- 1. प्रतिरोधक भार
- 2. प्रतिक्रियाशील भार
- पावर फैक्टर का महत्व
- पावर फैक्टर में सुधार
- अपने लोड के लिए पावर फैक्टर की गणना
- एकता पावर फैक्टर और यह व्यावहारिक क्यों नहीं है
सुरक्षा और विश्वसनीयता के अलावा, विद्युत प्रणालियों के डिजाइन और कार्यान्वयन में दक्षता सहित कई अन्य लक्ष्यों का पीछा किया जाना चाहिए। विद्युत प्रणाली में दक्षता के उपायों में से एक वह दक्षता है जिसके साथ प्रणाली उपयोगी कार्य में प्राप्त ऊर्जा को बदल देती है। यह दक्षता विद्युत प्रणालियों के एक घटक द्वारा इंगित की जाती है जिसे पावर फैक्टर के रूप में जाना जाता है। शक्ति कारक इंगित करता है कितनी शक्ति वास्तव में उपयोगी काम को करने के किया जा रहा है एक लोड द्वारा और कितना शक्ति यह "बर्बाद" है। जैसा कि इसके नाम के रूप में तुच्छ है, यह उच्च बिजली के बिल और बिजली की विफलता के पीछे प्रमुख कारकों में से एक है।
पावर फैक्टर और इसके व्यावहारिक महत्व का ठीक से वर्णन करने में सक्षम होने के लिए, विभिन्न प्रकार के विद्युत भार और पावर के घटकों के बारे में अपनी स्मृति को ताज़ा करना महत्वपूर्ण है।
बुनियादी बिजली वर्गों से, विद्युत भार आमतौर पर दो प्रकार के होते हैं;
- प्रतिरोधक भार
- प्रतिक्रियाशील भार
1. प्रतिरोधक भार
प्रतिरोधक भार, जैसा कि नाम से पता चलता है कि ये भार विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक तत्वों से बने होते हैं । इस तरह के भार (आदर्श स्थितियों पर विचार) के लिए, आपूर्ति की गई सभी शक्ति इस तथ्य के कारण काम के लिए छितरी हुई है कि वर्तमान वोल्टेज के साथ चरण में है । प्रतिरोधक भार का एक अच्छा उदाहरण तापदीप्त प्रकाश बल्ब और बैटरी शामिल हैं।
प्रतिरोधक भार से जुड़े विद्युत घटक को वास्तविक शक्ति कहा जाता है । इस एक्चुअल पावर को कभी-कभी वर्किंग पावर, ट्रू पावर या रियल पावर भी कहा जाता है। यदि आप एसी पावर के लिए नए हैं और इन सभी तरंगों के साथ भ्रमित महसूस करते हैं, तो एसी पावर कैसे काम करती है, यह समझने के लिए एसी की मूल बातें के बारे में पढ़ने की सिफारिश की जाती है।
2. प्रतिक्रियाशील भार
दूसरी ओर प्रतिक्रियाशील भार, थोड़ा अधिक जटिल हैं। हालांकि वे वोल्टेज में गिरावट का कारण बनते हैं और स्रोत से करंट खींचते हैं, वे इस तरह की कोई उपयोगी शक्ति नहीं फैलाते हैं क्योंकि वे जिस शक्ति से आपूर्ति करते हैं वह कोई काम नहीं करती है । यह प्रतिक्रियाशील भारों की प्रकृति के लिए देय है।
प्रतिक्रियाशील भार या तो कैपेसिटिव या इंडक्टिव हो सकता है। आगमनात्मक भारों में, खींची गई शक्ति का उपयोग चुंबकीय प्रवाह को स्थापित करने में किया जाता है, जबकि बिना किसी प्रत्यक्ष कार्य के कैपेसिटिव भार के लिए, शक्ति का उपयोग संधारित्र को चार्ज करने में किया जाता है, न कि सीधे उत्पादन कार्य में। इस प्रकार प्रतिक्रियाशील भार में विघटित होने वाली शक्ति को प्रतिक्रियाशील शक्ति कहा जाता है । प्रतिक्रियाशील भार को वोल्टेज के पीछे वर्तमान अग्रणी (कैपेसिटिव लोड) या लैगिंग (आगमनात्मक भार) की विशेषता होती है, जैसे कि, एक चरण अंतर आमतौर पर वर्तमान और वोल्टेज के बीच मौजूद होता है।
उपरोक्त दो रेखांकन एक इंडक्टिव और कैपेसिटिव लोड का प्रतिनिधित्व करते हैं जहां पावर फैक्टर क्रमशः पिछड़ रहा है और अग्रणी है। विद्युत प्रणालियों में तीन बिजली घटकों के अस्तित्व के लिए लोड होता है इन दो प्रकार में बदलाव, अर्थात्;
- वास्तविक शक्ति
- प्रतिक्रियाशील ऊर्जा
- प्रत्यक्ष शक्ति
1. वास्तविक शक्ति
यह प्रतिरोधक भार से जुड़ी शक्ति है। यह विद्युत प्रणालियों में वास्तविक कार्य के प्रदर्शन के लिए प्रसारित विद्युत घटक है। हीटिंग से लेकर प्रकाश व्यवस्था आदि के लिए, इसे वाट्स (डब्ल्यू) (इसके गुणक, किलो, मेगा, आदि के साथ ) में व्यक्त किया गया है और प्रतीकात्मक रूप से पी अक्षर से दर्शाया गया है।
2. प्रतिक्रियाशील शक्तियह प्रतिक्रियाशील भार से जुड़ी शक्ति है। प्रतिक्रियाशील भार में वोल्टेज और धारा के बीच देरी के परिणामस्वरूप, प्रतिक्रियाशील में खींची गई ऊर्जा, (या तो कैपेसिटिव या इंडक्टिव) अपने काम का उत्पादन करती है। इसे प्रतिक्रियाशील शक्ति के रूप में जाना जाता है और इसकी इकाई वोल्ट-एम्पीयर रिएक्टिव (VAR) है ।
3. स्पष्ट शक्तिविशिष्ट विद्युत प्रणालियों में प्रतिरोधक और आगमनात्मक भार दोनों शामिल होते हैं, प्रतिरोधक भारों के लिए अपने प्रकाश बल्बों और हीटरों के बारे में सोचते हैं, और प्रेरक भारों के रूप में मोटर्स, कंप्रेशर्स आदि के साथ उपकरण। इस प्रकार एक विद्युत प्रणाली में, टोटल पॉवर वास्तविक और प्रतिक्रियाशील विद्युत घटकों का एक संयोजन होता है, इस कुल पॉवर को Apparent Power भी कहा जाता है।
स्पष्ट शक्ति वास्तविक शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति के योग से दी जाती है। इसकी इकाई वोल्ट-एम्प्स (वीए) है और समीकरण द्वारा गणितीय रूप से प्रस्तुत की जाती है;
स्पष्ट शक्ति = वास्तविक शक्ति + प्रतिक्रियाशील शक्ति
आदर्श स्थितियों में, एक विद्युत प्रणाली में विघटित वास्तविक शक्ति आमतौर पर प्रतिक्रियाशील शक्ति से अधिक होती है। नीचे दी गई छवि तीन पावर कंपोनेंट्स का उपयोग करके वेक्टर आरेख को दर्शाती है
इस वेक्टर आरेख को नीचे दिखाए गए अनुसार विद्युत त्रिकोण में बदला जा सकता है।
पावर फैक्टर की गणना ऊपर दिखाए गए एंगल (shown) कोण को प्राप्त करके की जा सकती है। यहाँ थीटा रियल पावर और अपारंट पावर के बीच का कोण है। फिर, कोसाइन नियम (कर्ण पर आसन्न) के बाद, पावर फैक्टर को स्पष्ट शक्ति के वास्तविक शक्ति के अनुपात के रूप में अनुमानित किया जा सकता है। Calculate पावर फैक्टर को सूत्रों नीचे दी गई है
पीएफ = वास्तविक शक्ति / स्पष्ट शक्ति या पीएफ = कोसो
स्पष्ट शक्ति का निर्धारण करने के लिए समीकरण के साथ इस पक्ष को रखते हुए, यह देखना आसान है कि प्रतिक्रियाशील शक्ति में वृद्धि (प्रतिक्रियाशील भार की एक उच्च संख्या की उपस्थिति), स्पष्ट शक्ति में वृद्धि और कोण angle के लिए एक बड़ा मूल्य की ओर जाता है, जो अंततः इसका कम शक्ति कारक तब होता है जब इसका कोसाइन (cos power) प्राप्त होता है। दूसरी तरफ, प्रतिक्रियाशील भार (प्रतिक्रियाशील शक्ति) में कमी एक वृद्धि शक्ति कारक की ओर जाता है, कम प्रतिक्रियाशील भार के साथ सिस्टम में उच्च दक्षता का संकेत देता है और इसके विपरीत। पावर फैक्टर का मान हमेशा 0 और 1 के मूल्य के बीच होगा, यह जितना अधिक होगा उतना अधिक सिस्टम की दक्षता होगी। भारत में आदर्श शक्ति कारक मान 0.8 माना जाता है। पावर फैक्टर के मूल्य की कोई इकाई नहीं है।
पावर फैक्टर का महत्व
यदि पावर फैक्टर का मूल्य कम है, तो इसका मतलब है, मुख्य से ऊर्जा बर्बाद हो रही है क्योंकि इसका एक बड़ा हिस्सा सार्थक कार्यों के लिए उपयोग नहीं किया जा रहा है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यहां लोड वास्तविक शक्ति की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपभोग करता है। यह वितरण प्रणाली पर एक दबाव पैदा करता है जिससे वितरण प्रणाली पर एक अधिभार होता है क्योंकि लोड द्वारा आवश्यक वास्तविक शक्ति और प्रतिक्रियाशील भार को संतुष्ट करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रतिक्रियाशील शक्ति को सिस्टम से खींचा जाएगा।
यह तनाव और "अपव्यय" आम तौर पर उपभोक्ताओं (विशेष रूप से औद्योगिक उपभोक्ताओं) के लिए बिजली के भारी बिलों की ओर जाता है क्योंकि उपयोगिता कंपनियां स्पष्ट शक्ति के संदर्भ में खपत की गणना करती हैं, जैसे, वे बिजली के लिए भुगतान करते हैं जो किसी भी "सार्थक" काम को प्राप्त करने के लिए उपयोग नहीं किया गया था। । कुछ कंपनियां अपने उपभोक्ताओं को ठीक भी करती हैं यदि वे अधिक प्रतिक्रियाशील शक्ति खींचते हैं क्योंकि यह सिस्टम पर एक अधिभार का कारण बनता है। यह जुर्माना इसलिए लगाया जाता है ताकि उद्योगों में उपयोग किए जा रहे भार को कम करने वाले कारक कम हो सकें।
यहां तक कि उन स्थितियों में जहां बिजली कंपनी के जनरेटर द्वारा प्रदान की जा रही है, पैसा बड़े जनरेटर, बड़े आकार के केबलों आदि पर बर्बाद हो जाता है, बिजली प्रदान करने के लिए आवश्यक है जब इसकी अच्छी संख्या बस बर्बाद होने वाली है। इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, नीचे दिए गए उदाहरण पर विचार करें
एक कारखाना 70kW लोड करने वाला कारखाना 70 केवीए के लिए जेनरेटर / ट्रांसफार्मर और केबल्स द्वारा सफलतापूर्वक संचालित किया जा सकता है यदि कारखाना 1 के पावर फैक्टर के साथ काम कर रहा हो। लेकिन, यदि पावर फैक्टर घटकर 0.6 पर आ जाता है, तो भी उसी लोड के साथ 70KW, 116.67 केवीए (70 / 0.6) के लिए रेटेड एक बड़ा जनरेटर या ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होगी, क्योंकि जनरेटर / ट्रांसफार्मर को प्रतिक्रियाशील भार के लिए अतिरिक्त बिजली की आपूर्ति करनी होगी। बिजली की जरूरतों में इस भारी वृद्धि के कारण, उपयोग किए गए केबलों के आकार को भी बढ़ाने की आवश्यकता होती है, जिससे उपकरणों की लागत में उल्लेखनीय वृद्धि होती है और कंडक्टरों के साथ प्रतिरोध के परिणामस्वरूप बिजली के नुकसान में वृद्धि होती है। इसके लिए सजा कुछ देशों में उच्च बिजली के बिलों से परे हो जाती है, क्योंकि खराब पावर फैक्टर वाली कंपनियों को आमतौर पर सुधार के लिए भारी रकम का जुर्माना लगता है।
पावर फैक्टर में सुधार
कहा गया है कि सभी के साथ, आप मेरे साथ सहमत होंगे कि यह गरीब बिजली के कारक को सुधारने की तुलना में अधिक आर्थिक समझ बनाता है, विशेषकर बड़े उद्योगों के लिए भारी बिजली बिलों का भुगतान करने के लिए। यह भी अनुमान लगाया जाता है कि बिजली के बिलों पर 40% से अधिक की बचत की जा सकती है और यदि बिजली का कारक सही हो और उसे कम रखा जाए तो उसे उत्पादन संयंत्रों में बचाया जा सकता है।
उपभोक्ताओं के लिए लागत में कमी के अलावा, एक कुशल प्रणाली चलाने से पावर ग्रिड की समग्र विश्वसनीयता और दक्षता में योगदान होता है, क्योंकि उपयोगिता कंपनियां लाइनों में होने वाले नुकसान को कम करने और रखरखाव की लागत को कम करने में सक्षम होती हैं, जबकि ट्रांसफार्मर की मात्रा में कमी का भी सामना करती हैं; उनके संचालन के लिए आवश्यक समान आधारभूत संरचना।
अपने लोड के लिए पावर फैक्टर की गणना
पावर फैक्टर को सही करने का पहला चरण आपके लोड के लिए पावर फैक्टर निर्धारित कर रहा है। इसके द्वारा किया जा सकता है;
1. भार के प्रतिक्रिया विवरण का उपयोग करके प्रतिक्रियाशील शक्ति की गणना करना
2. भार द्वारा वास्तविक शक्ति का विघटन किया जाना और शक्ति कारक प्राप्त करने के लिए इसे स्पष्ट शक्ति के साथ संयोजित करना।
3. पावर फैक्टर मीटर का उपयोग।
पावर फैक्टर मीटर का ज्यादातर उपयोग किया जाता है क्योंकि यह बड़ी प्रणाली सेटअप में पावर फैक्टर को आसानी से प्राप्त करने में मदद करता है, जहां लोड के रिएक्शन विवरण और विघटित वास्तविक शक्ति का निर्धारण करना, एक कठिन मार्ग हो सकता है।
ज्ञात शक्ति कारक के साथ आप इसे सही करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं, इसे करीब से समायोजित कर सकते हैं। 1. बिजली आपूर्ति कंपनियों द्वारा अनुशंसित बिजली का कारक, आमतौर पर 0.8 और 1 के बीच होता है और यह केवल तभी प्राप्त किया जा सकता है जब आप लगभग पूरी तरह से चल रहे हों। सिस्टम में प्रतिरोधक भार या आगमनात्मक प्रतिक्रिया (लोड) समाई प्रतिक्रिया के बराबर है क्योंकि वे दोनों एक दूसरे को रद्द कर देंगे।
इस तथ्य के कारण कि आगमनात्मक भार का उपयोग कम शक्ति कारक के लिए एक अधिक सामान्य कारण है, विशेष रूप से औद्योगिक सेटिंग्स में (भारी मोटर्स आदि के उपयोग के कारण), बिजली कारक को ठीक करने के सबसे सरल तरीकों में से एक को रद्द करके है सुधारक कैपेसिटर के उपयोग के माध्यम से आगमनात्मक प्रतिक्रिया जो सिस्टम में कैपेसिटिव रिएक्शन का परिचय देती है।
पावर फैक्टर करेक्शन कैपेसिटर एक प्रतिक्रियाशील वर्तमान जनरेटर के रूप में कार्य करता है, जो कि आगमनात्मक भारों द्वारा "व्यर्थ" होने वाली शक्ति का मुकाबला / ऑफसेट करता है। हालांकि, इन कैपेसिटर को सेटअप में डालते समय सावधानीपूर्वक डिजाइन पर विचार करने की आवश्यकता होती है, चर गति ड्राइव जैसे उपकरणों के साथ सुचारू संचालन और लागत के साथ एक प्रभावी संतुलन सुनिश्चित करने के लिए। सुविधा, और लोड वितरण के आधार पर, डिज़ाइन में एक केंद्रीयकृत सुधार के लिए वितरण पैनलों की बस सलाखों पर स्थापित इंडक्टिव लोड पॉइंट्स या स्वचालित सुधार संधारित्र बैंकों में स्थापित निश्चित मूल्य कैपेसिटर शामिल हो सकते हैं जो आमतौर पर बड़ी प्रणालियों में अधिक लागत प्रभावी होते हैं।
सेटअप में पावर फैक्टर करेक्शन कैपेसिटर का उपयोग इसके डाउनसाइड हैं, खासकर जब सही कैपेसिटर का उपयोग नहीं किया जाता है या सिस्टम ठीक से डिज़ाइन नहीं किया गया है। कैपेसिटर का उपयोग "ओवर-वोल्टेज" की कुछ संक्षिप्त अवधि का उत्पादन कर सकता है, जब चालू होता है, जो चर गति ड्राइव जैसे उपकरणों के उचित कामकाज को प्रभावित कर सकता है, जिससे वे कुछ कैपेसिटर पर रुक-रुक कर या फ़्यूज़ को उड़ा सकते हैं। हालांकि, फ़्यूज़ के मामले में गति नियंत्रण या हार्मोनिक धाराओं को समाप्त करने के लिए, स्विचिंग नियंत्रण अनुक्रम में समायोजन करने की कोशिश करके इसे हल किया जा सकता है।
एकता पावर फैक्टर और यह व्यावहारिक क्यों नहीं है
जब आपके पावर फैक्टर का मूल्य 1 के बराबर होता है, तो पावर फैक्टर को एकता पावर फैक्टर कहा जाता है । यह 1 का इष्टतम शक्ति कारक प्राप्त करने के लिए आकर्षक हो सकता है, लेकिन इस तथ्य के कारण इसे प्राप्त करना लगभग असंभव है कि कोई भी प्रणाली वास्तव में आदर्श नहीं है। इस अर्थ में कोई भार विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक, कैपेसिटिव या इंडक्टिव नहीं है। प्रत्येक भार में कुछ अन्य तत्वों के कुछ भी शामिल होते हैं, चाहे वे कितने ही छोटे क्यों न हों, क्योंकि ऐसी विशिष्ट साकार शक्ति कारक सीमा आमतौर पर 0.9 / 0.95 तक होती है। हम कैपेसिटर लेखों के साथ अपने ईएसआर और ईएसएल में आरएलसी तत्वों के इन परजीवी गुणों के बारे में पहले ही जान चुके हैं।
पावर फैक्टर इस बात का निर्धारक है कि आप ऊर्जा का कितना उपयोग कर रहे हैं और आप बिजली के बिलों में कितना भुगतान करते हैं (विशेषकर उद्योगों के लिए)। विस्तार से, यह परिचालन लागत में प्रमुख योगदानकर्ता है और कम लाभ मार्जिन के पीछे वह कारक हो सकता है जिस पर आप ध्यान नहीं दे रहे हैं। आपके विद्युत तंत्र के पावर फैक्टर में सुधार करने से बिजली के बिल को कम करने और प्रदर्शन को अधिकतम करने में मदद मिल सकती है।