वोल्टेज ड्रॉप गणना सूत्रों की व्याख्या
आधार: ओम का नियम
सभी वोल्टेज ड्रॉप गणनाएँ ओम के नियम पर आधारित हैं, जो विद्युत अभियांत्रिकी का सबसे मूलभूत संबंध है। जॉर्ज ओम द्वारा 1827 में खोजा गया यह नियम सर्किट में वोल्टेज, धारा और प्रतिरोध के बीच सीधा संबंध स्थापित करता है। वोल्टेज ड्रॉप के लिए विशेषज्ञ सूत्रों को समझने से पहले इस आधार को जानना अनिवार्य है।
ओम का नियम
वोल्टेज ड्रॉप के संदर्भ में, हम इस नियम को स्वयं चालक पर लागू करते हैं। चालक एक प्रतिरोधक (resistance) की तरह कार्य करता है (यद्यपि बहुत छोटा), और इसमें से गुज़रने वाली धारा इसकी लंबाई पर वोल्टेज ड्रॉप उत्पन्न करती है।
सिंगल-फ़ेज़ और DC वोल्टेज ड्रॉप सूत्र
सिंगल-फ़ेज़ AC और DC सर्किटों में, वोल्टेज ड्रॉप सूत्र यह ध्यान रखता है कि धारा आउटगोइंग और रिटर्न दोनों चालकों से प्रवाहित होती है। इसीलिए हम 2 से गुणा करते हैं — कुल सर्किट लंबाई में दोनों चालक शामिल होते हैं।
सिंगल-फ़ेज़ / DC सूत्र
भारत में मीट्रिक प्रणाली का उपयोग होता है, इसलिए लंबाई मीटर में और प्रतिरोध ओम प्रति किलोमीटर (Ω/km) में मापा जाता है। उदाहरण के लिए, 2.5 sq mm तांबे के तार का प्रतिरोध लगभग 7.41 Ω/km होता है।
थ्री-फ़ेज़ वोल्टेज ड्रॉप सूत्र
भारत में अधिकांश वाणिज्यिक और औद्योगिक इंस्टॉलेशन 415V थ्री-फ़ेज़ प्रणाली पर चलते हैं। थ्री-फ़ेज़ सर्किट में, गुणक 2 के स्थान पर √3 (1.732) का उपयोग होता है, क्योंकि तीनों फ़ेज़ के बीच 120° का कोणीय अंतर होता है:
थ्री-फ़ेज़ सूत्र
संतुलित लोड स्थिति में √3 (1.732) गुणक का उपयोग किया जाता है।
थ्री-फ़ेज़ प्रणाली का एक बड़ा लाभ यह है कि समान शक्ति वितरण के लिए प्रति चालक कम धारा प्रवाहित होती है, जिससे वोल्टेज ड्रॉप भी कम होता है। इसीलिए बड़े लोड के लिए थ्री-फ़ेज़ आपूर्ति को प्राथमिकता दी जाती है।
AC सर्किट में प्रतिबाधा (Impedance)
AC सर्किटों में, विशेषकर बड़े आकार के चालकों (35 sq mm और उससे ऊपर) में, केवल प्रतिरोध (R) ही नहीं बल्कि प्रतिबाधा (Z) पर विचार करना आवश्यक है। प्रतिबाधा में प्रतिरोधात्मक (R) और प्रतिघातात्मक (X) दोनों घटक शामिल होते हैं:
प्रतिबाधा-आधारित सूत्र
Vd = I × (R cosθ + X sinθ) × L / 1000
- R = प्रतिरोध (Ω/km)
- X = प्रतिघात / रिएक्टेंस (Ω/km)
- θ = शक्ति गुणांक कोण (power factor angle)
भारतीय विद्युत प्रणालियों में, विशेषकर औद्योगिक लोड के साथ, शक्ति गुणांक (power factor) को 0.8 से 0.9 के बीच रखना अनिवार्य है। CEA नियम शक्ति गुणांक को 0.85 से कम होने पर दंड का प्रावधान करते हैं, जो वोल्टेज ड्रॉप गणनाओं में शक्ति गुणांक के महत्व को रेखांकित करता है।
प्रतिशत वोल्टेज ड्रॉप गणना
वोल्टेज ड्रॉप को अक्सर स्रोत वोल्टेज के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह सबसे उपयोगी माप है क्योंकि मानक सीमाएँ प्रतिशत में दी जाती हैं:
Vd% = (Vd / Vs) × 100
- Vd% = प्रतिशत वोल्टेज ड्रॉप
- Vd = वोल्टेज ड्रॉप (वोल्ट)
- Vs = स्रोत वोल्टेज (230V या 415V)
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