Measurement of Power MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Measurement of Power - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

वाटमीटर का निर्माण

• वाटमीटर के साथ मिलकर धारा और पोटेंशियल ट्रांसफार्मर का उपयोग करके, उच्च शक्ति माप किए जा सकते हैं।
• धारा और पोटेंशियल ट्रांसफार्मर क्रमशः लाइन और वाटमीटर के धारा और वोल्टेज कॉइल के बीच जुड़े होते हैं।
• CT को वाटमीटर धारा कॉइल के साथ श्रेणीक्रम में जोड़ा जाता है, और PT को वोल्टेज कॉइल के साथ समानांतर में जोड़ा जाता है।
• दोनों ट्रांसफार्मर उच्च वोल्टेज और धारा मानों को वाटमीटर के वोल्टेज और धारा कॉइल द्वारा मापने योग्य मान तक कम कर देते हैं।
• वाटमीटर की सीमा बढ़ाने के लिए, विभिन्न अनुपातों के कई धारा ट्रांसफार्मर और पोटेंशियल ट्रांसफार्मर का उपयोग क्रमशः वाटमीटर के धारा और वोल्टेज कॉइल के साथ किया जाना चाहिए। इस प्रकार, एक ही वाटमीटर शक्ति माप की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर कर सकता है।

शक्ति मापन की दो वाटमीटर विधि

वाटमीटर रीडिंग हैं:

जहाँ,

शक्ति गुणांक cosϕ द्वारा दिया गया है।

गणना:

दिया गया है, cosϕ = 0 ⇒ ϕ = 90°

यदि हम W₁ और W₂ दोनों को √3 से गुणा करते हैं, तो:

और

सिद्धांत

2 वॉटमीटरों का उपयोग करके तीन-फेज शक्ति मापन में प्रतिक्रियाशील शक्ति इस प्रकार दी गई है:

जहाँ, W₁ और W₂ वॉटमीटर रीडिंग हैं

गणना

दिया गया है, W₁ = 2000 W

W₂ = 1000 W

Q = 1000√3 VAr

शक्ति मापन की दो वाटमीटर विधि

वाटमीटर के पाठ्यांक हैं:

जहाँ,

शक्ति गुणांक cosϕ द्वारा दिया गया है।

परिणाम:

दिया गया है, W1 = 200 वाट और W2 = -200 वाट

ϕ = 90°

शक्ति गुणांक = cos 90° = 0

स्पष्टीकरण:

तीन-चरण प्रणाली में दो वाटमीटर विधि

परिभाषा: दो वाटमीटर विधि एक तकनीक है जिसका उपयोग तीन-चरण प्रणाली में बिजली मापने के लिए किया जाता है। इसमें दो वाटमीटर को सिस्टम से इस तरह से जोड़ा जाता है कि वे तीन-चरण लोड में खपत की गई बिजली को मापते हैं। यह विधि संतुलित और असंतुलित दोनों प्रकार के लोड के लिए विशेष रूप से उपयोगी है।

कार्य सिद्धांत: दो वाटमीटर विधि में, वाटमीटर इस तरह से जुड़े होते हैं कि प्रत्येक वाटमीटर तीन-चरण प्रणाली के एक चरण में शक्ति को मापता है। लोड द्वारा खपत की गई कुल शक्ति दो वाटमीटर की रीडिंग का बीजगणितीय योग है। वाटमीटर की रीडिंग लोड के पावर फैक्टर और लाइन वोल्टेज और धाराओं के बीच के फेज एंगल पर निर्भर करती है।

मापन और विश्लेषण:

• वाटमीटर द्वारा मापी गई शक्ति: मान लीजिए कि दोनों वाटमीटरों के पाठ्यांक W1 और W2 हैं।
• एक संतुलित तीन-चरण प्रणाली में, लोड द्वारा खपत की गई कुल शक्ति (P) निम्न प्रकार दी जाती है:
  P = W1 + W2
• लोड का पावर फैक्टर (पीएफ) दो वाटमीटरों की रीडिंग का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है:
  pf = cos(θ) = (W1 - W2) / (W1 + W2)
• दिया गया है: वाटमीटर के पाठ्यांक +1000 W और -1000 W हैं।

गणना:

• कुल शक्ति:
  P = W1 + W2 = 1000 W + (-1000 W) = 0 W
• ऊर्जा घटक:
  पीएफ = cos(θ) = (W1 - W2) / (W1 + W2) = (1000 W - (-1000 W)) / (1000 W + (-1000 W)) = 2000 W / 0 W
  चूंकि हर शून्य है, इसलिए वास्तविक दुनिया में पावर फैक्टर अपरिभाषित है, लेकिन यह दर्शाता है कि फेज कोण 90 डिग्री है, जिससे पावर फैक्टर शून्य हो जाता है।

निष्कर्ष:

विकल्प 1: लोड का पावर फैक्टर शून्य है और कुल पावर शून्य है।

यह विकल्प सही है क्योंकि गणना की गई कुल शक्ति शून्य है, और शक्ति गुणांक शून्य है, जो विशुद्ध रूप से प्रतिक्रियाशील भार से मेल खाता है जहां वोल्टेज और धारा 90 डिग्री चरण से बाहर हैं।

अतिरिक्त जानकारी

विश्लेषण को और अधिक समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 2: लोड का पावर फैक्टर एक है तथा कुल पावर शून्य है।

यह गलत है क्योंकि एक (एकता) का पावर फैक्टर यह दर्शाता है कि लोड पूरी तरह प्रतिरोधक है, और ऐसे मामले में, वाटमीटर रीडिंग बराबर और विपरीत नहीं होगी। इसके बजाय, दोनों वाटमीटर सकारात्मक रीडिंग दिखाएंगे, और उनका योग शून्य नहीं होगा।

विकल्प 3: लोड का पावर फैक्टर शून्य है और कुल पावर 2000 है।

यह गलत है, क्योंकि यद्यपि पावर फैक्टर शून्य है, लेकिन दिए गए वाटमीटर रीडिंग से गणना की गई कुल शक्ति शून्य है, 2000 W नहीं।

विकल्प 4: लोड का पावर फैक्टर एक है और कुल पावर 2000 है।

यह गलत है क्योंकि एक का पावर फैक्टर एक विशुद्ध प्रतिरोधक भार को दर्शाता है, जिसके परिणामस्वरूप दोनों वाटमीटर सकारात्मक रीडिंग दिखाएंगे। इसके अतिरिक्त, दी गई रीडिंग से गणना की गई कुल शक्ति शून्य है, 2000 W नहीं।

निष्कर्ष:

दो वाटमीटर विधि तीन-चरण प्रणाली की बिजली खपत और पावर फैक्टर के बारे में मूल्यवान जानकारी प्रदान करती है। वाटमीटर की रीडिंग का विश्लेषण करके, कोई व्यक्ति कुल शक्ति और लोड की प्रकृति का निर्धारण कर सकता है। इस मामले में, रीडिंग शून्य के पावर फैक्टर और शून्य की कुल शक्ति के साथ एक विशुद्ध रूप से प्रतिक्रियाशील लोड को इंगित करती है, जिससे विकल्प 1 सही विकल्प बन जाता है।

दो वाटमीटर की विधि में,

पहले वाटमीटर का पठन (W₁) = V_L I_L cos (30 – ϕ)

दूसरे वाटमीटर का पठन (W₂) = V_L I_L cos (30 + ϕ)

परिपथ में कुल शक्ति  (P) = W₁ + W₂ = √3 V­­_LI_L cos ϕ

परिपथ में कुल प्रतिघाती शक्ति

शक्ति गुणक = cos ϕ

बहुफेज शक्ति का मापन: 3 - ϕ

1) 3ϕ – 4 तार के लिए → तटस्थ उपस्थित है

2) ब्लोंडेल के प्रमेय के अनुसार यदि तटस्थ 'n' तार प्रणाली के लिए मौजूद नहीं है तो वाटमीटर की 'n-1' संख्या ‘n’ तार प्रणाली के लिए आवश्यक है।

• एक-वाटमीटर विधि का उपयोग केवल संतुलित भार की स्थिति में तीन फेज की शक्ति को मापने के लिए किया जाता है
• इसका उपयोग दोनों स्टार और डेल्टा सम्पर्कित भार के लिए किया जाता है
• संतुलित और असंतुलित भार दोनों के लिए दो वाटमीटर विधि और तीन वाटमीटर विधि का उपयोग किया जाता है
• दो वाटमीटर विधि तीन फेज तीन-तार प्रणाली के लिए सबसे उपयुक्त होती है और तीन वाटमीटर विधि तीन फेज चार तार प्रणाली के लिए उपयुक्त होती है

नोट: यदि तटस्थ उपलब्ध है तो हमें 2 - वाटमीटर विधि का उपयोग नहीं करना चाहिए।

संकल्पना:

वाटमीटर शक्ति को रीड करता है और इसे निम्न द्वारा दर्शाया गया है

P = V_PC I_CC cos ϕ

V_PC दबाव कुण्डल पर वोल्टेज है।

I_CC धारा कुण्डल के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है।

ϕ, V_PC और I_CC के बीच का फेज कोण है।

अनुप्रयोग:

दिए गए प्रश्न का परिपथ प्रतिनिधित्व नीचे दर्शाया गया है।

• विभव कुण्डल Z₂ पर जुड़ा हुआ है।
• यह केवल Z₂ पर वोल्टेज रीड करता है।
• इसलिए, वाटमीटर केवल Z₂ द्वारा उपभुक्त शक्ति को रीड करता है।

कॉन्सेप्ट:

दो वाटमीटर विधि में, पश्चगामी भार के लिए

पहले वाटमीटर का पठन (W1) = VL IL cos (30 – ϕ)

दूसरे वाटमीटर का पठन (W2) = VL IL cos (30 + ϕ)

परिपथ में कुल शक्ति (P) = W1 + W2

परिपथ में कुल प्रतिघाती शक्ति 

शक्ति गुणक = cos ϕ

गणना:

दिया गया है, W1 = 2W2

⇒ ϕ = 30°

शक्ति गुणक = cos 30 = 0.866

महत्वपूर्ण बिंदु:

ब्लोंडेल के प्रमेय के अनुसार n-चरण प्रणाली में कुल शक्ति को मापने के लिए वाटमीटर की आवश्यक संख्या या तो N (या) N -1 है।

जब प्रणाली में एक अलग तटस्थ तार उपलब्ध होती है तब आवश्यक वाटमीटर की संख्या N होती है।

जब प्रणाली में एक अलग तटस्थ तार उपलब्ध नहीं होती है तब आवश्यक वाटमीटर की संख्या N-1 होती है।

शक्ति को ब्लोंडेल प्रमेय के अनुसार मापा जाता है। 

एक लाइन वापसी पथ के लिए एक सामान्य रेखा के रूप में कार्य कर रही है। इसलिए आवश्यक वाटमीटर की न्यूनतम संख्या 2 है।

Additional Information

बहुफेज़ शक्ति का मापन: 3 - ϕ है

1) 3ϕ – 4 तार के लिए → तटस्थ मौजूद है

2) ब्लोंडेल के प्रमेय के अनुसार, यदि तटस्थ, n 'तार प्रणाली के लिए मौजूद नहीं है तो n 'तार प्रणाली के लिए आवश्यक वाटमीटर की संख्या ’n-1' हैं।

शक्ति गुणांक मीटर परिपथ में दो स्थिर कुण्डल शामिल होते हैं जैसे दाब कुण्डल और धारा कुण्डल। दाब कुण्डल परिपथ में जुड़ा होता है जबकि धारा कुण्डल इस तरह से जुड़ा होता है कि यह परिपथ की धारा या धारा के एक निश्चित अंश को प्रवाहित कर सकता है।

शक्ति गुणांक मीटर के परिपथ में दो चल कुण्डल शामिल होते हैं। यह एक-दूसरे से दृढ़ता से जुड़े होते हैं ताकि उनके अक्ष एक-दूसरे से 120 डिग्री पर हों। ये कुण्डल एक साथ संचालित हैं और संसूचक को चलाते हैं जो परिपथ के शक्ति गुणांक को दर्शाता है।

संकल्पना:

3-चरण ऊर्जा माप: एक संतुलित भार 3-चरण ऊर्जा माप के लिए एक वाटमीटर की आवश्यकता होती है

1 वाटमीटर विधि द्वारा संतुलित भार का 3-चरण ऊर्जा माप

P_3ϕ = 3 V_ph I_ph cosϕ 

V_ph = चरण वोल्टेज

I_ph = चरण धारा

गणना:

दिए गए परिपथ आरेख के अनुसार, एक संतुलित भार वाटमीटर रीडिंग होगी

I_ph = 10 A, V_ph = V_l / √ 3 = 200 / √3 = 115.47

शक्ति गुणक 

महत्वपूर्ण बिंदु:

शक्ति को ब्लोंडेल के प्रमेय के अनुसार मापा जाता है

संकल्पना:

दो वाटमीटर विधि में, शक्ति गुणांक निम्न द्वारा ज्ञात किया जा सकता है

दिया गया है कि शक्ति गुणांक = 0.866

यहाँ,

दी गई इनपुट शक्ति 5 kW, अर्थात, (W₁ + W₂) = 5

वाटमीटर:

वाटमीटर एक विद्युतीय उपकरण है जिसका प्रयोग किसी विद्युतीय परिपथ की विद्युत शक्ति के माप के लिए किया जाता है|

वाटमीटर की आंतरिक संरचना इस प्रकार होती है कि इसमें दो कुण्डल होते हैं; एक कुण्डल श्रेणी में होता है और दूसरा समानांतर में होता है|

परिपथ के साथ श्रेणी में संयोजित कुण्डल को धारा कुण्डल के रूप में जाना जाता है और परिपथ के साथ समानांतर में संयोजित कुण्डल को वोल्टेज कुण्डल के रूप में जाना जाता है

वाटमीटर औसत शक्ति को मापता है।

वाटमीटर का पठन निम्नवत होगा,

औसत शक्ति = Vpc Icc cos ϕ

जहाँ

Vpc दाब कुण्डल पर वोल्टेज है

Icc धारा कुण्डल के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है

ϕ, Vpc और Icc के बीच का फेज कोण है

इसलिए, वाटमीटर वोल्टेज, धारा और शक्ति का पठन प्रदान करने वाले वोल्टेज और धारा के बीच के कोण का पता लगाने में सक्षम उपकरण होता है।

गणना:

दिया गया है कि,

Vpc = V = 200 ∠0° V

Z = प्रतिबाधा = 4 +j3 = 5∠36.87° 

I = आपूर्ति से धारा = V/Z = 200∠0°/5∠36.87° = 40∠-36.87°A

Icc = 40 × (5/50) = 4. A

ϕ = 36.87°

अवधारणा से

औसत शक्ति = 200 ×  4 ×  cos 36.87° = 640 W 

संकल्पना:

वाटमीटर शक्ति को रीड करता है और इसे निम्न द्वारा दर्शाया गया है

P = VPC ICC cos ϕ

VPC दबाव कुण्डल पर वोल्टेज है।

ICC धारा कुण्डल के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है।

ϕ, VPC और ICC के बीच का फेज कोण है।

अनुप्रयोग:

दिए गए प्रश्न का परिपथ प्रतिनिधित्व नीचे दर्शाया गया है।

• विभव कुण्डल Z2 पर जुड़ा हुआ है।
• यह केवल Z2 पर वोल्टेज रीड करता है।
• इसलिए, वाटमीटर केवल Z2 द्वारा उपभुक्त शक्ति को रीड करता है।