विद्युत अभियांत्रिकी
दुष्ट विद्युत धारा (DC) लांब अंतरावर सहजपणे नेता येत नाही, कारण त्याचे काही मूलभूत तोटे आहेत:
- व्होल्टेज बदलण्याची अडचण: प्रत्यावर्ती विद्युत धारा (AC) प्रमाणे, दुष्ट विद्युत धारा (DC) चे व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर वापरून सहजपणे वाढवता किंवा कमी करता येत नाही. विजेचे लांब अंतरावर वहन करण्यासाठी, वीज कमी प्रवाहाने (current) आणि उच्च व्होल्टेजने पाठवली जाते, ज्यामुळे तारेतून होणारे ऊर्जा नुकसान (energy loss) कमी होते. DC मध्ये हे शक्य होत नाही.
- ऊर्जा नुकसान (Power Loss): जर व्होल्टेज कमी असेल, तर तेवढीच ऊर्जा पाठवण्यासाठी प्रवाहाचे प्रमाण (current) खूप जास्त ठेवावे लागते. तारेमध्ये जेव्हा जास्त प्रवाह वाहतो, तेव्हा तारेच्या प्रतिरोधामुळे (resistance) उष्णतेच्या स्वरूपात मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वाया जाते (ज्याला I²R नुकसान म्हणतात). DC साठी हे नुकसान खूप जास्त असते.
- कार्यक्षमता: वरील कारणांमुळे, लांब अंतरावर DC पाठवणे खूप अकार्यक्षम आणि खर्चिक ठरते, कारण वाटेतच मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वाया जाते.
याउलट, प्रत्यावर्ती विद्युत धारा (AC) मध्ये व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर वापरून सहजपणे वाढवता येते (उच्च व्होल्टेज) आणि नंतर ते कमी करता येते. यामुळे खूप कमी प्रवाहाने वीज लांब अंतरावर पाठवता येते, ज्यामुळे ऊर्जा नुकसान कमी होते आणि वहन अधिक कार्यक्षम बनते. म्हणूनच, मोठ्या प्रमाणावर आणि लांब अंतरावर ऊर्जा वहनासाठी AC चा वापर केला जातो.
आजकाल, उच्च व्होल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) तंत्रज्ञान उपलब्ध आहे, जे DC ला खूप लांब अंतरावर कार्यक्षमतेने पाठवण्यासाठी वापरले जाते, परंतु त्यासाठी AC ला DC मध्ये आणि परत DC ला AC मध्ये रूपांतरित करण्यासाठी महागड्या आणि जटिल उपकरणांची आवश्यकता असते.
आयसोलेटरचे मुख्य कार्य:
- सर्किटला वीज पुरवठ्यापासून पूर्णपणे वेगळे करणे.
- देखभाल आणि दुरुस्तीच्या कामासाठी सुरक्षित वातावरण तयार करणे.
- उच्च व्होल्टेज उपकरणांचे संरक्षण करणे.
आयसोलेटरचा वापर:
- पॉवर स्टेशन्स
- सबस्टेशन्स
- औद्योगिक प्लांट्स
हे खालीलप्रमाणे कार्य करते:
- जेव्हा सर्किटमध्ये बिघाड होतो किंवा देखभाल करण्याची आवश्यकता असते, तेव्हा आयसोलेटर उघडला जातो.
- आयसोलेटर उघडल्याने सर्किट पूर्णपणे वीज पुरवठ्यापासून खंडित होतो.
- यामुळे, देखभाल कर्मचारी सुरक्षितपणे काम करू शकतात.
अधिक माहितीसाठी आपण खालील संकेतस्थळांना भेट देऊ शकता:
विजेच्या जोडणीमध्ये तांब्याची तार वापरण्याची काही मुख्य कारणे खालीलप्रमाणे आहेत:
-
उच्च विद्युत चालकता (High Electrical Conductivity):
तांबे हे एक उत्कृष्ट विद्युत वाहक आहे. याचा अर्थ तांब्याच्या तारेतून विद्युत प्रवाह सहजपणे वाहू शकतो. चांदीनंतर तांबे हे सर्वोत्तम विद्युत वाहक मानले जाते.
-
कमी प्रतिरोध (Low Resistance):
तांब्यामध्ये विद्युत प्रवाहाच्या मार्गात कमी अडथळा येतो, त्यामुळे ऊर्जा कमी प्रमाणात वाया जाते.
-
उत्कृष्ट तन्यता (Excellent Ductility):
तांब्याला सहजपणे वाकवता येते आणि त्याचे पातळ तार बनवता येतात. त्यामुळे ते विविध ठिकाणी वापरण्यासाठी सोपे होते.
-
गंजरोधक क्षमता (Corrosion Resistance):
तांब्याला लवकर गंज चढत नाही, त्यामुळे ते जास्त काळ टिकते आणि विद्युत जोडणी सुरक्षित राहते.
-
उष्णता सहन करण्याची क्षमता (Heat Resistance):
तांबे उच्च तापमान सहन करू शकते, त्यामुळे शॉर्ट सर्किट झाल्यास आग लागण्याची शक्यता कमी होते.
-
सोपे उपलब्धता आणि कमी किंमत (Easy Availability and Low Cost):
इतर धातूंच्या तुलनेत तांबे सहज उपलब्ध होते आणि त्याची किंमतही कमी असते, त्यामुळे ते अधिक वापरले जाते.
या कारणांमुळे, तांबे हे विद्युत जोडणीसाठी एक उत्तम पर्याय आहे.
पॉवर फॅक्टर (Power Factor):
पॉवर फॅक्टर म्हणजे AC (alternating current) सर्किटमध्ये व्होल्टेज आणि करंट यांच्यातील संबंध. हे 0 ते 1 च्या दरम्यान असते.
पॉवर फॅक्टर खालील गोष्टी दर्शवितो:
- एखाद्या AC सर्किटमध्ये किती प्रमाणात Active Power (खरेlistी ऊर्जा) वापरली जात आहे.
- Apparent Power (видимая ऊर्जा) च्या तुलनेत Active Power किती आहे.
पॉवर फॅक्टरचे प्रकार:
- Unity Power Factor (1): जेव्हा व्होल्टेज आणि करंट एकाच वेळी वाढतात आणि कमी होतात, तेव्हा पॉवर फॅक्टर 1 असतो. याचा अर्थ circuit मधली सगळी ऊर्जा वापरली जाते.
- Lagging Power Factor: जेव्हा करंट व्होल्टेजपेक्षा मागे असतो, तेव्हा पॉवर फॅक्टर lagging असतो. इंडक्टिव्ह लोड्स (मोटर्स, ट्रांसफॉर्मर्स) मध्ये हे सामान्य आहे.
- Leading Power Factor: जेव्हा करंट व्होल्टेजपेक्षा पुढे असतो, तेव्हा पॉवर फॅक्टर leading असतो. कॅपेसिटिव्ह लोड्स (कॅपॅसिटर बँक्स) मध्ये हे सामान्य आहे.
पॉवर फॅक्टर सुधारण्याचे फायदे:
- कार्यक्षमता वाढते: पॉवर फॅक्टर सुधारल्याने सिस्टीमची कार्यक्षमता वाढते आणि ऊर्जेची बचत होते.
- वितरण प्रणालीवरील ताण कमी होतो: पॉवर फॅक्टर सुधारल्याने वितरण प्रणालीवरील ताण कमी होतो आणि ती अधिक स्थिर होते.
- उपकरणांचे आयुष्य वाढते: चांगला पॉवर फॅक्टर उपकरणांचे आयुष्य वाढवतो.
पॉवर फॅक्टर सुधारण्याच्या पद्धती:
- कॅपॅसिटर बँक्सचा वापर करणे.
- सिंक्रोनस कंडenser चा वापर करणे.
- फेज advancers चा वापर करणे.
महत्व:
पॉवर फॅक्टर सुधारणे हे ऊर्जा व्यवस्थापनाचा एक महत्त्वाचा भाग आहे. यामुळे वीज बिल कमी होते आणि उपकरणे जास्त काळ टिकतात.
दोन 50 ओहमचे रोध पॅरलल मध्ये जोडल्यास परिणामी रोध 25 ओहम येईल.
स्पष्टीकरण:
जेव्हा दोन रोध पॅरलल मध्ये जोडले जातात, तेव्हा एकूण रोध काढण्यासाठी खालील सूत्र वापरले जाते:
1/R = 1/R1 + 1/R2
येथे, R म्हणजे एकूण रोध, R1 आणि R2 हे दोन रोध आहेत.
या गणितामध्ये, R1 = 50 ओहम आणि R2 = 50 ओहम आहे. म्हणून:
1/R = 1/50 + 1/50
1/R = 2/50
R = 50/2
R = 25 ओहम
म्हणून, दोन 50 ओहमचे रोध पॅरलल मध्ये जोडल्यास परिणामी रोध 25 ओहम असेल.