वोल्टेज अनुकूलन: Difference between revisions
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'''वोल्टेज अनुकूलन''' ऊर्जा उपभोक्ता द्वारा ऊर्जा के उपयोग के लिए विद्युत् की मांग और प्रतिक्रियाशीलन द्वारा विद्युत् की मांग को कम करने के लिए प्राप्त होने वाले वोल्टेज में व्यवस्थित नियंत्रित कमी करने का रूप है। जबकि कुछ वोल्टेज 'अनुकूलन' उपकरणों में निश्चित वोल्टेज समायोजित हो जाते हैं, इस प्रकार अन्य इलेक्ट्रॉनिक रूप से उपयोग किये जाने वाले वोल्टेज को स्वचालित रूप से नियंत्रित करते हैं। | |||
वोल्टेज अनुकूलन | |||
वोल्टेज | वोल्टेज अनुकूलन सिस्टम सामान्यतः मुख्य विद्युत आपूर्ति के साथ श्रृंखला में स्थापित होते हैं, जिससे इसके सभी विद्युत उपकरण अनुकूलित आपूर्ति से लाभ उठा सकते हैं। | ||
== पृष्ठभूमि == | == पृष्ठभूमि == | ||
वोल्टेज अनुकूलन | '''वोल्टेज अनुकूलन''' विद्युत ऊर्जा की खपत को कम करने की तकनीक है जो मुख्य रूप से साइट के उपकरण के लिए कम आपूर्ति वोल्टेज प्रदान करने के लिए मुख्य विद्युत् आपूर्ति के साथ श्रृंखला में स्थापित की जाती है। सामान्यतः, वोल्टेज अनुकूलन चरण वोल्टेज को संतुलित करके और आपूर्ति से हार्मोनिक्स और प्रवर्धक को फ़िल्टर करके विद्युत् की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है, चूंकि इस प्रकार सदैव उपयोग नहीं किये जाते हैं। वोल्टेज अनुकूलन अनिवार्य रूप से [[ट्रांसफार्मर]] के रूप में उपयोग किये जाते हैं जिनका उपयोग मुख्य आपूर्ति से कम वोल्टेज पर विद्युत् प्रदान करने के लिए किया जाता है। | ||
वोल्टेज | वोल्टेज अनुकूलन शब्द का अधिकांशतः दुरुपयोग किया जाता है, क्योंकि यह शब्द कुछ प्रकार के चयनात्मक वोल्टेज में कमी का अर्थ है, जो इसके भीतर ऊर्जा की खपत में सुधार करता हैं, जबकि सामान्यतः इन इकाइयों में बॉक्स के भीतर जनित्र होता है, जिसमें कोई चयन नहीं होता है और सभी आपूर्ति पर वोल्टेज गिर जाता है। इससे व्यावसायिक लाभ मिलेगा या नहीं मिलेगा। कुछ वीओ इकाइयां उच्च आवृत्ति प्रकाश परिपथ पर स्थापित की गई हैं, जो बहुत कम या कोई व्यावसायिक लाभ प्रदान नहीं करती हैं, इसलिए इस शब्द का उपयोग करते समय सावधान रहना चाहिए। | ||
अधिकांश वीओ इकाइयां वाणिज्यिक | अधिकांश वीओ इकाइयां वाणिज्यिक क्षेत्रो में कच्चे मुख्य जनित्र और मुख्य कम वोल्टेज वितरण बोर्ड के बीच स्थापित की जाती हैं। चूंकि, यह कोई चयनात्मकता प्रदान नहीं करता है और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के संदर्भ में इसे एक अनुपयोगी उपाय माना जाता है। सुविधाओं के प्रबंधक और वीओ कंपनी द्वारा पूर्ण अध्ययन किया जाना चाहिए, यह चुनने के लिए कि कौन सी आपूर्ति वोल्टेज को कम करके लाभान्वित कर सकती है और कौन सी आपूर्ति से कोई व्यावसायिक लाभ नहीं होगा। इस प्रकार केवल सही आकार का VO खरीदता है, न कि सभी आपूर्तियों के लिए उपयोग किया जाता हैं। इस प्रकार सभी आपूर्तियों को 'इष्टतम' करने के लिए वीओ यूनिट स्थापित करने से निवेश पर अधिक लाभ मिलेगा, पूंजी परिव्यय अधिक होगा और कम व्यावसायिक समझ में आएगा। | ||
=== यूनाइटेड किंगडम === | === यूनाइटेड किंगडम === | ||
विद्युत सुरक्षा, गुणवत्ता और निरंतरता विनियम 2002 के अनुसार यूनाइटेड किंगडम में घोषित कम वोल्टेज | विद्युत सुरक्षा, गुणवत्ता और निरंतरता विनियम 2002 के अनुसार यूनाइटेड किंगडम में घोषित कम वोल्टेज विद्युत् की आपूर्ति अब +10% से -6% की सहनशीलता के साथ 230 V है। इसका अर्थ है कि स्थानीय परिस्थितियों के आधार पर आपूर्ति वोल्टेज सैद्धांतिक रूप से 216 V और 253 V के बीच कहीं भी हो सकता है। चूंकि इस प्रकार राष्ट्रीय ग्रिड (मुख्य भूमि यूके में) से आपूर्ति की जाने वाली औसत वोल्टेज 242 V है,<ref>{{Cite web| url=http://www.elexon.co.uk/documents/Participating_in_the_Market/Unmetered_Supplies_-_UMSUG/Draft_UMSUG_Minutes_November_v1.0.pdf | title=Elexon अनमीटर्ड आपूर्ति उपयोगकर्ता समूह| date=2007-11-14}}</ref> इस प्रकार 218-222 V के विशिष्ट यूरोपीय वोल्टेज की तुलना में उत्तरी आयरलैंड में औसत आपूर्ति वोल्टेज लगभग 239 V है, और आयरलैंड गणराज्य में 235 V है।<ref>{{Cite web| url=http://www.voltageoptimisation.com/SiteVoltages.aspx | title=Measured site voltages in Ireland}}</ref> | ||
यूके के लिए निर्मित पुराने | यूके के लिए निर्मित पुराने विद्युत् के उपकरणों को 240 V पर रेट किया गया था, और कॉन्टिनेंटल यूरोप के लिए निर्मित प्राचीन उपकरणों को 220 V पर रेट किया गया था, इस प्रकार दुनिया भर में मेन्स पावर देखें। नए उपकरणों को 230 V के लिए डिज़ाइन किया जाना आवश्यक होता हैं। इस प्रकार पुराने क्षेत्रो में उपकरणों का मिश्रण मिलने की संभावना है। इस प्रकार ईयू के भीतर बाजार पर रखे गए सभी उपकरण उपयोग किये जाते हैं। इस प्रकार 1995 में वोल्टेज सामंजस्य के पश्चात 230 V +/- 10% की सीमा के भीतर वोल्टेज पर संतोषजनक तरीके से कार्य करना चाहिए। 220 V पर रेट किए गए उपकरण को संतोषजनक रूप से 200 V तक संचालित करना चाहिए।<ref name="Chen">{{Cite book|title= विद्युत भार के संचालन और दक्षता पर कम वोल्टेज का प्रभाव|last= Chen |first= M.S. |author2=R.R. Shoults |author3=J. Fitzer |publisher = EPRI, Arlington, University of Texas |year=1981}}</ref> इस प्रकार वैधानिक वोल्टेज सीमा के निचले सिरे पर आपूर्ति वोल्टेज को कुशलतापूर्वक उपयोग करके वोल्टेज अनुकूलन तकनीक लगभग 13% की औसत ऊर्जा बचत प्राप्त कर सकती है। . | ||
शुद्ध प्रतिरोध भार | शुद्ध प्रतिरोध भार की स्थिति में वोल्टेज जितना अधिक होगा विद्युत् की खपत उतनी ही अधिक होगी। इस प्रकार वोल्टेज में कमी घरेलू उपकरणों द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा को प्रभावित नहीं करती है, जो इस प्रकार केटल्स और टोस्टर जैसे उपकरणों को छोड़कर प्रतिरोधक भार का उपयोग करते हैं, जो वायुमंडलीय हानि के कारण अपना कार्य करने में अधिक समय लेंगे। वीओ इकाइयों को स्थापित करते समय मुख्य व्यावसायिक लाभ आगमनात्मक भार पर होता है, जैसे मोटर जो पंप, पंखे और इसी तरह चलाते हैं। इस प्रकार घर में, विद्युत् के बिलों पर संभावित ऊर्जा बचत 12% तक हो सकती है। इस प्रकार वीओ उपकरण विद्युत् की खपत पर बचत को अधिकतम करने के लिए वोल्टेज को सबसे कुशल स्तर तक कम कर देगा, इसलिए आप देख सकते हैं कि कुछ चीजों में थोड़ा अधिक समय लग सकता है, जैसे कि केतली को उबलने में थोड़ा अधिक समय लग सकता है।<ref name="Hood 2004">{{cite web|last=Hood|first=G.K.|title=बिजली की खपत और घरेलू घर की ऊर्जा लागत पर वोल्टेज भिन्नता का प्रभाव|url=http://itee.uq.edu.au/~aupec/aupec04/papers/PaperID77.pdf|work=Paper presented to the Australasian Universities' Power Engineering Conference (AUPEC 2004)|publisher=School of Science and Engineering, University of Ballarat|access-date=13 May 2011|author-link=बिजली की खपत और घरेलू घर की ऊर्जा लागत पर वोल्टेज भिन्नता का प्रभाव|date=26–29 September 2004}}</ref> | ||
== आम | यह एक साधारण बात है कि फ्रिज और फ़्रीज़र वोल्टेज अनुकूलन के माध्यम से बचत प्रदान नहीं करते हैं क्योंकि उनमें थर्मोस्टेट लगा होता है। इस प्रकार फ्रिज और फ्रीजर प्रतिरोधी ताप उपकरणों से पूरी तरह अलग तरीके से कार्य करते हैं। यदि प्रतिरोधक हीटिंग उपकरण को उच्च वोल्टेज से संचालित किया जाता है तो इसका परिणाम गर्मी होता है जो अपने इच्छित उद्देश्य (हीटिंग) में सहायक होता है। इस प्रकार यदि फ्रिज या फ्रीजर उच्च वोल्टेज से संचालित होता है तो परिणाम भी गर्म होता है किन्तु यह अपने इच्छित उद्देश्य (ठंडा करने) में सहायक नहीं होता है। इस प्रकार कंप्रेसर मोटर पावर आउटपुट को वोल्टेज अनुकूलन द्वारा थोड़ा कम किया जाता है, इसलिए फ्रिज/फ्रीजर थर्मोस्टेट मोटर को थोड़ी देर तक चालू रखेगा, चूंकि कुल मिलाकर प्रभाव यह है कि मोटर बहुत कम हानि पर थोड़ी देर चलती है। इस प्रकार मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में परीक्षणों ने मोटर में कम हानि के कारण वोल्टेज अनुकूलन के अनुसार मोटर तापमान में 10 डिग्री सेल्सियस की कमी दिखाई देती हैं। | ||
== आम विद्युत् की गुणवत्ता की समस्याएं == | |||
=== ओवरवॉल्टेज === | === ओवरवॉल्टेज === | ||
ओवरवॉल्टेज [[वोल्टेज से अधिक]] वोल्टेज को संदर्भित करता है जिस पर उपकरण को सबसे प्रभावी | ओवरवॉल्टेज [[वोल्टेज से अधिक]] वोल्टेज को संदर्भित करता है जिस पर उपकरण को सबसे प्रभावी तरीके से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उपकरण के जीवनकाल में कमी और प्रदर्शन में कोई सुधार किए बिना खपत की गई ऊर्जा में वृद्धि का कारण बन सकता है। इस प्रकार वायरिंग विनियम बीएस 7671 पर टिप्पणी ओवरवॉल्टेज के संबंध में निम्नलिखित टिप्पणी देती है: | ||
240 पर | 240 पर उपयोग किया गया 230 V रेटेड लैंप अपने रेटेड जीवन का केवल 55% प्राप्त करेगा (तापदीप्त लैंप का जिक्र) और | ||
240 वोल्ट की आपूर्ति पर उपयोग किया जाने वाला 230 वोल्ट रैखिक उपकरण 4.3% अधिक धारा लेगा और लगभग 9% अधिक ऊर्जा की खपत करेगा। | 240 वोल्ट की आपूर्ति पर उपयोग किया जाने वाला 230 वोल्ट रैखिक उपकरण 4.3% अधिक धारा लेगा और लगभग 9% अधिक ऊर्जा की खपत करेगा। | ||
ओवरवॉल्टेज से बचने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, | ओवरवॉल्टेज से बचने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, किन्तु इसे इतनी कुशलता से किया जाना चाहिए जिससे कि सही वोल्टेज का उपयोग करने के परिणामस्वरूप होने वाली ऊर्जा बचत, ऐसा करने के लिए उपयोग किए गए उपकरण के भीतर ख़राब होने वाली ऊर्जा से ऑफसेट नहीं होता हैं। इसकी विश्वसनीयता भी महत्वपूर्ण है, और सर्वो-नियंत्रित चर ऑटोजनित्र जैसे इलेक्ट्रो-मैकेनिकल उपकरणों के माध्यम से पूर्ण आवक शक्ति चलाने में संभावित समस्याएं हैं। | ||
[[वोल्टेज के तहत]] वोल्टेज से कम वोल्टेज को संदर्भित करता है जिस पर उपकरण को सबसे प्रभावी | [[वोल्टेज के तहत|वोल्टेज के अनुसार]] वोल्टेज से कम वोल्टेज को संदर्भित करता है जिस पर उपकरण को सबसे प्रभावी तरीके से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस प्रकार यदि VO का डिज़ाइन दूरस्थ विद्युत् उपयोगकर्ताओं के लिए दूरी पर वोल्टेज ड्रॉप को ध्यान में नहीं रखता है, तो इससे समय से पहले उपकरण की विफलता, स्टार्ट अप में विफलता, मोटर वाइंडिंग की स्थिति में तापमान में वृद्धि और सेवा की हानि हो सकती है। | ||
=== हार्मोनिक्स === | === हार्मोनिक्स === | ||
[[हार्मोनिक्स (विद्युत शक्ति)]] 50 हर्ट्ज (या 60 हर्ट्ज) मुख्य आपूर्ति की मौलिक आवृत्ति के गुणकों पर | [[हार्मोनिक्स (विद्युत शक्ति)]] 50 हर्ट्ज (या 60 हर्ट्ज) मुख्य आपूर्ति की मौलिक आवृत्ति के गुणकों पर धारा और वोल्टेज तरंग हैं। हार्मोनिक्स गैर-रैखिक भार के कारण होता है, जिसमें कंप्यूटर उपकरण, परिवर्तनीय गति ड्राइव और डिस्आवेश लाइटिंग के लिए विद्युत् की आपूर्ति उपस्थित होती है। इस प्रकार ट्रिपल हार्मोनिक्स तीसरे हार्मोनिक के विषम गुणक का परिणाम तब होता है जब चरण वोल्टेज तीन-चरण [[ विद्युत शक्ति प्रणाली |विद्युत शक्ति प्रणाली]] में संतुलित नहीं होते हैं और तटस्थ में जोड़ते हैं, जिससे बेकार धाराएं प्रवाहित होती हैं।<ref name="ReferenceA">{{Cite journal|title= Proceedings of the 8th International Conference on Harmonics and Power Quality| date=1998-10-14}}</ref> | ||
हार्मोनिक्स का स्तर, जिसे कुल हार्मोनिक विरूपण के रूप में जाना जाता है, बहुत अधिक होने पर संभावित प्रभावों में संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को | |||
हार्मोनिक्स का स्तर, जिसे कुल हार्मोनिक विरूपण के रूप में जाना जाता है, इस प्रकार बहुत अधिक होने पर संभावित प्रभावों में संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को हानि उपस्थित है<ref name="ReferenceA" /> और एचवी ट्रांसफार्मर की दक्षता में कमी करते हैं।<ref>IEEE recommended practise for establishing transformer capability when supplying nonsinusoidal load currents ANSI/IEEE Standard C57.110–1986, 1986</ref> इस प्रकार आपूर्ति पर हार्मोनिक्स को क्षीण करके या उनके उत्पादन को रोककर विद्युत भार की दक्षता में सुधार किया जा सकता है। इस प्रकार कुछ वोल्टेज अनुकूलन उपकरण भी हार्मोनिक्स को कम करते हैं, विद्युत प्रणाली पर हार्मोनिक सामग्री से जुड़े हानि को कम करते हैं। | |||
=== क्षणिक === | === क्षणिक === | ||
वोल्टेज में [[क्षणिक (दोलन)]] बड़े, बहुत संक्षिप्त और संभावित विनाशकारी वृद्धि हैं। | वोल्टेज में [[क्षणिक (दोलन)]] बड़े, बहुत संक्षिप्त और संभावित विनाशकारी वृद्धि हैं। इसके कारणों में विद्युत् का गिरना, मोटर, जनित्र और इलेक्ट्रिकल ड्राइव जैसे बड़े विद्युत भार को परिवर्तित करना और आपूर्ति और मांग को संतुलित करने के लिए विद्युत् उत्पादन स्रोतों के बीच स्विच करना उपस्थित है। चूंकि वे सामान्यतः केवल सेकंड के हज़ारवें या मिलियनवें भाग में रहते हैं, किन्तु ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को हानि पहुंचा सकते हैं, जिससे डेटा की हानि हो सकती है, इस प्रकार उपकरण के घटक खराब हो सकते हैं और उपकरण का जीवन छोटा हो सकता है। कुछ वोल्टेज अनुकूलन उपकरणों में क्षणिक सुरक्षा उपस्थित है। | ||
=== चरण वोल्टेज असंतुलन === | === चरण वोल्टेज असंतुलन === | ||
औद्योगिक और वाणिज्यिक साइटों को तीन-चरण | औद्योगिक और वाणिज्यिक साइटों को तीन-चरण विद्युत् की आपूर्ति की जाती है। इस प्रकार तीन-चरण विद्युत् चरणों के बीच असंतुलन से मोटरों में हीटिंग और उपस्थिता वायरिंग जैसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं, जिससे खराब होने वाली ऊर्जा की खपत होती है।<ref name="Energy">{{Cite journal|doi=10.1016/j.enconman.2007.03.023|last1=Faiz|first1=J|last2=Ebrahimpour|first2=H|title=असंतुलित वोल्टेज के साथ तीन चरण प्रेरण मोटर्स का सटीक व्युत्पन्न|journal= Energy Conversion and Management |volume= 48 |pages= 2579–2586 |date=September 2007|issue=9}}</ref> इस प्रकार कुछ वोल्टेज अनुकूलन उपकरण भवन की विद्युत आपूर्ति पर संतुलन में सुधार करने, हानि को कम करने और तीन चरण प्रेरण मोटर्स की आयु में सुधार करने में सक्षम हैं। | ||
=== [[ बिजली गिरती है ]] === | === [[ बिजली गिरती है |बिजली का गिरना]] === | ||
पावर डिप्स वोल्टेज में कमी है, | पावर डिप्स वोल्टेज में कमी है, अधिकांशतः छोटी अवधि अर्ताथ <300 एमएस रहती हैं किन्तु कभी-कभी इससे ज्यादा हो जाती है। इस प्रकार उपकरण के साथ कई समस्याएं उत्पन्न कर सकते हैं, उदाहरण के लिए संपर्ककर्ता और रिले बाहर निकल सकते हैं जिससे मशीनरी बंद हो सकती है। इस प्रकार अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई, लो वोल्टेज डीसी कंट्रोल परिपथ पर कैपेसिटर का उपयोग, वेरिएबल स्पीड ड्राइव के डीसी बस पर कैपेसिटर का उपयोग सहित तकनीकों के माध्यम से कई [[लो वोल्टेज राइड थ्रू]] इस बात का ध्यान रखा जाना चाहिए कि वोल्टेज अनुकूलन उपाय वोल्टेज को इस हद तक कम न करें कि उपकरण पावर डिप्स के प्रति अधिक संवेदनशील हो। | ||
=== पावर फैक्टर और रिएक्टिव पावर === | === पावर फैक्टर और रिएक्टिव पावर === | ||
{{Main article| | {{Main article|ऊर्जा घटक}} | ||
विद्युत आपूर्ति का शक्ति कारक आपूर्ति की एसी शक्ति से एसी शक्ति का अनुपात है। | |||
विद्युत आपूर्ति का शक्ति कारक आपूर्ति की एसी शक्ति से एसी शक्ति का अनुपात है। इस प्रकार उपयोग की गई कुल शक्ति से विभाजित साइट द्वारा उपयोग की जाने वाली उपयोगी शक्ति है। उत्तरार्द्ध में वह शक्ति उपस्थित है जो अनुपयोगी है, इसलिए शक्ति कारक वांछनीय है। इस प्रकार कम विद्युत् कारक का अर्थ होगा कि विद्युत् आपूर्तिकर्ता प्रभावी रूप से उपभोक्ता के बिल से अधिक ऊर्जा की आपूर्ति करेगा, और आपूर्तिकर्ताओं को कम विद्युत् कारकों के लिए आवेश करने की अनुमति है। | |||
इस प्रकार [[एसी पावर]] अनुपयोगी शक्ति को दिया गया नाम है। यह विद्युत प्रणाली में कोई कार्य नहीं करता है, किन्तु इसका उपयोग कैपेसिटर को आवेश करने या प्रारंभ करनेवाला के क्षेत्र के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार प्रक्रियाओं को चलाने के लिए सक्षम करने के लिए पर्याप्त वास्तविक शक्ति प्रदान करने के लिए प्रतिक्रियाशील शक्ति को परिपथ के माध्यम से उत्पन्न और वितरित करने की आवश्यकता होती है। | |||
इस प्रकार बढ़ते वोल्टेज के साथ प्रतिक्रियाशील शक्ति अत्यधिक बढ़ जाती है क्योंकि उपकरणों की प्रतिक्रिया (इलेक्ट्रॉनिक्स) बढ़ जाती है। इस प्रकार वोल्टेज अनुकूलन के साथ इसे ठीक करने से प्रतिक्रियाशील शक्ति में कमी आएगी और शक्ति कारक में सुधार होगा। | |||
बढ़ते वोल्टेज के साथ प्रतिक्रियाशील शक्ति | |||
== विद्युत भार पर प्रभाव == | == विद्युत भार पर प्रभाव == | ||
जहाँ तक वोल्टेज | जहाँ तक वोल्टेज अनुकूलन का संबंध है, आम ग़लतफ़हमी यह मान लेना है कि वोल्टेज में कमी से धारा में वृद्धि होगी और इसलिए निरंतर शक्ति होगी। जबकि यह निश्चित-शक्ति भार के लिए सही है, अधिकांश साइटों में भार की विविधता होती है जो समग्र रूप से साइट पर एकत्रित ऊर्जा बचत के साथ अधिक या कम सीमा तक लाभान्वित होगी। इस प्रकार तीन चरण स्थलों पर विशिष्ट उपकरणों के लाभ की चर्चा नीचे की गई है। | ||
=== तीन चरण मोटर्स === | === तीन चरण मोटर्स === | ||
थ्री फेज इंडक्शन मोटर्स शायद थ्री फेज लोड का सबसे आम प्रकार है और रेफ्रिजरेशन, पंप, एयर कंडीशनिंग, कन्वेयर ड्राइव के साथ-साथ उनके अधिक स्पष्ट अनुप्रयोगों सहित विभिन्न उपकरणों में उपयोग किया जाता है। एसी मोटर्स पर ओवरवॉल्टेज और तीन चरण असंतुलन के डी-रेटिंग प्रभाव सर्वविदित हैं।<ref name="Energy"/>अत्यधिक ओवरवॉल्टेज के परिणामस्वरूप लोहे की कोर की संतृप्ति होती है, एड़ी धाराओं के माध्यम से ऊर्जा की बर्बादी होती है और हिस्टैरिसीस के | थ्री फेज इंडक्शन मोटर्स शायद थ्री फेज लोड का सबसे आम प्रकार है और रेफ्रिजरेशन, पंप, एयर कंडीशनिंग, कन्वेयर ड्राइव के साथ-साथ उनके अधिक स्पष्ट अनुप्रयोगों सहित विभिन्न उपकरणों में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार एसी मोटर्स पर ओवरवॉल्टेज और तीन चरण असंतुलन के डी-रेटिंग प्रभाव सर्वविदित हैं।<ref name="Energy"/> इस प्रकार अत्यधिक ओवरवॉल्टेज के परिणामस्वरूप लोहे की कोर की संतृप्ति होती है, एड़ी धाराओं के माध्यम से ऊर्जा की बर्बादी होती है और हिस्टैरिसीस के हानि में वृद्धि होती है। इस प्रकार तांबे के हानि के कारण अतिरिक्त गर्मी उत्पादन में अत्यधिक धारा परिणाम आकर्षित करना आवश्यक होता हैं। मोटरों पर ओवरवॉल्टेज का अतिरिक्त तनाव मोटर के जीवनकाल को कम कर देता हैं।<ref>{{Cite journal|journal= Industry Applications Conference |title= बत्तीसवीं आईएएस वार्षिक बैठक|volume= 1 |date=1997-10-05 |pages= 196–200}}</ref> | ||
संतृप्ति | |||
संतृप्ति उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त ओवरवॉल्टेज से बचने से दक्षता कम नहीं होती है<ref name="IEEE">{{Cite journal|journal= IEEE Transactions on Industry Applications |volume= 1A-8, No. 4 |date= July 1972}}</ref> इसलिए लोहे और तांबे के हानि को कम करके ऊर्जा की पर्याप्त बचत की जा सकती है। चूंकि, इस प्रकार नाममात्र वोल्टेज (जैसे 400 वी) के लिए डिज़ाइन किए गए मोटर्स बिना संतृप्ति के आपूर्ति सीमा (+/- 10%) के भीतर वोल्टेज में सामान्य भिन्नता का सामना करने में सक्षम होना चाहिए, इसलिए यह महत्वपूर्ण समस्या होने की संभावना नहीं है। | |||
इंडक्शन मोटर में वोल्टेज कम करने से मोटर की गति थोड़ी प्रभावित होगी क्योंकि स्लिप बढ़ेगी, | इस प्रकार इंडक्शन मोटर में वोल्टेज कम करने से मोटर की गति थोड़ी प्रभावित होगी क्योंकि स्लिप बढ़ेगी, किन्तु गति मुख्य रूप से आपूर्ति आवृत्ति और ध्रुवों की संख्या का कार्य है। उचित भार (सामान्यतः 75%) और डिज़ाइन किए गए वोल्टेज पर मोटर दक्षता इष्टतम होती है, और इस प्रकार इस वोल्टेज के दोनों छोटे परिवर्तनों के साथ थोड़ा कम हो जाएगा। इस प्रकार बड़ी विविधताएँ दक्षता को अधिक प्रभावित करती हैं। | ||
बहुत कम भरी हुई मोटरें (<25%) और छोटी मोटरें वोल्टेज कम करने से सबसे अधिक लाभान्वित होती हैं।<ref name="IEEE"/> | बहुत कम भरी हुई मोटरें (<25%) और छोटी मोटरें वोल्टेज कम करने से सबसे अधिक लाभान्वित होती हैं।<ref name="IEEE"/> | ||
वेरिएबल स्पीड ड्राइव्स द्वारा संचालित मोटर्स | वेरिएबल स्पीड ड्राइव्स द्वारा संचालित मोटर्स की स्थिति में, जब इनपुट वोल्टेज कम हो जाता है, तो वीएसडी से आउटपुट वोल्टेज में आनुपातिक कमी होगी और मोटर कम धारा का उपयोग करेगा और अंततः कम विद्युत् की खपत करेगा। चूंकि इस प्रकार यदि मोटर उच्च लोड (>80%) पर चल रही है, तो वोल्टेज में कमी के परिणामस्वरूप टॉर्क कम होगा और मोटर अधिक धारा और पावर खींचेगी। | ||
=== प्रकाश === | === प्रकाश === | ||
जब प्रकाश भार समय के उच्च अनुपात के लिए उपयोग में होते हैं, तो प्रकाश उपकरणों पर ऊर्जा की बचत अत्यंत मूल्यवान होती है। जब वोल्टेज कम हो जाता है, | जब प्रकाश भार समय के उच्च अनुपात के लिए उपयोग में होते हैं, तो प्रकाश उपकरणों पर ऊर्जा की बचत अत्यंत मूल्यवान होती है। जब वोल्टेज कम हो जाता है, इस प्रकार प्रकाश में खींची गई शक्ति में बड़ी कमी, प्रकाश उत्पादन में बड़ी कमी और जीवनकाल में वृद्धि दिखाई देगी, जैसा कि इलेक्ट्रीशियन गाइड के पिछले अर्क में बताया गया है। चूंकि इस प्रकार प्रकाश उत्पादन में कमी विद्युत् की खपत में कमी से अधिक होगी, प्रकाश की ऊर्जा दक्षता [[चमकदार प्रभावकारिता|प्रकाशमान प्रभावकारिता]] पर गिर जाएगी।<ref>{{Cite web | url=http://www.osram.com/osram_com/Tools_%26_Services/Training_%26_Knowledge/Encyclopedia_of_Light/popups/pop_Incandescent_lamps.jsp |title = International Homepage of OSRAM - the New OSRAM | Light is OSRAM}}</ref> | ||
चूंकि, अन्य प्रकार के प्रकाश भी उत्तम विद्युत् की गुणवत्ता से लाभान्वित हो सकते हैं, जिसमें प्रतिरोधक या प्रतिक्रियाशील रोड़े वाले सिस्टम उपस्थित हैं। प्रकाश व्यवस्था की तुलना में फ्लोरोसेंट और डिस्आवेश प्रकाश अधिक कुशल है। इस प्रकार परंपरागत चुंबकीय बलास्ट के साथ फ्लोरोसेंट प्रकाश में विद्युत् की खपत कम होगी, किन्तु प्रकाश से कम लुमेन आउटपुट भी होगा। इस प्रकार आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक रोड़े पर फ्लोरोसेंट लैंप लगभग समान शक्ति का उपयोग करेंगे और समान प्रकाश देंगे।<ref name="Chen" /> | |||
कम वोल्टेज पर समान वाट क्षमता प्रदान करने के लिए अधिक | कम वोल्टेज पर समान वाट क्षमता प्रदान करने के लिए अधिक धारा की आवश्यकता होगी और केबल हानियों में वृद्धि होगी। चूंकि, प्रकाश नियंत्रक और रोड़े उच्च स्तर के हार्मोनिक विरूपण उत्पन्न करने के लिए उत्तरदायी होते हैं, जिन्हें प्रकाश नियंत्रकों की आवश्यकता को कम करने के अतिरिक्त, कुछ प्रकार के वोल्टेज अनुकूलन के साथ फ़िल्टर किया जा सकता है।<ref name="Chen" /> इस प्रकार कुछ लाइटिंग कम वोल्टेज पर हिट करने में विफल हो जाएंगी। चूंकि ऐसा नहीं होना चाहिए क्योंकि वोल्टेज अनुकूलन का उद्देश्य केवल वोल्टेज को यथासंभव कम करना नहीं है, इसके अतिरिक्त इसे सेवा स्तर के वोल्टेज पर लाना है, जिस पर इसे सबसे अधिक कुशलता से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। | ||
=== ताप === | === ताप === | ||
हीटर कम | हीटर कम विद्युत् की खपत करेंगे, किन्तु कम गर्मी देंगे। इस प्रकार ऊष्मीय स्थैतिकी के रूप से नियंत्रित स्थान या वॉटर हीटर चलते समय कम विद्युत् की खपत करेंगे, किन्तु आवश्यक आउटपुट उत्पन्न करने के लिए प्रत्येक घंटे में अधिक समय तक चलाना होगा, जिसके परिणामस्वरूप कोई बचत नहीं होगी। | ||
=== स्विच्ड मोड | === स्विच्ड मोड विद्युत् की आपूर्ति === | ||
स्विच्ड मोड | स्विच्ड मोड विद्युत् की आपूर्ति पहले की तरह ही विद्युत् का उपयोग करेगी, किन्तु इसे प्राप्त करने के लिए थोड़ा अधिक धारा खींचेगी, केबल में थोड़ी वृद्धि के साथ, और धारा ट्रिपिंग [[मिनिएचर सर्किट ब्रेकर|मिनिएचर परिपथ ब्रेकर]] के साधारण खतरे के साथ उपयोग किया जाता हैं। | ||
== ऊर्जा बचत == | == ऊर्जा बचत == | ||
वोल्टेज अनुकूलन द्वारा हासिल की गई ऊर्जा बचत ऊपर उल्लिखित | वोल्टेज अनुकूलन द्वारा हासिल की गई ऊर्जा बचत ऊपर उल्लिखित विद्युत् की गुणवत्ता की समस्याओं में सुधार के जवाब में साइट पर सभी उपकरणों की उत्तम दक्षता का एकत्रीकरण है। यह संभव तकनीक कुछ परिस्थितियों में ऊर्जा की खपत में बचत के लिए उपयोग किया जाता हैं। | ||
ताइवान में अनुसंधान<ref>{{cite journal |last1= Chen |first1= Chao-Shun |last2= Chan |first2= Shun-Yu |year= 1987 |title= वितरण प्रणाली पर वोल्टेज में कमी के प्रभाव|journal= Electric Power Systems Research |volume= 12 |url= https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378779687900186}}</ref> सुझाव दिया कि, | ताइवान में अनुसंधान<ref>{{cite journal |last1= Chen |first1= Chao-Shun |last2= Chan |first2= Shun-Yu |year= 1987 |title= वितरण प्रणाली पर वोल्टेज में कमी के प्रभाव|journal= Electric Power Systems Research |volume= 12 |url= https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378779687900186}}</ref> सुझाव दिया कि, औद्योगिक आपूर्ति के लिए, ट्रांसफार्मर के अपस्ट्रीम में वोल्टेज में कमी के लिए, वोल्टेज में 1% की कमी होने पर ऊर्जा की खपत में 0.241% की कमी होती है, और वोल्टेज में 1% की वृद्धि होने पर 0.297% की वृद्धि होती है। इसने 7% फ्लोरोसेंट लाइटिंग, 0.5% तापदीप्त प्रकाश, 12.5% तीन चरण एयर कंडीशनर, 5% मोटर्स, 22.5% छोटे 3-चरण मोटर्स, 52.5% बड़े 3-चरण मोटर्स सहित भार का मिश्रण ग्रहण किया जाता हैं। | ||
यह संभावना है कि | यह संभावना है कि आधुनिक स्थापना में कम अवसर होंगे: लगभग कोई प्रकाश नहीं, आंशिक रूप से उच्च-आवृत्ति फ्लोरोसेंट प्रकाश (कोई बचत नहीं), कुछ चर गति ड्राइव (कोई बचत नहीं), उच्च मोटर क्षमताएं बचाने के लिए बहुत कम अपशिष्ट उत्तरी यूरोपीय स्थापना में एयर कंडीशनिंग के लिए बड़ी संख्या में छोटे सिंगल फेज मोटर्स नहीं होंगे। | ||
कम प्रकाश उत्पादन की कीमत पर, पुरानी | कम प्रकाश उत्पादन की कीमत पर, पुरानी प्रकाश के साथ ऊर्जा की बचत संभव है, इस प्रकार उदाहरण के लिए या फ्लोरोसेंट और अकुशल गिट्टी या नियंत्रण गियर के साथ निर्वहन प्रकाश के रूप में उपयोग करते हैं। इसलिए, पुराने वाणिज्यिक और कार्यालय परिसर आधुनिक भवनों या औद्योगिक स्थलों से अधिक बचा सकते हैं। चूंकि इस प्रकार वोल्टेज अनुकूलन की स्थापना के बाद पुराने प्रकाश प्रणालियों पर बचाई गई ऊर्जा की तुलना में आधुनिक प्रकाश व्यवस्था (सामान्यतः एलईडी) उच्च दक्षता के कारण अधिक ऊर्जा की बचत करेगी। | ||
आधुनिक प्रकाश प्रणालियों के साथ उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज | आधुनिक प्रकाश प्रणालियों के साथ उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज अनुकूलन के साथ ऊर्जा बचत प्राप्त करना बहुत ही संदिग्ध है। एलईडी या फ्लोरोसेंट प्रकाश व्यवस्था के लिए आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग नियंत्रकों को उच्च दक्षता के साथ इष्टतम प्रकाश उत्पादन और दीर्घायु पर प्रकाश चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आपूर्ति वोल्टेज में परिवर्तन इसलिए इस प्रकार की प्रकाश के समग्र ऊर्जा उपयोग पर कोई फर्क नहीं पड़ेगा। चूंकि, कम लागत वाले एलईडी और फ्लोरोसेंट लैंप नियंत्रक उपस्थित हैं जो गर्मी के रूप में ऊर्जा बहाकर वोल्टेज को कम करते हैं, उदाहरण के लिए श्रृंखला प्रतिरोध के साथ श्रृंखला में कई एलईडी आपूर्ति वोल्टेज में परिवर्तन से इस प्रकार की प्रकाश द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा प्रभावित होगी, किन्तु इस प्रकार के लैंप सामान्यतः कम शक्ति वाले होते हैं और प्रकाश उत्पादन भी प्रभावित होगा। | ||
=== | === कार्य किया उदाहरण === | ||
एक विशिष्ट 100 वाट के | एक विशिष्ट 100 वाट के प्रकाश की दक्षता 17.5 लुमेन प्रति वाट (l/W) से अधिक नहीं होती है और इसलिए यह अपने रेटेड वोल्टेज पर 1750 लुमेन का उत्पादन करेगा। इस प्रकार विशिष्ट आधुनिक एलईडी लैंप में लगभग 150 लुमेन प्रति वाट की दक्षता होती है, और इस प्रकार समान प्रकाश उत्पादन के लिए 12 वाट से अधिक की आवश्यकता नहीं होती है। [[लैम्प रीरेटिंग]] फ़ार्मुलों के अनुसार लैंप में वोल्टेज को 10% कम करने से विद्युत् और ऊर्जा में लगभग 16% की कमी आती है और प्रकाश उत्पादन में लगभग 31% की कमी आती है। | ||
इसलिए, | इसलिए, वोल्टेज अनुकूलन जो प्रकाश पर वोल्टेज को 10% तक कम करता है, ऊर्जा को 16% और प्रकाश उत्पादन को 31% कम कर देगा, केवल 1210 लुमेन का उत्पादन करेगा और 84 वाट की खपत करेगा। इस प्रकार लैंप को समान प्रकाश उत्पादन वाले एलईडी लैंप में बदलने से खपत अधिक प्रभावी तरीके से 12 वाट तक कम हो जाएगी। इसके अतिरिक्त, चूंकि इस प्रकार प्रकाश उत्पादन बहुत कम हो जाता है, इस प्रकार वोल्टेज अनुकूलन के अतिरिक्त 75 वाट के प्रकाश 1312.5 लुमेन 17.5 एल / डब्ल्यू मानकर में परिवर्तित करके उच्च बचत की जा सकती है। यदि केवल 1210 लुमेन की आवश्यकता हो तो एलईडी लैंप को आकार में 8W तक कम किया जा सकता है। | ||
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Latest revision as of 11:45, 23 June 2023
वोल्टेज अनुकूलन ऊर्जा उपभोक्ता द्वारा ऊर्जा के उपयोग के लिए विद्युत् की मांग और प्रतिक्रियाशीलन द्वारा विद्युत् की मांग को कम करने के लिए प्राप्त होने वाले वोल्टेज में व्यवस्थित नियंत्रित कमी करने का रूप है। जबकि कुछ वोल्टेज 'अनुकूलन' उपकरणों में निश्चित वोल्टेज समायोजित हो जाते हैं, इस प्रकार अन्य इलेक्ट्रॉनिक रूप से उपयोग किये जाने वाले वोल्टेज को स्वचालित रूप से नियंत्रित करते हैं।
वोल्टेज अनुकूलन सिस्टम सामान्यतः मुख्य विद्युत आपूर्ति के साथ श्रृंखला में स्थापित होते हैं, जिससे इसके सभी विद्युत उपकरण अनुकूलित आपूर्ति से लाभ उठा सकते हैं।
पृष्ठभूमि
वोल्टेज अनुकूलन विद्युत ऊर्जा की खपत को कम करने की तकनीक है जो मुख्य रूप से साइट के उपकरण के लिए कम आपूर्ति वोल्टेज प्रदान करने के लिए मुख्य विद्युत् आपूर्ति के साथ श्रृंखला में स्थापित की जाती है। सामान्यतः, वोल्टेज अनुकूलन चरण वोल्टेज को संतुलित करके और आपूर्ति से हार्मोनिक्स और प्रवर्धक को फ़िल्टर करके विद्युत् की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है, चूंकि इस प्रकार सदैव उपयोग नहीं किये जाते हैं। वोल्टेज अनुकूलन अनिवार्य रूप से ट्रांसफार्मर के रूप में उपयोग किये जाते हैं जिनका उपयोग मुख्य आपूर्ति से कम वोल्टेज पर विद्युत् प्रदान करने के लिए किया जाता है।
वोल्टेज अनुकूलन शब्द का अधिकांशतः दुरुपयोग किया जाता है, क्योंकि यह शब्द कुछ प्रकार के चयनात्मक वोल्टेज में कमी का अर्थ है, जो इसके भीतर ऊर्जा की खपत में सुधार करता हैं, जबकि सामान्यतः इन इकाइयों में बॉक्स के भीतर जनित्र होता है, जिसमें कोई चयन नहीं होता है और सभी आपूर्ति पर वोल्टेज गिर जाता है। इससे व्यावसायिक लाभ मिलेगा या नहीं मिलेगा। कुछ वीओ इकाइयां उच्च आवृत्ति प्रकाश परिपथ पर स्थापित की गई हैं, जो बहुत कम या कोई व्यावसायिक लाभ प्रदान नहीं करती हैं, इसलिए इस शब्द का उपयोग करते समय सावधान रहना चाहिए।
अधिकांश वीओ इकाइयां वाणिज्यिक क्षेत्रो में कच्चे मुख्य जनित्र और मुख्य कम वोल्टेज वितरण बोर्ड के बीच स्थापित की जाती हैं। चूंकि, यह कोई चयनात्मकता प्रदान नहीं करता है और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के संदर्भ में इसे एक अनुपयोगी उपाय माना जाता है। सुविधाओं के प्रबंधक और वीओ कंपनी द्वारा पूर्ण अध्ययन किया जाना चाहिए, यह चुनने के लिए कि कौन सी आपूर्ति वोल्टेज को कम करके लाभान्वित कर सकती है और कौन सी आपूर्ति से कोई व्यावसायिक लाभ नहीं होगा। इस प्रकार केवल सही आकार का VO खरीदता है, न कि सभी आपूर्तियों के लिए उपयोग किया जाता हैं। इस प्रकार सभी आपूर्तियों को 'इष्टतम' करने के लिए वीओ यूनिट स्थापित करने से निवेश पर अधिक लाभ मिलेगा, पूंजी परिव्यय अधिक होगा और कम व्यावसायिक समझ में आएगा।
यूनाइटेड किंगडम
विद्युत सुरक्षा, गुणवत्ता और निरंतरता विनियम 2002 के अनुसार यूनाइटेड किंगडम में घोषित कम वोल्टेज विद्युत् की आपूर्ति अब +10% से -6% की सहनशीलता के साथ 230 V है। इसका अर्थ है कि स्थानीय परिस्थितियों के आधार पर आपूर्ति वोल्टेज सैद्धांतिक रूप से 216 V और 253 V के बीच कहीं भी हो सकता है। चूंकि इस प्रकार राष्ट्रीय ग्रिड (मुख्य भूमि यूके में) से आपूर्ति की जाने वाली औसत वोल्टेज 242 V है,[1] इस प्रकार 218-222 V के विशिष्ट यूरोपीय वोल्टेज की तुलना में उत्तरी आयरलैंड में औसत आपूर्ति वोल्टेज लगभग 239 V है, और आयरलैंड गणराज्य में 235 V है।[2]
यूके के लिए निर्मित पुराने विद्युत् के उपकरणों को 240 V पर रेट किया गया था, और कॉन्टिनेंटल यूरोप के लिए निर्मित प्राचीन उपकरणों को 220 V पर रेट किया गया था, इस प्रकार दुनिया भर में मेन्स पावर देखें। नए उपकरणों को 230 V के लिए डिज़ाइन किया जाना आवश्यक होता हैं। इस प्रकार पुराने क्षेत्रो में उपकरणों का मिश्रण मिलने की संभावना है। इस प्रकार ईयू के भीतर बाजार पर रखे गए सभी उपकरण उपयोग किये जाते हैं। इस प्रकार 1995 में वोल्टेज सामंजस्य के पश्चात 230 V +/- 10% की सीमा के भीतर वोल्टेज पर संतोषजनक तरीके से कार्य करना चाहिए। 220 V पर रेट किए गए उपकरण को संतोषजनक रूप से 200 V तक संचालित करना चाहिए।[3] इस प्रकार वैधानिक वोल्टेज सीमा के निचले सिरे पर आपूर्ति वोल्टेज को कुशलतापूर्वक उपयोग करके वोल्टेज अनुकूलन तकनीक लगभग 13% की औसत ऊर्जा बचत प्राप्त कर सकती है। .
शुद्ध प्रतिरोध भार की स्थिति में वोल्टेज जितना अधिक होगा विद्युत् की खपत उतनी ही अधिक होगी। इस प्रकार वोल्टेज में कमी घरेलू उपकरणों द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा को प्रभावित नहीं करती है, जो इस प्रकार केटल्स और टोस्टर जैसे उपकरणों को छोड़कर प्रतिरोधक भार का उपयोग करते हैं, जो वायुमंडलीय हानि के कारण अपना कार्य करने में अधिक समय लेंगे। वीओ इकाइयों को स्थापित करते समय मुख्य व्यावसायिक लाभ आगमनात्मक भार पर होता है, जैसे मोटर जो पंप, पंखे और इसी तरह चलाते हैं। इस प्रकार घर में, विद्युत् के बिलों पर संभावित ऊर्जा बचत 12% तक हो सकती है। इस प्रकार वीओ उपकरण विद्युत् की खपत पर बचत को अधिकतम करने के लिए वोल्टेज को सबसे कुशल स्तर तक कम कर देगा, इसलिए आप देख सकते हैं कि कुछ चीजों में थोड़ा अधिक समय लग सकता है, जैसे कि केतली को उबलने में थोड़ा अधिक समय लग सकता है।[4]
यह एक साधारण बात है कि फ्रिज और फ़्रीज़र वोल्टेज अनुकूलन के माध्यम से बचत प्रदान नहीं करते हैं क्योंकि उनमें थर्मोस्टेट लगा होता है। इस प्रकार फ्रिज और फ्रीजर प्रतिरोधी ताप उपकरणों से पूरी तरह अलग तरीके से कार्य करते हैं। यदि प्रतिरोधक हीटिंग उपकरण को उच्च वोल्टेज से संचालित किया जाता है तो इसका परिणाम गर्मी होता है जो अपने इच्छित उद्देश्य (हीटिंग) में सहायक होता है। इस प्रकार यदि फ्रिज या फ्रीजर उच्च वोल्टेज से संचालित होता है तो परिणाम भी गर्म होता है किन्तु यह अपने इच्छित उद्देश्य (ठंडा करने) में सहायक नहीं होता है। इस प्रकार कंप्रेसर मोटर पावर आउटपुट को वोल्टेज अनुकूलन द्वारा थोड़ा कम किया जाता है, इसलिए फ्रिज/फ्रीजर थर्मोस्टेट मोटर को थोड़ी देर तक चालू रखेगा, चूंकि कुल मिलाकर प्रभाव यह है कि मोटर बहुत कम हानि पर थोड़ी देर चलती है। इस प्रकार मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में परीक्षणों ने मोटर में कम हानि के कारण वोल्टेज अनुकूलन के अनुसार मोटर तापमान में 10 डिग्री सेल्सियस की कमी दिखाई देती हैं।
आम विद्युत् की गुणवत्ता की समस्याएं
ओवरवॉल्टेज
ओवरवॉल्टेज वोल्टेज से अधिक वोल्टेज को संदर्भित करता है जिस पर उपकरण को सबसे प्रभावी तरीके से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उपकरण के जीवनकाल में कमी और प्रदर्शन में कोई सुधार किए बिना खपत की गई ऊर्जा में वृद्धि का कारण बन सकता है। इस प्रकार वायरिंग विनियम बीएस 7671 पर टिप्पणी ओवरवॉल्टेज के संबंध में निम्नलिखित टिप्पणी देती है:
240 पर उपयोग किया गया 230 V रेटेड लैंप अपने रेटेड जीवन का केवल 55% प्राप्त करेगा (तापदीप्त लैंप का जिक्र) और 240 वोल्ट की आपूर्ति पर उपयोग किया जाने वाला 230 वोल्ट रैखिक उपकरण 4.3% अधिक धारा लेगा और लगभग 9% अधिक ऊर्जा की खपत करेगा।
ओवरवॉल्टेज से बचने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, किन्तु इसे इतनी कुशलता से किया जाना चाहिए जिससे कि सही वोल्टेज का उपयोग करने के परिणामस्वरूप होने वाली ऊर्जा बचत, ऐसा करने के लिए उपयोग किए गए उपकरण के भीतर ख़राब होने वाली ऊर्जा से ऑफसेट नहीं होता हैं। इसकी विश्वसनीयता भी महत्वपूर्ण है, और सर्वो-नियंत्रित चर ऑटोजनित्र जैसे इलेक्ट्रो-मैकेनिकल उपकरणों के माध्यम से पूर्ण आवक शक्ति चलाने में संभावित समस्याएं हैं।
वोल्टेज के अनुसार वोल्टेज से कम वोल्टेज को संदर्भित करता है जिस पर उपकरण को सबसे प्रभावी तरीके से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस प्रकार यदि VO का डिज़ाइन दूरस्थ विद्युत् उपयोगकर्ताओं के लिए दूरी पर वोल्टेज ड्रॉप को ध्यान में नहीं रखता है, तो इससे समय से पहले उपकरण की विफलता, स्टार्ट अप में विफलता, मोटर वाइंडिंग की स्थिति में तापमान में वृद्धि और सेवा की हानि हो सकती है।
हार्मोनिक्स
हार्मोनिक्स (विद्युत शक्ति) 50 हर्ट्ज (या 60 हर्ट्ज) मुख्य आपूर्ति की मौलिक आवृत्ति के गुणकों पर धारा और वोल्टेज तरंग हैं। हार्मोनिक्स गैर-रैखिक भार के कारण होता है, जिसमें कंप्यूटर उपकरण, परिवर्तनीय गति ड्राइव और डिस्आवेश लाइटिंग के लिए विद्युत् की आपूर्ति उपस्थित होती है। इस प्रकार ट्रिपल हार्मोनिक्स तीसरे हार्मोनिक के विषम गुणक का परिणाम तब होता है जब चरण वोल्टेज तीन-चरण विद्युत शक्ति प्रणाली में संतुलित नहीं होते हैं और तटस्थ में जोड़ते हैं, जिससे बेकार धाराएं प्रवाहित होती हैं।[5]
हार्मोनिक्स का स्तर, जिसे कुल हार्मोनिक विरूपण के रूप में जाना जाता है, इस प्रकार बहुत अधिक होने पर संभावित प्रभावों में संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को हानि उपस्थित है[5] और एचवी ट्रांसफार्मर की दक्षता में कमी करते हैं।[6] इस प्रकार आपूर्ति पर हार्मोनिक्स को क्षीण करके या उनके उत्पादन को रोककर विद्युत भार की दक्षता में सुधार किया जा सकता है। इस प्रकार कुछ वोल्टेज अनुकूलन उपकरण भी हार्मोनिक्स को कम करते हैं, विद्युत प्रणाली पर हार्मोनिक सामग्री से जुड़े हानि को कम करते हैं।
क्षणिक
वोल्टेज में क्षणिक (दोलन) बड़े, बहुत संक्षिप्त और संभावित विनाशकारी वृद्धि हैं। इसके कारणों में विद्युत् का गिरना, मोटर, जनित्र और इलेक्ट्रिकल ड्राइव जैसे बड़े विद्युत भार को परिवर्तित करना और आपूर्ति और मांग को संतुलित करने के लिए विद्युत् उत्पादन स्रोतों के बीच स्विच करना उपस्थित है। चूंकि वे सामान्यतः केवल सेकंड के हज़ारवें या मिलियनवें भाग में रहते हैं, किन्तु ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को हानि पहुंचा सकते हैं, जिससे डेटा की हानि हो सकती है, इस प्रकार उपकरण के घटक खराब हो सकते हैं और उपकरण का जीवन छोटा हो सकता है। कुछ वोल्टेज अनुकूलन उपकरणों में क्षणिक सुरक्षा उपस्थित है।
चरण वोल्टेज असंतुलन
औद्योगिक और वाणिज्यिक साइटों को तीन-चरण विद्युत् की आपूर्ति की जाती है। इस प्रकार तीन-चरण विद्युत् चरणों के बीच असंतुलन से मोटरों में हीटिंग और उपस्थिता वायरिंग जैसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं, जिससे खराब होने वाली ऊर्जा की खपत होती है।[7] इस प्रकार कुछ वोल्टेज अनुकूलन उपकरण भवन की विद्युत आपूर्ति पर संतुलन में सुधार करने, हानि को कम करने और तीन चरण प्रेरण मोटर्स की आयु में सुधार करने में सक्षम हैं।
बिजली का गिरना
पावर डिप्स वोल्टेज में कमी है, अधिकांशतः छोटी अवधि अर्ताथ <300 एमएस रहती हैं किन्तु कभी-कभी इससे ज्यादा हो जाती है। इस प्रकार उपकरण के साथ कई समस्याएं उत्पन्न कर सकते हैं, उदाहरण के लिए संपर्ककर्ता और रिले बाहर निकल सकते हैं जिससे मशीनरी बंद हो सकती है। इस प्रकार अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई, लो वोल्टेज डीसी कंट्रोल परिपथ पर कैपेसिटर का उपयोग, वेरिएबल स्पीड ड्राइव के डीसी बस पर कैपेसिटर का उपयोग सहित तकनीकों के माध्यम से कई लो वोल्टेज राइड थ्रू इस बात का ध्यान रखा जाना चाहिए कि वोल्टेज अनुकूलन उपाय वोल्टेज को इस हद तक कम न करें कि उपकरण पावर डिप्स के प्रति अधिक संवेदनशील हो।
पावर फैक्टर और रिएक्टिव पावर
विद्युत आपूर्ति का शक्ति कारक आपूर्ति की एसी शक्ति से एसी शक्ति का अनुपात है। इस प्रकार उपयोग की गई कुल शक्ति से विभाजित साइट द्वारा उपयोग की जाने वाली उपयोगी शक्ति है। उत्तरार्द्ध में वह शक्ति उपस्थित है जो अनुपयोगी है, इसलिए शक्ति कारक वांछनीय है। इस प्रकार कम विद्युत् कारक का अर्थ होगा कि विद्युत् आपूर्तिकर्ता प्रभावी रूप से उपभोक्ता के बिल से अधिक ऊर्जा की आपूर्ति करेगा, और आपूर्तिकर्ताओं को कम विद्युत् कारकों के लिए आवेश करने की अनुमति है।
इस प्रकार एसी पावर अनुपयोगी शक्ति को दिया गया नाम है। यह विद्युत प्रणाली में कोई कार्य नहीं करता है, किन्तु इसका उपयोग कैपेसिटर को आवेश करने या प्रारंभ करनेवाला के क्षेत्र के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार प्रक्रियाओं को चलाने के लिए सक्षम करने के लिए पर्याप्त वास्तविक शक्ति प्रदान करने के लिए प्रतिक्रियाशील शक्ति को परिपथ के माध्यम से उत्पन्न और वितरित करने की आवश्यकता होती है।
इस प्रकार बढ़ते वोल्टेज के साथ प्रतिक्रियाशील शक्ति अत्यधिक बढ़ जाती है क्योंकि उपकरणों की प्रतिक्रिया (इलेक्ट्रॉनिक्स) बढ़ जाती है। इस प्रकार वोल्टेज अनुकूलन के साथ इसे ठीक करने से प्रतिक्रियाशील शक्ति में कमी आएगी और शक्ति कारक में सुधार होगा।
विद्युत भार पर प्रभाव
जहाँ तक वोल्टेज अनुकूलन का संबंध है, आम ग़लतफ़हमी यह मान लेना है कि वोल्टेज में कमी से धारा में वृद्धि होगी और इसलिए निरंतर शक्ति होगी। जबकि यह निश्चित-शक्ति भार के लिए सही है, अधिकांश साइटों में भार की विविधता होती है जो समग्र रूप से साइट पर एकत्रित ऊर्जा बचत के साथ अधिक या कम सीमा तक लाभान्वित होगी। इस प्रकार तीन चरण स्थलों पर विशिष्ट उपकरणों के लाभ की चर्चा नीचे की गई है।
तीन चरण मोटर्स
थ्री फेज इंडक्शन मोटर्स शायद थ्री फेज लोड का सबसे आम प्रकार है और रेफ्रिजरेशन, पंप, एयर कंडीशनिंग, कन्वेयर ड्राइव के साथ-साथ उनके अधिक स्पष्ट अनुप्रयोगों सहित विभिन्न उपकरणों में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार एसी मोटर्स पर ओवरवॉल्टेज और तीन चरण असंतुलन के डी-रेटिंग प्रभाव सर्वविदित हैं।[7] इस प्रकार अत्यधिक ओवरवॉल्टेज के परिणामस्वरूप लोहे की कोर की संतृप्ति होती है, एड़ी धाराओं के माध्यम से ऊर्जा की बर्बादी होती है और हिस्टैरिसीस के हानि में वृद्धि होती है। इस प्रकार तांबे के हानि के कारण अतिरिक्त गर्मी उत्पादन में अत्यधिक धारा परिणाम आकर्षित करना आवश्यक होता हैं। मोटरों पर ओवरवॉल्टेज का अतिरिक्त तनाव मोटर के जीवनकाल को कम कर देता हैं।[8]
संतृप्ति उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त ओवरवॉल्टेज से बचने से दक्षता कम नहीं होती है[9] इसलिए लोहे और तांबे के हानि को कम करके ऊर्जा की पर्याप्त बचत की जा सकती है। चूंकि, इस प्रकार नाममात्र वोल्टेज (जैसे 400 वी) के लिए डिज़ाइन किए गए मोटर्स बिना संतृप्ति के आपूर्ति सीमा (+/- 10%) के भीतर वोल्टेज में सामान्य भिन्नता का सामना करने में सक्षम होना चाहिए, इसलिए यह महत्वपूर्ण समस्या होने की संभावना नहीं है।
इस प्रकार इंडक्शन मोटर में वोल्टेज कम करने से मोटर की गति थोड़ी प्रभावित होगी क्योंकि स्लिप बढ़ेगी, किन्तु गति मुख्य रूप से आपूर्ति आवृत्ति और ध्रुवों की संख्या का कार्य है। उचित भार (सामान्यतः 75%) और डिज़ाइन किए गए वोल्टेज पर मोटर दक्षता इष्टतम होती है, और इस प्रकार इस वोल्टेज के दोनों छोटे परिवर्तनों के साथ थोड़ा कम हो जाएगा। इस प्रकार बड़ी विविधताएँ दक्षता को अधिक प्रभावित करती हैं।
बहुत कम भरी हुई मोटरें (<25%) और छोटी मोटरें वोल्टेज कम करने से सबसे अधिक लाभान्वित होती हैं।[9]
वेरिएबल स्पीड ड्राइव्स द्वारा संचालित मोटर्स की स्थिति में, जब इनपुट वोल्टेज कम हो जाता है, तो वीएसडी से आउटपुट वोल्टेज में आनुपातिक कमी होगी और मोटर कम धारा का उपयोग करेगा और अंततः कम विद्युत् की खपत करेगा। चूंकि इस प्रकार यदि मोटर उच्च लोड (>80%) पर चल रही है, तो वोल्टेज में कमी के परिणामस्वरूप टॉर्क कम होगा और मोटर अधिक धारा और पावर खींचेगी।
प्रकाश
जब प्रकाश भार समय के उच्च अनुपात के लिए उपयोग में होते हैं, तो प्रकाश उपकरणों पर ऊर्जा की बचत अत्यंत मूल्यवान होती है। जब वोल्टेज कम हो जाता है, इस प्रकार प्रकाश में खींची गई शक्ति में बड़ी कमी, प्रकाश उत्पादन में बड़ी कमी और जीवनकाल में वृद्धि दिखाई देगी, जैसा कि इलेक्ट्रीशियन गाइड के पिछले अर्क में बताया गया है। चूंकि इस प्रकार प्रकाश उत्पादन में कमी विद्युत् की खपत में कमी से अधिक होगी, प्रकाश की ऊर्जा दक्षता प्रकाशमान प्रभावकारिता पर गिर जाएगी।[10]
चूंकि, अन्य प्रकार के प्रकाश भी उत्तम विद्युत् की गुणवत्ता से लाभान्वित हो सकते हैं, जिसमें प्रतिरोधक या प्रतिक्रियाशील रोड़े वाले सिस्टम उपस्थित हैं। प्रकाश व्यवस्था की तुलना में फ्लोरोसेंट और डिस्आवेश प्रकाश अधिक कुशल है। इस प्रकार परंपरागत चुंबकीय बलास्ट के साथ फ्लोरोसेंट प्रकाश में विद्युत् की खपत कम होगी, किन्तु प्रकाश से कम लुमेन आउटपुट भी होगा। इस प्रकार आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक रोड़े पर फ्लोरोसेंट लैंप लगभग समान शक्ति का उपयोग करेंगे और समान प्रकाश देंगे।[3]
कम वोल्टेज पर समान वाट क्षमता प्रदान करने के लिए अधिक धारा की आवश्यकता होगी और केबल हानियों में वृद्धि होगी। चूंकि, प्रकाश नियंत्रक और रोड़े उच्च स्तर के हार्मोनिक विरूपण उत्पन्न करने के लिए उत्तरदायी होते हैं, जिन्हें प्रकाश नियंत्रकों की आवश्यकता को कम करने के अतिरिक्त, कुछ प्रकार के वोल्टेज अनुकूलन के साथ फ़िल्टर किया जा सकता है।[3] इस प्रकार कुछ लाइटिंग कम वोल्टेज पर हिट करने में विफल हो जाएंगी। चूंकि ऐसा नहीं होना चाहिए क्योंकि वोल्टेज अनुकूलन का उद्देश्य केवल वोल्टेज को यथासंभव कम करना नहीं है, इसके अतिरिक्त इसे सेवा स्तर के वोल्टेज पर लाना है, जिस पर इसे सबसे अधिक कुशलता से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।
ताप
हीटर कम विद्युत् की खपत करेंगे, किन्तु कम गर्मी देंगे। इस प्रकार ऊष्मीय स्थैतिकी के रूप से नियंत्रित स्थान या वॉटर हीटर चलते समय कम विद्युत् की खपत करेंगे, किन्तु आवश्यक आउटपुट उत्पन्न करने के लिए प्रत्येक घंटे में अधिक समय तक चलाना होगा, जिसके परिणामस्वरूप कोई बचत नहीं होगी।
स्विच्ड मोड विद्युत् की आपूर्ति
स्विच्ड मोड विद्युत् की आपूर्ति पहले की तरह ही विद्युत् का उपयोग करेगी, किन्तु इसे प्राप्त करने के लिए थोड़ा अधिक धारा खींचेगी, केबल में थोड़ी वृद्धि के साथ, और धारा ट्रिपिंग मिनिएचर परिपथ ब्रेकर के साधारण खतरे के साथ उपयोग किया जाता हैं।
ऊर्जा बचत
वोल्टेज अनुकूलन द्वारा हासिल की गई ऊर्जा बचत ऊपर उल्लिखित विद्युत् की गुणवत्ता की समस्याओं में सुधार के जवाब में साइट पर सभी उपकरणों की उत्तम दक्षता का एकत्रीकरण है। यह संभव तकनीक कुछ परिस्थितियों में ऊर्जा की खपत में बचत के लिए उपयोग किया जाता हैं।
ताइवान में अनुसंधान[11] सुझाव दिया कि, औद्योगिक आपूर्ति के लिए, ट्रांसफार्मर के अपस्ट्रीम में वोल्टेज में कमी के लिए, वोल्टेज में 1% की कमी होने पर ऊर्जा की खपत में 0.241% की कमी होती है, और वोल्टेज में 1% की वृद्धि होने पर 0.297% की वृद्धि होती है। इसने 7% फ्लोरोसेंट लाइटिंग, 0.5% तापदीप्त प्रकाश, 12.5% तीन चरण एयर कंडीशनर, 5% मोटर्स, 22.5% छोटे 3-चरण मोटर्स, 52.5% बड़े 3-चरण मोटर्स सहित भार का मिश्रण ग्रहण किया जाता हैं।
यह संभावना है कि आधुनिक स्थापना में कम अवसर होंगे: लगभग कोई प्रकाश नहीं, आंशिक रूप से उच्च-आवृत्ति फ्लोरोसेंट प्रकाश (कोई बचत नहीं), कुछ चर गति ड्राइव (कोई बचत नहीं), उच्च मोटर क्षमताएं बचाने के लिए बहुत कम अपशिष्ट उत्तरी यूरोपीय स्थापना में एयर कंडीशनिंग के लिए बड़ी संख्या में छोटे सिंगल फेज मोटर्स नहीं होंगे।
कम प्रकाश उत्पादन की कीमत पर, पुरानी प्रकाश के साथ ऊर्जा की बचत संभव है, इस प्रकार उदाहरण के लिए या फ्लोरोसेंट और अकुशल गिट्टी या नियंत्रण गियर के साथ निर्वहन प्रकाश के रूप में उपयोग करते हैं। इसलिए, पुराने वाणिज्यिक और कार्यालय परिसर आधुनिक भवनों या औद्योगिक स्थलों से अधिक बचा सकते हैं। चूंकि इस प्रकार वोल्टेज अनुकूलन की स्थापना के बाद पुराने प्रकाश प्रणालियों पर बचाई गई ऊर्जा की तुलना में आधुनिक प्रकाश व्यवस्था (सामान्यतः एलईडी) उच्च दक्षता के कारण अधिक ऊर्जा की बचत करेगी।
आधुनिक प्रकाश प्रणालियों के साथ उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज अनुकूलन के साथ ऊर्जा बचत प्राप्त करना बहुत ही संदिग्ध है। एलईडी या फ्लोरोसेंट प्रकाश व्यवस्था के लिए आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग नियंत्रकों को उच्च दक्षता के साथ इष्टतम प्रकाश उत्पादन और दीर्घायु पर प्रकाश चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आपूर्ति वोल्टेज में परिवर्तन इसलिए इस प्रकार की प्रकाश के समग्र ऊर्जा उपयोग पर कोई फर्क नहीं पड़ेगा। चूंकि, कम लागत वाले एलईडी और फ्लोरोसेंट लैंप नियंत्रक उपस्थित हैं जो गर्मी के रूप में ऊर्जा बहाकर वोल्टेज को कम करते हैं, उदाहरण के लिए श्रृंखला प्रतिरोध के साथ श्रृंखला में कई एलईडी आपूर्ति वोल्टेज में परिवर्तन से इस प्रकार की प्रकाश द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा प्रभावित होगी, किन्तु इस प्रकार के लैंप सामान्यतः कम शक्ति वाले होते हैं और प्रकाश उत्पादन भी प्रभावित होगा।
कार्य किया उदाहरण
एक विशिष्ट 100 वाट के प्रकाश की दक्षता 17.5 लुमेन प्रति वाट (l/W) से अधिक नहीं होती है और इसलिए यह अपने रेटेड वोल्टेज पर 1750 लुमेन का उत्पादन करेगा। इस प्रकार विशिष्ट आधुनिक एलईडी लैंप में लगभग 150 लुमेन प्रति वाट की दक्षता होती है, और इस प्रकार समान प्रकाश उत्पादन के लिए 12 वाट से अधिक की आवश्यकता नहीं होती है। लैम्प रीरेटिंग फ़ार्मुलों के अनुसार लैंप में वोल्टेज को 10% कम करने से विद्युत् और ऊर्जा में लगभग 16% की कमी आती है और प्रकाश उत्पादन में लगभग 31% की कमी आती है।
इसलिए, वोल्टेज अनुकूलन जो प्रकाश पर वोल्टेज को 10% तक कम करता है, ऊर्जा को 16% और प्रकाश उत्पादन को 31% कम कर देगा, केवल 1210 लुमेन का उत्पादन करेगा और 84 वाट की खपत करेगा। इस प्रकार लैंप को समान प्रकाश उत्पादन वाले एलईडी लैंप में बदलने से खपत अधिक प्रभावी तरीके से 12 वाट तक कम हो जाएगी। इसके अतिरिक्त, चूंकि इस प्रकार प्रकाश उत्पादन बहुत कम हो जाता है, इस प्रकार वोल्टेज अनुकूलन के अतिरिक्त 75 वाट के प्रकाश 1312.5 लुमेन 17.5 एल / डब्ल्यू मानकर में परिवर्तित करके उच्च बचत की जा सकती है। यदि केवल 1210 लुमेन की आवश्यकता हो तो एलईडी लैंप को आकार में 8W तक कम किया जा सकता है।
यह भी देखें
संदर्भ
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