वेक्यूम इंटरपप्टर में बेलोस की भूमिका

वैक्यूम इंटरप्टर्स और बेलोस का परिचय

तकनीकी प्रगति और ग्लोबल वार्मिंग पर चिंता बढ़ने के साथ-साथ, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर विद्युत अभियांत्रिकी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण विचार के रूप में उभरे हैं।
भावी पावर ग्रिड विद्युत सर्किट ब्रेकरों की स्विचिंग प्रदर्शन पर आगामी मांग लगातार बढ़ रही है, जिसमें विशेष रूप से उच्च स्विचिंग गति और लंबे संचालन जीवनकाल पर ध्यान दिया जा रहा है। मध्यम वोल्टेज सर्किट ब्रेकरों में, वैक्यूम इंटरप्टर (VIs) व्यापक रूप से पसंद किए जा रहे हैं। इसका कारण यह है कि वैक्यूम का उपयोग करने से इस विशिष्ट अनुप्रयोग क्षेत्र में अतुलनीय फायदे मिलते हैं। वैक्यूम इंटरप्टर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर का मुख्य घटक होता है, और बेलोस वैक्यूम इंटरप्टर्स में एक महत्वपूर्ण और प्रभावी भूमिका निभाते हैं।

धातु बेलोस इंटरप्टर चैंबर के भीतर गतिशील विद्युत संपर्क की अनुप्रवाह गति को संभव बनाते हुए अत्यधिक उच्च वैक्यूम सील बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। हालांकि, वैक्यूम इंटरप्टर का यांत्रिक जीवनकाल मुख्य रूप से इसे वैक्यूम बेलोस के रूप में वर्णित किए जाने वाले तत्व द्वारा सीमित होता है। भावी सर्किट ब्रेकरों के संदर्भ में, तेज स्विचिंग गति की तलाश अनिवार्य रूप से उच्च गतिशील प्रभाव लोडों के परिणामस्वरूप होती है। ये लोड बेलोस के बड़े आयाम के दोलन को उत्प्रेरित कर सकते हैं, जिससे बेलोस का जीवनकाल बहुत कम हो जाता है। इसके अलावा, भावी पावर ग्रिड में स्विचिंग संचालनों की आवृत्ति में अपेक्षित वृद्धि के कारण, वैक्यूम बेलोस का सिमुलेशन उनके डिज़ाइन को अनुकूलित करने और इस प्रकार वैक्यूम इंटरप्टर्स के यांत्रिक जीवनकाल को बढ़ाने के लिए अनिवार्य हो जाता है।

वैक्यूम इंटरप्टर्स में बेलोस की भूमिका

बेलोस, आमतौर पर पतली स्टेनलेस स्टील शीट से बनाए जाते हैं, जो संपर्कों के खुलने और बंद होने को सुविधाजनक बनाते हुए इंटरप्टर के अंदर वैक्यूम वातावरण को बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं।
बेलोस की थकान की प्रतिरोधक्षमता वैक्यूम इंटरप्टर के यांत्रिक जीवनकाल को निर्धारित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। प्रत्येक संपर्क खुलने और बंद होने की संचालन बेलोस पर तनाव डालता है, विशेष रूप से छोरों के निकटतम गुच्छों पर। ऑपरेशनल गति से सीधे यांत्रिक तनाव के अलावा, बेलोस संपर्क गति बंद होने के बाद भी दोलन का अनुभव करते हैं। ये दोलन बेलोस के ध्वस्त होने में योगदान देते हैं, समय के साथ उसकी अवस्था को तेज करते हैं।
आकृति 1 में सिग्मा-नेटिक्स कंपनी द्वारा निर्मित वैक्यूम इंटरप्टर्स के लिए एक विशिष्ट प्रकार के बेलोस को दर्शाया गया है।

आकृति 1: सिग्मा-नेटिक्स कंपनी द्वारा निर्मित वैक्यूम इंटरप्टर बेलोस

वैक्यूम इंटरप्टर्स का यांत्रिक जीवनकाल कई महत्वपूर्ण संपर्क गति पैरामीटरों से बहुत प्रभावित होता है:

• स्थिर स्थिति में संपर्क दौरा या अंतर: यह ऑपरेशन के दौरान संपर्कों के बीच की दूरी निर्धारित करता है, जो विद्युत इन्सुलेशन और आर्क निर्मूलन क्षमता पर प्रभाव डालता है।

• खुलने और बंद होने की गति: तेज गति स्विचिंग प्रदर्शन को बढ़ावा दे सकती है, लेकिन बेलोस सहित घटकों पर अधिक गतिशील लोड लगाती है।

• खुलने और बंद होने के अंत में गति का डैम्पिंग: यथासंभव डैम्पिंग आवश्यक है ताकि दोलन और बेलोस और अन्य भागों पर यांत्रिक तनाव को कम किया जा सके।

• खुलने पर ओवरशूट और रिबाउंड: ये घटनाएं संपर्कों और बेलोस पर अतिरिक्त ध्वस्त होने का कारण बन सकती हैं, जिससे समग्र जीवनकाल कम हो जाता है।

• स्थापन लचीलापन: वैक्यूम इंटरप्टर को स्थापित करने का तरीका ऑपरेशन के दौरान बलों के वितरण को प्रभावित कर सकता है, जो बेलोस के यांत्रिक जीवनकाल पर प्रभाव डालता है।

• बंद होने पर संपर्क का उछलना: अत्यधिक संपर्क उछलन आर्किंग और बेलोस पर बढ़ी हुई तनाव का कारण बन सकता है, जिससे समय के साथ उसका प्रदर्शन गिर जाता है।

वैक्यूम इंटरप्टर्स में बेलोस दोहरी भूमिका निभाते हैं। वे गतिशील संपर्क की गति को संभव बनाते हुए वैक्यूम-सील बनाए रखते हैं। आमतौर पर 150 µm मोटाई वाले स्टेनलेस स्टील से बनाए जाने वाले, वे इंटरप्टर के कठोर संचालन स्थितियों को सहन करने के लिए इंजीनियरिंग किए जाते हैं। तीन प्रकार के बेलोस वैक्यूम इंटरप्टर डिज़ाइनों में सफलतापूर्वक एकीकृत किए गए हैं:

• सीमलेस हाइड्रोफॉर्म्ड बेलोस: ये दृश्य सीमाओं के बिना बनाए जाते हैं, जो विशिष्ट अखंडता और प्रदर्शन प्रदान कर सकते हैं।

• सीम-वेल्डेड हाइड्रोफॉर्म्ड बेलोस: ये हाइड्रोफॉर्मिंग के बाद सीमों को वेल्डिंग करके बनाए जाते हैं, जो लागत और प्रदर्शन की आवश्यकताओं को संतुलित करते हैं।

• पतली स्टेनलेस स्टील वॉशर्स से बने बेलोस: ये पतले वॉशर्स को एक साथ वेल्ड करके बनाए जाते हैं, जो कुछ अनुप्रयोगों के लिए लागत-कुशल समाधान प्रदान करते हैं।

बेलोस डिज़ाइन और प्रदर्शन के विस्तृत विवरण EJMA मानकों में पाए जा सकते हैं।

बेलोस का एक सिरा वैक्यूम इंटरप्टर के एंड प्लेट से ब्रेजिंग करके मजबूत रूप से फिक्स किया जाता है, जबकि दूसरा सिरा गतिशील टर्मिनल से ब्रेजिंग किया जाता है और संपर्क खुलने और बंद होने के साथ इसके साथ गतिशील होता है। वैक्यूम इंटरप्टर में, बेलोस संपर्क संचालन के दौरान आवेगी गति का अनुभव करते हैं। गतिशील संपर्क की खुलने की गति 100 µs के भीतर 0 m/s से 2 m/s तक तेजी से बढ़ सकती है। संपर्क दौरे के अंत में, चाहे खुलने का हो या बंद होने का, बेलोस का गतिशील सिरा अचानक रुक जाता है।

इन खुलने-बंद होने की संचालनों की आवृत्ति ड्यूटी साइकिल पर निर्भर करती है। कुछ मामलों में, ये बार-बार हो सकते हैं, जबकि अन्य में, ये दुर्लभ होते हैं। बेलोस पर दिया गया गति बहुत असमान होता है, और यह आम है कि बेलोस एक ही खुलने या बंद होने की संचालन में बार-बार दोलन करते हैं। इन बेलोस गति का विश्लेषण करने के लिए इच्छुक लोगों के लिए, एक सामान्य विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण विकसित किया गया है जो आवेगी गति के दौरान बेलोस द्वारा अनुभव किए गए गतिज तनावों का निर्धारण करता है।

अधिकांश वैक्यूम इंटरप्टर निर्माता अपने बेलोस को स्थापित बेलोस निर्माताओं से प्राप्त करते हैं और उनके साथ सहयोग करके वांछित बेलोस जीवनकाल प्राप्त करने का प्रयास करते हैं। यह आमतौर पर बेलोस को व्यावहारिक वैक्यूम इंटरप्टर में शामिल करके और वैक्यूम इंटरप्टर नमूनों की सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण संख्या पर यांत्रिक जीवन परीक्षण करके प्राप्त किया जाता है। फिर वैक्यूम इंटरप्टर को उस बेलोस के साथ विशिष्ट यांत्रिक जीवन निर्दिष्ट किया जा सकता है वेबुल विश्लेषण के द्वारा। आमतौर पर, वैक्यूम इंटरप्टर की यांत्रिक जीवन सीमा बेलोस के थकान फेल होने से पहले वह जितने संचालनों को सहन कर सकता है, उसकी संख्या से निर्धारित होती है।

जब वैक्यूम इंटरप्टर का यांत्रिक परीक्षण किया जाता है, तो बेलोस को स्विचिंग उपकरण में उसी संचालन पैरामीटरों का अनुभव करना आवश्यक है जो वह वास्तविक संचालन में अनुभव करेगा। ये पैरामीटर शामिल हैं: कुल यात्रा (संचालन अंतर + ओवर-ट्रैवल), अधिकतम खुलने की गति, अधिकतम बंद होने की गति, और त्वरण और धीमी गति के प्रभाव। वैक्यूम इंटरप्टर के अंदर बेलोस का परीक्षण करने से यह यकीन हो जाता है कि यह फिनिश्ड उपकरण के अनुभव के सभी निर्माण चरणों का अनुभव करता है। उदाहरण के लिए, इसे वैक्यूम इंटरप्टर निर्माण के लिए आवश्यक सभी गर्मी और ठंडे पानी के चक्रों का अनुभव करना चाहिए। ये प्रक्रियाएं बेलोस के धातु को अवश्य ही एनिल करेंगी, इसकी अणुग्रामी माइक्रोस्ट्रक्चर और इस प्रकार इसकी प्रदर्शन विशेषताओं को बदल देंगी।

विशिष्ट बेलोस का यांत्रिक जीवन ऊपर उल्लिखित संचालन पैरामीटरों पर निर्भर करता है, साथ ही इसकी अपनी भौतिक विशेषताओं पर भी निर्भर करता है। ये शामिल हैं: स्टेनलेस स्टील का प्रकार, इसकी लंबाई, व्यास, मोटाई, गुच्छों की संख्या, और संपर्क गति बंद होने के बाद गति को डैम्प करने की क्षमता। यह संभव है कि बेलोस को डिज़ाइन किया जाए जो अधिकांश वैक्यूम सर्किट ब्रेकर और वैक्यूम रिक्लोजर्स के लिए आवश्यक 30,000 संचालनों को विश्वसनीय रूप से पूरा कर सके, और वैक्यूम कंटैक्टर्स के लिए 10^6 संचालनों से भी अधिक पूरा कर सके। हालांकि, वैक्यूम इंटरप्टर निर्माताओं के विभिन्न स्विचिंग उपकरणों के विशिष्ट यांत्रिक जीवन को पूरा करने के लिए अपने उत्पादों को डिज़ाइन करने के प्रयासों के बावजूद, अधिकांश वैक्यूम इंटरप्टर अपने निर्दिष्ट यांत्रिक जीवन को फील्ड में नहीं पूरा कर पाते हैं।वैक्यूम इंटरप्टर्स (VIs) के फेल यूर के कारणों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया संबंधित लेख देखें।

वैक्यूम इंटरप्टर डिज़ाइनर को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि उपयोगकर्ता वैक्यूम इंटरप्टर को एक मेकेनिज्म में स्थापित करते समय बेलोस को ट्विस्ट न करें। ट्विस्ट किए गए बेलोस का यांत्रिक जीवन बहुत कम हो सकता है, शायद इसके डिज़ाइन जीवनकाल का 1% से भी कम हो सकता है। वैक्यूम इंटरप्टर में पतली दीवार वाले बेलोस पर ट्विस्ट करने से पहले लगाए जाने वाला टोक्यू लगभग 8.5–11.5 Nm होता है। बेलोस को