ऑटोट्रांसफॉर्मर बनाम आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर: ४८० वी और ६०० वी परियोजनाओं के लिए चयन मार्गदर्शिका

 

ऑटोट्रांसफॉर्मर बनाम आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर: हमारे आकार निर्धारण संबंधी ईमेलों में से आधे के पीछे का प्रश्न

टेक्सास की एक पैनल शॉप ने पिछले अप्रैल में हमें एक एकल-लाइन आरेख भेजा था, जिसके ऊपर एक पंक्ति में यह पाठ लिखा था: "600 V सेवा, 480 V मोटर भार, लगभग 400 अश्वशक्ति। क्या हमें वास्तव में 500 kVA ट्रांसफॉर्मर की आवश्यकता है, या बक-बूस्ट पर्याप्त होगा?" वह ईमेल पूरी बात कहता है ऑटोट्रांसफॉर्मर बनाम आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर दो वाक्यों में निर्णय। उत्तर दो तथ्यों पर निर्भर करता था, और उनमें से कोई भी वोल्टेज अनुपात नहीं था: ग्राहक वास्तव में कितनी वाइंडिंग क्षमता के लिए भुगतान कर रहा था, और क्या स्थापना के लिए एक नई ग्राउंडेड प्रणाली की आवश्यकता थी।

दोनों उत्पाद हमारे कारखाने में एक ही लाइन से बनते हैं, और उत्तर अमेरिका के लिए बनाए जाने पर दोनों के साथ यूएल (UL) मार्क लगा होता है। वे पूरी तरह से अलग-अलग कार्य करते हैं। ऑटोट्रांसफॉर्मर में प्राथमिक और द्वितीयक परिपथ के बीच एक ही वाइंडिंग साझा की जाती है, इसलिए लोड धारा तांबे के एक सामान्य भाग से होकर प्रवाहित होती है। दो-वाइंडिंग आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर दोनों परिपथों को विद्युत रूप से अलग रखता है और उन्हें केवल चुंबकीय परिपथ के माध्यम से जोड़ता है। इस अंतर के बाद जो कुछ भी आता है—लागत और वजन से लेकर नुकसान, ग्राउंडिंग, हार्मोनिक व्यवहार और दोष धारा तक—सभी इसी से निर्धारित होते हैं।

यहाँ वह हिस्सा है जिसे अधिकांश खरीदार याद कर लेते हैं: निर्णय लगभग कभी भी वोल्टेज बदलने के बारे में नहीं होता है। लगभग कोई भी उपकरण वोल्टेज बदल सकता है। यह तो इस बात पर निर्भर करता है कि ट्रांसफॉर्मर को आपकी विद्युत प्रणाली के अंदर और क्या करना चाहिए।

 

जो केवीए (kVA) गणित अधिकांश ऑटोट्रांसफॉर्मर विनिर्देशों का निर्धारण करती है

मूल्यांकन नियम सरल है, और यह स्पष्ट करता है कि ये इकाइयाँ दो-वाइंडिंग विकल्प की तुलना में इतनी छोटी क्यों हैं। वाइंडिंग को केवल भार के परिवर्तित भाग को वहन करना होता है: परिवर्तित kVA = भार kVA × (1 − Vsecondary ÷ Vprimary)।

टेक्सास की जांच पर यह सूत्र लागू करें। 600 V को 480 V तक कम करने पर 1 − (480 ÷ 600) = 0.20 प्राप्त होता है, अतः 500 kVA के भार के लिए केवल लगभग 100 kVA की ऑटोट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग की आवश्यकता होती है। ग्राहक 100 kVA के ऑटोट्रांसफॉर्मर की तुलना 500 kVA की दो-वाइंडिंग इकाई से कर रहा है: तांबे की मात्रा पाँचवीं हिस्सा, हमारे मानक ओपन-कोर डिज़ाइनों में लगभग एक तिहाई भार, और काफी छोटा कोर—जहाँ अधिकांश नो-लोड नुकसान होता है।

 

 

उस बचत के साथ दो इंजीनियरिंग परिणाम भी आते हैं। पहला: एक दोष द्वारा देखी गई प्रभावी प्रतिबाधा कम होती है, इसलिए ४८० वी बस पर उपलब्ध दोष धारा एक समान केवीए वाले दो-वाइंडिंग यूनिट के पीछे होने वाली धारा से अधिक होती है। ऊपर की ओर के सुरक्षा उपकरण और नीचे की ओर के पैनल की अंतरायन रेटिंग को पुरानी संख्या के बजाय नई संख्या के आधार पर जाँचा जाना चाहिए। दूसरा: कोई गैल्वेनिक अलगाव बिल्कुल नहीं होता है—जो भी शोर, ट्रांसिएंट्स या हार्मोनिक धारा प्राथमिक तरफ मौजूद होती है, वही द्वितीयक तरफ भी मौजूद होती है।

 

जहाँ आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर वैकल्पिक होना बंद हो जाता है

चार परिस्थितियाँ हैं जहाँ हम स्वतः ट्रांसफॉर्मर के विकल्प पर चर्चा करना पूरी तरह समाप्त कर देते हैं, और यह आमतौर पर ड्रॉइंग सेट के पहले पृष्ठ से ही स्पष्ट हो जाता है।

• एक नई ग्राउंडेड प्रणाली का निर्माण करना। यदि कार्यक्षेत्र को एक नया न्यूट्रल चाहिए, या ४८०Y/२७७ वी स्रोत की आवश्यकता है जो २०८Y/१२० वी पैनल को फीड करे, तो ट्रांसफॉर्मर को एक पृथक रूप से व्युत्पन्न प्रणाली होना चाहिए। एक स्वतः ट्रांसफॉर्मर ऐसा नहीं हो सकता।
• शून्य-क्रम और त्रिगुणी सामंजस्य धारा। दो-वाइंडिंग ट्रांसफॉर्मर पर डेल्टा-जुड़े प्राथमिक के कारण तीसरी, नौवीं और पंद्रहवीं सामंजस्य धाराओं के लिए एक बंद पथ उपलब्ध होता है जिसमें वे परिचालित हो सकती हैं। ऑटोट्रांसफॉर्मर में ऐसी कोई बाधा नहीं होती, अतः ये धाराएँ सीधे स्रोत की ओर वापस भेज दी जाती हैं।
• ड्राइव और दिष्टकारी भार। वीएफडी के ऊपर की ओर, सामान्य विनिर्देश एक कस्टम तीन-चरण ट्रांसफॉर्मर दो-वाइंडिंग इकाई के रूप में निर्मित, जिसका प्राथमिक डेल्टा-जुड़ा होता है और जिसमें एक विद्युत-स्थैतिक शील्ड होती है, जो सामान्य-मोड शोर को अवरुद्ध करती है—जिसे ऑटोट्रांसफॉर्मर बिल्कुल भी नहीं रोक सकता।
• भू-दोष संवेदन। शून्य-क्रम सीटी योजनाएँ प्राथमिक और द्वितीयक के बीच एक गैल्वेनिक विच्छेद पर निर्भर करती हैं। ऑटोट्रांसफॉर्मर ऐसा कोई विच्छेद प्रदान नहीं करता, अतः अवशेष और शून्य-क्रम सुरक्षा को पुनः डिज़ाइन करने की आवश्यकता होती है।

हम जो विफलता सबसे अधिक देखते हैं, वह कोई मानकीकरण त्रुटि नहीं है, बल्कि एक धारणा त्रुटि है: एक बक-बूस्ट ऑटोट्रांसफॉर्मर का उपयोग करना, जो अनग्राउंडेड या कॉर्नर-ग्राउंडेड ४८० वी प्रणाली से नियंत्रण शक्ति या रिसेप्टेकल्स के लिए १२० वी उत्पन्न करता है। वोल्टेज मीटर पर दिखाई देता है, इसलिए स्थापना सही लगती है, लेकिन कोई वापसी पथ नहीं होता है जो ग्राउंड दोष को साफ़ कर सके, और न ही कोई ग्राउंडेड चालक होता है जिसके संदर्भ में वोल्टेज को मापा जा सके। यह व्यवस्था जीवन-सुरक्षा के लिए एक समस्या है, और १५ केवीए इकाई पर कोई बचत इसके लायक नहीं है। हम ऐसे आदेशों को अस्वीकार कर देते हैं और इसके बजाय दो-वाइंडिंग प्रस्ताव भेजते हैं।

 

अलगाव ट्रांसफॉर्मर की ग्राउंडिंग और खरीदारों द्वारा पूछे जाने वाले कोड नियम

ग्राउंडिंग का प्रश्न वहाँ है जहाँ अलगाव ट्रांसफॉर्मर की ग्राउंडिंग निर्णय वास्तव में लिए जाते हैं। एनईसी के अधीन, स्व-ट्रांसफॉर्मर को छोड़कर सभी ट्रांसफॉर्मर पृथक रूप से उत्पन्न प्रणालियाँ हैं, क्योंकि प्राथमिक सर्किट के चालकों का द्वितीयक चालकों से कोई प्रत्यक्ष संबंध नहीं होता। अतः द्वितीयक को अपना स्वयं का प्रणाली बॉन्डिंग जंपर, अपना स्वयं का ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड कंडक्टर और 250.30 के अनुसार अपना स्वयं का ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड आवश्यकता होती है। चूँकि स्व-ट्रांसफॉर्मर दोनों सर्किटों के बीच एक वाइंडिंग साझा करता है, यह बिल्कुल भी एक पृथक रूप से उत्पन्न प्रणाली नहीं है: यहाँ कोई नया ग्राउंडिंग इलेक्ट्रोड कंडक्टर स्थापित करने की आवश्यकता नहीं होती है, और स्रोत तक उपकरण बॉन्डिंग पाथ को अखंड एवं निर्बाध रूप से बनाए रखना आवश्यक है। यह नियम तथा इसके परिणाम इस ईसी&एम मार्गदर्शिका में विस्तार से वर्णित हैं, जो पृथक रूप से उत्पन्न प्रणालियों के ग्राउंडिंग एवं बॉन्डिंग के बारे में है .

अतिधारा सुरक्षा खरीदारों द्वारा पूछे जाने वाले दूसरे नियम हैं। ऑटोट्रांसफॉर्मर्स के लिए एनईसी 450.4 के अनुसार प्रत्येक अनग्राउंडेड इनपुट कंडक्टर के श्रेणी में व्यक्तिगत अतिधारा सुरक्षा की आवश्यकता होती है, जो दो-वाइंडिंग नियमों के पैटर्न से भिन्न है जिनका उपयोग अधिकांश विद्युत डिज़ाइनर प्रतिदिन करते हैं। इकाइयों को उत्पादन के लिए जारी करने से पहले ड्रॉइंग पर इसकी पुष्टि करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि स्विचगियर के निर्माण के बाद सुरक्षा में परिवर्तन करना एक महंगी चर्चा होगी। संदर्भ पाठ का प्रकाशन एनएफपीए 70, राष्ट्रीय विद्युत कोड .

प्रमाणन क्षेत्र तीसरा मद है, और यह वह स्थान है जहाँ एक UL सूचीबद्ध ट्रांसफॉर्मर आपूर्तिकर्ता इसका उत्तर जाँच किए बिना दिया जा सकना चाहिए। एएनएसआई/यूएल 1561 में ड्राई-टाइप सामान्य उद्देश्य और पावर ट्रांसफॉर्मर्स को शामिल किया गया है, जो स्टेप-अप, स्टेप-डाउन, इंसुलेटिंग और ऑटोट्रांसफॉर्मर निर्माणों में उपलब्ध हैं, और इसके क्षेत्र की सीमा 600 वोल्ट से अधिक नाममात्र प्राथमिक या द्वितीयक रेटिंग पर समाप्त होती है। इसके दो व्यावहारिक परिणाम निकलते हैं। किसी भी 480 वोल्ट या 600 वोल्ट प्रणाली के लिए खरीदा गया कोई भी ऑटोट्रांसफॉर्मर यूएल 1561 के अनुसार सूचीबद्ध होना चाहिए, और यदि कोई आपूर्तिकर्ता 13.8 केवी इकाई को यूएल 1561 सूचीबद्ध कहता है, तो उसके पास दस्तावेज़ीकरण संबंधी समस्या है। केवल लोगो के बजाय मानक संख्या और वोल्टेज वर्ग के बारे में पूछें। इसका क्षेत्र यूएल स्टैंडर्ड्स एंड एंगेजमेंट स्टोर पर प्रकाशित है, यूएल मानक और सहयोग भंडार .

 

ऑटोट्रांसफॉर्मर बनाम आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर, साइड बाय साइड

निर्णय बिंदु	ऑटोट्रांसफॉर्मर	आइसोलेशन (दो-वाइंडिंग)
परिवर्तित केवीए, 500 केवीए लोड, 600 से 480 वोल्ट	लगभग 100 केवीए	500 केवीए
स्थापित भार और फर्श का क्षेत्र	कम	उच्च
नॉन-लोड लॉस	कम (छोटा कोर)	उच्च
एनईसी 250.30 के तहत अलग से व्युत्पन्न प्रणाली	No	हाँ
ट्रिपलन हार्मोनिक / शून्य-क्रम पथ	इसके माध्यम से गुज़रता है	डेल्टा प्राथमिक द्वारा अवरुद्ध
सामान्य-मोड शोर कमी	कोई नहीं	हाँ, एक विद्युत स्थैतिक शील्ड के साथ
दोष धारा सीमन	न्यूनतम	निर्दिष्ट %Z द्वारा निर्धारित
सामान्य उपयोग	600/480 V या 208/240 V, एक भू-संबद्ध प्रणाली पर मिलान	नई वितरण प्रणाली, ड्राइव लोड, हार्मोनिक लोड, न्यूट्रल व्युत्पत्ति

हमारा स्वयं का कार्य करने का नियम संक्षिप्त है। यदि "क्या इस लोड को एक नई भू-संबद्ध प्रणाली या हार्मोनिक और सामान्य-मोड धारा के खिलाफ एक बाधा की आवश्यकता है?" का उत्तर नहीं है, और वोल्टेज अनुपात मामूली है, तो स्वचालित ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर कुल स्थापित लागत पर जीत जाता है। यदि इनमें से कोई भी उत्तर हाँ है, तो दो-वाइंडिंग इकाई ही एकमात्र अनुपालनकारी विकल्प है, और ऑटोट्रांसफॉर्मर बनाम आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर तुलना वहीं समाप्त हो जाती है।

 

हम किन बातों की जाँच करते हैं, जबकि कोई भी निर्माण जहाज़ तैयार हो रहा हो

दोनों प्रकार के निर्माणों के लिए नियमित परीक्षण समान होते हैं, और यहीं पर कोई ऑर्डर या तो ट्रांसफॉर्मर बन जाता है या फिर कचरा हो जाता है: अनुपात और ध्रुवता, वाइंडिंग प्रतिरोध, आरोपित वोल्टेज और प्रेरित विभव, गणना के मानों के मुकाबले नो-लोड नुकसान और लोड नुकसान, तथा नमूना आधार पर तापमान में वृद्धि। कैस्ट-रेज़िन इकाइयों के लिए हम आंशिक डिस्चार्ज माप भी जोड़ते हैं और परिणाम को ऑर्डर के समय सहमत सीमा से कम रखते हैं, क्योंकि कारखाने में स्वच्छ पाठ्यांक तीसरे वर्ष में वारंटी संबंधित चर्चा से बचाव का एक आश्वासन है।

रायन इलेक्ट्रिक दोनों प्रकार के ट्रांसफॉर्मरों का निर्माण १,२०,००० वर्ग मीटर के संयंत्र में करती है, जिसमें १८० से अधिक उत्पादन और परीक्षण उपकरणों के सेट तथा समूह में ३७ पेटेंट हैं, और यह UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS तथा CE प्रमाणन के अधीन कार्य करती है। २०२३ से, हम ईटन के आधिकारिक संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में भी कार्य कर रहे हैं, जिसके कारण १५ kVA बक-बूस्ट और ५ MVA तेल-आधारित इकाई दोनों पर नियमित परीक्षण के दस्तावेज़ समान प्रारूप में होते हैं। एक UL सूचीबद्ध ट्रांसफॉर्मर आपूर्तिकर्ता उत्तर अमेरिका के यूटिलिटी, डेटा सेंटर और औद्योगिक परियोजनाओं के लिए, हम पैड-माउंटेड, ड्राई-टाइप और ऑयल-इमर्स्ड यूनिट्स शिप करते हैं, जिन पर नामपट्टिका पर स्थानीय निरीक्षक द्वारा अपेक्षित चिह्न अंकित होते हैं, चाहे ऑर्डर एक मानक वितरण यूनिट हो या एक कस्टम तीन-चरण ट्रांसफॉर्मर असामान्य अनुपात के अनुसार निर्मित।

टेक्सास के कार्य से एक विवरण साझा करने योग्य है। हमारे द्वारा प्रस्तावित ऑटोट्रांसफॉर्मर की रेटिंग १०० केवीए थी, लेकिन एन्क्लोज़र को फिर भी पैनल फीडर्स के लिए ४८० वी-क्लास केबल प्रवेश और न्यूट्रल बार की आवश्यकता थी। कोटेशन लाइन पर सबसे सस्ता दिखने वाला यूनिट, समापन विवरण को उचित रूप से ड्रॉ किए जाने तक स्थापित करने के लिए सबसे सस्ता नहीं होता है, और यह एक ड्रॉइंग संबंधित प्रश्न है, कीमत संबंधित प्रश्न नहीं।

 

वन-लाइन डायग्राम भेजें और हम दोनों विकल्पों का आकार निर्धारित करेंगे

हम आकार निर्धारण संबंधी ईमेल का उत्तर एकल मूल्य के बजाय तुलना के आधार पर देते हैं। स्रोत वोल्टेज और ग्राउंडिंग व्यवस्था, लोड kVA और मोटर अश्वशक्ति, कोई भी ड्राइव या रेक्टिफायर लोड, सेवा पर उपलब्ध दोष धारा और स्थल का वातावरण दर्शाता एक-पंक्ति आरेख भेजें। हम ऑटोट्रांसफॉर्मर विकल्प और दो-वाइंडिंग विकल्प दोनों के साथ वापसी करेंगे, जिनमें प्रत्येक की वाइंडिंग kVA, %Z, एन्क्लोज़र वर्ग और उस प्रमाणन मानक का उल्लेख होगा जिसके अंतर्गत यह सूचीबद्ध किया जाएगा।

यदि परियोजना एक कस्टम तीन-चरण ट्रांसफॉर्मर असामान्य अनुपात, गैर-मानक एन्क्लोज़र या विशिष्ट परीक्षण क्षेत्र के साथ है, तो हमारे इंजीनियर ड्रॉइंग जारी करने से पहले वाइंडिंग विन्यास की पुष्टि करते हैं। कृपया एक उद्धरण के लिए अनुरोध करें या आरेख को हमारे बिक्री इंजीनियरिंग डेस्क पर भेजें, और हम आपको बताएँगे कि आपकी स्थापना के लिए दोनों निर्माणों में से कौन-सा वास्तव में आवश्यक है।

लेखक के बारे में: यह मार्गदर्शिका जियांगसू रायन इलेक्ट्रिक कंपनी लिमिटेड की बिक्री इंजीनियरिंग टीम द्वारा तैयार की गई है, जिसने उत्तर अमेरिका, मध्य पूर्व और दक्षिण पूर्व एशिया में डेटा केंद्र, उपयोगिता और औद्योगिक परियोजनाओं के लिए शुष्क-प्रकार, तेल-आविष्ट और पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर को डिज़ाइन, प्रकार-परीक्षण और शिप किया है। ऑटोट्रांसफॉर्मर और आइसोलेशन ट्रांसफॉर्मर के चयन में सहायता के लिए, या एक-लाइन आरेख की समीक्षा कराने के लिए, कृपया अपनी वेबसाइट पर उपलब्ध पूछताछ फॉर्म के माध्यम से हमारे इंजीनियरिंग डेस्क से संपर्क करें।