वायरवर ऊर्जेचे प्रसारण

इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये किमान तीन घटक असतात: एक जनरेटर, जो विद्युत उर्जेचा स्रोत आहे, ऊर्जा प्राप्तकर्ता आणि जनरेटर आणि रिसीव्हरला जोडणाऱ्या तारा.

पॉवर प्लांट बहुतेकदा जिथे वीज वापरली जाते तिथून दूर स्थित असतात. एक ओव्हरहेड पॉवर लाइन पॉवर प्लांट आणि ऊर्जा वापराच्या ठिकाणादरम्यान दहापट आणि अगदी शेकडो किलोमीटर पसरते. पॉवर लाइनचे कंडक्टर डायलेक्ट्रिक, बहुतेकदा पोर्सिलेनपासून बनवलेल्या इन्सुलेटरसह खांबावर निश्चित केले जातात.

इलेक्ट्रिकल ग्रिड बनवणाऱ्या ओव्हरहेड लाईन्सच्या मदतीने, निवासी आणि औद्योगिक इमारतींना वीज पुरवठा केला जातो जेथे ऊर्जा ग्राहक आहेत. इमारतींच्या आत, विद्युत वायरिंग इन्सुलेटेड कॉपर वायर आणि केबल्सपासून बनलेली असते आणि त्याला इनडोअर वायरिंग म्हणतात.

जेव्हा तारांद्वारे वीज प्रसारित केली जाते, तेव्हा विद्युत प्रवाहाच्या तारांच्या प्रतिकाराशी संबंधित अनेक अवांछित घटना पाहिल्या जातात. या घटनांचा समावेश होतो व्होल्टेज कमी होणे, लाईन पॉवर लॉस, हीटिंग वायर्स.

लाइन व्होल्टेजचे नुकसान

जेव्हा विद्युत् प्रवाह वाहतो, तेव्हा रेषेच्या प्रतिकारामध्ये व्होल्टेज ड्रॉप तयार होतो. l रेषेची लांबी (मीटरमध्ये), कंडक्टर S चा क्रॉस-सेक्शन (चौरस मिलिमीटरमध्ये) आणि वायर मटेरियल ρ चे रेझिस्टन्स ज्ञात असल्यास रेषेचा प्रतिकार Rl मोजला जाऊ शकतो:

Rl = ρ (2l / S)

(सूत्रात क्रमांक 2 आहे कारण दोन्ही तारांचा विचार करणे आवश्यक आहे).

जर प्रवाह l रेषेतून वाहत असेल, तर ओमच्या नियमानुसार ΔUl रेषेतील व्होल्टेज ड्रॉप समान आहे: ΔUl = IRl.

ओळीतील काही व्होल्टेज गमावले असल्याने, ओळीच्या शेवटी (रिसीव्हरवर) ते नेहमी ओळीच्या सुरूवातीपेक्षा कमी असेल (जनरेटर टर्मिनलवर नाही). लाइन व्होल्टेज ड्रॉपमुळे रिसीव्हर व्होल्टेजमध्ये घट झाल्यामुळे रिसीव्हर सामान्यपणे काम करण्यापासून रोखू शकतो.

समजा, उदाहरणार्थ, इनॅन्डेन्सेंट दिवे सामान्यतः 220 V वर जळतात आणि 220 V प्रदान करणार्‍या जनरेटरशी जोडलेले असतात. समजा की रेषेची लांबी l = 92 मीटर आहे, एक वायर क्रॉस-सेक्शन S = 4 मिमी 2 आणि एक प्रतिकार ρ = 0 आहे. , ०१७५.

रेषेचा प्रतिकार: Rl = ρ (2l / S) = 0.0175 (2 x 92) / 4 = 0.8 ohms.

जर विद्युत् प्रवाह दिवे Az = 10 A मधून जात असेल, तर रेषेतील व्होल्टेज ड्रॉप असेल: ΔUl = IRl = 10 x 0.8 = 8 V... त्यामुळे, दिव्यांमधील व्होल्टेज जनरेटरपेक्षा 2.4 V कमी असेल. व्होल्टेज : Ulamps = 220 — 8 = 212 V. दिवे काही मूठभर अपुरे पडतील. रिसीव्हरमधून वाहणाऱ्या विद्युतप्रवाहातील बदलामुळे संपूर्ण रेषेतील व्होल्टेज ड्रॉपमध्ये बदल होतो, परिणामी रिसीव्हरमधील व्होल्टेजमध्ये बदल होतो.

या उदाहरणात एक दिवा बंद करू द्या आणि रेषेतील विद्युतप्रवाह 5 A पर्यंत कमी होईल. या प्रकरणात, रेषेतील व्होल्टेज ड्रॉप कमी होईल: ΔUl = IRl = 5 x 0.8 = 4 V.

स्विच-ऑन दिव्यावर, व्होल्टेज वाढेल, ज्यामुळे त्याची चमक लक्षणीय वाढेल. उदाहरण दर्शविते की वैयक्तिक रिसीव्हर चालू किंवा बंद केल्याने लाइनमधील व्होल्टेज ड्रॉपमध्ये बदल झाल्यामुळे इतर रिसीव्हरच्या व्होल्टेजमध्ये बदल होतो. या इंद्रियगोचर व्होल्टेज चढउतारांचे स्पष्टीकरण देतात जे बहुतेक वेळा विद्युत नेटवर्कमध्ये आढळतात.

नेटवर्क व्होल्टेज मूल्यावरील रेषेचा प्रतिकार प्रभाव सापेक्ष व्होल्टेज नुकसान द्वारे दर्शविले जाते. रेषेतील व्होल्टेज ड्रॉपचे सामान्य व्होल्टेजचे गुणोत्तर, टक्केवारी सापेक्ष व्होल्टेज नुकसान (ΔU% द्वारे दर्शविलेले) म्हणून व्यक्त केले जाते, असे म्हणतात:

ΔU% = (ΔUl /U)x100%

विद्यमान मानकांनुसार, लाइनचे कंडक्टर डिझाइन केले जाणे आवश्यक आहे जेणेकरून व्होल्टेजचे नुकसान 5% पेक्षा जास्त नसेल आणि लाइटिंग लोड 2 - 3% पेक्षा जास्त नसेल.

ऊर्जा कमी होणे

जनरेटरद्वारे निर्माण होणारी काही विद्युत उर्जा उष्णतेमध्ये जाते आणि चुन्यात वाया जाते, ज्यामुळे वहनातून गरम होते. परिणामी, प्राप्तकर्त्याद्वारे प्राप्त होणारी ऊर्जा जनरेटरद्वारे दिलेल्या ऊर्जेपेक्षा नेहमीच कमी असते. त्याचप्रमाणे, रिसीव्हरमध्ये वापरली जाणारी उर्जा जनरेटरद्वारे विकसित केलेल्या उर्जेपेक्षा नेहमीच कमी असते.

लाईनमधील पॉवर लॉस रेषेची वर्तमान ताकद आणि प्रतिकार जाणून घेऊन मोजले जाऊ शकते: Plosses = Az2Rl

पॉवर ट्रान्समिशनच्या कार्यक्षमतेचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी, लाइन कार्यक्षमतेची व्याख्या करा, जी जनरेटरद्वारे विकसित केलेल्या पॉवर आणि प्राप्तकर्त्याद्वारे प्राप्त झालेल्या शक्तीचे गुणोत्तर म्हणून समजली जाते.

जनरेटरने विकसित केलेली शक्ती ही रेषेतील पॉवर लॉसच्या प्रमाणात रिसीव्हरच्या पॉवरपेक्षा जास्त असल्याने, कार्यक्षमता (ग्रीक अक्षर η द्वारे दर्शविली जाते) अशी गणना केली जाते: η = Puseful / (Puseful + Plosses)

जेथे, Ppolzn ही रिसीव्हरमध्ये वापरली जाणारी उर्जा आहे, प्लॉस म्हणजे लाईन्समधील पॉवर लॉस.

वर्तमान ताकद Az = 10 ओळीतील पॉवर लॉस (Rl = 0.8 ohms) सह पूर्वी चर्चा केलेल्या उदाहरणावरून:

तोटा = Az2Rl = 102NS0, 8 = 80 W.

उपयुक्त शक्ती P उपयुक्त = Ulamps x I = 212x 10 = 2120 W.

कार्यक्षमता η = 2120 / (2120 + 80) = 0.96 (किंवा 96%), म्हणजे. प्राप्तकर्त्यांना जनरेटरद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या उर्जेपैकी केवळ 96% वीज प्राप्त होते.

वायरसह गरम करणे

विद्युत प्रवाहामुळे निर्माण होणाऱ्या उष्णतेमुळे तारा आणि केबल्स गरम होणे ही एक घातक घटना आहे. भारदस्त तापमानात दीर्घकाळापर्यंत ऑपरेशन केल्याने, तारा आणि केबल्सचे इन्सुलेशन वयानुसार, ठिसूळ बनते आणि कोसळते. इन्सुलेशनचा नाश करणे अस्वीकार्य आहे, कारण यामुळे तारांच्या उघड्या भागांचा एकमेकांशी संपर्क आणि तथाकथित शॉर्ट सर्किटची शक्यता निर्माण होते.

उघडलेल्या तारांना स्पर्श केल्याने विजेचा धक्का बसू शकतो. शेवटी, वायरला जास्त गरम केल्याने त्याचे इन्सुलेशन पेटू शकते आणि आग होऊ शकते.

हीटिंग परवानगीयोग्य मूल्यापेक्षा जास्त नाही हे सुनिश्चित करण्यासाठी, आपण वायरचा योग्य क्रॉस-सेक्शन निवडणे आवश्यक आहे. विद्युतप्रवाह जितका जास्त असेल तितका जास्त क्रॉस-सेक्शन वायरमध्ये असणे आवश्यक आहे, कारण क्रॉस-सेक्शन जसजसे वाढते, प्रतिकार कमी होतो आणि त्यानुसार, उष्णतेचे प्रमाण कमी होते.

हीटिंग वायर्सच्या क्रॉस-सेक्शनची निवड टेबलनुसार केली जाते जे दर्शविते की अस्वीकार्य overheating.va होऊ न देता वायरमधून किती विद्युत प्रवाह जाऊ शकतो. काहीवेळा ते परवानगीयोग्य वर्तमान घनता दर्शवितात, म्हणजेच, वायरच्या क्रॉस सेक्शनच्या प्रति चौरस मिलिमीटर करंटचे प्रमाण.

वर्तमान घनता Ј ही विद्युत् प्रवाहाच्या सामर्थ्याइतकी आहे (अँपिअरमध्ये) कंडक्टरच्या क्रॉस-सेक्शनने (चौरस मिलिमीटरमध्ये): Ј = I/S а/mm2

अनुज्ञेय वर्तमान घनता जाणून घेतल्यावर, आपण आवश्यक कंडक्टर विभाग शोधू शकता: S = I /Јadop

अंतर्गत वायरिंगसाठी, परवानगीयोग्य वर्तमान घनता सरासरी 6A/mm2 आहे.

एक उदाहरण. वायरचा क्रॉस-सेक्शन निश्चित करणे आवश्यक आहे, जर हे माहित असेल की त्यातून जाणारा विद्युत् प्रवाह I = 15A आणि परवानगीयोग्य वर्तमान घनता Јadop — 6Аmm2 समान असावा.

निर्णय. आवश्यक वायर क्रॉस-सेक्शन S = I /Јadop = 15/6 = 2.5 mm2