आर्क क्या है? | सर्किट ब्रेकर में आर्क

आर्क निरोधन या आर्क विलोपन तकनीकों के विस्तार से जानने से पहले, हमें पहले यह जानना चाहिए कि वास्तव में आर्क क्या है।

आर्क क्या है?

सर्किट ब्रेकर में धारा वाहक संपर्कों के खुलने के दौरान, खुले संपर्कों के बीच की माध्यम उच्च रूप से आयनित हो जाता है, जिसके माध्यम से अवरोधन धारा को एक कम प्रतिरोधी मार्ग मिलता है और यह संपर्क भौतिक रूप से अलग होने के बाद भी इस मार्ग के माध्यम से बहती रहती है। एक संपर्क से दूसरे संपर्क तक धारा के प्रवाह के दौरान, मार्ग इतना गर्म हो जाता है कि यह चमकता है। इसे आर्क कहा जाता है।

सर्किट ब्रेकर में आर्क

जब कभी, लोड धारा संपर्कों के सर्किट ब्रेकर खुलते हैं, तो संपर्कों के बीच सर्किट ब्रेकर में आर्क बनता है।

जब तक यह आर्क संपर्कों के बीच स्थापित रहता है, सर्किट ब्रेकर के माध्यम से धारा अंततः नहीं अवरुद्ध होगी, क्योंकि आर्क खुद बिजली का एक चालक मार्ग है। धारा के पूर्ण अवरोधन के लिए, सर्किट ब्रेकर में आर्क को जितना तेज हो सके उतना तेज निरोधित करना आवश्यक है। सर्किट ब्रेकर का मुख्य डिजाइन मानदंड तेज और सुरक्षित धारा अवरोधन की पूर्ति के लिए सर्किट ब्रेकर में आर्क निरोधन की उपयुक्त तकनीक प्रदान करना है। इसलिए, सर्किट ब्रेकर में उपयोग की जाने वाली विभिन्न आर्क निरोधन तकनीकों से गुजरने से पहले, हमें आर्क क्या है और सर्किट ब्रेकर में आर्क का मूल सिद्धांत, समझने की कोशिश करनी चाहिए।

गैस का ऊष्मीय आयनन

कमरे के तापमान पर गैस में अल्ट्रावायलेट किरणों, ब्रह्मांडीय किरणों और पृथ्वी की रेडियोएक्टिविटी के कारण कुछ स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन और आयन मौजूद होते हैं। ये स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन और आयन इतने कम संख्या में होते हैं कि वे बिजली के चालन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त नहीं होते। गैस के अणु कमरे के तापमान पर यादृच्छिक रूप से घूमते हैं। 300oK (कमरे का तापमान) पर एक हवा का अणु लगभग 500 मीटर/सेकंड की औसत गति से यादृच्छिक रूप से घूमता है और 1010 बार/सेकंड की दर से अन्य अणुओं से टकराता है।

ये यादृच्छिक रूप से घूमने वाले अणु बहुत अक्सर एक दूसरे से टकराते हैं, लेकिन अणुओं की गतिज ऊर्जा अणुओं के परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन निकालने के लिए पर्याप्त नहीं होती। यदि तापमान बढ़ाया जाता है, तो हवा गर्म हो जाती है और इसके परिणामस्वरूप अणुओं की गति बढ़ जाती है। उच्च गति का अर्थ है अणुओं के बीच टकराव के दौरान उच्च प्रभाव। इस स्थिति में कुछ अणु अपने परमाणुओं में विघटित हो जाते हैं। यदि हवा का तापमान आगे बढ़ाया जाता है, तो कई परमाणुओं से वैलेंस इलेक्ट्रॉन छीन लिए जाते हैं और गैस को आयनित कर देते हैं। फिर यह आयनित गैस पर्याप्त स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों के कारण बिजली का चालन कर सकती है। इस गैस या हवा की स्थिति को प्लाज्मा कहा जाता है। इस घटना को गैस का ऊष्मीय आयनन कहा जाता है।

इलेक्ट्रॉन टकराव के कारण आयनन

जैसा कि हमने चर्चा की है, हवा या गैस में हमेशा कुछ स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन और आयन मौजूद होते हैं, लेकिन वे बिजली का चालन करने के लिए पर्याप्त नहीं होते। जब भी ये स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के सामने आते हैं, तो ये क्षेत्र के उच्च विभव बिंदुओं की ओर दिशित होते हैं और पर्याप्त उच्च गति प्राप्त करते हैं। दूसरे शब्दों में, इलेक्ट्रॉन उच्च विभव ढाल के कारण विद्युत क्षेत्र के दिशा में त्वरित होते हैं। अपनी यात्रा के दौरान ये इलेक्ट्रॉन अन्य अणुओं और गैस के परमाणुओं से टकराते हैं और उनकी कक्षाओं से वैलेंस इलेक्ट्रॉन निकाल लेते हैं।

परमात्मा अणुओं से निकाले जाने के बाद, इलेक्ट्रॉन भी विभव ढाल के कारण उसी विद्युत क्षेत्र की दिशा में चलते हैं। ये इलेक्ट्रॉन इसी तरह अन्य अणुओं से टकराते हैं और अधिक स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन बनाते हैं, जो भी विद्युत क्षेत्र की दिशा में दिशित होंगे। इस संयुक्त कार्य के कारण गैस में स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों की संख्या इतनी अधिक हो जाती है कि गैस बिजली का चालन करना शुरू कर देती है। इस घटना को इलेक्ट्रॉन टकराव के कारण गैस का आयनन कहा जाता है।

गैस का डीआयनाइजेशन

यदि आयनित गैस से गैस के आयनन के सभी कारणों को हटा दिया जाता है, तो यह तेजी से अपनी निष्क्रिय अवस्था में वापस आ जाता है, धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के पुनर्संयोजन के द्वारा। पुनर्संयोजन की प्रक्रिया को डीआयनाइजेशन प्रक्रिया कहा जाता है। डीफ्यूजन द्वारा डीआयनाइजेशन में, ऋणात्मक आयन या इलेक्ट्रॉन और धनात्मक आयन सांद्रण ग्रेडिएंट के प्रभाव में दीवारों की ओर जाते हैं और इस प्रकार पुनर्संयोजन की प्रक्रिया पूरी हो जाती है।

सर्किट ब्रेकर में आर्क की भूमिका

जब दो धारा संपर्क खुलते हैं, तो आर्क संपर्क अंतराल को पार करता है, जिसके माध्यम से धारा को एक कम प्रतिरोधी मार्ग मिलता है ताकि धारा का अचानक अवरोधन न हो। चूंकि संपर्कों के खुलने के दौरान धारा में कोई अचानक और अचानक परिवर्तन नहीं होता, इसलिए प्रणाली में कोई असामान्य स्विचिंग ओवर वोल्टेज नहीं होता। यदि i संपर्क खुलने से पहले धारा द्वारा बहने वाली धारा है, L प्रणाली का आवेशन है, संपर्कों के खुलने के दौरान स्विचिंग ओवर वोल्टेज V = L.(di/dt) द्वारा व्यक्त किया जा सकता है, जहाँ di/dt संपर्कों के खुलने के दौरान समय के सापेक्ष धारा की परिवर्तन दर है। एक्साल्टिंग करंट के मामले में, आर्क हर धारा शून्य पर अल्पकालिक रूप से निरोधित हो जाता है। प्रत्येक धारा शून्य को पार करने के बाद, संपर्कों के बीच का माध्यम अगले चक्र के दौरान फिर से आयनित हो जाता है और सर्किट ब्रेकर में आर्क फिर से स्थापित हो जाता है। अवरोधन को पूरा और सफल बनाने के लिए, एक धारा शून्य के बाद संपर्कों के बीच में फिर से आयनन को रोकना आवश्यक है।

यदि सर्किट ब्रेकर में आर्क धारा वाहक संपर्कों के खुलने के दौरान अनुपस्थित है, तो धारा का अचानक और अचानक अवरोधन होगा, जो प्रणाली के इन्सुलेशन को गंभीर रूप से तनाव देने वाला एक विशाल स्विचिंग ओवर वोल्टेज उत्पन्न करेगा। दूसरी ओर, आर्क संपर्कों की धारा वाहक से धारा तोड़ने अवस्थाओं के बीच एक धीमा लेकिन तेज, संक्रमण प्रदान करता है।

आर्क अवरोधन या आर्क निरोधन या आर्क विलोपन सिद्धांत

आर्क स्तंभ की विशेषताएँ

उच्च तापमान पर गैस में आयनित कण तेजी से और यादृच्छिक र