કંડક્ટિંગ મટીરીયલ્સ અને તેમની સરખામણી (Conducting Materials and their Comparison)

ઉદ્દેશ્યો (Objectives): આ પાઠના અંતે તમે સમજી શકશો:

• કંડક્ટિંગ (conducting) અને ઇન્સ્યુલેટિંગ (insulating) મટીરીયલ્સ વચ્ચેનો તફાવત.
• કંડક્ટિંગ મટીરીયલ્સના ઇલેક્ટ્રિકલ ગુણધર્મો.
• કોપર (Copper) અને એલ્યુમિનિયમ (Aluminium) કંડક્ટર્સની લાક્ષણિકતાઓ.
• ઇન્સ્યુલેટિંગ મટીરીયલ્સના પ્રકારો અને ગુણધર્મો.
• SWG નો ઉપયોગ કરીને વાયરની સાઈઝ માપવાની પદ્ધતિ.
• Outside Micrometer દ્વારા વાયરની સાઈઝ માપવાની પદ્ધતિ.

કંડક્ટર્સ અને ઇન્સ્યુલેટર્સ (Conductors and Insulators)

• કંડક્ટર (Conductor): જે મટીરીયલમાં હાઈ ઇલેક્ટ્રોન મોબિલિટી (high electron mobility – ઘણા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન) હોય તેને કંડક્ટર કહેવામાં આવે છે. જે મટીરીયલમાં ઘણા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય અને તે ઇલેક્ટ્રિક કરંટ વહન કરવા માટે સક્ષમ હોય તેને કંડક્ટર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

  • ઉદાહરણ: સિલ્વર (silver), કોપર (copper), એલ્યુમિનિયમ (aluminium) અને મોટાભાગની ધાતુઓ.

• ઇન્સ્યુલેટર (Insulator): જે મટીરીયલમાં ઇલેક્ટ્રોન મોબિલિટી ઓછી હોય (ખૂબ ઓછા અથવા મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ન હોય) તેને ઇન્સ્યુલેટર કહેવામાં આવે છે. જે પદાર્થોમાં ઇલેક્ટ્રિક કરંટ પસાર થઈ શકતો નથી તેને ઇન્સ્યુલેટર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

  • ઉદાહરણ: લાકડું (wood), રબર (rubber), PVC, પોર્સેલેઇન (porcelain), માઇકા (mica), સૂકો કાગળ અને ફાઇબર ગ્લાસ.

કોપરની લાક્ષણિકતાઓ (Characteristics of Copper)

1.  Best Conductivity: ચાંદી પછી કોપરની વાહકતા (Conductivity) સૌથી વધુ હોય છે.
2.  Current Density: અન્ય ધાતુઓની સરખામણીમાં તેની કરંટ ડેન્સિટી (Current density) સૌથી વધુ છે, તેથી ઓછા કદના વાયરમાંથી પણ વધુ કરંટ પસાર કરી શકાય છે.
3.  Ductility: કોપરને ખેંચીને તેમાંથી પાતળા વાયર (Thin wires) અને શીટ્સ બનાવી શકાય છે.
4.  Corrosion Resistance: વાતાવરણના કારણે લાગતા કાટ (Atmospheric corrosion) સામે તે ઊંચો પ્રતિકાર ધરાવે છે.
5.  Easy Joining: તેને જોડવા માટે કોઈ ખાસ વ્યવસ્થાની જરૂર પડતી નથી.
6.  Scrap Value: કોપર લાંબો સમય ટકી રહે છે અને તેના ભંગારની કિંમત (Scrap value) પણ સારી મળે છે.

એલ્યુમિનિયમની લાક્ષણિકતાઓ (Characteristics of Aluminium)

1.  Conductivity: કોપર પછી એલ્યુમિનિયમ બીજા ક્રમે આવે છે. કોપરની સરખામણીમાં તેની વાહકતા 60.6% હોય છે. તેથી સમાન કરંટ ક્ષમતા માટે એલ્યુમિનિયમ વાયરનો આડછેદ (Cross-section) કોપર કરતા મોટો હોવો જોઈએ.
2.  Weight: તે વજનમાં ઘણું હલકું (Lighter) હોય છે.
3.  Thin Wires: તેને પણ ખેંચીને પાતળા વાયર બનાવી શકાય છે, પરંતુ તેનો આડછેદ ઘટતા તેની મજબૂતી (Tensile strength) ઘટી જાય છે.
4.  Precautions: એલ્યુમિનિયમ કંડક્ટરના જોડાણ (Joining) વખતે ખૂબ જ સાવચેતી રાખવી પડે છે.
5.  Melting Point: એલ્યુમિનિયમનું મેલ્ટિંગ પોઈન્ટ (ગલનબિંદુ) નીચું હોય છે, તેથી લૂઝ કનેક્શનને કારણે ઉત્પન્ન થતી ગરમીથી તે જલ્દી નુકસાન પામી શકે છે.
6.  Cost: તે કોપર કરતા સસ્તું (Cheaper) હોય છે.

ટેબલ 1: વાહક પદાર્થોની સરખામણી (Comparison of Conductor Materials)

ઇન્સ્યુલેટીંગ મટિરિયલ્સના ગુણધર્મો (Properties of Insulating Materials)

ઇન્સ્યુલેશન મટિરિયલના બે મુખ્ય ગુણધર્મો છે જે એકબીજાથી તદ્દન અલગ છે:

1.  ઇન્સ્યુલેશન રેઝિસ્ટન્સ (Insulation Resistance): ઇન્સ્યુલેશન રેઝિસ્ટન્સ માપવા માટે Megohmmeter (Megger) સાધનનો ઉપયોગ થાય છે. તે ખૂબ જ ઊંચો રેઝિસ્ટન્સ (Megohms માં) માપે છે. આ માપણી ઇન્સ્યુલેશનની સ્થિતિ (Condition) જાણવા માટે માર્ગદર્શિકા તરીકે કામ કરે છે.

2.  ડાયઈલેક્ટ્રિક સ્ટ્રેન્થ (Dielectric Strength): આ તે ક્ષમતા છે જે દર્શાવે છે કે ઇન્સ્યુલેશન લેયર કેટલો પોટેન્શિયલ ડિફરન્સ (વોલ્ટેજ) સહન કરી શકે છે. જે વોલ્ટેજ પર ઇન્સ્યુલેશન તૂટી જાય (Breakdown) તેને બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ (Breakdown voltage) કહેવાય છે.

સારા ઇન્સ્યુલેશન મટિરિયલ્સની લાક્ષણિકતાઓ:

• વધારે ડાયઈલેક્ટ્રિક સ્ટ્રેન્થ (High dielectric strength)
• તાપમાન સામે પ્રતિકાર (Resistance to temperature)
• નમ્યતા (Flexibility)
• યાંત્રિક મજબૂતી (Mechanical strength)

વાયરના માપ લેવાની જરૂરિયાત (Necessity of measuring the wire sizes)

વાયરનું માપ લેવા માટે Standard Wire Gauge (SWG) અથવા Outside Micrometer નો ઉપયોગ થાય છે.

શા માટે માપ લેવું જરૂરી છે?

• યોગ્ય અંદાજ (Proper Estimate): અલગ-અલગ લોડ માટે યોગ્ય પ્રકારના કેબલ અને સાઈઝની પસંદગી કરવા માટે.
• સલામતી (Safety): જો ખોટી સાઈઝનો વાયર વપરાય તો વાયરિંગમાં ખામી, આગ લાગવી (Fire accidents) જેવી સમસ્યાઓ થઈ શકે છે.
• સફળ કારકિર્દી (Successful Career): એક વાયરમેન તરીકે સફળ થવા માટે વાયરના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ (Area of cross-section), કંડક્ટરના તારનો વ્યાસ (Diameter) અને કોર વિશેનું જ્ઞાન હોવું ખૂબ જરૂરી છે.

Table 1: Conversion Table SWG to mm/inch (નમૂનારૂપ ડેટા) 

નમસ્કાર વિદ્યાર્થીમિત્રો! ઇલેક્ટ્રિશિયન ટ્રેડના ખૂબ જ મહત્વના સાધનો જેવા કે Standard Wire Gauge (SWG) અને Micrometer વિશે વિગતવાર માહિતી મેળવીશું. વાયરની સાઈઝ ચોકસાઈથી માપવા માટે આ સાધનો અનિવાર્ય છે.

સ્ટાન્ડર્ડ વાયર ગેજ (Standard Wire Gauge – SWG) 

કંડક્ટરની સાઈઝ (size of the conductor) સ્ટાન્ડર્ડ વાયર ગેજ (standard wire gauge) નંબર દ્વારા આપવામાં આવે છે. સ્ટાન્ડર્ડ મુજબ, દરેક નંબરનો એક ચોક્કસ ડાયામીટર (assigned diameter) ઇંચ (inch) અથવા mm માં હોય છે. આ વિગતો ઉપરના Table 1 માં દર્શાવેલ છે.

સ્ટાન્ડર્ડ વાયર ગેજ, જે Figure 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યો છે, તેમાં 0 થી 36 સુધીના SWG નંબરો માપવા માટેના સ્લોટ્સ (slots) હોય છે. એ ખાસ નોંધવું જોઈએ કે વાયર ગેજનો નંબર જેટલો મોટો (higher) હશે, વાયરનો ડાયામીટર (diameter) તેટલો જ નાનો (smaller) હશે.

ઉદાહરણ તરીકે:

• SWG No. 0 (zero) એ 0.324 ઇંચ અથવા 8.23 mm ડાયામીટર બરાબર છે.
• જ્યારે SWG No. 36 એ માત્ર 0.0076 ઇંચ અથવા 0.19 mm ડાયામીટર બરાબર થાય છે.

જ્યારે તમે વાયર માપતા હોવ, ત્યારે વાયરને પહેલા બરાબર સાફ (cleaned) કરવો જોઈએ અને પછી તેનો સાચો SWG નંબર નક્કી કરવા માટે તેને વાયર ગેજના સ્લોટ (slot) માં દાખલ કરવો જોઈએ.

આઉટસાઇડ માઇક્રોમીટર દ્વારા વાયર સાઈઝનું માપન (Measurement of wire size by outside micrometers) 

માઇક્રોમીટર એ એક Precision Instrument (ચોકસાઈપૂર્વક માપતું સાધન) છે, જેનો ઉપયોગ જોબ (job) માપવા માટે થાય છે. સામાન્ય રીતે આ સાધન 0.01 mm ની સચોટતા (accuracy) સાથે માપ લે છે.

બહારના માપ (outside measurements) લેવા માટે જે માઇક્રોમીટર વપરાય છે તેને Outside Micrometer કહેવામાં આવે છે (જુઓ Fig 2).

માઇક્રોમીટરના મુખ્ય ભાગો (Parts of Micrometer):

• Anvil (એનવિલ)
• Spindle (સ્પિન્ડલ)
• Sleeve/Barrel (સ્લીવ/બેરલ)
• Thimble (થિમ્બલ)
• Ratchet Stop (રેચેટ સ્ટોપ)
• Frame (ફ્રેમ)
• Spindle Lock (સ્પિન્ડલ લોક)

માઇક્રોમીટરનો સિદ્ધાંત (Principle of the Micrometer) 

માઇક્રોમીટર સ્ક્રૂ અને નટ (principle of screw and nut) ના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે. જ્યારે સ્ક્રૂને એક આખું રોટેશન (one rotation) ફેરવવામાં આવે, ત્યારે સ્પિન્ડલની જે લંબાઈમાં હિલચાલ (longitudinal movement) થાય છે, તે સ્ક્રૂના Pitch (પિચ) જેટલી હોય છે.

સ્પિન્ડલ દ્વારા કાપેલું આ અંતર તેના પિચ અથવા તેના નાના ભાગો (fractions) ના આધારે બેરલ (barrel) અને થિમ્બલ (thimble) પર ખૂબ જ ચોકસાઈથી માપી શકાય છે.

ગ્રેજ્યુએશન (Graduations) 

મેટ્રિક માઇક્રોમીટર્સ (Metric micrometers) માં સ્પિન્ડલ થ્રેડની પિચ (pitch of the spindle thread) 0.5 mm હોય છે.

થિમ્બલ (thimble) ના એક આખા પરિભ્રમણ (one rotation) માં, સ્પિન્ડલ (spindle) 0.5 mm જેટલું આગળ વધે છે.

0-25 mm ના આઉટસાઈડ માઇક્રોમીટર (outside micrometer) માં, બેરલ (barrel) પર 25 mm લાંબી ડેટમ લાઇન (datum line) અંકિત કરેલી હોય છે. (Fig 3 જુઓ). આ લાઇન પર મિલીમીટર (1 mm) અને હાફ મિલીમીટર (0.5 mm) ના કાપા (graduations) પાડેલા હોય છે. બેરલ પર આ ગ્રેજ્યુએશન 0, 5, 10, 15, 20 અને 25 mm તરીકે દર્શાવેલ હોય છે. 

 થિમ્બલ ગ્રેજ્યુએશન (Thimble Graduations)

થિમ્બલની બેવલ એજ (bevel edge) ના પરિઘને 50 સરખા ભાગમાં (divisions) વહેંચવામાં આવે છે અને તેના પર 0-5-10-15… 45-50 અંકિત કરેલા હોય છે.

થિમ્બલના એક પરિભ્રમણ દરમિયાન સ્પિન્ડલ દ્વારા કાપવામાં આવતું અંતર 0.5 mm છે. તેથી, થિમ્બલના એક ડિવિઝનનું મૂલ્ય (Movement of one division of the thimble): = 0.5 x 1/50 = 0.01 mm.

મહત્વની નોંધ: મેટ્રિક આઉટસાઈડ માઇક્રોમીટરની ચોકસાઈ (accuracy) અથવા લિસ્ટ કાઉન્ટ (least count) 0.01 mm હોય છે.

આઉટસાઈડ માઇક્રોમીટર 0 થી 25 mm, 25 થી 50 mm વગેરે રેન્જમાં ઉપલબ્ધ હોય છે. ઇલેક્ટ્રિશિયન માટે વાયરનું માપ લેવા 0 થી 25 mm રેન્જનું માઇક્રોમીટર સૌથી યોગ્ય છે.

 માઇક્રોમીટર રીડિંગ વાંચવાની પદ્ધતિ (Reading Micrometer Measurements)

માઇક્રોમીટર વડે માપ કેવી રીતે વાંચવું? તેના પગલાં નીચે મુજબ છે:

a) બેરલ સ્કેલનું રીડિંગ (Read the barrel scale): સૌ પ્રથમ બેરલ પર દેખાતા પૂરા મિલીમીટર (whole millimetres) ની સંખ્યા વાંચો જે થિમ્બલની ધારથી સંપૂર્ણ દેખાય છે. Fig 4 માં તે 4 mm છે.

b) હાફ મિલીમીટર રીડિંગ ઉમેરો (Add half millimetre): હવે જુઓ કે શું કોઈ હાફ મિલીમીટરનો કાપો (0.5 mm) બેરલ પર દેખાય છે? Fig 5 માં, 4 mm ના માર્ક પછી એક હાફ મિલીમીટરનો કાપો દેખાય છે. તેથી, અગાઉના રીડિંગમાં 0.5 mm ઉમેરો.

c) થિમ્બલ રીડિંગ ઉમેરો (Add the thimble reading): થિમ્બલનો કયો કાપો બેરલની ડેટમ લાઇન (datum line) સાથે બરાબર મેચ થાય છે તે જુઓ. Fig 5 માં થિમ્બલનો 5મો કાપો મેચ થાય છે. તેથી, થિમ્બલનું રીડિંગ = 5 x 0.01 mm = 0.05 mm.

 કુલ રીડિંગની ગણતરી (Total Reading Calculation):

• a) મુખ્ય સ્કેલ રીડિંગ: 4.00 mm
• b) હાફ મિલીમીટર રીડિંગ: 0.50 mm
• c) થિમ્બલ રીડિંગ: 0.05 mm

• કુલ રીડિંગ (Total Reading) = 4.55 mm (Fig 6 મુજબ)

 માઇક્રોમીટર વાપરતી વખતે રાખવાની સાવચેતીઓ (Precautions)

માઇક્રોમીટરનો ઉપયોગ કરતા પહેલા નીચેની બાબતો ધ્યાનમાં રાખવી જરૂરી છે:

1.  ઝીરો એરર (Zero Error): માપ લેતા પહેલા ખાતરી કરો કે માઇક્રોમીટરમાં કોઈ એરર નથી. જડબા (jaws) બંધ કરવા માટે હંમેશા રેચેટ (ratchet) નો ઉપયોગ કરો. જો થિમ્બલનું ઝીરો બેરલની ડેટમ લાઇન સાથે મેચ થાય, તો એરર શૂન્ય છે.

1.  એરર કરેક્શન: જો માઇક્રોમીટરમાં ‘minus error’ હોય તો તેને કુલ રીડિંગમાં ઉમેરવી જોઈએ, અને જો ‘plus error’ હોય તો તેને કુલ રીડિંગમાંથી બાદ કરવી જોઈએ.
2.  સ્વચ્છતા: એનવિલ (anvil) અને સ્પિન્ડલ (spindle) ની સપાટી ધૂળ, કચરો અને ગ્રીસથી મુક્ત હોવી જોઈએ.
3.  લોક કરો: રીડિંગ વાંચતી વખતે હંમેશા સ્પિન્ડલને લોક (lock) કરો જેથી માપ બદલાય નહીં.
4.  સંભાળ: માઇક્રોમીટરને ક્યારેય પછાડશો નહીં અથવા તેને રફ રીતે વાપરશો નહીં.

Summery

 Keywords:

• Micrometer Reading in Gujarati
• How to use Micrometer (માઇક્રોમીટરનો ઉપયોગ)
• ITI Electrician Theory Gujarati
• Least Count of Micrometer
• Micrometer Measurements Guide
• Engineering Metrology in Gujarati
• Micrometer zero error in Gujarati

Course: Power : Electrician (NSQF – Revised 2022) Subject: Related Theory for Exercise 1.2.17-19 Page: 37

નિષ્કર્ષ: કંડક્ટરની સાઈઝ માપવા માટે, એક ઇલેક્ટ્રિશિયન સામાન્ય રીતે Standard Wire Gauge નો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ જો પરિણામમાં વધુ સચોટતા (accurate results) જોઈતી હોય, તો Outside Micrometer નો ઉપયોગ કરવો હિતાવહ છે.

Keywords:

• ITI Electrician Theory in Gujarati
• Standard Wire Gauge SWG explained
• How to use Micrometer in Gujarati
• SWG to mm conversion table
• Electrician measurement tools
• Wire size measurement for Electricians
• Outside Micrometer principle and parts
• NSQF Level Electrician lesson Gujarati

Power : Electrician (NSQF – Revised 2022) – Related Theory for Exercise 1.2.17-19

Keywords:

• ITI Electrician Lesson Gujarati
• Characteristics of Copper and Aluminium in Gujarati
• Insulation Resistance vs Dielectric Strength
• Wire Gauge Measurement Necessity Gujarati
• Electrical Conductor Properties Table
• Electrician Theory Study Material Gujarati
• Copper vs Aluminium Conductivity in Gujarati
• Megger use in Gujarati

નોંધ: આ લેસન ITI ના વિદ્યાર્થીઓ માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યો છે. વધુ વિગતો માટે તમારા પાઠ્યપુસ્તકના પાના નંબર 35 નો સંદર્ભ લેવો.