ट्रांसफार्मर की प्रतिबाधा

 

 

 

1.1 प्रतिबाधा की परिभाषा

परिभाषा: एक ट्रांसफार्मर का प्रतिबाधा प्रतिरोध को संदर्भित करता है जब यह वर्तमान में वर्तमान में प्रवाहित होता है, तो इसके माध्यम से प्रवाहित होता है। इसमें दो भाग होते हैं: प्रतिरोध और आगमनात्मक प्रतिक्रिया। प्रतिबाधा का परिमाण आमतौर पर एक प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है और ट्रांसफार्मर नेमप्लेट पर चिह्नित किया जाता है।

संविधान भाग:

• प्रतिरोध (आर): यह ट्रांसफार्मर घुमावदार में विद्युत कंडक्टर का प्रतिरोध हिस्सा है, जो मुख्य रूप से घुमावदार सामग्री और लंबाई द्वारा निर्धारित किया जाता है। प्रतिरोध से विद्युत ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा के रूप में खो सकती है, जिसे तांबे के नुकसान के रूप में जाना जाता है।

• आगमनात्मक प्रतिक्रिया (एक्स): प्रतिबाधा का यह हिस्सा घुमावदार के अधिष्ठापन से उत्पन्न होता है। जब वैकल्पिक वर्तमान घुमावदार से गुजरता है, तो आगमनात्मक प्रतिक्रिया वर्तमान के परिवर्तन को बाधित करेगी। आगमनात्मक प्रतिक्रिया मुख्य रूप से वाइंडिंग की ज्यामितीय संरचना और वाइंडिंग के बीच रिसाव चुंबकीय प्रवाह द्वारा निर्धारित की जाती है।

 

1.2 प्रतिबाधा का अभिव्यक्ति मोड

कुल प्रतिबाधा आमतौर पर जटिल रूप में व्यक्त की जाती है और इसमें प्रतिरोध और आगमनात्मक प्रतिक्रिया के संयोजन होते हैं।

Z=r+jx,  उनमें से, जे काल्पनिक इकाई है

नोट: प्रतिबाधा एक एकल उच्च वोल्टेज या कम वोल्टेज के प्रतिबाधा का उल्लेख नहीं करता है, बल्कि कम वोल्टेज, प्रतिरोध और प्रतिक्रिया के लिए उच्च वोल्टेज के संयुक्त प्रतिबाधा का उपयोग करता है, जो एक निश्चित ऑपरेटिंग राज्य के तहत एक ट्रांसफार्मर के घुमावदार के बीच प्रतिबाधा का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, तीन-कॉइल ट्रांसफार्मर का प्रतिबाधा:

उच्च वोल्टेज - कम वोल्टेज

उच्च वोल्टेज - मध्यम वोल्टेज

मध्यम वोल्टेज - कम वोल्टेज

 

 

2.1 शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा की परिभाषा

परिभाषा: ट्रांसफार्मर नेमप्लेट पर शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा एक बहुत ही महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जो शॉर्ट-सर्किट स्थितियों के तहत ट्रांसफार्मर की विद्युत विशेषताओं को दर्शाता है। शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा आमतौर पर एक प्रतिशत (%z) के रूप में व्यक्त किया जाता है, वोल्टेज के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है जिसे प्राथमिक घुमावदार पर लागू करने की आवश्यकता होती है, जब ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग को प्राथमिक विंडिंग के रेटेड वोल्टेज के लिए शॉर्ट-सर्किट किया जाता है।

 

 

सूत्रीकरण:

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा () निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

उनमें से:

• जब माध्यमिक घुमावदार शॉर्ट-सर्किटेड होता है, तो रेटेड करंट तक पहुंचने के लिए प्राथमिक घुमावदार के लिए वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

• प्राथमिक घुमावदार का रेटेड वोल्टेज है।

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा का महत्व

 

2.2 शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा का महत्व

2.2.1 शॉर्ट-सर्किट करंट को सीमित करें

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा ट्रांसफार्मर द्वारा उत्पन्न शॉर्ट-सर्किट करंट की भयावहता को निर्धारित करता है जब माध्यमिक घुमावदार शॉर्ट-सर्किटेड होता है। शॉर्ट-सर्किट करंट अधिकतम करंट है जो एक पावर सिस्टम में हो सकता है, और यह उपकरण और सिस्टम की सुरक्षा के लिए एक गंभीर खतरा पैदा कर सकता है।

अधिक से अधिक शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा, छोटा शॉर्ट-सर्किट करंट, जो ट्रांसफॉर्मर और डाउनस्ट्रीम उपकरण को अत्यधिक शॉर्ट-सर्किट करंट के कारण होने वाले नुकसान से बचाने में मदद करता है।

लघु परिपथ गणना

दिया गया: ट्रांसफार्मर की नेमप्लेट क्षमता 100mva है, वोल्टेज 132\/11 केवी है, और शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा 10%है। उच्च और निम्न दोनों वोल्टेज पक्षों पर शॉर्ट-सर्किट करंट की गणना करें।

= शॉर्ट-सर्किट करंट

= रेटेड करंट

Z%= शॉर्ट सर्किट प्रतिबाधा

 

उच्च वोल्टेज पक्ष:

 

कम वोल्टेज पक्ष:

 

2.2.2 वोल्टेज विनियमन

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा और वोल्टेज ड्रॉप

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा का परिमाण सीधे ट्रांसफार्मर के वोल्टेज ड्रॉप को प्रभावित करता है। एक बड़े शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा का मतलब है कि जब ट्रांसफार्मर लोड के तहत होता है, तो वाइंडिंग पर वोल्टेज ड्रॉप भी अधिक होता है, जिससे आउटपुट वोल्टेज में अधिक गिरावट आती है। दूसरे शब्दों में, शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा जितना अधिक होगा, वोल्टेज विनियमन प्रदर्शन उतना ही बदतर, क्योंकि लोड होने पर आउटपुट वोल्टेज में अधिक उतार-चढ़ाव होता है।

2.2.3 समानांतर संचालन

जब कई ट्रांसफॉर्मर समानांतर में काम करते हैं, तो शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा का परिमाण प्रत्येक ट्रांसफार्मर भालू के लोड के अनुपात को निर्धारित करता है। यदि समानांतर ट्रांसफॉर्मर के शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा अलग हैं, तो लोड असमान रूप से वितरित किया जाएगा

• कम प्रतिबाधा के साथ ट्रांसफार्मर

यह अपेक्षाकृत बड़ा भार वहन करेगा। इसका कारण यह है कि एक छोटे प्रतिबाधा का मतलब एक छोटा वोल्टेज ड्रॉप है, इसलिए यह अधिक वर्तमान संचारित कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा भार होता है।

• उच्च प्रतिबाधा के साथ ट्रांसफार्मर

तब यह एक छोटा भार वहन करेगा। इसका कारण यह है कि एक बड़ा प्रतिबाधा एक बड़ा वोल्टेज ड्रॉप उत्पन्न करेगा, जिसके परिणामस्वरूप एक छोटा सा प्रेषित करंट होगा और इस प्रकार एक छोटा भार है।

समानांतर संचालन के लिए शर्तों में से एक यह है कि कई ट्रांसफॉर्मर के प्रतिबाधा समान हैं।

मान लीजिए कि दो ट्रांसफॉर्मर समानांतर में काम कर रहे हैं:

ट्रांसफार्मर ए का शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा 8%है।

ट्रांसफार्मर बी का शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा 10%है।

यदि ये दो ट्रांसफॉर्मर समानांतर में काम करते हैं, तो ए के छोटे शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा के कारण, यह बी की तुलना में अधिक भार वहन करेगा। उदाहरण के लिए, यदि सिस्टम का कुल भार 1000kva है, तो ट्रांसफार्मर A 600kva को सहन कर सकता है, जबकि ट्रांसफार्मर B केवल 400kva को सहन करता है।

यह असमान भार वितरण निम्नलिखित समस्याओं को जन्म दे सकता है:

• अधिभार: कम प्रतिबाधा वाले ट्रांसफार्मर को ओवरलोड किया जा सकता है, जबकि उच्च प्रतिबाधा वाले लोग हल्के-लोड अवस्था में हो सकते हैं।

• कम दक्षता: असमान लोड वितरण के कारण, पूरे सिस्टम की परिचालन दक्षता कम हो सकती है।

• छोटा जीवनकाल: अधिभार की स्थिति में संचालित ट्रांसफार्मर थर्मल तनाव और त्वरित उम्र बढ़ने के कारण एक छोटे जीवनकाल का अनुभव कर सकते हैं।

2.2.4 सुरक्षा सेटिंग्स

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा का सीधा प्रभाव सुरक्षात्मक उपकरणों जैसे कि रिले और सर्किट ब्रेकरों की स्थापना पर सीधा प्रभाव पड़ता है। सुरक्षात्मक उपकरणों को आमतौर पर शॉर्ट-सर्किट करंट के अनुसार सेट करने की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि शॉर्ट सर्किट होने पर दोषों को तुरंत और प्रभावी ढंग से काट दिया जा सकता है, जिससे सिस्टम के अन्य भागों पर प्रभाव कम हो जाता है।

एक ट्रांसफार्मर के शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा को समझना सिस्टम की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त सुरक्षा सेटिंग्स डिजाइन करने के लिए सहायक है।

 

 

3.1 उच्च प्रतिबाधा का लाभ

• शॉर्ट-सर्किट करंट को सीमित करें

उच्च प्रतिबाधा वाले ट्रांसफार्मर शॉर्ट सर्किट होने पर शॉर्ट-सर्किट करंट की भयावहता को सीमित कर सकते हैं। यह बिजली प्रणाली और उपकरणों की रक्षा करने में मदद करता है और सिस्टम पर दोषों के प्रभाव को कम करता है।

• समानांतर संचालन के दौरान लचीलापन

समानांतर में संचालित ट्रांसफार्मर में, यदि प्रतिबाधा में थोड़ा अंतर है (लेकिन एक उचित सीमा के भीतर), लोड को वितरित करना और बहुत छोटे प्रतिबाधा के कारण एकल ट्रांसफार्मर पर लोड की अत्यधिक एकाग्रता से बचना आसान है।

• लागत अपेक्षाकृत कम हो सकती है

कुछ डिजाइनों में, बढ़ती प्रतिबाधा में उपयोग की जाने वाली घुमावदार सामग्री की मात्रा कम हो सकती है, जिससे विनिर्माण लागत कम हो सकती है।

 

3.2 उच्च प्रतिबाधा का नुकसान

वोल्टेज विनियमन प्रदर्शन खराब है

उच्च प्रतिबाधा वाले ट्रांसफार्मर लोड होने पर उनके आउटपुट वोल्टेज में महत्वपूर्ण उतार -चढ़ाव का अनुभव करेंगे। यह उन लोड के लिए प्रतिकूल है जिनके लिए एक स्थिर वोल्टेज की आवश्यकता होती है, और वोल्टेज ड्रॉप अपेक्षाकृत बड़ा है

अपेक्षाकृत बड़ी ऊर्जा हानि

ग्रेटर प्रतिबाधा का अर्थ है अधिक प्रतिरोध और प्रतिक्रिया, जिससे उच्च ऊर्जा हानि हो सकती है और ट्रांसफार्मर की दक्षता कम हो सकती है।

 

3.3 कम प्रतिबाधा के फायदे

इसमें अच्छा वोल्टेज विनियमन प्रदर्शन है

कम प्रतिबाधा वाले ट्रांसफार्मर में लोड होने पर छोटे आउटपुट वोल्टेज में उतार -चढ़ाव होता है, और अधिक स्थिर वोल्टेज प्रदान कर सकता है। यह उन उपकरणों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है जो वोल्टेज में उतार -चढ़ाव के प्रति संवेदनशील होते हैं, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस और डेटा सेंटर, जहां वोल्टेज ड्रॉप अपेक्षाकृत छोटा होता है।

उच्च दक्षता

एक छोटे प्रतिबाधा का अर्थ है कम प्रतिरोध और प्रतिक्रिया, जो आमतौर पर उच्च ऊर्जा दक्षता की ओर जाता है और ऑपरेशन के दौरान नुकसान को कम करता है।

 

3.4 कम प्रतिबाधा का नुकसान

शॉर्ट-सर्किट करंट अपेक्षाकृत बड़ा है

कम प्रतिबाधा का मतलब है कि जब एक शॉर्ट सर्किट होता है, तो वर्तमान बहुत बड़ा होगा, जिससे सिस्टम और उपकरणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है। इसके लिए अधिक जटिल और महंगे सुरक्षात्मक उपायों की आवश्यकता होती है।

उच्च विनिर्माण लागत

कम प्रतिबाधा प्राप्त करने के लिए आमतौर पर अधिक सामग्री (जैसे मोटे तारों या बड़े कोर) और अधिक जटिल विनिर्माण प्रक्रियाओं के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो लागत को बढ़ाती है।

 

3.5 समझौता विकल्प

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, ट्रांसफार्मर डिजाइनरों को आमतौर पर प्रतिबाधा के परिमाण के बीच एक संतुलन बिंदु खोजने की आवश्यकता होती है।

यह संतुलन बिंदु इस पर निर्भर करता है:

• बिजली प्रणालियों के लिए सुरक्षा आवश्यकताएं

यदि शॉर्ट-सर्किट करंट को कड़ाई से नियंत्रित करने की आवश्यकता है, तो एक बड़े प्रतिबाधा के साथ एक डिजाइन को चुना जा सकता है।

• लोड की वोल्टेज स्थिरता आवश्यकताएं

यदि बहुत स्थिर आउटपुट वोल्टेज की आवश्यकता होती है, तो एक छोटे प्रतिबाधा के साथ एक डिज़ाइन को चुना जा सकता है।

• लागत विचार

प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के आधार पर, लागत अक्सर एक महत्वपूर्ण निर्णय लेने वाला कारक है।

 

 

4.1 परीक्षण उद्देश्य

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा और लोड लॉस टेस्ट ट्रांसफार्मर के लिए एक महत्वपूर्ण परीक्षण है, जिसका उपयोग ट्रांसफार्मर के शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा (%z) और लोड लॉस (यानी, तांबे की हानि) को शॉर्ट-सर्किट स्थितियों के तहत निर्धारित करने के लिए किया जाता है। यह परीक्षण विशिष्ट कार्य परिस्थितियों में ट्रांसफार्मर की महत्वपूर्ण विद्युत विशेषता जानकारी प्रदान कर सकता है, जो ट्रांसफार्मर के डिजाइन गुणवत्ता और प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए सहायक है।

• शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा (%z) को मापें

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा एक ट्रांसफार्मर के प्रतिरोध और प्रतिक्रिया के संयुक्त प्रभाव को दर्शाता है और एक ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए महत्वपूर्ण है।

• लोड हानि को मापें

लोड हानि (या तांबा हानि) रेटेड लोड के तहत एक ट्रांसफार्मर के घुमावदार प्रतिरोध के कारण होने वाली बिजली की हानि है, जिसे शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा परीक्षणों के माध्यम से मापा जा सकता है

 

4.2 परीक्षण सिद्धांत

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा परीक्षण में एक ट्रांसफार्मर के प्राथमिक घुमावदार (आमतौर पर उच्च-वोल्टेज पक्ष) के लिए अपेक्षाकृत कम वोल्टेज को लागू करना शामिल है, जबकि शॉर्ट-सर्किटिंग सेकेंडरी वाइंडिंग (आमतौर पर कम-वोल्टेज साइड), और इस समय प्राथमिक विंडिंग की वोल्टेज, करंट और पावर को मापना। इन माप मूल्यों के आधार पर, ट्रांसफॉर्मर के शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा और लोड नुकसान की गणना की जा सकती है।

 

4.3 परीक्षण प्रक्रियाएं

4.3.1 परीक्षण तैयारी

वायरिंग: शॉर्ट-सर्किट सेकेंडरी साइड (कम-वोल्टेज साइड) ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग और प्राइमरी साइड (हाई-वोल्टेज साइड) को एक एडजस्टेबल पावर सप्लाई से कनेक्ट करें।

उपकरण की तैयारी: वोल्टेज, करंट और पावर जैसे मापदंडों को रिकॉर्ड करने के लिए मापने वाले डिवाइस को कनेक्ट करें।

4.3.2 लागू वोल्टेज

धीरे -धीरे प्राथमिक पक्ष पर वोल्टेज को शून्य से बढ़ाएं जब तक कि प्राथमिक पक्ष पर वर्तमान रेटेड वर्तमान तक नहीं पहुंच जाता है। इस बिंदु पर, माध्यमिक पक्ष पर शॉर्ट सर्किट के कारण, वोल्टेज शून्य के करीब होना चाहिए।

4.3.3 उपाय

वोल्टेज: वोल्टेज को मापें और रिकॉर्ड करेंप्राथमिक पक्ष पर

वर्तमान: वर्तमान को मापें और रिकॉर्ड करेंप्राथमिक पक्ष पर

पावर: इनपुट एक्टिव पावर पी को मापें और रिकॉर्ड करें, जो मुख्य रूप से घुमावदार का लोड लॉस (कॉपर लॉस) है।

4.4.4 गणना

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा का गणना सूत्र:

प्रतिशत शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा (%z):

उनमें से,ट्रांसफार्मर का रेटेड वोल्टेज है

लोड हानि (तांबा हानि) मापा शक्ति पी को संदर्भित करता है पी।

4.4.5 परीक्षण की स्थिति

परीक्षण आमतौर पर कमरे के तापमान पर आयोजित किए जाते हैं, लेकिन घुमावदार प्रतिरोध पर तापमान के महत्वपूर्ण प्रभाव के कारण, वास्तविक मापा भार हानि के लिए तापमान सुधार की आवश्यकता हो सकती है।

परीक्षण में, लागू वोल्टेज अपेक्षाकृत कम है। इसे केवल रेटेड करंट तक पहुंचने की आवश्यकता होती है, न कि रेटेड वोल्टेज, क्योंकि जब माध्यमिक घुमावदार शॉर्ट-सर्किटेड होता है, तो कम वोल्टेज को लागू करना रेटेड करंट को उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त होता है।

4.4.6 परीक्षण परिणामों का विश्लेषण

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा मूल्य

मापा शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा मूल्य डिजाइन मूल्य या नेमप्लेट पर मूल्य के अनुरूप होना चाहिए। यदि अंतर महत्वपूर्ण हैं, तो यह संकेत दे सकता है कि ट्रांसफार्मर के डिजाइन या निर्माण में समस्याएं हैं।

लोड हानि

मापा लोड हानि (तांबा हानि) का उपयोग पूर्ण-लोड स्थितियों के तहत ट्रांसफार्मर की दक्षता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है। यह नुकसान डिजाइन में निर्दिष्ट सीमा के भीतर होना चाहिए।

4.4.7 महत्व

शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा परीक्षण न केवल ट्रांसफार्मर के डिजाइन और विनिर्माण गुणवत्ता को सत्यापित करता है, बल्कि सिस्टम के दोष विश्लेषण, सुरक्षा उपकरणों की सेटिंग और ट्रांसफार्मर के समानांतर संचालन के लिए महत्वपूर्ण डेटा भी प्रदान करता है। इस परीक्षण के माध्यम से, इंजीनियर वास्तविक संचालन में ट्रांसफार्मर की सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित कर सकते हैं। अंत में, शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा परीक्षण यह सुनिश्चित करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है कि ट्रांसफार्मर डिजाइन विनिर्देशों का अनुपालन करता है और सुरक्षित और कुशलता से काम कर सकता है।