સિનુસોઇડલ વર્તમાન સર્કિટ્સમાં પાવર ફેક્ટરમાં વધારો

વિદ્યુત ઉર્જાના મોટાભાગના આધુનિક ગ્રાહકો લોડની પ્રેરક પ્રકૃતિ ધરાવે છે, જેના પ્રવાહો સ્ત્રોત વોલ્ટેજથી પાછળ રહે છે. તેથી ઇન્ડક્શન મોટર્સ માટે, ટ્રાન્સફોર્મર્સ, વેલ્ડીંગ મશીનો અને વિદ્યુત મશીનોમાં ફરતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને ટ્રાન્સફોર્મર્સમાં વૈકલ્પિક ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવવા માટે અન્ય પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રવાહની જરૂર છે.

વર્તમાન અને વોલ્ટેજના આપેલ મૂલ્યો પર આવા ગ્રાહકોની સક્રિય શક્તિ cosφ પર આધારિત છે:

P = UICosφ, I = P / UCosφ

પાવર ફેક્ટરમાં ઘટાડો વર્તમાનમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

કોસાઇન ફી જ્યારે મોટર અને ટ્રાન્સફોર્મર્સ નિષ્ક્રિય હોય અથવા ભારે ભાર હેઠળ હોય ત્યારે તે ખાસ કરીને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. જો નેટવર્કમાં પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રવાહ હોય, તો જનરેટર, ટ્રાન્સફોર્મર સબસ્ટેશન અને નેટવર્કની શક્તિનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ થતો નથી. જેમ જેમ cosφ ઘટે છે, તેઓ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે ઊર્જા નુકશાન હીટિંગ વાયર અને ઇલેક્ટ્રિકલ ઉપકરણોના કોઇલ માટે.

ઉદાહરણ તરીકે, જો વાસ્તવિક શક્તિ સ્થિર રહે છે, તો તેને cosφ= 1 પર 100 A નો પ્રવાહ પ્રદાન કરવામાં આવે છે, પછી cosφ થી 0.8 સુધી ઘટતા અને સમાન શક્તિ સાથે, નેટવર્કમાં વર્તમાન 1.25 ગણો વધે છે (I = Inetwork x cosφ , Azac = Aza / cosφ ).

હીટિંગ નેટવર્કના વાયર પર નુકસાન અને જનરેટર (ટ્રાન્સફોર્મર) ના વિન્ડિંગ્સ Pload = I2nets x Rnets વર્તમાનના ચોરસના પ્રમાણસર છે, એટલે કે, તેઓ 1.252 = 1.56 ગણા વધે છે.

cosφ= 0.5 પર, સમાન સક્રિય શક્તિ સાથે નેટવર્કમાં વર્તમાન 100 / 0.5 = 200 A ની બરાબર છે, અને નેટવર્કમાં નુકસાન 4 ગણું (!) વધે છે. તે વધી રહ્યું છે નેટવર્ક વોલ્ટેજ નુકશાનજે અન્ય વપરાશકર્તાઓની સામાન્ય કામગીરીમાં વિક્ષેપ પાડે છે.

દરેક કિસ્સામાં વપરાશકર્તાનું મીટર સમયના એકમ દીઠ વપરાશમાં લેવાયેલી સક્રિય ઊર્જાની સમાન રકમની જાણ કરે છે, પરંતુ બીજા કિસ્સામાં જનરેટર નેટવર્કને પ્રથમ કરતા 2 ગણા વધુ પ્રવાહ સાથે ફીડ કરે છે. જનરેટર લોડ (થર્મલ મોડ) ગ્રાહકોની સક્રિય શક્તિ દ્વારા નહીં, પરંતુ કિલોવોલ્ટ-એમ્પીયરમાં કુલ શક્તિ દ્વારા, એટલે કે, વોલ્ટેજના ઉત્પાદન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. એમ્પેરેજકોઇલ મારફતે વહેતી.

જો આપણે લાઇન Rl ના વાયરોના પ્રતિકારને સૂચવીએ, તો તેમાં પાવર લોસ નીચે પ્રમાણે નક્કી કરી શકાય છે:

તેથી, વપરાશકર્તા જેટલો મોટો છે, તેટલી લાઇનમાં પાવર લોસ ઓછો અને વીજળીનું ટ્રાન્સમિશન સસ્તું છે.

પાવર ફેક્ટર બતાવે છે કે સ્ત્રોતની રેટેડ પાવરનો ઉપયોગ કેવી રીતે થાય છે. તેથી, φ= 0.5 પર રીસીવર 1000 kW સપ્લાય કરવા માટે જનરેટર પાવર S = P / cosφ = 1000 / 0.5 = 2000 kVA અને cosφ = 1 C = 1000 kVA હોવો જોઈએ.

તેથી, પાવર ફેક્ટર વધારવાથી જનરેટર્સનો પાવર યુટિલાઇઝેશન વધે છે.

પાવર ફેક્ટર (cosφ) વધારવા માટે વિદ્યુત સ્થાપનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ વળતર.

પાવર ફેક્ટર વધારવું (કોણ ઘટાડવું φ — વર્તમાન અને વોલ્ટેજનું ફેઝ શિફ્ટ) નીચેની રીતે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે:

1) ઓછા પાવરના એન્જિનો સાથે હળવા લોડેડ એન્જિનોની બદલી,

2) વોલ્ટેજ હેઠળ

3) નિષ્ક્રિય મોટર્સ અને ટ્રાન્સફોર્મર્સનું ડિસ્કનેક્શન,

4) નેટવર્કમાં વિશિષ્ટ વળતર આપતા ઉપકરણોનો સમાવેશ, જે અગ્રણી (કેપેસિટીવ) વર્તમાનના જનરેટર છે.

આ હેતુ માટે, સિંક્રનસ કમ્પેન્સેટર્સ — સિંક્રનસ ઓવરએક્સાઈટેડ ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ — ખાસ કરીને શક્તિશાળી પ્રાદેશિક સબસ્ટેશનો પર ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે.

સિંક્રનસ વળતર આપનાર

પાવર પ્લાન્ટ્સની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે, સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી કેપેસિટર બેંકો ઇન્ડક્ટિવ લોડ (ફિગ. 2 એ) સાથે સમાંતર રીતે જોડાયેલ છે.

ચોખા. 2 પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર વળતર માટે કેપેસિટર્સ પર સ્વિચિંગ: a — સર્કિટ, b, c — વેક્ટર ડાયાગ્રામ

કેટલાક સો kVA સુધીના વિદ્યુત સ્થાપનોમાં cosφ ને વળતર આપવા માટે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે કોસાઇન કેપેસિટર્સ… તેઓ 0.22 થી 10 kV સુધીના વોલ્ટેજ માટે ઉત્પન્ન થાય છે.

હાલના મૂલ્ય cosφ1 થી જરૂરી cosφ2 સુધી cosφ વધારવા માટે જરૂરી કેપેસિટરની ક્ષમતા ડાયાગ્રામ (ફિગ. 2 b, c) પરથી નક્કી કરી શકાય છે.

વેક્ટર ડાયાગ્રામ બનાવતી વખતે, સ્ત્રોત વોલ્ટેજ વેક્ટર પ્રારંભિક વેક્ટર તરીકે લેવામાં આવે છે. જો ભાર પ્રેરક હોય, તો વર્તમાન વેક્ટર Az1 એ વોલ્ટેજ વેક્ટર φ1Aza ના કોણથી પાછળ રહે છે φ1Aza વોલ્ટેજ સાથે દિશામાં એકરુપ થાય છે, વર્તમાન Azpનો પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટક તેની પાછળ 90 ° (ફિગ. 2 b) પાછળ રહે છે.

કેપેસિટર બેંકને વપરાશકર્તા સાથે જોડ્યા પછી, વર્તમાન Az એ Az1 અને Az° C વેક્ટરના ભૌમિતિક સરવાળા તરીકે નિર્ધારિત થાય છે... આ કિસ્સામાં, કેપેસિટીવ વર્તમાન વેક્ટર 90 ° (ફિગ. 2, c) દ્વારા વોલ્ટેજ વેક્ટરની આગળ આવે છે. . આ વેક્ટર ડાયાગ્રામ φ2 <φ1 બતાવે છે, એટલે કે. કેપેસિટર પર સ્વિચ કર્યા પછી, પાવર ફેક્ટર cosφ1 થી cosφ2 સુધી વધે છે

પ્રવાહોના વેક્ટર ડાયાગ્રામ (ફિગ. 2 c) Ic = azp1 — Azr = Aza tgφ1 — Aza tgφ2 = ωCU દ્વારા કેપેસિટરની ક્ષમતાની ગણતરી કરી શકાય છે.

આપેલ છે કે P = UI, અમે કેપેસિટર C = (I / ωU) NS (tgφ1 — tgφ2) = (P / ωU2) NS (tgφ1 — tgφ2) ની કેપેસીટન્સ લખીએ છીએ.

વ્યવહારમાં, પાવર ફેક્ટર સામાન્ય રીતે 1.0 સુધી નહીં, પરંતુ 0.90 - 0.95 સુધી વધારવામાં આવે છે, કારણ કે સંપૂર્ણ વળતર માટે કેપેસિટરના વધારાના ઇન્સ્ટોલેશનની જરૂર છે, જે ઘણીવાર આર્થિક રીતે ન્યાયી નથી.