سرکٹ بریکرز برقی نظاموں میں اہم حفاظتی آلات ہیں، جو فالٹ کرنٹ کو روکنے اور آلات اور انفراسٹرکچر کو نقصان سے بچانے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ اگرچہ بہت سے لوگ یہ مانتے ہیں کہ برقی آرکس سرکٹ بریکر کے آپریشن میں ناپسندیدہ مظاہر ہیں، لیکن حقیقت بالکل مختلف ہے۔ AC نظاموں میں، کنٹرول شدہ برقی آرکس محفوظ اور مؤثر کرنٹ میں مداخلت میں ایک لازمی کردار ادا کرتے ہیں۔ سرکٹ بریکر منقطع ہونے کے چار اہم عملوں کو سمجھنا اس بات کو ظاہر کرتا ہے کہ آرک مینجمنٹ، آرک کے خاتمے کے بجائے، جدید برقی تحفظ کے لیے بنیادی کیوں ہے۔.
سرکٹ بریکر آپریشن میں برقی آرکس کیوں ضروری ہیں
بہت سے انجینئرز بدیہی طور پر یہ مانتے ہیں کہ برقی آرکس کو ختم کرنے سے سرکٹ بریکر کی کارکردگی بہتر ہوگی۔ تاہم، AC نظاموں میں، آرک کے بغیر کرنٹ کو “سخت کٹ” کرنے کی کوشش کرنے سے خطرناک نتائج برآمد ہوتے ہیں۔ جب آرک کی تشکیل کے بغیر رابطے اچانک الگ ہوجاتے ہیں، تو انڈکٹیو بوجھ میں ذخیرہ شدہ مقناطیسی توانائی کو منتشر ہونے کے لیے کوئی جگہ نہیں ملتی ہے۔ یہ توانائی فوری طور پر سٹراے کیپیسیٹینس میں منتقل ہوجاتی ہے، جس سے خطرناک اوور وولٹیجز پیدا ہوتے ہیں جو موصلیت کی ناکامی اور دوبارہ اسٹرائیکنگ کے مظاہر کا سبب بن سکتے ہیں۔.
ایک کنٹرول شدہ برقی آرک ایک قابل انتظام سوئچ کے طور پر کام کرتا ہے، جو بوجھ کی توانائی کو منظم طریقے سے بجلی کے منبع پر واپس جانے کی اجازت دیتا ہے۔ آرک ایک conductive راستہ فراہم کرتا ہے جب تک کہ AC کرنٹ قدرتی طور پر صفر تک نہ پہنچ جائے، جس مقام پر سازگار حالات میں بجھانا ہوتا ہے۔ سرکٹ بریکر کو پھر محفوظ نظام ری سیٹ کو مکمل کرنے کے لیے عارضی ریکوری وولٹیج (TRV) کا مقابلہ کرنا چاہیے۔.
سرکٹ بریکر منقطع ہونے کے چار اہم عمل
عمل 1: رابطہ علیحدگی اور آرک کا قیام
جب سرکٹ بریکر کے رابطے ابتدائی طور پر الگ ہوجاتے ہیں، تو ان کے درمیان ایک خوردبینی رابطہ پل باقی رہتا ہے۔ اس جنکشن پر، کرنٹ کی کثافت انتہائی زیادہ ہوجاتی ہے، جس کی وجہ سے رابطے کا مواد پگھلنے، بخارات بننے اور آئنائزیشن سے گزرتا ہے۔ یہ عمل آرک بجھانے والے میڈیم (ہوا، تیل، SF₆ گیس، یا ویکیوم میں دھاتی بخارات) کے اندر ایک پلازما چینل—برقی آرک—تخلیق کرتا ہے۔.
آرک کے قیام کا مرحلہ نظام کی ناکامی کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ بلکہ، یہ توانائی کو ایک قابل انتظام conductive راستے میں منتقل کرتا ہے، فوری وولٹیج اسپائکس کو روکتا ہے۔ اس مرحلے کے دوران، سرکٹ بریکر کافی رابطہ گیپ فاصلہ پیدا کرتا ہے اور بعد میں آرک بجھانے کے لیے ضروری کولنگ کے حالات قائم کرتا ہے۔ پلازما چینل کا درجہ حرارت 20,000°C (36,000°F) تک پہنچ سکتا ہے، جو محفوظ آپریشن کے لیے مناسب آرک چیمبر ڈیزائن کو اہم بناتا ہے۔.
عمل 2: آرک کی دیکھ بھال اور توانائی کی واپسی
آرک کی دیکھ بھال کے مرحلے کے دوران، کرنٹ آرک پلازما کے ذریعے بہتا رہتا ہے جبکہ انڈکٹیو بوجھ سے مقناطیسی توانائی آہستہ آہستہ بجلی کے منبع پر واپس آتی ہے۔ جدید سرکٹ بریکرز اس عمل کو منظم کرنے کے لیے مختلف تکنیکوں کا استعمال کرتے ہیں:
- گیس یا تیل بلاسٹ سسٹم تیز رفتار بہاؤ پیدا کرتے ہیں جو آئنائزڈ ذرات کو ٹھنڈا اور منتشر کرتے ہیں
- مقناطیسی بلو میکانزم برقی مقناطیسی قوتوں کا استعمال کرتے ہوئے آرک کو لمبا اور تقسیم کرتے ہیں
- ویکیوم ماحول دھاتی بخارات کے تیز رفتار پھیلاؤ اور کولنگ کو فعال کرتے ہیں
- آرک چیوٹس بہتر کولنگ کے لیے آرک کو متعدد چھوٹے حصوں میں تقسیم کرتے ہیں
سرکٹ بریکر کو کم از کم دورانیے کے لیے آرک کو برقرار رکھنا چاہیے جبکہ کافی رابطہ علیحدگی حاصل کی جائے۔ یہ کم از کم آرک کا وقت نظام کے وولٹیج اور کرنٹ کی شدت کے لحاظ سے مختلف ہوتا ہے، لیکن عام طور پر 50 Hz پر 8-20 ملی سیکنڈ تک ہوتا ہے۔ ناکافی آرک کا وقت یا ناکافی رابطہ گیپ وولٹیج کی بحالی کے وقت دوبارہ اسٹرائیکنگ کا باعث بنتا ہے۔.
عمل 3: کرنٹ زیرو کراسنگ اور آرک بجھانا
جیسے ہی AC کرنٹ اپنے قدرتی زیرو کراسنگ کے قریب پہنچتا ہے، مناسب طریقے سے ٹھنڈے کیے گئے رابطے مناسب علیحدگی کے ساتھ آرک کے تیز رفتار ڈی آئنائزیشن کو فعال کرتے ہیں۔ رابطوں کے درمیان ڈائی الیکٹرک طاقت تیزی سے بحال ہوتی ہے—ویکیوم سرکٹ بریکرز میں 20 kV/μs تک—کرنٹ زیرو پوائنٹ پر آرک بجھانے کی اجازت دیتی ہے۔.
یہ نازک لمحہ مداخلت کی کامیابی کا تعین کرتا ہے۔ آرک اس وقت نہیں بجھتا جب رابطے ابتدائی طور پر الگ ہوجاتے ہیں۔ حقیقی کرنٹ میں مداخلت صرف کرنٹ زیرو پر کامیاب ڈی آئنائزیشن کے ساتھ ہوتی ہے۔ کئی عوامل پہلے کراسنگ بجھانے کی کامیابی کو متاثر کرتے ہیں:
- رابطہ کھولنے کی رفتار اور سفر کا فاصلہ
- آرک بجھانے والے میڈیم کی خصوصیات اور بہاؤ کی خصوصیات
- رابطہ مواد کی ساخت اور تھرمل خصوصیات
- نظام کے وولٹیج اور کرنٹ کی شدت
- آرک چیمبر کے اندر درجہ حرارت اور دباؤ کے حالات
ہائی شارٹ سرکٹ کرنٹ کے لیے ڈیزائن کیے گئے سرکٹ بریکرز پہلے کرنٹ زیرو کراسنگ پر قابل اعتماد بجھانے کو یقینی بنانے کے لیے جدید آرک اسپلٹنگ ٹیکنالوجیز اور بہتر کولنگ میکانزم کو شامل کرتے ہیں۔.
عمل 4: TRV برداشت اور وولٹیج کی بحالی
آرک بجھانے کے فوراً بعد، عارضی ریکوری وولٹیج (TRV) کھلے رابطوں پر ظاہر ہوتا ہے۔ یہ وولٹیج سورس سائیڈ اور لوڈ سائیڈ اجزاء کے سپرپوزیشن کے نتیجے میں ہوتا ہے، جو عام طور پر ملٹی فریکوئنسی آسیلیٹری رویے کو ظاہر کرتا ہے۔ TRV ویوفارم کی خصوصیات میں شامل ہیں:
- ریکوری وولٹیج کی شرح میں اضافہ (RRRV): ابتدائی وولٹیج میں اضافے کی شرح، kV/μs میں ماپا جاتا ہے
- چوٹی TRV طول و عرض: کھلے رابطوں پر زیادہ سے زیادہ وولٹیج کا دباؤ
- فریکوئنسی اجزاء: نظام کی انڈکٹینس اور کیپیسیٹینس سے متعدد آسیلیشن فریکوئنسیز
سرکٹ بریکرز کو دوبارہ اسٹرائیکنگ کو روکنے کے لیے معیاری حدود (IEC 62271-100, IEEE C37.04) کے اندر TRV کا مقابلہ کرنا چاہیے۔ اگر ڈائی الیکٹرک ریکوری TRV چوٹیوں کے وقت نامکمل ہے، تو آرک دوبارہ اگنیشن ہوتا ہے، جس سے ممکنہ طور پر تباہ کن ناکامی ہوسکتی ہے۔ جیسے ہی عارضی آسیلیشنز ختم ہوتے ہیں، وولٹیج پاور فریکوئنسی ریکوری وولٹیج (RV) پر مستحکم ہوجاتا ہے، مداخلت کی ترتیب کو مکمل کرتا ہے اور فوری نظام کو دوبارہ توانائی دینے کے قابل بناتا ہے۔.
سرکٹ بریکر کی اقسام اور آرک بجھانے کے طریقے
| سرکٹ بریکر کی قسم | آرک بجھانے والا میڈیم | بنیادی بجھانے کا میکانزم | عام وولٹیج رینج | کلیدی فوائد | حدود |
|---|---|---|---|---|---|
| ویکیوم سرکٹ بریکر (VCB) | ہائی ویکیوم (10⁻⁴ سے 10⁻⁷ Pa) | دھاتی بخارات کا تیز رفتار پھیلاؤ اور گاڑھا ہونا | 3.6 kV سے 40.5 kV | کم سے کم دیکھ بھال، کمپیکٹ ڈیزائن، کوئی ماحولیاتی خدشات نہیں | درمیانے وولٹیج کی ایپلی کیشنز تک محدود |
| SF₆ سرکٹ بریکر | سلفر ہیکسا فلورائیڈ گیس | اعلی ڈائی الیکٹرک طاقت اور تھرمل کنڈکٹیویٹی | 72.5 kV سے 800 kV | بہترین مداخلت کی صلاحیت، قابل اعتماد کارکردگی | ماحولیاتی خدشات (گرین ہاؤس گیس)، گیس کی نگرانی کی ضرورت ہے |
| ایئر بلاسٹ سرکٹ بریکر | کمپریسڈ ہوا (20-30 بار) | تیز رفتار ہوا کا بلاسٹ آرک کو ٹھنڈا اور منتشر کرتا ہے | 132 kV سے 400 kV | ثابت شدہ ٹیکنالوجی، کوئی زہریلی گیس نہیں | کمپریسر انفراسٹرکچر کی ضرورت ہے، شور کی پیداوار |
| آئل سرکٹ بریکر | معدنی موصلیت کا تیل | تیل کے گلنے سے پیدا ہونے والی ہائیڈروجن گیس دھماکے کا اثر پیدا کرتی ہے۔ | 11 kV سے 220 kV | سادہ ساخت، اقتصادی | آگ کا خطرہ، تیل کی باقاعدگی سے دیکھ بھال ضروری ہے۔ |
| ایئر میگنیٹک سرکٹ بریکر | ماحولیاتی ہوا | مقناطیسی میدان آرک کو آرک چیوٹس میں موڑتا اور لمبا کرتا ہے۔ | 15 kV تک | کسی خاص میڈیم کی ضرورت نہیں، سادہ دیکھ بھال | محدود بریکنگ کی صلاحیت، بڑا ڈیزائن |
تکنیکی خصوصیات: سرکٹ بریکرز میں آرک پیرامیٹرز
| پیرامیٹر | عام اقدار | اہمیت |
|---|---|---|
| آرک کا درجہ حرارت | 15,000°C سے 30,000°C | مواد کے کٹاؤ کی شرح اور کولنگ کی ضروریات کا تعین کرتا ہے۔ |
| آرک وولٹیج | 30V سے 500V (قسم کے لحاظ سے مختلف ہوتا ہے) | توانائی کے اخراج اور TRV خصوصیات کو متاثر کرتا ہے۔ |
| کم از کم آرک ٹائم (50 Hz) | 8-20 ملی سیکنڈ | مناسب رابطہ علیحدگی اور کولنگ کے لیے ضروری ہے۔ |
| ڈائی الیکٹرک ریکوری ریٹ | 5-20 kV/μs | بجھنے کے بعد موصلیت کی طاقت کی بحالی کی رفتار |
| TRV پیک فیکٹر | 1.4 سے 1.8 × سسٹم وولٹیج | ریکوری کی مدت کے دوران زیادہ سے زیادہ وولٹیج دباؤ |
| RRRV (اضافے کی شرح) | 0.1-5 kV/μs | دوبارہ اسٹرائیک کے امکان کا تعین کرتا ہے۔ |
| رابطہ کٹاؤ کی شرح | 0.01-1 ملی میٹر فی 1000 آپریشنز | دیکھ بھال کے وقفوں اور رابطے کی زندگی کو متاثر کرتا ہے۔ |
اکثر پوچھے گئے سوالات
سوال: سرکٹ بریکر منقطع ہونے کے دوران آرکس کو مکمل طور پر کیوں ختم نہیں کرتے؟
جواب: AC سسٹمز میں، محفوظ کرنٹ میں مداخلت کے لیے کنٹرولڈ آرکس ضروری ہیں۔ آرکس کو ختم کرنے سے انڈکٹیو توانائی خطرناک اوور وولٹیجز پیدا کرے گی۔ آرک ایک منظم conductive راستہ فراہم کرتا ہے جو توانائی کو محفوظ طریقے سے ماخذ کی طرف واپس جانے کی اجازت دیتا ہے جب تک کہ کرنٹ قدرتی طور پر صفر تک نہ پہنچ جائے، جس سے آلات کو نقصان اور سسٹم کے عدم استحکام کو روکا جا سکے۔.
سوال: سرکٹ بریکر آپریشن میں TRV اور RRRV میں کیا فرق ہے؟
جواب: TRV (عارضی ریکوری وولٹیج) آرک بجھنے کے بعد بریکر رابطوں پر ظاہر ہونے والا کل oscillatory وولٹیج ہے۔ RRRV (ریکوری وولٹیج میں اضافے کی شرح) خاص طور پر اس بات کی پیمائش کرتا ہے کہ یہ وولٹیج ابتدائی طور پر کتنی تیزی سے بڑھتا ہے، جسے kV/μs میں ظاہر کیا جاتا ہے۔ RRRV اہم ہے کیونکہ اگر وولٹیج ڈائی الیکٹرک طاقت کی بحالی سے زیادہ تیزی سے بڑھتا ہے، تو آرک دوبارہ اسٹرائیک ہوتا ہے۔.
سوال: ویکیوم سرکٹ بریکر گیس یا تیل کے بغیر آرکس کو کیسے بجھاتے ہیں؟
جواب: ویکیوم سرکٹ بریکر رابطہ کٹاؤ سے دھاتی بخارات کو آرک میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ ہائی ویکیوم (10⁻⁴ سے 10⁻⁷ Pa) میں، دھاتی بخارات تیزی سے پھیلتے ہیں اور رابطے کی سطحوں اور شیلڈز پر جمع ہو جاتے ہیں۔ ویکیوم ماحول بہترین موصلیت کی بحالی (20 kV/μs تک) فراہم کرتا ہے، جو پہلے کرنٹ زیرو کراسنگ پر آرک بجھانے کے قابل بناتا ہے۔.
سوال: سرکٹ بریکر میں کم از کم آرک ٹائم کا تعین کرنے والے عوامل کیا ہیں؟
جواب: کم از کم آرک ٹائم کا انحصار رابطے کھولنے کی رفتار، مطلوبہ علیحدگی کے فاصلے، آرک بجھانے والے میڈیم کی خصوصیات اور سسٹم وولٹیج کی سطح پر ہوتا ہے۔ ناکافی آرک ٹائم کے نتیجے میں ناکافی رابطہ گیپ یا نامکمل کولنگ ہوتی ہے، جس کی وجہ سے ریکوری وولٹیج ظاہر ہونے پر دوبارہ اسٹرائیک ہوتی ہے۔ تھری فیز سسٹمز کو بیک وقت میکانکی آپریشن کے لیے فیز اینگل کے فرق پر غور کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔.
سوال: ہائی وولٹیج سرکٹ بریکرز کو آرک بجھانے کے زیادہ جدید طریقوں کی ضرورت کیوں ہوتی ہے؟
جواب: زیادہ وولٹیجز زیادہ آئنائزیشن کے ساتھ لمبے، زیادہ توانائی والے آرکس بناتے ہیں۔ توانائی کی بڑھتی ہوئی کثافت کو بہتر کولنگ میکانزم، رابطے کے طویل سفر اور آرک بجھانے والے اعلیٰ میڈیم کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہائی وولٹیج سسٹمز زیادہ TRV amplitudes اور RRRV ریٹس بھی پیدا کرتے ہیں، جس کے لیے تباہ کن دوبارہ اسٹرائیک ناکامیوں کو روکنے کے لیے تیز ڈائی الیکٹرک ریکوری اور زیادہ برداشت کی صلاحیت کی ضرورت ہوتی ہے۔.
نتیجہ: محفوظ سرکٹ پروٹیکشن کے پیچھے سائنس
سرکٹ بریکر منقطع ہونے کے چار اہم عملوں کو سمجھنا—رابطے کی علیحدگی اور آرک کا قیام، آرک کی دیکھ بھال اور توانائی کی واپسی، کرنٹ زیرو کراسنگ اور بجھانا، اور TRV برداشت کرنا—یہ ظاہر کرتا ہے کہ کنٹرولڈ الیکٹرک آرکس برقی نظام کے تحفظ کے لیے بنیادی کیوں ہیں نہ کہ ڈیزائن کی خامیاں جنہیں ختم کیا جائے۔.
VIOX الیکٹرک کے جدید سرکٹ بریکر ڈیزائن میں آرک مینجمنٹ ٹیکنالوجیز، آپٹیمائزڈ رابطہ مواد، اور درستگی سے انجنیئرڈ آرک چیمبرز شامل ہیں تاکہ تمام آپریٹنگ حالات میں قابل اعتماد تحفظ کو یقینی بنایا جا سکے۔ آرک توانائی کو مؤثر طریقے سے منظم کرکے اور بین الاقوامی معیارات کے اندر TRV کو برداشت کرکے، VIOX سرکٹ بریکر وہ حفاظت، وشوسنییتا اور لمبی عمر فراہم کرتے ہیں جس کی جدید برقی نظاموں کو ضرورت ہے۔.
تکنیکی خصوصیات، ایپلیکیشن گائیڈنس، یا کسٹم سرکٹ بریکر حل کے لیے،, اپنی مخصوص تحفظ کی ضروریات پر تبادلہ خیال کرنے کے لیے VIOX الیکٹرک کی انجینئرنگ ٹیم سے رابطہ کریں۔.
