नॉन-लीनियर लोड (रेक्टिफायर) और पावर फैक्टर

Question

मैंने पढ़ा है कि पावर फैक्टर दिखाता है कि स्पष्ट शक्ति कितनी है, जो बिजली लाइनों और लोड के बीच घूमती है और कुछ भी नहीं करती है, लेकिन ट्रांसमिशन लाइनों और ट्रांसफार्मर को गर्म करती है। उनका कहना है कि यह वोल्टेज के साथ चरण से बाहर होने के कारण है। विशेष रूप से, वोल्टेज लोड होने पर बिजली प्रवाहित होती है, लेकिन विद्युत ऋणात्मक होती है।

इसके अलावा, मैं देखता हूं कि डायोड रेक्टिफायर केवल पीक वोल्टेज के छोटे क्षणों में होता है, जब इनपुट वोल्टेज लोड वोल्टेज को हटा देता है (रेक्टिफायर्स में आउटपुट कैपेसिटर = लोड वोल्टेज होता है)। तो, इन कम फटने के दौरान सभी बिजली की खपत होती है। मैंने एक लेख पढ़ा है जिसमें कहा गया है कि लोग कुछ भी नहीं समझते हैं और पूरी समस्या पावर फैक्टर नहीं है लेकिन ये फटने से बिजली लाइनों में ट्रांसफॉर्मर ओवरलोड हो जाते हैं (इसे मैग्नेटाइजेशन लॉस के खतरे के कारण ट्रांसफॉर्मर में बड़ी धाराएं बनाने की अनुमति नहीं है)। लेकिन, जब आप साइन के बहुत छोटे अंश के दौरान सभी बिजली का उपभोग करते हैं, तो बहुत बड़ा प्रवाह होता है। जाहिर है, वर्तमान वोल्टेज के लिए आनुपातिक नहीं है क्योंकि यह 1 के पावर फैक्टर के साथ संदर्भ (प्रतिरोध) लोड में होना चाहिए, लेकिन मुझे यहां कोई नकारात्मक शक्ति नहीं दिखती है! रेक्टिफायर पॉजिटिव इनपुट वोल्टेज और नेगेटिव करंट को रोकता है। सभी वर्तमान चरम सकारात्मक वोल्टेज के तहत सकारात्मक है। तो, गैर-रैखिक भार स्पष्ट शक्ति कैसे उत्पन्न करता है?

दूसरे शब्दों में, विकिपीडिया http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply#Power_factor कहता है

सरल ऑफ-लाइन स्विच्ड मोड बिजली की आपूर्ति में एक बड़ी ऊर्जा भंडारण संधारित्र से जुड़ा एक साधारण पूर्ण-तरंग सुधारक शामिल होता है। इस तरह के एसएमपीएस शॉर्ट पल्स में एसी लाइन से करंट खींचते हैं, जब मुख्य तात्कालिक वोल्टेज इस संधारित्र में वोल्टेज से अधिक हो जाता है। एसी चक्र के शेष भाग के दौरान संधारित्र विद्युत आपूर्ति को ऊर्जा प्रदान करता है।

नतीजतन, इस तरह के बुनियादी स्विच्ड मोड पावर सप्लाई के इनपुट करंट में उच्च हार्मोनिक सामग्री और अपेक्षाकृत कम पावर फैक्टर होता है।

वे कैसे निष्कर्ष निकालते हैं कि हार्मोनिक सामग्री कम बिजली का कारक पैदा करती है? स्पष्ट शक्ति कहाँ से आती है?

मैं समझता हूं कि करंट में हार्मोनिक्स (फ्रिक्वेंसी कंपोनेंट्स) हैं, जिसका मतलब है कि यह एकल ध्रुवीयता के वोल्टेज रहते हुए आगे और पीछे की ओर झुकता है। यह हो सकता है कि ये करंट के उच्च आवृत्ति वाले दोलन स्पष्ट शक्ति का उत्पादन करें। हालांकि, शुद्ध प्रवाह अभी भी सकारात्मक है, वर्तमान अभी भी केवल एक दिशा में बहती है, वोल्टेज ध्रुवीयता और दोलनों के अनुरूप यह स्पष्ट शक्ति का कारण बनने के लिए विपरीत दिशा में प्रवाहित नहीं करता है।

Answer 1

आप जिस बिंदु को याद कर रहे हैं, वह यह है कि इसे एकता चक्र से कम पावर फैक्टर के दौरान डिवाइस से पावर लाइन में पावर ट्रांसफर की आवश्यकता नहीं है।

पावर फैक्टर वास्तव में क्या है, यह देखने के विभिन्न तरीके हैं, हालांकि वे सभी गणितीय रूप से समान हैं। एक तरीका आरएमएस वोल्टेज और वर्तमान के सापेक्ष उत्पाद को वितरित वास्तविक शक्ति का अनुपात है। यदि धारा एक साइन है (चलो इस मामले में वोल्टेज को हमेशा एक साइन मानते हैं, क्योंकि बिजली की लाइन में इतना कम प्रतिबाधा है), तो आपके पास एकता शक्ति का कारक होता है जब यह वोल्टेज के साथ चरण में होता है, और 0 जब 90 डिग्री से बाहर होता है चरण। एक साइन के मामले में, शक्ति को एकता शक्ति कारक से कम होने के लिए चक्र के हिस्से के दौरान लाइन में वापस प्रवाह करना पड़ता है।

हालांकि, अन्य तरंगों के बहुत सारे संभव हैं। आपके पास करंट हो सकता है जो वोल्टेज के पॉजिटिव होने पर हमेशा 0 या पॉजिटिव हो, या वोल्टेज नेगेटिव होने पर 0 या निगेटिव हो, लेकिन वह साइन नहीं है। एक पूर्ण लहर पुल के कारण आपके द्वारा उल्लेखित स्पाइक्स एक अच्छा उदाहरण हैं। पावर कभी भी पावर लाइन पर वापस नहीं जाती है, लेकिन फिर भी पावर फैक्टर 1. से कम है। कुछ उदाहरणों को करें और एक पूर्ण तरंग पुल द्वारा खींचे गए RMS करंट की गणना करें। आप देखेंगे कि विद्युत लाइन से खींची गई कुल वास्तविक शक्ति, विद्युत लाइन वोल्टेज (फिर से, हम मान रहे हैं कि विद्युत लाइन वोल्टेज हमेशा साइन है) से कम है।

इसके बारे में सोचने का एक और तरीका यह है कि ट्रांसमिशन सिस्टम में नुकसान वर्तमान के वर्ग के आनुपातिक हैं। पूर्ण लहर पुल उच्च परिमाण के छोटे स्पाइक्स में अपने वर्तमान को खींचता है। नुकसान की चुकता प्रकृति की वजह से, यह उसी औसत से भी बदतर है जो मौजूदा औसत से अधिक फैला हुआ है। मैं उस गणित का काम करता हूं, आप महसूस करते हैं कि वर्तमान के औसत वर्ग को कम करने का तरीका वोल्टेज के साथ चरण में वर्तमान को साइन करना है। यह एकता शक्ति को प्राप्त करने का एकमात्र तरीका है।

फिर भी इसे देखने का एक और तरीका, जिसे आपने बताया, वर्तमान के फूरियर विस्तार के बारे में सोचना है। हम कुछ वर्तमान तरंगों को मान रहे हैं जो प्रत्येक विद्युत लाइन चक्र को दोहराती हैं, इसलिए इसमें फूरियर श्रृंखला है। इस तरह के किसी भी दोहराए जाने वाले तरंग को बिजली लाइन की आवृत्ति पर साइन तरंगों की एक श्रृंखला के योग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है और इसके बाद सकारात्मक पूर्णांक गुणक होता है। उदाहरण के लिए, 60 हर्ट्ज पावर के साथ, तरंग 60 सीज़न, 120 हर्ट्ज, 180 हर्ट्ज, 240 हर्ट्ज इत्यादि पर साइन का योग है। केवल सवाल यह है कि इन हार्मोनिक्स में से प्रत्येक के आयाम और चरण शिफ्ट क्या हैं। यह स्पष्ट होना चाहिए कि केवल मौलिक (इस उदाहरण में 60 हर्ट्ज घटक) बिजली लाइन से किसी भी शुद्ध शक्ति को खींचने में सक्षम है, और यह केवल वोल्टेज के साथ चरण में है। चूंकि सभी घटक साइन हैं, प्रत्येक चक्र के भाग के दौरान शक्ति आकर्षित करेगा और मौलिक के इन-चरण घटक को छोड़कर, चक्र के दूसरे भाग में समान शक्ति लौटाएगा। यदि चक्र के भाग के दौरान बिजली वापस लाने के लिए पावर फैक्टर को देखने का आपका तरीका वैध है यदि आप वर्तमान तरंग को साइन वेव घटकों में तोड़ते हैं। हालांकि, साइन वेव घटकों का एक सेट होना संभव है जो पावर लाइन को अलग-अलग समय पर बिजली ले और वापस लौटाए जैसे कि किसी भी समय सभी घटकों का नेट शून्य या सकारात्मक है। पूर्ण लहर पुल वर्तमान ऐसी तरंग का एक उदाहरण है। साइन वेव घटकों का एक सेट होना संभव है जो अलग-अलग समय पर बिजली लाइन में बिजली ले और वापस लौटाए जैसे कि किसी एक समय में सभी घटकों से नेट शून्य या सकारात्मक है। पूर्ण लहर पुल वर्तमान ऐसी तरंग का एक उदाहरण है। साइन वेव घटकों का एक सेट होना संभव है जो अलग-अलग समय पर बिजली लाइन में बिजली ले और वापस लौटाए जैसे कि किसी भी समय सभी घटकों से नेट शून्य या सकारात्मक है। पूर्ण लहर पुल वर्तमान ऐसी तरंग का एक उदाहरण है।

Comments

यदि नुकसान वर्तमान वर्ग के लिए आनुपातिक हैं, तो, सहज रूप से, मुझे लगता है कि उन्हें कम से कम करने का सबसे अच्छा तरीका एक निरंतर वर्तमान है , साइन नहीं। लेकिन, मैं गणित से परिचित नहीं हूं। इसके अलावा, मैं 1 एम्पीयर के डीसी को 1-1 + 1-1 .. + 1 = 1 के योग के रूप में सोच सकता हूं। तो, आप देखते हैं कि कितनी (आभासी) धाराएँ बह रही हैं। तो, वहाँ बहुत स्पष्ट शक्ति और प्रसारण नुकसान हर होना चाहिए। हालांकि, कोई भी बेकार संचरण नहीं होता है क्योंकि केवल शुद्ध प्रवाह वास्तविक है। इसीलिए मैं बता रहा हूं कि वर्चुअल हार्मोनिक्स स्पष्ट शक्ति के कारण नुकसान का कारण नहीं बन सकते हैं और वर्ग-आधारित नुकसान से बहुत अलग हैं।

— वैल

@ वाल: आप जो कह रहे हैं उसका कुछ हिस्सा मैं समझ नहीं पा रहा हूँ और बाकी सब सीधे सादे गलत हैं। आपको वास्तव में गणित करने की आवश्यकता है।

— ओलिन लेट्रोप

मुझे फूरियर दृष्टिकोण पसंद है! मुझे लगता है कि कुछ मामलों में का एहसास करना महत्वपूर्ण है । यह केवल जमीनी आवृत्ति के साइन तरंगों के साथ सच होगा। $PF\neq cos(\phi)$

— जिप्सी