एलास्टिक कंटैक्ट्स के उपयोग से नए पीढ़ी के वैक्यूम इंटरअप्टर में लाभ
संपीड़न घटकों पर आधारित वेक्यूम इंटरप्टर
एक वेक्यूम इंटरप्टर जो अग्निसह धातुओं से बने और गलनशील एयुटेक्टिक मिश्र धातु से भरे हुए लचीले दम्पित घटकों का उपयोग करता है, वेक्यूम स्विचिंग उपकरणों में, विशेष रूप से बड़ी धारा (जैसे, हाइड्रोजन और धातु उत्पादन के लिए इलेक्ट्रोलाइजर) या उच्च-गति स्विचिंग (जैसे, मध्यवर्ती वोल्टता एकदिशीय धारा) आवश्यक होने वाले प्रणालियों में प्रयोग किया जा सकता है। ये अभी तक की प्रणालियों की स्विचिंग क्षमता को तुरंत बढ़ाने के लिए भी उपयुक्त हैं, जैसे विद्युत विनिमयक (OLTC) को सुरक्षित रूप से बढ़ाने के लिए विन्ड टरबाइन ट्रांसफॉर्मरों में।
लचीले संपर्कों का उपयोग करके नामित धारा की मात्रा पर संपीड़न बलों के वर्गीय वृद्धि के कारण होने वाली सीमाओं को हटा दिया जा सकता है। इस परिणामस्वरूप, नए प्रणालियों को अधिक संक्षिप्त और लागत-कुशल बनाया जा सकता है। हालांकि, इसके लिए आगे के शोध और इन खोजों को मानकों में शामिल करने की आवश्यकता है।
वेक्यूम इंटरप्टर में लचीले संपर्कों की अवधारणा
उनके मूल में, वेक्यूम इंटरप्टर के लचीले संपर्क तांतु जाली दम्पित घटकों (आकृति 1) से मिलते-जुलते हैं, जो अग्निसह धातुओं से बने होते हैं और गलनशील मिश्र धातु से भरे होते हैं, जो तरल चरण में संपर्क प्रदान करते हैं। प्रारंभिक साहित्य में उन्हें संयुक्त तरल-धातु संपर्क के रूप में संदर्भित किया जाता है, लेकिन यह शब्द इस विशिष्ट प्रकार के संपर्क के लिए निर्णायक नहीं है, क्योंकि तरल चरण केवल अग्निसह तांतु की सतह पर एक पतली परत के रूप में मौजूद होता है।
इसके विपरीत, महत्वपूर्ण विशेषताएं—विस्थापन प्रतिरोध और पूरे दृश्यमान क्षेत्र पर संपर्क—दम्पित घटक के गुणों के कारण प्राप्त होती हैं। लचीले संपर्कों का डिजाइन न केवल उच्च-दबाव, उच्च-धारा अनुप्रयोगों में पारंपरिक संपर्क सामग्रियों की सीमाओं को दूर करता है, बल्कि उपकरणों के स्थिरता और विश्वसनीयता को भी सुनिश्चित करता है। यह नवाचार विद्युत प्रणालियों की दक्षता और सुरक्षा को बढ़ाने के लिए आवश्यक है और भावी विद्युत अभियांत्रिकी परियोजनाओं के लिए एक अधिक लचीले और दक्ष डिजाइन दृष्टिकोण प्रदान करता है।
लचीले संपर्कों के उपयोग से, वेक्यूम इंटरप्टर प्रौद्योगिकी उत्कृष्ट प्रदर्शन और विश्वसनीयता प्राप्त करती है, जो आधुनिक विद्युत प्रणालियों के लिए एक आवश्यक प्रगति है। आगे का शोध और मानकीकरण इस प्रौद्योगिकी के विभिन्न उद्योगों में व्यापक अनुप्रयोग और एकीकरण का रास्ता तय करेगा।
वेक्यूम इंटरप्टर में लचीले संपर्कों के फायदे और चुनौतियाँ
ये लचीले संपर्क जड़ता रिबाउंड नहीं दिखाते, जुड़ नहीं सकते, पारंपरिक संपर्क प्रतिरोध नहीं रखते, और, जैसा बाद में दिखाया जाएगा, वे चुंबकीय विभाजन के अधीन नहीं हैं। इन उत्कृष्ट गुणों के बावजूद, ऐसा लगता है कि इन सामग्रियों को विद्युत अभियांत्रिकी में व्यापक रूप से अपनाया नहीं गया है।
वेक्यूम इंटरप्टर में लचीली संपर्क सामग्रियों की मुख्य चुनौतियाँ:
उत्पादन प्रौद्योगिकी: तक हाल तक, लचीली संपर्क सामग्रियों का उत्पादन और अनुप्रयोग में महंगी उपकरण, जटिल थर्मो-रासायनिक प्रक्रियाएं हाइड्रोजन वातावरण में, और विशेष रूप से प्रशिक्षित कर्मचारियों की आवश्यकता थी। एक महत्वपूर्ण मुद्दा गैलियम और इसके मिश्र धातुओं की गन्धक और अन्य अग्निसह धातुओं से खराब चिपकाव था।
संकलित जानकारी की कमी: इन लचीली संपर्कों पर किए गए शोध को एक एकल स्रोत में संकलित नहीं किया गया है, जिससे विशेषज्ञों के लिए यह कम उपलब्ध है।
सिस्टेमेटिक शोध की कमी: उनके अद्वितीय गुणों के बावजूद, इन सामग्रियों को प्रभावी ढंग से लागू करने के लिए इंजीनियरों को सक्षम बनाने वाले व्यवस्थित अध्ययन नहीं किए गए हैं।
लचीली संपर्कों के उत्पादन प्रक्रिया
प्रौद्योगिकीय बाधा को लेखक ने अप्रैल 2024 में लचीली संपर्क सामग्रियों के उत्पादन और अनुप्रयोग के लिए एक सरल विधि (पेटेंट आवेदन PCTIB2024/054125) के विकास द्वारा संबोधित किया। यह विधि अधिकांश मामलों में वेक्यूम स्विचिंग उपकरणों में प्रयोग किए जाने वाले पारंपरिक ठोस संपर्कों की तुलना में सरल और अधिक आर्थिक है।
शामिल पदक्षेप:
दम्पित घटक का निर्माण: दम्पित घटक तांतु जाली से बना होता है—आमतौर पर टंगस्टन, जिसका पहले प्रकाश उत्पादक बल्ब के तार में उपयोग किया जाता था—या स्टेलेस स्टील। विशेष मामलों में, मोलिब्डेनम, नियोबियम, रेनियम, और उनके मिश्र धातुओं का उपयोग किया जा सकता है। ये दम्पित घटक निर्माताओं से आसानी से उपलब्ध हैं।
सोल्डरिंग: दम्पित घटकों को चालकों पर सोल्डरिंग किया जाता है, जैसे कि पारंपरिक ठोस संपर्कों को लगाया जाता है।
गलनशील मिश्र धातु से भरा: दम्पित घटकों को गलनशील मिश्र धातु से भरा जाता है, जो संचालन स्थितियों में तरल रहता है। सामान्य रूप से गैलियम, इंडियम, और टिन के एयुटेक्टिक मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है, जिसमें अक्सर चांदी जैसे उपादानों का उपयोग किया जाता है ताकि गलनांक को कम किया जा सके।
वेक्यूम इंटरप्टर में लचीली संपर्कों का परीक्षण
स्थिरता के लिए स्विचिंग परीक्षण एक पूर्व-उत्पादन वेक्यूम कंटैक्टर पर किए गए, जो लचीली संपर्कों के लिए विशेष रूप से डिजाइन किया गया था। इन परीक्षणों के दौरान, संपर्कों ने 250A पर AC4 मोड में 200,000 स्विचिंग चक्र अतिक्रमित किए, जिसमें धारा 600 एम्पीयर तक और वोल्टता 690 वोल्ट तक पहुंची। अतिवोल्टता परीक्षण ने दिखाया कि अतिवोल्टता मानक निर्देशों की तुलना में 2-3 गुना कम थी।
यह ब्रेकथ्रॉफ़ विधि वेक्यूम इंटरप्टर के क्षेत्र में क्रांति ला सकती है, उत्कृष्ट प्रदर्शन और विश्वसनीयता प्रदान करते हुए लागत को कम करती है। आगे का शोध और मानकीकरण प्रयास इस प्रौद्योगिकी को विद्युत अभियांत्रिकी उद्योग के व्यापक अनुप्रयोगों में पूरी तरह से एकीकृत करने के लिए आवश्यक है। उत्पादन और ज्ञान के प्रसार की चुनौतियों को संबोधित करके, ये नवीन लचीली संपर्क जल्द ही आधुनिक विद्युत प्रणालियों का एक आवश्यक अंग बन सकते हैं।
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