एसी पॉवर सप्लाय आणि पॉवर लॉस

फक्त सक्रिय प्रतिकार असलेल्या सर्किटच्या पॉवरला सक्रिय शक्ती P म्हणतात. खालीलपैकी एक सूत्र वापरून ती नेहमीप्रमाणे मोजली जाते:

सक्रिय शक्ती वर्तमान उर्जेचा अपरिवर्तनीय (अपरिवर्तनीय) वापर दर्शवते.

साखळदंडात पर्यायी प्रवाह डीसी सर्किट्सच्या तुलनेत उर्जेचे अपरिवर्तनीय नुकसान होण्याची अनेक कारणे आहेत. ही कारणे खालीलप्रमाणे आहेत.

1. विद्युतप्रवाहाद्वारे वायर गरम करणे... थेट करंटसाठी, गरम करणे हा उर्जेच्या नुकसानाचा एकमात्र प्रकार आहे. आणि पर्यायी प्रवाहासाठी, ज्याचे मूल्य थेट करंटच्या समान आहे, पृष्ठभागाच्या प्रभावामुळे वायरच्या प्रतिकारशक्तीमध्ये वाढ झाल्यामुळे वायर गरम करण्यासाठी उर्जा कमी होते. उच्च वर्तमान वारंवारता, अधिक प्रभावित करते पृष्ठभाग प्रभाव आणि वायर गरम करण्यासाठी जास्त नुकसान.

2. एडी करंट्स तयार करण्यासाठी होणारे नुकसान, अन्यथा फूकॉल्ट करंट म्हणतात… हे प्रवाह सर्व धातूंच्या शरीरात चुंबकीय क्षेत्रामध्ये प्रवृत्त केले जातात. कृतीतून एडी प्रवाह धातूचे शरीर गरम होते.स्टील कोरमध्ये विशेषतः लक्षणीय एडी वर्तमान तोटा पाहिला जाऊ शकतो. वाढत्या वारंवारतेसह एडी प्रवाह तयार करण्यासाठी उर्जेची हानी वाढते.

एडी प्रवाह — मोठ्या कोरमध्ये, b — लॅमेलर कोरमध्ये

3. चुंबकीय हिस्टेरेसीसचे नुकसान... पर्यायी चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, फेरोमॅग्नेटिक कोरचे पुनर्चुंबकीकरण केले जाते. या प्रकरणात, कोर कणांचे परस्पर घर्षण होते, परिणामी कोर गरम होतो. वारंवारता पासून नुकसान वाढते म्हणून चुंबकीय हिस्टेरेसिस वाढत आहे.

4. घन किंवा द्रव डायलेक्ट्रिक्समधील नुकसान... अशा डायलेक्ट्रिक्समध्ये, पर्यायी विद्युत क्षेत्रामुळे रेणूंचे ध्रुवीकरण, म्हणजे, रेणूंच्या विरुद्ध बाजूंना आकार दिसतात, मूल्यात समान परंतु चिन्हात भिन्न असतात. ध्रुवीकृत रेणू फील्डच्या क्रियेखाली फिरतात आणि परस्पर घर्षण अनुभवतात. यामुळे, डायलेक्ट्रिक गरम होते. वारंवारता वाढते, त्याचे नुकसान वाढते.

5. इन्सुलेशन गळतीचे नुकसान... वापरलेले इन्सुलेट पदार्थ आदर्श डायलेक्ट्रिक नसतात आणि त्यांच्यामध्ये गळती गळती दिसून येते. दुसऱ्या शब्दांत, इन्सुलेशन प्रतिरोध, जरी खूप जास्त असला तरी, अनंताच्या समान नाही. या प्रकारचा तोटा थेट प्रवाहात देखील असतो. उच्च व्होल्टेजमध्ये, वायरच्या सभोवतालच्या हवेत चार्जेस वाहून जाणे देखील शक्य आहे.

6. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या रेडिएशनमुळे होणारे नुकसान… कोणतीही AC केबल इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी उत्सर्जित करते, आणि जसजशी वारंवारता वाढते तसतसे उत्सर्जित लहरींची उर्जा झपाट्याने वाढते (वारंवारतेच्या वर्गाच्या प्रमाणात).इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा अपरिवर्तनीयपणे कंडक्टर सोडतात, आणि म्हणून लाटांच्या उत्सर्जनासाठी ऊर्जा वापर काही सक्रिय प्रतिकारांमध्ये झालेल्या नुकसानाच्या समतुल्य आहे. रेडिओ ट्रान्समीटर अँटेनामध्ये, या प्रकारचे नुकसान उपयुक्त ऊर्जा नुकसान आहे.

7. इतर सर्किट्समध्ये वीज ट्रान्समिशनचे नुकसान... परिणामी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना काही AC पॉवर जवळच्या एका सर्किटमधून दुसऱ्या सर्किटमध्ये हस्तांतरित केली जाते. काही प्रकरणांमध्ये, जसे की ट्रान्सफॉर्मरमध्ये, हे ऊर्जा हस्तांतरण फायदेशीर आहे.

AC सर्किटचा सक्रिय प्रतिकार सर्व सूचीबद्ध प्रकारच्या नॉन-रिकव्हरेबल एनर्जी लॉसेस विचारात घेतो... सीरिज सर्किटसाठी, तुम्ही सक्रिय प्रतिकार हे सक्रिय पॉवरचे गुणोत्तर म्हणून परिभाषित करू शकता, सर्व नुकसानाची ताकद चौरसाच्या वर्तमान:

अशाप्रकारे, दिलेल्या विद्युत् प्रवाहासाठी, सर्किटचा सक्रिय प्रतिकार जितका जास्त असेल तितका जास्त सक्रिय शक्ती, म्हणजे, एकूण ऊर्जा नुकसान.

इंडक्टिव्ह रेझिस्टन्स असलेल्या सर्किट विभागातील पॉवरला रिऍक्टिव्ह पॉवर म्हणतात Q... हे रिऍक्टिव्ह एनर्जीचे वैशिष्ट्य दर्शवते, ती ऊर्जा जी अपरिवर्तनीयपणे वापरली जात नाही, परंतु केवळ चुंबकीय क्षेत्रात तात्पुरती साठवली जाते. सक्रिय शक्तीपासून ते वेगळे करण्यासाठी, प्रतिक्रियाशील शक्ती वॅटमध्ये नाही तर प्रतिक्रियाशील व्होल्ट-अँपिअरमध्ये (var किंवा var) मोजली जाते... या संदर्भात, त्याला पूर्वी निर्जल म्हटले जात असे.

प्रतिक्रियात्मक शक्ती सूत्रांपैकी एकाद्वारे निर्धारित केली जाते:

जेथे UL हे प्रेरक प्रतिरोध xL सह विभागातील व्होल्टेज आहे; मी या विभागात वर्तमान आहे.

सक्रिय आणि प्रेरक प्रतिकार असलेल्या मालिका सर्किटसाठी, एकूण पॉवर S ची संकल्पना सादर केली आहे... हे एकूण सर्किट व्होल्टेज U आणि वर्तमान I च्या गुणाकाराने निर्धारित केले जाते आणि व्होल्ट-अँपीअर (VA किंवा VA) मध्ये व्यक्त केले जाते.

सक्रिय प्रतिकार असलेल्या विभागातील शक्तीची गणना वरीलपैकी एका सूत्राद्वारे किंवा सूत्राद्वारे केली जाते:

जेथे φ हा व्होल्टेज U आणि करंट I मधील फेज कोन आहे.

cosφ चा गुणांक हा पॉवर फॅक्टर आहे… याला अनेकदा म्हणतात "कोसाइन फी"… पॉवर फॅक्टर एकूण पॉवरपैकी किती सक्रिय पॉवर आहे हे दाखवते:

cosφ चे मूल्य ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ ते एकतेपर्यंत, ‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ सर्किटमध्ये फक्त एक असल्यास प्रतिक्रिया, नंतर φ = 90 °, cosφ = 0, P = 0 आणि सर्किटमधील शक्ती पूर्णपणे प्रतिक्रियाशील आहे. जर फक्त सक्रिय प्रतिकार असेल, तर φ = 0, cosφ = 1 आणि P = S, म्हणजेच सर्किटमधील सर्व शक्ती पूर्णपणे सक्रिय आहे.

cosφ जितका कमी असेल तितका उघड पॉवरचा सक्रिय पॉवर शेअर कमी आणि रिऍक्टिव्ह पॉवर जास्त. परंतु विद्युत् प्रवाहाचे कार्य, म्हणजे, त्याच्या उर्जेचे इतर काही प्रकारच्या उर्जेमध्ये संक्रमण, केवळ सक्रिय शक्तीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत केले जाते. आणि प्रतिक्रियात्मक शक्ती जनरेटर आणि सर्किटच्या प्रतिक्रियात्मक भागामध्ये चढ-उतार होणारी उर्जा दर्शवते.

इलेक्ट्रिकल ग्रिडसाठी, ते निरुपयोगी आणि अगदी हानिकारक आहे. हे लक्षात घेतले पाहिजे की रेडिओ अभियांत्रिकीमध्ये प्रतिक्रियात्मक शक्ती आवश्यक आहे आणि अनेक प्रकरणांमध्ये उपयुक्त आहे. उदाहरणार्थ, रेडिओ अभियांत्रिकीमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणार्‍या आणि विद्युत दोलन निर्माण करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या दोलन सर्किट्समध्ये, या दोलनांची ताकद जवळजवळ पूर्णपणे प्रतिक्रियाशील असते.
वेक्टर आकृती दर्शविते की cosφ बदलल्याने रिसीव्हर करंट I मध्ये त्याची शक्ती अपरिवर्तित कशी होते.

स्थिर शक्ती आणि विविध उर्जा घटकांवर रिसीव्हर प्रवाहांचे वेक्टर आकृती

जसे पाहिले जाऊ शकते, पॉवर फॅक्टर cosφ हा पर्यायी EMF जनरेटरद्वारे विकसित केलेल्या एकूण उर्जेच्या वापराच्या डिग्रीचा एक महत्त्वाचा सूचक आहे... cosφ <1 वर जनरेटरने तयार केले पाहिजे याकडे विशेष लक्ष देणे आवश्यक आहे. व्होल्टेज आणि प्रवाह ज्याचे उत्पादन सक्रिय शक्तीपेक्षा जास्त आहे. उदाहरणार्थ, जर विद्युत नेटवर्कमध्ये सक्रिय शक्ती 1000 kW आणि cosφ = 0.8 असेल, तर स्पष्ट शक्ती समान असेल:

समजा या प्रकरणात खरी शक्ती 100 kV च्या व्होल्टेजवर आणि 10 A च्या विद्युत् प्रवाहाने मिळते. तथापि, जनरेटरने 125 kV चा व्होल्टेज निर्माण करणे आवश्यक आहे.

हे स्पष्ट आहे की उच्च व्होल्टेजसाठी जनरेटरचा वापर गैरसोयीचा आहे आणि त्याशिवाय, जास्त व्होल्टेजमध्ये वाढीव गळती किंवा नुकसान टाळण्यासाठी तारांचे इन्सुलेशन सुधारणे आवश्यक आहे. त्यामुळे वीज ग्रीडच्या किमतीत वाढ होणार आहे.

प्रतिक्रियाशील शक्तीच्या उपस्थितीमुळे जनरेटर व्होल्टेज वाढविण्याची गरज सक्रिय आणि प्रतिक्रियाशील प्रतिकार असलेल्या मालिका सर्किटचे वैशिष्ट्य आहे. सक्रिय आणि प्रतिक्रियाशील शाखांसह समांतर सर्किट असल्यास, जनरेटरने एकाच सक्रिय प्रतिकारासह आवश्यकतेपेक्षा जास्त विद्युत प्रवाह तयार केला पाहिजे. दुसऱ्या शब्दांत, जनरेटर अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील प्रवाहाने लोड केले जाते.

उदाहरणार्थ, वरील मूल्यांसाठी P = 1000 kW, cosφ = 0.8 आणि S = 1250 kVA, समांतर जोडलेले असताना, जनरेटरने 10 A नाही तर 100 kV च्या व्होल्टेजवर 12.5 A चा प्रवाह द्यावा. .या प्रकरणात, केवळ मोठ्या करंटसाठी जनरेटरची रचना केली जाणे आवश्यक नाही, तर ज्या इलेक्ट्रिक लाइनद्वारे हा प्रवाह प्रसारित केला जाईल त्या तारा जास्त जाडीने घ्याव्या लागतील, ज्यामुळे प्रति ओळ किंमत देखील वाढेल. जर जनरेटरच्या ओळीत आणि वळणावर 10 A च्या करंटसाठी डिझाइन केलेल्या तारा असतील तर हे स्पष्ट आहे की 12.5 A च्या करंटमुळे या तारांमध्ये गरम होण्याचे प्रमाण वाढेल.

अशा प्रकारे, जरी अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील प्रवाह जनरेटरमधून प्रतिक्रियाशील ऊर्जा प्रतिक्रियात्मक भारांमध्ये हस्तांतरित करते आणि त्याउलट, परंतु तारांच्या सक्रिय प्रतिकारामुळे अनावश्यक ऊर्जा नुकसान होते.

विद्यमान इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्समध्ये, रिऍक्टिव्ह रेझिस्टन्स असलेले विभाग सिरीजमध्ये आणि सक्रिय रेझिस्टन्स असलेल्या सेक्शन्ससह समांतर अशा दोन्ही प्रकारे जोडले जाऊ शकतात. म्हणून, जनरेटरने उपयुक्त सक्रिय शक्ती, प्रतिक्रियाशील शक्ती व्यतिरिक्त वाढीव व्होल्टेज आणि वाढीव विद्युत् प्रवाह विकसित करणे आवश्यक आहे.

जे सांगितले गेले त्यावरून हे स्पष्ट होते की विद्युतीकरणासाठी ते किती महत्त्वाचे आहे cosφ मूल्य वाढवणे… त्याची घट विद्युत नेटवर्कमध्ये प्रतिक्रियाशील भारांच्या समावेशामुळे होते. उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रिक मोटर्स किंवा ट्रान्सफॉर्मर जे निष्क्रिय असतात किंवा पूर्णपणे लोड नसतात ते लक्षणीय प्रतिक्रियात्मक भार तयार करतात कारण त्यांच्याकडे तुलनेने उच्च विंडिंग इंडक्टन्स असते. cosφ वाढवण्यासाठी, मोटार आणि ट्रान्सफॉर्मर पूर्ण भाराने ऑपरेट करणे महत्वाचे आहे. ते अस्तित्वात आहे cosφ वाढवण्याचे अनेक मार्ग.

शेवटी, आम्ही लक्षात घेतो की तीनही शक्ती खालील संबंधाने एकमेकांशी जोडलेल्या आहेत:

म्हणजेच, स्पष्ट शक्ती ही सक्रिय आणि प्रतिक्रियाशील शक्तीची अंकगणितीय बेरीज नाही.पॉवर S ही P आणि Q या शक्तींची भौमितिक बेरीज आहे असे म्हणण्याची प्रथा आहे.

हे देखील पहा: इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये प्रतिक्रिया