Measurement of Energy MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Measurement of Energy - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

विकल्प 2 सही नहीं है क्योंकि PT बुशिंग से उच्च-वोल्टेज लीड को हटाने से आम तौर पर जटिलता और विफलता के संभावित बिंदु कम होते हैं, नहीं बढ़ते हैं। इसलिए यह कहना कि यह शॉर्ट-सर्किट के जोखिम को बढ़ाता है, गलत है।

PT में बुशिंग का कार्य

• जब एक उच्च-वोल्टेज कंडक्टर पृथ्वी विभव पर एक धातु शीट या फ्रेम से गुजरता है, तो आवश्यक इन्सुलेशन बुशिंग के रूप में प्रदान किया जाता है।
• बुशिंग का प्राथमिक कार्य संलग्न कंडक्टर और आसपास के अर्थ किए गए धातु के काम के बीच विद्युत टूटने को रोकना है।
• उच्च वोल्टेज कंडक्टर किसी इन्सुलेट सामग्री (जैसे, चीनी मिट्टी के बरतन, स्टीटाइट) से बनी बुशिंग से गुजरता है।
• ट्रांसफॉर्मर में, बुशिंग इन्सुलेट उपकरण होते हैं जो विद्युत कंडक्टरों (जैसे ट्रांसफॉर्मर लीड) को ट्रांसफॉर्मर टैंक या आवरण से सुरक्षित रूप से गुजरने की अनुमति देते हैं जबकि उच्च वोल्टेज को ट्रांसफॉर्मर के ग्राउंडेड भागों में लीक होने से रोकते हैं।
• उनका प्राथमिक उद्देश्य इन्सुलेशन है, यह सुनिश्चित करना कि उच्च-वोल्टेज लीड टैंक और आसपास के वातावरण से सुरक्षित हैं।
• बुशिंग सर्किट को शॉर्ट करने या विद्युत दोष पैदा किए बिना ट्रांसफॉर्मर से विद्युत कनेक्शन को बाहर निकालने का एक सुरक्षित तरीका प्रदान करते हैं।
• वे उच्च वोल्टेज और धाराओं को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, साथ ही कंडक्टर और ट्रांसफॉर्मर टैंक के बीच किसी भी संभावित ढांकता हुआ टूटने को रोकते हैं।

विभव ट्रांसफार्मर

एक विभव ट्रांसफार्मर (PT), जिसे वोल्टेज ट्रांसफार्मर के रूप में भी जाना जाता है, एक उपकरण ट्रांसफार्मर है जिसका उपयोग बिजली प्रणालियों में मीटरिंग और सुरक्षा के लिए उच्च वोल्टेज को कम, मापने योग्य मान में कम करने के लिए किया जाता है।

PT एक नियमित ट्रांसफार्मर के समान सिद्धांत पर काम करते हैं, लेकिन सटीकता और सुरक्षा के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, बिजली वितरण के लिए नहीं।

विकल्प 3 सही नहीं है क्योंकि:

• PT में वोल्टेज माप की सटीकता मुख्य रूप से अनुपात त्रुटि पर निर्भर करती है, न कि केवल शक्ति कोण (फ़ेज़ कोण) त्रुटि पर।
• शक्ति कोण त्रुटि (या फ़ेज़ त्रुटि) शक्ति और ऊर्जा माप को प्रभावित करती है (चूँकि इसमें फ़ेज़ संबंध शामिल हैं), लेकिन अकेले वोल्टेज माप को नहीं।
• वोल्टेज माप ज्यादातर अनुपात त्रुटि से प्रभावित होता है, जो आदर्श वोल्टेज रूपांतरण अनुपात से विचलन है।

ऊर्जा मीटर का निर्माण

चालक तंत्र:

• विद्युत चुंबक चालक तंत्र का मुख्य घटक है। चालक तंत्र में दो कुंडलियाँ होती हैं: धारा कुंडली और विभव कुंडली।
• धारा कुंडली लोड के साथ श्रेणीक्रम में जुड़ी होती है और विभव कुंडली आपूर्ति के साथ समानांतर में जुड़ी होती है।

गतिमान तंत्र:

• गतिमान तंत्र मिश्र धातु के शाफ्ट पर लगा हुआ एल्यूमीनियम डिस्क है। चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के कारण डिस्क में भँवर धारा प्रेरित होती है।
• फ्लक्स और डिस्क की अन्योन्य क्रिया विक्षेपण बल आघूर्ण उत्पन्न करती है। जब उपकरण शक्ति का उपभोग करते हैं, तो एल्यूमीनियम डिस्क घूमना शुरू कर देती है, और कुछ घुमावों के बाद, डिस्क लोड द्वारा उपयोग की गई इकाई प्रदर्शित करती है।

ब्रेकिंग तंत्र:

• एल्यूमीनियम डिस्क के घूर्णन को कम करने के लिए स्थायी चुंबक का उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम डिस्क अपने घूर्णन के कारण भँवर धारा प्रेरित करती है।
• भँवर धारा स्थायी चुंबक के चुंबकीय फ्लक्स को काटती है और इस प्रकार ब्रेकिंग बल आघूर्ण उत्पन्न करती है। यह ब्रेकिंग बल आघूर्ण डिस्क की गति का विरोध करता है, इस प्रकार इसकी गति को कम करता है।

पंजीकरण तंत्र:

• पंजीकरण या गणना तंत्र का मुख्य कार्य एल्यूमीनियम डिस्क के घुमावों की संख्या को रिकॉर्ड करना है। घूर्णन की गति शक्ति के समानुपाती होगी, यदि वोल्टेज कुंडली और धारा कुंडली फ्लक्स के बीच का कला कोण 90° है।
• यह सुनिश्चित करता है कि प्रेरित भँवर धाराएँ चुंबकीय क्षेत्रों के साथ ठीक से अन्योन्य क्रिया करती हैं, जिससे सही बल आघूर्ण उत्पन्न होता है।
• इसलिए, सटीक शक्ति माप के लिए, दाब कुंडली धारा को आपूर्ति वोल्टेज से 90° आगे या पीछे होना चाहिए।

संप्रत्यय

प्रति किलोवाट-घंटे में ऊर्जा मीटर द्वारा किए गए चक्करों की संख्या को ऊर्जा मीटर का मीटर नियतांक कहा जाता है।

इसे k द्वारा दर्शाया जाता है।

\(k={1\space घंटे \space में \space चक्करों \space की \space संख्या \over 1\space घंटे \space में \space खपत \space ऊर्जा }\)

समय 't' में खपत ऊर्जा दी जाती है:

\(E=VIcosϕ × t\)

t = 1 घंटे के लिए

\(E=VIcosϕ \)

जहाँ, V = वोल्टेज

I = धारा

cosϕ = शक्ति गुणांक

गणना

दिया गया है, शक्ति खपत = 2300 W = 2.3 kW

समय = 1 घंटा

खपत ऊर्जा = 2.3 kWh

चक्करों की संख्या = 230

\(k={230\over 2.3}\)

k = 100 rev/kWh

ऊर्जा मीटर:

KWh में ऊर्जा को मापने के लिए ऊर्जा मीटर या वाट-घंटे मीटर का उपयोग किया जाता है।

यह एक समाकलित प्रकार का उपकरण है।

इसका कार्य सिद्धांत ट्रांसफार्मर के समान है।

ड्राइविंग बलाघूर्ण, ब्रेकिंग बलाघूर्ण और पंजीकृत तंत्र नाम के ऊर्जा मीटर में तीन जरूरी तंत्र जरूरी हैं।

ड्राइविंग ​बलाघूर्ण​:

डिस्क का घूर्णन या डिस्क को घुमाने के लिए इस बलाघूर्ण की आवश्यकता होती है।

यह विद्युत चुम्बकीय प्रेरण प्रभाव द्वारा प्राप्त किया जाता है।

ब्रेकिंग बलाघूर्ण:

निरंतर गति से डिस्क को घुमाना आवश्यक है।

यह एल्यूमीनियम डिस्क के पास ऊर्जा मीटर के अंदर रखे एक स्थायी चुंबक का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से घूर्णन डिस्क के आंदोलन के कारण भंवर धाराओं ने चुंबक में प्रेरित किया है। यह भंवर धारा अभिवाह के साथ प्रतिक्रिया करता है और डिस्क की गति का विरोध करने वाले ब्रेकिंग बलाघूर्ण को बढ़ाता है। डिस्क की गति को अभिवाह को बदलकर नियंत्रित किया जा सकता है।

प्रेरण प्रकार के एकल-फेज ऊर्जा मीटर का ब्रैकिंग बलाघूर्ण निम्नवत है:

\({T_b} = k\frac{{{\phi ^2}}}{{{R_e}}}N \times R\)

K = स्थिरांक

ϕ = अभिवाह

N = rpm में गति

R = डिस्क की त्रिज्या

R_e = धारा के पथ में प्रतिरोध (अर्थात डिस्क)

प्रेरण प्रकार के एकल-फेज ऊर्जा मीटर का ब्रैकिंग बलाघूर्ण अभिवाह के वर्ग के समानुपाती होता है।

पंजीकृत तंत्र:

यह डिस्क के घुमावों या क्रांतियों की संख्या को पंजीकृत करता है जो kWh में खपत ऊर्जा के आनुपातिक है।

मीटर स्थिरांक = (क्रांतियों की संख्या / kWh)

याद रखने योग्य बिंदु:

विसर्पण:

कभी-कभी ऊर्जा मीटर की डिस्क बिना किसी लोड के धीमी लेकिन निरंतर घूमती है यानी जब संभावित कुण्डल उत्तेजित होता है लेकिन लोड में कोई धारा प्रवाहित नहीं होता है जिसे विसर्पण त्रुटि कहते हैं

यह त्रुटि घर्षण, अत्यधिक आपूर्ति वोल्टेज, कंपन, स्ट्रे चुंबकीय क्षेत्र, आदि की अधिकता के कारण हो सकती है

डिस्क पर दो विपरीत छेद बनाकर इसे कम किया जा सकता है।

• किलोवाट-घंटा के अनुसार ऊर्जा मीटर द्वारा चक्करों की संख्या को ऊर्जा मीटर के मीटर स्थिरांक के रूप में जाना जाता है।
• मीटर स्थिरांक की इकाई चक्कर प्रति किलोवाट-घंटा (rev/kWh) है।
• यह एक विशिष्ट ऊर्जा मीटर के लिए स्थिरांक है।

मीटर स्थिरांक = मीटर द्वारा लगाए जाने वाले चक्करों की संख्या/खपत की गयी ऊर्जा 

धारणा:

ऊर्जा की खपत या मापा मूल्य,

E = VI cosϕ× t × 10-3 

जहाँ V = वोल्टेज

I = धारा

cos ϕ = शक्ति गुणक

गणना:

दिया गया है कि,

वोल्टेज (V) = 230 वाल्ट

धारा (I) = 5 एम्पियर

समय (t) = 5 घंटा

ऊर्जा =

\(VI\cos \phi × t × {10^{- 3}}\:kWh = 230 × 5 × 5 × \cos \phi × {10^{ - 3}} = 5.75\:\cos \phi \:kWh\)

घूर्णन की संख्या = 1940

मीटर स्थिरांक = 400 मीटर स्थिरांक = चक्करों की संख्या/किलोवाटघंटा

\(\Rightarrow 400 = \frac{{1940}}{{5.75\cos \phi }}\)

\(\Rightarrow \cos \phi = 0.84\)

संकल्पना:

ऊर्जा मीटर में मीटर स्थिरांक (K) को निम्न रूप में ज्ञात किया गया है, 

\(K=\frac{R}{E}\)

और, \(R\propto E\)

जहाँ, 

R चक्कर की संख्या है और E, kWh में उपभुक्त ऊर्जा है। 

और, E = VItcos ϕ

गणना:

दिया गया है कि, 

वोल्टेज = 230 V

धारा = 4 A

cos ϕ = 1

6 घंटे में उपभुक्त ऊर्जा को निम्न रूप में ज्ञात किया गया है, 

E₁ = 230 × 4 × 6 × 1 = 5520 Wh

R₁ = 2208

उपरोक्त संकल्पना से, 

\(R\propto E\)

\(\therefore R_1E_2=R_2E_1\)

दिया गया है, R₂ = 1240

इसलिए, 

\(E_2=\frac{R_2E_1}{R_1}=\frac{1240\times5520}{2208}=3100\ Wh\)

अतः 1240 चक्कर में उपभुक्त ऊर्जा 3.1 kWh है। 

संकल्पना:

मीटर स्थिरांक, \(K=\frac{R}{E}\)

जहां R = क्रांति

E = kWh में ऊर्जा

दी गई वास्तविक क्रांति (K_A) = 500

यदि मीटर किलोवाट या 1 kW के पूर्ण भार को मापने के लिए 50 क्रांति लगाने में 86 सेकंड का समय लेता है

अब, ऊर्जा = शक्ति × समय = 4.4 kW × 86 सेकंड = 378 kWsec

सेकंड को घंटे में बदलने के लिए हमें 3600 से भाग देना होगा

इसलिए, E = 378/3600 kWh

अब, मापी गई क्रांति (K_M) = \(\frac{50}{378/3600}=476\)

त्रुटि = KM - KA = 476 - 500 = - 24

अब, % त्रुटि = \(\frac{-24}{500}\times 100=-4.8\%\)

संकल्पना

1ϕ ऊर्जा मीटर का मीटर स्थिरांक निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(Meter \space constant\space = {No. \space of \space revolutions \space in \space 1 \space hr\over No. \space of \space kW \space in \space 1 \space hr}\)

गणना

दिया गया है, V = 230 वोल्ट

I = 20 A 

cos ϕ = 1

P = VI cos ϕ 

P = 230 × 20 × 1 = 4.6 kW

1 घंटे में चक्करों की संख्या = 2300/2 = 1150

\(Meter \space constant\space = {1150 \over 4.6}\)

मीटर स्थिरांक = 250 चक्कर / kWh

संकल्पना:

• प्रति किलोवाट-घंटा ऊर्जा मीटर द्वारा बनाये गए चक्करों की संख्या को ऊर्जा मीटर के मीटर स्थिरांक के रूप में जाना जाता है। 
• मीटर स्थिरांक की इकाई चक्कर प्रति किलोवाट-घंटा (rev/kWh) है। 
• यह एक विशिष्ट ऊर्जा मीटर के लिए स्थिरांक होता है। 

मीटर स्थिरांक (K) = मीटर द्वारा चक्कर की संख्या/उपभुक्त ऊर्जा (E)

गणना:

चक्कर की संख्या = K × E = K × P × t

\(\therefore 5 = 1200 × P × \frac{{75}}{{3600}}\)

• प्रेरण प्रकार के ऊर्जा मीटर में विसर्पण वह घटना होती है, जिसमें एल्यूमीनियम डिस्क लगातार घूमती है जब केवल दबाव कुण्डल में वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है और धारा कुंडल के माध्यम से कोई विद्युत धारा प्रवाहित नहीं होती है।
• यह उस प्रकार की त्रुटि है, जिसमें ऊर्जा मीटर, मीटर से बिना कोई भार संलग्न होने पर भी, ऊर्जा की बहुत कम मात्रा का उपभोग करता है।
• विसर्पण हलके भार की स्थिति में भी डिस्क की गति को बढ़ता है जो मीटर पठन में वृद्धि करता है। कंपन, पथभ्रष्ट चुंबकीय क्षेत्र और विभव कुंडल में अतिरिक्त वोल्टेज भी विसर्पण के लिए जिम्मेदार हैं।
• अत्यधिक घर्षण की वजह से विसर्पण त्रुटि होती है। मुख्य ड्राइविंग बलाघूर्ण बिना किसी भार पर अनुपस्थित होता है। इसलिए क्षतिपूर्ति फलक द्वारा प्रदान किए गए अतिरिक्त बलाघूर्ण के कारण डिस्क घूर्णन करती है।

Additional Information

• शून्य भार पर इस विसर्पण को रोकने के लिए धुरी के विपरीत किनारों पर डिस्क में दो छिद्र या स्लॉट ड्रिल किए जाते हैं
• यह क्षेत्र में पर्याप्त विकृति का कारण बनते हैं; इसके परिणामस्वरुप जब एक छिद्र शंट चुम्बक के तहत आता है तो डिस्क स्थिर रहती है

प्रयुक्त सूत्र:

मीटर स्थिरांक (K) = \(\frac{R}{E}\)

यहाँ, R प्रति घंटा चक्कर है

E, kWh में ऊर्जा है

अनुप्रयोग:

हमारे पास है,

V = 200 वोल्ट

K = 200

यदि 0.8 pf पश्चगामी पर धारा 20 A है तो

अत,

P = 200 × 20 × 0.8 = 3.2 kW

1 घंटे में ऊर्जा = 3.2 kWh

उपरोक्त अवधारणा से,

R = EK = 3.2 × 200 = 640 चक्कर/घंटा

अब, मिनटों में चक्कर = 10.67 rpm

• फैंटम भारण वह घटना होती है, जिसमें उपकरण बंद किए जाने पर भी विद्युत की खपत करते हैं।
• फैंटम भारण का उपयोग ऊर्जा मीटर की धारा रेटिंग क्षमता की जांच करने के लिए किया जाता है।
• वास्तविक भारण समायोजन से बहुत शक्ति का अपव्यय होता है।
• फैंटम भारण वास्तविक भारण की तुलना में बहुत अल्प शक्ति की खपत करता है, तथा इस कारण से, उसका उपयोग मीटर के परीक्षण में किया जाता है।

महत्त्वपूर्ण बिन्दुः

• फैंटम भारण में, दबाव कुण्डली तथा धारा कुण्डली आपूर्ति स्त्रोत द्वारा पृथक रूप से उत्तेजित किए जाते हैं।
• दबाव कुण्डली का ऊर्जाकरण अल्प आपूर्ति वोल्टेज द्वारा किया जाता है, तथा धारा धारा कुण्डली को बहुत ही अल्प वोल्टेजों में ऊर्जाकृत करती है।
• दबाव कुण्डली तथा धारा कुण्डली परिपथों की प्रतिबाधा अल्प होती है, जिसके कारण उच्च रेटिंग की धारा को उससे गुज़ारा जाता है।
• फैंटम भारण के लिए आपूर्ति की गई कुल धारा सामान्य वोल्टेज पर आपूर्ति की गई दबाव कुण्डली धारा तथा अल्प वोल्टेज पर आपूर्ति की गई धारा कुण्डली धारा का योग होती है।