पॉवर इंजीनियरिंग



 पावर इंजीनियरिंग , जिसे  पावर सिस्टम इंजीनियरिंग  भी कहा जाता है, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का एक उपक्षेत्र है जो  इलेक्ट्रिक पावर  के उत्पादन, ट्रांसमिशन, वितरण और उपयोग और ऐसे सिस्टम से जुड़े इलेक्ट्रिकल उपकरण से संबंधित है। यद्यपि अधिकांश क्षेत्र    तीन-चरण एसी शक्ति  की समस्याओं से संबंधित है - आधुनिक दुनिया भर में बड़े पैमाने पर बिजली संचरण और वितरण के लिए मानक - क्षेत्र का एक महत्वपूर्ण अंश संबंधित है    एसी और डीसी पावर  के बीच रूपांतरण और विशेष बिजली प्रणालियों का विकास जैसे कि विमान में या इलेक्ट्रिक रेलवे नेटवर्क के लिए उपयोग किया जाता है। पावर इंजीनियरिंग अपने सैद्धांतिक आधार का अधिकांश हिस्सा   इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग  से प्राप्त करता है।

अग्रणी वर्ष
बिजली 17वीं सदी के अंत में वैज्ञानिक रुचि का विषय बन गया। अगली दो शताब्दियों में   तापदीप्त प्रकाश बल्ब  और   वोल्टाइक ढेर  सहित कई महत्वपूर्ण खोजें की गईं।  संभवतः पावर इंजीनियरिंग के संबंध में सबसे बड़ी खोज   माइकल फैराडे  से हुई, जिन्होंने 1831 में पता लगाया कि चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन तार के एक लूप में   इलेक्ट्रोमोटिव बल  को प्रेरित करता है - एक सिद्धांत जिसे   विद्युत चुम्बकीय प्रेरण  के रूप में जाना जाता है जो यह समझाने में मदद करता है कि कैसे जनरेटर और ट्रांसफार्मर काम करते हैं

1881 में दो बिजली मिस्त्रियों ने इंग्लैंड में  गोडालमिंग  में दुनिया का पहला बिजलीघर बनाया। स्टेशन ने एक प्रत्यावर्ती धारा का उत्पादन करने के लिए दो जलचक्रों को नियोजित किया था जिसका उपयोग सात सीमेंस   चाप दीपक  एस को 250 वोल्ट और चौंतीस   तापदीप्त दीपक  एस 40 वोल्ट पर आपूर्ति करने के लिए किया गया था। हालांकि आपूर्ति रुक-रुक कर होती थी और 1882   में थॉमस एडिसन  और उनकी कंपनी, द एडिसन इलेक्ट्रिक लाइट कंपनी ने न्यूयॉर्क शहर में पर्ल स्ट्रीट पर पहला भाप से चलने वाला इलेक्ट्रिक पावर स्टेशन विकसित किया।   पर्ल स्ट्रीट स्टेशन  में कई जनरेटर शामिल थे और शुरुआत में 59 ग्राहकों के लिए लगभग 3,000 लैंप संचालित थे  पावर स्टेशन ने   डायरेक्ट करंट  का इस्तेमाल किया और सिंगल वोल्टेज पर काम किया। चूंकि ट्रांसमिशन के दौरान बिजली की हानि को कम करने के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज में प्रत्यक्ष वर्तमान शक्ति को आसानी से परिवर्तित नहीं किया जा सकता था, जनरेटर और लोड के बीच संभावित दूरी लगभग आधा मील (800 मीटर) तक सीमित थी।

उसी वर्ष लंदन में  लुसिएन गॉलार्ड  और   जॉन डिक्सन गिब्स  ने वास्तविक बिजली व्यवस्था में उपयोग के लिए उपयुक्त पहला ट्रांसफार्मर प्रदर्शित किया। गॉलार्ड और गिब्स के ट्रांसफॉर्मर का व्यावहारिक मूल्य 1884 में   ट्यूरिन  में प्रदर्शित किया गया था जहां ट्रांसफार्मर का इस्तेमाल   ए से चालीस किलोमीटर (25 मील) रेलवे को रोशन करने के लिए किया गया था।प्रत्यावर्ती धारा  जनरेटर प्रणाली की सफलता के बावजूद, इस जोड़ी ने कुछ मूलभूत गलतियाँ कीं। शायद सबसे गंभीर    श्रृंखला  में ट्रांसफार्मर की प्राइमरी को जोड़ना था ताकि एक दीपक को चालू या बंद करने से लाइन के नीचे अन्य लैंप प्रभावित हों। प्रदर्शन के बाद   जॉर्ज वेस्टिंगहाउस, एक अमेरिकी उद्यमी, ने   सीमेंस  जनरेटर के साथ कई ट्रांसफार्मरों का आयात किया और अपने इंजीनियरों को एक वाणिज्यिक बिजली व्यवस्था में उपयोग के लिए उन्हें सुधारने की उम्मीद में उनके साथ प्रयोग करने के लिए तैयार किया।

वेस्टिंगहाउस के इंजीनियरों में से एक,   विलियम स्टेनली  ने    समानांतर  के विपरीत श्रृंखला में ट्रांसफार्मर को जोड़ने की समस्या को पहचाना और यह भी महसूस किया कि एक ट्रांसफार्मर के लोहे के कोर को पूरी तरह से संलग्न लूप बनाना द्वितीयक वाइंडिंग के   वोल्टेज विनियमन  में सुधार करेगा। इस ज्ञान का उपयोग करके उन्होंने   ग्रेट बैरिंगटन, मैसाचुसेट्स  में 1886 में दुनिया का पहला व्यावहारिक ट्रांसफॉर्मर आधारित अल्टरनेटिंग करंट पावर सिस्टम बनाया।   1885 में इतालवी भौतिक विज्ञानी और इलेक्ट्रिकल इंजीनियर   गैलीलियो फेरारिस  ने   इंडक्शन मोटर  का प्रदर्शन किया और 1887 और 1888 में सर्बियाई-अमेरिकी इंजीनियर   निकोला टेस्ला  ने बिजली प्रणालियों से संबंधित पेटेंट की एक श्रृंखला दायर की, जिसमें एक व्यावहारिक दो के लिए भी शामिल है। -फेज इंडक्शन मोटो  जिसे वेस्टिंगहाउस ने अपने एसी सिस्टम के लिए लाइसेंस दिया था।

1890 तक बिजली उद्योग फला-फूला था और बिजली कंपनियों ने संयुक्त राज्य और यूरोप में हजारों बिजली प्रणालियों (प्रत्यक्ष और प्रत्यावर्ती धारा दोनों) का निर्माण किया था - ये नेटवर्क प्रभावी रूप से विद्युत प्रकाश व्यवस्था प्रदान करने के लिए समर्पित थे। इस दौरान एडिसन और वेस्टिंगहाउस के बीच अमेरिका में  धाराओं के युद्ध के रूप में जाना जाने वाला एक भयंकर प्रतिद्वंद्विता (प्रत्यक्ष या प्रत्यावर्ती धारा) श्रेष्ठ थी। 1891 में, वेस्टिंगहाउस ने पहली बड़ी बिजली प्रणाली स्थापित की जिसे इलेक्ट्रिक मोटर चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया था न कि केवल इलेक्ट्रिक लाइटिंग प्रदान करने के लिए। स्थापना संचालित a 100 hp  [[ टेलुराइड, कोलोराडो  पर सिंक्रोनस मोटर, टेस्ला इंडक्शन मोटर द्वारा शुरू की जा रही मोटर के साथ अटलांटिक के दूसरी ओर,   ऑस्कर वॉन मिलर  ने 20 केवी 176 किमी तीन . का निर्माण कियाफ्रैंकफर्ट में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग प्रदर्शनी के लिए   लॉफेन एम नेकर  से   फ्रैंकफर्ट एम मेन  तक फेज ट्रांसमिशन लाइन 1895 में, एक लंबी निर्णय लेने की प्रक्रिया के बाद,    एडम्स नंबर 1 जनरेटिंग स्टेशन    नियाग्रा फॉल्स  में बफ़ेलो को 11 केवी पर तीन-चरण की बारी-बारी से वर्तमान शक्ति संचारित करना शुरू किया। नियाग्रा फॉल्स परियोजना के पूरा होने के बाद, नई बिजली प्रणालियों ने विद्युत संचरण के लिए   प्रत्यक्ष वर्तमान  के विपरीत   प्रत्यावर्ती धारा  को तेजी से चुना

पावर इंजीनियरिंग और बोल्शेविज्म
बोल्शेविकों द्वारा बिजली की जब्ती के बाद बिजली के उत्पादन को विशेष रूप से महत्वपूर्ण माना गया।   लेनिन  ने कहा कि साम्यवाद सोवियत सत्ता के साथ-साथ पूरे देश का विद्युतीकरण है। बाद में उन्हें इस दृश्य को प्रस्तुत करने वाले कई सोवियत पोस्टर, टिकटों आदि पर चित्रित किया गया था।   GOELRO योजना  को 1920 में औद्योगिक नियोजन में पहले बोल्शेविक प्रयोग के रूप में शुरू किया गया था और जिसमें लेनिन व्यक्तिगत रूप से शामिल हुए थे।   ग्लीब क्रज़िज़ानोव्स्की  एक अन्य प्रमुख व्यक्ति थे, जो 1910 में   मॉस्को  में एक पावर स्टेशन के निर्माण में शामिल थे। वह लेनिन को 1897 से भी जानते थे, जब वे दोनों यूनियन ऑफ द यूनियन ऑफ सेंट पीटर्सबर्ग चैप्टर में थे। मजदूर वर्ग की मुक्ति के लिए संघर्ष।

संयुक्त राज्य अमेरिका में पावर इंजीनियरिंग
1936 में  पारा-आर्क वाल्व  एस का उपयोग करते हुए पहली वाणिज्यिक   हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट  (एचवीडीसी) लाइन    शेनेक्टैडी  और   मैकेनिकविले, न्यूयॉर्क  के बीच बनाई गई थी। एचवीडीसी को पहले श्रृंखला में प्रत्यक्ष वर्तमान जनरेटर स्थापित करके हासिल किया गया था (एक प्रणाली जिसे   थ्यूरी सिस्टम  के रूप में जाना जाता है) हालांकि यह गंभीर विश्वसनीयता मुद्दों से ग्रस्त था 1957 में   सीमेंस  ने पहले सॉलिड-स्टेट रेक्टिफायर (सॉलिड-स्टेट रेक्टिफायर्स अब एचवीडीसी सिस्टम के लिए मानक हैं) का प्रदर्शन किया, हालांकि यह 1970 के दशक की शुरुआत तक नहीं था कि इस तकनीक का उपयोग वाणिज्यिक बिजली प्रणालियों में किया गया था। 1959 में वेस्टिंगहाउस ने पहले   सर्किट ब्रेकर  का प्रदर्शन किया जिसमें    SF6  को इंटरप्टिंग माध्यम के रूप में इस्तेमाल किया गया था। SF6 हवा से कहीं बेहतर   डाइइलेक्ट्रिक  है और हाल के दिनों में, इसका उपयोग कहीं अधिक कॉम्पैक्ट स्विचिंग उपकरण (  स्विचगियर  के रूप में जाना जाता है) और   ट्रांसफॉर्मर  एस के उत्पादन के लिए बढ़ाया गया है।     आईसीटी  क्षेत्र में बिजली इंजीनियरिंग क्षेत्र में नवाचारों के विस्तार से कई महत्वपूर्ण विकास हुए। उदाहरण के लिए, कंप्यूटर के विकास का मतलब    लोड फ्लो स्टडी  को अधिक कुशलता से चलाया जा सकता है जिससे बिजली प्रणालियों की बेहतर योजना बनाई जा सके। सूचना प्रौद्योगिकी और दूरसंचार में प्रगति ने बिजली व्यवस्था के स्विचगियर और जनरेटर के बेहतर रिमोट कंट्रोल की भी अनुमति दी।

शक्ति


पावर इंजीनियरिंग   पीढ़ी,    ट्रांसमिशन ,    वितरण  और   बिजली  के उपयोग के साथ-साथ संबंधित उपकरणों की एक श्रृंखला के डिजाइन से संबंधित है। इनमें   ट्रांसफार्मर  एस,   इलेक्ट्रिक जेनरेटर  एस,   इलेक्ट्रिक मोटर  एस और   पावर इलेक्ट्रॉनिक्स  शामिल हैं।

पावर इंजीनियर ऐसे सिस्टम पर भी काम कर सकते हैं जो ग्रिड से कनेक्ट नहीं होते हैं। इन प्रणालियों को ऑफ-ग्रिड पावर सिस्टम कहा जाता है और कई कारणों से ऑन-ग्रिड सिस्टम को वरीयता में इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, दूरदराज के स्थानों में ग्रिड से कनेक्शन के लिए भुगतान करने के बजाय खदान के लिए अपनी बिजली उत्पन्न करना सस्ता हो सकता है और अधिकांश मोबाइल अनुप्रयोगों में ग्रिड से कनेक्शन व्यावहारिक नहीं है।

फ़ील्ड
विद्युत उत्पादन सुविधाओं के चयन, डिजाइन और निर्माण को शामिल करता है जो ऊर्जा को प्राथमिक रूपों से विद्युत शक्ति में परिवर्तित करते हैं।

इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन को उत्पादन और वितरण प्रणालियों के इंटरफेस के लिए उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों और सबस्टेशन सुविधाओं की इंजीनियरिंग की आवश्यकता होती है।   हाई वोल्टेज डायरेक्ट करंट  सिस्टम इलेक्ट्रिक पावर ग्रिड के तत्वों में से एक है।

इलेक्ट्रिक पावर डिस्ट्रीब्यूशन इंजीनियरिंग एक सबस्टेशन से लेकर अंतिम ग्राहक तक पावर सिस्टम के उन तत्वों को कवर करता है।

पावर सिस्टम सुरक्षा उन तरीकों का अध्ययन है जिनसे एक विद्युत शक्ति प्रणाली विफल हो सकती है, और ऐसी विफलताओं का पता लगाने और उन्हें कम करने के तरीके।

अधिकांश परियोजनाओं में, एक पावर इंजीनियर को सिविल और मैकेनिकल इंजीनियरों, पर्यावरण विशेषज्ञों और कानूनी और वित्तीय कर्मियों जैसे कई अन्य विषयों के साथ समन्वय करना चाहिए। बड़े बिजली प्रणाली परियोजनाओं जैसे कि एक बड़े उत्पादन स्टेशन के लिए बिजली प्रणाली इंजीनियरों के अलावा कई डिजाइन पेशेवरों की आवश्यकता हो सकती है। पेशेवर पावर सिस्टम इंजीनियरिंग अभ्यास के अधिकांश स्तरों पर, इंजीनियर को इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग ज्ञान के रूप में प्रशासनिक और संगठनात्मक कौशल के रूप में उतनी ही आवश्यकता होगी।

व्यावसायिक समाज और अंतरराष्ट्रीय मानक संगठन
यूके और यूएस दोनों में, सिविल और मैकेनिकल इंजीनियरों के लिए पेशेवर समाज लंबे समय से मौजूद थे।   आईईई  की स्थापना 1871 में यूके में हुई थी, और   एआईईई  संयुक्त राज्य अमेरिका में 1884 में। इन समाजों ने विद्युत ज्ञान के आदान-प्रदान और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग शिक्षा के विकास में योगदान दिया। अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर,   अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन, जिसे 1906 में स्थापित किया गया था, बिजली इंजीनियरिंग के लिए मानक तैयार करता है, जिसमें 172 देशों के 20,000 इलेक्ट्रोटेक्निकल विशेषज्ञ आम सहमति के आधार पर वैश्विक विशिष्टताओं को विकसित कर रहे हैं।