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.