इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये प्रतिक्रिया

इलेक्ट्रिकल इंजिनीअरिंगमध्ये प्रसिद्ध ओमचा कायदा स्पष्ट करते की सर्किटच्या एका विभागाच्या टोकाला संभाव्य फरक लागू केल्यास, त्याच्या क्रियेखाली विद्युत प्रवाह वाहतो, ज्याची ताकद माध्यमाच्या प्रतिकारावर अवलंबून असते.

AC व्होल्टेज स्त्रोत त्यांच्याशी जोडलेल्या सर्किटमध्ये एक विद्युतप्रवाह तयार करतात, जो स्त्रोताच्या साइन वेव्हच्या आकाराचे अनुसरण करू शकतात किंवा त्यातून कोनाद्वारे पुढे किंवा मागे सरकले जाऊ शकतात.

जर इलेक्ट्रिक सर्किट वर्तमान प्रवाहाची दिशा बदलत नसेल आणि त्याचा फेज वेक्टर लागू व्होल्टेजशी पूर्णपणे जुळत असेल तर अशा विभागात पूर्णपणे सक्रिय प्रतिकार असतो. जेव्हा वेक्टरच्या रोटेशनमध्ये फरक असतो, तेव्हा ते प्रतिकाराच्या प्रतिक्रियाशील स्वरूपाबद्दल बोलतात.

वेगवेगळ्या विद्युत घटकांमध्ये त्यांच्यामधून वाहणारा विद्युत् प्रवाह विचलित करण्याची आणि त्याची तीव्रता बदलण्याची क्षमता भिन्न असते.

कॉइलची प्रतिक्रिया

स्थिर एसी व्होल्टेज स्त्रोत आणि लांब इन्सुलेटेड वायरचा तुकडा घ्या. प्रथम, आम्ही जनरेटरला संपूर्ण सरळ वायरशी जोडतो, आणि नंतर त्यास, परंतु सुमारे रिंग्जमध्ये जखमेच्या चुंबकीय सर्किट, ज्याचा उपयोग चुंबकीय प्रवाहाचा मार्ग सुधारण्यासाठी केला जातो.

दोन्ही प्रकरणांमध्ये विद्युत् प्रवाह अचूकपणे मोजून, हे पाहिले जाऊ शकते की दुसऱ्या प्रयोगात, त्याच्या मूल्यात लक्षणीय घट आणि एका विशिष्ट कोनात फेज लॅग दिसून येईल.

हे लेन्झच्या कायद्याच्या कृती अंतर्गत प्रकट झालेल्या प्रेरणाच्या विरोधी शक्तींच्या देखाव्यामुळे आहे.

आकृतीमध्ये, प्राथमिक प्रवाहाचा रस्ता लाल बाणांनी दर्शविला आहे आणि त्यातून निर्माण होणारे चुंबकीय क्षेत्र निळ्या रंगात दर्शविले आहे. त्याच्या हालचालीची दिशा उजव्या हाताच्या नियमाद्वारे निश्चित केली जाते. हे कॉइलच्या आतील सर्व समीप वळणे देखील ओलांडते आणि हिरव्या बाणांद्वारे दर्शविलेले विद्युतप्रवाह आणते, जे लागू केलेल्या EMF च्या सापेक्ष दिशा बदलताना लागू केलेल्या प्राथमिक प्रवाहाचे मूल्य कमकुवत करते.

कॉइलवर जितके जास्त वळण जखमेच्या, तितकी अधिक प्रेरक अभिक्रिया X. प्राथमिक प्रवाह कमी करते.

त्याचे मूल्य सूत्रानुसार गणना केलेल्या f, इंडक्टन्स एल फ्रिक्वेंसीवर अवलंबून असते:

xL= 2πfL = ωL

इंडक्टन्स फोर्सवर मात करून, कॉइलचा प्रवाह व्होल्टेजला 90 अंशांनी मागे टाकतो.

ट्रान्सफॉर्मर प्रतिकार

या उपकरणात सामान्य चुंबकीय सर्किटवर दोन किंवा अधिक कॉइल असतात. त्यापैकी एकाला बाह्य स्त्रोताकडून वीज मिळते आणि ती परिवर्तनाच्या तत्त्वानुसार इतरांना प्रसारित केली जाते.

पॉवर कॉइलमधून जाणारा प्राथमिक प्रवाह चुंबकीय सर्किटमध्ये आणि त्याच्या आजूबाजूला चुंबकीय प्रवाह निर्माण करतो, जो दुय्यम कॉइलचे वळण ओलांडतो आणि त्यात दुय्यम प्रवाह तयार करतो.

कारण ते तयार करण्यासाठी योग्य आहे ट्रान्सफॉर्मर डिझाइन अशक्य आहे, तर काही चुंबकीय प्रवाह वातावरणात पसरतील आणि नुकसान निर्माण करतील.याला लीकेज फ्लक्स म्हणतात आणि गळतीच्या प्रतिक्रियेच्या प्रमाणावर परिणाम करतात.

यामध्ये प्रत्येक कॉइलच्या रेझिस्टन्सचा सक्रिय घटक जोडला जातो. प्राप्त झालेल्या एकूण मूल्याला ट्रान्सफॉर्मर किंवा त्याच्या विद्युत प्रतिबाधा म्हणतात जटिल प्रतिकार Z, सर्व विंडिंगमध्ये व्होल्टेज ड्रॉप तयार करणे.

ट्रान्सफॉर्मरच्या आतील कनेक्शनच्या गणितीय अभिव्यक्तीसाठी, विंडिंग्सचा सक्रिय प्रतिरोध (सामान्यतः तांबे बनलेला) निर्देशांक "R1" आणि "R2" द्वारे दर्शविला जातो, आणि "X1" आणि "X2" द्वारे प्रेरक.

प्रत्येक कॉइलमधील प्रतिबाधा आहे:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2.

या अभिव्यक्तीमध्ये, सबस्क्रिप्ट «j» जटिल विमानाच्या उभ्या अक्षावर स्थित एक काल्पनिक एकक दर्शवते.

जेव्हा ट्रान्सफॉर्मर समांतर ऑपरेशनमध्ये जोडलेले असतात तेव्हा प्रेरक प्रतिकार आणि प्रतिक्रियाशील शक्ती घटकाच्या घटनेच्या दृष्टीने सर्वात गंभीर व्यवस्था तयार केली जाते.

कॅपेसिटर प्रतिकार

संरचनात्मकदृष्ट्या, यात दोन किंवा अधिक प्रवाहकीय प्लेट्स समाविष्ट असतात ज्यामध्ये डायलेक्ट्रिक गुणधर्म असलेल्या सामग्रीच्या थराने विभक्त केले जाते. या विभक्ततेमुळे, थेट प्रवाह कॅपेसिटरमधून जाऊ शकत नाही, परंतु पर्यायी प्रवाह जाऊ शकतो, परंतु त्याच्या मूळ मूल्यापासून विचलनासह.

त्याचा बदल प्रतिक्रियात्मक - कॅपेसिटिव्ह प्रतिकाराच्या कृतीच्या तत्त्वाद्वारे स्पष्ट केला आहे.

लागू केलेल्या अल्टरनेटिंग व्होल्टेजच्या कृती अंतर्गत, सायनसॉइडल स्वरूपात बदलून, प्लेट्सवर एक उडी येते, उलट चिन्हांसह विद्युत उर्जेचे शुल्क जमा होते. त्यांची एकूण संख्या डिव्हाइसच्या आकाराद्वारे मर्यादित आहे आणि क्षमतेद्वारे दर्शविली जाते. ते जितके मोठे असेल तितके चार्ज व्हायला जास्त वेळ लागेल.

दोलनाच्या पुढील अर्ध्या चक्रादरम्यान, कॅपेसिटर प्लेट्सवरील व्होल्टेजची ध्रुवीयता उलट केली जाते.त्याच्या प्रभावाखाली, संभाव्यतेमध्ये बदल होतो, प्लेट्सवर तयार झालेल्या शुल्कांचे पुनर्भरण होते. अशाप्रकारे, प्राथमिक प्रवाहाचा प्रवाह तयार होतो आणि त्याच्या परिच्छेदास विरोध निर्माण होतो कारण तो परिमाण कमी होतो आणि कोनात जातो.

याबद्दल इलेक्ट्रिशियनची एक गंमत आहे. आलेखावरील थेट प्रवाह एका सरळ रेषेद्वारे दर्शविला जातो आणि जेव्हा तो वायरच्या बाजूने जातो, तेव्हा विद्युत चार्ज, कॅपेसिटर प्लेटपर्यंत पोहोचतो, डायलेक्ट्रिकवर टिकतो आणि मृत अंतापर्यंत पोहोचतो. हा अडथळा त्याला जाण्यापासून रोखतो.

सायनसॉइडल हार्मोनिक अडथळ्यांमधून जातो आणि चार्ज, पेंट केलेल्या प्लेट्सवर मुक्तपणे फिरत असताना, प्लेट्सवर कॅप्चर केलेल्या उर्जेचा एक छोटासा अंश गमावतो.

या विनोदाचा एक छुपा अर्थ आहे: जेव्हा प्लेट्समधील प्लेट्सवर स्थिर किंवा सुधारित पल्सेटिंग व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा त्यांच्याकडून विद्युत शुल्क जमा झाल्यामुळे, एक कठोरपणे स्थिर संभाव्य फरक तयार होतो, जो वीज पुरवठ्यातील सर्व उडी गुळगुळीत करतो. सर्किट वाढीव कॅपेसिटन्ससह कॅपेसिटरची ही गुणधर्म स्थिर व्होल्टेज स्टॅबिलायझर्समध्ये वापरली जाते.

सर्वसाधारणपणे, कॅपेसिटिव्ह रेझिस्टन्स Xc, किंवा त्याद्वारे पर्यायी विद्युत् प्रवाहाचा विरोध, कॅपेसिटरच्या डिझाइनवर अवलंबून असतो, जे कॅपेसिटन्स «C» ठरवते आणि सूत्राद्वारे व्यक्त केले जाते:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° से

प्लेट्सच्या रिचार्जिंगमुळे, कॅपेसिटरद्वारे प्रवाह 90 अंशांनी व्होल्टेज वाढवते.

पॉवर लाइनची प्रतिक्रिया

प्रत्येक पॉवर लाइन विद्युत ऊर्जा प्रसारित करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे. सक्रिय r, प्रतिक्रियात्मक (प्रेरणात्मक) x प्रतिरोध आणि कंडक्टन्स g, प्रति युनिट लांबी, सामान्यतः एक किलोमीटरच्या वितरित पॅरामीटर्ससह समतुल्य सर्किट विभाग म्हणून त्याचे प्रतिनिधित्व करण्याची प्रथा आहे.

जर आपण कॅपेसिटन्स आणि कंडक्टन्सच्या प्रभावाकडे दुर्लक्ष केले, तर आपण समांतर पॅरामीटर्स असलेल्या रेषेसाठी सरलीकृत समतुल्य सर्किट वापरू शकतो.

ओव्हरहेड पॉवर लाइन

उघड्या उघड्या तारांवर विजेचे प्रसारण करण्यासाठी त्यांच्यामध्ये आणि जमिनीपासून लक्षणीय अंतर आवश्यक आहे.

या प्रकरणात, तीन-फेज कंडक्टरच्या एक किलोमीटरचा प्रेरक प्रतिरोध X0 या अभिव्यक्तीद्वारे दर्शविला जाऊ शकतो. अवलंबून:

• एकमेकांमधील तारांच्या अक्षांचे सरासरी अंतर asr;

• फेज वायरचा बाह्य व्यास d;

• सामग्रीची सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता µ;

• X0 'रेषेचा बाह्य आगमनात्मक प्रतिकार;

• X0 रेषेचा अंतर्गत आगमनात्मक प्रतिकार «.

संदर्भासाठी: नॉन-फेरस धातूंनी बनवलेल्या ओव्हरहेड लाइनच्या 1 किमीचा प्रेरक प्रतिरोध सुमारे 0.33 ÷ 0.42 ओहम / किमी आहे.

केबल ट्रान्समिशन लाइन

उच्च व्होल्टेज केबल वापरणारी पॉवर लाइन ओव्हरहेड लाइनपेक्षा संरचनात्मकदृष्ट्या वेगळी असते. तारांच्या टप्प्यांमधील त्याचे अंतर लक्षणीयरीत्या कमी केले जाते आणि अंतर्गत इन्सुलेशन लेयरच्या जाडीने निर्धारित केले जाते.

अशा तीन-वायर केबलला लांब अंतरावर पसरलेल्या तारांच्या तीन आवरणांसह कॅपॅसिटर म्हणून दर्शविले जाऊ शकते. जसजशी त्याची लांबी वाढते तसतसे कॅपॅसिटन्स वाढते, कॅपेसिटिव्ह रेझिस्टन्स कमी होतो आणि केबलच्या बाजूने बंद होणारा कॅपेसिटिव प्रवाह वाढतो.

सिंगल-फेज ग्राउंड फॉल्ट बहुतेकदा कॅपेसिटिव्ह करंट्सच्या प्रभावाखाली केबल लाईन्समध्ये आढळतात. 6 ÷ 35 केव्ही नेटवर्कमध्ये त्यांच्या भरपाईसाठी, आर्क सप्रेशन रिअॅक्टर्स (डीजीआर) वापरले जातात, जे नेटवर्कच्या ग्राउंडेड न्यूट्रलद्वारे जोडलेले असतात. त्यांचे मापदंड सैद्धांतिक गणनेच्या अत्याधुनिक पद्धतींनी निवडले जातात.

खराब ट्यूनिंग गुणवत्ता आणि डिझाइन अपूर्णतेमुळे जुने GDR नेहमीच प्रभावीपणे कार्य करत नाहीत. ते सरासरी रेट केलेल्या फॉल्ट प्रवाहांसाठी डिझाइन केलेले आहेत, जे बहुतेक वेळा वास्तविक मूल्यांपेक्षा भिन्न असतात.

आजकाल, GDR चे नवीन विकास सादर केले गेले आहेत, आपत्कालीन परिस्थितींवर आपोआप लक्ष ठेवण्यास सक्षम आहेत, त्यांचे मुख्य पॅरामीटर्स त्वरीत मोजू शकतात आणि 2% अचूकतेसह पृथ्वीवरील दोष प्रवाहांच्या विश्वसनीय विझवण्यासाठी समायोजित करू शकतात. याबद्दल धन्यवाद, जीडीआर ऑपरेशनची कार्यक्षमता त्वरित 50% वाढते.

कॅपेसिटर युनिट्समधून शक्तीच्या प्रतिक्रियाशील घटकाच्या भरपाईचे सिद्धांत

पॉवर ग्रिड लांब अंतरावर उच्च-व्होल्टेज वीज प्रसारित करतात. त्याचे बहुतेक वापरकर्ते प्रेरक प्रतिकार आणि प्रतिरोधक घटकांसह इलेक्ट्रिक मोटर्स आहेत. ग्राहकांना पाठवलेल्या एकूण उर्जेमध्ये सक्रिय घटक P, उपयुक्त कार्य करण्यासाठी वापरला जातो आणि प्रतिक्रियाशील घटक Q, ज्यामुळे ट्रान्सफॉर्मर्स आणि इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या विंडिंग्स गरम होतात.

प्रेरक अभिक्रियांमधून उद्भवणारा प्रतिक्रियाशील घटक Q पॉवर गुणवत्ता कमी करतो. गेल्या शतकाच्या ऐंशीच्या दशकात त्याचे हानिकारक प्रभाव दूर करण्यासाठी, कॅपेसिटर बँकांना कॅपेसिटिव्ह रेझिस्टन्ससह जोडून यूएसएसआरच्या पॉवर सिस्टममध्ये एक नुकसान भरपाई योजना वापरली गेली, जी कमी झाली. कोनाचा कोसाइन φ

ते सबस्टेशनवर स्थापित केले गेले जे थेट समस्या ग्राहकांना पोसतात. हे वीज गुणवत्तेचे स्थानिक नियमन सुनिश्चित करते.

अशा प्रकारे, समान सक्रिय शक्ती प्रसारित करताना प्रतिक्रियाशील घटक कमी करून उपकरणावरील भार लक्षणीयरीत्या कमी करणे शक्य आहे.ही पद्धत केवळ औद्योगिक उपक्रमांमध्येच नव्हे तर निवासी आणि सांप्रदायिक सेवांमध्ये देखील ऊर्जा बचत करण्याची सर्वात प्रभावी पद्धत मानली जाते. त्याचा सक्षम वापर पॉवर सिस्टमची विश्वासार्हता लक्षणीयरीत्या सुधारू शकतो.