மின்தூண்டல் மற்றும் மின்மாற்றிகள் பற்றிய எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்

மின்தூண்டல் மற்றும் மின்மாற்றிகள் பற்றிய எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்

மின்தூண்டல் மற்றும் மின்மாற்றிகள் என்பவை மின்சாரத்தில், குறிப்பாக மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) சுற்றுகளின் சூழலில், இரண்டு முக்கியமான கருத்துருக்களாகும். அவை எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, மின்னணுச் சுற்று வடிவமைப்பு முதல் வீட்டு மற்றும் தொழிற்சாலை சாதனங்களில் உள்ள பயன்பாடுகள் வரை பல்வேறு நடைமுறைப் பயன்பாடுகளுக்கு உதவும். இந்தக் கட்டுரையில், மின்தூண்டல் மற்றும் மின்மாற்றிகள் தொடர்பான எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களையும் அவற்றிற்கான தீர்வுகளையும் பற்றி விவாதிப்போம்.

மின்தூண்டல் அறிமுகம்

மின்தூண்டல் என்பது, ஒரு கம்பிச்சுருள் போன்ற மின் கூறின் வழியே மின்னோட்ட மாற்றம் பாயும்போது, ​​அது ஒரு தூண்டப்பட்ட மின்னியக்கு விசையை (EMF) உருவாக்கும் திறனாகும். மின்தூண்டல் கொண்ட ஒரு கூறு, மின்தூண்டி என்று அழைக்கப்படுகிறது. மின்தூண்டலின் அலகு ஹென்றி (H) ஆகும்.

மின்தூண்டல் தொடர்பான அடிப்படை சூத்திரம்:

\[ V_L = L \frac{dI}{dt} \]

எங்கே:
– \( V_L \) என்பது அதன் விளைவாகத் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம் (வோல்ட்கள்) ஆகும்.
– \( L \) என்பது மின்தூண்டல் (ஹென்றி)
– \( \frac{dI}{dt} \) என்பது நேரத்தைப் பொறுத்து மின்னோட்டத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் வீதம் (ஆம்பியர்/வினாடி).

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 1: தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி:
5 H மின்தூண்டல் கொண்ட ஒரு மின்தூண்டிக்கு, 2 வினாடிகளில் 3 A-இலிருந்து 6 A-ஆக மாறும் மின்னோட்டம் அளிக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக ஏற்படும் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கிடுங்கள்!

தீர்வு:

முதலில், மின்னோட்டத்தின் மாற்ற விகிதத்தை (\(\frac{dI}{dt}\)) நாம் கண்டறிய வேண்டும்:

\[ I_1 = 3 \, \text{A}, \, I_2 = 6 \, \text{A}, \, \Delta t = 2 \, \text{நொடிகள்} \]

\[ \frac{dI}{dt} = \frac{I_2 – I_1}{\Delta t} = \frac{6 – 3}{2} = 1.5 \, \text{A/sec} \]

இப்போது, ​​அறியப்பட்ட மதிப்புகளைத் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்த சூத்திரத்தில் பிரதியிடுவோம்:

\[ V_L = L \frac{dI}{dt} = 5 \times 1.5 = 7.5 \, \text{V} \]

எனவே, இதன் விளைவாகத் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம் 7.5 V ஆகும்.

டிரான்ஸ்ஃபார்மர்ஸ் அறிமுகம்

மின்மாற்றி என்பது மின்காந்தத் தூண்டல் கொள்கையைப் பயன்படுத்தி, மாறுதிசை மின்னழுத்த அளவுகளை ஒரு நிலையிலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு மாற்றப் பயன்படும் ஒரு மின் சாதனமாகும். ஒரு மின்மாற்றியானது, ஒரு இரும்பு உள்ளகத்தைச் சுற்றிச் சுற்றப்பட்ட முதன்மைச் சுருள் மற்றும் துணைச் சுருள் என இரண்டு சுருள்களைக் கொண்டுள்ளது.

ஒரு சிறந்த மின்மாற்றிக்கான அடிப்படை சூத்திரம்:

\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]

எங்கே:
– \( V_p \) என்பது முதன்மைச் சுருளில் உள்ள மின்னழுத்தம் ஆகும்.
– \( V_s \) என்பது இரண்டாம் நிலைச் சுருளில் உள்ள மின்னழுத்தம் ஆகும்.
– \( N_p \) என்பது முதன்மைச் சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை ஆகும்.
– \( N_s \) என்பது இரண்டாம் நிலைச் சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: இரண்டாம் நிலை மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி:
ஒரு மின்மாற்றியின் முதன்மைச் சுருளில் 500 சுற்றுகளும், துணைச் சுருளில் 100 சுற்றுகளும் உள்ளன. முதன்மைச் சுருளுக்கான உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் 230 V எனில், துணைச் சுருளுக்கான வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் என்ன?

தீர்வு:

சிறந்த மின்மாற்றி சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தவும்:

\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]

அறியப்பட்ட அளவுருக்கள் பின்வருமாறு:
– \( V_p = 230 \, \text{V} \)
– \( N_p = 500 \)
– \( N_s = 100 \)

நாம் \( V_s \) ஐக் கண்டுபிடிக்க வேண்டும்:

\[ \frac{230}{V_s} = \frac{500}{100} \]

வலதுபுறத்தில் உள்ள பின்னத்தைச் சுருக்குதல்:

\[ \frac{230}{V_s} = 5 \]

இப்போது, ​​\( V_s \) -ஐக் கண்டறியவும்:

\[ V_s = \frac{230}{5} = 46 \, \text{V} \]

எனவே, இரண்டாம் நிலைச் சுருளின் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் 46 V ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டு 3: இரண்டாம் நிலைத் திருப்பங்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி:
மின்னழுத்தத்தை 240 V-இலிருந்து 24 V-ஆகக் குறைக்க ஒரு படி இறக்க மின்மாற்றி பயன்படுத்தப்படுகிறது. முதன்மைச் சுருளில் 800 சுற்றுகள் இருந்தால், இரண்டாம் நிலைச் சுருளில் எத்தனை சுற்றுகள் இருக்கும்?

தீர்வு:

சிறந்த மின்மாற்றி சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தவும்:

\[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]

அறியப்பட்ட அளவுருக்கள் பின்வருமாறு:
– \( V_p = 240 \, \text{V} \)
– \( V_s = 24 \, \text{V} \)
– \( N_p = 800 \)

நாம் \( N_s \) ஐக் கண்டுபிடிக்க வேண்டும்:

\[ \frac{240}{24} = \frac{800}{N_s} \]

இடதுபுறத்தில் உள்ள பின்னத்தைச் சுருக்குதல்:

\[ 10 = \frac{800}{N_s} \]

\( N_s \) -ஐக் கண்டறியவும்:

\[ N_s = \frac{800}{10} = 80 \]

ஆகவே, இரண்டாம் நிலைச் சுருளில் உள்ள சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை 80 சுற்றுகள் ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 4: ஒரு இலட்சிய மின்மாற்றியில் திறனைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி:
ஒரு இலட்சிய மின்மாற்றியின் முதன்மைச் சுருளில் 120 V உள்ளீட்டு மின்னழுத்தமும் 2 A மின்னோட்டமும், துணைச் சுருளில் 12 V வெளியீட்டு மின்னழுத்தமும் உள்ளன. துணைச் சுருளில் பாயும் மின்னோட்டத்தையும், துணைச் சுருளில் உருவாகும் திறனையும் கணக்கிடுங்கள்.

தீர்வு:

முதலில், முதன்மைச் சுருளில் உள்ள திறனை (\(P_p\)) கணக்கிடுவோம்:
\[ P_p = V_p \times I_p = 120 \, \text{V} \times 2 \, \text{A} = 240 \, \text{W} \]

ஒரு இலட்சிய மின்மாற்றியில், முதன்மைத் திறன் இரண்டாம் நிலைத் திறனுக்குச் சமமாக இருக்கும்:

\[ P_s = P_p = 240 \, \text{W} \]

இப்போது, ​​திறனைப் பயன்படுத்தி இரண்டாம் நிலைச் சுருளில் உள்ள மின்னோட்டத்தை (\(I_s\)) கணக்கிடுகிறோம்:
[ P_s = V_s × I_s ]
\[ 240 = 12 \times I_s \]

\(I_s\) -ஐக் கண்டறியவும்:
\[ I_s = \frac{240}{12} = 20 \, \text{A} \]

எனவே, இரண்டாம் நிலைச் சுருளில் பாயும் மின்னோட்டம் 20 A ஆகவும், அதில் உருவாகும் திறன் 240 W ஆகவும் உள்ளது.

பயிற்சிகள்
மேலே உள்ள கணக்குகளைத் தீர்ப்பதற்கான சில எடுத்துக்காட்டுகளைப் புரிந்துகொண்ட பிறகு, மின்தூண்டல் மற்றும் மின்மாற்றிகள் குறித்த உங்கள் புரிதலை ஆழப்படுத்திக்கொள்ள உதவும் சில பயிற்சிக் கணக்குகள் இங்கே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

1. 10 H மின்தூண்டல் கொண்ட ஒரு மின்தூண்டிக்கு, 3 வினாடிகளில் 4 A-இலிருந்து 10 A-ஆக மாறும் மின்னோட்டம் அளிக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக ஏற்படும் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தத்தைக் கணக்கிடுக!

2. ஒரு ஸ்டெப்-அப் மின்மாற்றியின் முதன்மைச் சுருளில் 200 சுற்றுகளும், துணைச் சுருளில் 1000 சுற்றுகளும் உள்ளன. உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் 120 V எனில், துணைச் சுருளில் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் என்ன?

3. ஒரு மின்மாற்றியின் முதன்மைச் சுருளில் 400 சுற்றுகளும், துணைச் சுருளில் 100 சுற்றுகளும் உள்ளன. துணைச் சுருளின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்தம் 15 V எனில், முதன்மைச் சுருளின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்தம் என்ன?

4. ஒரு இலட்சிய மின்மாற்றியின் முதன்மைச் சுருளில் 240 V உள்ளீட்டு மின்னழுத்தமும் 3 A மின்னோட்டமும், துணைச் சுருளில் 60 V வெளியீட்டு மின்னழுத்தமும் உள்ளன. துணைச் சுருளில் பாயும் மின்னோட்டத்தையும், துணைச் சுருளில் உருவாகும் திறனையும் கணக்கிடுங்கள்.

இந்தப் பயிற்சிகளை முடிப்பதன் மூலம், மின்தூண்டல் மற்றும் மின்மாற்றிகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதையும், பல்வேறு நடைமுறைச் சூழ்நிலைகளில் அவற்றின் பயன்பாடுகளையும் பற்றிய ஆழமான புரிதலைப் பெறுவீர்கள். இந்த அறிவு, கல்வித்துறையில் மட்டுமல்லாமல், அன்றாட வாழ்வின் பல்வேறு தொழில்நுட்ப அம்சங்களிலும், மின் பொறியியல் துறையின் தொழில்முறைப் பணிகளிலும் மிகவும் இன்றியமையாதது.