क्या प्रतिक्रियाशील शक्ति डीजल यूपीएस में अतिरिक्त ईंधन का उपयोग करती है?

Question

यह थोड़ी सैद्धांतिक बात है, थोड़ा व्यावहारिक उपयोग की, लेकिन मैं इसके पीछे भौतिकी को समझना चाहता हूं। मुझे पता है कि मैं चीजों को थोड़ा सरल कर रहा हूं।

विद्युत शक्ति में हम वास्तविक, प्रतिक्रियाशील और स्पष्ट शक्ति में अंतर करते हैं और निश्चित रूप से हम प्रतिक्रियाशील भाग को छोटा चाहते हैं, लेकिन व्यावहारिक भार के साथ ऐसा कम ही होता है।

दूसरे दिन, मेरे और मेरे एक सहयोगी, हमारे एक डेटासेंटर में मल्टी-मेगावाट रोटरी डीज़ल यूपीएस (डेमो लोड होने में थोड़ा समय लगता है) पर चर्चा कर रहे थे और निम्नलिखित प्रश्न दिमाग में आया, जिसका हम स्वयं उत्तर देने में सक्षम नहीं थे :

कहो यूपीएस पर लोड एक गैर आदर्श का कारण बनता है कि कि यूपीएस पर, प्रतिक्रियाशील शक्ति के कारण क्यू > 0 बिजली की लाइनों के माध्यम से ले जाया जा रहा आगे और पीछे। क्या डीजल इंजन अभी भी केवल वास्तविक बिजली भाग के लिए ईंधन का उपयोग करेगा या प्रतिक्रियाशील शक्ति का ईंधन की खपत पर भी प्रभाव पड़ता है? सैद्धांतिक रूप से प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपभोग नहीं किया जाता है, लेकिन यह अजीब लगता है कि एक बार ग्रिड पावर को डीजल इंजन द्वारा बदल दिया जाता है। क्या यांत्रिक दुनिया में प्रतिक्रियाशील शक्ति मौजूद है?$\text{cos(}\varphi\text{)}$$Q > 0$

Answer 1

रिएक्टिव पावर जनरेटर शाफ्ट पर कोई अतिरिक्त भार नहीं डालेगी यदि सब कुछ सही था। हालांकि, वास्तविक जनरेटर के वास्तविक नुकसान हैं, जिनमें से कुछ वर्तमान के वर्ग के आनुपातिक हैं। प्रतिक्रियाशील भार तारों में अधिक वर्तमान का कारण बनता है, उसी वास्तविक शक्ति के विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक भार के साथ होगा। अतिरिक्त वर्तमान के कारण अतिरिक्त वास्तविक शक्ति खो जाती है।

तो इसका उत्तर यह है कि इंजन कुछ अधिक भार को देखेगा और इसलिए थोड़ा अधिक ईंधन का उपयोग करेगा। यह सिस्टम में अधिक अक्षमताओं और नुकसान के कारण है, प्रतिक्रियाशील शक्ति नहीं होने के कारण जनरेटर को चालू करना कठिन हो जाता है।

जोड़ा गया:

मुझे इसका उल्लेख पहले करना चाहिए था, लेकिन किसी तरह यह उस समय मेरे दिमाग से फिसल गया।

एक परिपूर्ण जनरेटर पर एक प्रतिक्रियाशील भार को एक चक्र पर औसतन अधिक शाफ्ट शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन यह टोक़ में "धक्कों" को जोड़ता है। एक 3 चरण एसी जनरेटर की एक विशेषता यह है कि टोक़ एक प्रतिरोधक भार के साथ एक चक्र पर स्थिर है। हालांकि, चक्र के एक प्रतिक्रियाशील लोड भागों के साथ अधिक शक्ति और अन्य भागों की आवश्यकता कम होगी। औसत शक्ति अभी भी समान है, लेकिन औसत टोक़ के सापेक्ष लगातार आगे और पीछे की ओर धकेलना अवांछनीय यांत्रिक तनाव और कंपन का कारण बन सकता है।

आप इस बारे में थोड़ा सोच सकते हैं जैसे दो चुम्बक एक दूसरे को पिछले कर रहे हैं। मान लीजिए कि वे पीछे हटने के लिए उन्मुख हैं। थोड़ी दूरी पर थोड़ा बल है। आपको उन्हें एक साथ बंद करने के लिए बल लागू करना होगा, जिसका अर्थ है कि आप सिस्टम में ऊर्जा डालते हैं। चुम्बक गति की दिशा में धक्का देते हैं क्योंकि वे दूर चले जाते हैं, जिससे आपको पहले की ऊर्जा वापस मिल जाती है। खर्च की गई शुद्ध ऊर्जा 0 है, लेकिन आगे और पीछे निश्चित रूप से ऊर्जा प्रवाह था। हमेशा कुछ नुकसान होता है क्योंकि ऊर्जा को वास्तविक प्रणालियों में आगे या पीछे स्थानांतरित किया जाता है।

फिर से, प्रतिक्रियाशील शक्ति ही समस्या का कारण नहीं बनती है, लेकिन वास्तविक शक्ति खो जाती है क्योंकि ऊर्जा को चारों ओर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है और इसे पूर्ण दक्षता के साथ परिवर्तित किया जा सकता है। इस वास्तविक बिजली हानि को अधिक वास्तविक बिजली इनपुट के साथ बनाया जाना है। इसके अलावा, अतिरिक्त यांत्रिक बल जनरेटर और इंजन को चलाने वाले के जीवन को कम कर सकते हैं।

Comments

यह वास्तव में किसी भी बड़े पैमाने पर जनरेटर में एक महत्वपूर्ण प्रभाव है, विशेष रूप से स्थानीय बिजली उत्पादन के लिए डिज़ाइन किए गए बिना बैकअप जनरेटर यानी बैकअप जनरेटर।

— साइबर्ग रिबन

मैंने आपके स्थायी चुंबक की तुलना एक शाफ्ट से की है जिसमें कुछ (सैद्धांतिक रूप से पूरी तरह से लोचदार) मरोड़ है। क्या आपकी राय में @OlinLathrop की वैध तुलना है?

— जिप्पी

@ जिप्पी: यदि आप इसे शाफ्ट के साथ श्रृंखला में एक गर्भपात वसंत की तुलना कर रहे हैं, तो इस अर्थ में हां कि वसंत पल या तो कम या कम टोक़ लोड का कारण बन सकता है, वसंत के बिना औसत होगा, और विघटित नहीं होगा। किसी भी शक्ति

— ओलिन लेट्रोप

यह सोचने के लिए, आपके मैग्नेट इतनी बुरी समानता नहीं हैं। मुझे याद है कि एक जनरेटर के पास चुंबकीय क्षेत्र को घुमाने के साथ कुछ करने के लिए भी है ...

— jippie

बैलेंस्ड थ्री फेज रिएक्टिव लोड के साथ, टॉर्क एक चक्र पर स्थिर रहता है, ठीक उसी तरह जैसे संतुलित प्रतिरोधक भार के साथ। 'धक्कों' आप किसी भी असंतुलित लोड के साथ होने का उल्लेख करते हैं। (संतुलित प्रतिक्रियाशील भार के लिए 'स्थिर' टोक़ मूल्य शून्य है)।

— डेविड

Answer 2

जैसे ओलिन लेट्रोप ने आपके पहले सवाल का जवाब दिया।

क्या यांत्रिक दुनिया में प्रतिक्रियाशील शक्ति मौजूद है?

यांत्रिक प्रणाली में प्रतिक्रियाशील शक्ति मौजूद है। लेकिन सरल हार्मोनिक गति में जाने के बिना इसे समझाने का कोई सरल तरीका नहीं है।

$\omega$$R \cos (\omega)$$R \sin (\omega)$

$x= R \cos (\omega t)$

$y =R \sin (\omega t)$

$\alpha$

$F \cos(\alpha)$

$= F \cos(\alpha ) v = F \cos (\alpha ) \omega R$

$= F \sin (\alpha) 0 = 0$

लेकिन जो व्यक्ति इसे देखता है, वह सोचता है कि मैं एक बल 'एफ' लगा रहा हूं और यह 'v' की गति से बढ़ रहा है, इसलिए शक्ति Fv होनी चाहिए, लेकिन वाक्यांश अंतर के कारण यह नहीं होगा। आपके वाट्स मीटर पर भी यही हुआ है। क्योंकि यह वर्तमान और वोल्टेज के बीच वाक्यांश अंतर की गणना नहीं करता है, साथ ही साथ उपरोक्त यांत्रिक उदाहरण में यह गति की दिशा बनाम बल की दिशा की गणना नहीं करता है।

Comments

आपने अपनी पोस्ट समुदाय को विकि क्यों बनाया? अब सुझाए गए संपादन के साथ, उस विकल्प के लिए बहुत कम उपयोग है।

— केविन वर्मर

मैं इस पोस्ट को हटाने जा रहा हूं। या कोई व्यक्ति इस विचार को अधिक संपादित कर सकता है, इसमें गणित लेटेक्स जोड़ें और कृपया इसे और अधिक स्पष्ट करें।

— स्टैंडर्ड सैंडुन

क्या मैं शाफ्ट की एक (पूरी तरह से लोचदार) मरोड़ के साथ इसकी तुलना कर सकता हूं?

— जिप्पी

Answer 3

बिजली के शुद्ध प्रतिक्रियाशील घटक अतिरिक्त ईंधन की खपत नहीं करेंगे।

प्रतिक्रियाशील घटक का ऊर्जा प्रवाह औसत शून्य बनाए रखते हुए दिशा बदलता रहेगा। जब ऊर्जा प्रवाह को पीछे की ओर निर्देशित किया जाता है, तो जनरेटर शाफ्ट पर लगाया जाने वाला टोक़ (कुछ मिलीसेकंड के लिए कुछ मिलीसेकंड के लिए) कम हो जाएगा, क्योंकि जनरेटर एक मोटर की तरह एक छोटे से कार्य करेगा, लेकिन ज्यादातर जनरेटर रहता है।

मशीन के दहन भाग को केवल सक्रिय घटक के बराबर औसत लोड दिखाई देगा। कहते हैं कि यदि ईंधन आपूर्ति मार्ग का कार्य निरंतर वेग बनाए रखना है, तो ईंधन की मात्रा में टोक़ (भार) की विविधताएं प्रतिबिंबित की जाएंगी। अधिक टोक़, अधिक ईंधन का मतलब है, अधिक खपत सक्रिय शक्ति, एक ही वेग के साथ।

छोटे पैमाने पर प्रयोग करने पर डिस्क के साथ उंगलियों के साथ स्थायी चुंबक एसी मोटर शाफ्ट को चालू करना है। फिर संधारित्र कनेक्ट करें और तुलना करें।

Comments

दिलचस्प प्रयोग, लेकिन मुझे यह सामान उपलब्ध नहीं है। एक शांत कक्षा प्रयोग की तरह लगता है (केवल कुछ साल मेरे लिए देर से ...)। मैं पूछ सकता हूं कि क्या मैं इस प्रयोग के लिए डेटासेंटर इंजनों में से एक का उपयोग कर सकता हूं? ओ)

— जिप्पी

Answer 4

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, संतुलित 3-चरण प्रतिक्रियाशील लोड के लिए आवश्यक टोक़ स्थिर और शून्य है। यह इस तथ्य को छिपाता है कि प्रत्येक चक्र के लिए, प्रत्येक प्रतिक्रियाशील भार शक्ति को चरण / चरणों में वापस धकेल रहा है जो कि / ऊर्जा को स्वीकार कर रहे हैं।

यदि प्रतिक्रियाशील लोड संतुलित नहीं है, तो ऊर्जा को जनरेटर में वापस खिलाया जाता है। आप रासायनिक ऊर्जा को पुनर्प्राप्त नहीं कर सकते हैं, और उस ऊर्जा को जनरेटर में वापस खिलाया जाता है, लेकिन कुछ ऊर्जा जनरेटर की घूर्णी गतिज ऊर्जा में वापस आ जाती है। जो जनरेटर को तेज-धीमा-तेज-धीमी-धीमी गति से चालू करता है आदि। एक छोटे जनरेटर में बहुत अधिक गतिज गतिज ऊर्जा नहीं होती है, इसलिए इस ऊर्जा का अधिकांश भाग खो जाता है, और यह सिस्टम को तनाव में डाल देता है।

यह भी छिपा हुआ तथ्य है कि यदि जनरेटर तेजी से घूमता है, तो अधिक ऊर्जा कैपेसिटिव लोड में चली जाती है, और ऊर्जा इंडक्टिव लोड से बाहर आती है।

एक बहुत बड़े जनरेटर सेट के लिए, महत्वपूर्ण संग्रहित ऊर्जा के साथ, एक प्रेरक नेटवर्क से प्रतिक्रियाशील ऊर्जा की वापसी संचरण आवृत्ति को बढ़ा सकती है, और अंततः पूरे सिस्टम को अस्थिर कर सकती है (उच्च आवृत्ति, अधिक प्रतिक्रियाशील वापसी, उच्च आवृत्ति, अधिक प्रतिक्रियाशील , जनरेटर नियंत्रण और स्वयं विनाश से बाहर निकलता है)। इस कारण से, पावर ग्रिड को एक मामूली कैपेसिटिव लोड के साथ संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है - भले ही यह शिखर धाराओं को बढ़ाता है और ग्रिड दक्षता को कम करता है।

अपने मूल प्रश्न पर वापस जा रहे हैं, जैसे ही जनरेटर सेट ऊपर घूमता है, यह सभी संलग्न प्रतिक्रियाशील भारों में ऊर्जा डालता है, यहां तक ​​कि संतुलित भी, जैसा कि वोल्टेज ऊपर आता है। छोटा हो सकता है, लेकिन आप वास्तव में उस ऊर्जा को वापस नहीं पा सकते। जब आप जनरेटर को अलग करते हैं, तो आपको रासायनिक ऊर्जा दोबारा नहीं मिलती है।

Answer 5

मैंने सोचा कि जनरेटर विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करते हैं जो केवीए में है। इससे उत्पन्न केवीए ऊर्जा का पहला भाग kvar उपकरण द्वारा चुम्बकीय रूप से आवेशित रखने के लिए आगमनात्मक भार द्वारा उपयोग किया जाएगा और दूसरे भाग kw का उपयोग टोक़ के उत्पादन के लिए किया जाएगा जो भार पर निर्भर होगा। उच्च भार पर kw, kw की तुलना में नगण्य है। लेकिन फिर भी जनरेटर का उत्पादन करना पड़ता है। यदि एक शुद्ध आगमनात्मक कुंडल लोड से जुड़ा हुआ है, तो जनरेटर केवल एलबीएस में kvar घटक उत्पन्न करेगा और ईंधन की खपत लोड से अधिक होगी