Arc suppression
ચાપ દમન એ વિદ્યુત ચાપ ઊર્જામાં ઘટાડો છે જે ત્યારે થાય છે જ્યારે વર્તમાન વહન સંપર્કો ખોલવામાં આવે છે અને બંધ થાય છે. વિદ્યુત ચાપ એ માનવસર્જિત, સતત ચાપ-વિસર્જન છે જેમાં ઓછામાં ઓછા 100 mA ના વિદ્યુત પ્રવાહ દ્વારા સમર્થિત અત્યંત ઉર્જાવાન ઇલેક્ટ્રોન અને આયનો હોય છે; જેને વિદ્યુત સ્પાર્ક સાથે ભેળસેળ ન કરવી જોઈએ. દરેક વખતે જ્યારે વિદ્યુત શક્તિ ઉપકરણ (ઉદાહરણ તરીકેઃ હીટર, લેમ્પ, મોટર્સ, ટ્રાન્સફોર્મર્સ અથવા સમાન પાવર લોડ) ચાલુ અથવા બંધ થાય છે, ત્યારે તેનું સ્વીચ, રિલે અથવા સંપર્કર સંક્રમણ કાં તો બંધ સ્થિતિમાંથી ખુલ્લી સ્થિતિ ("બ્રેક") અથવા ખુલ્લી સ્થિતિમાંથી બંધ સ્થિતિ ("મેક") માં થાય છે, લોડ હેઠળ, સ્વીચના બે સંપર્ક બિંદુઓ (ઇલેક્ટ્રોડ્સ) વચ્ચે વિદ્યુત ચાપ થાય છે. પરિણામી વિદ્યુત ચાપનું તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોય છે (હજારો ડિગ્રી), જેના કારણે સંપર્ક સપાટીઓ પરની ધાતુ પીગળી જાય છે, એકઠી થાય છે અને પ્રવાહ સાથે સ્થળાંતર કરે છે. ચાપનું ઊંચું તાપમાન આસપાસના વાયુના અણુઓના વિઘટનનું કારણ બને છે જે ઓઝોન, કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને અન્ય સંયોજનો બનાવે છે. ચાપ ઊર્જા ધીમે ધીમે સંપર્ક ધાતુને નષ્ટ કરે છે, જેના કારણે કેટલીક સામગ્રી હવામાં સૂક્ષ્મ કણો તરીકે બહાર નીકળી જાય છે. આ જ પ્રવૃત્તિ સંપર્કોમાંની સામગ્રીને ઝડપથી અધોગતિ પામે છે, પરિણામે ઉપકરણની નિષ્ફળતા થાય છે. કમાનના દમનને સમજવા માટે કમાન અને કમાનની શરૂઆતની પદ્ધતિઓ બંનેની સમજણ જરૂરી છે. સંપર્ક કમાનો કાં તો થર્મિયોનિક-ઉત્સર્જન-શરૂ કરાયેલ-કમાન ("ટી-આર્ક") અથવા ફિલ્ડ-ઉત્સર્જન-શરૂ કરાયેલ-કમાન ("એફ-આર્ક") છે, અને સતત વીજ પુરવઠો દ્વારા જાળવવામાં આવે છે (ચાપ વેલ્ડર અથવા ઝેનોન ચાપ દીવો વિશે વિચારો). ટી-આર્ક પ્રવાહમાંથી જન્મે છે અને વી (ટી-આર્ક _ ઇનિટ _ મિનિટ) ની આસપાસ શરૂ થાય છે, અને ટી-આર્ક પ્લાઝ્મા I (આર્ક _ પ્લાઝ્મા _ મિનિટ) ના લઘુત્તમ-આર્ક-પ્રવાહ પર અથવા તેની ઉપર જાળવવામાં આવે છે. એફ-આર્ક વોલ્ટેજમાંથી જન્મે છે અને વી (એફ-આર્ક _ ઇનિટ _ મિનિટ) ની આસપાસ શરૂ થાય છે, અને એફ-આર્ક પ્લાઝ્મા I (આર્ક _ પ્લાઝ્મા _ મિનિટ) ના લઘુત્તમ-આર્ક-પ્રવાહ પર અથવા તેની ઉપર જાળવવામાં આવે છે. જ્યારે આર્સિંગ બ્રેક અને મેક બંને સંક્રમણો દરમિયાન થાય છે, ત્યારે બ્રેક આર્ક સામાન્ય રીતે વધુ ઊર્જાસભર હોય છે અને આમ વધુ વિનાશક હોય છે. સંપર્ક દરમિયાન આર્સિંગ શરૂ થાય છે મેક સંપર્ક દરમિયાન મેક, એફ-આર્ક દીક્ષા થાય છે કારણ કે ફરતા ઇલેક્ટ્રોડ સ્થિર ઇલેક્ટ્રોડની નજીક આવે છે. પછી મેક એફ-આર્ક પ્લાઝ્મા સળગે છે અને સંપર્કની અસરની ક્ષણે તરત જ બુઝાઈ જાય છે. આ પ્રારંભિક અસર પ્લાઝ્મા પ્રેશર એમ્પ્લિફાઇડ મેક બાઉન્સની શ્રેણીમાં પરિણમે છે, જેમાં દરેક બાઉન્સ ટી-આર્ક આપે છે. આ ઉછાળા ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી સંપર્ક બંધ સ્થિતિમાં માઇક્રો-વેલ્ડેડ ન થાય. (નોંધ કરો કે "ચાપ દમન" નો અર્થ "ચાપ નાબૂદી" નથી, કારણ કે કેટલીક નાની કમાનો ("આર્ક્લેટ્સ") ફાયદાકારક માઇક્રો-વેલ્ડ્સ આપે છે. આ માઇક્રો-વેલ્ડ્સ એક ઇચ્છિત અને મહત્વપૂર્ણ પાવર સંપર્ક સુવિધા છે કારણ કે તેઓ કંપન-પ્રતિરોધક, ઓછી ઓહમિક અને બિન-કાયમી ઇલેક્ટ્રોડ જોડાણોને સુનિશ્ચિત કરે છે.) સંપર્ક બ્રેક દરમિયાન શરૂ કરાયેલ આર્સિંગ "બ્રેક આર્ક" માં પ્રારંભિક બ્રેક ટી-આર્કનો સમાવેશ થાય છે જેને બ્રેક એફ-આર્ક્સની શ્રેણી દ્વારા વિસ્તૃત કરી શકાય છે. પ્રારંભિક બ્રેક ટી-આર્ક સુપર-હીટેડ પીગળેલા-ધાતુના પુલના વિસ્ફોટ પછી બનાવવામાં આવે છે જે સંપર્ક ખુલવાનું શરૂ થતાં જ પ્રવાહ વહન કરી રહ્યો હતો. જેમ જેમ બ્રેક ટી-આર્ક પ્લાઝ્મા બુઝાઈ જાય છે અને કરંટ વિક્ષેપિત થાય છે, લૂપમાં ઇન્ડક્ટન્સ બ્રેક એફ-આર્ક્સની શ્રેણી શરૂ કરીને "બ્રેક આર્ક" નો સમયગાળો વિસ્તરે છે જે ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી સંપર્ક અંતર બર્નિંગ પ્લાઝમાને ટેકો આપવાની થર્મોડાયનેમિક ક્ષમતાથી આગળ વધે નહીં. ઉપયોગ ચાપ દમન પદ્ધતિઓના ઉપયોગના ઘણા સંભવિત ક્ષેત્રો છે, તેમાં મેટલ ફિલ્મ ડિપોઝિશન અને સ્પટરિંગ, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રક્રિયાઓ જ્યાં વિદ્યુત ચાપ ઇચ્છિત નથી (જેમ કે પાવડર પેઇન્ટિંગ, હવા શુદ્ધિકરણ અને સંપર્ક વર્તમાન ચાપ દમન). ઔદ્યોગિક, લશ્કરી અને ગ્રાહક ઇલેક્ટ્રોનિક ડિઝાઇનમાં, પછીની પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ પાવર સ્વીચો, રિલે અને કોન્ટેક્ટર્સ જેવા ઉપકરણોને લાગુ પડે છે. આ સંદર્ભમાં, ચાપ દમન એ સંપર્ક સંરક્ષણ છે. સંપર્ક સુરક્ષા પદ્ધતિઓ ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સ્વીચ, રિલે અથવા કોન્ટેક્ટરમાં સંપર્કોના ઇચ્છિત ઉપયોગ દરમિયાન થતા ઘસારો અને અધઃપતનને ઘટાડવા માટે રચાયેલ છે અને આમ સંપર્ક પ્રતિકારમાં અતિશય વધારો અથવા અકાળ સ્વીચ નિષ્ફળતા ટાળે છે. ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ પાવર સ્વીચો, રિલે અને સંપર્કોના સંપર્ક બિંદુઓ પર વિદ્યુત ચાપની વિનાશક અસરોને કારણે ચાપ દમન એ ઇજનેરીમાં રસ ધરાવતું ક્ષેત્ર છે. "ચાપ દમન" ના ઘણા સ્વરૂપો છે જે 1 એમ્પીયરથી ઓછા પર કાર્યરત એપ્લિકેશનોમાં સંપર્ક સુરક્ષા પ્રદાન કરે છે. જોકે, આમાંના મોટા ભાગનાને વધુ સચોટ રીતે "ક્ષણિક દમન" ગણવામાં આવે છે અને તેથી ચાપ દમન અથવા સંપર્ક સંરક્ષણ માટે બિનઅસરકારક છે. અસરકારકતા સંપર્ક સંરક્ષણ માટે ચાપ દમન ઉકેલની અસરકારકતાનું મૂલ્યાંકન સંપર્ક ચાપ દમન પરિબળ ("CASF") નો ઉપયોગ કરીને દબાવવામાં આવેલી ચાપ સાથે દબાવવામાં આવેલી ચાપની ગણતરી કરેલી ચાપ ઊર્જાની તુલના કરવા માટે કરી શકાય છેઃ CASF = W (ચાપ)/W (ચાપ) જ્યાં W (ચાપ) = દબાવવામાં ન આવેલી ચાપ ઊર્જા અને W (ચાપ) = દબાવવામાં આવેલી ચાપ ઊર્જા. દબાવવામાં ન આવતી અને દબાવવામાં આવેલી ચાપ ઊર્જા ઓસિલોસ્કોપ માપનમાંથી ગ્રાફિકલી રીતે મેળવવી આવશ્યક છે. દબાવવામાં ન આવતી અને દબાવવામાં આવેલી ચાપ ઊર્જાને વોટ સેકન્ડ [Ws] અથવા જુલ્સ [J] માં દર્શાવવામાં આવે છે. પરિણામી સંપર્ક ચાપ દમન પરિબળ [સી. એ. એસ. એફ.] પરિમાણહીન છે. W (ચાપ) = V (ચાપ) × I (ચાપ) × T (ચાપ) જ્યાં V (ચાપ): આર્ક બર્ન વોલ્ટેજ, I (ચાપ): આર્ક બર્ન કરંટ, આશરે I (ભાર) છે, જ્યાં I (ભાર) થોડા એમ્પીયર [A] થી કિલો એમ્પીયર [kA] સુધીની શ્રેણીમાં હોઈ શકે છે; અને T (ચાપ): આર્ક બર્ન સમયગાળો, માઇક્રોસેકન્ડ્સ [μs] થી સેકન્ડ [s] ના ક્રમમાં હોઈ શકે છે. W (આર્ક્લેટ) = V (આર્ક્લેટ) × I (આર્ક્લેટ) × T (આર્ક્લેટ) જ્યાં V (આર્ક્લેટ): આર્ક ઇગ્નીશન વોલ્ટેજ, સંપર્ક ધાતુ પર આધાર રાખે છે. ઇ. જી. સિલ્વર ઇન્ડિયમ ટીન ઓક્સાઇડ માટે આશરે 12V; I (આર્ક્લેટ): આર્ક્લેટ પ્રવાહ, આશરે I (ભાર) છે અને થોડા એમ્પીયર [A] થી કિલો એમ્પીયર [kA] સુધીની શ્રેણીમાં હોઈ શકે છે; અને T (આર્ક્લેટ): આર્ક્લેટ બર્ન સમયગાળો, થોડા માઇક્રોસેકન્ડ્સ [μs] ના ક્રમ પર છે. ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ રિલેના સંપર્કોમાં ઇલેક્ટ્રિકલ આર્સિંગને રિલે સંપર્કોમાં વિભેદક વોલ્ટેજ પ્રોબ સાથે જોડાયેલા ઓસિલોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને અસરકારક રીતે માપી શકાય છે અને લોડ હેઠળ કામગીરી દરમિયાન સંપર્કો દ્વારા કરંટને માપવા માટે હાઇ સ્પીડ કરંટ પ્રોબનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, વિદ્યુત ચાપને ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ પાવર સ્વીચ, રિલે અને કોન્ટેક્ટર પર દૃશ્યમાન સંપર્કો સાથે પણ જોઇ શકાય છે, જ્યારે સંપર્કો લોડ હેઠળ ખુલે છે અને બંધ થાય છે. સામાન્ય ઉપકરણો સામાન્ય ઉપકરણો કે જે 2 એમ્પીયરથી નીચે કાર્યરત એપ્લિકેશનોમાં વ્યાજબી રીતે અસરકારક ચાપ સપ્રેસર્સ હોઈ શકે છે તેમાં કેપેસિટર્સ, સ્નબર્સ, ડાયોડ્સ, ઝેનર ડાયોડ્સ, વેરિસ્ટર્સ અને ક્ષણિક વોલ્ટેજ સપ્રેસર્સનો સમાવેશ થાય છે. સંપર્ક ચાપ દમન ઉકેલો કે જે 2 કરતાં વધુ એમ્પીયર પર કાર્યરત એપ્લિકેશનોમાં અસરકારક માનવામાં આવે છે તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ ઇલેક્ટ્રોનિક પાવર સંપર્ક આર્ક સપ્રેસર સોલિડ સ્ટેટ રિલે ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ નથી, તેમાં કોઈ સંપર્કો નથી, અને આમ, વિદ્યુત ચાપ બનાવતા નથી. હાઇબ્રિડ પાવર રિલે હાઇબ્રિડ પાવર કોન્ટેક્ટર્સ વિશિષ્ટ ઉપકરણો સર્કિટ આકૃતિ એ ઇલેક્ટ્રોનિક પાવર કોન્ટેક્ટ આર્ક સપ્રેસર માટે જારી કરાયેલ પેટન્ટનો એક ભાગ છે જેનો હેતુ ઇલેક્ટ્રિકલ રિલે અથવા કોન્ટેક્ટર્સના સંપર્કોને સુરક્ષિત કરવાનો છે. જ્યારે તેઓ ખુલે છે અથવા બંધ થાય છે ત્યારે સંપર્કોની આસપાસ વૈકલ્પિક માર્ગ પ્રદાન કરીને તે ચાપને દબાવી દે છે. કેટલાક કોન્ટેક્ટ આર્ક સપ્રેસર્સ સંપૂર્ણપણે સંરક્ષિત કોન્ટેક્ટમાં જોડાયેલા હોય છે, જ્યારે અન્ય કોન્ટેક્ટ આર્ક સપ્રેસર્સ પણ કોન્ટેક્ટરની કોઇલ સાથે જોડાયેલા હોય છે જેથી સપ્રેસર્સને કોન્ટેક્ટ ઓપરેશન વિશે વધારાની માહિતી પૂરી પાડી શકાય. ચાપ દમન ચાપ દમન તકનીકોના ફાયદાઓ સંખ્યાબંધ લાભો પેદા કરી શકે છેઃ કમાનથી સંપર્કને ઓછામાં ઓછું નુકસાન અને તેથી જાળવણી, સમારકામ અને બદલીની આવર્તનમાં ઘટાડો. સંપર્કની વિશ્વસનીયતામાં વધારો. ગરમીના ઉત્પાદનમાં ઘટાડો થવાથી વેન્ટિંગ અને પંખા જેવા ઓછા ગરમી વ્યવસ્થાપનના પગલાં લેવામાં આવે છે. ઓઝોન અને પ્રદૂષક ઉત્સર્જનમાં ઘટાડો. કણોમાંથી વિદ્યુતચુંબકીય હસ્તક્ષેપ (ઇ. એમ. આઇ.) માં ઘટાડો-વિકિરિત ઇ. એમ. આઇ. નો એક સામાન્ય સ્રોત. સંપર્ક સંરક્ષણ સંદર્ભો વધુ વાંચન રિલે-ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ઇલેક્ટ્રિકલ એન્ડ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ એન્જિનિયર્સ વેબસાઇટ પર વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો આર્ક દમન લેખો