उच्च वोल्टता सर्किट ब्रेकर

गैस सर्किट ब्रेकर में आर्क वोल्टेज

गैस सर्किट ब्रेकर में, आर्क वोल्टेज एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो अवरोधन प्रक्रिया और ब्रेकर की कुल प्रदर्शन पर प्रभाव डालता है। आर्क वोल्टेज कई कारकों पर निर्भर करके कुछ सैकड़ों वोल्ट से लेकर कई किलोवोल्ट तक तक पहुंच सकता है। नीचे आर्क वोल्टेज पर प्रभाव डालने वाले महत्वपूर्ण कारकों की विस्तृत व्याख्या दी गई है:

1. आर्क की लंबाई

• सिद्धांत: आर्क के पार वोल्टेज गिरावट आर्क की लंबाई के सीधे आनुपातिक होती है। जैसे-जैसे आर्क की लंबाई बढ़ती है, आर्क को बनाए रखने के लिए आवश्यक वोल्टेज भी बढ़ता है।

• व्याख्या: जब गैस सर्किट ब्रेकर में कंटैक्ट अलग होते हैं, तो उनके बीच एक आर्क बनता है। चुंबकीय क्षेत्र या गैस फ्लो के प्रभाव से आर्क (आर्क स्ट्रेचिंग) की लंबाई शुरुआती कंटैक्ट गैप से बहुत लंबी हो सकती है। आर्क की लंबाई जितनी अधिक होगी, उतना ही अधिक वोल्टेज गिरावट होगी, जिससे आर्क को बुझाना आसान हो जाता है क्योंकि इसे बनाए रखने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

2. गैस का प्रकार

• सिद्धांत: आर्क वोल्टेज आसपास की गैस माध्यम की भौतिक गुणों, जैसे दबाव, तापमान और आयनन स्थिति, पर निर्भर करता है।

• व्याख्या: विभिन्न गैसें विभिन्न दीवारी शक्ति और ऊष्मीय चालकता रखती हैं, जो आर्क को कितनी आसानी से बनाए रखा जा सकता है, पर प्रभाव डालती हैं। उदाहरण के लिए, सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF₆) उच्च-वोल्टेज सर्किट ब्रेकर में अक्सर इस्तेमाल किया जाता है, क्योंकि इसकी छाँट गुणवत्ता और विद्युत धारा शून्य पारित होने के बाद तेजी से डी-आयोनाइज करने की क्षमता अत्यधिक अच्छी होती है। उच्च दीवारी शक्ति वाली गैसें आर्क को बनाए रखने के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जो आर्क के निरोधन में मदद करती है।

3. कंटैक्ट सामग्री

• सिद्धांत: आर्किंग कंटैक्ट की सामग्री आर्क वोल्टेज पर थोड़ा प्रभाव डालती है, मुख्य रूप से ऐनोड और कैथोड क्षेत्रों में वोल्टेज गिरावट पर प्रभाव डालती है।

• व्याख्या: गैसीय आर्क में मुख्य वोल्टेज गिरावट आर्क शरीर के पार होती है, न कि कंटैक्ट सतहों पर। हालांकि, कंटैक्ट सामग्री ऐनोड और कैथोड के पास स्थानीय वोल्टेज गिरावट, जिसे कैथोड और ऐनोड फॉल कहा जाता है, पर प्रभाव डाल सकती है। कम कार्य फंक्शन वाली सामग्रियों (जैसे, कॉपर, सिल्वर) की कैथोड फॉल कम होती है, लेकिन यह प्रभाव आर्क वोल्टेज के कुल वोल्टेज की तुलना में छोटा होता है। इसलिए, कंटैक्ट सामग्री का चयन आर्क वोल्टेज पर थोड़ा प्रभाव डालता है।

4. आर्क की ठंडा करना

• सिद्धांत: आर्क की आंतरिक शक्ति विद्युत धारा और आर्क वोल्टेज का गुणनफल है। यदि आर्क ठंडा करने के कारण अधिक ऊष्मा खोता है, तो यह अपनी शक्ति बढ़ाकर आर्क वोल्टेज बढ़ाएगा।

• व्याख्या: आर्क की ठंडा करना चालन, चुंबकीय फ्लो और विकिरण के माध्यम से हो सकता है। गैस सर्किट ब्रेकर में, गैस फ्लो (अक्सर पफर मैकेनिज्म या चुंबकीय ब्लाउट कोइल्स द्वारा प्रेरित) आर्क को ठंडा करने और इसके तापमान को कम करने में मदद करता है। जैसे-जैसे आर्क ठंडा होता है, यह कम चालक बन जाता है, जिससे आर्क वोल्टेज में वृद्धि होती है। यह बढ़ी हुई वोल्टेज आर्क को बनाए रखने में कठिन बनाती है, जिससे इसका निरोधन आसान हो जाता है।

5. आर्क के माध्यम से विद्युत धारा

• सिद्धांत: गैसीय आर्क नकारात्मक वोल्ट-एम्पियर विशेषता प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि जैसे-जैसे विद्युत धारा कम होती है, आर्क वोल्टेज बढ़ता है और इसके विपरीत।

• व्याख्या: जैसे-जैसे विद्युत धारा शून्य पारित होती है, आर्क वोल्टेज तेजी से बढ़ने की प्रवृत्ति दिखाता है। यह इसलिए होता है क्योंकि कम विद्युत धारा पर आर्क कम स्थिर होता है, और कम संख्या में चार्ज कैरियर वोल्टेज गिरावट को बढ़ा देते हैं। इसके विपरीत, उच्च विद्युत धारा पर आर्क अधिक स्थिर होता है, और वोल्टेज गिरावट कम होती है। यह व्यवहार विद्युत धारा शून्य के पास आर्क की व्यवहार को समझने में महत्वपूर्ण है, जहां सफल अवरोधन आवश्यक है।

6. विद्युत धारा शून्य के पास आर्क वोल्टेज की यादृच्छिक घटनाएं और पतन

• सिद्धांत: विद्युत धारा शून्य पारित होने के पास, आर्क वोल्टेज यादृच्छिक घटनाओं और पतन दिखाता है, जो आर्क के निरोधन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

• व्याख्या: जैसे-जैसे विद्युत धारा शून्य के पास पहुंचती है, आर्क अत्यधिक अस्थिर होता है। आर्क की भौतिक स्थिति, जैसे चार्ज कणों की घनत्व और तापमान, में तेजी से परिवर्तन के कारण आर्क वोल्टेज यादृच्छिक रूप से उतार-चढ़ाव दिखा सकता है। ये उतार-चढ़ाव आर्क वोल्टेज को तेजी से बढ़ा सकते हैं, जिससे आर्क का पतन होता है। यदि आर्क वोल्टेज पर्याप्त रूप से बढ़ता है, तो यह प्रणाली की रिकवरी वोल्टेज से अधिक हो सकता है, जिससे आर्क बुझ जाता है। यह घटना आर्क को विद्युत धारा शून्य पर सफलतापूर्वक निरोधित करने में महत्वपूर्ण है।

सारांश

गैस सर्किट ब्रेकर में आर्क वोल्टेज कई कारकों, जैसे आर्क की लंबाई, गैस का प्रकार, कंटैक्ट सामग्री, ठंडा करने के प्रभाव, और आर्क के माध्यम से विद्युत धारा, द्वारा प्रभावित होता है। आर्क वोल्टेज अवरोधन प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से विद्युत धारा शून्य के पास, जहां यादृच्छिक घटनाएं और पतन यह निर्धारित करते हैं कि आर्क सफलतापूर्वक बुझ जाता है या नहीं। इन कारकों को समझना दक्ष और विश्वसनीय गैस सर्किट ब्रेकर के डिजाइन और संचालन के लिए आवश्यक है।