🔌 3-Phase System में Neutral (Neutral in 3-phase system)
उद्देश्य (Objectives):
इस पाठ के अंत में आप सक्षम होंगे:
- 3-phase star connection में neutral के current को समझाने में।
- Neutral की earthing की आवश्यकता बताने में।
🔹 Neutral क्या है? (What is Neutral?)
एक three-phase star connection में, जिस बिंदु पर तीनों फेज मिलते हैं उसे Star Point या Neutral Point कहा जाता है। इस point से जो तार जुड़ा होता है, उसे Neutral Conductor कहते हैं (चित्र 1)।
🔹 Neutral Conductor में करंट (Current in the neutral conductor)
एक star-connected four-wire system में, neutral conductor (N) को $I_U, I_V$ और $I_W$ धाराओं का योग (sum) ले जाना चाहिए।
- गलत धारणा: लोगों को लगता है कि इस तार को बहुत मोटा होना चाहिए क्योंकि इसमें बहुत ज्यादा करंट होगा।
- हकीकत: ऐसा नहीं है, क्योंकि यह चालक केवल तीनों धाराओं का Phasor Sum ले जाता है।
- $I_N = \text{Phasor sum of } I_U, I_V \text{ and } I_W$
- चित्र 2 दिखाता है कि जब load संतुलित (balanced) होता है और currents बराबर होते हैं, तो neutral line ($I_N$) में करंट शून्य (Zero) होता है। 🚫
🌍 Neutral Conductor की Earthing (Earthing of neutral conductor)
Electrical energy की सप्लाई commercial और domestic ग्राहकों के लिए बहुत जरूरी है। ‘Low voltage distribution’ (जैसे इमारतों में लाइट और पावर की सप्लाई) के लिए दो मुख्य आवश्यकताएं हैं:
बचत (Economy): महंगे conductor material (जैसे तांबा/एल्युमीनियम) को बचाने के लिए उच्चतम संभव वोल्टेज लेकिन कम करंट वाले कंडक्टरों का उपयोग करना वांछनीय है। 💰सुरक्षा (Safety): सुरक्षा कारणों से, conductor और earth (जमीन) के बीच वोल्टेज 250V से अधिक नहीं होना चाहिए। 🛡️
वोल्टेज वितरण प्रणाली (Voltage Distribution System) 📊
Criterion 2 के अनुसार एक voltage distribution system केवल तभी संभव है जब line voltage 250 V से नीचे हो। हालाँकि, यह Criterion 1 के विपरीत है। दूसरी ओर, star connection के साथ, 415V का line voltage उपलब्ध होता है। इस मामले में, supply line और neutral conductor के बीच केवल 240V होता है। Criterion 1 यहाँ संतुष्ट होता है और Criterion 2 का पालन करने के लिए, neutral conductor को earth (भूमिगत) किया जाता है।
भारतीय विद्युत नियम (Indian Electricity Rules – I.E. Rules) 📜
I.E. Rules इस बात पर जोर देते हैं कि neutral conductor को दो अलग और स्पष्ट (separate and distinct) कनेक्शनों द्वारा earth किया जाना चाहिए।
- Rule No. 61(1)(a), Rule No. 67(1)(a) और Rule No. 32 उपभोक्ता के परिसर में आपूर्ति शुरू होने के बिंदु पर neutral की पहचान (identification) पर जोर देते हैं।
- ये नियम neutral conductor में cut outs या links के उपयोग को भी रोकते हैं।
- BIS (Bureau of Indian Standards) neutral की earthing की विधि निर्धारित करता है। (IS 3043-1966 का कोड नंबर 17.4)।
Neutral Conductor का क्रॉस-सेक्शनल एरिया (Cross-sectional area of neutral conductor) 📏
एक 3-phase, 4-wire system में neutral conductor का cross-section छोटा होना चाहिए। (आमतौर पर supply lines के क्रॉस-सेक्शन का आधा)।
📊 वोल्टेज वितरण प्रणाली (Voltage Distribution System)
दिए गए चित्र और विवरण के अनुसार, वोल्टेज वितरण के कुछ महत्वपूर्ण बिंदु नीचे दिए गए हैं:
- Criterion 2 के अनुसार: एक वोल्टेज वितरण प्रणाली (voltage distribution system) तभी संभव है जब लाइन वोल्टेज 250V से कम (low line voltage) हो। हालांकि, यह Criterion 1 के विपरीत (contrary) है।
- स्टार कनेक्शन (Star Connection) का लाभ: दूसरी ओर, स्टार कनेक्शन के उपयोग से 415V की लाइन वोल्टेज (line voltage) प्राप्त की जा सकती है।
- सप्लाई और न्यूट्रल: इस स्थिति में, सप्लाई लाइन (supply line) और न्यूट्रल कंडक्टर (neutral conductor) के बीच केवल 240V का वोल्टेज होता है।
- अर्थिंग (Earthing): यहाँ Criterion 1 संतुष्ट हो जाता है, और Criterion 2 का पालन करने के लिए न्यूट्रल कंडक्टर को Earth (भूमिगत) किया जाता है।
📐 चित्र 2 का विश्लेषण (Analysis of Fig 2: Phasor Diagram)
चित्र में दिखाए गए फेजर डायग्राम (Phasor Diagram) के माध्यम से हम संतुलित लोड (Balanced Load) को समझ सकते हैं:
“एक संतुलित लोड (Balanced Load) के लिए $I_W$ और $I_U$ का परिणामी (Resultant), परिमाण (Magnitude) में $I_V$ के बराबर होता है, लेकिन उसकी दिशा उसके विपरीत (Opposite) होती है।”
📜 भारतीय विद्युत नियम (Indian Electricity Rules – I.E. Rules) 🏛️
न्यूट्रल कंडक्टर के सुरक्षित उपयोग के लिए I.E. Rules निम्नलिखित निर्देश देते हैं:
- दोहरी अर्थिंग (Double Earthing): I.E. Rules के अनुसार, न्यूट्रल कंडक्टर को दो अलग-अलग और स्पष्ट (separate and distinct) कनेक्शनों के माध्यम से अर्थ (earth) किया जाना अनिवार्य है।
- पहचान (Identification): Rule No. 61(1)(a), Rule No. 67(1)(a) और Rule No. 32 के तहत, उपभोक्ता के परिसर (consumer’s premises) में सप्लाई शुरू होने के स्थान पर न्यूट्रल की पहचान करना अनिवार्य है।
- सुरक्षा (Safety): न्यूट्रल कंडक्टर में किसी भी प्रकार के Cut-outs या Links का उपयोग वर्जित (prevent) है।
- BIS मानक: न्यूट्रल की अर्थिंग करने का सही तरीका BIS (Bureau of Indian Standards) द्वारा निर्धारित किया गया है। (Code No. 17.4 of IS 3043-1966)
📏 न्यूट्रल कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शनल एरिया (Cross-sectional area of neutral conductor)
जब हम 3-Phase, 4-Wire System की बात करते हैं, तो न्यूट्रal कंडक्टर का आकार (Size) बहुत मायने रखता है:
- एक 3-phase, 4-wire system में न्यूट्रल कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शन (cross-section) सप्लाई लाइनों की तुलना में छोटा होना चाहिए।
- आमतौर पर, यह सप्लाई लाइनों के क्रॉस-सेक्शन का आधा (half) होता है।
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Instructor Note: विद्यार्थियों को सलाह दी जाती है कि वे अर्थिंग (Earthing) और न्यूट्रल वायर के साइज के बीच के अंतर को ध्यान से समझें, क्योंकि यह सुरक्षा की दृष्टि से बहुत महत्वपूर्ण है। 💡
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