കരണ്ട്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( Current Transformers – C.T. ) part 5 - കാന്തവൽക്കരണ കർവ്‌ (Magnetization curve)

കാന്തവൽക്കരണ കർവ്‌ (Magnetization curve)

ഒരു കാന്തിക വസ്തുവിന്റെ ( magnetic material )കാന്തവൽക്കരണ ബലം ( Magneto motive force )  എക്സ്‌ അക്ഷത്തിലും  ( x axis)അതുമൂലമുണ്ടാകുന്ന കാന്തശക്തി ( magnetic strength )  Y അക്ഷത്തിലും രേഖപ്പെടുത്തി വരയ്ക്കുന്ന ഗ്രാഫാണിത്‌. തുടക്കത്തിൽ വസ്തുവിലെ കാന്തികത പൂജ്യം എന്ന് നിലയിലാണൂ തുടങ്ങുന്നത്‌. അതിനുശേഷം കാന്തവൽക്കരണ ബലം വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കുമ്പോൾ തുടക്കത്തിൽ വളരെ കുറവായിട്ടേ വസ്തു കാന്തികവൽക്കരിയ്ക്കൂ. അതിനുശേഷ്ം m.m.f വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കുമ്പോൾ ഒരു നിശ്ചിത ബിന്ദുവിൽ വച്ച്‌ കാന്തികത കൂടുതലായി വർദ്ധിയ്ക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. ഈ ബിന്ദുവിനെ ആങ്കിൽ ( ankle) പോയിന്റ്‌ എന്നു പറയുന്നു. തുടർന്നും m.m.f വർദ്ധിപ്പിച്ചാൽ അതിനാനുപാതികമായി കാന്തികഫ്ലക്സും വർദ്ധിച്ചുവരും . എന്നാൽ ഒരു നിശ്ചിത ബിന്ദുവിലെത്തുമ്പോൾ വീണ്ടുമത്‌ മന്ദഗതിയിലാകുകയും പിന്നീട്‌ കാന്തവൽക്കരണം വളരെ സാവധാനമാകുകയും ചെയ്യും . ഈ ബിന്ദുവിനെ  “നീ” ( knee ) പോയിന്റെന്നു പറയുന്നു. നീ പോയിന്റിനു ( knee pint ) ശേഷം കോർ കാന്തികപരമായി പൂരിതമാകുന്നതുകൊണ്ടാണീതു സംഭവിയ്ക്കുന്നത്‌.  കാന്തിക വസ്തു കാന്തികമായി പൂരിതമായാൽ പിന്നീട്‌ കാന്തവൽക്കരണ ബലം എത്ര പ്രയോഗിച്ചാലും വസ്തുവിലെ കാന്തശക്തി പിന്നീടു വർദ്ധിയ്ക്കുകയില്ല. അതായത്‌ ആ വസ്തുവിനു ഉൾക്കൊള്ളാനാവുന്നത്ര കാന്തശക്തി അത്‌ ആർജ്ജിച്ചു കഴിഞ്ഞു എന്നർത്ഥം. ഒരു സ്പോഞ്ച്‌ വെള്ളം വലിച്ചെടുക്കുന്നതു പോലാണിത്‌. ഒരിയ്ക്കൽ സ്പോഞ്ച്‌  മുഴുവനായി വെള്ളം നിറഞ്ഞാൽ പിന്നീടത്‌ വെള്ളം വലിച്ചെടുക്കുകയില്ലല്ലോ.

 കാന്തവൽക്കരണ ബലം 50% വർദ്ധിപ്പിച്ചാലും കാന്തികബലം 10% മാതം വർദ്ധിയ്ക്കുന്ന ബിന്ദുവാണ്‌ നീ പോയിന്റ്‌  ( knee pint ).

സി. ടി കളുടെ കാന്തവൽക്കരണ ഗ്രാഫ്‌ കണ്ടു പിടിയ്ക്കാനുള്ള പരീക്ഷണം

 

C.T. യുടെ കോറും ഇതുപോലെ നിരന്തരമായി കാന്തവൽക്കരണത്തിനു വിധേയമാകുന്നതിനാൽ മേൽ ഗ്രാഫ്‌  C.T.യ്ക്കും ബാധകമാണ്‌. C.T.കളുടെ knee point പ്രോ‍ട്ടക്ഷൻ  സിറ്റികൾക്ക്‌  വളരെ പ്രധാനമാണ്‌. സി.ടി കളുടെ നീ പോയിന്റ്‌ കണ്ടുപിടിയ്ക്കുന്നതിനായി സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങുപയോഗിച്ച്‌ C.T കോറിനെ കാന്തവൽക്കരിയ്ക്കുന്നു. ഇവിടെ  C.T.യുടെ പ്രൈമറി ഓപണാക്കി ( Open circuit ) വച്ചുകൊണ്ട്‌ സെക്കന്ററിയിൽ പ്രഖ്യാപിത ആവൃത്തിയിലുള്ള എ.സി വോൾട്ടേജു ( Rated frequency AC voltage) പടി പടിയായി കൂട്ടി നൽകുന്നു. അപ്പോൾ ഓരോ പ്രാവശ്യവും  C.T എടുക്കുന്ന  magnetization  കരണ്ട്‌ അളക്കുന്നു.  അങ്ങിനെ പരമാവധി വരാവുന്ന വോൾട്ടേജു വരെ കൂട്ടിനൽകുന്നു. കിട്ടിയ മൂല്യങ്ങളുപയോഗിച്ച്‌ ഗ്രാഫ്‌ വരച്ചാൽ അതിൽ നിന്നും നീ പോയിന്റ്‌ വോൾട്ടേജും ആ സമയത്തെ കാന്തവൽക്കരണ കരണ്ടും കണ്ടുപിടിയ്ക്കാം. ഈ ഗ്രാഫിൽ കരണ്ട്‌ എക്സ്‌ അക്ഷത്തിലും (x axis) വോൾട്ടേജ്‌ വൈ ( Y )അക്ഷത്തിലും രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. ഇവിടെ നീ പോയിന്റിനെ വോൾട്ടേജിലാണു സൂചിപ്പിയ്ക്കുന്നത്‌ . പി എസ്‌ ക്ലാസ്സ്‌ ( PS class )C.T.കൾക്കു knee point voltage വളരെ പ്രധാനമാണ്‌. ഡിഫറൻഷിയൽ ( Differential ), ആർ ഇ എഫ്‌  ( REF) സംരക്ഷണ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിയ്ക്കുന്ന C.T കൾ എല്ലാം ഒരേ നീ പോയിന്റ്‌ വോൾട്ടേജുള്ളവയായിരിയ്ക്കണം. സാധാരണ ഉപയോഗിയ്ക്കുന്ന സി.ടി കളുടെ സ്പേസിഫിക്കേഷനുകൾ താഴെക്കൊടുക്കുന്നു.

	Core 1 (metering )	Core II ( Over current protection )	Core III Differencial	Core IV ( R.E.F./ Bus Differencial )
Rated primary current	1000 A	1000 A	1000 A	1000 A
Secondary current	1 A	1 A	1 A	1 A
Short time current	25 KA	25 KA	25 KA	25 KA
Accuracy class	1S	5P10	PS	PS
Burden	200 VA	200 VA
Minimum KPV ( Vkp)			900 V	900 V
Max. exciting current at Vkp			100 mA	100 mA
Resistance at 75 C			4.5 ohm	4.5 ohm

സി.ടി കളും സെക്കന്ററി കരണ്ടും

 

സി. ടി.കളിൽ പ്രാഥമിക കരണ്ട്‌ ( primary current ) സെക്കന്ററി കരണ്ടിനെ ആശ്രയിച്ചല്ല എന്നു പറഞ്ഞുവല്ലോ. സി.ടി ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള പരിപഥത്തിലെ ലോഡാണ് സി. ടി.യുടെ പ്രൈമറി കരണ്ടിനെ നിർണ്ണയിയ്ക്കുന്നത്‌. സി.റ്റി.യിലെ കാന്തിക ഫ്ലക്സ്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടിനാനുപാതികമായിരിയ്ക്കും. ഈ കാന്തിക ഫ്ലക്സുമൂലം സെക്കന്ററിയിൽ ഇ എം എഫ്‌  ( e.m.f )ഉണ്ടാകുകയും സെക്കന്ററി പരിപഥം ( Circuit ) പൂർത്തിയായിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ അതിലൂടെ സെക്കന്ററി കരണ്ടൊഴുകുകയും ചെയ്യും. ഈ കരണ്ടു പ്രൈമറി കരണ്ടിനാനുപാതികമായിരിയ്ക്കും. സെക്കന്ററി കരണ്ടും കോറിൽ അതിന്റേതായ കാന്തിക ഫ്ലക്സ്‌ സൃഷ്ടിയ്ക്കും. ലെൻസിന്റെ നിയമമനുസരിച്ച്‌ ( Lenz’s Law ) ഈ ഫ്ലക്സ്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടു മൂലമുണ്ടായ ഫ്ലക്സിനെതിർ ദിശയിലായിരിയ്ക്കും. സെക്കന്ററി പ്രൈമറി കരണ്ടുകൾമൂലം കോറിലുണ്ടാകുന്ന ഫ്ലക്സ്‌ ഏതാണ്ടു തുല്യമാകുന്നതിനാൽ സാധാരണ പ്രവർത്തന സമയത്ത്‌ സിറ്റി കോറിലെ കാന്തിക ഫ്ലക്സ്‌ ( Working magnetic flux) വളരെ കുറവായിരിയ്ക്കും. ഇതുകൊണ്ടുതന്നെ സിറ്റി സെക്കന്ററിയിലെ വോൾട്ടേജ്‌ സാധാരണ കരണ്ടുകളിൽ വളരെ ക്കുറവായിരിയ്ക്കും.

എന്നാൽ സിറ്റിയുടെ പ്രൈമറിയിൽ കരണ്ടൊഴുകി ക്കൊണ്ടിരിയ്ക്കുമ്പോൾ ഏതെങ്കിലും കാരണവശാൽ സെക്കന്ററി ഓപ്പൺ സർക്ക്യൂട്ടാവുകയാനെങ്കിൽ സെക്കന്ററി കരണ്ടൊഴുകാതെ വരും. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ സെക്കന്ററി കരണ്ടുമൂലമുണ്ടാകേണ്ട കാന്തികഫ്ലക്സ്‌  ഉണ്ടാകാതെ വരുകയും സി.റ്റി.യിലെ അറ്റ ( NET ) കാന്തികഫ്ലക്സ്‌ വളരെയധികം കൂടുകയും ചെയ്യും. ഇതു സി.റ്റി.യിലെ സെക്കന്ററിയിൽ അപകടമാം വിധത്തിൽ വളരെവലിയ വോൾട്ടേജുണ്ടാ കുകയും സിറ്റി നാശമാകാൻ കാരണമാകുകയും ചെയ്യും. മാത്രമല്ല C.T.യിലെ കോർ നഷ്ടം ( coreloss) വളരെയളവിൽ കൂടുകയും C.T അമിതമായി ചൂടാകുകയും ചെയ്യും. ഇക്കാരണം കൊണ്ട്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടൊഴുകുമ്പോൾ സിറ്റിയുടെ സെക്കന്ററി circuit ഓപണാകാൻ പാടുള്ളതല്ല. ഇതിനാൽ സി.റ്റി.കളുടെ സെക്കന്ററിയിൽ ഫ്യൂസുകൾ  ഘടിപ്പിയ്ക്കാറില്ല.  ഏതെങ്കിലും കാരണവശാൽ സി. ടി യുടെ സെക്കന്ററിയിൽ ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള അമ്മീറ്ററുകൾ, റിലേകൾ മുതലായവ അഴിച്ചുമാറ്റേണ്ടിവന്നാൽ അതിനു മുൻപേ തന്നെ സി.ടി. യുടെ സെക്കന്ററി ടെർമിനലുകൾ പരസ്പരം കൂട്ടിഘടിപ്പിയ്ക്കും. അതുപോലെ ഒന്നിലധികം കോറുകളുള്ള സി. ടി കളിൽ ഏതെങ്കിലും കോർ ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നില്ലെങ്കിൽ അതിന്റെ സെക്കന്ററി ടെർമിനലുകൾ ഷോർട്‌ സർക്ക്യൂട്ട്‌ ചെയ്തിരിയ്ക്കേണ്ടതാണ്‌.

സി ടി യുടെ സെക്കന്ററിയിലെ വോൾട്ടേജ്‌ സി. ടി യുടെ ബർഡനേയും ആശ്രയിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു. സാധാരണ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ സെക്കന്ററി ലോഡ്‌ സമാന്തരമായാണ്‌  ( parallel ) ഘടിപ്പിയ്ക്കുക. അപ്പോൾ എല്ലാ ലോഡുകളിലും ഒരേ വോൾട്ടേജു വരികയും കരണ്ട്‌ ലോഡിന്റെ ഇമ്പീഡൻസിനെ ആശ്രയിച്ചിരിയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. എന്നാൽ സി.ടി.കളിലാകട്ടെ നേരെ വിപരീതമാണു കാര്യങ്ങൾ. ഇവിടെ സെക്കന്ററി ബർഡനുകൾ ശ്രേണിയായിട്ടാണു ( series ) ഘടിപ്പിയ്ക്കുക. എല്ലാ ബർഡനുകളിലും ഒരേ കരണ്ടൊഴുകുകയും അവയിൽ കിട്ടുന്ന വോൾട്ടത വിവിധ ബർഡനുകളുടെ ഇമ്പീഡൻസിനനുസരിച്ചായിരിയ്ക്കും. കൂടുതൽ ബർഡനുകൾ ശ്രേണിയായി ഘടിപ്പിയ്ക്കുമ്പോൽ ചി.ടി.യൂടെ ബർഡൻ വർദ്ധിയ്ക്കുകയാണുചെയ്യുക.  ഇങ്ങനെ ശ്രേണിയായി കൂടുതൽ ബർഡനുകൾ ഘടിപ്പിയ്ക്കുമ്പോൾ  അവയിലൂടെ കരണ്ടൊഴുകുന്നതിനായി സി.ടി യുടെ സെക്കന്ററിയുടെ വോൾട്ടേജ്‌ കൂടുന്നു. ബർഡൻ വർദ്ധിയ്ക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ സി.ടി.യുടെ സെക്കന്ററി വോൾട്ടേജും കൂടിവരും. സി.ടി യിൽ നിന്നും റിലേകൾ മീറ്ററുകൾ മുതലായവയിലേയ്ക്കു ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്ന വയറുകളും സി. ടി. കളുടെ ബർഡൻ വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കും.

C.T. കളുടെ സെക്കന്ററിയിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ സി ടിയിൽ നീന്നും ദൂരത്തായാൽ പരസ്പരം കണക്ഷൻ നൽകുന്നതിനായി വളരെ നീളമുള്ള വയറുകൾ ( Control cable ) ഉപയോഗിയ്ക്കേണ്ടി വരും. വയറുകളുടെ പ്രതിരോധം ( Resistance ) നീളത്തിനാനുപാതികമായതിനാൽ ഇതു സി.ടിയുടെ ബർഡൻ വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കും. ബർഡനെന്നത്‌ കരണ്ടിന്റെ വർഗ്ഗ്ത്തിന്റേയും  ( square of current – I² ) സെക്കന്ററിയിലെ പ്രതിരോധത്തിന്റേയും ( Resistance – R ) ഗുണിതമായതിനാൽ (I²R) സെക്കന്ററിയിലെ പ്രതിരോധം കൂടുന്നതോ സെക്കന്ററി കരണ്ടു കൂടുന്നതോ ബർഡൻ വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കും. ഇങ്ങനെയുള്ള സാഹചര്യത്തിൽ ബർഡൻ പരിധിയ്ക്കുള്ളിൽ നിലനിർത്തുന്നതിനായി സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌ 1 ആമ്പിയർ എന്ന അളവിൽ വരത്തക്ക വിധത്തിലാണിത്തരം സി.ടികൾ നിർമ്മിയ്ക്കുക. മാത്രമല്ല വണ്ണം കൂടിയ വയറുകളുപയോഗിച്ച്‌  ( 4 sq.m.m. ) വയറുകളുടെ പ്രതിരോധം കുറയ്ക്കുകയുംചെയ്യും. സി. ടി. കളും മീറ്ററുകളും/ റിലേകളും അടുത്തടുത്ത്‌ ഒരേ പാനലിൽ തന്നെയാണുള്ളതെങ്കിൽ സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌ 5 ആമ്പിയർ എന്ന രീതിയിലാനു സി. ടി. നിർമ്മിയ്ക്കുക. ഒരേ സെക്കന്ററി പ്രതിരോധത്തിനു 5 ആമ്പിയർ സി.ടി യെ അപേക്ഷിച്ച്‌ 1 ആമ്പിയയർ സി. ടി.യുടെ ബർഡൻ 1/25 ആയിരിയ്ക്കും. എന്നാൽ വില 5 ആമ്പിയർ സി.ടി.യ്ക്കു 1 ആമ്പിയർ സി.ടിയെ അപേക്ഷിച്ചു വില കുറവായിരിയ്ക്കും.