फ्यूज जस्ता इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा चाप उत्पादनको सिद्धान्त र बुझाउने विधि

बिजुली चाप के हो?

जब सर्किटमा फ्यूज उडाइन्छ, जब भोल्टेज र वर्तमान एक निश्चित मानमा पुग्छ, फ्यूज लिङ्क भर्खरै पग्लिएको छ र विच्छेदन भएको छ, र भर्खरै छुट्याइएको फ्यूज लिङ्कहरू बीच एक चाप हुनेछ, जसलाई चाप भनिन्छ। यो बलियो बिजुली क्षेत्रको कारण हो, जसले ग्यासलाई आयनाइज गर्दछ र वर्तमानलाई सामान्य इन्सुलेट माध्यमबाट पार गर्दछ। विद्युतीय चापको प्रयोगमा धेरै अनुप्रयोगहरू हुन सक्छन्, जस्तै वेल्डिङ, स्टिल प्लान्टहरूमा इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेसहरू, आदि। तर यदि चाप अनियन्त्रित अवस्थामा उत्पन्न भयो भने, यसले विद्युत प्रसारण, वितरण, र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूमा क्षति पुर्‍याउँछ। त्यसैले हामीले चाप बुझ्न र नियन्त्रण गर्नुपर्छ।

विद्युत चाप को संरचना

1. आर्क स्तम्भ क्षेत्र

चाप स्तम्भ क्षेत्र विद्युतीय रूपमा तटस्थ छ र अणुहरू, परमाणुहरू, उत्तेजित परमाणुहरू, सकारात्मक आयनहरू, नकारात्मक आयनहरू, र इलेक्ट्रोनहरू मिलेर बनेको छ। तिनीहरू मध्ये, सकारात्मक चार्ज आयनहरू नकारात्मक चार्ज आयनहरू लगभग बराबर छन्, त्यसैले यसलाई प्लाज्मा पनि भनिन्छ। चार्ज गरिएका कणहरू धेरै ऊर्जा खपत नगरी प्लाज्मामा दिशात्मक रूपमा सर्छन्, त्यसैले तिनीहरूले कम भोल्टेज अवस्थाहरूमा उच्च प्रवाहहरू प्रसारण गर्न सक्छन्। वर्तमान प्रसारण गर्ने मुख्य चार्ज कणहरू इलेक्ट्रोन हुन्, चार्ज गरिएका कणहरूको कुल संख्याको लगभग 99.9% हो, बाँकी सकारात्मक आयनहरू छन्। क्याथोड र एनोड क्षेत्रहरूको अत्यन्त छोटो लम्बाइको कारण, चाप स्तम्भ क्षेत्रको लम्बाइलाई चाप लम्बाइको रूपमा मान्न सकिन्छ। आर्क स्तम्भ क्षेत्रमा विद्युतीय क्षेत्र बल अपेक्षाकृत कम छ, सामान्यतया केवल 5-10V/cm।

2. क्याथोड क्षेत्र

क्याथोडलाई इलेक्ट्रोनको स्रोत मानिन्छ। यसले चाप स्तम्भमा 99.9% चार्ज गरिएको कणहरू (इलेक्ट्रोनहरू) प्रदान गर्दछ। इलेक्ट्रोनहरू उत्सर्जन गर्न क्याथोडको क्षमताले चापको स्थिरतामा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। क्याथोड क्षेत्रको लम्बाइ 10-5-10-6 सेमी हो। यदि क्याथोड भोल्टेज ड्रप 10V छ भने, क्याथोड क्षेत्रको विद्युतीय क्षेत्र बल 106-107V/सेमी हुन्छ।

3. एनोड क्षेत्र

एनोड क्षेत्र मुख्यतया इलेक्ट्रोनहरू स्वीकार गर्न जिम्मेवार छ, तर यसले चाप स्तम्भमा चार्ज गरिएको कणहरूको ०.१% (सकारात्मक आयनहरू) पनि प्रदान गर्नुपर्छ। एनोड क्षेत्रको लम्बाइ सामान्यतया 10-2-10-3cm हुन्छ, त्यसैले एनोड क्षेत्रको विद्युतीय क्षेत्र बल 103-104V/cm हुन्छ। एनोड क्षेत्र मा भोल्टेज ड्रप मा एनोड सामग्री र वेल्डिंग वर्तमान को महत्वपूर्ण प्रभाव को कारण, यो 0 र 10V बीच भिन्न हुन सक्छ। उदाहरण को लागी, जब हालको घनत्व उच्च छ र एनोड तापमान उच्च छ, एनोड सामग्री वाष्पीकरण गर्न को लागी, एनोड भोल्टेज ड्रप 0V सम्म पनि कम हुनेछ।

इलेक्ट्रिक आर्क्स को विशेषताहरु

1. चापको स्थिर दहन कायम राख्न आवश्यक चाप भोल्टेज धेरै कम छ, र वायुमण्डलमा 1cm DC चाप स्तम्भको भोल्टेज 10-50V मात्र छ।

2. एउटा ठुलो धारा चाप मार्फत जान सक्छ, केहि एम्पियर देखि धेरै हजार एम्पियर सम्म।

3. चापको तापक्रम उच्च छ, र चाप स्तम्भको तापक्रम असमान छ। केन्द्रको तापक्रम उच्चतम छ, 6000-10000 डिग्री सम्म पुग्छ, जबकि तापक्रम केन्द्रबाट टाढा घट्छ।

4. इलेक्ट्रिक आर्क्सले बलियो प्रकाश उत्सर्जन गर्न सक्छ। चापबाट प्रकाश विकिरणको तरंगदैर्ध्य (1.7-50) × 10-7m हो। यसमा तीन भागहरू समावेश छन्: इन्फ्रारेड, दृश्य प्रकाश, र पराबैंगनी प्रकाश

इलेक्ट्रिक आर्क्स को वर्गीकरण

1. वर्तमान को प्रकार अनुसार, यसलाई AC चाप, DC चाप, र पल्स आर्क मा विभाजन गर्न सकिन्छ।

2. चापको अवस्था अनुसार, यसलाई मुक्त चाप र संकुचित चाप (जस्तै प्लाज्मा आर्क) मा विभाजन गर्न सकिन्छ।

3. इलेक्ट्रोड सामग्री अनुसार, यसलाई विभाजित गर्न सकिन्छ: पिघलने इलेक्ट्रोड चाप र गैर पिघलने इलेक्ट्रोड चाप।

इलेक्ट्रिक आर्क्स को खतरा

1. arcs को उपस्थितिले स्विचगियरको लागि दोषपूर्ण सर्किटहरू विच्छेद गर्नको लागि समय लम्ब्याउँछ र पावर प्रणालीमा सर्ट सर्किटको सम्भावना बढाउँछ।

2. चाप द्वारा उत्पन्न उच्च तापक्रमले सम्पर्क सतहलाई पग्लन्छ र वाष्पीकरण गर्छ, इन्सुलेशन सामग्री जलाउँछ। तेल भरिएको विद्युतीय उपकरणले आगलागी र विस्फोट जस्ता जोखिम पनि निम्त्याउन सक्छ।

3. यस तथ्यको कारणले कि बिजुली आर्कहरू बिजुली र थर्मल बलहरूको कार्य अन्तर्गत सार्न सक्छ। सर्ट सर्किट र चोटपटक लाग्न सजिलो हुन्छ, जसले गर्दा दुर्घटना बढ्छ।

छवटा बुझाउने आर्क्स को सिद्धान्त

1. आर्क तापमान

चाप थर्मल आयनीकरण द्वारा राखिएको छ, र चाप को तापमान कम गर्न थर्मल आयनीकरण कमजोर हुन सक्छ र नयाँ चार्ज आयनहरूको उत्पादन कम गर्न सक्छ। एकै समयमा, यसले चार्ज गरिएका कणहरूको वेगलाई पनि कम गर्छ र समग्र प्रभावलाई बढाउँछ। चापलाई छिटो लम्ब्याएर, चापलाई ग्यास वा तेलले उडाएर वा ठोस माध्यमको सतहको सम्पर्कमा चाप ल्याएर, चापको तापक्रम घटाउन सकिन्छ।

2. माध्यमका विशेषताहरू

चाप जल्ने माध्यमका विशेषताहरूले चापमा पृथकताको बल निर्धारण गर्दछ। थर्मल चालकता, गर्मी क्षमता, थर्मल मुक्त तापमान, डाइलेक्ट्रिक शक्ति, आदि सहित।

3. ग्यास माध्यमको दबाब

ग्यास माध्यमको दबाबले चापको पृथक्करणमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। किनभने ग्यासको चाप जति बढी हुन्छ, चापमा कणहरूको सांद्रता जति बढी हुन्छ, कणहरू बीचको दूरी जति कम हुन्छ, कम्पोजिट प्रभाव त्यति बलियो हुन्छ, र चाप निभाउन सजिलो हुन्छ। उच्च वैक्यूम वातावरणमा, टक्करको सम्भाव्यता कम हुन्छ, जसले टक्कर पृथक्करणलाई दबाउँछ, जबकि प्रसार प्रभाव बलियो हुन्छ।

4. सम्पर्क सामग्री

सम्पर्क सामग्रीले पनि अलगावको प्रक्रियालाई असर गर्छ। उच्च पिघलने बिन्दुहरू, राम्रो थर्मल चालकता, र सम्पर्कको रूपमा ठूलो ताप क्षमता भएका उच्च-तापमान प्रतिरोधी धातुहरू प्रयोग गर्दा, यसले चापमा तातो इलेक्ट्रोन र धातु वाष्पको उत्सर्जन कम गर्छ, जुन चाप निभाउनको लागि लाभदायक हुन्छ।

चाप निभाउने विधि

1. चाप निभाउन माध्यम प्रयोग गर्नुहोस्

आर्क ग्यापको डिटेचमेन्ट चाप वरिपरि निभाउने माध्यमको विशेषताहरूमा निर्भर गर्दछ। सल्फर हेक्साफ्लोराइड ग्यास बलियो विद्युत ऋणात्मकता भएको उत्कृष्ट चाप निभाउने माध्यम हो। यसले द्रुत रूपमा इलेक्ट्रोनहरू अवशोषित गर्न सक्छ र स्थिर नकारात्मक आयनहरू बनाउन सक्छ, जुन पुन: संयोजन र आयनीकरणको लागि अनुकूल छ। यसको चाप निभाउने क्षमता हावा भन्दा लगभग 100 गुणा बलियो छ; भ्याकुम (०.०१३Pa मुनिको दबाब) चाप निभाउने राम्रो माध्यम पनि हो। भ्याकुममा तटस्थ कणहरूको सानो संख्याको कारण, यो टकराउन र अलग गर्न सजिलो छैन, र भ्याकुम प्रसार र पृथक्करणको लागि अनुकूल छ। यसको चाप निभाउने क्षमता हावा भन्दा लगभग 15 गुणा बलियो छ।

2. चाप उडाउन ग्यास वा तेल प्रयोग गर्नुहोस्

चाप उडाउँदा चाप ग्यापमा चार्ज गरिएका कणहरूको प्रसार र शीतलन पुन: संयोजन हुन्छ। उच्च भोल्टेज सर्किट ब्रेकरहरूमा, ग्यास वा तेलबाट ठूलो दबाब उत्पन्न गर्न र आर्क ग्याप तर्फ बलपूर्वक उडाउन विभिन्न प्रकारका चाप निभाउने चेम्बर संरचनाहरू प्रयोग गरिन्छ। चाप उडाउने दुई मुख्य तरिकाहरू छन्: ठाडो उड्ने र तेर्सो उड्ने। ठाडो उड्ने भनेको चापको समानान्तर उड्ने दिशा हो, जसले चापलाई पातलो बनाउँछ; तेर्सो ब्लोइङ भनेको चापको लम्बाइमा उड्ने दिशा हो, जसले चापलाई लामो बनाउँछ र काट्छ।

3. चाप निभाउने सम्पर्कहरूको रूपमा विशेष धातु सामग्रीहरू प्रयोग गर्नुहोस्

उच्च पिघलने बिन्दुहरू, थर्मल चालकता, र ठूलो ताप क्षमताको साथ उच्च-तापमान प्रतिरोधी धातुहरू सम्पर्क सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्दा विद्युतीय आर्कहरूमा तातो इलेक्ट्रोन र धातु वाष्पको उत्सर्जन कम गर्न सकिन्छ, यसरी दबाइ आयनीकरणको प्रभाव प्राप्त गर्न सकिन्छ; एकै समयमा प्रयोग गरिने सम्पर्क सामग्रीलाई चाप र वेल्डिङको उच्च प्रतिरोध पनि चाहिन्छ। सामान्य सम्पर्क सामग्रीहरू तामा टंगस्टन मिश्र धातु, चाँदी टंगस्टन मिश्र धातु, आदि समावेश छन्।

4. विद्युत चुम्बकीय चाप उड्दै

विद्युत चुम्बकीय बलको कार्य अन्तर्गत विद्युतीय चाप चल्ने घटनालाई इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक ब्लोइङ आर्क भनिन्छ। वरपरको माध्यममा चापको आन्दोलनको कारण, यसले हावा उड्ने जस्तै प्रभाव पार्छ, यसरी चाप निभाउने उद्देश्य प्राप्त गर्दछ। यो चाप निभाउने विधि कम भोल्टेज स्विचगियरमा अधिक व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

5. ठोस माध्यमको साँघुरो स्लिटमा चाप सार्नुहोस्

यस प्रकारको चाप निभाउने विधिलाई स्लिट आर्क निभाउने विधि पनि भनिन्छ। माध्यमको साँघुरो स्लिटमा चापको आन्दोलनको कारण, एकातिर, यो चिसो हुन्छ, जसले आयनीकरण प्रभावलाई बढाउँछ; अर्कोतर्फ, चाप लम्बिएको छ, चाप व्यास कम भएको छ, चाप प्रतिरोध बढ्छ, र चाप निभाइन्छ।

६. लामो चापलाई छोटो चापमा अलग गर्नुहोस्

जब चाप यसको लम्बवत धातु ग्रिडहरूको पङ्क्तिबाट जान्छ, लामो चाप धेरै छोटो आर्कहरूमा विभाजित हुन्छ; छोटो आर्क्सको भोल्टेज ड्रप मुख्यतया एनोड र क्याथोड क्षेत्रहरूमा पर्दछ। यदि प्रत्येक खण्डमा चाप दहन कायम गर्न आवश्यक न्यूनतम भोल्टेज ड्रपहरूको योग लागू भोल्टेज भन्दा ठूलो छ भनेर सुनिश्चित गर्न ग्रिडहरूको संख्या पर्याप्त छ भने, चाप आफैं निभ्नेछ। थप रूपमा, AC प्रवाहले शून्य पार गरेपछि, नजिकैको क्याथोड प्रभावको कारणले गर्दा, प्रत्येक आर्क ग्यापको डाइइलेक्ट्रिक शक्ति अचानक 150-250V मा बढ्छ। शृङ्खलामा धेरै आर्क ग्यापहरू प्रयोग गरेर, उच्च डाइलेक्ट्रिक शक्ति प्राप्त गर्न सकिन्छ, ताकि चाप शून्य क्रसिङमा निभिएपछि पुन: प्रज्वलित हुनेछैन।

7. बहु फ्र्याक्चर चाप बुझाउने अपनाउनुहोस्

उच्च-भोल्टेज सर्किट ब्रेकरको प्रत्येक चरण दुई वा बढी ब्रेकहरूसँग श्रृंखलामा जोडिएको हुन्छ, जसले प्रत्येक ब्रेकले बोक्ने भोल्टेजलाई घटाउँछ र कन्ट्याक्ट ब्रेकिङ स्पीडलाई दोब्बर बनाउँछ, जसले चापलाई चाँडै लम्ब्याउँछ र चाप निभाउनलाई फाइदा गर्छ।

8. सर्किट ब्रेकर सम्पर्कहरूको विभाजन गति सुधार गर्नुहोस्

चाप लम्ब्याउने गतिमा सुधार गरियो, जुन चाप कूलिंग, पुन: संयोजन, र प्रसारको लागि लाभदायक छ।