കരണ്ട്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( Current Transformers – C.T. ) part 1

കരണ്ട്‌  ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ  ( Current Transformers – C.T. ) - ഭാഗം 1

 

 

     

ഒരു വൈദ്യുത പരിപഥത്തിലെ ( Electric circuit ) വൈദ്യുത പ്രവാഹ തീവ്രത ( current ) അളക്കുന്നത്‌  അമ്മീറ്ററുകൾ ( Ammeter)  ഉപയോഗിച്ചാണെന്നു നമുക്കറിയാം. കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള കരണ്ടാണെങ്കിൽ മാത്രമേ ( 5 ampere/ 1 ampere) ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങൾക്കു നേരിട്ടളക്കാൻ പറ്റൂ. തീവ്രത കൂടുതലാണെങ്കിൽ പ്രായോഗികമായി അതളക്കുന്നതിനു അമ്മീറ്ററുകൾ വളരെ വലുതാക്കേണ്ടി വരും , മാത്രമല്ല അതിനേറെ പ്രായോഗിക ബുദ്ധിമുട്ടുകളുമുണ്ട്‌. അതുപോലെ സംരക്ഷണ റിലേകൾ ( protection relays)  മറ്റു വൈദ്യുത മീറ്ററുകൾ മുതലായവയും ചെറിയ കരണ്ടുകളെ മാത്രമേ നേരിട്ടു കൈകാര്യം ചെയ്യൂ. ഇങ്ങളെയുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ പരിപഥത്തിലെ പ്രവാഹ തീവ്രത പരിപഥത്തെ ബാധിയ്ക്കാത്തതരത്തിൽ ഉപകരണങ്ങൾക്കനുയോജ്യമായ അളവിലേയ്ക്കു കുറയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്‌. നേർദ്ധാരാ വൈദ്യുത പരിപഥങ്ങളിൽ ( D. C. Circuits) ഷണ്ടുകൾ ( Shunt ) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഉപരണങ്ങൾ അമ്മീറ്ററിനു സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിച്ചു ഇതു സാധ്യമാക്കം. എന്നാൽ പ്രത്യാവർത്തിധാര പരിപഥങ്ങളിൽ ( A.C. Circuits) ഇതത്ര പ്രായോഗികമല്ല. ഈ സാഹചര്യത്തിലാണ്‌ കരണ്ട്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ പ്രയോജനപ്പെടുന്നത്‌.

       കരണ്ടു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഉയർന്ന അളവിലുള്ള എ. സി കരണ്ടിനെ മീറ്ററുകൾക്കും റിലേകൾക്കും ആവശ്യമായ അളവിൽ കുറച്ച്‌ കൊടുക്കുന്നു, മാത്രമല്ല ഇങ്ങനെ കുറയ്ക്കുന്ന നിശ്ചിതമായ അനുപാതത്തിലായിരിയ്ക്കും. ഇതുകൊണ്ടു തന്നെ ഉയർന്ന അളവിലുള്ള കരണ്ടിനെ സൗകര്യപ്രദമായി കൈകാര്യം ചെയ്യുവാൻ റിലേകൾക്കും , മീറ്ററുകൾക്കും സാധിയ്ക്കുന്നു.

. 

 ചിത്രം കാണുക. ഇവിടെ ലോഡ്‌ കരണ്ട്‌ 100 ആമ്പിയറാണ്‌. എന്നാൽ മീറ്ററാകട്ടെ 5 ആമ്പിയറിന്റേതും അപ്പോൾ പരിപഥത്തെ അളക്കണമെങ്കിൽ സി.ടി യുടെ സഹായം കൂടിയേ തീരൂ. പരിപഥത്തിൽ സി.ടി ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ സി ടി ആ കരണ്ടിനെ മീറ്ററിനു താങ്ങാനാവുന്ന വിധത്തിൽ 5 ആമ്പിയർ എന്ന അളവിലേക്കു കുറച്ച്‌ കൊടുക്കുന്നു

     മറ്റു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ പോലെ കരണ്ടു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്കും പ്രാഥമിക, ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ ( Primary winding and secondary winding) ഉണ്ടായിരിയ്ക്കും. പ്രൈമറി വൈന്റിങ്ങും സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങും ഒരു പൊതു കോറിലാണ്‌ ( Magnetic core )ചുറ്റിയിരിയ്ക്കുന്നത്‌. ഇതിൽ പ്രാഥമിക വൈന്റിങ്ങ്‌ വൈദ്യുതി അളക്കേണ്ട പരിപഥത്തിൽ ശ്രേണിയായി ( Series ) ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നു. അതിന്റെ  ദ്വിതീയ വൈന്റിംഗ്‌ റിലേകൾ, മീറ്ററുകൾ മുതലായവയിലേയ്ക്കും  ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നു.  സാധാരണ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായി C.T. കളിൽ പ്രാഥമിക വൈന്റിംഗിൽ കുറഞ്ഞ എണ്ണം ചുറ്റുകളേ ഉണ്ടാകൂ ( ഒന്നോ രണ്ടോ ) . എന്നാൽ ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങിലാകട്ടെ ധാരാളം ചുറ്റുകളുണ്ടാകും. ചിത്രം കാണുക.

  പ്രാഥമിക വൈന്റിംഗ്‌ തീവ്രത അളക്കേണ്ട പരിപഥത്തിൽ ശ്രേണിയായി ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നതിനാൽ  പരിപഥത്തിലെ മുഴുവൻ കരണ്ടും പ്രൈമറി വൈന്റിംഗ്‌ വഴി കടന്നു പോകും. ഇതു സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങിൽ ആനുപാതികമായ കരണ്ട്‌  വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രേരണം   ( Electro magnetic induction ) വഴി ഉൽപ്പാദിപ്പിയ്ക്കും

കരണ്ട്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ  പരിവർത്തന അനുപാതം ( Transformation Ratio of Current Transformers ) അനുസരിച്ച്‌ ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം കൂടിയ വൈന്റിങ്ങിൽ എണ്ണം കുറഞ്ഞ വൈന്റിങ്ങിനെ അപേക്ഷിച്ച്‌ കുറഞ്ഞ അളവു കരണ്ടേ ഉണ്ടാകൂ, മാത്രമല്ല പരിവർത്തന അനുപാതം അനുസരിച്ച്‌ സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടുമാ‍യി അനുപാതത്തിലായിരിയ്ക്കും.  സാധാരണ ഗതിയിൽ C. T. കളുടെ സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌ 1 ആമ്പിയർ അഥവാ 5 ആപിയർ എന്ന അളവിൽ കിട്ടുന്നതായിട്ടാണ്‌ നിർമ്മിയ്ക്കുക.

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ പരിവർത്തനാനുപാതം ( Transformation ratio ) എന്നത്‌ അവയുടെ സെക്കന്ററി, പ്രൈമറി ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ്‌. മാത്രമല്ല അതുതന്നെയാണ്‌ സെക്കന്ററി വോൾട്ടേജും പ്രൈമറി വോൾട്ടേജും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം. എന്നാൽ കർണ്ണ്ടിന്റെ കാര്യം വരുമ്പോൽ പരിവർത്തനാനുപാതമെന്നത്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടും സെക്കന്ററി കരണ്ടും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ്‌

ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ പ്രൈമറി ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം N1 ഉം, സെക്കന്ററിയുടേത്‌ N2 ഉം ആയാൽ  

പരിവർത്തനാനുപാതം ( Transformation ratio )  = N2/N1എന്നു പറയാം.

വോൾട്ടേജ്‌ പരിവർത്തനാനുപാതം = E2/E1 ,

ഇവിടെ E1 എന്നത്‌ പ്രൈമറി വോൾട്ടേജും  എന്നത്‌ E2 സെക്കന്ററി വോൾട്ടേജുമാണ്‌

N2/N1= E2/E1

ഒരു ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ പ്രൈമറിയിലേയും സെക്കന്ററിയിലേയും പവർ തുല്യമായതിനാൽ E1 x I1 = E2 x I2

ഇവിടെ I1 എന്നത്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടും I2  എന്നത്‌ സെക്കന്ററി കരണ്ടുമാണ്‌.

അതായത്‌ E2/E1 = I1/I2   അഥവാ N2/N1 = I1/I2 എന്നു കാണാം. 

ഇതിൽ നിന്നും ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം കൂടിയ വൈറ്റിങ്ങിൽ ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം കുറഞ്ഞ വൈന്റിങ്ങിനെ അപേക്ഷിച്ച്‌ കരണ്ട്‌ കുറവായിരിയ്ക്കും എന്നു മനസ്സിലാക്കാം.

ഇതു കൂടാതെ മറ്റൊരു ധർമ്മവും സി. ടി കൾ നിർവ്വഹിയ്ക്കുന്നുണ്ട്‌. വൈദ്യുതി അളക്കേണ്ട പരിപഥങ്ങൾ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയിലുള്ളതാണെങ്കിൽ ( High voltage) അളക്കേണ്ട തീവ്രതയുടെ ( current ) അളവു വളരെക്കുറവാണെങ്കിൽപ്പോലും അതിൽ അമ്മീറ്ററുകളോ റിലേകളോ നേരിട്ടു ഘടിപ്പിയ്ക്കുവാൻ സാധിയ്ക്കില്ല. ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിലുള്ള കമ്പികളുടെ ഇൻസുലേഷൻ, മുതലായ ഒട്ടനവധി പ്രായോഗിക തടസ്സങ്ങളതിനുണ്ട്‌  (സാധാരണ അമ്മീറ്ററുകളും റിലേകളുമെല്ലാം നിയന്ത്രണ മുറിയിലിരിയ്ക്കുന്ന ( Control room ) പാനലുകളിലാണു ഘടിപ്പിയ്ക്കുക. ഇതിലേയ്ക്കു നേരിട്ടു കണക്ഷൻ കൊടുക്കണമെങ്കിൽ പരിപഥത്തിലെ വയറുകൾ പാനലുകളിലെത്തിയ്ക്കേണ്ടി വരും. പരിപഥം ഉയർന്ന വോൾടതയിലുള്ളതാണെങ്കിലോ ഉയർന്ന ഇൻസുലേഷൻ നൽകേണ്ടി വരുമെന്നു മാത്രമല്ല പാനലിനടുത്തേയ്ക്കു കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നവർക്കു പോകുക പോലും ബുദ്ധിമുട്ടാകുകയും , ഉയർന്ന ഇൻസുലേഷൻ മൂലം ചെലവു വർദ്ധിയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.). ഇത്തരം അവസരങ്ങളിൽ കരണ്ടു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ അമ്മീറ്റർ റിലേ സർക്കീട്ടുകളെ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയുള്ള സർക്കീട്ടുകളിൽ നിന്നും വൈദ്യുത പരമായി വേർത്തിരിച്ചു ( Electrically Isolate ) നിർത്തുന്നു. സാധാരണ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളെ പോലെ തന്നെ സി.ടി കളിലും പ്രൈമറി സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങുകൾ വൈദ്യുത പരമായി നേരിട്ടു ബന്ധപ്പെടുന്നില്ല. കാന്തിക മണ്ഡലത്തിലൂടെയാണ്‌ സി.ടിയിലും  പ്രൈമറിയും സെക്കന്ററിയും തമ്മിൽ ബന്ധപ്പെടുന്നത്‌. അതിനാൽ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയുള്ള പ്രൈമറിയും താഴ്‌ന്ന വോൾട്ടതയുള്ള സെക്കന്ററിയും പരസ്പരം വൈദ്യുതപരമായി വേർതിരിച്ചു ( Isolate ) നിർത്തപ്പെടുകയും സെക്കന്ററി പരിപഥങ്ങളെ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയിൽ നിന്നും സംരക്ഷിയ്ക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ C.T. കളുടെ സഹായത്തോടെ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയുള്ളതും ഉയർന്ന വൈദ്യുത തീവ്രതയുള്ളതുമായ പരിപഥങ്ങളെ സൗകര്യപ്രദമായി നിരീക്ഷിയ്ക്കാനും സംരക്ഷിയ്ക്കാനും സാധിയ്ക്കുന്നു.

ഭാഗം 2