सर्किट ब्रेकरद्वारा सानो इनडक्टिभ करेन्टहरूको अवरोधनमा परिवर्ती बाँकी आउँदो वोल्टेज (Transient Recovery Voltage, TRV)

सुपरपोजिशन के सिद्धान्त का उपयोग करके रैखिक प्रणाली में अस्थायी घटनाओं का विश्लेषण

रैखिक प्रणालियों में स्विचिंग संचालन द्वारा उत्पन्न अस्थायी घटनाओं के विश्लेषण में, सुपरपोजिशन का सिद्धान्त एक शक्तिशाली उपकरण है। खुले-परिपथ संचालन से पहले मौजूद नियतावस्था समाधान, छोटे-परिपथ वोल्टेज स्रोत और खुले-परिपथ वर्तन स्रोत द्वारा प्रेरित अस्थायी प्रतिक्रियाओं को संयोजित करके, और स्विच संपर्कों द्वारा प्रवेशित किए गए वर्तन को ध्यान में रखकर, स्विचिंग प्रक्रिया का व्यापक विवरण प्राप्त किया जा सकता है।

खुले-परिपथ संचालन का अस्थायी विश्लेषण

खुले-परिपथ संचालन के दौरान, स्विच संपर्कों के माध्यम से प्रवाहित होने वाला वर्तन संचालन के बाद शून्य होना चाहिए। इसलिए, प्रणाली में प्रवेशित किया गया वर्तन स्विच संपर्कों के माध्यम से प्रवाहित होने वाले वर्तन के बराबर होना चाहिए, जो संचालन से पहले था। जैसे-जैसे स्विच संपर्कों का विभाजन शुरू होता है, संपर्कों के मध्य में तुरंत एक अस्थायी विमुक्ति वोल्टेज (TRV) विकसित होती है। TRV वर्तन शून्य होने के तुरंत बाद दिखाई देता है और वास्तविक प्रणालियों में आमतौर पर मिलीसेकंड तक चलता है। व्यावहारिक विद्युत प्रणालियों में, TRV की विशेषताएँ सर्किट ब्रेकर के प्रदर्शन और विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण हैं।

अस्थायी विमुक्ति वोल्टेज (TRV) का महत्व

विद्युत प्रणालियों में सर्किट ब्रेकर संचालन से संबंधित अस्थायी घटनाओं की गहन समझ से परीक्षण व्यवहारों में सुधार किया जा सकता है और स्विचिंग उपकरणों की विश्वसनीयता में वृद्धि हो सकती है। मानक अनुशासन TRV के सिमुलेशन के लिए सिफारिश की गई विशेषता मूल्यों को निर्दिष्ट करते हैं, जो इंजीनियरों को स्विचिंग उपकरणों के व्यवहार की बेहतर भविष्यवाणी और डिजाइन करने में मदद करते हैं।

विभिन्न प्रकार के सर्किट स्विचिंग

निम्नलिखित आरेख बहुत सरल परिपथों में वर्तन को रोकने के दौरान सर्किट ब्रेकर संपर्कों पर TRV को दिखाता है। प्रत्येक मामले में विभिन्न तरंग रूप उत्पन्न होते हैं, जो परिपथ की प्रकृति पर निर्भर करते हैं:

• प्रतिरोधी लोड: शुद्ध प्रतिरोधी लोडों के लिए, स्विचिंग संचालन के बाद वर्तन शीघ्र ही शून्य हो जाता है, जिससे TRV तरंग रूप अपेक्षाकृत नरम रहता है।

• आवेशी लोड: आवेशी लोडों के लिए, आवेशक के माध्यम से वोल्टेज वर्तन शून्य होने पर अपने अधिकतम मान तक पहुंच जाता है। क्योंकि आवेशक ऊर्जा को संचित करता है, जिसे अन्य घटकों (जैसे कैपेसिटर) के माध्यम से निरस्त किया जाना चाहिए, इसलिए दोलन होते हैं। ये दोलन आवेशक और कैपेसिटर के बीच ऊर्जा स्थानांतरण के कारण होते हैं।

• कैपेसिटिव लोड: कैपेसिटिव लोडों के लिए, स्विचिंग संचालन के बाद वर्तन धीरे-धीरे कम होता है, जबकि वोल्टेज तेजी से बढ़ता है। TRV तरंग रूप आमतौर पर तेजी से बढ़ते वोल्टेज पल्स को दिखाता है।

छोटे वर्तन का अवरोधन और वर्तन चोपिंग घटनाएँ

विद्युत प्रणालियों में, छोटे वर्तन का अवरोधन वर्तन चोपिंग और आभासी चोपिंग जैसी घटनाओं का कारण बन सकता है। ये घटनाएँ अस्थायी विमुक्ति वोल्टेज (TRV) पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकती हैं और ओवरवोल्टेज और पुनर्ज्वलन समस्याओं का कारण बन सकती हैं।

सामान्य अवरोधन और वर्तन चोपिंग

• सामान्य अवरोधन: जब वर्तन इसके शून्य पार पर प्राकृतिक रूप से अवरुद्ध होता है, तो यह आदर्श स्विचिंग संचालन होता है। इस मामले में, TRV आमतौर पर निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर रहता है, और कोई ओवरवोल्टेज या पुनर्ज्वलन नहीं होता।

• वर्तन चोपिंग: यदि वर्तन शून्य पहुंचने से पहले ही अवरुद्ध हो जाता है, तो इसे वर्तन चोपिंग कहा जाता है। वर्तन का तेजी से अवरोधन अस्थायी ओवरवोल्टेज के उत्पादन का कारण बनता है, जो उच्च-आवृत्ति पुनर्ज्वलन का कारण बन सकता है। यह प्रकार का असामान्य अवरोधन सर्किट ब्रेकर और प्रणाली के लिए संभावित खतरे पैदा कर सकता है।

वर्तन चोपिंग के परिणाम

जब सर्किट ब्रेकर वर्तन को इसके शिखर के पास अवरुद्ध करता है, तो वोल्टेज लगभग तुरंत बढ़ जाता है। यदि यह ओवरवोल्टेज सर्किट ब्रेकर के लिए निर्दिष्ट विद्युत विश्लेषण शक्ति से अधिक हो, तो पुनर्ज्वलन होता है। जब यह प्रक्रिया बार-बार दोहराई जाती है, तो उच्च-आवृत्ति पुनर्ज्वलन के कारण वोल्टेज तेजी से बढ़ता रहता है। यह उच्च-आवृत्ति दोलन प्रासंगिक परिपथ के विद्युत पैरामीटरों, परिपथ की व्यवस्था, और सर्किट ब्रेकर के डिजाइन द्वारा नियंत्रित होता है, जिससे वास्तविक विद्युत आवृत्ति वर्तन शून्य पहुंचने से पहले शून्य पार हो जाता है।

वर्तन चोपिंग और आभासी चोपिंग के बीच अंतर

• वर्तन चोपिंग: जब वर्तन शून्य पहुंचने से पहले ही अवरुद्ध हो जाता है, तो अस्थायी ओवरवोल्टेज और उच्च-आवृत्ति पुनर्ज्वलन का कारण बनता है।

• आभासी चोपिंग: जब वर्तन शून्य पहुंचने से ठीक पहले अवरुद्ध हो जाता है, हालांकि यह शून्य के बहुत निकट होता है। यह अभी भी छोटे ओवरवोल्टेज और पुनर्ज्वलन का कारण बन सकता है।

लोड-पक्ष वोल्टेज और TRV की तुलना

निम्नलिखित आरेख दो अलग-अलग परिस्थितियों में लोड-पक्ष वोल्टेज और TRV की तुलना करता है:

1. वर्तन शून्य पार पर अवरोधन: इस मामले में, लोड-पक्ष वोल्टेज स्थिर रूप से बढ़ता है, और TRV निर्दिष्ट सीमाओं के भीतर रहता है, सामान्य प्रणाली कार्य को सुनिश्चित करता है।

2. वर्तन शून्य पार से पहले अवरोधन (वर्तन चोपिंग): यहाँ, लोड-पक्ष वोल्टेज तेजी से बढ़ता है, और TRV महत्वपूर्ण रूप से बढ़ जाता है, जो ओवरवोल्टेज और पुनर्ज्वलन का कारण बन सकता है। इस उदाहरण से स्पष्ट है कि दूसरा मामला अधिक गंभीर है।

वर्तन चोपिंग की समझ का महत्व

वर्तन चोपिंग के प्रभाव को बेहतर समझने के लिए, लोड-पक्ष के नुकसानों के प्रभावों को नजरअंदाज करें। वर्तन को शून्य पार पर अवरुद्ध करने के बाद, लोड-पक्ष पर भंडारित ऊर्जा मुख्य रूप से कैपेसिटर में होती है, जहाँ वोल्टेज अपने अधिकतम मान तक पहुंच जाता है। हालांकि, यदि वर्तन शून्य पहुंचने से पहले ही चोपिंग किया जाता है, तो कैपेसिटर में भंडारित ऊर्जा पूरी तरह से निरस्त नहीं हो पाती, जिससे वोल्टेज तेजी से बढ़ना शुरू हो जाता है और ओवरवोल्टेज और पुनर्ज्वलन समस्याएँ उत्पन्न होती हैं।

(a) समतुल्य परिपथ। (b) वर्तन शून्य पार पर आर्क अवरोधन। (c) वर्तन शून्य पार से पहले आर्क अवरोधन।

वर्तन चोपिंग और उच्च-आवृत्ति अस्थायी घटनाएँ

वर्तन चोपिंग के मामले में, वर्तन शून्य पार के निकट आर्क की अस्थिरता आसन्न नेटवर्क घटकों में उच्च-आवृत्ति अस्थायी वर्तन के प्रवाह का कारण बन सकती है। यह उच्च-आवृत्ति वर्तन छोटे विद्युत आवृत्ति वर्तन, जो शून्य तक चोपिंग किया जाता है, पर अधिकृत होता है। विशेष रूप से:

• वर्तन शून्य पार के निकट आर्क की अस्थिरता: जैसे-जैसे वर्तन शून्य पार के निकट आता है, आर्क अस्थिर हो सकता है, जिससे उच्च-आवृत्ति अस्थायी वर्तन उत्पन्न होता है। ये वर्तन पहले से ही छोटे विद्युत आवृत्ति वर्तन पर अधिकृत होते हैं, प्रणाली की अस्थायी प्रतिक्रिया को और जटिल बनाते हैं।

• उच्च-आवृत्ति अस्थायी वर्तन का प्रभाव: उच्च-आवृत्ति अस्थायी वर्तन की उपस्थिति ओवरवोल्टेज और पुनर्ज्वलन का कारण बन सकती है, विशेष रूप से आवेशी लोडों में। इन वर्तनों के तेजी से बदलाव के कारण, वे शीघ्र ही अत्यधिक वोल्टेज चोटियों का उत्पादन कर सकते हैं, जो प्रणाली के अवरोधन सामग्रियों के लिए खतरा बन सकते हैं।

आभासी चोपिंग और इसका प्रभाव

आभासी चोपिंग के मामले में, आर्क की अस्थिरता आसन्न चरणों के दोलनों के साथ बढ़ जाती है, जिससे वर्तन शून्य पहुंचने से पहले ही उच्च-आवृत्ति वर्तन का उत्पादन होता है। विशेष रूप से:

• आभासी चोपिंग का तंत्र: आभासी चोपिंग आमतौर पर तब होता है जब वर्तन शून्य के निकट होता है, लेकिन शून्य तक नहीं पहुंचता है। इस समय, आर्क आसन्न चरणों के दोलनों के साथ अंतर्क्रिया कर सकता है, जिससे उच्च-आवृत्ति वर्तन का उत्पादन होता है। यह प्रणाली को और अस्थिर बनाता है और पुनर्ज्वलन के जोखिम को बढ़ाता है।

• देखा गया घटना: आभासी चोपिंग हवा, SF6, और तेल में गैसीय आर्कों में देखा गया है। वैक्यूम आर्क भी वर्तन चोपिंग के लिए बहुत संवेदनशील होते हैं, क्योंकि वैक्यूम वातावरण में आर्क बाहरी स्थितियों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं, जिससे अस्थिरता बढ़ जाती है।

चोपिंग और पुनर्ज्वलन के कारण

चोपिंग और पुनर्ज्वलन की घटनाएँ, और इससे संबंधित उच्च-आवृत्ति दोलनात्मक ओवरवोल्टेज, मुख्य रूप से सर्किट ब्रेकर