વાયર પર ઊર્જાનું પ્રસારણ

ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાં ઓછામાં ઓછા ત્રણ તત્વો હોય છે: જનરેટર, જે વિદ્યુત ઊર્જાનો સ્ત્રોત છે, ઊર્જા પ્રાપ્તકર્તા અને જનરેટર અને રીસીવરને જોડતા વાયરો.

પાવર પ્લાન્ટ ઘણી વાર જ્યાં વીજળીનો વપરાશ થાય છે ત્યાંથી દૂર સ્થિત હોય છે. ઓવરહેડ પાવર લાઇન પાવર પ્લાન્ટ અને ઉર્જા વપરાશની જગ્યા વચ્ચે દસ અને સેંકડો કિલોમીટર સુધી લંબાય છે. પાવર લાઇનના વાહક ધ્રુવો પર ડાઇલેક્ટ્રિકથી બનેલા ઇન્સ્યુલેટર સાથે નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે, મોટેભાગે પોર્સેલેઇન.

વિદ્યુત ગ્રીડ બનાવતી ઓવરહેડ લાઇનની મદદથી, રહેણાંક અને ઔદ્યોગિક ઇમારતોને વીજળી પૂરી પાડવામાં આવે છે જ્યાં ઉર્જા ગ્રાહકો સ્થિત છે. ઇમારતોની અંદર, ઇલેક્ટ્રિકલ વાયરિંગ ઇન્સ્યુલેટેડ કોપર વાયર અને કેબલથી બનેલું હોય છે અને તેને ઇન્ડોર વાયરિંગ કહેવામાં આવે છે.

જ્યારે વીજ વાયર દ્વારા પ્રસારિત થાય છે, ત્યારે વાયરના વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રતિકારને લગતી સંખ્યાબંધ અનિચ્છનીય ઘટનાઓ જોવા મળે છે. આ ઘટનાઓનો સમાવેશ થાય છે વોલ્ટેજ નુકશાન, લાઇન પાવર લોસ, હીટિંગ વાયર.

લાઇન વોલ્ટેજની ખોટ

જ્યારે વર્તમાન વહે છે, ત્યારે સમગ્ર રેખા પ્રતિકારમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ બનાવવામાં આવે છે. રેખા પ્રતિકાર Rl ની ગણતરી કરી શકાય છે જો રેખા l ની લંબાઈ (મીટરમાં), વાહક S નો ક્રોસ-સેક્શન (ચોરસ મિલીમીટરમાં) અને વાયર સામગ્રી ρ નો પ્રતિકાર જાણીતો હોય:

Rl = ρ (2l / S)

(સૂત્રમાં નંબર 2 છે કારણ કે બંને વાયર ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ).

જો પ્રવાહ l રેખામાંથી વહે છે, તો ઓહ્મના નિયમ અનુસાર ΔUl રેખામાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ સમાન છે: ΔUl = IRl.

લાઇનમાંનો કેટલોક વોલ્ટેજ ખોવાઈ ગયો હોવાથી, પછી લાઇનના અંતમાં (રિસીવર પર) તે હંમેશા લાઇનની શરૂઆતમાં (જનરેટર ટર્મિનલ્સ પર નહીં) કરતાં ઓછું હશે. લાઇન વોલ્ટેજ ડ્રોપને કારણે રીસીવર વોલ્ટેજમાં ઘટાડો રીસીવરને સામાન્ય રીતે કામ કરતા અટકાવી શકે છે.

ધારો કે, ઉદાહરણ તરીકે, તે અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવા સામાન્ય રીતે 220 V પર બળે છે અને તે 220 V પ્રદાન કરતા જનરેટર સાથે જોડાયેલ છે. ધારો કે રેખાની લંબાઈ l = 92 m, એક વાયર ક્રોસ-સેક્શન S = 4 mm2 અને પ્રતિકારક ρ = 0 છે. , 0175.

રેખા પ્રતિકાર: Rl = ρ (2l / S) = 0.0175 (2 x 92) / 4 = 0.8 ohms.

જો વર્તમાન લેમ્પ Az = 10 Aમાંથી પસાર થાય છે, તો લાઇનમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ હશે: ΔUl = IRl = 10 x 0.8 = 8 V... તેથી, લેમ્પ્સમાં વોલ્ટેજ જનરેટર કરતા 2.4 V ઓછો હશે. વોલ્ટેજ : ઉલેમ્પ્સ = 220 — 8 = 212 V. લેમ્પ્સ મુઠ્ઠીભર અપૂરતી રીતે પ્રગટાવવામાં આવશે. રીસીવરમાંથી વહેતા પ્રવાહમાં ફેરફારથી સમગ્ર લાઇનમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપમાં ફેરફાર થાય છે, પરિણામે રીસીવરોમાં વોલ્ટેજમાં ફેરફાર થાય છે.

આ ઉદાહરણમાં એક દીવાને બંધ થવા દો અને લાઇનમાંનો પ્રવાહ ઘટીને 5 A થશે. આ કિસ્સામાં, લાઇનમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ ઘટશે: ΔUl = IRl = 5 x 0.8 = 4 V.

સ્વીચ-ઓન લેમ્પ પર, વોલ્ટેજ વધશે, જે તેની તેજસ્વીતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરશે. ઉદાહરણ બતાવે છે કે વ્યક્તિગત રીસીવરને ચાલુ અથવા બંધ કરવાથી લાઇનમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપમાં ફેરફારને કારણે અન્ય રીસીવરોના વોલ્ટેજમાં ફેરફાર થાય છે. આ ઘટનાઓ વોલ્ટેજની વધઘટને સમજાવે છે જે ઘણીવાર વિદ્યુત નેટવર્ક્સમાં જોવા મળે છે.

નેટવર્ક વોલ્ટેજ મૂલ્ય પર રેખા પ્રતિકારની અસર સંબંધિત વોલ્ટેજ નુકશાન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સામાન્ય વોલ્ટેજ સાથે લીટીમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપનો ગુણોત્તર, ટકાવારી સંબંધિત વોલ્ટેજ નુકશાન (ΔU% દ્વારા સૂચિત) તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, તેને કહેવામાં આવે છે:

ΔU% = (ΔUl /U)x100%

હાલના ધોરણો અનુસાર, લાઇનના વાહકની રચના કરવી આવશ્યક છે જેથી વોલ્ટેજનું નુકસાન 5% કરતા વધુ ન હોય, અને લાઇટિંગ લોડ હેઠળ 2 - 3% કરતા વધુ ન હોય.

ઊર્જા ગુમાવવી

જનરેટર દ્વારા ઉત્પન્ન થતી કેટલીક વિદ્યુત ઉર્જા ગરમીમાં જાય છે અને ચૂનામાં વેડફાઈ જાય છે, જેના કારણે વહન દ્વારા ગરમી થાય છે. પરિણામે, રીસીવર દ્વારા પ્રાપ્ત ઊર્જા હંમેશા જનરેટર દ્વારા આપવામાં આવતી ઊર્જા કરતાં ઓછી હોય છે. તેવી જ રીતે, રીસીવરમાં વપરાયેલી શક્તિ હંમેશા જનરેટર દ્વારા વિકસિત શક્તિ કરતા ઓછી હોય છે.

લાઇનમાં પાવર લોસની ગણતરી લાઇનની વર્તમાન તાકાત અને પ્રતિકાર જાણીને કરી શકાય છે: Plosses = Az2Rl

પાવર ટ્રાન્સમિશનની કાર્યક્ષમતા દર્શાવવા માટે, લાઇન કાર્યક્ષમતાને વ્યાખ્યાયિત કરો, જે જનરેટર દ્વારા વિકસિત શક્તિ અને પ્રાપ્તકર્તા દ્વારા પ્રાપ્ત શક્તિના ગુણોત્તર તરીકે સમજવામાં આવે છે.

જનરેટર દ્વારા વિકસિત શક્તિ લાઇનમાં પાવર લોસની માત્રા દ્વારા રીસીવરની શક્તિ કરતા વધારે હોવાથી, કાર્યક્ષમતા (ગ્રીક અક્ષર η દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે) ની ગણતરી આ રીતે કરવામાં આવે છે: η = Puseful / (Puseful + Plosses)

જ્યાં, Ppolzn એ રીસીવરમાં વપરાતી શક્તિ છે, Ploss એ લાઈનોમાં પાવર લોસ છે.

વર્તમાન તાકાત Az = 10 લાઇનમાં પાવર લોસ (Rl = 0.8 ohms) સાથે અગાઉ ચર્ચા કરેલ ઉદાહરણમાંથી:

નુકશાન = Az2Rl = 102NS0, 8 = 80 W.

ઉપયોગી શક્તિ P ઉપયોગી = Ulamps x I = 212x 10 = 2120 W.

કાર્યક્ષમતા η = 2120 / (2120 + 80) = 0.96 (અથવા 96%), એટલે કે. રીસીવરો જનરેટર દ્વારા ઉત્પાદિત પાવરનો માત્ર 96% પ્રાપ્ત કરે છે.

વાયર સાથે ગરમી

વિદ્યુત પ્રવાહ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને કારણે વાયર અને કેબલનું ગરમ ​​થવું એ હાનિકારક ઘટના છે. એલિવેટેડ તાપમાન પર લાંબા સમય સુધી કામગીરી સાથે, વાયર અને કેબલનું ઇન્સ્યુલેશન વયના, બરડ બની જાય છે અને તૂટી જાય છે. ઇન્સ્યુલેશનનો વિનાશ અસ્વીકાર્ય છે, કારણ કે આ વાયરના એકદમ ભાગોના એકબીજા સાથે અને કહેવાતા શોર્ટ સર્કિટના સંપર્કની શક્યતા બનાવે છે.

ખુલ્લા વાયરને સ્પર્શવાથી ઇલેક્ટ્રિક શોક લાગી શકે છે. છેલ્લે, વાયરની વધુ પડતી ગરમી તેના ઇન્સ્યુલેશનને સળગાવી શકે છે અને આગનું કારણ બની શકે છે.

હીટિંગ અનુમતિપાત્ર મૂલ્ય કરતાં વધી ન જાય તેની ખાતરી કરવા માટે, તમારે વાયરનો સાચો ક્રોસ-સેક્શન પસંદ કરવો આવશ્યક છે. જેટલો મોટો પ્રવાહ, વાયરમાં ક્રોસ-સેક્શન જેટલું વધારે હોવું જોઈએ, કારણ કે જેમ જેમ ક્રોસ-સેક્શન વધે છે તેમ તેમ પ્રતિકાર ઘટે છે અને તે મુજબ, ઉત્પન્ન થતી ગરમીનું પ્રમાણ ઘટે છે.

હીટિંગ વાયરના ક્રોસ-સેક્શનની પસંદગી કોષ્ટકો અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે જે દર્શાવે છે કે અસ્વીકાર્ય ઓવરહિટીંગ.va કર્યા વિના વાયરમાંથી કેટલો પ્રવાહ પસાર થઈ શકે છે. કેટલીકવાર તેઓ અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતા સૂચવે છે, એટલે કે, વાયરના ક્રોસ સેક્શનના ચોરસ મિલીમીટર દીઠ વર્તમાનની માત્રા.

વર્તમાન ઘનતા Ј એ વાહકના ક્રોસ-સેક્શન (ચોરસ મિલીમીટરમાં) દ્વારા વિભાજિત વર્તમાનની મજબૂતાઈ (એમ્પીયરમાં) સમાન છે: Ј = I/S а/mm2

અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતાને જાણીને - વધુમાં, તમે જરૂરી વાહક વિભાગ શોધી શકો છો: S = I /Јadop

આંતરિક વાયરિંગ માટે, અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતા સરેરાશ 6A/mm2 છે.

એક ઉદાહરણ. વાયરના ક્રોસ-સેક્શનને નિર્ધારિત કરવું જરૂરી છે, જો તે જાણીતું હોય કે તેમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ I = 15A, અને અનુમતિપાત્ર વર્તમાન ઘનતા Јadop — 6Аmm2 સમાન હોવો જોઈએ.

નિર્ણય. આવશ્યક વાયર ક્રોસ-સેક્શન S = I /Јadop = 15/6 = 2.5 mm2