ट्रांसफॉर्मर के रेटेड आउटपुट को kW के बजाय kVA में क्यों व्यक्त किया जाता है?

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MPPGCL JE Electrical 01 June 2024 Shift 1 Official Paper
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  1. क्योंकि ओमिक हानि ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज पर निर्भर करती है
  2. क्योंकि कुल ट्रांसफॉर्मर ताप हानि वोल्ट-एम्पियर में व्यक्त की जाती है और यह पावर फैक्टर से स्वतंत्र है
  3. क्योंकि कोर हानि ट्रांसफॉर्मर धारा पर निर्भर करती है
  4. क्योंकि ट्रांसफॉर्मर बहुत उच्च दक्षता पर संचालित होता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : क्योंकि कुल ट्रांसफॉर्मर ताप हानि वोल्ट-एम्पियर में व्यक्त की जाती है और यह पावर फैक्टर से स्वतंत्र है
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व्याख्या:

ट्रांसफॉर्मर के रेटेड आउटपुट को kW के बजाय kVA में क्यों व्यक्त किया जाता है?

परिभाषा: ट्रांसफॉर्मर के रेटेड आउटपुट को आमतौर पर किलोवोल्ट-एम्पियर (kVA) में व्यक्त किया जाता है, किलोवाट (kW) में नहीं। यह अभ्यास ट्रांसफॉर्मर में होने वाले नुकसान की प्रकृति और इस तथ्य से उपजा है कि ट्रांसफॉर्मर को अलग-अलग पावर फैक्टर वाले भारों की एक श्रृंखला को संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: क्योंकि कुल ट्रांसफॉर्मर ताप हानि वोल्ट-एम्पियर में व्यक्त की जाती है और यह पावर फैक्टर से स्वतंत्र है।

ट्रांसफॉर्मर विद्युत उपकरण हैं जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से दो या अधिक सर्किटों के बीच विद्युत ऊर्जा को स्थानांतरित करते हैं। जब हम एक ट्रांसफॉर्मर में होने वाले नुकसान पर विचार करते हैं, तो वे मुख्य रूप से कोर (आयरन) नुकसान और कॉपर (ओमिक) नुकसान शामिल होते हैं। कोर नुकसान वोल्टेज पर निर्भर करते हैं, जबकि कॉपर नुकसान धारा पर निर्भर करते हैं। पावर फैक्टर, जो वास्तविक शक्ति (kW में) का आभासी शक्ति (kVA में) से अनुपात है, लोड के साथ बदलता रहता है। वास्तविक शक्ति लोड द्वारा खपत की जाने वाली वास्तविक शक्ति है, जबकि आभासी शक्ति सर्किट को आपूर्ति की जाने वाली कुल शक्ति है, जिसमें वास्तविक शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति (सर्किट में अधिष्ठापन और धारिता के कारण) दोनों शामिल हैं।

ट्रांसफॉर्मर के आउटपुट को kVA में व्यक्त करना एक अधिक सामान्यीकृत दृष्टिकोण है क्योंकि:

  • लोड पावर फैक्टर से स्वतंत्रता: लोड का पावर फैक्टर अलग-अलग हो सकता है, और ट्रांसफॉर्मर की क्षमता को kW में व्यक्त करने के लिए पावर फैक्टर को निर्दिष्ट करने की आवश्यकता होगी। चूँकि ट्रांसफॉर्मर को विभिन्न पावर फैक्टर वाले भारों को संभालने की आवश्यकता होती है, इसलिए kVA एक अधिक उपयुक्त इकाई है क्योंकि यह पावर फैक्टर से स्वतंत्र है।
  • कोर और कॉपर नुकसान: एक ट्रांसफॉर्मर में कोर नुकसान (आयरन नुकसान) वोल्टेज पर निर्भर करते हैं, और कॉपर नुकसान (I²R नुकसान) धारा पर निर्भर करते हैं। चूँकि वोल्टेज और धारा आभासी शक्ति (kVA) के घटक हैं, इसलिए इन मानों के आधार पर ट्रांसफॉर्मर को रेट करना तार्किक है, न कि पावर फैक्टर-निर्भर kW पर।
  • ऊष्मा अपव्यय: एक ट्रांसफॉर्मर में उत्पन्न ऊष्मा कोर और कॉपर दोनों नुकसान के कारण होती है। ये नुकसान वास्तविक शक्ति (वाट) के बजाय आभासी शक्ति (वोल्ट-एम्पियर) के समानुपाती होते हैं। इसलिए, ट्रांसफॉर्मर का थर्मल डिज़ाइन kVA रेटिंग पर आधारित है।

kVA में रेटेड आउटपुट को व्यक्त करके, निर्माता यह सुनिश्चित करते हैं कि ट्रांसफॉर्मर लोड पावर फैक्टर की परवाह किए बिना कुशलतापूर्वक काम कर सकता है, विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों और लोड प्रकारों को समायोजित करता है।

अतिरिक्त जानकारी

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: क्योंकि ओमिक हानि ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज पर निर्भर करती है।

यह विकल्प गलत है। जबकि ओमिक नुकसान (कॉपर नुकसान) वास्तव में ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग से गुजरने वाली धारा (I²R नुकसान) से संबंधित हैं, वे केवल वोल्टेज पर सीधे निर्भर नहीं करते हैं। ओमिक हानि धारा और वाइंडिंग के प्रतिरोध पर निर्भर करती है, और इस प्रकार, यह kVA में रेटेड आउटपुट को व्यक्त करने का प्राथमिक कारण नहीं है।

विकल्प 3: क्योंकि कोर हानि ट्रांसफॉर्मर धारा पर निर्भर करती है।

यह विकल्प भी गलत है। कोर नुकसान (आयरन नुकसान) मुख्य रूप से ट्रांसफॉर्मर पर लागू वोल्टेज और आपूर्ति की आवृत्ति पर निर्भर करते हैं, न कि धारा पर। ये नुकसान कोर सामग्री में हिस्टैरिसीस और एडी धाराओं के कारण होते हैं, जो चुंबकीय प्रवाह से प्रभावित होते हैं, जो बदले में वोल्टेज पर निर्भर करता है।

विकल्प 4: क्योंकि ट्रांसफॉर्मर बहुत उच्च दक्षता पर संचालित होता है।

जबकि ट्रांसफॉर्मर उच्च दक्षता पर संचालित होते हैं, यह कारण नहीं है कि उनका आउटपुट kVA में रेट किया गया है। एक ट्रांसफॉर्मर की दक्षता एक अलग विचार है और आमतौर पर उच्च होती है (अक्सर 95% या अधिक), लेकिन kVA में रेटिंग लोड पावर फैक्टर और नुकसान से संबंधित कारणों के कारण है, जैसा कि पहले चर्चा की गई है।

निष्कर्ष:

यह समझना कि ट्रांसफॉर्मर को kVA में क्यों रेट किया जाता है, इसमें यह पहचानना शामिल है कि ट्रांसफॉर्मर को विभिन्न पावर फैक्टर वाले विभिन्न प्रकार के भारों को संभालना चाहिए। एक ट्रांसफॉर्मर में नुकसान (कोर और कॉपर नुकसान) क्रमशः वोल्टेज और धारा के कार्य हैं, जो आभासी शक्ति (kVA) के घटक हैं। इसलिए, ट्रांसफॉर्मर को kVA में रेट करना उनकी क्षमता का एक अधिक सटीक और सामान्यीकृत माप प्रदान करता है, जो लोड पावर फैक्टर से स्वतंत्र है। यह दृष्टिकोण सुनिश्चित करता है कि ट्रांसफॉर्मर का उपयोग विशिष्ट पावर फैक्टर स्थितियों द्वारा बाधित किए बिना विविध अनुप्रयोगों में प्रभावी ढंग से किया जा सकता है।

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