बिजली की चपेट में आने पर सर्ज प्रोटेक्टर के अंदर क्या होता है
बिजली की चपेट में आने पर सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस के अंदर क्या होता है?
बिजली की चपेट में आने पर, सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (SPD) बिजली की उपकरणों को ट्रांसिएंट ओवरवोल्टेज (यानी, सर्ज) से सुरक्षा प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इस प्रकार की घटनाओं के दौरान SPDs के अंदर होने वाली प्रमुख प्रक्रियाएँ और तंत्र निम्नलिखित हैं:
1. सर्ज का पता लगाना और प्रतिक्रिया
जब बिजली की चपेट से उत्पन्न सर्ज बिजली की प्रणाली में प्रवेश करता है, तो सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस तेजी से इस असामान्य वोल्टेज का पता लगाता है। आमतौर पर, SPDs में एक थ्रेसहोल्ड वोल्टेज सेट किया रहता है; जब देखा गया वोल्टेज इस थ्रेसहोल्ड से ऊपर जाता है, तो संरक्षक अपना संरक्षण तंत्र सक्रिय कर देता है।
2. ऊर्जा का अवशोषण और वितरण
SPDs सर्ज ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और उसे वितरित करते हैं ताकि यह जुड़े हुए बिजली की उपकरणों तक पहुंचने से रोका जा सके। सामान्य अवशोषण और वितरण तंत्र निम्नलिखित हैं:
a. मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर्स (MOVs)
कार्य तथा नियम: MOVs ऐसे गैर-रैखिक प्रतिरोधी सामग्री होती हैं जिनका प्रतिरोध लगाए गए वोल्टेज के साथ बदलता है। सामान्य संचालन वोल्टेज के तहत, MOVs उच्च प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं; जब वोल्टेज एक निश्चित थ्रेसहोल्ड से ऊपर जाता है, तो उनका प्रतिरोध तेजी से गिर जाता है, जिससे धारा गुजर सकती है।
ऊर्जा का वितरण: MOVs अतिरिक्त विद्युत ऊर्जा को गर्मी में बदलते हैं और उसे वितरित करते हैं। जबकि MOVs स्व-पुनर्स्थापन के गुण रखते हैं और अनेक छोटे सर्जों के बाद फिर से कार्य कर सकते हैं, बड़े या अक्सर आने वाले सर्जों के बाद वे विफल हो सकते हैं।
b. गैस डिस्चार्ज ट्यूब्स (GDTs)
कार्य तथा नियम: GDTs निष्क्रिय गैस से भरे गए सील किए गए ट्यूब होते हैं। जब दोनों सिरों के बीच का वोल्टेज एक निश्चित मान से ऊपर जाता है, तो गैस आंतरिक रूप से आयनित हो जाती है, जिससे धारा के लिए एक चालक पथ बन जाता है।
ऊर्जा का वितरण: GDTs गैस के आयनन द्वारा बने प्लाज्मा के माध्यम से सर्ज ऊर्जा को वितरित करते हैं और जब वोल्टेज सामान्य हो जाता है, तो प्लाज्मा स्वतः ही बुझ जाता है, जिससे अवरोधन पुनः स्थापित हो जाता है।
c. ट्रांसिएंट वोल्टेज सुप्रेशन (TVS) डायोड्स
कार्य तथा नियम: TVS डायोड्स सामान्य संचालन वोल्टेज के तहत उच्च प्रतिरोधी अवस्था में रहते हैं। जब वोल्टेज उनके ब्रेकडाउन वोल्टेज से ऊपर जाता है, तो डायोड तेजी से एक कम प्रतिरोधी अवस्था में बदल जाता है, जिससे धारा गुजर सकती है।
ऊर्जा का वितरण: TVS डायोड्स अपने आंतरिक PN जंक्शनों के भीतर अवलंचन प्रभाव के माध्यम से सर्ज ऊर्जा को वितरित करते हैं और तेज उत्तर से छोटे सर्जों के लिए उपयुक्त होते हैं।
3. ऊर्जा का विभाजन और ग्राउंडिंग
SPDs न केवल सर्ज ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, बल्कि उसका कुछ हिस्सा ग्राउंड लाइनों को विभाजित करके उपकरणों पर प्रभाव को और कम करते हैं। विशिष्ट तंत्र निम्नलिखित हैं:
विभाजन सर्किट: SPDs विशेष विभाजन सर्किट के साथ डिजाइन किए जाते हैं ताकि ओवरवोल्टेज को ग्राउंड लाइन की ओर गाइड किया जा सके, जिससे यह सीधे लोड उपकरणों में प्रवेश न कर सके।
ग्राउंडिंग सिस्टम: एक अच्छा ग्राउंडिंग सिस्टम SPDs के प्रभावी संचालन के लिए महत्वपूर्ण है। ग्राउंडिंग सिस्टम ओवरवोल्टेज ऊर्जा को जल्दी से धरती में वितरित करने के लिए एक कम-आंतरिक प्रतिरोधी पथ प्रदान करना चाहिए।
4. सर्ज के बाद का पुनर्स्थापन
सर्ज घटना के बाद, SPD अपनी सामान्य संचालन अवस्था में वापस लौटना चाहिए। विभिन्न प्रकार के संरक्षकों में विभिन्न पुनर्स्थापन तंत्र होते हैं:
MOVs: यदि सर्ज MOV को स्थायी रूप से क्षति नहीं पहुंचाता, तो वोल्टेज सामान्य होने पर यह स्वतः ही उच्च प्रतिरोधी अवस्था में वापस लौट जाएगा।
GDTs: जब वोल्टेज सामान्य हो जाता है, तो GDT के अंदर का प्लाज्मा स्वतः ही बुझ जाता है, जिससे अवरोधन अवस्था पुनः स्थापित हो जाती है।
TVS डायोड्स: वोल्टेज सामान्य होने के बाद, TVS डायोड्स भी स्वतः ही उच्च प्रतिरोधी अवस्था में वापस लौट जाते हैं।
5. विफलता की अवस्थाएँ और सुरक्षा
हालांकि SPDs सर्जों को संभालने के लिए डिजाइन किए गए होते हैं, फिर भी वे चरम स्थितियों में विफल हो सकते हैं। सुरक्षा की गारंटी के लिए, कई SPDs में अतिरिक्त विशेषताएँ शामिल होती हैं:
थर्मल डिस्कनेक्ट डिवाइस: जब MOV या कोई अन्य घटक गर्म होकर विफल होता है, तो थर्मल डिस्कनेक्ट डिवाइस सर्किट को टूट देता है ताकि आग और अन्य खतरों से बचा जा सके।
इंडिकेटर लाइट/अलार्म: कुछ SPDs में इंडिकेटर लाइट या अलार्म शामिल होते हैं जो उपयोगकर्ताओं को बताते हैं कि संरक्षक सही ढंग से काम कर रहा है या नहीं।
निष्कर्ष
बिजली की चपेट में आने पर, सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस निम्नलिखित चरणों द्वारा बिजली की उपकरणों की सुरक्षा करते हैं:
सर्ज का पता लगाना: स्थितियों की पहचान करें जहां वोल्टेज सामान्य सीमाओं से ऊपर जाता है।
ऊर्जा का अवशोषण और वितरण: MOVs, GDTs, और TVS डायोड्स जैसे घटकों का उपयोग करके सर्ज ऊर्जा को गर्मी या अन्य रूपों की ऊर्जा में बदलें।
ग्राउंड लाइनों पर विभाजन: ओवरवोल्टेज को ग्राउंड लाइनों की ओर गाइड करें ताकि यह उपकरणों पर न्यूनतम प्रभाव डाल सके।
सामान्य अवस्था में लौटना: सर्ज के बाद, संरक्षक सामान्य संचालन अवस्था में वापस लौटता है।
फ़ॉल्ट सुरक्षा: चरम स्थितियों में अतिरिक्त सुरक्षा उपाय प्रदान करें ताकि आगे की क्षति से बचा जा सके।
