પાવર ફેક્ટર – પાવર ફેક્ટરમાં સુધારો (Power Factor – Improvement of Power Factor) ⚡🔌

ઇલેક્ટ્રિશિયન – A.C. સર્કિટ (Electrician – A.C. Circuit) Exercise 1.5.50 & 51 માટે સંબંધિત થિયરી

🎯 હેતુઓ (Objectives):

આ લેસનના અંતે તમે નીચેની બાબતો શીખી શકશો:

  • પાવર ફેક્ટર (Power factor) ની વ્યાખ્યા આપવી અને લો પાવર ફેક્ટર (Low power factor) ના કારણો સમજાવવા.
  • સર્કિટમાં લો પાવર ફેક્ટરના ગેરફાયદા અને હાઈ પાવર ફેક્ટરના ફાયદાઓની યાદી બનાવવી.
  • AC સર્કિટમાં પાવર ફેક્ટર સુધારવાની રીતો સમજાવવી.
  • ઉદ્યોગોમાં પાવર ફેક્ટર સુધારણા (Power factor improvement) ના મહત્વને સમજાવવું.
  • Leading, Lagging અને Zero PF વચ્ચેનો તફાવત સમજવો.
  • ઇલેક્ટ્રિકલ ઇક્વિપમેન્ટ માટે ISI 7752 (Part I) 1975 મુજબ સૂચવેલા પાવર ફેક્ટર વિશે જણાવવું.

💡 પાવર ફેક્ટર (Power Factor – P.F.)

પાવર ફેક્ટરને True Power (સાચી પાવર) અને Apparent Power (આભાસી પાવર) ના ગુણોત્તર (Ratio) તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે અને તેને Cos θ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

i.e. Power Factor = $\frac{True Power (W_T)}{Apparent Power (W_a)}$ = Cos θ

અથવા Cos θ = $\frac{W_T}{V \times I}$

જ્યાં, $W_T$ એ Real Power (સાચી પાવર) છે જે વોટ્સ (Watts) અથવા કિલો-વોટ્સ (kW) માં માપવામાં આવે છે. તેવી જ રીતે, V અને I નો ગુણાકાર Apparent Power તરીકે ઓળખાય છે, જેને વોલ્ટ-એમ્પીયર (Volt Amperes) અથવા કિલો-વોલ્ટ-એમ્પીયર (kVA) માં લખવામાં આવે છે.

⚠️ મુખ્ય કારણ: સર્કિટમાં લો પાવર ફેક્ટરનું મુખ્ય કારણ સર્કિટમાં વહેતી Reactive Power છે. આ રિએક્ટિવ પાવર મોટે ભાગે કેપેસિટીવ લોડ (Capacitive load) કરતા ઇન્ડક્ટિવ લોડ (Inductive load) ને કારણે હોય છે.

🔄 પાવર ફેક્ટર અને સર્કિટના પ્રકારોમાં ફેરફાર (Variation in power factor and the type of circuits)

વિવિધ સર્કિટમાં પાવર ફેક્ટરની સ્થિતિ નીચે મુજબ હોય છે:

1. યુનિટી પાવર ફેક્ટર (Unity power factor) 1️⃣

જે સર્કિટમાં યુનિટી પાવર ફેક્ટર હોય તેમાં Real Power અને Apparent Power સમાન હોય છે. આથી, કરંટ (Current) અને વોલ્ટેજ (Voltage) એક જ ફેઝમાં (In Phase) રહે છે, અને ઉપયોગી કાર્ય થઈ શકે છે. (જુઓ Fig 1a)

2. લીડિંગ પાવર ફેક્ટર (Leading power factor) 📈

જો કરંટ વોલ્ટેજ કરતા q ડિગ્રી આગળ (Leads) હોય, તો તે સર્કિટમાં લીડિંગ પાવર ફેક્ટર હોય છે. અહીં True Power એ Apparent Power કરતા ઓછી હોય છે. મોટે ભાગે Capacitive circuits અને ઓવર એક્સાઈટેશન પર ચાલતી Synchronous motors લીડિંગ પાવર ફેક્ટર માટે જવાબદાર હોય છે. (જુઓ Fig 1b)

3. લેગિંગ પાવર ફેક્ટર (Lagging power factor) 📉

આવી સર્કિટમાં True Power એ Apparent Power કરતા ઓછી હોય છે અને કરંટ વોલ્ટેજ કરતા અમુક ડિગ્રી પાછળ (Lags) રહે છે. મોટે ભાગે Induction motors અને Induction furnaces જેવા ઇન્ડક્ટિવ લોડ લેગિંગ પાવર ફેક્ટર માટે જવાબદાર હોય છે. (જુઓ Fig 1c)

4. ઝીરો પાવર ફેક્ટર (Zero power factor) 0️⃣

જ્યારે કરંટ અને વોલ્ટેજ વચ્ચે 90° નો ફેઝ ડિફરન્સ હોય, ત્યારે સર્કિટમાં પાવર ફેક્ટર ઝીરો હોય છે અને કોઈ ઉપયોગી કાર્ય (Useful work) થતું નથી. Pure inductive અથવા Pure capacitive સર્કિટમાં ઝીરો પાવર ફેક્ટર જોવા મળે છે. (જુઓ Fig 1d)

📌 યાદ રાખો: પાવર ફેક્ટર 1 અથવા 1 થી ઓછું હોઈ શકે છે, પરંતુ તે ક્યારેય 1 થી વધુ હોઈ શકતું નથી.

❓ લો પાવર ફેક્ટરના કારણો (Causes of low power factor)

તેના મુખ્ય કારણો નીચે મુજબ છે:

  1. 🏭 Industrial & Domestic fields: ઇન્ડસ્ટ્રિયલ અને ઘરગથ્થુ ક્ષેત્રોમાં ઇન્ડક્શન મોટર્સનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. આ મોટર્સ હંમેશા Lagging Current લે છે, જેના પરિણામે પાવર ફેક્ટર લો આવે છે.
  2. 🔥 Induction Furnaces: ઔદ્યોગિક ઇન્ડક્શન ફર્નેસમાં પાવર ફેક્ટર ઓછું હોય છે.
  3. ⚡ Transformers: સબસ્ટેશનો પરના ટ્રાન્સફોર્મર્સ ઇન્ડક્ટિવ લોડ અને મેગ્નેટાઇઝિંગ કરંટ (Magnetising currents) ને કારણે લેગિંગ પાવર ફેક્ટર ધરાવે છે.
  4. 🏠 Household Loads: ઘરમાં વપરાતા ઇન્ડક્ટિવ લોડ જેવા કે ફ્લોરોસન્ટ ટ્યુબ (Fluorescent tubes), મિક્સર, પંખા (Fans) વગેરે.

❌ લો પાવર ફેક્ટરના ગેરફાયદા (Disadvantages of low power factor)

લો પાવર ફેક્ટરના ગેરફાયદા નીચે મુજબ છે:

  • a. આપેલી સાચી પાવર (True power) માટે, લો પાવર ફેક્ટરને કારણે કરંટ વધે છે, જેના લીધે કેબલ્સ, જનરેટર્સ, ટ્રાન્સમિશન અને ડિસ્ટ્રિબ્યુશન લાઈનો તેમજ ટ્રાન્સફોર્મર્સ પર ઓવરલોડિંગ (Overloading) થાય છે.
  • b. સપ્લાય સિસ્ટમમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપ અને પાવર લોસને કારણે વપરાશકર્તાના છેડે (Consumer end) વોલ્ટેજ ઘટે છે (Decreased line voltage).

  • c) પેનલ પાવર રેટ્સ (Penal power rates): જો પાવર ફેક્ટર ઓછું હોય, તો વીજળી કંપની દ્વારા દંડ (Penalty) વસૂલવામાં આવે છે, જેનાથી વીજળીનું બિલ વધી જાય છે.

    🌟 ઉચ્ચ પાવર ફેક્ટર (High Power Factor) ના ફાયદા:

    જ્યારે આપેલ લોડ માટે પાવર ફેક્ટર (PF) વધે છે, ત્યારે કરંટ (Current) ઘટે છે. તેનાથી નીચે મુજબના ફાયદા થાય છે:

    • a) હાલના જનરેટર્સ (Generators) પર વધારાનો લોડ (Extra load) જોડી શકાય છે અને તે જ લાઇન દ્વારા વધુ પાવર ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય છે. 🔌
    • b) લાઇનમાં લોસ (Losses) અને વોલ્ટેજ ડ્રોપ (Voltage drop) ઓછો થાય છે; જેના કારણે ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતા (Transmission efficiency) વધે છે અને લોડ પોઈન્ટ પર વોલ્ટેજ યોગ્ય રહે છે. 📉
    • c) નોર્મલ વોલ્ટેજ મળવાને કારણે પ્લાન્ટ અને મશીનરીની કામગીરી (Efficiency of operation) માં સુધારો થાય છે. ⚙️
    • d) આપેલ સમય દરમિયાન વીજળીના બિલમાં (Electricity bills) મોટો ઘટાડો થાય છે. 💰

    🛠️ પાવર ફેક્ટર સુધારવાની રીતો (Methods of Improving the Power Factor):

    સર્કિટના પાવર ફેક્ટરને સુધારવા માટે મુખ્ય બે પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છે:

    1. સિંક્રોનસ મોટર (Synchronous Motor): જે લાઇન પર PF સુધારવાનો હોય ત્યાં હળવા લોડ વાળી સિંક્રોનસ મોટરને ‘ઓવર-એક્સાઇટેશન’ (Over-excitation) સાથે ચલાવવી. 🔄
    2. કેપેસીટર્સ (Capacitors): લોડની સાથે સમાંતર (Parallel) માં કેપેસીટર્સ જોડવા. 🔋
      • નોંધ: ભારતીય ફેક્ટરીઓમાં સામાન્ય રીતે કેપેસીટર મેથડ નો જ વધુ ઉપયોગ થાય છે.

    1️⃣ સિંક્રોનસ કન્ડેન્સર પદ્ધતિ (Synchronous Condenser Method) 🌀

    કેટલાક ઉદ્યોગો અને રિસીવિંગ એન્ડ સબસ્ટેશન્સમાં મિકેનિકલ લોડ ચલાવવા અને પાવર ફેક્ટર સુધારવા માટે સિંક્રોનસ મોટરનો ઉપયોગ થાય છે.

    • જ્યારે સિંક્રોનસ મોટર ઓવર-એક્સાઇટેડ (Over-excited) હોય, ત્યારે તે લીડિંગ કરંટ (Leading current) ખેંચે છે.
    • આ લીડિંગ કરંટ અન્ય લોડ દ્વારા લેવામાં આવતા લેગિંગ કરંટ (Lagging current) ને વળતર (Compensate) આપે છે અને પાવર ફેક્ટરમાં સુધારો કરે છે.

    2️⃣ કન્ડેન્સર પદ્ધતિ (Condenser/Capacitor Method) ⚡

    જ્યારે PF સુધારવા માટે કેપેસીટર્સનો ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે તેમને સપ્લાય સાથે સમાંતર (Parallel) જોડવામાં આવે છે.

    • થ્રી-ફેઝ સર્કિટ (Three-phase circuits): કેપેસીટર્સને લોડ લાઇન્સમાં ડેલ્ટા (Delta) કનેક્શનમાં જોડવામાં આવે છે. 📐
    • હાલમાં બજારમાં ઓટોમેટિક ડિવાઈસ (Automatic devices) ઉપલબ્ધ છે, જે આપમેળે લો પાવર ફેક્ટર શોધી કાઢે છે અને જરૂરિયાત મુજબ કેપેસીટર્સને લાઇન પર સ્વિચ ઓન (Switch on) કરે છે.
    • સુરક્ષા (Safety): આ કેપેસીટર્સમાં સંગ્રહિત ઉર્જાને ડિસ્ચાર્જ કરવા માટે ડિસ્ચાર્જ રેઝિસ્ટન્સ (Discharge resistances) આપવામાં આવે છે. તેમ છતાં, શોક (Shock) થી બચવા માટે કેપેસીટરના ટર્મિનલને ક્યારેય અડકવું જોઈએ નહીં. ⚠️

    📊 ટેબલ 1: સિંગલ ફેઝ ઈલેક્ટ્રીકલ ઉપકરણો માટે પાવર ફેક્ટર

    (સંદર્ભ: IS 7752 (Part I) – 1975)

    | ક્રમ | ઉપકરણ (Appliance/Equipment) | પાવર આઉટપુટ (Min-Max W) | સરેરાશ પાવર ફેક્ટર (Average PF) | | :— | :— | :— | :— | | 1 | નિયોન સાઇન (Neon sign) | 500 – 5000 | 0.5 થી 0.55 | | 2 | વિન્ડો એસી (Window AC) | 750 – 2000* | 0.75 થી 0.85 (અન્ય રેન્જ: 0.62-0.82) | | 3 | મિક્સર (Mixer) | 150 – 450 | 0.8 | | 4 | કોફી ગ્રાઇન્ડર (Coffee grinder) | 200 – 400 | 0.75 | | 5 | રેફ્રિજરેટર (Refrigerator) | 200 – 800 | 0.65 | | 6 | ફ્રીઝર (Freezer) | 600 – 1000 | 0.7 |

    📝 એસાઈનમેન્ટ (Assignment) ✍️

    એક ફેક્ટરીમાં 100 kW નો લોડ 0.6 PF lagging પર કામ કરી રહ્યો છે. પાવર ફેક્ટર સુધારવા માટે 30 kW ની સિંક્રોનસ મોટર જોડવામાં આવી છે જે 0.8 PF leading પર ચાલે છે. નીચેનાની ગણતરી કરો:

    • i) ફેક્ટરી લોડ માટે True power (Watt) અને Apparent power (VAR).
    • ii) સિંક્રોનસ મોટર માટે True power (Watt), Apparent power (VA) અને Leading Reactive Power (VAR).
    • iii) ફીડર લાઇન દ્વારા સપ્લાય કરવામાં આવતો કુલ True power, Reactive power, Apparent power અને નવો PF.

    🌐 SEO શબ્દો (Keywords for WordPress):

    Power Factor Improvement Gujarati, Synchronous Condenser Method in Gujarati, Capacitor Bank for PF Improvement, ITI Electrician Theory Gujarati, Benefits of High Power Factor, Electrical Appliances Power Factor Table, Power Factor Calculation Assignment.

    ઇન્સ્ટ્રક્ટર નોંધ: વિદ્યાર્થીઓને સમજાવો કે કેપેસીટર હંમેશા પેરેલલ (Parallel) માં જ કેમ જોડાય છે અને ઇન્ડસ્ટ્રીમાં પાવર ફેક્ટર જાળવવું કેમ આર્થિક રીતે ફાયદાકારક છે. 👨‍🏫 સંભવિત જોખમો (Electric Shock) વિશે પણ ખાસ ચેતવણી આપવી.

SEO Keywords for WordPress 🗝️

તમારા બ્લોગ પોસ્ટ માટે નીચેના કીવર્ડ્સ વાપરો: Power Factor in Gujarati, What is Power Factor, Improvement of Power Factor, ITI Electrician Theory Gujarati, Unity Power Factor, Lagging vs Leading PF, Causes of Low Power Factor, Electrical AC Circuit Lesson, Electrical Engineering Gujarati, Power Factor Formula.

માહિતી: આ લેસન ITI ના વિદ્યાર્થીઓ અને ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગમાં રસ ધરાવતા લોકો માટે ખૂબ જ ઉપયોગી છે. 📚⚡

PreviousNext