সার্কিট ব্রেকারগুলি বৈদ্যুতিক সিস্টেমে গুরুত্বপূর্ণ সুরক্ষামূলক ডিভাইস, যা ফল্ট কারেন্টকে বাধা দেওয়ার জন্য এবং সরঞ্জাম ও অবকাঠামোর ক্ষতি প্রতিরোধ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। যদিও অনেকে মনে করেন যে বৈদ্যুতিক আর্কগুলি সার্কিট ব্রেকার অপারেশনে অবাঞ্ছিত ঘটনা, তবে বাস্তবতা বেশ আলাদা। এসি সিস্টেমে, নিয়ন্ত্রিত বৈদ্যুতিক আর্ক নিরাপদ এবং কার্যকর কারেন্ট ইন্টারাপশনে একটি অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে। সার্কিট ব্রেকারের সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার চারটি মূল প্রক্রিয়া বোঝালে বোঝা যায় কেন আর্ক নির্মূল করার চেয়ে আর্ক ব্যবস্থাপনা আধুনিক বৈদ্যুতিক সুরক্ষার ভিত্তি।.
সার্কিট ব্রেকার অপারেশনে কেন বৈদ্যুতিক আর্ক প্রয়োজনীয়
অনেক প্রকৌশলী স্বজ্ঞাতভাবে বিশ্বাস করেন যে বৈদ্যুতিক আর্কগুলি নির্মূল করলে সার্কিট ব্রেকারের কর্মক্ষমতা উন্নত হবে। তবে, এসি সিস্টেমে, আর্ক ছাড়াই কারেন্টকে “হার্ড কাট” করার চেষ্টা করলে বিপজ্জনক পরিণতি হতে পারে। যখন আর্ক গঠন ছাড়াই কন্টাক্টগুলি হঠাৎ করে আলাদা হয়ে যায়, তখন ইন্ডাকটিভ লোডগুলিতে সঞ্চিত চৌম্বকীয় শক্তি স্থানান্তরিত হওয়ার কোনও জায়গা থাকে না। এই শক্তি তাৎক্ষণিকভাবে স্ট্রে ক্যাপাসিট্যান্সে স্থানান্তরিত হয়, যা বিপজ্জনক ওভারভোল্টেজ তৈরি করে যা ইনসুলেশন ব্যর্থতা এবং পুনরায় স্ট্রাইকিং ঘটনার কারণ হতে পারে।.
একটি নিয়ন্ত্রিত বৈদ্যুতিক আর্ক একটি পরিচালনাযোগ্য সুইচ হিসাবে কাজ করে, যা লোড শক্তিকে সুশৃঙ্খলভাবে পাওয়ার উৎসে ফেরত দিতে দেয়। আর্ক একটি পরিবাহী পথ সরবরাহ করে যতক্ষণ না এসি কারেন্ট স্বাভাবিকভাবে শূন্যে পৌঁছায়, যে সময়ে অনুকূল পরিস্থিতিতে নির্বাপণ ঘটে। সার্কিট ব্রেকারকে অবশ্যই নিরাপদ সিস্টেম রিসেট সম্পূর্ণ করার জন্য ক্ষণস্থায়ী পুনরুদ্ধার ভোল্টেজ (টিআরভি) সহ্য করতে হবে।.
সার্কিট ব্রেকার সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার চারটি মূল প্রক্রিয়া
প্রক্রিয়া 1: কন্টাক্ট পৃথকীকরণ এবং আর্ক প্রতিষ্ঠা
যখন সার্কিট ব্রেকারের কন্টাক্টগুলি প্রাথমিকভাবে পৃথক হয়, তখন তাদের মধ্যে একটি মাইক্রোস্কোপিক কন্টাক্ট ব্রিজ অবশিষ্ট থাকে। এই সংযোগস্থলে, কারেন্ট ঘনত্ব অত্যন্ত বেশি হয়ে যায়, যার ফলে কন্টাক্ট উপাদান গলে যায়, বাষ্পীভূত হয় এবং আয়নিত হয়। এই প্রক্রিয়াটি আর্ক-নির্বাপক মাধ্যমে (বায়ু, তেল, এসএফ₆ গ্যাস বা ভ্যাকুয়ামে ধাতব বাষ্প) একটি প্লাজমা চ্যানেল তৈরি করে—বৈদ্যুতিক আর্ক।.
আর্ক প্রতিষ্ঠার পর্যায়টি সিস্টেম ব্যর্থতার প্রতিনিধিত্ব করে না; বরং, এটি তাত্ক্ষণিক ভোল্টেজ স্পাইক প্রতিরোধ করে একটি পরিচালনাযোগ্য পরিবাহী পথে শক্তি প্রেরণ করে। এই পর্যায়ে, সার্কিট ব্রেকার পর্যাপ্ত কন্টাক্ট ফাঁকের দূরত্ব তৈরি করে এবং পরবর্তী আর্ক নির্বাপণের জন্য প্রয়োজনীয় শীতল পরিস্থিতি প্রতিষ্ঠা করে। প্লাজমা চ্যানেলের তাপমাত্রা 20,000°C (36,000°F) পর্যন্ত পৌঁছতে পারে, যা নিরাপদ অপারেশনের জন্য সঠিক আর্ক চেম্বার ডিজাইনকে গুরুত্বপূর্ণ করে তোলে।.
প্রক্রিয়া 2: আর্ক রক্ষণাবেক্ষণ এবং শক্তি ফেরত
আর্ক রক্ষণাবেক্ষণ পর্যায়ে, কারেন্ট আর্ক প্লাজমার মাধ্যমে প্রবাহিত হতে থাকে যখন ইন্ডাকটিভ লোড থেকে চৌম্বকীয় শক্তি ধীরে ধীরে পাওয়ার উৎসে ফিরে আসে। আধুনিক সার্কিট ব্রেকারগুলি এই প্রক্রিয়াটি পরিচালনা করার জন্য বিভিন্ন কৌশল ব্যবহার করে:
- গ্যাস বা তেল বিস্ফোরণ সিস্টেম উচ্চ-গতির প্রবাহ তৈরি করে যা আয়নিত কণাগুলিকে শীতল এবং বিচ্ছুরিত করে
- চৌম্বকীয় ব্লো মেকানিজম তড়িচ্চুম্বকীয় শক্তি ব্যবহার করে আর্ককে দীর্ঘায়িত এবং বিভক্ত করে
- ভ্যাকুয়াম পরিবেশ দ্রুত ধাতব বাষ্পের বিস্তার এবং শীতলীকরণ সক্ষম করে
- আর্ক চুটস উন্নত শীতলীকরণের জন্য আর্ককে একাধিক ছোট অংশে বিভক্ত করে
পর্যাপ্ত কন্টাক্ট পৃথকীকরণ অর্জনের সময় সার্কিট ব্রেকারকে অবশ্যই ন্যূনতম সময়ের জন্য আর্ক বজায় রাখতে হবে। এই ন্যূনতম আর্ক সময় সিস্টেম ভোল্টেজ এবং কারেন্ট ম্যাগনিটিউডের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়, তবে সাধারণত 50 Hz এ 8-20 মিলিসেকেন্ড পর্যন্ত হয়। অপর্যাপ্ত আর্ক সময় বা অপর্যাপ্ত কন্টাক্ট ফাঁকের ফলে ভোল্টেজ পুনরুদ্ধারের সময় পুনরায় স্ট্রাইকিং হয়।.
প্রক্রিয়া 3: কারেন্ট জিরো ক্রসিং এবং আর্ক নির্বাপণ
এসি কারেন্ট যখন তার স্বাভাবিক শূন্য ক্রসিংয়ের কাছে আসে, তখন পর্যাপ্ত পৃথকীকরণ সহ সঠিকভাবে শীতল করা কন্টাক্টগুলি দ্রুত আর্ক ডি-আয়নাইজেশন সক্ষম করে। কন্টাক্টগুলির মধ্যে ডাইলেক্ট্রিক শক্তি দ্রুত পুনরুদ্ধার হয়—ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারে 20 kV/μs পর্যন্ত—যা কারেন্ট শূন্য পয়েন্টে আর্ক নির্বাপণের অনুমতি দেয়।.
এই গুরুত্বপূর্ণ মুহূর্তটি ইন্টারাপশনের সাফল্য নির্ধারণ করে। কন্টাক্টগুলি প্রাথমিকভাবে পৃথক হলে আর্ক নির্বাপিত হয় না; সত্যিকারের কারেন্ট ইন্টারাপশন শুধুমাত্র সফল ডি-আয়নাইজেশনের সাথে কারেন্ট শূন্যে ঘটে। বেশ কয়েকটি কারণ প্রথম ক্রসিং নির্বাপণের সাফল্যকে প্রভাবিত করে:
- কন্টাক্ট খোলার বেগ এবং ভ্রমণের দূরত্ব
- আর্ক-নির্বাপক মাধ্যমের বৈশিষ্ট্য এবং প্রবাহের বৈশিষ্ট্য
- কন্টাক্ট উপাদানের গঠন এবং তাপীয় বৈশিষ্ট্য
- সিস্টেম ভোল্টেজ এবং কারেন্ট ম্যাগনিটিউড
- আর্ক চেম্বারের মধ্যে তাপমাত্রা এবং চাপের অবস্থা
উচ্চ শর্ট-সার্কিট কারেন্টের জন্য ডিজাইন করা সার্কিট ব্রেকারগুলি প্রথম কারেন্ট শূন্য ক্রসিংয়ে নির্ভরযোগ্য নির্বাপণ নিশ্চিত করার জন্য উন্নত আর্ক-স্প্লিটিং প্রযুক্তি এবং উন্নত কুলিং মেকানিজম অন্তর্ভুক্ত করে।.
প্রক্রিয়া 4: টিআরভি সহ্য করা এবং ভোল্টেজ পুনরুদ্ধার
আর্ক নির্বাপণের সাথে সাথেই, ক্ষণস্থায়ী পুনরুদ্ধার ভোল্টেজ (টিআরভি) খোলা কন্টাক্টগুলিতে প্রদর্শিত হয়। এই ভোল্টেজ উৎস-পার্শ্ব এবং লোড-পার্শ্ব উপাদানের সুপারপজিশনের ফলে ঘটে, যা সাধারণত মাল্টি-ফ্রিকোয়েন্সি ওসিলেটরি আচরণ প্রদর্শন করে। টিআরভি ওয়েভফর্মের বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে:
- পুনরুদ্ধার ভোল্টেজের বৃদ্ধির হার (আরআরআরভি): প্রাথমিক ভোল্টেজ বৃদ্ধির হার, kV/μs এ পরিমাপ করা হয়
- পিক টিআরভি প্রশস্ততা: খোলা কন্টাক্টগুলিতে সর্বাধিক ভোল্টেজ স্ট্রেস
- ফ্রিকোয়েন্সি উপাদান: সিস্টেম ইন্ডাকট্যান্স এবং ক্যাপাসিট্যান্স থেকে একাধিক কম্পন ফ্রিকোয়েন্সি
পুনরায় স্ট্রাইকিং প্রতিরোধ করতে সার্কিট ব্রেকারগুলিকে অবশ্যই স্ট্যান্ডার্ডাইজড সীমার মধ্যে টিআরভি সহ্য করতে হবে (IEC 62271-100, IEEE C37.04)। টিআরভি যখন শীর্ষে থাকে তখন ডাইলেক্ট্রিক পুনরুদ্ধার অসম্পূর্ণ থাকলে, আর্ক পুনরায় প্রজ্বলিত হয়, যা সম্ভাব্য বিপর্যয়কর ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। ক্ষণস্থায়ী কম্পন হ্রাস হওয়ার সাথে সাথে ভোল্টেজ পাওয়ার-ফ্রিকোয়েন্সি পুনরুদ্ধার ভোল্টেজ (আরভি) এ স্থিতিশীল হয়, যা ইন্টারাপশন ক্রম সম্পূর্ণ করে এবং অবিলম্বে সিস্টেম পুনরায় সক্রিয়করণ সক্ষম করে।.
সার্কিট ব্রেকারের প্রকার এবং আর্ক নির্বাপণ পদ্ধতি
| সার্কিট ব্রেকার প্রকার | আর্ক-নির্বাপক মাধ্যম | প্রাথমিক নির্বাপণ প্রক্রিয়া | সাধারণ ভোল্টেজ পরিসীমা | মূল সুবিধা | সীমাবদ্ধতা |
|---|---|---|---|---|---|
| ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার (VCB) | উচ্চ ভ্যাকুয়াম (10⁻⁴ থেকে 10⁻⁷ Pa) | দ্রুত ধাতব বাষ্পের বিস্তার এবং ঘনীভবন | 3.6 kV থেকে 40.5 kV | ন্যূনতম রক্ষণাবেক্ষণ, কমপ্যাক্ট ডিজাইন, কোনও পরিবেশগত উদ্বেগ নেই | মাঝারি ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সীমাবদ্ধ |
| এসএফ₆ সার্কিট ব্রেকার | সালফার হেক্সাফ্লোরাইড গ্যাস | উচ্চতর ডাইলেক্ট্রিক শক্তি এবং তাপ পরিবাহিতা | 72.5 kV থেকে 800 kV | চমৎকার ইন্টারাপ্টিং ক্ষমতা, নির্ভরযোগ্য কর্মক্ষমতা | পরিবেশগত উদ্বেগ (গ্রিনহাউস গ্যাস), গ্যাস নিরীক্ষণ প্রয়োজন |
| এয়ার ব্লাস্ট সার্কিট ব্রেকার | সংকুচিত বাতাস (20-30 বার) | উচ্চ-গতির বায়ু বিস্ফোরণ আর্ককে শীতল এবং বিচ্ছুরিত করে | 132 kV থেকে 400 kV | প্রমাণিত প্রযুক্তি, কোনও বিষাক্ত গ্যাস নেই | কম্প্রেসার অবকাঠামো প্রয়োজন, শব্দ তৈরি |
| তেল সার্কিট ব্রেকার | খনিজ অন্তরক তেল | তেল বিয়োজন থেকে হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি হয়ে বিস্ফোরণের প্রভাব সৃষ্টি করে | ১১ কেভি থেকে ২২০ কেভি | সরল নির্মাণ, সাশ্রয়ী | আগুনের ঝুঁকি, নিয়মিত তেল রক্ষণাবেক্ষণ প্রয়োজন |
| এয়ার ম্যাগনেটিক সার্কিট ব্রেকার | বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু | চৌম্বক ক্ষেত্র আর্ককে বাঁকিয়ে আর্ক চুটের মধ্যে প্রসারিত করে | ১৫ কেভি পর্যন্ত | কোনো বিশেষ মাধ্যমের প্রয়োজন নেই, সহজ রক্ষণাবেক্ষণ | সীমিত ব্রেকিং ক্ষমতা, ভারী নকশা |
কারিগরি বৈশিষ্ট্য: সার্কিট ব্রেকারে আর্কের প্যারামিটার
| প্যারামিটার | সাধারণ মান | তাৎপর্য |
|---|---|---|
| আর্কের তাপমাত্রা | ১৫,০০০°C থেকে ৩০,০০০°C | উপাদানের ক্ষয় হার এবং শীতলীকরণের প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করে |
| আর্ক ভোল্টেজ | ৩০V থেকে ৫০০V (প্রকারভেদে ভিন্ন) | শক্তি অপচয় এবং TRV বৈশিষ্ট্যকে প্রভাবিত করে |
| ন্যূনতম আর্ক সময় (৫০ হার্জ) | ৮-২০ মিলিসেকেন্ড | পর্যাপ্ত কন্টাক্ট পৃথকীকরণ এবং শীতলীকরণের জন্য প্রয়োজনীয় |
| ডাইইলেকট্রিক পুনরুদ্ধার হার | ৫-২০ কেভি/μs | নির্বাপণের পরে নিরোধক শক্তি পুনরুদ্ধারের গতি |
| TRV পিক ফ্যাক্টর | ১.৪ থেকে ১.৮ × সিস্টেম ভোল্টেজ | পুনরুদ্ধার সময়ের মধ্যে সর্বোচ্চ ভোল্টেজ স্ট্রেস |
| RRRV (রাইট অফ রাইজ) | ০.১-৫ কেভি/μs | পুনরায় স্ট্রাইক করার সম্ভাবনা নির্ধারণ করে |
| কন্টাক্ট ক্ষয় হার | প্রতি ১০০০ অপারেশনে ০.০১-১ মিমি | রক্ষণাবেক্ষণের সময়কাল এবং কন্টাক্টের জীবনকে প্রভাবিত করে |
সচরাচর জিজ্ঞাস্য
প্রশ্ন: সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার সময় সার্কিট ব্রেকারগুলি কেন সম্পূর্ণরূপে আর্ক নির্মূল করে না?
উত্তর: এসি সিস্টেমে, নিরাপদ কারেন্ট ইন্টারাপশনের জন্য নিয়ন্ত্রিত আর্ক অপরিহার্য। আর্ক নির্মূল করলে ইন্ডাক্টিভ শক্তি বিপজ্জনক ওভারভোল্টেজ তৈরি করবে। আর্ক একটি পরিচালিত পরিবাহী পথ সরবরাহ করে যা কারেন্ট স্বাভাবিকভাবে শূন্যে না পৌঁছানো পর্যন্ত শক্তিকে নিরাপদে উৎসে ফেরত যেতে দেয়, সরঞ্জাম ক্ষতি এবং সিস্টেমের অস্থিরতা প্রতিরোধ করে।.
প্রশ্ন: সার্কিট ব্রেকার অপারেশনে TRV এবং RRRV এর মধ্যে পার্থক্য কী?
উত্তর: TRV (ট্রানজিয়েন্ট রিকভারি ভোল্টেজ) হল আর্ক নির্বাপণের পরে ব্রেকার কন্টাক্ট জুড়ে প্রদর্শিত মোট দোদুল্যমান ভোল্টেজ। RRRV (রেট অফ রাইজ অফ রিকভারি ভোল্টেজ) বিশেষভাবে পরিমাপ করে এই ভোল্টেজ প্রাথমিকভাবে কত দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যা kV/μs এ প্রকাশ করা হয়। RRRV অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ ভোল্টেজ যদি ডাইইলেকট্রিক শক্তি পুনরুদ্ধারের চেয়ে দ্রুত বৃদ্ধি পায়, তবে আর্ক পুনরায় স্ট্রাইক করে।.
প্রশ্ন: ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি গ্যাস বা তেল ছাড়াই কীভাবে আর্ক নির্বাপণ করে?
উত্তর: ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারগুলি কন্টাক্ট ক্ষয় থেকে নির্গত ধাতব বাষ্পকে আর্ক মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করে। উচ্চ ভ্যাকুয়ামে (10⁻⁴ থেকে 10⁻⁷ Pa), ধাতব বাষ্প দ্রুত ছড়িয়ে পড়ে এবং কন্টাক্ট সারফেস এবং শিল্ডের উপর ঘনীভূত হয়। ভ্যাকুয়াম পরিবেশ চমৎকার নিরোধক পুনরুদ্ধার (20 kV/μs পর্যন্ত) প্রদান করে, যা প্রথম কারেন্ট শূন্য ক্রসিংয়ে আর্ক নির্বাপণ করতে সক্ষম করে।.
প্রশ্ন: সার্কিট ব্রেকারে ন্যূনতম আর্ক সময় নির্ধারণ করে কোন বিষয়গুলি?
উত্তর: ন্যূনতম আর্ক সময় নির্ভর করে কন্টাক্ট খোলার বেগ, প্রয়োজনীয় পৃথকীকরণ দূরত্ব, আর্ক-নির্বাপক মাধ্যমের বৈশিষ্ট্য এবং সিস্টেম ভোল্টেজ স্তরের উপর। অপর্যাপ্ত আর্ক সময় অপর্যাপ্ত কন্টাক্ট গ্যাপ বা অসম্পূর্ণ শীতলীকরণের কারণ হয়, যার ফলে রিকভারি ভোল্টেজ দেখা দিলে পুনরায় স্ট্রাইক হয়। তিন-ফেজ সিস্টেমের জন্য যুগপৎ যান্ত্রিক ক্রিয়াকলাপের জন্য ফেজ অ্যাঙ্গেল পার্থক্য বিবেচনা করা প্রয়োজন।.
প্রশ্ন: উচ্চ-ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকারগুলিতে কেন আরও অত্যাধুনিক আর্ক নির্বাপণ পদ্ধতির প্রয়োজন?
উত্তর: উচ্চ ভোল্টেজ বেশি আয়োনাইজেশন সহ দীর্ঘ, আরও শক্তিশালী আর্ক তৈরি করে। বর্ধিত শক্তি ঘনত্বের জন্য উন্নত শীতলীকরণ প্রক্রিয়া, দীর্ঘ কন্টাক্ট ট্র্যাভেল এবং উন্নত আর্ক-নির্বাপক মাধ্যমের প্রয়োজন। উচ্চ-ভোল্টেজ সিস্টেমগুলি উচ্চ TRV প্রশস্ততা এবং RRRV হার তৈরি করে, যা বিপর্যয়কর পুনরায় স্ট্রাইক ব্যর্থতা রোধ করতে দ্রুত ডাইইলেকট্রিক পুনরুদ্ধার এবং বৃহত্তর প্রতিরোধ ক্ষমতার দাবি করে।.
উপসংহার: নিরাপদ সার্কিট সুরক্ষার পেছনের বিজ্ঞান
সার্কিট ব্রেকার সংযোগ বিচ্ছিন্নকরণের চারটি মূল প্রক্রিয়া—কন্টাক্ট পৃথকীকরণ এবং আর্ক প্রতিষ্ঠা, আর্ক রক্ষণাবেক্ষণ এবং শক্তি ফেরত, কারেন্ট শূন্য ক্রসিং এবং নির্বাপণ, এবং TRV প্রতিরোধ—বোঝা যায় কেন নিয়ন্ত্রিত বৈদ্যুতিক আর্কগুলি নির্মূল করার জন্য নকশার ত্রুটিগুলির পরিবর্তে বৈদ্যুতিক সিস্টেম সুরক্ষার ভিত্তি।.
VIOX Electric এর উন্নত সার্কিট ব্রেকার ডিজাইনগুলিতে অত্যাধুনিক আর্ক ম্যানেজমেন্ট প্রযুক্তি, অপ্টিমাইজ করা কন্টাক্ট উপকরণ এবং সুনির্দিষ্টভাবে তৈরি করা আর্ক চেম্বার অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে যা সমস্ত অপারেটিং পরিস্থিতিতে নির্ভরযোগ্য সুরক্ষা নিশ্চিত করে। কার্যকরভাবে আর্ক শক্তি পরিচালনা করে এবং আন্তর্জাতিক মানগুলির মধ্যে TRV সহ্য করে, VIOX সার্কিট ব্রেকারগুলি আধুনিক বৈদ্যুতিক সিস্টেমের চাহিদা অনুযায়ী নিরাপত্তা, নির্ভরযোগ্যতা এবং দীর্ঘায়ু প্রদান করে।.
কারিগরি বৈশিষ্ট্য, অ্যাপ্লিকেশন নির্দেশিকা, অথবা কাস্টম সার্কিট ব্রেকার সমাধানের জন্য, আপনার নির্দিষ্ট সুরক্ষা প্রয়োজনীয়তা নিয়ে আলোচনা করতে VIOX Electric এর ইঞ্জিনিয়ারিং টিমের সাথে যোগাযোগ করুন।.
