ട്രാന്സ്ഫോര്മര്
വിക്കിപീഡിയ, ഒരു സ്വതന്ത്ര വിജ്ഞാനകോശം.
താഴ്ന്ന വിദ്യുത്ധാരയും ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതയുള്ള വൈദ്യുതിയെ താഴ്ന്ന വോള്ട്ടതും ഉയര്ന്ന ധാരയും ഉള്ള വൈദ്യുതിയാക്കാനും, തിരിച്ചും ചെയ്യുവാനുള്ള ഉപകരണമാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മര്. വൈദ്യുതി ഫലപ്രദമായി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതും ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നതും താഴ്ന്ന വോള്ട്ടതകളിലും, ഫലപ്രദമായി പ്രേഷണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത് ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതകളിലും ആണ് എന്ന വസ്തുത വൈദ്യുത വിതരണ സംവിധാനങ്ങളില് ട്രാന്സ്ഫോര്മര് സുപ്രധാനമായ ഉപകരണമാക്കുന്നു. പത്തൊമ്പതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ഒടുവില് കണ്ടെത്തിയ ഈ യന്ത്രം ഇന്നും എല്ലാ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങളിലും സുപ്രധാനമാണ്. വൈദ്യുതിയുടെ പിതാവായ ഫാരഡേ തന്നെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുള്ള വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണമാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റേയും അടിസ്ഥാന തത്വം.
ഉള്ളടക്കം |
[തിരുത്തുക] പ്രവര്ത്തനം
കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലൂടെ ചലിക്കുന്ന അഥവാ കാന്തിക ബലരേഖകളെ മുറിച്ചുകടക്കുന്ന ചാലകത്തില് വൈദ്യുതി ഉത്പാദിക്കപ്പെടും. ചാലകം ചലിക്കുന്നതിനു പകരം വ്യതിയാനം വന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രമായാലും മതി. വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണം എന്ന ഈ തത്വമനുസരിച്ചു തന്നെയാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറും പ്രവര്ത്തിക്കുന്നത്. ഒരു കമ്പിച്ചുരുളിലൂടെ വ്യതിയാനം വന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന വൈദ്യുതധാര കടന്നു പോകുമ്പോള് അത് ചുരുളിനു ചുറ്റും ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനുള്ളിലിരിക്കുന്ന മറ്റൊരു കമ്പിച്ചുരുള് അക്കാരണം കൊണ്ട് വൈദ്യുതി പ്രേരണം ചെയ്യുന്നു. ഇതാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറില് സംഭവിക്കുന്നത്. രണ്ടാമത്തെ ചുരുളില് പ്രേരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന വോള്ട്ടത അതിലെ ചുറ്റിന്റെ എണ്ണത്തിനനുസരിച്ച് മാറുന്നു. അതായത് എണ്ണത്തിനു നേരനുപാതത്തില് ആയിരിക്കും വോള്ട്ടതയും. ആദ്യത്തെ കമ്പിച്ചുരുള് സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തിക ക്ഷേത്രം മിക്കവാറും പൂര്ണ്ണമായി രണ്ടാമത്തെ കമ്പിച്ചുരുളിലൂടെ കടന്നു പോകുന്നു എന്നുറപ്പാക്കാന് രണ്ടും ഒരേ കോര് ആയിട്ടാവും സൃഷ്ടിക്കുക. കാന്തികശീലത കൂടുതലുള്ള പച്ചിരുമ്പ് കോര് ആയിട്ട് ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു. ട്രാന്സ്ഫോര്മറില് പുറത്തുനിന്നും വൈദ്യുതി നല്കുന്ന ചുരുളിനെ പ്രാഥമിക ചുരുള് (Primary) എന്നും ഏതില് നിന്നാണോ വൈദ്യുതി പ്രേരണം ചെയ്യുന്നത് അതിനെ ദ്വിതീയ ചുരുള് (Secondary) എന്നും വിളിക്കുന്നു[1]. പച്ചിരുമ്പേല് ചുറ്റിയ ചാലക ചുരുളിലൂടെ വൈദ്യുതി കടന്നു പോകുമ്പോള് അതൊരു വൈദ്യുതകാന്തം ആവുകയും ഒരു കാന്തിക ക്ഷേത്രമുണ്ടാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ കാന്തിക ക്ഷേത്രം ദ്വിതീയ ചുരുളിലൂടെ കടന്നു പോകുമ്പോള് വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണം സംഭവിക്കുന്നു. നല്കുന്ന വൈദ്യുതി പ്രത്യാവര്ത്തിധാരാ വൈദ്യുതി ആയതുകൊണ്ടാണ് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനു തുടര്ച്ചയായി മാറ്റം ഉണ്ടാകുന്നതും വിദ്യുത് കാന്തിക പ്രേരണം സംഭവിക്കുന്നതും. നേര്ധാരാ വൈദ്യുതി ആണുപയോഗിക്കുന്നതെങ്കില് വൈദ്യുതിയുടെ ഒഴുക്കിനു വ്യതിയാനം സൃഷ്ടിക്കാന് ധാരാ ബ്രേക്കര് (Current Braker) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് വലിയതോതില് ഉപയോഗിക്കുന്നത് പ്രത്യാവര്ത്തി ധാരാ വൈദ്യുതിക്കായാണ്.
100% കാര്യക്ഷമതയുള്ള ഒരു ഉത്തമ ട്രാന്സ്ഫോര്മറില് (Ideal Transformer) പ്രാഥമിക ചുരുളിലെ വോള്ട്ടേജ്(VP) കൊണ്ട് ദ്വിതിയ ചുരുളിലെ പ്രേരിത വോള്ട്ടേജിനെ (VS) ഹരിച്ചാല് അത് പ്രാഥമിക ചുരുളിന്റെ ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം (NP) കൊണ്ട് ദ്വിതീയ ചുരുളിന്റെ ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണത്തെ (NS) ഹരിക്കുന്നതിനു തുല്യമായിരിക്കും. അതായത് :
അതുകൊണ്ട് ചുരുളുകളുടെ എണ്ണം കൂട്ടിയും കുറച്ചും ആവശ്യാനുസരണം വോള്ട്ടത കൂട്ടാനും കുറയ്ക്കാനും സാധിക്കുന്നതാണ്. ഒരു ഉത്തമ ട്രാന്സ്ഫോര്മര് സാധാരണ രീതിയില് അസാധ്യമാണെന്നും അതിചാലകത ഉപയോഗിച്ച് മാത്രമേ സൃഷ്ടിക്കാനാകൂ എന്നും കരുതപ്പെടുന്നു. ഒരു ഉത്തമ ട്രാന്സ്ഫോര്മര് സൃഷ്ടിക്കാന് പ്രാഥമിക ചുരുള് സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രം പൂര്ണ്ണമായും ദ്വിതീയ ചുരുളിലൂടെ കടന്നു പോവുകയും വേണം, ഇതും ഏറെക്കുറേ അസാദ്ധ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് കാര്യക്ഷമതയില് മറ്റുപകരണങ്ങളേക്കാളും വളരെ മുന്നില് നില്ക്കുന്നു[2]. ചെറിയ വൈദ്യുതോപകരണങ്ങളില് ഉപയോഗിക്കുന്ന ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളേക്കാളും വൈദ്യുതോത്പാദന കേന്ദ്രങ്ങളിലും മറ്റും ഉപയോഗിക്കുന്ന തരം വലിയ ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് കൂടുതല് കാര്യക്ഷമത കാണിക്കുന്നു. 99 ശതമാനത്തിനു മുകളില് കാര്യക്ഷമത ഇവയ്ക്കുണ്ടാകാറുണ്ട്[3].
[തിരുത്തുക] വിഭജനങ്ങള്
പ്രവര്ത്തനത്തിനനുസരിച്ച് പൊതുവേ ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളെ സ്റ്റെപ്-അപ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള്, സ്റ്റെപ്-ഡൌണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. താഴ്ന്ന വോള്ട്ടതയില് സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയെ ഫലപ്രദമായ വിതരണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാനാണ് ആദ്യ വിഭാഗത്തെ കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതയില് പ്രസരണ നഷ്ടം കുറവായിരിക്കും പക്ഷേ ചാലകത്തിന്റെ സമീപത്തു ചെല്ലുന്നതുപോലും വൈദ്യുതാഘാതം ഏല്ക്കാനിടയായേക്കാം. അതുകൊണ്ട് ഇങ്ങിനെ കൊണ്ടുവരുന്ന വൈദ്യുതിയെ അപകടരഹിതമായി ദൈനംദിന ജീവിതാവശ്യങ്ങള്ക്ക് ഉപയോഗിക്കാന് പ്രാപ്തമായ വിധത്തില് വോള്ട്ടേജ് കുറക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. അങ്ങിനെ വോള്ട്ടേജ് കുറയ്ക്കാനായാണ് രണ്ടാമത്തെ വിഭാഗത്തെ പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പൊതുജനങ്ങള്ക്ക് വിതരണം ചെയ്യുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ വോള്ട്ടത പലരാജ്യങ്ങളിലും (ഭാരതത്തിലടക്കം) 220 വോള്ട്ട് ആണ്. വൈദ്യുതോപകരണങ്ങള്ക്കുള്ളില് ഉപകരണത്തിനനുസൃതമായി വൈദ്യുതധാരയുടെ വോള്ട്ടത നിയന്ത്രിക്കാന് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഉണ്ടായിരിക്കും. അവയും അധികവും സ്റ്റെപ്-ഡൌണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളായിരിക്കും.
[തിരുത്തുക] ചരിത്രം
വൈദ്യുതിയെക്കുറിച്ചുള്ള തന്റെ പ്രധാന പരീക്ഷണങ്ങള് നടത്തിയ 1831-ല് മെക്കേല് ഫാരഡേ തന്നെയാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റെ അടിസ്ഥാനതത്വങ്ങള് ആവിഷ്ക്കരിച്ചത്. എന്നാല് അന്നതത്ര ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടില്ല. 1836-ല് നിക്കോളാസ് കാല്ലന് എന്ന ഐറിഷുകാരന് ബാറ്ററികളില് നിന്നും മറ്റും നേര്ധാരാ വൈദ്യുതിയെ ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടതയിലേക്ക് മാറ്റാനായി ഒരു വിദ്യുത്പ്രേരകത്തെ ഉപയോഗിച്ചു[4]. എന്നിരുന്നാലുമത്തരം ഉപകരണങ്ങള് ശാസ്ത്രനിരീക്ഷണങ്ങള്ക്കു മാത്രമേ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നുള്ളൂ. നേര്ധാരാ വൈദ്യുതിയായിരുന്നതിനാല് അവയ്ക്ക് ഒരു ധാരാ ബ്രേക്കറും ഉണ്ടായിരുന്നു. 1860 -ല് പ്രത്യാവര്ത്തിധാരാ വൈദ്യുതി നല്കുന്ന ഡൈനാമോ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടു. തുടര്ന്ന് സര്. വില്യം ഗ്രോവ് പ്രത്യാവര്ത്തിധാരയും ട്രാന്സ്ഫോര്മറും ബന്ധിപ്പിച്ചു[1]. അദ്ദേഹത്തിന്റെ പരീക്ഷണ ശാലയില് ഉയര്ന്ന വോള്ട്ടേജിലുള്ള വൈദ്യുതിയാവശ്യമായിരുന്നതിനാലാണ് അദ്ദേഹം അത്തരം പരീക്ഷണം നടത്തിയത്. എന്നാല് ട്രാന്സ്ഫോര്മര് ഇന്നുപയോഗിക്കുന്ന രീതിയില് ഉപയോഗിച്ചു തുടങ്ങിയത് 1882-ല് തോമസ് ആല്വാ എഡിസണ് ആദ്യത്തെ വൈദ്യുത വിതരണ ശൃംഖല രൂപകല്പന ചെയ്തതോടെയാണ്[1]. ഏകദേശം ഇതേ കാലത്ത് ഇംഗ്ലണ്ടില് വൈദ്യുത വ്യൂഹങ്ങള്ക്കായി ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഉപയോഗിക്കാന് തുടങ്ങി. “സെക്കന്ഡറി ജനറേറ്റര്” (Secondary Generator) എന്നു വിളിക്കപ്പെട്ട ആ ഉപകരണങ്ങള് ജോണ് ഗിബ്സ്, ലൂസിയന് ഗ്വലാര്ദ് എന്നീ രണ്ടുപേരാണ് നിര്മ്മിച്ചത്. അവ അത്ര സാങ്കേതിക തികവാര്ന്നതോ, ഉപയോഗപ്രദമോ അല്ലായിരുന്നെങ്കില് പോലും ഗവേഷകരുടെ ശ്രദ്ധ അവയിലേക്കെത്താന് കാരണമായി. സെക്കന്ഡറി ജനറേറ്ററില് നിന്നും പ്രചോദനം കൊണ്ട് ഹംഗറിയിലെ ഗാന്സ് ആന്ഡ് കമ്പനിയിലെ മാക്സ് ദേരി, ഓട്ടോ ബ്ലാത്തി, കാള് സിപ്പര്നോവ്സ്കി എന്നിവര് ചേര്ന്ന് പലതരം ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് നിര്മ്മിച്ചു. തുടര്ന്ന് 1885-ല് ബുഡാപെസ്റ്റില് നടന്ന ഹംഗേറിയന് നാഷണല് എക്സിബിഷനില് ഇന്നത്തെ വൈദ്യുത വിതരണ ശൃംഖലയുടെ ആദ്യ മാതൃക അവര് അവതരിപ്പിച്ചു. 1067 എഡിസണ് ബള്ബുകള് തെളിയിക്കാനായി 75 ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഉള്പ്പെട്ട ഒരു സംവിധാനമായിരുന്നു അത്[1].
ഗിബ്സ്-ഗല്വാര്ദ് ദ്വയത്തില് നിന്നും പ്രചോദനം കിട്ടിയവരില് പ്രധാനിയായ മറ്റൊരാളാണ് അമേരിക്കക്കാരനായ ജോര്ജ് വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ്. ഒരു വലിയ നഗരത്തിനുള്ള വൈദ്യുതി വിതരണത്തിനു ഒന്നെങ്കില് ആരം കൂടിയ ചെമ്പ് കമ്പി ഉപയോഗിക്കണം അല്ലങ്കില് കൂടിയ പ്രസരണ നഷ്ടം വഹിക്കണം എന്ന സത്യം അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കിയിരുന്നു. അതിനുള്ള പോംവഴി കൂടിയ വോള്ട്ടതയില് വൈദ്യുതി വിതരണം ചെയ്യുകയാണെന്നും അദ്ദേഹം തിരിച്ചറിഞ്ഞു. വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് 1884-ല് വില്യം സ്റ്റാന്ലി എന്ന എഞ്ചിനീയറെ പ്രശ്നം പഠിക്കാനായി നിയോഗിക്കുകയും 1885-ഓടെ ട്രാന്സ്ഫോര്മര് ഉപയോഗിച്ച് പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാനുള്ള ഒരു രൂപരേഖയും സ്റ്റാന്ലി തയ്യാറാക്കി. തുടര്ന്ന് ഒലിവര് ഷാലന്ബര്ജര്, ആല്ബര്ട്ട് ഷ്മിഡ് എന്നീ മറ്റ് രണ്ട് എഞ്ചിനീയര്മാരുടെ സഹായത്തോടെ വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് H ആകൃതിയില് മുറിച്ച ഇരുമ്പുകഷണങ്ങള് ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഒരു ട്രാന്സ്ഫോര്മര് നിര്മ്മിച്ചു. ആദ്യമേ ചുറ്റിവച്ച ചുരുളുകള്ക്കകത്തേക്ക് കോര് കടത്തിവെക്കാനായി, സ്റ്റാന്ലി കോറിന്റെ രൂപം E ആകൃതിയിലാക്കി. ഇന്നും ഇത്തരത്തിലാണ് ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് നിര്മ്മിക്കുന്നത്[1]. 1886-ല് വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് ഇലക്റ്റ്രിക്ക് കമ്പനി നിലവില് വന്നു. ഗിബ്സും ഗല്വാര്ദും സൃഷ്ടിച്ച ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റെ പേറ്റന്റുകള് വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് ആദ്യമേ വാങ്ങിയിട്ടുണ്ടായിരുന്നു. തുടര്ന്ന് പുതിയ രൂപവും അത് എണ്ണയില് മുക്കിവച്ച് തണുപ്പിക്കുന്ന രീതിയുമെല്ലാം വെസ്റ്റിങ് ഹൌസ് കമ്പനിയുടെ പേറ്റന്റുകളായി. 1886-ല് തന്നെ പുതിയ വ്യൂഹം വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തില് ഉപയോഗിക്കാന് തുടങ്ങി[5]. നയാഗ്രയിലെ 5,000 കുതിരശക്തിയുള്ള വൈദ്യുത നിലയമൊക്കെ അതിനെ തുടര്ന്നുണ്ടായതാണ്. 2000 കെ.വി.എ. ശേഷിയുള്ള ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളും തുടര്ന്നുണ്ടായി[1].
പത്തൊമ്പതാം നൂറ്റാണ്ടവസാനിച്ചപ്പോഴേക്കും ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് ഘടനയിലും സാങ്കേതികവിദ്യയിലും പൂര്ണ്ണത നേടിയിരുന്നു. കൂടുതല് ശേഷിയാണ് പിന്നീടവ കൈവരിച്ചത്. ഇന്നത്തെ ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള്ക്ക് 1000000 കെ.വി.എ. വരെ ശേഷിയുണ്ടാവാറുണ്ട്.
[തിരുത്തുക] ഭാവി
കൂടുതല് കാന്തികശേഷിയുള്ള അക്രിസ്റ്റലീയ ലോഹങ്ങള് ഉപയോഗിക്കാന് കഴിഞ്ഞാല് ട്രാന്സ്ഫോര്മര് കോറുകള്ക്ക് മാറ്റമുണ്ടായേക്കാം. ചുരുളുകളില് തീരെ പ്രതിരോധമില്ലാത്ത അതിചാലകതാവസ്ഥ സാധാരണ താപനിലയില് സാധിക്കാന് കഴിഞ്ഞാല് അതിചാലക ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് പരമ്പരാഗത ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളെ നീക്കം ചെയ്തേക്കാം. അതിചാലക ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകള് താണ താപനിലയില് ഇന്നു തന്നെ സാധ്യമായിട്ടുണ്ട്. സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് സാങ്കേതിക വിദ്യകളിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റം ട്രാന്സ്ഫോര്മറുകളുടെ ഉപയോഗം തന്നെ അനാവശ്യമാക്കിയേക്കാം എന്നും കരുതപ്പെടുന്നു[1].
[തിരുത്തുക] അവലംബം
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 ട്രാന്സ്ഫോര്മറിന്റെ കഥ, ഗോപാലകൃഷ്ണന്, മാര്ച്ച് 1991, ലക്കം = 247, ശാസ്ത്രകേരളം, കേരള ശാസ്ത്രസാഹിത്യ പരിഷത്ത്
- ↑ Flanagan, William M. (1993-01-01). Handbook of Transformer Design and Applications. McGraw-Hill Professional. pp. Chap. 1, p. 1–2. ISBN 0070212910.
- ↑ ENERGIE (1999). "The scope for energy saving in the EU through the use of energy-efficient electricity distribution transformers" (PDF).
- ↑ Fleming, John Ambrose (1896). The Alternate Current Transformer in Theory and Practice, Vol.2. The Electrician Publishing Co.. http://books.google.com/books?id=17sKAAAAIAAJ&pg=PA16. p.16-18
- ↑ International Electrotechnical Commission. Otto Blathy, Miksa Déri, Károly Zipernowsky. http://www.iec.ch/cgi-bin/tl_to_htm.pl?section=technology&item=144. Retrieved on 2007-05-17.
