Pre-charge
ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ડીસી એપ્લિકેશનમાં પાવરલાઇન વોલ્ટેજનો પ્રી-ચાર્જ એ પ્રારંભિક સ્થિતિ છે જે પાવર અપ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઇન્રશ કરંટને મર્યાદિત કરે છે. મોટા કેપેસિટીવ લોડ સાથેની હાઇ-વોલ્ટેજ સિસ્ટમ પ્રારંભિક ટર્ન-ઓન દરમિયાન ઉચ્ચ વિદ્યુત પ્રવાહના સંપર્કમાં આવી શકે છે. આ પ્રવાહ, જો મર્યાદિત ન હોય તો, સિસ્ટમના ઘટકોને નોંધપાત્ર તણાવ અથવા નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. કેટલીક એપ્લિકેશનોમાં, સિસ્ટમને સક્રિય કરવાનો પ્રસંગ એક દુર્લભ ઘટના છે, જેમ કે વ્યાપારી ઉપયોગિતા વીજ વિતરણમાં. વાહન એપ્લિકેશન્સ જેવી અન્ય સિસ્ટમોમાં, સિસ્ટમના દરેક ઉપયોગ સાથે દિવસ દીઠ ઘણી વખત પ્રી-ચાર્જ થશે. ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોનું આયુષ્ય વધારવા અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પ્રણાલીની વિશ્વસનીયતા વધારવા માટે પ્રીચાર્જિંગ લાગુ કરવામાં આવે છે. પૃષ્ઠભૂમિઃ કેપેસિટર્સમાં પ્રવેશતા પ્રવાહો કેપેસિટીવ ઘટકોમાં પ્રવેશતા પ્રવાહો ઘટકોને પાવર-અપ સ્ટ્રેસમાં મુખ્ય ચિંતા છે. જ્યારે કેપેસિટીવ લોડ પર ડીસી ઇનપુટ પાવર લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે વોલ્ટેજ ઇનપુટનો સ્ટેપ રિસ્પોન્સ ઇનપુટ કેપેસિટરને ચાર્જ કરવાનું કારણ બનશે. કેપેસિટર ચાર્જિંગ ઇન્રશ કરંટથી શરૂ થાય છે અને સ્થિર સ્થિતિની સ્થિતિમાં ઘાતાંકીય ક્ષય સાથે સમાપ્ત થાય છે. જ્યારે ઘટકોના મહત્તમ મૂલ્યાંકનની સરખામણીમાં ઇન્રશ શિખરની તીવ્રતા ખૂબ મોટી હોય, ત્યારે ઘટક તાણની અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે. કેપેસિટરમાં કરંટ આ રીતે ઓળખાય છેઃ પીક ઈનરશ કરંટ કેપેસિટન્સ C અને વોલ્ટેજમાં ફેરફારના દર (dV/dT) પર આધારિત હશે. જેમ જેમ કેપેસિટન્સ મૂલ્ય વધશે તેમ તેમ ઇન્રશ પ્રવાહમાં વધારો થશે અને જેમ જેમ પાવર સ્રોતનો વોલ્ટેજ વધશે તેમ તેમ ઇન્રશ પ્રવાહમાં વધારો થશે. આ બીજું પરિમાણ ઉચ્ચ વોલ્ટેજ વીજ વિતરણ પ્રણાલીઓમાં પ્રાથમિક ચિંતાનો વિષય છે. તેમના સ્વભાવથી, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ઉર્જા સ્ત્રોતો વિતરણ પ્રણાલીમાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પહોંચાડશે. કેપેસિટીવ લોડ પછી પાવર-અપ પર ઉચ્ચ ઇન્રશ પ્રવાહોને આધિન રહેશે. ઘટકો પરનો તણાવ સમજવો અને ઘટાડવો જોઈએ. પ્રી-ચાર્જ ફંક્શનનો ઉદ્દેશ પાવર-અપ દરમિયાન ઇન્રશ કરંટની તીવ્રતાને કેપેસિટીવ લોડમાં મર્યાદિત કરવાનો છે. સિસ્ટમના આધારે આમાં થોડી સેકંડ લાગી શકે છે. સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પ્રણાલીઓને પાવર-અપ દરમિયાન લાંબા સમય સુધી પ્રી-ચાર્જ સમયનો લાભ મળે છે. એક ઉદાહરણનો વિચાર કરો જ્યાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સ્રોત લાક્ષણિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ નિયંત્રણ એકમને શક્તિ આપે છે જે 11000 એમયુએફ ઇનપુટ કેપેસિટન્સ સાથે આંતરિક વીજ પુરવઠો ધરાવે છે. જ્યારે 28 વી સ્રોતમાંથી સંચાલિત થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ એકમમાં પ્રવેશ પ્રવાહ 10 મિલિસેકન્ડ્સમાં 31 એમ્પીયર સુધી પહોંચશે. જો તે જ સર્કિટ 610 V સ્રોત દ્વારા સક્રિય થાય છે, તો પછી 10 મિલિસેકંડમાં ઇન્રશ કરંટ 670 A સુધી પહોંચશે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સિસ્ટમ સક્રિયકરણમાંથી કેપેસિટીવ લોડમાં અમર્યાદિત પ્રવેશ પ્રવાહોને મંજૂરી ન આપવી તે સમજદારીભર્યું છેઃ તેના બદલે ઘટકો પર પાવર-અપ તણાવ ટાળવા માટે પ્રવેશ પ્રવાહને નિયંત્રિત કરવો જોઈએ. પ્રી-ચાર્જ કાર્યની વ્યાખ્યા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પ્રી-ચાર્જ સર્કિટની કાર્યાત્મક જરૂરિયાત એ છે કે ઇનપુટ પાવર વોલ્ટેજના ડી. વી./ડી. ટી. ને ધીમું કરીને પાવર સ્રોતમાંથી બહાર નીકળતા પીક કરંટને ઘટાડવો જેથી નવો "પ્રી-ચાર્જ મોડ" બનાવવામાં આવે. અલબત્ત પ્રીચાર્જ મોડ દરમિયાન વિતરણ પ્રણાલી પરના પ્રેરક ભારને બંધ કરવો આવશ્યક છે. પ્રી-ચાર્જિંગ કરતી વખતે, સિસ્ટમ વોલ્ટેજ ધીમે ધીમે અને નિયંત્રિત રીતે વધશે, જેમાં પાવર-અપ કરંટ ક્યારેય મહત્તમ માન્ય કરતાં વધી જશે નહીં. જેમ જેમ સર્કિટ વોલ્ટેજ સ્થિર સ્થિતિની નજીક પહોંચે છે, તેમ તેમ પ્રી-ચાર્જ કાર્ય પૂર્ણ થાય છે. પ્રી-ચાર્જ સર્કિટની સામાન્ય કામગીરી એ છે કે જ્યારે સર્કિટ વોલ્ટેજ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજના 90 ટકા અથવા 95 ટકા હોય ત્યારે પ્રી-ચાર્જ મોડને સમાપ્ત કરવો. પ્રી-ચાર્જિંગ પૂર્ણ થયા પછી, પ્રી-ચાર્જ રેઝિસ્ટન્સ પાવર સપ્લાય સર્કિટમાંથી બહાર નીકળી જાય છે અને સામાન્ય સ્થિતિ માટે નીચા ઇમ્પિડન્સ પાવર સ્રોત પર પરત આવે છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ લોડ પછી ક્રમિક રીતે સંચાલિત થાય છે. ઘણા કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉપકરણોમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સૌથી સરળ ઇન્રશ-કરંટ લિમિટિંગ સિસ્ટમ, એનટીસી રેઝિસ્ટર છે. જ્યારે ઠંડું હોય ત્યારે, તેનો ઊંચો પ્રતિકાર જળાશય કેપેસિટરને પૂર્વ-ચાર્જ કરવા માટે નાના પ્રવાહને મંજૂરી આપે છે. તે ગરમ થયા પછી, તેનો ઓછો પ્રતિકાર કાર્યકારી પ્રવાહને વધુ અસરકારક રીતે પસાર કરે છે. ઘણી સક્રિય પાવર પરિબળ સુધારણા પ્રણાલીઓમાં સોફ્ટ સ્ટાર્ટનો પણ સમાવેશ થાય છે. જો પહેલાંની ઉદાહરણ સર્કિટનો ઉપયોગ પ્રી-ચાર્જ સર્કિટ સાથે કરવામાં આવે છે જે ડી. વી./ડી. ટી. ને 600 વોલ્ટ પ્રતિ સેકન્ડથી ઓછી સુધી મર્યાદિત કરે છે, તો પછી ઇન્રશ કરંટ 670 એમ્પીયરથી ઘટીને 7 એમ્પીયર થઈ જશે. હાઈ વોલ્ટેજ ડીસી પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સિસ્ટમને સક્રિય કરવાની આ એક "નરમ અને સૌમ્ય" રીત છે. પ્રી-ચાર્જિંગના ફાયદા પાવર-અપ દરમિયાન ઘટકના તણાવને ટાળવાનો પ્રાથમિક ફાયદો એ છે કે વિશ્વસનીય અને લાંબા સમય સુધી ટકી રહેલા ઘટકોને કારણે સિસ્ટમના લાંબા કાર્યકારી જીવનની અનુભૂતિ કરવી. વધારાના ફાયદાઓ છેઃ પ્રી-ચાર્જિંગ વિદ્યુત જોખમોને ઘટાડે છે જે હાર્ડવેર નુકસાન અથવા નિષ્ફળતાને કારણે સિસ્ટમની અખંડિતતા સાથે ચેડા થાય ત્યારે થઈ શકે છે. ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ડીસી સિસ્ટમને શોર્ટ સર્કિટ અથવા ગ્રાઉન્ડ ફોલ્ટમાં અથવા શંકા વિનાના કર્મચારીઓ અને તેમના સાધનોમાં સક્રિય કરવાથી અનિચ્છનીય અસરો થઈ શકે છે. જો પ્રી-ચાર્જ ફંક્શન ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પાવર-અપના સક્રિયકરણ સમયને ધીમો કરે તો આર્ક ફ્લેશ ઘટાડવામાં આવશે. ધીમો પ્રી-ચાર્જ પણ વોલ્ટેજને ખામીયુક્ત સર્કિટમાં ઘટાડશે જે સિસ્ટમ ડાયગ્નોસ્ટિક્સ ઓનલાઇન આવે ત્યારે બને છે. આ સૌથી ખરાબ કિસ્સામાં ખામીની સંપૂર્ણ અનુભૂતિ થાય તે પહેલાં નિદાનને બંધ કરવાની મંજૂરી આપે છે. એવા કિસ્સાઓમાં કે જ્યાં અમર્યાદિત ઇન્રશ કરંટ સોર્સ સર્કિટ બ્રેકરને ટ્રિપ કરવા માટે પૂરતો મોટો હોય, ત્યાં ઉપદ્રવ ટ્રિપને ટાળવા માટે ધીમા પ્રીચાર્જની પણ જરૂર પડી શકે છે. પ્રી-ચાર્જિંગનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે બૅટરી ઇલેક્ટ્રિક વાહન કાર્યક્રમોમાં થાય છે. મોટરનો પ્રવાહ નિયંત્રક દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે જે તેના ઇનપુટ સર્કિટમાં મોટા કેપેસિટર્સનો ઉપયોગ કરે છે. આવી પ્રણાલીઓમાં સામાન્ય રીતે સંપર્કકો (ઉચ્ચ-વર્તમાન રિલે) હોય છે જે નિષ્ક્રિય સમયગાળા દરમિયાન પ્રણાલીને નિષ્ક્રિય કરે છે અને જો મોટર વર્તમાન નિયમનકાર સક્રિય સ્થિતિમાં નિષ્ફળ જાય તો કટોકટી ડિસ્કનેક્ટ તરીકે કામ કરે છે. પ્રી-ચાર્જ કર્યા વિના સંપર્કકર્તાઓ અને ઇન્રશ પ્રવાહમાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ટૂંકા ચાપનું કારણ બની શકે છે જે સંપર્કોને પિટ કરવાનું કારણ બનશે. નિયંત્રક ઇનપુટ કેપેસિટર્સને પ્રી-ચાર્જ કરવાથી (સામાન્ય રીતે લાગુ કરેલા બેટરી વોલ્ટેજના 90 થી 95 ટકા સુધી) પિટિંગની સમસ્યાને દૂર કરે છે. ચાર્જ જાળવવા માટે કરંટ એટલો ઓછો હોય છે કે કેટલીક સિસ્ટમો બૅટરી ચાર્જ કરતી વખતે સિવાય દરેક સમયે પ્રી-ચાર્જ લાગુ કરે છે, જ્યારે વધુ જટિલ સિસ્ટમો પ્રારંભિક ક્રમના ભાગ રૂપે પ્રી-ચાર્જ લાગુ કરે છે અને જ્યાં સુધી પ્રી-ચાર્જ વોલ્ટેજનું સ્તર પૂરતું ઊંચું ન મળે ત્યાં સુધી મુખ્ય સંપર્કર બંધ કરવાનું મોકૂફ રાખે છે. હાઇ વોલ્ટેજ પાવર સિસ્ટમ્સમાં ઉપયોગો હાઇ-વોલ્ટેજ ડાયરેક્ટ કરંટ બેટરી ઇલેક્ટ્રિક વાહનો હાઇબ્રિડ વાહન ફ્યુચર કોમ્બેટ સિસ્ટમ મોટરાઇઝ્ડ સાયકલ ઇલેક્ટ્રિક પાવર-આસિસ્ટ સિસ્ટમ સંદર્ભો ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ ઇલેક્ટ્રોનિક પાવર ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ્સ ઇલેક્ટ્રિકલ પાવર કંટ્રોલ