AC విద్యుత్ సరఫరా మరియు విద్యుత్ నష్టాలు

క్రియాశీల ప్రతిఘటనలను మాత్రమే కలిగి ఉన్న సర్క్యూట్ యొక్క శక్తిని క్రియాశీల శక్తి P అని పిలుస్తారు. ఇది క్రింది సూత్రాలలో ఒకదానిని ఉపయోగించి సాధారణంగా లెక్కించబడుతుంది:

క్రియాశీల శక్తి ప్రస్తుత శక్తి యొక్క కోలుకోలేని (తిరుగులేని) వినియోగాన్ని వర్గీకరిస్తుంది.

గొలుసులలో ఏకాంతర ప్రవాహంను DC సర్క్యూట్‌ల కంటే కోలుకోలేని శక్తి నష్టాలకు కారణమయ్యే అనేక కారణాలు ఉన్నాయి. ఈ కారణాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

1. కరెంట్ ద్వారా వైర్‌ను వేడి చేయడం... డైరెక్ట్ కరెంట్ కోసం, వేడి చేయడం అనేది దాదాపు శక్తి నష్టం యొక్క ఏకైక రూపం. మరియు ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ కోసం, ఇది డైరెక్ట్ కరెంట్‌తో విలువలో సమానంగా ఉంటుంది, ఉపరితల ప్రభావం కారణంగా వైర్ యొక్క ప్రతిఘటన పెరుగుదల కారణంగా వైర్‌ను వేడి చేయడానికి శక్తి నష్టం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉన్నతమైనది ప్రస్తుత ఫ్రీక్వెన్సీ, ఇది మరింత ప్రభావితం చేస్తుంది ఉపరితల ప్రభావం మరియు వైర్ వేడి చేయడం కోసం ఎక్కువ నష్టం.

2. ఎడ్డీ కరెంట్‌లను సృష్టించడానికి నష్టాలు, లేకుంటే ఫౌకాల్ట్ కరెంట్స్ అని పిలుస్తారు... ఈ ప్రవాహాలు ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే అయస్కాంత క్షేత్రంలో అన్ని మెటాలిక్ బాడీలలో ప్రేరేపించబడతాయి. చర్య నుండి సుడి ప్రవాహాలు మెటల్ వస్తువులు వేడెక్కుతాయి.ఉక్కు కోర్లలో ముఖ్యంగా ముఖ్యమైన ఎడ్డీ కరెంట్ నష్టాలను గమనించవచ్చు. పెరుగుతున్న ఫ్రీక్వెన్సీతో ఎడ్డీ ప్రవాహాలను సృష్టించడానికి శక్తి నష్టాలు పెరుగుతాయి.

ఎడ్డీ కరెంట్‌లు - భారీ కోర్‌లో, బి - లామెల్లార్ కోర్‌లో

3. మాగ్నెటిక్ హిస్టెరిసిస్ కోల్పోవడం... ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత క్షేత్రం ప్రభావంతో, ఫెర్రో అయస్కాంత కోర్లు తిరిగి అయస్కాంతీకరించబడతాయి. ఈ సందర్భంలో, కోర్ కణాల పరస్పర ఘర్షణ ఏర్పడుతుంది, దీని ఫలితంగా కోర్ వేడెక్కుతుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ వల్ల నష్టాలు పెరుగుతాయి అయస్కాంత హిస్టెరిసిస్ ఎదుగుతున్న.

4. ఘన లేదా ద్రవ విద్యుద్వాహకాలలో నష్టాలు... అటువంటి విద్యుద్వాహకాలలో, ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ క్షేత్రం కారణమవుతుంది అణువుల ధ్రువణత, అంటే, ఛార్జ్‌లు అణువుల ఎదురుగా కనిపిస్తాయి, విలువలో సమానం కానీ గుర్తులో భిన్నంగా ఉంటాయి. ధ్రువణ అణువులు క్షేత్రం యొక్క చర్యలో తిరుగుతాయి మరియు పరస్పర ఘర్షణను అనుభవిస్తాయి. దాని కారణంగా, విద్యుద్వాహకము వేడెక్కుతుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, దాని నష్టాలు పెరుగుతాయి.

5. ఇన్సులేషన్ లీకేజ్ నష్టాలు... వాడిన ఇన్సులేటింగ్ పదార్థాలు ఆదర్శ విద్యుద్వాహకాలు కావు మరియు వాటిలో లీకేజ్ లీక్‌లు గమనించబడతాయి. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇన్సులేషన్ నిరోధకత చాలా ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, అనంతానికి సమానం కాదు. ఈ రకమైన నష్టం డైరెక్ట్ కరెంట్‌లో కూడా ఉంటుంది. అధిక వోల్టేజీల వద్ద, వైర్ చుట్టూ ఉన్న గాలిలోకి ఛార్జీలు ప్రవహించడం కూడా సాధ్యమే.

6. విద్యుదయస్కాంత తరంగాల రేడియేషన్ వల్ల కలిగే నష్టాలు... ఏదైనా AC కేబుల్ విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను విడుదల చేస్తుంది, మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగేకొద్దీ, ఉద్గార తరంగాల శక్తి తీవ్రంగా పెరుగుతుంది (ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క వర్గానికి అనులోమానుపాతంలో).విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు కోలుకోలేని విధంగా కండక్టర్‌ను వదిలివేస్తాయి మరియు అందువల్ల తరంగాల ఉద్గారానికి శక్తి వినియోగం కొంత క్రియాశీల ప్రతిఘటనలో నష్టాలకు సమానం. రేడియో ట్రాన్స్‌మిటర్ యాంటెన్నాలలో, ఈ రకమైన నష్టం ఉపయోగకరమైన శక్తి నష్టం.

7. ఇతర సర్క్యూట్‌లకు పవర్ ట్రాన్స్‌మిషన్ కోసం నష్టాలు... పర్యవసానంగా విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క దృగ్విషయం కొంత AC శక్తి సమీపంలో ఉన్న ఒక సర్క్యూట్ నుండి మరొక సర్క్యూట్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ల వంటి కొన్ని సందర్భాల్లో, ఈ శక్తి బదిలీ ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది.

AC సర్క్యూట్ యొక్క క్రియాశీల ప్రతిఘటన, తిరిగి పొందలేని శక్తి నష్టాల యొక్క జాబితా చేయబడిన అన్ని రకాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది... సిరీస్ సర్క్యూట్ కోసం, మీరు క్రియాశీల ప్రతిఘటనను క్రియాశీల శక్తి యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించవచ్చు, అన్ని నష్టాల యొక్క బలం ప్రస్తుత:

అందువలన, ఇచ్చిన కరెంట్ కోసం, సర్క్యూట్ యొక్క క్రియాశీల ప్రతిఘటన ఎక్కువ, ఎక్కువ క్రియాశీల శక్తి, అనగా, మొత్తం శక్తి నష్టాలు ఎక్కువ.

ఇండక్టివ్ రెసిస్టెన్స్ ఉన్న సర్క్యూట్ విభాగంలోని శక్తిని రియాక్టివ్ పవర్ Q అని పిలుస్తారు... ఇది రియాక్టివ్ ఎనర్జీని వర్ణిస్తుంది, అంటే, తిరిగి పొందలేని శక్తి, కానీ తాత్కాలికంగా అయస్కాంత క్షేత్రంలో నిల్వ చేయబడుతుంది. క్రియాశీల శక్తి నుండి వేరు చేయడానికి, రియాక్టివ్ పవర్ వాట్స్‌లో కాదు, కానీ రియాక్టివ్ వోల్ట్-ఆంపియర్‌లలో (var లేదా var) కొలుస్తారు... ఈ విషయంలో, ఇది గతంలో అన్‌హైడ్రస్ అని పిలువబడింది.

రియాక్టివ్ పవర్ సూత్రాలలో ఒకదాని ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

ఇక్కడ UL అనేది ప్రేరక నిరోధకత xLతో విభాగంలోని వోల్టేజ్; నేను ఈ విభాగంలో ప్రస్తుత వ్యక్తిని.

యాక్టివ్ మరియు ఇండక్టివ్ రెసిస్టెన్స్‌తో సిరీస్ సర్క్యూట్ కోసం, మొత్తం పవర్ S భావన పరిచయం చేయబడింది... ఇది మొత్తం సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ U మరియు ప్రస్తుత I యొక్క ఉత్పత్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు వోల్ట్-ఆంపియర్‌లలో (VA లేదా VA) వ్యక్తీకరించబడుతుంది.

క్రియాశీల ప్రతిఘటనతో విభాగంలోని శక్తి పైన పేర్కొన్న సూత్రాలలో ఒకటి లేదా ఫార్ములా ద్వారా లెక్కించబడుతుంది:

ఇక్కడ φ అనేది వోల్టేజ్ U మరియు కరెంట్ I మధ్య దశ కోణం.

cosφ యొక్క కోఎఫీషియంట్ అనేది పవర్ ఫ్యాక్టర్... దీనిని తరచుగా అంటారు "కొసైన్ ఫై"… పవర్ ఫ్యాక్టర్ మొత్తం పవర్‌లో ఎంత యాక్టివ్ పవర్ ఉందో చూపిస్తుంది:

cosφ విలువ సున్నా నుండి ఐక్యత వరకు మారవచ్చు, క్రియాశీల మరియు ప్రతిచర్య నిరోధకత మధ్య నిష్పత్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సర్క్యూట్లో ఒకటి మాత్రమే ఉంటే రియాక్టివిటీ, అప్పుడు φ = 90 °, cosφ = 0, P = 0 మరియు సర్క్యూట్‌లోని శక్తి పూర్తిగా రియాక్టివ్‌గా ఉంటుంది. క్రియాశీల ప్రతిఘటన మాత్రమే ఉంటే, అప్పుడు φ = 0, cosφ = 1 మరియు P = S, అంటే, సర్క్యూట్లోని మొత్తం శక్తి పూర్తిగా చురుకుగా ఉంటుంది.

తక్కువ cosφ, స్పష్టమైన శక్తి యొక్క క్రియాశీల శక్తి వాటా చిన్నది మరియు అధిక రియాక్టివ్ శక్తి. కానీ కరెంట్ యొక్క పని, అంటే, దాని శక్తిని కొన్ని ఇతర రకాల శక్తిగా మార్చడం, క్రియాశీల శక్తి ద్వారా మాత్రమే వర్గీకరించబడుతుంది. మరియు రియాక్టివ్ పవర్ అనేది జనరేటర్ మరియు సర్క్యూట్ యొక్క రియాక్టివ్ భాగం మధ్య హెచ్చుతగ్గులకు గురయ్యే శక్తిని వర్ణిస్తుంది.

ఎలక్ట్రికల్ గ్రిడ్ కోసం, ఇది పనికిరానిది మరియు హానికరం కూడా. రేడియో ఇంజనీరింగ్‌లో రియాక్టివ్ పవర్ అవసరం మరియు అనేక సందర్భాల్లో ఉపయోగకరంగా ఉంటుందని గమనించాలి. ఉదాహరణకు, రేడియో ఇంజినీరింగ్‌లో విస్తృతంగా ఉపయోగించే మరియు విద్యుత్ డోలనాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించే ఓసిలేటింగ్ సర్క్యూట్‌లలో, ఈ డోలనాల బలం దాదాపు పూర్తిగా రియాక్టివ్‌గా ఉంటుంది.
వెక్టార్ రేఖాచిత్రం cosφ మారుతున్న రిసీవర్ కరెంట్ Iని దాని శక్తితో ఎలా మారుస్తుందో చూపిస్తుంది.

స్థిరమైన శక్తి మరియు వివిధ శక్తి కారకాల వద్ద రిసీవర్ ప్రవాహాల వెక్టర్ రేఖాచిత్రం

చూడగలిగినట్లుగా, పవర్ ఫ్యాక్టర్ cosφ అనేది ఆల్టర్నేటింగ్ EMF జెనరేటర్ ద్వారా అభివృద్ధి చేయబడిన మొత్తం శక్తి యొక్క వినియోగ స్థాయికి ముఖ్యమైన సూచికగా చెప్పవచ్చు... cosφ <1 వద్ద జనరేటర్ తప్పనిసరిగా సృష్టించాలి అనేదానికి ప్రత్యేక శ్రద్ద అవసరం. వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ దీని ఉత్పత్తి క్రియాశీల శక్తి కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, ఎలక్ట్రికల్ నెట్‌వర్క్‌లో క్రియాశీల శక్తి 1000 kW మరియు cosφ = 0.8 అయితే, స్పష్టమైన శక్తి దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

ఈ సందర్భంలో నిజమైన శక్తి 100 kV వోల్టేజ్ మరియు 10 A కరెంట్‌తో పొందబడిందని అనుకుందాం. అయితే, స్పష్టంగా కనిపించే శక్తి కోసం జనరేటర్ తప్పనిసరిగా 125 kV వోల్టేజ్‌ని ఉత్పత్తి చేయాలి.

అధిక వోల్టేజ్ కోసం జనరేటర్‌ను ఉపయోగించడం అననుకూలమని మరియు అధిక వోల్టేజీల వద్ద పెరిగిన లీకేజీ లేదా నష్టం జరగకుండా ఉండటానికి వైర్ల ఇన్సులేషన్‌ను మెరుగుపరచడం అవసరం అని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. ఇది విద్యుత్ గ్రిడ్ ధరల పెరుగుదలకు దారి తీస్తుంది.

రియాక్టివ్ పవర్ ఉనికి కారణంగా జనరేటర్ వోల్టేజీని పెంచాల్సిన అవసరం క్రియాశీల మరియు రియాక్టివ్ నిరోధకతతో సిరీస్ సర్క్యూట్ యొక్క లక్షణం. క్రియాశీల మరియు రియాక్టివ్ శాఖలతో సమాంతర సర్క్యూట్ ఉన్నట్లయితే, అప్పుడు జనరేటర్ ఒక క్రియాశీల ప్రతిఘటనతో అవసరమైన దానికంటే ఎక్కువ కరెంట్‌ను సృష్టించాలి. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, జెనరేటర్ అదనపు రియాక్టివ్ కరెంట్‌తో లోడ్ చేయబడింది.

ఉదాహరణకు, పై విలువలకు P = 1000 kW, cosφ = 0.8 మరియు S = 1250 kVA, సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేసినప్పుడు, జనరేటర్ 100 kV వోల్టేజ్ వద్ద 10 A కాదు, 12.5 A కరెంట్ ఇవ్వాలి. .ఈ సందర్భంలో, జనరేటర్ పెద్ద కరెంట్ కోసం మాత్రమే రూపొందించబడాలి, కానీ ఈ కరెంట్ ప్రసారం చేయబడే ఎలక్ట్రిక్ లైన్ యొక్క వైర్లను ఎక్కువ మందంతో తీసుకోవాలి, ఇది లైన్కు ధరను కూడా పెంచుతుంది. లైన్‌లో మరియు జనరేటర్ యొక్క వైండింగ్‌ల వద్ద 10 ఎ కరెంట్ కోసం రూపొందించిన వైర్లు ఉంటే, అప్పుడు 12.5 ఎ కరెంట్ ఈ వైర్లలో వేడిని పెంచుతుందని స్పష్టమవుతుంది.

అందువలన, అదనపు అయితే రియాక్టివ్ కరెంట్ రియాక్టివ్ శక్తిని జనరేటర్ నుండి రియాక్టివ్ లోడ్లకు బదిలీ చేస్తుంది మరియు వైస్ వెర్సా, కానీ వైర్ల యొక్క క్రియాశీల నిరోధకత కారణంగా అనవసరమైన శక్తి నష్టాలను సృష్టిస్తుంది.

ఇప్పటికే ఉన్న ఎలక్ట్రికల్ నెట్‌వర్క్‌లలో, రియాక్టివ్ రెసిస్టెన్స్‌తో కూడిన విభాగాలు సిరీస్‌లో మరియు సక్రియ ప్రతిఘటనతో విభాగాలతో సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయబడతాయి. అందువల్ల, జనరేటర్లు తప్పనిసరిగా పెరిగిన వోల్టేజ్ మరియు పెరిగిన కరెంట్‌ను సృష్టించడానికి, ఉపయోగకరమైన క్రియాశీల శక్తికి అదనంగా, రియాక్టివ్ పవర్‌ను అభివృద్ధి చేయాలి.

చెప్పినదానిని బట్టి విద్యుద్దీకరణకు ఎంత ముఖ్యమో తెలుస్తుంది cosφ విలువను పెంచడం… ఎలక్ట్రికల్ నెట్‌వర్క్‌లో రియాక్టివ్ లోడ్‌లను చేర్చడం వల్ల దీని తగ్గింపు ఏర్పడుతుంది. ఉదాహరణకు, నిష్క్రియంగా ఉన్న లేదా పూర్తిగా లోడ్ చేయని ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు లేదా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు గణనీయమైన రియాక్టివ్ లోడ్‌లను సృష్టిస్తాయి ఎందుకంటే అవి సాపేక్షంగా అధిక వైండింగ్ ఇండక్టెన్స్ కలిగి ఉంటాయి. cosφ పెంచడానికి, మోటార్లు మరియు ట్రాన్స్ఫార్మర్లు పూర్తి లోడ్తో పనిచేయడం ముఖ్యం. ఇది ఉనికిలో ఉంది ఖర్చును పెంచడానికి అనేక మార్గాలు.

ముగింపులో, ఈ క్రింది సంబంధం ద్వారా మూడు శక్తులు పరస్పరం అనుసంధానించబడి ఉన్నాయని మేము గమనించాము:

అంటే, స్పష్టమైన శక్తి అనేది యాక్టివ్ మరియు రియాక్టివ్ పవర్ యొక్క అంకగణిత మొత్తం కాదు.పవర్ S అనేది P మరియు Q శక్తుల రేఖాగణిత మొత్తం అని చెప్పడం ఆచారం.

ఇది కూడ చూడు: ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో ప్రతిచర్య