वितरण ट्रांसफार्मर

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Single-phase distribution transformer in Canada

वितरण ट्रांसफॉर्मर या सेवा ट्रांसफॉर्मर एक ट्रांसफॉर्मर है जो विद्युत ऊर्जा वितरण प्रणाली में अंतिम वोल्टेज परिवर्तन प्रदान करता है, वितरण लाइनों में उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज को ग्राहक द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्तर तक ले जाता है।[1] एक व्यावहारिक कुशल ट्रांसफॉर्मर के आविष्कार ने ए.सी. बिजली वितरण को संभव बनाया; वितरण ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करने वाली संस्था को 1882 की शुरुआत में प्रदर्शित किया गया था।

यदि उपयोगिता स्तम्भ पर लगाया जाता है, तो उन्हें पोल-माउंट ट्रांसफॉर्मर कहा जाता है। यदि वितरण लाइनें जमीनी स्तर या भूमिगत पर स्थित हैं, तो वितरण ट्रांसफॉर्मर कंक्रीट पैड पर लगाए जाते हैं और इस्पात के बक्सों में बंद कर दिए जाते हैं, इस प्रकार वितरण टैप पैडमाउंट ट्रांसफॉर्मर के रूप में जाना जाता है।

वितरण ट्रांसफॉर्मर की रेटिंग आमतौर पर 200 वोल्ट-एम्पीयर से कम होती है,[2] हालांकि कुछ राष्ट्रीय मानक 5000 किलोवोल्ट-एम्पीयर तक की इकाइयों को वितरण ट्रांसफॉर्मर के रूप में वर्णित करने की अनुमति देते हैं। चूंकि वितरण ट्रांसफॉर्मर दिन में 24 घंटे सक्रिय रहते हैं (तब भी जब वे कोई भार नहीं उठाते हैं), उनके बनावट में लोह हानियाँ को कम करने की महत्वपूर्ण भूमिका है। चूंकि वे आमतौर पर पूर्ण भार पर काम नहीं करते हैं, इसलिए उन्हें कम भार पर अधिकतम दक्षता के लिए बनाया गया है। बेहतर दक्षता के लिए, इन ट्रांसफार्मरों में वोल्टेज विनियमन को न्यूनतम रखा जाना चाहिए। इसलिए उन्हें छोटे रिसाव प्रतिघात के लिए बनाया गया है।[3]


प्रकार

वितरण ट्रांसफार्मरों को उनके कारकों के आधार पर विभिन्न श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है जैसे:

  • बढ़ते स्थान - पोल, पैड, भूमिगत कोष्ठ
  • इन्सुलेशन का प्रकार - तरल-डूबे हुए या शुष्क-प्रकार
  • चरणों की संख्या - एकल-चरण या तीन-चरण
  • वोल्टेज वर्ग
  • बुनियादी आवेग इन्सुलेशन स्तर (बीआईएल)।
हंगरी में दो तीन-चरण ट्रांसफार्मर

प्रयोग करें

वितरण ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर एक सर्विस ड्रॉप पर स्थित होते हैं, जहां उपयोगिता पोल या भूमिगत बिजली लाइनों से ग्राहक के भवन तक तार को ले जाया जाता हैं। उनका उपयोग अक्सर बस्तियों के बाहर सुविधाओं को बिजली आपूर्ति के लिए किया जाता है, जैसे कि 30 किलोवोल्ट-एम्पीयर कम वोल्टेज पर अलग-अलग घर, खेत या पंपिंग स्टेशन। एक अन्य अनुप्रयोग ए.सी. विद्युतीकृत रेलवे के ऊपर तारों में बिजली की आपूर्ति की जाती है। इस मामले में एकल चरण वितरण ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है।[4] एकल वितरण ट्रांसफार्मर द्वारा प्रदान किए गए बिजली एक क्षेत्र में ग्राहकों की संख्या के आधार पर भिन्न होती है। शहरी क्षेत्रों में एक ही ट्रांसफाॅर्मर से कई घरों को बिजली प्रदान किया जा सकता है। मुख्य वोल्टेज के आधार पर, ग्रामीण क्षेत्रों में वितरण के लिए प्रति ग्राहक को एक ट्रांसफार्मर की आवश्यकता हो सकती है। एक बड़े वाणिज्यिक या औद्योगिक परिसर में एक से अधिक वितरण ट्रांसफॉर्मर होंगे। शहरी क्षेत्रों और आस-पड़ोस में जहां प्राथमिक वितरण लाइनें भूमिगत रहतीं हैं वंहा पैडमाउंट ट्रांसफॉर्मर , कंक्रीट पैड पर लगे बंद धातु के बक्सों में प्रयोग किया जाता है। कई बड़ी इमारतों में प्राथमिक वितरण वोल्टेज पर विद्युत सेवा प्रदान की जाती है। इन भवनों में निम्न वोल्टेज के उद्देश्यों के लिए बेसमेंट में ग्राहक के स्वामित्व वाले ट्रांसफॉर्मर होते हैं।[4] वितरण ट्रांसफॉर्मर पवन खेतों के बिजली संग्रह नेटवर्क में भी पाए जाते हैं, जहां वे प्रत्येक पवन चक्की से एक सबस्टेशन से जुड़ने के लिए बिजली बढ़ाते हैं जो कई मील (किलोमीटर) दूर हो सकता है।[5]


कनेक्शन

ब्रिटेन में चरण-दर-चरण ट्रांसफार्मर
इस एकल-चरण ट्रांसफार्मर के पीछे दाईं ओर प्राथमिक लाइन और पीछे की ओर माध्यमिक लाइनें

दोनों पोल-माउंटेड और पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर ओवरहेड या भूमिगत वितरण लाइनों के उच्च 'प्राथमिक' वोल्टेज को भवन के अंदर 'द्वितीयक' या 'उपयोग' वोल्टेज में परिवर्तित करते हैं। प्राथमिक वितरण तार तीन-चरण विद्युत शक्ति का उपयोग करते हैं | मुख्य वितरण लाइनों में हमेशा तीन 'हॉट' तार धन और एक वैकल्पिक न्यूट्रल होता है। उत्तर अमेरिकी प्रणाली में, जहां एकल-चरण ट्रांसफॉर्मर केवल एक चरण तार से जुड़ते हैं, छोटी 'पार्श्व' लाइनें जो किनारे की सड़कों पर शाखाओं में बँटती हैं, उनमें केवल एक या दो 'हॉट' चरण तार शामिल हो सकते हैं | (जब केवल एक चरण तार होता है, तो एक न्यूट्रल हमेशा वापसी पथ के रूप में प्रदान किया जाएगा।) प्राथमिक क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले मानक वितरण वोल्टेज पर शक्ति प्रदान करते हैं; ये स्थानीय वितरण अभ्यास और मानकों के आधार पर 2.3 किलोवोल्ट से लेकर लगभग 35 किलोवोल्ट तक कम होते हैं; अक्सर 11 किलोवोल्ट (50 हर्टेज़ सिस्टम) और 13.8 किलोवोल्ट (60 हर्टेज़ सिस्टम) का उपयोग किया जाता है, लेकिन कई अन्य वोल्टेज सामान्य हैं। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, सबसे सामान्य वोल्टेज 12.47 किलोवोल्ट है, जिसका लाइन-टू-ग्राउंड वोल्टेज 7.2 किलोवोल्ट है। इसमें 7.2 किलोवोल्ट फेज-टू-न्यूट्रल वोल्टेज है, जो स्प्लिट-फेज सेकेंडरी साइड पर 240 V का ठीक 30 गुना है।

प्राथमिक

उच्च वोल्टेज प्राथमिक वाइंडिंग को केस के शीर्ष पर बुशिंग (विद्युत) में लाया जाता है।

  • एकल चरण ट्रांसफार्मर, आमतौर पर उत्तरी अमेरिकी प्रणाली में उपयोग किए जाते हैं, दो अलग-अलग प्रकार के कनेक्शनों के साथ ओवरहेड वितरण तारों से जुड़े होते हैं:
    • वाई - वाई वितरण सर्किट पर, 'वाई' या 'चरण से न्यूट्रल' ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किया जाता है। एक एकल चरण वाई ट्रांसफार्मर में आमतौर पर शीर्ष पर केवल एक झाड़ी(बुशिंग) होती है, जो तीन प्राथमिक चरणों में से एक से जुड़ी होती है। प्राइमरी वाइंडिंग का दूसरा सिरा ट्रांसफॉर्मर केस से जुड़ा होता है,जो वाई सिस्टम के न्यूट्रल वायर से जुड़ा होता है, और ग्राउंडेड भी होता है| एक वाई वितरण प्रणाली को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि ट्रांसफॉर्मर लाइन पर असंतुलित भार पेश करते हैं जो न्यूट्रल तार में धाराओं का कारण बनते हैं और फिर ग्राउंडेड होते हैं। लेकिन डेल्टा वितरण प्रणाली के साथ असंतुलित भार तीन चरण के तारों पर वोल्टेज में भिन्नता पैदा कर सकता है।
    • डेल्टा - डेल्टा वितरण सर्किट पर, 'डेल्टा' या 'फेज टू फेज' ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है। एक सिंगल फेज डेल्टा ट्रांसफॉर्मर में दो बुशिंग तीन प्राथमिक तारों में से दो से जुड़े होते हैं, इसलिए प्राइमरी वाइंडिंग फेज-टू-फेज वोल्टेज को देखती है। यह एक न्यूट्रल के माध्यम से प्राथमिक धारा को वापस करने से बचता है जो पृथ्वी की क्षमता के पास अपने वोल्टेज को रखने के लिए ठोस रूप से ग्राउंडेड होनी चाहिए चूंकि न्यूट्रल भी ग्राहकों को प्रदान किया जाता है, यह कैलिफोर्निया जैसे शुष्क क्षेत्र में एक बड़ा सुरक्षा लाभ है जहां मिट्टी की चालकता कम है। मुख्य नुकसान उच्च लागत है, उदाहरण के लिए, शाखा सर्किट पर भी कम से कम दो इन्सुलेटेड 'हॉट' चरण तारों की आवश्यकता होती है। एक और छोटा नुकसान यह है कि यदि प्राथमिक चरणों में से केवल एक को ऊपर की ओर काट दिया जाता है तो यह लाइव रहेगा क्योंकि ट्रांसफॉर्मर इसके माध्यम से धारा वापस करने की कोशिश करते हैं। यह लाइन कर्मियों के लिए खतरनाक हो सकता है।
  • तीन-चरण माध्यमिक शक्ति प्रदान करने वाले ट्रांसफॉर्मर, जो यूरोपीय प्रणाली में आवासीय सेवा के लिए उपयोग किए जाते हैं, इनमें तीन प्राथमिक चरण तारों से जुड़ी तीन प्राथमिक कुंडली होती हैं। कुंडली लगभग हमेशा एक 'वाई' विन्यास में जुड़े होते हैं, जिसमें तीन कुंडली जुड़े और ग्राउंडेड होते हैं।

ट्रांसफार्मर हमेशा सुरक्षात्मक फ्यूज (विद्युत) और डिस्कनेक्ट बदलना के माध्यम से प्राथमिक वितरण लाइनों से जुड़ा होता है। पोल-माउंटेड ट्रांसफार्मर के लिए यह आमतौर पर 'फ्यूज कटआउट' होता है। बिजली की खराबी से फ़्यूज़ पिघल जाता है और डिवाइस टूट कर खुल जाता है जिससे परेशानी का दृश्य संकेत मिलता है। इसे मैन्युअल रूप से भी खोला जा सकता है, जबकि लाइन को लाइनवर्कर (व्यवसाय) द्वारा इंसुलेटेड गर्म छड़ी का उपयोग करके सक्रिय किया जाता है। कुछ मामलों में पूरी तरह से स्व-संरक्षित ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है, जिसमें एक परिपथ वियोजक होता है, इसलिए फ़्यूज्ड कटआउट की आवश्यकता नहीं होती है।

माध्यमिक

एक ट्रांसफॉर्मर बैंक, उत्तरी अमेरिका में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: तीन सिंगल-फेज ट्रांसफॉर्मर 3-फेज ट्रांसफॉर्मर बनाने के लिए जुड़े हुए हैं।

कम वोल्टेज माध्यमिक वाइंडिंग ट्रांसफार्मर की तरफ तीन या चार टर्मिनलों से जुड़ी होती हैं।

  • उत्तरी अमेरिकी आवासों और छोटे व्यवसायों में, द्वितीयक बहुधा स्प्लिट-फेज इलेक्ट्रिक पावर | स्प्लिट-फेज 120/240 वोल्ट सिस्टम होता है। 240 V सेकेंडरी वाइंडिंग सेंटर-टैप है और सेंटर न्यूट्रल वायर ग्राउंडेड है, जिससे दो एंड कंडक्टर सेंटर टैप के संबंध में गर्म हो जाते हैं और एक दूसरे के साथ 180 डिग्री फेज से बाहर हो जाते हैं। ये तीन तार सर्विस ड्रॉप से ​​नीचे बिजली के मीटर और बिल्डिंग के अंदर विद्युत सेवा पैनल तक जाते हैं। गर्म तार और तटस्थ के बीच लोड जोड़ने से 120 वोल्ट का उत्पादन होता है, जिसका उपयोग प्रकाश सर्किट के लिए किया जाता है। दोनों गर्म तारों को आपस में जोड़ने पर 240 वोल्ट उत्पन्न होता है, जिसका उपयोग एयर कंडीशनर, ओवन, ड्रायर और चार्जिंग_स्टेशन जैसे भारी भार के लिए किया जाता है।
  • यूरोप और देशों में इसकी प्रणाली का उपयोग करते हुए, माध्यमिक अक्सर तीन चरण 400Y/230 प्रणाली होती है। तीन 230 V माध्यमिक वाइंडिंग हैं, प्रत्येक को प्राथमिक चरणों में से एक से जुड़ी प्राथमिक वाइंडिंग से शक्ति प्राप्त होती है। प्रत्येक द्वितीयक वाइंडिंग का एक सिरा एक 'तटस्थ' तार से जुड़ा होता है, जो जमीन से जुड़ा होता है। न्यूट्रल के साथ 3 सेकेंडरी वाइंडिंग के दूसरे सिरे को सर्विस ड्रॉप से ​​​​सर्विस पैनल में लाया जाता है। 230 वी भार तीन चरण तारों और तटस्थ में से किसी के बीच जुड़े हुए हैं। चूंकि चरण एक दूसरे के संबंध में 120 डिग्री हैं, उत्तर अमेरिकी विभाजन चरण प्रणाली में 2 * 120V = 240V की तुलना में किन्हीं दो चरणों के बीच वोल्टेज sqrt(3) * 230V = 400V है। जबकि व्यक्तिगत उत्तरी अमेरिकी निवासों में तीन चरण की शक्ति लगभग अनसुनी है, यह यूरोप में एयर कंडीशनर और इलेक्ट्रिक वाहन चार्जर जैसे भारी भार के लिए आम है।

निर्माण

ऑयल-कूल्ड थ्री-फेज डिस्ट्रीब्यूशन ट्रांसफॉर्मर, उपरोक्त फोटो में एक के समान, हाउसिंग ऑफ के साथ, निर्माण दिखा रहा है।
एक छोटे टॉवर जैसी इमारत के अंदर वितरण सबस्टेशन यूरोप में आम हैं। जेलेनिया गोरा, पोलैंड के पास

वितरण ट्रांसफॉर्मर में शीट सिलिकॉन स्टील (ट्रांसफार्मर स्टील) के फाड़ना से बना एक चुंबकीय कोर होता है और या तो राल के साथ एक साथ चिपकाया जाता है या स्टील की पट्टियों के साथ एक साथ बंधा होता है, जिसके चारों ओर प्राथमिक और द्वितीयक तार लपेटे जाते हैं। यह कोर निर्माण मुख्य नुकसान को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, कोर में गर्मी के रूप में चुंबकीय ऊर्जा का अपव्यय, जो उपयोगिता ग्रिड में बिजली की हानि का आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण कारण है। मुख्य नुकसान दो प्रभावों के कारण होता है; इस्पात, और एड़ी धाराओं में हिस्टैरिसीस हानि। सिलिकॉन स्टील में कम हिस्टैरिसीस हानि होती है, और टुकड़े टुकड़े में निर्माण एड़ी की धाराओं को कोर में बहने से रोकता है, जो स्टील के प्रतिरोध में शक्ति को नष्ट कर देता है। विशिष्ट वितरण ट्रांसफार्मर की दक्षता लगभग 98 और 99 प्रतिशत के बीच होती है।[6][7] जहां बड़ी संख्या में ट्रांसफॉर्मर मानक डिजाइन के लिए बनाए जाते हैं, वहां सी-आकार का कोर निर्माण के लिए किफायती होता है। एक स्टील की पट्टी को पूर्व के चारों ओर लपेटा जाता है, आकार में दबाया जाता है और फिर दो सी-आकार के हिस्सों में काटा जाता है, जो तांबे की वाइंडिंग पर फिर से इकट्ठा होते हैं।[8]

प्राथमिक कॉइल को तामचीनी लेपित तांबे या अल्युमीनियम तार से लपेटा जाता है और उच्च धारा, कम वोल्टेज सेकेंडरी को एल्यूमीनियम या तांबे के मोटे रिबन का उपयोग करके लपेटा जाता है। वाइंडिंग राल-गर्भवती कागज के साथ अछूता रहता है। राल को ठीक करने के लिए पूरी असेंबली को बेक किया जाता है और फिर पाउडर कोटिंग स्टील टैंक में डूबा दिया जाता है, जो तब ट्रांसफॉर्मर ऑयल (या अन्य इंसुलेटिंग लिक्विड) से भर जाता है, जो निष्क्रिय और गैर-प्रवाहकीय होता है। ट्रांसफार्मर का तेल वाइंडिंग्स को ठंडा और इन्सुलेट करता है, और उन्हें नमी से बचाता है। किसी भी शेष नमी को हटाने के लिए निर्माण के दौरान टैंक को अस्थायी रूप से खाली कर दिया जाता है जो कि आर्किंग का कारण बनता है और शीर्ष पर गैसकेट के साथ मौसम के खिलाफ सील कर दिया जाता है।[9] पूर्व में, इनडोर उपयोग के लिए वितरण ट्रांसफार्मर एक पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी) तरल से भरे होंगे। क्योंकि ये रसायन पर्यावरण में बने रहते हैं और जानवरों पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं, इसलिए इन पर प्रतिबंध लगा दिया गया है। अन्य आग प्रतिरोधी तरल पदार्थ जैसे सिलिकॉन का उपयोग किया जाता है जहां तरल से भरे ट्रांसफार्मर को घर के अंदर इस्तेमाल किया जाना चाहिए। कुछ वनस्पति तेलों को ट्रांसफॉर्मर तेल के रूप में लगाया गया है; इनमें उच्च अग्नि बिंदु का लाभ होता है और ये पर्यावरण में पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल होते हैं।[10] पोल पर लगे ट्रांसफॉर्मर में अक्सर सर्ज अरेस्टर या प्रोटेक्टिव फ्यूज लिंक जैसी एक्सेसरीज शामिल होती हैं। एक स्व-संरक्षित ट्रांसफार्मर में एक आंतरिक फ़्यूज़ और सर्ज अरेस्टर शामिल होता है; अन्य ट्रांसफार्मर में ये घटक टैंक के बाहर अलग से लगे होते हैं।[11] पोल-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर में लग्स हो सकते हैं जो पोल पर सीधे माउंटिंग की अनुमति देते हैं, या पोल पर बोल्ट किए गए क्रॉसआर्म्स पर लगाए जा सकते हैं। एरियल ट्रांसफॉर्मर, लगभग 75 केवीए से बड़ा, एक या एक से अधिक खंभों द्वारा समर्थित प्लेटफॉर्म पर लगाया जा सकता है।[12] एक तीन-चरण सेवा तीन समान ट्रांसफार्मर का उपयोग कर सकती है, प्रति चरण एक।

नीचे-ग्रेड स्थापना के लिए डिज़ाइन किए गए ट्रांसफार्मर को पानी में आवधिक जलमग्नता के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है।[13] वितरण ट्रांसफार्मर में एक ऑफ-लोड टैप परिवर्तक शामिल हो सकता है ताकि ग्राहक के वोल्टेज को लंबी या भारी लोड वाली लाइनों पर वांछित सीमा के भीतर प्राथमिक और माध्यमिक वोल्टेज के बीच अनुपात के मामूली समायोजन की अनुमति मिल सके।[citation needed] पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर में लाइव आंतरिक भागों में अनधिकृत पहुंच को हतोत्साहित करने के लिए सुरक्षित लॉक, बोल्ट 'और ग्राउंडेड धातु के बाड़े हैं। संलग्नक में तकनीकी मानकों में वर्णित फ़्यूज़, आइसोलेटिंग स्विच, लोड-ब्रेक बुशिंग और अन्य सहायक उपकरण भी शामिल हो सकते हैं। वितरण प्रणालियों के लिए पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर लगभग 100 से 2000 केवीए तक होते हैं, हालांकि कुछ बड़ी इकाइयों का भी उपयोग किया जाता है।[citation needed]


स्थापना

जबकि अमेरिका में वितरण ट्रांसफार्मर अक्सर ज्यादातर लकड़ी के खंभों पर बाहर स्थापित किए जाते हैं, यूरोप में उन्हें इमारतों में स्थापित करना सबसे आम है। ये टावर की तरह दिखते हैं, अगर फीडिंग लाइन ओवरहेड हैं। यदि ट्रांसफार्मर तक जाने वाली सभी लाइनें भूमिगत लाइनें हैं तो एक कंटेनर के आकार की छोटी इमारतों का उपयोग किया जाता है। फिर भी यूरोप में भी खंभों पर लगे वितरण ट्रांसफार्मर का उपयोग ग्रामीण क्षेत्रों में किया जाता है, जिससे पोल आमतौर पर कंक्रीट या लोहे से बना होता है क्योंकि ट्रांसफार्मर का वजन बहुत अधिक होता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Harlow 2012, p. 3-4.
  2. ↑ Bakshi 2009, p. 1-24.
  3. ↑ Bakshi 2009, p. 1-25.
  4. ↑ 4.0 4.1 Harlow 2012, p. 3-17.
  5. ↑ Harlow 2012, p. 3-10.
  6. ↑ De Keulenaer et al. 2001
  7. ↑ Kubo, T.; Sachs, H.; Nadel, S. (2001). Opportunities for New Appliance and Equipment Efficiency Standards. American Council for an Energy-Efficient Economy. p. 39, fig. 1. Retrieved June 21, 2009.
  8. ↑ Harlow 2012, p. 3-3.
  9. ↑ "What are Efficient Transmission Materials and Equipments?". Digital Journal.
  10. ↑ Harlow 2012, p. 3-5.
  11. ↑ Pansini 2005, p. 63.
  12. ↑ Pansini 2005, p. 61.
  13. ↑ Harlow 2012, p. 3-9.


ग्रन्थसूची

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