बिजली मीटरिंग और निगरानी प्रणालियों में, बिजली मीटर जिन्हें बाहरी वर्तमान ट्रांसफार्मर (सीटी) की आवश्यकता होती है, सर्वव्यापी हैं; वे विशाल धाराओं को सटीक रूप से महसूस करने वाली हमारी "आँखें" हैं। हालाँकि, इस परिष्कृत प्रणाली के भीतर एक आयरनक्लाड नियम छिपा हुआ है जिसका हर समय पालन किया जाना चाहिए: वर्तमान ट्रांसफार्मर के द्वितीयक पक्ष को कभी भी खुले सर्किट के साथ संचालित नहीं किया जाना चाहिए। यह लेख अंतर्निहित सिद्धांतों और इसमें शामिल खतरों पर प्रकाश डालेगा।
वर्तमान ट्रांसफार्मर का सामान्य संचालन सिद्धांत
करंट ट्रांसफार्मर (सीटी) एक विशेष प्रकार का ट्रांसफार्मर है जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत के आधार पर संचालित होता है। इसके मूल डिज़ाइन सिद्धांत "वर्तमान कमी" और "अलगाव" हैं।
संरचना
इसमें आमतौर पर एक बंद लोहे का कोर, अपेक्षाकृत कम संख्या में घुमावों वाली एक प्राथमिक वाइंडिंग (मुख्य सर्किट में श्रृंखला में जुड़ी हुई) और अपेक्षाकृत बड़ी संख्या में घुमावों वाली एक द्वितीयक वाइंडिंग (बिजली मीटर से जुड़ी) होती है।
आदर्श राज्य
एक सामान्य बंद सर्किट में, CT लगभग "शॉर्ट{0}}सर्किट" स्थिति में काम करता है। एम्पीयर के सर्किट नियम और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, प्राथमिक धारा I1 लौह कोर में एक वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करेगा, जो बदले में द्वितीयक पक्ष पर एक धारा I2 प्रेरित करता है। दोनों के बीच संबंध है:
I1 × N1=I2 × N2 + Im × N1
जहां N1 और N2 प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग में घुमावों की संख्या हैं, और Im उत्तेजना धारा है। डिज़ाइन में बड़ी उत्तेजना प्रतिबाधा के कारण, Im बेहद छोटा है, इसलिए एक आदर्श स्थिति में, इसे सरल बनाया जा सकता है:
I₁ × N₁ ≈ I₂ × N₂ या I₁/I₂ ≈ N₂/N₁=Kₙ
यहां, Kn रेटेड टर्न अनुपात है, उदाहरण के लिए, 1000/5A। इस समय, उपकरणों द्वारा सुरक्षित माप के लिए प्राथमिक पक्ष पर बड़े प्रवाह को सटीक रूप से आनुपातिक रूप से द्वितीयक पक्ष (आमतौर पर 5 ए या 1 ए का मानक मूल्य) पर एक छोटे प्रवाह में परिवर्तित किया जाता है। इसके साथ ही, सुरक्षित सीमा के भीतर सीटी के सेकेंडरी सर्किट की क्षमता बहुत कम (आमतौर पर केवल कुछ वोल्ट) होती है।
सेकेंडरी सर्किट ओपन सर्किट का सिद्धांत विश्लेषण
जब परीक्षण के दौरान ढीले टर्मिनलों, टूटे तारों या आकस्मिक वियोग जैसे कारणों से द्वितीयक सर्किट खुला हो जाता है, तो इसकी परिचालन स्थिति में भयावह परिवर्तन होता है।
| कामकाजी स्थिति | सामान्य बंद | सेकेंडरी ओपन सर्किट |
|---|---|---|
| द्वितीयक धारा I2 | मौजूद है, I1 के आनुपातिक | I2=0 |
| कोर चुंबकीय प्रवाह Φ | I2 द्वारा उत्पन्न विचुंबकीय प्रवाह द्वारा प्रभावी ढंग से दबाया गया, निम्न स्तर पर बनाए रखा गया | दमन खो देता है, तेजी से अत्यधिक उच्च मूल्य तक संतृप्त हो जाता है |
| माध्यमिक वोल्टेज U2 | बहुत कम (कई वोल्ट) | हजारों से लेकर दसियों हजार वोल्ट तक का उच्च वोल्टेज उत्पन्न करता है |
| भौतिक सार | मजबूत युग्मन, गहरी नकारात्मक प्रतिक्रिया: I2 दृढ़ता से Φ के परिवर्तन का विरोध करता है | फीडबैक कट{{0}बंद, ऊर्जा संचय: सभी प्राथमिक एम्पीयर {{1}टर्न्स I1N1 का उपयोग उत्तेजना के लिए किया जाता है |
मुख्य भौतिक प्रक्रिया इस प्रकार है:
डिमैग्नेटाइजिंग फीडबैक का गायब होना
सामान्य ऑपरेशन के दौरान, द्वितीयक धारा I2 द्वारा उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह हमेशा प्राथमिक धारा I1 द्वारा उत्पन्न चुंबकीय प्रवाह के विपरीत दिशा में होता है, जिससे एक मजबूत "डीमैग्नेटाइजिंग" प्रभाव पैदा होता है जो कोर में संयुक्त चुंबकीय प्रवाह को निम्न स्तर तक सीमित कर देता है। सर्किट खुलने के बाद, I2=0, और डीमैग्नेटाइजिंग प्रभाव तुरंत शून्य पर वापस आ जाता है।
चुंबकीय प्रवाह की तीव्र संतृप्ति
प्राथमिक एम्पीयर {{0}टर्न I1 और N1, जो अब अप्रतिबंधित हैं, पूरी तरह से चुंबकीय एम्पीयर {{3}टर्न में परिवर्तित हो जाते हैं। चूंकि कोर क्रॉस {{5} अनुभागीय क्षेत्र कम चुंबकीय प्रवाह घनत्व के लिए डिज़ाइन किया गया है, कोर तेजी से एक गहरी संतृप्ति स्थिति में प्रवेश करता है।
फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार, वैकल्पिक चुंबकीय प्रवाह वाइंडिंग में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करता है। जब चुंबकीय प्रवाह नाटकीय रूप से बढ़ता है, तो द्वितीयक वाइंडिंग में एक अत्यंत उच्च वोल्टेज U2 प्रेरित होगा।
उच्च वोल्टेज का उत्पादन
बिजली आवृत्ति स्थितियों के तहत, कई सौ एम्पीयर की प्राथमिक धारा के लिए, एक खुले सर्किट माध्यमिक पक्ष पर प्रेरित वोल्टेज आसानी से कई हजार वोल्ट तक पहुंच सकता है, और चरम मामलों में, 10 किलोवोल्ट से अधिक हो सकता है।
करंट ट्रांसफार्मर के सेकेंडरी साइड पर ओपन सर्किट के खतरे
द्वितीयक पक्ष में एक खुले सर्किट द्वारा उत्पन्न उच्च वोल्टेज और संबंधित घटनाएं खतरों की श्रृंखला प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को ट्रिगर कर सकती हैं।
बिजली के झटके का खतरा
द्वितीयक टर्मिनलों पर हजारों वोल्ट के उच्च वोल्टेज की उपस्थिति सीधे तौर पर बिजली के झटके का गंभीर खतरा पैदा करती है। रखरखाव और मरम्मत कर्मी जो सावधानी के बिना इस वोल्टेज के संपर्क में आते हैं, उन्हें बिजली का झटका लग सकता है।
उपकरण क्षति
इंसुलेशन टूटना: उच्च वोल्टेज सबसे पहले सेकेंडरी वाइंडिंग के इंटर-टर्न और इंटर-लेयर इंसुलेशन को तोड़ देगा, या सेकेंडरी सर्किट में जमीन पर इंसुलेशन को तोड़ देगा, जिससे वर्तमान ट्रांसफार्मर (सीटी) को स्थायी नुकसान होगा।
ओवरहीटिंग और बर्नआउट: जब लौह कोर अत्यधिक संतृप्त होता है, तो यह भारी एड़ी धाराएं और हिस्टैरिसीस नुकसान उत्पन्न करेगा, जिससे लौह कोर अत्यधिक गर्म हो जाएगा, जिससे घुमावदार इन्सुलेशन जल सकता है और यहां तक कि आग भी लग सकती है।
इलेक्ट्रिक आर्क और विस्फोट: एक खुला सर्किट बिंदु (जैसे एक ढीला टर्मिनल) उच्च वोल्टेज के तहत एक निरंतर इलेक्ट्रिक आर्क उत्पन्न करेगा। चाप का उच्च तापमान उपकरण को जला सकता है, आसपास के ज्वलनशील पदार्थों को प्रज्वलित कर सकता है, और सीलबंद कैबिनेट में जमा उच्च तापमान वाली गैसें विद्युत विस्फोट का कारण भी बन सकती हैं।
सिस्टम संचालन खतरे
मीटरिंग की अशुद्धि और विफलता: सीटी - प्रकार के ऊर्जा मीटरों के लिए, शून्य इनपुट करंट उन्हें बिजली मापने में असमर्थ बना देगा, जिसके परिणामस्वरूप बिजली खो जाएगी और संभावित व्यापार निपटान विवाद होंगे।
खतरनाक उच्च वोल्टेज स्पार्क्स का उत्पादन: यह न केवल एक इग्निशन स्रोत है, बल्कि इसके परिणामस्वरूप मजबूत विद्युत चुम्बकीय पल्स भी पास के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में हस्तक्षेप कर सकते हैं।
निष्कर्ष
वर्तमान ट्रांसफार्मर के द्वितीयक पक्ष पर एक खुला सर्किट विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के एक हिंसक संचय को ट्रिगर करता है, जिसके परिणामस्वरूप अंततः उच्च वोल्टेज, मजबूत विद्युत चाप और अति ताप के रूप में प्रकट होने वाली भौतिक तबाही होती है। इसलिए, सीटी सर्किट से जुड़े सभी कार्यों में "खुले सर्किट की रोकथाम" का सख्ती से पालन किया जाना चाहिए।
इसके साथ ही, बिजली मीटर से जुड़े वर्तमान ट्रांसफार्मर के द्वितीयक पक्ष को ग्राउंड किया जाना चाहिए। यह, "द्वितीयक पक्ष पर खुले सर्किट को सख्ती से प्रतिबंधित करने" के साथ, सीटी संचालन और रखरखाव के दो मुख्य कठोर नियम हैं। ग्राउंडिंग किसी भी उच्च वोल्टेज उछाल को ग्राउंडिंग तार के माध्यम से तुरंत जमीन पर उतारने की अनुमति देता है, जिससे माध्यमिक क्षमता में अचानक वृद्धि को रोका जा सकता है जिससे उपकरण जलने या बिजली के झटके से दुर्घटना हो सकती है।