शक्ति गुणांक: Difference between revisions

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{{For|आग्नेयास्त्रों की कार्ट्रिज रैंकिंग प्रणाली|पावर फैक्टर (शूटिंग स्पोर्ट्स)}}
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[[File:Power Factor General Case.svg|thumb|योजनाबद्ध दिखा रहा है कि शक्ति तत्व की गणना कैसे की जाती है]][[ विद्युत अभियन्त्रण |विद्युत अभियन्त्रण]] में,[[ एसी पावर | एसी पावर]] प्रणाली के शक्ति तत्व को [[ विद्युत भार |विद्युत भार]] द्वारा अवशोषित के ''[[ वास्तविक शक्ति |वास्तविक शक्ति]]''  परिपथ में बहने वाली स्पष्ट शक्ति के [[ अनुपात |अनुपात]] रूप में परिभाषित किया जाता है। वास्तविक शक्ति वोल्टेज और विद्युत प्रवाह के तात्कालिक उत्पाद का औसत है और कार्य करने के लिए बिजली की क्षमता का प्रतिनिधित्व करती है। [[ प्रत्यक्ष शक्ति |स्पष्ट शक्ति]] आरएमएस विद्युत प्रवाह और वोल्टेज का उत्पाद है। भार में संग्रहीत ऊर्जा के कारण और स्रोत में वापस आ जाने के कारण, या गैर-रैखिक भार के कारण जो स्रोत से खींची गई धारा के तरंग आकार को विकृत करता है, आभासी शक्ति वास्तविक शक्ति से अधिक हो सकती है, इसलिए अधिक धारा प्रवाहित होती है अकेले वास्तविक शक्ति को स्थानांतरित करने के लिए परिपथ की आवश्यकता होगी। एक से कम का शक्ति तत्व परिमाण इंगित करता है कि वोल्टेज और विद्युत प्रवाह चरण में नहीं हैं, जिससे दोनों का औसत[[ उत्पाद (गणित) | उत्पाद (गणित)]] कम हो जाता है। ऋणात्मक शक्ति कारक तब होता है जब उपकरण (जो सामान्य रूप से भार होता है) वास्तविक शक्ति उत्पन्न करता है, जो फिर स्रोत की ओर प्रवाहित होती है।
[[File:Power Factor General Case.svg|thumb|योजनाबद्ध दिखा रहा है कि शक्ति गुणांक की गणना कैसे की जाती है]][[ विद्युत अभियन्त्रण |विद्युत अभियन्त्रण]] में,[[ एसी पावर | एसी विद्युत्]] प्रणाली के शक्ति गुणांक को [[ विद्युत भार |विद्युत भार]] द्वारा अवशोषित के ''[[ वास्तविक शक्ति |वास्तविक विद्युत्]]''  परिपथ में बहने वाली स्पष्ट विद्युत् के [[ अनुपात |अनुपात]] रूप में परिभाषित किया जाता है। वास्तविक विद्युत् वोल्टेज और विद्युत प्रवाह के तात्कालिक उत्पाद का औसत है और कार्य करने के लिए बिजली की क्षमता का प्रतिनिधित्व करती है। विद्युत प्रवाह और वोल्टेज [[ प्रत्यक्ष शक्ति |स्पष्ट विद्युत्]] आरएमएस का उत्पाद है। भार में संग्रहीत ऊर्जा के कारण और स्रोत में वापस आ जाने के कारण, या गैर-रैखिक भार के कारण जो स्रोत से खींची गई धारा के तरंग आकार को विकृत करता है, आभासी विद्युत् वास्तविक विद्युत् से अधिक हो सकती है, इसलिए अधिक धारा प्रवाहित होती है अकेले वास्तविक विद्युत् को स्थानांतरित करने के लिए परिपथ की आवश्यकता होगी। एक से कम का शक्ति गुणांक परिमाण इंगित करता है कि वोल्टेज और विद्युत प्रवाह चरण में नहीं हैं, जिससे दोनों का औसत[[ उत्पाद (गणित) | उत्पाद (गणित)]] कम हो जाता है। ऋणात्मक विद्युत् कारक तब होता है जब उपकरण (जो सामान्य रूप से भार होता है) वास्तविक विद्युत् उत्पन्न करता है, जो फिर स्रोत की ओर प्रवाहित होती है।


विद्युत शक्ति प्रणाली में, कम शक्ति कारक वाला भार उच्च शक्ति कारक वाले भार की तुलना में उपयोगी शक्ति की समान मात्रा के लिए अधिक धारा खींचता है। उच्च धाराएँ वितरण प्रणाली में खोई हुई ऊर्जा को बढ़ाती हैं और इसके लिए बड़े तारों और अन्य उपकरणों की आवश्यकता होती है। बड़े उपकरण और बर्बाद ऊर्जा की लागत के कारण, विद्युत उपयोगिताओं आमतौर पर औद्योगिक या वाणिज्यिक ग्राहकों को उच्च लागत चार्ज करती हैं जहां कम शक्ति कारक होता है।
विद्युत विद्युत् प्रणाली में, कम विद्युत् कारक वाला भार उच्च विद्युत् कारक वाले भार की तुलना में उपयोगी विद्युत् की समान मात्रा के लिए अधिक धारा खींचता है। उच्च धाराएँ वितरण प्रणाली में खोई हुई ऊर्जा को बढ़ाती हैं और इसके लिए बड़े तारों और अन्य उपकरणों की आवश्यकता होती है। बड़े उपकरण और बर्बाद ऊर्जा की लागत के कारण, विद्युत उपयोगिताओं सामान्यतः औद्योगिक या वाणिज्यिक ग्राहकों को उच्च लागत चार्ज करती हैं जहां कम विद्युत् कारक होता है।


शक्ति तत्व संशोधन भार के शक्ति तत्व को बढ़ाता है, वितरण प्रणाली के लिए दक्षता में सुधार करता है जिससे यह जुड़ा हुआ है। कम शक्ति तत्व (जैसे [[ इंडक्शन मोटर |प्रेरणी मोटर]]) के साथ रैखिक भार को [[ संधारित्र |संधारित्र]] या [[ प्रारंभ करनेवाला |प्रेरक]] के निष्क्रिय नेटवर्क के साथ ठीक किया जा सकता है। गैर-रैखिक भार, जैसे कि [[ सही करनेवाला |दिष्टकारी]] प्रणाली से खींची गई धारा को विकृत करते हैं। ऐसे मामलों में, विरूपण का प्रतिकार करने और शक्ति कारक को बढ़ाने के लिए सक्रिय या निष्क्रिय शक्ति कारक सुधार का उपयोग किया जा सकता है। शक्ति तत्व के सुधार के लिए उपकरण केंद्रीय सबस्टेशन पर हो सकते हैं, वितरण प्रणाली में फैले हुए हैं, या बिजली की खपत करने वाले उपकरण में निर्मित हैं।
शक्ति गुणांक संशोधन भार के शक्ति गुणांक को बढ़ाता है, वितरण प्रणाली के लिए दक्षता में सुधार करता है जिससे यह जुड़ा हुआ है। कम शक्ति गुणांक (जैसे [[ इंडक्शन मोटर |प्रेरणी मोटर]]) के साथ रैखिक भार को [[ संधारित्र |संधारित्र]] या [[ प्रारंभ करनेवाला |प्रेरक]] के निष्क्रिय नेटवर्क के साथ ठीक किया जा सकता है। गैर-रैखिक भार, जैसे कि [[ सही करनेवाला |दिष्टकारी]] प्रणाली से खींची गई धारा को विकृत करते हैं। ऐसे स्थितियों में, विरूपण का प्रतिकार करने और विद्युत् कारक को बढ़ाने के लिए सक्रिय या निष्क्रिय विद्युत् कारक सुधार का उपयोग किया जा सकता है। शक्ति गुणांक के सुधार के लिए उपकरण केंद्रीय सबस्टेशन पर हो सकते हैं, वितरण प्रणाली में फैले हुए हैं, या बिजली की खपत करने वाले उपकरण में निर्मित हैं।


== सामान्य मामला ==
== सामान्य मामला ==
[[File:Power Factor General Case.svg|thumb|योजनाबद्ध दिखा रहा है कि शक्ति तत्व की गणना कैसे की जाती है]]शक्ति तत्व के लिए सामान्य अभिव्यक्ति किसके द्वारा दी गई है
[[File:Power Factor General Case.svg|thumb|योजनाबद्ध दिखा रहा है कि शक्ति गुणांक की गणना कैसे की जाती है]]शक्ति गुणांक के लिए सामान्य अभिव्यक्ति द्वारा दिया गया है


:<math> \mbox{power factor} = P/P_a </math>
:<math> \mbox{power factor} = P/P_a </math>
:<math> P_a = I_{rms} V_{rms}  </math> कहाँ पे <math>P</math> एक आदर्श [[ वाटमीटर ]] द्वारा मापी गई वास्तविक शक्ति है, <math>I_{rms}</math> एक आदर्श [[ एम्मीटर ]] द्वारा मापी गई rms धारा है, और <math>V_{rms}</math> आरएमएस वोल्टेज एक आदर्श [[ वाल्टमीटर ]] द्वारा मापा जाता है। प्रत्यक्ष शक्ति, <math>P_a</math>, rms धारा और rms वोल्टता का गुणनफल है।
:<math> P_a = I_{rms} V_{rms}  </math> जहां <math>P</math> आदर्श [[ वाटमीटर |वाटमीटर]] द्वारा मापी गई वास्तविक विद्युत् है, <math>I_{rms}</math> आदर्श [[ एम्मीटर |एम्मीटर]] द्वारा मापी गई आरएमएस धारा है, और <math>V_{rms}</math> आदर्श [[ वाल्टमीटर |वाल्टमीटर]] द्वारा मापी गई आरएमएस वोल्टेज है। प्रत्यक्ष विद्युत्, <math>P_a</math>, आरएमएस धारा और आरएमएस वोल्टता का गुणनफल है।


यदि भार बिजली वापस जनरेटर की ओर सोर्स कर रहा है, तो <math>P</math> और <math> \mbox{power factor} </math> ऋणात्मक होगा।
यदि भार बिजली वापस जनरेटर की ओर सोर्स कर रहा है, तो <math>P</math> और <math> \mbox{power factor} </math> ऋणात्मक होगा।


=== आवधिक तरंगें ===
=== आवधिक तरंगें ===
यदि वेवफ़ॉर्म समान अवधि के साथ आवधिक होते हैं जो भौतिक मीटर के औसत समय से बहुत कम है, तो शक्ति कारक की गणना निम्न द्वारा की जा सकती है
यदि तरंगरूप समान अवधि के साथ आवधिक होते हैं जो भौतिक मीटर के औसत समय से बहुत कम है, तो विद्युत् कारक की गणना निम्न द्वारा की जा सकती है


:<math> \mbox{power factor} = P/P_a </math>
:<math> \mbox{power factor} = P/P_a </math>
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:<math> I_{rms}^2 =\frac 1 T \int_{t'}^{t'+T} {i(t)}^2 dt </math>
:<math> I_{rms}^2 =\frac 1 T \int_{t'}^{t'+T} {i(t)}^2 dt </math>
:<math> V_{rms}^2 =\frac 1 T \int_{t'}^{t'+T} {v(t)}^2 dt </math>
:<math> V_{rms}^2 =\frac 1 T \int_{t'}^{t'+T} {v(t)}^2 dt </math>
कहाँ पे <math>i(t)</math> तात्कालिक धारा है, <math>v(t)</math> तात्कालिक वोल्टेज है, <math>t'</math> एक मनमाना शुरुआती समय है, और <math>T</math> तरंगों की अवधि है।
जहां <math>i(t)</math> तात्कालिक धारा है, <math>v(t)</math> तात्कालिक वोल्टेज है, <math>t'</math> यादृच्छिक शुरुआती समय है, और <math>T</math> तरंगों की अवधि है।


=== गैर आवधिक तरंग रूप ===
=== गैर आवधिक तरंग रूप ===


यदि वेवफ़ॉर्म आवधिक नहीं हैं और भौतिक मीटरों का औसत समय समान है, तो आवधिक मामले के समीकरणों का उपयोग अपवाद के साथ किया जा सकता है <math>T</math> तरंग अवधि के बजाय मीटर का औसत समय है।
यदि तरंगरूप आवधिक नहीं हैं और भौतिक मीटरों का औसत समय समान है, तो आवधिक मामले के समीकरणों का उपयोग अपवाद के साथ किया जा सकता है <math>T</math> तरंग अवधि के अतिरिक्त मीटर का औसत समय है।
== रैखिक समय-अपरिवर्तनीय परिपथ ==
== रैखिक समय-अपरिवर्तनीय परिपथ ==


[[File:Power factor 0.svg|right|thumb|upright=1.36|विद्युत प्रवाह की गणना एसी वोल्टेज से की जाती है और वर्तमान में शून्य शक्ति कारक वाले भार में प्रवेश होता है ({{mvar|ϕ}}= 90°, कॉस({{mvar|ϕ}}) = 0)। नीली रेखा भार में प्रवेश करने वाली तात्कालिक शक्ति को दर्शाती है: पहली (या तीसरी) तिमाही चक्र के दौरान प्राप्त सभी ऊर्जा दूसरी (या चौथी) तिमाही चक्र के दौरान ग्रिड में वापस आ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप औसत बिजली प्रवाह (हल्की नीली रेखा) ) शून्य का।]]
[[File:Power factor 0.svg|right|thumb|upright=1.36|विद्युत प्रवाह की गणना एसी वोल्टेज से की जाती है और धारा में शून्य विद्युत् कारक वाले भार में प्रवेश होता है ({{mvar|ϕ}}= 90°, कॉस({{mvar|ϕ}}) = 0)। नीली रेखा भार में प्रवेश करने वाली तात्कालिक विद्युत् को दर्शाती है: पहली (या तीसरी) तिमाही चक्र के दौरान प्राप्त सभी ऊर्जा दूसरी (या चौथी) तिमाही चक्र के दौरान ग्रिड में वापस आ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप औसत बिजली प्रवाह (हल्की नीली रेखा) ) शून्य का।]]


[[File:Power factor 0.7.svg|right|thumb|upright=1.36|लैगिंग शक्ति तत्व के साथ भार के लिए एसी वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से गणना की गई तात्कालिक और औसत शक्ति ({{mvar|ϕ}} {{=}}45 डिग्री, कॉस ({{mvar|ϕ}}) ≈ 0.71)। नीली रेखा (तात्क्षणिक शक्ति) दर्शाती है कि भार द्वारा प्राप्त ऊर्जा का एक भाग लेबल वाले चक्र के भाग के दौरान ग्रिड में वापस आ जाता है {{mvar|ϕ}}.]][[ रैखिक समय-अपरिवर्तनीय प्रणाली ]] | रैखिक समय-अपरिवर्तनीय परिपथ (इस लेख के बाकी हिस्सों के लिए बस रैखिक परिपथ के रूप में संदर्भित), उदाहरण के लिए, प्रतिरोधों, प्रेरकों और कैपेसिटर के संयोजन वाले परिपथ में साइनसोइडल लाइन वोल्टेज के लिए एक साइनसॉइडल प्रतिक्रिया होती है।<ref name="Das_2015">{{cite book | title = पावर सिस्टम हार्मोनिक्स और पैसिव फ़िल्टर डिज़ाइन| first = J. C. | last = Das | publisher = Wiley, IEEE Press | year = 2015 | page = 2 | isbn =  978-1-118-86162-2 | quote = रैखिक और अरेखीय भार के बीच अंतर करने के लिए, हम कह सकते हैं कि रैखिक समय-अपरिवर्तनीय भार की विशेषता है ताकि एक साइनसोइडल वोल्टेज के एक आवेदन के परिणामस्वरूप वर्तमान का एक साइनसोइडल प्रवाह हो।}}</ रेफ> एक रैखिक भार इनपुट तरंग के आकार को नहीं बदलता है, लेकिन वोल्टेज और वर्तमान के बीच सापेक्ष समय (चरण) को इसके अधिष्ठापन या समाई के कारण बदल सकता है।
[[File:Power factor 0.7.svg|right|thumb|upright=1.36|लैगिंग शक्ति गुणांक के साथ भार के लिए एसी वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से गणना की गई तात्कालिक और औसत विद्युत् ({{mvar|ϕ}} {{=}}45 डिग्री, कॉस ({{mvar|ϕ}}) ≈ 0.71)। नीली रेखा (तात्क्षणिक विद्युत्) दर्शाती है कि भार द्वारा प्राप्त ऊर्जा का एक भाग लेबल वाले चक्र के भाग के दौरान ग्रिड में वापस आ जाता है {{mvar|ϕ}}.]][[ रैखिक समय-अपरिवर्तनीय प्रणाली | रैखिक समय-अपरिवर्तनीय प्रणाली]] (इस लेख के बाकी हिस्सों के लिए बस रैखिक परिपथ के रूप में संदर्भित), उदाहरण के लिए, प्रतिरोधों, प्रेरकों और संधारित्र के संयोजन वाले परिपथ में ज्यावक्रीय लाइन वोल्टेज के लिए ज्यावक्रीय प्रतिक्रिया होती है।<ref name="Das_2015">{{cite book | title = पावर सिस्टम हार्मोनिक्स और पैसिव फ़िल्टर डिज़ाइन| first = J. C. | last = Das | publisher = Wiley, IEEE Press | year = 2015 | page = 2 | isbn =  978-1-118-86162-2 | quote = रैखिक और अरेखीय भार के बीच अंतर करने के लिए, हम कह सकते हैं कि रैखिक समय-अपरिवर्तनीय भार की विशेषता है ताकि एक साइनसोइडल वोल्टेज के एक आवेदन के परिणामस्वरूप वर्तमान का एक साइनसोइडल प्रवाह हो।}}


विशुद्ध रूप से प्रतिरोधक एसी सर्किट में, वोल्टेज और करंट वेवफॉर्म स्टेप (या [[ चरण (लहरें) ]]) में होते हैं, प्रत्येक चक्र में एक ही पल में ध्रुवीयता बदलते हैं। लोड में प्रवेश करने वाली सभी शक्ति का उपभोग (या विलुप्त) हो जाता है।
</ref> (इस लेख के बाकी हिस्सों के लिए बस रैखिक परिपथ के रूप में संदर्भित), उदाहरण के लिए, प्रतिरोधों, प्रेरकों और संधारित्र के संयोजन वाले परिपथ में ज्यावक्रीय लाइन वोल्टेज के लिए ज्यावक्रीय प्रतिक्रिया होती है।
 
जहां रिएक्शन (इलेक्ट्रॉनिक्स) लोड मौजूद हैं, जैसे कैपेसिटर या इंडक्टर्स के साथ, भार में ऊर्जा भंडारण के परिणामस्वरूप वर्तमान और वोल्टेज तरंगों के बीच एक चरण अंतर होता है। एसी वोल्टेज के प्रत्येक चक्र के दौरान, अतिरिक्त ऊर्जा, लोड में खपत किसी भी ऊर्जा के अलावा, विद्युत क्षेत्र या [[ चुंबकीय क्षेत्र ]] में लोड में अस्थायी रूप से संग्रहीत की जाती है, फिर बाद में अवधि के एक अंश को पावर ग्रिड में वापस कर दिया जाता है।
 
मुख्य रूप से प्रतिरोधी भार (तापदीप्त लैंप, हीटिंग तत्व) वाले विद्युत सर्किट में लगभग 1 का शक्ति कारक होता है, लेकिन आगमनात्मक या कैपेसिटिव लोड (विद्युत मोटर, [[ solenoid ]] वाल्व, ट्रांसफार्मर, [[ विद्युत गिट्टी ]], और अन्य) वाले सर्किट में शक्ति का कारक काफी नीचे हो सकता है 1.
 
[[ विद्युत शक्ति ग्रिड ]] में, प्रतिक्रियाशील भार एक निरंतर उतार-चढ़ाव और अनुत्पादक शक्ति के प्रवाह का कारण बनता है। कम पावर फैक्टर वाला एक सर्किट उच्च शक्ति कारक वाले सर्किट की तुलना में वास्तविक शक्ति की दी गई मात्रा को स्थानांतरित करने के लिए वर्तमान की अधिक मात्रा का उपयोग करेगा, जिससे बिजली लाइनों में [[ जूल हीटिंग ]] के कारण नुकसान में वृद्धि होगी, और उच्च-रेटेड के उपयोग की आवश्यकता होगी। कंडक्टर और ट्रांसफार्मर।
 
===परिभाषा और गणना===
एसी_पावर#तात्कालिक_शक्ति,_तात्कालिक_सक्रिय_शक्ति_तथा_तात्कालिक_प्रतिक्रियाशील_शक्ति_में_साइनसोइडल_स्थिर-अवस्था के दो घटक हैं:
*एसी_पॉवर#एक्टिव_पावर_इन_साइनसॉइडल_स्टडी-स्टेट (<math>P</math>) (कभी-कभी औसत शक्ति कहा जाता है<nowiki><ref></nowiki>{{Cite book|title=Introductory Circuit Analysis|last=Boylestad|first=Robert|isbn=978-0-13-097417-4|edition=10th|date=2002-03-04|page=857}}</ref>)(इस लेख के बाकी हिस्सों के लिए बस रैखिक परिपथ के रूप में संदर्भित), उदाहरण के लिए, प्रतिरोधों, प्रेरकों और कैपेसिटर के संयोजन वाले परिपथ में साइनसोइडल लाइन वोल्टेज के लिए एक साइनसॉइडल प्रतिक्रिया होती है।


'''<big>परिभाषा और गणना</big>'''
'''<big>परिभाषा और गणना</big>'''


एसी पावर में दो घटक होते हैं:
एसी विद्युत् में दो घटक होते हैं:


* वास्तविक शक्ति या सक्रिय शक्ति (कभी-कभी औसत शक्ति कहा जाता है), वाट (डब्ल्यू) में व्यक्त किया गया
* वास्तविक विद्युत् या सक्रिय विद्युत् (''P'')  (कभी-कभी औसत विद्युत् कहा जाता है), वाट (W) में व्यक्त किया गया है


* प्रतिक्रियाशील ऊर्जा ( (<math>Q</math>), आमतौर पर [[ वोल्ट-एम्पीयर प्रतिक्रियाशील | प्रतिक्रियाशील वोल्ट-एम्पीयर]](var) में व्यक्त किया जाता है<ref>{{cite web |title=SI Units – Electricity and Magnetism |publisher = International Electrotechnical Commission |url=http://www.iec.ch/zone/si/si_elecmag.htm | place = [[Switzerland|CH]] | archive-url = https://web.archive.org/web/20071211234311/http://www.iec.ch/zone/si/si_elecmag.htm#si_epo |archive-date = 2007-12-11 |access-date= 14 June 2013}}</ref>
* प्रतिक्रियाशील ऊर्जा ( (<math>Q</math>), सामान्यतः [[ वोल्ट-एम्पीयर प्रतिक्रियाशील | प्रतिक्रियाशील वोल्ट-एम्पीयर]] (वीएआर) में व्यक्त किया जाता है<ref>{{cite web |title=SI Units – Electricity and Magnetism |publisher = International Electrotechnical Commission |url=http://www.iec.ch/zone/si/si_elecmag.htm | place = [[Switzerland|CH]] | archive-url = https://web.archive.org/web/20071211234311/http://www.iec.ch/zone/si/si_elecmag.htm#si_epo |archive-date = 2007-12-11 |access-date= 14 June 2013}}</ref>
साथ में, वे वे जटिल शक्ति बनाते हैं (<math>S</math>) [[ वोल्ट-एम्पीयर | वोल्ट-एम्पीयर]] (VA) के रूप में व्यक्त किया गया। जटिल शक्ति का परिमाण स्पष्ट शक्ति है (<math>|S|</math>), वोल्ट-एम्पीयर (VA) में भी व्यक्त किया गया।
साथ में, वे जटिल विद्युत् बनाते हैं (<math>S</math>) [[ वोल्ट-एम्पीयर |वोल्ट-एम्पीयर]] (VA) के रूप में व्यक्त किया गया। जटिल विद्युत् का परिमाण स्पष्ट विद्युत् है (<math>|S|</math>), वोल्ट-एम्पीयर (VA) में भी व्यक्त किया गया।


VA और var गैर-SI इकाइयाँ हैं जो गणितीय रूप से वाट के समान हैं, लेकिन वाट के बजाय इंजीनियरिंग अभ्यास में इसका उपयोग यह बताने के लिए किया जाता है कि [[ भौतिक मात्रा |भौतिक मात्रा]] क्या व्यक्त की जा रही है। SI स्पष्ट रूप से इस उद्देश्य के लिए इकाइयों का उपयोग करने या भौतिक मात्रा के बारे में जानकारी के एकमात्र स्रोत के रूप में उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है<ref>{{cite book|title=The International System of Units (SI) [SI brochure]|url=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|year=2006|publisher=[[BIPM]]|location=§&nbsp;5.3.2 (p.&nbsp;132, 40 in the [[PDF]] file)}}</ref>
VA और वीएआर गैर-एसआई इकाइयाँ हैं जो गणितीय रूप से वाट के समान हैं, लेकिन वाट के अतिरिक्त इंजीनियरिंग अभ्यास में इसका उपयोग यह बताने के लिए किया जाता है कि [[ भौतिक मात्रा |भौतिक मात्रा]] क्या व्यक्त की जा रही है। एसआई स्पष्ट रूप से इस उद्देश्य के लिए इकाइयों का उपयोग करने या भौतिक मात्रा के बारे में जानकारी के एकमात्र स्रोत के रूप में उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है<ref>{{cite book|title=The International System of Units (SI) [SI brochure]|url=http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/http://www.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_en.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|year=2006|publisher=[[BIPM]]|location=§&nbsp;5.3.2 (p.&nbsp;132, 40 in the [[PDF]] file)}}</ref>


शक्ति तत्व को वास्तविक शक्ति से स्पष्ट शक्ति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। चूंकि बिजली एक ट्रांसमिशन लाइन के साथ स्थानांतरित होती है, इसमें विशुद्ध रूप से वास्तविक शक्ति शामिल नहीं होती है जो एक बार भार में स्थानांतरित होने पर काम कर सकती है, बल्कि इसमें वास्तविक और प्रतिक्रियाशील शक्ति का संयोजन होता है, जिसे स्पष्ट शक्ति कहा जाता है। शक्ति तत्व लाइन में बहने वाली कुल स्पष्ट शक्ति के सापेक्ष एक ट्रांसमिशन लाइन के साथ प्रेषित वास्तविक शक्ति की मात्रा का वर्णन करता है।<ref>{{Citation | publisher = [[Institute of Electrical and Electronics Engineers|IEEE]] | id = Std. 100 | title = Authoritative Dictionary of Standards Terms | edition = 7th | isbn = 978-0-7381-2601-2| year = 2000 }}</ref><ref>{{Citation | publisher = IEEE | id = Std. 1459–2000 | title = Trial-Use Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions | year = 2000 | isbn = 978-0-7381-1963-2}}.  Note 1, section 3.1.1.1, when defining the quantities for power factor, asserts that real power only flows to the load and can never be negative. As of 2013, one of the authors acknowledged that this note was incorrect, and is being revised for the next edition. See http://powerstandards.com/Shymanski/draft.pdf {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160304071333/http://powerstandards.com/Shymanski/draft.pdf |date=2016-03-04 }}</ref>
शक्ति गुणांक को वास्तविक विद्युत् से स्पष्ट विद्युत् के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। चूंकि बिजली संचरण लाइन के साथ स्थानांतरित होती है, इसमें विशुद्ध रूप से वास्तविक विद्युत् सम्मलित नहीं होती है जो एक बार भार में स्थानांतरित होने पर काम कर सकती है, बल्कि इसमें वास्तविक और प्रतिक्रियाशील विद्युत् का संयोजन होता है, जिसे स्पष्ट विद्युत् कहा जाता है। शक्ति गुणांक लाइन में बहने वाली कुल स्पष्ट विद्युत् के सापेक्ष संचरण लाइन के साथ प्रेषित वास्तविक विद्युत् की मात्रा का वर्णन करता है।<ref>{{Citation | publisher = [[Institute of Electrical and Electronics Engineers|IEEE]] | id = Std. 100 | title = Authoritative Dictionary of Standards Terms | edition = 7th | isbn = 978-0-7381-2601-2| year = 2000 }}</ref><ref>{{Citation | publisher = IEEE | id = Std. 1459–2000 | title = Trial-Use Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions | year = 2000 | isbn = 978-0-7381-1963-2}}.  Note 1, section 3.1.1.1, when defining the quantities for power factor, asserts that real power only flows to the load and can never be negative. As of 2013, one of the authors acknowledged that this note was incorrect, and is being revised for the next edition. See http://powerstandards.com/Shymanski/draft.pdf {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160304071333/http://powerstandards.com/Shymanski/draft.pdf |date=2016-03-04 }}</ref>


शक्ति तत्व की गणना कोण θ के कोसाइन के रूप में भी की जा सकती है, जिसके द्वारा वर्तमान तरंग वोल्टेज तरंग के पीछे या आगे बढ़ती है,<ref name="SureshKumar_2013">{{cite book | title = इलेक्ट्रिक सर्किट विश्लेषण| first = K. S. | last = Suresh Kumar | publisher = Pearson | year = 2013 | page = 8.10 | isbn = 978-8-13-179155-4}}</रेफरी>।
शक्ति गुणांक की गणना कोण θ के कोसाइन के रूप में भी की जा सकती है, जिसके द्वारा धारा तरंग वोल्टेज तरंग के पीछे या आगे बढ़ती है,<ref name="SureshKumar_2013">{{cite book | title = इलेक्ट्रिक सर्किट विश्लेषण| first = K. S. | last = Suresh Kumar | publisher = Pearson | year = 2013 | page = 8.10 | isbn = 978-8-13-179155-4}}


====शक्ति त्रिकोण====
</ref><ref>{{Citation |title=Analysis of some measurement issues in bushing power factor tests in the field |first=S. |last=Zhang |journal= IEEE Transactions on Power Delivery|volume=21 |issue=3 |pages=1350–56 |date=July 2006 |quote=…(the measurement) gives both negative power factor and negative resistive current (power loss) |doi=10.1109/tpwrd.2006.874616|s2cid=39895367 }}</ref><ref>{{Citation | title = Performance of Grid-Connected Induction Generator under Naturally Commutated AC Voltage Controller |first=A. F. |last=Almarshoud |display-authors=etal |journal=Electric Power Components and Systems |volume=32 |issue=7 |pages=691–700 |year=2004 |quote=Accordingly, the generator will consume active power from the grid, which leads to negative power factor.|doi=10.1080/15325000490461064 |s2cid=110279940 }}</ref>
[[File:Power triangle diagram.jpg| सीधा = 1.68]]सदिश स्थान में शक्ति त्रिकोण का उपयोग करके कोई एसी शक्ति के विभिन्न घटकों से संबंधित हो सकता है। वास्तविक शक्ति वास्तविक अक्ष में क्षैतिज रूप से फैली हुई है और प्रतिक्रियाशील शक्ति काल्पनिक अक्ष की दिशा में फैली हुई है। जटिल शक्ति (और इसकी परिमाण, स्पष्ट शक्ति) वास्तविक और प्रतिक्रियाशील शक्ति दोनों के संयोजन का प्रतिनिधित्व करती है, और इसलिए इन दो घटकों के वेक्टर योग का उपयोग करके गणना की जा सकती है। हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि इन घटकों के बीच गणितीय संबंध है:
=== रैखिक भार का शक्ति गुणांक सुधार ===
[[File:Blindleistungskompensation.svg|thumb|रैखिक भार का शक्ति गुणांक सुधार]]नुकसान को कम करने और भार पर वोल्टेज विनियमन में सुधार करने के लिए बिजली वितरण प्रणाली में सामान्यतः उच्च विद्युत् कारक वांछनीय होता है। विद्युत भार के पास क्षतिपूर्ति करने वाले तत्व आपूर्ति प्रणाली पर स्पष्ट बिजली की मांग को कम कर देंगे। नेटवर्क की स्थिरता और दक्षता में सुधार के लिए [[ विद्युत शक्ति संचरण |विद्युत विद्युत् संचरण]] उपयोगिता द्वारा विद्युत् कारक सुधार लागू किया जा सकता है। अलग-अलग विद्युत ग्राहक जो कम विद्युत् कारक के लिए अपनी उपयोगिता द्वारा चार्ज किए जाते हैं, वे अपने विद्युत् कारक को बढ़ाने के लिए सुधार उपकरण स्थापित कर सकते हैं जिससे कि लागत कम हो सके।


:<math>\begin{align}
शक्ति गुणांक संशोधन एसी विद्युत् परिपथ के शक्ति गुणांक को प्रतिक्रियाशील विद्युत् की आपूर्ति या अवशोषित करके 1 के करीब लाता है, संधारित्र या प्रेरक को जोड़ता है जो क्रमशः भार के आगमनात्मक या धारिता प्रभाव को रद्द करने के लिए कार्य करता है। मोटर भार के आगमनात्मक प्रभाव को प्रतिसंतुलन करने के मामले में, संधारित्र को स्थानीय रूप से जोड़ा जा सकता है। ये संधारित्र आगमनात्मक भार की मांग को पूरा करने के लिए प्रतिक्रियाशील विद्युत् उत्पन्न करने में मदद करते हैं। यह उस प्रतिक्रियाशील विद्युत् को उपयोगिता जनरेटर से भार तक प्रवाहित होने से रोकेगा। बिजली उद्योग में, प्रेरकों को प्रतिक्रियाशील विद्युत् का उपभोग करने के लिए कहा जाता है और संधारित्र को इसकी आपूर्ति करने के लिए कहा जाता है, भले ही प्रतिक्रियाशील विद्युत् प्रत्येक एसी चक्र पर आगे और पीछे चलने वाली ऊर्जा है।
  S &= P + jQ \\
  |S| &= \sqrt{P^2 + Q^2} \\
  \text{pf} &= \cos{\theta} = \frac{P}{|S|} = \cos{ \left( \arctan{ \left( \frac{Q}{P} \right) } \right) } \\
  Q &= P \, \tan(\arccos(\text{pf}))
\end{align}</math>
जैसे ही कोण θ निश्चित कुल स्पष्ट शक्ति के साथ बढ़ता है, वर्तमान और वोल्टेज एक दूसरे के साथ चरण से बाहर हो जाते हैं। वास्तविक शक्ति घट जाती है, और प्रतिक्रियाशील शक्ति बढ़ जाती है।


====पश्चगामी, अग्रणी और एकता शक्ति कारक====
चालू या बंद होने पर शक्ति गुणांक सुधार उपकरणों में प्रतिक्रियाशील तत्व वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और गुणावृत्ति शोर पैदा कर सकते हैं। प्रणाली के नो-भार नुकसान को बढ़ाते हुए, वे प्रतिक्रियाशील विद्युत् की आपूर्ति या अभिगम करेंगे, भले ही आस-पास कोई भार हो रहा हो। सबसे खराब स्थिति में, प्रतिक्रियाशील तत्व प्रणाली के साथ और एक दूसरे के साथ गुंजयमान स्थिति बनाने के लिए बातचीत कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रणाली अस्थिरता और गंभीर [[ वोल्टेज से अधिक |अधिवोल्टता]] में उतार-चढ़ाव होता है। जैसे, अभियांत्रिकी विश्लेषण के बिना प्रतिक्रियाशील तत्वों को केवल लागू नहीं किया जा सकता है।
पावर फैक्टर को अग्रणी के रूप में वर्णित किया जाता है यदि वर्तमान तरंग वोल्टेज के संबंध में चरण में उन्नत है, या जब वर्तमान तरंग वोल्टेज तरंग के पीछे है तो पिछड़ रहा है। लैगिंग पावर फैक्टर दर्शाता है कि लोड इंडक्टिव है, क्योंकि लोड रिएक्टिव पावर की खपत करेगा। प्रतिक्रियाशील घटक <math>Q</math> सकारात्मक है क्योंकि प्रतिक्रियाशील शक्ति सर्किट के माध्यम से यात्रा करती है और आगमनात्मक भार द्वारा खपत होती है। एक प्रमुख शक्ति कारक दर्शाता है कि लोड कैपेसिटिव है, क्योंकि लोड प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रदान करता है, और इसलिए प्रतिक्रियाशील घटक <math>Q</math> नकारात्मक है क्योंकि सर्किट को प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति की जा रही है।


[[File:Lagging-Leading.jpg| सीधा = 2.66]]अगर θ करंट और वोल्टेज के बीच का चरण (तरंगें) है, तो पावर फैक्टर कोण के [[ त्रिकोणमितीय कार्य ]]ों के बराबर है, <math>\cos\theta</math>:
[[File:Condensatorenbatterij.jpg|right|thumb| स्लो-ब्लो फ्यूज, 4. घुसपैठ-सीमित कान्टैक्टर, 5. संधारित्र (एकल-चरण या तीन-चरण इकाइयां, डेल्टा-कनेक्शन), 6. [[ ट्रांसफार्मर ]] (नियंत्रण और वेंटिलेशन प्रशंसकों के लिए)]]एक स्वचालित शक्ति गुणांक सुधार इकाई में कई संधारित्र होते हैं जो संपर्ककर्ताओं के माध्यम से बदले जाते हैं। इन संपर्ककर्ताओं को नियामक द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो [[ विद्युत नेटवर्क |विद्युत नेटवर्क]] में विद्युत् कारक को मापता है। नेटवर्क के भार और शक्ति गुणांक के आधार पर, शक्ति गुणांक कंट्रोलर संधारित्र के आवश्यक ब्लॉक को चरणों में बदलेगा जिससे कि यह सुनिश्चित हो सके कि शक्ति गुणांक चयनित मान से ऊपर रहता है।
:<math>|P| = |S| \cos\theta</math>
चूंकि इकाइयां सुसंगत हैं, परिभाषा के अनुसार पावर फैक्टर -1 और 1 के बीच एक [[ आयाम रहित संख्या ]] है। जब पावर फैक्टर 0 के बराबर होता है, तो ऊर्जा प्रवाह पूरी तरह से प्रतिक्रियाशील होता है और भार में संग्रहीत ऊर्जा प्रत्येक चक्र पर स्रोत में वापस आ जाती है। जब पावर फैक्टर 1 होता है, तो इसे एकता पावर फैक्टर कहा जाता है, स्रोत द्वारा आपूर्ति की जाने वाली सभी ऊर्जा भार द्वारा खपत होती है। चरण कोण के संकेत को दिखाने के लिए पावर कारकों को आमतौर पर अग्रणी या पिछड़ने के रूप में कहा जाता है। कैपेसिटिव लोड लीडिंग (करंट लीड वोल्टेज) हैं, और इंडक्टिव लोड लैगिंग (करंट लैग्स वोल्टेज) हैं।


यदि पूरी तरह से प्रतिरोधी भार बिजली की आपूर्ति से जुड़ा हुआ है, तो वर्तमान और वोल्टेज चरण में ध्रुवीयता बदल देंगे, शक्ति कारक 1 होगा, और विद्युत ऊर्जा प्रत्येक चक्र में नेटवर्क में एक ही दिशा में बहती है। आगमनात्मक भार जैसे प्रेरण मोटर्स (किसी भी प्रकार के घाव का तार) वर्तमान तरंग के साथ प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपभोग करते हैं जो वोल्टेज से कम होती है। कैपेसिटिव लोड जैसे कैपेसिटर बैंक या दबे हुए केबल वोल्टेज को आगे बढ़ाने वाले वर्तमान चरण के साथ प्रतिक्रियाशील शक्ति उत्पन्न करते हैं। दोनों प्रकार के भार एसी चक्र के दौरान ऊर्जा को अवशोषित करेंगे, जो उपकरण के चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र में संग्रहीत है, केवल शेष चक्र के दौरान इस ऊर्जा को वापस स्रोत में लौटाने के लिए।
बदले किए गए संधारित्र के सेट के स्थान पर, अभारित तुल्यकालिक मोटर प्रतिक्रियाशील विद्युत् की आपूर्ति कर सकती है। [[ तुल्यकालिक मोटर |तुल्यकालिक मोटर]] द्वारा खींची गई प्रतिक्रियाशील विद्युत् इसके क्षेत्र विनिमय का कार्य है। इसे [[ तुल्यकालिक कंडेनसर |तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र]] के रूप में जाना जाता है। यह चालू है और विद्युत नेटवर्क से जुड़ा है। यह प्रमुख शक्ति गुणांक पर काम करता है और प्रणाली के वोल्टेज का समर्थन करने या प्रणाली शक्ति गुणांक को निर्दिष्ट स्तर पर बनाए रखने के लिए आवश्यकतानुसार नेटवर्क पर वोल्ट-एम्पीयर प्रतिक्रियाशील (वीएआर) डालता है।


उदाहरण के लिए, 1 kW वास्तविक शक्ति प्राप्त करने के लिए, यदि शक्ति कारक एकता है, तो स्पष्ट शक्ति के 1 kVA को स्थानांतरित करने की आवश्यकता है (1 kW ÷ 1 = 1 kVA)। पावर फैक्टर के कम मूल्यों पर, समान वास्तविक शक्ति प्राप्त करने के लिए अधिक स्पष्ट शक्ति को स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है। 0.2 पावर फैक्टर पर 1 kW वास्तविक शक्ति प्राप्त करने के लिए, 5 kVA स्पष्ट शक्ति को स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है (1 kW ÷ 0.2 = 5 kVA)। इस स्पष्ट शक्ति का उत्पादन और भार को प्रेषित किया जाना चाहिए और उत्पादन और संचरण प्रक्रियाओं में नुकसान के अधीन है।
तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र की स्थापना और संचालन बड़े [[ बिजली की मोटर |विद्युत मोटर्स]] के समान हैं। इसका प्रमुख लाभ यह है कि आसानी से सुधार की मात्रा को समायोजित किया जा सकता है, यह एक परिवर्ती संधारित्र की तरह व्यवहार करता है। संधारित्र के विपरीत, आपूर्ति की जाने वाली प्रतिक्रियाशील विद्युत् की मात्रा वोल्टेज के समानुपाती होती है, न कि वोल्टेज का वर्ग, यह बड़े नेटवर्क पर वोल्टेज स्थिरता में सुधार करता है। तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र का उपयोग अधिकांशतः [[ हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट |उच्च-वोल्टेज प्रत्यक्ष-धारा]] संचरण परियोजनाओं या बड़े औद्योगिक संयंत्रों जैसे स्टील मिलों के संबंध में किया जाता है।


एसी बिजली की खपत करने वाले विद्युत भार वास्तविक शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति दोनों का उपभोग करते हैं। वास्तविक और प्रतिक्रियाशील शक्ति का सदिश योग जटिल शक्ति है, और इसका परिमाण स्पष्ट शक्ति है। प्रतिक्रियाशील शक्ति की उपस्थिति वास्तविक शक्ति को स्पष्ट शक्ति से कम होने का कारण बनती है, और इसलिए, विद्युत भार में 1 से कम का शक्ति कारक होता है।
उच्च-वोल्टेज विद्युत् प्रणाली या बड़े, उतार-चढ़ाव वाले औद्योगिक भार के शक्ति गुणांक सुधार के लिए, स्थिर वीएआर प्रतिकारक या [[ STATCOM |स्टैटकॉम]] जैसे बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का तेजी से उपयोग किया जाता है। ये प्रणालियाँ कान्टैक्टर-स्विच्ड संधारित्र बैंकों की तुलना में बहुत अधिक तेजी से शक्ति गुणांक के अचानक परिवर्तन की भरपाई करने में सक्षम हैं और ठोस-अवस्था होने के कारण, तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र की तुलना में कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।
 
एक नकारात्मक शक्ति कारक (0 से -1) सक्रिय शक्ति को स्रोत में वापस करने के परिणामस्वरूप हो सकता है, जैसे कि सौर पैनलों से सुसज्जित भवन के मामले में जब अधिशेष शक्ति आपूर्ति में वापस आ जाती है।<nowiki><ref></nowiki>{{Citation | title = On the resistance and electromotive forces of the electric arc |first=W. | last = Duddell | journal = Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|volume=203 |issue=359–371 |doi=10.1098/rsta.1904.0022  | pages = 512–15 | year = 1901 | quote = The fact that the solid arc has, at low frequencies, a negative power factor, indicates that the arc is supplying power to the alternator…| doi-access = free }}</ref><ref>{{Citation |title=Analysis of some measurement issues in bushing power factor tests in the field |first=S. |last=Zhang |journal= IEEE Transactions on Power Delivery|volume=21 |issue=3 |pages=1350–56 |date=July 2006 |quote=…(the measurement) gives both negative power factor and negative resistive current (power loss) |doi=10.1109/tpwrd.2006.874616|s2cid=39895367 }}</ref><ref>{{Citation | title = Performance of Grid-Connected Induction Generator under Naturally Commutated AC Voltage Controller |first=A. F. |last=Almarshoud |display-authors=etal |journal=Electric Power Components and Systems |volume=32 |issue=7 |pages=691–700 |year=2004 |quote=Accordingly, the generator will consume active power from the grid, which leads to negative power factor.|doi=10.1080/15325000490461064 |s2cid=110279940 }}</ref>
=== रैखिक भार का शक्ति तत्व सुधार ===
[[File:Blindleistungskompensation.svg|thumb|रैखिक भार का शक्ति तत्व सुधार]]नुकसान को कम करने और भार पर वोल्टेज विनियमन में सुधार करने के लिए बिजली वितरण प्रणाली में आम तौर पर एक उच्च शक्ति कारक वांछनीय होता है। विद्युत भार के पास क्षतिपूर्ति करने वाले तत्व आपूर्ति प्रणाली पर स्पष्ट बिजली की मांग को कम कर देंगे। नेटवर्क की स्थिरता और दक्षता में सुधार के लिए [[ विद्युत शक्ति संचरण |विद्युत शक्ति संचरण]] उपयोगिता द्वारा पावर कारक सुधार लागू किया जा सकता है। अलग-अलग विद्युत ग्राहक जो कम शक्ति कारक के लिए अपनी उपयोगिता द्वारा चार्ज किए जाते हैं, वे अपने शक्ति कारक को बढ़ाने के लिए सुधार उपकरण स्थापित कर सकते हैं ताकि लागत कम हो सके।
 
शक्ति तत्व संशोधन एसी पावर परिपथ के शक्ति तत्व को प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति या अवशोषित करके 1 के करीब लाता है, कैपेसिटर या प्रेरक को जोड़ता है जो क्रमशः भार के आगमनात्मक या कैपेसिटिव प्रभाव को रद्द करने के लिए कार्य करता है। मोटर भार के आगमनात्मक प्रभाव को ऑफसेट करने के मामले में, कैपेसिटर को स्थानीय रूप से जोड़ा जा सकता है। ये कैपेसिटर आगमनात्मक भार की मांग को पूरा करने के लिए प्रतिक्रियाशील शक्ति उत्पन्न करने में मदद करते हैं। यह उस प्रतिक्रियाशील शक्ति को यूटिलिटी जनरेटर से भार तक प्रवाहित होने से रोकेगा। बिजली उद्योग में, प्रेरकों को प्रतिक्रियाशील शक्ति का उपभोग करने के लिए कहा जाता है और कैपेसिटर को इसकी आपूर्ति करने के लिए कहा जाता है, भले ही प्रतिक्रियाशील शक्ति प्रत्येक एसी चक्र पर आगे और पीछे चलने वाली ऊर्जा है।
 
चालू या बंद होने पर शक्ति तत्व सुधार उपकरणों में प्रतिक्रियाशील तत्व वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और हार्मोनिक शोर पैदा कर सकते हैं। प्रणाली के नो-भार नुकसान को बढ़ाते हुए, वे प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति या सिंक करेंगे, भले ही आस-पास कोई भार भार हो रहा हो। सबसे खराब स्थिति में, प्रतिक्रियाशील तत्व प्रणाली के साथ और एक दूसरे के साथ गुंजयमान स्थिति बनाने के लिए बातचीत कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रणाली अस्थिरता और गंभीर [[ वोल्टेज से अधिक |ओवरवॉल्टेज]] में उतार-चढ़ाव होता है। जैसे, अभियांत्रिकी विश्लेषण के बिना प्रतिक्रियाशील तत्वों को केवल लागू नहीं किया जा सकता है।
 
[[File:Condensatorenbatterij.jpg|right|thumb|1. [[ स्टेटिक VAR कम्पेसाटर ]]; 2. नेटवर्क कनेक्शन बिंदु; 3. [[ फ्यूज (विद्युत) ]] | स्लो-ब्लो फ्यूज; 4. घुसपैठ-सीमित संपर्ककर्ता; 5. कैपेसिटर (एकल-चरण या तीन-चरण इकाइयां, डेल्टा-कनेक्शन); 6. [[ ट्रांसफार्मर ]] (नियंत्रण और वेंटिलेशन प्रशंसकों के लिए)]]एक स्वचालित शक्ति तत्व सुधार इकाई में कई कैपेसिटर होते हैं जो संपर्ककर्ताओं के माध्यम से स्विच किए जाते हैं। इन संपर्ककर्ताओं को एक नियामक द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो [[ विद्युत नेटवर्क |विद्युत नेटवर्क]] में शक्ति कारक को मापता है। नेटवर्क के भार और शक्ति तत्व के आधार पर, शक्ति तत्व कंट्रोलर कैपेसिटर के आवश्यक ब्लॉक को चरणों में स्विच करेगा ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि शक्ति तत्व एक चयनित मान से ऊपर रहता है।
 
स्विच किए गए कैपेसिटर के एक सेट के स्थान पर, एक अनलोडेड सिंक्रोनस मोटर प्रतिक्रियाशील शक्ति की आपूर्ति कर सकती है। [[ तुल्यकालिक मोटर |तुल्यकालिक मोटर]] द्वारा खींची गई प्रतिक्रियाशील शक्ति इसके क्षेत्र उत्तेजना का एक कार्य है। इसे [[ तुल्यकालिक कंडेनसर |सिंक्रोनस कंडेनसर]] के रूप में जाना जाता है। यह चालू है और विद्युत नेटवर्क से जुड़ा है। यह एक प्रमुख शक्ति तत्व पर काम करता है और प्रणाली के वोल्टेज का समर्थन करने या प्रणाली शक्ति तत्व को एक निर्दिष्ट स्तर पर बनाए रखने के लिए आवश्यकतानुसार नेटवर्क पर वर्र्स डालता है।
 
सिंक्रोनस कंडेनसर की स्थापना और संचालन बड़े [[ बिजली की मोटर |इलेक्ट्रिक मोटर्स]] के समान हैं। इसका प्रमुख लाभ यह है कि आसानी से सुधार की मात्रा को समायोजित किया जा सकता है; यह एक वेरिएबल कैपेसिटर की तरह व्यवहार करता है। कैपेसिटर के विपरीत, आपूर्ति की जाने वाली प्रतिक्रियाशील शक्ति की मात्रा वोल्टेज के समानुपाती होती है, न कि वोल्टेज का वर्ग; यह बड़े नेटवर्क पर वोल्टेज स्थिरता में सुधार करता है। सिंक्रोनस कंडेनसर का उपयोग अक्सर [[ हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट |उच्च-वोल्टेज प्रत्यक्ष-वर्तमान]] संचरण परियोजनाओं या बड़े औद्योगिक संयंत्रों जैसे स्टील मिलों के संबंध में किया जाता है।
 
उच्च-वोल्टेज पावर प्रणाली या बड़े, उतार-चढ़ाव वाले औद्योगिक भार के शक्ति तत्व सुधार के लिए, स्थिर VAR कम्पेसाटर या [[ STATCOM |STATCOM]] जैसे बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का तेजी से उपयोग किया जाता है। ये प्रणालियाँ संपर्ककर्ता-स्विच्ड कैपेसिटर बैंकों की तुलना में बहुत अधिक तेजी से शक्ति तत्व के अचानक परिवर्तन की भरपाई करने में सक्षम हैं और ठोस-अवस्था होने के कारण, सिंक्रोनस कंडेनसर की तुलना में कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।


== गैर रेखीय भार ==
== गैर रेखीय भार ==
बिजली व्यवस्था पर गैर-रैखिक भार के उदाहरण दिष्टकारी हैं (जैसे बिजली आपूर्ति में उपयोग किए जाते हैं), और आर्क डिस्चार्ज डिवाइस जैसे [[ फ्लोरोसेंट लैंप |फ्लोरोसेंट लैंप]] , इलेक्ट्रिक [[ वेल्डिंग ]] मशीन या [[ चाप भट्टी | चाप भट्टी]] क्योंकि इन प्रणालियों में विद्युत प्रवाह एक स्विचिंग क्रिया द्वारा बाधित होता है, विद्युत प्रवाह में फ़्रीक्वेंसी घटक होते हैं जो पावर प्रणाली फ़्रीक्वेंसी के गुणक होते हैं। डिस्टॉर्शन शक्ति तत्व इस बात का माप है कि भार विद्युत प्रवाह का हार्मोनिक विरूपण भार को हस्तांतरित औसत शक्ति को कितना कम करता है।
बिजली व्यवस्था पर गैर-रैखिक भार के उदाहरण दिष्टकारी हैं (जैसे बिजली आपूर्ति में उपयोग किए जाते हैं), और आर्क डिस्चार्ज उपकरण जैसे [[ फ्लोरोसेंट लैंप |फ्लोरोसेंट लैंप]], विद्युत[[ वेल्डिंग | वेल्डिंग]] मशीन या [[ चाप भट्टी | विद्युत चाप भट्ठी]] क्योंकि इन प्रणालियों में विद्युत प्रवाह स्विचिंग क्रिया द्वारा बाधित होता है, विद्युत प्रवाह में आवृति घटक होते हैं जो विद्युत् प्रणाली आवृति के गुणक होते हैं। विरूपण शक्ति गुणांक इस बात का माप है कि भार विद्युत प्रवाह का गुणावृत्ति विरूपण भार को हस्तांतरित औसत विद्युत् को कितना कम करता है।
[[File:Power factor 75 2.png|right|thumb|upright=1.36|साइनसॉइडल वोल्टेज और गैर-साइनसॉइडल विद्युत प्रवाह इस कंप्यूटर पावर सप्लाई भार के लिए 0.75 का डिस्टॉर्शन शक्ति तत्व देता है।]]
[[File:Power factor 75 2.png|right|thumb|upright=1.36|ज्यावक्रीय वोल्टेज और गैर-ज्यावक्रीय विद्युत प्रवाह इस कंप्यूटर विद्युत् सप्लाई भार के लिए 0.75 का विरूपण शक्ति गुणांक देता है।]]


=== गैर-साइनसोइडल घटक ===
=== गैर-ज्यावक्रीय घटक ===
केवल साइनसोइडल धाराओं और एक आवृत्ति के वोल्टेज वाले रैखिक परिपथ में, शक्ति कारक केवल वर्तमान और वोल्टेज के बीच चरण के अंतर से उत्पन्न होता है। यह विस्थापन शक्ति कारक है।<ref name="FuchsMasoum2015">{{cite book|author1=Ewald Fuchs|author2=Mohammad A. S. Masoum|title=Power Quality in Power Systems and Electrical Machines|url=https://books.google.com/books?id=wuGcBAAAQBAJ&pg=PA432|date=14 July 2015|publisher=Elsevier Science|isbn=978-0-12-800988-8|pages=432–|quote=The DPF it the cosine of the angle between these two quantities}}</ref>
केवल ज्यावक्रीय धाराओं और आवृत्ति के वोल्टेज वाले रैखिक परिपथ में, विद्युत् कारक केवल धारा और वोल्टेज के बीच चरण के अंतर से उत्पन्न होता है। यह विस्थापन विद्युत् कारक है।<ref name="FuchsMasoum2015">{{cite book|author1=Ewald Fuchs|author2=Mohammad A. S. Masoum|title=Power Quality in Power Systems and Electrical Machines|url=https://books.google.com/books?id=wuGcBAAAQBAJ&pg=PA432|date=14 July 2015|publisher=Elsevier Science|isbn=978-0-12-800988-8|pages=432–|quote=The DPF it the cosine of the angle between these two quantities}}</ref>


गैर-रैखिक भार वर्तमान तरंग के आकार को साइन लहर से किसी अन्य रूप में बदलते हैं। गैर-रैखिक भार मूल (मौलिक आवृत्ति) एसी वर्तमान के अतिरिक्त [[ लयबद्ध |हार्मोनिक]] धाराएं बनाते हैं। व्यावहारिक बिजली प्रणालियों में यह महत्वपूर्ण है जिसमें गैर-रैखिक भार होते हैं जैसे कि [[ रेक्टिफायर्स |रेक्टिफायर्स]] , विद्युत प्रकाश के कुछ रूप, [[ इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस |विद्युत चाप भट्टियां]] , वेल्डिंग उपकरण, [[ स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति | स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति]], चर गति ड्राइव और अन्य उपकरण। लीनियर कैपेसिटर और इंडिकेटर्स से युक्त फिल्टर हार्मोनिक धाराओं को आपूर्ति प्रणाली में प्रवेश करने से रोक सकते हैं।
गैर-रैखिक भार धारा तरंग के आकार को ज्या तरंग से किसी अन्य रूप में बदलते हैं। गैर-रैखिक भार मूल (मौलिक आवृत्ति) एसी धारा के अतिरिक्त [[ लयबद्ध |गुणावृत्ति]] धाराएं बनाते हैं। व्यावहारिक बिजली प्रणालियों में यह महत्वपूर्ण है जिसमें गैर-रैखिक भार होते हैं जैसे कि [[ रेक्टिफायर्स |दिष्टकारी]], विद्युत प्रकाश के कुछ रूप, [[ इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस |विद्युत चाप भट्टियां]], वेल्डिंग उपकरण, [[ स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति | स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति]], चर गति ड्राइव और अन्य उपकरण हैं। रैखिक संधारित्र और प्रेरक से युक्त निस्यंदक गुणावृत्ति धाराओं को आपूर्ति प्रणाली में प्रवेश करने से रोक सकते हैं।


वास्तविक शक्ति या प्रतिक्रियाशील शक्ति को मापने के लिए, गैर-साइनसॉइडल धाराओं के साथ ठीक से काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए वाटमीटर का उपयोग किया जाना चाहिए।
वास्तविक विद्युत् या प्रतिक्रियाशील विद्युत् को मापने के लिए, गैर-ज्यावक्रीय धाराओं के साथ ठीक से काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए वाटमीटर का उपयोग किया जाना चाहिए।


=== विरूपण शक्ति कारक ===
=== विरूपण विद्युत् कारक ===
डिस्टॉर्शन शक्ति तत्व प्रणाली में मौजूद हार्मोनिक वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से जुड़ा डिस्टॉर्शन कंपोनेंट है।
विरूपण शक्ति गुणांक प्रणाली में सम्मलित गुणावृत्ति वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से जुड़ा विरूपण घटक है।
:<math>
:<math>
\begin{align}
\begin{align}
Line 123: Line 89:
</math>
</math>


<math>\mbox{THD}_i</math> भार विद्युत प्रवाह का कुल हार्मोनिक विरूपण है।
<math>\mbox{THD}_i</math> भार विद्युत प्रवाह का कुल गुणावृत्ति विरूपण है।
:<math>THD_i = \frac{\sqrt{\displaystyle\sum_{h=2}^\infty I_h^2}} {I_1}= \frac{\sqrt{I_2^2+I_3^2+I_4^2+\cdots}} {I_1}</math>
:<math>THD_i = \frac{\sqrt{\displaystyle\sum_{h=2}^\infty I_h^2}} {I_1}= \frac{\sqrt{I_2^2+I_3^2+I_4^2+\cdots}} {I_1}</math>


<math>I_1</math> वर्तमान का मूलभूत घटक है और <math>I_{\mbox{rms}}</math> कुल विद्युत प्रवाह है - दोनों रूट मीन स्क्वायर-वैल्यू हैं (डिस्टॉर्शन शक्ति तत्व का उपयोग व्यक्तिगत ऑर्डर हार्मोनिक्स का वर्णन करने के लिए भी किया जा सकता है, कुल विद्युत प्रवाह के स्थान पर संबंधित विद्युत प्रवाह का उपयोग करके)। कुल हार्मोनिक विरूपण के संबंध में यह परिभाषा मानती है कि वोल्टेज अपरिवर्तित रहता है (साइनसॉइडल, हार्मोनिक्स के बिना)। यह सरलीकरण अक्सर कठोर वोल्टेज स्रोतों (वितरण नेटवर्क में भार डाउनस्ट्रीम में परिवर्तन से प्रभावित नहीं होने) के लिए एक अच्छा सन्निकटन है। नेटवर्क में वर्तमान विकृति से विशिष्ट जनरेटर का कुल हार्मोनिक विरूपण 1-2% के क्रम में है, जिसके बड़े पैमाने पर निहितार्थ हो सकते हैं लेकिन सामान्य अभ्यास में इसे अनदेखा किया जा सकता है।<ref>{{Citation |url=http://ecmweb.com/power-quality/effects-harmonics-power-systems |title=Effects of Harmonics on Power Systems |first=C. |last=Sankaran |year=1999 |publisher=Electro-Test |quote=...and voltage-time relationship deviates from the pure sine function. The distortion at the point of generation is very small (about 1% to 2%), but nonetheless it exists.}}</ref>
<math>I_1</math> धारा का मूलभूत घटक है और <math>I_{\mbox{rms}}</math> कुल विद्युत प्रवाह है - दोनों वर्ग माध्य मूल-मान हैं (विरूपण शक्ति गुणांक का उपयोग व्यक्तिगत ऑर्डर गुणावृत्ति का वर्णन करने के लिए भी किया जा सकता है, कुल विद्युत प्रवाह के स्थान पर संबंधित विद्युत प्रवाह का उपयोग करके)। कुल गुणावृत्ति विरूपण के संबंध में यह परिभाषा मानती है कि वोल्टेज अपरिवर्तित रहता है (ज्यावक्रीय, गुणावृत्ति के बिना)। यह सरलीकरण अधिकांशतः कठोर वोल्टेज स्रोतों (वितरण नेटवर्क में भार डाउनस्ट्रीम में परिवर्तन से प्रभावित नहीं होने) के लिए अच्छा सन्निकटन है। नेटवर्क में धारा विकृति से विशिष्ट जनरेटर का कुल गुणावृत्ति विरूपण 1-2% के क्रम में है, जिसके बड़े पैमाने पर निहितार्थ हो सकते हैं लेकिन सामान्य अभ्यास में इसे अनदेखा किया जा सकता है।<ref>{{Citation |url=http://ecmweb.com/power-quality/effects-harmonics-power-systems |title=Effects of Harmonics on Power Systems |first=C. |last=Sankaran |year=1999 |publisher=Electro-Test |quote=...and voltage-time relationship deviates from the pure sine function. The distortion at the point of generation is very small (about 1% to 2%), but nonetheless it exists.}}</ref>


परिणाम जब विस्थापन शक्ति कारक (DPF) से गुणा किया जाता है, तो समग्र, वास्तविक शक्ति कारक या सिर्फ शक्ति कारक (PF) होता है:
परिणाम जब विस्थापन विद्युत् कारक (डीपीएफ) से गुणा किया जाता है, तो समग्र, वास्तविक विद्युत् कारक या सिर्फ विद्युत् कारक (पीएफ) होता है:
:<math>\mbox{PF} = \frac{\cos{\varphi}} {\sqrt{ 1+THD_i^2}}</math>
:<math>\mbox{PF} = \frac{\cos{\varphi}} {\sqrt{ 1+THD_i^2}}</math>
=== तीन-चरण नेटवर्क में विकृति ===
=== तीन-चरण नेटवर्क में विकृति ===
व्यवहार में, तीन-चरण वितरण नेटवर्क में उपकरणों पर विरूपण के स्थानीय प्रभाव कुल हार्मोनिक विरूपण के बजाय कुछ आदेश हार्मोनिक्स के परिमाण पर निर्भर करते हैं।
व्यवहार में, तीन-चरण वितरण नेटवर्क में उपकरणों पर विरूपण के स्थानीय प्रभाव कुल गुणावृत्ति विरूपण के अतिरिक्त कुछ आदेश गुणावृत्ति के परिमाण पर निर्भर करते हैं।


उदाहरण के लिए, ट्रिपलेन, या शून्य-अनुक्रम, हार्मोनिक्स (तीसरा, 9वां, 15वां, आदि) में लाइन-टू-लाइन की तुलना में इन-फेज होने का गुण होता है। [[ डेल्टा-वाई ट्रांसफार्मर |डेल्टा-वाई ट्रांसफार्मर]] में, इन हार्मोनिक्स के परिणामस्वरूप डेल्टा वाइंडिंग्स में धाराएं फैल सकती हैं और परिणामस्वरूप अधिक प्रतिरोधक ताप हो सकता है। ट्रांसफॉर्मर के वाई-कॉन्फ़िगरेशन में, ट्रिपलेन हार्मोनिक्स इन धाराओं को नहीं बनायेगा, लेकिन [[ ग्राउंड और न्यूट्रल |ग्राउंड और न्यूट्रल]] में गैर-शून्य वर्तमान का परिणाम होगा। यह कुछ मामलों में तटस्थ तार को ओवरलोड कर सकता है और किलोवाट-घंटे मीटरिंग प्रणाली और बिलिंग राजस्व में त्रुटि पैदा कर सकता है।<ref>{{Citation | chapter-url = http://www.pge.com/includes/docs/pdfs/mybusiness/customerservice/energystatus/powerquality/harmonics.pdf | title = Power System Harmonics | publisher = Pacific Gas and Electric | chapter = Single-phase load harmonics vs. three-phase load harmonics | chapter-format = [[PDF]]}}</ref><ref>{{Citation | chapter-url = http://energylogix.ca/harmonics_and_ieee.pdf | title = Harmonics and IEEE 519 | publisher = EnergyLogix Solutions | chapter = Harmonic Effects | place = [[Canada|CA]] | chapter-format = [[PDF]]}}</ref> ट्रांसफॉर्मर में वर्तमान हार्मोनिक्स की उपस्थिति भी ट्रांसफॉर्मर के चुंबकीय कोर में बड़ी एडी धाराओं का परिणाम देती है। भंवर धारा हानियाँ आम तौर पर आवृत्ति के वर्ग के रूप में बढ़ती हैं, ट्रांसफॉर्मर की दक्षता को कम करती हैं, अतिरिक्त गर्मी को नष्ट करती हैं, और इसकी सेवा जीवन को कम करती हैं।<ref>{{Citation |url=http://ecmweb.com/power-quality/effects-harmonics-power-systems |title=Effects of Harmonics on Power Systems |first=C. |last=Sankaran |year=1999 |publisher = Electro-Test |section=Transformers}}</ref>
उदाहरण के लिए, ट्रिपलेन, या शून्य-अनुक्रम, गुणावृत्ति (तीसरा, 9वां, 15वां, आदि) में लाइन-टू-लाइन की तुलना में समकला होने का गुण होता है। [[ डेल्टा-वाई ट्रांसफार्मर |डेल्टा-वाई ट्रांसफार्मर]] में, इन गुणावृत्ति के परिणामस्वरूप डेल्टा वाइंडिंग्स में धाराएं फैल सकती हैं और परिणामस्वरूप अधिक प्रतिरोधक ताप हो सकता है। ट्रांसफॉर्मर के वाई-समाकृति में, ट्रिपलेन गुणावृत्ति इन धाराओं को नहीं बनायेगा, लेकिन [[ ग्राउंड और न्यूट्रल |ग्राउंड और न्यूट्रल]] में गैर-शून्य धारा का परिणाम होगा। यह कुछ स्थितियों में तटस्थ तार को अधिभार कर सकता है और किलोवाट-घंटे मीटरिंग प्रणाली और बिलिंग राजस्व में त्रुटि पैदा कर सकता है।<ref>{{Citation | chapter-url = http://www.pge.com/includes/docs/pdfs/mybusiness/customerservice/energystatus/powerquality/harmonics.pdf | title = Power System Harmonics | publisher = Pacific Gas and Electric | chapter = Single-phase load harmonics vs. three-phase load harmonics | chapter-format = [[PDF]]}}</ref><ref>{{Citation | chapter-url = http://energylogix.ca/harmonics_and_ieee.pdf | title = Harmonics and IEEE 519 | publisher = EnergyLogix Solutions | chapter = Harmonic Effects | place = [[Canada|CA]] | chapter-format = [[PDF]]}}</ref> ट्रांसफॉर्मर में धारा गुणावृत्ति की उपस्थिति भी ट्रांसफॉर्मर के चुंबकीय कोर में बड़ी एडी धाराओं का परिणाम देती है। भंवर धारा हानियाँ सामान्यतः आवृत्ति के वर्ग के रूप में बढ़ती हैं, ट्रांसफॉर्मर की दक्षता को कम करती हैं, अतिरिक्त गर्मी को नष्ट करती हैं, और इसकी सेवा जीवन को कम करती हैं।<ref>{{Citation |url=http://ecmweb.com/power-quality/effects-harmonics-power-systems |title=Effects of Harmonics on Power Systems |first=C. |last=Sankaran |year=1999 |publisher = Electro-Test |section=Transformers}}</ref>


ऋणात्मक-अनुक्रम हार्मोनिक्स (5वां, 11वां, 17वां, आदि) चरण के बाहर 120 डिग्री को जोड़ता है, मौलिक हार्मोनिक के समान लेकिन एक उलट क्रम में। जनरेटर और मोटर में, ये धाराएं चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं जो शाफ्ट के घूमने का विरोध करती हैं और कभी-कभी यांत्रिक कंपन को नुकसान पहुंचाती हैं।<ref>{{Citation |url=http://ecmweb.com/power-quality/effects-harmonics-power-systems |title=Effects of Harmonics on Power Systems |first=C. |last=Sankaran |year=1999 |publisher=Electro-Test |section=Motors |quote=The interaction between the positive and negative sequence magnetic fields and currents produces torsional oscillations of the motor shaft. These oscillations result in shaft vibrations.}}</ref>
ऋणात्मक-अनुक्रम गुणावृत्ति (5वां, 11वां, 17वां, आदि) चरण के बाहर 120 डिग्री को मौलिक गुणावृत्ति के समान लेकिन उलट क्रम में जोड़ता है। जनरेटर और मोटर में, ये धाराएं चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं जो शाफ्ट के घूमने का विरोध करती हैं और कभी-कभी यांत्रिक कंपन को नुकसान पहुंचाती हैं।<ref>{{Citation |url=http://ecmweb.com/power-quality/effects-harmonics-power-systems |title=Effects of Harmonics on Power Systems |first=C. |last=Sankaran |year=1999 |publisher=Electro-Test |section=Motors |quote=The interaction between the positive and negative sequence magnetic fields and currents produces torsional oscillations of the motor shaft. These oscillations result in shaft vibrations.}}</ref>
=== स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति ===
=== स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति ===
{{Main|स्विच्ड-मोड पावर सप्लाई पावर फैक्टर}}
{{Main|स्विच्ड-मोड पावर सप्लाई पावर फैक्टर}}


गैर-रैखिक भार का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण वर्ग लाखों व्यक्तिगत कंप्यूटर हैं जो आमतौर पर रेटेड आउटपुट पावर के साथ स्विच-मोड पावर सप्लाई (एसएमपीएस) को कुछ वाट से लेकर 1 किलोवाट से अधिक तक शामिल करते हैं। ऐतिहासिक रूप से, इन बहुत कम लागत वाली बिजली आपूर्तियों में एक साधारण फुल-वेव दिष्टकारी शामिल था जो केवल तभी संचालित होता था जब मुख्य तात्कालिक वोल्टेज इनपुट कैपेसिटर पर वोल्टेज से अधिक हो जाता था। यह पीक-टू-एवरेज इनपुट विद्युत प्रवाह के बहुत उच्च अनुपात की ओर जाता है, जो कम विरूपण शक्ति कारक और संभावित गंभीर चरण और तटस्थ लोडिंग चिंताओं का कारण बनता है।
गैर-रैखिक भार का विशेष रूप से महत्वपूर्ण वर्ग लाखों व्यक्तिगत कंप्यूटर हैं जो सामान्यतः मूल्यांकन निर्गम विद्युत् के साथ बदले-मोड विद्युत् सप्लाई (एसएमपीएस) को कुछ वाट से लेकर 1 किलोवाट से अधिक तक सम्मलित करते हैं। ऐतिहासिक रूप से, इन बहुत कम लागत वाली बिजली आपूर्तियों में साधारण पूर्ण तरंग दिष्टकारी सम्मलित था जो केवल तभी संचालित होता था जब मुख्य तात्कालिक वोल्टेज निविष्ट संधारित्र पर वोल्टेज से अधिक हो जाता था। यह पीक-टू-एवरेज निविष्ट विद्युत प्रवाह के बहुत उच्च अनुपात की ओर जाता है, जो कम विरूपण विद्युत् कारक और संभावित गंभीर चरण और तटस्थ लोडिंग चिंताओं का कारण बनता है।


एक विशिष्ट स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति पहले [[ पुल सुधारक | ब्रिज रेक्टिफायर]] के माध्यम से एसी मेन को डीसी बस में परिवर्तित करती है। आउटपुट वोल्टेज तब इस डीसी बस से प्राप्त होता है। इसके साथ समस्या यह है कि रेक्टिफायर एक नॉन-लीनियर डिवाइस है, इसलिए इनपुट विद्युत प्रवाह अत्यधिक नॉन-लीनियर है। इसका मतलब है कि इनपुट विद्युत प्रवाह में वोल्टेज की आवृत्ति के हार्मोनिक्स में ऊर्जा होती है। यह बिजली कंपनियों के लिए एक समस्या प्रस्तुत करता है, क्योंकि वे सरल कैपेसिटर या प्रेरक जोड़कर हार्मोनिक वर्तमान के लिए क्षतिपूर्ति नहीं कर सकते हैं, क्योंकि वे रैखिक भार द्वारा खींची गई प्रतिक्रियाशील शक्ति के लिए कर सकते हैं। कई न्यायालयों को एक निश्चित शक्ति स्तर से ऊपर की सभी बिजली आपूर्ति के लिए शक्ति तत्व सुधार की आवश्यकता होने लगी है।
एक विशिष्ट स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति पहले [[ पुल सुधारक |डायोड सेतु]] के माध्यम से एसी मेन को डीसी बस में परिवर्तित करती है। निर्गम वोल्टेज तब इस डीसी बस से प्राप्त होता है। इसके साथ समस्या यह है किदिष्टकारी गैर-रैखिक उपकरण है, इसलिए निविष्ट विद्युत प्रवाह अत्यधिक गैर-रैखिक है। इसका मतलब है कि निविष्ट विद्युत प्रवाह में वोल्टेज की आवृत्ति के गुणावृत्ति में ऊर्जा होती है। यह बिजली कंपनियों के लिए समस्या प्रस्तुत करता है, क्योंकि वे सरल संधारित्र या प्रेरक जोड़कर गुणावृत्ति धारा के लिए क्षतिपूर्ति नहीं कर सकते हैं, क्योंकि वे रैखिक भार द्वारा खींची गई प्रतिक्रियाशील विद्युत् के लिए कर सकते हैं। कई न्यायालयों को निश्चित विद्युत् स्तर से ऊपर की सभी बिजली आपूर्ति के लिए शक्ति गुणांक सुधार की आवश्यकता होने लगी है।


नियामक एजेंसियों जैसे[[ यूरोपीय संघ | यूरोपीय संघ]]ने शक्ति कारक में सुधार की एक विधि के रूप में हार्मोनिक सीमा निर्धारित की है। घटती घटक लागत ने दो अलग-अलग तरीकों के कार्यान्वयन को तेज कर दिया है। वर्तमान यूरोपीय संघ मानक EN61000-3-2 का अनुपालन करने के लिए, 75 W से अधिक आउटपुट पावर वाली सभी स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति में कम से कम निष्क्रिय शक्ति तत्व सुधार शामिल होना चाहिए। 80 प्लस बिजली आपूर्ति प्रमाणन के लिए 0.9 या अधिक के शक्ति तत्व की आवश्यकता होती है।<ref>{{Citation | url = http://www.80plus.org/ | publisher = 80 Plus | title = Certified Power Supplies and Manufacturers | section = What is an 80 PLUS certified power supply?}}</ref>
नियामक एजेंसियों जैसे[[ यूरोपीय संघ | यूरोपीय संघ]] ने विद्युत् कारक में सुधार की विधि के रूप में गुणावृत्ति सीमा निर्धारित की है। घटती घटक लागत ने दो अलग-अलग तरीकों के कार्यान्वयन को तेज कर दिया है। धारा यूरोपीय संघ मानक ईएन61000-3-2 का अनुपालन करने के लिए, 75 वाट से अधिक निर्गम विद्युत् वाली सभी स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति में कम से कम निष्क्रिय शक्ति गुणांक सुधार सम्मलित होना चाहिए। 80 से अधिक बिजली आपूर्ति प्रमाणन के लिए 0.9 या अधिक के शक्ति गुणांक की आवश्यकता होती है।<ref>{{Citation | url = http://www.80plus.org/ | publisher = 80 Plus | title = Certified Power Supplies and Manufacturers | section = What is an 80 PLUS certified power supply?}}</ref>
=== गैर-रैखिक भार में शक्ति तत्व सुधार (पीएफसी) ===
=== गैर-रैखिक भार में शक्ति गुणांक सुधार (पीएफसी) ===


==== निष्क्रिय पीएफसी ====
==== निष्क्रिय पीएफसी ====
[[ हार्मोनिक्स (विद्युत शक्ति) ]]विद्युत प्रवाह को नियंत्रित करने का सबसे सरल तरीका[[ इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर | इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर]] का उपयोग करना है जो केवल [[ उपयोगिता आवृत्ति |लाइन फ्रीक्वेंसी]] (50 या 60 हर्ट्ज) पर विद्युत प्रवाह पास करता है। फ़िल्टर में कैपेसिटर या प्रेरक होते हैं और एक गैर- [[ रैखिक |रैखिक]] डिवाइस को रैखिक भार की तरह अधिक दिखता है। पैसिव PFC का एक उदाहरण [[ घाटी भरण सर्किट |वैली-फिल परिपथ]] है।
[[ हार्मोनिक्स (विद्युत शक्ति) |गुणावृत्ति (विद्युत विद्युत्)]] विद्युत प्रवाह को नियंत्रित करने का सबसे सरल तरीका[[ इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर | इलेक्ट्रॉनिक निस्यंदक]] का उपयोग करना है जो केवल [[ उपयोगिता आवृत्ति |लाइन आवृति]] (50 या 60 हर्ट्ज) पर विद्युत प्रवाह पारित करता है। फ़िल्टर में संधारित्र या प्रेरक होते हैं और गैर- [[ रैखिक |रैखिक]] उपकरण को रैखिक भार की तरह अधिक दिखता है। निष्क्रीय पीएफसी का उदाहरण [[ घाटी भरण सर्किट |वैली-फिल परिपथ]] है।


निष्क्रिय पीएफसी का एक नुकसान यह है कि इसके लिए समतुल्य शक्ति सक्रिय पीएफसी परिपथ की तुलना में बड़े प्रेरक या कैपेसिटर की आवश्यकता होती है।<ref>{{Citation |url=http://www.nuvation.com/corporate/news/newsletter/fall2006/powersupply.html |publisher=Nuvation |date=Fall 2006 |title=Power Supply Design Principles: Techniques and Solutions, Part 3 |newspaper=Newsletter |first=Ben |last=Schramm |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20070309134617/http://www.nuvation.com/corporate/news/newsletter/fall2006/powersupply.html |archive-date=2007-03-09 }}</ref><ref>{{Citation | newspaper = Xplore | title = Quasi-active power factor correction with a variable inductive filter: theory, design and practice | volume = 18 | issue = 1 | pages = 248–255 | publisher = IEEE| doi = 10.1109/TPEL.2002.807135 | bibcode = 2003ITPE...18..248W | year = 2003 | last1 = Wolfle | first1 = W.H. | last2 = Hurley | first2 = W.G. }}</ref><ref>{{Citation |publisher=Nuigalway |type=project |url=http://www.nuigalway.ie/power_electronics/projects/quasi_active.html |place=[[Ireland|IE]] |title=Power electronics |contribution=Quasi-active Power Factor Correction: The Role of Variable Inductance |last1=Wölfle |first1=W. H. |last2=Hurley |first2=W. G.}}</ref> साथ ही, व्यवहार में, निष्क्रिय पीएफसी अक्सर शक्ति तत्व को सुधारने में कम प्रभावी होता है।<ref name="effi">{{Citation | url = http://www.xbitlabs.com/articles/coolers/display/atx-psu5_3.html | title = ATX Power Supply Units Roundup | publisher = xBit labs | quote = The power factor is the measure of reactive power. It is the ratio of active power to the total of active and reactive power. It is about 0.65 with an ordinary PSU, but PSUs with active PFC have a power factor of 0.97–0.99. […] hardware reviewers sometimes make no difference between the power factor and the efficiency factor. Although both these terms describe the effectiveness of a power supply, it is a gross mistake to confuse them. […] There is a very small effect from passive PFC – the power factor grows only from 0.65 to 0.7–0.75. | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20081120040707/http://www.xbitlabs.com/articles/coolers/display/atx-psu5_3.html | archive-date = 2008-11-20 }}</ref><ref>{{Citation|date=Mar 16, 2006 |publisher=Find articles |url=http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2006_March_16/ai_n26797888 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090901140721/http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2006_March_16/ai_n26797888/ |url-status=dead |archive-date=September 1, 2009 |title=The Active PFC Market is Expected to Grow at an Annually Rate of 12.3% Till 2011 |quote=Higher-powered products are also likely to use active PFC, since it would be the most cost effective way to bring products into compliance with the EN standard. }}</ref><ref>{{Citation | url = http://www.techarp.com/showarticle.aspx?artno=81&pgno=1 | publisher = TECHarp | title = Power Factor Correction | quote = Passive PFC […] the power factor is low at 60–80%. […] Active PFC ... a power factor of up to 95%}}</ref><ref>{{Citation | publisher = Silverstone Technology | url = http://www.silverstonetek.com/tech/wh_pfc.php?area= | title = Why we need PFC in PSU | quote = Normally, the power factor value of electronic device without power factor correction is approximately 0.5. […] Passive PFC […] 70~80% […] Active PFC […] 90~99.9% | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20081222085515/http://www.silverstonetek.com/tech/wh_pfc.php?area= | archive-date = 2008-12-22 }}</ref><ref>{{Citation | publisher = Electronic products | newspaper = Taiyo | url = http://www2.electronicproducts.com/PFC_options_for_power_supplies-article-taiyo-mar2004-html.aspx | title = PFC options for power supplies | first = Tom | last = Brooks | date = Mar 2004 | quote = The disadvantages of passive PFC techniques are that they typically yield a power factor of only 0.60 to 0.70 […] Dual-stage active PFC technology [yields] a power factor typically greater than 0.98 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20081202100831/http://www2.electronicproducts.com/PFC_options_for_power_supplies-article-taiyo-mar2004-html.aspx | archive-date = 2008-12-02 }}</ref>
निष्क्रिय पीएफसी का नुकसान यह है कि इसके लिए समतुल्य विद्युत् सक्रिय पीएफसी परिपथ की तुलना में बड़े प्रेरक या संधारित्र की आवश्यकता होती है।<ref>{{Citation |url=http://www.nuvation.com/corporate/news/newsletter/fall2006/powersupply.html |publisher=Nuvation |date=Fall 2006 |title=Power Supply Design Principles: Techniques and Solutions, Part 3 |newspaper=Newsletter |first=Ben |last=Schramm |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20070309134617/http://www.nuvation.com/corporate/news/newsletter/fall2006/powersupply.html |archive-date=2007-03-09 }}</ref><ref>{{Citation | newspaper = Xplore | title = Quasi-active power factor correction with a variable inductive filter: theory, design and practice | volume = 18 | issue = 1 | pages = 248–255 | publisher = IEEE| doi = 10.1109/TPEL.2002.807135 | bibcode = 2003ITPE...18..248W | year = 2003 | last1 = Wolfle | first1 = W.H. | last2 = Hurley | first2 = W.G. }}</ref><ref>{{Citation |publisher=Nuigalway |type=project |url=http://www.nuigalway.ie/power_electronics/projects/quasi_active.html |place=[[Ireland|IE]] |title=Power electronics |contribution=Quasi-active Power Factor Correction: The Role of Variable Inductance |last1=Wölfle |first1=W. H. |last2=Hurley |first2=W. G.}}</ref> साथ ही, व्यवहार में, निष्क्रिय पीएफसी अधिकांशतः शक्ति गुणांक को सुधारने में कम प्रभावी होता है।<ref name="effi">{{Citation | url = http://www.xbitlabs.com/articles/coolers/display/atx-psu5_3.html | title = ATX Power Supply Units Roundup | publisher = xBit labs | quote = The power factor is the measure of reactive power. It is the ratio of active power to the total of active and reactive power. It is about 0.65 with an ordinary PSU, but PSUs with active PFC have a power factor of 0.97–0.99. […] hardware reviewers sometimes make no difference between the power factor and the efficiency factor. Although both these terms describe the effectiveness of a power supply, it is a gross mistake to confuse them. […] There is a very small effect from passive PFC – the power factor grows only from 0.65 to 0.7–0.75. | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20081120040707/http://www.xbitlabs.com/articles/coolers/display/atx-psu5_3.html | archive-date = 2008-11-20 }}</ref><ref>{{Citation|date=Mar 16, 2006 |publisher=Find articles |url=http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2006_March_16/ai_n26797888 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090901140721/http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2006_March_16/ai_n26797888/ |url-status=dead |archive-date=September 1, 2009 |title=The Active PFC Market is Expected to Grow at an Annually Rate of 12.3% Till 2011 |quote=Higher-powered products are also likely to use active PFC, since it would be the most cost effective way to bring products into compliance with the EN standard. }}</ref><ref>{{Citation | url = http://www.techarp.com/showarticle.aspx?artno=81&pgno=1 | publisher = TECHarp | title = Power Factor Correction | quote = Passive PFC […] the power factor is low at 60–80%. […] Active PFC ... a power factor of up to 95%}}</ref><ref>{{Citation | publisher = Silverstone Technology | url = http://www.silverstonetek.com/tech/wh_pfc.php?area= | title = Why we need PFC in PSU | quote = Normally, the power factor value of electronic device without power factor correction is approximately 0.5. […] Passive PFC […] 70~80% […] Active PFC […] 90~99.9% | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20081222085515/http://www.silverstonetek.com/tech/wh_pfc.php?area= | archive-date = 2008-12-22 }}</ref><ref>{{Citation | publisher = Electronic products | newspaper = Taiyo | url = http://www2.electronicproducts.com/PFC_options_for_power_supplies-article-taiyo-mar2004-html.aspx | title = PFC options for power supplies | first = Tom | last = Brooks | date = Mar 2004 | quote = The disadvantages of passive PFC techniques are that they typically yield a power factor of only 0.60 to 0.70 […] Dual-stage active PFC technology [yields] a power factor typically greater than 0.98 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20081202100831/http://www2.electronicproducts.com/PFC_options_for_power_supplies-article-taiyo-mar2004-html.aspx | archive-date = 2008-12-02 }}</ref>
==== सक्रिय पीएफसी ====
==== सक्रिय पीएफसी ====
[[File:Active pfc PSU packaging.png|right|thumb|सक्रिय पीएफसी रेटिंग दिखाते हुए 610 डब्ल्यू [[ बिजली आपूर्ति इकाई (कंप्यूटर) ]] की पैकेजिंग से लिए गए विनिर्देश]]सक्रिय पीएफसी शक्ति तत्व को बेहतर बनाने के लिए भार द्वारा खींचे गए विद्युत प्रवाह के वेवफॉर्म को बदलने के लिए [[ बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स |पावर इलेक्ट्रॉनिक्स]] का उपयोग है।<ref>{{Citation | publisher = Fairchild Semiconductor | year = 2004 | type = application note | number = 42047 | title = Power Factor Correction (PFC) Basics | url = http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-42047.pdf | access-date = 2009-11-29 | archive-url = https://web.archive.org/web/20140611063712/http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-42047.pdf | archive-date = 2014-06-11 | url-status = dead }}</ref> कुछ प्रकार के सक्रिय पीएफसी [[ बक कन्वर्टर ]], [[ बूस्ट कनर्वटर ]], [[ बक-बूस्ट कनवर्टर | बक-बूस्ट कनवर्टर]] और सिंक्रोनस कंडेंसर। सक्रिय शक्ति तत्व संशोधन सिंगल-स्टेज या मल्टी-स्टेज हो सकता है।
[[File:Active pfc PSU packaging.png|right|thumb|सक्रिय पीएफसी रेटिंग दिखाते हुए 610 डब्ल्यू [[ बिजली आपूर्ति इकाई (कंप्यूटर) ]] की पैकेजिंग से लिए गए विनिर्देश]]सक्रिय पीएफसी शक्ति गुणांक को बेहतर बनाने के लिए भार द्वारा खींचे गए विद्युत प्रवाह के तरंगरूप को बदलने के लिए [[ बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स |विद्युत् इलेक्ट्रॉनिक्स]] का उपयोग है।<ref>{{Citation | publisher = Fairchild Semiconductor | year = 2004 | type = application note | number = 42047 | title = Power Factor Correction (PFC) Basics | url = http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-42047.pdf | access-date = 2009-11-29 | archive-url = https://web.archive.org/web/20140611063712/http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-42047.pdf | archive-date = 2014-06-11 | url-status = dead }}</ref> कुछ प्रकार के सक्रिय पीएफसी [[ बक कन्वर्टर |बक कन्वर्टर]], [[ बूस्ट कनर्वटर |बूस्ट कनर्वटर]], [[ बक-बूस्ट कनवर्टर |बक-बूस्ट कनवर्टर]] और तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र है। सक्रिय शक्ति गुणांक संशोधन एकल चरण या एकाधिक चरण हो सकता है।


स्विच्ड-मोड पावर सप्लाई के मामले में, ब्रिज रेक्टिफायर और मुख्य इनपुट कैपेसिटर के बीच एक बूस्ट कन्वर्टर डाला जाता है। बूस्ट कन्वर्टर अपने आउटपुट पर एक निरंतर वोल्टेज बनाए रखने का प्रयास करता है, जबकि एक धारा खींचती है जो हमेशा चरण में और लाइन वोल्टेज के समान आवृत्ति पर होती है। बिजली आपूर्ति के अंदर एक अन्य स्विच्ड-मोड कनवर्टर डीसी बस से वांछित आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन करता है। इस दृष्टिकोण के लिए अतिरिक्त अर्धचालक स्विच और इलेक्ट्रॉनिक्स को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है लेकिन सस्ते और छोटे निष्क्रिय घटकों की अनुमति देता है। यह अक्सर अभ्यास में प्रयोग किया जाता है।
स्विच्ड-मोड विद्युत् सप्लाई के मामले में, ब्रिज दिष्टकारी और मुख्य निविष्ट संधारित्र के बीच बूस्ट कन्वर्टर डाला जाता है। बूस्ट कन्वर्टर अपने निर्गम पर निरंतर वोल्टेज बनाए रखने का प्रयास करता है, जबकि धारा खींचती है जो हमेशा चरण में और लाइन वोल्टेज के समान आवृत्ति पर होती है। बिजली आपूर्ति के अंदर अन्य स्विच्ड-मोड कनवर्टर डीसी बस से वांछित निर्गम वोल्टेज का उत्पादन करता है। इस दृष्टिकोण के लिए अतिरिक्त अर्धचालक बदले और इलेक्ट्रॉनिक्स को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है लेकिन सस्ते और छोटे निष्क्रिय घटकों की अनुमति देता है। यह अधिकांशतः अभ्यास में प्रयोग किया जाता है।


तीन-चरण एसएमपीएस के लिए, [[ वियना सुधारक |वियना दिष्टकारी]] कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग शक्ति कारक को काफी हद तक सुधारने के लिए किया जा सकता है।
तीन-चरण एसएमपीएस के लिए, [[ वियना सुधारक |वियना दिष्टकारी]] समाकृति का उपयोग विद्युत् कारक को काफी हद तक सुधारने के लिए किया जा सकता है।


निष्क्रिय PFC वाले SMPS लगभग 0.7–0.75 का शक्ति तत्व प्राप्त कर सकते हैं, सक्रिय PFC वाले SMPS, 0.99 शक्ति तत्व तक, जबकि बिना किसी शक्ति तत्व संशोधन के SMPS का शक्ति तत्व लगभग 0.55–0.65 होता है।<ref>{{Citation |last1=Sugawara |first1=I. |last2=Suzuki |first2=Y. |last3=Takeuchi |first3=A. |last4=Teshima |first4=T. |contribution=Experimental studies on active and passive PFC circuits |title=INTELEC 97, 19th International Telecommunications Energy Conference |date=19–23 Oct 1997 |pages=571–78 |doi=10.1109/INTLEC.1997.646051|isbn=978-0-7803-3996-5 |s2cid=109885369 }}</ref>
निष्क्रिय पीएफसी वाले एसएमपीएस लगभग 0.7–0.75 का शक्ति गुणांक प्राप्त कर सकते हैं, सक्रिय पीएफसी वाले एसएमपीएस, 0.99 शक्ति गुणांक तक, जबकि बिना किसी शक्ति गुणांक संशोधन के एसएमपीएस का शक्ति गुणांक लगभग 0.55–0.65 होता है।<ref>{{Citation |last1=Sugawara |first1=I. |last2=Suzuki |first2=Y. |last3=Takeuchi |first3=A. |last4=Teshima |first4=T. |contribution=Experimental studies on active and passive PFC circuits |title=INTELEC 97, 19th International Telecommunications Energy Conference |date=19–23 Oct 1997 |pages=571–78 |doi=10.1109/INTLEC.1997.646051|isbn=978-0-7803-3996-5 |s2cid=109885369 }}</ref>


उनके बहुत विस्तृत इनपुट वोल्टेज रेंज के कारण, सक्रिय पीएफसी के साथ कई बिजली की आपूर्ति स्वचालित रूप से लगभग 100 वी (जापान) से 240 वी (यूरोप) तक एसी बिजली पर काम करने के लिए समायोजित हो सकती है। लैपटॉप के लिए बिजली की आपूर्ति में यह सुविधा विशेष रूप से स्वागत योग्य है।
उनके बहुत विस्तृत निविष्ट वोल्टेज सीमा के कारण, सक्रिय पीएफसी के साथ कई बिजली की आपूर्ति स्वचालित रूप से लगभग 100 वोल्ट (जापान) से 240 वोल्ट (यूरोप) तक एसी बिजली पर काम करने के लिए समायोजित हो सकती है। लैपटॉप के लिए बिजली की आपूर्ति में यह सुविधा विशेष रूप से स्वागत योग्य है।


==== गतिशील पीएफसी ====
==== गतिशील पीएफसी ====
डायनेमिक शक्ति तत्व संशोधन (DPFC), जिसे कभी-कभी रीयल-टाइम शक्ति तत्व संशोधन के रूप में संदर्भित किया जाता है, का उपयोग तेजी से भार परिवर्तन (जैसे बड़े निर्माण स्थलों पर) के मामलों में विद्युत स्थिरीकरण के लिए किया जाता है। DPFC तब उपयोगी होता है जब मानक शक्ति तत्व सुधार के कारण अधिक या कम सुधार होता है।<ref>{{Cite conference|last1=Chavez |first1=C. |last2=Houdek |first2=J. A. |title=Dynamic Harmonic Mitigation and power factor correction |publisher=IEEE |book-title= EPQU'07 |conference=9th International Conference Electrical Power Quality and Utilisation: October 9–11, 2007, Barcelona, Spain |pages=1–5 |doi=10.1109/EPQU.2007.4424144 |isbn=978-84-690-9441-9 }}</ref> DPFC शक्ति तत्व को बेहतर बनाने के लिए कैपेसिटर या इंडिकेटर्स को जल्दी से जोड़ने और डिस्कनेक्ट करने के लिए सेमीकंडक्टर स्विच, आमतौर पर [[ thyristor |थाइरिस्टर]] का उपयोग करता है।
डायनेमिक शक्ति गुणांक संशोधन (डीपीएफसी), जिसे कभी-कभी वास्तविक समय शक्ति गुणांक संशोधन के रूप में संदर्भित किया जाता है, का उपयोग तेजी से भार परिवर्तन (जैसे बड़े निर्माण स्थलों पर) के स्थितियों में विद्युत स्थिरीकरण के लिए किया जाता है। डीपीएफसी तब उपयोगी होता है जब मानक शक्ति गुणांक सुधार के कारण अधिक या कम सुधार होता है।<ref>{{Cite conference|last1=Chavez |first1=C. |last2=Houdek |first2=J. A. |title=Dynamic Harmonic Mitigation and power factor correction |publisher=IEEE |book-title= EPQU'07 |conference=9th International Conference Electrical Power Quality and Utilisation: October 9–11, 2007, Barcelona, Spain |pages=1–5 |doi=10.1109/EPQU.2007.4424144 |isbn=978-84-690-9441-9 }}</ref> डीपीएफसी शक्ति गुणांक को बेहतर बनाने के लिए संधारित्र या प्रेरक को जल्दी से जोड़ने और पृथक करने के लिए अर्धचालक बदले, सामान्यतः [[ thyristor |थाइरिस्टर]] का उपयोग करता है।


== वितरण प्रणाली में महत्व ==
== वितरण प्रणाली में महत्व ==
[[File:Condensor bank 150kV - 75MVAR.jpg|thumb|upright|150 केवी सबस्टेशन में 75 एमवीएआर कैपेसिटर बैंक]]1.0 से नीचे के बिजली कारकों को वास्तविक शक्ति (वाट) की आपूर्ति के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्ट-एम्पीयर से अधिक उत्पन्न करने के लिए उपयोगिता की आवश्यकता होती है। इससे उत्पादन और पारेषण लागत बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, यदि भार शक्ति तत्व 0.7 जितना कम था, तो स्पष्ट शक्ति भार द्वारा उपयोग की जाने वाली वास्तविक शक्ति का 1.4 गुना होगी। परिपथ में लाइन विद्युत प्रवाह भी 1.0 शक्ति तत्व पर आवश्यक विद्युत प्रवाह का 1.4 गुना होगा, इसलिए परिपथ में नुकसान दोगुना हो जाएगा (क्योंकि वे विद्युत प्रवाह के वर्ग के समानुपाती होते हैं)। वैकल्पिक रूप से, प्रणाली के सभी घटकों जैसे जनरेटर, कंडक्टर, ट्रांसफार्मर और स्विचगियर को अतिरिक्त विद्युत प्रवाह ले जाने के लिए आकार (और लागत) में बढ़ाया जाएगा। जब शक्ति तत्व एकता के करीब होता है, उसी केवीए रेटिंग के लिए ट्रांसफॉर्मर को अधिक भार विद्युत प्रवाह की आपूर्ति की जा सकती है।<ref>{{cite web|url=https://www.electricalclassroom.com/power-factor/|title=Power Factor – Importance, Calculation and Correction techniques|date=23 November 2018}}</ref>
[[File:Condensor bank 150kV - 75MVAR.jpg|thumb|upright|150 केवी सबस्टेशन में 75 एमवीएआर संधारित्र बैंक]]1.0 से नीचे के बिजली कारकों को वास्तविक विद्युत् (वाट) की आपूर्ति के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्ट-एम्पीयर से अधिक उत्पन्न करने के लिए उपयोगिता की आवश्यकता होती है। इससे उत्पादन और पारेषण लागत बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, यदि भार शक्ति गुणांक 0.7 जितना कम था, तो स्पष्ट विद्युत् भार द्वारा उपयोग की जाने वाली वास्तविक विद्युत् का 1.4 गुना होगी। परिपथ में लाइन विद्युत प्रवाह भी 1.0 शक्ति गुणांक पर आवश्यक विद्युत प्रवाह का 1.4 गुना होगा, इसलिए परिपथ में नुकसान दोगुना हो जाएगा (क्योंकि वे विद्युत प्रवाह के वर्ग के समानुपाती होते हैं)। वैकल्पिक रूप से, प्रणाली के सभी घटकों जैसे जनरेटर, परिचालक, ट्रांसफार्मर और स्विचगियर को अतिरिक्त विद्युत प्रवाह ले जाने के लिए आकार (और लागत) में बढ़ाया जाएगा। जब शक्ति गुणांक एकता के करीब होता है, उसी केवीए रेटिंग के लिए ट्रांसफॉर्मर को अधिक भार विद्युत प्रवाह की आपूर्ति की जा सकती है।<ref>{{cite web|url=https://www.electricalclassroom.com/power-factor/|title=Power Factor – Importance, Calculation and Correction techniques|date=23 November 2018}}</ref>
यूटिलिटीज आमतौर पर उन वाणिज्यिक ग्राहकों से अतिरिक्त लागत लेती हैं जिनके पास कुछ सीमा से कम शक्ति तत्व होता है, जो आमतौर पर 0.9 से 0.95 है। इंजीनियरों को अक्सर भार के शक्ति तत्व में रुचि होती है, जो उन कारकों में से एक है जो पावर ट्रांसमिशन की दक्षता को प्रभावित करते हैं।
उपयोगिताओं सामान्यतः उन वाणिज्यिक ग्राहकों से अतिरिक्त लागत लेती हैं जिनके पास कुछ सीमा से कम शक्ति गुणांक होता है, जो सामान्यतः 0.9 से 0.95 है। इंजीनियरों को अधिकांशतः भार के शक्ति गुणांक में रुचि होती है, जो उन कारकों में से एक है जो विद्युत् संचरण की दक्षता को प्रभावित करते हैं।


ऊर्जा की बढ़ती लागत और बिजली के कुशल वितरण पर चिंता के साथ, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में सक्रिय पीएफसी अधिक आम हो गया है।<ref>{{Citation | publisher = ON Semiconductor | year = 2007 | title = Power Factor Correction Handbook | url = http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/HBD853-D.PDF }}</ref> कंप्यूटर के लिए वर्तमान[[ ऊर्जा सितारा | ऊर्जा स्टार]] दिशानिर्देश<ref>{{Citation | place = US | url = http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/revisions/downloads/computer/Version5.0_Computer_Spec.pdf | publisher = Energy Star | title = Program Requirements for Computers | edition = Version 5.0}}</ref> पीसी की बिजली आपूर्ति में रेटेड आउटपुट के 100% पर ≥ 0.9 के शक्ति तत्व की मांग करते हैं। इंटेल और यू.एस. पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा लिखित एक श्वेत पत्र के अनुसार, आंतरिक बिजली आपूर्ति वाले पीसी को कंप्यूटर के लिए एनर्जी स्टार 5.0 प्रोग्राम आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सक्रिय शक्ति तत्व सुधार के उपयोग की आवश्यकता होगी।<ref>{{Citation |last1=Bolioli |first1=T. |last2=Duggirala |first2=M. |last3=Haines |first3=E. |last4=Kolappan |first4=R. |last5=Wong |first5=H. |year=2009 |publisher=Energy Star |title=Version 5.0 System Implementation |type=white paper |url=http://www.energystar.gov/ia/partners/product_specs/program_reqs/Computers_Intel_Whitepaper_Spec5.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/http://www.energystar.gov/ia/partners/product_specs/program_reqs/Computers_Intel_Whitepaper_Spec5.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live}}</ref>
ऊर्जा की बढ़ती लागत और बिजली के कुशल वितरण पर चिंता के साथ, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में सक्रिय पीएफसी अधिक आम हो गया है।<ref>{{Citation | publisher = ON Semiconductor | year = 2007 | title = Power Factor Correction Handbook | url = http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/HBD853-D.PDF }}</ref> कंप्यूटर के लिए धारा [[ ऊर्जा सितारा |ऊर्जा स्टार]] दिशानिर्देश<ref>{{Citation | place = US | url = http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/revisions/downloads/computer/Version5.0_Computer_Spec.pdf | publisher = Energy Star | title = Program Requirements for Computers | edition = Version 5.0}}</ref> पीसी की बिजली आपूर्ति में मूल्यांकन निर्गम के 100% पर ≥ 0.9 के शक्ति गुणांक की मांग करते हैं। इंटेल और यू.एस. पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा लिखित श्वेत पत्र के अनुसार, आंतरिक बिजली आपूर्ति वाले पीसी को कंप्यूटर के लिए एनर्जी स्टार 5.0 प्रोग्राम आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सक्रिय शक्ति गुणांक सुधार के उपयोग की आवश्यकता होगी।<ref>{{Citation |last1=Bolioli |first1=T. |last2=Duggirala |first2=M. |last3=Haines |first3=E. |last4=Kolappan |first4=R. |last5=Wong |first5=H. |year=2009 |publisher=Energy Star |title=Version 5.0 System Implementation |type=white paper |url=http://www.energystar.gov/ia/partners/product_specs/program_reqs/Computers_Intel_Whitepaper_Spec5.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/http://www.energystar.gov/ia/partners/product_specs/program_reqs/Computers_Intel_Whitepaper_Spec5.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live}}</ref>


यूरोप में, [[ IEC EN 61000-3-2 | IEC EN 61000-3-2]] के लिए आवश्यक है कि उपभोक्ता उत्पादों में शक्ति तत्व संशोधन शामिल किया जाए।
यूरोप में, [[ IEC EN 61000-3-2 |आईईसी एन 61000-3-2]] के लिए आवश्यक है कि उपभोक्ता उत्पादों में शक्ति गुणांक संशोधन सम्मलित किया जाए।


छोटे ग्राहकों, जैसे घरों, से आमतौर पर प्रतिक्रियाशील शक्ति के लिए शुल्क नहीं लिया जाता है और इसलिए ऐसे ग्राहकों के लिए शक्ति तत्व मीटरिंग उपकरण स्थापित नहीं किए जाएंगे।
छोटे ग्राहकों, जैसे घरों, से सामान्यतः प्रतिक्रियाशील विद्युत् के लिए शुल्क नहीं लिया जाता है और इसलिए ऐसे ग्राहकों के लिए शक्ति गुणांक मीटरिंग उपकरण स्थापित नहीं किए जाएंगे।


== माप तकनीक ==
== माप तकनीक ==
एकल-चरण परिपथ (या संतुलित तीन-चरण परिपथ) में शक्ति तत्व को वाटमीटर-एमीटर-वाल्टमीटर विधि से मापा जा सकता है, जहां वाट में शक्ति को मापा वोल्टेज और विद्युत प्रवाह के उत्पाद से विभाजित किया जाता है। संतुलित पॉलीपेज़ परिपथ का शक्ति तत्व किसी भी चरण के समान होता है। असंतुलित पॉलीपेज़ परिपथ का शक्ति तत्व विशिष्ट रूप से परिभाषित नहीं है।
एकल-चरण परिपथ (या संतुलित तीन-चरण परिपथ) में शक्ति गुणांक को वाटमीटर-एमीटर-वाल्टमीटर विधि से मापा जा सकता है, जहां वाट में विद्युत् को मापा वोल्टेज और विद्युत प्रवाह के उत्पाद से विभाजित किया जाता है। संतुलित बहुफेज प्रणाली का शक्ति गुणांक किसी भी चरण के समान होता है। असंतुलित बहुफेज प्रणाली का शक्ति गुणांक विशिष्ट रूप से परिभाषित नहीं है।


एक प्रत्यक्ष पठन शक्ति कारक मीटर को इलेक्ट्रोडायनामिक प्रकार के एक चलते हुए कॉइल मीटर के साथ बनाया जा सकता है, जो उपकरण के चलने वाले हिस्से पर दो लंबवत कॉइल ले जाता है। उपकरण का क्षेत्र परिपथ विद्युत प्रवाह प्रवाह द्वारा सक्रिय होता है। दो गतिमान कॉइल, और बी, परिपथ भार के साथ समानांतर में जुड़े हुए हैं। एक कॉइल, , एक प्रतिरोधक के माध्यम से और दूसरा कॉइल, बी, एक प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से जुड़ा होगा, ताकि कॉइल बी में वर्तमान ए में वर्तमान के संबंध में विलंबित हो। एकता शक्ति कारक पर, में वर्तमान चरण में है परिपथ विद्युत प्रवाह के साथ, और कॉइल अधिकतम टॉर्क प्रदान करता है, जो इंस्ट्रूमेंट पॉइंटर को स्केल पर 1.0 मार्क की ओर ले जाता है। शून्य शक्ति तत्व पर, कॉइल बी में विद्युत प्रवाह परिपथ विद्युत प्रवाह के साथ चरण में होता है, और कॉइल बी पॉइंटर को 0 की ओर ड्राइव करने के लिए टॉर्क प्रदान करता है। शक्ति तत्व के मध्यवर्ती मूल्यों पर, दो कॉइल द्वारा प्रदान किए गए टॉर्क जुड़ते हैं और पॉइंटर इंटरमीडिएट लेता है। पद।<ref>{{Citation |first1=Donald G. |last1=Fink |author1-link=Donald G. Fink |first2=H. Wayne |last2=Beaty |title=Standard Handbook for Electrical Engineers |edition=11 |publisher=McGraw-Hill |place=New York |year=1978 |isbn=978-0-07-020974-9 |page=3‐29 paragraph 80}}</ref>
एक प्रत्यक्ष पठन विद्युत् कारक मीटर को विद्युत् गतिकी प्रकार के मूविंग कॉइल मीटर के साथ बनाया जा सकता है, जो उपकरण के चलने वाले हिस्से पर दो लंबवत कॉइल ले जाता है। उपकरण का क्षेत्र परिपथ विद्युत प्रवाह द्वारा सक्रिय होता है। दो गतिमान कॉइल, A और B, परिपथ भार के साथ समानांतर में जुड़े हुए हैं। कॉइल, A, प्रतिरोधक के माध्यम से और दूसरा कॉइल, B, प्रेरक के माध्यम से जुड़ा होगा, जिससे कि कॉइल B में धारा A में धारा के संबंध में विलंबित हो। एकता विद्युत् कारक पर, A में धारा चरण में है परिपथ विद्युत प्रवाह के साथ, और कॉइल A अधिकतम आघूर्ण बल प्रदान करता है, जो यंत्र संकेतक को पैमाने पर 1.0 चिह्न की ओर ले जाता है। शून्य शक्ति गुणांक पर, कॉइल B में विद्युत प्रवाह परिपथ विद्युत प्रवाह के साथ चरण में होता है, और कॉइल B संकेतक को 0 की ओर ड्राइव करने के लिए आघूर्ण बल प्रदान करता है। शक्ति गुणांक के मध्यवर्ती मूल्यों पर, दो कॉइल द्वारा प्रदान किए गए आघूर्ण बल जुड़ते हैं और संकेतक अन्तःस्थायी पद लेता है।<ref>{{Citation |first1=Donald G. |last1=Fink |author1-link=Donald G. Fink |first2=H. Wayne |last2=Beaty |title=Standard Handbook for Electrical Engineers |edition=11 |publisher=McGraw-Hill |place=New York |year=1978 |isbn=978-0-07-020974-9 |page=3‐29 paragraph 80}}</ref>


एक अन्य इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण पोलराइज़्ड-वेन प्रकार है।<ref>{{Citation |title=Manual of Electric Instruments Construction and Operating Principles |id=GET-1087A |publisher=General Electric, Meter and Instrument Department |place=Schenectady, New York |year=1949 |pages=66–68}}</ref> इस उपकरण में एक स्थिर क्षेत्र का तार एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करता है, ठीक एक पॉलीपेज़ मोटर की तरह। फ़ील्ड कॉइल या तो सीधे पॉलीफ़ेज़ वोल्टेज स्रोतों से जुड़े होते हैं या एकल-चरण अनुप्रयोग होने पर चरण-शिफ्टिंग रिएक्टर से जुड़े होते हैं। एक दूसरा स्थिर क्षेत्र का तार, वोल्टेज कॉइल के लंबवत, परिपथ के एक चरण में धारा के समानुपाती होता है। उपकरण की चलती प्रणाली में दो वैन होते हैं जो वर्तमान कॉइल द्वारा चुम्बकित होते हैं। संचालन में, गतिमान वैन वोल्टेज स्रोत और वर्तमान स्रोत के बीच विद्युत कोण के समतुल्य भौतिक कोण ग्रहण करते हैं। इस प्रकार के उपकरण को दोनों दिशाओं में धाराओं के लिए रजिस्टर करने के लिए बनाया जा सकता है, जिससे शक्ति कारक या चरण कोण का चार-चतुर्थांश प्रदर्शित होता है।
अन्य विद्युत् यांत्रिक उपकरण पोलराइज़्ड-वेन प्रकार है।<ref>{{Citation |title=Manual of Electric Instruments Construction and Operating Principles |id=GET-1087A |publisher=General Electric, Meter and Instrument Department |place=Schenectady, New York |year=1949 |pages=66–68}}</ref> इस उपकरण में स्थिर क्षेत्र का तार घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन, ठीक बहुफेज मोटर की तरह करता है। क्षेत्र कॉइल या तो सीधे बहुफेज वोल्टेज स्रोतों से जुड़े होते हैं या एकल-चरण अनुप्रयोग होने पर चरण-स्थानांतरी प्रतिघातक से जुड़े होते हैं। एक दूसरा स्थिर क्षेत्र का तार, वोल्टेज कॉइल के लंबवत, परिपथ के चरण में धारा के समानुपाती होता है। उपकरण की चलती प्रणाली में दो वैन होते हैं जो धारा कॉइल द्वारा चुम्बकित होते हैं। संचालन में, गतिमान वैन वोल्टेज स्रोत और धारा स्रोत के बीच विद्युत कोण के समतुल्य भौतिक कोण ग्रहण करते हैं। इस प्रकार के उपकरण को दोनों दिशाओं में धाराओं के लिए रजिस्टर करने के लिए बनाया जा सकता है, जिससे विद्युत् कारक या चरण कोण का चार-चतुर्थांश प्रदर्शित होता है।


डिजिटल उपकरण मौजूद हैं जो सीधे वोल्टेज और वर्तमान तरंगों के बीच के समय अंतराल को मापते हैं। इस प्रकार के कम लागत वाले उपकरण तरंगों के शिखर को मापते हैं। अधिक परिष्कृत संस्करण केवल मौलिक हार्मोनिक के शिखर को मापते हैं, इस प्रकार विकृत तरंगों पर चरण कोण के लिए अधिक सटीक रीडिंग देते हैं। वोल्टेज और विद्युत प्रवाह फेज से शक्ति तत्व की गणना केवल तभी सटीक होती है जब दोनों तरंग साइनसोइडल हों।<nowiki><ref name=ni_white_paper></nowiki>{{cite web|url=http://www.ni.com/white-paper/4278/en/|title=LabVIEW और LabWindows/CVI में FFT- आधारित सिग्नल विश्लेषण और मापन के मूल सिद्धांत|work=National Instruments Corporation|access-date=6 November 2017}}</रेफरी>
डिजिटल उपकरण सम्मलित हैं जो सीधे वोल्टेज और धारा तरंगों के बीच के समय अंतराल को मापते हैं। इस प्रकार के कम लागत वाले उपकरण तरंगों के शिखर को मापते हैं। अधिक परिष्कृत संस्करण केवल मौलिक गुणावृत्ति के शिखर को मापते हैं, इस प्रकार विकृत तरंगों पर चरण कोण के लिए अधिक सटीक रीडिंग देते हैं। वोल्टेज और विद्युत प्रवाह फेज से शक्ति गुणांक की गणना केवल तभी सटीक होती है जब दोनों तरंग ज्यावक्रीय हों।


पावर क्वालिटी एनालाइजर, जिन्हें अक्सर पावर एनालाइजर कहा जाता है, वोल्टेज और विद्युत प्रवाह वेवफॉर्म (आमतौर पर या तो एक चरण या तीन चरण) की डिजिटल रिकॉर्डिंग करते हैं और वास्तविक शक्ति (वाट), स्पष्ट शक्ति (वीए) शक्ति तत्व, एसी वोल्टेज की सही गणना करते हैं। एसी विद्युत प्रवाह, डीसी वोल्टेज, डीसी विद्युत प्रवाह, फ्रीक्वेंसी, IEC61000-3-2/3-12 हार्मोनिक माप, IEC61000-3-3/3-11 झिलमिलाहट माप, डेल्टा अनुप्रयोगों में व्यक्तिगत चरण वोल्टेज जहां कोई तटस्थ रेखा नहीं है, कुल हार्मोनिक विरूपण, चरण और व्यक्तिगत वोल्टेज या वर्तमान हार्मोनिक्स के आयाम, आदि।<nowiki><ref name=Yokogawa_WT3000E></nowiki>{{cite web|url=http://www.yokogawa.co.jp/ftp/dist/ks/catalog/en/BUWT3000E-01EN_020.pdf|title=WT3000E सीरीज प्रेसिजन पावर एनालाइजर|work=Yokogawa Corporation|access-date=6 November 2017|archive-url=https://web.archive.org/web/20171107112155/http://www.yokogawa.co.jp/ftp/dist/ks/catalog/en/BUWT3000E-01EN_020.pdf|archive-date=7 November 2017|url-status=dead}}</रेफरी><nowiki><ref name=Fluke_1760></nowiki>{{cite web|url=https://cdn.testequity.com/documents/pdf/1760-ds.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/https://cdn.testequity.com/documents/pdf/1760-ds.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|title=Fluke 1760 थ्री-फेज पावर क्वालिटी रिकॉर्डर|work=Fluke Corporation|access-date=6 November 2017}}</रेफरी>
विद्युत् गुणवत्ता विश्लेषक, जिन्हें अधिकांशतः विद्युत् विश्लेषक कहा जाता है, वोल्टेज और विद्युत प्रवाह तरंगरूप (सामान्यतः या तो एक चरण या तीन चरण) की अंकीय अभिलेखन करते हैं और वास्तविक विद्युत् (वाट), स्पष्ट विद्युत् (वीए) शक्ति गुणांक, एसी वोल्टेज की सही गणना करते हैं। एसी विद्युत प्रवाह, डीसी वोल्टेज, डीसी विद्युत प्रवाह, आवृति, आईईसी61000-3-2/3-12 गुणावृत्ति माप, आईईसी61000-3-3/3-11 अनुकंपी माप, डेल्टा अनुप्रयोगों में व्यक्तिगत चरण वोल्टेज जहां कोई तटस्थ रेखा नहीं है, कुल गुणावृत्ति विरूपण, चरण और व्यक्तिगत वोल्टेज या धारा गुणावृत्ति के आयाम, आदि।


== स्मृति चिन्ह ==
== स्मृति चिन्ह ==
अंग्रेजी भाषा के पावर इंजीनियरिंग के छात्रों को याद रखने की सलाह दी जाती है: ईएलआई आईसीई मैन या ईएलआई ऑन आईसीई - वोल्टेज , एक प्रारंभ करनेवाला एल में वर्तमान I का नेतृत्व करता है। वर्तमान I एक कैपेसिटर सी में वोल्टेज का नेतृत्व करता है।
अंग्रेजी भाषा के विद्युत् इंजीनियरिंग के छात्रों को याद रखने की सलाह दी जाती है: ईएलआई आईसीई मैन या ईएलआई ऑन आईसीई - वोल्टेज E, प्रेरक L में धारा I का नेतृत्व करता है। धारा I संधारित्र C में वोल्टेज E का नेतृत्व करता है।


एक अन्य सामान्य स्मरक CIVIL है - एक संधारित्र (C) में विद्युत प्रवाह (I) लीड वोल्टेज (V), वोल्टेज (V) विद्युत प्रवाह (I) को एक प्रारंभ करनेवाला (L) में ले जाता है।
अन्य सामान्य स्मरक सिविल है - एक संधारित्र (C) में विद्युत प्रवाह (I) लीड वोल्टेज (V), वोल्टेज (V) विद्युत प्रवाह (I) को एक प्रेरक (L) में ले जाता है।


== संदर्भ ==
== References ==
{{Reflist}}
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== बाहरी कड़ियाँ ==
== बाहरी कड़ियाँ ==
* {{Citation | url = http://www.ece.utexas.edu/~grady/POWERFAC.pdf | title = Harmonics and how they relate to power factor | publisher = U Texas }}.
* {{Citation | url = http://www.ece.utexas.edu/~grady/POWERFAC.pdf | title = Harmonics and how they relate to power factor | publisher = U Texas }}.
{{Electricity delivery}}
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Latest revision as of 15:13, 28 January 2023

File:Power Factor General Case.svg
योजनाबद्ध दिखा रहा है कि शक्ति गुणांक की गणना कैसे की जाती है

विद्युत अभियन्त्रण में, एसी विद्युत् प्रणाली के शक्ति गुणांक को विद्युत भार द्वारा अवशोषित के वास्तविक विद्युत् परिपथ में बहने वाली स्पष्ट विद्युत् के अनुपात रूप में परिभाषित किया जाता है। वास्तविक विद्युत् वोल्टेज और विद्युत प्रवाह के तात्कालिक उत्पाद का औसत है और कार्य करने के लिए बिजली की क्षमता का प्रतिनिधित्व करती है। विद्युत प्रवाह और वोल्टेज स्पष्ट विद्युत् आरएमएस का उत्पाद है। भार में संग्रहीत ऊर्जा के कारण और स्रोत में वापस आ जाने के कारण, या गैर-रैखिक भार के कारण जो स्रोत से खींची गई धारा के तरंग आकार को विकृत करता है, आभासी विद्युत् वास्तविक विद्युत् से अधिक हो सकती है, इसलिए अधिक धारा प्रवाहित होती है अकेले वास्तविक विद्युत् को स्थानांतरित करने के लिए परिपथ की आवश्यकता होगी। एक से कम का शक्ति गुणांक परिमाण इंगित करता है कि वोल्टेज और विद्युत प्रवाह चरण में नहीं हैं, जिससे दोनों का औसत उत्पाद (गणित) कम हो जाता है। ऋणात्मक विद्युत् कारक तब होता है जब उपकरण (जो सामान्य रूप से भार होता है) वास्तविक विद्युत् उत्पन्न करता है, जो फिर स्रोत की ओर प्रवाहित होती है।

विद्युत विद्युत् प्रणाली में, कम विद्युत् कारक वाला भार उच्च विद्युत् कारक वाले भार की तुलना में उपयोगी विद्युत् की समान मात्रा के लिए अधिक धारा खींचता है। उच्च धाराएँ वितरण प्रणाली में खोई हुई ऊर्जा को बढ़ाती हैं और इसके लिए बड़े तारों और अन्य उपकरणों की आवश्यकता होती है। बड़े उपकरण और बर्बाद ऊर्जा की लागत के कारण, विद्युत उपयोगिताओं सामान्यतः औद्योगिक या वाणिज्यिक ग्राहकों को उच्च लागत चार्ज करती हैं जहां कम विद्युत् कारक होता है।

शक्ति गुणांक संशोधन भार के शक्ति गुणांक को बढ़ाता है, वितरण प्रणाली के लिए दक्षता में सुधार करता है जिससे यह जुड़ा हुआ है। कम शक्ति गुणांक (जैसे प्रेरणी मोटर) के साथ रैखिक भार को संधारित्र या प्रेरक के निष्क्रिय नेटवर्क के साथ ठीक किया जा सकता है। गैर-रैखिक भार, जैसे कि दिष्टकारी प्रणाली से खींची गई धारा को विकृत करते हैं। ऐसे स्थितियों में, विरूपण का प्रतिकार करने और विद्युत् कारक को बढ़ाने के लिए सक्रिय या निष्क्रिय विद्युत् कारक सुधार का उपयोग किया जा सकता है। शक्ति गुणांक के सुधार के लिए उपकरण केंद्रीय सबस्टेशन पर हो सकते हैं, वितरण प्रणाली में फैले हुए हैं, या बिजली की खपत करने वाले उपकरण में निर्मित हैं।

सामान्य मामला

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योजनाबद्ध दिखा रहा है कि शक्ति गुणांक की गणना कैसे की जाती है

शक्ति गुणांक के लिए सामान्य अभिव्यक्ति द्वारा दिया गया है

जहां आदर्श वाटमीटर द्वारा मापी गई वास्तविक विद्युत् है, आदर्श एम्मीटर द्वारा मापी गई आरएमएस धारा है, और आदर्श वाल्टमीटर द्वारा मापी गई आरएमएस वोल्टेज है। प्रत्यक्ष विद्युत्, , आरएमएस धारा और आरएमएस वोल्टता का गुणनफल है।

यदि भार बिजली वापस जनरेटर की ओर सोर्स कर रहा है, तो और ऋणात्मक होगा।

आवधिक तरंगें

यदि तरंगरूप समान अवधि के साथ आवधिक होते हैं जो भौतिक मीटर के औसत समय से बहुत कम है, तो विद्युत् कारक की गणना निम्न द्वारा की जा सकती है

 :

जहां तात्कालिक धारा है, तात्कालिक वोल्टेज है, यादृच्छिक शुरुआती समय है, और तरंगों की अवधि है।

गैर आवधिक तरंग रूप

यदि तरंगरूप आवधिक नहीं हैं और भौतिक मीटरों का औसत समय समान है, तो आवधिक मामले के समीकरणों का उपयोग अपवाद के साथ किया जा सकता है तरंग अवधि के अतिरिक्त मीटर का औसत समय है।

रैखिक समय-अपरिवर्तनीय परिपथ

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विद्युत प्रवाह की गणना एसी वोल्टेज से की जाती है और धारा में शून्य विद्युत् कारक वाले भार में प्रवेश होता है (ϕ= 90°, कॉस(ϕ) = 0)। नीली रेखा भार में प्रवेश करने वाली तात्कालिक विद्युत् को दर्शाती है: पहली (या तीसरी) तिमाही चक्र के दौरान प्राप्त सभी ऊर्जा दूसरी (या चौथी) तिमाही चक्र के दौरान ग्रिड में वापस आ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप औसत बिजली प्रवाह (हल्की नीली रेखा) ) शून्य का।
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लैगिंग शक्ति गुणांक के साथ भार के लिए एसी वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से गणना की गई तात्कालिक और औसत विद्युत् (ϕ =45 डिग्री, कॉस (ϕ) ≈ 0.71)। नीली रेखा (तात्क्षणिक विद्युत्) दर्शाती है कि भार द्वारा प्राप्त ऊर्जा का एक भाग लेबल वाले चक्र के भाग के दौरान ग्रिड में वापस आ जाता है ϕ.

रैखिक समय-अपरिवर्तनीय प्रणाली (इस लेख के बाकी हिस्सों के लिए बस रैखिक परिपथ के रूप में संदर्भित), उदाहरण के लिए, प्रतिरोधों, प्रेरकों और संधारित्र के संयोजन वाले परिपथ में ज्यावक्रीय लाइन वोल्टेज के लिए ज्यावक्रीय प्रतिक्रिया होती है।[1] (इस लेख के बाकी हिस्सों के लिए बस रैखिक परिपथ के रूप में संदर्भित), उदाहरण के लिए, प्रतिरोधों, प्रेरकों और संधारित्र के संयोजन वाले परिपथ में ज्यावक्रीय लाइन वोल्टेज के लिए ज्यावक्रीय प्रतिक्रिया होती है।

परिभाषा और गणना

एसी विद्युत् में दो घटक होते हैं:

  • वास्तविक विद्युत् या सक्रिय विद्युत् (P) (कभी-कभी औसत विद्युत् कहा जाता है), वाट (W) में व्यक्त किया गया है

साथ में, वे जटिल विद्युत् बनाते हैं () वोल्ट-एम्पीयर (VA) के रूप में व्यक्त किया गया। जटिल विद्युत् का परिमाण स्पष्ट विद्युत् है (), वोल्ट-एम्पीयर (VA) में भी व्यक्त किया गया।

VA और वीएआर गैर-एसआई इकाइयाँ हैं जो गणितीय रूप से वाट के समान हैं, लेकिन वाट के अतिरिक्त इंजीनियरिंग अभ्यास में इसका उपयोग यह बताने के लिए किया जाता है कि भौतिक मात्रा क्या व्यक्त की जा रही है। एसआई स्पष्ट रूप से इस उद्देश्य के लिए इकाइयों का उपयोग करने या भौतिक मात्रा के बारे में जानकारी के एकमात्र स्रोत के रूप में उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है[3]

शक्ति गुणांक को वास्तविक विद्युत् से स्पष्ट विद्युत् के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। चूंकि बिजली संचरण लाइन के साथ स्थानांतरित होती है, इसमें विशुद्ध रूप से वास्तविक विद्युत् सम्मलित नहीं होती है जो एक बार भार में स्थानांतरित होने पर काम कर सकती है, बल्कि इसमें वास्तविक और प्रतिक्रियाशील विद्युत् का संयोजन होता है, जिसे स्पष्ट विद्युत् कहा जाता है। शक्ति गुणांक लाइन में बहने वाली कुल स्पष्ट विद्युत् के सापेक्ष संचरण लाइन के साथ प्रेषित वास्तविक विद्युत् की मात्रा का वर्णन करता है।[4][5]

शक्ति गुणांक की गणना कोण θ के कोसाइन के रूप में भी की जा सकती है, जिसके द्वारा धारा तरंग वोल्टेज तरंग के पीछे या आगे बढ़ती है,[6][7][8]

रैखिक भार का शक्ति गुणांक सुधार

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रैखिक भार का शक्ति गुणांक सुधार

नुकसान को कम करने और भार पर वोल्टेज विनियमन में सुधार करने के लिए बिजली वितरण प्रणाली में सामान्यतः उच्च विद्युत् कारक वांछनीय होता है। विद्युत भार के पास क्षतिपूर्ति करने वाले तत्व आपूर्ति प्रणाली पर स्पष्ट बिजली की मांग को कम कर देंगे। नेटवर्क की स्थिरता और दक्षता में सुधार के लिए विद्युत विद्युत् संचरण उपयोगिता द्वारा विद्युत् कारक सुधार लागू किया जा सकता है। अलग-अलग विद्युत ग्राहक जो कम विद्युत् कारक के लिए अपनी उपयोगिता द्वारा चार्ज किए जाते हैं, वे अपने विद्युत् कारक को बढ़ाने के लिए सुधार उपकरण स्थापित कर सकते हैं जिससे कि लागत कम हो सके।

शक्ति गुणांक संशोधन एसी विद्युत् परिपथ के शक्ति गुणांक को प्रतिक्रियाशील विद्युत् की आपूर्ति या अवशोषित करके 1 के करीब लाता है, संधारित्र या प्रेरक को जोड़ता है जो क्रमशः भार के आगमनात्मक या धारिता प्रभाव को रद्द करने के लिए कार्य करता है। मोटर भार के आगमनात्मक प्रभाव को प्रतिसंतुलन करने के मामले में, संधारित्र को स्थानीय रूप से जोड़ा जा सकता है। ये संधारित्र आगमनात्मक भार की मांग को पूरा करने के लिए प्रतिक्रियाशील विद्युत् उत्पन्न करने में मदद करते हैं। यह उस प्रतिक्रियाशील विद्युत् को उपयोगिता जनरेटर से भार तक प्रवाहित होने से रोकेगा। बिजली उद्योग में, प्रेरकों को प्रतिक्रियाशील विद्युत् का उपभोग करने के लिए कहा जाता है और संधारित्र को इसकी आपूर्ति करने के लिए कहा जाता है, भले ही प्रतिक्रियाशील विद्युत् प्रत्येक एसी चक्र पर आगे और पीछे चलने वाली ऊर्जा है।

चालू या बंद होने पर शक्ति गुणांक सुधार उपकरणों में प्रतिक्रियाशील तत्व वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और गुणावृत्ति शोर पैदा कर सकते हैं। प्रणाली के नो-भार नुकसान को बढ़ाते हुए, वे प्रतिक्रियाशील विद्युत् की आपूर्ति या अभिगम करेंगे, भले ही आस-पास कोई भार हो रहा हो। सबसे खराब स्थिति में, प्रतिक्रियाशील तत्व प्रणाली के साथ और एक दूसरे के साथ गुंजयमान स्थिति बनाने के लिए बातचीत कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रणाली अस्थिरता और गंभीर अधिवोल्टता में उतार-चढ़ाव होता है। जैसे, अभियांत्रिकी विश्लेषण के बिना प्रतिक्रियाशील तत्वों को केवल लागू नहीं किया जा सकता है।

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स्लो-ब्लो फ्यूज, 4. घुसपैठ-सीमित कान्टैक्टर, 5. संधारित्र (एकल-चरण या तीन-चरण इकाइयां, डेल्टा-कनेक्शन), 6. ट्रांसफार्मर (नियंत्रण और वेंटिलेशन प्रशंसकों के लिए)

एक स्वचालित शक्ति गुणांक सुधार इकाई में कई संधारित्र होते हैं जो संपर्ककर्ताओं के माध्यम से बदले जाते हैं। इन संपर्ककर्ताओं को नियामक द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो विद्युत नेटवर्क में विद्युत् कारक को मापता है। नेटवर्क के भार और शक्ति गुणांक के आधार पर, शक्ति गुणांक कंट्रोलर संधारित्र के आवश्यक ब्लॉक को चरणों में बदलेगा जिससे कि यह सुनिश्चित हो सके कि शक्ति गुणांक चयनित मान से ऊपर रहता है।

बदले किए गए संधारित्र के सेट के स्थान पर, अभारित तुल्यकालिक मोटर प्रतिक्रियाशील विद्युत् की आपूर्ति कर सकती है। तुल्यकालिक मोटर द्वारा खींची गई प्रतिक्रियाशील विद्युत् इसके क्षेत्र विनिमय का कार्य है। इसे तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र के रूप में जाना जाता है। यह चालू है और विद्युत नेटवर्क से जुड़ा है। यह प्रमुख शक्ति गुणांक पर काम करता है और प्रणाली के वोल्टेज का समर्थन करने या प्रणाली शक्ति गुणांक को निर्दिष्ट स्तर पर बनाए रखने के लिए आवश्यकतानुसार नेटवर्क पर वोल्ट-एम्पीयर प्रतिक्रियाशील (वीएआर) डालता है।

तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र की स्थापना और संचालन बड़े विद्युत मोटर्स के समान हैं। इसका प्रमुख लाभ यह है कि आसानी से सुधार की मात्रा को समायोजित किया जा सकता है, यह एक परिवर्ती संधारित्र की तरह व्यवहार करता है। संधारित्र के विपरीत, आपूर्ति की जाने वाली प्रतिक्रियाशील विद्युत् की मात्रा वोल्टेज के समानुपाती होती है, न कि वोल्टेज का वर्ग, यह बड़े नेटवर्क पर वोल्टेज स्थिरता में सुधार करता है। तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र का उपयोग अधिकांशतः उच्च-वोल्टेज प्रत्यक्ष-धारा संचरण परियोजनाओं या बड़े औद्योगिक संयंत्रों जैसे स्टील मिलों के संबंध में किया जाता है।

उच्च-वोल्टेज विद्युत् प्रणाली या बड़े, उतार-चढ़ाव वाले औद्योगिक भार के शक्ति गुणांक सुधार के लिए, स्थिर वीएआर प्रतिकारक या स्टैटकॉम जैसे बिजली इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का तेजी से उपयोग किया जाता है। ये प्रणालियाँ कान्टैक्टर-स्विच्ड संधारित्र बैंकों की तुलना में बहुत अधिक तेजी से शक्ति गुणांक के अचानक परिवर्तन की भरपाई करने में सक्षम हैं और ठोस-अवस्था होने के कारण, तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र की तुलना में कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।

गैर रेखीय भार

बिजली व्यवस्था पर गैर-रैखिक भार के उदाहरण दिष्टकारी हैं (जैसे बिजली आपूर्ति में उपयोग किए जाते हैं), और आर्क डिस्चार्ज उपकरण जैसे फ्लोरोसेंट लैंप, विद्युत वेल्डिंग मशीन या विद्युत चाप भट्ठी क्योंकि इन प्रणालियों में विद्युत प्रवाह स्विचिंग क्रिया द्वारा बाधित होता है, विद्युत प्रवाह में आवृति घटक होते हैं जो विद्युत् प्रणाली आवृति के गुणक होते हैं। विरूपण शक्ति गुणांक इस बात का माप है कि भार विद्युत प्रवाह का गुणावृत्ति विरूपण भार को हस्तांतरित औसत विद्युत् को कितना कम करता है।

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ज्यावक्रीय वोल्टेज और गैर-ज्यावक्रीय विद्युत प्रवाह इस कंप्यूटर विद्युत् सप्लाई भार के लिए 0.75 का विरूपण शक्ति गुणांक देता है।

गैर-ज्यावक्रीय घटक

केवल ज्यावक्रीय धाराओं और आवृत्ति के वोल्टेज वाले रैखिक परिपथ में, विद्युत् कारक केवल धारा और वोल्टेज के बीच चरण के अंतर से उत्पन्न होता है। यह विस्थापन विद्युत् कारक है।[9]

गैर-रैखिक भार धारा तरंग के आकार को ज्या तरंग से किसी अन्य रूप में बदलते हैं। गैर-रैखिक भार मूल (मौलिक आवृत्ति) एसी धारा के अतिरिक्त गुणावृत्ति धाराएं बनाते हैं। व्यावहारिक बिजली प्रणालियों में यह महत्वपूर्ण है जिसमें गैर-रैखिक भार होते हैं जैसे कि दिष्टकारी, विद्युत प्रकाश के कुछ रूप, विद्युत चाप भट्टियां, वेल्डिंग उपकरण, स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति, चर गति ड्राइव और अन्य उपकरण हैं। रैखिक संधारित्र और प्रेरक से युक्त निस्यंदक गुणावृत्ति धाराओं को आपूर्ति प्रणाली में प्रवेश करने से रोक सकते हैं।

वास्तविक विद्युत् या प्रतिक्रियाशील विद्युत् को मापने के लिए, गैर-ज्यावक्रीय धाराओं के साथ ठीक से काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए वाटमीटर का उपयोग किया जाना चाहिए।

विरूपण विद्युत् कारक

विरूपण शक्ति गुणांक प्रणाली में सम्मलित गुणावृत्ति वोल्टेज और विद्युत प्रवाह से जुड़ा विरूपण घटक है।

भार विद्युत प्रवाह का कुल गुणावृत्ति विरूपण है।

धारा का मूलभूत घटक है और कुल विद्युत प्रवाह है - दोनों वर्ग माध्य मूल-मान हैं (विरूपण शक्ति गुणांक का उपयोग व्यक्तिगत ऑर्डर गुणावृत्ति का वर्णन करने के लिए भी किया जा सकता है, कुल विद्युत प्रवाह के स्थान पर संबंधित विद्युत प्रवाह का उपयोग करके)। कुल गुणावृत्ति विरूपण के संबंध में यह परिभाषा मानती है कि वोल्टेज अपरिवर्तित रहता है (ज्यावक्रीय, गुणावृत्ति के बिना)। यह सरलीकरण अधिकांशतः कठोर वोल्टेज स्रोतों (वितरण नेटवर्क में भार डाउनस्ट्रीम में परिवर्तन से प्रभावित नहीं होने) के लिए अच्छा सन्निकटन है। नेटवर्क में धारा विकृति से विशिष्ट जनरेटर का कुल गुणावृत्ति विरूपण 1-2% के क्रम में है, जिसके बड़े पैमाने पर निहितार्थ हो सकते हैं लेकिन सामान्य अभ्यास में इसे अनदेखा किया जा सकता है।[10]

परिणाम जब विस्थापन विद्युत् कारक (डीपीएफ) से गुणा किया जाता है, तो समग्र, वास्तविक विद्युत् कारक या सिर्फ विद्युत् कारक (पीएफ) होता है:

तीन-चरण नेटवर्क में विकृति

व्यवहार में, तीन-चरण वितरण नेटवर्क में उपकरणों पर विरूपण के स्थानीय प्रभाव कुल गुणावृत्ति विरूपण के अतिरिक्त कुछ आदेश गुणावृत्ति के परिमाण पर निर्भर करते हैं।

उदाहरण के लिए, ट्रिपलेन, या शून्य-अनुक्रम, गुणावृत्ति (तीसरा, 9वां, 15वां, आदि) में लाइन-टू-लाइन की तुलना में समकला होने का गुण होता है। डेल्टा-वाई ट्रांसफार्मर में, इन गुणावृत्ति के परिणामस्वरूप डेल्टा वाइंडिंग्स में धाराएं फैल सकती हैं और परिणामस्वरूप अधिक प्रतिरोधक ताप हो सकता है। ट्रांसफॉर्मर के वाई-समाकृति में, ट्रिपलेन गुणावृत्ति इन धाराओं को नहीं बनायेगा, लेकिन ग्राउंड और न्यूट्रल में गैर-शून्य धारा का परिणाम होगा। यह कुछ स्थितियों में तटस्थ तार को अधिभार कर सकता है और किलोवाट-घंटे मीटरिंग प्रणाली और बिलिंग राजस्व में त्रुटि पैदा कर सकता है।[11][12] ट्रांसफॉर्मर में धारा गुणावृत्ति की उपस्थिति भी ट्रांसफॉर्मर के चुंबकीय कोर में बड़ी एडी धाराओं का परिणाम देती है। भंवर धारा हानियाँ सामान्यतः आवृत्ति के वर्ग के रूप में बढ़ती हैं, ट्रांसफॉर्मर की दक्षता को कम करती हैं, अतिरिक्त गर्मी को नष्ट करती हैं, और इसकी सेवा जीवन को कम करती हैं।[13]

ऋणात्मक-अनुक्रम गुणावृत्ति (5वां, 11वां, 17वां, आदि) चरण के बाहर 120 डिग्री को मौलिक गुणावृत्ति के समान लेकिन उलट क्रम में जोड़ता है। जनरेटर और मोटर में, ये धाराएं चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं जो शाफ्ट के घूमने का विरोध करती हैं और कभी-कभी यांत्रिक कंपन को नुकसान पहुंचाती हैं।[14]

स्विच्ड-मोड बिजली की आपूर्ति

गैर-रैखिक भार का विशेष रूप से महत्वपूर्ण वर्ग लाखों व्यक्तिगत कंप्यूटर हैं जो सामान्यतः मूल्यांकन निर्गम विद्युत् के साथ बदले-मोड विद्युत् सप्लाई (एसएमपीएस) को कुछ वाट से लेकर 1 किलोवाट से अधिक तक सम्मलित करते हैं। ऐतिहासिक रूप से, इन बहुत कम लागत वाली बिजली आपूर्तियों में साधारण पूर्ण तरंग दिष्टकारी सम्मलित था जो केवल तभी संचालित होता था जब मुख्य तात्कालिक वोल्टेज निविष्ट संधारित्र पर वोल्टेज से अधिक हो जाता था। यह पीक-टू-एवरेज निविष्ट विद्युत प्रवाह के बहुत उच्च अनुपात की ओर जाता है, जो कम विरूपण विद्युत् कारक और संभावित गंभीर चरण और तटस्थ लोडिंग चिंताओं का कारण बनता है।

एक विशिष्ट स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति पहले डायोड सेतु के माध्यम से एसी मेन को डीसी बस में परिवर्तित करती है। निर्गम वोल्टेज तब इस डीसी बस से प्राप्त होता है। इसके साथ समस्या यह है किदिष्टकारी गैर-रैखिक उपकरण है, इसलिए निविष्ट विद्युत प्रवाह अत्यधिक गैर-रैखिक है। इसका मतलब है कि निविष्ट विद्युत प्रवाह में वोल्टेज की आवृत्ति के गुणावृत्ति में ऊर्जा होती है। यह बिजली कंपनियों के लिए समस्या प्रस्तुत करता है, क्योंकि वे सरल संधारित्र या प्रेरक जोड़कर गुणावृत्ति धारा के लिए क्षतिपूर्ति नहीं कर सकते हैं, क्योंकि वे रैखिक भार द्वारा खींची गई प्रतिक्रियाशील विद्युत् के लिए कर सकते हैं। कई न्यायालयों को निश्चित विद्युत् स्तर से ऊपर की सभी बिजली आपूर्ति के लिए शक्ति गुणांक सुधार की आवश्यकता होने लगी है।

नियामक एजेंसियों जैसे यूरोपीय संघ ने विद्युत् कारक में सुधार की विधि के रूप में गुणावृत्ति सीमा निर्धारित की है। घटती घटक लागत ने दो अलग-अलग तरीकों के कार्यान्वयन को तेज कर दिया है। धारा यूरोपीय संघ मानक ईएन61000-3-2 का अनुपालन करने के लिए, 75 वाट से अधिक निर्गम विद्युत् वाली सभी स्विच्ड-मोड बिजली आपूर्ति में कम से कम निष्क्रिय शक्ति गुणांक सुधार सम्मलित होना चाहिए। 80 से अधिक बिजली आपूर्ति प्रमाणन के लिए 0.9 या अधिक के शक्ति गुणांक की आवश्यकता होती है।[15]

गैर-रैखिक भार में शक्ति गुणांक सुधार (पीएफसी)

निष्क्रिय पीएफसी

गुणावृत्ति (विद्युत विद्युत्) विद्युत प्रवाह को नियंत्रित करने का सबसे सरल तरीका इलेक्ट्रॉनिक निस्यंदक का उपयोग करना है जो केवल लाइन आवृति (50 या 60 हर्ट्ज) पर विद्युत प्रवाह पारित करता है। फ़िल्टर में संधारित्र या प्रेरक होते हैं और गैर- रैखिक उपकरण को रैखिक भार की तरह अधिक दिखता है। निष्क्रीय पीएफसी का उदाहरण वैली-फिल परिपथ है।

निष्क्रिय पीएफसी का नुकसान यह है कि इसके लिए समतुल्य विद्युत् सक्रिय पीएफसी परिपथ की तुलना में बड़े प्रेरक या संधारित्र की आवश्यकता होती है।[16][17][18] साथ ही, व्यवहार में, निष्क्रिय पीएफसी अधिकांशतः शक्ति गुणांक को सुधारने में कम प्रभावी होता है।[19][20][21][22][23]

सक्रिय पीएफसी

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सक्रिय पीएफसी रेटिंग दिखाते हुए 610 डब्ल्यू बिजली आपूर्ति इकाई (कंप्यूटर) की पैकेजिंग से लिए गए विनिर्देश

सक्रिय पीएफसी शक्ति गुणांक को बेहतर बनाने के लिए भार द्वारा खींचे गए विद्युत प्रवाह के तरंगरूप को बदलने के लिए विद्युत् इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग है।[24] कुछ प्रकार के सक्रिय पीएफसी बक कन्वर्टर, बूस्ट कनर्वटर, बक-बूस्ट कनवर्टर और तुल्यकालिक कलापरिवर्तित्र है। सक्रिय शक्ति गुणांक संशोधन एकल चरण या एकाधिक चरण हो सकता है।

स्विच्ड-मोड विद्युत् सप्लाई के मामले में, ब्रिज दिष्टकारी और मुख्य निविष्ट संधारित्र के बीच बूस्ट कन्वर्टर डाला जाता है। बूस्ट कन्वर्टर अपने निर्गम पर निरंतर वोल्टेज बनाए रखने का प्रयास करता है, जबकि धारा खींचती है जो हमेशा चरण में और लाइन वोल्टेज के समान आवृत्ति पर होती है। बिजली आपूर्ति के अंदर अन्य स्विच्ड-मोड कनवर्टर डीसी बस से वांछित निर्गम वोल्टेज का उत्पादन करता है। इस दृष्टिकोण के लिए अतिरिक्त अर्धचालक बदले और इलेक्ट्रॉनिक्स को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है लेकिन सस्ते और छोटे निष्क्रिय घटकों की अनुमति देता है। यह अधिकांशतः अभ्यास में प्रयोग किया जाता है।

तीन-चरण एसएमपीएस के लिए, वियना दिष्टकारी समाकृति का उपयोग विद्युत् कारक को काफी हद तक सुधारने के लिए किया जा सकता है।

निष्क्रिय पीएफसी वाले एसएमपीएस लगभग 0.7–0.75 का शक्ति गुणांक प्राप्त कर सकते हैं, सक्रिय पीएफसी वाले एसएमपीएस, 0.99 शक्ति गुणांक तक, जबकि बिना किसी शक्ति गुणांक संशोधन के एसएमपीएस का शक्ति गुणांक लगभग 0.55–0.65 होता है।[25]

उनके बहुत विस्तृत निविष्ट वोल्टेज सीमा के कारण, सक्रिय पीएफसी के साथ कई बिजली की आपूर्ति स्वचालित रूप से लगभग 100 वोल्ट (जापान) से 240 वोल्ट (यूरोप) तक एसी बिजली पर काम करने के लिए समायोजित हो सकती है। लैपटॉप के लिए बिजली की आपूर्ति में यह सुविधा विशेष रूप से स्वागत योग्य है।

गतिशील पीएफसी

डायनेमिक शक्ति गुणांक संशोधन (डीपीएफसी), जिसे कभी-कभी वास्तविक समय शक्ति गुणांक संशोधन के रूप में संदर्भित किया जाता है, का उपयोग तेजी से भार परिवर्तन (जैसे बड़े निर्माण स्थलों पर) के स्थितियों में विद्युत स्थिरीकरण के लिए किया जाता है। डीपीएफसी तब उपयोगी होता है जब मानक शक्ति गुणांक सुधार के कारण अधिक या कम सुधार होता है।[26] डीपीएफसी शक्ति गुणांक को बेहतर बनाने के लिए संधारित्र या प्रेरक को जल्दी से जोड़ने और पृथक करने के लिए अर्धचालक बदले, सामान्यतः थाइरिस्टर का उपयोग करता है।

वितरण प्रणाली में महत्व

150 केवी सबस्टेशन में 75 एमवीएआर संधारित्र बैंक

1.0 से नीचे के बिजली कारकों को वास्तविक विद्युत् (वाट) की आपूर्ति के लिए आवश्यक न्यूनतम वोल्ट-एम्पीयर से अधिक उत्पन्न करने के लिए उपयोगिता की आवश्यकता होती है। इससे उत्पादन और पारेषण लागत बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, यदि भार शक्ति गुणांक 0.7 जितना कम था, तो स्पष्ट विद्युत् भार द्वारा उपयोग की जाने वाली वास्तविक विद्युत् का 1.4 गुना होगी। परिपथ में लाइन विद्युत प्रवाह भी 1.0 शक्ति गुणांक पर आवश्यक विद्युत प्रवाह का 1.4 गुना होगा, इसलिए परिपथ में नुकसान दोगुना हो जाएगा (क्योंकि वे विद्युत प्रवाह के वर्ग के समानुपाती होते हैं)। वैकल्पिक रूप से, प्रणाली के सभी घटकों जैसे जनरेटर, परिचालक, ट्रांसफार्मर और स्विचगियर को अतिरिक्त विद्युत प्रवाह ले जाने के लिए आकार (और लागत) में बढ़ाया जाएगा। जब शक्ति गुणांक एकता के करीब होता है, उसी केवीए रेटिंग के लिए ट्रांसफॉर्मर को अधिक भार विद्युत प्रवाह की आपूर्ति की जा सकती है।[27]

उपयोगिताओं सामान्यतः उन वाणिज्यिक ग्राहकों से अतिरिक्त लागत लेती हैं जिनके पास कुछ सीमा से कम शक्ति गुणांक होता है, जो सामान्यतः 0.9 से 0.95 है। इंजीनियरों को अधिकांशतः भार के शक्ति गुणांक में रुचि होती है, जो उन कारकों में से एक है जो विद्युत् संचरण की दक्षता को प्रभावित करते हैं।

ऊर्जा की बढ़ती लागत और बिजली के कुशल वितरण पर चिंता के साथ, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में सक्रिय पीएफसी अधिक आम हो गया है।[28] कंप्यूटर के लिए धारा ऊर्जा स्टार दिशानिर्देश[29] पीसी की बिजली आपूर्ति में मूल्यांकन निर्गम के 100% पर ≥ 0.9 के शक्ति गुणांक की मांग करते हैं। इंटेल और यू.एस. पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा लिखित श्वेत पत्र के अनुसार, आंतरिक बिजली आपूर्ति वाले पीसी को कंप्यूटर के लिए एनर्जी स्टार 5.0 प्रोग्राम आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सक्रिय शक्ति गुणांक सुधार के उपयोग की आवश्यकता होगी।[30]

यूरोप में, आईईसी एन 61000-3-2 के लिए आवश्यक है कि उपभोक्ता उत्पादों में शक्ति गुणांक संशोधन सम्मलित किया जाए।

छोटे ग्राहकों, जैसे घरों, से सामान्यतः प्रतिक्रियाशील विद्युत् के लिए शुल्क नहीं लिया जाता है और इसलिए ऐसे ग्राहकों के लिए शक्ति गुणांक मीटरिंग उपकरण स्थापित नहीं किए जाएंगे।

माप तकनीक

एकल-चरण परिपथ (या संतुलित तीन-चरण परिपथ) में शक्ति गुणांक को वाटमीटर-एमीटर-वाल्टमीटर विधि से मापा जा सकता है, जहां वाट में विद्युत् को मापा वोल्टेज और विद्युत प्रवाह के उत्पाद से विभाजित किया जाता है। संतुलित बहुफेज प्रणाली का शक्ति गुणांक किसी भी चरण के समान होता है। असंतुलित बहुफेज प्रणाली का शक्ति गुणांक विशिष्ट रूप से परिभाषित नहीं है।

एक प्रत्यक्ष पठन विद्युत् कारक मीटर को विद्युत् गतिकी प्रकार के मूविंग कॉइल मीटर के साथ बनाया जा सकता है, जो उपकरण के चलने वाले हिस्से पर दो लंबवत कॉइल ले जाता है। उपकरण का क्षेत्र परिपथ विद्युत प्रवाह द्वारा सक्रिय होता है। दो गतिमान कॉइल, A और B, परिपथ भार के साथ समानांतर में जुड़े हुए हैं। कॉइल, A, प्रतिरोधक के माध्यम से और दूसरा कॉइल, B, प्रेरक के माध्यम से जुड़ा होगा, जिससे कि कॉइल B में धारा A में धारा के संबंध में विलंबित हो। एकता विद्युत् कारक पर, A में धारा चरण में है परिपथ विद्युत प्रवाह के साथ, और कॉइल A अधिकतम आघूर्ण बल प्रदान करता है, जो यंत्र संकेतक को पैमाने पर 1.0 चिह्न की ओर ले जाता है। शून्य शक्ति गुणांक पर, कॉइल B में विद्युत प्रवाह परिपथ विद्युत प्रवाह के साथ चरण में होता है, और कॉइल B संकेतक को 0 की ओर ड्राइव करने के लिए आघूर्ण बल प्रदान करता है। शक्ति गुणांक के मध्यवर्ती मूल्यों पर, दो कॉइल द्वारा प्रदान किए गए आघूर्ण बल जुड़ते हैं और संकेतक अन्तःस्थायी पद लेता है।[31]

अन्य विद्युत् यांत्रिक उपकरण पोलराइज़्ड-वेन प्रकार है।[32] इस उपकरण में स्थिर क्षेत्र का तार घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन, ठीक बहुफेज मोटर की तरह करता है। क्षेत्र कॉइल या तो सीधे बहुफेज वोल्टेज स्रोतों से जुड़े होते हैं या एकल-चरण अनुप्रयोग होने पर चरण-स्थानांतरी प्रतिघातक से जुड़े होते हैं। एक दूसरा स्थिर क्षेत्र का तार, वोल्टेज कॉइल के लंबवत, परिपथ के चरण में धारा के समानुपाती होता है। उपकरण की चलती प्रणाली में दो वैन होते हैं जो धारा कॉइल द्वारा चुम्बकित होते हैं। संचालन में, गतिमान वैन वोल्टेज स्रोत और धारा स्रोत के बीच विद्युत कोण के समतुल्य भौतिक कोण ग्रहण करते हैं। इस प्रकार के उपकरण को दोनों दिशाओं में धाराओं के लिए रजिस्टर करने के लिए बनाया जा सकता है, जिससे विद्युत् कारक या चरण कोण का चार-चतुर्थांश प्रदर्शित होता है।

डिजिटल उपकरण सम्मलित हैं जो सीधे वोल्टेज और धारा तरंगों के बीच के समय अंतराल को मापते हैं। इस प्रकार के कम लागत वाले उपकरण तरंगों के शिखर को मापते हैं। अधिक परिष्कृत संस्करण केवल मौलिक गुणावृत्ति के शिखर को मापते हैं, इस प्रकार विकृत तरंगों पर चरण कोण के लिए अधिक सटीक रीडिंग देते हैं। वोल्टेज और विद्युत प्रवाह फेज से शक्ति गुणांक की गणना केवल तभी सटीक होती है जब दोनों तरंग ज्यावक्रीय हों।

विद्युत् गुणवत्ता विश्लेषक, जिन्हें अधिकांशतः विद्युत् विश्लेषक कहा जाता है, वोल्टेज और विद्युत प्रवाह तरंगरूप (सामान्यतः या तो एक चरण या तीन चरण) की अंकीय अभिलेखन करते हैं और वास्तविक विद्युत् (वाट), स्पष्ट विद्युत् (वीए) शक्ति गुणांक, एसी वोल्टेज की सही गणना करते हैं। एसी विद्युत प्रवाह, डीसी वोल्टेज, डीसी विद्युत प्रवाह, आवृति, आईईसी61000-3-2/3-12 गुणावृत्ति माप, आईईसी61000-3-3/3-11 अनुकंपी माप, डेल्टा अनुप्रयोगों में व्यक्तिगत चरण वोल्टेज जहां कोई तटस्थ रेखा नहीं है, कुल गुणावृत्ति विरूपण, चरण और व्यक्तिगत वोल्टेज या धारा गुणावृत्ति के आयाम, आदि।

स्मृति चिन्ह

अंग्रेजी भाषा के विद्युत् इंजीनियरिंग के छात्रों को याद रखने की सलाह दी जाती है: ईएलआई आईसीई मैन या ईएलआई ऑन आईसीई - वोल्टेज E, प्रेरक L में धारा I का नेतृत्व करता है। धारा I संधारित्र C में वोल्टेज E का नेतृत्व करता है।

अन्य सामान्य स्मरक सिविल है - एक संधारित्र (C) में विद्युत प्रवाह (I) लीड वोल्टेज (V), वोल्टेज (V) विद्युत प्रवाह (I) को एक प्रेरक (L) में ले जाता है।

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