ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં પ્રતિક્રિયા

ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં પ્રખ્યાત ઓહ્મનો કાયદો સમજાવે છે કે જો સર્કિટના વિભાગના છેડા પર સંભવિત તફાવત લાગુ કરવામાં આવે છે, તો તેની ક્રિયા હેઠળ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વહેશે, જેની મજબૂતાઈ માધ્યમના પ્રતિકાર પર આધારિત છે.

AC વોલ્ટેજ સ્ત્રોતો તેમની સાથે જોડાયેલા સર્કિટમાં પ્રવાહ બનાવે છે, જે સ્ત્રોતના સાઈન તરંગના આકારને અનુસરી શકે છે અથવા તેમાંથી કોણ દ્વારા આગળ અથવા પાછળ ખસેડવામાં આવી શકે છે.

જો ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટ વર્તમાન પ્રવાહની દિશા બદલી શકતું નથી અને તેનો તબક્કો વેક્ટર સંપૂર્ણપણે લાગુ વોલ્ટેજ સાથે એકરુપ છે, તો આવા વિભાગમાં સંપૂર્ણ સક્રિય પ્રતિકાર હોય છે. જ્યારે વેક્ટરના પરિભ્રમણમાં તફાવત હોય છે, ત્યારે તેઓ પ્રતિકારની પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રકૃતિની વાત કરે છે.

વિવિધ વિદ્યુત તત્વોમાં તેમના દ્વારા વહેતા પ્રવાહને વિચલિત કરવાની અને તેની તીવ્રતા બદલવાની વિવિધ ક્ષમતા હોય છે.

કોઇલની પ્રતિક્રિયા

સ્થિર AC વોલ્ટેજ સ્ત્રોત અને લાંબા અવાહક વાયરનો ટુકડો લો. પ્રથમ, અમે જનરેટરને આખા સીધા વાયર સાથે જોડીએ છીએ, અને પછી તેની સાથે, પરંતુ આસપાસ રિંગ્સમાં ઘા કરીએ છીએ. ચુંબકીય સર્કિટ, જેનો ઉપયોગ ચુંબકીય પ્રવાહના માર્ગને સુધારવા માટે થાય છે.

બંને કિસ્સાઓમાં વર્તમાનને ચોક્કસ રીતે માપવાથી, તે જોઈ શકાય છે કે બીજા પ્રયોગમાં, તેના મૂલ્યમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો અને ચોક્કસ ખૂણા પર તબક્કામાં વિરામ જોવા મળશે.

આ લેન્ઝના કાયદાની ક્રિયા હેઠળ પ્રગટ થયેલા ઇન્ડક્શનના વિરોધી દળોના દેખાવને કારણે છે.

આકૃતિમાં, પ્રાથમિક પ્રવાહનો માર્ગ લાલ તીરો દ્વારા બતાવવામાં આવ્યો છે, અને તેના દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર વાદળી રંગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. તેની હિલચાલની દિશા જમણા હાથના નિયમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. તે કોઇલની અંદરના તમામ અડીને આવેલા વળાંકોને પણ પાર કરે છે અને તેમાં એક પ્રવાહ પ્રેરિત કરે છે, જે લીલા તીરો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, જે લાગુ કરાયેલા પ્રાથમિક પ્રવાહના મૂલ્યને નબળો પાડે છે જ્યારે લાગુ કરેલ EMFને સંબંધિત તેની દિશા બદલી નાખે છે.

કોઇલ પર જેટલા વધુ વળાંક આવે છે, તેટલું વધુ પ્રેરક પ્રતિક્રિયા X. પ્રાથમિક પ્રવાહને ઘટાડે છે.

તેનું મૂલ્ય આવર્તન f, ઇન્ડક્ટન્સ L પર આધાર રાખે છે, જે સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે:

xL= 2πfL = ωL

ઇન્ડક્ટન્સ ફોર્સ પર કાબુ મેળવીને, કોઇલ વર્તમાન વોલ્ટેજને 90 ડિગ્રીથી પાછળ રાખે છે.

ટ્રાન્સફોર્મર પ્રતિકાર

આ ઉપકરણમાં સામાન્ય ચુંબકીય સર્કિટ પર બે અથવા વધુ કોઇલ છે. તેમાંથી એક બાહ્ય સ્ત્રોતમાંથી વીજળી મેળવે છે, અને તે પરિવર્તનના સિદ્ધાંત અનુસાર અન્યમાં પ્રસારિત થાય છે.

પાવર કોઇલમાંથી પસાર થતો પ્રાથમિક પ્રવાહ ચુંબકીય સર્કિટમાં અને તેની આસપાસ ચુંબકીય પ્રવાહને પ્રેરિત કરે છે, જે ગૌણ કોઇલના વળાંકને પાર કરે છે અને તેમાં ગૌણ પ્રવાહ બનાવે છે.

કારણ કે તે બનાવવા માટે યોગ્ય છે ટ્રાન્સફોર્મર ડિઝાઇન અશક્ય છે, પછી કેટલાક ચુંબકીય પ્રવાહ પર્યાવરણમાં વિખેરાઈ જશે અને નુકસાન કરશે.આને લિકેજ ફ્લક્સ કહેવામાં આવે છે અને લિકેજ રિએક્ટન્સની માત્રાને અસર કરે છે.

આમાં દરેક કોઇલના પ્રતિકારનો સક્રિય ઘટક ઉમેરવામાં આવે છે. પ્રાપ્ત થયેલ કુલ મૂલ્યને ટ્રાન્સફોર્મર અથવા તેના વિદ્યુત અવબાધ કહેવામાં આવે છે જટિલ પ્રતિકાર Z, તમામ વિન્ડિંગ્સમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ બનાવે છે.

ટ્રાન્સફોર્મરની અંદરના જોડાણોની ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ માટે, વિન્ડિંગ્સનો સક્રિય પ્રતિકાર (સામાન્ય રીતે તાંબાના બનેલા) સૂચકાંકો "R1" અને "R2" દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, અને "X1" અને "X2" દ્વારા પ્રેરક.

દરેક કોઇલમાં અવરોધ છે:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

આ અભિવ્યક્તિમાં, સબસ્ક્રિપ્ટ «j» જટિલ પ્લેનની ઊભી અક્ષ પર સ્થિત એક કાલ્પનિક એકમ સૂચવે છે.

જ્યારે ટ્રાન્સફોર્મર્સ સમાંતર કામગીરીમાં જોડાયેલા હોય ત્યારે પ્રેરક પ્રતિકાર અને પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ ઘટકની ઘટનાની દ્રષ્ટિએ સૌથી નિર્ણાયક શાસન બનાવવામાં આવે છે.

કેપેસિટર પ્રતિકાર

માળખાકીય રીતે, તેમાં બે અથવા વધુ વાહક પ્લેટોનો સમાવેશ થાય છે જે ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો સાથે સામગ્રીના સ્તર દ્વારા અલગ પડે છે. આ વિભાજનને કારણે, સીધો પ્રવાહ કેપેસિટરમાંથી પસાર થઈ શકતો નથી, પરંતુ વૈકલ્પિક પ્રવાહ પસાર થઈ શકે છે, પરંતુ તેના મૂળ મૂલ્યથી વિચલન સાથે.

તેના પરિવર્તનને પ્રતિક્રિયાશીલ - કેપેસિટીવ પ્રતિકારની ક્રિયાના સિદ્ધાંત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.

લાગુ વૈકલ્પિક વોલ્ટેજની ક્રિયા હેઠળ, સાઇનસૉઇડલ સ્વરૂપમાં બદલાતા, પ્લેટો પર કૂદકો આવે છે, વિપરીત સંકેતો સાથે વિદ્યુત ઊર્જાના ચાર્જનું સંચય. તેમની કુલ સંખ્યા ઉપકરણના કદ દ્વારા મર્યાદિત છે અને ક્ષમતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તે જેટલું મોટું છે, તે ચાર્જ થવામાં વધુ સમય લે છે.

ઓસિલેશનના આગામી અર્ધ-ચક્ર દરમિયાન, સમગ્ર કેપેસિટર પ્લેટોમાં વોલ્ટેજની ધ્રુવીયતા ઉલટાવી દેવામાં આવે છે.તેના પ્રભાવ હેઠળ, સંભવિતતામાં ફેરફાર થાય છે, પ્લેટો પર રચાયેલા ચાર્જનું રિચાર્જ થાય છે. આ રીતે, પ્રાથમિક પ્રવાહનો પ્રવાહ બનાવવામાં આવે છે અને તેના પસાર થવાનો વિરોધ સર્જાય છે કારણ કે તે તીવ્રતામાં ઘટે છે અને કોણ સાથે આગળ વધે છે.

ઇલેક્ટ્રિશિયનને આ વિશે મજાક છે. ગ્રાફ પરનો સીધો પ્રવાહ એક સીધી રેખા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, અને જ્યારે તે વાયર સાથે પસાર થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, કેપેસિટર પ્લેટ સુધી પહોંચે છે, ડાઇલેક્ટ્રિક પર ટકી રહે છે, ડેડ એન્ડમાં જાય છે. આ અવરોધ તેને પસાર થતા અટકાવે છે.

sinusoidal હાર્મોનિક અવરોધોમાંથી પસાર થાય છે અને ચાર્જ, પેઇન્ટેડ પ્લેટો પર મુક્તપણે રોલિંગ કરે છે, પ્લેટો પર કેપ્ચર થયેલી ઊર્જાનો એક નાનો અંશ ગુમાવે છે.

આ મજાકનો એક છુપાયેલ અર્થ છે: જ્યારે પ્લેટો વચ્ચેની પ્લેટો પર સતત અથવા સુધારેલ પલ્સેટિંગ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમાંથી ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના સંચયને કારણે, સખત રીતે સતત સંભવિત તફાવત બનાવવામાં આવે છે, જે પાવર સપ્લાયમાં તમામ કૂદકાઓને સરળ બનાવે છે. સર્કિટ વધેલા કેપેસીટન્સ સાથે કેપેસિટરની આ મિલકતનો ઉપયોગ સતત વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઈઝરમાં થાય છે.

સામાન્ય રીતે, કેપેસિટીવ પ્રતિકાર Xc, અથવા તેના દ્વારા વૈકલ્પિક પ્રવાહ પસાર થવાનો વિરોધ, કેપેસિટરની ડિઝાઇન પર આધાર રાખે છે, જે કેપેસીટન્સ "C" નક્કી કરે છે, અને સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

પ્લેટોના રિચાર્જિંગને લીધે, કેપેસિટર દ્વારા પ્રવાહ 90 ડિગ્રી દ્વારા વોલ્ટેજ વધારે છે.

પાવર લાઇનની પ્રતિક્રિયાશીલતા

દરેક પાવર લાઇન વિદ્યુત ઉર્જા પ્રસારિત કરવા માટે રચાયેલ છે. સક્રિય r, પ્રતિક્રિયાત્મક (ઇન્ડક્ટિવ) x પ્રતિકાર અને વાહકતા g, પ્રતિ યુનિટ લંબાઈ, સામાન્ય રીતે એક કિલોમીટરના વિતરિત પરિમાણો સાથે તેને સમકક્ષ સર્કિટ વિભાગો તરીકે રજૂ કરવાનો રિવાજ છે.

જો આપણે કેપેસીટન્સ અને વાહકતાના પ્રભાવની અવગણના કરીએ, તો આપણે સમાંતર પરિમાણો સાથેની રેખા માટે સરળ સમકક્ષ સર્કિટનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.

ઓવરહેડ પાવર લાઇન

ખુલ્લા ખુલ્લા વાયરો પર વીજળીના પ્રસારણ માટે તેમની વચ્ચે અને જમીનથી નોંધપાત્ર અંતરની જરૂર પડે છે.

આ કિસ્સામાં, ત્રણ-તબક્કાના વાહકના એક કિલોમીટરના પ્રેરક પ્રતિકારને X0 અભિવ્યક્તિ દ્વારા રજૂ કરી શકાય છે. આધાર રાખે છે:

• એકબીજા asr વચ્ચે વાયરની અક્ષોનું સરેરાશ અંતર;

• તબક્કાના વાયરનો બાહ્ય વ્યાસ d;

• સામગ્રીની સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા µ;

• X0 રેખાનો બાહ્ય પ્રેરક પ્રતિકાર;

• X0 રેખાનો આંતરિક પ્રેરક પ્રતિકાર «.

સંદર્ભ માટે: નોન-ફેરસ ધાતુઓથી બનેલી ઓવરહેડ લાઇનના 1 કિમીનો પ્રેરક પ્રતિકાર લગભગ 0.33 ÷ 0.42 ઓહ્મ/કિમી છે.

કેબલ ટ્રાન્સમિશન લાઇન

ઉચ્ચ વોલ્ટેજ કેબલનો ઉપયોગ કરતી પાવર લાઇન ઓવરહેડ લાઇનથી માળખાકીય રીતે અલગ હોય છે. વાયરના તબક્કાઓ વચ્ચેનું તેનું અંતર નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે અને આંતરિક ઇન્સ્યુલેશન સ્તરની જાડાઈ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

આવા ત્રણ-વાયર કેબલને કેપેસિટર તરીકે રજૂ કરી શકાય છે જેમાં લાંબા અંતર પર વિસ્તરેલા વાયરના ત્રણ આવરણ હોય છે. જેમ જેમ તેની લંબાઈ વધે છે તેમ તેમ કેપેસીટીન્સ વધે છે, કેપેસીટીવ પ્રતિકાર ઘટે છે અને કેપેસીટીવ કરંટ જે કેબલ સાથે બંધ થાય છે તે વધે છે.

સિંગલ-ફેઝ ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટ મોટાભાગે કેપેસિટીવ કરંટના પ્રભાવ હેઠળ કેબલ લાઇનમાં થાય છે. 6 ÷ 35 kV નેટવર્ક્સમાં તેમના વળતર માટે, આર્ક સપ્રેશન રિએક્ટર (DGR) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે નેટવર્કના ગ્રાઉન્ડેડ ન્યુટ્રલ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. તેમના પરિમાણો સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓની અત્યાધુનિક પદ્ધતિઓ દ્વારા પસંદ કરવામાં આવે છે.

ખરાબ ટ્યુનિંગ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇનની અપૂર્ણતાને કારણે જૂના GDR હંમેશા અસરકારક રીતે કામ કરતા ન હતા. તેઓ સરેરાશ રેટેડ ફોલ્ટ પ્રવાહો માટે રચાયેલ છે, જે ઘણીવાર વાસ્તવિક મૂલ્યોથી અલગ હોય છે.

આજકાલ, જીડીઆરના નવા વિકાસ રજૂ કરવામાં આવ્યા છે, જે કટોકટીની પરિસ્થિતિઓને આપમેળે મોનિટર કરવામાં સક્ષમ છે, તેમના મુખ્ય પરિમાણોને ઝડપથી માપી શકે છે અને 2% ની ચોકસાઈ સાથે પૃથ્વીની ખામીના પ્રવાહોને વિશ્વસનીય રીતે ઓલવવા માટે એડજસ્ટ કરી શકે છે. આનો આભાર, જીડીઆર ઓપરેશનની કાર્યક્ષમતા તરત જ 50% વધે છે.

કેપેસિટર એકમોમાંથી પાવરના પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટકના વળતરનો સિદ્ધાંત

પાવર ગ્રીડ લાંબા અંતર પર ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વીજળી પ્રસારિત કરે છે. તેના મોટાભાગના વપરાશકર્તાઓ ઇન્ડક્ટિવ રેઝિસ્ટન્સ અને રેઝિસ્ટિવ એલિમેન્ટ્સ સાથે ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ છે. ગ્રાહકોને મોકલવામાં આવેલી કુલ શક્તિમાં ઉપયોગી કાર્ય કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સક્રિય ઘટક P અને પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટક Qનો સમાવેશ થાય છે, જે ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સના વિન્ડિંગ્સને ગરમ કરે છે.

પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓમાંથી ઉદ્ભવતા પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટક Q પાવરની ગુણવત્તા ઘટાડે છે. છેલ્લી સદીના એંસીના દાયકામાં તેની હાનિકારક અસરોને દૂર કરવા માટે, યુએસએસઆરની પાવર સિસ્ટમમાં કેપેસિટર બેંકોને કેપેસિટીવ રેઝિસ્ટન્સ સાથે જોડીને વળતર યોજનાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જેણે ઘટાડો કર્યો હતો. કોણનું કોસાઇન φ.

તેઓ સબસ્ટેશનો પર ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવ્યા હતા જે સીધી સમસ્યા ગ્રાહકોને ફીડ કરે છે. આ પાવર ગુણવત્તાનું સ્થાનિક નિયમન સુનિશ્ચિત કરે છે.

આ રીતે, સમાન સક્રિય શક્તિને પ્રસારિત કરતી વખતે પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટકને ઘટાડીને સાધન પરના ભારને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવાનું શક્ય છે.આ પદ્ધતિને માત્ર ઔદ્યોગિક સાહસોમાં જ નહીં, પણ રહેણાંક અને સાંપ્રદાયિક સેવાઓમાં પણ ઊર્જા બચાવવાની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિ માનવામાં આવે છે. તેનો સક્ષમ ઉપયોગ પાવર સિસ્ટમ્સની વિશ્વસનીયતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે.