Step Down Transformer क्या है?

Step Down Transformer एक प्रकार का ट्रांसफॉर्मर होता है जो ट्रांसफॉर्मर के प्राइमरी साइड से हाई वोल्टेज (HV) और लो करंट को ट्रांसफॉर्मर के सेकेंडरी साइड पर लो वोल्टेज (LV) और हाई करंट वैल्यू में कनवर्ट करता है। इसका उल्टा स्टेप अप ट्रांसफार्मर के रूप में जाना जाता है।

एक ट्रांसफॉर्मर एक प्रकार का स्थिर विद्युत उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा (प्राइमरी साइड वाइंडिंग से) को चुंबकीय ऊर्जा (ट्रांसफॉर्मर चुंबकीय कोर में) और फिर से विद्युत ऊर्जा (सेकेंडरी ट्रांसफार्मर की तरफ) में बदल देता है।

एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर के  विद्युत प्रणालियों और transmission lines में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग होते हैं।

जब ऑपरेशन वोल्टेज की बात आती है, तो स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर एप्लिकेशन को मोटे तौर पर दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: एलवी (1 केवी तक वोल्टेज) और एचवी (1 केवी से ऊपर वोल्टेज)।

जैसे की कोई ट्रांसफार्मर यदि उच्च प्राइमरी साइड की वोल्टेज को निम्न सेकेंडरी साइड की वोल्टेज में बदलता है तो वह स्टेप डाउन ट्रांसफॉर्मर कहलाता है, इसके विपरीत यदि कोई ट्रांसफार्मर निम्न प्राइमरी साइड की वोल्टेज को उच्च सेकेंडरी साइड की वोल्टेज में बदलता है तो वह ट्रांसफार्मर स्टेप-अप ट्रांसफार्मर के रूप में जाना जाता है।

एक स्टेप डाउन ट्रांसफॉर्मर के लिए ट्रांसफॉर्मर टर्न ratio (एन) वोल्टेज अनुपात के लगभग आनुपातिक होता है:

यहां-

स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर (HV साइड) के प्राइमरी साइड में सेकेंडरी साइड (LV साइड) की तुलना में बड़ी संख्या में टर्न होते हैं।

इसका अर्थ है कि ऊर्जा HV से LV की ओर प्रवाहित होती है। वोल्टेज को प्राइमरी वोल्टेज (इनपुट वोल्टेज) से सेकेंडरी वोल्टेज (आउटपुट वोल्टेज) में ले जाया जाता है।

इस समीकरण को आउटपुट वोल्टेज (अर्थात सेकेंडरी वोल्टेज) के सूत्र के लिए पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है। इसे कभी-कभी स्टेप डाउन ट्रांसफॉर्मर फॉर्मूला के रूप में जाना जाता है:

एक ट्रांसफॉर्मर कैलकुलेटर आपको आसानी से ट्रांसफॉर्मर turns ratio की गणना करने में मदद कर सकता है और डिवाइस एक स्टेप डाउन या स्टेप अप ट्रांसफॉर्मर है या नहीं इसका आसानी से पता लगा सकते है।

इस कम वोल्टेज मान को प्रदान करने के लिए एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनिक्स आपूर्ति के लिए उपयुक्त है।

स्टेप डाउन ट्रांसफॉर्मर एप्लीकेशन

पावर सिस्टम में स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का बहुत महत्वपूर्ण कार्य होता है। वे वोल्टेज स्तर को कम करते हैं और इसे ऊर्जा उपभोक्ताओं के अनुकूल बनाते हैं। यह नीचे वर्णित कई चरणों में किया जाता है:-

एक लंबी दूरी की energy transmission system में यथासंभव उच्च वोल्टेज स्तर होना चाहिए। उच्च वोल्टेज और कम करंट के साथ, ट्रांसमिशन में पावर लॉस में काफी कमी आ जाती है। 

एक पावर ग्रिड डिज़ाइन को विभिन्न वोल्टेज स्तरों के साथ ट्रांसमिशन सिस्टम से जोड़ा जाता है। 

स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर का उपयोग विभिन्न वोल्टेज स्तरों के साथ ट्रांसमिशन सिस्टम के इंटरकनेक्शन में किया जाता है। वे वोल्टेज स्तर को उच्च से निम्न मान (जैसे 132/66 केवी, 132/33 केवी, 33/11 केवी) में घटाते हैं। 

इस मामले में, जब ट्रांसफार्मर का turns ratio अधिक नहीं होता है, तो आमतौर पर ऑटोट्रांसफॉर्मर स्थापित होते हैं।

अगला वोल्टेज स्तर का परिवर्तन ट्रांसमिशन वोल्टेज को distribution level तक परिवर्तित करता है। 

इन ट्रांसफार्मरों में लगभग हमेशा ऑन-लोड टैप चेंजर लगा रहता है। Voltage regulation tap changer का मुख्य कार्य है। 

संयुक्त राज्य अमेरिका में tap changer LV साइड पर आधारित है, और बाकी दुनिया में ज्यादातर HV साइड ट्रांसफार्मर की तरफ होता है।

अंतिम वोल्टेज परिवर्तन स्टेप्स वोल्टेज को घरेलू वोल्टेज स्तर पर बदलता है इन ट्रांसफार्मर को छोटे वितरण ट्रांसफार्मर के रूप में जाना जाता है जिसमें नाममात्र शक्ति 5 एमवीए (ज्यादातर 1 एमवीए से नीचे) और नाममात्र वोल्टेज मान 33, 11 केवी HV साइड पर और 440 /230v  LV साइड पर होता है । यह ध्यान देने योग्य है कि उन ट्रांसफार्मरों में high turns ratio होता है। 

Core Type Transformer : यह क्या है

दो मुख्य प्रकार के ट्रांसफार्मर हैं जिन्हें चुंबकीय कोर के आकार से वर्गीकृत किया जा सकता है। ये कोर प्रकार के ट्रांसफार्मर, और शेल-प्रकार के ट्रांसफार्मर (और कम सामान्यतः, एयर कोर ट्रांसफार्मर) हैं। हम यहां मुख्य कोर प्रकार के ट्रांसफार्मर की चर्चा करेंगे।

सिंगल फेज कोर टाइप ट्रांसफार्मर का कोर सिंगल विंडो कोर प्रकार का होता है। इसका मतलब है कि इसकी दो लिंब होती  हैं जैसा कि नीचे की आकृति में दिखाया गया है।

इस प्रकार के ट्रांसफार्मर में LV और HV दोनों वाइंडिंग दोनों लिम्बस पर लिपटे हुई होती है, आम तौर पर दोनों वाइंडिंग को भागों में विभाजित किया जाता है और दोनों वाइंडिंग के एक हिस्से को एक लिंब पर लपेटा जाता है और दूसरे हिस्से को कोर के दूसरे लिंब पर लपेटा जाता है।

LV वाइंडिंग को पहले कोर लिम्ब की सतह पर लपेटा जाता है जिसमें कोर बॉडी और वाइंडिंग के बीच पर्याप्त इंसुलेशन बना रहे।

फिर एचवी वाइंडिंग को एलवी वाइंडिंग और एचवी वाइंडिंग के बीच पर्याप्त इन्सुलेशन के साथ लपेटा जाता है।

इस तरह, दोनों लिंब पहले LV को और फिर HV वाइंडिंग को लपेट दिया जाता है।

यह व्यवस्था ट्रांसफार्मर को किफायती (economical) बनाती है। चूंकि ग्राउंडेड कोर और एचवी वाइंडिंग के बीच potential difference अधिकतम होता है इसलिए उनके बीच इन्सुलेशन का मान भी अधिकतम रखा जाता है।

इस इन्सुलेशन लागत से बचने के लिए LV वाइंडिंग को कोर के करीब रखा जाता है।

छोटे आकार के कोर टाइप ट्रांसफॉर्मर में वर्गाकार या आयताकार क्रॉस-सेक्शन के कोर का उपयोग किया जाता है। क्योंकि लैमिनेटेड स्क्वायर या आयताकार क्रॉस-सेक्शनल कोर का निर्माण करना आसान है।

उस square  या आयताकार rectangular cross-sectional कोर लिंब पर वाइंडिंग को लपेटना भी मुश्किल काम नहीं है। इस प्रक्रिया से छोटे ट्रांसफार्मर के निर्माण की लागत को कम किया जा सकता है ।

लेकिन बड़े ट्रांसफार्मर के घुमावदार कंडक्टर को चौकोर या आयताकार रूपों में लपेटना आसान काम नहीं होता है।

तांबे के कंडक्टर के उपयोग को अनुकूलित करने के लिए, गोल बेलनाकार आकार की वाइंडिंग सबसे अच्छा विकल्प होता है।

लेकिन एक चौकोर क्रॉस-सेक्शनल कोर लिम्ब पर गोल बेलनाकार वाइंडिंग करने से वाइंडिंग और कोर के बिच में unused स्पेस रह जाता है जो की उचित नहीं है।

बड़े ट्रांसफार्मर के लिए यह एक अच्छा तरीका नहीं है क्योंकि इसमें ट्रांसफार्मर का आकार मायने रखता है। इन unused spaces को कम करने के लिए, चरणबद्ध क्रॉस-सेक्शनल कोर का उपयोग किया जाता है जहां विभिन्न dimensions के laminations को लगभग गोलाकार क्रॉस-सेक्शन बनाने के लिए सावधानीपूर्वक staged किया जाता है।

ट्रांसफॉर्मर के  size, design and economical optimization के आधार पर क्रॉस सेक्शन वन-स्टेप्ड, टू-स्टेप्ड और मल्टी-स्टेप हो सकता है।

कोर टाइप ट्रांसफॉर्मर का main disadvantage लीकेज फ्लक्स है। इस arrangement में लीकेज फ्लक्स शेल टाइप ट्रांसफॉर्मर की तुलना में अधिक होता है।

यह ट्रांसफॉर्मर के performance और efficiency को प्रभावित करता है लेकिन फिर भी maintenance के दौरान वाइंडिंग तक best approach के कारण बड़े आकार के ट्रांसफॉर्मर के लिए यह व्यवस्था सबसे अच्छा तरीका है।

यदि आंतरिक वाइंडिंग में कोई स्थायी क्षति होती है, तो इसे केवल बाहरी वाइंडिंग को हटाकर ठीक किया जा सकता है जो शेल प्रकार के ट्रांसफार्मर के मामले में इतना आसान नहीं है।

Step-up transformer एक प्रकार का ट्रांसफॉर्मर होता है जो ट्रांसफॉर्मर के प्राइमरी साइड से लो वोल्टेज (LV) और हाई करंट को ट्रांसफॉर्मर के सेकेंडरी साइड पर हाई वोल्टेज (HV) और लो करंट वैल्यू में कन्वर्ट करता है। इसका उल्टा step down transformer के रूप में जाना जाता है।

एक ट्रांसफॉर्मर स्थिर विद्युत उपकरण का एक piece है जो विद्युत ऊर्जा (प्राथमिक साइड वाइंडिंग से) को चुंबकीय ऊर्जा (ट्रांसफॉर्मर के चुंबकीय कोर में) और फिर से विद्युत ऊर्जा (द्वितीयक ट्रांसफार्मर की तरफ) में बदल देता है। एक स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर के विद्युत प्रणालियों और ट्रांसमिशन लाइनों में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग होते हैं।

ऑपरेटिंग आवृत्ति और nominal power प्राथमिक और द्वितीयक ट्रांसफार्मर साइड पर लगभग बराबर होती है क्योंकि ट्रांसफार्मर उपकरण का एक बहुत ही efficient piece है - जबकि वोल्टेज और करंट मान आमतौर पर भिन्न होते हैं।

एक ट्रांसफार्मर विद्युत प्रणाली में galvanic isolation प्रदान करता है। इन दो मुख्य विशेषताओं के कारण, ट्रांसफार्मर विद्युत प्रणाली का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है और विद्युत ऊर्जा का किफायती और विश्वसनीय transmission और distribution प्रदान करता है।

ट्रांसफार्मर ऊर्जा को दोनों दिशाओं में, एचवी से एलवी की ओर और साथ ही विपरीत रूप से स्थानांतरित कर सकता है। यही कारण है कि यह वोल्टेज स्टेप-अप या स्टेप डाउन ट्रांसफार्मर के रूप में काम कर सकता है। दोनों प्रकार के ट्रांसफार्मर का डिज़ाइन और निर्माण समान होता है।

सैद्धांतिक रूप से, हम किसी भी ट्रांसफार्मर को स्टेप-अप के साथ-साथ स्टेप-डाउन प्रकार के रूप में संचालित कर सकते हैं। यह केवल ऊर्जा प्रवाह की दिशा पर निर्भर करता है।

एचवी वाइंडिंग में एलवी वाइंडिंग की तुलना में बड़ी संख्या में  turns होते हैं। LV वाइंडिंग साइड के तार में HV वाइंडिंग साइड के तार की तुलना में  क्रॉस-सेक्शन अधिक होता है 

क्योंकि LV की तरफ उच्च धरा मान प्रवाहित होता है। आमतौर पर, हम LV वाइंडिंग को ट्रांसफॉर्मर कोर के करीब रखते हैं, और उनके ऊपर, हम HV windings को wound करते हैं।

एक स्टेप अप ट्रांसफॉर्मर के लिए transformer turns ratio (n) का मान voltage ratio के लगभग आनुपातिक होता है :

यहां-

Vp=Primary side voltage

Vs=Secondary side voltage

Np= Primary side Number of turns

Ns= Secondary side Number of turns

स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर (LV साइड) के प्राइमरी साइड में सेकेंडरी साइड (HV साइड) की तुलना में कम संख्या में टर्न होते हैं।

इसका अर्थ है कि ऊर्जा LV से HV की ओर प्रवाहित होती है। वोल्टेज को प्राथमिक वोल्टेज (इनपुट वोल्टेज) से द्वितीयक वोल्टेज (आउटपुट वोल्टेज) तक stepped up किया जाता है।

इस समीकरण को आउटपुट वोल्टेज (अर्थात द्वितीयक वोल्टेज) के सूत्र के लिए पुनर्व्यवस्थित किया जा सकता है। इसे कभी-कभी स्टेप अप ट्रांसफॉर्मर फॉर्मूला के रूप में जाना जाता है:

एक ट्रांसफॉर्मर के transformer turns ratio की गणना करके किसी ट्रांसफार्मर की स्टेप अप या स्टेप डाउन ट्रांसफॉर्मर है या नहीं का आसानी से पता लगा सकते है।

स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर का सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग एक जनरेटर स्टेप-अप (GSU) ट्रांसफॉर्मर है जो सभी जेनरेटिंग प्लांट्स में उपयोग किया जाता है।

उन ट्रांसफॉर्मर में turns ratio का मान आमतौर पर ज्यादा होता  हैं। ऊर्जा उत्पादन में उत्पादित वोल्टेज के मान को स्टेप अप ट्रांसफार्मर के द्वारा बढ़ाया जाता है और लंबी दूरी की energy transmission के लिए भेजा जाता है।

Generating plant में उत्पादित ऊर्जा कम वोल्टेज और high current values पर होती है। Generating plant के प्रकार के आधार पर, जीएसयू ट्रांसफार्मर का nominal primary voltage मान 6 से 20 केवी तक होता है।

GSU सेकेंडरी साइड से जुड़ी ऊर्जा ट्रांसमिशन सिस्टम के आधार पर GSU सेकेंडरी साइड का नॉमिनल वोल्टेज मान 110 kV, 220 kV, 410 kV हो सकता है। 

primary GSU side पर current value  का मान आमतौर पर बहुत अधिक होता है और ये nominal transformer power के आधार पर 30000A  तक भी हो सकता है।

यह current value energy transmission के लिए व्यावहारिक नहीं है और ट्रांसमिशन पावर लॉस (R × I^2) के कारण इसे घटाना पड़ता है। 

इतनी हाई करंट पर Long-distance energy transmission संभव नहीं होगा। जीएसयू ट्रांसफार्मर के अलावा जनरेटर और विद्युत नेटवर्क के बीच galvanic isolation भी होता है।

स्टेप अप ट्रांसफॉर्मर एप्लीकेशन (Step Up Transformer Applications)

छोटे स्टेप-अप ट्रांसफार्मर का उपयोग ऐसे इलेक्ट्रॉनिक और विद्युत उपकरणों में किया जा सकता है जहां वोल्टेज बढ़ाने की आवश्यकता होती है। 

लेकिन आजकल आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में, छोटे वजन और आयाम के कारण पावर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का अधिक उपयोग किया जाता है।

Electricity के efficient transmission के लिए उत्पन्न electricity को उच्च वोल्टेज स्तर तक ले जाने के लिए एक विशाल पावर स्टेप-अप ट्रांसफार्मर का उपयोग जनरेटिंग स्टेप-अप ट्रांसफार्मर के रूप में किया जाता है।

Single Phase Transformer क्या है

Single Phase Transformer Working principal क्या है

Buchholz Relay Kya Hoti Hai : Buchholz Relay Transformer की एक सुरक्षा डिवाइस है जो की Transformer को Electric Fault से होने वाले नुकशान से पूर्वानुमान कराता है तथा जलने से बचाता है | 

Buchholz Relay एक गैस आधारित रिले होती है जो की Transformer के आयल से उत्पन्न होने वाली गैस के कारण Operate होती है और Transformer की सुरक्षा करती है ।

Transformer Buchholz Relay Kya Hoti Hai

ट्रांसफार्मर में कुछ भाग ऐसे होते है जिनके बारे में लोग अक्सर कम जानकारी रखते है । लेकिन इन्ही भागों की वजह से Transformer अपने आप को सुरक्षित रख पाता है । 

आज के इस आर्टिकल में हम Transformer के ऐसे ही एक भाग Buchholz Relay के बारे में जानेंगे । यदि आप जानना चाहते है की Transformer में Buchholz Relay क्या होती है तथा Transformer में इसका क्या उपयोग है तो यह आर्टिकल आपके लिए महत्वपूर्ण हो सकता है ।

Buchholz Relay यह रिले गैस के द्वारा कार्य करने वाली रिले हैं, जो कि तेल से भरे ट्रांसफारमरों का इन्सुलेशन खराब होने पर, कोर के गर्म होने पर, या किसी प्रकार की भी आंतरिक खराबी जिससे की तेल एक निर्धारित मन से ज्यादा गरम हो जाता है जिसके कारण ट्रांसफार्मर में होने वाले दोष से खराब होने पर घंटी बजाकर सचेत करता है और बचाता है । 

किसी प्रकार की आंतरिक खराबी के कारण तेल एकदम गर्म होकर वाष्प बनता है जिसके कारण यह रिले ऑपरेट होती है और इस रिले के द्वारा कम खराबी पर अलार्म बजाकर ऑपरेटर को सचेत करती है तथा अधिक खराबी होने पर पूरे सर्किट को ही ट्रिप कर देता है । Buchholz रिले कंजरवेटर तथा ट्रांसफारमर को मिलाने वाली पाइप में लगी रहती है  

Working and Construction of Buchholz Relay

इसमें एक लोहे का खोल होता है । जिसमें फ्लोट A तथा B लटके होते हैं इन्हे मरकरी स्विच के नाम से भी जाना जाता है। ये दोनों फ्लोट ऐसे लगे हैं कि जब तेल पूरा भरा रहता है और ट्रांसफारमर कार्य कर रहा है तो दोनों के कांटेक्ट प्वाइंट खुले रहते हैं । 

जब छोटी - मोटी खराबी होती है जैसे कि दो टर्नो का इंसुलेशन खराब होकर टर्न शार्ट हो रहे हों या कोर अधिक गर्म  हो रही हो तो ट्रांसफारमर ओवर लोड हो रहा हो , तो तेल का तापमान बढ़ जाता है जिससे तेल के वाष निकलने शुरू होते हैं । 

ये गैस के दुलबुले रिले से गुजरते हैं और फ्लोट A के ऊपर इकठ्ठे होते जाते हैं । जब गैस का प्रेशर अधिक हो जाता है तो फ्लोट A नीचे की ओर दबता है कि जिससे अलार्म का सर्किट ऑन हो जाता है और अलार्म बजकर ऑपरेटर को संचेत करता है कि ट्रांसफारमर में कहीं खराबी है । 

और अधिक खराबी , जैसे इंटरनल शार्ट सर्किट, फेजों में , ईसूलेशन खराब होने पर अर्थ हे जाना या बुशिंग का पंक्चर हो जाना , होने पर एकदम गैस बनती है जो कि एकदम पाइप से गुजरने पर फ्लोट B को पुश करके ट्रिप सर्किट वाले स्विच को ऑन करके पूरे ट्रांसफार्मर को सर्किट से अलग कर देती है ।