విద్యుత్ వ్యాప్తి నిరోధం

వికీపీడియా నుండి
ఇక్కడికి గెంతు: మార్గసూచీ, వెతుకు
రైలుపట్టాల వద్ద పింగాణీ అవాహకాలు
వాహక రాగి తీగ ఒక పాలిథీన్ బాహ్య పొర ద్వారా వ్యాప్తి నిరోధం చేయబడటం
3-కోర్ రాగి తీగ విద్యుత్ కేబుల్, ప్రతి కోర్ ఒక వ్యక్తిగత వర్ణ గుర్తింపు నిరోధక ఒరను కలిగి ఉంటుంది. ఇవన్నీ ఒక బాహ్య సంరక్షక ఒరలో ఉండటం
PVC-2 వాహక కోర్‌లతో కూడిన షీత్డ్ మినరల్ ఇన్సులేటెడ్ కాపర్ కేబుల్
మధ్య కోర్‌కు దన్నుగా ఉన్న విద్యున్నిరోధక అవాహకంతో కూడిన సమాక్షక కేబుల్

ఈ కథనం విద్యుత్ వ్యాప్తి నిరోధానికి సంబంధించింది. ఉష్ణ నిరోధానికి, ఉష్ణ వ్యాప్తి నిరోధం (థర్మల్ ఇన్సులేషన్) చూడండి.

విద్యున్నిరోధకం అని కూడా పిలిచే ఒక నిరోధకం (అవాహకం) అనేది విద్యుదావేశ ప్రవాహాన్ని అడ్డుకునే ఒక పదార్థం. నిరోధక పదార్థాల్లో వేలన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లు (చిట్టచివరి క్షక్ష్యలో ఉండే ఎలక్ట్రాన్లు) వాటి పరమాణువులతో గట్టిగా బంధింపబడి ఉంటాయి. ఈ పదార్థాలను విద్యుత్ సరంజామాలో అవాహకాలు (నిరోధకాలు) లేదా వ్యాప్తి నిరోధక పదార్థం (ఇన్సులేషన్)గా ఉపయోగిస్తారు. వాటి పని తమ ద్వారా కరెంటును అనుమతించకుండా విద్యుత్ వాహకాలకు ఆసరాగా ఉండటం లేదా వాటిని వేరు చేయడం. విద్యుత్ శక్తి బదిలీ వైర్లను వినియోగ స్తంభాలు లేదా స్తంభాలకు కలపడంలో ఉపయోగపడే నిరోధక ఆధారాలను సూచించడానికి కూడా ఈ పదం వాడబడుతుంది.

గాజు, కాగితం లేదా టెఫ్లాన్ వంటి కొన్ని పదార్థాలు ఉత్తమ విద్యుత్ అవాహకాలు (నిరోధకాలు)గా పనిచేస్తాయి. అవి అత్యల్ప పరిమాణంలో నిరోధకతను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, విద్యుత్ వైరింగ్ మరియు కేబుళ్లను వేరు చేయడానికి విస్తృతమైన పదార్థాల సమూహం ఇప్పటికీ "అత్యుత్తమం"గా ఉపయోగపడుతోంది. వాటికి ఉదాహరణలుగా రబ్బరు తరహా పాలీమర్లు మరియు ఎక్కువగా ప్లాస్టిక్ పదార్థాలను చెప్పొచ్చు. అలాంటి పదార్థాలు తక్కువ లేదా అధిక ఓల్టేజీల (వందలు లేదా వేలాది ఓల్టులు) పరంగా ప్రయోగాత్మక మరియు సురక్షిత అవాహకాలుగా పనిచేస్తాయి.

ఘన పదార్థాల్లో వాహకత్వం యొక్క భౌతికశాస్త్రం[మార్చు]

విద్యుత్ వ్యాప్తి నిరోధం అంటే విద్యుత్ ప్రవాహం లేకపోవడం. ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజితమయ్యే పరిస్థితులు ఉన్నప్పుడు ఆవేశం ప్రవహిస్తుందని ఎలక్ట్రానిక్ బంధ సిద్ధాంతం (ఒక భౌతికశాస్త్ర విభాగం) చెబుతోంది. ఎలక్ట్రాన్లు శక్తిని పొందే విధంగా ఇది అవకాశం కల్పిస్తుంది. ఫలితంగా అవి లోహం వంటి ఒక వాహకం ద్వారా చలిస్తాయి. ఒకవేళ అలాంటి పరిస్థితులు లేకుంటే, పదార్థం ఒక అవాహకం (నిరోధకం)గా ఉంటుంది.

పలు (అన్నీ కాకపోవచ్చు, మోట్ అవాహకం చూడండి) అవాహకాలు అతిపెద్ద బంధ అంతరం కలిగి ఉంటాయి. అత్యధిక సామర్థ్య ఎలక్ట్రాన్లను కలిగిన "వేలెన్స్" బంధం పూర్తికావడం వల్ల ఇది సంభవిస్తుంది. అంతేకాక భారీ శక్తి అంతరం ఈ బంధాన్ని దాని పైన ఉన్న తదుపరి బంధం నుంచి వేరుపరుస్తుంది. ఇది ఎల్లప్పుడూ కొంత ఓల్టేజి (బ్రేక్‌డౌన్ ఓల్టేజి అని అంటారు) ద్వారా జరుగుతుంది. ఈ బంధంలో ఉత్తేజితమయ్యే విధంగా ఈ ఓల్టేజి ఎలక్ట్రాన్లకు తగినంత శక్తిని అందిస్తుంది. ఒక్కసారి ఈ ఓల్టేజి మించగానే, పదార్థం ఒక అవాహకంగా (నిరోధకం) మారుతుంది. దాంతో ఆవేశం దాని ద్వారా ప్రవహించడం మొదలవుతుంది. ఏదేమైనప్పటికీ, ఇది సాధారణంగా పదార్థం యొక్క అవాహక ధర్మాలను శాశ్వతంగా తగ్గించే భౌతిక మరియు రసాయన మార్పులతో ముడిపడి ఉంటుంది.

ఎలక్ట్రాన్ వాహకత్వం అదే విధంగా ఉత్కృష్ట ఆవేశాలు కూడా లేని పదార్థాలను అవాహకాలు అంటారు. ఉదాహరణకు, ఏదైనా ఒక ద్రవం లేదా వాయువు అయాన్లను కలిగి ఉన్నట్లయితే అప్పుడు ఆ అయాన్లు ఒక విద్యుత్ కరెంటు (ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం)గా కదిలే విధంగా ప్రేరేపించబడుతాయి. అప్పుడు ఆ పదార్థం ఒక వాహకంగా ఉంటుంది. విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థాలు మరియు ప్లాస్మాలు అయాన్లను కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహం ఉన్నా, లేకున్నా అవి వాహకాలుగా పనిచేస్తాయి.

బ్రేక్‌డౌన్ (విద్యుత్ అంతరాయం)[మార్చు]

విద్యుత్ బ్రేక్‌డౌన్ దృగ్విషయం ద్వారా అవాహకాలు ఇబ్బందులు ఎదుర్కొంటాయి. ఒక అవాహక (నిరోధక) పదార్థం వెంబడి అనుసంధానం చేసిన విద్యుత్ క్షేత్రం బంధ అంతర శక్తికి అనులోమానుపాతంలో ఉండే ఆ పదార్థం యొక్క ప్రారంభ బ్రేక్‌డౌన్ క్షేత్రం వద్ద మించిపోతే, అప్పుడు అవాహకం హఠాత్తుగా కొన్నిసార్లు విపత్కర పరిణామాలతో ఒక అవరోధకి,గా మారుతుంది. విద్యుత్ బ్రేక్‌డౌన్ సమయంలో, బలమైన e-క్షేత్రం ద్వారా వృద్ధి చెందించబడిన ఏదైనా ఒక స్వేచ్ఛా ఆవేశ వాహకం అది ఢీకొనే ఏదైనా పరమాణువు ద్వారా ఎలక్ట్రాన్లు (అయనీకరణం) చెందకుండా వాటిని ఆపగలిగే వేగాన్ని పొందుతుంది. ఈ స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్లు ప్రతిగా త్వరణం చెందడం ద్వారా ఇతర పరమాణువులను ఢీకొంటాయి. ఫలితంగా శృంఖలా ప్రతిచర్యలో మరింత ఆవేశంతో కూడిన వాహకాలు ఏర్పడుతాయి. శరవేగంగా అవాహకం (నిరోధకం) ఉత్కృష్ట వాహకాలతో నింపబడినట్లు తయారవడం మరియు దాని నిరోధకత స్వల్ప స్థాయికి తగ్గించబడుతుంది. గాలిలో, "విద్యుదుత్సర్గం" (కాంతివలయ ఉత్సర్గం) ఒక అధిక ఓల్టేజి వాహకానికి సమీపంలో సాధారణ కరెంటుగా ఉంటుంది. "ఉత్సర్గం" అనేది అసాధారణమైనది మరియు అవాంఛిత కరెంటు. సారూప్య బ్రేక్‌డౌన్ ఏదైనా ఒక అవాహకంలోనూ సంభవించవచ్చు. అంతేకాక ఒక అతిపెద్ద ఘన పదార్థంలో సైతం సంభవించవచ్చు. శూన్యప్రదేశం సైతం కొంత బ్రేక్‌డౌన్‌ను చవిచూస్తుంది. ఇలాంటి సందర్భంలో, బ్రేక్‌డౌన్ లేదా శూన్యప్రదేశ ఉత్సర్గం విషయంలో, ఆవేశాలు శూన్యప్రదేశం నుండి విడుదల కావడం కంటే లోహ ఎలక్ట్రోడుల ఉపరితలం నుండి విడుదలవుతాయి.

ప్రయోజనాలు[మార్చు]

అవాహకాలను సాధారణంగా విద్యుత్ వైరు మరియు కేబుల్‌పై ఒక మెత్తని పూతగా ఉపయోగిస్తారు. గాలి ఒక అవాహకం కాబట్టి విద్యుత్‌ను ఎక్కడ ఉంచాలనే దానికి ఏ ఇతర పదార్థమూ అవసరం లేదు. అధిక ఓల్టేజి విద్యుత్ లైన్లు సాధారణంగా గాలిని మాత్రమే ఉపయోగించుకుంటాయి. అందుకు కారణం ఒక ఘన పదార్థపు (ఉదాహరణకు, ప్లాస్టిక్) పూత అనేది పనిచేసే విధంగా ఉండదు. ఏదేమైనప్పటికీ, పరస్పర స్పర్శ కలిగిన వైర్ల కారణంగా అడ్డ కనెక్షన్లు, షార్ట్ సర్క్యూట్‌ (లైవ్ మరియు న్యూట్రల్ వైరు కలవడం)లు మరియు అగ్ని ప్రమాదాలను కలిగిస్తాయి. సమాక్షక కేబుల్‌లో నడుమ ఉండే వాహకం బోలుగా ఉండే కవచం మధ్యలో పక్కాగా పట్టు పొందాలి. దీని వల్ల EM తరంగ పరావర్తనాలను నివారించవచ్చు. మరియు 60V కంటే అధిక ఓల్టేజి సామర్థ్యం కలిగిన ఏవైనా వైర్లు మనుషులకు షాక్ మరియు విద్యున్మరణ ప్రమాదాలకు ఆస్కారం కల్పిస్తాయి. నిరోధక పూతలు ఇలాంటి అన్ని సమస్యలకు అడ్డుకట్ట వేయడానికి సాయపడుతాయి.

కొన్ని వైర్లు ఓల్టేజి రేటింగు లేకుండా యాంత్రిక పూతను కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, సర్వీస్-డ్రాప్, వెల్డింగ్, డోర్‌బెల్, థర్మోస్టాట్.

ఒక విద్యుత్ వ్యాప్తి నిరోధక వైరు లేదా కేబుల్ ఓల్టేజి రేటింగ్‌ మరియు గరిష్ట వాహక ఉష్ణ రేటింగ్‌ను కలిగి ఉంటుంది. దీనికి యాంపాసిటీ రేటింగ్ (ఒక వైరు ప్రవహింపజేయగలిగే గరిష్ట కరెంటు) ఉండదు. అందుకు కారణం వైరు లేదా కేబుళ్లను అమర్చిన పరిస్థితిపై ఆధారపడటం.

ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్‌లలో, ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డులను జిగురు వంటి ప్లాస్టిక్ పదార్థం మరియు ఫైబర్‌గ్లాస్‌తో తయారు చేస్తారు. అవాహక బోర్డులు రాగి రేకు వాహకాల యొక్క పొరలకు మద్దతుగా పనిచేస్తాయి. ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల్లో, సూక్ష్మ మరియు సున్నితమైన క్రియాశీల విడి భాగాలను అవాహక ఇపాక్సీ (జిగురు లేదా బంక వంటి పదార్థం) లేదా ఫినాల్ సంబంధ(సూక్ష్మజీవులను చంపే) ప్లాస్టిక్‌లలో లేదా కాల్చిన సీసా లేదా పింగాణీ కోటింగు‌లలో అమర్చుతారు.

ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు ICలు వంటి మైక్రోఎలక్ట్రానిక్ విడిభాగాలలో సిలికాన్ పదార్థం సాధారణంగా ఒక వాహకంగా ఉంటుంది. దీనికి కారణం డోపింగ్ ప్రక్రియ. అయితే ఇది వరణాత్మకంగా సులువుగా ఉష్ణం మరియు ఆమ్లజని ప్రయోజనం ద్వారా ఒక ఉత్తమ అవాహకంగా మార్చబడగలదు. ఆక్సీకరణం చెందిన సిలికాన్ క్వార్ట్జ్. అంటే, సిలికాన్ డయాక్సైడ్.

ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లు మరియు కెపాసిటర్లను కలిగిన అధిక ఓల్టేజి వ్యవస్థల్లో, ఉత్సర్గాల నిరోధానికి ఉపయోగించే మామూలు పద్ధతిగా ద్రవ అవాహక ఇంధనాన్ని చెబుతారు. ఈ ఇంధనం ఎలాంటి ప్రదేశాల్లో ఉన్న గాలినైనా తొలగిస్తుంది. విద్యుత్ బ్రేక్‌డౌన్ (విద్యుత్ అంతరాయం) లేకుండా గణనీయమైన ఓల్టేజికి మద్దతుగా ఇది పనిచేస్తుంది. అధిక ఓల్టేజి వ్యవస్థల యొక్క విద్యున్నిరోధానికి సంబంధించిన ఇతర పద్ధతులుగా పింగాణీ లేదా గాజు వైరు హోల్డర్లు, వాయువు, శూన్యప్రదేశాలను చెప్పొచ్చు. ఈ ప్రకారం, గాలిని నిరోధంగా ఉపయోగించి, వైర్లను మామూలుగా ఒక భారీ వేర్పాటు ద్వారా అమర్చవచ్చు.

టెలీగ్రాఫ్ మరియు విద్యుత్ బదిలీ అవాహకాలు[మార్చు]

విద్యుత్ శక్తి బదిలీకి సంబంధించిన స్వేచ్ఛా వైర్లు రక్షణలేకుండా ఉంటాయి. అయితే భవనాల్లో వాటిని లాగేటప్పుడు మాత్రం తగు జాగ్రత్తలు తీసుకుంటారు. వాటిని పరిసరప్రాంత గాలి ద్వారా నిరోధిస్తారు. వినియోగ స్తంభాలు లేదా స్తంభాల చేత ఆసరాను పొందే ప్రదేశాల్లో అవాహకాలు అవసరమవుతాయి. పై ఆవరణ లేదా డబ్బా (కేజ్) యొక్క నిరోధానికి భవనాలు లేదా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లు లేదా సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌లు వంటి విద్యుత్ పరికరాల్లో అమర్చడానికి కూడా వైర్లు అవసరమవుతాయి. లోపల ఒక వాహకాన్ని కలిగి ఉండే ఈ బోలు అవాహకాలను బుషింగ్‌లు అని అంటారు.

10 kV పింగాణీ అవాహకం, గదులు చూపుతోంది

పదార్థం[మార్చు]

అధిక ఓల్టేజి విద్యుత్ బదిలీకి వాడే అవాహకాలను గాజు, పింగాణీ లేదా మిశ్రమ పాలీమర్ పదార్థాలతో తయారు చేస్తారు. పింగాణీ అవాహకాలను బంకమట్టి, క్వార్ట్జ్ లేదా అల్యూమినా మరియు భూస్ఫటికంతో తయారు చేస్తారు. నీరు జారిపోవడానికి వీటి పైభాగాలను మెరిసే విధంగా నునుపుగా చేస్తారు. అల్యూమినాలో పుష్కలంగా ఉండే పింగాణీతో తయారు చేసే అవాహకాలను అధిక యాంత్రిక శక్తి ముఖ్యంగా అవసరమైన చోట్ల ఉపయోగిస్తారు. పింగాణీ సుమారు 4–10 kV/mm విద్యున్నిరోధక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.[1] గాజుకు అధిక విద్యున్నిరోధక శక్తి ఉంటుంది. అయితే ఇది సాంద్రీకరణను ఆకర్షిస్తుంది. అంతేకాక అవాహకాలకు అవసరమైన మందపాటి అపక్రమ ఆకృతులు అంతర్గత ఒత్తిళ్లు లేకుండా కరిగించి పోత పోయడం కష్టమవుతుంది.[2] కొన్ని అవాహక (ఇన్సులేటర్) తయారీ సంస్థలు 1960ల్లో గాజు అవాహకాలను తయారు చేయడం నిలిపివేసి, పింగాణీ పదార్థాలను ఉపయోగించడం ప్రారంభించాయి.

ఇటీవలి కాలంలో కొన్ని విద్యుత్ పరికరాల తయారీ కంపెనీలు కొన్ని రకాల అవాహకాలకు పాలీమర్ మిశ్రమ పదార్థాలను ఉపయోగించడం మొదలుపెట్టాయి. అవి సాధారణంగా ఫైబర్ రెయిన్‌ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్‌తో తయారు చేసిన ఒక సెంట్రల్ రాడ్ మరియు సిలికాన్ రబ్బర్ లేదా EPDMతో చేసిన ఒక బాహ్య వెథర్‌షెడ్‌ను కలిగి ఉంటాయి. మిశ్రమ పదార్థాలతో తయారు చేసిన అవాహకాలు చౌకగానూ, తేలికగానూ మరియు అద్భుతమైన జలభీతిసంబంధ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ సమ్మేళనం వాటిని కాలుష్యభరిత ప్రాంతాల్లో ఉపయోగించడానికి శ్రేష్టమైనవిగా చేస్తాయి. ఏదేమైనప్పటికీ, ఈ పదార్థాలు ఇప్పటికీ గాజు మరియు పింగాణీల మాదిరిగా సుదీర్ఘ నిరూపిత సేవా జీవితాన్ని కలిగి లేవు.

ఆకృతి[మార్చు]

తయారీ చేసేటప్పుడు మరియు మెరుగులు దిద్దక ముందు అధిక ఓల్టేజి పింగాణీ బుషింగ్

అధిక ఓల్టేజి కారణంగా ఒక అవాహకం యొక్క విద్యుత్ బ్రేక్‌డౌన్ అనేది రెండు మార్గాల్లో ఒక దానిలో సంభవించగలదు:

  • పంక్చర్ ఓల్టేజి అనేది ఒక అవాహకం వెంబడి ఉన్న ఓల్టేజి (దానిని మామూలు పద్ధతిలో అమర్చినప్పుడు). ఇది బ్రేక్‌డౌన్‌ను కలిగించడం తద్వారా అవాహకం యొక్క అంతర్భాగం ద్వారా ప్రసరణకు కారణమవుతుంది. పంక్చరు ఉత్సర్గం నుంచి వెలువడిన ఉష్ణం సాధారణంగా అవాహకాన్ని తిరిగి బాగు చేయలేని విధంగా పాడు చేస్తుంది.
  • ఫ్లాష్‌ఓవర్ ఓల్టేజి అనేది ఒక అవాహకం ఉపరితలం చుట్టూ లేదా దాని వెంబడి ఉన్న గాలి విచ్ఛిన్నం చెంది తద్వారా ప్రసరించే విధంగా చేయబడే ఓల్టేజిగా చెప్పబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియ కారణంగా అవాహకం వెలుపల ప్రాంతంలో ఒక 'ఫ్లాష్‌ఓవర్' ఉత్సర్గం ఏర్పడుతుంది. వాటిని సాధారణంగా దీని నుంచి దెబ్బతినంకుండా తట్టుకునే విధంగా తయారు చేస్తారు.

అనేక అధిక ఓల్టేజి అవాహకాలను పంక్చర్ ఓల్టేజి కంటే తక్కువ ఫ్లాష్‌ఓవర్ ఓల్టేజితో రూపకల్పన చేస్తారు. అందువల్ల నష్టాన్ని నివారించే దిశగా అవి పాడవడానికి ముందే విద్యుదుత్సర్గం చెందుతాయి.

అధిక ఓల్టేజి అవాహకం యొక్క ఉపరితలంపై ఉండే మురికి, కాలుష్యం, ఉప్పు మరియు ప్రత్యేకించి నీరు దాని ద్వారా ఒక ప్రవాహక మార్గాన్ని ఏర్పరచగలవు. తద్వారా లీకేజి కరెంటులు మరియు విద్యుదుత్సర్గాలు ఏర్పడుతాయి. విద్యుదుత్సర్గ (ఫ్లాష్‌ఓవర్) ఓల్టేజి అనేది అవాహకం తేమగా ఉన్నప్పుడు 50% కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. బయటిప్రాంతాల వినియోగానికి అధిక ఓల్టేజి అవాహకాలను ఒక అంచు నుంచి మరొక అంచుకు ఉపరితలం వెంబడి లీకేజి మార్గం యొక్క పొడవును మరింత పెంచే విధంగా రూపొందిస్తారు. క్రీపేజ్ పొడవుగా పిలిచే దీని ద్వారా ఈ లీకేజి కరెంటులు నియంత్రించబడుతాయి.[3] దీనిని సాధించే దిశగా ఉపరితలం వరుస ముడతలుగా లేదా ఏక కేంద్రక డిస్కు ఆకృతులతో చేయబడుతుంది. ఇవి సాధారణంగా ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ గదులు (శాలలు) కలిగి ఉంటాయి. అధోముఖంగా ఉండే కప్పు-ఆకృతి ఉపరితలాలు గొడుగులు మాదిరిగా పనిచేస్తాయి. ఇవి 'కప్పు' దిగువ ఉండే ఉపరితల లీకేజి మార్గం యొక్క భాగం తేమ వాతావరణంలో పొడిగా ఉండే విధంగా చేస్తాయి. కనీస క్రీపేజి దూరాలు 20–25 mm/kV. అయితే అధిక కాలుష్య లేదా గాలిలో సముద్రపు ఉప్పు ఉండే ప్రదేశాల్లో ఈ దూరాలను తప్పక పెంచాలి.

275 kV సస్పెన్షన్ స్తంభంపై క్యాప్ మరియు పిన్ అవాహకపు సమూహం (డిస్కుల నిలువ క్రమం)
దస్త్రం:Pole Route.jpg
సంప్రదాయక పింగాణీ అవాహకాలతో ఒక బహిరంగ వైర్ టెలీగ్రాఫ్ స్తంభపు మార్గం యొక్క ఇటీవలి ఛాయాచిత్రంక్విడెన్‌హమ్, నార్‌ఫోక్, యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్.
పోలండ్‌లోని ఒక విద్యుత్ లైనుపై ఏర్పాటు చేసిన పింగాణీ అవాహకాలు

క్యాప్ మరియు పిన్ రకం అవాహకాలు[మార్చు]

అధిక ఓల్టేజి బదిలీ లైను (ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్)లు నిర్దిష్ట క్యాప్ మరియు పిన్ అవాహక ఆకృతులను (పై చిత్రాన్ని చూడండి) ఉపయోగించుకుంటాయి. వైర్లను సారూప్య డిస్క్-ఆకృతి అవాహకాల యొక్క ఒక 'తీగ' ద్వారా వేలాడదీయబడుతాయి. అవి ఒక దానితో మరొకటి లోహపు క్లెవిస్ పిన్ (యు ఆకారంలో ఉండేవి) లేదా బంతి మరియు సాకెట్ లింకులతో అమర్చబడి ఉంటాయి. ఈ రూపకల్పన (ఆకృతి) ద్వారా విభిన్న బ్రేక్‌డౌన్ ఓల్టేజిలతో కూడిన అవాహక తీగలను ఏర్పాటు చేయగలం. విభిన్న లైన్ ఓల్టేజిలతో ఉపయోగించడానికి, వీటిని భిన్నమైన స్థూల ప్రమాణాల ద్వారా రూపొందించబడుతాయి. అంతేకాక తీగ (గుత్తి)లోని ఒకానొక అవాహక యూనిట్ విరిగిపోతే, మొత్తం తీగను విడదీయకుండా దెబ్బతిన్న దానిని మాత్రమే తొలగించవచ్చు.

ప్రతి అవాహకం పింగాణీ లేదా గాజుతో తయారు చేయబడుతాయి. దీనికి ఇరు వైపులా లోహంతో చేసిన ముకుటం మరియు పిన్ అమర్చబడి ఉంటాయి. లోపభూయిష్ట యూనిట్‌లు స్పష్టంగా గోచరించే విధంగా సీసపు యూనిట్లను క్లాస్ B నిర్మాణంతో రూపకల్పన చేస్తారు. అందువల్ల అధిక ఓల్టేజి విద్యుదుత్సర్గానికి బదులుగా గాజు ద్వారా ఒక పంక్చర్ ఉత్సర్గం కలిగే విధంగా చేస్తుంది. గాజు వేడికి స్పందిస్తుంది. ఫలితంగా అది పగలడం ద్వారా దెబ్బతిన్న అవాహకం స్పష్టంగా కన్పిస్తుంది. ఏదేమైనప్పటికీ, అవాహకం యొక్క యాంత్రిక సామర్థ్యం మారదు. అందువల్ల అవాహక గుత్తి ఒకటిగానే కొనసాగుతుంది.

ప్రామాణిక డిస్క్ అవాహకాలు 10 అంగుళాల (25 cm) వ్యాసం మరియు 5+3⁄4 అంగుళాల (15 cm) పొడవు కలిగి ఉంటాయి. ఇది 80-120 kN (18-27 klbf) వరకు బరువును మోయగలిగే విధంగా ఉంటాయి. అంతేకాక సుమారు 72 kV నిర్జల విద్యుదుత్సర్గ ఓల్టేజిని మరియు వీటిపై 10-12 kV నిర్వహణ ఓల్టేజి ఉంటుంది.[4] ఏదేమైనప్పటికీ, ఒక తీగ యొక్క విద్యుదుత్సర్గ ఓల్టేజి అనేది దాని విడి డిస్క్‌ల మొత్తం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. అందుకు కారణం విద్యుత్ క్షేత్రం తీగ వెంబడి సమానంగా పంపిణీ కాకపోవడమే. అయితే వాహకానికి దగ్గరగా ఉండే డిస్కు‌లో మాత్రం బలంగా ఉంటుంది. అదే తొలుత విద్యుదుత్సర్గం చెందుతుంది. లోహపు శ్రేణీకరణ వలయాలు కొన్నిసార్లు అత్యంత దిగువన ఉండే డిస్క్ చుట్టూ చేర్చబడుతాయి. ఇదంతా ఆ డిస్క్ చుట్టూ ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని తగ్గించడం మరియు ఫ్లాష్‌ఓవర్ ఓల్టేజిని మెరుగుపరచడానికే.

నిర్దిష్ట లైన్ ఓల్టేజిలకు సాధారణ డిస్క్ అవాహకాలు
[5]
లైన్ ఓల్టేజి
(kV)
డిస్క్‌లు
34.5 3
46 4
69 5
92 7
115 8
138 9
161 11
196 13
230 15
287 19
345 22
360 23





చరిత్ర[మార్చు]

అవాహకాలను ఉపయోగించుకున్న మొట్టమొదటి విద్యుత్ వ్యవస్థలు టెలీగ్రాఫ్ లైన్లు. చెక్కతో తయారు చేసిన స్తంభాలకు వైర్లను నేరుగా సంధించడం ద్వారా అత్యంత పేలవమైన ఫలితాలను ఇవ్వడం గుర్తించడమైనది. ఇలాంటి పరిస్థితి తేమ వాతావరణంలో కన్పిస్తుంటుంది.

పెద్ద మొత్తంలో ఉపయోగించిన మొట్టమొదటి గాజు అవాహకాలు తీగ మాదిరిగా పిన్‌హోల్‌ను కలిగి ఉన్నాయి. ఈ గాజు ముక్కలు స్తంభం యొక్క క్రాస్‌ఆర్మ్ (అడ్డంగా అమర్చబడి ఉండేది) నుంచి ఊర్థ్వముఖంగా నిలువుగా పొడగించిన ఒక కలప పిన్‌పై ఏర్పాటు చేయబడి ఉంటాయి (సాధారణంగా ఒక స్తంభానికి రెండు అవాహకాలను మాత్రమే బిగించడం మరియు ఒక దానిని మాత్రమే స్తంభం పైభాగాన అమర్చుతారు). వైర్ల సహజ సంకోచవ్యాకోచాలు ఈ "తీగరహిత అవాహకాల"తో కట్టబడి ఉంటాయి. ఫలితంగా అవాహకాలు వాటి పిన్‌ల నుంచి పట్టును కోల్పోవడం అప్పుడు మానవ ప్రయత్నంలో వాటిని తిరిగి సరిచేయాల్సి వస్తుంది.

యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్‌లో పింగాణీ అవాహకాలను తయారు చేసిన మొట్టమొదటి కంపెనీల్లో స్టిఫ్ అండ్ డౌల్టన్ కంపెనీ ఒకటి. 1840ల మధ్యకాలం నుంచి వీటి తయారీకి సదరు కంపెనీ మరిగను ఉపయోగించింది. మరో కంపెనీ, జోసెఫ్ బోర్న్ (తర్వాత డెన్బీగా పేరుమార్చుకుంది) సుమారు 1860 నుంచి మరియు బుల్లర్స్ కంపెనీ 1868 నుంచి వీటి తయారీని ప్రారంభించాయి. యుటిలిటీ పేటెంట్ నంబరు 48,906ను లూయిస్ A. కావెట్‌కు 25 జులై 1865న తీగ మాదిరి పిన్‌హోల్‌తో అవాహకాలను తయారు చేసే ప్రక్రియకు ఇవ్వడం జరిగింది. నేటి వరకు, పిన్ రకం అవాహకాలు ఇప్పటికీ తీగ తరహా పిన్‌హోళ్లను కలిగి ఉన్నాయి.

సస్పెన్షన్ రకం అవాహకాల ఆవిష్కరణ ద్వారా అధిక ఓల్టేజి బదిలీ సాధ్యపడింది. పిన్ రకం అవాహకాలు దాదాపు 60,000 ఓల్టుల తర్వాత పెద్దగా సంతృప్తికరంగా పనిచేయలేవు.

విభిన్న టెలిఫోన్, టెలీగ్రాఫ్ మరియు విద్యుత్ అవాహకాలు తయారు చేయబడ్డాయి. కొందరు వ్యక్తులు వాటిని చారిత్రక ఆసక్తి మరియు అవాహకం యొక్క అనేక రూపకల్పనలు మరియు అలంకరణల యొక్క సౌందర్యాత్మకమైన ప్రమాణం దిశగా సేకరిస్తున్నారు.

ఆంటెన్నాల నిరోధం[మార్చు]

అండాకృతి స్ట్రెయిన్ అవాహకం

ఒక ప్రసార రేడియో ఆంటెన్నా తరచూ ఒక స్తంభపు వికిరణకంగా తయారు చేయబడుతుంది. అంటే, స్తంభపు పూర్తి నిర్మాణం అధిక ఓల్టేజి ద్వారా శక్తి పొందడం మరియు అది తప్పక భూమి నుంచి నిరోధించబడాలి. మరిగరాయి (బలపపు రాయి) రేకులను ఉపయోగిస్తారు. ఇవి కొన్ని ఆంటెన్నాల వద్ద 400 kV వరకు ఓల్టేజీలు చేరుకునే స్తంభపు వికిరణకం మరియు భూమి ఓల్టేజిని భరించడమే కాక స్తంభపు నిర్మాణం మరియు గతిశక్తులను కూడా మోయగలవు. ఉత్సర్గ విషాణాలు (ఆర్కింగ్ హార్న్స్) మరియు లైటనింగ్ అరెస్టర్‌లు (మెరుపు నిరోధకాలు) అవసరమవుతాయి. అందుకు కారణం స్తంభాలపై మెరుపు ప్రభావం అనేది సాధారణంగా ఉంటుంది కాబట్టి.

షార్ట్ సర్క్యూట్ ద్వారా ఆంటెన్నాపై పడే అధిక ఓల్టేజిలను భూమికి ఉంచడానికి లేదా ఒక షాక్ హెచ్చరికను సృష్టించడానికి ఆంటెన్నా స్తంభాలకు దన్నుగా నిలిచే గయ్ వైర్‌లు సాధారణంగా లాగిన కేబుల్‌లో అమర్చబడిన స్ట్రెయిన్ అవాహకాలను కలిగి ఉంటాయి. గయ్‌లో అవాంఛిత విద్యుత్ ప్రతిధ్వని నివారణకు గయ్ (స్తంభాన్ని లాగి కట్టేందుకు ఉపయోగించేది) కేబుళ్లు తరచూ అనేక అవాహకాలను కలిగి ఉంటాయి. ఈ దిశగా బదిలీ తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క ఉప రకాలు కాని పొడవుల్లో కేబుల్‌ను విడగొడుతారు. ఈ అవాహకాలు సాధారణంగా పింగాణీతో తయారు చేయబడి, స్థూపాకార లేదా అండాకృతి (చిత్రం చూడండి)లో ఉంటాయి. ఈ ఆకృతి ద్వారా పింగాణీ తన్యత కంటే సంపీడనం చెందే విధంగా ప్రయోజనం ఉంటుంది. అందువల్ల ఇది అధిక బరువును మోయగలదు. ఒకవేళ కేబుల్ చివర్లను అవాహకం దెబ్బతీసినప్పటికీ, అది సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.

ఈ అవాహకాలు అధిక ఓల్టేజి సంరక్షణ సరంజామాతో కూడా అమర్చబడి ఉంటాయి. గయ్ వ్యాప్తి నిరోధం యొక్క మితులకు, గయ్‌లపై స్థిరావేశాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటారు. ఎత్తైన స్తంభాలపై వివిధ విభాగాలుగా అవాహకాలు గయ్‌లను విభజించడానికి ప్రసారిణి (ట్రాన్స్‌మిటర్) ఏర్పరిచే ఓల్టేజి కంటే ఎత్తైన స్తంభాల వద్ద ఇవి మరింత ఎక్కువగా ఉంటాయి. ఈ సందర్భంలో, యాంకర్ బేస్‌మెంట్ల వద్ద ఒక తీగ ద్వారా లేదా సాధ్యపడితే నేరుగా భూమిలోకి దించబడిన గయ్‌లు ఉత్తమ ప్రత్యామ్నాయంగా చెప్పబడుతుంది.

రేడియో సరంజామాకు ఆంటెన్నాలను కలిపే ఫీడ్‌లైన్‌లు, ప్రత్యేకించి రెండు వైర్లు (ట్విన్ లీడ్) రకం, తరచూ లోహపు నిర్మాణాలకు కొంత దూరంలో ఏర్పాటు చేయబడాలి. ఈ ప్రక్రియ కోసం ఉపయోగించే నిరోధ దన్నులను స్టాండాఫ్ అవాహకాలు అంటారు.

విద్యుత్ పరికరాల్లో నిరోధం[మార్చు]

అతి ముఖ్యమైన నిరోధక పదార్థం గాలి. విభిన్న ఘన, ద్రవ మరియు వాయుసంబంధ అవాహకాలు కూడా విద్యుత్ సరంజామాలో ఉపయోగించబడుతాయి. అతి చిన్న ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లు, జనరేటర్లు మరియు విద్యుత్ మోటార్‌లలో వైరు చుట్టలపై ఉండే నిరోధం (ఇన్సులేషన్) సుమారు నాలుగు పల్చని పాలీమర్ వార్నిష్ ఫిల్మ్‌‌‌లు ఉంటాయి. ఫిల్ము ద్వారా నిరోధం కలిగిన అయస్కాంత వైరు అందుబాటులో ఉన్న ప్రదేశంలోనే గరిష్ట సంఖ్యలో చుట్టలు పొందడానికి తయారీదారుడికి అవకాశం కల్పిస్తుంది. మందమైన వాహకాలను ఉపయోగించే వైండింగ్‌లు తరచూ అనుబంధ ఫైబర్‌గ్లాస్ వ్యాప్తి నిరోధక టేపు (ఇన్సులేటింగ్ టేప్)తో చుట్టబడుతాయి. అంతేకాక విద్యుత్ వలయం నివారణకు మరియు అయస్కాంత ప్రేరిత వైరు కంపనాన్ని తగ్గించడానికి వైండింగ్‌లు నిరోధక వార్నిష్‌లను కూడా కలిగి ఉంటాయి. కాగితం, కలప, వార్నిషు మరియు ఖనిజ ఇంధనంను 100 ఏళ్లకు పైగా ఉపయోగిస్తున్నప్పటికీ, అతిపెద్ద విద్యుత్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ వైండింగ్‌ల నిరోధానికి ఇప్పటికీ ఎక్కువగా వాటినే ఉపయోగిస్తున్నారు. అవి ఇప్పటికీ ఆర్థికంగా చక్కటి తుల్యతను అందివ్వడంతో పాటు తగిన సామర్థ్యాన్ని చూపిస్తున్నాయి. స్విచ్‌గేర్‌లోని బస్‌‍బార్‌లు మరియు సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌లు గాజుతో మరింత దృఢంగా చేసిన ప్లాస్టిక్ ఇన్సులేషన్‌తో నిరోధించబడుతున్నాయి. తక్కువ మంటలు వ్యాపించే విధంగానూ మరియు పదార్థం వెంట కరెంటు చేరడాన్ని నిరోధించే విధంగానూ ఇది పనిచేస్తుంది.

1970ల వరకు తయారు చేసిన పాతకాలపు విద్యుత్ సరంజామాలో, బోర్డులు సంపీడనం చేయబడిన రాతిపీచుతో తయారు చేయబడి ఉండటం గుర్తించవచ్చు. విద్యుత్ తరచుదనాల్లో ఇదొక సముచితమైన అవాహకంగా ఉంటుంది. రాతిపీచు పదార్థ నిర్వహణ లేదా మరమ్మత్తుల వల్ల గాలిలోకి ప్రమాదకరమైన పీచులు విడుదలవుతాయి. అలాంటప్పుడు వీటిని తగు జాగ్రత్తలతో దూరం చేయాలి. ఫెల్టెడ్ రాతిపీచుతో నిరోధించబడిన వైరును 1920ల నుంచి అధికోష్ణ మరియు కఠినమైన ప్రయోజనాలకు ఉపయోగించారు. ఈ రకమైన వైరు (తీగ)ను "డెల్టాబెస్టాన్" అనే వాణిజ్య నామంతో జనరల్ ఎలక్ట్రిక్ సంస్థ విక్రయిస్తోంది.[6]

20వ శతాబ్దం ప్రారంభ కాలం వరకు లైవ్-ఫ్రంట్ స్విచ్‌బోర్డులు నాపరాయి లేదా పాలరాయితో తయారు చేయబడ్డాయి.

కొన్ని అధిక ఓల్టేజి పరికరాలు సల్ఫర్ హెక్సాఫ్లోరైడ్ వంటి అధిక పీడన నిరోధక వాయువు పరిధిలో పనిచేసే విధంగా రూపొందించబడ్డాయి.

విద్యుత్ మరియు లఘు తరచుదనాల వద్ద చక్కటి సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శించే వ్యాప్తి నిరోధక పదార్థాలు రేడియో తరచుదనం (రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ) వద్ద అసంతృప్తికరంగా ఉండొచ్చు. అందుకు కారణం అదనపు విద్యున్నిరోధక విచ్ఛేదనం ద్వారా విడుదలయ్యే ఉష్ణం.

విద్యుత్ తీగలు పాలీఎథిలీన్, మిశ్రమ పాలీఎథిలీన్ (ఎలక్ట్రాన్ పుంజ ప్రక్రియ లేదా రసాయన మిశ్రమం ద్వారా), PVC, కాప్టన్, రబ్బరు మాదిరి పాలీమర్లు, చమురుతో తడిపిన కాగితం, టెఫ్లాన్, సిలికాన్ లేదా సూక్ష్మీకృత ఎథిలీన్ టెట్రాఫ్లోరోఎథిలీన్ (ETFE)తో వ్యాప్తి నిరోధం చేయబడుతాయి. అతిపెద్ద విద్యుత్ కేబుల్‌లు సంపీడన అకర్బన చూర్ణంను ప్రయోజనాన్ని బట్టి, ఉపయోగించవచ్చు.

PVC (పాలీవినైల్ క్లోరైడ్) వంటి సున్నితమైన వ్యాప్తి నిరోధక పదార్థాలు వలయం యొక్క నిరోధానికి మరియు కరెంటు ప్రవహించే తీగ (లైవ్ వైర్)కు మనిషి తగలకుండా చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ వైర్లు ఒక్కోక్కటి 600 ఓల్టులు లేదా తక్కువగా ఉండొచ్చు. EU భద్రత మరియు పర్యావరణ చట్టం వల్ల ప్రత్యామ్నాయ పదార్థాల వినియోగం అధికమవడం ద్వారా PVC చౌకగా తయారైంది.

క్లాస్ 1 మరియు క్లాస్ 2 నిరోధం[మార్చు]

అన్ని చిన్న మరియు చేతిలో పెట్టుకోగలిగే విద్యుత్ పరికరాలు వాటిని ఉపయోగించే వినియోగదారుడు షాక్‌కు గురికాకుండా చేయడానికి వాటిని వ్యాప్తి నిరోధం చేసి ఉంటారు.

క్లాస్ 1 వ్యాప్తి నిరోధానికి, లోహపు భాగం మరియు పరికరం యొక్క ఇతర బహిర్గత లోహపు భాగాలు ప్రధాన సర్వీసు ప్యానల్ వద్ద భూమిలోకి అమర్చిన ఒక "గ్రౌండింగ్" వైరు ద్వారా నేలకు సంధానం చేయబడటం జరుగుతుంది. అయితే వాహకాల యొక్క ప్రధాన వ్యాప్తి నిరోధం మాత్రమే అవసరమవుతుంది. ఈ పరికరం (సరంజామా) పవర్ ప్లగ్‌పై గ్రౌండింగ్ కనెక్షన్‌కు సంబంధించి, ఉండే మూడో పిన్ ద్వారా సులువుగా గుర్తించబడుతుంది.

క్లాస్ 2 వ్యాప్తి నిరోధం (ఇన్సులేషన్) అంటే, పరికరం ద్వంద నిరోధం చేయబడటం . ఎలక్ట్రిక్ షేవర్లు (విద్యుత్ క్షురికలు), హెయిర్ డ్రయర్లు (కేశ అనార్థ్రకిలు) మరియు అతిచిన్న విద్యుత్ పరికరాలు వంటి వస్తువుల్లో ఇది ఉపయోగించబడుతుంది. ద్వంద వ్యాప్తి నిరోధం విషయంలో, పరికరానికి ప్రధాన మరియు అనుబంధ ఇన్సులేషన్ రెండూ ఉండాలి. వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి విద్యుత్ షాకును నిరోధించే విధంగా ఉండాలి. అంతర్గత విద్యుత్‌పరంగా శక్తినార్జించిన విడిభాగాలన్నీ పూర్తిగా ఒక వ్యాప్తి నిరోధక వస్తువులో అమర్చుబడుతాయి. ఇది (కరెంటు ప్రవహించే) "లైవ్" భాగాలకు తగలకుండా నివారిస్తుంది. EUలో, ద్వంద వ్యాప్తి నిరోధక పరికరాలన్నీ రెండు చదరాల సంకేతంతో గుర్తించబడుతుంది. అవి ఒక దాని లోపల మరొకటి ఉంటాయి.

వీటిని కూడా చూడండి[మార్చు]

  • విద్యున్నిరోధకం
  • నిరోధం
  • విద్యుత్ వాహకత్వం
  • ఉత్సర్గ విషాణాలు
  • స్తంభం
  • విద్యుత్ సబ్‌స్టేషన్
  • స్తంభ వికిరణకం
  • మోట్ అవాహకం
  • మైఖేల్ ఫారడే
  • హెన్రీ క్లే ఫ్రై
  • పిన్ అవాహకం
  • గ్రౌండింగ్ కిట్
  • కోండో అవాహకం

గమనికలు[మార్చు]

  1. "Electrical Porcelain Insulators". Product spec sheet. Universal Clay Products, Ltd. సంగ్రహించిన తేదీ 2008-10-19. 
  2. Cotton, H. (1958). The Transmission and Distribution of Electrical Energy. London: English Univ. Press.  ఇన్సులేటర్ యూసేజ్, A.C. వాకర్స్ ఇన్సులేటర్ ఇన్ఫర్మేషన్ పేజీపై కాపీ చేసినది
  3. Holtzhausen, J.P. "High Voltage Insulators". IDC Technologies. సంగ్రహించిన తేదీ 2008-10-17. 
  4. Grigsby, Leonard L. (2001). The Electric Power Engineering Handbook. USA: CRC Press. ISBN 0849385784. 
  5. Diesendorf, W. (1974). Insulation Coordination in High Voltage Power Systems. UK: Butterworth & Co. ISBN 0408704640.  ఓవర్‌ఓల్టేజ్ అండ్ ఫ్లాష్‌ఓవర్స్ , A. C. వాకర్స్ ఇన్సులేటర్ ఇన్ఫర్మేషన్ వెబ్‌సైటులో తిరిగి ముద్రించబడింది
  6. Bernhard, Frank (1921). EMF Electrical Year Book. Electrical Trade Pub. Co. పేజీ. 822. 

సూచనలు[మార్చు]

  • బుల్లర్స్ ఆఫ్ మిల్టన్ స్యూ టేలర్, చుర్నెట్ వ్యాలీ బుక్స్. 2003 ISBN 1-897949-96-0

బాహ్య లింకులు[మార్చు]

Commons-logo.svg
వికీమీడియా కామన్స్‌లో కి సంబంధించిన మీడియా ఉంది.