शक्तिगुणक मापक हे उपकरण एककला (Single phase) आणि त्रिकला (Three phase) प्रत्यावर्ती धारा विद्युत मंडलातील शक्तिगुणकाचे मापन करण्यासाठी वापरले जाते.
प्रकार : चल लोह प्रकारच्या शक्तिगुणक मापकाचे खालील दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते :
अ. घूर्णी क्षेत्र (Rotating field) प्रकारचा शक्तिगुणक मापक
ब. प्रत्यावर्ती क्षेत्र(Alternating field) प्रकारचा शक्तिगुणक मापक.
हे प्रकार मुख्यत: उपकरणाची प्रक्रिया ही घूर्णी चुंबकीय क्षेत्रावर अवलंबून आहे की, प्रत्यावर्ती क्षेत्राच्या अंकावरती अवलंबून आहे यावरती निर्भर असतात.
(अ ) घूर्णी क्षेत्र प्रकारचा शक्तिगुणक मापक :
रचना : घूर्णी क्षेत्र प्रकारच्या मापकामध्ये तीन कुंडले (Coils) असतात. ही कुंडले एकमेकांपासून १२०० कोनाने विस्थापित असतात. या कुंडलांना त्रिकला पुरवठ्याकडून धारा परावर्तित्राद्वारे विद्युत पुरवठा केला जातो.F1, F2आणि F3 ही तिन्ही कुंडले स्थिर असतात. F1, F2आणि F3 या तिन्ही कुंडलांना अनुक्रमे R,Y आणि B कलेद्वारे विद्युत पुरवठा केला जातो. कुंडल Q हे तिन्ही स्थिर कुंडलांच्या मध्यभागी असते आणि हे कुंडल विद्युत पुरवठ्याच्या कोणत्याही दोन वीज मार्गांना रोधीच्या एकसरी जोडणीद्वारे समांतर जोडलेले असते.
कुंडल Q मध्ये लहान केंद्रकीलित लोह दंड (Rod) असतो. दंडाच्या टोकाला वृत्तखंड आकाराची दोन पाती (I1 आणि I2) जोडलेली असतात. त्याच दंडाला अवमंदन पाते आणि दर्शक काटा सुद्धा जोडलेले असतात. नियंत्रण स्कंद (Spring) मात्र जोडलेल्या नसतात.गतिक यंत्रणा ही आकृतीमध्ये स्वतंत्रपणे दर्शविण्यात आली आहे.
कुंडल Q आणि लोह प्रणाली प्रत्यावर्ती अभिवाह (Alternating flux) तयार करते,जे कुंडल F1, F2 आणि F3 द्वारे तयार केलेल्या अभिवाह सोबत संवाद साधते. रोध R मुळे कुंडल Q मधून वाहणारा विद्युत प्रवाह हा विद्युत पुरवठ्याला (Voltage) प्रावस्थिक असतो. त्यामुळे गतिक यंत्रणेचे विचलन हे जवळपास त्रिकला प्रक्रियेच्या शक्तीगुणक कोनाइतके असते. F1, F2 आणि F3 कुंडलाद्वारे तयार केले गेलेले अभिवाह हे घूर्णी चुंबकीय क्षेत्र असते व ते प्रेरण चलित्र (Induction motor) क्रिया घडवून आणते. ते प्रयत्न करते की, प्रणाली सातत्याने फिरती राहावी,परंतु अतिरोधकतेच्या लोह भागामुळे, फिरती प्रणाली एका निश्चित स्थितीमध्ये स्थापित होते. असे अतिरोधकतेचे लोह भाग प्रवर्तित प्रवाह कमी करतात तसेच अखंडित परिभ्रमण थांबवतात.
उपयुक्तता : हे उपकरण मुख्यत: संतुलित भारासाठी वापरले जाऊ शकते. या उपकरणाला वेस्टिंग हाऊस शक्ती गुणक मापक असेही संबोधले जाते. ते सामान्य पुरवठा वारंवारतेवरती अंशशोधित केले जाते आणि जर इतर वारंवारतेवरती वापरले गेले तर गंभीर त्रुटी निर्माण करू शकते.
(ब ) प्रत्यावर्ती क्षेत्र प्रकारचा शक्तिगुणक मापक :
रचना : प्रत्यावर्ती क्षेत्र प्रकारचा शक्तिगुणक मापक हा तीन फिरत्या पात्यांचे बनलेले असून ही पाती एका सामान्य आसेवरती (Spindle) निश्चित केली जातात. या आसेलाच अवमंदन पाते (Dumping vane) आणि दर्शक सुद्धा जोडलेले असतात. फिरती लोह पाती ही घूर्णी क्षेत्र (Rotating field) प्रकारच्या मापकाप्रमाणेच वृत्तखंड आकाराची असतात. या वृत्तखंडांचे चाप (Arc) हे परस्परांना १२०० कोनामध्ये विस्थापित असतात. ही लोह वृत्तखंडे अचुंबकीय खंडांच्या (S) साहाय्याने आसेवरती वेगळी केली जातात.
प्रत्यावर्ती क्षेत्र प्रकारच्या शक्तिगुणक मापकामध्ये Q1, Q2 आणि Q3 लोह वृत्तखंडे दर्शवितात. ही लोह वृत्तखंडे P1, P2 व P3 या व्होल्टता कुंडलांच्या (Voltage coils) साहाय्याने चुंबकीत केली जातात. P1, P2 व P3 हे तिन्ही कुंडले तीन कलांना समांतर जोडलेली असतात. अशा प्रकारे या तिन्ही कुंडलांमधून वाहणारा विद्युत प्रवाह हा तीन कला प्रक्रियेच्या कला व्होल्टतेच्या प्रमाणात असतो.
विद्युत प्रवाह कुंडल हे F1 आणि F2 या दोन समांतर खंडात विभागले जाते. विद्युत प्रवाह कुंडलामधून तीन वीज मार्गांपैकी एक वीजमार्ग जातो. F1 खंड हा फिरत्या प्रणालीच्या एका बाजूला तर F2 खंड हा फिरत्या प्रणालीच्या दुसऱ्या बाजूला असतो.
विद्युत मंडलामध्ये जोडणी केल्यानंतर फिरती प्रक्रिया फिरते आणि अशी जागा प्राप्त करते, जिथे एका लोह खंडावरचा आघूर्ण मध्य इतर दोन लोह खंडांच्या आघूर्णामुळे निष्प्रभावित होतो. या स्थानी दर्शकाचे विक्षेपण हे त्रिकला प्रक्रियेमधील व्होल्टता आणि विद्युत प्रवाहामधील कला कोनाइतके असते.
उपयुक्तता : हे उपकरण संतुलित भारासाठी वापरले जाते परंतु ते असंतुलित भारासाठीही सुधारित केले जाऊ शकते. व्होल्टता कुंडले ही भिन्न पातळीवरती असल्यामुळे परिणामी अभिवाह घूर्णी नाही तर प्रत्यावर्ती स्वरूपाचे असते. या उपकरणालाच नाल्देर-लिपमन शक्तीगुणक मापक असेही संबोधिले जाते.
चल लोह प्रकारच्या शक्तिगुणक मापकाचे फायदे : (१) चल लोह प्रकारच्या शक्तिगुणक मापकामध्ये कार्यरत बले ही विद्युत -गतिजमापी प्रकारच्या मापकापेक्षा खूप जास्त असतात. (२) या उपकरणाचे प्रमाण ३६०० पेक्षा जास्त विस्तृत होते. (३) उपकरणाची रचना ही साधी परंतु भक्कम असते. (४) उपकरणाची किंमत तुलनेने खूपच कमी असते. (५) या उपकरणामध्ये फिरणाऱ्या भागांमध्ये विद्युत जोडणी नसते.
चल लोह प्रकारच्या शक्तिगुणक मापकातील त्रुटी : (१) या उपकरणामध्ये लोह भागांमध्ये होणाऱ्या हानीमुळे ( पश्चशीलता हानी व भोवरा धारा हानी) त्रुटी निर्माण होतात. या त्रुटी भार आणि वारंवारतेवरती अवलंबून असतात. (२) या उपकरणाची अचूकता ही विद्युत-गतिजमापी उपकरणांपेक्षा कमी असते. (३) या उपकरणाच्या अंशशोधनावरती (Calibration) विद्युत पुरवठ्याची वारंवारता, विद्युत दाब आणि तरंगरूपाच्या बदलाचा परिणाम होतो.
पहा : गतिजमापी शक्तिगुणक मापक, शक्तिगुणक मापक.
संदर्भ :
• Bakshi, A. V.; Bakshi, K. A.; Bakshi, U. A. Electrical Technology and Instruments, Technical Publications, Pune.
• Bakshi, A. V.; Bakshi, K. A.; Bakshi, U. A. Electronic Measurement System, Technical Publications, Pune.
• Bakshi, A. V.; Bakshi, U. A. Electrical Machines and Instruments Second revised edition, Technical Publication, Pune.
• Godse, A. P. Electronics Engineering, Technical Publications, Pune.
• Swahney, A. K. Electrical and Electronic Measurements and Instrumentation, Dhanpat Rai and Co.
• वाघमारे, त्र्यंबक सुबोध विद्युतशास्त्र उज्ज्वल प्रकाशन.
समीक्षक : एस. डी. गोखले
