विद्युत आवेश के प्रतिरोध (impedance) पावर फैक्टर और दশा कोण (phase angle) का एक्सीलेंटिंग करंट में क्या उपयोग होता है? इन गुणों के बीच क्या संबंध है?

संयुक्त धारा में प्रतिबाधा, शक्ति गुणांक और कोणीय चर की भूमिका और संबंध

एसी सर्किटों के विश्लेषण में, प्रतिबाधा, शक्ति गुणांक और कोणीय चर तीन मूलभूत अवधारणाएँ हैं, जिनमें से प्रत्येक की एक विशिष्ट उद्देश्य और एक-दूसरे से घनिष्ठ संबंध होता है।

प्रतिबाधा

प्रतिबाधा एक समग्र पैरामीटर है जो एसी सर्किट की धारा प्रवाह को रोकने वाली प्रतिरोध, स्वप्रेरण और धारिता का वर्णन करता है। यह प्रतिरोध (R), स्वप्रेरक प्रतिबाधा (XL) और धारितीय प्रतिबाधा (XC) से मिलकर बना होता है, लेकिन ये सिर्फ जोड़े नहीं जाते, बल्कि इनका वेक्टर योग 2 पर होता है। प्रतिबाधा की इकाई ओहम (Ω) है, और प्रतिबाधा का आकार सर्किट में आवृत्ति से संबंधित होता है, जितनी ऊँची आवृत्ति, उतनी कम धारितीय प्रतिबाधा, उतनी अधिक स्वप्रेरक प्रतिबाधा; और इसका विपरीत। प्रतिबाधा का मान आवृत्ति के साथ बदलता है, जो एसी सर्किट को समझने और डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है।

शक्ति गुणांक

शक्ति गुणांक एसी सर्किट में सक्रिय शक्ति (P) और स्पष्ट शक्ति (S) का अनुपात है, जिसे आमतौर पर cosφ के रूप में व्यक्त किया जाता है। शक्ति गुणांक सर्किट में वास्तविक शक्ति की खपत का अनुपात दर्शाता है, जो सर्किट द्वारा उपलब्ध अधिकतम शक्ति है। आदर्श रूप से, शक्ति गुणांक 1 होता है, जो यह दर्शाता है कि सर्किट पूरी तरह से मेल खाता है और कोई प्रतिक्रियात्मक शक्ति की हानि नहीं होती। जब मान 1 से कम होता है, तो यह प्रतिक्रियात्मक शक्ति की हानि और ग्रिड की दक्षता की कमी को दर्शाता है। शक्ति गुणांक कोण (φ) शक्ति गुणांक cosφ का व्युत्क्रम टेन्जेंट है, जो आमतौर पर -90 डिग्री और +90 डिग्री के बीच होता है, जो धारा और वोल्टेज के बीच के कोण का अंतर दर्शाता है।

कोणीय चर

कोणीय चर वोल्टेज और धारा तरंग प्रकारों के बीच का कोणीय अंतर होता है, जिसे आमतौर पर θ से निरूपित किया जाता है। एक एसी सर्किट में, वोल्टेज और धारा दोनों साइन वेवफॉर्म होते हैं, और कोणीय अंतर सर्किट में ऊर्जा प्रवाह को निर्धारित करता है। जब वोल्टेज और धारा एक साथ फेज में होते हैं, तो कोणीय अंतर 0 डिग्री होता है, और शक्ति अधिकतम होती है। जब वोल्टेज धारा से 90 डिग्री आगे होता है या 90 डिग्री पीछे होता है, तो यह क्रमशः प्रतिक्रियात्मक शक्ति और स्वप्रेरक लोड या धारितीय लोड को दर्शाता है। प्रतिबाधा कोण (φ) वास्तव में शक्ति गुणांक कोण है, जो वोल्टेज और धारा फेजर के बीच का कोण अंतर है, और प्रतिबाधा घटकों (जैसे प्रतिरोध, स्वप्रेरक और धारिता) के लिए, प्रतिबाधा कोण शक्ति गुणांक कोण के बराबर होता है।

संबंध सारांश

प्रतिबाधा, शक्ति गुणांक और कोणीय चर के बीच निम्नलिखित संबंध हैं:

प्रतिबाधा (Z) सर्किट में वोल्टेज और धारा की सम्मिश्र मात्रा है, जिसमें प्रतिरोध, स्वप्रेरक प्रतिबाधा और धारितीय प्रतिबाधा का वेक्टर योग शामिल है, जो सर्किट की धारा के लिए कुल बाधा को दर्शाता है।

शक्ति गुणांक (cosφ) प्रतिबाधा कोण का कोसाइन मान है, जो सक्रिय शक्ति और स्पष्ट शक्ति के अनुपात को दर्शाता है, सर्किट की दक्षता को प्रतिबिंबित करता है।

कोणीय चर (θ या φ) वोल्टेज और धारा तरंग प्रकारों के बीच का कोणीय अंतर है, जो सर्किट के ऊर्जा प्रवाह को निर्धारित करता है और शक्ति गुणांक कोण का विशिष्ट रूप है।

इन अवधारणाओं को समझने से एसी सर्किट डिजाइन के विश्लेषण और अनुकूलन में मदद मिलती है, ऊर्जा दक्षता को बढ़ाने और प्रतिक्रियात्मक शक्ति की हानि को कम करने में सहायता मिलती है।