वोल्टेज ड्रॉप क्या है?
सर्किट में वोल्टेज ड्रॉप सप्लाई एंड से वोल्टेज और लोड एंड पर वोल्टेज के बीच के अंतर को दर्शाता है। वोल्टेज ड्रॉप वर्तमान लोड, केबल के प्रकार और अन्य कारकों पर निर्भर करता है, और न्यूनतम केबल आकार पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
मानक स्वीकार्य प्रतिशत वोल्टेज ड्रॉप सीमा निर्धारित करते हैं।
वोल्टेज ड्रॉप समीकरण
अधिकतम वोल्टेज ड्रॉप का निर्धारण करते समय, इस धारणा के तहत एक समीकरण लागू किया जा सकता है कि केबल का पावर फैक्टर लोड के बराबर है।
इस समीकरण को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
\(V_d = I \cdot Z_c\) (समीकरण 1)
कहाँ:
- V d केबल में वोल्टेज ड्रॉप है, वोल्ट में
- I केबल से प्रवाहित एम्पीयर में धारा है
- Z c ओम में चालकों की प्रतिबाधा है, जिससे = √((R c 2 + X c 2 ))
आर सी केबल प्रतिरोध को दर्शाता है जो कंडक्टर सामग्री, आकार और ऑपरेटिंग तापमान का एक कार्य है। एक्स सी केबल प्रतिक्रिया को दर्शाता है जो आकार और चरण अंतर का एक कार्य है।
डीसी वोल्टेज ड्रॉप गणना के लिए ध्यान दें कि प्रतिक्रिया X c का मान शून्य है।
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पावर फैक्टर के आधार पर वोल्टेज ड्रॉप
ऐसे मामले में जहां आपूर्ति और लोड वोल्टेज चरण कोण के संदर्भ में भिन्न होते हैं, इस परिवर्तन की भरपाई के लिए समीकरणों के दूसरे सेट का उपयोग किया जाना चाहिए। जब करंट वोल्टेज से आगे होता है, तो आपूर्ति वोल्टेज लोड वोल्टेज से छोटा हो जाता है। वोल्टेज ड्रॉप IZ c सभी पावर फैक्टर मामलों में समान है, लेकिन चरण कोण के संदर्भ में अलग है, सिवाय इसके कि जब केबल और लोड पावर फैक्टर बराबर होते हैं, जो दिखाता है कि वोल्टेज ड्रॉप V d IZ c का अधिकतम है। लैगिंग पावर फैक्टर के लिए निम्नलिखित समीकरण लागू होते हैं।
एकल-चरण प्रणाली के लिए
\(V_{d1\phi} = IL[2(R_c cos \theta + X_c syn \theta)]\) (समीकरण 2)
संतुलित तीन-चरण प्रणाली के लिए
\(V_{d3\phi} = IL[\sqrt{3}(R_c cos \theta + X_c syn \theta)]\) (समीकरण 3)
प्रतिरोध और केबल परिचालन तापमान
केबल का प्रतिरोध तापमान पर निर्भर करता है और मानक एक विशेष प्रचालन तापमान के लिए प्रतिरोध की तालिका प्रदान करता है।
ऐसी स्थिति में जहां केबल का परिचालन तापमान मानक तालिकाओं द्वारा प्रदान किए गए अधिकतम आंकड़े से कम है, कंडक्टर तापमान का अनुमान निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके लगाया जा सकता है:
कहाँ:
- I 0 = प्रचालन धारा, एम्पीयर में
- I R = वर्तमान रेटिंग तालिकाओं में प्रदान की गई रेटेड धारा (AS/NZS 3008.1 में तालिका 4-21 से)
- 0 0 = केबल ले जाते समय उसका परिचालन तापमान, डिग्री सेल्सियस में
- 0 A = परिवेशी वायु या मिट्टी का तापमान, डिग्री सेल्सियस में।
एक बार केबल ऑपरेटिंग तापमान की गणना हो जाने के बाद केबल प्रतिरोध का चयन किया जा सकता है। AS/NZS 3008.1 के मामले में तालिका 34-50 निम्नलिखित ऑपरेटिंग तापमानों के लिए प्रतिरोध मान प्रदान करती है 45 o C, 60 o C, 75 o C, 80 o C, 90 o C, 110 o C और फिर गणना किए गए ऑपरेटिंग तापमान को निकटतम तापमान तक बढ़ा दिया जाता है (अधिक रूढ़िवादी)।
असंतुलित बहुचरणीय सर्किट के लिए वोल्टेज ड्रॉप
असंतुलित प्रणाली में, धारा तटस्थ कंडक्टर के माध्यम से प्रवाहित होगी जैसा कि चित्र 1 में फेजर आरेख द्वारा दर्शाया गया है:
इन मामलों में वोल्टेज ड्रॉप से निपटने के दो तरीके हैं। एक रूढ़िवादी समाधान एक संतुलित तीन-चरण लोड को मानना और सबसे भारी लोड वाले चरण में बहने वाली धारा का उपयोग करके गणना करना है। हालाँकि, जहाँ प्रत्येक चरण में धाराओं को लगातार अवधि के लिए अलग-अलग परिमाणों में दिखाया जा सकता है, वहाँ वोल्टेज ड्रॉप की गणना एकल-चरण के आधार पर सबसे भारी लोड वाले चरण में वोल्टेज ड्रॉप और न्यूट्रल में वोल्टेज ड्रॉप को जोड़कर की जा सकती है जैसा कि नीचे दिए गए समीकरण द्वारा दिखाया गया है।
अगले अनुभाग में, हम वोल्टेज ड्रॉप गणना का एक उदाहरण प्रदान करेंगे।
वोल्टेज ड्रॉप गणना का उदाहरण
तांबे के कंडक्टर और XLPE इंसुलेटेड वाले सिंगल कोर केबल 3 फेज 400 V सप्लाई से जुड़े होते हैं। इंस्टॉलेशन को सीधे जमीन में गाड़ दिया जाता है (संदर्भ परिवेश तापमान 25 डिग्री सेल्सियस है ) 120 मीटर की लंबाई में। लोड करंट 0.9 के पावर फैक्टर पर 240 A है।
3-चरण वोल्टेज ड्रॉप क्या है?
चरण 1: केबल ऑपरेटिंग तापमान निर्धारित करें
चित्र 2: सीधे जमीन में दबी केबल का चित्रण।
XLPE इंसुलेटेड केबल के लिए सामान्य उपयोग ऑपरेटिंग तापमान 90˚C है। केबल ऑपरेटिंग तापमान के लिए समीकरण 4 का उपयोग करना:
\(\थीटा_0 = (90^{\circ} – 25^{\circ})(\frac{240}{277})^2 + 25^{\circ}\)
चरण 2: केबल ऑपरेटिंग तापमान के आधार पर केबल प्रतिरोध का निर्धारण करें
तालिका 34 का उपयोग करना (नीचे परिशिष्ट 1 देखें) हम कंडक्टर के आकार से मेल खाते हुए केबल के एसी प्रतिरोध का पता लगा सकते हैं और कंडक्टर के तापमान पर चरण 1 में गणना की गई केबल ऑपरेटिंग तापमान के निकटतम तापमान पर। चूंकि हमने 73.8 डिग्री के तापमान की गणना की है, इसलिए हमें तापमान को गोल करना चाहिए और यह मान लेना चाहिए कि 75 डिग्री उपयोग करने के लिए सबसे सटीक तापमान है।
तालिका 34 के अनुसार, 70 mm2 तांबे के कंडक्टर और 75° के ऑपरेटिंग तापमान वाले केबल का प्रतिरोध 0.327 Ω/km, या 0.000327 Ω/m है।
चरण 3: केबल प्रतिक्रिया का निर्धारण करें
एकल कोर केबलों के लिए प्रतिघात केबल के प्रकार और केबलों के पृथक्करण पर निर्भर करता है।
तालिका 30 (नीचे परिशिष्ट 2 देखें) का उपयोग करके हम 50 हर्ट्ज पर प्रतिघात ज्ञात कर सकते हैं।
हमारी केबलें तिपर्णी व्यवस्था में हैं, इसलिए कॉलम 3 से केबल प्रतिघात 0.0893 Ω/किमी, या 0.0000893 Ω/मी है।
चरण 4: पावर फैक्टर और केबल ऑपरेटिंग तापमान के आधार पर वोल्टेज ड्रॉप की गणना करें
हम 3-चरण वोल्टेज ड्रॉप की गणना करने के लिए समीकरण 3 का उपयोग करेंगे। इसके लिए हमें दिए गए लोड पावर फैक्टर के आधार पर लोड के चरण कोण की आवश्यकता है:
\(\थीटा = cos^{-1}(0.9)\)
\(\theta = 25.84193276^{\circ} = 0.4510268 \; rads\)
\(सिन\थीटा = 0.43588989\)
अब, हमारे पास तीन-चरण वोल्टेज ड्रॉप की गणना करने के लिए आवश्यक सभी पैरामीटर हैं:
\(V_{d3\phi} = 250 \cdot 120[\sqrt{3}(0.000327 \cdot 0.9 + 0.0000893 \cdot 0.43588989)]\)
\(V_{d3\phi} = 17.315 \; V\)
आपूर्ति वोल्टेज के प्रतिशत के रूप में वोल्टेज ड्रॉप 17.315 / 400 V, या 4.33% है।
परिशिष्ट
परिशिष्ट 1 – तालिका 34 जिसमें प्रासंगिक मूल्य लाल रंग में हाइलाइट किए गए हैं
परिशिष्ट 2 – तालिका 30 जिसमें प्रासंगिक मूल्य लाल रंग में हाइलाइट किए गए हैं
