برقی قوس بنانے کا عمل اور اسے بجھانے کے طریقے

جب الیکٹرک سرکٹ کھولا جاتا ہے، تو برقی ڈسچارج برقی قوس کی شکل میں ہوتا ہے۔ برقی قوس کی ظاہری شکل کے لیے، رابطوں کا وولٹیج 0.1 A یا اس سے زیادہ کے آرڈر کے سرکٹ میں کرنٹ پر 10 V سے اوپر ہونا کافی ہے۔ اہم وولٹیجز اور کرنٹ کے ساتھ، قوس کے اندر کا درجہ حرارت 3-15 ہزار ° C تک پہنچ سکتا ہے، جس کے نتیجے میں رابطے اور زندہ حصے پگھل جاتے ہیں۔

110 kV اور اس سے اوپر کے وولٹیجز پر، قوس کی لمبائی کئی میٹر تک پہنچ سکتی ہے۔ لہذا، الیکٹرک آرک، خاص طور پر ہائی پاور سرکٹس میں، 1 kV سے زیادہ وولٹیجز کے لیے ایک بہت بڑا خطرہ ہے، حالانکہ سنگین نتائج 1 kV سے کم وولٹیج کی تنصیبات میں بھی ہو سکتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، 1 kV کے اوپر اور نیچے دونوں وولٹیجز کے لیے سرکٹس میں آرسنگ کو زیادہ سے زیادہ ہونا چاہیے اور جلدی سے بجھا دیا جانا چاہیے۔

الیکٹرک آرکنگ کی وجوہات

برقی قوس کی تشکیل کے عمل کو اس طرح آسان بنایا جا سکتا ہے۔جب رابطے ہٹ جاتے ہیں تو پہلے رابطے کا دباؤ کم ہوتا ہے اور اس کے مطابق رابطے کی سطح بڑھ جاتی ہے، منتقلی مزاحمت (موجودہ کثافت اور درجہ حرارت - مقامی (رابطے کے علاقے کے کچھ علاقوں میں) زیادہ گرمی شروع ہوتی ہے، جو تھرمیونک تابکاری میں مزید حصہ ڈالتی ہے، جب اعلی درجہ حرارت کے زیر اثر الیکٹران کی رفتار بڑھ جاتی ہے اور وہ الیکٹروڈ کی سطح سے پھٹ جاتے ہیں۔

رابطے کی علیحدگی کے لمحے، یعنی، سرکٹ ٹوٹ گیا ہے، وولٹیج کو فوری طور پر رابطے کے فرق میں بحال کیا جاتا ہے. چونکہ اس معاملے میں رابطوں کے درمیان فاصلہ چھوٹا ہے، وہاں ہے۔ برقی میدان ہائی وولٹیج جس کے زیر اثر الیکٹران کو الیکٹروڈ کی سطح سے نکال لیا جاتا ہے۔ وہ برقی میدان میں تیز ہوتے ہیں اور جب وہ کسی نیوٹرل ایٹم سے ٹکراتے ہیں تو وہ اسے اپنی حرکی توانائی دیتے ہیں۔ اگر یہ توانائی غیر جانبدار ایٹم کے خول سے کم از کم ایک الیکٹران کو پھاڑ دینے کے لیے کافی ہے، تو آئنائزیشن کا عمل ہوتا ہے۔

تشکیل شدہ آزاد الیکٹران اور آئن آرک ٹرنک کا پلازما بناتے ہیں، یعنی آئنائزڈ چینل جس میں قوس جلتا ہے اور ذرات کی مسلسل حرکت کو یقینی بنایا جاتا ہے۔ اس صورت میں، منفی چارج شدہ ذرات، خاص طور پر الیکٹران، ایک سمت (اینوڈ کی طرف)، اور ایک یا زیادہ الیکٹران سے محروم گیسوں کے ایٹم اور مالیکیولز - مثبت چارج شدہ ذرات - مخالف سمت میں (کیتھوڈ کی طرف)۔

پلازما چالکتا دھاتوں کے قریب ہے۔

آرک شافٹ میں ایک بڑا کرنٹ بہتا ہے اور ایک اعلی درجہ حرارت پیدا ہوتا ہے۔آرک سلنڈر کا یہ درجہ حرارت تھرمل آئنائزیشن کی طرف لے جاتا ہے - ان کی نقل و حرکت کی تیز رفتار پر تیز حرکی توانائی کے ساتھ مالیکیولز اور ایٹموں کے تصادم کی وجہ سے آئن کی تشکیل کا عمل (میڈیم کے مالیکیول اور ایٹم جہاں قوس جلتا ہے وہ الیکٹرانوں میں ٹوٹ جاتا ہے اور مثبت طور پر چارج شدہ آئنوں)۔ شدید تھرمل آئنائزیشن اعلی پلازما چالکتا کو برقرار رکھتی ہے۔ لہذا، آرک کے ساتھ وولٹیج ڈراپ چھوٹا ہے.

ایک برقی قوس میں، دو عمل مسلسل ہو رہے ہیں: آئنائزیشن کے علاوہ، ایٹموں اور مالیکیولز کی بھی deionization۔ مؤخر الذکر بنیادی طور پر بازی کے ذریعے ہوتا ہے، یعنی ماحول میں چارج شدہ ذرات کی منتقلی اور الیکٹرانوں اور مثبت طور پر چارج شدہ آئنوں کا دوبارہ ملاپ، جو ان کے ٹوٹنے پر خرچ ہونے والی توانائی کی واپسی کے ساتھ غیر جانبدار ذرات میں دوبارہ جمع ہوتے ہیں۔ اس صورت میں، گرمی کو ماحول سے ہٹا دیا جاتا ہے.

اس طرح، سمجھے جانے والے عمل کے تین مراحل میں فرق کیا جا سکتا ہے: آرک اگنیشن، جب شاک آئنائزیشن اور کیتھوڈ سے الیکٹرانوں کے اخراج کی وجہ سے، ایک آرک ڈسچارج شروع ہوتا ہے اور آئنائزیشن کی شدت ڈیونائزیشن سے زیادہ ہوتی ہے، قوس کو مستحکم جلانے کی مدد سے آرک سلنڈر میں تھرمل آئنائزیشن جب ionization اور deionization کی شدت ایک جیسی ہوتی ہے، جب deionization کی شدت ionization سے زیادہ ہو تو قوس کا غائب ہو جانا۔

الیکٹریکل سوئچنگ ڈیوائسز میں قوس کو بجھانے کے طریقے

الیکٹریکل سرکٹ کے عناصر کو منقطع کرنے اور سوئچنگ ڈیوائس کو پہنچنے والے نقصان کو خارج کرنے کے لیے، نہ صرف اس کے رابطوں کو کھولنا ضروری ہے، بلکہ ان کے درمیان ظاہر ہونے والے قوس کو بجھانا بھی ضروری ہے۔ آرک بجھانے کے عمل، نیز جلنے، متبادل کرنٹ اور ڈائریکٹ کرنٹ کے ساتھ مختلف ہیں۔اس کا تعین اس حقیقت سے ہوتا ہے کہ پہلی صورت میں قوس میں کرنٹ ہر آدھے چکر میں صفر سے گزرتا ہے۔ ان اوقات میں، قوس میں توانائی کا اخراج رک جاتا ہے اور قوس بے ساختہ بجھ جاتا ہے اور پھر ہر بار دوبارہ بھڑک اٹھتا ہے۔

عملی طور پر، قوس میں کرنٹ صفر کراسنگ کے مقابلے میں قدرے پہلے صفر کے قریب ہو جاتا ہے، کیونکہ کرنٹ کم ہونے کے ساتھ، قوس کو فراہم کی جانے والی توانائی کم ہوتی جاتی ہے، اور قوس کا درجہ حرارت اسی کے مطابق کم ہو جاتا ہے اور تھرمل آئنائزیشن بند ہو جاتی ہے۔ اس صورت میں، deionization کا عمل آرک گیپ میں شدت سے جاری رہتا ہے۔ اگر آپ اس وقت رابطوں کو کھولتے اور جلدی سے کھولتے ہیں، تو اس کے نتیجے میں برقی رکاوٹ پیدا نہیں ہوسکتی ہے اور سرکٹ بغیر آرسنگ کے منقطع ہوجائے گا۔ عملی طور پر، تاہم، ایسا کرنا انتہائی مشکل ہے، اور اس لیے قوس کے معدوم ہونے کو تیز کرنے، قوس کی جگہ کو ٹھنڈا کرنے اور چارج شدہ ذرات کی تعداد کو کم کرنے کے لیے خصوصی اقدامات کیے جاتے ہیں۔

ڈیونائزیشن کے نتیجے میں، خلا کی ڈائی الیکٹرک طاقت بتدریج بڑھ جاتی ہے اور ساتھ ہی اس میں ریکوری وولٹیج بھی بڑھ جاتا ہے۔ ان اقدار کا تناسب اس بات پر منحصر ہے کہ آیا اس مدت کے اگلے نصف حصے میں قوس قزح روشن ہوگی یا نہیں۔ اگر خلا کی ڈائی الیکٹرک طاقت تیزی سے بڑھتی ہے اور ریکوری وولٹیج سے زیادہ ہوتی ہے، تو قوس مزید نہیں بھڑکائے گا، بصورت دیگر ایک مستحکم قوس فراہم کیا جائے گا۔ پہلی شرط آرک بجھانے کے مسئلے کی وضاحت کرتی ہے۔

سوئچ گیئر میں آرک بجھانے کے مختلف طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔

قوس کو بڑھانا

اگر برقی سرکٹ کے منقطع ہونے کے دوران رابطے ہٹ جاتے ہیں، تو نتیجہ آرک پھیلا ہوا ہے۔ایک ہی وقت میں، قوس کی ٹھنڈک کی حالت بہتر ہوتی ہے کیونکہ اس کی سطح کا رقبہ بڑھ جاتا ہے اور جلنے کے لیے زیادہ وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔

لمبے قوس کو مختصر آرکس کی ایک سیریز میں تقسیم کرنا

اگر رابطے کے کھلنے پر بننے والے قوس کو K شارٹ آرکس میں تقسیم کیا جائے، مثال کے طور پر دھاتی گرڈ میں کھینچنے سے، یہ بجھ جائے گا۔ عام طور پر، قوس کو دھاتی گرڈ میں ایک برقی مقناطیسی فیلڈ کے اثر کے تحت متعارف کرایا جاتا ہے جو گرڈ پلیٹوں میں ایڈی کرنٹ کے ذریعے شامل ہوتا ہے۔ آرک بجھانے کا یہ طریقہ بڑے پیمانے پر سوئچ گیئر میں 1 kV سے کم وولٹیج کے لیے استعمال ہوتا ہے، خاص طور پر خودکار ایئر سوئچز میں۔

تنگ سلاٹوں میں آرک کولنگ

چھوٹے آرکس کو بجھانے میں سہولت ہے۔ لہذا، میں سوئچنگ آلات طول بلد سلاٹ کے ساتھ آرک چوٹس بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں (اس طرح کی سلاٹ کا محور آرک سلنڈر کے محور کے ساتھ سمت میں موافق ہوتا ہے)۔ ایسا خلا عام طور پر انسولیٹنگ آرک مزاحم مواد سے بنے چیمبروں میں بنتا ہے۔ سرد سطحوں کے ساتھ قوس کے رابطے کی وجہ سے، اس کی شدید ٹھنڈک، ماحول میں چارج شدہ ذرات کا پھیلاؤ اور اس کے مطابق، تیزی سے ڈیونائزیشن ہوتی ہے۔

فلیٹ متوازی دیواروں والے سلاٹس کے علاوہ، پسلیوں کے ساتھ سلاٹ، پروٹریشن، ایکسٹینشن (جیب) بھی استعمال ہوتے ہیں۔ یہ سب آرک سلنڈر کی خرابی کی طرف جاتا ہے اور چیمبر کی سرد دیواروں کے ساتھ اس کے رابطے کے علاقے کو بڑھاتا ہے۔

قوس عام طور پر قوس کے ساتھ تعامل کرنے والے مقناطیسی میدان کے ذریعے تنگ سلاٹوں میں کھینچا جاتا ہے، جسے کرنٹ لے جانے والے موصل کے طور پر سوچا جا سکتا ہے۔

بیرونی مقناطیسی میدان قوس کو منتقل کرنے کے لیے اکثر ایک کنڈلی فراہم کی جاتی ہے جو ان رابطوں کے ساتھ سیریز میں جڑی ہوتی ہے جن کے درمیان قوس واقع ہوتا ہے۔تمام وولٹیجز کے آلات میں تنگ سلاٹ آرک بجھانے کا استعمال کیا جاتا ہے۔

ہائی پریشر آرک بجھانے والا

مسلسل درجہ حرارت پر، گیس کی آئنائزیشن کی ڈگری بڑھتے ہوئے دباؤ کے ساتھ کم ہوتی ہے، جبکہ گیس کی تھرمل چالکتا بڑھ جاتی ہے۔ دیگر تمام چیزیں برابر ہیں، اس کے نتیجے میں آرک کولنگ بہتر ہوتی ہے۔ قوس کو زیادہ دباؤ سے بجھانا، جو خود آرک کے ذریعے مضبوطی سے بند چیمبروں میں پیدا ہوتا ہے، فیوز اور متعدد دیگر آلات میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

تیل میں قوس بجھانا

اگر رابطوں کو تبدیل کرنا تیل میں رکھا ہوا آرک جو اس وقت ہوتا ہے جب وہ کھولے جاتے ہیں تیل کی شدید بخارات کا باعث بنتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، قوس کے ارد گرد ایک گیس کا بلبلہ (لفافہ) بنتا ہے، جس میں بنیادی طور پر ہائیڈروجن (70...80%) کے ساتھ ساتھ تیل کے بخارات ہوتے ہیں۔ خارج ہونے والی گیسیں تیز رفتاری سے آرک سلنڈر کے علاقے میں براہ راست گھس جاتی ہیں، بلبلے میں ٹھنڈی اور گرم گیس کے اختلاط کا سبب بنتی ہیں، شدید ٹھنڈک فراہم کرتی ہیں اور اس کے مطابق، آرک گیپ کو ڈی آئیونائزیشن کرتی ہیں۔ اس کے علاوہ، گیسوں کی deionizing صلاحیت تیل کے تیزی سے گلنے کے دوران پیدا ہونے والے بلبلے کے اندر دباؤ کو بڑھاتی ہے۔

تیل میں قوس بجھانے کے عمل کی شدت اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے جتنا قوس تیل کے ساتھ رابطے میں آتا ہے اور تیل قوس کی نسبت تیزی سے حرکت کرتا ہے۔ اس کو دیکھتے ہوئے، آرک گیپ ایک بند موصلی آلہ - آرک چیٹ کے ذریعے محدود ہوتا ہے... ان چیمبرز میں، قوس کے ساتھ تیل کا قریبی رابطہ پیدا ہوتا ہے، اور انسولیٹنگ پلیٹوں اور خارج ہونے والے سوراخوں کی مدد سے ورکنگ چینلز بنتے ہیں۔ جس کے ذریعے تیل اور گیسوں کی نقل و حرکت، قوس کو شدید دھچکا (بلو آؤٹ) فراہم کرتی ہے۔

آپریشن کے اصول کے مطابق آرک چوٹس، انہیں تین اہم گروپوں میں تقسیم کیا گیا ہے: خود سے اڑانے کے ساتھ، جب قوس میں خارج ہونے والی توانائی کی وجہ سے آرک کے علاقے میں ہائی پریشر اور گیس کی نقل و حرکت کی رفتار پیدا ہوتی ہے۔ خصوصی پمپنگ ہائیڈرولک میکانزم کی مدد سے تیل کو زبردستی اڑانا، تیل میں مقناطیسی بجھانے کے ساتھ، جب قوس مقناطیسی میدان کے عمل کے تحت ہوتا ہے، تو یہ تنگ خلا میں چلا جاتا ہے۔

سب سے زیادہ موثر اور آسان خود سے انفلاٹنگ آرک چوٹس... چینلز اور ایگزاسٹ اوپننگز کے محل وقوع کی بنیاد پر، چیمبرز کو الگ کیا جاتا ہے جس میں آرک کے کرنٹ کے ساتھ گیس بھاپ کے مکسچر اور تیل کی شدید اڑائی جاتی ہے (طول بلد اڑنا) یا آرک کے ذریعے (ٹرانسورس اڑانے) فراہم کی جاتی ہے)۔ 1 kV سے اوپر کے وولٹیج کے لیے سرکٹ بریکرز میں زیر غور آرک بجھانے کے طریقے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔

1 kV سے اوپر کے وولٹیج کے لیے آلات میں آرک کو بجھانے کے دیگر طریقے

قوس کو بجھانے کے مندرجہ بالا طریقوں کے علاوہ، وہ یہ بھی استعمال کرتے ہیں: کمپریسڈ ہوا، جس کا بہاؤ قوس کو ساتھ یا اس کے پار اڑا دیتا ہے، اس کی شدید ٹھنڈک کو یقینی بناتا ہے (ہوا کے بجائے، دوسری گیسیں استعمال کی جاتی ہیں، جو اکثر ٹھوس گیس پیدا کرنے والی گیسوں سے حاصل ہوتی ہیں۔ مواد — ریشے، ونائل پلاسٹک، وغیرہ — جلتے ہوئے قوس سے ان کے گلنے کی قیمت پر، SF6 (سلفر ہیکسا فلورائیڈ)، جس میں ہوا اور ہائیڈروجن سے زیادہ برقی طاقت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں اس گیس میں جلنے والا قوس، ماحول کے دباؤ پر بھی، جلد بجھ جاتا ہے، انتہائی نایاب گیس (ویکیوم) جب رابطے کھولے جاتے ہیں، جس میں قوس قوس کرتا ہے۔ صفر سے کرنٹ کے پہلے گزرنے کے بعد بھڑکتا نہیں (بجھتا ہے)۔