वोल्टता नियंत्रक

वोल्टता नियंत्रक (voltage regulator) वह एलेक्ट्रॉनिक युक्ति है जो स्वत: वोल्टता को एक निश्चित मान के पास बनाकर रखती है। यह प्रत्यावर्ती वोल्तता के नियंत्रण के लिये बनायी जा सकती है या दिष्ट वोल्टता के लिये। इसमें विद्युतयांत्रिक युक्तियाँ (जैसे मोटर, रिले, जनित्र आदि) लगी होतीं हैं; या ये आधुनिक अर्धचालक युक्तियों (डायोड, ट्रांजिस्टर, मॉसफेट, आईजीबीटी आदि) एवं कुछ पैसिव युक्तियों (प्रतिरोध, संधारित्र आदि) के योग से बनायी जा सकती है।

इसके द्वारा नियंत्रित वोल्टता मिलने से जो युक्तियाँ चलती हैं वे खराब नहीं होतीं एवं अपना काम भी नियत तरीके से करती हैं। उदाहरण के लिये जिन गाँवों में सप्लाई वोल्टेज बहुत घटता-बढ़ता रहता है वहाँ Voltage Stabilizer का उपयोग किया जाता है, ये बिजली से चलने वाली वस्तुओं की Voltage के उतार चढ़ाव से सुरक्षित रखता है

• एलेक्ट्रानिक वोल्टता नियंत्रक
• विद्युतचुम्बकीय नियंत्रक
• कुण्डली-घूर्णन पर आधारित नियंत्रक
• एसी वोल्टेज स्टैब्लाइजर

• विद्युतचुम्बकीय
• नियत वोल्टता ट्रांसफार्मर (Constant-voltage transformer / CVT)

• डीसी वोल्टेज स्टैब्लाइजर
• ऐक्टिव नियंत्रक

• रैखिक नियंत्रक
• स्विचिंग नियंत्रक
• एस सी आर नियंत्रक (SCR regulators)
• मिश्रित नियंत्रक (hybrid regulators)

• लाइन नियंत्रण (Line regulation)
• लोड रेगुलेशन (Load regulation)
• अन्य :

• ताप गुणांक
• आरम्भिक यथार्थता (initial accuracy)
• ड्रॉप-आउट वोल्टेज (dropout voltage)
• क्षणिक अनुक्रिया (transient response)
• शांत धारा (Quiescent current)
• निर्गत रव (output noise)

जनरेटर के लिए वोल्टेज नियामक। जनरेटर, जैसा कि पावर स्टेशनों में या स्टैंडबाय पावर सिस्टम में उपयोग किया जाता है, में अपने वोल्टेज को स्थिर करने के लिए ऑटोमैटिक वोल्टेज रेगुलेटर (AVR) होगा, क्योंकि जेनरेटर में लोड पर बदलाव होता है। जनरेटर के लिए पहले स्वचालित वोल्टेज नियामक विद्युत प्रणाली थे, लेकिन एक आधुनिक एवीआर ठोस-राज्य उपकरणों का उपयोग करता है। एक AVR एक प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली है जो जनरेटर के आउटपुट वोल्टेज को मापता है, उस आउटपुट को एक निर्धारित बिंदु से तुलना करता है, और एक त्रुटि संकेत उत्पन्न करता है जिसका उपयोग जनरेटर के उत्तेजना को समायोजित करने के लिए किया जाता है। जैसे-जैसे जनरेटर की फील्ड वाइंडिंग में एक्साइटमेंट करंट बढ़ता है, वैसे-वैसे इसका टर्मिनल वोल्टेज बढ़ता जाएगा। AVR विद्युत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग करके वर्तमान को नियंत्रित करेगा; आम तौर पर जनरेटर के आउटपुट का एक छोटा सा हिस्सा फ़ील्ड वाइंडिंग के लिए वर्तमान प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है। जहां एक जनरेटर अन्य स्रोतों के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है जैसे कि विद्युत संचरण ग्रिड, जनरेटर को उसके टर्मिनल वोल्टेज की तुलना में जनरेटर द्वारा उत्पादित प्रतिक्रियात्मक शक्ति पर प्रभाव को बदलने से अधिक होता है, जो कि ज्यादातर कनेक्टेड पावर सिस्टम द्वारा निर्धारित होता है। जहां कई जनरेटर समानांतर में जुड़े होते हैं, एवीआर सिस्टम में सभी जनरेटर एक ही शक्ति कारक पर काम करना सुनिश्चित करने के लिए सर्किट होंगे। [१] ग्रिड से जुड़े पावर स्टेशन जनरेटर पर AVRs के पास अतिरिक्त लोड करने की सुविधा हो सकती है ताकि अचानक लोड लॉस या दोष के कारण अपसेट के खिलाफ विद्युत ग्रिड को स्थिर करने में मदद मिल सके।

एसी वोल्टेज स्टेबलाइजर्स कुंडल-रोटेशन एसी वोल्टेज नियामक

घूर्णन-कुंडल एसी वोल्टेज नियामक के लिए मूल डिजाइन सिद्धांत और सर्किट आरेख। यह एक पुराने प्रकार का नियामक है जो 1920 के दशक में उपयोग किया गया था जो एक निश्चित-स्थिति फ़ील्ड कॉइल के सिद्धांत का उपयोग करता है और एक दूसरे फ़ील्ड कॉइल है जो कि वैरिएबल के समान निश्चित कॉइल के समानांतर एक अक्ष पर घुमाया जा सकता है।

जब चल कॉइल को निश्चित कॉइल के लंबवत स्थित किया जाता है, तो चल कॉइल पर काम करने वाले चुंबकीय बल एक दूसरे से बाहर निकलते हैं और वोल्टेज आउटपुट अपरिवर्तित रहता है। केंद्र की स्थिति से एक दिशा या दूसरे में कॉइल को घुमाए जाने से माध्यमिक जंगम कॉइल में वोल्टेज में वृद्धि या कमी होगी।

इस प्रकार के नियामक को वोल्टेज वृद्धि या कमी प्रदान करने के लिए चल कॉइल स्थिति को आगे बढ़ाने के लिए एक सर्वो नियंत्रण तंत्र के माध्यम से स्वचालित किया जा सकता है। चलती कॉइल पर अभिनय करने वाले शक्तिशाली चुंबकीय बलों के खिलाफ घूमने वाले कॉइल को पकड़ने के लिए एक ब्रेकिंग मैकेनिज्म या उच्च अनुपात गियरिंग का उपयोग किया जाता है।

विद्युत एसी विद्युत वितरण लाइनों पर वोल्टेज को विनियमित करने के लिए वोल्टेज स्टेबलाइजर्स या टैप-चेंजर्स नामक इलेक्ट्रोमैकेनिकल नियामकों का भी उपयोग किया गया है। ये रेगुलेटर एक टोमेट्रांसिज्म का उपयोग करके कई नलों के साथ एक ऑटोट्रांसफॉर्मर पर उपयुक्त नल का चयन करने के लिए या वाइपर को लगातार परिवर्तनीय ऑटो ट्रांसफोमर पर ले जाकर संचालित करते हैं। यदि आउटपुट वोल्टेज स्वीकार्य सीमा में नहीं है, तो servomechanism नल को स्विच करता है, ट्रांसफार्मर के घुमाव अनुपात को बदलकर, माध्यमिक वोल्टेज को स्वीकार्य क्षेत्र में स्थानांतरित करने के लिए। नियंत्रण एक मृत बैंड प्रदान करते हैं जिसमें नियंत्रक कार्य नहीं करेगा, नियंत्रक को लगातार वोल्टेज ("शिकार") को समायोजित करने से रोकता है क्योंकि यह स्वीकार्य रूप से छोटी राशि से भिन्न होता है।

लगातार वोल्टेज ट्रांसफार्मर फेरेरोसोनेंट ट्रांसफॉर्मर, फेरेरोसोनेंट रेगुलेटर या निरंतर-वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर एक प्रकार का संतृप्त ट्रांसफार्मर है जिसका उपयोग वोल्टेज रेगुलेटर के रूप में किया जाता है। ये ट्रांसफार्मर एक उच्च-वोल्टेज गुंजयमान घुमावदार और एक संधारित्र से बना एक टैंक सर्किट का उपयोग करते हैं, जिसमें एक अलग इनपुट करंट या अलग-अलग लोड के साथ लगभग निरंतर औसत आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन होता है। सर्किट में चुंबक शंट के एक तरफ प्राथमिक और दूसरी तरफ ट्यून्ड सर्किट कॉइल और सेकेंडरी होता है। विनियमन माध्यमिक के चारों ओर अनुभाग में चुंबकीय संतृप्ति के कारण है।

औसत इनपुट वोल्टेज में भिन्नता को अवशोषित करने के लिए टैंक सर्किट के वर्ग लूप संतृप्ति विशेषताओं पर भरोसा करते हुए, सक्रिय घटकों की कमी के कारण फेरसोनेंट दृष्टिकोण आकर्षक है। संतृप्त ट्रांसफार्मर एक एसी बिजली की आपूर्ति को स्थिर करने के लिए एक सरल बीहड़ विधि प्रदान करते हैं।

फेरोसोनेंट ट्रांसफॉर्मर के पुराने डिजाइन में उच्च हार्मोनिक सामग्री के साथ एक आउटपुट था, जिससे विकृत आउटपुट तरंग उत्पन्न होती थी। आधुनिक उपकरणों का उपयोग एक परिपूर्ण साइन लहर के निर्माण के लिए किया जाता है। फेरसोनेंट एक्शन वोल्टेज रेगुलेटर के बजाय फ्लक्स सीमक है, लेकिन एक निश्चित आपूर्ति आवृत्ति के साथ यह लगभग निरंतर औसत आउटपुट वोल्टेज बनाए रख सकता है, क्योंकि इनपुट वोल्टेज व्यापक रूप से भिन्न होता है।

फेरोंसोनेंट ट्रांसफार्मर, जिन्हें कॉन्स्टेंट वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर (सीवीटी) या फेरोस के रूप में भी जाना जाता है, वे भी अच्छे सर्ज सप्रेसर्स हैं, क्योंकि वे उच्च अलगाव और अंतर्निहित शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा प्रदान करते हैं।

एक फेरसोनेंट ट्रांसफार्मर एक इनपुट वोल्टेज रेंज% 40% या नाममात्र वोल्टेज से अधिक के साथ काम कर सकता है।

आउटपुट पावर फैक्टर 0.96 या आधे से अधिक पूर्ण लोड की सीमा में रहता है

क्योंकि यह एक आउटपुट वोल्टेज तरंग, पुन: उत्पादन विकृति को पुन: उत्पन्न करता है, जो आमतौर पर 4% से कम होता है, जो किसी भी इनपुट वोल्टेज विरूपण से स्वतंत्र है, जिसमें खुजली भी शामिल है।

पूर्ण लोड पर दक्षता आमतौर पर 89% से 93% की सीमा में है। हालांकि, कम भार पर, दक्षता 60% से नीचे जा सकती है। वर्तमान-सीमित क्षमता भी एक बाधा बन जाती है जब सीवीटी का उपयोग एक आवेदन में किया जाता है, जिसमें मध्यम से उच्चतर विद्युत प्रवाह जैसे कि मोटर, ट्रांसफार्मर या मैग्नेट होते हैं। इस मामले में, सीवीटी को चरम वर्तमान को समायोजित करने के लिए आकार देना पड़ता है, इस प्रकार यह कम भार और खराब दक्षता पर चलने के लिए मजबूर करता है।

न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है, क्योंकि ट्रांसफार्मर और कैपेसिटर बहुत विश्वसनीय हो सकते हैं। कुछ इकाइयों ने निरर्थक संधारित्रों को शामिल किया है ताकि कई संधारित्रों को डिवाइस के प्रदर्शन पर ध्यान देने योग्य प्रभाव के बिना निरीक्षणों के बीच विफल हो सकें।

आपूर्ति आवृत्ति में प्रत्येक 1% परिवर्तन के लिए आउटपुट वोल्टेज 1.2% के बारे में भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, जनरेटर आवृत्ति में एक 2 हर्ट्ज परिवर्तन, जो बहुत बड़ा है, केवल 4% के आउटपुट वोल्टेज में परिवर्तन होता है, जिसका अधिकांश भारों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है।

यह 100% एकल-चरण स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति को बिना किसी आवश्यकता के स्वीकार करता है, जिसमें सभी तटस्थ घटक शामिल हैं।

इनपुट वर्तमान विरूपण 100% से अधिक वर्तमान THD के साथ नॉनलाइन लोड की आपूर्ति करते हुए भी 8% THD से कम रहता है।

सीवीटी की कमियां उनका बड़ा आकार, श्रव्य गुनगुनाहट और संतृप्ति के कारण उच्च ताप उत्पादन है।

वाणिज्य उपयोग वोल्टेज नियामक या स्टेबलाइजर्स का उपयोग मुख्य शक्ति में वोल्टेज के उतार-चढ़ाव की भरपाई के लिए किया जाता है। बड़े नियामकों को स्थायी रूप से वितरण लाइनों पर स्थापित किया जा सकता है। छोटे पोर्टेबल नियामकों को संवेदनशील उपकरणों और एक दीवार आउटलेट के बीच प्लग किया जा सकता है। बिजली की मांग में उतार-चढ़ाव को स्थिर करने के लिए, आपातकालीन बिजली आपूर्ति में, जहाजों पर जनरेटर सेट पर स्वचालित वोल्टेज नियामकों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, जब एक बड़ी मशीन चालू होती है, तो बिजली की मांग अचानक बहुत अधिक हो जाती है। वोल्टेज नियामक लोड में परिवर्तन के लिए क्षतिपूर्ति करता है। वाणिज्यिक वोल्टेज नियामक आमतौर पर वोल्टेज की एक सीमा पर काम करते हैं, उदाहरण के लिए 150-240 वी या 90-280 वी। सर्वो स्टेबलाइजर्स भी एशिया में व्यापक रूप से निर्मित और उपयोग किए जाते हैं। सर्वो स्टेबलाइजर एक सर्वो मोटर नियंत्रित स्थिरीकरण प्रणाली है जो बक / बूस्ट ट्रांसफार्मर बूस्टर का उपयोग करके इष्टतम वोल्टेज की आपूर्ति करती है जो इनपुट से वोल्टेज में उतार-चढ़ाव को पकड़ती है और वर्तमान को सही आउटपुट में नियंत्रित करती है। एक एसी सिंक्रोनस मोटर क्लॉकवाइज या एंटिक्लॉकवाइज दिशा में वोल्टेज को समायोजित करता है और नियंत्रण कार्ड, डिमर, तुलनित्र, ट्रांजिस्टर, मॉस्क जैसे घटकों के साथ आउटपुट वोल्टेज का प्रबंधन करता है।

लंबी एसी बिजली वितरण लाइनों पर वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए वोल्टेज नियामकों का एक तीन-चरण बैंक उपयोग किया जाता है। यह बैंक लकड़ी के पोल की संरचना पर बना हुआ है। प्रत्येक नियामक का वजन लगभग 1200 किलोग्राम है और इसे 576 kVA का दर्जा दिया गया है। डीसी वोल्टेज स्टेबलाइजर्स कई सरल डीसी बिजली की आपूर्ति या तो श्रृंखला या शंट नियामकों का उपयोग करके वोल्टेज को विनियमित करती है, लेकिन अधिकांश एक ज़ेनर डायोड, हिमस्खलन ब्रेकडाउन डायोड, या वोल्टेज नियामक ट्यूब जैसे शंट नियामक का उपयोग करके एक वोल्टेज संदर्भ लागू करते हैं। इन उपकरणों में से प्रत्येक एक निर्दिष्ट वोल्टेज पर आचरण करना शुरू कर देता है और एक गैर-आदर्श बिजली स्रोत से जमीन पर अक्सर अधिक वर्तमान को विचलन करके उस निर्दिष्ट वोल्टेज को अपने टर्मिनल वोल्टेज को रखने के लिए आवश्यक के रूप में अधिक वर्तमान का संचालन करेगा, जो अक्सर अपेक्षाकृत कम-मूल्य रोकनेवाला के माध्यम से होता है। अतिरिक्त ऊर्जा का प्रसार करें। बिजली की आपूर्ति केवल वर्तमान की अधिकतम मात्रा की आपूर्ति करने के लिए डिज़ाइन की गई है जो शंट विनियमन डिवाइस की सुरक्षित परिचालन क्षमता के भीतर है।

यदि स्टेबलाइजर को अधिक शक्ति प्रदान करनी चाहिए, तो शंट रेगुलेटर आउटपुट का उपयोग केवल इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के लिए मानक वोल्टेज संदर्भ प्रदान करने के लिए किया जाता है, जिसे वोल्टेज स्टेबलाइजर के रूप में जाना जाता है। वोल्टेज स्टेबलाइजर इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस है, जो मांग पर बहुत बड़ी धाराओं को वितरित करने में सक्षम है।

सक्रिय नियामक सक्रिय नियामक कम से कम एक सक्रिय (प्रवर्धित) घटक जैसे कि एक ट्रांजिस्टर या परिचालन एम्पलीफायर को रोजगार देते हैं। शंट नियामक अक्सर (लेकिन हमेशा नहीं) निष्क्रिय और सरल होते हैं, लेकिन हमेशा अक्षम होते हैं क्योंकि वे (अनिवार्य रूप से) अतिरिक्त प्रवाह को डंप करते हैं जो लोड के लिए उपलब्ध नहीं है। जब अधिक बिजली की आपूर्ति की जानी चाहिए, तो अधिक परिष्कृत सर्किट का उपयोग किया जाता है। सामान्य तौर पर, इन सक्रिय नियामकों को कई वर्गों में विभाजित किया जा सकता है:

रैखिक श्रृंखला नियामक स्विचिंग नियामकों SCR नियामक..

• डीसी से डीसी परिवर्तक
• धारा स्रोत - जो एक तरह का 'धारा नियंत्रक' है।