એસી પાવર સપ્લાય અને પાવર લોસ

સર્કિટની શક્તિ કે જેમાં માત્ર સક્રિય પ્રતિકાર હોય છે તેને સક્રિય શક્તિ P કહેવામાં આવે છે. તે નીચેનામાંથી એક સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને સામાન્ય રીતે ગણવામાં આવે છે:

સક્રિય શક્તિ વર્તમાન ઊર્જાના અફર (ઉલટાવી શકાય તેવા) વપરાશને દર્શાવે છે.

સાંકળોમાં વૈકલ્પિક પ્રવાહ DC સર્કિટ્સ કરતાં પુનઃપ્રાપ્ત ન કરી શકાય તેવા ઉર્જા નુકશાનનું કારણ બને તેવા ઘણા વધુ કારણો છે. આ કારણો નીચે મુજબ છે.

1. કરંટ દ્વારા વાયરને ગરમ કરવું... ડાયરેક્ટ કરંટ માટે, હીટિંગ એ લગભગ ઉર્જા નુકશાનનું એકમાત્ર સ્વરૂપ છે. અને વૈકલ્પિક પ્રવાહ માટે, જેનું મૂલ્ય પ્રત્યક્ષ પ્રવાહ સાથે સમાન છે, સપાટીની અસરને કારણે વાયરના પ્રતિકારમાં વધારો થવાને કારણે વાયરને ગરમ કરવા માટે ઊર્જાનું નુકસાન વધારે છે. ઉચ્ચ વર્તમાન આવર્તન, વધુ તે અસર કરે છે સપાટી અસર અને વાયરને ગરમ કરવા માટે વધુ નુકસાન.

2. એડી કરંટ બનાવવા માટે નુકસાન, અન્યથા ફોકોલ્ટ કરંટ કહેવાય છે... આ પ્રવાહો વૈકલ્પિક પ્રવાહ દ્વારા પેદા થતા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં તમામ ધાતુના શરીરમાં પ્રેરિત થાય છે. ક્રિયામાંથી એડી કરંટ મેટલ બોડી ગરમ થાય છે.સ્ટીલ કોરોમાં ખાસ કરીને નોંધપાત્ર એડી વર્તમાન નુકસાન જોઇ શકાય છે. એડી કરંટ બનાવવા માટે ઉર્જાનું નુકસાન વધતી આવર્તન સાથે વધે છે.

એડી પ્રવાહો — વિશાળ કોરમાં, b — લેમેલર કોરમાં

3. ચુંબકીય હિસ્ટેરેસિસનું નુકશાન... વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, ફેરોમેગ્નેટિક કોરોનું પુનઃચુંબકીયકરણ થાય છે. આ કિસ્સામાં, મુખ્ય કણોનું પરસ્પર ઘર્ષણ થાય છે, જેના પરિણામે કોર ગરમ થાય છે. આવર્તન થી નુકસાન વધે છે ચુંબકીય હિસ્ટેરેસિસ વધી રહી છે.

4. ઘન અથવા પ્રવાહી ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં નુકસાન... આવા ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં, વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું કારણ બને છે પરમાણુઓનું ધ્રુવીકરણ, એટલે કે, ચાર્જ પરમાણુઓની વિરુદ્ધ બાજુઓ પર દેખાય છે, મૂલ્યમાં સમાન છે પરંતુ ચિહ્નમાં અલગ છે. ધ્રુવીકૃત અણુઓ ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ ફરે છે અને પરસ્પર ઘર્ષણનો અનુભવ કરે છે. તેના કારણે, ડાઇલેક્ટ્રિક ગરમ થાય છે. જેમ જેમ આવર્તન વધે છે તેમ તેમ તેનું નુકસાન વધે છે.

5. ઇન્સ્યુલેશન લીકેજ નુકશાન... વપરાયેલ ઇન્સ્યુલેટીંગ પદાર્થો આદર્શ ડાઇલેક્ટ્રિક નથી અને તેમાં લીકેજ લીક જોવા મળે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર, જો કે ખૂબ વધારે છે, તે અનંતની સમાન નથી. આ પ્રકારનું નુકસાન ડાયરેક્ટ કરંટમાં પણ હોય છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર, વાયરની આસપાસની હવામાં ચાર્જ વહી જવાનું પણ શક્ય છે.

6. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના કિરણોત્સર્ગને કારણે નુકસાન… કોઈપણ એસી કેબલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો બહાર કાઢે છે, અને જેમ જેમ આવર્તન વધે છે તેમ, ઉત્સર્જિત તરંગોની ઊર્જા ઝડપથી વધે છે (આવર્તનના વર્ગના પ્રમાણમાં).ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ઉલટાવી શકાય તેવું વાહકને છોડી દે છે, અને તેથી તરંગોના ઉત્સર્જન માટે ઊર્જાનો વપરાશ કેટલાક સક્રિય પ્રતિકારમાં નુકસાનની સમકક્ષ છે. રેડિયો ટ્રાન્સમીટર એન્ટેનામાં, આ પ્રકારનું નુકસાન ઉપયોગી ઊર્જા નુકશાન છે.

7. અન્ય સર્કિટમાં પાવર ટ્રાન્સમિશન માટે નુકસાન... પરિણામે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટના અમુક AC પાવર નજીકના એક સર્કિટમાંથી બીજા સર્કિટમાં ટ્રાન્સફર થાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, જેમ કે ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં, આ ઊર્જા ટ્રાન્સફર ફાયદાકારક છે.

એસી સર્કિટનો સક્રિય પ્રતિકાર તમામ સૂચિબદ્ધ પ્રકારના બિન-પુનઃપ્રાપ્ત ઊર્જા નુકસાનને ધ્યાનમાં લે છે... શ્રેણી સર્કિટ માટે, તમે સક્રિય પ્રતિકારને સક્રિય શક્તિના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકો છો, તમામ નુકસાનની મજબૂતાઈના વર્ગમાં અત્યારે:

આમ, આપેલ વર્તમાન માટે, સર્કિટનો સક્રિય પ્રતિકાર વધારે છે, સક્રિય શક્તિ વધારે છે, એટલે કે, કુલ ઉર્જાનું નુકસાન વધારે છે.

ઇન્ડક્ટિવ રેઝિસ્ટન્સ સાથેના સર્કિટ સેક્શનમાં પાવરને રિએક્ટિવ પાવર કહેવામાં આવે છે પ્ર... તે રિએક્ટિવ એનર્જીનું લક્ષણ દર્શાવે છે, એટલે કે, એવી ઊર્જા કે જેનો અપ્રાપ્તિપૂર્વક ઉપયોગ થતો નથી, પરંતુ માત્ર અસ્થાયી રૂપે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સંગ્રહિત થાય છે. તેને સક્રિય શક્તિથી અલગ પાડવા માટે, પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ વોટ્સમાં નહીં, પરંતુ પ્રતિક્રિયાશીલ વોલ્ટ-એમ્પીયર (var અથવા var) માં માપવામાં આવે છે... આ સંદર્ભમાં, તેને અગાઉ નિર્જળ કહેવામાં આવતું હતું.

પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ ફોર્મ્યુલામાંથી એક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં UL એ પ્રેરક પ્રતિકાર xL સાથે વિભાગમાં વોલ્ટેજ છે; હું આ વિભાગમાં વર્તમાન છું.

સક્રિય અને પ્રેરક પ્રતિકાર સાથે શ્રેણીબદ્ધ સર્કિટ માટે, કુલ પાવર S નો ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો છે... તે કુલ સર્કિટ વોલ્ટેજ U અને વર્તમાન I ના ગુણાંક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તેને વોલ્ટ-એમ્પીયર (VA અથવા VA) માં વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

સક્રિય પ્રતિકાર સાથેના વિભાગમાં શક્તિની ગણતરી ઉપરોક્ત સૂત્રોમાંથી એક અથવા સૂત્ર દ્વારા કરવામાં આવે છે:

જ્યાં φ એ વોલ્ટેજ U અને વર્તમાન I વચ્ચેનો તબક્કો કોણ છે.

cosφ નો ગુણાંક એ પાવર ફેક્ટર છે… તેને ઘણીવાર કહેવામાં આવે છે "કોસાઇન ફી"… પાવર ફેક્ટર દર્શાવે છે કે કુલ પાવરમાંથી કેટલી સક્રિય શક્તિ છે:

સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રતિકાર વચ્ચેના ગુણોત્તરના આધારે, cosφનું મૂલ્ય શૂન્યથી એકતામાં બદલાઈ શકે છે. જો સર્કિટમાં માત્ર એક જ હોય પ્રતિક્રિયાશીલતા, પછી φ = 90 °, cosφ = 0, P = 0 અને સર્કિટમાં પાવર સંપૂર્ણપણે પ્રતિક્રિયાશીલ છે. જો ત્યાં માત્ર સક્રિય પ્રતિકાર હોય, તો પછી φ = 0, cosφ = 1 અને P = S, એટલે કે, સર્કિટની તમામ શક્તિ સંપૂર્ણપણે સક્રિય છે.

cosφ જેટલો ઓછો, દેખીતી શક્તિનો સક્રિય પાવર શેર જેટલો નાનો અને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ જેટલી વધારે. પરંતુ વર્તમાનનું કાર્ય, એટલે કે, તેની ઊર્જાનું અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં સંક્રમણ, માત્ર સક્રિય શક્તિ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. અને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ જનરેટર અને સર્કિટના પ્રતિક્રિયાશીલ ભાગ વચ્ચે વધઘટ થતી ઊર્જાને દર્શાવે છે.

વિદ્યુત ગ્રીડ માટે, તે નકામું અને હાનિકારક પણ છે. એ નોંધવું જોઇએ કે રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ જરૂરી છે અને સંખ્યાબંધ કેસોમાં ઉપયોગી છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેડિયો એન્જિનિયરિંગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા અને ઇલેક્ટ્રિકલ ઓસિલેશન્સ પેદા કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઓસીલેટીંગ સર્કિટ્સમાં, આ ઓસિલેશનની મજબૂતાઈ લગભગ સંપૂર્ણ રીતે પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે.
વેક્ટર ડાયાગ્રામ બતાવે છે કે કેવી રીતે બદલાતા cosφ રીસીવર વર્તમાન I ને તેની શક્તિ યથાવત સાથે બદલે છે.

સતત શક્તિ અને વિવિધ શક્તિ પરિબળો પર રીસીવર પ્રવાહોનું વેક્ટર ડાયાગ્રામ

જોઈ શકાય છે તેમ, પાવર ફેક્ટર cosφ એ વૈકલ્પિક EMF જનરેટર દ્વારા વિકસિત કુલ પાવરના ઉપયોગની ડિગ્રીનું એક મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે... તે હકીકત પર ખાસ ધ્યાન આપવું જરૂરી છે કે cosφ <1 પર જનરેટર બનાવવું આવશ્યક છે. એક વોલ્ટેજ અને વર્તમાન જેનું ઉત્પાદન સક્રિય શક્તિ કરતા વધારે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો વિદ્યુત નેટવર્કમાં સક્રિય શક્તિ 1000 kW અને cosφ = 0.8 છે, તો દેખીતી શક્તિ સમાન હશે:

ધારો કે આ કિસ્સામાં વાસ્તવિક શક્તિ 100 kV ના વોલ્ટેજ અને 10 A ના વર્તમાન પર મેળવવામાં આવે છે. જો કે, જનરેટરે દેખીતી શક્તિ માટે 125 kV નો વોલ્ટેજ જનરેટ કરવો આવશ્યક છે.

તે સ્પષ્ટ છે કે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ માટે જનરેટરનો ઉપયોગ નુકસાનકારક છે અને વધુમાં, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર, વધેલા લિકેજ અથવા નુકસાનની ઘટનાને ટાળવા માટે વાયરના ઇન્સ્યુલેશનમાં સુધારો કરવો જરૂરી રહેશે. આનાથી વીજળી ગ્રીડના ભાવમાં વધારો થશે.

પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિની હાજરીને કારણે જનરેટર વોલ્ટેજ વધારવાની જરૂરિયાત સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રતિકાર સાથે શ્રેણી સર્કિટની લાક્ષણિકતા છે. જો સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ શાખાઓ સાથે સમાંતર સર્કિટ હોય, તો જનરેટરે એક સક્રિય પ્રતિકાર સાથે જરૂરી કરતાં વધુ વર્તમાન બનાવવું જોઈએ. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જનરેટર વધારાના પ્રતિક્રિયાશીલ વર્તમાન સાથે લોડ થયેલ છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઉપરોક્ત મૂલ્યો માટે P = 1000 kW, cosφ = 0.8 અને S = 1250 kVA, જ્યારે સમાંતર રીતે જોડાયેલ હોય, ત્યારે જનરેટરે 100 kV ના વોલ્ટેજ પર 10 A નહીં, પરંતુ 12.5 Aનો પ્રવાહ આપવો જોઈએ. .આ કિસ્સામાં, ફક્ત જનરેટરને મોટા પ્રવાહ માટે જ ડિઝાઇન કરવું આવશ્યક નથી, પરંતુ ઇલેક્ટ્રિક લાઇનના વાયર કે જેના દ્વારા આ પ્રવાહ પ્રસારિત કરવામાં આવશે તે વધુ જાડાઈ સાથે લેવા પડશે, જે લાઇન દીઠ ખર્ચમાં પણ વધારો કરશે. જો લાઇનમાં અને જનરેટરના વિન્ડિંગ્સ પર 10 A ના પ્રવાહ માટે રચાયેલ વાયર છે, તો તે સ્પષ્ટ છે કે 12.5 A નો પ્રવાહ આ વાયરોમાં ગરમીનું કારણ બનશે.

આમ, જોકે વધારાની પ્રતિક્રિયાશીલ વર્તમાન જનરેટરમાંથી પ્રતિક્રિયાશીલ ઊર્જાને પ્રતિક્રિયાશીલ લોડમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે અને તેનાથી વિપરીત, પરંતુ વાયરના સક્રિય પ્રતિકારને કારણે બિનજરૂરી ઉર્જાનું નુકસાન થાય છે.

હાલના વિદ્યુત નેટવર્ક્સમાં, પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રતિકાર સાથેના વિભાગોને શ્રેણીમાં અને સક્રિય પ્રતિકાર સાથેના વિભાગો સાથે સમાંતર બંને રીતે જોડી શકાય છે. તેથી, જનરેટર્સે ઉપયોગી સક્રિય શક્તિ, પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ ઉપરાંત, બનાવવા માટે વધેલા વોલ્ટેજ અને વધેલા વર્તમાનનો વિકાસ કરવો જોઈએ.

જે કહેવામાં આવ્યું છે તેના પરથી તે સ્પષ્ટ થાય છે કે તે વીજળીકરણ માટે કેટલું મહત્વપૂર્ણ છે cosφ મૂલ્યમાં વધારો… તેનો ઘટાડો વિદ્યુત નેટવર્કમાં પ્રતિક્રિયાશીલ લોડ્સના સમાવેશને કારણે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઇલેક્ટ્રીક મોટર્સ અથવા ટ્રાન્સફોર્મર્સ કે જે નિષ્ક્રિય હોય અથવા સંપૂર્ણ લોડ ન હોય તે નોંધપાત્ર પ્રતિક્રિયાશીલ લોડ બનાવે છે કારણ કે તેઓ પ્રમાણમાં ઊંચી વિન્ડિંગ ઇન્ડક્ટન્સ ધરાવે છે. cosφ વધારવા માટે, મોટર અને ટ્રાન્સફોર્મર્સ સંપૂર્ણ લોડ પર કાર્ય કરે તે મહત્વનું છે. તે અસ્તિત્વ ધરાવે છે cosφ વધારવાની ઘણી રીતો.

નિષ્કર્ષમાં, અમે નોંધીએ છીએ કે ત્રણેય દળો નીચેના સંબંધ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે:

એટલે કે, દેખીતી શક્તિ એ સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિનો અંકગણિત સરવાળો નથી.એવું કહેવાનો રિવાજ છે કે પાવર S એ P અને Q શક્તિઓનો ભૌમિતિક સરવાળો છે.

આ પણ જુઓ: ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં પ્રતિક્રિયા