ट्रांसफार्मर कोर को ठोस के बजाय स्टैक्ड क्यों किया जाता है?

ट्रांसफार्मर कोर के लिए सिलिकॉन स्टील का उपयोग क्यों किया जाता है?

सिलिकॉन स्टील एक चुंबकीय सामग्री है जिसमें लगभग 0.8% से 4.8% सिलिकॉन सामग्री होती है। इसमें मजबूत चुंबकीय चालकता है, इसलिए एक ऊर्जावान कुंडल कोर में उच्च चुंबकीय प्रवाह घनत्व उत्पन्न कर सकता है, जो ट्रांसफार्मर के आकार और वजन को कम करता है। इसके अलावा, सिलिकॉन स्टील की विद्युत प्रतिरोधकता को बढ़ाता है, जो एड़ी धाराओं को सीमित करने में मदद करता है।

लौह हानि के दो स्रोत

प्रत्यावर्ती धारा पर चलने वाला ट्रांसफार्मर न केवल कुंडल प्रतिरोध में बल्कि कोर में भी शक्ति हानि का अनुभव करता है, जो लगातार चुंबकीय और विचुंबकित होता है। इस मूल हानि को लौह हानि कहा जाता है, और इसके दो घटक हैं: हिस्टैरिसीस हानि और एड़ी वर्तमान हानि।

हिस्टैरिसीस हानि

हिस्टैरिसीस हानि कोर की चुंबकीयकरण प्रक्रिया में हिस्टैरिसीस घटना के कारण होती है। इसका परिमाण सामग्री के हिस्टैरिसीस लूप से घिरे क्षेत्र के समानुपाती होता है। सिलिकॉन स्टील में एक संकीर्ण हिस्टैरिसीस लूप होता है, इसलिए सिलिकॉन स्टील से बने कोर में हिस्टैरिसीस हानि कम होती है और कम गर्मी उत्पन्न होती है।

एड़ी धारा हानि

जब ट्रांसफार्मर संचालित होता है, तो प्रत्यावर्ती प्रवाह कोर में धाराओं को प्रेरित करता है। ये प्रेरित धाराएँ फ्लक्स दिशा के लंबवत तलों में प्रसारित होती हैं और इन्हें एड़ी धाराएँ कहा जाता है। एड़ी धारा हानि भी कोर को गर्म करती है और डिज़ाइन द्वारा इसे कम किया जाना चाहिए।

कोर को पतली शीटों से क्यों ढेर किया जाता है?

भंवर धारा हानि को कम करने के लिए, कोर को पतली सिलिकॉन स्टील शीट से ढेर किया जाता है जो एक दूसरे से अछूता रहता है। इंसुलेटिंग कोटिंग एड़ी धारा पथ को संकीर्ण खंडों में तोड़ देती है, जिससे एड़ी धारा सर्किट के साथ प्रतिरोध बढ़ जाता है और धारा परिमाण कम हो जाता है। सिलिकॉन सामग्री सामग्री की प्रतिरोधकता को और बढ़ा देती है। यही कारण है कि ट्रांसफार्मर कोर को ठोस स्टील से मशीनीकृत करने के बजाय लेमिनेट किया जाता है।

लेमिनेशन की मोटाई और व्यावहारिक ट्रेड-ऑफ़

वितरण ट्रांसफार्मर के लिए, आमतौर पर 0.35 मिमी मोटाई की ठंडी रोल्ड सिलिकॉन स्टील शीट का चयन किया जाता है, जबकि उच्च दक्षता वाले डिज़ाइन में 0.23 मिमी, 0.27 मिमी या 0.30 मिमी सामग्री का उपयोग किया जाता है। शीटों को कोर आयामों के अनुसार स्ट्रिप्स में काटा जाता है और कोर बनाने के लिए ओवरलैप किया जाता है। सिद्धांत रूप में, पतली चादरें और संकरी पट्टियाँ भंवर धारा हानि को अधिक प्रभावी ढंग से कम करती हैं, जिससे हानि और तापमान में वृद्धि कम होती है। हालाँकि, बहुत पतले लेमिनेशन विनिर्माण श्रम को बढ़ाते हैं और शीटों के बीच इन्सुलेशन के बड़े हिस्से के कारण प्रभावी कोर क्रॉस-सेक्शन को कम करते हैं। इसलिए डिजाइनर इष्टतम लेमिनेशन आकार चुनने के लिए हानि प्रदर्शन, स्टैकिंग कारक और उत्पादन लागत को संतुलित करते हैं।

कोर आकार और संयोजन

लैमिनेटेड कोर को एकल चरण इकाइयों के लिए ईआई प्रकार और तीन चरण ट्रांसफार्मर के लिए विंडो या तीन अंग विन्यास जैसे आकार में इकट्ठा किया जाता है। हवा के अंतराल की अनिच्छा को कम करने और चुंबकीय सर्किट को निरंतर बनाए रखने के लिए लेमिनेशन को जोड़ों पर इंटरलीव किया जाता है।

कोर बिल्ड विशिष्टता

नीचे दी गई तालिका छोटे लेमिनेटेड कोर के लिए एक विशिष्ट कोर बिल्ड विनिर्देश दिखाती है, जहां ए बिल्ड मोटाई है, बी विंडो चौड़ाई है, सी कोर ऊंचाई है, डी कोर चौड़ाई है, और ई कोर लंबाई है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

Q1: ट्रांसफार्मर का कोर स्टील के एक ही ठोस टुकड़े से क्यों नहीं बनाया जाता?

एक ठोस कोर बड़ी एड़ी धाराओं को स्टील में प्रसारित करने की अनुमति देगा, जिससे उच्च एड़ी धारा हानि और अत्यधिक ताप उत्पन्न होगा। कोर को पतली इंसुलेटेड शीट में लेमिनेट करने से भंवर धारा के रास्ते टूट जाते हैं और यह नुकसान नाटकीय रूप से कम हो जाता है।

Q2: हिस्टैरिसीस हानि और एड़ी धारा हानि के बीच क्या अंतर है?

हिस्टैरिसीस हानि प्रत्येक एसी चक्र में चुंबकीय डोमेन को उलटने के लिए आवश्यक ऊर्जा से आती है और हिस्टैरिसीस लूप क्षेत्र पर निर्भर करती है। एड़ी धारा का नुकसान वैकल्पिक प्रवाह द्वारा कोर में प्रेरित धाराओं से होता है और प्रतिरोधकता और लेमिनेशन मोटाई पर निर्भर करता है।

Q3: ट्रांसफार्मर स्टील में सिलिकॉन क्यों मिलाया जाता है?

सिलिकॉन स्टील की विद्युत प्रतिरोधकता को बढ़ाता है, हिस्टैरिसीस लूप को संकीर्ण करके हिस्टैरिसीस हानि को कम करता है, और मैग्नेटोस्ट्रिक्शन को कम करता है, जो सभी ट्रांसफार्मर दक्षता में सुधार करते हैं।

Q4: ट्रांसफार्मर कोर के लिए लेमिनेशन की कौन सी मोटाई विशिष्ट है?

मानक वितरण ट्रांसफार्मर के लिए सामान्य मोटाई 0.35 मिमी और उच्च दक्षता वाले डिज़ाइन के लिए 0.23 मिमी, 0.27 मिमी या 0.30 मिमी है।

Q5: लेमिनेटेड कोर का स्टैकिंग फैक्टर क्या है?

स्टैकिंग कारक वास्तविक स्टील क्रॉस {{0}सेक्शन और कोर के ज्यामितीय क्रॉस {{1}सेक्शन का अनुपात है, आमतौर पर 0.95-0.98। यह प्रत्येक लेमिनेशन पर इन्सुलेशन कोटिंग और शीटों के बीच हवा के अंतराल से कम हो जाता है।

Q6: क्या पतले लेमिनेशन हमेशा ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन में सुधार करते हैं?

पतले लेमिनेशन भंवर धारा हानि को कम करते हैं, लेकिन वे विनिर्माण लागत को बढ़ाते हैं और स्टैकिंग कारक को कम करते हैं। इष्टतम मोटाई उत्पादन की व्यावहारिकता और लागत के मुकाबले हानि में कमी को संतुलित करती है।