हम उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए लो वोल्टेज पावर सोर्सेज का उपयोग क्यों नहीं करते हैं?

Question

ओम के कानून से जुड़े सुपर नोबी सवाल, लेकिन यह आज सुबह दिमाग में है।

कहो कि मेरे पास एक 60W डिवाइस है, और मैं इसे पावर करना चाहता हूं। आमतौर पर यह 120 वी स्रोत या कुछ के लिए कहता है। हालांकि, क्यों नहीं 5 वी स्रोत का उपयोग करें और वास्तव में कम प्रतिरोध के साथ 12 ए आकर्षित करें? क्या यह मुख्य रूप से सुरक्षा उद्देश्यों के लिए है? या 12 एम्प्स को प्राप्त करने के लिए प्रतिरोध कम होने के साथ कोई समस्या है?

मैं इस googling की कोशिश की, लेकिन ज्यादा नहीं आया। शायद वास्तव में स्पष्ट है, लेकिन सिर्फ सोच ..

डुप्लिकेट मार्क के लिए EDIT: डुप्लिकेट सुझाव समान है; हालाँकि, यह श्रृंखला बनाम समानांतर कोशिकाओं पर चर्चा करता है और दिलचस्प जानकारी जोड़ता है, लेकिन वास्तव में मैं इसके बारे में नहीं पूछ रहा था। इस पोस्ट पर दिए गए उत्तर मेरे लिए बहुत अधिक उपयोगी थे।

संपादित करें 2: मैंने अपना मूल संपादन अब वापस जोड़ दिया है कि दोहराव चिह्न से गुज़र चुका है।

Comments

ओम कानून एक दी गई शक्ति के लिए कम वोल्टेज दिखाता है जो वर्तमान में बढ़ता है। किसी दिए गए बिजली को खिलाने में बिजली की हानि वर्तमान वर्ग है, इसलिए कम वोल्टेज पर फ़ीड हानि अधिक होती है।

— ऑप्शनपार्टी

केल्विन का नियम देखने लायक है।

— एंडी उर्फ

ओह, और विषय पर - एक उच्च शक्ति डिवाइस का एक उदाहरण जो उच्च वर्तमान / कम वोल्टेज का उपयोग करता है स्पॉट वेल्डिंग मशीन है। वे वेल्ड स्पॉट पर गर्मी का उत्पादन करने के लिए वेल्डेड होने के लिए धातु के प्रतिरोध का उपयोग करके काम करते हैं।

— pjc50

क्या आपने कभी कारों में स्टार्टर मोटर्स को देखा? वे शक्तिशाली (> 1kW) इलेक्ट्रिक मोटर्स हैं, जो 12V (100A के आसपास) में संचालित हैं। अपने बालों के सुखाने की मशीन (फिर से 1kW के आसपास) के साथ उनके केबलों के आकार की तुलना करें ...

— Frarugi87

डुप्लिकेट मार्क के लिए EDIT: डुप्लिकेट सुझाव समान है ; हालाँकि, यह श्रृंखला बनाम समानांतर कोशिकाओं पर चर्चा करता है और दिलचस्प जानकारी जोड़ता है, लेकिन वास्तव में मैं इसके बारे में नहीं पूछ रहा था। इस पोस्ट पर दिए गए उत्तर मेरे लिए बहुत अधिक उपयोगी थे।

— कैप जैक जैक

Answer 1

आप सही हैं कि बिजली वोल्टेज और करंट का उत्पाद है। यह इंगित करता है कि कोई भी वोल्टेज x करंट कॉम्बिनेशन ठीक रहेगा, जब तक कि वह वांछित शक्ति से बाहर नहीं आ जाता।

हालाँकि, वास्तविक दुनिया में हमारे पास विभिन्न वास्तविकताएँ हैं जो रास्ते में मिलती हैं। सबसे बड़ी समस्या यह है कि कम वोल्टेज पर, वर्तमान को उच्च करने की आवश्यकता होती है, और इससे निपटने के लिए उच्च वर्तमान महंगा, बड़ा और / या अक्षम है। ऊपर वोल्टेज पर भी एक सीमा होती है, जिसमें यह असुविधाजनक होता है, जिसका अर्थ है महंगा या बड़ा। इसलिए बीच में एक मध्यम श्रेणी है जो उस असुविधाजनक भौतिकी के साथ सबसे अच्छा काम करता है जिसे हम निपटा रहे हैं।

उदाहरण के तौर पर अपने 60 W डिवाइस का उपयोग करना, 120 V और 500 mA पर विचार करके शुरू करें। न तो किसी भी सीमा को आगे बढ़ा रहा है जिसके परिणामस्वरूप असामान्य कठिनाइयाँ या खर्च हो रहे हैं। 200 वी के लिए इन्सुलेट करना (हमेशा कुछ मार्जिन छोड़ दें, विशेष रूप से इन्सुलेशन रेटिंग के लिए) बहुत ज्यादा तब तक होता है जब तक आप कोशिश न करें। 500 mA को असामान्य रूप से मोटे या महंगे तार की आवश्यकता नहीं होती है।

5 वी और 12 ए निश्चित रूप से उल्लेखनीय है, लेकिन पहले से ही आप सामान्य "हुकअप" तार का उपयोग नहीं कर सकते। 12 ए को संभालने के लिए तार मोटा और लागत से अधिक होने वाला है जो कि तार से 500 एमए से अधिक हो सकता है। इसका मतलब है कि अधिक तांबा, जिसमें वास्तविक पैसा खर्च होता है, तार को कम लचीला बनाता है, और इसे मोटा बनाता है।

दूसरे छोर पर, आपने 120 V से 5 V तक ड्रॉप करके बहुत कुछ हासिल नहीं किया है। एक फायदा सुरक्षा रेटिंग है। आम तौर पर 48 V और नीचे, चीजों को सरल नियामक-वार मिलता है। जब आप 30 वी तक नीचे आते हैं, तब तक ट्रांजिस्टर में बहुत अधिक बचत नहीं होती है और अगर उन्हें केवल 10 वी को संभालने की आवश्यकता होती है।

इसे आगे ले जाना, 60 ए पर 1 वी काफी असुविधाजनक होगा। इस तरह के कम वोल्टेज पर शुरू होने से, केबल में छोटी वोल्टेज की बूंदें अधिक महत्वपूर्ण अक्षमताएं बन जाती हैं, ठीक है जब उनसे बचना अधिक कठिन हो जाता है। केवल 100 वर्ग मीटर के कुल और पीछे के प्रतिरोध के साथ एक केबल पर विचार करें। यहां तक ​​कि पूरे 1 V के साथ भी, यह केवल 10 A खींचेगा, और यह डिवाइस के लिए कोई वोल्टेज नहीं छोड़ता है।

मान लें कि आप डिवाइस में कम से कम 900 एमवी चाहते हैं, और इसलिए केबल में बिजली के नुकसान की भरपाई के लिए 67 ए देने की आवश्यकता है। केबल को (100 mV) / (67 A) = 1.5 mΩ के आउट एंड बैक कुल प्रतिरोध की आवश्यकता होगी। यहां तक ​​कि कुल 1 मीटर केबल पर, जिसके लिए काफी मोटे कंडक्टर की आवश्यकता होगी। और, यह अभी भी 6.7 डब्ल्यू को नष्ट कर देगा।

उच्च धारा से निपटने में यह कठिनाई यही कारण है कि उपयोगिता-पैमाने पर विद्युत संचरण लाइनें उच्च वोल्टेज हैं। ये केबल 100 मील लंबे हो सकते हैं, इसलिए श्रृंखला प्रतिरोध बढ़ जाता है। यूटिलिटीज वोल्टेज को जितना अधिक हो सके उतना कम से कम 100 मील केबल सस्ता करने के लिए बनाते हैं, और इसके लिए कम बिजली बर्बाद करते हैं। उच्च वोल्टेज कुछ खर्च करता है, जो कि ज्यादातर किसी अन्य कंडक्टर को केबल के चारों ओर एक बड़ा निकासी रखने की आवश्यकता होती है। फिर भी, ये लागत केबल में अधिक तांबा या स्टील का उपयोग करने के रूप में अधिक नहीं हैं।

एसी के साथ एक और समस्या यह है कि त्वचा के प्रभाव का मतलब है कि आप बड़े व्यास के प्रतिरोध में कम हो जाते हैं। यही कारण है कि वास्तव में लंबी दूरी के लिए, डीसी को प्रेषित करना सस्ता हो जाता है, फिर प्राप्त अंत में एसी को बदलने के लिए खर्च का भुगतान करें।

Comments

वोल्टेज ड्रॉप के कम वोल्टेज पर अधिक ध्यान देने योग्य होने के उल्लेख पर यह वास्तव में एक अच्छा बिंदु है। इतने बेहतरीन जवाब के लिए धन्यवाद। मुझे बहुत अच्छा लगता है जब मुझे मेरे प्रश्न का उत्तर मिल जाता है और फिर कुछ! :)

— Capn जैक

मैं जोड़ सकता हूं कि हम आमतौर पर उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों से निपटने के दौरान प्रतिरोध की उपेक्षा करते हैं, क्योंकि प्रतिरोध की तुलना में इंडक्शन बहुत बड़ा है। एक पारेषण लाइन के माध्यम से बहने वाली सक्रिय शक्ति (V ^ 2 / X) * पाप (थीटा) है, जहां V वोल्टेज है, X आगमनात्मक प्रतिक्रिया है, और थीटा छोर के बीच का चरण कोण है। तो इस मामले में भी एक उच्च वोल्टेज अत्यधिक फायदेमंद है। वास्तव में, यह कारण है कि पारेषण लाइनों उच्च वोल्टेज का उपयोग है - सीमित कारक अक्सर स्थिर कोणीय स्थिरता है।

— ntoskrnl

@ntos: इंडक्शन डोमिनेटिंग के बारे में अच्छी बात। प्रतिरोध अभी भी बिजली की हानि, और बिजली लाइनों में अपव्यय के संदर्भ में महत्वपूर्ण है। उच्च तापमान के कारण अधिक परिवेश के तापमान और अधिक ताप के कारण बिजली की लाइनों में वृद्धि होने से पेड़ों और इसी तरह से बिजली की कमी हो गई है। कुछ उद्देश्यों के लिए प्रतिरोध को अनदेखा किया जा सकता है, लेकिन दूसरों को नहीं।

— ओलिन लेट्रोप

एक तरह का संबंधित सवाल: क्यों विद्युत इंजन ट्रांसमिशन लाइन वोल्टेज (केवी स्तर के दसियों) की तुलना में अपेक्षाकृत कम मोटर वोल्टेज (केवी या उप-केवी स्तर) का उपयोग करता है?

— 1535 पर user3528438

@ user3528438 TGV (और शायद अन्य कैटेनरी-फेड) ट्रेनें 25 kV का उपयोग कर सकती हैं, लेकिन मेट्रो "थर्ड-रेल" ट्रेनों (शिकागो 'L' 600 V DC का उपयोग करती हैं) को arcing, सुरक्षा और परजीवी प्रतिरोध जैसी चीजों के बारे में अधिक चिंता करने की आवश्यकता है। जब बारिश होती है। मैं शर्त लगाने के लिए तैयार हूं कि कैटेनरीज़ की तुलना में बनाए रखने और संचालित करने के लिए तीसरी रेल सस्ती है, और ठीक काम करें जब आपकी शीर्ष गति 55-70 एमपीएच हो।

— निक टी

Answer 2

$$P = V \cdot I$$ $$V = R \cdot I$$

$$P = I^2 \cdot R$$

$P$$I$$R$ तारों का प्रतिरोध है।

करंट के हर दोहरीकरण के लिए, तारों पर बिजली खो गई चौगुनी। उसके लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, किसी को प्रतिरोध को चार गुना छोटा करना होगा अर्थात चार के कारक से तार के क्रॉस सेक्शन को बढ़ाना होगा (तार के व्यास को दोगुना करना) अर्थात चार गुना अधिक तांबा।

बिजली के परिवहन के लिए पावर ग्रिड कई सौ किलोवॉट तक का उपयोग करता है इसी कारण से (घरेलू स्तर के उतार-चढ़ाव पर परिवहन को नुकसान को रखने के लिए एक लाख गुना अधिक तांबे के आदेश की आवश्यकता होगी)।

Comments

+1 यह घटकों के संचालन में बिजली की हानि के बारे में पहले से बताई गई एक बहुत अच्छी व्याख्या है।

— कैपन जैक जूल

Answer 3

कुछ कारणों के लिए उच्च धाराएं अवांछनीय हैं। सबसे पहले बड़ी धाराओं को स्विचगियर में बड़े कंडक्टर और बड़े संपर्कों की आवश्यकता होती है। दूसरे उच्च धाराओं में आग लगने का खतरा होता है, उच्च वर्तमान प्रणाली में खराब कनेक्शन से अतिरिक्त प्रतिरोध का एक छोटा सा गोला आसानी से गर्म हो सकता है।

उच्च वोल्टेज भी अवांछनीय हैं, उन्हें मोटा इन्सुलेटर की आवश्यकता होती है, स्विचगियर में बड़े संपर्क अंतराल की आवश्यकता होती है और टर्मिनलों के बीच बड़े अंतर और एक बिजली के झटके के खतरे को अधिक करते हैं।

निश्चित रूप से किसी दिए गए बिजली को कम करने वाले वोल्टेज में वर्तमान और इसके विपरीत वृद्धि होगी।

इसलिए हमें एक खुशहाल माध्यम खोजने की जरूरत है, सबसे खुशहाल माध्यम इसमें शामिल पावर लेवल पर और कुछ हद तक लोड के विवरण पर निर्भर करेगा। व्यवहार में हमें संगतता के लिए भी समझौता करना पड़ता है, लोग चाहते हैं कि उनके घर में तारों का एक सेट हो जिसमें वे सब कुछ प्लग कर सकें।

Answer 4

वास्तव में कम प्रतिरोध को मज़बूती से प्राप्त करना एक प्रमुख मुद्दा है। जब तक कमरे का तापमान सुपर कंडक्टर मौजूद है, यह एक बड़ा मुद्दा बना रहेगा।

कई पीसी बिजली की आपूर्ति कम वोल्टेज पर उच्च शक्ति खिलाएगी। उनके पास पावर रेल पर एक समझदार तार है जो केबल के अंत तक बंधुआ है। यह वोल्टेज को कम करने के लिए वोल्टेज को बढ़ावा देने के लिए नियामक सर्किट को वापस फीड करता है और उच्च वर्तमान ड्रॉ से और वोल्टेज के आंतरिक प्रतिरोध से क्षतिपूर्ति करता है। हालांकि आधुनिक मदरबोर्ड नुकसान से बचने और आंतरिक रूप से इसे विनियमित करने के लिए उच्चतम वोल्टेज रेल से अपनी अधिकांश शक्ति आकर्षित करेगा।

उच्च amp भार को भी बीफ़ कंडक्टरों की आवश्यकता होती है जो उस उच्च धारा के तहत गर्मी और पिघल नहीं करेंगे। यदि कंडक्टर किसी भी तरह से क्षतिग्रस्त हो जाता है तो उस स्थान पर प्रतिरोध अधिक होगा और गर्मी अधिक होगी।

Comments

यह एक बहुत कुछ है जिस पर मुझे संदेह है, धन्यवाद! पीसी बिजली की आपूर्ति के बारे में भी दिलचस्प उल्लेख। बहुत कूल।

— कैपन जैक

Answer 5

जैसा कि दूसरों ने नोट किया है, उच्च वोल्टेज डिवाइस को शक्ति को जोड़ने वाले केबलों पर बिजली के नुकसान को कम करता है।

बिजली ग्रिड पर लंबी दूरी के प्रसारण के लिए सैकड़ों किलोवॉट तक बढ़े हुए बिजली की शक्ति पर विचार करें। ये सबसे बड़े इलेक्ट्रिकल ट्रांसमिशन टावरों पर किए जाते हैं जिन्हें तारों को एक-दूसरे से दूर रखने के लिए बड़ी मात्रा में जगह की जरूरत होती है और कुछ भी हो सकता है। वे बहुत खतरनाक वोल्टेज हैं और पूरी तरह से असुविधाजनक हैं जब आपको एक सामान्य सेटिंग में बिजली का उपयोग करने की आवश्यकता होती है - यह शक्ति को बहुत बड़ी दूरी पर कुशलता से ले जाने की अनुमति देता है।

जब यह एक स्थानीय सबस्टेशन पर जाता है तो यह दसियों किलोवोल्ट्स के आदेश पर वोल्टेज में कुछ कम हो जाएगा और छोटे टावरों और पोल (या भूमिगत) पर बड़ी सुविधा वाले ग्राहकों और पड़ोस वितरण ट्रांसफार्मर तक ले जाया जाएगा। ये तब आपके घरेलू साधन स्तर (100-240V) पर फिर से वोल्टेज कम करते हैं। इस स्तर पर वोल्टेज आपके घर के आसपास (यथोचित आकार के तारों पर) के कुशल परिवहन की अनुमति देने के लिए पर्याप्त उच्च है, लेकिन कम पर्याप्त है कि उनके पास उच्च संचरण वोल्टेज (आरएफ हस्तक्षेप, चाप खतरा, आदि) के कई मुद्दे नहीं हैं। ।

अब एक कंप्यूटर की तरह कुछ पर विचार करें - बिजली की आपूर्ति तक पहुंचने तक आपके घर में तारों के माध्यम से मेन वोल्टेज कम नुकसान पर अपना रास्ता बनाता है। इस बिंदु पर इसे और घटाकर 5V और 12V (DC) कर दिया गया है। यहां शक्ति को केवल मदरबोर्ड और घटकों के लिए बहुत कम दूरी पर अपना रास्ता बनाना पड़ता है, और इस तरह के मामले के अंदर मुख्य वोल्टेज स्तर पर बहुत पतले तारों का होना वास्तव में सुविधाजनक नहीं है। कंप्यूटर में कोई भी आंतरिक उपकरण इस तरह के उच्च वोल्टेज पर सीधे नहीं चल सकता है, इसलिए पीएसयू शक्ति को एक ऐसे रूप में परिवर्तित करने के लिए है जो अंतिम डिवाइस के लिए उपयोगी है।

मदरबोर्ड पर ही, रैम, चिपसेट और सीपीयू को खिलाने के लिए वोल्टेज को फिर से कम कर दिया जाता है - बाद वाला हार्डवेयर का एक नाजुक टुकड़ा जो कि वोल्टेज से लगभग 1.3V की तुलना में बहुत अधिक नष्ट हो जाएगा। यहां शक्ति को केवल कुछ सेंटीमीटर या उससे कम स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, और एक विशिष्ट सीपीयू 60-80 amps के बीच उस बहुत कम वोल्टेज पर कुछ खींच सकता है। तो यहाँ आप कहते हैं, एक 90W CPU ड्रॉइंग 70A 1.3V से 1.3V पर वोल्टेज नियामक ड्राइंग 7.5A पर 12V PSU से जो दीवार पर लगे प्लग से प्लग में 0.75A 120V पर आ रहा है जो पड़ोस ट्रांसफार्मर से 23mA 4kV पर आ रहा है जो, लाइन के ऊपर, ग्रिड पर लंबी दूरी की लाइनों से 230 माइक्रोएप खींच रहा है।

दिन के अंत में, यह एक कुशल तरीके से लोड को बिजली की आपूर्ति के मिलान के बारे में है। यह आमतौर पर इलेक्ट्रिकल पावर को कई बार बदलने का मतलब है, प्रत्येक बिंदु पर एक वोल्टेज जो एप्लिकेशन को सूट करता है।

Answer 6

सीधे शब्दों में कहें, एक कम वोल्टेज के लिए उच्च धारा की आवश्यकता होती है। उच्च धारा सर्किट्री पर सभी घटकों पर बहुत अधिक थर्मल तनाव डालती है। और आपको बोनस के रूप में मोटा होना चाहिए। उच्च वोल्टेज तब तक अधिकांश घटकों पर जोर नहीं देते हैं जब तक आप कुछ भी छोटा नहीं करते हैं।

आप निश्चित रूप से 12A @ 5V PSU से 60W डिवाइस को पावर दे सकते हैं, लेकिन कनेक्टर्स, फेराइट्स, इंडोर्स के लिए 12A पहले से ही उच्च धारा है।

सुरक्षा के दृष्टिकोण से, 24VDC का उपयोग अक्सर किया जाता है, विशेष रूप से चिकित्सा सेटिंग पर। उच्च वोल्टेज का उपयोग क्षेत्राधिकार के आधार पर किया जा सकता है, लेकिन लोकप्रिय विकल्प डिवाइस को बस इंसुलेट करना है ताकि आप लाइव सर्किट्री पर अपनी उंगली छड़ी न कर सकें।

Answer 7

अन्य उत्तरों के लिए एक महत्वपूर्ण परिशिष्ट के रूप में, अंगूठे का एक पुराना नियम है कि कुछ वोल्टेज V के लिए उपयुक्त विद्युत संचरण दूरी V पैरों के आसपास है। यदि आप सोचते हैं कि आप कितनी दूर तक चलना चाहते हैं, तो कहें, 12V एक प्रकाश स्थिरता के लिए एक महत्वपूर्ण धारा खींचता है (उदाहरण के लिए हैलोजन लैंप जो 90 के दशक में बहुत फैशनेबल बन गए थे और अब हैं, महिमा हो सकती है, एलईडी द्वारा विस्थापित किया जा रहा है), 12 पैर एक बुरा गाइड नहीं है। इसी तरह, 230V के लिए, ट्रांसफार्मर से घरेलू प्रकाश बल्ब तक 230 फीट बहुत अच्छी तरह से काम करता है।

कभी नहीं एक कठिन और तेज नियम, सिर्फ पाठ्यक्रम का एक अनुमान।