समपरिणामी रोहित्र : यामध्ये प्रत्यक्ष रोहित्र हे जणू एक आदर्श रोहित्र आणि एक ’समपरिणामी विद्युत् संरोध’ यांचे मिळून तयार झाले आहे असे मानतात. प्रत्यक्ष रोहित्राच्या उणिवा हा विद्युत् संरोध लक्षात घेतो. रोहित्रावर वेगवेगळी परीक्षणे (tests) करून या समपरिणामी विद्युत् संरोधाची आकडेमोड करता येते.
रोहित्राच्या विद्युत् दाबनियमनाची व कार्यक्षमतेची आकडेमोड (calculation) करण्यासाठी समपरिणामी (समव्ययी , equivalent) विद्युतमंडलाचा उपयोग केला जातो.
रोहित्राचे निर्भार (open circuit, no load) परीक्षण :
रोहित्राच्या द्वितीयक गुंडाळीस विद्युत् भार जोडलेला नसेल तेव्हा प्राथमिक गुंडाळीतून फक्त चुंबकीय स्रोत निर्माण करण्यासाठी व निर्भार-ऱ्हास-पूर्तीसाठी पुरेसा विद्युत् प्रवाह घेतला जातो. हा पूर्णभार (full load) विद्युत् प्रवाहाच्या सु. ५ % असल्याने विद्युत् दाबनियमनाची आकडेमोड करताना दुर्लक्षित केला जातो.
चुंबकीय पदार्थांतून प्रत्यावर्ती प्रवाह जात असताना चुंबकीय मंदायन (चुंबकीय क्षेत्र बदलत असताना पदार्थांच्या चुंबकीकरणात होणारे बदल चुंबकीय क्षेत्रातील बदलांच्या मागे राहणे, hysterisis) व आवर्त प्रवाह (चुंबकीय स्रोत बदलत असणाऱ्या भागातून जाणाऱ्या संवाहकात प्रवर्तित होणारा प्रवाह) (eddy current) यांमुळे शक्तीचा व्यय होतो. रोहित्राच्या गाभ्यामध्ये नेमकी ही स्थिती उद्भवत असल्याने हा शक्तिव्यय तेथे होत असतो. त्याची पूर्तता विद्युत् पुरवठ्याकडून प्राथमिक वेटोळ्यास केली जाते. उच्च चुंबकीय पार्यता (permeability) असणाऱ्या मिश्रपोलादाच्या पट्ट्या चुंबकीय मंडलासाठी वापरून चुंबकीय मंदायनामुळे होणारा व्यय कमी करता येतो. आवर्ती प्रवाहामुळे होणारा व्यय कमी करण्यासाठी निरोधक (insulator) रोगण (Varnish) वेष्टित जास्त रोध असणारे (०.३ — ०.४% सिलिकॉनमिश्रित) पोलादी पातळ पत्रे (०.३५ — ०.३८ मिमी.) गाभ्यासाठी वापरतात.
रोहित्राच्या कार्यक्षमतेची आकडेमोड करतांना गाभ्यामध्ये होणारा शक्तिव्यय (ऱ्हास) (core loss) लक्षात घेणे आवश्यक असते. त्यासाठी रोहित्राचे निर्भार (open circuit, no load) परीक्षण करावे लागते. त्यासाठी एकेरी रोहित्राच्या (autotransformer) साहाय्याने रोहित्राच्या एका वेटोळ्यास त्याचा निर्धारित विद्युत् दाब दिला जातो. द्वितीयक वेटोळे निर्भार ठेवले जाते. कमी विद्युत् दाबाच्या वेटोळ्याकडील निर्भार विद्युत् प्रवाह (I0) अधिक दाबाच्या वेटोळ्याकडील निर्भार विद्युत् प्रवाहाच्या तुलनेत मोठा असतो.
कारण I2 = (N1 / N2 ) x I1 इथे N1 > N2
कमी विद्युत् दाबाची सहज उपलब्धता, त्याचे तुलनेने सोपे असलेले नियंत्रण आणि त्या बाजूने असणारा तुलनेने मोठा निर्भार विद्युत् प्रवाह यामुळे सर्वसाधारणपणे कमी विद्युत् दाबाच्या
वेटोळ्यास निर्धारित (rated) विद्युत् दाब देणे सोईचे ठरते. परंतु असे करणे आवश्यक नाही. आ. १ मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे या परीक्षणासाठी विद्युत् मंडल जोडणी करतात. आ. १ मध्ये उच्च विद्युत् दाबाच्या वेटोळ्यास त्याचा निर्धारित विद्युत् दाब दिला असल्याचे दाखविले आहे.
पूर्णभार विद्युत् प्रवाहाच्या तुलनेत, निर्भार विद्युत् प्रवाह अगदी थोडा असल्याने रोहित्राच्या रोधामध्ये होणारा शक्तिव्यय दुर्लक्षणीय असतो. यामुळे निर्भार अवस्थेत रोहित्राला दिली जाणारी विद्युत् शक्ती (Wo) बव्हंशी रोहित्राच्या गाभ्यामध्ये होत असलेल्या शक्तिव्ययाएवढी असते. रोहित्र कार्यान्वित असताना त्याला नेहमी निर्धारित विद्युत् दाब दिला जातो. त्यामुळे गाभ्यामध्ये होणारा शक्तिव्यय (ऱ्हास) स्थिर असतो. तो रोहित्रावरील विद्युतभारावर अवलंबून नसतो. Wo चा उपयोग भारित रोहित्राच्या कार्यक्षमतेची आकडेमोड करताना होतो.
रोहित्राचे विद्युत् मंडल संक्षेप (लघु परिपथन)(short circuit) परीक्षण :
या परीक्षणाचा उपयोग रोहित्राचा संरोध काढण्यासाठी व भारित रोहित्राच्या रोधामध्ये होणाऱ्या शक्तिव्ययाची आकडेमोड करण्यासाठी होतो. हे परीक्षण मागे उल्लेख केलेल्या अप्रत्यक्ष-भार (indirect loading) रोहित्र-परीक्षणाचे एक उदाहरण आहे. मोठ्या क्षमतेच्या रोहित्रासाठी प्रत्यक्ष वापरात असताना निर्माण होणारी परिस्थिती अप्रत्यक्षपणे निर्माण करण्याचा प्रयत्न केला जातो आणि त्यावरून बव्हंशी बरोबर अनुमाने काढली जातात.
या परीक्षणात एका वेटोळ्याचा ( बहुधा कमी दाबाच्या वेटोळ्याचा) विद्युत् मंडल संक्षेप (short circuit) केला जातो. मात्र दुसऱ्या वेटोळ्यास ( जास्त दाबाच्या वेटोळ्यास) एकेरी रोहित्राच्या साहाय्याने निर्धारित कंप्रतेचा, त्या वेटोळ्याच्या निर्धारित विदयुत् दाबाच्या अत्यल्प विद्युत् दाब दिला जातो. हा अत्यल्प विद्युत् दाब दुसऱ्या वेटोळ्यातून त्याचा निर्धारित विद्युत् प्रवाह वाहीपर्यंत वाढविला जातो. हा निर्धारित विद्युत् दाबाच्या साधारणत: ५% असतो. या विद्युत् दाबाला गाभ्यामध्ये होणारा शक्तिव्यय दुर्लक्षणीय (negligible) असतो. या स्थितीत आपोआपच दोन्ही वेटोळ्यांमधून वाहणारे विद्युत प्रवाह त्या त्या वेटोळ्यांच्या निर्धारित विद्युत् प्रवाहांइतके असतात. यामुळे रोहित्रामध्ये पूर्ण विद्युतभार असताना जी परिस्थिती असते तशी परिस्थिती वेटोळ्यांमध्ये निर्माण होते. परंतु रोहित्राची प्रदानशक्ती (output power) शून्य असल्याने रोहित्राला पुरविलेली संपूर्ण आदानशक्ती (input power) संवाहक शक्तिक्षयात (copper losses) खर्च होते. या परीक्षणासाठी जोडावयाचे मंडल आ. २ मध्ये दाखविले आहे.
रोहित्राचा गाभा शक्तिक्षय (core loss) W0 स्थिर असतो. संवाहक शक्तिक्षय मात्र भारावर अवलंबून असतो. भार प्रवाहाच्या वर्गाच्या प्रमाणात तो बदलतो. त्यामुळे जसजसा भार बदलत जाईल तसतशी रोहित्राची कार्यक्षमताही बदलत जाईल. संवाहक-शक्तिक्षय ज्यावेळी गाभा-शक्तिक्षयाएवढा असतो तेव्हा रोहित्राची कार्यक्षमता सर्वोच्च असते. या परीक्षणामुळे समपरिणामी रोहित्राचा संवाहक रोध (R) तसेच झिरप अवरोध (X) मिळतो. त्यांचा उपयोग रोहित्राचे विद्युत् दाबनियमन काढण्यासाठी होतो.
संदर्भ :
- Bakshi, U. A. Elements of Electrical Engineering
- Say, M.G. Performance and Design of A.C. Machines.
- विश्वकोशातील विद्युत् अभियांत्रिकी विभागामधील या पूर्वप्रकाशित नोंदी.
- विज्ञान आणि तंत्रज्ञान- इयत्ता दहावी: महाराष्ट्र राज्य माध्यमिक व उच्च माध्यमिक शिक्षण मंडळ, पुणे.
समीक्षक – उज्ज्वला माटे
