कमी विद्युत दाबाच्या विद्युत मंडलात ठराविक मूल्यापेक्षा जास्त विद्युत प्रवाह गेल्यास स्वयंचलित प्रणालीने विद्युत प्रवाह खंडित करण्यासाठी वापरले जाणारे स्विचसारखे साधन म्हणजे लघु विद्युत मंडल खंडक होय. पूर्वी मंडल सुरक्षेसाठी वितळतार वापरत असत. विद्युत प्रवाह जास्त झाल्यास किंवा लघुमंडल दोष (Short circuit) झाल्यास वितळतार गरम होत असे. ती वितळल्यामुळे विद्युत प्रवाह खंडित होऊन पुढील धोक्यापासून संरक्षण होत असे. आता वितळतारेऐवजी कमी विद्युत दाबाच्या विद्युत मंडलात लघु विद्युत मंडल खंडकाचा (एमसीबीचा) वापर करतात.
वितळतार आणि लघु विद्युत मंडल खंडक यांचा तुलनात्मक आढावा : लघु विद्युत मंडल खंडक हे वितळतारेपेक्षा अधिक उपयुक्त आहे.
(१) लघु विद्युत मंडल खंडक हे विद्युत प्रवाहास अधिक संवेदनशील असल्याने अधिक विश्वासार्ह आहेत. ते आपोआप बंद होतात. (२) वितळतार वितळली असल्यास मंडलातील वीजवाहक अग्र (Cut out/Service head) खोलून तपासावी लागत असे. परंतु एमसीबी बंद झाल्याचे केवळ निरीक्षणातून समजते आणि मंडलातील सदोष विभाग ओळखणे अधिक सुलभ होते. (३) विद्युत पुरवठा सुरू करण्यासाठी नवीन योग्य मूल्याची वितळतार योग्य रीत्या पुन्हा जोडून मंडल चालू करावे लागते. तर लघु विद्युत मंडल खंडकाचा स्विच पुन्हा चालू केल्यास लगेचच विद्युत प्रवाह चालू होतो. (४) एमसीबी दूरस्थपणे नियंत्रित करता येतात परंतु वितळतारेच्या बाबतीत हे शक्य नाही. (५) एमसीबी वितळतारेपेक्षा अधिक सुरक्षित आहेत.
एमसीबीचे स्वरूप : आ. १ (अ) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे एमसीबीची रचना असते. एमसीबी एकदंड, द्विदंड, त्रिदंड आणि चतुर्दंड रचना प्रकारांत तयार करतात. त्रिदंड प्रकारच्या एमसीबीमुळे त्रिकला चलित्रामधील एका वाहिनीत दोष निर्माण झाल्यास संपूर्ण मंडल खंडित करून संरक्षित केले जाते. २४० व ४१५ व्होल्ट प्रत्यावर्ती (एककला किंवा त्रिकला) विद्युत दाब आणि वेगवेगळ्या विद्युत प्रवाह मूल्याच्या क्षमतेचे एमसीबी असतात. १ — १०० अँपिअर विद्युत प्रवाह क्षमतेचे एमसीबी घरगुती, व्यापारी आणि औद्योगिक उपयोगात सुरक्षेसाठी वापरले जातात. काही विलंबवेळाने कार्यरत होणारी यंत्रणा यात असते. विद्युत प्रवाह निर्धारित मूल्यापेक्षा कितीपट जास्त आहे, त्या प्रमाणात ठराविक वेळेनुसार ती यंत्रणा कार्यरत होते. एमसीबीवर ही माहिती निर्देशित केली असते. विद्युत प्रवाह क्षमता आणि खंडित (ट्रिप) होण्यासाठी लागणारा वेळ यांच्या आलेखानुसार एमसीबीचे प्रकार असतात.
योग्य क्षमतेचा आणि आवश्यक आलेख असलेल्या एमसीबीची निवड करणे खूप महत्त्वाचे आहे. अन्यथा विद्युत मंडलास दोषापासून सुरक्षा मिळत नाही. जास्त क्षमतेचा एमसीबी घेतल्यास, दोष असतानाही एमसीबी ट्रिप होत नाही. तसेच कधीकधी उपकरण चालू करताना लागणाऱ्या क्षणिक (Transient) परंतु जास्त विद्युत प्रवाहामुळे किंवा संवेगित (Inrush) विद्युत प्रवाहामुळे एमसीबी ट्रिप होतो आणि अनावश्यकपणे विद्युत प्रवाह खंडित होतो. सर्वसाधारणपणे लघुमंडल दोष असल्यास २.५ मिलिसेकंदापेक्षा कमी वेळात एमसीबी विद्युत मंडल खंडित करतो आणि अतिभारित (Overload) विद्युत प्रवाहास २ सेकंद ते २ मिनिट या वेळेत तीव्रतेच्या प्रमाणे खंडित करतो.
एमसीबीचे वर्गीकरण : खंडित (ट्रिपिंग) विद्युत प्रवाहक्षमतेनुसार एमसीबीचे वर्गीकरण केले आहे. प्रकार-ए, -बी ,-सी, -डी, -के, -झेड हे ते प्रकार होत.
एमसीबीच्या प्रकाराची पुष्टी देण्याकरिता प्रकारानुसार आलेख दाखवले आहेत.
एमसीबीची अंतर्गत रचना : (१) आवरण : एमसीबीच्या बाहेरील आवरण रोधित पदार्थाच्या साचेबद्ध आवरण (Molded case) असते. ही चौकट कठिण असते आणि त्याच्या आतमध्ये सर्व घटक भागांची रचना असते. (२) कार्य प्रचालन यंत्रणा आणि (३) विद्युत प्रवाह खंडित करण्याची (ट्रिपिंग) यंत्रणा.
(२) कार्य प्रचालन यंत्रणा : यामध्ये मानवी हस्तक्षेपाने चालू -बंद करता येणारा स्विच असतो. स्विचच्या चालू, बंद किंवा निसटलेला वा पडलेला अशा तीन स्थिती असतात. ठराविक मूल्यापेक्षा जास्त विद्युत प्रवाह झाल्यास एमसीबीची बाह्य खीळ (Latch) निसटते (ट्रिपिंग). स्विचिंग लॅचची स्थिती लक्षात घेतल्यास एमसीबी बंद आहे की नाही, निसटलेला किंवा पडलेला (ट्रिप झालेला) आहे किंवा स्वहस्ते बंद केलेला आहे की नाही, याची स्थिती निश्चित करता येते.
(३) विद्युत प्रवाह खंडित करण्याची (ट्रिपिंग) यंत्रणा : एमसीबीच्या योग्य कार्यासाठी जबाबदार असलेली ही मुख्य यंत्रणा आहे. यात दोन प्रकारच्या यंत्रणा आहेत. द्विधातू पट्टी संवेदक, ठराविक मूल्यापेक्षा जास्त विद्युत प्रवाहापासून संरक्षण प्रदान करते. तर विद्युत चुंबक लघुमंडल दोषापासून संरक्षण प्रदान करते.
आ. २ मध्ये ट्रिपिंग यंत्रणेची कार्यप्रणाली दिसून येते. यामध्ये द्विधातू पट्टी संवेदक (२), यांत्रिक खीळ (३), स्प्रिंग कार्यप्रणाली (४) , हाताने चालू-बंद करता येणारा खटका (५) आणि विद्युत संवाहक गुंडाळी (Coil) (६) अशी रचना आहे. विद्युत प्रवाहाचा मार्ग डावीकडील जोडबिंदूपासून (१) — द्विधातू पट्टी संवेदक (२) — यांत्रिक खीळ (३) — विद्युत संवाहक गुंडाळी (६) — चल स्पर्शक (९) — स्थिर स्पर्शक (७) — उजवीकडील जोडबिंदूपर्यंत एकसरी मांडणीत आहे.
एमसीबीची कार्यप्रणाली : (१) विद्युत मंडलात ठराविक मूल्यापेक्षा जास्त विद्युत प्रवाह अधिक काळ राहिल्यास विद्युत संवाहक गुंडाळी (६) व द्विधातू पट्टी संवेदक (२) गरम होऊन ती पट्टी वाकते. पट्टी वाकल्याने यांत्रिक खीळ (३) विस्थापित होते. एमसीबीचे चल स्पर्शक (९) स्प्रिंगच्या ताणाच्या साहाय्याने या यांत्रिक खिळीस अशा पद्धतीने बसविलेले असतात की, खिळीच्या विस्थापनाने स्प्रिंगचा ताण निसटतो. [स्प्रिंग कार्यप्रणाली (४)]. त्यामुळे चल स्पर्शक हलून एमसीबी उघडतो [स्विच (५)] आणि विद्युत प्रवाह खंडित होतो.
(२) लघुमंडल दोष निर्माण झाल्यास विद्युत चुंबकीय यंत्रणा कार्यरत होते. विद्युत संवाहक (Coil) लोखंडी गाभ्यावर गुंडाळलेली असते. लघुमंडल दोष असल्यास विद्युत प्रवाह खूपच वाढतो आणि त्यामुळे विद्युत चुंबकीय बलाने लोखंडी तरफ ओढली जाते. ही तरफ एमसीबीच्या यांत्रिक खिळीवर (३) धडकते. एमसीबीची खीळ (३) निसटते आणि एमसीबीचे स्पर्शक विलग होतात (Opens / trips). अशा प्रकारे विद्युत प्रवाह मंडल खंडित होते.
(३) तसेच हाताने ती खीळ बंद केल्यास (Manual tripping), याच पद्धतीने चल स्पर्शक स्थिर स्पर्शकापासून विलग होतात आणि एमसीबी उघडतो.
(४) कोणत्याही कारणाने खीळ विस्थापित झाली की, चल स्पर्शक (९) स्थिर स्पर्शकापासून (७) विलग होतात. विद्युत प्रवाहाचा मार्ग अचानक खंडित झाल्यामुळे प्रज्योत निर्माण होते. ही प्रज्योत विझवण्यासाठी विद्युत रोध वाढवणे तसेच प्रज्योतीचे विभाजन करणे या पद्धतींचा अवलंब केला जातो. विद्युत् रोध वाढविण्यासाठी आ. १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे इंग्रजी व्ही-अक्षराच्या आकाराच्या दोन प्रज्योत धावपट्ट्या (८) दोन अग्रांना लावलेल्या असतात. सुरुवातीस मंडल खंडित होताच प्रज्योत स्पर्शक अग्रांमध्ये मध्यभागी असते. त्यावेळी विद्युत रोध खूपच कमी असल्यामुळे प्रज्योत फारच प्रखर असते. परंतु नंतर जसजशी प्रज्योत धावपट्ट्यांवरून पुढे पुढे सरकत जाते, तसतशी तिची लांबी वाढत जाते आणि त्यामुळे विद्युत रोध वाढून सुरुवातीच्या मूल्यानुसार काही अंतर पुढे गेल्यानंतर प्रज्योत आपोआप विझून जाते. प्रज्योत फारच मोठी असेल, तर प्रज्योत धावपट्टीच्या अखेरपर्यंतसुद्धा विझत नाही. अशा वेळी धावपट्टीच्या टोकास प्रज्योत भंजक पट्ट्या (१०) जोडलेल्या असतात. या भंजकातील आडव्या पट्ट्यांमुळे पुढील प्रवासात प्रज्योतीचे असंख्य तुकडे होतात आणि अशा रीतीने अखेर ती नष्ट होते.
जेव्हा आपण एमसीबी पुन्हा चालू करतो, तेव्हा आपण प्रचालन यंत्रणेची खीळ पुनर्स्थापित करतो आणि एमसीबी इतर कार्यासाठी तयार करतो.
संदर्भ :
- Gupta, J.B. Switchgear and protection.
- www.electricaltechnology.org
समीक्षण : मीरा चिग्तेरी
