ट्रांसफार्मर वाइंडिंग्स और ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन

ट्रांसफार्मर वाइंडिंग एक ट्रांसफार्मर के सर्किट घटक हैं और विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा रूपांतरण के लिए मुख्य भाग हैं। वे एक विशिष्ट पैटर्न के अनुसार इंसुलेटेड तारों (आमतौर पर तांबे या एल्यूमीनियम) से बने होते हैं और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत के माध्यम से ऊर्जा संचारित करते हैं।

1. मुख्य कार्य

• एक चुंबकीय क्षेत्र बनाना: जब प्राथमिक वाइंडिंग को प्रत्यावर्ती धारा की आपूर्ति की जाती है, तो एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र स्थापित होता है।
• इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्प्रेरण: यह वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र द्वितीयक वाइंडिंग से होकर गुजरता है, जिससे द्वितीयक वाइंडिंग में इलेक्ट्रोमोटिव बल (वोल्टेज) उत्पन्न होता है।
• वोल्टेज बदलना: प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग के घुमाव अनुपात को समायोजित करके, वोल्टेज को बढ़ाया या घटाया जा सकता है।

2. वाइंडिंग्स के प्रकार (वोल्टेज स्तर और सापेक्ष स्थिति द्वारा वर्गीकृत)

• उच्च -वोल्टेज वाइंडिंग: वाइंडिंग जो उच्च वोल्टेज का सामना करती है। आमतौर पर तार का क्रॉस सेक्शन छोटा होता है (चूंकि करंट अपेक्षाकृत छोटा होता है), लेकिन इसके लिए उच्च इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है।
• निम्न -वोल्टेज वाइंडिंग: वाइंडिंग जो कम वोल्टेज का सामना करती है। आमतौर पर तार का क्रॉस सेक्शन बड़ा होता है (चूंकि करंट अपेक्षाकृत बड़ा होता है), और इसमें इन्सुलेशन की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत कम होती हैं।

संरचनात्मक रूप से, कोर पर उनकी व्यवस्था के आधार पर, उन्हें मुख्य रूप से दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

(1)संकेंद्रित वाइंडिंग:

• संरचना: उच्च {{0}वोल्टेज और कम -वोल्टेज वाइंडिंग्स को अलग-अलग व्यास के बेलनाकार आकार में लपेटा जाता है और मूल अंग पर संकेंद्रित रूप से रखा जाता है।
• सामान्य व्यवस्था: इन्सुलेशन की सुविधा के लिए, कम वोल्टेज वाइंडिंग को आमतौर पर अंदर (कोर के करीब) और उच्च वोल्टेज वाइंडिंग को बाहर की तरफ रखा जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कम वोल्टेज वाइंडिंग और कोर (ग्राउंडेड) के बीच इन्सुलेशन को संभालना आसान होता है।
• अनुप्रयोग: अधिकांश बिजली ट्रांसफार्मर (विशेषकर बड़ी क्षमता वाले) इस संरचना का उपयोग करते हैं। विनिर्माण प्रक्रिया अपेक्षाकृत सरल है और संरचना मजबूत है।

(2) इंटरलीव्ड वाइंडिंग:

• संरचना: उच्च {{0}वोल्टेज और कम {{1}वोल्टेज दोनों वाइंडिंग को डिस्क आकार में बनाया जाता है और कोर लिंब की ऊंचाई के साथ बारी-बारी से स्टैक किया जाता है।
• लाभ: वाइंडिंग्स के बीच कम रिसाव प्रवाह, उच्च यांत्रिक शक्ति, और मजबूत शॉर्ट सर्किट प्रतिरोध।
• अनुप्रयोग: मुख्य रूप से विशेष ट्रांसफार्मर के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे कि इलेक्ट्रिक फर्नेस ट्रांसफार्मर और वेल्डिंग ट्रांसफार्मर, जिन्हें बड़े विद्युत चुम्बकीय बलों का सामना करने की आवश्यकता होती है।

3. वाइंडिंग्स के लिए मुख्य आवश्यकताएँ
विद्युत प्रदर्शन: लंबी अवधि के ऑपरेटिंग वोल्टेज और क्षणिक ओवरवॉल्टेज (जैसे बिजली के झटके) का सामना करना होगा।
यांत्रिक प्रदर्शन: संरचना इतनी मजबूत होनी चाहिए कि शॉर्ट सर्किट के दौरान उत्पन्न होने वाले भारी विद्युत चुम्बकीय बलों को विरूपण के बिना झेल सके।
थर्मल प्रदर्शन: यह सुनिश्चित करने के लिए अच्छा ताप अपव्यय होना चाहिए कि लंबी अवधि के लोड के तहत तापमान में वृद्धि सीमा से अधिक न हो।
प्रक्रिया प्रदर्शन: वाइंडिंग प्रक्रिया सरल, किफायती और विश्वसनीय होनी चाहिए।

यह भौतिक प्रणाली है जो वाइंडिंग के विभिन्न हिस्सों को एक दूसरे से अलग करती है और वाइंडिंग को ग्राउंडेड हिस्सों (जैसे कोर और तेल टैंक) से अलग करती है। यह ट्रांसफार्मर का एक गैर-सर्किट भाग है लेकिन ट्रांसफार्मर की सुरक्षा और जीवनकाल निर्धारित करता है।
1. मुख्य कार्य

• संभावित अलगाव: शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए विभिन्न क्षमता वाले प्रवाहकीय भागों (जैसे उच्च और निम्न वोल्टेज वाइंडिंग, और कोर से वाइंडिंग) को विश्वसनीय रूप से अलग करता है।
• हीट डिसिपेशन चैनल: इंसुलेटिंग सामग्री (जैसे ट्रांसफार्मर तेल) अक्सर कूलिंग मीडिया के रूप में काम करती है, जो वाइंडिंग और कोर द्वारा उत्पन्न गर्मी को स्थानांतरित करती है।
• यांत्रिक सहायता: इंसुलेटिंग सामग्री (जैसे इंसुलेटिंग बोर्ड) भी वाइंडिंग को ठीक करने और सपोर्ट करने में मदद करती है।

2. इन्सुलेशन वर्गीकरण (स्थान और कार्य के अनुसार)
ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन प्रणाली को आमतौर पर दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जाता है:

• आंतरिक इन्सुलेशन: ट्रांसफार्मर तेल टैंक के अंदर स्थित, बाहरी हवा के सीधे संपर्क में नहीं।
• मुख्य इन्सुलेशन: वाइंडिंग और ग्राउंडेड भागों (जैसे कोर और तेल टैंक) के बीच, और विभिन्न वोल्टेज स्तरों की वाइंडिंग (जैसे उच्च -वोल्टेज और कम -वोल्टेज वाइंडिंग के बीच) के बीच इन्सुलेशन को संदर्भित करता है। यह ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन प्रणाली का मूल है और ट्रांसफार्मर के वोल्टेज स्तर को निर्धारित करता है।
• अनुदैर्ध्य इन्सुलेशन: एक ही वाइंडिंग के भीतर इन्सुलेशन को संदर्भित करता है, जैसे घुमावों के बीच इन्सुलेशन (टर्न - से - टर्न इंसुलेशन), घुमावदार परतों के बीच (लेयर - से {{3 }}लेयर इंसुलेशन), और घुमावदार अनुभागों के बीच (सेक्शन {{4} से - सेक्शन इंसुलेशन)।
• बाहरी इन्सुलेशन: ट्रांसफार्मर के बाहर हवा के संपर्क में आने वाले इन्सुलेशन भागों को संदर्भित करता है, मुख्य रूप से झाड़ियों के शीर्ष पर (तेल टैंक के बाहर) इन्सुलेशन। इसकी इन्सुलेशन ताकत मुख्य रूप से हवा की स्थिति और रेंगने की दूरी पर निर्भर करती है।

3. मुख्य इन्सुलेशन सामग्री
ट्रांसफार्मर (विशेषकर तेल में डूबे हुए ट्रांसफार्मर) का इन्सुलेशन एक मिश्रित प्रणाली है। सामान्य सामग्रियों में शामिल हैं:
(1)तरल रोधक सामग्री:

• खनिज ट्रांसफार्मर तेल: सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला तेल। कार्यों में शामिल हैं: इन्सुलेशन (हवा की तुलना में बहुत अधिक ढांकता हुआ ताकत), गर्मी अपव्यय (संवहन के माध्यम से गर्मी को हटा देता है), सुरक्षा (ऑक्सीजन को अलग करता है, सामग्री की उम्र बढ़ने में देरी करता है)।
• सिंथेटिक या प्राकृतिक एस्टर इंसुलेटिंग तेल: जैसे कि सिलिकॉन तेल या वनस्पति इंसुलेटिंग तेल, आमतौर पर उच्च अग्नि प्रतिरोध आवश्यकताओं वाले स्थानों में उपयोग किया जाता है।

(2) ठोस इन्सुलेशन सामग्री:

• इंसुलेटिंग पेपर, इंसुलेटिंग बोर्ड: टर्न इंसुलेशन, लेयर इंसुलेशन, वाइंडिंग्स के बीच विभाजक और इंसुलेशन सिलेंडर के लिए उपयोग किया जाता है। ऑयल-पेपर कम्पोजिट इंसुलेशन सिस्टम ट्रांसफॉर्मर इंसुलेशन का सबसे क्लासिक और विश्वसनीय प्रकार है।
• एपॉक्सी रेज़िन: व्यापक रूप से सूखे प्रकार के ट्रांसफार्मर में उपयोग किया जाता है, जो कास्टिंग के माध्यम से एक ठोस समग्र इन्सुलेशन बनाता है।
• NOMEX® पेपर: उच्च तापीय प्रतिरोध वाला एक उच्च प्रदर्शन वाला सुगंधित पॉलियामाइड पेपर, आमतौर पर सूखे प्रकार या विशेष ट्रांसफार्मर में उपयोग किया जाता है।

ट्रांसफार्मर वाइंडिंग विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा रूपांतरण प्राप्त करने के लिए 'सर्किट चैनल' हैं, जबकि ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन 'सुरक्षा प्रणाली' है जो विभिन्न क्षमताओं वाले घटकों को सुरक्षित रूप से अलग करती है; इंसुलेशन वाइंडिंग्स के लिए 'कवच' के रूप में कार्य करता है, उनके सामान्य संचालन के लिए सुरक्षा प्रदान करता है और शॉर्ट{0}}सर्किट दुर्घटनाओं को रोकता है। दोनों एक दूसरे के पूरक हैं और मिलकर ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन, वोल्टेज स्तर और परिचालन विश्वसनीयता को निर्धारित करते हैं।