ट्रांसफॉर्मर टर्न अनुपात की गणना कैसे करें

आपके घर के अधिकांश उपकरणों में प्रत्यावर्ती धारा (AC) केवल उन विद्युत लाइनों से आ सकती है जो एक ट्रांसफॉर्मर के उपयोग के माध्यम से प्रत्यक्ष धारा (DC) भेजती हैं। सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होने वाले सभी विभिन्न प्रकार के प्रवाह के माध्यम से, यह इन विद्युत घटनाओं को नियंत्रित करने की शक्ति रखने में मदद करता है। सर्किट के वोल्टेज को बदलने में उनके सभी उपयोगों के लिए, ट्रांसफॉर्मर अपने टर्न अनुपात पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं।

​एक ट्रांसफॉर्मर अनुपात बदल जाता हैप्राथमिक वाइंडिंग में घुमावों की संख्या का समीकरण द्वारा द्वितीयक वाइंडिंग में घुमावों की संख्या का विभाजन है

यह अनुपात प्राथमिक वाइंडिंग के वोल्टेज के बराबर होना चाहिए, जो सेकेंडरी वाइंडिंग के वोल्टेज से विभाजित होता है, जैसा कि दिया गया हैवी_पी/वी_रों. प्राथमिक वाइंडिंग एक संचालित प्रारंभ करनेवाला को संदर्भित करता है, एक सर्किट तत्व जो एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करता है ट्रांसफॉर्मर के चार्ज के प्रवाह के जवाब में, और सेकेंडरी एक अनपावर्ड है प्रारंभ करनेवाला

ये अनुपात इस धारणा के तहत सही हैं कि प्राथमिक घुमावदार का चरण कोण माध्यमिक के चरण कोणों के बराबर होता है

एसी वोल्टेज स्रोतों के लिए, जैसा कि ट्रांसफॉर्मर के साथ प्रयोग किया जाता है, आने वाली तरंग साइनसॉइडल है, एक साइन लहर का आकार। ट्रांसफॉर्मर टर्न रेशियो आपको बताता है कि प्राथमिक वाइंडिंग से सेकेंडरी वाइंडिंग में करंट गुजरने पर ट्रांसफॉर्मर के माध्यम से वोल्टेज कितना बदलता है।

साथ ही, कृपया ध्यान दें कि इन सूत्रों में "अनुपात" शब्द का अर्थ है aअंश,वास्तविक अनुपात नहीं। 1/4 का भिन्न 1:4 के अनुपात से भिन्न है। जबकि १/४ एक संपूर्ण का एक भाग है जो चार बराबर भागों में विभाजित है, अनुपात १:४ यह दर्शाता है कि, किसी एक चीज़ के लिए, कुछ और के चार हैं। ट्रांसफॉर्मर अनुपात में "अनुपात" अनुपात एक अंश है, अनुपात नहीं, ट्रांसफॉर्मर अनुपात सूत्र में।

ट्रांसफार्मर के अनुपात से पता चलता है कि ट्रांसफार्मर के प्राथमिक और द्वितीयक भागों के चारों ओर कॉइल घाव की संख्या के आधार पर वोल्टेज में जो आंशिक अंतर होता है। पांच प्राथमिक घाव कॉइल और 10 माध्यमिक घाव कॉइल वाला एक ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज स्रोत को आधा कर देगा जैसा कि 5/10 या 1/2 द्वारा दिया गया है।

इन कॉइल के परिणामस्वरूप वोल्टेज बढ़ता है या घटता है, यह ट्रांसफॉर्मर अनुपात सूत्र द्वारा स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर या स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर निर्धारित करता है। एक ट्रांसफार्मर जो वोल्टेज को न तो बढ़ाता है और न ही घटाता है एक "प्रतिबाधा ट्रांसफार्मर" है जो या तो कर सकता है प्रतिबाधा को मापें, एक सर्किट का करंट का विरोध, या बस विभिन्न विद्युत के बीच विराम का संकेत दें indicate सर्किट

एक ट्रांसफार्मर के मुख्य घटक दो कॉइल हैं, प्राथमिक और द्वितीयक, जो एक लोहे के कोर के चारों ओर लपेटते हैं। एक ट्रांसफॉर्मर के फेरोमैग्नेटिक कोर, या एक स्थायी चुंबक से बना कोर भी पतली विद्युत इन्सुलेटेड स्लाइस का उपयोग करता है ताकि कि ये सतहें उस धारा के प्रतिरोध को कम कर सकती हैं जो प्राथमिक कुंडलियों से द्वितीयक कुंडलियों तक जाती है ट्रांसफार्मर

एक ट्रांसफॉर्मर का निर्माण आम तौर पर जितना संभव हो उतना कम ऊर्जा खोने के लिए डिज़ाइन किया जाएगा। क्योंकि प्राथमिक कॉइल से सभी चुंबकीय प्रवाह माध्यमिक तक नहीं जाते हैं, व्यवहार में कुछ नुकसान होगा। के कारण ट्रांसफॉर्मर भी ऊर्जा खो देंगेभ्रामरी धारा, विद्युत परिपथों में चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के कारण स्थानीयकृत विद्युत प्रवाह।

ट्रांसफॉर्मर को उनका नाम इसलिए मिलता है क्योंकि वे चुंबकीय कोर के इस सेटअप का उपयोग इसके दो अलग-अलग हिस्सों पर वाइंडिंग के साथ करते हैं प्राथमिक के माध्यम से वर्तमान से कोर के चुंबकीयकरण के माध्यम से विद्युत ऊर्जा को चुंबकीय ऊर्जा में बदलना वाइंडिंग।

फिर, चुंबकीय कोर द्वितीयक वाइंडिंग में एक करंट को प्रेरित करता है, जो चुंबकीय ऊर्जा को वापस विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसका मतलब यह है कि ट्रांसफार्मर हमेशा आने वाले एसी वोल्टेज स्रोत पर काम करते हैं, जो नियमित अंतराल पर वर्तमान की आगे और पीछे की दिशाओं के बीच स्विच करता है।

वोल्टेज या कॉइल्स फॉर्मूला की संख्या के अलावा, आप विभिन्न प्रकार की प्रकृति के बारे में अधिक जानने के लिए ट्रांसफार्मर का अध्ययन कर सकते हैं वोल्टेज, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण, चुंबकीय क्षेत्र, चुंबकीय प्रवाह और अन्य गुण जो a. के निर्माण से उत्पन्न होते हैं ट्रांसफार्मर

एक वोल्टेज स्रोत के विपरीत जो एक दिशा में करंट भेजता है, anएसी वोल्टेज स्रोतप्राथमिक कुंडल के माध्यम से भेजा गया अपना चुंबकीय क्षेत्र बनाएगा। इस घटना को पारस्परिक अधिष्ठापन के रूप में जाना जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत अपने अधिकतम मूल्य तक बढ़ जाएगी, जो कि समय की अवधि से विभाजित चुंबकीय प्रवाह के अंतर के बराबर है,डीΦ/डीटी. ध्यान रखें, इस मामले में,Φचुंबकीय प्रवाह को इंगित करने के लिए प्रयोग किया जाता है, चरण कोण नहीं। ये चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं विद्युत चुम्बक से बाहर की ओर खींची जाती हैं। ट्रांसफार्मर बनाने वाले इंजीनियर फ्लक्स लिंकेज को भी ध्यान में रखते हैं, जो चुंबकीय प्रवाह का उत्पाद हैΦऔर तार में कुंडलियों की संख्यानहींचुंबकीय क्षेत्र के एक कुण्डली से दूसरी कुण्डली में जाने के कारण होता है।

चुंबकीय प्रवाह के लिए सामान्य समीकरण है

एक सतह क्षेत्र के लिए जिससे क्षेत्र गुजरता है goesएएम. में², चुंबकीय क्षेत्रखटेस्लास और. मेंθक्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत वेक्टर के बीच के कोण के रूप में। एक चुंबक के चारों ओर लिपटे कुंडलियों के साधारण मामले के लिए, फ्लक्स द्वारा दिया जाता है

कुंडलियों की संख्या के लिएनहीं, चुंबकीय क्षेत्रखऔर एक निश्चित क्षेत्र मेंएएक सतह का जो चुंबक के समानांतर है। हालांकि, एक ट्रांसफॉर्मर के लिए, फ्लक्स लिंकेज प्राथमिक वाइंडिंग में चुंबकीय प्रवाह को सेकेंडरी वाइंडिंग के बराबर कर देता है।

के अनुसारफैराडे का नियम,आप ट्रांसफार्मर की प्राथमिक या द्वितीयक वाइंडिंग में प्रेरित वोल्टेज की गणना करके गणना कर सकते हैंएन एक्स डीΦ/डीटी. इससे यह भी स्पष्ट होता है कि क्यों ट्रांसफार्मर के एक भाग के वोल्टेज का अनुपात दूसरे भाग से एक के कॉइल की संख्या के बराबर होता है।

यदि आप तुलना करने वाले थेएन एक्स डीΦ/डीटीएक भाग से दूसरे भाग में,डीΦ/डीटीदोनों भागों में एक ही चुंबकीय प्रवाह होने के कारण रद्द हो जाएगा। अंत में, आप एक ट्रांसफार्मर के एम्पीयर-मोड़ की गणना वर्तमान समय के उत्पाद के रूप में कर सकते हैं, कॉइल की चुंबकीय शक्ति को मापने की एक विधि के रूप में कॉइल की संख्या

बिजली वितरण ग्रिड बिजली संयंत्रों से इमारतों और घरों में बिजली भेजते हैं। ये बिजली लाइनें बिजली संयंत्र से शुरू होती हैं जहां एक विद्युत जनरेटर किसी स्रोत से विद्युत ऊर्जा बनाता है। यह एक जलविद्युत बांध हो सकता है जो पानी की शक्ति या गैस टरबाइन का उपयोग करता है जो प्राकृतिक गैस से यांत्रिक ऊर्जा बनाने के लिए दहन का उपयोग करता है और इसे बिजली में परिवर्तित करता है। दुर्भाग्य से, इस बिजली का उत्पादन इस प्रकार किया जाता हैदिष्ट विद्युत धारा का वोल्टेजजिसे अधिकांश घरेलू उपकरणों के लिए एसी वोल्टेज में बदलने की आवश्यकता होती है।

ट्रांसफॉर्मर आने वाले ऑसिलेटिंग एसी वोल्टेज से घरों और इमारतों के लिए सिंगल-फेज डीसी बिजली की आपूर्ति बनाकर इस बिजली को प्रयोग करने योग्य बनाते हैं। बिजली वितरण ग्रिड के साथ ट्रांसफार्मर यह भी सुनिश्चित करते हैं कि वोल्टेज घरेलू इलेक्ट्रॉनिक्स और बिजली प्रणालियों के लिए उचित मात्रा में है। वितरण ग्रिड "बसों" का भी उपयोग करते हैं जो अलग-अलग वितरण को एक दूसरे से अलग रखने के लिए सर्किट ब्रेकर के साथ कई दिशाओं में वितरण को अलग करते हैं।

इंजीनियर अक्सर दक्षता के लिए सरल समीकरण का उपयोग करके ट्रांसफार्मर की दक्षता के लिए खाते हैं:

​एफया आउटपुट पावरपी​​_हेऔर इनपुट पावरपी​_मैं. ट्रांसफॉर्मर डिज़ाइन के निर्माण के आधार पर, ये सिस्टम घर्षण या वायु प्रतिरोध के लिए ऊर्जा नहीं खोते हैं क्योंकि ट्रांसफॉर्मर में चलने वाले हिस्से शामिल नहीं होते हैं।

मैग्नेटाइजिंग करंट, ट्रांसफॉर्मर के कोर को मैग्नेटाइज करने के लिए जरूरी करंट की मात्रा, ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक भाग द्वारा प्रेरित करंट की तुलना में आम तौर पर बहुत कम होती है। इन कारकों का मतलब है कि अधिकांश आधुनिक डिजाइनों के लिए ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर 95 प्रतिशत और उससे अधिक की क्षमता के साथ बहुत कुशल होते हैं।

यदि आप किसी ट्रांसफॉर्मर की प्राथमिक वाइंडिंग में एसी वोल्टेज स्रोत लागू करते हैं, तो चुंबकीय प्रवाह जो प्रेरित होता है चुंबकीय कोर स्रोत के समान चरण में द्वितीयक वाइंडिंग में एक एसी वोल्टेज को प्रेरित करना जारी रखेगा वोल्टेज। हालांकि, कोर में चुंबकीय प्रवाह, स्रोत वोल्टेज के चरण कोण से 90° पीछे रहता है। इसका मतलब है कि प्राथमिक वाइंडिंग का करंट, मैग्नेटाइजिंग करंट, एसी वोल्टेज स्रोत से भी पिछड़ जाता है।

क्षेत्र, फ्लक्स और वोल्टेज के अलावा, ट्रांसफॉर्मर पारस्परिक की विद्युत चुम्बकीय घटना का वर्णन करते हैं अधिष्ठापन जो एक विद्युत से जुड़े होने पर एक ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग को अधिक शक्ति देता है आपूर्ति।

यह लोड में वृद्धि के लिए प्राथमिक वाइंडिंग की प्रतिक्रिया के रूप में होता है, कुछ ऐसा जो बिजली की खपत करता है, द्वितीयक वाइंडिंग पर। यदि आपने द्वितीयक वाइंडिंग में एक विधि के माध्यम से लोड जोड़ा है जैसे कि इसके तारों के प्रतिरोध को बढ़ाना, प्राथमिक वाइंडिंग इसकी भरपाई के लिए बिजली स्रोत से अधिक धारा खींचकर प्रतिक्रिया करेगी कमी।आपसी अधिष्ठापनवह भार है जिसे आप द्वितीयक पर डालते हैं जिसका उपयोग आप प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से धारा में वृद्धि की गणना के लिए कर सकते हैं।

यदि आप प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग दोनों के लिए एक अलग वोल्टेज समीकरण लिखना चाहते हैं, तो आप पारस्परिक अधिष्ठापन की इस घटना का वर्णन कर सकते हैं। प्राथमिक वाइंडिंग के लिए,

प्राथमिक वाइंडिंग के माध्यम से करंट के लिएमैं_पी, प्राथमिक घुमावदार भार प्रतिरोधआर₁, आपसी अधिष्ठापनम, प्राथमिक घुमावदार अधिष्ठापनली_मैंमाध्यमिक घुमावदारमैं_रोंऔर समय में परिवर्तनt. पारस्परिक अधिष्ठापन के सामने ऋणात्मक चिन्हमयह दर्शाता है कि द्वितीयक वाइंडिंग पर लोड के कारण स्रोत करंट तुरंत वोल्टेज में गिरावट का अनुभव करता है, लेकिन, प्रतिक्रिया में, प्राथमिक वाइंडिंग अपने वोल्टेज को बढ़ा देती है।

यह समीकरण समीकरण लिखने के नियमों का पालन करता है जो बताता है कि सर्किट तत्वों के बीच वर्तमान और वोल्टेज कैसे भिन्न होता है। एक बंद विद्युत लूप के लिए, आप प्रत्येक घटक में वोल्टेज के योग को शून्य के बराबर लिख सकते हैं, यह दिखाने के लिए कि सर्किट में प्रत्येक तत्व में वोल्टेज कैसे गिरता है।

प्राथमिक वाइंडिंग के लिए, आप इस समीकरण को प्राथमिक वाइंडिंग में वोल्टेज के हिसाब से लिखते हैं (मैं​_पी​आर​₁), चुंबकीय क्षेत्र की प्रेरित धारा के कारण वोल्टेजली₁मैं_पी/Δtऔर माध्यमिक वाइंडिंग से पारस्परिक अधिष्ठापन के प्रभाव के कारण वोल्टेजएम आई_रों/Δt.​

इसी तरह, आप एक समीकरण लिख सकते हैं जो द्वितीयक वाइंडिंग में वोल्टेज की बूंदों का वर्णन करता है:

इस समीकरण में द्वितीयक घुमावदार धारा शामिल हैमैं​_रोंमाध्यमिक घुमावदार अधिष्ठापनली₂और द्वितीयक घुमावदार भार प्रतिरोधआर₂. प्रतिरोध और अधिष्ठापन को क्रमशः पी या एस के बजाय सबस्क्रिप्ट 1 या 2 के साथ लेबल किया जाता है, क्योंकि प्रतिरोधों और प्रेरकों को अक्सर क्रमांकित किया जाता है, अक्षरों का उपयोग नहीं किया जाता है। अंत में, आप सीधे इंडक्टर्स से पारस्परिक अधिष्ठापन की गणना कर सकते हैं: