Voltage Regulation MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Voltage Regulation - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सिद्धांत

प्रति फेज वोल्टेज ड्रॉप (V/फेज में) दिया गया है:

V = I x Z_T

जहाँ, V = वोल्टेज ड्रॉप

I = धारा

Z_T = कुल प्रतिबाधा

गणना

दिया गया है, cosϕ = 0.8 lag → ϕ = 36.86°

I = 50∠-36.86°

लंबाई = 400 m = 0.4 km

Z_T = (0.15 + j0.2) x 0.4

ZT = (0.06 + j0.08) Ω/km

V = (50∠-36.86°) x (0.06 + j0.08)

V = 50(0.8 - j0.6) x (0.06 + j0.08)

V = (40 - j30) x (0.06 + j0.08)

V = 4.8 + j1.4

संप्रत्यय

एकल-फेज लघु संचरण लाइन के ग्राही सिरा वोल्टेज को निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(V_R=V_S-I_R(R+jX)\)

जहाँ, V_R = ग्राही सिरा वोल्टेज

V_S = प्रेषी सिरा वोल्टेज

I_R = ग्राही सिरा धारा

R = प्रतिरोध

X = प्रेरकीय प्रतिघात

परिकलन

दिया गया है, VS = 1.1 kV = 1100 kV

IR = 50 ∠-36.86°

R = 4 Ω

X = 6 Ω

\(V_R=1100-(50\angle-36.86)(4+j6)\)

\(V_R=1100-(50\angle-36.86)(7.74\angle 56.30)\)

\(V_R=1100-(387.29\angle 19.44)\)

\(V_R=734.78\space +\space j128.89\)

VR = 760 V

छोटी संचरण लाइनों के लिए लाइन नियमन विशेष रूप से मापता है कि संचरण लाइन की लंबाई के साथ कितना वोल्टेज पात होता है, जिससे यह विद्युत संचरण प्रणाली के प्रदर्शन का आकलन करने में एक महत्वपूर्ण कारक बन जाता है।
​
व्याख्या:

• लाइन नियमन: लाइन नियमन भार धारा में बदलाव के बावजूद अभिग्राही सिरे पर स्थिर वोल्टेज स्तर बनाए रखने की संचरण लाइन की क्षमता को संदर्भित करता है। यह इंगित करता है कि भार में परिवर्तन के साथ वोल्टेज कितना बदलता है।
• वोल्टेज पात: छोटी संचरण लाइनों में, वोल्टेज पात मुख्य रूप से लाइन के प्रतिरोध और प्रतिघात के कारण होता है। जैसे-जैसे भार बढ़ता है, लाइन से गुजरने वाली धारा बढ़ती है, जिसके परिणामस्वरूप लाइन की लंबाई के साथ अधिक वोल्टेज पात होता है। लाइन नियमन इस पात को परिमाणित करता है।
• लाइन नियमन का महत्व: अच्छा लाइन नियमन यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि उपभोक्ताओं को स्थिर वोल्टेज स्तर प्राप्त हो, जो विद्युत उपकरणों के उचित कामकाज के लिए आवश्यक है।

वोल्टेज विनियमन और शक्ति गुणक की अवधारणा:

वोल्टेज विनियमन (VR) को भेजने वाले छोर वोल्टेज (VS) और प्राप्त करने वाले छोर वोल्टेज (VR) के बीच के अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे प्राप्त करने वाले छोर वोल्टेज के एक अंश के रूप में व्यक्त किया जाता है:

VR = (VS - VR) / VR

अग्रणी शक्ति गुणक भार के लिए, वोल्टेज विनियमन प्रेरणिक प्रतिक्रिया (XL) और ट्रांसमिशन लाइन के लाइन प्रतिरोध (R) से प्रभावित हो सकता है। इन मापदंडों के संदर्भ में वोल्टेज विनियमन के लिए अभिव्यक्ति है:

VR = (I R cosϕR) - (I XL sinϕR)

जहाँ,

• I = लाइन धारा
• R = लाइन प्रतिरोध
• XL = लाइन प्रतिघात
• VR = प्राप्त अंत वोल्टेज
• cosϕR = भार शक्ति गुणक (अग्रणी)

दी गई शर्त:

प्राप्त करने वाला वोल्टेज (V_R) भेजने वाले वोल्टेज (VS) से अधिक है), एक अग्रणी भार शक्ति गुणक को दर्शाता है। इस स्थिति का तात्पर्य है कि प्रतिघाती घटक धारिता है, जिससे वोल्टेज बढ़ता है।

अग्रणी शक्ति गुणक के लिए सही अभिव्यक्ति:

IR cosϕR < I XL cosϕR

निष्कर्ष:

इसलिए, अग्रणी भार शक्ति गुणक के लिए सही अभिव्यक्ति है:

IR cosϕR < I XL cosϕR

वितरण प्रणाली से संबंधित शब्दावली

प्रदायक, वितरक और सेवा लाइन सभी एक विद्युत वितरण प्रणाली के भाग हैं जो उप-स्टेशनों को उपभोक्ता टर्मिनलों से जोड़ते हैं:

• प्रदायक: एक चालक जो एक उप-स्टेशन को उस क्षेत्र से जोड़ता है जहां बिजली वितरित की जाती है। प्रदायक बड़ी मात्रा में धारा ले जाने और लंबी दूरी पर बिजली संचारित करने के लिए बनाये गए हैं।
• वितरक: एक चालक जो टैप-मापन लेकर उपभोक्ताओं को बिजली की आपूर्ति करता है। वितरक को बनाते समय, मुख्य विवेचन इसकी लंबाई के साथ वोल्टेज पात है।
• सेवा लाइन: एक छोटी केबल जो एक वितरक को उपभोक्ता के मीटर से जोड़ती है।

व्याख्या

भूमिगत करने का प्रकार प्रदायक में वोल्टेज पात को सीधे प्रभावित नहीं करता है। भूसम्पर्कन सुरक्षा और दोष धारा पथों को प्रभावित करता है लेकिन प्रदायक के प्रतिरोध, लंबाई या अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल को स्वयं नहीं बदलता है।

प्रदायक में वोल्टेज पात मुख्य रूप से निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करता है:

• प्रतिरोध: उच्च प्रतिरोध से अधिक वोल्टेज पात होता है।
• तार की लंबाई: तार जितना लंबा होगा, प्रतिरोध अधिक होने के कारण वोल्टेज पात उतना ही अधिक होगा।
• अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल: एक बड़ा अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल प्रतिरोध को कम करता है, इस प्रकार वोल्टेज पात को कम करता है।

संकल्पना:

संचरण लाइन का वोल्टेज विनियमन:

• जब संचरण लाइन धारा का वहन करती है, तो संचरण लाइन में प्रतिरोध और प्रेरकत्व के कारण लाइन में वोल्टेज कमी होती है।
• अंतिम में, लाइन का संग्राही छोर वोल्टेज (VR) सामान्यतौर पर प्रेषक छोर वोल्टेज (VS) की तुलना में कम होता है।
• बिना-भार और पूर्ण -भार की स्थितियों के बीच संचरण लाइन के संग्राही छोर पर वोल्टेज में अंतर को वोल्टेज विनियमन कहा जाता है।
• वोल्टेज विनियमन को संग्राही छोर वोल्टेज के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।

 \(V.R =\frac{V_S - V_R}{V_R} \times 100=\frac{{\left| {V_R^{NL}} \right| - \left| {{\rm{V}}_{\rm{R}}^{{\rm{FL}}}} \right|}}{{\left| {{\rm{V}}_{\rm{R}}^{{\rm{FL}}}} \right|}} \times 100\)

सूचना: बिना भार पर, \(|V_S|=|V_R|\)

सही उत्तर विकल्प 2 है):(केवल (a) और (b))

संकल्पना:

• संभरक एक चालक है जिसमें नियत धारा घनत्व होता है। संभरक का आकार धारा-वहन क्षमता के आधार पर अभिकल्पित किया जाता है। V ≤ 220 kV के लिए, चालक का चयन धारा-वहन क्षमता के आधार पर किया जाता है।
• संभरक के अभिकल्पन के लिए मुख्य मानदंड इसकी धारा वहन क्षमता है जो वोल्टेज-पात के बजाय तापीय सीमा के लिए जिम्मेदार होती है।
• व्यक्तिगत उपभोक्ताओं द्वारा टैपिंग की सेवा शर्तों के कारण एक वितरक की लंबाई के साथ परिवर्तनशील भारण होता है। उपभोक्ता के सिरे पर वोल्टेज परिवर्तन को ± 5% से कम रखा जाना चाहिए। इसलिए, वितरण संभरक के अभिकल्पन का मुख्य मानदंड वोल्टेज विनियमन या वोल्टेज-पात है।
• इसलिए c) वितरक को अभिकल्पित करते समय उपभोक्ता के टर्मिनल पर वोल्टेज परिवर्तन पर विचार नहीं किया जाता है।

संकल्पना:

संचरण लाइन के वोल्टेज विनियमन को बिना-भार और पूर्ण-भार वाली स्थितियों के बीच एक संचरण लाइन के संग्राही छोर वोल्टेज के लिए प्रेषक तथा संग्राही छोर वोल्टेज के बीच के अंतर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

इसे निम्न रूप में प्रतिशत में व्यक्त किया जा सकता है

\(V.R = \frac{{{V_{RN}} - {V_{RF}}}}{{{V_{RF}}}} \times 100\)

संचरण लाइन के लिए प्रेषक छोर वोल्टेज को निम्न रूप में ज्ञात किया गया है,

V_S =AV_r + BI_r

बिना-भार वाली स्थिति के तहत, Ir = 0

गणना:

अंतिम सिरे पर वोल्टेज,

Vs = AVR + BIR

शून्य भार पर IR = 0

दिया गया है,

V_RF = 220 kV

उपरोक्त संकल्पना से,

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {V_{RN}} = \frac{{{V_S}}}{A} = \frac{{240 \times {{10}^3}}}{{0.94}} = 255.3kV\\ \% \ V.R = \frac{{255.3 - 220}}{{220}} \times 100 = 16\% \end{array}\)

संकल्पना:

संचरण लाइन के वोल्टेज विनियमन को प्रेषक और ग्राही छोर के वोल्टेज तथा शुन्य-भार और पूर्ण भार की स्थितियों के बीच एक संचरण लाइन के ग्राही छोर के वोल्टेज के बीच के अंतर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

इसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जा सकता है

\(\% VR = \frac{{{V_s} - {V_R}}}{{{V_R}}} \times 100\)

जहां Vs  प्रेषक छोर वोल्टेज प्रति फेज़ है और VR ग्राही छोर प्रति फेज़ वोल्टेज प्रति फेज़ है।

प्रतिशत विनियमन, \(= \frac{{IRcos{\phi _r} \pm IXsin{\phi _r}}}{{{V_r}}} \times 100\;\)

अनुप्रयोग:

अधिकतम विनियमन केवल पश्चगामी शक्ति गुणक पर होता है

\(\frac{d}{{d\phi }}\left( {R\cos \phi + X\sin \phi } \right) = 0\)

\( \Rightarrow \tan \phi = \frac{X}{R}\)

अतिरिक्त जानकारी

शून्य विनियमन केवल अग्रगामी शक्ति गुणक पर होता है

\(\Rightarrow \frac{{IRcos{\phi _r} - IXsin{\phi _r}}}{{{V_r}}} \times 100 = 0\;\)

\(\Rightarrow IRcos{\phi _r} = IXsin{\phi _r}\)

सही उत्तर विकल्प 1): (0.707 अग्रगामी) है।

संकल्पना:

• एक लघु संचरण लाइन में, लाइन की लंबाई 80 किमी से कम होती है और लाइन वोल्टेज तुलनात्मक रूप से कम (69 kV से कम) होती है। इसलिए लाइन की धारिता का प्रभाव बहुत कम होता है और इस प्रकार धारिता को नगण्य मान लिया जाता है।
• वोल्टेज विनियमन = \(= \frac{{IRcos{\phi _r} \pm IXsin{\phi _r}}}{{{V_r}}} \times 100\;\)

शून्य वोल्टेज विनियमन के लिए,

IV(Rcos⁡ϕ−Xsin⁡ϕ) = 0 (अग्रगामी शक्ति गुणक)

⇒ tan ϕ = \( R\over X\) If R = X,

तब tan ϕ = 1 ⇒ ϕ = 45°

शक्ति गुणक, cos ϕ = cos 45°= 0.707 अग्रगामी शक्ति गुणक

सही उत्तर विकल्प 2 है।):(25.2 V)

संकल्पना:

प्रतिशत नियमन को निम्न के द्वारा दिया गया है:

\(\%~R = \frac{{({V_{NL}} - {V_{FL}})}}{{{V_{FL}}}}\times\;100\;\%\)

V_NL = शून्य भार वोल्टता

V_FL = पूर्ण भार वोल्टता

गणना:

\(\frac{5}{{100}} = \frac{{({V_{NL}} - 24)}}{{24}}\)

\(\frac{5}{{100}}.\left( {24} \right) = ({V_{NL}} - 24)\)

शून्य और अधिकतम वोल्टेज विनियमन के लिए शर्त:

• वोल्टेज विनियमन पूर्ण भार वोल्टेज के प्रतिशत के रूप में बिना भार से पूर्ण भार तक एक घटक के प्रेषण और अभिग्राही सिरों के बीच वोल्टेज परिमाण में परिवर्तन का एक मापन है।
• वोल्टेज विनियमन की गणना के दौरान, हम केवल राशिओं के परिमाण के साथ समझौता करते हैं, फेजर के साथ नहीं।

वोल्टेज विनियमन इस सन्निकटन द्वारा दिया जाता है;

V.R. = \(\rm \left(\frac{I_R}{V_R}\right)[R\cos ϕ_R\pm X \sin ϕ_R]\)

V.R. = \(\rm \left(\frac{I_R}{V_R}\right)\times\sqrt{R^2+X^2}\left[\frac{R}{\sqrt{R^2+X^2}}\cosϕ_R\pm \frac{X}{\sqrt{R^2+X^2}}\sin ϕ_R\right]\)

\(\rm \cos θ=\frac{R}{\sqrt{R^2+X^2}}\) और \(\rm \sin θ=\frac{X}{\sqrt{R^2+X^2}}\)

\(\rm \tanθ=\frac{X}{R}\)

\(\rm Z_{eq}(pu)=\frac{\sqrt{R^2+X^2}}{\left(\frac{V_R}{I_R}\right)}\)

V.R. = Z_eq(pu) cos (θ - ϕ_R) → पश्चगामी भार के लिए

V.R. = Zeq(pu) cos (θ + ϕR) → अग्रगामी भार के लिए

शून्य वोल्टेज विनियमन के लिए शर्त

• शून्य वोल्टेज विनियमन का अर्थ है, कि प्रेषण सिरा वोल्टेज और अभिग्राही सिरा वोल्टेज का बराबर हो जाना।
• इस स्थिति को आदर्श वोल्टेज विनियमन के रूप में भी जाना जाता है। आदर्श वोल्टेज विनियमन शक्ति प्रणाली में वांछनीय है लेकिन व्यावहारिक रूप से संभव नहीं है।
• शून्य वोल्टेज विनियमन केवल तभी प्राप्त किया जा सकता है जब भार की प्रकृति अग्रगामी हो।

⇒ V.R. = 0 ⇒ अग्रगामी भार पर

V.R. = Z_eq(pu) cos (θ + ϕ_R)

Zeq(pu) cos (θ + ϕR) = 0

cos (θ + ϕR) = 0

(θ + ϕR) = 90°

ϕ_R = 90° - θ

cos ϕ_R = cos (90° - θ) = sin θ

\(\rm \sin θ =\frac{X}{\sqrt{R^2+X^2}}\)

शून्य वोल्टेज विनियमन प्राप्त करने के लिए अभिग्राही सिरा शक्ति गुणक का मान नीचे दिया गया है:

⇒ \(\rm \cosϕ_R =\frac{X}{\sqrt{R^2+X^2}}\) (अग्रगामी भार)

अधिकतम वोल्टेज विनियमन के लिए शर्त

• अधिकतम वोल्टेज विनियमन का अर्थ है कि प्रेषण सिरा वोल्टेज और अभिग्राही सिरा वोल्टेज के बीच का अंतर बहुत अधिक हो जाता है और ऐसी स्थिति तभी हो सकती है जब भार की प्रकृति पश्चगामी हो।
• पश्चगामी भार के लिए वोल्टेज विनियमन की समीकरण नीचे दी गई है:

V.R. = Z_eq(pu) cos (θ - ϕ_R)

कोज्या फलन का अधिकतम मान तब होता है जब इसका कोणांक 0° के बराबर हो जाता है;

cos (θ - ϕ_R) = 1

θ - ϕR​ = 1

ϕR​ = θ

\(\rm \cos\phi_R=\cos \theta=\frac{R}{\sqrt{R^2+X^2}}\)

% वोल्टेज विनियमन बनाम शक्ति गुणक 

अब हम वोल्टेज विनियमन और शक्ति गुणक के संबंध में विभिन्न बातों का निष्कर्ष निकाल सकते हैं जो एक-एक करके नीचे दी गई हैं:

1. शून्य वोल्टेज विनियमन केवल अग्रगामी शक्ति गुणक भार के लिए संभव है।

2. अधिकतम वोल्टेज नियमन तभी संभव है जब भार पश्चगामी या अग्रगामी प्रकृति का हो।

3. अग्रगामी भार के लिए, वोल्टेज विनियमन शून्य, धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है।

4. पश्चगामी भार के लिए, वोल्टेज विनियमन हमेशा धनात्मक होता है।

सही उत्तर विकल्प 1 है।

वोल्टता नियमन

"वोल्टता नियमन को शून्य लोड और पूर्ण लोड की स्थितियों के बीच एक संचरण लाइन में सिरे की वोल्टता को प्राप्त करने के लिए सिरे की वोल्टता के प्रेषण और उसके प्राप्ति सिरे के बीच के अंतर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है"।

\(VR={V_{R(no \space load)}-V_{R(full\space load)}\over V_R}\)

शून्य भार की  में प्राप्ति सिरे की वोल्टता को निम्न के द्वारा दिया जाता है:

\(V_S=AV_R+BI_R\)

शून्य भार पर, I_R = 0

\(V_S=AV_R+BI(0)\)

\(V_{R(no\space load)}={V_S\over A}\)

and \(V_{R(full\space load)}=V_R\)

संचरण लाइन में वोल्टता नियमन के लिए अभिव्यक्ति निम्नवत होगी:

\(VR={{V_{S}\over A}-V_{R}\over V_R}\)

• वोल्टेज विनियमन किसी घटक के प्रेषक और संग्राही छोर के बीच वोल्टेज परिमाण में परिवर्तन का माप होता है। 
• यह सामान्यतौर पर बिना भार और पूर्ण भार वोल्टेज वितरण रेखाएं, संचरण रेखाएं, और ट्रांसफार्मर के बीच प्रतिशत वोल्टेज में अंतर को वर्णित करने के लिए पावर इंजीनियरिंग में प्रयोग किया जाता है। 
• वोल्टेज कमी तब होती है जब कॉल के वाहक के छोर पर वोल्टेज प्रारंभ की तुलना में कम होता है। 
• तार की कोई लम्बाई या आकार में समान प्रतिरोध होगा और इस dc प्रतिरोध के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा वोल्टेज के कम होने का कारण होगी। 
• चूँकि केबल की लम्बाई बढ़ती है, इसलिए इसका प्रतिरोध और प्रतिघात भी अनुपात में बढ़ता है। 
• इसलिए, वोल्टेज कमी विशेष रूप से लंबे केबल वाहकों के साथ एक समस्या है, उदाहरण के लिए बड़े ईमारत या फॉर्म जैसी बड़ी संपत्ति। 
• धारा का वहन करने वाले विद्युत केबल में सदैव धारा के प्रवाह के लिए अंतर्निहित प्रतिरोध, या प्रतिबाधा मौजूद होती है। 
• वोल्टेज कमी को किसी परिपथ के सभी या एक भाग के माध्यम से होने वाली वोल्टेज नुकसान की मात्रा के रूप में मापा जाता है जिसके कारण केबल को वोल्ट में 'प्रतिबाधा' कहा जाता है। 
• केबल अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल में अधिकतम वोल्टेज कमी प्रकाश के झिलमिलाने या XYZ तीक्ष्ण, हीटर के कम गर्म होने, और मोटर का सामान्य से अधिक उष्णता के साथ चलने और निकलने  का कारण बन सकती है। 
• यह स्थिति धारा को दबाते हुए कम वोल्टेज के साथ भार के अधिक कम करने का कारण होती है। 
• किसी परिपथ में वोल्टेज विनियमन (या वोल्टेज कमी में कमी करने के लिए) में सुधार करने के लिए किसी व्यक्ति को चालकों के अनुप्रस्थ-काट आकार को बढ़ाने की आवश्यकता होती है। यह केबल लम्बाई के कुल प्रतिरोध को कम करने के लिए किया जाता है। 

सूचना:

बड़ा तांबा या एल्युमीनियम केबल का आकार लागत को बढ़ाता है, इसलिए वोल्टेज कमी की गणना करना और सर्वोत्कृष्ट वोल्टेज तार के आकार को ज्ञात करना महत्वपूर्ण है जिससे प्रभावी लागत को बनाये रखने के दौरान सुरक्षित स्तर तक वोल्टेज को कम किया जायेगा। 

वोल्टेज विनियमन और शक्ति गुणक की अवधारणा:

वोल्टेज विनियमन (VR) को भेजने वाले छोर वोल्टेज (VS) और प्राप्त करने वाले छोर वोल्टेज (VR) के बीच के अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे प्राप्त करने वाले छोर वोल्टेज के एक अंश के रूप में व्यक्त किया जाता है:

VR = (VS - VR) / VR

अग्रणी शक्ति गुणक भार के लिए, वोल्टेज विनियमन प्रेरणिक प्रतिक्रिया (XL) और ट्रांसमिशन लाइन के लाइन प्रतिरोध (R) से प्रभावित हो सकता है। इन मापदंडों के संदर्भ में वोल्टेज विनियमन के लिए अभिव्यक्ति है:

VR = (I R cosϕR) - (I XL sinϕR)

जहाँ,

• I = लाइन धारा
• R = लाइन प्रतिरोध
• XL = लाइन प्रतिघात
• VR = प्राप्त अंत वोल्टेज
• cosϕR = भार शक्ति गुणक (अग्रणी)

दी गई शर्त:

प्राप्त करने वाला वोल्टेज (V_R) भेजने वाले वोल्टेज (VS) से अधिक है), एक अग्रणी भार शक्ति गुणक को दर्शाता है। इस स्थिति का तात्पर्य है कि प्रतिघाती घटक धारिता है, जिससे वोल्टेज बढ़ता है।

अग्रणी शक्ति गुणक के लिए सही अभिव्यक्ति:

IR cosϕR < I XL cosϕR

निष्कर्ष:

इसलिए, अग्रणी भार शक्ति गुणक के लिए सही अभिव्यक्ति है:

IR cosϕR < I XL cosϕR