Types of Cooling in Transformers: ONAN, ONAF, OFAF aur Air Cooling
ITI Electrician Types of Cooling in Transformers Master Notes in Hindi:
ONAN, ONAF, OFAF & Air Cooling
(ट्रांसफॉर्मर की शीतलन प्रणालियाँ: ONAN, ONAF, OFAF और वायु शीतलन)
ट्रांसफॉर्मर के संचालन के दौरान कॉपर लॉस (Copper Loss) और आयरन लॉस (Iron Loss) के कारण भारी मात्रा में ऊष्मा (Heat) उत्पन्न होती है। इस अत्यधिक ऊष्मा को बाहर निकालकर ट्रांसफॉर्मर की वाइंडिंग और इंसुलेशन को सुरक्षित रखने के लिए Types of Cooling in Transformers (शीतलन प्रणालियाँ) का उपयोग किया जाता है। ITI Electrician Trade Theory और पावर ट्रांसफॉर्मर प्रणालियों के अंतर्गत यह एक अति महत्वपूर्ण टॉपिक है।
ट्रांसफॉर्मर की क्षमता और आकार के आधार पर प्राकृतिक या कृत्रिम शीतलन विधियों का चयन किया जाता है। इस विस्तृत मास्टर चैप्टर में हम एयर कूलिंग, ONAN, ONAF, OFAF तथा अन्य शीतलन पद्धतियों का विस्तार से अध्ययन करेंगे।
1. Need for Transformer Cooling (ट्रांसफॉर्मर कूलिंग की आवश्यकता क्यों है?)
जब ट्रांसफॉर्मर लोड पर कार्य करता है, तो ऊर्जा हानियों (Energy Losses) के कारण तापमान बढ़ने लगता है। यदि तापमान निर्धारित सीमा से अधिक हो जाए, तो वाइंडिंग का इंसुलेशन (Insulation paper/varnish) जल सकता है, जिससे ट्रांसफॉर्मर शॉर्ट-सर्किट हो सकता है। इसलिए ट्रांसफॉर्मर की दक्षता (Efficiency) और आयु बढ़ाने के लिए प्रभावी कूलिंग सिस्टम अनिवार्य होता है।
Cooling Classification Code Standard
2nd Letter (Internal Circulation): N = Natural, F = Forced
3rd Letter (External Medium): A = Air, W = Water
4th Letter (External Circulation): N = Natural, F = Forced
2. Major Types of Cooling Systems (शीतलन प्रणालियों के प्रमुख प्रकार)
ट्रांसफॉर्मर में उपयोग होने वाली प्रमुख शीतलन विधियाँ निम्नलिखित हैं:
1. Air Natural / Air Cooling (AN)
छोटी क्षमता के ड्राई टाइप ट्रांसफॉर्मर (Dry Type) में प्राकृतिक वायु के संवहन द्वारा शीतलन।
2. ONAN (Oil Natural Air Natural)
तेल प्राकृतिक रूप से घूमता है और बाहरी हवा भी प्राकृतिक रूप से टैंक/रेत को ठंडा करती है (वितरण ट्रांसफॉर्मर में सबसे आम)।
3. ONAF (Oil Natural Air Forced)
तेल प्राकृतिक रूप से घूमता है, लेकिन रेडिएटर पर पंखे (Fans) लगाकर हवा का दबाव बढ़ाकर ठंडा किया जाता है।
4. OFAF (Oil Forced Air Forced)
पंप के जरिए तेल को तेजी से घुमाया जाता है और पंखों की तेज हवा से रेडिएटर को ठंडा किया जाता है (भारी पावर ट्रांसफॉर्मर)।
3. Air Cooling / Dry Type Cooling (वायु शीतलन)
Air Cooling का उपयोग मुख्य रूप से छोटे आकार के, कम क्षमता वाले और कम वोल्टेज वाले ड्राई-टाइप (Dry-type) ट्रांसफॉर्मर में किया जाता है (जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण या इंडोर कंट्रोल ट्रांसफॉर्मर)। इसमें किसी भी ट्रांसफॉर्मर तेल (Insulating oil) का उपयोग नहीं किया जाता। प्राकृतिक हवा (Natural Air) ट्रांसफॉर्मर की कोर और वाइंडिंग के चारों ओर बहकर ऊष्मा को बाहर ले जाती है। यह गैर-ज्वलनशील होती है लेकिन इसकी शीतलन क्षमता बहुत सीमित होती है।
4. ONAN Cooling (Oil Natural Air Natural)
ONAN सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली मानक शीतलन प्रणाली है। इसमें ट्रांसफॉर्मर टैंक मिनरल इंसुलेटेड ऑयल से भरा होता है। जब कोर और वाइंडिंग गर्म होती हैं, तो गर्म तेल हल्का होकर ऊपर उठता है और कंजर्वेटर टैंक की तरफ जाता है या रेडिएटर (Radiators) में फैलता है। ठंडा होने पर तेल नीचे बैठ जाता है (Natural convection current)। बाहरी हवा प्राकृतिक रूप से रेडिएटर की फिन्स के ऊपर से गुजरती है और तेल को ठंडा करती है। यह 30 MVA तक के वितरण ट्रांसफॉर्मरों (Distribution Transformers) के लिए आदर्श है।
5. ONAF Cooling (Oil Natural Air Forced)
जब किसी ट्रांसफॉर्मर पर लोड क्षमता बढ़ जाती है और प्राकृतिक हवा से शीतलन पर्याप्त नहीं होता, तब ONAF प्रणाली का उपयोग किया जाता है। इसमें आंतरिक तेल का संचरण प्राकृतिक रूप से (Natural oil circulation) ही होता है, लेकिन ट्रांसफॉर्मर के रेडिएटर बैंकरों पर बाहरी पंखे (Electric Fans / Blowers) लगा दिए जाते हैं। जब तापमान एक निश्चित सीमा से ऊपर जाता है, तो ये पंखे स्वतः चालू हो जाते हैं और जबरन हवा (Forced air) फेंककर शीतलन क्षमता को काफी हद तक बढ़ा देते हैं।
6. OFAF Cooling (Oil Forced Air Forced)
OFAF प्रणाली का उपयोग बहुत ही भारी क्षमता वाले बड़े पावर ट्रांसफॉर्मर (Large Power Transformers in Substations) के लिए किया जाता है। इसमें तेल को प्राकृतिक रूप से घूमने के लिए नहीं छोड़ा जाता, बल्कि विशेष ऑयल पंपों (Oil Pumps) के माध्यम से बलपूर्वक (Forced circulation) हीट एक्सचेंजर और रेडिएटर में भेजा जाता है। साथ ही, शक्तिशाली पंखे (Forced fans) रेडिएटर पर लगातार हवा का तेज झोंका डालते हैं। यह अतिसघन और उच्च क्षमता वाली शीतलन प्रणाली है।
| Cooling Method (शीतलन विधि) | Internal Medium & Circulation | External Medium & Circulation | Primary Application (मुख्य उपयोग) |
|---|---|---|---|
| AN (Air Natural) | Air (वायु) | Natural Air (प्राकृतिक हवा) | छोटे ड्राई-टाइप ट्रांसफॉर्मर और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। |
| ONAN | Oil (प्राकृतिक तेल संचरण) | Natural Air (प्राकृतिक हवा) | सामान्य वितरण ट्रांसफॉर्मर (Distribution Transformers up to 30 MVA). |
| ONAF | Oil (प्राकृतिक तेल संचरण) | Forced Air (पंखों द्वारा जबरन हवा) | मध्यम से उच्च क्षमता वाले पावर ट्रांसफॉर्मर। |
| OFAF | Forced Oil (पंप द्वारा तेल संचरण) | Forced Air (पंखों द्वारा जबरन हवा) | विशाल पावर ग्रिड और सब-स्टेशन ट्रांसफॉर्मर। |
मानक वितरण ट्रांसफॉर्मर (Standard Distribution Transformer) में सबसे अधिक कौन सी कूलिंग विधि उपयोग की जाती है जिसमें तेल और हवा दोनों प्राकृतिक रूप से गति करते हैं?
Answer: ONAN (Oil Natural Air Natural)
7. Common Faults and Troubleshooting (सामान्य दोष और निवारण)
| Fault / Problem (दोष) | Possible Causes (संभावित कारण) | Troubleshooting Steps (निवारण के चरण) |
|---|---|---|
| Transformer Overheating / High Oil Temp | रेडिएटर फिन्स पर धूल जमना, तेल का स्तर कम होना या ओवरलोड होना | रेडिएटर साफ करें, ब्रदर और ऑयल लेवल जाँचें, लोड कम करें। |
| Cooling Fan Failure in Onaf/Ofaf | पंखे की मोटर का जलना, कंट्रोल सर्किट ट्रिप होना या बियरिंग जाम होना | फैन मोटर की मोटर वाइंडिंग और कंट्रोल पैनल रिले की जाँच करें। |
| Oil Leakage from Radiators / Tanks | गास्केट (Gasket) का खराब होना या वेल्डिंग क्रैक होना | गास्केट बदलें और ऑयल लीकेज सील करें। |
8. Applications (व्यापक अनुप्रयोग)
- Distribution Substations: स्थानीय बिजली वितरण के लिए 11kV/415V ट्रांसफॉर्मरों में ONAN कूलिंग।
- Grid Power Stations: भारी क्षमता वाले 132kV, 220kV और 400kV सब-स्टेशनों में Onaf और OFAF कूलिंग।
- Indoor Industrial Panels: कारखानों के अंदर कंट्रोल रूम और रेक्टिफायर ट्रांसफॉर्मरों में एयर कूलिंग।
9. ITI Electrician Exam ke liye Important Points (परीक्षा के लिए मुख्य बिंदु)
- Purpose of Cooling: Dissipates internal heat losses to protect winding insulation and prevent breakdown.
- ONAN Acronym: Oil Natural Air Natural – standard for conventional distribution transformers.
- Forced Systems (ONAF/OFAF): Utilizes pumps and fans to handle higher thermal loads in large power transformers.
- Dry-Type Transformers: Uses direct Air Natural (AN) cooling without any insulating oil.
- Maintenance Rule: Radiator fins must be kept clean to ensure efficient natural or forced heat dissipation.
10. Conclusion (निष्कर्ष)
Types of Cooling in Transformers ट्रांसफॉर्मर की सुरक्षा, दक्षता और दीर्घायु के लिए अत्यंत आवश्यक तकनीकी पहलू हैं। ITI Electrician के छात्रों को ONAN, ONAF, OFAF तथा एयर कूलिंग प्रणालियों के कोड तथा उनके व्यावहारिक उपयोगों की पूरी तकनीकी जानकारी होनी चाहिए।
यह टॉपिक CBT Exam, ट्रेड थ्योरी परीक्षाओं और ट्रांसफॉर्मर मेंटेनेंस प्रैक्टिकल के दृष्टिकोण से अत्यंत महत्वपूर्ण है।