پاور فیکٹر کوریکشن: یہ کیا ہے؟ (فارمولہ، سرکٹ اور کیپسیٹر بینک)

فیلڈ: بنیادی برق

China

پاور فیکٹر کوریکشن کیا ہے

پاور فیکٹر کوریکشن کیا ہے؟

پاور فیکٹر کوریکشن (جسے پی ایف سی یا پاور فیکٹر امپروومنٹ بھی کہا جاتا ہے) ایک تکنیک ہے جس کا استعمال کرنے سے ایسی سرکٹس کا پاور فیکٹر بہتر ہوتا ہے جس میں سرکٹ کی ری ایکٹو پاور کم کر دی جاتی ہے۔ پاور فیکٹر کوریکشن کی تکنیکوں کا مقصد سرکٹ کی کارکردگی کو بڑھانے اور لود کی طرف سے درآمد کی جانے والی کرنٹ کو کم کرنا ہوتا ہے۔

عام طور پر، کیپیسٹرز اور سنکرون موٹرز کو سرکٹس میں استعمال کیا جاتا ہے تاکہ انڈکٹو عناصر (اور اس کے بعد ری ایکٹو پاور) کو کم کیا جا سکے۔ یہ تکنیکیں واقعی پاور کی مقدار کو بڑھانے کے لیے نہیں بلکہ ظاہری پاور کو کم کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہیں۔

دوسرا الفاظ میں، یہ وولٹیج اور کرنٹ کے درمیان فیز شفت کو کم کرتا ہے۔ اس طرح یہ پاور فیکٹر کو اکائی کے قریب رکھنے کی کوشش کرتا ہے۔ پاور فیکٹر کی سب سے معقول قیمت 0.9 سے 0.95 کے درمیان ہوتی ہے۔

اب سوال پیدا ہوتا ہے، کیوں پاور فیکٹر کی معقول قیمت 0.95 ہے اور یونٹی پاور فیکٹر نہیں؟ کیا یونٹی پاور فیکٹر کا کوئی نقصان ہے؟

نہیں۔ یونٹی پاور فیکٹر کا کوئی بھی نقصان نہیں ہے۔ لیکن یونٹی پی ایف سی کے معدات کو نصب کرنا مشکل اور مہنگا ہوتا ہے۔

لہذا، یونٹی اور پاور سپلائی کمپنیاں پاور فیکٹر کو 0.9 سے 0.95 کے درمیان بنانے کی کوشش کرتی ہیں تاکہ معمولی نظام بنایا جا سکے۔ اور یہ محدودہ پاور سسٹم کے لیے کافی خوب ہوتا ہے۔

اگر اے سی سرکٹ میں ایک زیادہ انڈکٹو لود ہے، تو پاور فیکٹر 0.8 سے نیچے ہو سکتا ہے۔ اور یہ سورس سے زیادہ کرنٹ درآمد کرتا ہے۔

پاور فیکٹر کوریکشن کے معدات انڈکٹو عناصر اور سورس سے درآمد کی جانے والی کرنٹ کو کم کرتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں ایک کارآمد سسٹم بن جاتا ہے اور الیکٹرکل انرجی کا نقصان روکا جاتا ہے۔

پاور فیکٹر کوریکشن کیوں ضروری ہے؟

ڈی سی سرکٹس میں، کسی بوجھ کے ذریعے ختم ہونے والی طاقت صرف ولٹیج اور کرنٹ کو ضرب دینے سے حساب کی جاتی ہے۔ اور کرنٹ اطلاقی ولٹیج کے تناسب میں ہوتا ہے۔ اس لیے، مقاومتی بوجھ کے ذریعے ختم ہونے والی طاقت خطی ہوتی ہے۔

ای سی سرکٹس میں، ولٹیج اور کرنٹ جنگلی موجیں ہوتی ہیں۔ اس لیے، مقدار اور سمتوں میں مسلسل تبدیلی ہوتی رہتی ہے۔ کسی خاص وقت پر، ختم ہونے والی طاقت اس وقت کے ولٹیج اور کرنٹ کے ضرب کے برابر ہوتی ہے۔

اگر کسی اے سی سرکٹ میں میوچل وائنڈنگ، چوک کوائل، سولینوئڈ، ٹرانسفارمر جیسے انڈکٹو کے بوجھ ہوں تو؛ کرنٹ ولٹیج کے ساتھ فیز میں باہر ہوتا ہے۔ اس حالت میں، حقیقی طاقت ولٹیج اور کرنٹ کے ضرب سے کم ہوتی ہے۔

اے سی سرکٹس میں غیر خطی عنصر کی وجہ سے، اس میں دونوں ہوتے ہیں مقاومت اور リアクタンス۔ اس لیے، اس حالت میں، طاقت کا حساب لگانے کے دوران کرنٹ اور ولٹیج کے درمیان فیز کا فرق اہم ہوتا ہے۔

پیور ریسٹو کے بوجھ کے لیے، ولٹیج اور کرنٹ فیز میں ہوتے ہیں۔ لیکن انڈکٹو کے بوجھ کے لیے، کرنٹ ولٹیج کے پیچھے رہتا ہے۔ اور یہ انڈکٹو ریاکٹنس بناتا ہے۔

اس حالت میں، طاقت کے فیکٹر کی ترمیم کی بہت ضرورت ہوتی ہے تاکہ انڈکٹو عنصر کے اثر کو کم کیا جا سکے اور طاقت کے فیکٹر کو بہتر بنایا جا سکے تاکہ نظام کی کارکردگی میں اضافہ ہو سکے۔

طاقت کے فیکٹر کی ترمیم کا فارمولہ

فرض کریں کہ کسی انڈکٹو کے بوجھ کو نظام سے منسلک کیا گیا ہے اور یہ طاقت کے فیکٹر کوسفی کے ساتھ کام کرتا ہے1۔ طاقت کے فیکٹر کو بہتر بنانے کے لیے، ہمیں بوجھ کے متوازی طاقت کے فیکٹر کی ترمیم کے معدات کو منسلک کرنا چاہئے۔

اس ترتیب کا سرکٹ ڈائیگرام نیچے دیا گیا ہے۔

طاقت کے فیکٹر کی ترمیم کا مثال

کونڈینسر آگے کی ریاکٹو کمپوننٹ فراہم کرتا ہے اور پیچھے کی ریاکٹو کمپوننٹ کے اثر کو کم کرتا ہے۔ کونڈینسر کو جڑانے سے قبل، لود کرنٹ IL ہوتا ہے۔

کونڈینسر IC کرنٹ لیتا ہے جو وولٹیج سے 90˚ آگے ہوتا ہے۔ اور سسٹم کا نتیجہ کرنٹ Ir ہوتا ہے۔ وولٹیج V اور IR کے درمیان زاویہ V اور IL کے درمیان زاویہ کے مقابلے میں کم ہوتا ہے۔ اس لیے، پاور فیکٹر cosф2 بہتر ہوتا ہے۔

power factor correction phasor diagram

پاور فیکٹر کاریکشن فیزور ڈائیاگرام

فوق الذکر فیزور ڈائیاگرام سے، سسٹم کا پیچھے کی ریاکٹو کمپوننٹ کم ہوتا ہے۔ اس لیے، پاور فیکٹر کو ф1 سے ф2 تبدیل کرنے کے لیے، لود کرنٹ IRsinф2 سے کم کر دیا جاتا ہے۔

$I_R sin \phi_2 = I_L sin \phi_1 - I_C$

$I_C = I_L sin \phi_1 - I_R sin \phi_2$

کنڈینسٹر کی کنڈینسٹنس بہتر بنانے کے لئے ہے؛

$C = \frac{I_C}{\omega V}$

پاور فیکٹر کوریکشن سरکٹ

پاور فیکٹر کوریکشن کی تکنیکوں میں اکثر کنڈینسر یا کنڈینسر بینک اور سینکرونوس کنڈینسر استعمال ہوتے ہیں۔ پاور فیکٹر کو درست کرنے کے لئے استعمال کیے جانے والے آلات کے حساب سے تین طریقے ہیں؛

کنڈینسر بینک
سینکرونوس کنڈینسر
فیز ایڈوانسر

کنڈینسر بینک کا استعمال کرتے ہوئے پاور فیکٹر کوریکشن

کنڈینسر یا کنڈینسر بینک کو ثابت یا متغیر قدر کی کنڈینسٹنس کے طور پر جڑایا جا سکتا ہے۔ اسے انڈکشن موتار، ڈسٹریبیوشن پینل، یا مین سپلائی سے جوڑا جا سکتا ہے۔

ثابت قدرت کنڈینسر مسلسل نظام سے جڑا رہتا ہے۔ متغیر قدر کا کنڈینسر نظام کی ضرورت کے مطابق کوار کی مقدار بدل دیتا ہے۔

قدرت کا اصلاح کرنے کے لئے، کنڈینسر بینک کو لاڈ کے ساتھ جوڑا جاتا ہے۔ اگر لاڈ تین فیز کا لاڈ ہے، تو کنڈینسر بینک کو ستارہ اور ڈیلٹا کنکشن کے طور پر جوڑا جا سکتا ہے۔

ڈیلٹا سے جڑا کنڈینسر بینک

نیچے دیا گیا کرکٹ ڈائیگرام تین فیز کے لاڈ کے ساتھ ڈیلٹا سے جڑا کنڈینسر بینک ظاہر کرتا ہے۔

delta connected capacitor bank

ڈیلٹا سے جڑا کنڈینسر بینک

چلو ڈیلٹا کنکشن میں جب یہ فیز کے لئے کنڈینسر کا مساوات دریافت کریں۔ ڈیلٹا کنکشن میں، فیز ولٹیج (VP) اور لائن ولٹیج (VL) برابر ہوتے ہیں۔

$V_P = V_L$

فیز کے لئے کنڈینسنس (C∆) کو یوں دیا جاتا ہے؛

$C_\Delta = \frac{Q_C}{\omega V_P^2} = \frac{Q_C}{\omega V_L^2}$

ستار کنکٹڈ کیپیسٹر بینک

نیچے دیا گیا سرکٹ ڈائیگرام تین فیز کے لوڈ کے ساتھ ستارہ کنکشن میں کیپیسٹر بینک کو ظاہر کرتا ہے۔

ستارہ کنکٹڈ کیپیسٹر بینک

ستارہ کنکشن میں، فیز ولٹیج (VP) اور لائن ولٹیج (VL) کے درمیان تعلق یہ ہے؛

$V_P = \frac{1}{\sqrt{3}} V_L$

ہر فیز کی کapasitance (CY) درج ذیل طور پر دی جاتی ہے؛

$C_Y = \frac{Q_C}{\omega V_P^2} = \frac{Q_C}{\omega (\frac{V_L}{\sqrt{3}})^2} = \frac{3Q_C}{\omega V_L^2}$

اوپر دی گئی مساوات سے؛

$C_Y = 3 C_\Delta$

یہ مطلب ہے کہ ستارہ کنکشن میں درکار کاپیسٹنس، ڈیلٹا کنکشن میں درکار کاپیسٹنس کا تین گنا ہوتا ہے۔ اور یہ بھی کہ آپریٹنگ فیز ولٹیج لائن ولٹیج کا 1/√3 گنا ہوتا ہے۔

اس لیے، ڈیلٹا-کنکشن کاپیسٹر بینک ایک اچھا ڈیزائن ہے اور یہ وہ وجہ ہے کہ تین فیز کنکشن میں ڈیلٹا-کنکشن کاپیسٹر بینک نیٹ ورک میں زیادہ استعمال ہوتا ہے۔

سنکرون کنڈینسر کا استعمال کرتے ہوئے پاور فیکٹر کوریکشن

جب سنکرون موٹر اوورایکسائٹڈ ہوتی ہے تو یہ لیڈنگ کرنٹ لیتی ہے اور کاپیسٹر کی طرح کام کرتی ہے۔ کوئی بھی لوڈ کی صورت میں چلنے والی اوورایکسائٹڈ سنکرون موٹر کو سنکرون کنڈینسر کہا جاتا ہے۔

جبھے کی اس قسم کو سپلائی کے ساتھ متوازی طور پر جوڑا جاتا ہے، تو یہ آگے کی طرف رفتار کرنے والا کرنٹ لیتا ہے۔ اور نظام کے پاور فیکٹر کو بہتر بناتا ہے۔ سینکرونوں کنڈینسر کا سپلائی کے ساتھ کنکشن ڈائرگرام نیچے دیئے گئے شکل میں دکھایا گیا ہے۔

power factor correction using synchronous condenser

سینکرون کنڈینسر کے ذریعے پاور فیکٹر کوریکشن

جب لوڈ کے پاس ریاکٹیو کمپوننٹ ہوتا ہے، تو یہ نظام سے پیچھے کی طرف رفتار کرنے والا کرنٹ لیتا ہے۔ کرنٹ کو نیٹرالائز کرنے کے لیے، یہ ڈیس آگے کی طرف رفتار کرنے والا کرنٹ لینے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

synchronous condenser phasor diagram

سینکرون کنڈینسر فیزور ڈائرگرام

سینکرون کنڈینسر کو جوڑنے سے پہلے، لوڈ کے ذریعے لیا گیا کرنٹ IL ہوتا ہے اور پاور فیکٹر фL ہوتا ہے۔

جب سینکرون کنڈینسر کو جوڑا جاتا ہے، تو یہ کرنٹ Im لیتا ہے۔ اس حالت میں، نتیجہ کرنٹ I ہوتا ہے اور پاور فیکٹر фm ہوتا ہے۔

فیزور ڈائرگرام سے، ہم دونوں پاور فیکٹر زاویوں (фL اور фm) کا موازنہ کر سکتے ہیں۔ اور фm фL سے کم ہوتا ہے۔ لہذا، cosфm cosфL سے زیادہ ہوتا ہے۔

اس قسم کی پاور فیکٹر کی بہتری کی طریق کو بلک سپلائی اسٹیشنز پر استعمال کیا جاتا ہے نیچے دی گئی فائدہ کی وجہ سے۔

موٹر کے ذریعہ کشیدہ کرنٹ کی مقدار فیلڈ ایکسائٹیشن کو تبدیل کرتے ہوئے تبدیل کی جاتی ہے۔
نظام میں وقوع پذیر خرابیوں کو دور کرنا آسان ہے۔
موٹر کے وائنڈنگ کی گرمائی ثبات زیادہ ہوتی ہے۔ اس لیے، یہ قصیر مدار کرنٹ کے لیے ایک قابل اعتماد نظام ہے۔

فیز پیچھڑان

اینڈکشن موٹر ایکسائٹیشن کرنٹ کی وجہ سے ریاکٹیو کرنٹ کشیدہ کرتا ہے۔ اگر کسی دوسرے ذریعہ کو ایکسائٹیشن کرنٹ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جائے تو، سٹیٹر وائنڈنگ ایکسائٹیشن کرنٹ سے آزاد ہو جاتا ہے۔ اور موٹر کا پاور فیکٹر بہتر بن سکتا ہے۔

یہ ترتیب فیز پیچھڑان کے ذریعہ کی جا سکتی ہے۔ فیز پیچھڑان ایک سادہ AC ایکسائٹر ہوتا ہے جو موٹر کے ایک ہی شافٹ پر نصب ہوتا ہے اور موٹر کے روتر سरکٹ کے ساتھ منسلک ہوتا ہے۔

یہ روتر سرکٹ کو اسلپ فریکونسی پر ایکسائٹیشن کرنٹ فراہم کرتا ہے۔ اگر آپ کی طرف سے درکار سے زیادہ ایکسائٹر کرنٹ فراہم کیا جائے تو، اینڈکشن موٹر لیڈنگ پاور فیکٹر پر کام کر سکتا ہے۔

فیز پیچھڑان کا واحد نقص یہ ہے کہ یہ چھوٹے سائز کے موٹر کے لیے معاشیاتی نہیں ہے، خاص طور پر 200 ایچ پی سے نیچے۔

فعال طاقت فیکٹر تصحیح

فعال طاقت فیکٹر تصحیح زیادہ کارآمد طاقت فیکٹر کنٹرول فراہم کرتی ہے۔ عموماً، اسے 100 واط سے زائد طاقت کے سپلائی ڈیزائن میں استعمال کیا جاتا ہے۔

اس قسم کی طاقت فیکٹر تصحیح کرکٹ میں ڈائود، ایس سی آر (پاور الیکٹرانکس سوچ) جیسے عالی فریکونسی سوچنگ عنصر شامل ہوتے ہیں۔ یہ عناصر فعال عناصر ہوتے ہیں۔ اس لیے، اس طریقہ کو فعال طاقت فیکٹر تصحیح کا نام دیا گیا ہے۔

غیر فعال طاقت فیکٹر تصحیح میں، کرنٹ کے غیر کنٹرول شدہ عناصر جیسے کیپیسٹر اور انڈکٹر کرنٹ کرکٹ میں استعمال کیے جاتے ہیں۔ کیونکہ غیر فعال طاقت فیکٹر تصحیح کرکٹ کسی کنٹرول یونٹ یا سوچنگ عنصر کا استعمال نہیں کرتا ہے۔

کرنٹ کے عالی فریکونسی عناصر اور کنٹرول یونٹ کا استعمال کرنے کی وجہ سے، کرکٹ کی قیمت اور پیچیدگی غیر فعال طاقت فیکٹر تصحیح کرکٹ کے مقابلے میں بڑھ جاتی ہے۔

نیچے دیا گیا کرکٹ ڈائریگرام فعال طاقت فیکٹر تصحیح کرکٹ کے بنیادی عناصر کو ظاہر کرتا ہے۔

active power factor correction

فعال کاری فیکٹر کوریکشن

سروس پیرامیٹرز کو کنٹرول کرنے کے لئے، سرکٹ میں ایک کنٹرول یونٹ استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ ان پٹ ولٹیج اور کرنٹ کو ناپتا ہے۔ اور یہ فیز ولٹیج اور کرنٹ میں سوچنگ وقت اور ڈیوٹی سائیکل کو تبدیل کرتا ہے۔

انڈکٹر L کو سولڈ سٹیٹ سوچ Q کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ کنٹرول یونٹ کو سولڈ سٹیٹ سوچ Q کو کنٹرول (ON اور OFF) کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔

جب سوچ ON ہوتا ہے تو انڈکٹر کرنٹ ∆I+ سے بڑھتی ہے۔ انڈکٹر پر ولٹیج کی قطبیت عکس میں بدل جاتی ہے اور دائرہ D1 کے ذریعے لاڈ تک توانائی کو رہا کرتی ہے۔

جب سوچ OFF ہوتا ہے تو انڈکٹر کرنٹ ∆I– سے گھٹتی ہے۔ ایک سائیکل کے دوران کل تبدیلی ∆I = ∆I+ – ∆I– ہوتی ہے۔ سوچ کا ON اور OFF وقت کنٹرول یونٹ کے ذریعے ڈیوٹی سائیکل کو تبدیل کرتے ہوئے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

ڈیوٹی سائیکل کے درست انتخاب سے، ہم لاڈ کو مطلوبہ شکل کا کرنٹ حاصل کر سکتے ہیں۔

فیکٹر کوریکشن کا سائز کیسے تعین کریں؟

فیکٹر کوریکشن کا سائز تعین کرنے کے لئے، ہمیں ریاکٹیو پاور (KVAR) کی ضرورت کا حساب لگانا ہوتا ہے۔ اور ہم نظام کے ساتھ اس سائز کی کیپیسٹنس کو منسلک کرتے ہیں تاکہ ریاکٹیو پاور کی مانگ کو پورا کیا جا سکے۔

KVAR کی ضرورت کو معلوم کرنے کے دو طریقے ہیں۔

ٹیبل ملٹیپلائر میتھڈ
حساب میتھڈ

نام کے مطابق، ٹیبل ملٹیپلائر میتھڈ میں، ہم ایک ٹیبل سے ملٹیپلائر کنستانٹ کو مستقیم معلوم کر سکتے ہیں۔ ہم ملٹیپلائر کو ان پٹ پاور سے ضرب دے کر مطلوبہ KVAR کو مستقیم معلوم کر سکتے ہیں۔

table multiplier method

جدول ضربگر

در روش محاسبه، ما باید ضربگر را به شکل مثال زیر محاسبه کنیم.

مثال:

موتور القائی 10 کیلوواتی با عامل قدرت 0.71 متأخر دارد. اگر بخواهیم این موتور را با عامل قدرت 0.92 اجرا کنیم، سایز خازن چقدر خواهد بود؟

توان ورودی = 10 کیلووات
عامل قدرت فعلی (cos φA) = 0.71
عامل قدرت مورد نیاز (cos φR) = 0.92

$\cos \phi_1 = 0.71 \Rightarrow \phi_1 = \cos^{-1} 0.71$

$\phi_1 = 44.765^\circ$

$\cos \phi_2 = 0.92 \Rightarrow \phi_1 = \cos^{-1} 0.9$

$\phi_2 = 23.073^\circ$

$\tan \phi_1 = \tan (44.765^\circ) = 0.9918$

$\tan \phi_2 = \tan (23.073^\circ) = 0.4259$

$Multiplier \, Constant = 0.9918-0.4259 = 0.5658$

درکار مطلوب = قدرت ورودی × ثابت ضرب

$KVAR = 10 \times 0.5658$

$KVAR = 5.658$

لہذا، 5.658 کیلو وار ریاکٹو پاور درکار ہے تاکہ پاور فیکٹر کو 0.71 سے 0.92 تک بہتر بنایا جا سکے۔ اور سسٹم کے ساتھ منسلک کیپیسٹر کی کیپیسٹنس 5.658 کیلو وار ہے۔

پاور فیکٹر کوریکشن کے اطلاق

ایک پاور سسٹم نیٹ ورک میں، پاور فیکٹر کی کیفیت اور سسٹم کے مینجمنٹ میں بہت اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ پاور سپلائی کی کارکردگی کو تعین کرتا ہے۔

پاور فیکٹر کوریکشن بغیر، لوڈ کو سورس سے زیادہ مقدار کا کرنٹ درکار ہوتا ہے۔ یہ نقصانات اور برقی توانائی کی قیمت میں اضافہ کرتا ہے۔ پی ایف سی معدنات کوشش کرتے ہیں کہ کرنٹ اور ولٹیج کا ویو فاز میں ہو۔ یہ سسٹم کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔
ٹرانسمیشن نیٹ ورک میں، ایک عالیہ پاور فیکٹر ضروری ہے۔ عالیہ پاور فیکٹر کی وجہ سے ٹرانسمیشن لائن کے نقصانات کم ہوتے ہیں اور ولٹیج کی تنظیم بہتر ہوتی ہے۔
انڈکشن میٹر صنعتوں میں وسیع طور پر استعمال ہونے والا معدن ہے۔ اوور ہیٹنگ سے بچنے اور میٹر کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لئے کیپیسٹرز ریاکٹو پاور کے اثرات کو میٹھا کرنے کے لئے استعمال کیے جاتے ہیں۔
پی ایف سی معدنات کیبلز، سوچ گیئر، البترنیٹر، ٹرانسفارمرز وغیرہ میں گرمی کی تولید کو کم کرتے ہیں۔
شبکے کی عالیہ کارکردگی کی وجہ سے ہم کم توانائی کی تولید کی ضرورت رکھتے ہیں۔ یہ جوہری نکاسی کو کم کرتا ہے۔
پی ایف سی معدنات کے استعمال سے ولٹیج کی کمی کثیر حد تک کم ہوتی ہے۔

بیان: اصل کو تحفظ دیں، اچھے مضامین شیئرنگ کے لائق ہیں، اگر کوئی نقصان ہوا تو حذف کرنے کے لئے رابطہ کریں۔

ایک تعریف دیں اور مصنف کو حوصلہ افزائی کریں

مذاکرات:

پاور سسٹمز

ترانسمیشن

ماہرین کے بارے میں

Electrical4u

China