সার্কিট ব্রেকারের শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহ কিভাবে গণনা করবেন

যখন বিদ্যুৎ পরিষেবায় শর্ট সার্কিট ফলটি ঘটে, তখন একটি বড় শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহ পরিষেবার মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, যার মধ্যে রয়েছে সার্কিট ব্রেকার (CB) যোগাযোগ, যতক্ষণ না ফলটি CB ট্রিপ করে সমাধান করা হয়। যখন শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহ সার্কিট ব্রেকার দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন সার্কিট ব্রেকারের বিভিন্ন বিদ্যুৎপ্রবাহ বহনকারী অংশগুলো বড় মেকানিক্যাল এবং থার্মাল স্ট্রেসের সম্মুখীন হয়।

যদি CB-এর পরিবাহী অংশগুলোর পর্যাপ্ত অনুভূমিক ক্ষেত্রফল না থাকে, তাহলে খুব উচ্চ তাপমাত্রার বৃদ্ধির সম্ভাবনা থাকে। এই উচ্চ তাপমাত্রা সার্কিট ব্রেকারের আইসোলেশনের গুণমানকে প্রভাবিত করতে পারে।

সার্কিট ব্রেকারের যোগাযোগগুলোও উচ্চ তাপমাত্রা অনুভব করে। সার্কিট ব্রেকারের যোগাযোগের থার্মাল স্ট্রেস I2Rt-এর সমানুপাতিক, যেখানে R হল যোগাযোগের প্রতিরোধ, যা যোগাযোগ চাপ এবং যোগাযোগ পৃষ্ঠের অবস্থার উপর নির্ভর করে। I হল শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহের rms মান এবং t হল যে সময়ের জন্য শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহ যোগাযোগ দিয়ে প্রবাহিত হয়।

ফলটি শুরু হওয়ার পর, শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহ সার্কিট ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকারী ইউনিট বিচ্ছিন্ন হওয়া পর্যন্ত থাকে। তাই, সময় t হল বিচ্ছিন্নকারী সময় সার্কিট ব্রেকারের। এই সময় মিলি সেকেন্ডের মাপে খুব কম হওয়ায়, ধরা হয় যে ফলের সময়ে উৎপন্ন সমস্ত তাপ পরিবাহী দ্বারা গৃহীত হয়, কারণ তাপের সঞ্চালন এবং বিকিরণের জন্য যথেষ্ট সময় নেই।
তাপমাত্রা বৃদ্ধি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা নির্ধারণ করা যায়,

যেখানে, T হল প্রতি সেকেন্ডে ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে তাপমাত্রা বৃদ্ধি।
I হল বিদ্যুৎপ্রবাহ (rms সমমিতিক) এম্পিয়ারে।
A হল পরিবাহীর অনুভূমিক ক্ষেত্রফল।
ε হল 20oC তাপমাত্রায় পরিবাহীর প্রতিরোধের তাপমাত্রা গুণাঙ্ক।

আমরা জানি, 160oC-এর উপরে অ্যালুমিনিয়াম তার মেকানিক্যাল শক্তি হারায় এবং নরম হয়, তাই এই তাপমাত্রার নিচে তাপমাত্রা বৃদ্ধি সীমাবদ্ধ করা প্রয়োজন। এই প্রয়োজনীয়তা শর্ট সার্কিটের সময় অনুমোদিত তাপমাত্রা বৃদ্ধি সেট করে। এই সীমা সার্কিট ব্রেকারের বিচ্ছিন্নকারী সময় নিয়ন্ত্রণ করে এবং পরিবাহীর মাত্রার সঠিক ডিজাইন করে অর্জন করা যায়।

শর্ট সার্কিট বল

দুটি সমান্তরাল বিদ্যুৎপ্রবাহ বহনকারী পরিবাহীর মধ্যে উদ্ভূত হওয়া তড়িৎচৌম্বকীয় বল নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়,

যেখানে, L হল উভয় পরিবাহীর দৈর্ঘ্য ইঞ্চিতে।
S হল তাদের মধ্যে দূরত্ব ইঞ্চিতে।
I হল প্রতিটি পরিবাহী দ্বারা বহন করা বিদ্যুৎপ্রবাহ।

পরীক্ষা দ্বারা প্রমাণিত হয়েছে যে, তড়িৎচৌম্বকীয় শর্ট সার্কিট বল সর্বাধিক হয় যখন শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহ I-এর মান 1.75 গুণ প্রাথমিক rms মান সমমিতিক শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহ তরঙ্গের।

তবে, কিছু অবস্থায় এই বলের চেয়ে বড় বল উদ্ভূত হতে পারে, যেমন, খুব দৃঢ় বারের ক্ষেত্রে বা যে বারগুলো যান্ত্রিক দোলনের জন্য সংবেদনশীল, তাদের ক্ষেত্রে রেজোন্যান্সের কারণে। পরীক্ষাগুলো প্রমাণ করেছে যে, একটি রেজোন্যান্স ছাড়া কাঠামোতে বিদ্যুৎপ্রবাহ প্রয়োগ বা বিদ্যুৎপ্রবাহ সরানোর সময় বিদ্যুৎপ্রবাহ প্রবাহিত হওয়ার সময় অনুভূত বিক্রিয়াগুলোর চেয়ে বড় বিক্রিয়া উদ্ভূত হতে পারে।

তাই, নিরাপত্তার দিকে ভুল করার পরিবর্তে সব সম্ভাব্য অবস্থার জন্য হিসাব করা উচিত, যার জন্য একে অন্যান্য অনুমানের চেয়ে শর্ট সার্কিট বিদ্যুৎপ্রবাহের প্রাথমিক পিক মান দ্বারা উদ্ভূত সর্বাধিক বল বিবেচনা করা উচিত। এই বলের মান উপরের সূত্র থেকে গণনা করা মানের দ্বিগুণ হতে পারে।

সূত্রটি কেবল বৃত্তাকার অনুভূমিক ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট পরিবাহীর জন্য ব্যবহারযোগ্য। যদিও L হল পরিবাহীদের সমান্তরাল অংশের সসীম দৈর্ঘ্য, কিন্তু সূত্রটি শুধুমাত্র প্রতিটি পরিবাহীর মোট দৈর্ঘ্য অসীম হলে উপযুক্ত।

প্রাক্তনিক ক্ষেত্রে পরিবাহীর মোট দৈর্ঘ্য অসীম নয়। এটি মনে রাখা হয়, যে, বিদ্যুৎপ্রবাহ বহনকারী পরিবাহীর মধ্যভাগের চেয়ে তার প্রান্তের নিকট ফ্লাক্স ঘনত্ব বেশি পরিমাণে পরিবর্তিত হয়।

অতএব, যদি আমরা উপরের সূত্রটি ছোট পরিবাহীর জন্য ব্যবহার করি, তাহলে গণনা করা বল প্রকৃত বলের চেয়ে বেশি হবে।

দেখা যায় যে, এই ভুল আমরা যদি নিম্নলিখিত পদ ব্যবহার করি, তাহলে বেশি পরিমাণে কমানো যায়,

L/S-এর পরিবর্তে উপরের সূত্রে ব্যবহার করা হয়।
তখন সূত্রটি হয়,

(2) সংখ্যার সূত্রটি দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়, যা L/S-এর অনুপাত 20-এর বেশি হলে ভুল-মুক্ত ফলাফল দেয়। যখন 20 > L/S > 4, (3) সংখ্যার সূত্রটি ভুল-মুক্ত ফলাফলের জন্য উপযুক্ত।
যদি L/S < 4, (2) সংখ্যার সূত্রটি ভুল-মুক্ত ফলাফলের জন্য উপযুক্ত। উপরের সূত্রগুলো কেবল বৃত্তাকার অনুভূমিক ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট পরিবাহীর জন্য প্রযোজ্য। কিন্তু আয়তক্ষেত্রাকার অনুভূমিক ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট পরিবাহীর জন্য সূত্রটিতে কিছু সংশোধন করা প্রয়োজন। ধরা যাক, এই ফ্যাক্টরটি K। তাই, উপরের সূত্রটি শেষমেশ হয়,
যদিও পরিবাহীর অনুভূমিক ক্ষেত্রফলের আকৃতির প্রভাব দ্রুত হ্রাস পায় যখন পরিবাহীগুলোর মধ্যে দূরত্ব বৃদ্ধি পায়, K-এর মান সর্বাধিক হয় যখন পরিবাহীর বেস তার প্রস্থের চেয়ে অনেক কম। K তখন নগণ্য হয় যখন পরিবাহীর অনুভূমিক ক্ষেত্রফলের আকৃতি সম্পূর্ণ বর্গাকার। K এর মান এক হয় সম্পূর্ণ বৃত্তাকার অনুভূমিক ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট পরিবাহীর জন্য। এটি উভয় স্ট্যান্ডার্ড এবং দূর নিয়ন্ত্রণ সার্কিট ব্রেকার-এর জন্য প্রযোজ্য।

Statement: