Different types of arc stopping in circuit breakers......(সার্কিট ব্রেকারে আর্ক নির্বাপনের বিভিন্ন পদ্ধতি)

টপিকঃ সার্কিট ব্রেকারে আর্ক নির্বাপনের বিভিন্ন পদ্ধতি আর্ক বা ইলেকট্রিক্যাল আর্ক হচ্ছে এক ধরনের নিরন্তর ডিসচার্জিং প্রক্রিয়া যার, ফলে দুটি কন্টাক্টর এর মধ্যে এয়ার গ্যাপ বা ভ্যাকুয়াম থাকা সত্ত্বেও হাই-ডেনসিটি কারেন্ট প্রবাহিত হয়। এর ফলে উচ্চ তীব্রতার আলো ও তাপের উদ্ভব ঘটে। এক সেকেন্ড আর্কিং এর ফলে যে তাপের উদ্ভব ঘটে তা প্রায় সূর্য পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 4 গুণ পর্যন্ত হতে পারে। যে কোন সার্কিট ব্রেকারে সুইচ অন এবং সুইচ অফ করার সময় আর্ক উৎপন্ন হওয়া অতি স্বাভাবিক ঘটনা। সার্কিট ব্রেকার স্থির কন্টাক হতে মুভিং কন্টাক্ট বিচ্ছিন্ন হওয়ার সাথে সাথে আর্ক উৎপন্ন হওয়া শুরু হয । আর্কিং ফলে উৎপন্ন তাপমাত্রাকে সীমিত রাখতে হলে সার্কিট ব্রেকার এর সুইচিং টাইম যথাসম্ভব কম হওয়া জরুরী। এছাড়া সার্কিট ব্রেকারে আর্ক নির্বাপণ ও প্রশমিত করার আরও কিছু ব্যবস্থা রাখা হয়। আজ এই পোস্টে সার্কিট ব্রেকারে আর্ক নির্বাপণ করার সাধারণ কিছু কৌশল নিয়ে আলোচনা করব। সার্কিট ব্রেকারে আর্ক নির্বাপণ বা প্রশমিত করার জন্য নিম্নোক্ত দুটি পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়ে থাকে ১। উচ্চ রেজিস্টেন্স পদ্ধতি ২। নিম্ন রেজিস্টেন্স পদ্ধতি ১। উচ্চ রেজিস্টেন্স পদ্ধতি: আএই পদ্ধতিতে আর্ক নির্বাপনের জন্য কন্টাক্টদ্বয়ের মধ্যে আর্ক রেজিস্ট্যান্সকে ক্রমান্বয়ে বৃদ্ধি করা হয় যাতে আর্ক কারেন্ট প্রবাহের জন্য প্রয়োগকৃত চাপ অপর্যাপ্ত হয়ে পরে । ফলে সার্কিট ব্রেকারের কম্পার্টমেন্টের মধ্যে কোন প্রকার ক্ষয়ক্ষতি ছাড়াই আর্ক প্রশমিত হয় । এক্ষেত্রে মূল চ্যালেঞ্জ হচ্ছে আর্ক রেজিস্টেন্স বৃদ্ধি করা । আর্ক মিডিয়ার রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি করার জন্য সাধারণত নিম্নোক্ত কৌশল গুলো ব্যবহার করা হয়ে থাকে। (ক) আর্কের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি করে: যে কোন তার বা কন্ডাক্টরের রেজিস্ট্যান্স এর দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক । ফলে তার বা কন্ডাকটরের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি করলে এর রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি পায় । এক্ষেত্রে সার্কিট ব্রেকারের কন্টাক্ট দ্বয়ের মধ্যে যে ফাঁকা জায়গা থাকে সেটি আর্কিং এর সময় পরিবাহী হিসেবে কাজ করে আর এর দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি আর্ক রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি করা যায় । তাই এক্ষেত্রে বলা যায় আর্ক রেজিস্টেন্স আর্ক দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক । (খ) আর্কের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল হ্রাস করে: আর্কের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল হ্রাস করলে আর্ক রেজিস্টেন্স বৃদ্ধি পায় । এভাবে আর্কের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি করে আর্ক প্রশমিত করা হয়। এক্ষেত্রে সার্কিট ব্রেকারের কম্পার্টমেন্টের ভিতরে আর্কিংয়ের জায়গাকে সরু বা সংকীর্ণ করে রাখা হয়। (গ) আর্কের মিডিয়া ঠান্ডা করে: আর্ক প্রবাহের জন্য মূলত আয়োনাইজ্ড গ্যাস দায়ী। আর আর্ক প্রবাহের মাধ্যম যদি ঠাণ্ডা করা হয় তাহলে তা আয়োনাইজেশনে বাধা প্রদান করে এবং আর্ক রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি পায়। আর্ক প্রবাহের পথে ঠান্ডা গ্যাস বা বায়ু চাপ প্রয়োগ করে সুষ্ঠুভাবে আর্ক নির্বাপণ করা যায়। (ঘ) আর্ক বিভক্ত করে: এ পদ্ধতিতে আর্ককে বিভক্ত করার জন্য একটি স্পিলিটার ব্যবহার করা হয়। স্পিলিটার সমূহ সাধারণত ফাইবার গ্লাস দিয়ে তৈরি হয়ে থাকে। স্পিলিটার সমূহ আর্ক পথ বরাবর সমকোণে স্থাপন করা হয়। এছাড়া একটি চুম্বক ব্যবহার করা হয় যা আর্ককে এক দিকে টেনে নেয়। ফলে আর্কের কার্যকরী দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি পায় এবং একই সাথে কয়েকটি অংশে বিভক্ত হয়ে যায়। ফলস্বরূপ আর্ক রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি পায় এবং আর্ক সহজে প্রশমিত হয়। আর্ক রেজিস্টেন্স বৃদ্ধি করে প্রশমিত করলে প্রচুর পরিমাণে পাওয়ার লস হয়। তাই এই পদ্ধতি সাধারণত ডিসি সিস্টেমে বা স্বল্প ক্ষমতাসম্পন্ন এসি সিস্টেমের সার্কিট ব্রেকারে ব্যবহার করা হয়। ২। নিম্ন রেজিস্টেন্স পদ্ধতি (Current zero method): এই পদ্ধতিটি শুধুমাত্র এসি পাওয়ার সিস্টেমে ব্যবহৃত হয় যেখানে ভোল্টেজ এবং কারেন্ট সিগন্যালের অ্যামপ্লিচিউড সময়ের সাথে ক্রমাগত পরিবর্তিত হতে থাকে। অর্থাৎ প্রতি সাইকেলে ভোল্টেজ বা কারেন্টের অ্যামপ্লিচিউড দুই বার শূন্য হওয়ার সুযোগ পায়। ফলে এই ক্ষণিক সময়ের জন্য আর্ক স্বাভাবিকভাবেই নির্বাপিত হয়। কিন্তু এই সময় কন্টাক্ট এর আশেপাশে আয়োনিত গ্যাস থাকে এবং কন্টাক্ট এর আশেপাশের মাধ্যমের ড্রাই ইলেকট্রিক শক্তিও কম থাকে। ফলে ভোল্টেজের অ্যামপ্লিচিউড বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে এই দুর্বল ডাই-ইলেকট্রিক শক্তি নষ্ট হয়ে যায় আর আর্কের পুনরাবির্ভাব ঘটে। তাই কারেন্ট ওয়েভের অ্যামপ্লিচিউড শূন্যে পৌছানোর সময় যদি আয়োনিত গ্যাস বা মাধ্যমকে উচ্চ ডাই-ইলেকট্রিক শক্তি সম্পন্ন মাধ্যম দ্বারা প্রতিস্থাপন করা যায় অথবা কোন ভাবে কন্টাক্ট সমূহের মধ্যকার মাধ্যমের ডাই ইলেকট্রিক শক্তি বৃদ্ধি করা যায়, তাহলে খুব সহজেই সার্কিট ব্রেকারের আর্ক নির্বাপণ করা সম্ভব। নিম্নলিখিত পদ্ধতি গুলো ব্যবহার করে এই কাজটি করা যায়- কারেন্ট ওয়েভের অ্যামপ্লিচিউড শূন্যে আসার সাথে সাথে যদি কন্টাক্ট সমূহের মধ্যে ফাঁকা জায়গায় অবস্থিত আয়োনিত মাধ্যমকে সরিয়ে দিয়ে নতুন মাধ্যম (তেল, বায়ু বা SF6 গ্যাস CO2 গ্যাস ইত্যাদি) দিয়ে প্রতিস্থাপন করা যায়, তাহলে কন্টাক্ট সমূহের মধ্যে ডাই-ইলেকট্রিক শক্তি বহুগুণ বৃদ্ধি পাবে এবং আর্ক নির্বাপিত হবে। কারেন্ট ওয়েভের অ্যামপ্লিচিউড শূন্য হওয়ার সাথে সাথে কন্টাক্ট সমূহের মধ্যে উচ্চ চাপের বায়ুপ্রবাহ ঘটিয়ে গরম আয়োনিত গ্যাসকে সরিয়ে দিয়ে আর্ক নির্বাপণ করা যায়। উপরের আলোচনা থেকে পরিষ্কারভাবে বোঝা যাচ্ছে যে, কারেন্ট এমপ্লিচিউড শূন্য হওয়ার সাথে সাথে আর্ক মিডিয়ার দ্রুত ডি আয়োনাইজেশন প্রয়োজন। নিম্নোক্ত পদ্ধতি গুলো ব্যবহার করে মাধ্যমের ডি আয়োনাইজেশন দ্রুত করা হয়। i. কন্টাক্ট সমূহের মধ্যে ফাঁকা জায়গা বৃদ্ধি করে ডাই ইলেকট্রিক স্ট্রেংথ কন্টাক্ট উদয়ের মধ্যস্থ ফাঁকা জায়গার সমানুপাতিক তাই কন্ট্যাক সমূহের মধ্যস্থ ফাঁকা জায়গা বৃদ্ধি করে ড্রাই ইলেকট্রিক স্ট্রেংথ বৃদ্ধি করা যায়। এক্ষেত্রে কন্টাক্ট নয় একটি অপরটির হতে দ্রুত বিচ্ছিন্ন হওয়া আবশ্যক। ii. আর্ক মিডিয়া ঠান্ডা করে: ঠান্ডা করলে আর্ক মিডিয়ার ডি আয়োনাইজেশন শুরু হয় ফলে এগুলো সাধারণত অণুতে পরিণত হয় এবং এর ডাই ইলেকট্রিক স্ট্রেংথ বৃদ্ধি পায় আর এভাবে আর্ক নির্বাপণ করা সম্ভব। iii. আর্ক চেম্বারে উচ্চ চাপ প্রয়োগ করে আর্ক চেম্বারে উচ্চ চাপ প্রয়োগ করলে আয়োনিত উপাদানের ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। এর ফলে ডি আয়োনাইজেশনের হার বৃদ্ধি পায়; যার ফলে মাধ্যমের ডাই-ইলেকট্রিক স্ট্রেংথ বৃদ্ধি পায়। iv. আয়োন ব্লাস্ট প্রভাব: আর্ক নির্বাপনের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ পদ্ধতি হচ্ছে আয়োন ব্লাস্ট প্রভাব। এই পদ্ধতিতে কন্টাক্ট দ্বয়ের মধ্যস্থ উপাদানকে খুব দ্রুত অন্য উপাদান অর্থাৎ উচ্চ ডাই-ইলেকট্রিক স্ট্রেংথ বিশিষ্ট উপাদান দ্বারা প্রতিস্থাপন করা হয়।