What is Frequency?
The current changes its direction in one second, it is called frequency. We measure it in Hertz (Hz), and it is an international unit where 1 Hertz is equal to 1 cycle per second.
What does 3Hz mean?
3 cycles per second
If the rotor of the generator makes 3 cycles in 1 second, then its frequency is 3 Hertz (Hz). And the current changes 3 times per cycle. With 3 Hz, the voltage changes from positive to negative and then from negative to positive.
What does 50Hz mean?
50 cycles per second
50 Hz means that the rotor in the generator. The number of rotations per second is the number of hertz. For example, in a generator the rotor rotates 50 cycles, the frequency is 50 Hertz (Hz), and this frequency is in India and Britain. And in this the current changes 50 times per cycle. With 50 Hz, the voltage changes from positive to negative and then from negative to positive.
What does 60Hz mean?
60 cycles per second
If we talk about the USA, then the frequency there is 60 Hz. Because the rotor of their generator takes 60 cycles. Therefore, the frequency is 60 Hertz (Hz). And the current changes 60 times per cycle. With 60 Hz, the voltage changes from positive to negative and then from negative to positive.
Difference between 50Hz and 60Hz frequency system
As we know electricity in India comes with a 50 Hz frequency and in some countries like the USA, Canada, etc. it comes with a 60 Hz frequency. Why is it that some countries use 60Hz and some countries use 50Hz, we know some main differences about it.
One basic difference is that the 60 Hz frequency is 20% higher than the 50 Hz frequency. For this reason, its direct impact is 20% more on the speed of the motor. This means that if the speed of a 50Hz motor is 1500 RPM then the speed of a 60Hz motor will be 1800 RPM.
If we have to achieve a frequency of 60 Hz then the motor will have to change polarity 60 times per second. For this, a two-pole motor will rotate at 3,600 rpm. A four-pole motor will rotate at only 1,800 rpm.
If we have to achieve a frequency of 50 Hz then the motor will have to change polarity 50 times per second. For this, a two-pole motor will rotate at 3,000 rpm. A four-pole motor will rotate at only 1,500 rpm. Speed will be lower at lower frequencies. And at higher frequencies, the speed will be higher.
To understand this, let us understand with the help of the following formula.
N = (120 * f)/p
Where
N = Speed
f = Frequency
p = Number of Poles
For Two Pole Motor, 50 Hz
N = (120* 50)/2
N = 3000
For Four Pole Motor, 50 Hz
N = (120* 50)/4
N = 1500
For Two Pole Motor, 60 Hz
N = (120* 60)/2
N = 3600
For Four Pole Motor, 60 Hz
N = (120* 50)/4
N = 1800
All types of generators, such as conventional generators, inverter generators, alternators, and diesel generators, generate electricity using this equation, which describes the rotor speed of the generator. India uses 50Hz frequency, so f=50, and P is the number of poles on a given generator. Almost all generators use a two-pole configuration.
In India, the frequency of current should be 50Hz. And if the frequency decreases even a little or more, our equipment may get damaged. For example, instead of 50Hz, the frequency becomes 48Hz or 51Hz. To fix the frequency 50 in the generator, the value of n(speed) should be 3000 RPM. Therefore, the rotor of the generator should always rotate at a constant 3000 RPM. If this speed changes for any reason, the frequency of the output current we get from the generator will also change. This is why the generator should always operate at 3000 RPM.
Let us understand this in simple language with an example. We have to run a 50w tube, and the continuous output capacity of the generator is 1200 watts. The generator will also burn some fuel to run the 50-watt tube. Now we have to run a 500-watt mixer grinder. In both cases, the generator will use fuel to run the 50-watt tube and 500-watt mixer grinder. In addition, if the generator has to generate 50 Hz power, the generator will also need to spin at 3000 RPM. Whatever amount of electricity is used by the generator, more or less, its fuel will definitely get wasted.
Now let's look at the inverter generator. The Inverter generator, as we know, generates electricity in three stages: First, the inverter generator generates AC power. Then it converts AC power to DC power, and finally, it converts it back to AC power. This is especially useful when you need less power from an inverter generator because the generator will spin at a slower speed (using less fuel) and produce power at a lower frequency. The rectifier will then convert it into DC power, which will then be converted into 230V 50Hz power through the inverter circuit installed in the generator.
As we understood from the first example, let us look at it again. We want to power a 50-watt tube light using an inverter generator. The generator is generating 1200 watts continuously. Now we have to run a 500-watt mixer grinder. In both cases, the generator will use fuel to run the 50-watt tube and 500-watt mixer grinder. However, inverter generators will now require less fuel as compared to conventional generators. Because it will not need to provide a 50Hz supply, its rotation speed will be much lower. In the example of a 500-watt device, the rotor will spin appropriately (much faster than 3000 rpm) to provide the required power.
Some differences between 50HZ and 60HZ frequency.
1. 50Hz transformers are larger in size and more expensive if we compare them with 60Hz.
2. Flickering in lights is more at 50Hz compared to 60Hz.
3. 50Hz has less humming and frequency noise than 60Hz.
4. More copper and iron are required to make a 50Hz transformer. Whereas a 60Hz
transformer requires expensive plates to prevent eddy current loss.
5. As the frequency increases to 60 Hz, the power factor decreases.
Types of Electric Current
Two Types of Electric Current
1. Alternate Current (AC)
An alternating current (AC) is an electric current that periodically changes direction, and continuously changes its magnitude over time. AC is used to supply electricity to homes, offices, buildings, etc. In this, the voltage starts
from 0 and rises to a peak on the positive side. After this, the voltage reduces to 0, and after this, the voltage increases in a negative direction till the peak. Then the voltage reduces from negative to 0 again. This goes on continuously. This one period, we call it a cycle. When 50 such cycles are crossed in one second, we call it 50 Hertz (Hz). For example, if it takes 1 second for one cycle to cross, then we will call it 1 Hz. If it takes 1 second for 3 cycles to cross, then we will call it 3 Hz. Similarly, 50 cycles cross in 1 second, so it is so fast that we cannot see it with our eyes. If we turn on the bulb, it turns on and off 100 times in one second, but this happens at such a fast speed that we do not even see it turning on and extinguishing. And the bulb appears to give us complete light.
from 0 and rises to a peak on the positive side. After this, the voltage reduces to 0, and after this, the voltage increases in a negative direction till the peak. Then the voltage reduces from negative to 0 again. This goes on continuously. This one period, we call it a cycle. When 50 such cycles are crossed in one second, we call it 50 Hertz (Hz). For example, if it takes 1 second for one cycle to cross, then we will call it 1 Hz. If it takes 1 second for 3 cycles to cross, then we will call it 3 Hz. Similarly, 50 cycles cross in 1 second, so it is so fast that we cannot see it with our eyes. If we turn on the bulb, it turns on and off 100 times in one second, but this happens at such a fast speed that we do not even see it turning on and extinguishing. And the bulb appears to give us complete light.
1 Hz = 1 Cycle/second
Time period(T) – Time taken to complete one cycle
[T= 1/f ]
positive to negative cycle
Complete 50 hZ -1 cycle in 0.02 sec
2. Direct Current (DC)
Direct current (DC) is an electrical current that flows consistently in one direction. No frequency is present in Direct Current.
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DC Voltage has no cycles, so the frequency is 0
The frequency of the generator changes when the engine speed changes.
To generate electricity, the generator engine is directly connected to the alternator. If we convert the RPM of the generator then the frequency (Hz) changes according to the formula given below.
Number of magnetic poles (P) x Engine (N) RPM ÷ 120 = Generator frequency (F)
Or, you can also write like this:
F=P*N/120
Therefore, to generate 50 Hz output, a 2-pole generator requires an engine speed of 3000 rpm.
F=(2 x 3000) ÷ 120
= 6000 ÷ 120 = 50Hz
Therefore, to generate 50 Hz output, a 3-pole generator requires an engine speed of 2000 rpm.
F=(3 x 2000) ÷ 120
= 6000 ÷ 120 = 50Hz
Therefore, to generate 60 Hz output, a 2-pole generator requires an engine speed of 3600 rpm.
F=(2 x 3600) ÷ 120
= 7200 ÷ 120 = 60Hz
फ्रीक्वेंसी क्या है ?
एक सेकंड में करंट अपनी दिशा बदलता है, उसको फ्रीक्वेंसी कहते हैं। इसको हम हर्ट्ज़ (Hz) में मापते हैं, और यह अंतरराष्ट्रीय इकाई है जहां 1 हर्ट्ज़ 1 चक्र प्रति सेकंड के बराबर है।
3 Hz का क्या मतलब है?
प्रति सेकंड 3 चक्र
अगर जनरेटर का रोटर 1 सेकंड में 3 चक्र लगता है, तो उसकी फ्रीक्वेंसी 3 हर्ट्ज़ (Hz ) की होती है। और धारा प्रति चक्र 3 बार बदलती है। 3 हर्ट्ज के साथ, वोल्टेज सकारात्मक से नकारात्मक और फिर नकारात्मक से सकारात्मक बदलती है।
50Hz का क्या मतलब है?
प्रति सेकंड 50 चक्र
50 हर्ट्ज़ का मतलब है कि जनरेटर में जो रोटर . एक सेकंड में जितनी बार घूमता है, वो घुमाव के नंबर उतने हर्ट्ज़ होते हैं। उदहारण के लिए जनरेटर में रोटर 50 चक्र घूमता है, फ्रीक्वेंसी 50 हर्ट्ज़ (Hz ) होती है, और ये फ्रीक्वेंसी भारत और ब्रिटैन में होती है। और इसमें धारा प्रति चक्र 50 बार बदलती है। और 50 हर्ट्ज के साथ, वोल्टेज सकारात्मक से नकारात्मक और फिर नकारात्मक से सकारात्मक बदलती है।
60Hz का क्या मतलब है?
प्रति सेकंड 60 चक्र
अगर हम USA की बात करें, तो वहाँ पर फ्रीक्वेंसी 60 हर्ट्ज़ (Hz ) की होती है। क्योंकि उनके जनरेटर का रोटर 60 चक्र लगता है। इसलिए, फ्रीक्वेंसी 60 हर्ट्ज़ (Hz ) की होती है। और धारा प्रति चक्र 60 बार बदलती है। 60 हर्ट्ज के साथ, वोल्टेज सकारात्मक से नकारात्मक और फिर नकारात्मक से सकारात्मक बदलती है।
50HZ और 60HZ आवृत्ति प्रणाली के बीच अंतर
जैसा कि हम जानते हैं कि भारत में बिजली 50 हर्ट्ज़ फ्रीक्वेंसी के साथ आती है और कुछ देशों में जैसे USA, कनाडा, आदि में 60 हर्ट्ज़ फ्रीक्वेंसी के साथ आती है। ऐसा क्यों है कि कुछ देश 60 हर्ट्ज़ और कुछ देश 50 हर्ट्ज़ का उपयोग करते हैं, हम इसके बारे में कुछ मेन अंतरों को जानते हैं।
एक बुनियादी अंतर यह है कि 60 हर्ट्ज़ फ्रक्वेंसी, 50 हर्ट्ज़ को फ्रीक्वेंसी से 20% अधिक है। इस कारण से इसका सीधा असर मोटर की स्पीड पर 20% अधिक पड़ता है। इसका मतलब है कि 50Hz मोटर की गति 1500 RPM है तो 60Hz मोटर की गति 1800 RPM होगी।
अगर हमें 60 हर्ट्ज की फ्रीक्वेंसी प्राप्त करनी है तो मोटर को प्रति सेकंड 60 बार पोलेरिटी बदलनी होगी। इसके लिए एक दो-पोल मोटर 3,600 आरपीएम पर घूमेगी। और एक चार-पोल मोटर केवल 1,800 आरपीएम पर घूमेगी।
अगर हमें 50 हर्ट्ज की फ्रीक्वेंसी प्राप्त करनी है तो मोटर को प्रति सेकंड 50 बार पोलेरिटी बदलनी होगी। इसके लिए एक दो-पोल मोटर 3,000 आरपीएम पर घूमेगी। और एक चार-पोल मोटर केवल 1,500 आरपीएम पर घूमेगी। कम फ्रीक्वेंसी पर गति कम होगी। और अधिक फ्रीक्वेंसी पर गति ज्यादा होगी।
इसको समझने के लिए, हम नीच फार्मूले की मदद से समझते हैं।
N = (120 * f)/p
Where
N = Speed
f = Frequency
p = Number of Poles
For Two Pole Motor, 50 Hz
N = (120* 50)/2
N = 3000
For Four Pole Motor, 50 Hz
N = (120* 50)/4
N = 1500
For Two Pole Motor, 60 Hz
N = (120* 60)/2
N = 3600
For Four Pole Motor, 60 Hz
N = (120* 50)/4
N = 1800
सभी प्रकार के जनरेटर जैसे की पारंपरिक जनरेटर, इन्वर्टर जनरेटर, अल्टरनेटर और डीज़ल जनरेटर, इस समीकरण का उपयोग करके बिजली बनाते हैं, ये जनरेटर की रोटर गति को बताता है। भारत में 50Hz आवृत्ति का उपयोग होता है, इसलिए f=50 और P किसी दिए गए जनरेटर पर ध्रुवों की संख्या हैं। लगभग सभी जनरेटर दो-पोल कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हैं।
भारत मे करंट की आवृत्ति 50Hz होनी चाहिए। और यदि थोड़ा सा भी आवृत्ति कम या ज्यादा होती है, तो यह हमारे उपकरण ख़राब हो सकते हैं। जैसे कि, आवृत्ति 50Hz की जगह 48Hz या 51Hz हो जाये। जनरेटर में आवृति 50 को फिक्स करने के लिए n (स्पीड) का मान 3000 RPM होना चाहिए। इसलिए, जनरेटर के रोटर को हमेशा स्थिर 3000 RPM पर घूमना चाहिए। किस भी कारण से यदि यह गति बदलती है, तो हमें जनरेटर से जो आउटपुट करंट प्राप्त होगा, उसकी भी की आवृत्ति बदल जायगी। यही कारण है कि जनरेटर को हमेशा 3000 आरपीएम पर काम करना चाहिए।
इसको हम आसान भाषा में उदहारण से समझते हैं। हमें एक 50w की ट्यूब चलानी है, और जनरेटर की निरंतर आउटपुट क्षमता 1200 वॉट है। 50 वॉट की ट्यूब को चलाने के लिए जनरेटर कुछ फ्यूल भी जलायेगा। अब हमें 500 वॉट का मिक्सी ग्राइंडर चलना है। 50 वॉट की ट्यूब और 500 वॉट का मिक्सी ग्राइंडर को चलाने के लिए दोनों स्थितियों में, जनरेटर ईंधन का उपयोग करेगा। इसके साथ जनरेटर को 50 हर्ट्ज बिजली उत्पन्न करनी है, तो जनरेटर को 3000 आरपीएम पर स्पिन करने की भी आवश्यकता होगी। जनरेटर द्वारा, कम या अधिक, जितनी भी बिजली प्रयोग करे उसका फ्यूल बर्बाद होगा ही होगा।
अब इन्वर्टर जनरेटर को देखते हैं। जैसा कि हम जानते हैं इन्वर्टर जनरेटर, तीन चरणों में बिजली उत्पन्न करता है: सबसे पहले, इन्वर्टर जनरेटर एसी पावर उत्पन्न करता है। फिर एसी पावर को डीसी पावर में परिवर्तित करता है, और अंत में, यह इसे वापस एसी पावर में परिवर्तित करता है। यह विशेष रूप से तब उपयोगी होता है जब आपको इन्वर्टर जनरेटर से कम बिजली की आवश्यकता होती है क्योंकि जनरेटर धीमी गति (कम ईंधन का उपयोग करके) पर घूमेगा और कम आवृत्ति पर बिजली का उत्पादन करेगा। इसके बाद रेक्टिफायर इसे डीसी पावर में परिवर्तित कर देगा, जिसे बाद में जनरेटर में लगा इन्वर्टर सर्किट के माध्यम से 230V 50Hz बिजली में परिवर्तित कर देगा।
जैसे की हमने पहले उदाहरण से समझा था, उसको दुबारा से देखते हैं। हम इन्वर्टर जनरेटर का उपयोग करके 50 वॉट की ट्यूब लाइट को बिजली देना चाहते हैं। जनरेटर लगातार 1200 वॉट उत्पन्न कर रहा है। अब हमें 500 वॉट का मिक्सी ग्राइंडर चलना है। 50 वॉट की ट्यूब और 500 वॉट का मिक्सी ग्राइंडर को चलाने के लिए दोनों स्थितियों में, जनरेटर ईंधन का उपयोग करेगा। परन्तु इन्वर्टर जनरेटर में अब पारंपरिक जनरेटर की तुलना मे कम फ्यूल लगेगा। क्योंकि, इसे 50Hz आपूर्ति प्रदान करने की आवश्यकता नहीं होगी, इस कारण इसकी घूमने की गति बहुत कम होगी। 500-वाट डिवाइस के उदाहरण में, आवश्यक शक्ति प्रदान करने के लिए रोटर उचित रूप से (3000 आरपीएम से बहुत कम तेज़ी से) घूमेगा।
50HZ और 60 HZ फ्रीक्वेंसी के बीच कुछ अंतर।
1. 50HZ के ट्रांसफार्मर साइज में बड़े और महंगे होते हैं, अगर हम 60 HZ से तुलना करे।
2. 50HZ में लाइट में फ्लिकरिंग अधिक होती है, 60 HZ की तुलना मे।
3. 50HZ में हमिंग और फ्रीक्वेंसी नॉइज़ कम होती है , 60HZ की तुलना में।
4. 50HZ में ट्रांसफार्मर को बनाने के लिए अधिक कॉपर और लोहे की जरुरत होती है। जबकि 60 हर्ट्ज़ के
ट्रांसफार्मर के लिए महंगी प्लेट्स की जरुरत होती है एड्डी करंट की हानि को रोकने के लिए।
5. 60 हर्ट्ज़ में फ्रीक्वेंसी के बढ़ने से, पावर फैक्टर में कमी आती है।
विद्युत धारा के प्रकार
विद्युत धारा के दो प्रकार
1. अल्टेरनेटिंग करंट (एसी) प्रत्यावर्ती धारा (एसी)
अल्टेरनेटिंग करंट (एसी) एक विद्युत धारा है जो समय-समय पर दिशा बदलती रहती है, और समय के साथ लगातार अपना परिमाण बदलती रहती है। एसी का उपयोग घरों, कार्यालय, भवनों आदि में बिजली पहुंचाने के लिए किया जाता है। इसमें, वोल्टेज पॉजिटिव साइड में, 0 से शुरू हो कर पीक तक जाती है। इसके बाद वोल्टेज कम हो कर 0 तक आती है, और इसके बाद वोल्टेज नेगेटिव में बढ़ कर पीक तक जाती है। और फिर वोल्टेज, नेगेटिव से कम हो कर फिर से 0 पर आता है। ऐसा ये लगातार चलता रहता है। ये जो एक पीरियड है, इसको हम एक साइकिल बोलते हैं। जब ऐसी 50 साइकिल क्रॉस हो जाती हैं, एक सेकंड में, उसको हम 50 हर्ट्ज़ (Hz) बोलते हैं। उदहारण के लिए अगर 1 साइकिल को क्रॉस होने में 1 सेकंड लग रहा है, तो उसको हम 1 हर्ट्ज़ (Hz) बोलेंगे। अगर 3 साइकिल को क्रॉस होने में 1 सेकंड लग रहा है, तो उसको हम 3 हर्ट्ज़ (Hz) बोलेंगे। इसी प्रकार 50 साइकिल 1 सेकंड में क्रॉस होती हैं, तो ये इतनी तेज होती हैं की हम इसको अपनी आँखों से नहीं देख सकते। अगर हम बल्ब को ऑन करते हैं तो वो 1 सेकंड में 100 बारऑन होता है ओर बंद होता है, लेकिन ये इतनी तेज गति से होता है कि हमें ऑन होना, और बुझना दिखाई ही नहीं देता है। और बल्ब हमें पूरी तरह से रौशनी देता हुआ दिखाई देता है।
Frequency Hertz (Hz) F=50
1 Hz = 1 Cycle/second
Time period(T) – Time taken to complete one cycle
[T= 1/f ]
positive to negative cycle
1 Hz = 1 Cycle/second
Time period(T) – Time taken to complete one cycle
[T= 1/f ]
positive to negative cycle
Complete 50 hZ -1 cycle in 0.02 sec
2. डायरेक्ट करंट (डीसी)
डायरेक्ट करंट (डीसी) एक विद्युत धारा है जो लगातार एक दिशा में बहती है। डायरेक्ट करंट में कोई फ्रीक्वेंसी मौजूद नहीं होती.
इसमें कोई फ्रीक्वेंसी नहीं होती है
1 चक्र 50 hZ -का 0.02 सेकंड में पूरा हुआ
इंजन की गति को बदलने पर जनरेटर की फ्रीक्वेंसी बदल जाती है
बिजली पैदा करने केलिए जनरेटर के इंजन को सीधे अल्टरनेटर से जोड़ देते हैं। अगर हम जनरेटर की आरपीएम को कन्वर्ट करते हैं तो फ्रीक्वेंसी (Hz ) बदल जाती हे नीछे के फार्मूला के हिसाब से
चुंबकीय ध्रुवों की संख्या (पी) x इंजन (एन) आरपीएम ÷ 120 = जनरेटर आवृत्ति (एफ)
या, इस तरह भी लिख सकते हैं :
एफ=पी*एन/120
इसलिए, 50 हर्ट्ज आउटपुट उत्पन्न करने के लिए, 2 -पोल जनरेटर को 3000 आरपीएम की इंजन गति की आवश्यकता होती है।
F=(2 x 3000 ) ÷ 120
= 6000 ÷ 120
= 50 Hz
इसलिए, 50 हर्ट्ज आउटपुट उत्पन्न करने के लिए, 3 -पोल जनरेटर को 2000 आरपीएम की इंजन गति की आवश्यकता होती है।
F=(3 x 2000 ) ÷ 120
= 6000 ÷ 120
= 50 Hz
इसलिए, 60 हर्ट्ज आउटपुट उत्पन्न करने के लिए, 2 -पोल जनरेटर को 3600 आरपीएम की इंजन गति की आवश्यकता होती है।
F=(2 x 3600 ) ÷ 120
= 7200 ÷ 120
= 60 Hz
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