ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারে আর্ক কীভাবে নিভে যায়

প্রথম: সার্কিট ব্রেকিং এ বৈদ্যুতিক আর্ক কি?

আমরা কিভাবে VCB গুলি আর্কগুলিকে নির্বাপিত করে তা অন্বেষণ করার আগে, আসুন সংক্ষিপ্তভাবে একটি বৈদ্যুতিক চাপ কী তা বর্ণনা করি৷ যখন একটি সার্কিট ব্রেকার কারেন্ট প্রবাহ বাধাগ্রস্ত করার জন্য খোলে, তখন পরিচিতিগুলি আলাদা হয়ে যায়। পৃথকীকরণের মুহুর্তে, পরিচিতিগুলির মধ্যে উচ্চ ভোল্টেজ আশেপাশের মাধ্যমকে (বায়ু, গ্যাস বা এই ক্ষেত্রে, ভ্যাকুয়াম) আয়ন করে, চার্জযুক্ত কণাগুলির (ইলেক্ট্রন এবং আয়ন) একটি পরিবাহী পথ তৈরি করে। এই পরিবাহী পথটি তীব্র আলো এবং তাপ নির্গত করে-আমরা একে বৈদ্যুতিক চাপ বলি। যেকোন সার্কিট ব্রেকারের প্রাথমিক লক্ষ্য হল এই আর্কটিকে দ্রুত নিভিয়ে দেওয়া এবং নিরাপদ এবং নির্ভরযোগ্য সার্কিট বাধা নিশ্চিত করে পুনরায় ইগনিশন প্রতিরোধের জন্য পরিচিতিগুলির মধ্যে একটি অন্তরক ব্যবধান স্থাপন করা।

কেন ভ্যাকুয়াম একটি চমৎকার আর্ক-নিভানোর মাধ্যম

অন্যান্য সার্কিট ব্রেকারগুলির বিপরীতে যেগুলি বায়ু, তেল বা SF₆ গ্যাসকে চাপ-নিভানোর মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করে, VCBগুলি একটি উচ্চ-শূন্যতা পরিবেশ ব্যবহার করে (সাধারণত 10⁻⁴ থেকে 10⁻⁶ Pa)। ভ্যাকুয়ামের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি এটিকে আর্ক বিলুপ্তির জন্য আদর্শ করে তোলে:

কম কণার ঘনত্ব: ভ্যাকুয়ামে খুব কম গ্যাসের অণু থাকে। এর অর্থ হল আয়নাইজ করার জন্য প্রায় কোনও কণা নেই, যা নিজেকে টিকিয়ে রাখার জন্য চাপের ক্ষমতাকে সীমিত করে। বিপরীতে, বায়ু বা গ্যাসে-ভরা ব্রেকারে, আয়নিত গ্যাসের অণুগুলি সঞ্চালিত হতে থাকে, চাপকে দীর্ঘায়িত করে।

উচ্চ অস্তরক শক্তি: একবার চাপ নির্বাপিত হলে, পরিচিতিগুলির মধ্যে ভ্যাকুয়াম ফাঁক অত্যন্ত উচ্চ অন্তরক শক্তি আছে। এটি উচ্চ পুনরুদ্ধার ভোল্টেজেও আর্কটিকে পুনঃপ্রজ্বলিত হতে বাধা দেয়, সফল বাধার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ।

কোন অবশিষ্টাংশ: তেল বা SF₆ এর বিপরীতে, ভ্যাকুয়াম কোনো ক্ষতিকারক অবশিষ্টাংশ বা পণ্যের দ্বারা-ভিসিবিগুলিকে পরিবেশ বান্ধব এবং কম-রক্ষণাবেক্ষণ করে ফেলে।

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারে আর্ক বিলুপ্তির প্রক্রিয়া

ভিসিবি-তে আর্ক বিলুপ্তি একটি গতিশীল প্রক্রিয়া যা পরিচিতিগুলি পৃথক হওয়ার সাথে সাথে বিভিন্ন মূল পর্যায়ে ঘটে। আসুন এটি ধাপে ধাপে ভেঙে দেওয়া যাক:

1. আর্ক ইগনিশন এবং প্রাথমিক সম্প্রসারণ

যখন সার্কিট ব্রেকার একটি ট্রিপ সিগন্যাল পায়, তখন চলমান পরিচিতি নির্দিষ্ট পরিচিতি থেকে আলাদা হতে শুরু করে। পরিচিতিগুলি বিচ্ছিন্ন হতে শুরু করলে, তাদের মধ্যে সরু ফাঁকে বর্তমান ঘনত্ব নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে পরিচিতির ধাতব পৃষ্ঠগুলি বাষ্প হয়ে যায়। এই ধাতব বাষ্প একটি ভ্যাকুয়ামে চাপের জন্য প্রাথমিক পরিবাহী মাধ্যম (যেহেতু আয়নিত করার জন্য কোন গ্যাস নেই)। এই ধাতব বাষ্পে আর্কটি জ্বলে ওঠে, প্রাথমিকভাবে পরিচিতিগুলির মধ্যে একটি ছোট, তীব্র চাপ কলাম তৈরি করে।

2. আর্ক কনস্ট্রাকশন এবং ডিফিউশন

প্রাথমিক পর্যায়ে, চাপটি যোগাযোগের পৃষ্ঠের একটি ছোট স্থানে ঘনীভূত হয়। যাইহোক, দুটি মূল ঘটনাটি দ্রুত চাপকে ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য কার্যকর হয়:চৌম্বক শক্তিএবংতাপীয় বিস্তার. অনেক VCB অক্ষীয় চৌম্বক ক্ষেত্র (AMF) বা ট্রান্সভার্স ম্যাগনেটিক ফিল্ড (TMF) পরিচিতি দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে। এই পরিচিতিগুলি একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে যা আর্ক কারেন্টের সাথে যোগাযোগ করে, আর্কটিকে সরতে বাধ্য করে এবং পরিচিতিগুলির সমগ্র পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়ে। এই স্প্রেডিং (যাকে "আর্ক স্প্লিটিং" বলা হয়) যেকোনো একক বিন্দুতে বর্তমান ঘনত্ব কমিয়ে দেয়, অতিরিক্ত যোগাযোগের ক্ষয় রোধ করে এবং চাপকে ঠান্ডা করে।

একই সময়ে, যোগাযোগ থেকে ধাতব বাষ্প দ্রুত ভ্যাকুয়াম পরিবেশে ছড়িয়ে পড়ে। যেহেতু ভ্যাকুয়ামের সাথে সংঘর্ষের জন্য কোন অণু নেই, তাই বাষ্প উচ্চ গতিতে বাইরের দিকে প্রসারিত হয়, আর্ক কলাম থেকে দূরে সরে যায়। এই বিস্তার পরিবাহী মাধ্যম (ধাতু বাষ্প) সরিয়ে দেয় যা চাপকে টিকিয়ে রাখে।

3. বর্তমান শূন্য এবং আর্ক বিলুপ্তি

এসি সার্কিটগুলির জন্য (ভিসিবিগুলির জন্য সবচেয়ে সাধারণ প্রয়োগ), কারেন্ট স্বাভাবিকভাবেই বিকল্প হয় এবং প্রতি চক্রে দুবার একটি "কারেন্ট শূন্য" পয়েন্টের মধ্য দিয়ে যায় (যেমন, 50 Hz এসির প্রতি সেকেন্ডে 100 কারেন্ট শূন্য থাকে)। এই বর্তমান শূন্য VCB-তে আর্ক বিলুপ্তির জন্য গুরুত্বপূর্ণ মুহূর্ত।

বর্তমান শূন্যের কাছাকাছি আসার সাথে সাথে চাপে সরবরাহ করা শক্তি হ্রাস পায়। আর্ক কলাম সঙ্কুচিত হয়, এবং পরিচিতিগুলি থেকে ধাতব বাষ্প উত্পাদন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। কারেন্ট শূন্যে পৌঁছানোর সময়, অবশিষ্ট ধাতব বাষ্প ইতিমধ্যে যোগাযোগের ফাঁক থেকে দূরে ছড়িয়ে পড়েছে। এটিকে টিকিয়ে রাখার জন্য একটি পরিবাহী মাধ্যম না থাকলে, চাপটি নিভে যায়।

4. পোস্ট-বিলুপ্তি: গ্যাপ পুনরুদ্ধার এবং অস্তরক শক্তি বিল্ড-উপর

আর্কটি নিভে যাওয়ার পর, পরিচিতিগুলির মধ্যে ভ্যাকুয়াম ব্যবধানকে দ্রুত তার অস্তরক শক্তি পুনরুদ্ধার করতে হবে যাতে বর্তমান শূন্য অনুসরণ করে এমন ক্ষণস্থায়ী পুনরুদ্ধার ভোল্টেজ (TRV) সহ্য করার জন্য। ভ্যাকুয়ামে, এই পুনরুদ্ধার অত্যন্ত দ্রুত হয় কারণ: (1) ধীরে ধীরে পুনঃসংযোজন করার জন্য কোনও অবশিষ্ট আয়নযুক্ত গ্যাসের অণু নেই এবং (2) যোগাযোগের পৃষ্ঠগুলি দ্রুত শীতল হয়, আরও ধাতব বাষ্প নির্গমন বন্ধ করে। মাইক্রোসেকেন্ডের মধ্যে, ভ্যাকুয়াম গ্যাপের অস্তরক শক্তি এমন একটি স্তরে উঠে যায় যা TRV সহ্য করতে পারে, পুনরায় ইগনিশন প্রতিরোধ করে এবং সার্কিটটি নিরাপদে বাধাপ্রাপ্ত হয় তা নিশ্চিত করে।

ভিসিবি-তে আর্ক বিলুপ্তিকে প্রভাবিত করার মূল কারণগুলি

একটি ভিসিবি কতটা কার্যকরীভাবে আর্কসকে নির্বাপিত করে তা বেশ কিছু ডিজাইন এবং অপারেশনাল ফ্যাক্টর প্রভাবিত করে:

যোগাযোগের উপাদান: পরিচিতিগুলি সাধারণত তামা-ক্রোমিয়াম (CuCr) সংকর ধাতু দিয়ে তৈরি। এই সংকর ধাতুগুলির উচ্চ গলনাঙ্ক, কম বাষ্পের চাপ এবং চমৎকার পরিবাহিতা রয়েছে, যা ধাতব বাষ্প উত্পাদন এবং যোগাযোগের ক্ষয় হ্রাস করে।

যোগাযোগ ডিজাইন: AMF এবং TMF পরিচিতি আর্ক ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। AMF পরিচিতিগুলি, বিশেষত, আধুনিক VCBগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় কারণ তারা একটি অভিন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে যা চাপকে স্থিতিশীল করে এবং এটিকে সংকুচিত হতে বাধা দেয়, বিলুপ্তি বাড়ায়।

ভ্যাকুয়াম লেভেল: একটি উচ্চতর ভ্যাকুয়াম (নিম্ন চাপ) অবশিষ্ট গ্যাসের অণুগুলিকে হ্রাস করে আর্ক বিলুপ্তির উন্নতি করে। দীর্ঘমেয়াদী কার্যকারিতা নিশ্চিত করতে VCB নির্মাতারা আর্ক চেম্বারে ভ্যাকুয়ামটি সাবধানে সিল করে এবং বজায় রাখে।

যোগাযোগ বিচ্ছেদ গতি: দ্রুত যোগাযোগ বিচ্ছেদ আর্ক টিকে থাকার সময়কে কমিয়ে দেয়, বিশেষ করে উচ্চ-কারেন্ট বাধার জন্য। দ্রুত যোগাযোগ বিচ্ছেদ নিশ্চিত করতে VCBগুলি উচ্চ-গতির প্রক্রিয়া ব্যবহার করে (যেমন, স্প্রিং-চালিত)।

উপসংহার: ভ্যাকুয়াম আর্ক বিলুপ্তির সুবিধা

ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলিতে আর্ক বিলুপ্তির পিছনের বিজ্ঞান একটি দ্রুত, নির্ভরযোগ্য, এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ বাধা প্রক্রিয়া তৈরি করতে ভ্যাকুয়ামের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি-কম কণার ঘনত্ব, উচ্চ অস্তরক শক্তি, এবং কোনও অবশিষ্টাংশ নেই-লাভ করে৷ চৌম্বক ক্ষেত্রের মাধ্যমে চাপ নিয়ন্ত্রণ করে, উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন যোগাযোগের উপকরণ ব্যবহার করে, এবং এসি সার্কিটে প্রাকৃতিক কারেন্ট শূন্যের ব্যবহার করে, VCB গুলি দক্ষতার সাথে আর্কস নিভিয়ে দেয় এবং পাওয়ার সিস্টেমকে ত্রুটি থেকে রক্ষা করে।

শিল্প কারখানা, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি সুবিধা, বা শহুরে পাওয়ার গ্রিড যাই হোক না কেন, VCBগুলি আধুনিক শক্তি সুরক্ষার একটি ভিত্তিপ্রস্তর হয়ে চলেছে, বৃহৎ অংশে তাদের ব্যতিক্রমী আর্ক{0}}নিভানোর ক্ষমতার জন্য ধন্যবাদ৷ পরের বার যখন আপনি একটি ভিসিবিকে অ্যাকশনে দেখতে পাবেন (অথবা বরং, অ্যাকশনে নয়, যেহেতু সেগুলি নির্বিঘ্নে কাজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে!), আপনি চিত্তাকর্ষক বিজ্ঞান জানতে পারবেন যা লাইট জ্বালিয়ে রাখে এবং সিস্টেমকে নিরাপদ রাখে৷