ट्रांसफार्मर के क्या नुकसान हैं?

पावर ट्रांसफार्मर में होने वाली हानि में मुख्य रूप से कॉपर लॉस और आयरन लॉस शामिल हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि कोई भी विद्युत उपकरण लंबे समय तक संचालन के दौरान हानि उत्पन्न करता है, और पावर ट्रांसफार्मर भी इसका अपवाद नहीं हैं।

लोहे से होने वाली क्षति क्या है?

कॉपर लॉस के विपरीत, ट्रांसफार्मर का आयरन लॉस वाइंडिंग और करंट साइज जैसे कारकों से स्वतंत्र होता है। नाम से ही स्पष्ट है कि आयरन लॉस लोहे से संबंधित है, क्योंकि यह लोहे के कोर के कारण होता है। ट्रांसफार्मर के आयरन लॉस को "नो-लोड लॉस" भी कहा जाता है, क्योंकि यह ट्रांसफार्मर में हमेशा मौजूद रहता है, चाहे लोड फुल हो या जीरो, और यह ट्रांसफार्मर के एक निश्चित लॉस के अंतर्गत आता है। हालांकि, लोड प्रक्रिया के दौरान, विद्युत क्षेत्र की तीव्रता कम होने के साथ-साथ पावर लॉस भी कम हो जाता है।

ट्रांसफार्मर में लौह हानि का वर्गीकरण

ट्रांसफार्मर की लौह हानि को हिस्टैरेसिस हानि और एड़ी धारा हानि में विभाजित किया जाता है।

हिस्टेरेसिस हानि

ट्रांसफार्मर का कार्य सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित है, जिसके द्वारा वोल्टेज में वृद्धि और कमी तथा धारा में परिवर्तन होता है। ट्रांसफार्मर में चुंबकीय प्रवाह लोहे के कोर पर प्रवाहित होता है। लोहे का कोर चुंबकीय प्रवाह के प्रति चुंबकीय प्रतिरोध रखता है, ठीक उसी प्रकार जैसे चालक धारा के प्रति प्रतिरोध रखता है। इसी प्रकार, ऊष्मा भी उत्पन्न होती है, जिसे "हिस्टैरेसिस हानि" कहा जाता है।

भंवर धारा हानि

जब ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग में धारा प्रवाहित की जाती है, तो कुंडल द्वारा उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह लोहे के कोर में प्रवाहित होता है। क्योंकि कोर स्वयं एक चालक है, चुंबकीय क्षेत्र रेखा के लंबवत तल में विद्युत विभव प्रेरित होता है। यह विभव कोर के अनुप्रस्थ काट में एक बंद परिपथ बनाता है, जिससे विद्युत धारा उत्पन्न होती है। यह धारा एक घूर्णनशील भंवर की तरह व्यवहार करती है, इसलिए इसे "भंवर" कहा जाता है। एड़ी धारा के कारण होने वाली हानि को "एड़ी धारा हानि" कहते हैं। कोर द्वारा उत्पन्न एड़ी धाराओं के कारण ही इसे पतली चादर के रूप में बनाया जाता है। कोर जितना पतला होगा, प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा और धारा उतनी ही कम होगी।

ट्रांसफार्मर में लौह हानि को प्रभावित करने वाले कारक

• परिचालन वोल्टेज और आवृत्ति: लौह हानि ट्रांसफार्मर के परिचालन वोल्टेज और आवृत्ति से संबंधित होती है क्योंकि ये कारक कोर में चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति और हिस्टैरेसिस को प्रभावित करते हैं।
• कोर सामग्री: कोर सामग्री के हिस्टैरेसिस गुण लौह हानि की मात्रा को प्रभावित करेंगे। यदि कोर सामग्री का चयन ठीक से नहीं किया गया, तो हिस्टैरेसिस हानि बढ़ जाएगी।
• विनिर्माण प्रक्रिया: ट्रांसफार्मर की विनिर्माण प्रक्रिया का भी लौह हानि पर कुछ प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, कोर लेमिनेशन विधि, इन्सुलेशन उपचार आदि लौह हानि की मात्रा को प्रभावित करते हैं।

ट्रांसफार्मर में लौह हानि को कैसे कम किया जाए?

• उच्च गुणवत्ता वाली लौह कोर सामग्री का चयन करें: कम हिस्टैरेसिस हानि वाली लौह कोर सामग्री का चयन करने से ट्रांसफार्मर की लौह हानि को कम किया जा सकता है।
• विनिर्माण प्रक्रिया को अनुकूलित करें: कोर लेमिनेशन विधि, इन्सुलेशन उपचार और अन्य विनिर्माण प्रक्रियाओं में सुधार करके लौह हानि को कम करें।
• उचित डिजाइन: ट्रांसफार्मर के डिजाइन चरण में, संरचनात्मक डिजाइन और पैरामीटर चयन को अनुकूलित करके लौह हानि को कम किया जाता है।

तांबे की हानि

ट्रांसफार्मरों में तांबे की महत्वपूर्ण भूमिका होती है। ट्रांसफार्मरों की वाइंडिंग में आमतौर पर तांबे के तारों का उपयोग किया जाता है। ट्रांसफार्मर में तांबे की हानि तांबे के तारों के कारण होती है। इस हानि को लोड हानि भी कहा जाता है। यह लोड हानि परिवर्तनशील होती है और इसमें बदलाव होता रहता है।

यह धारा के परिवर्तन के साथ बदलता है, तांबे की हानि (लोड हानि) एक परिवर्तनशील हानि है, और यह ट्रांसफार्मर के संचालन में मुख्य हानि भी है।

ट्रांसफार्मर में तांबे की हानि को प्रभावित करने वाले कारक

• करंट का आकार: जैसा कि ऊपर बताया गया है, कॉपर लॉस करंट के वर्ग के समानुपाती होता है, इसलिए करंट का आकार कॉपर लॉस को प्रभावित करने वाला प्रमुख कारक है।
• वाइंडिंग प्रतिरोध: वाइंडिंग का प्रतिरोध सीधे तौर पर कॉपर लॉस को प्रभावित करता है। प्रतिरोध जितना अधिक होगा, कॉपर लॉस उतना ही अधिक होगा।
• कॉइल परतों की संख्या: कॉइल परतों की संख्या जितनी अधिक होगी, वाइंडिंग में धारा के प्रवाह का मार्ग उतना ही लंबा होगा, और इसके परिणामस्वरूप प्रतिरोध भी बढ़ेगा, जिससे तांबे की हानि भी बढ़ जाएगी।
• स्विचिंग आवृत्ति: ट्रांसफार्मर के कॉपर लॉस पर स्विचिंग आवृत्ति का प्रभाव ट्रांसफार्मर के वितरण मापदंडों और लोड विशेषताओं से सीधा संबंधित है। जब लोड विशेषताएँ और वितरण मापदंड प्रेरक होते हैं, तो स्विचिंग आवृत्ति बढ़ने पर कॉपर लॉस घटता है; जब वे संधारित्र होते हैं, तो स्विचिंग आवृत्ति बढ़ने पर कॉपर लॉस बढ़ता है।
• तापमान का प्रभाव: ट्रांसफार्मर के तापमान से भी लोड हानि प्रभावित होती है। साथ ही, लोड करंट के कारण उत्पन्न लीकेज फ्लक्स वाइंडिंग में एड़ी करंट हानि और वाइंडिंग के बाहर के धातु भागों में आवारा हानि उत्पन्न करता है।

ट्रांसफार्मर में कॉपर लॉस को कैसे कम किया जा सकता है?

• ट्रांसफार्मर के वाइंडिंग के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल को बढ़ाएं: इससे कंडक्टर का प्रतिरोध कम हो जाता है, जिससे ट्रांसफार्मर में तांबे की हानि प्रभावी रूप से कम हो जाती है।
• वाइंडिंग प्रतिरोध को कम करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाली चालक सामग्री, जैसे तांबे की पन्नी या एल्यूमीनियम की पन्नी का उपयोग करें।
• ट्रांसफार्मर के हल्के भार पर चलने के समय को कम करें: ट्रांसफार्मर के हल्के भार पर चलने के समय के अनुपात को सीमित करने से ट्रांसफार्मर में तांबे की हानि को कम करने में मदद मिलेगी।