसिस नुकसान
एडी करंट नुकसान
हिस्टेरीसिस नुकसान कोर के चुंबकीकरण प्रक्रिया के दौरान हिस्टेरीसिस घटना से उत्पन्न होता है। इस नुकसान का परिमाण सामग्री के हिस्टेरीसिस लूप द्वारा घिरे क्षेत्र के अनुपात में होता है। सिलिकन स्टील का एक संकीर्ण हिस्टेरीसिस लूप होता है, जिससे कम हिस्टेरीसिस नुकसान और बहुत कम गर्मी होती है।
इन लाभों के बावजूद, क्यों एक ठोस ब्लॉक सिलिकन स्टील कोर के लिए प्रयोग नहीं किया जाता? क्यों इसे बजाय उसे पतली शीट्स में प्रक्रिया किया जाता है?
उत्तर यह है कि आयरन नुकसान के दूसरे घटक—एडी करंट नुकसान को कम करने के लिए।
पहले से ही उल्लेख किया गया है, एक्सीलेटिंग मैग्नेटिक फ्लक्स कोर में एडी करंट प्रेरित करता है। इन धाराओं को कम करने के लिए, ट्रान्सफार्मर कोर एक दूसरे से अलग-थलग पतली सिलिकन स्टील शीट्स से बनाए जाते हैं और एक साथ रखे जाते हैं। यह डिजाइन एडी करंट को छोटे, लंबे रास्तों में सीमित करता है, जिससे छोटे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र होते हैं, जिससे उनके प्रवाह पथों का विद्युत प्रतिरोध बढ़ जाता है। इसके अलावा, एलोय में सिलिकन का उपयोग सामग्री के विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाता है, जिससे एडी करंट का निर्माण और भी रोका जाता है।
आमतौर पर, ट्रान्सफार्मर कोर लगभग 0.35 मिमी मोटी कोल्ड-रोल्ड सिलिकन स्टील शीट्स का उपयोग करते हैं। कोर के आवश्यक आयामों के आधार पर, इन शीट्स को लंबी पट्टियों में काटा जाता है और फिर "日" (डबल-विंडो) या एकल-विंडो व्यवस्था में रखा जाता है।
विचार कीजिए, शीट और पट्टियाँ जितनी पतली, एडी करंट नुकसान उतना कम—जिससे तापमान वृद्धि कम होती है और सामग्री का उपयोग कम होता है। हालांकि, वास्तविक निर्माण में, डिजाइनर एडी करंट को कम करने के आधार पर अकेले ऑप्टीमाइज़ नहीं करते। बहुत पतली या संकीर्ण पट्टियों का उपयोग उत्पादन समय और श्रम को बहुत बढ़ा देगा, जबकि कोर के प्रभावी क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को कम कर देगा। इसलिए, सिलिकन स्टील कोर बनाते समय, इंजीनियरों को तकनीकी प्रदर्शन, निर्माण दक्षता और लागत के बीच ध्यान से संतुलन बनाना पड़ता है ताकि वे विकल्प के लिए विकल्प का चयन कर सकें।
