शुष्क-प्रकार के ट्रांसफार्मर की विशेषताओं और अनुप्रयोगों का एक संपूर्ण विश्लेषण

आधुनिक विद्युत प्रणालियों के एक अनिवार्य घटक के रूप में, ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर अपनी अनूठी तेल-मुक्त डिज़ाइन और बेहतर सुरक्षा प्रदर्शन के साथ दुनिया भर में पारंपरिक तेल-इमर्सड ट्रांसफार्मर की जगह तेजी से ले रहे हैं।

ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर की बुनियादी अवधारणाएँ और संचालन सिद्धांत

ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर विद्युत ट्रांसफार्मर होते हैं जो तरल इन्सुलेटिंग माध्यम (जैसे ट्रांसफार्मर तेल) का उपयोग नहीं करते हैं। इसके बजाय, उनके वाइंडिंग और कोर या तो सीधे हवा के संपर्क में आते हैं या ठोस इन्सुलेटिंग सामग्री से ढके होते हैं। पारंपरिक तेल-इमर्सड ट्रांसफार्मर की तुलना में, ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर वाइंडिंग के बीच विद्युत अलगाव प्राप्त करने के लिए ठोस इन्सुलेटिंग सामग्री (जैसे एपॉक्सी राल और फाइबरग्लास) का उपयोग करते हैं, जिससे तेल के रिसाव और आग का खतरा पूरी तरह से समाप्त हो जाता है। वे विशेष रूप से उच्च सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। इन्सुलेशन विधि के आधार पर, ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: इम्प्रिग्नेटेड (VPI) और कास्ट (CRT)। पूर्व वाइंडिंग को इन्सुलेटिंग वार्निश के साथ गर्भवती करने के लिए एक वैक्यूम प्रेशर इम्प्रिग्नेशन प्रक्रिया का उपयोग करता है, जबकि बाद वाला एक ठोस इन्सुलेटिंग सुरक्षात्मक परत बनाने के लिए वैक्यूम-कास्ट एपॉक्सी राल का उपयोग करता है।

अपने संचालन सिद्धांत के संदर्भ में, ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर अभी भी विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के बुनियादी भौतिक सिद्धांत का पालन करते हैं। जब प्रत्यावर्ती धारा प्राथमिक वाइंडिंग से गुजरती है, तो यह कोर में प्रत्यावर्ती चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करती है, जो बदले में द्वितीयक वाइंडिंग में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल को प्रेरित करता है, जिससे वोल्टेज रूपांतरण प्राप्त होता है। हालाँकि, ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए अद्वितीय संरचनात्मक डिज़ाइन और सामग्री चयन के माध्यम से इस बुनियादी सिद्धांत को लागू करते हैं। उदाहरण के लिए, TBEA की नई विकसित पेटेंट ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर तकनीक तीन समानांतर कोर पैरों का उपयोग करती है जिनके अक्ष तल की सतह के लंबवत होते हैं। यह प्रभावी रूप से चुंबकीय क्षेत्र वितरण को अनुकूलित करता है और परिसंचारी और एडी करंट नुकसान को कम करता है। यह अभिनव कोर संरचना, कम-वोल्टेज वाइंडिंग और विशेष रूप से घाव वाली पन्नी (एक वाइंडिंग कोण 175° और 185° के बीच नियंत्रित) के साथ मिलकर ट्रांसफार्मर ऊर्जा दक्षता में काफी सुधार करती है।

ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर में व्यापक श्रेणी की रेटेड क्षमताएँ होती हैं, जो दसियों kVA से लेकर दसियों हज़ार kVA तक होती हैं, जिसमें 1000 kVA ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर बाजार में एक मुख्यधारा का उत्पाद है। ये ट्रांसफार्मर आमतौर पर कोर के लिए लैमिनेटेड उच्च-पारगम्यता सिलिकॉन स्टील शीट का उपयोग करते हैं। वाइंडिंग वैक्यूम-कास्ट हैं, और प्राकृतिक या मजबूर वायु शीतलन प्रणालियों के माध्यम से कुशल गर्मी अपव्यय प्राप्त किया जाता है। वोल्टेज स्तर के संदर्भ में, ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर पारंपरिक 10kV और 35kV से आज के 66kV और उससे भी अधिक तक विकसित हुए हैं।

ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर के नाम आम तौर पर उनकी तकनीकी विशेषताओं को दर्शाते हैं। "SCB" श्रृंखला में, "S" का अर्थ तीन-चरण है, "C" का अर्थ कास्ट-टाइप है, और "B" का अर्थ पन्नी वाइंडिंग है। निम्नलिखित संख्या प्रदर्शन स्तर का प्रतिनिधित्व करती है; उदाहरण के लिए, "SCB18" ऊर्जा दक्षता को इंगित करता है जो टाइप 18 मानक को पूरा करता है। तकनीकी प्रगति के साथ, ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर की ऊर्जा दक्षता रेटिंग में सुधार जारी है। अनाकार मिश्र धातुओं जैसी नई सामग्रियों के उपयोग ने पारंपरिक तेल-इमर्सड ट्रांसफार्मर की तुलना में बिना लोड और लोड दोनों नुकसानों को लगभग 15%-20% तक कम कर दिया है। इन तकनीकी प्रगति ने ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर को विद्युत प्रणाली उन्नयन और नवीकरणीय ऊर्जा के विकास में तेजी से महत्वपूर्ण बना दिया है।

ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर में कोर संरचना और सामग्री नवाचार

ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर का संरचनात्मक डिज़ाइन सीधे उनके प्रदर्शन और सेवा जीवन को निर्धारित करता है। आधुनिक ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर परिष्कृत घटक विन्यास और अभिनव सामग्री अनुप्रयोग के माध्यम से सुरक्षित, कुशल और विश्वसनीय संचालन प्राप्त करते हैं। एक विशिष्ट ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर में चार मुख्य घटक होते हैं: कोर, वाइंडिंग, इन्सुलेशन सिस्टम और कूलिंग सिस्टम। प्रत्येक घटक को विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों की मांग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सावधानीपूर्वक डिज़ाइन और अनुकूलित किया गया है।

लोहे की कोर संरचना एक ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर के चुंबकीय सर्किट की नींव बनाती है। यह आमतौर पर उच्च-पारगम्यता कोल्ड-रोल्ड सिलिकॉन स्टील शीट को लैमिनेट करके बनाया जाता है। सिलिकॉन स्टील शीट की मोटाई और लैमिनेशन प्रक्रिया सीधे ट्रांसफार्मर के बिना लोड नुकसान को प्रभावित करती है। TBEA की नवीनतम पेटेंट तकनीक लोहे के कोर डिज़ाइन के लिए एक अभिनव दृष्टिकोण प्रदर्शित करती है: तीन समानांतर कोर पैरों वाली एक संरचना, जिसके अक्ष आधार के लंबवत हैं, प्रभावी रूप से चुंबकीय क्षेत्र वितरण को अनुकूलित करती है और ऊर्जा हानि को कम करती है। यहां तक कि अधिक उन्नत अनाकार मिश्र धातुओं से बने लोहे के कोर हैं, जो पारंपरिक सिलिकॉन स्टील शीट की तुलना में बिना लोड नुकसान को 30% से अधिक कम कर सकते हैं, जिससे वे बड़े लोड उतार-चढ़ाव वाले अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हो जाते हैं। महंगा होने पर भी, अनाकार मिश्र धातुएं अपने पूरे जीवनचक्र में महत्वपूर्ण ऊर्जा-बचत लाभ प्रदान करती हैं और उच्च-अंत ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर की एक मानक विशेषता बन रही हैं।

वाइंडिंग सिस्टम, एक ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर के सर्किट घटक के रूप में, इसके लोड नुकसान और शॉर्ट-सर्किट प्रतिरोध पर सीधा प्रभाव डालता है। आधुनिक ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर वाइंडिंग मुख्य रूप से तांबे और एल्यूमीनियम की होती हैं। तांबा बेहतर चालकता प्रदान करता है लेकिन इसकी लागत अधिक होती है, जबकि एल्यूमीनियम अधिक प्रतिस्पर्धी मूल्य प्रदान करता है। TBEA के पेटेंट डिज़ाइन में, प्रत्येक कोर पैर एक कम-वोल्टेज वाइंडिंग से सुसज्जित है, जो कोर पैर के बाहरी परिधि के चारों ओर पन्नी की कई परतों में लपेटा जाता है। यह संरचना न केवल दक्षता में सुधार करती है बल्कि एडी करंट के कारण होने वाली ऊर्जा हानि को भी कम करती है। वाइंडिंग इन्सुलेशन को एपॉक्सी राल के साथ कास्ट या इम्प्रिग्नेट किया जाता है, जिससे एक मजबूत इन्सुलेटिंग सुरक्षात्मक परत बनती है जो उच्च वोल्टेज वृद्धि का सामना कर सकती है और प्रभावी रूप से गर्मी को नष्ट कर सकती है।

इन्सुलेशन सिस्टम एक प्रमुख विशेषता है जो ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर को तेल-इमर्सड ट्रांसफार्मर से अलग करती है और उनकी सुरक्षा में एक महत्वपूर्ण कारक है। आधुनिक ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर मुख्य रूप से एपॉक्सी राल कास्टिंग या वैक्यूम प्रेशर इम्प्रिग्नेशन (VPI) इन्सुलेशन विधियों का उपयोग करते हैं। एपॉक्सी राल कास्टिंग वाइंडिंग को इन्सुलेटिंग सामग्री में पूरी तरह से सील कर देता है, जो उत्कृष्ट नमी और धूल प्रतिरोध प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, शंटे इलेक्ट्रिक इस तकनीक का उपयोग डेटा केंद्रों में ट्रांसफार्मर के शोर को 50 डेसिबल से नीचे रखने के लिए करता है। दूसरी ओर, VPI तकनीक, इन्सुलेटिंग वार्निश को वाइंडिंग में गहराई से डालने के लिए कई वैक्यूम प्रेशर इम्प्रिग्नेशन का उपयोग करती है, जिससे एक समान इन्सुलेशन परत बनती है। जिंगक्वानहुआ के नवीनतम ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर में एक अनुकूलित इन्सुलेशन सिस्टम डिज़ाइन है, जो डेटा केंद्रों के लिए एक सुरक्षित और अधिक विश्वसनीय बिजली आपूर्ति समाधान प्रदान करता है।

कूलिंग सिस्टम का ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर की लोड क्षमता और जीवन पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है। चूंकि कूलिंग माध्यम के रूप में कोई तेल नहीं है, इसलिए ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर मुख्य रूप से गर्मी को नष्ट करने के लिए वायु संवहन पर निर्भर करते हैं। सामान्य शीतलन विधियों में प्राकृतिक वायु शीतलन (AN) और मजबूर वायु शीतलन (AF) शामिल हैं। बड़े-क्षमता वाले ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर आमतौर पर AN/AF हाइब्रिड मोड में डिज़ाइन किए जाते हैं, जो सामान्य लोड के तहत स्वाभाविक रूप से ठंडा होता है और ओवरलोड होने पर मजबूर शीतलन के लिए पंखे शुरू करता है। वायु वाहिनी डिज़ाइन और गर्मी अपव्यय क्षेत्र को अनुकूलित करके, 1000kVA ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर उच्च भार के तहत भी तापमान वृद्धि को एक उचित सीमा के भीतर रख सकते हैं। अपतटीय पवन टर्बाइनों के लिए एनविजन एनर्जी के 66kV ड्राई-टाइप ट्रांसफार्मर एक अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट डिज़ाइन अपनाते हैं, जो सीमित स्थान में कुशल गर्मी अपव्यय प्राप्त करते हैं, जो कठोर अपतटीय वातावरण में संचालन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।