વિદ્યુત ઊર્જાનું માપન

વિદ્યુત ઉત્પાદન, તેના હેતુને અનુરૂપ, ઉપયોગી કાર્ય કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સક્રિય ઊર્જાનો ઉપયોગ (જનરેટ) કરે છે. સતત વોલ્ટેજ, વર્તમાન અને પાવર પરિબળ પર, વપરાશ (જનરેટ) ઊર્જાની માત્રા Wp = UItcosφ = Pt ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

જ્યાં P = UIcosφ — ઉત્પાદનની સક્રિય શક્તિ; t એ કામનો સમયગાળો છે.

ઊર્જાનું SI એકમ જૌલ (J) છે. વ્યવહારમાં, માપનનું બિન-વ્યવસ્થિત એકમ હજુ પણ વોટ NS કલાક (tu NS h) માટે વપરાય છે. આ એકમો વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે: 1 Wh = 3.6 kJ અથવા 1 W s = 1 J.

તૂટક તૂટક વર્તમાન સર્કિટ્સમાં, વપરાશ અથવા પેદા થતી ઊર્જાની માત્રા ઇન્ડક્શન દ્વારા અથવા ઇલેક્ટ્રોમીટર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે માપવામાં આવે છે.

માળખાકીય રીતે, ઇન્ડક્શન કાઉન્ટર એ માઇક્રોઇલેક્ટ્રિક મોટર છે, રોટરની દરેક ક્રાંતિ વિદ્યુત ઊર્જાની ચોક્કસ માત્રાને અનુરૂપ છે. કાઉન્ટર રીડિંગ્સ અને એન્જિન દ્વારા કરવામાં આવતી ક્રાંતિની સંખ્યા વચ્ચેના ગુણોત્તરને ગિયર રેશિયો કહેવામાં આવે છે અને તે ડેશબોર્ડ પર દર્શાવેલ છે: 1 kW NS h = N ડિસ્કની ક્રાંતિ.ગિયર રેશિયો કાઉન્ટર કોન્સ્ટન્ટ C = 1 / N, kW NS h/rev નક્કી કરે છે; ° С=1000-3600 / N W NS s / rev.

SI માં, કાઉન્ટર કોન્સ્ટન્ટને જુલ્સમાં દર્શાવવામાં આવે છે, કારણ કે ક્રાંતિની સંખ્યા એક પરિમાણહીન જથ્થો છે. સક્રિય ઉર્જા મીટર બંને સિંગલ-ફેઝ અને ત્રણ- અને ચાર-વાયર થ્રી-ફેઝ નેટવર્ક માટે બનાવવામાં આવે છે.

ચોખા. 1... માપન ઉપકરણોને સિંગલ-ફેઝ નેટવર્ક સાથે જોડવા માટેની યોજના: a — ડાયરેક્ટ, b — માપન ટ્રાન્સફોર્મર્સની શ્રેણી

સિંગલ-ફેઝ મીટર (ફિગ. 1, એ) ઇલેક્ટ્રિક એનર્જીમાં બે વિન્ડિંગ્સ હોય છે: વર્તમાન અને વોલ્ટેજ અને સિંગલ-ફેઝ વોટમીટરની સ્વિચિંગ સ્કીમ્સ જેવી જ સ્કીમ્સ અનુસાર નેટવર્ક સાથે કનેક્ટ થઈ શકે છે. મીટર ચાલુ કરતી વખતે ભૂલો દૂર કરવા અને તેથી ઉર્જા માપનમાં ભૂલો દૂર કરવા માટે, તમામ કિસ્સાઓમાં તેના આઉટપુટને આવરી લેતા કવર પર દર્શાવેલ મીટરના સ્વિચિંગ સર્કિટનો ઉપયોગ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે જ્યારે મીટરના કોઇલમાંના એકમાં પ્રવાહની દિશા બદલાય છે, ત્યારે ડિસ્ક બીજી દિશામાં ફેરવવાનું શરૂ કરે છે. તેથી, ઉપકરણની વર્તમાન કોઇલ અને વોલ્ટેજ કોઇલ ચાલુ હોવી આવશ્યક છે, જેથી જ્યારે રીસીવર પાવર વાપરે, ત્યારે કાઉન્ટર એરો દ્વારા દર્શાવેલ દિશામાં ફરે.

વર્તમાન આઉટપુટ, અક્ષર G દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, તે હંમેશા સપ્લાય બાજુ સાથે જોડાયેલ હોય છે, અને વર્તમાન સર્કિટનું બીજું આઉટપુટ, અક્ષર I દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. વધુમાં, વોલ્ટેજ કોઇલનું આઉટપુટ, આઉટપુટ G સાથે યુનિપોલર વર્તમાન કોઇલ, પાવર સપ્લાયની બાજુથી પણ જોડાયેલ છે.

જ્યારે તમે માપન ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા માપન સાધનો ચાલુ કરો છો.

કોઈપણ વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર્સ - સાર્વત્રિક, જેમાં અક્ષર U ઉમેરવામાં આવે છે તેવા પ્રતીક હોદ્દામાં અને ટ્રાન્સફોર્મર્સ સાથે ઉપયોગ કરવા માટે, જેમના રેટેડ ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયો તેમની નેમપ્લેટ પર દર્શાવેલ હોય તે બંને માટે મીટરનું ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ 1. અપ = 100 V અને I = 5 A ના પરિમાણો સાથેના સાર્વત્રિક મીટરનો ઉપયોગ 400 A ના પ્રાથમિક પ્રવાહ સાથે અને 5 A ના ગૌણ પ્રવાહ સાથે અને 3000 V અને a ના પ્રાથમિક વોલ્ટેજ સાથેના વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર સાથે થાય છે. 100 વીનું ગૌણ વોલ્ટેજ.

સર્કિટ સતત નક્કી કરો કે જેના દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ઊર્જાની માત્રા શોધવા માટે મીટર રીડિંગનો ગુણાકાર કરવો આવશ્યક છે.

વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયો દ્વારા વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયોના ઉત્પાદન તરીકે સર્કિટ કોન્સ્ટન્ટ જોવા મળે છે: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400.

વોટમીટરની જેમ, વિવિધ માપન કન્વર્ટર સાથે માપન ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, પરંતુ આ કિસ્સામાં રીડિંગ્સની પુનઃગણતરી કરવી જરૂરી છે.

ઉદાહરણ 2. ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયો kti1 = 400/5 સાથે વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર અને ktu1 = 6000/100 ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયો સાથે વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર સાથે ઉપયોગ કરવા માટે રચાયેલ માપન ઉપકરણનો ઉપયોગ આવા ટ્રાન્સફોર્મેશન રેશિયોવાળા અન્ય ટ્રાન્સફોર્મર્સ સાથે ઊર્જા માપન યોજનામાં થાય છે : kti2 = 100/ 5 અને ktu2 = 35000/100.સર્કિટ સતત નક્કી કરો કે જેના દ્વારા કાઉન્ટર રીડિંગ્સનો ગુણાકાર થવો જોઈએ.

સર્કિટ કોન્સ્ટન્ટ D = (kti2 NS ktu2) / (kti1 NS ktu1) = (100 NS 35,000) /(400 NS 6000) = 35/24 = 1.4583.

થ્રી-વાયર નેટવર્કમાં ઊર્જા માપવા માટે રચાયેલ થ્રી-ફેઝ મીટર માળખાકીય રીતે બે સંયુક્ત સિંગલ-ફેઝ મીટર છે (ફિગ. 2, a, b). તેમની પાસે બે વર્તમાન કોઇલ અને બે વોલ્ટેજ કોઇલ છે. સામાન્ય રીતે, આવા કાઉન્ટર્સને બે-તત્વ કહેવામાં આવે છે.

સિંગલ-ફેઝ મીટરના સ્વિચિંગ સર્કિટમાં ઉપકરણના વિન્ડિંગ્સની ધ્રુવીયતા અને તેની સાથે વપરાતા માપન ટ્રાન્સફોર્મર્સના વિન્ડિંગ્સની ધ્રુવીયતાને અવલોકન કરવાની જરૂરિયાત વિશે ઉપર જણાવેલ દરેક વસ્તુ સંપૂર્ણપણે સ્વિચિંગ સ્કીમ્સ, થ્રી-ફેઝ મીટરને લાગુ પડે છે.

ત્રણ-તબક્કાના મીટરમાં તત્વોને એકબીજાથી અલગ પાડવા માટે, આઉટપુટને આઉટપુટ સાથે જોડાયેલા સપ્લાય નેટવર્કના તબક્કાઓનો ક્રમ દર્શાવતી સંખ્યાઓ સાથે વધુમાં નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. આમ, નંબરો 1, 2, 3 સાથે ચિહ્નિત થયેલ નિષ્કર્ષ પર, તબક્કા L1 (A), ટર્મિનલ 4, 5 — તબક્કો L2 (B) અને ટર્મિનલ 7, 8, 9 — તબક્કા L3 (C) સાથે જોડો.

ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં સમાવિષ્ટ મીટર રીડિંગ્સની વ્યાખ્યા ઉદાહરણો 1 અને 2 માં ચર્ચા કરવામાં આવી છે અને તે ત્રણ તબક્કાના મીટરને સંપૂર્ણપણે લાગુ પડે છે. નોંધ કરો કે નંબર 3, જે ગુણાકાર તરીકે ટ્રાન્સફોર્મેશન ગુણાંકની સામે માપન ઉપકરણની પેનલ પર રહે છે, તે ફક્ત ત્રણ ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉપયોગ કરવાની જરૂરિયાત વિશે બોલે છે અને તેથી સતત સર્કિટ નક્કી કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી.

ઉદાહરણ 3... વર્તમાન અને વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર્સ, 3 NS 800 A/5 અને 3 x 15000 V/100 (રેકોર્ડનું સ્વરૂપ કંટ્રોલ પેનલ પરના રેકોર્ડને બરાબર પુનરાવર્તિત કરે છે) સાથે ઉપયોગમાં લેવાતા સાર્વત્રિક ત્રણ-તબક્કાના મીટર માટે સર્કિટ સ્થિરાંક નક્કી કરો.

સર્કિટ સ્થિરાંક નક્કી કરો: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) = 24000

ચોખા. 2. થ્રી-ફેઝ મીટરને થ્રી-વાયર નેટવર્ક સાથે જોડવા માટેની યોજનાઓ: સક્રિય (ઉપકરણ P11) અને પ્રતિક્રિયાશીલ (ઉપકરણ P12) ઉર્જા માપવા માટે a-સીધું, b — સક્રિય ઊર્જા માપવા માટે વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ દ્વારા

તે જાણીતું છે કે જ્યારે બદલાય છે શક્તિ પરિબળ વિવિધ પ્રવાહો પર હું સક્રિય પાવરφ સાથે UIcos નું સમાન મૂલ્ય મેળવી શકું છું, અને તેથી, વર્તમાન Ia = Icosφ ના સક્રિય ઘટક.

પાવર પરિબળ વધારવાથી આપેલ સક્રિય શક્તિ માટે વર્તમાન I માં ઘટાડો થાય છે અને તેથી ટ્રાન્સમિશન લાઇન અને અન્ય સાધનોના ઉપયોગમાં સુધારો થાય છે. સતત સક્રિય શક્તિ પર પાવર ફેક્ટરમાં ઘટાડો સાથે, ઉત્પાદન દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલ વર્તમાનમાં વધારો કરવો જરૂરી છે, જે ટ્રાન્સમિશન લાઇન અને અન્ય સાધનોમાં નુકસાનમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

તેથી, ઓછા પાવર ફેક્ટરવાળા ઉત્પાદનો સ્ત્રોતમાંથી વધારાની ઊર્જા વાપરે છે. વધેલા વર્તમાન મૂલ્યને અનુરૂપ નુકસાનને આવરી લેવા માટે ΔWp જરૂરી છે. આ વધારાની ઉર્જા ઉત્પાદનની પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિના પ્રમાણસર છે અને, જો વર્તમાન, વોલ્ટેજ અને પાવર પરિબળના મૂલ્યો સમયાંતરે સ્થિર હોય, તો તે ગુણોત્તર ΔWp = kWq = kUIsinφ દ્વારા શોધી શકાય છે, જ્યાં Wq = UIsinφ — પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ (પરંપરાગત ખ્યાલ).

વિદ્યુત ઉત્પાદનની પ્રતિક્રિયાશીલ ઉર્જા અને સ્ટેશનની વધારાની જનરેટ કરેલી ઉર્જા વચ્ચેનું પ્રમાણ વોલ્ટેજ, વર્તમાન અને પાવર પરિબળ સમય સાથે બદલાય ત્યારે પણ જાળવી રાખવામાં આવે છે. વ્યવહારમાં, પ્રતિક્રિયાશીલ ઊર્જાને સિસ્ટમની બહારના એકમ દ્વારા માપવામાં આવે છે (var NS h અને તેના ડેરિવેટિવ્ઝ — kvar NS h, Mvar NS h, વગેરે.) વિશિષ્ટ કાઉન્ટર્સનો ઉપયોગ કરીને જે રચનાત્મક રીતે સક્રિય ઊર્જા મીટર જેવા જ હોય ​​છે અને માત્ર સ્વિચિંગ પર જ અલગ પડે છે. વિન્ડિંગ્સના સર્કિટ (ફિગ 2, એ, ઉપકરણ P12 જુઓ).

મીટર દ્વારા માપવામાં આવતી પ્રતિક્રિયાશીલ ઊર્જા નક્કી કરવામાં સામેલ તમામ ગણતરીઓ સક્રિય ઊર્જા મીટર માટે ઉપરની ગણતરીઓ જેવી જ છે.

એ નોંધવું જોઈએ કે વોલ્ટેજ વિન્ડિંગમાં વપરાયેલી ઊર્જા (જુઓ. 1, 2) મીટર દ્વારા ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી નથી, અને તમામ ખર્ચ વીજળી ઉત્પાદક દ્વારા ઉઠાવવામાં આવે છે, અને ઉપકરણના વર્તમાન સર્કિટ દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ઊર્જા. મીટરમાંથી ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે, એટલે કે આ કિસ્સામાં ખર્ચ ગ્રાહકને આભારી છે.

ઊર્જા ઉપરાંત, પાવર મીટરનો ઉપયોગ કરીને કેટલીક અન્ય લોડ લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયાશીલ અને સક્રિય ઊર્જા મીટરના રીડિંગ્સ અનુસાર, તમે ભારિત સરેરાશ tgφ લોડનું મૂલ્ય નક્કી કરી શકો છો: tgφ = Wq / Wp, Gwhere vs — આપેલ માટે સક્રિય ઊર્જા મીટર દ્વારા ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી ઊર્જાની માત્રા સમયનો સમયગાળો, Wq — સમાન , પરંતુ તે જ સમયગાળા માટે પ્રતિક્રિયાશીલ ઊર્જા મીટર દ્વારા ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. tgφ જાણીને, ત્રિકોણમિતિ કોષ્ટકોમાંથી cosφ શોધો.

જો બંને કાઉન્ટર્સમાં સમાન ગિયર રેશિયો અને સર્કિટ સતત D હોય, તો તમે આપેલ ક્ષણ માટે tgφ લોડ શોધી શકો છો.આ હેતુ માટે, તે જ સમય અંતરાલ t = (30 — 60) s માટે, પ્રતિક્રિયાશીલ ઊર્જા મીટરની ક્રાંતિની સંખ્યા nq અને સક્રિય ઊર્જા મીટરની ક્રાંતિની સંખ્યા np એકસાથે વાંચવામાં આવે છે. પછી tgφ = nq / np.

પૂરતા પ્રમાણમાં સતત લોડ સાથે, સક્રિય ઊર્જા મીટરના રીડિંગ્સમાંથી તેની સક્રિય શક્તિ નક્કી કરવી શક્ય છે.

ઉદાહરણ 4… 1 kW x h = 2500 rpm ના ગિયર રેશિયો સાથેનું સક્રિય ઊર્જા મીટર ટ્રાન્સફોર્મરના ગૌણ વિન્ડિંગમાં સમાવિષ્ટ છે. મીટર વિન્ડિંગ્સ kti = 100/5 સાથે વર્તમાન ટ્રાન્સફોર્મર્સ અને ktu = 400/100 સાથે વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર્સ દ્વારા જોડાયેલા છે. 50 સેકન્ડમાં ડિસ્કે 15 ક્રાંતિ કરી. સક્રિય શક્તિ નક્કી કરો.

કોન્સ્ટન્ટ સર્કિટ D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80. ગિયર રેશિયોને ધ્યાનમાં લેતા, કાઉન્ટર કોન્સ્ટન્ટ C = 3600 / N = 3600/2500 = 1.44 kW NS s/rev. સતત સ્કીમ C' = CD = 1.44 NS 80= 115.2 kW NS s/rev ને ધ્યાનમાં લેતા.

આમ, ડિસ્કના n વળાંક Wp = C'n = 115.2 [15 = 1728 kW NS સાથે પાવર વપરાશને અનુરૂપ છે. તેથી, લોડ પાવર P= Wp/t = 17.28 / 50 = 34.56 kW.