সার্কিট ব্রেকার সম্পর্কে বিস্তারিত

সাধারণভাবে সার্কিট ব্রেকার বলতে বোঝায়, এমন একটি সুইচ যাতে মাত্রার বেশি কারেন্ট প্রবাহিত হলে আপনার-আপনি বন্ধ হয়ে যায়।সার্কিট ব্রেকার আপনা-আপনি বন্ধ হতে পারে কিন্তু নিজে নিজে চালু হতে পারেনা।

প্রকৌশলী ভাষায় বললে, সার্কিট ব্রেকার হচ্ছে স্বয়ংক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রিত এক ধরনের ইলেকট্রো-মেকানিক্যাল সুইচ যা ওভারলোড বা শর্ট সার্কিটের ক্ষতিকর প্রভাব হতে লোড বা সরবরাহ লাইনকে রক্ষা করার জন্য স্বয়ংক্রিয়ভাবে ত্রুটিযুক্ত সার্কিটে পাওয়ার সরবরাহ বন্ধ করে দেয়। অর্থাৎ এর মৌলিক কাজ হচ্ছে ত্রুটি শনাক্ত হওয়ার সাথে সাথে বিদ্যুৎ সরবরাহ বন্ধ করে দেয়া। ফিউজের মত সার্কিট ব্রেকারও সার্কিটে নিরাপত্তার জন্য ব্যবহার করা হয় তবে এর বিশেষ সুবিধা হচ্ছে এটি ট্রিপ করার পর বারবার (ম্যানুয়ালি) রিসেট করে ব্যবহার করা যায়। নিচের একটি সার্কিট ব্রেকারের অভ্যন্তরীণ গঠনের চিত্র দেওয়া হল।

যে কোন সার্কিট ব্রেকারে নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য থাকা আবশ্যক:
১। বন্ধ (Closed বা সুইচ অন) অবস্থায় এটি ভাল কন্ডাক্টর বা পরিবাহী হতে হবে;
২। খোলা (Open বা সুইচ অফ) অবস্থায় এটি অবশ্যই সিস্টেমের অংশগুলিকে এমনভাবে বিচ্ছিন্ন  রাখবে যাতে কোন প্রকার কারেন্ট প্রবাহিত না হয়;
৩। এটিকে অবশ্যই  খুব অল্প সময়ের মধ্যে (সাধারণত 0.1 সেকেন্ডেরও কম) বন্ধ (Closed বা সুইচ অন) অবস্থা হতে খোলা (Open বা সুইচ অফ) অবস্থায় পরিবর্তন হতে সক্ষম হতে হবে;
৪।  এটি  সুইচিং এর সময় অনাকাঙ্ক্ষিত ওভার ভোল্টেজ তৈরি করবে না;
৫। ক্রিয়াকলাপ নির্ভরযোগ্য  হতে হবে;

সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ করার কারণ

সার্কিটে কোন ত্রুটি থাকলে বা ত্রুটির কারণে মাত্রাতিরিক্ত কারেন্ট প্রবাহের কারণে সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ করে।  ত্রুটিযুক্ত কারেন্ট প্রবাহের ফলে নিম্নোক্ত তিনটি কারণে সার্কিট ব্রেকার ট্রিপ করে।

• অতিরিক্ত লোড কারেন্ট বা লোডের পরিমাণ বৃদ্ধি পেলে;
• শর্ট সার্কিট
• গ্রাউন্ড ফল্ট

সার্কিট ব্রেকারের কাজের নীতি:

সার্কিট ব্রেকার এর আকার যাই হোক ত্রুটিযুক্ত সার্কিট কে মূল সিস্টেম হতে বিচ্ছিন্ন করাই এর মৌলিক কাজ।

যে কোন সার্কিট ব্রেকার এ দুটি মূল অংশ থাকে।
১. একটি স্থির কন্টাকটর বা পরিবাহী এবং
২. একটি চলমান কন্টাকটর বা পরিবাহী

স্থির পরিবাহী এবং চলমান পরিবাহী একত্রে সুইচ এর মত কাজ করে।

ভোল্টেজ, কারেন্ট রেটিং, পাওয়ার এবং সার্কিট ব্রেকারের ধরনের ওপর নির্ভর করে এর কর্মপদ্ধতি নির্ভর করে। যে কোন সার্কিট ব্রেকারের প্রথম কাজ হচ্ছে ত্রুটি শনাক্ত করা। নিম্ন ভোল্টেজের ছোটখাটো মেইন সুইচ হিসেবে ব্যবহৃত সার্কিট ব্রেকারের অভ্যন্তরেই এ কাজটি হয়ে থাকে। সাধারণত তড়িৎ প্রবাহের ফলে উৎপন্ন তাপ বা চৌম্বক ক্ষেত্রকে ব্যবহার করে ফল্ট কারেন্ট ডিটেক্ট করা হয়। বিশাল কারেন্ট বা উচ্চ ভোল্টেজের সার্কিট ব্রেকারের ক্ষেত্রে পাওয়ার সাপ্লাই বিচ্ছিন্ন করার জন্য বিশেষ পদ্ধতি বা ডিভাইস ব্যবহার করা হয়।

পাওয়ার সরবরাহ স্বয়ংক্রিয়ভাবে টার্ন অফ করতে হলে বিশেষ যান্ত্রিক পদ্ধতির প্রয়োজন। সার্কিট ব্রেকারকে দ্রুত টার্ন অফ করতে যে শক্তির প্রয়োজন তা সাধারণত সংকোচিত বায়ুচাপ বা স্প্রিং এর সঞ্চিত স্থির শক্তি হতে আসে।

ছোটখাটো সার্কিট ব্রেকারে সাধারণত একটি হাতল বা লিভারের ব্যবস্থা থাকে যা ব্যবহার করে সার্কিট কে ম্যানুয়ালি সুইচ অন/অফ করা যায়। তাছাড়া স্বয়ংক্রিয়ভাবে ট্রিপ হওয়ার পর সার্কিট ব্রেকারকে পুনরায় সুইচ অন করতে এই হাতল ব্যবহৃত হয়।

বড় বড় সার্কিট ব্রেকারকে ট্রিপ করার জন্য ব্যবহৃত হয় সলিনয়েড ও স্প্রিং। স্প্রিং এ স্থির শক্তি পুনরায় সঞ্চয় করার জন্য ব্যবহৃত হয় ইলেকট্রিক্যাল মোটর। এক্ষেত্রে আলাদা পাওয়ার সাপ্লাইয়ের প্রয়োজন পরলে সাধারণত ব্যাটারি ব্যবহার হয়ে থাকে। তাছাড়া সুইচটি ম্যানুয়ালি খোলার জন্যও একটি ব্যবস্থা থাকে।

এখন প্রশ্ন হচ্ছে, এত ব্যস্ততার কি আছে? ট্রেন তো আর ছেড়ে দিয়েছে না যে দ্রুত সংযোগ বিচ্ছিন্ন করতে হবে? এর মূল কারণ হচ্ছে, উৎপন্ন আর্ক দ্রুত নির্বাপন করা। আর্ক নির্বাপন নিয়ে এই পোষ্টের পরবর্তী অংশে আলোচনা করব।

সার্কিট ব্রেকারের পরিবাহী নির্বাচন

সার্কিট ব্রেকারে লোড কারেন্ট প্রবাহের ফলে যাতে অত্যধিক তাপের উদ্ভব না ঘটে তাই সঠিক পরিবাহী নির্বাচন করা আবশ্যক। সার্কিট ব্রেকারের পরিবাহী হিসেবে সাধারণত তামা, তামা সংকর, সিলভারের সংকর বা অন্য কোন উচ্চ পরিবাহীর সংকর ধাতু ব্যবহার করা হয়।

আর্ক নির্বাপণ:

স্থির কন্টাক্ট হতে মুভিং কন্টাক্ট বিচ্ছিন্ন হওয়ার পর কন্টাক্ট দ্বয়ের মধ্যে আর্ক উৎপন্ন হওয়া শুরু হয়। যতদ্রুত সম্ভব এ আর্ক নির্বাপণ করা আবশ্যক, তা না হলে সার্কিট ব্রেকার ক্ষতিগ্রস্ত হওয়ার পাশাপাশি সংযুক্ত লোডের মারাত্বক ক্ষতি হতে পারে। তাছাড়া পাওয়ার সরবরাহ লাইনও ক্ষতি ক্ষতিগ্রস্তের তালিকায় রয়েছে।

উচ্চ ভোল্টেজের বিদ্যুৎ লাইন সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার সময় যে আর্ক উৎপন্ন হয় তা দেখানোর জন্য নিচের ভিডিওটি উপস্থাপন করা হয়েছে।

সার্কিট ব্রেকারের ধরনের ওপর নির্ভর করে ট্রিপ করার 30 থেকে 150 মিলি সেকেন্ডের মধ্যে আর্ক নিস্প্রভ করা হয়। সার্কিট ব্রেকারে আর্ক নিয়ন্ত্রণ করার মাধ্যম হিসেবে ভ্যাকুয়াম, বাতাস, ইনসুলেটিং গ্যাস বা ইনসুলেটিং অয়েল ব্যবহার করা হয়। এছাড়া আর্ক নির্বাপণ করার জন্য কিছু কৌশল ব্যবহার করা হয়। কৌশল গুলো নিন্মরূপঃ

• উচ্চ রেজিস্টেন্স পদ্ধতি
• নিম্ন রেজিস্টেন্স পদ্ধতি

উপরে উল্লেখিত আর্ক নির্বাপনের কৌশল গুলো আবার বিভিন্ন ভাবে প্রয়োগ করা হয়। যা সম্পর্কে জানতে উপরে দেয়া লিংকটি দেখতে পারেন।

নিম্ন ভোল্টেজে মিনিয়েচার সার্কিট ব্রেকারে (Miniature Circuit Breaker - MCB) আর্ক প্রশমনের মাধ্যম হিসেবে সাধারণ বাতাস ব্যবহার হয়। তবে পাওয়ার সার্কিট এবং উচ্চ ভোল্টেজে সার্কিটের ক্ষেত্রে বিশেষ ব্যবস্থার প্রয়োজন পড়ে।

সার্কিট ব্রেকারের প্রকারভেদ

কারেন্ট ও ভোল্টেজ এর উপর নির্ভর করে সার্কিট ব্রেকার বিভিন্ন সাইজের হয়ে থাকে।  আলাদা আলাদা গৃহস্থলীজ যন্ত্রপাতি নিয়ন্ত্রণের জন্য যেমন স্বল্প মানের কারেন্টের সার্কিট ব্রেকার তৈরি হয়, তেমনি একটি শহরের বিশাল করেন্টকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্যও সার্কিট ব্রেকার রয়েছে।

বিভিন্ন দৃষ্টিকোণ থেকে সার্কিট ব্রেকারকে বিভিন্ন ভাগে ভাগ করা যায়।  নিচে সার্কিট ব্রেকারের প্রকারভেদ উল্লেখ করা হলো-

ইনস্টলেশনের ধরনের উপর ভিত্তি করে সার্কিট ব্রেকারকে নিম্নোক্ত ভাগে ভাগ করা যায়-

১। আউটডোর সার্কিট ব্রেকার

২। ইনডোর সার্কিট ব্রেকার

ব্যবহৃত ভোল্টেজের ভিত্তিতে সার্কিট ব্রেকারকে নিম্নোক্ত তিন ভাগে ভাগ করা যায়-
১। লো ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার (<১ kV)
২। মিড ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার (১-৭২ kV)
৩। হাই ভোল্টেজ সার্কিট ব্রেকার (> ৭২ kV)

সার্কিট ব্রেকারে উৎপন্ন আর্ক প্রশমিত করার কৌশল এর উপর ভিত্তি করে একে নিম্নোক্ত ভাগে ভাগ করা যায়:

১। ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার
২। এয়ার সার্কিট ব্রেকার
৩। SF₆ সার্কিট ব্রেকার
৪। অয়েল সার্কিট ব্রেকার
৫। CO₂ সার্কিট ব্রেকার

আর নির্বাপণের মাধ্যম নির্বাচনের ক্ষেত্রে এর ডাই-ইলেকট্রিক স্ট্রেঙ্থ বিবেচনায় রাখতে হয়। আর্ক নির্বাপনের মাধ্যম গুলোর তুলনামূলক ডাইইলেকট্রিক স্ট্রেঙ্থ নিচে উল্লেখ করা হলঃ

আর্ক নির্বাপনের মাধ্যমের ডায়ালেকটিক স্ট্রেঙ্থ

ইনসুলেটর	ডাই-ইলেকট্রিক স্ট্রেঙ্থ (MV/m)
বাতাস	৩
সালফার হেক্সাফ্লোরাইড (অপরিবর্তনীয় তড়িৎ ক্ষেত্র)	৭
সালফার হেক্সাফ্লোরাইড (অপরিবর্তনীয় তড়িৎ ক্ষেত্র)	৯
সিলিকন তেল, খনিজ তেল	১০-১৫
ভ্যাকুয়াম (field emission limited)	২০–৪০ (ইলেক্ট্রোডের আকৃতির উপর নির্ভরশীল)

১। ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার

আর্ক নিস্প্রভ করার জন্য যে সকল সার্কিট ব্রেকারে ভ্যাকুয়াম বা বায়ু শূন্যতা ব্যবহৃত হয় তাকে ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকার বলে। ভ্যাকুয়াম সার্কিট ব্রেকারের ডাই-ইলেকট্রিক স্ট্রেংথ অনেক বেশি। কারণ এতে কারেন্ট পরিবহন করার জন্য কোন মাধ্যমই থাকেনা। তাই উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সার্কিটেও  ভ্যাকুয়াম সার্কিট বেকার অনায়াসে ব্যবহার করা যায়। ভেকুয়াম সার্কিট ব্রেকারে সর্বনিম্ন আর্ক উৎপন্ন হয়। ভেকুয়াম সার্কিট ব্রেকার সাধারণত মিডিয়াম ভোল্টেজের সুইচগিয়ার হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

২। এয়ার সার্কিট ব্রেকার

আর্ক প্রশমিত করার মাধ্যম হিসেবে এয়ার সার্কিট ব্রেকারে পরিবেশের সাধারণ চাপের বাতাস ব্যবহৃত হয়। তবে অয়েল সার্কিট ব্রেকার এর সুবিধার কারণে বর্তমানে এয়ার সার্কিট ব্রেকার এর ব্যবহার দিন দিন কমে আসছে। এয়ার সার্কিট ব্রেকার কে আবার দুই ভাগে ভাগ করা যায়:

ক। প্লেইন এয়ার সার্কিট ব্রেকার

প্লেইন এয়ার সার্কিট ব্রেকার সাধারণত লো ভোল্টেজে ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এটি ক্রস ব্লাস্ট সার্কিট ব্রেকার নামেও পরিচিত।

খ। এয়ার ব্লাস্ট সার্কিট ব্রেকার

এয়ার ব্লাস্ট সার্কিট ব্রেকার হাই ভোল্টেজের সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়ে থাকে। এটি সাধারণত 247 কিলোভোল্ট - 420 কিলোভোল্ট  বা তার চেয়েও বেশি ভোল্টেজের সার্কিটে ব্যবহৃত হয়।এয়ার সার্কিট ব্রেকার আবার দুই প্রকার:

(i)  এক্সিয়াল ব্লাস্ট সার্কিট ব্রেকার
(ii) এক্সিয়াল ব্লাস্ট উইথ স্লাইডিং কন্টাক্ট সার্কিট ব্রেকার

৩। SF₆ সার্কিট ব্রেকার

যে সার্কিট বেকারের কারেন্ট পরিবাহীকে SF₆ বা সালফার হেক্সাফ্লোরাইড গ্যাসের মধ্যে রেখে পরিচালিত করা হয় তাকে SF₆ সার্কিট ব্রেকার বলে। উচ্চ ইনসুলেটিং বৈশিষ্ট্যের জন্য সালফার হেক্সাফ্লোরাইড ব্যবহার করা হয়। এই ধরনের সার্কিট ব্রেকার অতি উচ্চ ভোল্টেজে কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতা রাখে।  এজন্য এই সার্কিট ব্রেকার বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্র এবং বড় বড় সাবস্টেশনে ব্যবহার করা হয়।

SF₆ সার্কিট ব্রেকার কে নিম্নোক্ত ভাগে ভাগ করা যায়:

ক। সিঙ্গেল ইন্টারাপ্টার SF₆ সার্কিট ব্রেকার
খ। টু ইন্টারাপ্টার SF₆ সার্কিট ব্রেকার
গ। ফোর ইন্টারাপ্টার SF₆ সার্কিট ব্রেকার

৪। অয়েল সার্কিট ব্রেকার:

এক্ষেত্রে সার্কিট ব্রেকারের পরিবাহী গুলোকে ইনসুলেটিং অয়েলের মধ্যে ডুবিয়ে রাখা হয়। ইনসুলেটিং অয়েল হিসেবে সাধারণত মিনারেল অয়েল ব্যবহৃত হয়। ট্রান্সফরমারে ব্যবহৃত ইনসুলেটিং অয়েল এবং অয়েল সার্কিট ব্রেকারে ব্যবহৃত অয়েল একই।

অয়েল সার্কিট ব্রেকার

সার্কিট ব্রেকার এর কন্টাকদ্বয় পরস্পর হতে বিচ্ছিন্ন হওয়ার সাথে সাথে আর্ক উৎপন্ন হতে শুরু করে। এর ফলে অয়েল বাষ্প হতে শুরু করে আর ভেঙে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে যা আর্কের চতুর্পাশে বুদবুদ উৎপন্ন করে। পরবর্তীতে এই উচ্চ চাপের হাইড্রোজেন গ্যাস আর্ককে পুনরায় স্ট্রাইক করতে বাধা দেয়। অয়েল সার্কিট ব্রেকারকে আবার নিম্নোক্ত ভাগে ভাগ করা যায়-

ক। বাল্ক অয়েল সার্কিট ব্রেকার
খ। মিনিমাম অয়েল সার্কিট ব্রেকার

প্রত্যেক সার্কিট ব্রেকার এর জন্য আলাদা পোস্ট করা হয়েছে। ভালো লাগলে লিঙ্ক এ ক্লিক করে ঘুরে দেখতে পারেন। তাছাড়া ভাল লাগলে কমেন্ট এবং শেয়ার করতে ভুলবেন না। কারণ আপনাদের কমেন্ট এবং শেয়ার আমাদের পরবর্তী পোস্টের অনুপ্রেরণা।