ટ્રાન્સફોર્મર ઇનરશ કરંટને સમજવું: કારણો, પ્રકારો અને વ્યવહારિક શમન વ્યૂહરચના

જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મર પ્રથમ વખત ચાલુ થાય છે-અથવા-સંક્ષિપ્ત વિક્ષેપ પછી ફરીથી સક્રિય થાય છે-તે એવી રીતે વર્તે છે કે જે ઘણીવાર એન્જિનિયરિંગ વિશ્વની બહારના લોકોને આશ્ચર્યચકિત કરે છે. તેના સ્થિર ચુંબકીય પ્રવાહમાં સરળતાથી સ્થાયી થવાને બદલે, તે અચાનક એક વિશાળ, લગભગ વિસ્ફોટક પ્રવાહ ખેંચે છે. આ જાણીતું-છેપ્રવાહ પ્રવાહ, અને તે સામાન્ય હોવા છતાં, તે કંઈક ખોટું થયું હોય તેવું લાગે છે.

Scotech ખાતે, અમે વિશ્વભરની ઉપયોગિતાઓ, કોન્ટ્રાક્ટરો અને EPC ટીમો સાથે કામ કરીએ છીએ, તેથી અમે આ પ્રશ્ન વારંવાર આવતા જોઈએ છીએ:ઇનરશ બરાબર શું છે, તે શા માટે થાય છે અને આપણે તેને કેવી રીતે મેનેજ કરી શકીએ?
ચાલો વ્યવહારુ, એન્જિનિયર-મૈત્રીપૂર્ણ રીતે તેમાંથી પસાર થઈએ.

 

1. ઈન્રશ કરંટ ખરેખર શું છે

2. ઇનરશના વિવિધ પ્રકારો

એન્જિનિયરો સામાન્ય રીતે ચાર મુખ્ય સ્વરૂપો વિશે વાત કરે છે:

મેગ્નેટાઇઝિંગ ઇનરશ- ઉર્જા દરમિયાન ક્લાસિક વધારો.

પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રવેશ- વોલ્ટેજ ડીપ્સ અથવા ટૂંકા આઉટેજ પછી.

સહાનુભૂતિપૂર્ણ પ્રવેશ– જ્યારે એક સ્વસ્થ, પહેલેથી જ કનેક્ટેડ-ટ્રાન્સફોર્મર ખલેલ પહોંચે છે કારણ કે તે જ નેટવર્કમાં બીજું ટ્રાન્સફોર્મર એનર્જાઈઝ્ડ હોય છે.

વધુ-ઉત્તેજનામાં પ્રવેશ– અસામાન્ય ઓવરવોલ્ટેજ અથવા આવર્તન સ્થિતિઓ દ્વારા સંચાલિત.

દરેક પ્રકારની તેની પોતાની વર્તણૂક હોય છે, પરંતુ તે બધા એક સરખા મૂળ કારણને શેર કરે છે: કોરનાં કમ્ફર્ટ ઝોનની બહાર જમ્પિંગ ફ્લક્સ લેવલ.

 

3. શા માટે ઇનરશ પ્રથમ સ્થાને થાય છે

ઇનરશને ખરેખર સમજવા માટે, આપણે ચુંબકીય પ્રવાહ વિશે વાત કરવાની જરૂર છે-માત્ર સ્થિર-સ્થિતિ પ્રવાહ જ નહીં, પરંતુ ટ્રાન્સફોર્મર બંધ થયા પછી પણ કોરમાં રહે છે તે-સિંક ફ્લક્સમાંથી બચેલા, મેળ ન ખાતા,-ની વાત કરવી જોઈએ.

 

3.1 શેષ પ્રવાહ (સૌથી મોટી મુશ્કેલી સર્જનાર)

ટ્રાન્સફોર્મર્સ તેમની ચુંબકીય સ્થિતિને "યાદ" રાખે છે. વોલ્ટેજ અદૃશ્ય થઈ ગયા પછી પણ, કોર જાળવી શકે છેઅવશેષ પ્રવાહકારણે:

ડિસ્કનેક્શન પહેલાં છેલ્લું વોલ્ટેજ ચક્ર,

સામગ્રી હિસ્ટેરેસિસ,

લોડ ઇતિહાસ અને ઉત્તેજના પેટર્ન.

જો ઇનકમિંગ વોલ્ટેજ ફ્લક્સને ધકેલવાનો પ્રયાસ કરે ત્યારે ટ્રાન્સફોર્મર ફરીથી એનર્જાઈઝ થાય છેએ જ દિશામાં, પરિણામી પ્રવાહ કોરને સંતૃપ્તિમાં ઊંડે ધકેલતા-ડિઝાઇન મૂલ્ય કરતાં ઘણો ઉપર વધી શકે છે.

એકવાર સંતૃપ્ત થયા પછી, ટ્રાન્સફોર્મર વર્તમાનને મર્યાદિત કરવા માટે ચુંબકીય ઇન્ડક્ટન્સનો ઉપયોગ કરી શકશે નહીં. તેથી વર્તમાન આકાશ-રોકેટ.

 

3.2 સ્વિચિંગ એંગલ - સમય એ બધું છે

જો તમે "ખોટી" ક્ષણે બ્રેકર બંધ કરો છો-ઉદાહરણ તરીકે, વોલ્ટેજ શૂન્ય ક્રોસિંગ પર-ફ્લક્સ શૂન્યથી શરૂ થાય છે પરંતુ વોલ્ટેજ તેના મહત્તમ દરે વધી રહ્યો છે.
ફ્લક્સ ઝડપથી પ્રતિસાદ આપે છે, ઉપરની તરફ શૂટ કરે છે અને સ્થિર-રાજ્યની મર્યાદાને ઓળંગી શકે છે.

જો સ્વિચિંગ ત્વરિત થાય છેઉમેરોઅવશેષ પ્રવાહમાં, ઉછાળો વધુ મોટો થાય છે.

એક અલગ ક્લોઝિંગ ઇન્સ્ટન્ટ માત્ર હળવો પ્રવેશ પેદા કરી શકે છે.
થોડી મિલીસેકન્ડ્સ શાંત ઉર્જા અને 12× રેટેડ વર્તમાન ઉછાળા વચ્ચેનો તફાવત નક્કી કરે છે.

 

3.3 મુખ્ય સંતૃપ્તિ લાક્ષણિકતાઓ

દરેક મુખ્ય સામગ્રીમાં એક બિંદુ હોય છે જ્યાં તે વધુ ચુંબકીકરણ કરવાનો ઇનકાર કરે છે. એકવાર સંતૃપ્તિ થાય છે:

ઇન્ડક્ટન્સ તૂટી જાય છે,

વિન્ડિંગ પ્રતિકાર અથવા સિસ્ટમ અવબાધ આખરે તેને મર્યાદિત કરે ત્યાં સુધી પ્રવાહ મુક્તપણે વધે છે.

કોરનો સંતૃપ્તિ ઘૂંટણ જેટલો તીક્ષ્ણ હોય છે, તેટલો મજબૂત પ્રવેશ.

 

3.4 સિસ્ટમ શરતો

મજબૂત ગ્રીડ (ઉચ્ચ શોર્ટ-સર્કિટ MVA) ઇનરશને સરળતાથી "ફીડ" કરશે.
એક નબળી ગ્રીડ વોલ્ટેજને નમી જવા માટે દબાણ કરે છે, વાસ્તવમાં ધસારો ઘટાડે છે પરંતુ અસ્થિરતાનું કારણ બને છે.

નબળા ગ્રીડ → નાના પ્રવેશ પરંતુ વધુ વોલ્ટેજ વિક્ષેપ
મજબૂત ગ્રીડ → વધુ ધસારો પરંતુ નેટવર્ક સ્થિર રહે છે

 

3.5 અસમપ્રમાણતા અને ડીસી ઓફસેટ

ઊર્જાકરણ ઘણીવાર વર્તમાન વેવફોર્મમાં ડીસી ઘટક બનાવે છે.
આ ઑફસેટ-સંતૃપ્તિ સાથે સંયોજિત-ટ્રાન્સફોર્મરને બિનરેખીય, અસમપ્રમાણ પ્રવાહમાં દબાણ કરે છે.

 

4. ઇન્રશ કેટલો મજબૂત હશે તે પ્રભાવિત કરતા પરિબળો

ઇનરશ રેન્ડમ નથી; તે અનુમાનિત નિયમોનું પાલન કરે છે. કેટલાક ડિઝાઇન અને સિસ્ટમ પેરામીટર પ્રભાવિત કરે છે કે ઉછાળો કેટલો મજબૂત બને છે.

 

4.1 શેષ પ્રવાહ સ્તર અને ધ્રુવીયતા

એકમાત્ર સૌથી પ્રભાવશાળી પરિબળ.
ઉચ્ચ શેષ પ્રવાહ + ખરાબ સ્વિચિંગ એંગલ=સૌથી ખરાબ-કેસ ઇનરશ.

બે સરખા ટ્રાન્સફોર્મર પણ તેમના છેલ્લા ડી-ચક્રના આધારે અલગ રીતે વર્તે છે.

 

4.2 મુખ્ય સામગ્રી, ભૂમિતિ અને સંતૃપ્તિ વળાંક

4.3 સિસ્ટમ શોર્ટ-સર્કિટ સ્ટ્રેન્થ (ફોલ્ટ લેવલ)

મજબૂત સિસ્ટમ → ઉચ્ચ ઉપલબ્ધ ઇનરશ કરંટ

નબળી સિસ્ટમ → વોલ્ટેજનું પતન વર્તમાનને મર્યાદિત કરે છે પરંતુ પુરવઠામાં ખલેલ પહોંચાડે છે

આ જ કારણે ગ્રામીણ વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ એનર્જાઇઝેશન દરમિયાન લાઇટ ઝગમગાટનું કારણ બની શકે છે.

 

4.4 ટ્રાન્સફોર્મરનું કદ (kVA/MVA રેટિંગ)

લાર્જ કોર → મોટી ચુંબકીય ઉર્જા → સંભવિત રૂપે વધુ પ્રવેશ.
રેખીય ન હોવા છતાં, મોટા એકમો અવશેષ પ્રવાહ માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે.

 

4.5 વિન્ડિંગ ગોઠવણી

 

 

ડેલ્ટા વિન્ડિંગ્સ ફરતા પ્રવાહોને ફસાવે છે જે ઇનરશ વેવફોર્મને થોડો આકાર આપે છે.
કેટલાક રૂપરેખાંકનો સ્વાભાવિક રીતે ઊર્જા દરમિયાન વધુ હાર્મોનિક્સ ઉત્પન્ન કરે છે.

 

4.6 તાપમાન અને ચુંબકીય ઇતિહાસ

ગરમ ટ્રાન્સફોર્મર ઠંડા કરતા થોડું અલગ ચુંબકીકરણ વર્તન ધરાવે છે.
લાંબા નિષ્ક્રિય સમયગાળો શેષ પ્રવાહને ઘટાડી અથવા રેન્ડમાઇઝ કરી શકે છે.

 

5. એન્જીનિયરો ઇન્રશનો અંદાજ કે ગણતરી કેવી રીતે કરે છે

ગણિત વોલ્ટેજ-ફ્લક્સ સંબંધમાંથી આવે છે, પરંતુ વાસ્તવિક સિસ્ટમો માટે સરળ સમજૂતી કાર્ય કરે છે:

જ્યારે પ્રવાહને તેની સ્થિર-સ્થિતિ મહત્તમથી ઉપર દબાણ કરવામાં આવે છે, ત્યારે કોર સંતૃપ્ત થાય છે. ટ્રાન્સફોર્મર સંતુલન પુનઃસ્થાપિત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે, અને પરિણામ ઉચ્ચ ક્ષણિક પ્રવાહ છે.

વ્યવહારમાં, ઇજનેરો ઉપયોગ કરે છે:

પ્રયોગમૂલક શ્રેણીઓ (દા.ત., ઘણા વિતરણ ટ્રાન્સફોર્મર્સ માટે 8–14 × રેટેડ વર્તમાન)

ઉત્પાદક ડિઝાઇન ડેટા

વિગતવાર મોડેલિંગ માટે સોફ્ટવેર ટૂલ્સ{{0}EMTP-RV, PSCAD, MATLAB/Simulink-

ચોક્કસ ગણતરી માટે મુખ્ય વળાંક, સ્વિચિંગ એંગલ, સિસ્ટમની જડતા અને વિન્ડિંગ પ્રતિકાર વિશેની માહિતીની જરૂર છે.

 

6. કેવી રીતે પ્રવેશને ઘટાડી શકાય છે અથવા નિયંત્રિત કરી શકાય છે

 

6.1. કોર અને વિન્ડિંગ ડિઝાઇન ઑપ્ટિમાઇઝેશન

નીચા સંતૃપ્તિ પ્રવાહની ઘનતાવાળા ટ્રાન્સફોર્મર્સ કુદરતી રીતે ઓછો પ્રવેશ પેદા કરે છે. આ કોર ક્રોસ-સેક્શનને વધારીને, બહેતર ચુંબકીકરણ લાક્ષણિકતાઓ સાથે મુખ્ય સામગ્રી પસંદ કરીને અથવા અચાનક ફ્લક્સ બિલ્ડઅપને રોકવા માટે સહેજ હવાના અંતરને રજૂ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. અવશેષ ચુંબકત્વ ઘટાડવું એ ખાસ કરીને મહત્વનું છે, કારણ કે અસમપ્રમાણ પ્રવાહ એ આત્યંતિક ઇનરશ શિખરોનું મુખ્ય કારણ છે. મલ્ટી-ટેપ ડિઝાઇન પ્રમાણભૂત ટ્રાન્સફોર્મર એન્જિનિયરિંગનો એક ભાગ છે અને વિશ્વસનીયતા સાથે સમાધાન કરતી નથી. આ પગલાં સ્ત્રોત પર કાર્ય કરે છે: તેઓ ખાતરી કરે છે કે ચુંબકીય સર્કિટ ઉર્જા દરમિયાન સ્થિર રહે છે, સંતૃપ્તિ-ચાલિત ઉછાળોની સંભાવનાને ઘટાડે છે.

 

6.2. નિયંત્રિત સ્વિચિંગ (પોઇન્ટ-પર-વેવ ક્લોઝિંગ)

પોઈન્ટ-ઓન-વેવ ટેક્નોલોજીને એનર્જાઇઝેશન ઇનરશને મર્યાદિત કરવા માટે સૌથી અસરકારક ઓપરેશનલ પદ્ધતિ તરીકે વ્યાપકપણે ઓળખવામાં આવે છે. બ્રેકરને સિંક્રનાઇઝ કરીને વોલ્ટેજ શૂન્ય ક્રોસિંગ પર બંધ થવા માટે-ચોક્કસપણે જ્યારે સંભવિત પ્રવાહ શેષ પ્રવાહ સાથે સંરેખિત થાય છે-ટ્રાન્સફોર્મર અચાનક ચુંબકીકરણ જમ્પને ટાળે છે. IEC 62271-100 દ્વારા સમર્થિત અને સમગ્ર યુટિલિટી સબસ્ટેશનમાં તૈનાત, નિયંત્રિત સ્વિચિંગ એકલ પદ્ધતિ તરીકે કામ કરે છે અને માત્ર બ્રેકર અને કંટ્રોલ મોડ્યુલ સિસ્ટમ વોલ્ટેજ સાથે સિંક્રનાઇઝ રહે તે જરૂરી છે.

 

6.3. નરમ-પ્રારંભ અને વર્તમાન-મર્યાદિત તકનીકો

નરમ-પ્રારંભ પદ્ધતિઓ ધીમે ધીમે વોલ્ટેજ લાગુ કરે છે, જેનાથી ચુંબકીય પ્રવાહ તરત જ નહીં પણ સરળતાથી વધે છે. ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો વારંવાર NTC થર્મિસ્ટર્સ, ઇલેક્ટ્રોનિક વર્તમાન લિમિટર્સ અથવા નિયંત્રિત રેમ્પ-અપ સર્કિટનો ઉપયોગ કરે છે. આ ખાસ કરીને શુષ્ક-પ્રકાર અને આઇસોલેશન ટ્રાન્સફોર્મર્સ, UPS ફ્રન્ટ-એન્ડ ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને અન્ય માધ્યમ-પાવર સાધનો માટે અસરકારક છે. જો કે થર્મલ અને કદની વિચારણાઓને કારણે ઓઈલથી ભરેલા ડિસ્ટ્રિબ્યુશન ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં એનટીસી ઓછા સામાન્ય છે, તેમ છતાં, સક્રિય ઈલેક્ટ્રોનિક લિમિટિંગ વિદ્યુત ઈજનેરીમાં પરિપક્વ અને વિશ્વસનીય ઉકેલ છે.

 

6.4. સિસ્ટમ પ્લાનિંગ અને યોગ્ય સાધનોની પસંદગી

જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મરના પરિમાણો સપ્લાય નેટવર્કની લાક્ષણિકતાઓ સાથે મેળ ખાય છે ત્યારે ઇનરશ નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકાય છે. સૌથી ખરાબ-કેસ ફ્લક્સ અસંતુલનને રોકવા માટે એન્જિનિયરો નિયમિતપણે સ્ત્રોત શોર્ટ-સર્કિટ ક્ષમતા, ટ્રાન્સફોર્મર અવરોધ અને ફીડર લંબાઈને ધ્યાનમાં લે છે. ઉચ્ચ સિસ્ટમ અવબાધ કુદરતી રીતે પ્રારંભિક વર્તમાન સ્પાઇકને મર્યાદિત કરે છે, જ્યારે લોડ માટે યોગ્ય ટ્રાન્સફોર્મર કદ પસંદ કરવાથી નેટવર્કની મજબૂતાઈની તુલનામાં વધુ પડતા ચુંબકીકરણ VA ટાળે છે. આ આયોજન પગલાં પ્રમાણભૂત પાવર સિસ્ટમ એન્જિનિયરિંગ પ્રેક્ટિસનો ભાગ છે.

 

6.5. રક્ષણાત્મક અને ઘટાડાનાં પગલાં

જો ઇનરશ થાય તો પણ, યોગ્ય રીતે પસંદ કરેલ રક્ષણ ઉપદ્રવને અટકાવે છે. ડી-વળાંક અથવા K-કર્વ સર્કિટ બ્રેકર્સ અને સમય-વિલંબ ફ્યુઝ એ ઉદ્યોગ છે-સુરક્ષા સાથે સમાધાન કર્યા વિના ટૂંકા-ગાળાના ચુંબકીય વધારાને સહન કરવા માટે રચાયેલ પ્રમાણભૂત ઉકેલો. સિક્વન્શિયલ સ્ટાર્ટઅપ એ અન્ય વ્યવહારુ માપદંડ છે જ્યારે એક જ ફીડર પર બહુવિધ ટ્રાન્સફોર્મર્સ કાર્ય કરે છે, તેની ખાતરી કરીને કે તેમના ઇનરશ શિખરો ઓવરલેપ થતા નથી. આ વ્યૂહરચનાઓ પોતાના દ્વારા દબાવવાની પદ્ધતિઓ નથી, પરંતુ તે વિશ્વસનીય અને સ્થિર સિસ્ટમ કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરે છે.

 

6.6. અરજી મર્યાદાઓ સાથે વધારાની પદ્ધતિઓ

અમુક તકનીકો-જેમ કે પ્રી-ચુંબકીયકરણ અને પ્રી-નિવેશ પ્રતિરોધકો-અસરકારક હોઈ શકે છે પરંતુ સખત એપ્લિકેશન શરતોની જરૂર છે. પ્રી-ચુંબકીયકરણ સિસ્ટમ વોલ્ટેજ તબક્કા સાથે ચોક્કસ રીતે સંરેખિત હોવું જોઈએ; જો યોગ્ય રીતે સમન્વયિત ન હોય, તો તે વધારો ઘટાડવાને બદલે વધી શકે છે. પ્રી-પ્રવેશ પ્રતિરોધકો ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્વિચિંગમાં સાબિત થાય છે પરંતુ તેમની જટિલતા અને કિંમતને કારણે ઓછા- અથવા મધ્યમ{10}}વોલ્ટેજ વિતરણ પ્રણાલીઓમાં ભાગ્યે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ પદ્ધતિઓ માત્ર વિશિષ્ટ કેસો માટે જ ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ અને તે સામાન્ય-ઉદ્દેશ ઉકેલો નથી.

 

અંતિમ વિચારો

ઇનરશ કરંટ અનિવાર્ય છે, પરંતુ જ્યારે આપણે તેની પાછળના ભૌતિકશાસ્ત્રને સમજીએ ત્યારે તે સંપૂર્ણ રીતે મેનેજ કરી શકાય તેવું પણ છે. ભલે તમે નાના ધ્રુવ-માઉન્ટ કરેલ ટ્રાન્સફોર્મર અથવા મોટા પેડ-માઉન્ટ કરેલ અથવા સબસ્ટેશન યુનિટને ઉર્જા આપતા હોવ, સમાન સિદ્ધાંતો લાગુ પડે છે.

અવશેષ પ્રવાહ, સિસ્ટમની સ્થિતિ અને ઉર્જાકરણ પદ્ધતિઓને ધ્યાનમાં લઈને, ઉપયોગિતાઓ અને પ્રોજેક્ટ એન્જિનિયરો અનિચ્છનીય અસરોને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે.

જો તમને પ્રોજેક્ટની જરૂર હોય-વિશિષ્ટ માર્ગદર્શન-અથવા તમારા ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્ક માટે એનર્જીઝેશન વ્યૂહરચના તૈયાર કરવા માટે સપોર્ટ જોઈતો હોય-સ્કોટેકની એન્જિનિયરિંગ ટીમ હંમેશા મદદ કરવા તૈયાર છે.