इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में प्रतिक्रिया

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में प्रसिद्ध ओम कानून व्याख्या करता है कि यदि परिपथ के किसी खंड के सिरों पर विभवान्तर लागू किया जाता है, तो इसकी क्रिया के तहत एक विद्युत धारा प्रवाहित होगी, जिसकी शक्ति माध्यम के प्रतिरोध पर निर्भर करती है।

एसी वोल्टेज स्रोत उनसे जुड़े सर्किट में एक करंट बनाते हैं, जो स्रोत की साइन वेव के आकार का अनुसरण कर सकता है या इससे एक कोण द्वारा आगे या पीछे स्थानांतरित किया जा सकता है।

यदि विद्युत सर्किट वर्तमान प्रवाह की दिशा नहीं बदलता है और इसका चरण वेक्टर पूरी तरह से लागू वोल्टेज के साथ मेल खाता है, तो ऐसे खंड में विशुद्ध रूप से सक्रिय प्रतिरोध होता है। जब सदिशों के घूर्णन में अंतर होता है, तो वे प्रतिरोध की प्रतिक्रियाशील प्रकृति की बात करते हैं।

विभिन्न विद्युत तत्वों में उनके माध्यम से प्रवाहित धारा को विक्षेपित करने और उसके परिमाण को बदलने की अलग-अलग क्षमता होती है।

कुंडल की प्रतिक्रिया

एक स्थिर एसी वोल्टेज स्रोत और लंबे इन्सुलेटेड तार का एक टुकड़ा लें। सबसे पहले, हम जनरेटर को पूरे सीधे तार से जोड़ते हैं, और फिर उससे, लेकिन चारों ओर के छल्ले में लपेटते हैं चुंबकीय सर्किट, जिसका उपयोग चुंबकीय प्रवाह के मार्ग में सुधार के लिए किया जाता है।

दोनों ही मामलों में करंट को सटीक रूप से मापने से यह देखा जा सकता है कि दूसरे प्रयोग में इसके मान में उल्लेखनीय कमी और एक निश्चित कोण पर फेज लैग देखा जाएगा।

यह लेंज़ के नियम की कार्रवाई के तहत प्रकट होने वाली प्रेरण की विपरीत शक्तियों के प्रकट होने के कारण है।

चित्र में, प्राथमिक धारा के मार्ग को लाल तीरों द्वारा दिखाया गया है, और इसके द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र को नीले रंग में दिखाया गया है। इसके आंदोलन की दिशा दाहिने हाथ के नियम से निर्धारित होती है। यह कॉइल के अंदर सभी आसन्न घुमावों को भी पार करता है और उनमें एक करंट प्रेरित करता है, जो हरे तीरों द्वारा दिखाया गया है, जो लागू ईएमएफ के सापेक्ष अपनी दिशा को स्थानांतरित करते हुए लागू प्राथमिक करंट के मूल्य को कमजोर करता है।

कॉइल पर जितना अधिक घुमाव होता है, उतना अधिक आगमनात्मक प्रतिघात X.प्राथमिक धारा को कम करता है।

इसका मान सूत्र द्वारा गणना की गई आवृत्ति f, अधिष्ठापन L पर निर्भर करता है:

xL= 2πfL = ωL

अधिष्ठापन बलों पर काबू पाने से, कॉइल करंट वोल्टेज को 90 डिग्री से पीछे कर देता है।

ट्रांसफार्मर प्रतिरोध

इस डिवाइस में एक सामान्य चुंबकीय सर्किट पर दो या दो से अधिक कॉइल होते हैं। उनमें से एक बाहरी स्रोत से बिजली प्राप्त करता है, और इसे परिवर्तन के सिद्धांत के अनुसार दूसरों को प्रेषित किया जाता है।

पावर कॉइल से गुजरने वाला प्राइमरी करंट मैग्नेटिक सर्किट में और उसके आसपास एक मैग्नेटिक फ्लक्स को प्रेरित करता है, जो सेकेंडरी कॉइल के घुमावों को पार करता है और इसमें सेकेंडरी करंट बनाता है।

क्योंकि यह बनाने के लिए एकदम सही है ट्रांसफार्मर डिजाइन असंभव है, तो कुछ चुंबकीय प्रवाह पर्यावरण में फैल जाएगा और नुकसान पैदा करेगा।इन्हें लीकेज फ्लक्स कहा जाता है और लीकेज रिएक्शन की मात्रा को प्रभावित करते हैं।

इनमें प्रत्येक कॉइल के प्रतिरोध का सक्रिय घटक जोड़ा जाता है। प्राप्त कुल मूल्य को ट्रांसफार्मर या उसके विद्युत प्रतिबाधा कहा जाता है जटिल प्रतिरोध Z, सभी वाइंडिंग में वोल्टेज ड्रॉप बनाता है।

ट्रांसफार्मर के अंदर कनेक्शन की गणितीय अभिव्यक्ति के लिए, वाइंडिंग्स (आमतौर पर तांबे से बने) के सक्रिय प्रतिरोध को "R1" और "R2" और "X1" और "X2" द्वारा आगमनात्मक द्वारा इंगित किया जाता है।

प्रत्येक कुंडल में प्रतिबाधा है:

• Z1 = R1 + jX1;

• Z2 = R1 + jX2।

इस अभिव्यक्ति में, सबस्क्रिप्ट «जे» जटिल विमान के ऊर्ध्वाधर धुरी पर स्थित एक काल्पनिक इकाई को दर्शाता है।

आगमनात्मक प्रतिरोध और प्रतिक्रियाशील शक्ति घटक की घटना के संदर्भ में सबसे महत्वपूर्ण शासन तब बनाया जाता है जब ट्रांसफार्मर समानांतर ऑपरेशन में जुड़े होते हैं।

संधारित्र प्रतिरोध

संरचनात्मक रूप से, इसमें ढांकता हुआ गुणों वाली सामग्री की परत से अलग दो या दो से अधिक प्रवाहकीय प्लेटें शामिल होती हैं। इस पृथक्करण के कारण, दिष्ट धारा संधारित्र से नहीं गुजर सकती, लेकिन प्रत्यावर्ती धारा अपने मूल मान से विचलन के साथ गुजर सकती है।

इसके परिवर्तन को प्रतिक्रियाशील - कैपेसिटिव प्रतिरोध की क्रिया के सिद्धांत द्वारा समझाया गया है।

लागू वैकल्पिक वोल्टेज की कार्रवाई के तहत, एक साइनसॉइडल रूप में बदलते हुए, प्लेटों पर एक छलांग होती है, विपरीत संकेतों के साथ विद्युत ऊर्जा के आरोपों का संचय होता है। उनकी कुल संख्या डिवाइस के आकार से सीमित है और क्षमता द्वारा विशेषता है। यह जितना बड़ा होता है, चार्ज होने में उतना ही अधिक समय लेता है।

दोलन के अगले आधे चक्र के दौरान, संधारित्र प्लेटों में वोल्टेज की ध्रुवता उलट जाती है।इसके प्रभाव में, क्षमता में परिवर्तन होता है, प्लेटों पर गठित आवेशों का पुनर्भरण होता है। इस तरह, प्राथमिक धारा का प्रवाह निर्मित होता है और इसके मार्ग का विरोध पैदा होता है क्योंकि यह परिमाण में घट जाती है और कोण के साथ चलती है।

इसे लेकर बिजलीकर्मियों का मजाक बना हुआ है। ग्राफ पर प्रत्यक्ष धारा को एक सीधी रेखा द्वारा दर्शाया जाता है, और जब यह तार के साथ गुजरता है, तो विद्युत आवेश, संधारित्र की प्लेट तक पहुँचता है, ढांकता हुआ पर टिका होता है, एक मृत अंत में हो जाता है। यह बाधा उसे आगे बढ़ने से रोकती है।

साइनसॉइडल हार्मोनिक बाधाओं और चार्ज के माध्यम से गुजरता है, चित्रित प्लेटों पर स्वतंत्र रूप से लुढ़कता है, प्लेटों पर कब्जा कर ली गई ऊर्जा का एक छोटा अंश खो देता है।

इस मजाक का एक छिपा हुआ अर्थ है: जब प्लेटों के बीच प्लेटों पर एक स्थिर या सुधारा हुआ स्पंदित वोल्टेज लगाया जाता है, तो उनसे विद्युत आवेशों के संचय के कारण, एक कड़ाई से स्थिर संभावित अंतर पैदा होता है, जो बिजली की आपूर्ति में सभी छलांगों को सुचारू करता है। सर्किट। बढ़ी हुई समाई वाले संधारित्र की इस संपत्ति का उपयोग निरंतर वोल्टेज स्टेबलाइजर्स में किया जाता है।

सामान्य तौर पर, कैपेसिटिव प्रतिरोध Xc, या इसके माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा के पारित होने का विरोध, कैपेसिटर के डिज़ाइन पर निर्भर करता है, जो कैपेसिटेंस «C» को निर्धारित करता है, और सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

Xc = 1/2πfC = 1 / ω° C

प्लेटों के पुनर्भरण के कारण, संधारित्र के माध्यम से धारा वोल्टेज को 90 डिग्री तक बढ़ा देती है।

बिजली लाइन की प्रतिक्रियाशीलता

हर बिजली लाइन को विद्युत ऊर्जा संचारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह सक्रिय आर, प्रतिक्रियाशील (आगमनात्मक) एक्स प्रतिरोध और चालन जी, प्रति यूनिट लंबाई, आमतौर पर एक किलोमीटर के वितरित मापदंडों के साथ समकक्ष सर्किट वर्गों के रूप में प्रतिनिधित्व करने के लिए प्रथागत है।

यदि हम समाई और चालकता के प्रभाव की उपेक्षा करते हैं, तो हम समानांतर मापदंडों वाली रेखा के लिए एक सरलीकृत समतुल्य परिपथ का उपयोग कर सकते हैं।

ओवरहेड बिजली लाइन

नंगे तारों पर बिजली के संचरण के लिए उनके बीच और जमीन से महत्वपूर्ण दूरी की आवश्यकता होती है।

इस मामले में, तीन-चरण कंडक्टर के एक किलोमीटर के आगमनात्मक प्रतिरोध को अभिव्यक्ति X0 द्वारा दर्शाया जा सकता है। निर्भर करता है:

• एक दूसरे के बीच तारों की कुल्हाड़ियों की औसत दूरी asr;

• चरण तारों का बाहरी व्यास d;

• सामग्री μ की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता;

• लाइन X0 ' का बाहरी आगमनात्मक प्रतिरोध;

• लाइन X0 « का आंतरिक आगमनात्मक प्रतिरोध।

संदर्भ के लिए: अलौह धातुओं से बनी एक ओवरहेड लाइन के 1 किमी का आगमनात्मक प्रतिरोध लगभग 0.33 ÷ 0.42 ओम / किमी है।

केबल ट्रांसमिशन लाइन

उच्च वोल्टेज केबल का उपयोग करने वाली एक विद्युत लाइन ओवरहेड लाइन से संरचनात्मक रूप से भिन्न होती है। तारों के चरणों के बीच की दूरी काफी कम हो जाती है और आंतरिक इन्सुलेशन परत की मोटाई से निर्धारित होती है।

इस तरह के तीन-तार केबल को एक संधारित्र के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है जिसमें तारों के तीन म्यान लंबी दूरी पर फैले होते हैं। जैसे-जैसे इसकी लंबाई बढ़ती है, कैपेसिटेंस बढ़ता है, कैपेसिटिव रेजिस्टेंस घटता है और कैपेसिटिव करंट जो केबल के साथ बंद होता है बढ़ता है।

कैपेसिटिव धाराओं के प्रभाव में केबल लाइनों में सिंगल-फेज ग्राउंड दोष सबसे अधिक बार होते हैं। 6 ÷ 35 केवी नेटवर्क में उनके मुआवजे के लिए, चाप दमन रिएक्टरों (डीजीआर) का उपयोग किया जाता है, जो नेटवर्क के ग्राउंड तटस्थ से जुड़े होते हैं। उनके पैरामीटर सैद्धांतिक गणना के परिष्कृत तरीकों से चुने जाते हैं।

खराब ट्यूनिंग गुणवत्ता और डिज़ाइन की खामियों के कारण पुराने जीडीआर हमेशा प्रभावी ढंग से काम नहीं करते थे। वे औसत रेटेड दोष धाराओं के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो अक्सर वास्तविक मूल्यों से भिन्न होते हैं।

आजकल, जीडीआर के नए विकास पेश किए गए हैं, जो स्वचालित रूप से आपातकालीन स्थितियों की निगरानी करने में सक्षम हैं, जल्दी से उनके मुख्य मापदंडों को मापते हैं और 2% की सटीकता के साथ पृथ्वी दोष धाराओं के विश्वसनीय शमन के लिए समायोजन करते हैं। इसके लिए धन्यवाद, जीडीआर ऑपरेशन की दक्षता तुरंत 50% बढ़ जाती है।

संधारित्र इकाइयों से बिजली के प्रतिक्रियाशील घटक के मुआवजे का सिद्धांत

पावर ग्रिड लंबी दूरी पर हाई-वोल्टेज बिजली संचारित करते हैं। इसके अधिकांश उपयोगकर्ता आगमनात्मक प्रतिरोध और प्रतिरोधक तत्वों के साथ विद्युत मोटर हैं। उपभोक्ताओं को भेजी जाने वाली कुल शक्ति में सक्रिय घटक P होता है, जिसका उपयोग उपयोगी कार्य करने के लिए किया जाता है, और प्रतिक्रियाशील घटक Q, जो ट्रांसफार्मर और इलेक्ट्रिक मोटर्स की वाइंडिंग को गर्म करता है।

आगमनात्मक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होने वाला प्रतिक्रियाशील घटक क्यू बिजली की गुणवत्ता को कम करता है। पिछली शताब्दी के अस्सी के दशक में इसके हानिकारक प्रभावों को खत्म करने के लिए, कैपेसिटर बैंकों को कैपेसिटिव प्रतिरोध के साथ जोड़कर यूएसएसआर की बिजली व्यवस्था में एक मुआवजा योजना का उपयोग किया गया था, जो कम हो गया एक कोण की कोसाइन φ।

वे सबस्टेशनों पर स्थापित किए गए थे जो सीधे समस्या उपभोक्ताओं को खिलाते थे। यह बिजली की गुणवत्ता के स्थानीय विनियमन को सुनिश्चित करता है।

इस तरह, उसी सक्रिय शक्ति को संचारित करते हुए प्रतिक्रियाशील घटक को कम करके उपकरण पर भार को काफी कम करना संभव है।इस पद्धति को न केवल औद्योगिक उद्यमों में, बल्कि आवासीय और सांप्रदायिक सेवाओं में भी ऊर्जा बचाने का सबसे प्रभावी तरीका माना जाता है। इसके सक्षम उपयोग से बिजली प्रणालियों की विश्वसनीयता में काफी सुधार हो सकता है।