पॉवर इंजीनियरिंग

एक भाप टरबाइन विद्युत ऊर्जा प्रदान करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

पावर इंजीनियरिंग , जिसे पावर प्रणाली इंजीनियरिंग भी कहा जाता है, यह इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का उपक्षेत्र है जो विद्युत ऊर्जा के उत्पादन, हस्तांतरण, वितरण और उपयोग और ऐसे प्रणाली से जुड़े इलेक्ट्रिकल उपकरण से संबंधित है। यद्यपि अधिकांश क्षेत्र थ्री फेज एसी पॉवर की समस्याओं से संबंधित है - आधुनिक विश्व में बड़े मापदंड पर विद्युत संचरण और वितरण के लिए मानक - क्षेत्र का महत्वपूर्ण अंश संबंधित है एसी और डीसी पावर के मध्य रूपांतरण और विशेष विद्युत प्रणालियों का विकास जैसे कि विमान में या विद्युत रेलवे नेटवर्क के लिए उपयोग किया जाता है। जो कि पावर इंजीनियरिंग अपने सैद्धांतिक आधार का अधिकांश भाग इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग से प्राप्त करता है।

पर्ल स्ट्रीट स्टेशन का स्केच, न्यूयॉर्क शहर में पहला भाप से चलने वाला पॉवर स्टेशन है

अग्रणी वर्ष

17वीं शताब्दी के अंत में विद्युत वैज्ञानिक रुचि का विषय बन गई थी। जो कि अगली दो शताब्दियों में तापदीप्त प्रकाश बल्ब और वोल्टाइक पाइल सहित विभिन्न महत्वपूर्ण खोजें की गईं। संभवतः पावर इंजीनियरिंग के संबंध में सबसे बड़ी खोज माइकल फैराडे की थी, जिन्होंने 1831 में पाया था कि चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन तार के लूप में इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करता है - सिद्धांत जिसे विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के रूप में जाना जाता है जो यह समझाने में सहायता करता है कि जनरेटर और ट्रांसफार्मर कैसे कार्य करते हैं।

1881 में दो इलेक्ट्रीशियनों ने इंग्लैंड में गोडालमिंग में विश्व का पहला पावर स्टेशन बनाया था। स्टेशन ने प्रत्यावर्ती धारा का उत्पादन करने के लिए दो जलचक्रों को नियोजित किया था जिसका उपयोग सात सीमेंस आर्क लैंप एस को 250 वोल्ट और चौंतीस तापदीप्त लैंप एस 40 वोल्ट पर आपूर्ति करने के लिए किया गया था। चूँकि आपूर्ति रुक-रुक कर होती थी और 1882 में थॉमस एडिसन और उनकी कंपनी, द एडिसन विद्युत लाइट कंपनी ने न्यूयॉर्क शहर में पर्ल स्ट्रीट पर पहला भाप से चलने वाला विद्युत पावर स्टेशन विकसित किया था। पर्ल स्ट्रीट स्टेशन में विभिन्न जनरेटर सम्मिलित थे और प्रारंभ में 59 ग्राहकों के लिए लगभग 3,000 लैंप संचालित थे यह पावर स्टेशन ने प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया और सिंगल वोल्टेज पर कार्य किया गया था। चूंकि हस्तांतरण के समय विद्युत की हानि को कम करने के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज में प्रत्यक्ष वर्तमान पॉवर को सरलता से परिवर्तित नहीं किया जा सकता था, जनरेटर और लोड के मध्य संभावित दूरी लगभग आधा मील (800 मीटर) तक सीमित थी।

उसी वर्ष लंदन में लुसिएन गॉलार्ड और जॉन डिक्सन गिब्स ने वास्तविक विद्युत व्यवस्था में उपयोग के लिए उपयुक्त पहला ट्रांसफार्मर प्रदर्शित किया गया था। गॉलार्ड और गिब्स के ट्रांसफॉर्मर का व्यावहारिक मूल्य 1884 में ट्यूरिन में प्रदर्शित किया गया था जहां ट्रांसफार्मर का उपयोग ए से चालीस किलोमीटर (25 मील) रेलवे को रोशन करने के लिए किया गया था।प्रत्यावर्ती धारा जनरेटर प्रणाली की सफलता के अतिरिक्त , इस जोड़ी ने कुछ मूलभूत गलतियाँ कीं थी। जो कि संभवता: सबसे गंभीर श्रृंखला में ट्रांसफार्मर की प्राइमरी को जोड़ना था जिससे लैंप को चालू या बंद करने से लाइन के नीचे अन्य लैंप प्रभावित हों। इस प्रदर्शन के पश्चात जॉर्ज वेस्टिंगहाउस , अमेरिकी उद्यमी, ने सीमेंस जनरेटर के साथ विभिन्न ट्रांसफार्मरों का आयात किया और अपने इंजीनियरों को वाणिज्यिक विद्युत व्यवस्था में उपयोग के लिए उन्हें सुधारने की उम्मीद में उनके साथ प्रयोग करने के लिए तैयार किया गया था ।

वेस्टिंगहाउस के इंजीनियरों में से एक, विलियम स्टेनली ने समानांतर के विपरीत श्रृंखला में ट्रांसफार्मर को जोड़ने की समस्या को पहचाना और यह भी अनुभव किया कि ट्रांसफार्मर के लोहे के कोर को पूरी तरह से संलग्न लूप बनाना द्वितीयक वाइंडिंग के वोल्टेज विनियमन में सुधार करेगा। इस ज्ञान का उपयोग करके उन्होंने ग्रेट बैरिंगटन, मैसाचुसेट्स में 1886 में विश्व का पहला व्यावहारिक ट्रांसफॉर्मर आधारित प्रत्यावर्ती धारा विद्युत प्रणाली बनाया गया था।

1890 तक विद्युत उद्योग वृद्धि कर रहा था और विद्युत कंपनियों ने संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में हजारों विद्युत प्रणालियाँ (प्रत्यक्ष और प्रत्यावर्ती धारा दोनों) का निर्माण किया था - ये नेटवर्क प्रभावी रूप से विद्युत प्रकाश व्यवस्था प्रदान करने के लिए समर्पित थे। इस समय के समय अमेरिका में एडिसन और वेस्टिंगहाउस के मध्य भयंकर प्रतिद्वंद्विता उभरी जिसे "धाराओं के युद्ध" के रूप में जाना जाता है, इस बात पर कि संचरण का कौन सा रूप (प्रत्यक्ष या प्रत्यावर्ती धारा) उत्तम है। 1891 में, वेस्टिंगहाउस ने पहली प्रमुख विद्युत प्रणाली स्थापित की जिसे विद्युत मोटर चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो न कि केवल विद्युत की प्रकाश प्रदान करने के लिए था। इंस्टॉलेशन ने टेलुराइड, कोलोराडो में 100 हॉर्सपावर (75 किलोवाट) सिंक्रोनस मोटर को संचालित किया था, जिसमें मोटर को टेस्ला इंडक्शन मोटर द्वारा प्रारंभ किया गया था। अटलांटिक के दूसरी ओर, ऑस्कर वॉन मिलर ने फ्रैंकफर्ट में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग प्रदर्शनी के लिए लॉफेन एम नेकर से फ्रैंकफर्ट एम मेन तक 20 केवी 176 किमी की तीन-चरण हस्तांतरण लाइन का निर्माण किया था। जो कि 1895 में, लंबी निर्णय लेने की प्रक्रिया के पश्चात, नियाग्रा फॉल्स में एडम्स नंबर 1 जनरेटिंग स्टेशन ने 11 केवी पर बफ़ेलो को तीन चरण की वैकल्पिक विद्युत पॉवर संचारित करना प्रारंभ कर दिया। नियाग्रा फॉल्स परियोजना के पूरा होने के पश्चात, नई विद्युत प्रणालियों ने विद्युत संचरण के लिए प्रत्यक्ष धारा के विपरीत तेजी से प्रत्यावर्ती धारा को चुना था ।

बीसवीं शताब्दी

पावर इंजीनियरिंग और बोल्शेविज़्म

बोल्शेविकों द्वारा सत्ता पर अधिकृत करने के पश्चात विद्युत उत्पादन को विशेष रूप से महत्वपूर्ण माना गया था । लेनिन ने कहा, "साम्यवाद सोवियत पॉवर के साथ-साथ पूरे देश का विद्युतीकरण है।" जो कि इसके पश्चात में इस दृष्टिकोण को प्रस्तुत करते हुए उन्हें विभिन्न सोवियत पोस्टरों, टिकटों आदि पर चित्रित किया गया था। गोएलरो योजना 1920 में औद्योगिक योजना में पहले बोल्शेविक प्रयोग के रूप में प्रारंभ की गई थी और जिसमें लेनिन व्यक्तिगत रूप से सम्मिलित हुए थे। ग्लीब क्रिज़िज़ानोव्स्की अन्य प्रमुख व्यक्ति थे, जो 1910 में मॉस्को में पावर स्टेशन के निर्माण में सम्मिलित थे।वह लेनिन को 1897 से भी जानते थे जब वे दोनों मजदूर वर्ग की मुक्ति के लिए संघर्ष संघ के सेंट पीटर्सबर्ग चैप्टर में थे।

विद्युत अभियांत्रिकी

1936 में पारा-आर्क वाल्व का उपयोग करने वाली पहली वाणिज्यिक उच्च-वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा (एचवीडीसी) लाइन शेनेक्टैडी और मैकेनिकविले, न्यूयॉर्क के मध्य बनाई गई थी। एचवीडीसी को पहले श्रृंखला में प्रत्यक्ष वर्तमान जनरेटर स्थापित करके प्राप्त किया गया था (एक प्रणाली जिसे सिद्धांत प्रणाली के रूप में जाना जाता है) चूँकि यह गंभीर विश्वसनीयता उद्देश्यों से ग्रस्त था। यह 1957 में सीमेंस ने पहले ठोस-अवस्था रेक्टिफायर का प्रदर्शन किया था (ठोस-अवस्था रेक्टिफायर अब एचवीडीसी प्रणाली के लिए मानक हैं) चूँकि 1970 के दशक की प्रारंभ तक इस तकनीक का उपयोग वाणिज्यिक विद्युत प्रणालियों में नहीं किया गया था। यह 1959 में वेस्टिंगहाउस ने पहला परिपथ वियोजक प्रदर्शित किया जिसमें एसएफ6 को व्यवधान माध्यम के रूप में उपयोग किया गया था।[19] एसएफ6 हवा से कहीं उत्तम परावैद्युत है और, जो वर्तमान के दिनों में, इसका उपयोग कहीं अधिक कॉम्पैक्ट स्विचिंग उपकरण (स्विचगियर के रूप में जाना जाता है) और ट्रांसफार्मर का उत्पादन करने के लिए बढ़ाया गया है। आईसीटी क्षेत्र में नवाचारों को पावर इंजीनियरिंग क्षेत्र तक विस्तारित करने से भी विभिन्न महत्वपूर्ण विकास हुए। उदाहरण के लिए, कंप्यूटर के विकास का अर्थ है कि लोड प्रवाह अध्ययन को अधिक कुशलता से चलाया जा सकता है जिससे विद्युत प्रणालियों की उत्तम योजना बनाई जा सकती थी। सूचना प्रौद्योगिकी और दूरसंचार में प्रगति ने विद्युत प्रणाली के स्विचगियर और जनरेटर के उत्तम रिमोट नियंत्रण की भी अनुमति दी।

पावर

पावर इंजीनियरिंग विद्युत के उत्पादन, पारेषण, वितरण और उपयोग के साथ-साथ संबंधित उपकरणों की श्रृंखला के डिजाइन से संबंधित है। इनमें ट्रांसफार्मर, विद्युत जनरेटर, विद्युत मोटर और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स सम्मिलित हैं।

पावर इंजीनियर उन प्रणालियों पर भी कार्य कर सकते हैं जो ग्रिड से कनेक्ट नहीं होते हैं। इन प्रणालियों को ऑफ-ग्रिड पावर प्रणाली कहा जाता है और विभिन्न कारणों से ऑन-ग्रिड प्रणाली की तुलना में इन्हें प्राथमिकता दी जा सकती है। उदाहरण के लिए, दूरदराज के स्थानों में किसी खदान के लिए ग्रिड से कनेक्शन के लिए भुगतान करने के अतिरिक्त अपनी स्वयं की विद्युत उत्पन्न करना सस्ता हो सकता है और अधिकांश मोबाइल एप्लिकेशन में ग्रिड से कनेक्शन व्यावहारिक नहीं है।

क्षेत्र

विद्युत उत्पादन में उन सुविधाओं का चयन, डिज़ाइन और निर्माण सम्मिलित है जो ऊर्जा को प्राथमिक रूपों से विद्युत पॉवर में परिवर्तित करते हैं।

विद्युत ऊर्जा हस्तांतरण के लिए उत्पादन और वितरण प्रणालियों से जुड़ने के लिए उच्च वोल्टेज हस्तांतरण लाइनों और सबस्टेशन सुविधाओं की इंजीनियरिंग की आवश्यकता होती है। उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा प्रणालियाँ विद्युत पावर ग्रिड के तत्वों में से हैं।

विद्युत ऊर्जा वितरण इंजीनियरिंग सबस्टेशन से अंतिम ग्राहक तक विद्युत प्रणाली के उन तत्वों को कवर करती है।

विद्युत प्रणाली सुरक्षा उन विधिओं का अध्ययन है जिनसे विद्युत ऊर्जा प्रणाली विफल हो सकती है, और ऐसी विफलताओं का पता लगाने और उन्हें कम करने के विधि है।

अधिकांश परियोजनाओं में, पावर इंजीनियर को विभिन्न अन्य विषयों जैसे सिविल और मैकेनिकल इंजीनियरों, पर्यावरण विशेषज्ञों और नियमित और वित्तीय कर्मियों के साथ समन्वय करना होगा। प्रमुख विद्युत प्रणाली परियोजनाओं जैसे कि बड़े उत्पादन स्टेशन को विद्युत प्रणाली इंजीनियरों के अतिरिक्त विभिन्न डिजाइन कुशल की आवश्यकता हो सकती है। कुशल पावर प्रणाली इंजीनियरिंग अभ्यास के अधिकांश स्तरों पर, इंजीनियर को प्रशासनिक और संगठनात्मक कौशल के साथ-साथ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग ज्ञान की भी उतनी ही आवश्यकता होगी।

व्यावसायिक समाज और अंतर्राष्ट्रीय मानक संगठन

यूके और यूएस दोनों में, सिविल और मैकेनिकल इंजीनियरों के लिए कुशल समाज लंबे समय से उपस्थित थे। इंस्टीट्यूशन ऑफ इलेक्ट्रिकल इंजीनियर्स (आईईई) की स्थापना 1871 में यूके में हुई थी, और एआईईई की स्थापना 1884 में संयुक्त राज्य अमेरिका में हुई थी। इन समाजों ने इलेक्ट्रिकल ज्ञान के आदान-प्रदान और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग शिक्षा के विकास में योगदान दिया गया था। अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर, अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन (आईईसी), जिसकी स्थापना 1906 में हुई थी, पावर इंजीनियरिंग के लिए मानक तैयार करता है, जिसमें 172 देशों के 20,000 इलेक्ट्रोटेक्निकल विशेषज्ञ सर्वसम्मति के आधार पर वैश्विक विनिर्देश विकसित करते हैं।

यह सभी देखें

• ऊर्जा अर्थशास्त्र
• औद्योगिक पारिस्थितिकी
• विद्युत के इलेक्ट्रॉनिक्स
• विद्युत प्रणाली अनुकरण