ट्रांसफॉर्मर की पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यावहारिक उपयोग क्या हैं

1. स्पार्क गैप का कार्य सिद्धांत

स्पार्क गैप गैस डिस्चार्ज के सिद्धांत पर काम करता है। जब दो इलेक्ट्रोडों के बीच एक पर्याप्त रूप से उच्च वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रोडों के बीच की गैस आयनित हो जाती है, जिससे एक चालक चैनल बनता है, और इस प्रकार स्पार्क डिस्चार्ज होता है। यह प्रक्रिया बिजली गिरने के दौरान बादल और भूमि के बीच होने वाले डिस्चार्ज घटना के समान होती है। गैस का आयनीकरण इसलिए होता है क्योंकि विद्युत क्षेत्र की ताकत पर्याप्त रूप से मजबूत होती है जिससे गैस में इलेक्ट्रॉन अपने परमाणुओं या अणुओं से मुक्त होकर स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन और आयन बनाते हैं। ये स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन और आयन विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में तेजी से गति प्राप्त करते हैं, अन्य गैस अणुओं से टकराते हैं, जिससे अधिक आयनीकरण प्रक्रियाएँ उत्पन्न होती हैं, और अंततः गैस का विघटन और स्पार्क डिस्चार्ज का निर्माण होता है।

पश्चेन के नियम के अनुसार, गैस का विघटन वोल्टेज गैस दबाव, इलेक्ट्रोड दूरी और गैस के प्रकार का फ़ंक्शन है। एक निश्चित गैस के प्रकार और दबाव के लिए, इलेक्ट्रोड दूरी और विघटन वोल्टेज के बीच एक निश्चित संबंध होता है। आम तौर पर, इलेक्ट्रोड दूरी जितनी बड़ी होगी, विघटन वोल्टेज उतनी ऊंची होगी।

2. वोल्टेज निर्धारित करने के लिए स्पार्क गैप के उपयोग की मूल विधियाँ

स्पार्क गैप डिवाइस को कैलिब्रेट करना

पहले, एक ज्ञात वोल्टेज का उपयोग करके स्पार्क गैप को कैलिब्रेट करना आवश्यक है। एक मानक वोल्टेज स्रोत, जैसे एक उच्च-परिशुद्धता वाला DC या AC वोल्टेज जनरेटर, का उपयोग किया जा सकता है और इसे स्पार्क गैप के इलेक्ट्रोडों से जोड़ा जा सकता है। वोल्टेज को धीरे-धीरे बढ़ाएं जब तक स्पार्क उत्पन्न नहीं होता, और इस समय का वोल्टेज मान और संबंधित इलेक्ट्रोड दूरी रिकॉर्ड करें। उदाहरण के लिए, एक स्पार्क गैप में हवा के माध्यम से, जब इलेक्ट्रोड दूरी 1 mm हो, तो मानक वोल्टेज स्रोत का उपयोग करके मापा गया विघटन वोल्टेज 3 kV होता है, इस प्रकार एक कैलिब्रेशन डेटा बिंदु प्राप्त होता है।

इलेक्ट्रोड दूरी को बदलकर और उपरोक्त प्रक्रिया को दोहराकर, विभिन्न इलेक्ट्रोड दूरियों के संबंधित विघटन वोल्टेज डेटा की एक श्रृंखला प्राप्त की जा सकती है, और इलेक्ट्रोड दूरी और विघटन वोल्टेज के बीच संबंध वक्र खींचा जा सकता है। यह अज्ञात वोल्टेज के आगामी मापन के लिए एक कैलिब्रेशन आधार प्रदान करता है।

अज्ञात वोल्टेज का मापन

जब एक अज्ञात वोल्टेज निर्धारित करना हो, तो अज्ञात वोल्टेज स्रोत को कैलिब्रेटेड स्पार्क गैप डिवाइस से जोड़ें। वोल्टेज को धीरे-धीरे बढ़ाएं जब तक स्पार्क डिस्चार्ज नहीं दिखाई देता। इस समय की इलेक्ट्रोड दूरी को मापें, और फिर पहले खींचे गए कैलिब्रेशन वक्र के आधार पर, संबंधित वोल्टेज मान ढूंढें। यह वोल्टेज मान लगभग अज्ञात वोल्टेज होगा। उदाहरण के लिए, एक उच्च-वोल्टेज पल्स के वोल्टेज को मापते समय, यदि 2 mm की इलेक्ट्रोड दूरी पर स्पार्क उत्पन्न होता है, और कैलिब्रेशन वक्र से प्राप्त संबंधित वोल्टेज 6 kV है, तो उच्च-वोल्टेज पल्स का वोल्टेज लगभग 6 kV निर्धारित किया जाता है।

3. सावधानियाँ और त्रुटि के स्रोत

गैस की स्थिति का प्रभाव: गैस के प्रकार, दबाव और आर्द्रता विघटन वोल्टेज पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक उच्च आर्द्रता वाले पर्यावरण में, हवा में जल वाष्प की मात्रा में वृद्धि होने से गैस का विघटन वोल्टेज कम हो जाता है। इसलिए, मापन के दौरान, गैस की स्थितियों को जितना संभव हो उतना स्थिर रखना आवश्यक है। यदि संभव हो, तो यह सबसे अच्छा होगा कि मापन को मानक वायुमंडलीय दबाव और सूखे पर्यावरण में किया जाए, या गैस की स्थितियों में परिवर्तन के लिए संशोधन किया जाए।

इलेक्ट्रोड के आकार और सतह की स्थिति का प्रभाव: इलेक्ट्रोडों के आकार (जैसे गोलाकार, सुई आकार, सपाट चैनल आकार, आदि) और सतह की स्थिति (जैसे रफ़्ट, ऑक्साइड लेयर की उपस्थिति, आदि) भी स्पार्क गैप के विघटन वोल्टेज पर प्रभाव डालते हैं। विभिन्न आकार के इलेक्ट्रोड असमान विद्युत क्षेत्र वितरण का कारण बनते हैं, जिससे विघटन वोल्टेज में परिवर्तन होता है। उदाहरण के लिए, सुई-प्लेट इलेक्ट्रोड संरचना में विद्युत क्षेत्र सुई इलेक्ट्रोड के शीर्ष पर संकेंद्रित होता है, जिससे यह आसानी से विघटित होता है, और इसका विघटन वोल्टेज अपेक्षाकृत कम होता है। इलेक्ट्रोड सतह पर रफ़्ट और ऑक्साइड लेयर गैस अणुओं को अवशोषित कर सकते हैं या विद्युत क्षेत्र वितरण को बदल सकते हैं। इसलिए, मापन के दौरान, इलेक्ट्रोड आकार और सतह स्थिति की संगतता को सुनिश्चित करना आवश्यक है, या इन गुणों को ध्यान में रखकर संशोधन किया जाना चाहिए।

 मापन यथार्थता की सीमाएँ: स्पार्क गैप का उपयोग करके वोल्टेज मापन एक अपेक्षाकृत अनियमित विधि है, और इसकी यथार्थता विभिन्न कारकों द्वारा सीमित है। उपरोक्त गैस की स्थितियों और इलेक्ट्रोड गुणों के अलावा, स्पार्क डिस्चार्ज स्वयं एक तात्कालिक और थोड़ा यादृच्छिक प्रक्रिया है, जिसे ठीक-ठीक नियंत्रित और मापा जाना कठिन है। इसके अलावा, उच्च-वोल्टेज स्थितियों में, एक से अधिक डिस्चार्ज या लगातार आर्क हो सकते हैं, जो मापन परिणामों की यथार्थता पर भी प्रभाव डाल सकते हैं। इसलिए, यह विधि आमतौर पर वोल्टेज का एक अनुमानित मूल्यांकन के लिए उपयोग की जाती है, न कि उच्च-यथार्थता वाले वोल्टेज मापन के लिए।