Theory 18.2 :- ટ્રાન્સફોર્મરનું કાર્ય સિદ્ધાંત ( Working Principle of a Transformer)

 

ટ્રાન્સફોર્મરનું કાર્ય સિદ્ધાંત 

ટ્રાન્સફોર્મર ફેરાડેના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન અને મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્શનના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે.

ટ્રાન્સફોર્મર કોર પર સામાન્ય રીતે બે કોઇલ પ્રાથમિક કોઇલ અને ગૌણ કોઇલ હોય છે. મુખ્ય લેમિનેશન સ્ટ્રીપ્સના રૂપમાં જોડાયેલા છે. બે કોઇલમાં ઉચ્ચ પરસ્પર ઇન્ડક્ટન્સ છે. જ્યારે પ્રાથમિક કોઇલમાંથી વૈકલ્પિક પ્રવાહ પસાર થાય છે ત્યારે તે વિવિધ ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવે છે. ફેરાડેના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના કાયદા મુજબ, ચુંબકીય પ્રવાહમાં આ ફેરફાર સેકન્ડરી કોઇલમાં ઇએમએફ (ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ) પ્રેરે છે જે પ્રાથમિક કોઇલ ધરાવતા કોર સાથે જોડાયેલ છે. આ પરસ્પર ઇન્ડક્શન છે.

એકંદરે, ટ્રાન્સફોર્મર નીચેની કામગીરી કરે છે:

1. સર્કિટથી બીજામાં વિદ્યુત ઉર્જાનું સ્થાનાંતરણ
2. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન દ્વારા વિદ્યુત શક્તિનું સ્થાનાંતરણ
3. ફ્રીક્વન્સીમાં કોઈ ફેરફાર કર્યા વિના ઇલેક્ટ્રિક પાવર ટ્રાન્સફર
4. પરસ્પર ઇન્ડક્શન સાથે બે સર્કિટ જોડાયેલા છે

આકૃતિ  વર્તમાન-વહન વાયરની આસપાસ ચુંબકીય પ્રવાહ રેખાઓની રચના દર્શાવે છે  . ફ્લક્સ રેખાઓ ધરાવતા પ્લેનનું સામાન્ય વાયરના ક્રોસ-સેક્શનની સામાન્ય સમાંતર હોય છે.

આકૃતિ વાયર-ઘાની આસપાસ વિવિધ ચુંબકીય પ્રવાહ રેખાઓની રચના દર્શાવે છે. રસપ્રદ બાબત એ છે કે રિવર્સ પણ સાચું છે, જ્યારે ચુંબકીય પ્રવાહ રેખા વાયરના ટુકડાની આસપાસ વધઘટ કરે છે, ત્યારે તેમાં પ્રવાહ પ્રેરિત થશે. 1831 માં માઇકલ ફેરાડેએ આ શોધ્યું હતું જે ઇલેક્ટ્રિક જનરેટર તેમજ ટ્રાન્સફોર્મર્સનું મૂળભૂત કાર્ય સિદ્ધાંત છે.

સિંગલ-ફેઝ ટ્રાન્સફોર્મરના ભાગો

સિંગલ-ફેઝ ટ્રાન્સફોર્મરના મુખ્ય ભાગોનો સમાવેશ થાય છે;

1. કોર

કોર ટ્રાન્સફોર્મરમાં વાઈન્ડિંગ માટે સપોર્ટ તરીકે કામ કરે છે. તે ચુંબકીય પ્રવાહના પ્રવાહ માટે ઓછો અનિચ્છા માર્ગ પણ પૂરો પાડે છે. ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે વાઈન્ડિંગ કોર પર ઘા છે. ટ્રાન્સફોર્મરમાં નુકસાન ઘટાડવા માટે તે લેમિનેટેડ સોફ્ટ આયર્ન કોરથી બનેલું છે. ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ, કરંટ, પાવર વગેરે જેવા પરિબળો મુખ્ય રચના નક્કી કરે છે. કોર વ્યાસ તાંબાના નુકશાન માટે સીધા પ્રમાણસર છે અને આયર્ન નુકશાન માટે verseલટું પ્રમાણસર છે.

2. વાઈન્ડિંગ્સ

વાઈન્ડિંગ ટ્રાન્સફોર્મર કોર પર ઘાયલ કોપર વાયરનો સમૂહ છે. કોપર વાયરનો ઉપયોગ આના કારણે થાય છે:

• તાંબાની ઉચ્ચ વાહકતા ટ્રાન્સફોર્મરમાં નુકસાન ઘટાડે છે કારણ કે જ્યારે વાહકતા વધે છે, વર્તમાન પ્રવાહનો પ્રતિકાર ઘટે છે.
• તાંબાની ઉચ્ચ લવચીકતા એ ધાતુઓની મિલકત છે જે તેને ખૂબ પાતળા વાયરમાં બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.

વાઈન્ડિંગ મુખ્યત્વે બે પ્રકારના હોય છે. પ્રાથમિક વાઈન્ડિંગ અને સેકન્ડરી વાઈન્ડિંગ

• પ્રાથમિક વાઈન્ડિંગ: વાઈન્ડિંગના વળાંકનો સમૂહ જેમાં સપ્લાય કરંટ આપવામાં આવે છે.
• ગૌણ વાઈન્ડિંગ: વાઈન્ડિંગના વળાંકનો સમૂહ જેમાંથી આઉટપુટ લેવામાં આવે છે.

ઇન્સ્યુલેશન કોટિંગ એજન્ટોનો ઉપયોગ કરીને પ્રાથમિક અને ગૌણ વાઈન્ડિંગસ એકબીજાથી ઇન્સ્યુલેટેડ છે.

3. ઇન્સ્યુલેશન એજન્ટો

ટ્રાન્સફોર્મર્સ એકબીજાથી વાઈન્ડિંગને અલગ કરવા અને શોર્ટ સર્કિટ ટાળવા માટે ઇન્સ્યુલેશન જરૂરી છે. આ પરસ્પર ઇન્ડક્શનને સરળ બનાવે છે. ઇન્સ્યુલેશન એજન્ટો ટકાઉપણું અને ટ્રાન્સફોર્મરની સ્થિરતા પર પ્રભાવ ધરાવે છે.

ટ્રાન્સફોર્મરમાં ઇન્સ્યુલેશન માધ્યમ તરીકે નીચેનાનો ઉપયોગ થાય છે:

• • • • ઇન્સ્યુલેટીંગ ઓઈલ
      • ઇન્સ્યુલેટીંગ ટેપ
      • ઇન્સ્યુલેટીંગ પેપર
      • લાકડા આધારિત લેમિનેશન