शक्ति गुणांक: सुधार फारमूला र परिभाषा

शक्ति गुणांक क्या है?

विद्युत अभियान्त्रिकी में, एसी विद्युत पावर सिस्टम का शक्ति गुणांक (PF) लोड द्वारा अवशोषित कार्यशील शक्ति (किलोवाट, kW में मापा जाता है) और सर्किट में प्रवाहित आपातकालीन शक्ति (किलोवोल्ट एम्पियर, kVA में मापा जाता है) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। शक्ति गुणांक एक विमाहीन संख्या है जो -1 से 1 के बंद अंतराल में होती है।

"आदर्श" शक्ति गुणांक एक है (जिसे "यूनिटी" भी कहा जाता है)। यह तब होता है जब सर्किट में कोई भी प्रतिक्रियात्मक शक्ति नहीं होती, और इसलिए आपातकालीन शक्ति (kVA) वास्तविक शक्ति (kW) के बराबर होती है। एक शक्ति गुणांक 1 के साथ लोड सप्लाई का सबसे प्रभावी लोडिंग है।

इसके अलावा, यह वास्तविक नहीं है, और शक्ति गुणांक व्यावहारिक रूप से 1 से कम होगा। विभिन्न शक्ति गुणांक सुधार तकनीकों का उपयोग इस आदर्श स्थिति तक शक्ति गुणांक को बढ़ाने में मदद करने के लिए किया जाता है।

इसे बेहतर समझने के लिए, चलो एक कदम पीछे हटें और यह बताएं कि शक्ति क्या है।

शक्ति कार्य करने की क्षमता है। विद्युत क्षेत्र में, विद्युत शक्ति प्रति इकाई समय में अन्य रूप (गर्मी, प्रकाश, आदि) में स्थानांतरित की जा सकने वाली विद्युत ऊर्जा की मात्रा है।

गणितीय रूप से शक्ति गुणांक तत्व के माध्यम से प्रवाहित होने वाले वोल्टेज ड्रॉप और वर्तमान के उत्पाद है।

सबसे पहले डीसी सर्किटों को ध्यान में रखते हुए, जिनमें केवल डीसी वोल्टेज स्रोत होते हैं, इंडक्टर और कैपेसिटर स्थिर अवस्था में क्रमशः छोटे सर्किट और खुले सर्किट की तरह व्यवहार करते हैं।

इसलिए पूरा सर्किट एक प्रतिरोधी सर्किट की तरह व्यवहार करता है और पूरी विद्युत शक्ति गर्मी के रूप में व्यर्थ हो जाती है। यहाँ वोल्टेज और वर्तमान एक ही फेज में होते हैं और कुल विद्युत शक्ति दी गई है:

अब एसी सर्किट पर आते हुए, यहाँ इंडक्टर और कैपेसिटर दोनों एक निश्चित राशि का इम्पीडेंस प्रदान करते हैं जो दिया गया है:

इंडक्टर विद्युत ऊर्जा को चुंबकीय ऊर्जा के रूप में और कैपेसिटर विद्युत ऊर्जा को इलेक्ट्रोस्टैटिक ऊर्जा के रूप में संचित करता है। दोनों में से कोई भी इसे व्यर्थ नहीं करता है। इसके अलावा, वोल्टेज और वर्तमान के बीच एक फेज विस्थापन होता है।

इसलिए जब हम एक पूरे सर्किट को ध्यान में रखते हैं जिसमें एक प्रतिरोध, इंडक्टर और कैपेसिटर शामिल है, तो स्रोत वोल्टेज और वर्तमान के बीच कुछ फेज अंतर होता है।

इस फेज अंतर का कोसाइन विद्युत शक्ति गुणांक कहलाता है। यह गुणांक (-1 < cosφ < 1) उस कुल शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है जो उपयोगी कार्य करने के लिए उपयोग की जाती है।

विद्युत शक्ति का अन्य भाग इंडक्टर और कैपेसिटर में क्रमशः चुंबकीय ऊर्जा या इलेक्ट्रोस्टैटिक ऊर्जा के रूप में संचित होता है।

इस मामले में कुल शक्ति है:

इसे आपातकालीन शक्ति कहा जाता है और इसकी इकाई VA (Volt-Amp) है और इसे 'S' से दर्शाया जाता है। इस कुल विद्युत शक्ति का वह भाग जो हमारे उपयोगी कार्य करता है, इसे सक्रिय शक्ति कहा जाता है। हम इसे 'P' से दर्शाते हैं।

P = सक्रिय शक्ति = कुल विद्युत शक्ति.cosφ और इसकी इकाई वाट है।

शक्ति का दूसरा भाग रिएक्टिव शक्ति कहलाता है। रिएक्टिव शक्ति कोई उपयोगी काम नहीं करती, लेकिन यह सक्रिय काम किये जाने के लिए आवश्यक है। हम इसे 'Q' से दर्शाते हैं और गणितीय रूप से यह दिया जाता है:

Q = रिएक्टिव शक्ति = कुल विद्युत शक्ति.sinφ और इसकी इकाई VAR (Volt-Amp Reactive) है। यह रिएक्टिव शक्ति स्रोत और लोड के बीच दोलन करती है। इसे बेहतर समझने के लिए सभी ये शक्तियाँ एक त्रिकोण के रूप में दर्शाई जाती हैं।

गणितीय रूप से, S2 = P2 + Q2, और विद्युत शक्ति गुणांक सक्रिय शक्ति / आपातकालीन शक्ति है।

शक्ति गुणांक सुधार

शक्ति गुणांक शब्द केवल एसी सर्किट में आता है। गणितीय रूप से यह स्रोत वोल्टेज और वर्तमान के बीच के फेज अंतर का कोसाइन है। यह कुल शक्ति (आपातकालीन शक्ति) के उस भाग का संकेत देता है जो उपयोगी कार्य करने के लिए उपयोग की जाती है, जिसे सक्रिय शक्ति कहा जाता है।

शक्ति गुणांक सुधार की आवश्यकता

• वास्तविक शक्ति P = VIcosφ दी गई है। विद्युत वर्तमान विद्युत शक्ति अनुपात के लिए विलोमानुपाती है जिसका एक निश्चित वोल्टेज होता है। इसलिए शक्ति गुणांक जितना अधिक होगा, वर्तमान का प्रवाह उतना कम होगा। छोटा वर्तमान प्रवाह छोटे अनुपात की आवश्यकता को बचाता है, और इसलिए यह चालकों और धन की बचत करता है।

• उपरोक्त संबंध से, हम देखते हैं कि शक्ति गुणांक का गुणांक बढ़ाने से वर्तमान का प्रवाह बढ़ता है, और इसलिए कॉपर लॉस बढ़ता है। एक बड़ा वोल्टेज ड्रॉप एल्टरनेटर, विद्युत ट्रांसफार्मर, और ट्रांसमिशन और डिस्ट्रीब्यूशन लाइनों में होता है - जो बहुत खराब वोल्टेज रेगुलेशन देता है।

• शक्ति गुणांक को बढ़ाने से मशीनों का KVA रेटिंग भी कम हो जाता है, जैसा कि निम्न सूत्र द्वारा दिया गया है: