ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ശേഷിയും താപവർദ്ധനവും ( Capacity and temperature rise of transformers )

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ സെക്കന്ററിയിലെ വോൾട്ടതയും ( secondary voltage ) സെക്കന്ററിയിൽ പരമാവധി നൽകാവുന്ന പ്രവാഹതീവ്രതയും ( secondary current ) തമ്മിലുള്ള ഗുണിതമാണ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ ശേഷി( capacity ). സിംഗിൾ ഫേസിലാണെങ്കിൽ 

ഔട്ട്പുട്ട്‌ P = Volt x Current എന്നു കാണാം.

ത്രീ ഫേസിലാണെങ്കിൽ ഔട്ട്പുട്ട്‌ P = V_L x I_L എന്നും കാണാം.

ഇവിടെ V_L എന്നത്‌ സെക്കന്ററി ഫേസുകൾക്കിടയിലെ വോൾട്ടതയും ( Line voltage ) I_L എന്നത്‌ സെക്കന്ററി കരണ്ടുമാണ്‌. 

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ശേഷി Volt-Ampere അഥവാ V.A. എന്ന ഏകകത്തിലാണു (  unit ) പ്രസ്താവിയ്ക്കുന്നത്‌. വലിയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്ക്‌ കെ.വി.എ ( K.V.A. =  1000 V.A. ) അല്ലെങ്കിൽ എം.വി.എ ( M.V.A = 1000 K.V.A.)  എന്ന ഏകകമുപയോഗിയ്ക്കുന്നു. ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ലോഡ്‌ ചെയ്യുന്നത്‌ അതിന്റെ താപനിലയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിയ്ക്കുന്നു. ട്രാൻസ്ഫോർമർ ലോഡ്‌ ചെയ്യുമ്പോൽ അതിന്റെ താപനില ഉയരുമല്ലോ. അങ്ങിനെ താപനില ഉയരുന്നത്‌ നിയന്ത്രണമായ പരിധിയ്ക്കുള്ളിൽ നിലനിൽക്കുന്ന വിധത്തിൽ മാത്രമേ ലോഡ്‌ ചെയ്യാൻ സാധിയ്ക്കൂ. അതായത്‌ തണുപ്പിയ്ക്കാൽ സംവിധാനം ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ ശേഷിയെ നിർണ്ണയിയ്ക്കുന്നു എന്നു സാരം. ഒരേ ട്രാൻസ്ഫോർമർ തന്നെ ONAN തണുപ്പിയ്ക്കൽ സംവിധാനമുപയോഗിയ്ക്കുന്നതിനേക്കാൾ ONAF രീതിയുപയോഗിച്ചാൽ കൂടുതൽ ലോഡ്‌ ചെയ്യാനാകും. അതായത്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ താപ വർദ്ധനവ്‌ ( Temperature rise ) അതിന്റെ ശേഷിയെ നിയന്ത്രിയ്ക്കുന്നു.

എണ്ണയിൽ മുക്കി വയ്ക്കുന്ന ( Oil filled ) ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ താപ നില 100 ഡിഗ്രി /110 ഡിഗ്രി നിലയിൽ നിയന്ത്രിയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്‌. താപനില ഇതിലും കൂടുതലായാൽ ട്രാൻസ്ഫോർമർ എണ്ണ വിഘടനത്തിനു ( Decomposition ) വിധേയമാകുകയും തീപിടിയ്ക്കാവുന്ന വാതകങ്ങൾ ( combustible gases )  രൂപം കൊള്ളുകയും ചെയ്യും. മാത്രമല്ല ഉയർന്ന താപനില ഇൻസുലേഷൻ കടലാസിനേയും ദോഷകരമായി ബാധിയ്ക്കും. മാത്രമല്ല തുടർച്ചയായി ഉയർന്ന താപനിലകളിൽ പ്രവർത്തിച്ചാൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ ആയുസ്സ്‌ ഗണ്യമായി കുറയാനും ഇടയാകും. എന്നാൽ എപോക്സ്സി വാർപ്പുകളുള്ള ഡ്രൈ ടൈപ്പ്‌ ( Dry type epoxy cast Transformers )  ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഇതിനേക്കാളും ഉയർന്ന താപനിലകളിൽ സുരക്ഷിതമായി ഉപയോഗിയ്ക്കാനാവും.

തണുപ്പിയ്ക്കൽ രീതികളുടെ ഉപയോഗമനുസരിച്ച്‌ ചില ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്ക്‌ രണ്ടു തരത്തിലോ ( Dual rating ) മൂന്നു തരത്തിലോ ( Tri rating ) ഉള്ള ശേഷിയുണ്ടാകും . ഉദാഹരണത്തിന്‌ 10/12.5 എം.വി.എ ട്രാൻസ്ഫോർമർ. ഇതിൽ ONAF സംവിധാനമാണുപയോഗിയ്ക്കുന്നത്‌. അതിൽത്തന്നെ ഫാനുകൾ പ്രവർത്തിയ്ക്കാതെ ONAN രീതിമാത്രമായും പ്രവർത്തിപ്പിയ്ക്കാം. ഈ ട്രാൻസ്ഫോർമറിൽ ലോഡ്‌ 10 എം.വി.എ ക്കാൾ കുറവാണെങ്കിൽ ONAN മതിയാകും . ആ സമയത്ത്‌ ഫാൻ പ്രവർത്തിപ്പിയ്ക്കുകയില്ല. എന്നാൽ ലോഡ്‌ വർദ്ധിയ്ക്കുന്ന സമയത്ത്‌ ഫാനുകൾ ഓണാക്കി ONAN രീതിയിലേയ്ക്കു മാറാം. അപ്പോൾ ട്രാൻസ്ഫോർമർ 12.5 എം.വി എ വരെ ലോഡ്‌ ചെയ്യാനാകും. ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ താപനില തിരിച്ചറിഞ്ഞ്‌ അതെ നിശ്ചിത അളവിൽ കൂടിയാൽ ( 60⁰) ഫാൻ തനിയേ ഓൺ ആക്കുന്ന ( Automatic ) സംവിധാനമുപയോഗിച്ച്‌ മനുഷ്യസഹായമുപയോഗിയ്ക്കാതെ തന്നെ ഈ പ്രവർത്തനം സാധ്യമാക്കാം.

വലിയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ ONAN- ONAF- OFAF എന്നീ മൂന്നു രീതികളുമുപയോഗിച്ച്‌ മൂന്നു തരം ശേഷി സാധ്യമാക്കുന്നു.

ട്രാൻസ്ഫോർമരിന്റെ പ്രതിനിധീകരണം ( Symbolic representation of transformers )

രേഖാ ചിത്രങ്ങളിലും ( Line diagram )  മറ്റും ട്രാൻസ്ഫോർമറിനെ പ്രതിനിധീകരിയ്ക്കുന്ന ചിഹ്ന്നം Symblo ) താഴെ കാണിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു. രണ്ടു വൃത്തങ്ങളിൽ വലുത്‌ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയിലുള്ള വൈന്റിങ്ങിനേയും ചെറുത്‌ താഴ്‌ന്ന വോൾട്ടതാ വൈന്റിങ്ങിനേയും സൂചിപ്പിയ്ക്കുന്നു.

ത്രീഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറാണെങ്കിൽ അതോടൊപ്പം വൈന്റിംഗ്‌ കണക്ഷണേതാണെന്നും സൂചിപ്പിയ്ക്കുന്നു.

 മൂന്നു വൈന്റിങ്ങുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിലാകട്ടെ താഴെകൊടുക്കും വിധം സൂചിപ്പിയ്ക്കുന്നു.

ഓട്ടോ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ താഴെക്കാണുന്ന ചിഹ്ന്നമുപയോഗിയ്ക്കുന്നു.

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ തണുപ്പിയ്ക്കൽ രീതി ( cooling methods of transformers )

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ തണുപ്പിയ്ക്കൽ രീതിയനുസരിച്ചും ( cooling methods ) ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളെ തരം തിരിയ്ക്കാം.

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ പ്രവർത്തിയ്ക്കുമ്പോൾ അവയിൽ കോർ ലോസ് ( core loss ), കോപ്പർ ലോസ് (copper loss )എന്നിവയുണ്ടാകും. ട്രാൻസ്ഫോർമറിൽ ലോഡുണ്ടായലും, ഇല്ലെങ്കിലും കോർ ലോസ് സ്ഥിരമായിരിയ്ക്കും. എന്നാൽ വൈന്റിങ്ങ് കോപ്പർ ലോസ് ട്രാൻസ്ഫോർമറിലെ ലോഡിന്റെ വർഗ്ഗത്തിനാനുപാതികമായിരിയ്ക്കും. ഈ ഊർജ്ജനഷ്ടങ്ങളെല്ലാം താപമായാണു ( heat ) പുറത്തുവരിക. അതുമൂലം ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ താപനില ( Temperature ) ഉയരും. ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്ന താപത്തെ ഫലപ്രദമായി നീക്കം ചെയ്യാതിരുന്നാൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ താപനില ക്രമാതീതമായി ഉയരുകയും അതു ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ നാശത്തിനു തന്നെ കാരണമാകുകയും ചെയ്യും. എല്ലാ വസ്തുക്കളേയും പോലെ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ കോറിനും മറ്റും താപത്തെ അന്തരീക്ഷത്തിലേയ്ക്കു പ്രസരിപ്പിയ്ക്കാനാകും.എന്നൽ ചെറിയ ലോഡുകളിൽ മാത്രമേ ഇതു ഫലപ്രദമാകൂ. ലോഡു  കൂടുമ്പോൾ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ കോപ്പർ ലോസും അതുവഴി ഉല്പ്പാദിപ്പിയ്ക്കുന്ന താപവും വർദ്ധിയ്ക്കും. സ്വാഭാവികമായ താപവിസരണത്തിലൂടെ പുറത്തുപോകുന്ന താപത്തേക്കാൾ കൂടുതൽ താപം പ്രവർത്തനത്തിലൂടെ ഉല്പാദിപ്പിയ്ക്കപ്പെടുകയാണെങ്കിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ താപനില വർദ്ധിയ്ക്കും. ഇതൊഴിവാക്കുന്നതിന്‌ ഒന്നുകിൽ ലോഡു കുറയ്ക്കേണ്ടിവരും അല്ലെങ്കിൽ താപം ഫലപ്രദമായി നീക്കം ചെയ്യേണ്ടിവരും.

താപം നീക്കം ചെയ്യുക ( heat removal or cooling ) എന്നതുതന്നെയാണുചിതമാർഗ്ഗം. വിവിധരീതിയിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ താപം നീക്കംചെയ്യാം. ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളെ തണുപ്പിയ്ക്കാൻ  വിവിധ മാർഗ്ഗങ്ങളുണ്ട് അവയ്ക്കനുസരിച്ച്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളെ താഴെക്കാണും വിധം തരം തിരിയ്ക്കാം.

1, സ്വാഭാവികമായ വായുപ്രവാഹത്തിലൂടെ. By Air natural - AN

2,കൃത്രിമമായ വായുപ്രവാഹത്തിലൂടെ Air forced - AF

3,സ്വാഭാവികമായ എണ്ണപ്രവാഹത്തോടൊപ്പം സ്വാഭാവികമായ വായുപ്രവാഹത്തിലൂടെ Oil natural air natural –ONAN

4,സ്വാഭാവികമായ എണ്ണപ്രവാഹത്തോടൊപ്പം കൃത്രിമമായ വായുപ്രവാഹത്തിലൂടെ Oil natural air natural -ONAF

5, കൃത്രിമമായ എണ്ണപ്രവാഹത്തോടൊപ്പം കൃത്രിമമായ വായുപ്രവാഹത്തിലൂടെ Oil forced air forced -OFAF

6, എണ്ണപ്രവാഹത്തോടൊപ്പം വെള്ളത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ.OFW

സ്വാഭാവികമായ വായുപ്രവാഹത്തിലൂടെ തണുപ്പിയ്ക്കുന്ന (AN) ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഡ്രൈടൈപ്പ് വിഭാഗത്തിലുള്ളവയാണ്‌. ഇവയിൽ സ്വാഭാവികമായ വായുപ്രവാഹത്തിന്റെ ( natural air flow) സഹായത്തോടെ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ തണുപ്പിയ്ക്കുന്നു. ട്രാൻസ്ഫോർമർ പ്രവർത്തിയ്ക്കുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന ചൂട് സമീപത്തെ വായുവിലേയ്ക്കു പകരുന്നു. ചൂടുപിടിച്ച് വായു മുകളിലേയ്ക്കുയരുകയും ആ സ്ഥാനത്ത് തണുത്തവായു എത്തുകയും ചെയ്യും. അതും ചൂടുപിടിയ്ക്കുന്നു , മുകളിലേയ്ക്കുയരുന്നു. ഇങ്ങനെ സ്വാഭാവികമായ വായുചലനത്താൽ ട്രാസ്ൻഫോർമറിലെ താപം നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ചെറിയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിലാണീ രീതി അവലംബിയ്ക്കുന്നത്. പ്രത്യേകിച്ചൊരു ഉപകരണത്തിന്റേയും  ആവശ്യമില്ലാത്ത ഏറ്റവും ലളിതമായ രീതിയാണിത്.

ശേഷികൂടുതാലായ  ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്ക് സ്വാഭാവികമായ വായുസഞ്ചാരം മൂലമുണ്ടാകുന്ന താപം നീക്കൽ ഫലപ്രദമാകുകയില്ല. അതിനു കൃത്രിമമായ മാർഗ്ഗങ്ങളുപയോഗിയ്ക്കേണ്ടിവരും. ഇതാണ്‌ രണ്ടാമത്തെ രീതി. ഇതിൽ പുറമേനിന്നുള്ള ബലമുപയോഗിച്ച് കൃത്രിമമായി വായുപ്രവാഹം സാധ്യമാക്കുന്നു ( Forced air flow - AF). ഇതിനായി വൈദ്യുതപങ്കകൾ ( cooling fans ) ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നു. പങ്കകളുടെ സഹായത്താൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറിനു ചുറ്റും ശക്തിയായ വായുപ്രവാഹം സൃഷ്ടിയ്ക്കുകയും അതുവഴി ട്രാൻസ്ഫോർമർ തണുക്കുകയും ചെയ്യും. എപോക്സി വാർപ്പ് (Epoxy resin cast ) ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ ഈ രണ്ടു രീതികളും അവലംബിയ്ക്കാറുണ്ട്.

ഓയിൽ നിറച്ച ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമർ കോറും വൈന്റിങ്ങും ഓയിൽ നിറച്ച ടാങ്കിലിറക്കിവച്ചിരിയ്ക്കുകയാണല്ലോ. ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ പ്രവർത്തന ഫലമായുണ്ടാകുന്ന താപം ചുറ്റുമുള്ള എണ്ണയെ ചൂടുപിടിപ്പിയ്ക്കുന്നു. ചൂടുപിടിച്ച എണ്ണ സ്വാഭാവിക പ്രവാഹത്തിനു ( Natural flow)  വിധേയമാകുകയും എണ്ണ ട്രാൻസ്ഫോർമർ ടാങ്കിന്റെ വശങ്ങൾക്കു സമീപം എത്തി താപം ലോഹടാങ്കിലേയ്ക്കു പകരുകയും അവിടെ നിന്നു അന്തരീക്ഷത്തിലേയ്ക്കു ചൂടു പോകുകയും ചെയ്യും. അതുവഴി വശങ്ങളിലെത്തുന്ന എണ്ണ തണുത്ത്‌ അടിയിലെത്തുകയും വീണ്ടും ചൂടുപിടിച്ച് ഈ പ്രക്രിയ ആവർത്തിയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. ഫലപ്രദമായ ചൂടിനെ അന്തരീക്ഷത്തിലേയ്ക്കു പ്രസരിപ്പിയ്ക്കുന്നതിനായി ടാങ്കിന്റെ പ്രതലവിസ്തീർണ്ണം ( surface area ) വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കുന്നു. ഇതിനായി ടാങ്കിന്റെ പുറം ഭിത്തിയിൽ ചിറകുകൾ ( cooling fins ) ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നു. ട്രാൻസ്ഫോർമർ വൈന്റിങ്ങുകളുടെയും കോറിന്റേയും എല്ലാഭാഗത്തുനിന്നും ഫലപ്രദമായി ചൂടിനെ നീക്കുന്നതിനായി എല്ലാഭാഗത്തും എണ്ണ പ്രവാഹം എത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഇതിനായി വൈന്റിങ്ങുകൾക്കുള്ളിലും കോറിനുള്ളിലും എണ്ണ ഒഴുകാൻ പാകത്തിൽ ചാലുകളുണ്ടാകും ( oil flow channels ). ഇത്തരത്തിൽ സ്വാഭാവികമായ എണ്ണപ്രവാഹത്താൽ ട്രാൻസ്ഫോർമർ തണുപ്പിയ്ക്കുന്ന രീതിയെ ഓയിൽ നാചുറൽ ( Oil Natural ) എന്നു പറയുന്നു. ഇടത്തരം, വലിയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായി താപ കൈമാറ്റത്തിനായി ടാൻസ്ഫോർമർ ടാങ്കുകളിൽ കൂളിങ്ങ് ട്യൂബുകൾ ( cooling tubes ) അഥവാ കൂളർ ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നു. കൂളർ ട്രാൻസ്ഫോർമർ ടാങ്കിന്റെ പ്രതലവിസ്തീർണ്ണം കൂട്ടുകയും അതുവഴി ടാങ്കിൽ നിന്നും അന്തരീക്ഷത്തിലേയ്ക്കുള്ള താപ പ്രവാഹം വർദ്ധിയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത്‌ എണ്ണയെ നന്നായി തണുപ്പിയ്ക്കുകയും അതുവഴി ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ താപനില കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.

ട്രാൻസ്ഫോർമറിലെ കൂളറിൽ നിന്നും അന്തരീക്ഷത്തിലേയ്ക്കു താപം കൈമാറ്റപ്പെടുന്നത് കൂളറുകൾക്കുചുറ്റുമുള്ള വായുവിന്റെ സ്വാഭാവിക പ്രവാഹം വഴിയാണ്‌. എന്നാൽ ഈ വായുപ്രവാഹം കൃത്രിമമാർഗ്ഗമുപയോഗിച്ച് വർദ്ധിപ്പിച്ചാൽ ഒരേ ട്രാൻസ്ഫോർമർ തന്നെ കൂടുതൽ ലോഡ് ചെയ്യാനാകും. കൂളറുകളിൽ പ്രതേകം വൈദ്യുതപങ്കകൾ ( cooling fans ) ഘടിപ്പിച്ചാണ്‌ ഉയർന്ന വായുപ്രവാഹം സാധ്യമാകുന്നത്. ഇതുമൂലം തണുപ്പിയ്ക്കൽ പ്രക്രിയ കൂടുതൽ ഫലപ്രദമാകുന്നു.( Oil natural air forced -ONAF)

 ട്രാൻസ്ഫോർമറിൽ ചൂടുപിടിച്ച് എണ്ണ മുകളിലേയ്ക്കുയരുകയും അവ കൂളറിലൂടെ സഞ്ചരിയ്ക്കുകയും ചെയ്യും കൂളറുകളുടെ പ്രതലവിസ്തീർണ്ണം വളരെക്കൂടുതലായതിനാൽ കൂളറുകളിലൂടെ എണ്ണ സഞ്ചരിയ്ക്കുമ്പോൾ അത് തണുത്തു അടിയിലൂടെ തിരികെ ടാങ്കിലെത്തും. വീണ്ടും ചൂടായി ഈ പ്രക്രിയ നടക്കും. ഇതു സ്വാഭാവികമായാണ്‌ നടക്കുന്നത്. എന്നാൽ ഒരു പമ്പുപയോഗിച്ച് എണ്ണയുടെ പ്രവാഹം വേഗത്തിലാക്കിയാൽ തണുപ്പിയ്ക്കലിന്റെ Oil forced ) വേഗം കൂടും. അപ്പോൾ അതേട്രാൻസ്ഫോർമർ തന്നെ കൂടുതൽ ലോഡ് ചെയ്യാവുന്നതാണ്‌. ഇതോടൊപ്പം പങ്കയുപയോഗിച്ച് വായുപ്രവാഹം വർദ്ധിപ്പിച്ച് കൂളറിനെ തണുപ്പിയ്ക്കുന്നു ( Oilforced air forced – OFAF).

ഇതുകൂടാതെ വെള്ളത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ എണ്ണയെ തണുപ്പിയ്ക്കാം. ഈ രീതിയിലാകട്ടെ ചൂടായ എണ്ണ ട്രാൻസ്ഫോർമർ ടാങ്കിന്റെ മുകളിൽ നിന്നും കുഴലിലൂടെ ഒരു പമ്പുപയോഗിച്ച് പുറത്തേയ്ക്കെടുക്കുന്നു. ഈ കുഴൽ ജലപ്രവഹം കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിച്ചിട്ടുള്ള ഒരു ടാങ്കിലൂടെ കയറ്റി തിരികെ ട്രാൻസ്ഫോർമർ ടാങ്കിലെത്തുന്നുവെള്ളം പ്രവഹിയ്ക്കുന്ന ടാങ്കിലൂടെ ഓയിൽ പ്രവഹിയ്ക്കുന്ന കുഴൽ കടന്നു പോകുന്നതിനാൽ എണ്ണ നന്നായി തണുക്കുന്നു. അതുവഴി ട്രാൻസ്ഫോർമർ തണുപ്പിയ്ക്കൽ പ്രക്രിയ ഫലപ്രദമാകുന്നു. വെള്ളം എണ്ണയുടെ താപം വലിച്ചെടുക്കുന്നത് വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കാൻ എണ്ണ കടന്നുപോകുന്ന കുഴൽ വെള്ളടാങ്കിലൂടെ പോകുന്ന നീളം വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കുന്നു.കൂടാതെ എണ്ണയിൽ വെള്ളം കലരുന്നത് തടയാനായി വെള്ളത്തിന്റെ മർദ്ദം കുറച്ചും എണ്ണയുടെ മർദ്ദം കൂട്ടിയും വരത്തക്കവിധം ക്രമീകരിയ്ക്കുന്നു. ഏതെങ്കിലും കാരണവശാൽ എണ്ണ കടന്നുപോകുന്ന കുഴലിനെന്തെങ്കിലും പൊട്ടലുകൾ സംഭവിച്ചാലും വെള്ളം എണ്ണയിൽ കലർന്ന് ട്രാൻസ്ഫോർമറിലെത്താതിരിയ്ക്കാനാണിത്. മറിച്ച് വെള്ളത്തിൽ എണ്ണയുടെ അംശമുണ്ടായാൽ കുഴിൽനു തകരാറുണ്ടെന്നു മനസ്സിലാക്കാം. സ്ഥിരമായും ധാരാളമായും വെള്ളം ലഭ്യമാകുന്ന ജലവൈദ്യുതനിലയങ്ങളിലെ ( hydro electric power stations ) ജനറേറ്റർ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്കാണിത്തരം ( Generator transformer ) തണുപ്പിയ്ക്കൽ രീതിയുപയോഗിയ്ക്കുന്നത്.

പ്രായോഗിക ട്രാൻസ്ഫോർമർ ഘടന ( practical structure of transformer )

അടിസ്ഥാനപരമായി ട്രാൻസ്ഫോർമറെന്നത് ഒരു കാന്തിക കോറിൽ ചുറ്റിയിരിയ്ക്കുന്ന രണ്ട് വൈന്റിങ്ങുകളാണെങ്കിലും പ്രായോഗികമായി ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്‌ അത് മാത്രം മതിയാകുകയില്ല. തീരെ ചെറിയ ഉപകരണങ്ങളിലുപയോഗിയ്ക്കുന്ന ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്ക് അധികം അനുബന്ധ ഉപകരണങ്ങളുണ്ടാകില്ലെങ്കിലും ഇടത്തരവും വലുതുമായ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ( medium size and large size ) സുഗമമായ പ്രവർത്തനത്തിന്‌ ധാരാളം അനുബന്ധ ഉപകരണങ്ങൾത്യാവശ്യമാണ്‌ ( Auxiliary equipments ).

ചെറിയ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ അവയുടെ സർക്യൂ​‍ട്ട് ബോർഡിൽ നേരിട്ട് പിടിപ്പിയ്ക്കുകയോ അല്ലെങ്കിൽ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഉള്ളിൽത്തന്നെ ഉചിതമായ ഒരിടത്തു സ്ഥാപിയ്ക്കുകയോ ചെയ്യും. എന്നാൽ ഇടത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളും വലുതും വളരെ വലുതുമായ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ പ്രത്യേകം ലോഹീയ ടാങ്കിനുള്ളിൽ ( metallic tank ) സ്ഥാപിയ്ക്കുകയാണ്‌ പതിവ്. ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ഇത്തരം പ്രായോഗികകരമായ ഘടനാരീതികളെ അടിസ്ഥാനമാനമാക്കി ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളെ താഴെക്കാണും വിധം തരം തിരിയ്കാം.

1,ഡ്രൈ ടൈപ്പ് ( Dry type )

2, ഓയിൽ നിറച്ചത് ( Oil filled )

ഡ്രൈ ടൈപ്പ് ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറിനെ തണുപ്പിയ്ക്കൂന്നതിനായോ ( cooling ) അധിക ഇൻസുലേഷൻ ( insulation ) നല്കുന്നതിനായോ എണ്ണയോ മറ്റു ദ്രാവകങ്ങളോ ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നില്ല. അവയെ താഴെക്കാണും വിധം വീണ്ടും മൂന്നായി തരം തിരിയ്ക്കാം,

അ, വായുസഞ്ചാരമുള്ള കവചത്തിനുള്ളിൽ സ്ഥാപിച്ചവ അഥവാ തുറന്ന നിലയിലുള്ളവ ( ventilated )

ആ, പൂർണ്ണമായി അടച്ചുപൂട്ടിയ ടാങ്കിനുള്ളിൽ സ്ഥപിച്ചവ ( sealed ) ( സൾഫർ ഹെക്സ്സാ ഫ്ലൂറൈഡ് വാതകം നിറച്ചത് )

ഇ, എപോക്സി റെസിൻ വാർപ്പുള്ളത് ( epoxy resin castings )

വെന്റിലേറ്റഡ് ( ventilated ) ആയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ലോഹീയമായ കവചത്തിനുള്ളിലോ അല്ലാതെയോ ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നു. കവചത്തിനുള്ളിലാണെങ്കിൽ അത് വായു സുഗമമായി കടന്നു പോകുന്ന തരത്തിനുള്ളിലായിയിരിയ്ക്കും. ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ വൈന്റിങ്ങുകളുടെ വൈദ്യുതകവചം ( insulation ) ഫൈബറോ (fibre) അല്ലെങ്കിൽ സില്ക്കോ ( silk ) ആയിരിയ്ക്കും. തീരെ ചെറിയവയിലാണെങ്കിൽ ഇനാമൽ (enamel) കവചമാണുണ്ടാകുക. ചെറിയ ശേഷിയിലുള്ളതും കുറഞ്ഞവോൾട്ടതയിലുള്ളതുമായ ( low voltage ) ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളാണിത്തരത്തിൽ നിർമ്മിയ്ക്കുക.

 

സീൽഡ് ( sealed ) ആയിട്ടുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ സൾഫർ ഹെക്സാ ഫ്ലൂറൈഡ് ( sulphur hexa fluoride – SF6) എന്ന വാതകം നിറച്ചിരിയ്ക്കും. ഇത് ട്രാൻസ്ഫോർമളുകൾക്ക് അധിക വൈദ്യുത കവചം ( insulation ) നല്കുകയും ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്ക് താപബഹിർഗ്ഗമനം ( heat emission ) എളുപ്പമാക്കുകയും ചെയ്യും. വാതകം നിറച്ചിട്ടുള്ളതിനാൽ അത് നഷ്ടപ്പെടാത്തവിധം ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ കവചം ( tank ) നന്നായി അടച്ചു ഭദ്രമാക്കിയിരിയ്ക്കും ( sealed ).

എപോക്സി റെസിൻ വാർപ്പുകളുള്ള ( Epoxy resin cast ) ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ വൈന്റിങ്ങുകൾ എപോക്സി വാർപ്പുകളിൽ ഭദ്രമായിരിയ്ക്കും. അവ എപോക്സിയ്ക്കുള്ളിൽ ഇരിയ്ക്കുന്നതിനാൽ അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഈർപ്പം പൊടിപടലങ്ങൾ മുതലായവയൊന്നും വൈന്റിങ്ങുകളെ ബാധിയ്ക്കയില്ല. ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ വായുസഞ്ചാരമുള്ള ലോഹകവചങ്ങളിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിയ്ക്കും. കുറഞ്ഞവോൾട്ടേജിലും, ഇടത്തരം വോൾട്ടേജിലും, ഇടത്തരം ശേഷിയുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( medium voltage and medium capacity ) ഈ രീതിയിൽ നിർമ്മിയ്ക്കുന്നുണ്ട്. മുറിയ്ക്കകത്തു വയ്ക്കുന്ന ( indoor ) ഇടത്തരം ശേഷിയുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഇപ്പോൾ വ്യാപകമായി ഈ രീതിയിലാണ്‌ നിർമ്മിയ്ക്കുന്നത്.

ഓയിൽ നിറച്ചവ ( oil filled )

ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടകം അഥവാ കോറും വൈന്റിങ്ങും ( core and winding ) ഒരു ലോഹീയ ടാങ്കിനുള്ളിൽ ( metallic tank ) ഇറക്കി വച്ച് അതിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമർ ഓയിൽ ( transformer oil ) നിറച്ചശേഷം ഭദ്രമായി അടച്ചു വയ്ക്കുന്നു. ട്രാൻസ്ഫോർമർ വൈന്റിങ്ങിനു അധിക വൈദ്യുതകവചം ( insulation ) നല്കുവാനും ട്രാൻസ്ഫോർമറിലെ താപനില കുറയ്ക്കുവാനും ( cooling ) ഓയിൽ സഹായിയ്ക്കുന്നു. ഇടത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( medium size transformers ) മുതൽ വളരെ വലിയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( large capacity transformers ) വരെ ഈ രീതിയാണവലംബിയ്ക്കുന്നത്. ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ വൈന്റിങ്ങിന്റെ ഇൻസുലേഷനു വേണ്ടി കടലാസ് ആണുപയോഗിയ്ക്കുന്നത്. ഉപയോഗിയ്ക്കുന്ന എണ്ണ പ്രധാനമായും രണ്ടുതരത്തിലുണ്ട്. അവ

1, ധാതു എണ്ണ ( mineral oil )

2, കൃത്രിമ എണ്ണ. ( synthetic oil )

ധാതു എണ്ണ  ഒരു പെട്രോളിയം ഉത്പന്നമാണ്‌. കൃത്രിമ എണ്ണ അസ്കരൽ ( askarel ), സിലിക്കൺ എണ്ണ ( silicon oil ), കൃത്രിമ ഹൈഡ്രോ കർബൺ എണ്ണ ( synthetic hydrocarbon oil ) എന്നിങ്ങനെ മൂന്നു തരത്തിലാണുള്ളത്.

എണ്ണ നിറച്ചിട്ടുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ കോറും വൈന്റിങ്ങും എണ്ണനിറച്ച ലോഹ ടാങ്കിനുള്ളിൽ ഇറക്കിവയ്ക്കുന്നെന്നു പറഞ്ഞല്ലോ. അതിനാൽ ഇതിനുപയോഗിയ്ക്കുന്ന എണ്ണയ്ക്ക് ചില ഗുണങ്ങളുണ്ടാകേണ്ടതുണ്ട്, അവ,

1, ഇത്തരം എണ്ണ വൈദ്യുതപരമായി കുചാലകമായിരിയ്ക്കണം ( insulator ). ഉയർന്ന വോൾട്ടതകളേ സുരക്ഷിതമായി താങ്ങാനാകുന്നവയായിരിയ്ക്കണം ( high di-electric strength ),

2, ട്രാൻസ്ഫോർമർ വൈന്റിങ്ങിനേയോ, കോറിനേയോ, ഇൻസുലേഷൻ കവചത്തേയോ രാസപരമായി ദോഷകരമായി ബാധിയ്കാൻ പാടുള്ളതല്ല.

3, നല്ലതോതിലുള്ള താപ സംവഹനശേഷിയുണ്ടായിരിയ്ക്കണം. ട്രാൻസ്ഫോർമർ പ്രവർത്തിയ്ക്കുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന താപം അന്തരീക്ഷത്തിലേയ്ക്കു പ്രവഹിയ്ക്കുന്നത്   ഓയിൽ വഴിയും ട്രാൻസ്ഫോർമർ ടാങ്കുവഴിയുമൊക്കെയാണ്‌. അതിനാൽ നല്ല താപ സംവഹനശേഷിയുള്ളതായിരിയ്ക്കണാം.

4, ഒഴുകാനുള്ള ശേഷി കൂടുതലായിരിയ്ക്കണം ( low viscosity ).

5, എളുപ്പം തീപിടിയ്ക്കുന്നതാകരുത് ( non inflammable )

ട്രാൻസ്ഫോർമർ എണ്ണയേക്കുറിച്ച് വിശദമായി മറ്റൊരു ലേഖനത്തിൽ നോക്കാം.

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ഉപയോഗങ്ങൾ ( Applications of transformers )

കഴിഞ്ഞ കുറേ ലേഖനങ്ങളിലായി ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ അടിസ്ഥാന തത്വം, അടിസ്ഥാന ഘടന മുതലായവ ലഘുവായി വിശദീകരിച്ചു. ഇനി ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ പ്രായോഗിക ഉപയോഗങ്ങളെന്തെല്ലാമാണെന്നു നോക്കാം. പ്രത്യാവർത്തിധാരാ വോൾട്ടത സൗകര്യാർത്ഥം കൂട്ടുവാനും കുറയ്കാനുമായിട്ടാണ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നതെന്നു നമുക്കറിയാമല്ലോ. അങ്ങിനെ വോൾട്ടത കൂട്ടുകയോ കുറയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ വിപരീതാനുപാതത്തിൽ പ്രവാഹതീവ്രത കുറയ്ക്കുകയോ കൂട്ടുകയോ ചെയ്യുന്നു.മാത്രമല്ല പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ പരിപഥങ്ങളിലെ ആവൃത്തിയും  പവറും തുല്യമായിരിയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. മാത്രവുമല്ല ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ വൈദ്യുതപരമായി പരസ്പരം ബന്ധപ്പെടുന്നില്ല. അതിനാൽ പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ വൈദ്യുതപരമായി വേർതിരിയ്ക്കപ്പെട്ടിരിയ്ക്കും ( Electricaly Isolated ) . കാന്തികമണ്ഡത്തിലൂടെയാണ്‌ അവതമ്മിൽ പരസ്പരം ഊർജ്ജ കൈമാറ്റം നടക്കുന്നത്‌.  ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളൂടെ ഈ ഗുണം കാരണം പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ പരിപഥങ്ങൾ പരസ്പരം സുരക്ഷിതമായി വേർത്തിരിഞ്ഞു നിൽക്കുന്നു. എന്നാൽ ഓട്ടോ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ ഇത്തരം വൈദ്യുത വേർ തിരിവുണ്ടായിരിയ്ക്കയില്ല.അടിസ്ഥാന  ഉപയോഗം ഇതാണെങ്കിലും ഏതെല്ലാം ഇടങ്ങളിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറുപയോഗിയ്ക്കുന്നു എന്നു നോക്കാം.

ഗാർഹികമായ ഉപകരണങ്ങളിൽ ( Domestic )

ഗർഹികമായ ചെറിയ വൈദ്യുത ഉപകരണങ്ങൾ, മറ്റു ചെറിയ ഇലക്ട്രോണിക്‌ ഉപകരണങ്ങൾ (electronic appliances) എന്നിവ ചെറിയ വോൾട്ടതയിലാണ്‌ പ്രവർത്തിയ്ക്കുന്നത്‌. എന്നാൽ വൈദ്യുത ശൃംഖലയിൽനിന്നും നമുക്ക്‌ ലഭിയ്ക്കുന്നത്‌ 230/240 വോൾട്ടതയിലുള്ള വൈദ്യുതിയാണ്‌. ഉപകരണങ്ങൾക്കുപയോഗിയ്ക്കാവുന്ന വിധം ഈ ഉയർന്ന വോൾട്ടത കുറയ്ക്കുന്നതിനായി ചെറിയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുപയോഗിയ്ക്കുന്നു. പണ്ടുള്ള റേഡിയോകളുടെ ഭാഗമായിരുന്ന എലിമിനേറ്ററുകളിലും ( Battery eliminators ), ഇപ്പോഴുള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെ പവർ സപ്ലൈ ബോർഡുകളിലും ( Power supply boards ) ചെറിയ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുണ്ട്‌. ഇവയുടെ വലുപ്പവും ശേഷിയും താരതമ്യേന കുറവായിരിയ്ക്കും.

ഇതുകൂടാതെ നമ്മുടെ വൈദ്യുത ശൃംഖലയിൽ  ( electrical grid ) പ്രവർത്തിയ്ക്കുന്നതും എന്നാൽ കുറഞ്ഞ വോൾട്ടത ആവശ്യമുള്ളതുമായ മിയ്ക്കവാറും ഉപകരണങ്ങളിലും ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുപയോഗിയ്ക്കുന്നു.

വ്യവസായശാലകളിൽ ( Industrial applications )

11 കെ.വി അഥവാ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയിൽ വൈദ്യുത കണക്ഷനുള്ള വ്യവസായ ശാലകളിൽ ഈ വോൾട്ടത 400/240 വോൾട്ടിലേയ്ക്കോ അഥവാ ആവശ്യാനുസാരം മറ്റ്‌ വോൾട്ടതയിലേയ്ക്കോ മാറ്റുന്നതിനു ട്രാൻസ്ഫോർമറുപയോഗിയ്ക്കുന്നു.

ആമ്പ്ലിഫയറുകളിൽ ( In amplifiers )

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്കു പ്രാഥമിക സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങുകൾ തമ്മിൽ ഇമ്പീഡൻസ്‌ പരിവർത്തനം ( Impedence transformation or impedence matching ) ചെയ്യാനുള്ള കഴിവുണ്ട്‌. ഇതുമൂലം ഇമ്പീടൻസ്‌ അനുയോജ്യമാക്കുന്ന  (   impedence matching) ആവശ്യത്തിലേയ്ക്കായി ആമ്പ്ലിഫയറുകളിലും കൂടാതെ കരിയർ കമ്മ്യൂണീക്കേഷൻ ( Powerline carrier communication )  സംവിധാനത്തിലും ട്രാൻസ്ഫോർമറുപയോഗിയ്ക്കുന്നു. സ്റ്റബിലൈസറുകൾ, ഇൻവർട്ടറുകൾ, വോൾട്ടതാ ബൂസ്റ്ററുകൾ, ബാറ്ററിചാർജ്ജറുകൾ, മൊബെയിൽ ചാർജ്ജറുകൾ എന്നു വേണ്ട മിയ്ക്ക ഉപകരണങ്ങളിലും ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നുണ്ട്‌.

വൈദ്യുത ശൃംഖലകളിൽ. ( Power grid )

നമ്മുടെ വീടുകളിലേയ്ക്കുള്ള വൈദ്യുതി വിതരണം  400/240 വോൾട്ടിലാണല്ലോ. മിയ്ക്കവാറും വൈദ്യുതോൽപ്പാദന കേന്ദ്രങ്ങളെല്ലാം ജനവാസ മേഖലകളിൽ നിന്നും വളരെ ദൂരെ മാറിയായിരിയ്ക്കും. അതിനാൽ ഉൽപ്പാദനകേന്ദ്രങ്ങളിൽനിന്നും ( Generating stations ) വൈദ്യുതി വളരെ ദൂരം വൈദ്യുത ലൈനുകളിലൂടെ കൊണ്ടുവന്നെങ്കിൽ മാത്രമേ ഉപഭോക്താക്കളിലെത്തുകയുള്ളൂ. നമുക്കാവശ്യമായ 400 വോൾട്ടിൽ വൈദ്യുതി ഉൾപ്പാദിപ്പിച്ച്‌ വളരെദൂരം കൊണ്ടുവരിക എന്നത്‌ അപ്രായോഗികമാണ്‌. കാരണം നിശ്ചിത പവറിനു വോൽട്ടത കുറവാണെങ്കിൽ പ്രവാഹതീവ്രത വളരെ കൂടുതലായിരിയ്ക്കും. കുറഞ്ഞ വോൾട്ടതയിൽ കൂടിയ പ്രവാഹ തീവ്രത വേണ്ടിവരുമ്പോൾ ലൈനുകളിലുണ്ടാകുന്ന വോൾട്ടതാ നഷ്ടവും ( voltage drop ) ഊർജ്ജ നഷ്ടവും ( Power loss ) വളരെക്കൂടുതലായിരിയ്ക്കും. ഇതുമൂലം ഉൽപാദിപ്പിയ്ക്കുന്നതിന്റെ സിംഹഭാഗവും ലൈനുകളിൽ താപമായി നഷ്ടപ്പെടും. ഇതൊഴിവാക്കുന്നതിനായി ഉൽപ്പാദിപ്പിയ്ക്കുന്ന വോൾട്ടത  ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുപയോഗിച്ച്‌ ( stepup ) വർദ്ധിപ്പിച്ച്‌ ഉപഭോക്താക്കൾക്കു സമീപം കൊണ്ടുവന്നു അവയെ ആവശ്യാനുസാരം കുറച്ച്‌ ഉപഭോക്താക്കൾക്കു നൽകുന്നു. ഈ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ട്രാൻസ്ഫോർമർ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്‌.

വൈദ്യൂതോൽപ്പാദന കേന്ദ്രങ്ങളിൽ ( Generating stations )

വൈദ്യുത നിലയങ്ങളിൽ വൈദ്യുതോൽപാദനം സാധാരണ ഗതിയിൽ 3.3 കെ.വി, 6.6 കെ.വി (വളരെ ചെറിയ നിലയങ്ങൾ) 11 കെ.വി ( ഇടത്തരം, വിലിയ നിലയങ്ങൾ) 22 കെ.വി, 33 കെ.വി ( വളരെ വലിയ നിലയങ്ങൾ) തുടങ്ങിയ വോൾട്ടതയിലാണ്‌. എന്നാൽ ഈ വോൾട്ടതകളിൽ വളരെയധികം വൈദ്യുതോർജ്ജം വളരെ ദൂരത്തേയ്ക്കു പ്രസരണം ( Transmission ) ചെയ്യാൻ സാധിയ്ക്കുകയില്ല. അതിനാൽ ഇവയെ ഉൽപ്പാദന നിലയങ്ങളിൽ വച്ചു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ സഹായത്താൽ വർദ്ധിപ്പിയ്ക്കുന്നു. സ്റ്റെപ്‌ അപ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളാണുപയോഗിയ്ക്കുന്നത്‌. ഉൽപ്പാദിപ്പിയ്ക്കുന്ന വോൾട്ടതയെ 33 കെവി,66 കെവി,110 കെവി, 220 കെ.വി, 400 കെവി മുതലായ ഏതെങ്കിലും ഉയർന്ന വോൾട്ടതയിലേയ്ക്കു പരിവർത്തനം ചെയ്തു പ്രസരണം നടത്തുന്നു. വൈദ്യുതി എത്തിയ്ക്കേണ്ട ദൂരം കൂടുതലാണെങ്കിലോ കൂടുതൽ ഊർജ്ജം പ്രസരണം ചെയ്യണമെങ്കിലോ സൗകര്യാർത്ഥം ഉയർന്ന വോൾട്ടത തെരഞ്ഞെടുക്കുന്നു. ഡെൽറ്റാ സ്റ്റാർ ( Dy ) കണക്ഷണാണ്‌ ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടേത്‌. ഇവയെ ജനറേറ്റർ ട്രാൻസ്ഫോർമറെന്നു പറയുന്നു. ഇവയെക്കൂടാതെ വൈദ്യുത നിലയങ്ങളിലെ അനുബന്ധ ഉപകരണങ്ങളുടെ ( Auxiliary equipments ) പ്രവർത്തനത്തിനാവശ്യമായ 400 വോൾട്ട്‌ ലഭ്യമാക്കുന്നതിനും ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുപയോഗിയ്ക്കുന്നു. ഇവയെ അനുബന്ധട്രാൻസ്ഫോർമറുകളെന്നു ( station auxiliary transformers )  പറയുന്നു. 11000/400 V അഥവ 33000/400 V  മുതലായ അനുപാതമുള്ളവയായിരിയ്ക്കും അവ.

പ്രസരണ ശൃംഖലയിൽ ( Transmission grid )

ഉൽപ്പാദന നിലയങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള പ്രാഥമിക പ്രസരണ ലൈനുകൾ ( primary transmission lines )  സാധാരണഗതിയിൽ ഗ്രിഡ്‌ സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലാണ്‌ എത്തുന്നത്‌. ഇവിടെ വച്ച്‌ ഉയർന്ന വോൾട്ടതയെ സ്റ്റെപ്‌ഡൗൺ ചെയ്ത്‌ കുറച്ചുകൂടി കുറഞ്ഞ വോൾട്ടതയാക്കി ( 220 KV to 110 KV or 66 KV or 33 KV ) മാറ്റുന്നു. ഇതിനായി സ്റ്റെപ്‌ഡൗൺ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുപയോഗിയ്ക്കുന്നു. ഇടത്തരം കുറഞ്ഞ വോൾട്ടതയിലുള്ള ( medium voltage ) വൈദ്യുതിയെ ലൈനുകളിലൂടെ ഇടത്തരം വിതരണ സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലെത്തിയ്ക്കുന്നു. അവിടെവച്ച്‌ വിണ്ടും വോൾട്ടത കുറച്ച്‌ 11 കെ.വി./22 കെ.വി ആക്കി പ്രാഥമിക വിതരണ ലൈനുകളിലൂടെ വിതരണം ചെയ്യുന്നു. സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലെ അനുബന്ധ ഉപകരണങ്ങൾ പ്രവർത്തിപ്പിയ്ക്കാൻ അവിടെയും അനുബന്ധട്രാൻസ്ഫോർമറുണ്ടാകും.

വിതരണ മേഖലയിൽ  ( Distribution sector )

പ്രാഥമിക വിതരണ ലൈനുകൾ ( primary distribution lines ) 11 കെ.വി യിലാണല്ലോ ഈ വോൾട്ടതയിൽ വലിയ കമ്പനികൾക്കും മറ്റും വൈദ്യുതി നൽകുന്നു. കമ്പനികൾ അവരുടെ ട്രാൻസ്ഫോർമറുപയോഗിച്ച്‌ വോൾട്ടത കുറച്ചുപയോഗിയ്ക്കുന്നു. എന്നാൽ വീടുകൾക്കും ചെറിയ വ്യവസായ ശാലകൾക്കും 11 കെ വി യിൽ നേരിട്ട്‌ വൈദ്യുതി നൽകാവുന്നതല്ല . ഇതിനായി വിതരണ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( Distribution transformers ) സ്ഥാപിച്ചു വോൾട്ടത 400/240 വോൾട്ടാക്കിക്കുറച്ച്‌ വിതരണം നടത്തുന്നു.

വൈദ്യുതിയുടെ എല്ലാ മേഖലകളിലും ട്രാൻസ്ഫോർമർ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്‌. ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ഒരു വകഭേദമായ സി.ടി കളും പി.ടികളും ( CT and PT )ധാരാളമായി ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നു.

ത്രീഫേസ് ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( Threephase Transformers ) part 2

പരസ്പരം 120 ഡിഗ്രി കോണീയമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിയ്ക്കുന്ന മൂന്നു വ്യത്യസ്ത ഫേസുകൾ ചേരുന്നതാണല്ലോ ത്രീഫേസ്‌ സംവിധാനം. മൂന്നു ഫേസ്‌ സംവിധാനത്തിനു മൂന്നു സിംഗിൾ ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഉചിതമായ രീതിയിൽ ഘടിപ്പിച്ചുപയോഗിയ്ക്കാവുന്നതാണ്‌. അല്ലെങ്കിൽ ഒറ്റ ത്രീഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമർ ഉപയോഗിയ്ക്കാം.

താഴെക്കാണുന്ന ചിത്രം ശ്രദ്ധിയ്ക്കുക.

ത്രീഫേസ്‌ ആവശ്യത്തിനായി മൂന്നു സിംഗിൾ ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഉപയോഗിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു. മൂന്നു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളും ഒരേ ശേഷിയുള്ളതും ഒരേതരം പ്രൈമറി സെക്കന്ററി വോൾട്ടതകളൂള്ളതുമായിരിയ്ക്കും. അവയുടെ പ്രൈമറികളും സെക്കന്ററികളും ആവശ്യാനുസാരം സ്റ്റാർ കണക്ഷനോ ഡെൽറ്റാ കണക്ഷണോ ചെയ്യാവുന്നതാണ്‌. വലിയ സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലും, വൈദ്യുത നിലയങ്ങളിലും ഈ രീതിയിൽ മൂന്നു സിംഗിൾ ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ പ്രവർത്തിയ്ക്കുന്നത്‌. എന്നാൽ ഈ സംവിധാനം വ്യാപകമായുപയോഗിയ്ക്കുന്നില്ല. പകരം മിയ്ക്ക സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലും, ഇടത്തരം വൈദ്യുതോൽപ്പാദനകേന്ദ്രങ്ങളിലും, വിതരണ സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലും മറ്റും  ഒറ്റ ത്രീഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറാണുപയോഗിയ്ക്കുന്നത്‌. മൂന്നു സിംഗിൾ ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുപയോഗിയ്ക്കുന്നതിനേക്കാൾ ഒറ്റ ത്രീഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുപയോഗിച്ചാൽ ചില മേന്മകളുണ്ട്‌. അവ,

1,ഒറ്റ ത്രീഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറിനു തുല്യ ശേഷിയുള്ള മൂന്നു സിംഗിൾ ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറിനേക്കാൾ ഭാരവും വലുപ്പവും കുറവായിരിയ്ക്കും

2, കുറഞ്ഞ സ്ഥലം മതിയാകും

3, ചെലവു കുറവായിരിയ്ക്കും.

മൂന്നു ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ഘടന.

സിംഗിൾ ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളേപ്പോലെ ത്രീഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾക്കും പ്രാഥമിക, ദ്വിതീയ വൈൻഡിങ്ങുകളുണ്ടാകും. ഇവയിൽ ഓരോ ഫേസിനും ഓരോ പ്രൈമറിയും സെക്കന്ററിയും ഉണ്ടാകും. അവ കാന്തിക കോറിൽ താഴെക്കാണും വിധം ചുറ്റിയിരിയ്ക്കുന്നു.

ട്രാൻസ്ഫോർമർ കണക്ഷനുകൾ ( transformer connections )

ത്രീഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ പ്രൈമറി സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങുകൾ വിവിധരീതിയിൽ സ്രോതസ്സുമായി ഘടിപ്പിയ്ക്കാം. അവ ചുരുക്കത്തിൽ താഴെക്കാണിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു.

1, സ്റ്റാർ സ്റ്റാർ കണക്ഷൻ ( star-star or Y-Y connection )

ഈ രീതിയിൽ പ്രൈമറി വൈന്റിങ്ങും സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങും സ്റ്റാർ രീതിയിലാണ്‌ ഘടിപ്പിയ്ക്കും. ഇതിൽ സ്റ്റാർ പോയിന്റ്‌ അഥവാ ന്യൂട്രൽ പോയിന്റ്‌ ഏർത്തു ചെയ്യുന്നു. ഈ രീതിയിലുള്ള കണക്ഷനിൽ പ്രൈമറി സെക്കന്ററി വോൾട്ടതകൾ തമ്മിൽ ഫേസ്‌ വ്യതിയാനമുണ്ടായിരിയ്ക്കുകയില്ല. സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലെ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ ഈ രീതിയാണവലബിയ്ക്കുന്നത്‌.

2, ഡെൽറ്റാ സ്റ്റാർ  ( Delta - star or D-y connection )

ഈ രീതിയിൽ പ്രാഥമിക വൈന്റിംഗ്‌ ഡെൽറ്റാ രീതിയിലും സെക്കന്ററി വൈന്റിംഗ്‌ സ്റ്റാർ രീതിയിലും ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നു. സ്റ്റാർ കണക്ഷനുള്ള സെക്കന്ററിയുടെ സ്റ്റാർ പോയിന്റ്‌ അഥവാ ന്യൂട്രൽ ഏർത്ത്‌ ചെയ്യുന്നു. വൈദ്യുതോൽപ്പാദന കേന്ദ്രങ്ങളിലെ ജനറേറ്റർ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിലും , വിതരണ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിലും ഈ രീതി അവലംബിയ്ക്കുന്നു. ഈ രീതിയിൽ പ്രൈമറി സെക്കന്ററി വോൾട്ടതകൾ തമ്മിൽ 30 ഡിഗ്രി ഫേസ്‌ വ്യതിയാനമുണ്ടാകും.

3, ഡെൽറ്റ ഡെൽറ്റ കണക്ഷൻ ( Delta Delta connection or D-d connection )

ഈ രീതിയിൽ പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ ഡെൽറ്റാ രീതിയിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നു. ഈ രീതിയിലും പ്രൈമറി സെക്കന്ററി വോൾട്ടതകൾ തമ്മിൽ ഫേസ്‌ വ്യതിയാനമുണ്ടാകുകയില്ല.

4, സ്റ്റാർ ഡെൽറ്റാ കണക്ഷൻ ( star-delta connection or Y-d connection )

ഈ രീതിയിൽ പ്രൈമറി സ്റ്റാർ രീതിയ്‌ലും, സെക്കന്ററി ഡെൽറ്റാ രീതിയിലും ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്നു. പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ തമ്മിൽ 30 ഡിഗ്രി ഫേസ്‌ വ്യതിയാനമുണ്ടാകും.

തുറന്ന ഡെൽറ്റാ കണക്ഷൻ ( Open delta connection or V-V connection )

മൂന്നു ഫേസ്‌ ആവശ്യത്തിനായി മൂന്നു സിംഗിൾ ഫേസ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ചേർത്തുപയോഗിയ്ക്കുമ്പോൽ അവ ഡെൽറ്റാ ഡെൽറ്റാ രീതിയിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കുകയാണെങ്കിൽ അവയിൽ ഏതെങ്കിലുമൊരു ട്രാൻസ്ഫോർമറിനു തകരാർ സംഭവിയ്ക്കുന്ന അവസരങ്ങളിൽ രണ്ടു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ മാത്രമുപയോഗിച്ച്‌ ത്രീ ഫേസ്‌ ആവശ്യം നിറവേറ്റാം. ചിത്രം ശ്രദ്ധിയ്ക്കുക.'

ഇതിൽ ഒരു ട്രാൻസ്ഫോർമർ ഒഴിവാക്കിയിരിയ്ക്കുന്നു. ഈ രീതിയ്ക്കാണ്‌ V-V  അഥവാ തുറന്ന ഡെൽറ്റാ കണക്ഷനെന്നു ( Open Delta ) പറയുന്നു. തകരാറിലായ ട്രാൻസ്ഫോർമർ പുനസ്ഥാപിയ്ക്കുന്നതുവരെ കുറഞ്ഞശേഷിയോടുകൂടി ഈ രീതിയിലൂടെ വൈദ്യുത സംവിധാനം പ്രവർത്തിപ്പിയ്ക്കാനാകും. ഈ രീതിയിൽ തുറന്ന ഡെൽറ്റ സംവിധാനമുപയോഗിയ്ക്കുമ്പോൾ ആകെ ഉണ്ടായിരുന്ന ശേഷിയുടെ മൂന്നിൽ രണ്ടു ( 66.66% ) ശേഷിയ്ക്കു പകരം 57.7% ശേഷിയേ ഉണ്ടാകൂ എന്നു മാത്രം.

മുകളിൽ പ്രസ്താവിച്ച രീതികൾ കൂടാതെ അവയ്ക്ക്‌ ധാരാളം ഉപവിഭാഗങ്ങളുണ്ട്‌. അത്‌ വേറെ പോസ്റ്റുകളിൽ വ്യക്തമാക്കാം.

രണ്ടിലധികം വൈന്റിങ്ങുകളുള്ള ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ

സാധാരണ ഗതിയിൽ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടു വൈന്റിങ്ങുകളാണുള്ളത്‌ ( ത്രീ ഫേസിലാണെങ്കിൽ ഓരോ ഫേസിലും ഓരോ പ്രാഥമിക ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ ) എന്നാൽ ഒന്നിലധികം സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങുകൾ സാധ്യമാണ്‌. വലിയ സബ്സ്റ്റേഷൻ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ മൂന്നു വൈന്റിങ്ങുകൾ സാധാരണമാണ്‌. പ്രാഥമിക, ദ്വിതീയ ,ത്രിതീയ (primary, secondary and tertiary )വൈന്റിങ്ങുകളൂണ്ടാകും. ട്രാൻസ്ഫോർമറിലേയ്ക്കു വൈദ്യുതി നൽകുന്നത്‌ പ്രാഥമിക വൈന്റിലൂടെ തന്നെയാണ്‌. ദ്വിതീയ, ത്രിതീയ വൈന്റിങ്ങുകളിലൂടെ വൈദ്യുതി പുറത്തേയ്ക്കെടുക്കാനാകും.ഇത്തരം ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുപയോഗിച്ച്‌ മൂന്നു പരിപഥങ്ങളെ ( circuits ) പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിയ്ക്കാനാകും. അതു കൂടാതെ  സ്റ്റാർ സ്റ്റാർ കണക്ഷനുപയോഗിയ്ക്കുന്ന വലിയ സബ്സ്റ്റേഷൻ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ മൂന്നാമത്തെ വൈന്റിംഗ്‌ ഡെൽറ്റാ രിതിയിൽ ഘടിപ്പിയ്കുന്നു. ഇതുമൂലം മറ്റു ചില മേന്മകളുണ്ട്‌. പ്രാഥമിക -ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാകണമെന്നില്ല ( transformation ratio ) പ്രാഥമിക ത്രിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ തമ്മിൽ. ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായ വോൾട്ടതയായിരിയ്ക്കും ത്രിതീയ വൈന്റിങ്ങിന്‌. പ്രാഥമിക-ദ്വിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ തമ്മിലുള്ള ഇമ്പീഡൻസും പ്രാഥമിക ത്രിതീയ വൈന്റിങ്ങുകൾ തമ്മിലുള്ള ഇമ്പീഡൻസും തുല്യമാകണമെന്നില്ല. ചെറിയ പവർ സപ്ലൈകളിലും, ആമ്പ്ലിഫയറുകളിലുമുപയോഗിയ്ക്കുന്ന ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ രണ്ടിലധികം വൈന്റിങ്ങുകൾ ധാരാളമായികാണാൻ സാധിയ്ക്കും.