विद्युत सर्किट खोलना

विद्युत परिपथों को खोलने का आमतौर पर मतलब होता है संक्रमणकालीन प्रक्रिया, जिसमें सर्किट करंट एक निश्चित मान से शून्य में बदल जाता है। सर्किट खोलने के अंतिम चरण में, डिस्कनेक्ट करने वाले डिवाइस के संपर्कों के बीच एक अंतर दिखाई देता है, जिसमें शून्य चालकता के अलावा, सर्किट वोल्टेज की कार्रवाई को बहाल करने के लिए पर्याप्त उच्च ढांकता हुआ ताकत भी होनी चाहिए।

आर्क डिस्चार्ज की भौतिक विशेषताएं

इलेक्ट्रिक आर्क तब हो सकता है जब संपर्कों (इलेक्ट्रोड) के बीच का अंतर टूट जाता है या जब वे खुलते हैं। जब संपर्क खुलते हैं, तो उनके बीच आर्किंग संपर्क सतह पर चमकदार "धब्बे" के गठन से सुगम हो जाता है, जो "पृथक्करण" के छोटे क्षेत्रों पर महत्वपूर्ण वर्तमान घनत्व का परिणाम है। जब संपर्क टूट जाते हैं, तब भी यह चाप बनने का कारण बनता है, यहां तक ​​​​कि काफी कम वोल्टेज (कई दसियों वोल्ट के क्रम में) पर भी।

यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि संपर्कों पर कम से कम अस्थिर होने की घटना के लिए न्यूनतम शर्तें हैं करंट लगभग 0.5 ए और वोल्टेज 15 - 20 वी.

वोल्टेज और करंट के निचले मूल्यों पर संपर्क खोलना आमतौर पर केवल छोटी चिंगारी के साथ होता है। उच्च खुले सर्किट वोल्टेज पर, लेकिन कम धाराओं पर, खुले संपर्कों के बीच निर्माण संभव है चमक निर्वहन.

चमक निर्वहन की उपस्थिति कैथोड वोल्टेज (300 वी तक) में एक महत्वपूर्ण गिरावट की विशेषता है। यदि एक ग्लो डिस्चार्ज एक आर्क डिस्चार्ज में बदल जाता है, उदाहरण के लिए, जैसे सर्किट में करंट बढ़ता है, तो कैथोड वोल्टेज ड्रॉप घटकर 10 - 20 V हो जाता है।

गैस माध्यम के उच्च दबाव पर आर्क डिस्चार्ज की विशिष्ट विशेषताएं हैं:

• चाप स्तंभ में उच्च वर्तमान घनत्व;

• आर्क चैनल के अंदर गैस का उच्च तापमान, 5000 K तक पहुँचना, और तीव्र विआयनीकरण की स्थिति में, 12000 - 15000 K और उच्चतर;

• इलेक्ट्रोड पर उच्च वर्तमान घनत्व और कम वोल्टेज ड्रॉप।

आमतौर पर, लक्ष्य यह सुनिश्चित करना है कि सर्किट खोलने की प्रक्रिया जितनी जल्दी हो सके आगे बढ़े। इस प्रयोजन के लिए, विशेष स्विचिंग डिवाइस (स्विच, सर्किट ब्रेकर, संपर्ककर्ता, फ़्यूज़, लोड ब्रेकर, आदि) का उपयोग किया जाता है।

आर्किंग घटनाएं न केवल सर्किट ब्रेकरों में देखी जाती हैं। संपर्क खोले जाने पर एक विद्युत चाप हो सकता है। उच्च वोल्टेज डिस्कनेक्टर्स, जब लाइनों का इन्सुलेशन ओवरलैप हो जाता है, जब फ़्यूज़ के सुरक्षात्मक तत्व जल जाते हैं, आदि।

इन उपकरणों के उपकरणों की जटिलता ऑपरेटिंग वोल्टेज स्तर, रेटेड धाराओं और शॉर्ट-सर्किट धाराओं, होने वाले ओवरवॉल्टेज के स्तर, वायुमंडलीय स्थितियों, गति रेटिंग आदि के संदर्भ में उन पर लगाई गई आवश्यकताओं पर निर्भर करती है।

डिस्कनेक्टर्स के माध्यम से विद्युत सर्किट खोलने की विशेषताएं

ट्रिपिंग डिवाइस जैसे साधारण डिस्कनेक्टर्स के साथ काम करते समय बारी-बारी से लंबे खुले आर्क्स को बुझाने का सवाल सबसे अधिक बार सामने आता है। ऐसे डिस्कनेक्टर्स में विशेष चाप दमन उपकरण नहीं होते हैं, और जब संपर्क खुलते हैं, तो वे केवल चाप को हवा में फैलाते हैं।

चाप खींचने की स्थितियों में सुधार करने के लिए, डिस्कनेक्टर्स सींग या अतिरिक्त रॉड इलेक्ट्रोड से लैस होते हैं, जिसके साथ चाप को ऊपर उठाया जाता है और बड़ी लंबाई तक फैलाया जाता है।

इंटरनेट पर ऐसे कई वीडियो अपलोड किए गए हैं जो डिस्कनेक्टर्स के संपर्क लोड होने पर खुलने की प्रक्रिया को दिखाते हैं (इन्हें «आर्किंग डिस्कनेक्टर» की खोज करके आसानी से पाया जा सकता है)।

डिस्कनेक्टर्स पर या बिजली लाइनों पर कंडक्टर और जमीन के बीच खुली चाप हवा से दृढ़ता से प्रोत्साहित होती है। हवा की उपस्थिति में, चाप छोटा हो सकता है और इसलिए हवा की अनुपस्थिति की तुलना में अधिक तेज़ी से समाप्त हो जाता है। हालांकि, हवा जैसे कारक को इसकी असंगतता के कारण ध्यान में नहीं रखा जाना चाहिए, लेकिन अधिक गंभीर स्थितियों के आधार पर - पूर्ण हवा का अभाव।

डिस्कनेक्टर्स की मदद से, एक बड़े करंट को बंद करना असंभव है, क्योंकि चाप एक ही समय में काफी लंबाई तक पहुंच जाता है, जिससे बहुत अधिक लौ बनती है, डिस्कनेक्ट करने वाले डिवाइस के संपर्कों को दृढ़ता से पिघला देता है। एक शक्तिशाली खुला चाप आसानी से इन्सुलेटर को नुकसान पहुंचाता है जिसके साथ यह संपर्क में आता है, चरणों के बीच ओवरलैप का कारण बनता है, जिससे नेटवर्क में शॉर्ट सर्किट होता है।

परंपरागत डिस्कनेक्टर्स का व्यापक रूप से छोटे ट्रांसफार्मर, कैपेसिटिव लोड लाइन धाराओं, कम लोड धाराओं आदि के खुले सर्किट धाराओं को डिस्कनेक्ट करने के लिए उपयोग किया जाता है।

विद्युत सर्किट खोलने के तरीके

सिद्धांत रूप में, प्रत्यक्ष धारा और प्रत्यावर्ती धारा वाले विद्युत परिपथों को खोलने के लिए निम्नलिखित विधियाँ संभव हैं।

1. विद्युत परिपथों की सरल चाप

इस समूह में प्रत्यक्ष और प्रत्यावर्ती धारा के साथ विद्युत परिपथ खोलने के ऐसे तरीके शामिल हैं, जिसमें संपर्क खोलने से पहले सर्किट में करंट को सीमित करने के लिए कोई विशेष अतिरिक्त उपाय नहीं किए जाते हैं या चाप के अंतराल में चाप की ऊर्जा को कम करने के लिए विशेष उपाय किए जाते हैं। तोड़ने वाला।

इस ओपनिंग मेथड में, सर्किट ब्रेकिंग कंडीशंस को ज्यादा से ज्यादा प्रदान किया जाता है डिस्कनेक्टिंग डिवाइस का चाप बुझाने वाला कक्ष अंतर की आवश्यक ढांकता हुआ ताकत बनाकर जब वर्तमान शून्य (प्रत्यावर्ती धारा) को पार कर जाता है या चाप वोल्टेज (प्रत्यक्ष धारा) के पर्याप्त मूल्य तक पहुंच जाता है।

आर्किंग के दौरान, तंत्र के संपर्क सर्किट में प्रवाहित धारा के किसी भी चरण में खुल सकते हैं, इसलिए आर्क च्यूट के संपर्क और तत्वों को अपेक्षाकृत उच्च शक्ति और ऊर्जा के चाप के प्रभाव के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

विद्युत उपकरणों के लिए चाप बुझाने वाले कक्ष

सर्किट ब्रेकर आर्क च्यूट

2. विद्युत परिपथों का सीमित चाप खोलना

ऐसी बहिष्करण विधियों में वे शामिल हैं जिनमें अपेक्षाकृत बड़ी सक्रिय या जेट, जिसके कारण सीमा की शुरुआत से पहले मौजूद उसके मूल्य की तुलना में सर्किट में करंट काफी कम हो जाता है। स्विच उस सीमित करंट को बंद कर देता है जो सर्किट में रहता है।

इस मामले में, संपर्कों पर एक शक्ति-सीमित चाप होता है, और शेष धारा पर चाप को बुझाना एक सरल कार्य है यदि वर्तमान सीमित नहीं था।

परंपरागत रूप से, हम एक ही समूह में ऐसी वियोग विधियों को शामिल करते हैं, जिसमें वर्तमान रुकावट का चरण सख्ती से तय होता है या संपर्कों पर चाप का जलने का समय कुछ विशेष उपायों द्वारा सीमित होता है, उदाहरण के लिए, वाल्व डिवाइस आदि।

3. विद्युत परिपथों का चाप रहित खुलना

इस मामले में विद्युत परिपथों को खोलने की प्रक्रिया इस तथ्य की विशेषता है कि मुख्य संपर्कों पर चाप का निर्वहन पूरी तरह से होता है या सर्किट के अधिष्ठापन और पारस्परिक अधिष्ठापन के प्रभाव के कारण बहुत ही अल्पकालिक अस्थिर चाप के रूप में होता है। . इस प्रकार का सर्किट उद्घाटन आमतौर पर मुख्य सर्किट ब्रेकर संपर्कों के शंटिंग तत्वों के रूप में उपयोग किए जाने वाले उच्च-शक्ति वाल्व (सिलिकॉन डायोड या थाइरिस्टर्स) के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

डीसी और एसी विद्युत सर्किट खोलते समय चाप बुझाने की विशेषताएं

स्विचिंग डिवाइस गैप के सक्रिय विआयनीकरण के साथ एसी आर्क बुझाने की स्थिति को डीसी आर्क्स और लंबे खुले एसी आर्क्स की बुझाने की स्थिति से मौलिक रूप से बाहर रखा गया है।

एक स्थायी चाप में या एक खुले लंबे वैकल्पिक चाप में, विलोपन मुख्य रूप से होता है क्योंकि जब चाप को खींचा जाता है, तो विद्युत ऊर्जा का स्रोत चाप स्तंभ में वोल्टेज ड्रॉप को कवर करने में असमर्थ होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अस्थिर स्थिति उत्पन्न होती है और चाप बुझ गया है।

जब एक एसी सर्किट में एक चाप होता है, जब चाप स्तंभ सक्रिय रूप से विआयनीकृत होता है या छोटी चापों की एक श्रृंखला में टूट जाता है, तो चाप को तब भी बुझाया जा सकता है जब चाप जलने को बनाए रखने के लिए स्रोत में अभी भी एक बड़ी आपूर्ति वोल्टेज है, लेकिन जो निकलता है इसके प्रज्वलन को सुनिश्चित करने के लिए अपर्याप्त होना - एक वर्तमान शून्य क्रॉसिंग पर।

वर्तमान शून्य क्रॉसिंग के दौरान सक्रिय विआयनीकरण की शर्तों के तहत, चाप स्तंभ की चालकता इतनी कम हो जाती है कि कम से कम थोड़े समय के लिए अगले आधे चक्र में चाप शुरू करने के लिए उस पर एक महत्वपूर्ण वोल्टेज लागू किया जाना चाहिए।

यदि सर्किट पर्याप्त वोल्टेज प्रदान करने में सक्षम नहीं है और अंतराल में इसकी वृद्धि की दर, वर्तमान के शून्य से गुजरने के बाद, वर्तमान बाधित है, अर्थात चाप अगले आधे चक्र में दिखाई नहीं देता है और सर्किट अंत में है कामोत्तेजित।

फिर सबसे आम पर विचार करें बस आर्क सर्किट खोलना.

यदि सर्किट स्रोत वोल्टेज और करंट कुछ महत्वपूर्ण मूल्यों से अधिक है, तो विद्युत वियोग उपकरण के संपर्कों पर जब वे खुलते हैं, तो स्थिर आर्क डिस्चार्ज होता है… यदि संपर्क आगे हटते हैं या चाप को डिस्कनेक्टर के चाप बुझाने वाले कक्ष में उड़ा दिया जाता है, तो अस्थिर चाप जलने की स्थिति पैदा हो जाती है और चाप को बुझाया जा सकता है।

जैसे-जैसे सर्किट वोल्टेज और करंट बढ़ता है, अस्थिर आर्किंग की स्थिति बनाने में कठिनाई तेजी से बढ़ती है। हजारों और दसियों हजार वोल्ट और अपेक्षाकृत उच्च धाराओं (हजारों एम्पीयर) तक पहुंचने वाले वोल्टेज पर, डिस्कनेक्ट करने वाले डिवाइस के संपर्कों में एक बहुत शक्तिशाली चाप होता है, ताकि इसे बुझाने के लिए और इसलिए सर्किट को तोड़ दिया जाए, इसका उपयोग करने के लिए उपाय किए जाने चाहिए अधिक या कम परिष्कृत चाप बुझाने वाले उपकरण ... डीसी सर्किट को बंद करते समय विशेष रूप से महत्वपूर्ण कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं।

एक चट्टान के दौरान काफी कठिनाइयों को भी दूर करना होगा। शॉर्ट सर्किट धाराएं एसी सर्किट में कम समय के लिए (सेकंड के सौवें और हजारवें हिस्से में)।

सर्किट का त्वरित टूटना और विद्युत प्रतिष्ठानों में परिणामी शॉर्ट सर्किट को हटाना कई परिस्थितियों से और सबसे पहले ऑपरेशन की स्थिरता बनाए रखने की आवश्यकता से तय होता है। बिजली की व्यवस्थाशॉर्ट-सर्किट धाराओं के थर्मल प्रभाव से तारों और उपकरणों की सुरक्षा, एक शक्तिशाली चाप की विनाशकारी कार्रवाई से डिस्कनेक्ट करने वाले उपकरणों के संपर्कों और चाप कक्षों की सुरक्षा।

ओपन सर्किट आर्क को तेजी से हटाने का भी बहुत महत्व है और कम वोल्टेज नियंत्रण सर्किट के लिए उपकरणों में, जो आमतौर पर बहुत बड़ी संख्या में स्विचिंग प्रक्रियाओं के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। चाप जलने की अवधि कम करने से संपर्क और उपकरण के अन्य तत्वों के जलने में कमी आती है और इसलिए, सेवा जीवन में वृद्धि होती है।

हालांकि, चाप के बहुत तेजी से उन्मूलन के परिणामस्वरूप सर्किट में बहुत बड़ी वृद्धि हो सकती है क्योंकि चाप, जब सर्किट खुला होता है, सर्किट में संग्रहीत विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को अवशोषित करता है, जिसे इलेक्ट्रोस्टैटिक सर्ज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। इस प्रकार, आर्क डिस्चार्ज कुछ मामलों में सकारात्मक भूमिका निभा सकता है। इसका हिसाब देना चाहिए।

विश्वसनीय हाई-स्पीड हाई- और लो-वोल्टेज डिस्कनेक्टिंग डिवाइस बनाने की समस्या, सबसे पहले, उनमें चाप शमन के मुद्दे के सही समाधान पर आधारित है।

विद्युत उपकरणों के संपर्कों में एक शक्तिशाली चाप के गठन के साथ कम और उच्च वोल्टेज वाले विद्युत सर्किट का रुकावट एक जटिल प्रक्रिया है, जिसका अध्ययन बड़ी संख्या में सैद्धांतिक और प्रायोगिक अध्ययन और डिजाइन के विकास के लिए समर्पित है।

ऑपरेटिंग वोल्टेज के स्तर, धाराओं की परिमाण, डिस्कनेक्ट करने वाले उपकरणों के आवश्यक संचालन समय, सुरक्षा स्थितियों आदि के आधार पर एसी और डीसी आर्क्स को बुझाने की बड़ी संख्या में तरीके हैं जो व्यवहार में उपयोग किए जाते हैं।

वर्तमान में, सरल आर्किंग अभी भी मुख्य मार्ग है जो उच्च और निम्न वोल्टेज एसी और डीसी स्विचिंग डिवाइस तकनीक लेना जारी रखता है।

यह सभी देखें:उच्च वोल्टेज वैक्यूम सर्किट ब्रेकर - संचालन का डिजाइन और सिद्धांत