શોર્ટ સર્કિટ સંરક્ષણ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને કાર્ય કરે છે

વિદ્યુત ઇજનેરીમાં "શોર્ટ સર્કિટ" શબ્દ વોલ્ટેજ સ્ત્રોતોની કટોકટી કામગીરીનો સંદર્ભ આપે છે. ઊર્જા ટ્રાન્સમિશનની તકનીકી પ્રક્રિયાઓના ઉલ્લંઘનની ઘટનામાં થાય છે, જ્યારે આઉટપુટ ટર્મિનલ્સ કાર્યકારી જનરેટર અથવા રાસાયણિક તત્વના ટૂંકા-સર્કિટ (શોર્ટ સર્કિટ) હોય છે.

આ કિસ્સામાં, સ્ત્રોતની સંપૂર્ણ શક્તિ તરત જ શોર્ટ સર્કિટ પર લાગુ થાય છે. તેમાંથી વિશાળ પ્રવાહ વહે છે, જે સાધનોને બાળી શકે છે અને નજીકના લોકોને વિદ્યુત ઇજાઓ પહોંચાડી શકે છે. આવી ઘટનાઓના વિકાસને રોકવા માટે, વિશેષ સુરક્ષાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

શોર્ટ સર્કિટના પ્રકારો શું છે

કુદરતી વિદ્યુત વિસંગતતાઓ

તેઓ સાથે લાઈટનિંગ સ્રાવ દરમિયાન દેખાય છે શક્તિશાળી વીજળી.

તેમની રચનાના સ્ત્રોતો વિવિધ ચિહ્નો અને તીવ્રતાની સ્થિર વીજળીની ઉચ્ચ સંભાવનાઓ છે, જ્યારે તેઓ લાંબા અંતર પર પવન દ્વારા ખસેડવામાં આવે છે ત્યારે વાદળો દ્વારા સંચિત થાય છે. કુદરતી ઠંડકના પરિણામે, જેમ જેમ તેની ઊંચાઈ વધે છે તેમ, વાદળોમાંનો ભેજ ઘટ્ટ થાય છે, જે વરસાદનું નિર્માણ કરે છે.

ભેજવાળા વાતાવરણમાં વિદ્યુત પ્રતિકાર ઓછો હોય છે, જે વીજળીના સ્વરૂપમાં પ્રવાહ પસાર કરવા માટે હવાના ઇન્સ્યુલેશનમાં ભંગાણ બનાવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જ બે અલગ-અલગ સંભવિતતાના પદાર્થો વચ્ચે સ્લાઇડ કરે છે:

• નજીક આવતા વાદળો પર;

• મેઘગર્જના અને જમીન વચ્ચે.

પ્રથમ પ્રકારની વીજળી વિમાન માટે ખતરનાક છે, અને જમીન પર છોડવાથી વૃક્ષો, ઇમારતો, ઔદ્યોગિક સુવિધાઓ, ઓવરહેડ પાવર લાઇનનો નાશ થઈ શકે છે. તેની સામે રક્ષણ આપવા માટે, વીજળીની સળિયા સ્થાપિત કરવામાં આવી છે, જે ક્રમિક રીતે નીચેના કાર્યો કરે છે:

1. પ્રાપ્ત કરવું, વીજળીની સંભવિતતાને વિશેષ ધરપકડ કરનાર તરફ આકર્ષિત કરવી;

2. બિલ્ડિંગના ગ્રાઉન્ડિંગ સર્કિટમાં નળી દ્વારા પ્રાપ્ત પ્રવાહનો માર્ગ;

3. આ સર્કિટમાંથી ગ્રાઉન્ડ પોટેન્શિયલમાં હાઈ વોલ્ટેજ ડિસ્ચાર્જનું ડિસ્ચાર્જ.

સીધા પ્રવાહોમાં ટૂંકા સર્કિટ

ગેલ્વેનિક વોલ્ટેજ સ્ત્રોતો અથવા રેક્ટિફાયર આઉટપુટ સંપર્કોની સકારાત્મક અને નકારાત્મક ક્ષમતાઓમાં તફાવત બનાવે છે, જે સામાન્ય સ્થિતિમાં સર્કિટના સંચાલનને સુનિશ્ચિત કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, બેટરીમાંથી લાઇટ બલ્બનો ગ્લો.

આ કિસ્સામાં થતી વિદ્યુત પ્રક્રિયાઓ ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે સંપૂર્ણ સર્કિટ માટે ઓહ્મનો નિયમ.

સ્ત્રોતનું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ આંતરિક અને બાહ્ય સર્કિટમાં તેમના પ્રતિકાર «R» અને «r» ને દૂર કરીને લોડ બનાવવા માટે વિતરિત કરવામાં આવે છે.

ઈમરજન્સી મોડમાં, બેટરી ટર્મિનલ્સ «+» અને «-» વચ્ચે ખૂબ જ ઓછા વિદ્યુત પ્રતિકાર સાથેનું શોર્ટ સર્કિટ થાય છે, જે સર્કિટના આ ભાગને નિષ્ક્રિય કરીને, બાહ્ય સર્કિટમાં પ્રવાહના પ્રવાહને વ્યવહારીક રીતે બંધ કરે છે. તેથી, નોમિનલ મોડના સંદર્ભમાં, આપણે ધારી શકીએ કે R = 0.

તમામ વર્તમાન માત્ર આંતરિક સર્કિટમાં જ ફરે છે, જેમાં એક નાનો પ્રતિકાર હોય છે અને તે સૂત્ર I = E/r દ્વારા નક્કી થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળની તીવ્રતા બદલાઈ ન હોવાથી, વર્તમાનનું મૂલ્ય ખૂબ જ ઝડપથી વધે છે. આવા શોર્ટ સર્કિટ શોર્ટિંગ વાયર અને અંદરના લૂપમાંથી પસાર થાય છે, જેના કારણે તેમાં પ્રચંડ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે અને ત્યારબાદ માળખાકીય નુકસાન થાય છે.

એસી સર્કિટમાં શોર્ટ સર્કિટ

અહીં તમામ વિદ્યુત પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન ઓહ્મના કાયદાના સંચાલન દ્વારા કરવામાં આવે છે અને સમાન સિદ્ધાંત અનુસાર આગળ વધે છે. તેમના પેસેજની લાક્ષણિકતાઓની જરૂર છે:

• વિવિધ રૂપરેખાંકનો સાથે સિંગલ-ફેઝ અથવા ત્રણ-તબક્કાના નેટવર્કનો ઉપયોગ;

• ગ્રાઉન્ડ લૂપની હાજરી.

AC સર્કિટમાં શોર્ટ સર્કિટના પ્રકાર

શોર્ટ સર્કિટ પ્રવાહો વચ્ચે આવી શકે છે:

• તબક્કો અને જમીન;

• બે અલગ અલગ તબક્કાઓ;

• બે અલગ અલગ તબક્કાઓ અને ગ્રાઉન્ડિંગ;

• ત્રણ તબક્કા;

• ત્રણ તબક્કા અને પૃથ્વી.

ઓવરહેડ પાવર લાઇન દ્વારા વીજળીના પ્રસારણ માટે, પાવર સિસ્ટમ્સ અલગ તટસ્થ જોડાણ યોજનાનો ઉપયોગ કરી શકે છે:

1. અલગ;

2. બહેરા ગ્રાઉન્ડેડ.

આ દરેક કિસ્સામાં શોર્ટ સર્કિટ કરંટ પોતાનો માર્ગ બનાવશે અને તેનું મૂલ્ય અલગ હશે. તેથી, વિદ્યુત સર્કિટને એસેમ્બલ કરવા માટેના ઉપરોક્ત તમામ વિકલ્પો અને તેમના માટે વર્તમાન સુરક્ષા ગોઠવણી બનાવતી વખતે તેમાં શોર્ટ-સર્કિટ પ્રવાહોની સંભાવના ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

વીજળીના ગ્રાહકોમાં શોર્ટ સર્કિટ પણ થઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે ઇલેક્ટ્રિક મોટર. સિંગલ-ફેઝ સ્ટ્રક્ચર્સમાં, તબક્કો સંભવિત ઇન્સ્યુલેશન સ્તર દ્વારા હાઉસિંગ અથવા તટસ્થ વાહક સુધી તોડી શકે છે.ત્રણ-તબક્કાના વિદ્યુત ઉપકરણોમાં, બે અથવા ત્રણ તબક્કાઓ વચ્ચે અથવા ફ્રેમ / જમીન સાથેના તેમના સંયોજનો વચ્ચે વધારાની ખામી થઈ શકે છે.

આ તમામ કેસોમાં, જેમ કે ડીસી સર્કિટમાં શોર્ટ સર્કિટના કિસ્સામાં, ખૂબ મોટી તીવ્રતાનો શોર્ટ સર્કિટ કરંટ બનેલા શોર્ટ સર્કિટમાંથી પસાર થશે અને તેની સાથે જનરેટર સાથે જોડાયેલ સમગ્ર સર્કિટને કારણે ઈમરજન્સી મોડ સર્જાશે.

આને રોકવા માટે, સંરક્ષણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે વધતા પ્રવાહોના સંપર્કમાં આવતા સાધનોમાંથી વોલ્ટેજને આપમેળે દૂર કરે છે.

શોર્ટ સર્કિટ સંરક્ષણની ઓપરેટિંગ મર્યાદા કેવી રીતે પસંદ કરવી

તમામ વિદ્યુત ઉપકરણો તેમના વોલ્ટેજ વર્ગમાં ચોક્કસ માત્રામાં વીજળીનો વપરાશ કરવા માટે રચાયેલ છે. તે પાવર દ્વારા નહીં, પરંતુ વર્તમાન દ્વારા લોડનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે સ્વીકારવામાં આવે છે. તેની સામે માપન, નિયંત્રણ અને સુરક્ષા બનાવવી સરળ છે.

ચિત્ર પ્રવાહોના આલેખ બતાવે છે જે સાધનસામગ્રીના સંચાલનના વિવિધ મોડમાં થઈ શકે છે. તેમના માટે, રક્ષણાત્મક ઉપકરણોને સેટ કરવા અને સેટ કરવા માટેના પરિમાણો પસંદ કરવામાં આવ્યા છે.

બ્રાઉન કલરનો આલેખ નામાંકિત મોડની સાઈન વેવ દર્શાવે છે, જે વાયરિંગની શક્તિ અને વર્તમાન સુરક્ષા ઉપકરણોની પસંદગીને ધ્યાનમાં લઈને, ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટની ડિઝાઇનમાં પ્રારંભિક એક તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે.

ઔદ્યોગિક આવર્તન સાઈન વેવ 50 હર્ટ્ઝ આ સ્થિતિમાં તે હંમેશા સ્થિર હોય છે, અને એક સંપૂર્ણ ઓસિલેશનનો સમયગાળો 0.02 સેકન્ડના સમયમાં થાય છે.

ઓપરેટિંગ મોડની સાઈન વેવ ચિત્રમાં વાદળી રંગમાં બતાવવામાં આવી છે. તે સામાન્ય રીતે નજીવા હાર્મોનિક કરતા ઓછું હોય છે. લોકો ભાગ્યે જ તેમની સોંપેલ ક્ષમતાના તમામ અનામતનો સંપૂર્ણપણે ઉપયોગ કરે છે.ઉદાહરણ તરીકે, જો રૂમમાં પાંચ હાથનું શૈન્ડલિયર લટકતું હોય, તો બલ્બનું એક જૂથ ઘણીવાર લાઇટિંગ માટે સમાવવામાં આવે છે: બે કે ત્રણ, બધા પાંચ નહીં.

વિદ્યુત ઉપકરણો રેટેડ લોડ પર વિશ્વસનીય રીતે કાર્ય કરવા માટે, તેઓ સુરક્ષા સેટ કરવા માટે એક નાનો વર્તમાન અનામત બનાવે છે. વર્તમાનની માત્રા કે જેના પર તેઓ ટ્રિપમાં સમાયોજિત થાય છે તેને સેટપોઇન્ટ કહેવામાં આવે છે. જ્યારે પહોંચે છે, ત્યારે સ્વીચો સાધનોમાંથી વોલ્ટેજ દૂર કરે છે.

નોમિનલ મોડ અને સેટ પોઈન્ટ વચ્ચેના સિનુસાઈડલ કંપનવિસ્તારની શ્રેણીમાં, સર્કિટ સહેજ ઓવરલોડ મોડમાં કાર્ય કરે છે.

ફોલ્ટ કરંટની સંભવિત સમયની લાક્ષણિકતા ગ્રાફમાં કાળા રંગમાં બતાવવામાં આવી છે. તેનું કંપનવિસ્તાર સંરક્ષણ સેટિંગ કરતાં વધી ગયું છે, અને ઓસિલેશન આવર્તન નાટકીય રીતે બદલાઈ ગઈ છે. તે સામાન્ય રીતે aperiodic પ્રકૃતિ છે. દરેક અર્ધ-તરંગ તીવ્રતા અને આવર્તનમાં બદલાય છે.

ઓવરકરન્ટ પ્રોટેક્શન અલ્ગોરિધમ

દરેક શોર્ટ-સર્કિટ પ્રોટેક્શનમાં ઓપરેશનના ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:

1. મોનિટર કરેલ વર્તમાન સાઇનસૉઇડની સ્થિતિનું સતત નિરીક્ષણ અને ખામીના ક્ષણનું નિર્ધારણ;

2. પરિસ્થિતિનું વિશ્લેષણ અને તાર્કિક ભાગમાંથી એક્ઝિક્યુટિવ બોડીને આદેશ જારી કરવો;

3. ઉપકરણોને સ્વિચ કરવાના માધ્યમથી સાધનોમાંથી વોલ્ટેજનું પ્રકાશન.

ઘણા ઉપકરણોમાં, અન્ય તત્વનો ઉપયોગ થાય છે - પ્રતિભાવ સમય વિલંબની રજૂઆત. તેનો ઉપયોગ જટિલ, શાખાવાળા સર્કિટમાં પસંદગીના સિદ્ધાંતને પ્રદાન કરવા માટે થાય છે.

કારણ કે સાઈન વેવ 0.005 સેકન્ડના સમયમાં તેના કંપનવિસ્તાર સુધી પહોંચે છે, તેથી આ સમયગાળો તેના સંરક્ષણ દ્વારા માપવા માટે ઓછામાં ઓછો જરૂરી છે. કામના આગામી બે તબક્કા પણ તાત્કાલિક હાથ ધરવામાં આવતા નથી.

આ કારણોસર, સૌથી ઝડપી વર્તમાન સુરક્ષાનો કુલ ઓપરેટિંગ સમય 0.02 સેકન્ડના એક હાર્મોનિક ઓસિલેશનના સમયગાળા કરતાં થોડો ઓછો છે.

શોર્ટ સર્કિટ સંરક્ષણની ડિઝાઇન સુવિધાઓ

દરેક વાયરમાંથી વહેતો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ આનું કારણ બને છે:

• કંડક્ટરની થર્મલ હીટિંગ;

• ચુંબકીય ક્ષેત્રનું નિર્દેશન.

આ બે ક્રિયાઓ રક્ષણાત્મક ઉપકરણોની રચના માટેના આધાર તરીકે લેવામાં આવે છે.

વર્તમાન રક્ષણ

વિદ્યુતપ્રવાહની થર્મલ અસર, વૈજ્ઞાનિકો જુલ અને લેન્ઝ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે, તેનો ઉપયોગ ફ્યુઝને સુરક્ષિત કરવા માટે થાય છે.

ચોકીદાર

તે વર્તમાન પાથમાં ફ્યુઝના ઇન્સ્ટોલેશન પર આધારિત છે, જે નજીવા ભારને શ્રેષ્ઠ રીતે ટકી શકે છે, પરંતુ સર્કિટમાં વિક્ષેપ પાડતા, ઓળંગી જાય ત્યારે બળી જાય છે.

કટોકટી પ્રવાહનું મૂલ્ય જેટલું ઊંચું છે, તેટલી ઝડપથી સર્કિટ બ્રેક બનાવવામાં આવે છે - વોલ્ટેજને દૂર કરવું. જો વર્તમાન સહેજ ઓળંગાઈ જાય, તો તે લાંબા સમય પછી બંધ થઈ શકે છે.

ફ્યુઝ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો, કારના ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો, ઘરગથ્થુ ઉપકરણો, 1000 વોલ્ટ સુધીના ઔદ્યોગિક ઉપકરણોમાં સફળતાપૂર્વક કાર્ય કરે છે. તેમના કેટલાક મોડેલોનો ઉપયોગ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સાધનોના સર્કિટમાં થાય છે.

વર્તમાનના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રભાવના સિદ્ધાંત પર આધારિત રક્ષણ

વર્તમાન-વહન વાયરની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્રને પ્રેરિત કરવાના સિદ્ધાંતે ટ્રિપ કોઇલનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રિલે અને સ્વિચનો વિશાળ વર્ગ બનાવવાનું શક્ય બનાવ્યું.

તેની કોઇલ કોર પર સ્થિત છે - એક ચુંબકીય સર્કિટ જેમાં દરેક વળાંકમાંથી ચુંબકીય પ્રવાહ ઉમેરવામાં આવે છે. જંગમ સંપર્ક યાંત્રિક રીતે આર્મેચર સાથે જોડાયેલ છે, જે કોરનો ઝૂલતો ભાગ છે. તે વસંતના બળ દ્વારા સ્થિર સંપર્ક સામે દબાવવામાં આવે છે.

સર્પાકાર કોઇલના વળાંકોમાંથી વહેતો રેટ કરેલ પ્રવાહ ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવે છે જે વસંતના બળને પાર કરી શકતો નથી. તેથી, સંપર્કો કાયમ માટે બંધ છે.

કટોકટી પ્રવાહોના કિસ્સામાં, આર્મેચર ચુંબકીય સર્કિટના સ્થિર ભાગ તરફ આકર્ષાય છે અને સંપર્કો દ્વારા બનાવેલ સર્કિટને તોડે છે.

સુરક્ષિત સર્કિટમાંથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વોલ્ટેજને દૂર કરવાના આધારે કાર્યરત સર્કિટ બ્રેકર્સના પ્રકારોમાંથી એક ફોટોમાં બતાવવામાં આવ્યું છે.

તે વાપરે છે:

• કટોકટી મોડ્સનું સ્વચાલિત શટડાઉન;

• ઇલેક્ટ્રિક આર્ક બુઝાવવાની સિસ્ટમ;

• મેન્યુઅલ અથવા સ્વચાલિત પ્રારંભ.

ડિજિટલ શોર્ટ સર્કિટ રક્ષણ

ઉપર ચર્ચા કરેલ તમામ સુરક્ષા એનાલોગ મૂલ્યો સાથે કામ કરે છે. આ ઉપરાંત, તાજેતરમાં ઉદ્યોગમાં અને ખાસ કરીને ઉર્જા ક્ષેત્રમાં, કાર્યના આધારે ડિજિટલ તકનીકો સક્રિયપણે રજૂ કરવામાં આવી છે. માઇક્રોપ્રોસેસર ઉપકરણો અને સ્થિર રિલે. સરળ કાર્યો સાથે સમાન ઉપકરણો ઘરની જરૂરિયાતો માટે બનાવવામાં આવે છે.

સંરક્ષિત સર્કિટમાંથી પસાર થતા પ્રવાહની તીવ્રતા અને દિશાનું માપન બિલ્ટ-ઇન સ્ટેપ-ડાઉન કરંટ ટ્રાન્સફોર્મર દ્વારા ઉચ્ચ સ્તરની ચોકસાઈ સાથે કરવામાં આવે છે. તેના દ્વારા માપવામાં આવતા સિગ્નલને સુપરપોઝિશન દ્વારા ડિજિટાઇઝ કરવામાં આવે છે ઉચ્ચ આવર્તન લંબચોરસ કઠોળ કંપનવિસ્તાર મોડ્યુલેશનના સિદ્ધાંત અનુસાર.

પછી તે માઇક્રોપ્રોસેસરના રક્ષણના તાર્કિક ભાગ પર જાય છે, જે ચોક્કસ, પૂર્વ-રૂપરેખાંકિત અલ્ગોરિધમનો અનુસાર કાર્ય કરે છે. કટોકટીની પરિસ્થિતિઓમાં, ઉપકરણ તર્ક નેટવર્કમાંથી વોલ્ટેજ દૂર કરવા માટે શટડાઉન એક્ટ્યુએટરને આદેશ આપે છે.

રક્ષણાત્મક કામગીરી માટે, પાવર સપ્લાય યુનિટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે મુખ્ય અથવા સ્વાયત્ત સ્ત્રોતોમાંથી વોલ્ટેજ લે છે.

ડિજિટલ શોર્ટ-સર્કિટ પ્રોટેક્શનમાં નેટવર્કની કટોકટીની સ્થિતિ અને તેના શટડાઉન મોડની નોંધણી કરવા માટે મોટી સંખ્યામાં કાર્યો, સેટિંગ્સ અને ક્ષમતાઓ છે.