ٹرانسفارمر وائنڈنگز میں اوور وولٹیج

ٹرانسفارمر کی موصلیت کے سائز اور ڈیزائن کا انتخاب آپریشن کے دوران ٹرانسفارمر موصلیت کے مختلف حصوں پر کام کرنے والے دباؤ اور ٹرانسفارمر کے قابل اعتماد آپریشن کو یقینی بنانے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ٹیسٹنگ کے تعین کے بغیر ناممکن ہے۔

اس صورت میں، ٹرانسفارمر کی موصلیت پر کام کرنے والے وولٹیج جب بجلی کی تیز لہریں اس کے ان پٹ پر حملہ کرتی ہیں تو اکثر فیصلہ کن ہوتی ہیں۔ یہ وولٹیجز، جنہیں امپلس وولٹیج بھی کہا جاتا ہے، تقریباً تمام صورتوں میں طول بلد وائنڈنگ موصلیت کے انتخاب کا تعین کرتے ہیں اور بہت سے معاملات میں مرکزی وائنڈنگ موصلیت، سوئچنگ ڈیوائس کی موصلیت وغیرہ۔

اوور وولٹیجز کے تعین میں کمپیوٹر ٹکنالوجی کا استعمال وائنڈنگز میں تسلسل کے عمل کے کوالٹیٹو غور سے اوور وولٹیجز کے براہ راست حساب اور ان کے نتائج کو ڈیزائن پریکٹس میں متعارف کرانے کی اجازت دیتا ہے۔

اوور وولٹیج کا حساب لگانے کے لیے، ٹرانسفارمر کے وائنڈنگز کو ایک مساوی سرکٹ سے ظاہر کیا جاتا ہے جو سمیٹنے والے عناصر کے درمیان انڈکٹو اور کیپسیٹو کنکشن کو دوبارہ پیدا کرتا ہے (شکل 1)۔تمام مساوی سرکٹس موڑ کے درمیان اور وائنڈنگز کے درمیان گنجائش پر غور کرتے ہیں۔

شکل 1. ٹرانسفارمر کا مساوی سرکٹ: UOV — ہائی وولٹیج وائنڈنگ میں واقعہ کی لہر، UOH — کم وولٹیج وائنڈنگ میں واقعہ کی لہر، SV اور CH — بالترتیب ہائی اور کم وولٹیج وائنڈنگ کے موڑ کے درمیان کیپیسیٹینس، SVN — درمیان کی گنجائش اعلی اور کم وولٹیج کے ساتھ windings.

ٹرانسفارمرز میں لہر کے عمل

انٹرٹرن کیپیسیٹینس، اسکرین اور انڈکٹینس کے درمیان اور انڈکٹینس اور گراؤنڈ کے درمیان کیپیسیٹینس (شکل 2a) کو مدنظر رکھتے ہوئے ٹرانسفارمر کو ایک انڈکٹیو عنصر سمجھا جائے گا۔

اوور وولٹیج کا حساب لگانے کے لیے درج ذیل فارمولے استعمال کیے جاتے ہیں۔

جہاں: t ٹرانسفارمر پر لہر کی آمد کے بعد کا وقت ہے، T اوور وولٹیج ٹائم مستقل ہے، ZEKV مساوی سرکٹ ریزسٹنس ہے، Z2 لائن ریزسٹنس ہے، Uo ابتدائی وقت میں اوور وولٹیج ہے

تصویر 2. گراؤنڈڈ نیوٹرل کے ساتھ ٹرانسفارمر کی وائنڈنگ کے ساتھ وولٹیج کی لہر کا پھیلاؤ: a) اسکیمیٹک ڈایاگرام، b) گراؤنڈ ٹرمینل والے سنگل فیز ٹرانسفارمر کے لیے وائنڈنگ کی لمبائی پر وولٹیج لہر کا انحصار: Uo — ڈراپ وولٹیج لہر، ∆Ce — کنڈلی اور اسکرین کے درمیان کیپیسیٹینس، ∆Ck — موڑ کے درمیان موروثی گنجائش، ∆С3 — کنڈلی اور زمین کے درمیان کیپیسیٹینس، ∆Lк — کنڈلی کی تہوں کی انڈکٹنس۔

چونکہ مساوی سرکٹ میں انڈکٹینس اور کیپیسیٹینس دونوں موجود ہیں، اس لیے ایک دوہری LC سرکٹ ہوتا ہے (وولٹیج کے اتار چڑھاو کو شکل 2b میں دکھایا گیا ہے)۔

دولن کا طول و عرض واقعہ لہر کے طول و عرض کا 1.3 - 1.4 ہے، یعنیUppep = (1.3-1.4) Uo، اور اوور وولٹیج کی سب سے بڑی قدر وائنڈنگ کے پہلے تہائی حصے کے اختتام پر واقع ہوگی، اس لیے، ٹرانسفارمر کی تعمیر میں، وائنڈنگ کے 1/3 حصے نے باقی کے مقابلے میں موصلیت کو مضبوط کیا ہے۔ .

اوور وولٹیج سے بچنے کے لیے، کیپسیٹرز کے چارج کرنٹ کو زمین کے حوالے سے معاوضہ دینا چاہیے۔ اس مقصد کے لیے سرکٹ میں ایک اضافی سکرین (شیلڈ) نصب کی جاتی ہے۔ اسکرین کا استعمال کرتے وقت، اسکرین پر وائنڈنگز کی گنجائش زمین کی طرف موڑ کی گنجائش کے برابر ہوگی، یعنی ∆CE = ∆C3۔

شیلڈنگ وولٹیج کلاس UH = 110 kV اور اس سے زیادہ والے ٹرانسفارمرز میں کی جاتی ہے۔ شیلڈ عام طور پر ٹرانسفارمر کیسنگ کے قریب لگائی جاتی ہے۔

الگ تھلگ غیر جانبدار کے ساتھ سنگل فیز ٹرانسفارمرز

الگ تھلگ نیوٹرل کی موجودگی کا مطلب ہے کہ زمین اور وائنڈنگ کے درمیان ایک capacitance Co موجود ہے، یعنی capacitance کو ارتھ ٹرمینل ٹرانسفارمر کے مساوی سرکٹ میں شامل کیا جاتا ہے، لیکن اسکرین ہٹا دی جاتی ہے (شکل 3a)۔

تصویر 3. الگ تھلگ نیوٹرل کے ساتھ ٹرانسفارمر کی وائنڈنگ کے ساتھ وولٹیج کی لہر کا پھیلاؤ: a) مساوی ٹرانسفارمر کا اسکیمیٹک خاکہ، ب) وائنڈنگ کی لمبائی پر واقعہ لہر وولٹیج کا انحصار۔

اس مساوی سرکٹ کے ساتھ ایک oscillating سرکٹ بھی بنتا ہے۔ تاہم، capacitance Co کی وجہ سے، انڈکٹینس اور capacitance کے سلسلے کے کنکشن کے ساتھ ایک oscillating LC سرکٹ ہے۔ اس صورت میں، ایک اہم capacitance Co کے ساتھ، سب سے زیادہ وولٹیج وائنڈنگ کے اختتام پر ظاہر ہوگا (اوور وولٹیج 2Uo تک کی قدروں تک پہنچ سکتا ہے)۔ کنڈلی میں وولٹیج کی تبدیلی کی نوعیت کو شکل 3b میں دکھایا گیا ہے۔

الگ تھلگ نیوٹرل کے ساتھ ٹرانسفارمر کی وائنڈنگ میں اوور وولٹیج دوغلوں کے طول و عرض کو کم کرنے کے لیے، زمین کے حوالے سے آؤٹ پٹ C کی گنجائش کو کم کرنا یا کنڈلی کی خود صلاحیت کو بڑھانا ضروری ہے۔ مؤخر الذکر طریقہ عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ہائی وولٹیج وائنڈنگ کے کنڈلیوں کے درمیان سیلف کیپیسیٹینس ∆Ck کو بڑھانے کے لیے، سرکٹ میں خصوصی کپیسیٹر پلیٹیں (رنگ) شامل ہیں۔

تھری فیز ٹرانسفارمرز میں لہر کا عمل

تھری فیز ٹرانسفارمرز میں، سمیٹنے کے ساتھ ساتھ واقعے کی لہر کے پھیلاؤ کے عمل کی نوعیت اور اوور وولٹیجز کی شدت اس سے متاثر ہوتی ہے:

a) کنڈلی کنکشن ڈایاگرام،

ب) ان مراحل کی تعداد جس میں سرج لہر آتی ہے۔

ہائی وولٹیج وائنڈنگ والا تھری فیز ٹرانسفارمر، مضبوطی سے گراؤنڈ نیوٹرل کے ساتھ جڑا ہوا ستارہ

واقعے کی لہر کو ٹرانسفارمر کے ایک مرحلے میں آنے دیں (شکل 4)۔

اس معاملے میں وائنڈنگز کے ساتھ اوور وولٹیج لہروں کے پھیلاؤ کے عمل گراؤنڈ نیوٹرل کے ساتھ سنگل فیز ٹرانسفارمر میں ہونے والے عمل کی طرح ہوں گے (ہر مرحلے میں سب سے زیادہ وولٹیج وائنڈنگ کے 1/3 حصے میں ہوگا)، جبکہ ان کا انحصار اس بات پر نہیں ہے کہ سرج لہر تک کتنے مراحل پہنچتے ہیں۔ یہ. کوائل کے اس حصے میں اوور وولٹیج کی قدر Upep = (1.3-1.4) Uo کے برابر ہے

شکل 4۔ تین فیز ٹرانسفارمر کا مساوی سرکٹ جس میں ہائی وولٹیج وائنڈنگ ایک غیر جانبدار ارتھ نیٹ ورک والے ستارے سے جڑی ہوئی ہے۔ اضافے کی لہر ایک مرحلے میں آتی ہے۔

الگ تھلگ نیوٹرل کے ساتھ تھری فیز اسٹار سے منسلک ہائی وولٹیج ٹرانسفارمر

اضافے کی لہر کو ایک مرحلے میں آنے دیں۔ٹرانسفارمر کا مساوی سرکٹ، نیز ٹرانسفارمر وائنڈنگ میں واقعہ لہر کا پھیلاؤ، شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔

شکل 5. ستارے سے منسلک ہائی وولٹیج وائنڈنگ (a) کے ساتھ تھری فیز ٹرانسفارمر کا مساوی سرکٹ اور اس کیس کے لیے انحصار U = f (x) جب لہر ایک فیز (b) میں آتی ہے۔

اس صورت میں، دو الگ الگ دولن زون ظاہر ہوتے ہیں. مرحلے A میں ایک دولن کی حد ہوگی اور وہ حالات جن کے تحت وہ واقع ہوتے ہیں، اور مراحل B اور C میں ایک اور دولن کا لوپ ہوگا، دونوں صورتوں میں دولن کی حد بھی مختلف ہوگی۔ سب سے بڑا اوور وولٹیج واقعہ سرج ویو وصول کرنے والی وائنڈنگ پر ہوگا۔ زیرو پوائنٹ پر، 2/3 Uo تک اوور وولٹیجز ممکن ہیں (اس وقت عام حالت میں U = 0، اس لیے آپریٹنگ وولٹیج Uoperation کے حوالے سے اوور وولٹیجز اس کے لیے سب سے زیادہ خطرناک ہیں، U0> Uoperation کے بعد)۔

سرج ویو کو دو مرحلوں A اور B سے گزرنے دیں۔ ٹرانسفارمر کے مساوی سرکٹ کے ساتھ ساتھ ٹرانسفارمر وائنڈنگ میں واقعہ لہر کے پھیلاؤ کو شکل 6 میں دکھایا گیا ہے۔

شکل 6. ستارے سے منسلک ہائی وولٹیج وائنڈنگ (a) کے ساتھ تھری فیز ٹرانسفارمر کا مساوی سرکٹ اور جب لہر دو مرحلوں میں آتی ہے تو اس کیس کے لیے انحصار U = f (x)۔

جن مراحل میں لہر آتی ہے ان کی ونڈنگ میں، وولٹیج (1.3 - 1.4) Uo ہوگا۔ غیر جانبدار وولٹیج 4/3 Uo ہے۔ اس معاملے میں اوور وولٹیج سے بچانے کے لیے، ایک گرفتار کنندہ ٹرانسفارمر کے نیوٹرل سے جڑا ہوا ہے۔

سرج ویو کو تین مرحلوں میں آنے دیں۔ ٹرانسفارمر کے مساوی سرکٹ کے ساتھ ساتھ ٹرانسفارمر وائنڈنگ میں واقعہ لہر کے پھیلاؤ کو شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔

تصویر 7۔ستارے سے منسلک ہائی وولٹیج وائنڈنگ (a) کے ساتھ تھری فیز ٹرانسفارمر کا مساوی سرکٹ اور اس کیس کے لیے انحصار U = f (x) جب لہر تین مرحلوں میں آتی ہے۔

تھری فیز ٹرانسفارمر کے ہر فیز میں اوور وولٹیج ڈراپ ویو کے پھیلاؤ کے عمل الگ تھلگ آؤٹ پٹ کے ساتھ سنگل فیز ٹرانسفارمر میں ہونے والے عمل کی طرح ہوں گے۔ اس موڈ میں سب سے زیادہ وولٹیج نیوٹرل میں ہوگا اور 2U0 ہوگا۔ ٹرانسفارمر اوور وولٹیج کا یہ معاملہ سب سے زیادہ سنگین ہے۔

تھری فیز ہائی وولٹیج ڈیلٹا واؤنڈ ٹرانسفارمر

اضافے کی لہر کو ڈیلٹا میں جڑے تین فیز ہائی وولٹیج ٹرانسفارمر کے ایک فیز A سے گزرنے دیں، باقی دو مراحل (B اور C) کو گراؤنڈ سمجھا جاتا ہے (شکل 8)۔

شکل 8۔ تین فیز ٹرانسفارمر کا مساوی سرکٹ جس میں ہائی وولٹیج وائنڈنگ ڈیلٹا (a) میں منسلک ہوتی ہے اور اس صورت کے لیے انحصار U = f (x) جب لہر ایک مرحلے میں آتی ہے۔

وائنڈنگز AC اور BC ایک اوور وولٹیج (1.3 - 1.4) Uo کے سامنے آئیں گے۔ یہ اوور وولٹیجز ٹرانسفارمر کے آپریشن کے لیے خطرناک نہیں ہیں۔

اوور وولٹیج لہر کو دو مرحلوں (A اور B) میں آنے دیں، وضاحتی گراف تصویر 9 میں دکھائے گئے ہیں۔ اس موڈ میں، AB اور BC کی وائنڈنگز میں اوور وولٹیج لہروں کا پھیلاؤ a کی متعلقہ وائنڈنگز میں ہونے والے عمل کی طرح ہوگا۔ تھری فیز گراؤنڈ ٹرانسفارمر ٹرمینل۔ یہ. ان وائنڈنگز میں اوور وولٹیج ویلیو (1.3 - 1.4) Uo ہوگی اور AC وائنڈنگ میں یہ قدر (1.8 - 1.9) Uo تک پہنچ جائے گی۔

شکل 9. انحصار U = f (x) کیس کے لیے جب اوور وولٹیج لہر تین فیز ٹرانسفارمر کے دو مرحلوں سے گزرتی ہے جس میں ڈیلٹا میں منسلک ہائی وولٹیج وائنڈنگ ہوتی ہے۔

اضافے کی لہروں کو تھری فیز ٹرانسفارمر کے تینوں مراحل سے گزرنے دیں جس میں ہائی وولٹیج ڈیلٹا سے منسلک وائنڈنگ ہو۔

اس موڈ میں تمام مراحل کی وائنڈنگز اوور وولٹیج (1.8 - 1.9) Uo کے سامنے آئیں گی۔ اگر سرج ویو بیک وقت دو یا تین تاروں سے آتی ہے، تو وائنڈنگ کے وسط میں، جس کی طرف لہریں دونوں اطراف سے آتی ہیں، ایک طول و عرض کے ساتھ وولٹیج کے اتار چڑھاؤ جو ٹرانسفارمر کے آپریشن کے لیے خطرناک ہوتے ہیں۔

ٹرانسفارمر اضافے سے تحفظ

وائنڈنگز کی مرکزی موصلیت کا سب سے زیادہ خطرناک حد سے تجاوز اس صورت میں ہو سکتا ہے جب تین تاروں کے ذریعے لہروں کی بیک وقت آمد ڈیلٹا کنکشن والے ٹرانسفارمر تک ہو سکتی ہے (وائنڈنگ کے بیچ میں) یا الگ تھلگ غیر جانبدار (تقریباً غیر جانبدار) والے ستارے کی . اس صورت میں، نتیجے میں اوور وولٹیجز کے طول و عرض آؤٹ پٹ کے وولٹیج سے دوگنا یا ان پٹ لہر کے طول و عرض سے چار گنا تک پہنچ جاتے ہیں۔ خطرناک موڑ سے موڑ موصلیت کی اوور وولٹیج تمام صورتوں میں اس وقت ہو سکتی ہے جب ٹرانسفارمر پر کھڑے سامنے والی لہر آتی ہے، چاہے ٹرانسفارمر وائنڈنگز کی کنکشن سکیم کچھ بھی ہو۔

اس طرح، تمام ٹرانسفارمرز کے لیے اوور وولٹیجز کی صورت میں اور وائنڈنگز کے ساتھ ان کی تقسیم، ان کی وسعت کا اندازہ لگانے کے لیے، یہ ضروری ہے کہ ٹرانسفارمرز کے مساوی سرکٹس (اور نہ صرف انڈکٹنس) میں گنجائش کو مدنظر رکھا جائے۔ حاصل کردہ اوور وولٹیج اقدار کی درستگی کا انحصار بڑی حد تک اہلیت کی پیمائش کی درستگی پر ہے۔

ٹرانسفارمرز کے ڈیزائن میں اوور وولٹیج سے بچنے کے لیے، یہ فراہم کیا جاتا ہے:

• ایک اضافی اسکرین جو چارجنگ کرنٹ کو تقسیم کرتی ہے، اس لیے اوور وولٹیجز کم ہو جاتی ہیں۔اس کے علاوہ، سکرین ٹرانسفارمر وائنڈنگ پر مخصوص پوائنٹس پر فیلڈ کی طاقت کو کم کرتی ہے،

• اس کے کچھ حصوں میں وائنڈنگز کی موصلیت کو مضبوط بنانا (ٹرانسفارمر کے وائنڈنگز کی تعمیری تبدیلی)،

• ٹرانسفارمر کے سامنے اور اس کے بعد گرفتاریوں کی تنصیب - بیرونی اور اندرونی اوور وولٹیجز کے ساتھ ساتھ ٹرانسفارمر کے نیوٹرل میں گرفتار کرنے والا۔