ट्रांसफॉर्मर प्रतिबाधा की व्याख्या: कैसे प्रतिशत प्रतिबाधा लघु-परिपथ धारा, वोल्टेज ड्रॉप और समानांतर संचालन निर्धारित करती है

पिछली वसंत में दो २,००० केवीए इकाइयाँ एक ही उप-केंद्र पर पहुँची थीं। समान वोल्टेज अनुपात, समान २०८वाई/१२० वी द्वितीयक, और दोनों के नामपट्ट पर यूएल प्रमाणित चिह्न। चालू करने वाली टीम ने उन्हें समानांतर जोड़ने के लिए टाई ब्रेकर को बंद कर दिया, और दो घंटे के भीतर एक इकाई के वाइंडिंग तापमान अलार्म ने कार्य किया। कोई भी घटक दोषपूर्ण नहीं था। एक ट्रांसफॉर्मर ५.७५% प्रतिबाधा पर खरीदा गया था, जबकि दूसरा ४.०% पर। जब दो इकाइयाँ एक ही बस को साझा करती हैं, तो भार प्रतिबाधा के व्युत्क्रमानुपात में विभाजित होता है। ४.०% वाली इकाई कुल भार का लगभग ५९% वहन कर रही थी, जबकि उसकी साथी इकाई ४१% पर निष्क्रिय थी। यह एक बड़े ट्रांसफॉर्मर का काम कर रही थी, और एक बड़े ट्रांसफॉर्मर की तरह गर्म हो रही थी।

यही एक प्रतिशत बिंदु का कारण है ट्रांसफॉर्मर प्रतिबाधा इसे खरीद आदेश में सामान्यतः दी जाने वाली एक पंक्ति से कहीं अधिक ध्यान देने की आवश्यकता होती है। प्रतिशत प्रतिबाधा एक साथ तीन चीज़ों का निर्धारण करती है: आपके स्विचगियर को कितनी दोष धारा को अंतरालित करना है, शून्य भार और पूर्ण भार के बीच आपको कितना वोल्टेज नुकसान होता है, और क्या दो इकाइयाँ बिना एक के दूसरे के भाग को ले जाए बिना समानांतर में चल सकती हैं। यदि आप इसे कागज पर गलत करते हैं, तो यह गलती क्षेत्र में, आर्क-फ्लैश अध्ययन में, या उद्घाटन बैठक में सामने आ जाती है।

 

ट्रांसफॉर्मर प्रतिबाधा वास्तव में क्या मापती है

प्रतिशत प्रतिबाधा को एक वाइंडिंग को लघु-परिपथित करके और दूसरे पर एक परिवर्तनशील वोल्टेज लगाकर मापा जाता है। इस वोल्टेज को इतना बढ़ाएँ कि नामांकित धारा प्रवाहित हो जाए, फिर लगाए गए वोल्टेज को नामांकित वोल्टेज के प्रतिशत के रूप में व्यक्त करें। एक ५.७५% ट्रांसफॉर्मर को एक बोल्टेड लघु-परिपथ के माध्यम से नामांकित धारा को प्रवाहित करने के लिए अपने नामांकित वोल्टेज का ५.७५% वोल्टेज की आवश्यकता होती है। इस प्रतिबाधा का अधिकांश भाग उस रिसाव चुंबकीय फ्लक्स से आता है जो दोनों वाइंडिंग्स को नहीं जोड़ता है, और तांबे के प्रतिरोध से भी आता है।

प्रक्रिया मानकीकृत है। प्रतिबाधा और भार हानि के मापन को IEEE C57.12.90 द्रव-आवृत्त इकाइयों के लिए, परीक्षण कोड के लिए आईईईई मानक संघ के पृष्ठ पर प्रकाशित किया गया है । शॉर्ट-सर्किट प्रतिबाधा की घोषणा करने के तरीके सहित शक्ति ट्रांसफॉर्मर की सामान्य आवश्यकताओं को IEC 60076-1 में निर्धारित किया गया है। दोनों में आंकड़े को एक निर्दिष्ट धारा और संदर्भ तापमान के संबंध में संदर्भित करने की आवश्यकता होती है, क्योंकि प्रतिरोध घटक — और इसलिए कुल मान — वाइंडिंग के गर्म होने के साथ बदल जाता है।

सामान्य सीमाएँ इस प्रकार दिखाई देती हैं:

ट्रांसफॉर्मर श्रेणी	सामान्य प्रतिबाधा (%Z)	मान को निर्धारित करने वाला कारक
शुष्क प्रकार, १,००० केवीए तक	4% - 6%	वोल्टेज ड्रॉप के विरुद्ध दोष धारा सीमित करना
द्रव-आवृत वितरण, ५०० - २,५०० केवीए	4% - 6%	उपयोगिता दोष-धारा समन्वयन
मध्यम शक्ति, ५ - २० एमवीए	६% - १०%	द्वितीयक स्विचगियर रेटिंग, प्रणाली की कठोरता
बड़ी शक्ति, २० एमवीए से अधिक	८% - १६%	दोष धारा, इकाई लागत, वोल्टेज नियमन

 

इसे एक सीमा के रूप में मानें, न कि एक नियम के रूप में। दो आपूर्तिकर्ता एक ही केवीए के लिए इसके विपरीत सिरों पर कोटेशन दे सकते हैं और दोनों सही हो सकते हैं। जो संख्या आपको प्राप्त होती है, वह विनिर्देशन चरण पर सहमत डिज़ाइन समझौता है, न कि कोई ऐसी बात जिसे फैक्टरी स्वीकृति परीक्षण के दौरान खोजा जाए।

 

प्रतिशत प्रतिबाधा आपकी उपलब्ध लघु-परिपथ धारा क्यों निर्धारित करती है

यह गणित है जो अधिकांश खरीदारों को कभी नहीं दिखाया जाता। प्रति इकाई आधार पर, ट्रांसफॉर्मर की प्रतिबाधा द्वितीयक पर उपलब्ध धारा को परिभाषित करती है: Isc = नामांकित द्वितीयक धारा ÷ प्रति इकाई में प्रतिबाधा। एक २,००० kVA, ४८० V तीन-चरणीय इकाई लें। नामांकित द्वितीयक धारा २,४०६ A है। 5.75%प्रतिबाधा पर, द्वितीयक पर एक कठोर तीन-चरणीय दोष लगभग ४१,८०० A । 4.0%तक पहुँच सकता है; वही ट्रांसफॉर्मर ६०,१५० A .

तक पहुँच जाता है। यह १.७५ अंक का अंतर उपलब्ध लघु-परिपथ धारा को लगभग १८ kA तक स्थानांतरित कर देता है। यह दो श्रेणियों के निम्न-वोल्टेज स्विचगियर, दो बस ब्रेसिंग आवश्यकताओं और आर्क-फ्लैश अध्ययन में दो घटना-ऊर्जा परिणामों के बीच का अंतर है। टेक्सास और अल्बर्टा के ठेकेदार इसके बारे में लगातार हमसे पूछते रहते हैं, आमतौर पर तब, जब कोई समन्वय अध्ययन उन उपकरणों के साथ वापस आ जाता है जो वे अपने माने गए मूल्य पर खरीद नहीं सकते।

प्रतिबाधा का भी एक आकार होता है। प्रतिशत मान प्रतिरोध घटक और प्रतिक्रियाशील घटक के सदिश योग को दर्शाता है, जहाँ प्रतिरोध घटक भार हानि उत्पन्न करता है और प्रतिक्रियाशील घटक रिसाव ऊर्जा को संग्रहीत करता है। इन दोनों के अनुपात से दोष धारा के पहले कुछ चक्रों की कितनी असममिति होगी, यह निर्धारित होता है, और जिस ब्रेकर का आप चयन करते हैं, उसे उसी असममिति पर बंद होना होगा। एक ही प्रतिबाधा मान वाले दो ट्रांसफॉर्मर, जिनके अनुपात भिन्न हों, दोष अध्ययन में परस्पर विनिमेय नहीं हैं।

 

 

वोल्टेज नियमन: उसी समझौते का दूसरा आधा भाग

प्रतिबाधा दोष धारा सीमित करने के लिए लाभ प्रदान करती है, लेकिन वोल्टेज नियमन के लिए आपको इसकी कीमत चुकानी पड़ती है। भार के अधीन, टर्मिनल वोल्टेज एक मात्रा तक गिर जाता है जो प्रतिबाधा और भार धारा के अनुपात में बढ़ता है, और यह गिरावट लगभग प्रतिरोध घटक गुणा भार कोण का कोसाइन जमा प्रतिक्रियाशील घटक गुणा भार कोण का साइन होती है। एक कठोर ट्रांसफॉर्मर — जिसकी प्रतिबाधा कम हो — अपने द्वितीयक वोल्टेज को बेहतर तरीके से बनाए रखता है, जो कि एक मोटर-प्रधान संयंत्र या संकीर्ण वोल्टेज सीमा वाले डेटा हॉल के लिए ठीक वही है जिसकी आवश्यकता होती है।

प्रतिबाधा को कम करने पर द्वितीयक वोल्टेज स्थिर रहता है, लेकिन उपलब्ध दोष धारा और प्रत्येक अधोप्रवाह उपकरण की लागत दोनों बढ़ जाती है। दोष धारा को नियंत्रित करने के लिए प्रतिबाधा को बढ़ाएँ, तो समान भारों को अब अधिक वोल्टेज ड्रॉप और अधिक प्रतिक्रियाशील हानि का सामना करना पड़ता है। कोई भी एकल वाइंडिंग ज्यामिति आपको दोनों लाभ नहीं दे सकती, जिसी कारण यह आंकड़ा एक मानक टेम्पलेट के बजाय विनिर्देशन चर्चा का हिस्सा है।

मानक यह भी स्वीकार करते हैं कि घोषित मान सटीक नहीं होता है। IEC 60076-1 यह निर्दिष्ट करता है कि लघु-परिपथ प्रतिबाधा को कैसे विनिर्दिष्ट किया जाता है और घोषित आंकड़े पर कौन सी सहिष्णुता लागू होती है, और ये सहिष्णुताएँ इतनी व्यापक हैं कि एक इकाई का परीक्षण अनुबंध में दिए गए अंक से कुछ दसमलव बिंदुओं के अंतर पर वैध रूप से किया जा सकता है। यदि आपके भविष्य में समानांतर संचालन की संभावना है, तो सहिष्णुता सीमा को लिख लें, बजाय यह मान लेने के कि नामपट्टिका पर दिया गया मान सटीक है।

 

समानांतर संचालन: जहाँ एक प्रतिशत बिंदु वास्तविक धन बन जाता है

समानांतर संचालन के चार शर्तें होती हैं, और प्रतिबाधा उनमें से केवल एक है: सुमेलित वोल्टेज अनुपात और टैप स्थिति, समान वेक्टर समूह और कला विस्थापन, समान कला क्रम, और प्रतिबाधा जो दोनों परिमाण और प्रतिक्रियाशील-प्रतिरोधात्मक अनुपात में सुमेलित हो।

जब दो इकाइयों की प्रतिबाधा सुमेलित नहीं होती है, तो भार उसके व्युत्क्रमानुपाती रूप से विभाजित होता है। ऊपर दिया गया प्रारंभिक उदाहरण पाठ्यपुस्तक का मामला है। एक 4.0% और एक 5.75% इकाई को उनकी संयुक्त क्षमता के 90% तक चलाएँ, और कम-प्रतिबाधा इकाई पहले ही अपनी स्वयं की रेटिंग से अधिक हो जाती है, जबकि दूसरी अभी भी क्षमता के लिए स्थान रखती है। उच्च-प्रतिबाधा इकाई कभी भी पूर्ण रूप से उपयोग में नहीं आती है; इसका साथी दोनों का भार वहन करता है।

अधिकांश उपयोगिता और औद्योगिक विनिर्देश एक साथ समानांतर में काम करने के लिए इरादा रखी गई इकाइयों के बीच प्रतिबाधा अंतर को 10% पर सीमित करते हैं, और यह सावधानी उचित है, क्योंकि जैसे-जैसे अंतर बढ़ता है, असंतुलन भी तेज़ी से बढ़ जाता है। यदि भविष्य में दो ट्रांसफार्मरों के बीच कोई संयोजन संभव भी हो, तो दोनों खरीद आदेशों में एक ही समय पर प्रतिबाधा सीमा शामिल कर दें। पाँच साल बाद मिलान वाली इकाई की खरीद करना ही ऐसी परियोजनाओं को महंगा बना देता है।

 

प्रतिबाधा को कैसे निर्दिष्ट करें, बिना अपने आप को सीमित किए हुए

ट्रांसफार्मर प्रतिबाधा का मान एक विनिर्देश इनपुट है, न कि कोई परीक्षण परिणाम जिसे बाद में खोजा जाना हो। आरएफक्यू के प्रतिबाधा अनुभाग में सात वस्तुएँ शामिल होनी चाहिए, और उनमें से अधिकांश को बताने की कोई लागत नहीं है:

• प्रतिबाधा मान और सहनशीलता। नाममात्र का मान और स्वीकार्य सीमा दोनों को नाममात्र धारा पर बताएँ।
• संदर्भ टैप। प्रतिबाधा टैप श्रेणी के भीतर परिवर्तित होती है, अतः यह बताएँ कि मान किस टैप पर लागू होता है, और चरम-टैप मानों के लिए भी अनुरोध करें।
• संदर्भ तापमान। प्रतिरोध तापमान पर निर्भर होता है, और जिस संख्या को आप निर्दिष्ट कर रहे हैं, वह भी तापमान पर निर्भर है।
• नीचे की ओर दोष रेटिंग। आपूर्तिकर्ता को स्विचगियर रेटिंग दें और उन्हें उसके अनुकूल प्रतिबाधा विंडो का प्रस्ताव देने के लिए कहें।
• वोल्टेज नियामन आवश्यकता डिज़ाइन लोड शक्ति कारक पर।
• समानांतर संयोजन का इरादा। यदि बाद में दूसरी इकाई जोड़ी जा सकती है, तो ऐसा अभी बताएँ और मिलान बैंड को निर्दिष्ट करें।
• रिपोर्ट आवश्यकताएँ। डिज़ाइन गणना के अलावा, नियमित परीक्षण रिपोर्ट में मापी गई प्रतिबाधा और लोड हानि के लिए अनुरोध करें।

यह अंतिम बिंदु उससे कहीं अधिक महत्वपूर्ण है जितना कि वह दिखता है। एक से अधिक परियोजनाओं में, हमने देखा है कि एक समानांतर युग्म भार साझा करने से इनकार कर रहा था, क्योंकि दोनों नियमित परीक्षण रिपोर्टों को कमीशनिंग से पहले कभी एक साथ नहीं रखा गया था।

 

रयान इलेक्ट्रिक प्रतिबाधा को कैसे मापती है और रिपोर्ट करती है

हमारे परीक्षण कक्ष से निकलने वाली प्रत्येक इकाई की प्रतिबाधा और लोड हानि को घोषित मान के विपरीत, नामित धारा पर मापा जाता है और रिपोर्ट किया जाता है, जो केवल मुख्य टैप के बजाय वास्तव में आपूर्ति किए गए टैप स्थितियों पर आधारित होता है। जहाँ कोई ग्राहक भविष्य में समानांतर संयोजन के लिए मिलान बैंड को निर्दिष्ट करता है, तो कस्टम तीन-चरण ट्रांसफॉर्मर , वही रिपोर्ट अत्यधिक-टैप आँकड़े भी प्रदान करती है, ताकि स्थापना इंजीनियर बिजली लगाने से पहले युग्म की जाँच कर सके।

हम १२०,००० वर्ग मीटर की सुविधा में निर्माण करते हैं, जिसमें १८० से अधिक उत्पादन एवं परीक्षण उपकरणों के सेट और ३७ पेटेंट हैं, तथा हमारे पास यूएल, सीएसए, आईईईई, डेक्रा, सीएनएएस और सीई प्रमाणन प्राप्त हैं। २०२३ से, रायन इलेक्ट्रिक ईटन के आधिकारिक संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में कार्य कर रहा है, और यह संबंध हमारे द्वारा जारी की जाने वाली प्रत्येक परीक्षण रिपोर्ट के पीछे के दस्तावेज़ीकरण मानक को कड़ा कर दिया है। हमारे नामपट्ट पर दिया गया प्रतिबाधकता आँकड़ा एक मापित मान है, जिसके पीछे एक ट्रेस करने योग्य रिकॉर्ड है, जो इस संख्या का एकमात्र संस्करण है जिसे समन्वय अध्ययन में शामिल करने योग्य माना जाता है।

 

आदेश देने से पहले हमें एक-लाइन आरेख भेजें

हमें एक-लाइन आरेख, ट्रांसफॉर्मर की रेटिंग, सेकेंडरी स्विचगियर की रेटिंग और लोड प्रोफाइल भेजें। हमारी इंजीनियरिंग टीम ऐसी ट्रांसफॉर्मर प्रतिबाधा सीमा के साथ वापस आएगी जो दोनों शॉर्ट-सर्किट धारा और वोल्टेज ड्रॉप सीमाओं को एक साथ पूरा करे, और जहाँ समानांतर संचालन की योजना हो, दोनों इकाइयों के लिए मेल खाती हुई सीमा ताकि दोनों इकाइयाँ शुरुआत से ही लोड को साझा कर सकें। पेपर पर प्रतिबाधा तय करने में कोई लागत नहीं आती। लेकिन कमीशनिंग यात्रा के बाद इसे ठीक करना एक आउटेज है।

 

लेखक के बारे में: यह लेख रायन इलेक्ट्रिक (जियांगसू रायन ट्रांसफॉर्मर्स) की इंजीनियरिंग टीम द्वारा लिखा गया है, जो २००७ से उपयोगिता, डेटा केंद्र, नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन और औद्योगिक ग्राहकों के लिए कास्ट रेजिन, तेल-आविष्ट और पैड-माउंटेड ट्रांसफॉर्मर्स का निर्माण करती है। टीम प्रतिदिन IEEE C57 और IEC 60076 आवश्यकताओं के साथ काम करती है तथा विकासकर्ताओं और EPC ठेकेदारों को विशिष्टता, कारखाना परीक्षण और स्थल पर सुरक्षित स्थापना के माध्यम से सहायता प्रदान करती है।