மின் கடத்திகள் மீதான வெப்ப விளைவுகள்

மின் கடத்திகள் மீதான வெப்ப விளைவுகள்

மின் கடத்திகளில் ஏற்படும் வெப்ப விளைவு என்பது, ஒரு கடத்தி வழியாக மின்சாரம் பாயும்போது ஏற்படும் ஒரு வெப்பமூட்டும் நிகழ்வு ஆகும். அன்றாட வாழ்வில், இந்த விளைவு மின்சார இஸ்திரிப் பெட்டிகள், நீர் சூடாக்கிகள், பற்றவைக்கும் கருவிகள் மற்றும் மின்சார அடுப்புகள் போன்றவற்றில் நன்மை பயக்கக்கூடும். ஆனால், இது கட்டுப்படுத்தப்படாவிட்டால், தவறான நிறுவலால் ஏற்படும் உருகும் கேபிள்கள், குறுக்குச் சுற்றுகள் அல்லது தீ விபத்துகள் போன்ற அபாயகரமான விளைவுகளையும் ஏற்படுத்தக்கூடும். மின் அமைப்புகளின் பாதுகாப்பான மற்றும் திறமையான வடிவமைப்பு மற்றும் பயன்பாட்டிற்கு, இந்த வெப்ப விளைவின் காரணங்கள், பாதிக்கும் காரணிகள் மற்றும் அதைக் கட்டுப்படுத்தும் முறைகளைப் புரிந்துகொள்வது மிகவும் அவசியமாகும்.

1. அடிப்படைக் கருத்து : கடத்திகள் ஏன் சூடாகின்றன?

மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் காரணமாக எலக்ட்ரான்கள் ஒரு கடத்தி வழியாக நகரும்போது, ​​அவை கடத்திக்குள் இருக்கும் உலோக அணுக்களுடன் மோதுகின்றன. இந்த மோதல்கள் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தைத் தடுத்து, மின் ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை வெப்ப ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன. இந்த செயல்முறை ஜூல் வெப்பமாக்கல் அல்லது I²R இழப்புகள் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

தாமிரம் மற்றும் அலுமினியம் போன்ற கடத்திகள் நல்ல கடத்திகள் என்று அறியப்பட்டாலும், அவை சிறிய அளவிலான மின்தடையைக் கொண்டுள்ளன. இந்த மின்தடையே மின்னோட்டம் பாயும்போது வெப்பம் உருவாகக் காரணமாகிறது. மின்னோட்டம் அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​அதிக ஆற்றல் வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது.

2. ஜூல் விதி மற்றும் வெப்ப ஆற்றல்

வெப்ப விளைவானது ஜூல் விதியால் அளவுரீதியாக விவரிக்கப்படுகிறது. ஒரு கடத்தியில் உருவாகும் வெப்ப ஆற்றலைக் கீழ்க்கண்ட சூத்திரத்தின் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம் :

– P = I²R
– பி = VI
– P = V²/R

தகவல்:
– P = வெப்பமாக மாறும் திறன் (வாட்ஸ்).
– I = மின்னோட்டம் (ஆம்பியர்)
– R = மின்தடை (ஓம்)
– V = மின்னழுத்தம் (வோல்ட்)

கேபிள் வெப்பப் பகுப்பாய்வில் P = I²R என்ற சூத்திரம் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும்போது வெப்பம் மிக வேகமாக அதிகரிக்கிறது என்பதை இது காட்டுகிறது: மின்னோட்டம் இரு மடங்கானால், வெப்பம் நான்கு மடங்காக அதிகரிக்கிறது. தங்கள் திறனை மீறிய மின்னோட்டத்தைச் சுமக்க நிர்பந்திக்கப்படும் கேபிள்கள் ஏன் விரைவாக வெப்பமடைகின்றன என்பதை இது விளக்குகிறது.

3. வெப்ப விளைவுகளைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

அ. மின்னோட்டம் (I)
மின்னோட்டமே மிக முக்கிய காரணியாகும். மின்னோட்டத்தை அதிகரிப்பது கடத்தியின் வெப்பநிலையை கணிசமாக உயர்த்தக்கூடும். எனவே, அதிக வெப்பமாவதைத் தடுப்பதற்காக, கேபிளின் அளவைத் (குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவு) தீர்மானிக்கும்போது, ​​அது கடந்துசெல்ல வேண்டிய அதிகபட்ச மின்னோட்டமும் எப்போதும் கருத்தில் கொள்ளப்படுகிறது.

b. கடத்தி மின்தடை (R)
தடைகள் பின்வருவனவற்றால் பாதிக்கப்படுகின்றன:
– பொருளின் வகை: தாமிரம் (Cu) பொதுவாக அலுமினியத்தை (Al) விட குறைந்த மின்தடையைக் கொண்டுள்ளது, எனவே ஒரே மின்னோட்டத்திற்கு, தாமிரக் கம்பிகள் குறைவான வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன.
– கடத்தியின் நீளம்: கேபிள் நீளமாக இருந்தால், மின்தடை அதிகமாக இருக்கும், அதனால் வெப்பமடைவதற்கான சாத்தியமும் அதிகமாகும்.
– குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவு: தடிமனான கேபிள்கள் குறைந்த மின்தடையைக் கொண்டிருக்கும். அதனால்தான், அதிக சுமைகளுக்கு பெரிய குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவு கொண்ட கேபிள்கள் தேவைப்படுகின்றன.

c. சுற்றுப்புற வெப்பநிலை மற்றும் குளிரூட்டல்
கடத்திகள் வெப்பச்சலனம் மற்றும் கதிர்வீச்சு மூலம் சுற்றுச்சூழலுக்கு வெப்பத்தை வெளியிடுகின்றன. ஒரு கேபிள், ஒரு குழாய்க்குள், இறுக்கமாகப் பொதிந்த கேபிள் கட்டிற்குள், அல்லது ஒரு வெப்ப மூலத்திற்கு அருகில் மூடப்பட்டிருந்தால், அதன் வெப்பச் சிதறல் திறன் குறைந்து, கேபிளின் வெப்பநிலை மிக வேகமாக உயர்கிறது.

d. இணைப்பு நிபந்தனைகள்
மோசமான இணைப்புகள் (தளர்வான, துருப்பிடித்த அல்லது தரம் குறைந்தவை) உள்ளூர் மின்தடையை அதிகரிக்கின்றன. அதிக மின்தடை உள்ள இந்த இடங்கள் ஒரு சிறிய பகுதியில் அதிக வெப்பத்தை உருவாக்கி, ஒரு வெப்பப் புள்ளியை (hotspot) உருவாக்குகின்றன. பல மின்சாரத் தீ விபத்துக்கள், சாக்கெட்டுகள், டெர்மினல்கள் அல்லது MCB-களில் உள்ள தளர்வான இணைப்புகளிலிருந்து தொடங்குகின்றன.

இ. அதிர்வெண் மற்றும் தோல் விளைவு
மாறுதிசை மின்னோட்டத்தில் (AC), குறிப்பாக உயர் அதிர்வெண்களில், மின்னோட்டமானது கடத்தியின் மேற்பரப்பு வழியே பாய முனைகிறது (தோல் விளைவு). இதன் விளைவாக, கடத்தியின் பயனுள்ள மேற்பரப்பு பரப்பளவு குறைந்து, மின்தடை அதிகரிக்கிறது, இது சில நிபந்தனைகளின் கீழ் வெப்பத்தை அதிகரிக்கக்கூடும். உயர் அதிர்வெண்களில் வீட்டு மின்சாரம் லேடர் (50/60 ஹெர்ட்ஸ்), இந்த விளைவு பொதுவான நிறுவல் கேபிள் அளவுகளுக்குப் பொதுவாகச் சிறியதாக இருக்கும், ஆனால் தொழில்துறைப் பயன்பாடுகள் மற்றும் உயர் அதிர்வெண் அமைப்புகளில் இது முக்கியமானது.

4. வெப்பத் தாக்கம்: செயல்திறனிலிருந்து பாதுகாப்பு வரை

அ. ஆற்றல் இழப்பு மற்றும் செயல்திறன்
கேபிளில் உருவாகும் வெப்பம் என்பது "இழக்கப்படும்" ஆற்றலாகும். மின்சார விநியோகம்மின் கட்டமைப்புகளில், அகச்சிவப்புக் கதிர் இழப்புகள் (IR losses) மின் செலுத்துத் திறனைப் பாதிக்கும் ஒரு முக்கிய காரணியாகும். எனவே, நீண்ட தூர மின் செலுத்துதலில், மின்னோட்டங்களைக் குறைப்பதற்காக உயர் மின்னழுத்தங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; இதன் மூலம் வெப்பம் மற்றும் இழப்புகள் குறைக்கப்படுகின்றன.

b. செயல்திறன் மற்றும் பொருள் ஆயுட்காலம் குறைதல்
அதிகப்படியான வெப்பம் கேபிள் காப்பு சிதைவடைவதை விரைவுபடுத்தும். PVC, XLPE மற்றும் பிற பாலிமர் காப்புகளுக்கு இயக்க வெப்பநிலை வரம்புகள் உள்ளன. இந்த வரம்புகள் அடிக்கடி மீறப்பட்டால், காப்பு கடினமாகிறது, விரிசல் விடுகிறது, அல்லது உருகிவிடுகிறது. இதனால் மின்சுற்றுக் குறுக்கீடுகள் மற்றும் மின்னோட்டக் கசிவு ஏற்படும் அபாயம் அதிகரிக்கிறது.

c. வெப்பநிலையால் மின்தடையில் ஏற்படும் மாற்றங்கள்
உலோகங்களில், வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது மின்தடை பொதுவாக அதிகரிக்கிறது. இது ஒரு பின்னூட்ட விளைவை உருவாக்குகிறது: சூடான கம்பி அதன் மின்தடையை அதிகரித்து, அதே மின்னோட்டத்தில் அதிக வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. அமைப்புகள் பொதுவாக நிலைத்தன்மையுடன் வடிவமைக்கப்பட்டிருந்தாலும், அசாதாரண சூழ்நிலைகள் விரைவான வெப்பநிலை உயர்வுக்குக் காரணமாகலாம்.

d. தீ அபாயம்
கடத்திகள் மற்றும் இணைப்புகள் அதிக வெப்பமடைவதால், மின்காப்புப் பொருளோ அல்லது அருகிலுள்ள எளிதில் தீப்பற்றக்கூடிய பொருட்களோ தீப்பற்றக்கூடும். இதனால்தான், நிறுவல் தரநிலைகள் எப்போதும் மிகைமின்னோட்டப் பாதுகாப்பு (MCB-கள், உருகிகள்), குறைந்தபட்ச கேபிள் அளவுகள் மற்றும் பாதுகாப்பான நிறுவல் முறைகளைக் குறிப்பிடுகின்றன.

5. வெப்ப விளைவுகளைப் பயன்படுத்தும் பயன்பாடுகள்

வெப்ப விளைவு பெரும்பாலும் ஒரு குறைபாடாகக் கருதப்பட்டாலும், அது உண்மையில் பல்வேறு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

இஸ்திரிப் பெட்டிகள், நீர் சூடாக்கிகள், அரிசி சமைப்பான்கள் மற்றும் அறை சூடாக்கிகளில் உள்ள வெப்பமூட்டும் கூறுகள், வெப்பத்தை திறமையாக உற்பத்தி செய்வதற்காக, அதிக மின்தடையைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் என்ற நோக்கத்துடன் வடிவமைக்கப்பட்ட மின்தடைப் பொருட்களை (எ.கா. நிக்ரோம்) பயன்படுத்துகின்றன.
– உருகி: மின்னோட்டம் வரம்பை மீறும்போது, ​​I²R வெப்பத்தால் உருகியின் கூறு உருகிவிடுவதால், உருகி மின்சுற்றைத் துண்டிக்கிறது.
– வெப்பச் சுடு விளக்குகள்: இதன் இழை, ஒளிரும் மற்றும் ஒளியை வெளியிடும் வரை சூடுபடுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், செயல்திறனைப் பொறுத்தவரை, இவை எல்.ஈ.டி. விளக்குகளை விடக் குறைவான செயல்திறன் கொண்டவை.

வெப்ப விளைவுகள் என்பவை வெறும் ஒரு பிரச்சனை மட்டுமல்ல, அவை குறிப்பிட்ட நோக்கங்களுக்காகக் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய ஒரு இயற்பியல் நிகழ்வு என்பதை இந்தப் பயன்பாடு காட்டுகிறது.

6. கடத்திகள் மீதான வெப்ப விளைவுகளைக் கட்டுப்படுத்துவது எப்படி

அதிக வெப்பமடைதல் அபாயத்தைக் குறைப்பதற்கான சில நடைமுறை வழிமுறைகள் பின்வருமாறு:

1. சுமை மின்னோட்டம் மற்றும் நிறுவல் முறைக்கு ஏற்ற கேபிள் அளவைத் தேர்ந்தெடுக்கவும். புதைக்கப்பட்ட, கட்டப்பட்ட அல்லது வெப்பமான இடங்களில் உள்ள கேபிள்களுக்குப் பொதுவாக மின்னோட்டத் திறனைக் குறைப்பது (டெரேட்டிங்) அவசியமாகும்.
2. சரியான கடத்திப் பொருளைப் பயன்படுத்துங்கள். தாமிரம் மின்சாரத்தைக் கடத்துவதில் சிறந்தது, ஆனால் அலுமினியம் எடை குறைவானது. எனவே, பொருத்தமான வடிவமைப்புகளைக் கொண்ட சில மின் வலையமைப்புகளில் இது பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
3. பொருத்தமான முனையங்கள், சரியான இறுக்கும் முறுக்கு விசை மற்றும் தரமான இணைப்பான்களைப் பயன்படுத்தி, இணைப்புகள் இறுக்கமாகவும் சுத்தமாகவும் இருப்பதை உறுதிசெய்யவும்.
4. சுமையின் பண்புகளைக் கருத்தில் கொண்டு, பொருத்தமான மதிப்பீட்டைக் கொண்ட மிகை மின்னோட்டப் பாதுகாப்பை (MCB, MCCB, fuse) பயன்படுத்தவும்.
5. காற்றோட்டம் மற்றும் கேபிள் மேலாண்மையில் கவனம் செலுத்துங்கள். குறிப்பாக அதிக மின்னோட்டம் பாயும் மின் இணைப்புகளில், தேவையற்ற இறுக்கமான கட்டுகளைத் தவிர்க்கவும்.
6. மின்சாரப் பலகைகள் மற்றும் இணைப்புப் புள்ளிகளில் வெப்பப் படமெடுக்கும் கேமராவைப் பயன்படுத்துவது போன்று, வெப்பப் பகுதிகளைக் கண்டறியத் தவறாமல் ஆய்வுகளை மேற்கொள்ளுங்கள்.

7. கெசிம்புலன்

மின்தடை வழியாக மின்னோட்டம் பாயும்போது, ​​மின் ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை வெப்பமாக மாற்றுவதால் மின் கடத்திகளில் வெப்ப விளைவு ஏற்படுகிறது. இந்த நிகழ்வு, குறிப்பாக அதிகப்படியான மின்னோட்டங்கள் அல்லது மோசமான இணைப்புகள் ஏற்படும்போது, ​​விநியோக அமைப்புகளில் ஆற்றல் இழப்புகளை ஏற்படுத்தலாம், மின்காப்பு ஆயுளைக் குறைக்கலாம் மற்றும் தீ அபாயத்தை உண்டாக்கலாம். இருப்பினும், உருகிகள் போன்ற வெப்பமூட்டும் மற்றும் மின் பாதுகாப்பு தொழில்நுட்பங்களிலும் இந்த வெப்ப விளைவு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஜூல் விதி, வெப்பத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள் மற்றும் சரியான நிறுவல் முறைகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், நாம் பாதுகாப்பான, அதிக செயல்திறன் மிக்க மற்றும் நம்பகமான மின் அமைப்புகளை வடிவமைத்துப் பயன்படுத்தலாம். வெப்ப விளைவுகளுக்கு அஞ்சத் தேவையில்லை; சரியான கணக்கீடுகள், பொருத்தமான கூறுகள் மற்றும் முறையான கண்காணிப்பு ஆகியவற்றின் மூலம் அவற்றை நிர்வகிக்க முடியும்.

நீங்கள் விரும்பினால், (மின்னோட்டம், கேபிள் நீளம் மற்றும் குறுக்குவெட்டு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில்) கேபிள் வெப்பமாதல் கணக்கீடுகளுக்கான எடுத்துக்காட்டுகளைச் சேர்க்கவோ அல்லது பள்ளி/கல்லூரி ஒப்படைப்புத் தேவைகளுக்காக இந்தக் கட்டுரையை ஒரு மேற்கோள் பட்டியலுடன் மாற்றியமைக்கவோ நான் உதவ முடியும்.