VA और W में फ़र्क: Apparent व Active Power, UPS स्पेक कैसे पढ़ें
जापान से एक कंट्रोल पैनल आ रहा है। सप्लायर की स्पेक शीट में लिखा है "3φ AC200V, 10kVA", पैनल के अंदर लगे UPS पर "1kVA / 0.6kW" लिखा है, और आपके प्लांट की सप्लाई 415 V, 50 Hz है। फ़ीडर केबल, ब्रेकर या नया UPS चुनने से पहले यह जानना ज़रूरी है कि इन संख्याओं का असली मतलब क्या है और इनके पीछे कौन-सी शर्तें छिपी हैं।
छोटा जवाब: VA (वोल्ट-एम्पियर) apparent power की यूनिट है, यानी वोल्टेज और करंट का गुणा। W (वॉट) active power की यूनिट है, यानी वह पावर जो लोड असल में इस्तेमाल करता है। दोनों को पावर फ़ैक्टर (PF) जोड़ता है। PF 0.8 वाला 1,000 VA का लोड 800 W खींचता है। लेकिन 800 W के लोड के लिए 800 VA की सप्लाई काफ़ी हो, यह ज़रूरी नहीं, इसलिए दोनों वैल्यू जाँचनी पड़ती हैं।
इस लेख में ये बातें हैं: जापानी स्पेक में आने वाले शब्द, सिंगल-फ़ेज़ और 3-फ़ेज़ की गणना (एक ही लोड 200 V, 400 V, 415 V और 480 V पर कितना करंट लेता है), UPS की दो आउटपुट लिमिट, मोटर की नेमप्लेट और पावर फ़ैक्टर सुधार। आख़िर में चेकलिस्ट, जापानी सप्लायर से पूछने वाले सवाल और एक ईमेल का नमूना है।
विषय-सूची
- जापानी स्पेक में आने वाले पावर के शब्द
- VA (Apparent Power) क्या है?
- W (Active Power) क्या है?
- 3-फ़ेज़: kVA से kW और amp
- UPS की स्पेक कैसे पढ़ें: दो आउटपुट लिमिट
- केबल और ब्रेकर: amp में बदलकर देखें
- Energy: W को चलने के घंटों से गुणा करें
- Power Factor सुधार: उतने ही kW पर कम करंट
- जल्दी देखने की तालिका: कौन-सी वैल्यू देखें
- चेकलिस्ट: UPS, ब्रेकर या सप्लाई चुनने से पहले
- जापानी सप्लायर से पूछने वाले सवाल
- इस लेख की सीमाएँ
- अक्सर पूछे जाने वाले सवाल (FAQ)
- स्रोत
जापानी स्पेक में आने वाले पावर के शब्द
जापानी डेटाशीट और सिंगल-लाइन डायग्राम में पावर के लिए कुछ गिने-चुने शब्द आते हैं। ये अंग्रेज़ी शब्दों से सीधे मिलते हैं, बस पहले यह पता होना चाहिए कि कौन-सा शब्द क्या है।
| जापानी | उच्चारण (romaji) | हिंदी / English | यूनिट |
|---|---|---|---|
| 皮相電力 | hiso denryoku | Apparent power (S) | VA, kVA |
| 有効電力 | yuko denryoku | Active power, यानी real power (P) | W, kW |
| 無効電力 | muko denryoku | Reactive power (Q) | var, kvar |
| 力率 | rikiritsu | Power factor (PF) | अनुपात (0 से 1) |
| 効率 | koritsu | Efficiency | % या अनुपात |
| 電力量 | denryokuryo | Energy (बिजली की खपत) | kWh |
| 線間電圧 | senkan den'atsu | लाइन-टू-लाइन वोल्टेज | V |
| 線電流 | sen denryu | लाइन करंट | A |
| 単相 / 三相 | tanso / sanso | सिंगल-फ़ेज़ / 3-फ़ेज़ (अक्सर 1φ / 3φ लिखा जाता है) | — |
| 定格出力 | teikaku shutsuryoku | Rated output (मोटर में शाफ़्ट आउटपुट) | kW |
| 進相 (kondensa) | shinso kondensa | Power factor correction capacitor (PF सुधारने वाला capacitor) | kvar |
"Active power" और "real power" एक ही चीज़ हैं। आगे इस लेख में "active power" ही लिखा गया है।
VA (Apparent Power) क्या है?
VA का मतलब volt-ampere है, यानी apparent power S की यूनिट। सिंगल-फ़ेज़ AC सर्किट में S = RMS वोल्टेज × RMS करंट होता है। 100 V पर 10 A हो तो 1,000 VA।
RMS (root-mean-square) वह DC वैल्यू है जो किसी रेज़िस्टर को उतना ही गरम करे। AC हर साइकिल में बदलता रहता है, लेकिन केबल या मशीन से कितना करंट गुज़रेगा, यह देखते समय RMS ही काम की वैल्यू है। साइन वेव में peak वोल्टेज RMS से ज़्यादा होता है।
पावर के फ़ॉर्मूले में जो 100 V या 200 V डाला जाता है, वह RMS वैल्यू होती है। peak वैल्यू गुणा कर दें तो apparent power ग़लत आएगा।
VA बताता है कि कितना करंट बहेगा
वोल्टेज वही रहे तो apparent power जितना ज़्यादा, करंट उतना ज़्यादा। सोर्स, ट्रांसफ़ॉर्मर और केबल, सबको वह करंट झेलना पड़ता है, इसलिए सिर्फ़ active power से उन पर पड़ने वाला भार पता नहीं चलता।
सिंगल-फ़ेज़ 100 V पर 1,000 VA का लोड 10 A और 1,500 VA का लोड 15 A लेता है। दो लोड की active power बराबर हो पर PF अलग हो, तो करंट अलग होगा। तब सप्लाई की कैपेसिटी और वायरिंग भी अलग चाहिए।
इसीलिए ट्रांसफ़ॉर्मर kVA में रेट किए जाते हैं। ट्रांसफ़ॉर्मर कितनी active power दे सकता है, यह लोड के PF पर भी निर्भर है। PF जाने बिना "10 kVA" को "10 kW" न पढ़ें।
प्रीफ़िक्स का भी ध्यान रखें: 1 kVA = 1,000 VA और 1 kW = 1,000 W। kVA और VA को आपस में मिला देना एक ग़लती है, और apparent power व active power को मिला देना दूसरी।
सिंगल-फ़ेज़ सर्किट में वोल्टेज और करंट पता हो तो apparent power निकल आता है। active power इस तरह नहीं निकलता।
उसके लिए PF या पावर मीटर की रीडिंग चाहिए। ammeter की रीडिंग को वोल्टेज से गुणा करने पर ज़रूरी नहीं कि खपत हुई active power ही मिले।
उदाहरण: सिंगल-फ़ेज़, 100 V, 10 A, लोड का मान लिया गया true PF 0.8। वोल्टेज लोड के आर-पार नापा गया है और करंट लाइन में बहने वाला करंट है।
करंट का तीर RMS वैल्यू की reference दिशा दिखाता है; AC एक ही दिशा में नहीं बहता। असली नाप के लिए सर्किट की रेटिंग वाले इंस्ट्रूमेंट और कनेक्शन इस्तेमाल करें।
Rated VA और नापा हुआ VA अलग चीज़ें हैं
स्पेक शीट पर लिखी रेटेड कैपेसिटी वह दायरा है जिसके लिए मशीन बनी है। हल्के लोड पर असली करंट और पावर कम होते हैं, इसलिए रेटेड संख्या का मतलब यह नहीं कि मशीन हर समय उतना ही खींच रही है।
उल्टी बात भी सही है: करंट की एक कम रीडिंग देखकर सप्लाई तय नहीं की जा सकती। अधिकतम चलने की हालत, स्टार्टिंग, एक साथ चलने वाले लोड और आगे जुड़ने वाले लोड, इन सबको अलग-अलग निकालकर स्पेक से मिलाएँ।
नेमप्लेट पर कई वोल्टेज या फ़्रीक्वेंसी लिखी हों तो वोल्टेज और करंट एक ही पंक्ति से लें। एक सप्लाई कंडीशन का वोल्टेज और दूसरी का करंट गुणा करने पर ऐसा apparent power बनता है जो किसी असली रेटिंग से मेल नहीं खाता। यह भी देखें कि वह संख्या किस हिस्से की है।
पूरी मशीन की इनपुट रेटिंग और उसके अंदर के किसी पार्ट की रेटिंग अलग चीज़ें हैं। सिंगल-लाइन डायग्राम और स्पेक के आइटम नाम से देखें कि VA की वह संख्या सिर्फ़ कंट्रोल पावर सप्लाई की है या मोटर और सहायक उपकरणों समेत पूरे इनपुट की।
W (Active Power) क्या है?
वॉट पावर की यूनिट है, और AC सर्किट में इसे active power P के लिए इस्तेमाल करते हैं। यह वह पावर है जो सोर्स से लोड तक असल में पहुँचती है और गर्मी, रोशनी या मैकेनिकल आउटपुट में बदल जाती है। 1 वॉट यानी हर सेकंड 1 जूल। पावर ऊर्जा इस्तेमाल होने की रफ़्तार है, और energy लंबे समय का कुल जोड़।
active power में काम का आउटपुट भी शामिल है और मशीन के अंदर के लॉस भी। मोटर में जाने वाला पूरा 800 W शाफ़्ट पर नहीं निकलता। यह बँटवारा efficiency से पता चलता है।
पल-पल का वोल्टेज और करंट गुणा करें, फिर औसत लें
AC की active power की बुनियादी परिभाषा है: उसी क्षण का वोल्टेज × उसी क्षण का करंट, और उसका औसत। instantaneous power p साइकिल में बदलती रहती है और उसका औसत P है। वोल्टेज और करंट दोनों साइन वेव हों और उनमें phase अंतर θ हो, तो यह औसत V I cos θ आता है। यहाँ V और I RMS हैं और cos θ ही पावर फ़ैक्टर है।
आदर्श resistive लोड में वोल्टेज और करंट साथ-साथ चलते हैं, इसलिए θ = 0 और cos θ = 1। तब AC में भी P = VI सही बैठता है। यानी "P = VI सिर्फ़ DC में चलता है" वाला नियम याद रखना ग़लत है।
स्थिर DC में भी P = VI चलता है, पर AC में waveform और PF दोनों देखने पड़ते हैं। मूल सिद्धांत याद रखें कि पल-पल के गुणनफल का औसत लेना है। तब समझ आ जाता है कि कौन-सा फ़ॉर्मूला कहाँ लगेगा।
Reactive power का मतलब लॉस नहीं है
इंडक्टर और कैपेसिटर चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र में ऊर्जा जमा करते हैं और फिर सोर्स को लौटा देते हैं। आदर्श पार्ट में यह हर साइकिल होता है और पूरी साइकिल में खपत हुई शुद्ध ऊर्जा शून्य रहती है।
साइन वेव में इस लेन-देन को reactive power Q कहते हैं, जिसकी यूनिट var है। लैगिंग (inductive) और लीडिंग (capacitive) लोड को दिशा या चिह्न से अलग पहचाना जाता है।
Reactive power बर्बाद हुई active power नहीं है। मोटर में चुंबकीय क्षेत्र बनाने जैसे काम इसी से होते हैं। लेकिन इसे ले जाने वाला करंट वायरिंग में असली resistive लॉस पैदा करता है, इसलिए यह पूरे सिस्टम पर भार बढ़ाता है।
800 W active power और 600 var reactive power हों तो apparent power 1,400 नहीं, 1,000 VA होता है। तीनों वैल्यू एक समकोण त्रिभुज बनाती हैं: P और Q दो भुजाएँ हैं और S कर्ण। एक आम उपमा VA को ऐसा डिब्बा मानती है जिसमें W और var साथ-साथ रखे हों, पर इस तरह जोड़ने से जवाब ग़लत आते हैं।
साइन वेव में inductive लोड का power triangle, भुजाएँ 800 : 600 : 1,000 के अनुपात में खींची गई हैं।
आड़ी और खड़ी भुजाएँ पावर के अलग-अलग हिस्से हैं। यह त्रिकोण S² = P² + Q² दिखाता है। इसका मतलब यह नहीं कि W और var जोड़कर VA मिल जाता है।
Power Factor और Efficiency में फ़र्क
पावर फ़ैक्टर यानी active power ÷ apparent power, P/S। इसे अक्सर λ लिखा जाता है। पावर खींचने वाले लोड के लिए यह 0 से 1 के बीच रहता है, और बताता है कि तय active power पहुँचाने में कितना करंट लगेगा।
Efficiency अलग अनुपात है: इनपुट active power का कितना हिस्सा काम के आउटपुट में बदला। मोटर में यह इलेक्ट्रिकल इनपुट और मैकेनिकल आउटपुट की तुलना है, और बाकी हिस्सा गर्मी, घर्षण वग़ैरह में चला जाता है।
PF 0.8 का मतलब यह नहीं कि इनपुट का 20% गर्मी बनकर खो रहा है। और 90% efficiency का यह मतलब भी नहीं कि PF 0.9 होगा।
एक ही टेबल में दोनों अनुपात दिखें तो हर एक का अंश और हर देख लें।
मोटर के शाफ़्ट आउटपुट से सप्लाई कैपेसिटी का अंदाज़ा दो क़दमों में लगाएँ: पहले efficiency से भाग देकर इनपुट active power निकालें, फिर PF से भाग देकर apparent power। क़दम अलग रखने से लॉस और reactive power आपस में नहीं घुलते।
बिगड़े waveform में true power factor देखें
rectifier वाले इनपुट की मशीनें ऐसा करंट खींच सकती हैं जो साइन वेव नहीं होता। तब एक phase कोण से पूरा करंट नहीं बताया जा सकता, और fundamental का cos θ कुल PF के बराबर नहीं रह जाता।
True power factor P/S है, जहाँ S RMS वैल्यू से निकाला जाता है। Displacement power factor fundamental वोल्टेज और fundamental करंट के बीच के कोण का cosine है, यानी वह सिर्फ़ fundamental को दिखाता है।
fundamental ठीक मिल रहे हों, फिर भी बहुत बिगड़े करंट की RMS वैल्यू ज़्यादा होती है। करंट बढ़ता है पर active power उतनी नहीं बढ़ती, इसलिए दोनों PF को एक जैसा न मानें। पावर मीटर वोल्टेज और करंट के एक ही समय के सैंपल से active power निकालता है।
उसकी स्पेक पढ़ते समय देखें कि "power factor" कुल वैल्यू है या सिर्फ़ fundamental की, और कौन-सी गणना विधि इस्तेमाल हुई है। बिगड़े 3-फ़ेज़ सर्किट में मीटर apparent और reactive power अलग-अलग तरीक़े से भी निकाल सकते हैं। दो इंस्ट्रूमेंट की रीडिंग मिलाने से पहले वायरिंग और गणना की परिभाषा बराबर करें। सीधे यह न मान लें कि एक मीटर ख़राब है।
3-फ़ेज़: kVA से kW और amp
संतुलित (balanced) साइन वेव 3-फ़ेज़ सिस्टम में कुल पावर लाइन-टू-लाइन वोल्टेज और लाइन करंट से निकल आती है। सिंगल-फ़ेज़ के VI में √3 जुड़ता है, 3 नहीं। तीन तार होने से 3VI नहीं हो जाता।
यहाँ V दो कंडक्टर के बीच का लाइन-टू-लाइन वोल्टेज है और I सोर्स से लोड तक जाने वाली एक लाइन का करंट। लोड के एक फ़ेज़ का फ़ेज़ वोल्टेज या एक winding का फ़ेज़ करंट मिला दें तो √3 ग़लत जगह लग जाता है। Wye (Y) कनेक्शन में फ़ेज़ वोल्टेज लाइन-टू-लाइन वोल्टेज का 1/√3 होता है।
Delta (Δ) कनेक्शन में फ़ेज़ करंट लाइन करंट का 1/√3 होता है।
हर फ़ेज़ की active power जोड़ने वाला सिद्धांत किसी भी सर्किट पर चलता है। लेकिन लाइन-टू-लाइन वोल्टेज और लाइन करंट वाले एक फ़ॉर्मूले में समेटने के लिए संतुलित और साइन वेव शर्तें चाहिए। असंतुलित या बिगड़े सर्किट में उसी सर्किट के हिसाब से जुड़े पावर मीटर से नापें, और देखें कि वह हर फ़ेज़ और कुल वैल्यू कैसे निकालता है।
उदाहरण: 200 V, 30 A, पावर फ़ैक्टर 0.85
एक पंप सर्किट लें: संतुलित, साइन वेव 3-फ़ेज़ 200 V सप्लाई, लाइन करंट 30 A, PF 0.85। 200 V लाइन-टू-लाइन है, 30 A लाइन करंट है, और जो नतीजा आएगा वह सप्लाई की उस तरफ़ की पावर है जहाँ नाप ली गई।
round करें तो करीब 10.4 kVA, 8.8 kW और 5.5 kvar। बीच में बहुत ज़्यादा round करने से अंतिम नतीजा बदल सकता है। इसलिए round उसी क़दम पर और उतने ही अंकों तक करें जितना उस दस्तावेज़ में है जिससे मिलान कर रहे हैं।
√3VI से 3-फ़ेज़ का कुल मान मिल गया तो उसे फिर 3 से गुणा न करें। कैलकुलेशन शीट में वेरिएबल की परिभाषा लिख देने से यह जाँचना आसान रहता है।
संतुलित Wye कनेक्शन वाला लोड। वोल्टमीटर दो लाइनों के बीच है और करंट सप्लाई की एक लाइन का है।
लोड बराबर impedance वाला संतुलित सेट है। यह किस चीज़ को नापा जाता है उसे समझाने वाला चित्र है, कनेक्शन करने की विधि नहीं।
kW से उल्टा चलकर kVA और amp निकालना
मान लें लोड सप्लाई से 8 kW खींचता है और PF 0.8 है, तो ज़रूरी apparent power 8 ÷ 0.8 = 10 kVA है। kW और kVA की संख्या तभी बराबर होती है जब PF 1 हो, इसलिए 8 kVA का सोर्स इस लोड को नहीं चला सकता। 3-फ़ेज़ 200 V पर 10 kVA का मतलब करीब 28.9 A लाइन करंट है। वही 8 kW अलग वोल्टेज या PF पर अलग करंट लेगा, इसलिए करंट की संख्या को उसकी शर्तों के बिना कहीं और न उठाएँ।
जनरेटर या UPS चुनते समय यह 10 kVA स्थिर लोड का शुरुआती बिंदु है। अंतिम चुनाव में kW की लिमिट, स्टार्टिंग के समय वोल्टेज ड्रॉप, लोड की प्रकृति और चलने की शर्तें भी देखनी होती हैं। इन सबको निर्माता के application डेटा से मिलाया जाता है।
एक ही लोड, अलग वोल्टेज: 200 V, 400 V, 415 V और 480 V
जापानी फ़ैक्ट्री मशीनें आम तौर पर 200 V क्लास (200 V class) या 400 V क्लास (400 V class) की 3-फ़ेज़ सप्लाई के लिए बनती हैं। जापान में पूर्वी हिस्से में 50 Hz और पश्चिमी हिस्से में 60 Hz चलता है। भारत की फ़ैक्ट्रियों में आम तौर पर 415 V, 3-फ़ेज़, 50 Hz होता है (सिंगल-फ़ेज़ करीब 230 V)। इसे अपने प्लांट की electrical टीम से पक्का कर लें। भारतीय स्टैंडर्ड IS 12360 में ये नॉमिनल वैल्यू दी गई हैं, पर असली सप्लाई वोल्टेज हर साइट की अलग हो सकती है।
लोड का kVA वोल्टेज बदलने से नहीं बदलता, लेकिन लाइन करंट बदलता है, और केबल व ब्रेकर उसी करंट से तय होते हैं।
| लाइन-टू-लाइन वोल्टेज | हर 10 kVA पर लाइन करंट (संतुलित 3-फ़ेज़) |
|---|---|
| 200 V | 28.9 A |
| 208 V | 27.8 A |
| 380 V | 15.2 A |
| 400 V | 14.4 A |
| 415 V | 13.9 A |
| 480 V | 12.0 A |
I = 10,000 ÷ (√3 × V)। दूसरी kVA के लिए सीधे अनुपात से बढ़ाएँ (जैसे 400 V पर 25 kVA ≈ 36.1 A)। ये सिर्फ़ स्थिर (steady-state) वैल्यू हैं।
करंट दोबारा निकालना आसान हिस्सा है। असली सवाल यह है कि 200 V क्लास की मशीन आपकी सप्लाई पर सीधे चल सकती है, step-down ट्रांसफ़ॉर्मर चाहिए, या 400 V क्लास का वर्ज़न मँगवाना चाहिए। यह सप्लायर से पूछने की बात है। 50 Hz और 60 Hz दोनों के लिए बनी मोटरों पर हर फ़्रीक्वेंसी का अलग रेटेड करंट और स्पीड लिखी हो सकती है, इसलिए अपनी साइट वाली पंक्ति पढ़ें।
मोटर नेमप्लेट का kW इनपुट पावर नहीं है
मोटर का रेटेड kW आम तौर पर शाफ़्ट पर मिलने वाला मैकेनिकल आउटपुट होता है। इनपुट active power में लॉस भी जुड़ते हैं, इसलिए 7.5 kW की मोटर हमेशा सप्लाई से 7.5 kW नहीं खींचती। मान लें शाफ़्ट आउटपुट 7.5 kW है और उस ऑपरेटिंग पॉइंट पर efficiency 0.90 और PF 0.80 है।
तब इनपुट active power करीब 8.33 kW होगा। इसे PF से भाग दें तो इनपुट apparent power करीब 10.42 kVA आता है। 3-फ़ेज़ 200 V पर लाइन करंट करीब 30.1 A होगा।
0.90 efficiency पर 8.33 kW इनपुट में से करीब 0.83 kW लॉस है। 8.33 kW और 10.42 kVA के अंतर को अतिरिक्त गर्मी का लॉस न समझें। वह अंतर PF से आता है, लॉस से नहीं।
मोटर के प्रकार की तुलना करते समय भी, आउटपुट बराबर होने का मतलब यह नहीं कि इनपुट बराबर होगा। efficiency, लोड फ़ैक्टर और ड्राइव का तरीक़ा बदलने से सप्लाई को दिखने वाला लोड बदल जाता है।
मानी गई efficiency 0.90 और PF 0.80। मोटे तीर active power का बहाव दिखाते हैं, VA का नहीं।
मोटर सिर्फ़ मोटा खाका है, अंदर की बनावट नहीं दिखाता। तीरों की चौड़ाई नाप के अनुपात में नहीं है और लॉस को एक साथ दिखाया गया है। गणना में 7.5 ÷ 0.9 की बिना round की वैल्यू ली गई है।
Variable Frequency Drive हो तो नाप की जगह तय करें
मोटर को variable frequency drive (VFD) से चलाएँ तो मोटर टर्मिनल की पावर और drive का सप्लाई से खींचा गया इनपुट अलग-अलग होते हैं। जापानी दस्तावेज़ों में VFD को अक्सर inverter (inbata) कहा जाता है। सप्लाई तय करते समय drive के लॉस और उसका इनपुट PF भी गिनें।
मोटर का PF drive के इनपुट पर नहीं लगाया जा सकता, क्योंकि waveform और सप्लाई की शर्तें अलग होती हैं। drive की इनपुट स्पेक या सही नाप का इस्तेमाल करें।
पंखे और पंप को कम स्पीड पर चलाने से उनकी ज़रूरी active power बदल जाती है। यह PF सुधार से अलग तरीक़ा है। drive का आउटपुट सामान्य सप्लाई वाली साइन वेव नहीं होता, इसलिए मीटर भी उसी के लायक होना चाहिए।
साफ़ लिखें कि रीडिंग इनपुट की तरफ़ की है या आउटपुट की, और तुलना उन्हीं वैल्यू की करें जो एक ही समय और एक जैसे लोड पर ली गई हों।
UPS की स्पेक कैसे पढ़ें: दो आउटपुट लिमिट
UPS की दो आउटपुट लिमिट होती हैं, एक VA में और एक W में, और लोड को दोनों के अंदर रहना होता है। कई जापानी UPS डेटाशीट में दोनों एक ही पंक्ति में होती हैं, जैसे "1kVA / 0.6kW" या "1000VA / 600W"। मान लीजिए एक काल्पनिक UPS 1,000 VA और 600 W का है:
- लोड A, 900 VA और 540 W: दोनों लिमिट के अंदर।
- लोड B, 700 VA और 630 W: VA लिमिट के अंदर, पर W लिमिट से ऊपर।
- लोड C, 1,100 VA और 550 W: W लिमिट के अंदर, पर VA लिमिट से ऊपर।
एक लिमिट के नीचे रहना काफ़ी नहीं है, अगर लोड दूसरी लिमिट पार कर रहा हो। यह भी याद रखें कि इस UPS की 600 W ÷ 1,000 VA = 0.6 उसमें लगाई जाने वाली मशीन का PF नहीं है। वह UPS की दो आउटपुट लिमिट का अनुपात है। जबकि लोड का PF लोड पर नापे गए P/S से आता है।
दाईं ओर VA बढ़ता है और ऊपर की ओर W। हरा हिस्सा दोनों आउटपुट लिमिट और P ≤ S को पूरा करता है।
स्केल: आड़ा 1 VA = 0.5 px, खड़ा 1 W = 0.4 px। चार्ट में खपत करने वाले लोड के लिए P ≤ S भी शामिल है। यह किसी असली मॉडल का load-capability कर्व नहीं है।
दोनों लिमिट का अनुपात मॉडल पर निर्भर करता है। APC (Schneider Electric) के अनुसार पहले W रेटिंग VA रेटिंग की करीब 60% होना उद्योग की आम बात थी। नए UPS में W रेटिंग VA रेटिंग के ज़्यादा क़रीब होती है, और कुछ मौजूदा मॉडल 0.9 या 1.0 के पावर फ़ैक्टर पर रेट होते हैं।
इसलिए जिस जापानी स्पेक में सिर्फ़ kVA लिखा हो, उससे kW लिमिट का पता नहीं चलता। दोनों मँगवाएँ।
एक UPS पर कई मशीनें जोड़नी हों तो निर्माता की चुनाव प्रक्रिया के हिसाब से अधिकतम VA और अधिकतम W अलग-अलग जोड़ें। साथ ही एक साथ चलना, inrush करंट और UPS की आउटपुट waveform से मेल भी देखें। नेमप्लेट रेटिंग का जोड़ छोटा निकलना फ़ैसले के लिए काफ़ी नहीं है।
बैकअप कितनी देर चलेगा, यह कैपेसिटी से अलग सवाल है। UPS का प्रकार (topology) भी देखें, और बैकअप समय को निर्माता की runtime टेबल या शर्तों से अपने लोड के W पर आँकें।
केबल और ब्रेकर: amp में बदलकर देखें
केबल और ब्रेकर के लिए VA की तुलना सीधे करंट रेटिंग से न करें। सर्किट के वोल्टेज और फ़ेज़ की संख्या से करंट निकालें: 100 V सिंगल-फ़ेज़ पर 1,000 VA यानी 10 A, और 3-फ़ेज़ में ऊपर वाला √3 फ़ॉर्मूला लगता है।
उतने ही kW पर PF कम हो तो करंट ज़्यादा होता है। इसलिए सिर्फ़ kW से केबल का भार तुलना करने पर क्षमता कम पड़ सकती है। वोल्टेज, PF और efficiency मिलाकर डिज़ाइन का अधिकतम लोड तय करें।
करंट केबल और ब्रेकर के चुनाव का सिर्फ़ एक इनपुट है। अंतिम चुनाव योग्य electrical इंजीनियर या installer का काम है। बिछाने का तरीक़ा, आसपास का तापमान, केबल एक साथ बँधे होना, वोल्टेज ड्रॉप और शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा, इन सबके लिए स्थानीय electrical कोड और भारत में लागू होने वाले CEA के सेफ्टी नियम व IS स्टैंडर्ड देखे जाते हैं। मोटर जैसे लोड में स्टार्टिंग करंट होता है, इसलिए चलते समय का करंट और स्टार्टिंग की शर्तें अलग रखें।
चलते करंट से ऊपर रेटिंग वाला ब्रेकर यह नहीं बताता कि वह स्टार्ट के समय ट्रिप होगा या नहीं, या फ़ॉल्ट में सर्किट को बचाएगा या नहीं। पर्याप्त करंट क्षमता और सही सुरक्षा दोनों चाहिए। इसी क़दम पर देखें कि मोल्डेड केस सर्किट ब्रेकर (जापानी ड्रॉइंग में अक्सर NFB लिखा होता है) और earth-leakage ब्रेकर (ELB) असल में किससे बचाते हैं।
Energy: W को चलने के घंटों से गुणा करें
active power स्थिर हो तो energy = active power × समय, kWh में। सिर्फ़ kW की संख्या से पता नहीं चलता कि कुल कितनी energy खर्च हुई।
औसतन 8.8 kW पर 6 घंटे चलने से 52.8 kWh खर्च होते हैं। वही 8.8 kW की मशीन थोड़ी देर चले तो energy बहुत कम लगती है, और पूरे दिन चले तो बहुत ज़्यादा।
नेमप्लेट के kW को चलने के घंटों से गुणा करने पर मिली संख्या चलने की हालत के हिसाब से असली energy से अलग हो सकती है। energy बचत की तुलना करनी हो तो चलने के घंटे, लोड और प्रोडक्शन की मात्रा बराबर रखें, और जिस अवधि की बात है उसकी active energy देखें। इलेक्ट्रिक हीटिंग में प्रोडक्ट को चाहिए गर्मी और सप्लाई से खींची गई energy (जिसमें लॉस भी हैं) को अलग रखें।
बिजली के बिल में energy के साथ कॉन्ट्रैक्ट या peak demand से जुड़े चार्ज भी होते हैं। कई राज्यों के औद्योगिक टैरिफ में kVA या kVAh के आधार पर बिलिंग और PF पर छूट या जुर्माना होता है। यह राज्य और टैरिफ पर निर्भर है, इसलिए अपना बिल या टैरिफ ऑर्डर देखें। kWh की बचत और टैरिफ के असर का अनुमान अलग-अलग लगाएँ।
Power Factor सुधार: उतने ही kW पर कम करंट
उसी वोल्टेज पर उतनी ही active power इस्तेमाल करने वाले लोड में PF सुधरे तो ज़रूरी apparent power घटता है। करंट भी घटता है। इससे सप्लाई की क्षमता खाली होती है और सुधार वाले बिंदु से पहले की वायरिंग में resistive लॉस घटता है।
10 kW का संतुलित 3-फ़ेज़ 200 V लोड लें। PF 0.8 पर इसे 12.5 kVA चाहिए और हर लाइन में करीब 36.1 A। PF 0.95 पर करीब 10.53 kVA और करीब 30.4 A चाहिए।
10 kW ख़ुद नहीं बदला। जो घटा है वह उसे पहुँचाने वाला करंट और सुधारे गए हिस्से का reactive power है।
वायरिंग का रेज़िस्टेंस वही रहे तो resistive लॉस करंट के वर्ग के अनुपात में चलता है, इसलिए यहाँ लॉस का अनुपात करीब 0.71 है। इसका मतलब यह नहीं कि प्लांट की कुल खपत करीब 29% घट गई।
PF सुधार वाले capacitor (जापानी में shinso kondensa) inductive लोड के लैगिंग reactive power की भरपाई का आम तरीक़ा हैं। साइज़ और लगाने की जगह इंस्टॉलेशन पर निर्भर है। लोड घटने पर बड़े capacitor जुड़े रह जाएँ तो PF ज़रूरत से ज़्यादा लीडिंग की तरफ़ जा सकता है। इसलिए संख्या के साथ दिशा (लीडिंग या लैगिंग) और चलने की हालत भी पढ़ें।
जिन सिस्टम में harmonics हैं, वहाँ capacitor, reactor और सप्लाई आपस में असर डालते हैं। capacitance जोड़ने से हर बार फ़ायदा नहीं होता। harmonics, resonance और मौजूदा उपकरण, सब साथ देखें।
कुछ टैरिफ़ में PF के आधार पर छूट या अतिरिक्त चार्ज होता है। यह टैरिफ प्लान और PF की गणना के तरीक़े पर निर्भर है। इसलिए किसी एक दिन नापे गए PF को बिलिंग वाले औसत PF से न मिलाएँ।
जल्दी देखने की तालिका: कौन-सी वैल्यू देखें
कौन-सी यूनिट चाहिए, यह इस पर निर्भर है कि आप क्या परख रहे हैं: कैपेसिटी, करंट या energy। पहले तय करें कि सिस्टम का कौन-सा हिस्सा देख रहे हैं, फिर उसी बिंदु पर V, A, W, VA और PF पढ़ें।
यह VA या W में से एक चुनने की तालिका नहीं है। हर पंक्ति में मुख्य वैल्यू और उसके साथ की शर्तें दी हैं।
| स्थिति | मुख्य वैल्यू | साथ में देखें |
|---|---|---|
| ट्रांसफ़ॉर्मर या जनरेटर की कैपेसिटी | kVA, रेटेड वोल्टेज और करंट | जनरेटर की kW लिमिट, लोड का PF, स्टार्टिंग, तापमान और चलने की शर्तें |
| UPS की आउटपुट कैपेसिटी | VA और W दोनों लिमिट | अधिकतम लोड, waveform और inrush से मेल, ज़रूरी बैकअप समय |
| केबल और ब्रेकर | A | बिछाने का तरीक़ा, आसपास का तापमान, वोल्टेज ड्रॉप, शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा, स्टार्टिंग |
| बिजली की खपत और energy बचत | kW, kWh | नाप की सीमा, औसत बनाम अधिकतम, चलने के घंटे, प्रोडक्शन की शर्तें |
| PF सुधार वाले capacitor | kvar, लीडिंग या लैगिंग | लोड में उतार-चढ़ाव, सुधार की जगह, मौजूदा capacitor, harmonics और reactor |
| मोटर की नेमप्लेट | शाफ़्ट आउटपुट kW, V, A, efficiency, PF | इनपुट बनाम आउटपुट, फ़्रीक्वेंसी, लोड फ़ैक्टर, ड्राइव का तरीक़ा |
इस तालिका से स्पेक पढ़ना शुरू करें। चुनाव की शर्तें छोड़कर काम न करें, जैसे सिर्फ़ करंट देखकर सुरक्षा उपकरण की रेटिंग तय कर देना।
स्पेक और असली नाप न मिलें तो क्या जाँचें
- इनपुट या आउटपुट? देखें कि हर संख्या इनपुट की है या आउटपुट की। मोटर का शाफ़्ट आउटपुट और पैनल का इनपुट, या UPS की आउटपुट लिमिट और जुड़ा हुआ लोड, अलग-अलग चीज़ें हैं।
- यूनिट और वेरिएबल। सिंगल-फ़ेज़ बनाम 3-फ़ेज़, लाइन-टू-लाइन बनाम फ़ेज़ वैल्यू, V बनाम kV, VA बनाम kVA, इन्हें बराबर करें। 1,000 गुना या √3 गुना अंतर आए तो मशीन की ख़राबी से पहले यूनिट और वेरिएबल पर शक करें।
- मीटर की सेटिंग। वायरिंग का तरीक़ा, वोल्टेज और करंट का जोड़ा, CT और VT का अनुपात और करंट की दिशा योग्य electrician या मीटर निर्माता से पक्की करवाएँ। अनुपात की सेटिंग ग़लत हो तो मीटर ठीक होने पर भी रीडिंग खिसक जाती है।
- चलने की शर्तें। लोड फ़ैक्टर, दिन का समय, स्टार्टिंग शामिल है या नहीं, और औसत है या अधिकतम, इनकी तुलना करें। अलग-अलग शर्तों की रीडिंग मिलाने के लिए मानी हुई PF या efficiency अपनी सुविधा से न बदलें।
चेकलिस्ट: UPS, ब्रेकर या सप्लाई चुनने से पहले
- वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी: हर लोड का रेटेड वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी (200 V क्लास या 400 V क्लास, 50 Hz या 60 Hz), और आपकी साइट का वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी
- फ़ेज़: सिंगल-फ़ेज़ या 3-फ़ेज़। 3-फ़ेज़ में पक्का करें कि संख्या लाइन-टू-लाइन वोल्टेज और लाइन करंट की है
- संख्या किस हिस्से की है: पूरी मशीन का इनपुट, सिर्फ़ कंट्रोल पावर, या कोई एक पार्ट; इनपुट या आउटपुट
- kVA और kW: दोनों वैल्यू, और उन्हें जोड़ने वाला PF, यानी true PF या displacement PF
- Peak: अधिकतम डिमांड, स्टार्टिंग या inrush करंट, और एक साथ चलने वाले लोड
- UPS: VA और W दोनों में आउटपुट लिमिट, आउटपुट waveform, और अपने असली W लोड पर बैकअप समय
- Drive: किसी भी VFD का इनपुट-साइड करंट और PF, मोटर की वैल्यू नहीं
- मोटर: शाफ़्ट आउटपुट, efficiency, PF और अपने वोल्टेज व फ़्रीक्वेंसी पर रेटेड करंट
- Rounding: कैलकुलेशन शीट में वेरिएबल की परिभाषा और यह लिखा हो कि कहाँ round किया गया
जापानी सप्लायर से पूछने वाले सवाल
- "電源容量" (dengen yoryo, supply capacity) की संख्या kVA में है या kW में? क्या वह मोटर, हीटर और सहायक उपकरणों समेत पूरी मशीन की है?
- kVA और kW के बीच बदलने के लिए आपने कौन-सा PF माना है?
- हमारे वोल्टेज पर हर लाइन का अधिकतम करंट क्या है, स्टार्टिंग या inrush समेत?
- मशीन 200 V क्लास की है या 400 V क्लास की? क्या हमारे वोल्टेज और फ़्रीक्वेंसी (415 V, 50 Hz) का वर्ज़न मिलता है, या ट्रांसफ़ॉर्मर चाहिए?
- UPS की आउटपुट लिमिट VA और W दोनों में क्या हैं, और हमारे W लोड पर कितनी देर बैकअप मिलेगा?
- हर मोटर का शाफ़्ट आउटपुट, efficiency, PF और 50 Hz पर रेटेड करंट क्या है?
- क्या मशीन में PF सुधार capacitor या harmonic फ़िल्टर पहले से लगे हैं?
ईमेल का नमूना
छोटे, नंबर वाले सवाल जापानी पक्ष के लिए एक-एक करके जवाब देना और ट्रांसलेशन टूल में चलाना आसान बनाते हैं। नीचे का नमूना अपनी ज़रूरत के हिसाब से बदलें (ईमेल अंग्रेज़ी में रखना ठीक रहता है):
Subject: Power supply data for [equipment name / order no.] Dear [Name], We are preparing the power supply for [equipment name]. Our site supply is 415 V, 3-phase, 50 Hz. Could you please confirm: 1. Rated input voltage and frequency of the equipment 2. Total input capacity in both kVA and kW, and the power factor used 3. Maximum line current at our supply voltage, including starting/inrush 4. UPS model, output rating in both VA and W, and runtime at our load 5. Shaft output (kW), efficiency, power factor, and rated current of each motor 6. Whether a transformer is required, or a version for our voltage is available A table or the relevant pages of the specification would be fine. Best regards, [Your name]
इस लेख की सीमाएँ
- cos θ और sin θ वाले फ़ॉर्मूले साइन वेव मानते हैं, और √3 वाले 3-फ़ेज़ फ़ॉर्मूले संतुलित हालत मानते हैं। बिगड़े या असंतुलित सर्किट में सही तरीक़े से नापना पड़ता है।
- 1,000 VA / 600 W UPS और 7.5 kW मोटर समेत सभी संख्या वाले उदाहरण काल्पनिक हैं और सिर्फ़ समझाने के लिए हैं। असली उपकरण के लिए डेटाशीट की वैल्यू लें।
- केबल, ब्रेकर और ट्रांसफ़ॉर्मर का साइज़ स्थानीय कोड और साइट की शर्तों पर निर्भर है। यह लेख उन्हें नहीं बताता।
- भारत की सप्लाई (415 V, 50 Hz) और IS स्टैंडर्ड की बातें सिर्फ़ मोटा संदर्भ हैं। जापानी उपकरण का IS स्टैंडर्ड से पूरा मेल है या नहीं, यह लेख नहीं बताता। यह सप्लायर और अपने electrical विभाग से पुष्ट करें।
- 200 V क्लास की मशीन आपकी सप्लाई पर चल सकती है या नहीं, और स्टार्टिंग का जनरेटर या UPS पर क्या असर होगा, यह उपकरण पर निर्भर है। सप्लायर और निर्माता से पक्का करें।
- PF पर टैरिफ़ के नियम देश, राज्य और बिजली कंपनी के हिसाब से अलग हैं।
- यह लेख स्पेक पढ़ना सिखाता है। यह वायरिंग, नाप या इंस्टॉलेशन की प्रक्रिया नहीं है। बिजली के किसी भी काम में कंपनी की electrical सेफ्टी प्रक्रिया और Factories Act 1948 व OSH Code 2020 के सेफ्टी नियम लागू होते हैं (इनके लागू होने की स्थिति राज्य के हिसाब से अलग हो सकती है)। यह काम योग्य electrician से करवाएँ।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल (FAQ)
1,000 VA कितने W के बराबर होता है?
यह लोड के PF पर निर्भर है: W = VA × PF। PF 0.8 हो तो 1,000 VA = 800 W, और PF 1 हो तो 1,000 W। आदर्श resistive लोड (जैसे साइन वेव पर हीटर) में PF 1 होता है, पर पूरी मशीन में कंट्रोल और सहायक उपकरण भी हो सकते हैं, इसलिए पक्का करें। अकेली VA संख्या से W की एक तय वैल्यू नहीं निकलती।
3-फ़ेज़ में kVA से kW कैसे निकालें?
सिंगल-फ़ेज़ की तरह ही: kW = kVA × PF। √3 तब आता है जब kVA से amp निकालना हो: I = kVA × 1,000 ÷ (√3 × लाइन-टू-लाइन वोल्टेज)। जैसे 10 kVA पर 400 V में करीब 14.4 A और 415 V में करीब 13.9 A।
PF पता न हो तो क्या 1 मान सकते हैं?
बिना सोचे नहीं। ग़लती किस तरफ़ होगी, यह इस पर निर्भर है कि आप क्या निकाल रहे हैं। W से ज़रूरी VA निकालते समय असली PF 1 से कम हो तो PF 1 मानने पर नतीजा कम आता है। स्पेक देखें या निर्माता से पूछें।
PF सुधरने पर क्या मोटर की efficiency भी उतनी ही बढ़ती है?
ज़रूरी नहीं। PF और efficiency अलग-अलग अनुपात हैं, इसलिए ये साथ-साथ उसी अनुपात में नहीं बदलते। PF सुधार से करंट और वायरिंग लॉस में आने वाला बदलाव और मोटर की इनपुट को शाफ़्ट आउटपुट में बदलने वाली efficiency, इन्हें अलग-अलग आँकें।
फ़ेज़ करंट अलग-अलग हों तो क्या औसत करंट डालकर गणना कर सकते हैं?
संतुलित हालत वाले √3VI फ़ॉर्मूले में औसत करंट डालने से कुल active power सही न आए, ऐसा हो सकता है। असंतुलित सर्किट के लिए सही नाप का तरीक़ा इस्तेमाल करें और देखें कि हर फ़ेज़ और कुल वैल्यू कैसे निकाली जाती है।
स्रोत
- RMS वैल्यू, active power और true power factor: Tektronix, "Fundamentals of AC Power Measurements"
- AC पावर और पावर मीटर कैसे काम करते हैं: Yokogawa Test & Measurement, AC पावर और नाप की बुनियादी बातें (जापानी भाषा में)
- 3-फ़ेज़ पावर और energy: Mitsubishi Electric, 3-फ़ेज़ AC सर्किट का e-learning (जापानी भाषा में)
- बिगड़े 3-फ़ेज़ सर्किट में पावर गणना के तरीक़े: HIOKI, PW4001 पावर गणना फ़ॉर्मूले (जापानी भाषा में)
- True बनाम displacement power factor: Power Monitors, "PF vs DPF: What's the Difference?"
- जापानी स्पेक में UPS की VA और W लिमिट: OMRON, UPS की स्पेक के आइटम (जापानी भाषा में)
- UPS चुनने की शर्तें: Schneider Electric FAQ (जापानी भाषा में)
- UPS की Watt और VA रेटिंग, 60% की पुरानी आम बात, नए 0.9/1.0 वाले मॉडल: Schneider Electric blog, "VA vs Watts: What's the Difference Anyway?"; APC FAQ FA157485
- मोटर का इनपुट, आउटपुट और efficiency: Nidec, मोटर की बुनियादी बातें (जापानी भाषा में)
- इन्वर्टर (VFD) के लिए सप्लाई कैपेसिटी: Mitsubishi Electric FA FAQ (जापानी भाषा में)
- PF सुधार capacitor को संभालना: Japan Electrical Manufacturers' Association (JEMA) (जापानी भाषा में)
- जापान में 50 Hz / 60 Hz का बँटवारा: Wikipedia, "Electricity sector in Japan"
- फ़्रीक्वेंसी के हिसाब से 200 V क्लास और 400 V क्लास मोटर रेटिंग: Mitsubishi Electric, IE3 induction motors
- 230/400 V नॉमिनल वोल्टेज: Wikipedia, "IEC 60038"
- अमेरिका के नॉमिनल सिस्टम वोल्टेज (208Y/120 V, 480Y/277 V): EC&M, "Voltage Variations"
मूल जापानी लेखयह गाइड जापान के पाठकों के लिए लिखे गए MONOSCOPE के एक लेख पर आधारित है: VAとWの違いとは？皮相・有効・無効電力の計算と三相・UPSの使い分け
संपादक के बारे में
MONOSCOPE संपादकीय टीमFOUNDER & EDITORप्लांट उपकरण निर्माता और प्लांट इंजीनियरिंग कंपनी में लगभग दस साल तक उपकरणों के प्रस्ताव, डिज़ाइन और कमीशनिंग का काम करने के बाद डिजिटल मार्केटिंग में आए। आज B2B निर्माताओं को वेब कंसल्टिंग देते हैं, ताकि वे अपने उत्पाद और तकनीक आसानी से समझा सकें। जापान के राष्ट्रीय लाइसेंस Energy Manager और तृतीय श्रेणी चीफ़ इलेक्ट्रिकल इंजीनियर धारक।
2017 से एक इंजीनियरिंग ब्लॉग (500 से ज़्यादा लेख) और लगभग 20,000 सब्सक्राइबर वाला जापानी YouTube चैनल चलाते हैं। हर गाइड जापानी शॉप फ़्लोर के नज़रिए से लिखा जाता है और उद्धृत मानकों से मिलाकर जाँचा जाता है।
