एक बड़ी औद्योगिक सुविधा की कल्पना कीजिए जो 24 घंटे काम करती है, भारी मात्रा में बिजली का उपभोग करती है।संयंत्र को न केवल अत्यधिक बिजली के बिलों का सामना करना पड़ता है बल्कि बिजली कंपनी से अतिरिक्त जुर्माना भी होता हैयह परिदृश्य काल्पनिक से बहुत दूर है_ निम्न शक्ति कारक औद्योगिक, वाणिज्यिक, और यहां तक कि आवासीय विद्युत प्रणालियों में एक व्यापक मुद्दा बना हुआ है_" यह चुपचाप ऊर्जा का उपभोग करता है और लागतों को बढ़ाता हैइसका समाधान स्वचालित पावर फैक्टर सुधार (एपीएफसी) तकनीक है।
पावर फैक्टर: विद्युत दक्षता का महत्वपूर्ण माप
एपीएफसी नियंत्रकों की जांच करने से पहले, हमें सबसे पहले पावर फैक्टर और उसके महत्व को समझना चाहिए।पावर फैक्टर (पीएफ) विद्युत दक्षता को वास्तविक शक्ति (वाट में मापा गया) और स्पष्ट शक्ति (वोल्ट-एम्पियर में मापा गया) के बीच के अनुपात के रूप में मापता हैवास्तविक शक्ति उपयोगी कार्य करती है-मोटरों को चलाने, गर्मी उत्पन्न करने या उपकरणों को संचालित करने के लिए, जबकि स्पष्ट शक्ति में वास्तविक शक्ति और प्रतिक्रियाशील शक्ति दोनों शामिल हैं जो सर्किट के माध्यम से बेकार में दोलन करती है।
1 का आदर्श शक्ति कारक पूर्ण दक्षता दर्शाता है, लेकिन प्रेरक भार (मोटर्स, ट्रांसफार्मर आदि) प्रतिक्रियाशील शक्ति का परिचय देते हैं जो इस मूल्य को कम करता है।खराब शक्ति कारक कई परिचालन चुनौतियों का कारण बनता है:
- बढ़ी हुई लाइन हानिःकम पीएफ के लिए अधिक प्रवाह की आवश्यकता होती है, जिससे कंडक्टरों में आई2आर हानि बढ़ जाती है।
- उपकरण क्षमता में कमीःट्रांसमिशन इन्फ्रास्ट्रक्चर को एक ही वास्तविक शक्ति वितरण के लिए अतिरिक्त धारा को संभालना चाहिए।
- वित्तीय दंडःजब पावर फैक्टर अनुबंधित सीमाओं से नीचे गिरता है तो उपयोगिताएं अक्सर अधिभार लगाती हैं।
- वोल्टेज अस्थिरताःअत्यधिक धारा के कारण वोल्टेज में गिरावट आती है जिससे संवेदनशील उपकरण खराब हो सकते हैं।
8051 माइक्रोकंट्रोलर आधारित एपीएफसी नियंत्रक का डिजाइन
प्रस्तावित समाधान एक बुद्धिमान नियंत्रक पर केंद्रित है जो हर जगह मौजूद 8051 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग गतिशील रूप से प्रतिक्रियाशील शक्ति की भरपाई करने के लिए करता है।प्रणाली प्रेरक प्रतिक्रियाशीलता को बेअसर करती हैमुख्य घटकों में शामिल हैंः
- माप सर्किट:सटीक वोल्टेज और वर्तमान सेंसर ग्रिड स्थितियों की निगरानी करते हैं।
- कम्प्यूटेशनल मॉड्यूलःमाइक्रोकंट्रोलर चरण-कोण एल्गोरिदम का उपयोग कर तत्काल शक्ति कारक की गणना करता है।
- संधारित्र बैंक:कई संधारित्र इकाइयां क्रमिक प्रतिक्रियाशील शक्ति मुआवजा प्रदान करती हैं।
- स्विचिंग तंत्र:ठोस-राज्य रिले या थिरिस्टर्स तेजी से संधारित्र बैंक संलग्न करने की अनुमति देते हैं।
परिचालन अनुक्रम में निरंतर निगरानी, वास्तविक समय की गणना और लोड स्थितियों में उतार-चढ़ाव के रूप में इष्टतम शक्ति कारक बनाए रखने के लिए स्वचालित कैपेसिटर स्विचिंग शामिल है।यह बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली आम तौर पर 0 के भीतर शक्ति कारक सुधार प्राप्त करता है.95-0.98 आदर्श से.
8051 माइक्रोकंट्रोलर क्यों?
- सिद्ध विश्वसनीयता:दशकों की औद्योगिक तैनाती इसकी मजबूती का प्रमाण है।
- लागत दक्षताःकम इकाई मूल्य प्रणाली के कार्यान्वयन की लागत को कम करता है।
- एकीकृत परिधीय उपकरण:अंतर्निहित एडीसी, टाइमर और संचार इंटरफेस डिजाइन को सरल बनाते हैं।
- डेवलपर की परिचितताःव्यापक प्रलेखन और उपकरण श्रृंखला समर्थन विकास में तेजी लाता है।
अनुप्रयोग और आर्थिक प्रभाव
एपीएफसी प्रौद्योगिकी कई क्षेत्रों में मापने योग्य लाभ प्रदान करती हैः
- औद्योगिक संयंत्र:ट्रांसफार्मर और केबल के उपयोग में सुधार करते हुए जुर्माना शुल्क को कम करना।
- वाणिज्यिक भवन:विद्युत दक्षता में सुधार के माध्यम से कम परिचालन लागत।
- विद्युत वितरण:ट्रांसमिशन नेटवर्क में तकनीकी नुकसान को कम करना।
- नवीकरणीय ऊर्जाःग्रिड से जुड़ी जनरेशन प्रणालियों के लिए बिजली की गुणवत्ता को अनुकूलित करना।
आम तौर पर, ऊर्जा की बचत और जुर्माने से बचने के माध्यम से दो वर्ष से कम की वापसी अवधि प्राप्त की जाती है, जबकि अनावश्यक लाइन नुकसान पर अंकुश लगाकर कार्बन पदचिह्न को कम किया जाता है।
आगे का रास्ता
जैसे-जैसे ऊर्जा की लागत बढ़ेगी और स्थिरता पहल प्रमुखता हासिल करेंगी, एपीएफसी सिस्टम, विशेष रूप से माइक्रो-कंट्रोलर आधारित समाधान, विद्युत बुनियादी ढांचे में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे।ये प्रौद्योगिकियां न केवल तत्काल आर्थिक लाभ प्रदान करती हैं बल्कि प्रत्येक उत्पन्न वाट की उपयोगिता को अधिकतम करके व्यापक ऊर्जा संरक्षण लक्ष्यों में भी योगदान देती हैं.