പരിവർത്തകങ്ങൾ ( Transformers)

എല്ലാവർക്കും വളരെ സുപരിചിതമായ പേരാണ്‌ പരിവർത്തകം അഥവാ ട്രാൻസ്ഫോർമർ ( Transformer )   എന്നത്‌. വൈദ്യുത ഉപകരണങ്ങളിലും വൈദ്യുത ഉൽപ്പാദന ( Generation ), പ്രസരണ ( Transmission ), വിതരണ ( Distribution ) ശൃംഖലകളിലും ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ഉപകരണമാണ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമർ, വൈദ്യുത സബ്സ്റ്റേഷനുകളിലാകട്ടെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടതും വിലയേറിയതുമായ ഉപകരണവും ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളാണ്‌. വൈദ്യുത ശൃംഖലകളുടെ നിലനിൽപ്പ്‌ ഒരുവേള ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളൂടെ പ്രവർത്തനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു എന്നു തന്നെ പറയാം. ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ഉപയോഗം വളരെ ബൃഹത്തായതാണ്‌. വളരെ വലിയ വൈദ്യുതോൽപ്പാദന കേന്ദ്രങ്ങളിലും, വളരെ ചെറിയ മൊബൈൽ ഫോൺ ചാർജ്ജറുകളിലും ഇവ സർവ്വസാധാരണമായി ഉപയോഗിയ്ക്കപ്പെടുന്നു. വൈദ്യുത വിതരണത്തിനായും പ്രസരണത്തിനായും ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ സഹായം കൂടിയേകഴിയൂ

എന്താണ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമർ

പ്രത്യാവർത്തിധാരാ വൈദ്യുതിയുടെ (Alternating) വോൾട്ടത (voltage) കൂട്ടാനും കുറയ്ക്കാനും ഉപയോഗിയ്ക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ. ആവൃത്തിയ്ക്കു ( frequency ) വ്യത്യാസമില്ലാതെ അത്‌ വോൾട്ടതയെ കൂട്ടിയോ കുറച്ചോ നൽകുന്നു. വോൾട്ടത കൂട്ടാനുപയോഗിയ്ക്കുന്ന ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളെ സ്റ്റെപ്‌ അപ്‌ ( step-up ) ട്രാൻസ്ഫോർമറെന്നും, വോൾട്ടത കുറയ്ക്കാനുപയോഗിയ്ക്കുന്നവയെ സ്റ്റെപ്‌ ഡൗൺ ( step-down) ട്രാൻസ്ഫോർമറെന്നും വിളിയ്ക്കുന്നു

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളുടെ ഘടനയും പ്രവർത്തനവും ( Structure of Transformers )

ട്രാൻസ്ഫോർമറിനു പ്രധാനമായും രണ്ടു ഭാഗങ്ങളാണുള്ളത്‌, കാന്തിക കോറും  ( Magnetic core  ) അതിൽ ചുറ്റിയിരിയ്ക്കുന്ന വൈൻഡിങ്ങുകളും ( windings). എളുപ്പം കാന്തവൽക്കരിയ്ക്കപ്പെടാവുന്ന സിലിക്കൺ സ്റ്റീലുകൊണ്ടാണ്‌ ( Silicon steel) കാന്തിക കോർ നിർമ്മിയ്ക്കുക. ഈ കോറിൽ കവചിത ചാലക കമ്പികൊണ്ടുള്ള ( Insulated conductor ) വൈൻഡിംഗ്‌ ചുറ്റിയെടുക്കുന്നു. സാധാരണയായി ട്രാൻസ്ഫോർമറിൽ രണ്ടു വൈൻഡിങ്ങുകളാണുള്ളത്‌, പ്രാഥമിക വൈൻഡിങ്ങും ( Primary winding )  ദ്വിതീയ വൈൻഡിങ്ങും ( Secondary winding).  വൈദ്യുത ഊർജ്ജം ( Electric supply ) ട്രാൻസ്ഫോർമറിലേയ്ക്കു നൽകുന്ന വൈൻഡിങ്ങിനെനെ പ്രാഥമിക വൈൻഡിങ്ങെന്നും ( primary winding ), ട്രാൻസ്ഫോർമറിൽ നിന്നും പുറത്തേയ്ക്കു വൈദ്യുതിയെടുക്കുന്ന വൈൻഡിങ്ങിനെ ദ്വിതീയ വൈൻഡിങ്ങെന്നും ( secondary winding ) പറയുന്നു. ചിത്രത്തിൽ കാണുന്നതുപോലെ രണ്ടു വൈൻഡിങ്ങുകളും പൊതുവായ ഒരേ കോറിലാണു ചുറ്റുന്നത്‌.

പ്രവർത്തനം

ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ പ്രൈമറി വൈന്റിങ്ങിൽ പ്രത്യാവർത്തിധാരാ വോൾട്ടത ( Alternating voltage ) നൽകുമ്പോൾ പ്രൈമറിയിൽക്കൂടി എ.സി കരണ്ടൊഴുകുന്നു. ഇതുമൂലം ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ കാന്തിക കോറിൽ പ്രത്യാവർത്തിധാരാ രൂപത്തിൽ നിരന്തരം വ്യതിയാനം വന്നുകൊണ്ടിരിയ്ക്കുന്ന കാന്തിക ഫ്ലക്സുണ്ടാകുന്നു ( magnetic flux ). സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങും ഇതേ കോറിൽ തന്നെ ചുറ്റിയിരിയ്ക്കുന്നതിനാൽ ഈ കാന്തികഫ്ലക്സ്‌ സെക്കന്ററി വൈന്റിങ്ങുമായി സമ്പർക്കത്തിൽ വരികയും പരസ്പര പ്രേരണത്തിന്റെ ( Mutual Induction ) തത്വമനുസരിച്ച്‌ വോൾട്ടേജ്‌ ഉൽപാദിപ്പിയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. 

(പരസ്പര പ്രേരണം ( mutual induction)- ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ ( Conductor ) കരണ്ടൊഴുകുമ്പോൾ ആ ചാലകത്തിനു ചുറ്റുമായി ഒരു കാന്തിക മണ്ഡലം ( Magnetic field ) രൂപപ്പെടുന്നു. ചാലകത്തിലൂടെയുള്ള കരണ്ടിനാനുപാതികമായിരിയ്ക്കും കാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തി ( Intensity ). കടന്നു പോകുന്ന കരണ്ട്‌ നേർധാരാ കരണ്ടാണെങ്കിൽ ( D.C.)  അതിന്റെ തീവ്രത സ്ഥിരമായിരിയ്ക്കുകയും ചെയ്താൽ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തിയും ദിശയും സ്ഥിരമായിരിയ്ക്കും, മറിച്ചു പ്രത്യാവർത്തി ധാരാ ( AC ) വൈദ്യുതിയാണൊഴുകുന്നതെങ്കിൽ കാന്ത മണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശയും മൂല്യവും ( Direction and magnitude ) നിരന്തരം മാറിക്കൊണ്ടിരിയ്ക്കും. ഇനി നിരന്തരം ശക്തിയോ ദിശയോ വ്യതിയാനപ്പെടുന്ന ഒരു കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ ഒരു ചാലകമിരിയ്ക്കുകയാണെങ്കിലോ അതല്ലെങ്കിൽ കാന്തിക മണ്ഡലം സ്ഥിരമായിരിയ്ക്കേ അതിലൊരു ചാലകം ചലിയ്ക്കുകയാണെങ്കിലോ ചാലകത്തിലൊരു വോൾട്ടേജ്‌ ഉൽപ്രേരിപ്പിയ്ക്കപ്പെടും. ഇതിനെ വൈദ്യുത കാന്തിക പ്രേരണം ( Electro magnetic induction ) എന്നു പറയുന്നു. ചാലകം ചലിയ്ക്കുകയാണെങ്കിൽ ചാലകത്തിന്റെ ചലനവേഗതയ്ക്കും, കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ സഫല കാന്തിക ബലത്തിനുമാനുപാതികമായിരിയ്ക്കും ( Effective magnetic strength ) ഉൾപ്പാദിപ്പിയ്ക്കുന്ന വോൾട്ടേജ്‌. വൈദ്യുത ജനറേറ്ററുകളിൽ ( Generator ) ഈ സിദ്ധാന്തമാണുപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌

എന്നാൽ ചാലകം ( Conductor ) സ്ഥിരമായിരിയ്ക്കുകയും കാന്തികമണ്ഡലത്തിനു വ്യതിയാനം വരികയും ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ ഉൾപ്പാദിപ്പിയ്ക്കപ്പെടുന്ന വോൾട്ടത കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ വ്യതിയാനത്തിനാനുപാതികമായിരിയ്ക്കും.

ഒരു ചാലകത്തിലൂടെ എ.സി കരണ്ടൊഴുകുമ്പോൾ ( AC current ) അതിനു ചുറ്റും നിരന്തരം വ്യതിയാനം സംഭവിയ്ക്കുന്ന കാന്തികമണ്ഡലം ( Magnetic field ) രൂപപ്പെടുമെന്നു പറഞ്ഞല്ലോ. ഈ കാന്തിക മണ്ഡലത്തിനുള്ളിൽ തന്നെ ചാലകവും സ്ഥിതിചെയ്യുന്നതിനാൽ  ഇതുമൂലം ചാലകത്തിൽ തന്നെ ഒരു വോൾട്ടത ഉൽപ്രേരിപ്പിയ്ക്കപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെ ഒരു ചാലത്തിലെ പ്രവാഹതീവ്രതയുടെ വ്യതിയാനത്താൽ ആ ചാലകത്തിൽ തന്നെ വോൾട്ടേജ്‌ ഉൽപ്രേരിപ്പിയ്ക്കപ്പെടുന്നതിനെ സ്വയം പ്രേരണം ( self Induction ) എന്നു പറയുന്നു. ഇപ്രകാരം ഉൽപ്രേരിപ്പിയ്ക്കപ്പെടുന്ന വോൾട്ടേജിന്റെ ദിശ ( Direction ) അതുണ്ടാകാൻ കാരണമായ കരണ്ടിന്റെ ദിശയ്ക്കു വിപരീത ദിശയിൽ കരണ്ടിനെ പ്രവഹിപ്പിയ്ക്കാൻ തക്കതായിരിയ്ക്കും.

ഇനി ഇങ്ങനെ എ.സി. കരണ്ടൊഴുകുന്ന ചാലകത്തിനടുത്ത്‌ മറ്റൊരു ചാലകം വയ്ക്കുകയാണെങ്കിൽ അതിലും വോൾട്ടേജുൽപ്പാദിപ്പിയ്ക്കും. ഇപ്രകാരം ഒരു ചാലകത്തിലെ പ്രവാഹതീവ്രതയുടെ വ്യതിയാനത്താൽ സമീപത്തിരിയ്ക്കുന്ന മറ്റൊരു ചാലകത്തിൽ വൈദ്യുതി ഉൽപ്രേരിപ്പിയ്ക്കപ്പെടുന്നതിനെ പരസ്പര പ്രേരണം ( mutual induction) എന്നു പറയുന്നു.)

ട്രാൻസ്ഫോർമറുകളിൽ സെൽഫ്‌ ഇൻഡക്ഷനും മ്യൂച്വൽ ഇൻഡക്ഷനും നടക്കുന്നുണ്ട്‌.

തുടരും....