विषय
- चेतावनी
- तीन चरण की शक्ति: एक दृश्य सादृश्य
- एसी सर्किट में पावर और वोल्टेज
- एक-चरण शक्ति: सादृश्य का विस्तार
- एकल-चरण तीन-चरण रूपांतरण के लिए
संयुक्त राज्य अमेरिका में, लोगों के घरों में प्रवेश करने वाली अधिकांश बिजली एक चरण की शक्ति है। बिजली उत्पादन संयंत्र में उत्पन्न शक्ति, हालांकि, तीन चरण की शक्ति है। यह उन बड़ी ट्रांसमिशन लाइनों के पीछे का विचार है जो आप ऊंचे टावरों से जुड़े हुए देखते हैं - इन पंक्तियों को माना जाता है कि यह वोल्टेज जितनी लंबी दूरी पर संभव है, इससे पहले कि यह शक्ति "टैप" हो और बहुत कम वोल्टेज पर पड़ोस में पहुंच जाए।
एकल-चरण बिजली वस्तुतः सभी घरेलू उपकरणों के लिए पर्याप्त है, जबकि भारी उपकरण वाले औद्योगिक सेटिंग्स के लिए तीन-चरण की शक्ति की आवश्यकता होती है। लेकिन क्या होगा अगर आपको तीन-चरण की शक्ति की आवश्यकता है और आपके पास एकल चरण की बिजली आपके घर में प्रवेश कर रही है?
चेतावनी
तीन चरण की शक्ति: एक दृश्य सादृश्य
अपने आप को और अपने दो (स्पष्ट रूप से ऊब) दोस्तों को आगे और पीछे से अंत तक 60 मीटर की दूरी पर एक पथ के साथ 2 मीटर प्रति सेकंड (लगभग 4.5 मील प्रति घंटे) की तेज गति से चलने की कल्पना करें। आप में से प्रत्येक इस पथ के मध्य बिंदु पर शुरू होता है, उत्तरी छोर तक चलता है, प्रारंभ में लौटता है, विपरीत छोर तक चलना जारी रखता है, और फिर से मध्य में लौटता है, जिससे एक 120 मीटर "गोद," या चक्र पूरा होता है। क्योंकि आप में से प्रत्येक 2 मीटर प्रति सेकंड से चल रहा है, एक दौर की यात्रा प्रत्येक व्यक्ति को ठीक 60 सेकंड में ले जाती है।
आगे मान लें कि शुरुआती बिंदु पर, आप में से प्रत्येक की स्थिति "शून्य" है। आप उत्तर की ओर चलने वाले प्रत्येक मीटर के लिए एक इकाई का दर्जा प्राप्त करते हैं और दक्षिण में चलने वाले प्रत्येक मीटर के लिए स्थिति की एक इकाई खो देते हैं। इस प्रकार जब भी आप में से कोई पथ के उत्तरी छोर पर पहुँचता है, उस व्यक्ति की स्थिति 30 है, जबकि दक्षिणी छोर पर मोड़ बनाने वाले को -30 का दर्जा प्राप्त है। आप मानते हैं कि आप तीनों अधिकतम 20 सेकंड शुरू करके एक दूसरे से खुद को अलग कर सकते हैं, क्योंकि प्रत्येक सर्किट में 60 सेकंड लगते हैं और आप में से तीन होते हैं, और 3 से विभाजित 60 20 होते हैं। यदि आप बीजगणित करते हैं, तो आप पाते हैं कि जब आप में से एक ने उत्तरी छोर पर पहुंचकर 30 के मूल्य पर अपनी "स्थिति" को अधिकतम कर दिया है, तो अन्य दो दक्षिणी खंड के साथ एक दूसरे के आधे रास्ते से गुजर रहे हैं, एक उत्तर की ओर और दूसरा दक्षिण की ओर, जहां प्रत्येक चलने वाले की स्थिति है -15। यदि आप ऐसे समय में अपने स्थिति मानों को एक साथ जोड़ते हैं, तो वे 30 + (-15) + (-15) = 0. में योग करते हैं। यह प्रदर्शित करना संभव है, वास्तव में, किसी भी समय आपके सभी स्थिति मूल्यों का योग जब तक आप तीनों वर्णन के अनुसार पूरी तरह से कंपित नहीं हो जाते।
एसी सर्किट में पावर और वोल्टेज
यह तीन-चरण विद्युत शक्ति की तरह का एक मॉडल प्रदान करता है, सिवाय इसके कि "वोल्टेज" को "स्थिति" के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है और प्रत्येक 60 सेकंड में होने वाले एक चक्र के बजाय, प्रत्येक सेकंड में 60 वोल्टेज चक्र होते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक व्यक्ति प्रति मिनट दो बार शुरुआती बिंदु से गुजरने के बजाय, वोल्टेज शून्य बिंदु 120 प्रति सेकंड से गुजरता है।
जिस तरह से शक्ति, वर्तमान और वोल्टेज गणितीय रूप से संबंधित हैं, तीन-चरण की शक्ति एक निरंतर, गैर-स्तर पर बनी हुई है, भले ही तीन अलग-अलग वोल्टेज किसी भी समय शून्य में जोड़ते हैं। यह रिश्ता है:
पी = वी2/ आर
यहाँ P वाट्स में शक्ति है, V वोल्ट में वोल्टेज है और R, ओम जैसी इकाइयों में विद्युत प्रतिरोध है। आप देख सकते हैं कि नकारात्मक वोल्टेज शक्ति में योगदान करते हैं क्योंकि नकारात्मक संख्या को चुकाने से सकारात्मक मूल्य प्राप्त होता है। तीन-चरण प्रणाली में कुल शक्ति प्रत्येक चरण के तीन व्यक्तिगत शक्ति मूल्यों की शक्ति का योग है।
इसके अलावा, यदि आपने कभी खुद को आश्चर्यचकित किया है कि प्रत्यावर्ती धारा (AC) को इसका नाम कैसे मिला, तो अब आपका जवाब है। एकल-चरण या तीन-चरण प्रणालियों में वोल्टेज कभी स्थिर नहीं होता है, और इसके परिणामस्वरूप, न तो वर्तमान होता है; ये ओम्स कानून से संबंधित हैं, जो वी = आईआर है, जहां मैं एम्पीयर ("एम्प्स") में वर्तमान के लिए खड़ा हूं।
एक-चरण शक्ति: सादृश्य का विस्तार
पल्स-वॉकिंग-बैक-एंड-एंड एनालॉग को एक-चरण की शक्ति तक विस्तारित करने के लिए, बस कल्पना करें कि आपके दो दोस्तों को डिनर करने के लिए घर बुलाया जाता है जब आप चलना जारी रखते हैं, और वहां आपके पास होता है। अर्थात्, तीन-चरण की शक्ति का शाब्दिक रूप से केवल तीन एक-चरण बिजली स्रोत एक चक्र के एक तिहाई (या त्रिकोणमितीय शब्दों में, 120 डिग्री तक) से पारस्परिक रूप से ऑफसेट होते हैं। एकल-चरण बिजली की आपूर्ति में, हर बार एकल वोल्टेज संक्षेप में शून्य हो जाता है, इसलिए बिजली उत्पादन होता है। आप शायद अब यह समझ सकते हैं कि छोटे उपकरण, जो शक्ति में बहुत संक्षिप्त अंतराल से अधिक प्रभावित नहीं होते हैं, एकल-चरण शक्ति पर चल सकते हैं, जबकि उच्च वाट क्षमता (पावर) स्तर पर काम करने वाली बड़ी मशीनें नहीं कर सकती हैं; उन्हें एक बड़ी और स्थिर बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
तीन-चरण बिजली की आपूर्ति (संसाधन देखें) के लिए वोल्टेज बनाम समय के ग्राफ से परामर्श करके पूर्वगामी को अधिक आसानी से समझा जा सकता है। इस ग्राफ में, व्यक्तिगत चरणों को लाल, बैंगनी और नीले रंग की रेखाओं में चित्रित किया गया है। ये हमेशा शून्य के बराबर होते हैं, लेकिन इनके वर्गों का योग सकारात्मक और स्थिर होता है। इस प्रकार, आर के अपरिवर्तनीय मूल्य को देखते हुए, इन सेट-अप में पावर पी भी संबंध पी = वी के कारण निरंतर है2/ आर।
एक चरण की आपूर्ति के लिए, योग करने के लिए कोई वोल्टेज नहीं हैं, और एकल चरण का वोल्टेज शून्य बिंदु प्रति सेकंड 120 बार से गुजरता है। इन उदाहरणों में, बिजली शून्य पर गिर जाती है, लेकिन जल्दी से पर्याप्त हो जाता है ताकि छोटी रोशनी, उपकरण और इतने पर ध्यान देने योग्य रुकावट का अनुभव न करें।
एकल-चरण तीन-चरण रूपांतरण के लिए
यदि आपके पास एक बड़े उपकरण में तीन-चरण की मोटर है जैसे कि एक औद्योगिक आकार का हवा कंप्रेसर और आपके स्थानीय ग्रिड को स्थापित करने के लिए तीन-चरण की शक्ति के लिए तैयार नहीं है, तो ऐसे वर्कअराउंड हैं जिन्हें आप प्राप्त करने के लिए उपयोग कर सकते हैं आपके उपकरण ठीक से संचालित हैं। (इनमें से एक को तीन-चरण की मोटर को केवल एक-चरण मोटर के साथ बदलना है, लेकिन यह लगभग अन्य समाधानों की तरह चतुर नहीं है।)
कई प्रकार के तीन-चरण कन्वर्टर्स उपलब्ध हैं। इनमें से एक, ए स्थिर कनवर्टर, इस तथ्य का लाभ उठाता है कि जबकि तीन-चरण की मोटर एकल-चरण बिजली पर शुरू नहीं कर सकती है, यह एक बार शुरू होने पर एकल-चरण शक्ति पर चल सकती है। एक स्थिर कनवर्टर कैपेसिटर (चार्ज को स्टोर करने वाले उपकरण) की सहायता से ऐसा करता है, जो स्थिर कनवर्टर को चरणों में से एक के लिए खड़ा करने देता है, यद्यपि एक अक्षम तरीके से जो मोटर्स के प्रभावी जीवन काल को कम करने का आश्वासन देता है। ए रोटरी चरण कनवर्टरदूसरी ओर, तीन-चरण मोटर और एक स्वतंत्र जनरेटर के संयोजन के एक प्रकार के रूप में कार्य करता है। इस उपकरण में एक आइडलर मोटर शामिल है, जो एक बार गति में सेट हो जाने के बाद, मूल मशीनों में किसी भी चलते हुए भाग को चालू नहीं करता है, बल्कि बिजली उत्पन्न करता है, ताकि पूरा सेट अप तीन चरण की बिजली प्रणाली की यथोचित नकल कर सके। अंत में, ए चर आवृत्ति ड्राइव (VFD) इनवर्टर नामक घटकों का उपयोग करता है, जिसका उपयोग लगभग किसी भी वांछित आवृत्ति पर प्रत्यावर्ती धारा बनाने के लिए किया जा सकता है और मानक तीन-चरण मोटर के अंदर अधिकांश स्थितियों को दोहराया जा सकता है।
इन कन्वर्टर्स में से कोई भी सही नहीं है, किसी भी ब्रेड चाकू से अधिक आसानी से मांस काटने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। लेकिन एक ब्रेड चाकू आपके नंगे हाथों से बेहतर है, और इसलिए ये कन्वर्टर्स वास्तव में हाथ पर होना अच्छा है अगर आप अक्सर बिजली-भूखे मशीनरी और उपकरणों के साथ काम करते हैं।