शॉर्ट सर्किट सुरक्षा कैसे काम करती है और काम करती है

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में "शॉर्ट सर्किट" शब्द वोल्टेज स्रोतों के आपातकालीन संचालन को संदर्भित करता है। ऊर्जा संचरण की तकनीकी प्रक्रियाओं के उल्लंघन की स्थिति में होता है, जब आउटपुट टर्मिनल एक कार्यशील जनरेटर या रासायनिक तत्व के शॉर्ट-सर्किट (शॉर्ट सर्किट) होते हैं।

इस मामले में, स्रोत की पूरी शक्ति तुरंत शॉर्ट सर्किट पर लागू होती है। इसके माध्यम से भारी धाराएं बहती हैं, जो उपकरणों को जला सकती हैं और आस-पास के लोगों को विद्युत चोटें पहुंचा सकती हैं। ऐसी घटनाओं के विकास को रोकने के लिए विशेष सुरक्षा का उपयोग किया जाता है।

शॉर्ट सर्किट कितने प्रकार के होते हैं

प्राकृतिक विद्युत विसंगतियाँ

वे बिजली के निर्वहन के साथ दिखाई देते हैं शक्तिशाली बिजली.

उनके गठन के स्रोत विभिन्न संकेतों और परिमाणों की स्थैतिक बिजली की उच्च क्षमता हैं, जो बादलों द्वारा संचित होती हैं जब उन्हें हवा द्वारा लंबी दूरी पर ले जाया जाता है। प्राकृतिक शीतलन के परिणामस्वरूप, जैसे-जैसे यह ऊंचाई में बढ़ता है, बादलों में नमी संघनित होकर वर्षा का निर्माण करती है।

एक नम वातावरण में कम विद्युत प्रतिरोध होता है, जो बिजली के रूप में करंट के पारित होने के लिए वायु इन्सुलेशन का टूटना बनाता है।

एक विद्युत निर्वहन विभिन्न क्षमता की दो वस्तुओं के बीच स्लाइड करता है:

• आने वाले बादलों पर;

• एक गड़गड़ाहट और जमीन के बीच।

पहले प्रकार की तड़ित वायुयान के लिए खतरनाक होती है, और जमीन पर गिराए जाने से पेड़, इमारतें, औद्योगिक सुविधाएं, ऊपरी बिजली की लाइनें नष्ट हो सकती हैं। इससे बचाव के लिए बिजली की छड़ें लगाई जाती हैं, जो क्रमिक रूप से निम्नलिखित कार्य करती हैं:

1. एक विशेष बन्दी को बिजली की क्षमता प्राप्त करना, आकर्षित करना;

2. भवन के ग्राउंडिंग सर्किट के लिए एक नाली के माध्यम से प्राप्त वर्तमान का मार्ग;

3. इस सर्किट से ग्राउंड पोटेंशियल तक हाई वोल्टेज डिस्चार्ज का डिस्चार्ज।

प्रत्यक्ष धाराओं में शॉर्ट सर्किट

गैल्वेनिक वोल्टेज स्रोत या रेक्टीफायर आउटपुट संपर्कों की सकारात्मक और नकारात्मक क्षमता में अंतर पैदा करते हैं, जो सामान्य परिस्थितियों में सर्किट के संचालन को सुनिश्चित करता है, उदाहरण के लिए, बैटरी से प्रकाश बल्ब की चमक, जैसा कि नीचे की आकृति में दिखाया गया है।

इस मामले में होने वाली विद्युत प्रक्रियाओं को गणितीय अभिव्यक्ति द्वारा वर्णित किया गया है पूर्ण परिपथ के लिए ओम का नियम.

स्रोत के इलेक्ट्रोमोटिव बल को उनके प्रतिरोधों «आर» और «आर» पर काबू पाने के द्वारा आंतरिक और बाहरी सर्किट में लोड बनाने के लिए वितरित किया जाता है।

आपातकालीन मोड में, बैटरी टर्मिनलों «+» और «-» के बीच बहुत कम विद्युत प्रतिरोध वाला एक शॉर्ट सर्किट होता है, जो सर्किट के इस हिस्से को निष्क्रिय करते हुए बाहरी सर्किट में करंट के प्रवाह को व्यावहारिक रूप से बंद कर देता है। इसलिए, नाममात्र मोड के संबंध में, हम मान सकते हैं कि R = 0.

सभी वर्तमान केवल आंतरिक सर्किट में प्रसारित होते हैं, जिसमें एक छोटा प्रतिरोध होता है और सूत्र I = E / r द्वारा निर्धारित किया जाता है।

चूंकि इलेक्ट्रोमोटिव बल का परिमाण नहीं बदला है, इसलिए धारा का मान बहुत तेजी से बढ़ता है। ऐसा शॉर्ट सर्किट शॉर्टिंग वायर और इनर लूप के माध्यम से बहता है, जिससे उनमें अत्यधिक गर्मी पैदा होती है और बाद में संरचनात्मक क्षति होती है।

एसी सर्किट में शॉर्ट सर्किट

यहाँ सभी विद्युत प्रक्रियाएँ भी ओम के नियम के संचालन द्वारा वर्णित हैं और एक समान सिद्धांत के अनुसार आगे बढ़ती हैं। उनके पारित होने की विशेषताओं की आवश्यकता है:

• विभिन्न विन्यासों के साथ एकल-चरण या तीन-चरण नेटवर्क का उपयोग;

• ग्राउंड लूप की उपस्थिति।

एसी सर्किट में शॉर्ट सर्किट के प्रकार

शॉर्ट सर्किट करंट के बीच हो सकता है:

• चरण और जमीन;

• दो अलग-अलग चरण;

• दो अलग-अलग चरण और ग्राउंडिंग;

• तीन चरण;

• तीन चरण और पृथ्वी।

ओवरहेड बिजली लाइनों के माध्यम से बिजली के संचरण के लिए, बिजली प्रणालियाँ एक अलग तटस्थ कनेक्शन योजना का उपयोग कर सकती हैं:

1. पृथक;

2. बहरा होना।

इनमें से प्रत्येक मामले में शॉर्ट सर्किट धाराएं अपना रास्ता बनाएंगी और उनका एक अलग मूल्य होगा। इसलिए, विद्युत सर्किट को इकट्ठा करने के लिए उपरोक्त सभी विकल्प और उनके लिए वर्तमान सुरक्षा कॉन्फ़िगरेशन बनाते समय उनमें शॉर्ट-सर्किट धाराओं की संभावना को ध्यान में रखा जाता है।

बिजली के उपभोक्ताओं में शॉर्ट सर्किट भी हो सकता है, उदाहरण के लिए एक इलेक्ट्रिक मोटर। एकल-चरण संरचनाओं में, चरण क्षमता इन्सुलेशन परत के माध्यम से आवास या तटस्थ कंडक्टर को तोड़ सकती है।तीन-चरण विद्युत उपकरण में, दो या तीन चरणों के बीच या फ्रेम / जमीन के साथ उनके संयोजन के बीच एक अतिरिक्त खराबी हो सकती है।

इन सभी मामलों में, जैसा कि डीसी सर्किट में शॉर्ट सर्किट के मामले में होता है, बहुत बड़ी परिमाण का शॉर्ट सर्किट करंट शॉर्ट सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होगा और जनरेटर से जुड़ा पूरा सर्किट, एक आपातकालीन मोड का कारण बनेगा।

इसे रोकने के लिए, सुरक्षा का उपयोग किया जाता है जो बढ़ी हुई धाराओं के संपर्क में आने वाले उपकरणों से वोल्टेज को स्वचालित रूप से हटा देता है।

शॉर्ट सर्किट सुरक्षा की परिचालन सीमा कैसे चुनें

सभी विद्युत उपकरणों को उनके वोल्टेज वर्ग में एक निश्चित मात्रा में बिजली का उपभोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। भार का मूल्यांकन शक्ति द्वारा नहीं, बल्कि वर्तमान द्वारा किया जाता है। इसके खिलाफ सुरक्षा को मापना, नियंत्रित करना और बनाना आसान है।

चित्र उन धाराओं के ग्राफ़ दिखाता है जो उपकरण के संचालन के विभिन्न तरीकों में हो सकते हैं। उनके लिए, सुरक्षात्मक उपकरणों को स्थापित करने और स्थापित करने के लिए मापदंडों का चयन किया जाता है।

भूरे रंग का ग्राफ नाममात्र मोड की साइन लहर दिखाता है, जिसे विद्युत सर्किट के डिजाइन में प्रारंभिक एक के रूप में चुना जाता है, तारों की शक्ति और वर्तमान सुरक्षा उपकरणों के चयन को ध्यान में रखते हुए।

औद्योगिक आवृत्ति साइन लहर 50 हर्ट्ज इस मोड में यह हमेशा स्थिर रहता है, और एक पूर्ण दोलन की अवधि 0.02 सेकंड के समय में होती है।

ऑपरेटिंग मोड की साइन वेव को चित्र में नीले रंग में दिखाया गया है। यह आमतौर पर नाममात्र हार्मोनिक से कम होता है। लोग शायद ही कभी अपनी निर्धारित क्षमता के सभी भंडार का पूरी तरह से उपयोग करते हैं।एक उदाहरण के रूप में, यदि एक कमरे में एक पांच-भुजा झूमर लटका हुआ है, तो प्रकाश व्यवस्था के लिए अक्सर बल्बों का एक समूह शामिल होता है: दो या तीन, सभी पांच नहीं।

विद्युत उपकरणों को रेटेड लोड पर मज़बूती से काम करने के लिए, वे सुरक्षा स्थापित करने के लिए एक छोटा सा करंट रिजर्व बनाते हैं। वर्तमान की मात्रा जिस पर वे यात्रा करने के लिए समायोजित होते हैं उसे सेटपॉइंट कहा जाता है। पहुंचने पर, स्विच उपकरण से वोल्टेज हटा देते हैं।

नाममात्र मोड और सेट बिंदु के बीच साइनसोइडल एम्पलीट्यूड की सीमा में, सर्किट एक मामूली अधिभार मोड में संचालित होता है।

फॉल्ट करंट की एक संभावित समय विशेषता को ग्राफ में काले रंग में दिखाया गया है। इसका आयाम सुरक्षा सेटिंग से अधिक है, और दोलन आवृत्ति नाटकीय रूप से बदल गई है। यह आमतौर पर प्रकृति में एपेरियोडिक है। प्रत्येक आधी तरंग परिमाण और आवृत्ति में बदलती है।

ओवरकुरेंट सुरक्षा एल्गोरिदम

प्रत्येक शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा में ऑपरेशन के तीन मुख्य चरण शामिल हैं:

1. मॉनिटर किए गए वर्तमान साइनसॉइड की स्थिति की निरंतर निगरानी और खराबी के क्षण का निर्धारण;

2. स्थिति का विश्लेषण और कार्यकारी निकाय को तार्किक भाग से एक आदेश जारी करना;

3. स्विचिंग उपकरणों के माध्यम से उपकरण से वोल्टेज की रिहाई।

कई उपकरणों में, एक अन्य तत्व का उपयोग किया जाता है - प्रतिक्रिया समय में देरी का परिचय। इसका उपयोग जटिल, शाखित परिपथों में चयनात्मकता का सिद्धांत प्रदान करने के लिए किया जाता है।

चूंकि साइन लहर 0.005 सेकंड के समय में अपने आयाम तक पहुंचती है, यह अवधि कम से कम सुरक्षा द्वारा माप के लिए आवश्यक है। कार्य के अगले दो चरण भी तुरंत नहीं किए जाते हैं।

इन कारणों से, सबसे तेज़ वर्तमान सुरक्षा का कुल परिचालन समय 0.02 सेकंड के एक हार्मोनिक दोलन की अवधि से थोड़ा कम है।

शॉर्ट सर्किट संरक्षण की डिजाइन सुविधाएँ

प्रत्येक तार से बहने वाली विद्युत धारा का कारण बनता है:

• कंडक्टर का थर्मल हीटिंग;

• एक चुंबकीय क्षेत्र को निर्देशित करना।

इन दो क्रियाओं को सुरक्षात्मक उपकरणों के डिजाइन के आधार के रूप में लिया जाता है।

वर्तमान सुरक्षा

वैज्ञानिक जूल और लेन्ज़ द्वारा वर्णित वर्तमान के ऊष्मीय प्रभाव का उपयोग फ़्यूज़ की सुरक्षा के लिए किया जाता है।

सुरक्षा प्रहरी

यह वर्तमान पथ में एक फ्यूज की स्थापना पर आधारित है, जो नाममात्र भार को बेहतर ढंग से रोक देता है, लेकिन सर्किट को बाधित करने से अधिक होने पर जल जाता है।

इमरजेंसी करंट का मान जितना अधिक होता है, उतनी ही तेजी से सर्किट ब्रेक बनाया जाता है - वोल्टेज को हटाना। यदि करंट थोड़ा अधिक हो जाता है, तो यह लंबे समय के बाद बंद हो सकता है।

फ़्यूज़ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, कारों के बिजली के उपकरणों, घरेलू उपकरणों, औद्योगिक उपकरणों में 1000 वोल्ट तक सफलतापूर्वक काम करते हैं। उनके कुछ मॉडल उच्च वोल्टेज उपकरण सर्किट में उपयोग किए जाते हैं।

संरक्षण वर्तमान के विद्युत चुम्बकीय प्रभाव के सिद्धांत पर आधारित है

करंट ले जाने वाले तार के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करने के सिद्धांत ने ट्रिप कॉइल का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय रिले और स्विच का एक विशाल वर्ग बनाना संभव बना दिया।

इसका तार कोर पर स्थित है - एक चुंबकीय सर्किट जिसमें प्रत्येक मोड़ से चुंबकीय प्रवाह जोड़ा जाता है। जंगम संपर्क यांत्रिक रूप से आर्मेचर से जुड़ा होता है, जो कोर का झूलता हुआ हिस्सा है। इसे वसंत के बल द्वारा स्थिर संपर्क के विरुद्ध दबाया जाता है।

सर्पिल कुंडल के घुमावों के माध्यम से प्रवाहित होने वाली रेटेड धारा एक चुंबकीय प्रवाह बनाती है जो वसंत के बल को दूर नहीं कर सकती। इसलिए, संपर्क स्थायी रूप से बंद हैं।

आपातकालीन धाराओं के मामले में, आर्मेचर चुंबकीय सर्किट के स्थिर भाग की ओर आकर्षित होता है और संपर्कों द्वारा बनाए गए सर्किट को तोड़ देता है।

संरक्षित सर्किट से विद्युत चुम्बकीय वोल्टेज को हटाने के आधार पर काम करने वाले सर्किट ब्रेकरों में से एक को फोटो में दिखाया गया है।

यह उपयोगकर्ता है:

• आपातकालीन मोड का स्वचालित बंद;

• विद्युत चाप बुझाने की प्रणाली;

• मैनुअल या स्वचालित शुरुआत।

डिजिटल शॉर्ट सर्किट संरक्षण

ऊपर चर्चा की गई सभी सुरक्षा अनुरूप मूल्यों के साथ काम करती हैं। इनके अलावा, हाल ही में उद्योग में और विशेष रूप से ऊर्जा क्षेत्र में, काम के आधार पर डिजिटल तकनीकों को सक्रिय रूप से पेश किया गया है माइक्रोप्रोसेसर डिवाइस और स्थिर रिले। घरेलू जरूरतों के लिए सरलीकृत कार्यों वाले समान उपकरणों का उत्पादन किया जाता है।

संरक्षित परिपथ से गुजरने वाली धारा के परिमाण और दिशा का माप एक अंतर्निहित स्टेप-डाउन वर्तमान ट्रांसफार्मर द्वारा उच्च स्तर की सटीकता के साथ किया जाता है। इसके द्वारा मापे गए सिग्नल को सुपरपोज़िशन द्वारा डिजिटाइज़ किया जाता है उच्च आवृत्ति आयताकार दालों आयाम मॉडुलन के सिद्धांत के अनुसार।

फिर यह माइक्रोप्रोसेसर की सुरक्षा के तार्किक भाग में जाता है, जो एक निश्चित, पूर्व-कॉन्फ़िगर एल्गोरिथम के अनुसार काम करता है। आपातकालीन स्थितियों के मामले में, डिवाइस लॉजिक नेटवर्क से वोल्टेज को हटाने के लिए शटडाउन एक्चुएटर को एक कमांड जारी करता है।

सुरक्षात्मक संचालन के लिए, एक बिजली आपूर्ति इकाई का उपयोग किया जाता है, जो मुख्य या स्वायत्त स्रोतों से वोल्टेज लेता है।

डिजिटल शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा में नेटवर्क की आपातकालीन स्थिति और इसके शटडाउन मोड को दर्ज करने के लिए बड़ी संख्या में फ़ंक्शन, सेटिंग्स और क्षमताएं हैं।