भूसम्पर्कन

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ऑस्ट्रेलिया में एक घर में एक विशिष्ट भूसंपर्कनिंग इलेक्ट्रोड(ग्रे नलिका के बाईं ओर), जिसमें पृथ्वी में संचालित एक प्रवाहकीय रॉड सम्मिलित है।^[1] अधिकांश विद्युत कोड निर्दिष्ट करते हैं कि सुरक्षात्मक भूसंपर्कनिंग चालकों पर रोधन एक विशिष्ट रंग(या रंग संयोजन) होना चाहिए जो किसी अन्य उद्देश्य के लिए उपयोग नहीं किया जाता है।

विद्युत अभियन्त्रण में, भूसम्पर्कन या भूसंपर्कन विद्युत् परिपथ में एक संदर्भ बिंदु है जिससे विभव को मापा जाता है, विद्युत प्रवाह के लिए एक सामान्य वापसी पथ या पृथ्वी से सीधा भौतिक संबंध होता है।

विद्युत् परिपथ कई कारणों से पृथ्वी से जुड़े हो सकते हैं। उपयोगकर्ताओं को विद्युत के झटके के खतरे से बचाने के लिए विद्युत के उपकरणों के खुले प्रवाहकीय हिस्से पृथ्वी से जुड़े होते हैं। यदि आंतरिक रोधन विफल हो जाता है, तो खुले प्रवाहकीय भागों पर खतरनाक विभव दिखाई दे सकते हैं। उजागर भागों को पृथ्वी से जोड़ने से परिपथ वियोजक(या अवशिष्ट-वर्तमान उपकरण ) को गलती की स्थिति में विद्युत आपूर्ति बाधित करने की अनुमति मिल जाएगी। विद्युत ऊर्जा वितरण प्रणालियों में, एक सुरक्षात्मक भूसम्पर्कन चालक(PE) भूसंपर्कनिंग प्रणाली द्वारा प्रदान की जाने वाली सुरक्षा का एक अनिवार्य हिस्सा है।

ज्वलनशील उत्पादों या विद्युत-संवेदनशील उपकरणों को संभालने के दौरान पृथ्वी से सम्बन्ध स्थिर विद्युत के निर्माण को भी सीमित करता है। कुछ तार और विद्युत पारेषण परिपथ में, भूसंपर्कन को ही परिपथ के एक विद्युत चालक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे एक भिन्न पुनरागमित चालक स्थापित करने की लागत बचती है(एकल चालक भूसंपर्कन पुनरागमन और भूसम्पर्कित पुनरागमित टेलीग्राफ देखें)।

माप उद्देश्यों के लिए, पृथ्वी एक(उचित रूप से) निरंतर संभावित संदर्भ के रूप में कार्य करती है जिसके विरुद्ध अन्य संभावितों को मापा जा सकता है। पर्याप्त शून्य-विभव संदर्भ स्तर के रूप में सेवा करने के लिए एक विद्युत भूसम्पर्कित निकाय में उचित वर्तमान-वाहक क्षमता होनी चाहिए। [विद्युत परिपथ] सिद्धांत में, भूसम्पर्कन सामान्य रूप से पर एक अनंत आवेश और सिंक के रूप में आदर्शीकरण(विज्ञान का दर्शन) है , जो इसकी क्षमता को बदले बिना असीमित मात्रा में वर्तमान को अवशोषित कर सकता है। जहां एक वास्तविक भूसम्पर्कन पर्याप्त मात्रा में प्रतिरोध रखता है , शून्य विभव का अनुमान अब मान्य नहीं है। विचलित विभव या पृथ्वी संभावित वृद्धि प्रभाव उत्पन्न होंगे, जो संकेतों में शोर पैदा कर सकते हैं या पर्याप्त रूप से बड़े होने पर विद्युत के झटके का खतरा पैदा कर सकते हैं।

विद्युत् और विधुतीय अनुप्रयोगों में भूसंपर्कन(या भूसंपर्कन) शब्द का उपयोग इतना सामान्य है कि वहनीय विद्युतीय ्स में परिपथ, जैसे दूरभाष और वहनीय मीडिया प्लेयर, साथ ही वाहनों में परिपथ, को भूसम्पर्कित याढांचे के रूप में बोला जा सकता है। इस तरह के सम्बन्ध के लिए सामान्य रूप से अधिक उपयुक्त शब्द होने के बावजूद पृथ्वी से वास्तविक संबंध के बिना भूसम्पर्कित सम्बन्ध। यह सामान्य रूप से पर विद्युत आपूर्ति के एक तरफ से जुड़ा एक बड़ा चालक होता है(जैसे कि एक मुद्रित परिपथ बोर्ड पर समतल पृथ्वी), जो परिपथ में कई भिन्न-भिन्न घटकों से विद्युत् धारा के लिए सामान्य वापसी पथ के रूप में कार्य करता है।

इतिहास

1820 के बाद से लंबी दूरी की विद्युत चुम्बकीय विद्युत टेलीग्राफ प्रणाली^[2] संकेत ले जाने और विद्युत् धारा लौटाने के लिए दो या अधिक तारों का उपयोग किया। यह 1836-1837 में जर्मन वैज्ञानिक कार्ल अगस्त स्टीनहिल द्वारा खोजा गया था, कि पृथ्वी को परिपथ को पूरा करने के लिए वापसी पथ के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे पुनरागमन तार अनावश्यक हो जाता है।^[3] स्टाइनहिल ऐसा करने वाले पहले व्यक्ति नहीं थे, लेकिन उन्हें पहले के प्रायोगिक कार्यों के बारे में पता नहीं था, और वह इसे एक निवेशी-सेवा टेलीग्राफ पर करने वाले पहले व्यक्ति थे, इस प्रकार इस सिद्धांत को सामान्य तौर पर टेलीग्राफ इंजीनियरों के लिए जाना जाता था। हालांकि, इस प्रणाली के साथ समस्याएं थीं, जिसका उदाहरण 1861 में सेंट जोसेफ, मिसौरी और सैक्रामेंटो, कैलिफोर्निया के बीच वेस्टर्न यूनियन कंपनी द्वारा निर्मित ट्रांसकॉन्टिनेंटल टेलीग्राफ लाइन द्वारा दिया गया था। शुष्क मौसम के दौरान, भूसम्पर्कित सम्बन्ध में सामान्यता एक उच्च प्रतिरोध विकसित हो जाता है, जिससे टेलीग्राफ काम करने या फोन बजने के लिए भूमि के लिए छड़ पर जल डालने की आवश्यकता होती है।

उन्नीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, जब दूरभाषी ने टेलीग्राफी को प्रतिस्थापित करना शुरू किया, तो यह पाया गया कि विद्युत प्रणालियों, विद्युत रेलवे, अन्य दूरभाष और टेलीग्राफ परिपथ, और विद्युत सहित प्राकृतिक स्रोतों से प्रेरित पृथ्वी में धाराएं ध्वनि संकेतों के लिए अस्वीकार्य हस्तक्षेप का कारण बनती हैं, और दो-तार या 'धात्विक परिपथ' प्रणाली को 1883 के आसपास फिर से शुरू किया गया था।^[4]

भवन परिपथ स्थापना

वितरण परिपथ पर दिखाई देने वाले विभव को सीमित करने के लिए विद्युत वितरण प्रणाली सामान्यता पृथ्वी से जुड़ी होती है। स्थैतिक विद्युत या उच्च संभावित परिपथ के साथ आकस्मिक संपर्क के कारण अस्थायी विभव के कारण भूसंपर्कन से विलगित एक वितरण प्रणाली उच्च क्षमता प्राप्त कर सकती है। निकाय का भूसंपर्कन ऐसी क्षमता को नष्ट कर देता है और भूसम्पर्कित निकाय के विभव में वृद्धि को सीमित करता है।

मुख्य विद्युत(प्रत्यावर्ती धाराशक्ति) वायरिंग में, भूसम्पर्कित और आवेशहीन चालक शब्द सामान्य रूप से पर नीचे सूचीबद्ध दो भिन्न-भिन्न चालक या चालक निकाय को संदर्भित करता है:

उपकरण बंधन चालक या उपकरण भूसम्पर्कित चालक(ईजीसी) उपकरण के सामान्य रूप से प्राचीन वाहक धातु भागों और उस विद्युत प्रणाली के स्रोत के चालकों में से एक के बीच एक कम प्रतिबाधा पथ प्रदान करते हैं। यदि कोई खुला हुआ धातु का हिस्सा ऊर्जायुक्त हो जाता है, जैसे कि एक भुरभुरा या क्षतिग्रस्त इंसुलेटर, तो यह एक शॉर्ट परिपथ बनाता है, जिससे आवश्यकता से अधिक विद्युत् धारा को विलग करने वाला उपकरण(परिपथ वियोजक या फ्यूज) खुल जाता है, जिससे त्रुटि समाप्त हो जाती है यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह क्रिया इस बात पर ध्यान दिए बिना होती है कि पृथ्वी से कोई संबंध है या नहीं; इस दोष-समाशोधन प्रक्रिया में स्वयं पृथ्वी की कोई भूमिका नहीं है^[5] चूँकि विद्युत् धारा को अपने स्रोत पर लौटना चाहिए; हालाँकि, स्रोत बहुत बार भौतिक आधार(पृथ्वी) से जुड़े होते हैं।^[6](किरचॉफ के परिपथ नियम देखें)। बॉन्डिंग(इंटरकनेक्टिंग) द्वारा सभी उजागर गैर-वर्तमान ले जाने वाली धातु की वस्तुओं के साथ-साथ अन्य धातु की वस्तुओं जैसे नलिका या स्ट्रक्चरल स्टील के साथ, उन्हें एक ही विभव क्षमता के पास रहना चाहिए, जिससे झटके की संभावना कम हो जाती है। यह स्नानगृह में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां कोई कई भिन्न-भिन्न धातु प्रणालियों जैसे आपूर्ति और नाली नलिका और उपकरण फ्रेम के संपर्क में हो सकता है। जब एक प्रवाहकीय प्रणाली को विद्युत रूप से पृथ्वी से जोड़ा जाना है, तो उपकरण बॉन्डिंग चालक और भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड चालक को एक ही क्षमता पर रखता है(उदाहरण के लिए, देखें - बॉन्डिंग चालक नीचे भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड के रूप में धातु का जल नलिका) .

File:Metal water pipe as grounding electrode.jpg

भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाने वाला धातु का जल का नलिका

भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड चालक(जीईसी) का उपयोग निकाय भूसम्पर्कित(निरावेशित) चालक, या उपकरण को भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड, या भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड निकाय पर एक बिंदु से जोड़ने के लिए किया जाता है। इसे निकाय भूसम्पर्कित कहा जाता है और अधिकांश विद्युत प्रणालियों को भूसम्पर्कित करने की आवश्यकता होती है। यूएस एनईसी और यूके की बीएस 7671 सूची प्रणाली जिन्हें भूसम्पर्कित होना आवश्यक है।^[7] एनईसी के अनुसार, विद्युत प्रणाली को भौतिक पृथ्वी(पृथ्वी) से जोड़ने का उद्देश्य विद्युत की घटनाओं द्वारा लगाए गए विभव को सीमित करना और उच्च विभव परिपथों के साथ संपर्क करना है। अतीत में, जल की आपूर्ति नलिकाों को भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता था, लेकिन प्लास्टिक नलिकाों के बढ़ते उपयोग के कारण, जो खराब चालक होते हैं, एक विशिष्ट भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड का उपयोग सामान्यता नियामक अधिकारियों द्वारा अनिवार्य होता है। एक ही प्रकार की पृथ्वी रेडियो एंटेना और विद्युत संरक्षण प्रणालियों पर लागू होती है।

स्थायी रूप से स्थापित विद्युत उपकरण, जब तक कि आवश्यक न हो, स्थायी रूप से भूसम्पर्कित चालक जुड़े हुए हैं। धातु आवरण वाले छोटे विद्युत् उपकरणों में सयोजक कुंजीपर एक छोटी कील द्वारा उन्हें भूसम्पर्कित किया जा सकता है(घरेलू प्रत्यावर्ती धाराशक्ति कुंजी और सॉकेट देखें)। शक्ति भूसम्पर्कित चालकों का आकार सामान्य रूप से पर स्थानीय या राष्ट्रीय वायरिंग नियमों द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

बॉन्डिंग

ठोस रूप से बोला जाये , भूसंपर्कन पृथ्वी से विद्युत सम्बन्ध को संदर्भित करना है। विद्युत बंधन विद्युत को ले जाने के लिए निर्मित नहीं की गई धातु की वस्तुओं को जानबूझकर विद्युत रूप से जोड़ने का अभ्यास है। यह सभी बंधी हुई वस्तुओं को विद्युत के झटके से सुरक्षा के भूसंपर्कन समान विद्युत विभव में लाता है। साथ की वस्तुओ के विभव को खत्म करने के लिए उन्हें पृथ्वी से जोड़ा जा सकता है।^[8]

भूसम्पर्कित निकाय

विद्युत आपूर्ति प्रणालियों में, एक भूसम्पर्कित प्रणाली पृथ्वी की प्रवाहकीय सतह के सापेक्ष चालकों की विद्युत क्षमता को परिभाषित करती है। भूसम्पर्कित निकाय के चुनाव का विद्युत आपूर्ति की सुरक्षा और विद्युतचुंबकीय अनुकूलता पर प्रभाव पड़ता है। भिन्न-भिन्न देशों के बीच भूसम्पर्कित निकाय के लिए नियम काफी भिन्न होते हैं।

एक कार्यात्मक पृथ्वी सम्बन्ध विद्युत के झटके से बचाने से ज्यादा काम करता है, क्योंकि इस तरह के सम्बन्ध में उपकरण के सामान्य संचालन के दौरान विद्युत् धारा लग सकता है। इस तरह के उपकरणों में सर्ज सप्रेशन, विद्युतचुंबकीय -कम्पैटिबिलिटी फिल्टर, कुछ प्रकार के एंटेना और विभिन्न माप उपकरण सम्मिलित हैं। सामान्य रूप से पर सुरक्षात्मक पृथ्वी प्रणाली का उपयोग कार्यात्मक पृथ्वी के रूप में भी किया जाता है, हालांकि इसके लिए देखभाल की आवश्यकता होती है।

प्रतिबाधा भूसम्पर्कित

वितरण शक्ति निकाय ठोस रूप से भूसम्पर्कित हो सकते हैं, जिसमें एक परिपथ चालक सीधे भूसंपर्कन भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड निकाय से जुड़ा होता है। वैकल्पिक रूप से, विद्युत प्रतिबाधा की कुछ मात्रा को वितरण प्रणाली और पृथ्वी के बीच जोड़ा जा सकता है, ताकि पृथ्वी पर प्रवाहित होने वाली धारा को सीमित किया जा सके। प्रतिबाधा एक अवरोधक, या एक प्रारंभ करने वाला(कुंडली) हो सकती है। एक उच्च-प्रतिबाधा भूसम्पर्कित निकाय में, दोषयुक्त विद्युत् धारा कुछ एम्पीयर तक सीमित होता है(सटीक मान निकाय के विभव वर्ग पर निर्भर करता है); एक कम-प्रतिबाधा भूसम्पर्कित निकाय कई सौ एम्पीयर को एक गलती पर प्रवाहित करने की अनुमति देगा। एक बड़े सॉलिड भूसम्पर्कित वितरण निकाय में भूसम्पर्कित दोष विद्युत् धारा के हजारों एम्पीयर हो सकते हैं।

पॉलीपेज़ प्रत्यावर्ती धारानिकाय में, एक कृत्रिम तटस्थ भूसम्पर्कित निकाय का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि कोई फेज चालक सीधे पृथ्वी से जुड़ा नहीं है, एक विशेष रूप से निर्मित ट्रांसफॉर्मर(एक ज़िग ज़ैग ट्रांसफ़ॉर्मर) शक्ति आवृति विद्युत् धारा को पृथ्वी पर बहने से रोकता है, लेकिन किसी भी रिसाव या क्षणिक धारा को पृथ्वी पर प्रवाहित करने की अनुमति देता है।

दोषयुक्त विद्युत् धारा को 25 ए या उससे अधिक तक सीमित करने के लिए कम-प्रतिरोध भूसम्पर्कित निकाय एक तटस्थ भूसम्पर्कित रेसिस्टर(NGR) का उपयोग करते हैं। कम प्रतिरोध वाले भूसम्पर्कित निकाय में एक समय दर(मान लीजिए, 10 सेकंड) होगी जो इंगित करती है कि प्रतिरोधक अतिरिक्त गर्म होने से पहले दोषयुक्त विद्युत् धारा को कितनी देर तक ले जा सकता है। रोकने वाला के ज़्यादा गरम होने से पहले भूसम्पर्कित दोष सुरक्षा रिले को परिपथ की सुरक्षा के लिए अवरोधक को ट्रिप करना चाहिए।

उच्च-प्रतिरोध भूसम्पर्कित(एचआरजी) प्रणालियां दोषयुक्त विद्युत् धारा को 25 ए या उससे कम तक सीमित करने के लिए एनजीआर का उपयोग करती हैं। उनके पास निरंतर दर है, और एकल-भूसम्पर्कित गलती के साथ काम करने के लिए निर्मित किया गया है। इसका मतलब है कि निकाय पहले भूसम्पर्कित दोष पर तुरंत ट्रिप नहीं करेगा। यदि दूसरा भूसम्पर्कित दोष होता है, तो भूसम्पर्कित दोष सुरक्षा रिले को परिपथ की सुरक्षा के लिए अवरोधक को ट्रिप करना चाहिए। एचआरजी निकाय पर, निकाय की निरंतरता की लगातार निगरानी के लिए एक व्यवस्था प्रतिरोध का उपयोग किया जाता है।जब एक खुले-परिपथ का पता लगाया जाता है(उदाहरण के लिए, एनजीआर पर टूटे हुए वेल्ड के कारण), निगरानी उपकरण संवेदन रोकनेवाला के माध्यम से विभव को समझेगा और अवरोधक को ट्रिप करेगा। संवेदन रोकने बिना, निकाय पृथ्वीी सुरक्षा के बिना काम करना जारी रख सकता है(चूंकि एक खुले परिपथ की स्थिति भूसंपर्कन की गलती को छिपा देगी) और क्षणिक अतिरिक्त विभव हो सकता है।^[9]

अभूसम्पर्कित निकाय

जहां विद्युत के झटके का खतरा अधिक होता है, पृथ्वी पर संभावित रिसाव विद्युत् धारा को कम करने के लिए विशेष भूमिगत विद्युत प्रणालियों का उपयोग किया जा सकता है। ऐसे प्रतिष्ठानों के उदाहरणों में अस्पतालों में रोगी देखभाल क्षेत्र सम्मिलित हैं, जहां चिकित्सा उपकरण सीधे रोगी से जुड़े होते हैं और रोगी के शरीर में किसी भी विद्युत-परिपथ के प्रवाह की अनुमति नहीं देनी चाहिए। चिकित्सा प्रणालियों में रिसाव विद्युत् धारा की किसी भी वृद्धि की चेतावनी देने के लिए निगरानी उपकरण सम्मिलित हैं। गीले निर्माण स्थलों या समुद्री जहाजों में, विलगित ट्रांसफॉर्मर प्रदान किए जा सकते हैं ताकि विद्युत उपकरण या उसके तार में कोई खराबी उपयोगकर्ताओं को झटके के खतरे के लिए उजागर न करे।

संवेदनशील ऑडियो/वीडियो उत्पादन उपकरण या माप उपकरणों को फीड करने के लिए उपयोग किए जाने वाले परिपथ को विद्युत प्रणाली से शोर को सीमित करने के लिए एक भिन्न भूमिगत स्प्लिट-फेज़ इलेक्ट्रिक शक्ति ,तकनीकी शक्ति(संतुलित शक्ति) निकाय से जोड़ा किया जा सकता है।

शक्ति हस्तांतरण

एकल- तार भूसंपर्कन पुनरागमन(SWER) प्रत्यावर्ती धाराविद्युत वितरण प्रणाली में, विद्युत शक्ति ग्रिड के लिए केवल एक उच्च विभव चालक का उपयोग करके लागत बचाई जाती है, जबकि प्रत्यावर्ती धारा पुनरागमित विद्युत् धारा को पृथ्वी के माध्यम से पथित किया जाता है। इस प्रणाली का उपयोग ज्यादातर ग्रामीण क्षेत्रों में किया जाता है जहाँ पृथ्वी की बड़ी धाराएँ अन्यथा खतरों का कारण नहीं बनेंगी।

कुछ ऊँचे विभव की दिष्ट धारा -ऊँचे विभव की दिष्ट धारा(HVDC) शक्ति ट्रांसमिशन निकाय भूसम्पर्कित को दूसरे चालक के रूप में इस्तेमाल करते हैं। पनडुब्बी तारों वाली योजनाओं में यह विशेष रूप से सामान्य है, क्योंकि समुद्री जल एक अच्छा संवाहक है। पृथ्वी से सम्बन्ध बनाने के लिए भूमिगत भूसम्पर्कित इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। भूमिगत संरचनाओं पर विद्युत रासायनिक क्षरण को रोकने के लिए इन इलेक्ट्रोडों को सावधानी से चुना जाना चाहिए।

पृथ्वी विभव में वृद्धि के सन्दर्भ में एक विद्युत् आपूर्ति केंद्र बनाया जाना एक चिंता का विषय है। जब बहुत बड़ी धाराएं पृथ्वी में डाली जाती हैं, तो अंतःक्षेपण के बिंदु के आसपास का क्षेत्र इससे दूर के बिंदुओं के संबंध में एक उच्च क्षमता तक बढ़ सकता है। यह उपकेंद्र की धरती में मिट्टी की परतों की सीमित परिमित चालकता के कारण है। विभव का ढाल(इंजेक्शन बिंदु की दूरी पर विभव में परिवर्तन) इतना अधिक हो सकता है कि पृथ्वी पर दो बिंदु काफी भिन्न क्षमता पर हो सकते हैं। यह ढाल विद्युत उपकेंद्र के एक क्षेत्र में पृथ्वी पर खड़े किसी भी व्यक्ति के लिए खतरा पैदा करता है जो पृथ्वी से अपर्याप्त रूप से अछूता रहता है। एक उपकेंद्र में प्रवेश करने वाले नलिका, रेल या संचार तार उपकेंद्र के अंदर और बाहर भिन्न-भिन्न भूसंपर्कन क्षमता देख सकते हैं, जिससे एक खतरनाक पृथ्वी संभावित वृद्धि हो सकती है बिना सोचे-समझे व्यक्तियों के लिए स्पर्श विभव जो उन नलिका, रेलों या तारों को छू सकते हैं। उपकेंद्र के भीतर IEEE 80 के अनुसार स्थापित एक कम-प्रतिबाधा वाले लैस बॉन्डिंग तल बनाकर इस समस्या को दूर किया जाता है। यह तल विभव प्रवणता को खत्म करता है और यह सुनिश्चित करता है कि तीन विभव चक्रों के भीतर कोई भी कमी समाप्त हो जाए।^[10]

विद्युत

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File:Earth Ground.svg|- संरेखित = केंद्र

संकेत
भूसम्पर्कित

ढांचे
भूसम्पर्कित

पृथ्वी
मैदान

Ground symbols^[11]

संकेत के आधार उपकरण के भीतर संकेत और शक्ति(अतिरिक्त-कम विभव पर, लगभग 50 वी से कम) के लिए वापसी पथ के रूप में और उपकरणों के बीच संकेत सम्बन्ध पर काम करते हैं। कई विद्युतीय निर्मित में एकल रिटर्न होता है जो सभी संकेतों के लिए एक संदर्भ के रूप में कार्य करता है। शक्ति और संकेत भूसम्पर्कित सामान्यता जुड़े होते हैं, सामान्य रूप से पर उपकरण के धातु के मामले के माध्यम से। मुद्रित परिपथ बोर्ड के रचितरों को विद्युतीय निकाय के लेआउट में ध्यान रखना चाहिए ताकि निकाय के एक हिस्से में उच्च-शक्ति या तेजी से परिवर्तनीय धाराएं भूसंपर्कन में कुछ सामान्य प्रतिबाधा के कारण निकाय के निम्न-स्तर के संवेदनशील भागों में शोर भूसंपर्कन न करें।

परिपथ भूसंपर्कन बनाम भूसंपर्कन

विभव को विद्युत क्षेत्र में बिंदुओं के बीच विद्युत क्षमता के अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है। किसी बिंदु और संदर्भ बिंदु के बीच संभावित अंतर को मापने के लिए वोल्ट्मीटर का उपयोग किया जाता है। इस सामान्य संदर्भ बिंदु को पृथ्वी के रूप में दर्शाया गया है और इसे शून्य क्षमता वाला माना जाता है। संकेत को एकल अंत संकेत के संबंध में परिभाषित किया गया है, जो पृथ्वी(शक्ति) से जुड़ा हो सकता है। एक प्रणाली जहां निकाय भूसम्पर्कित किसी अन्य परिपथ या पृथ्वी से जुड़ा नहीं है(जिसमें अभी भी उन परिपथों के बीच प्रत्यावर्ती धाराकपलिंग हो सकती है) को सामान्यता विचल मैदान या दोहरा पृथक्करण के रूप में संदर्भित किया जाता है।

कार्यात्मक आधार

कुछ उपकरणों को सही ढंग से कार्य करने के लिए पृथ्वी के द्रव्यमान से एक सम्बन्ध की आवश्यकता होती है, जो किसी भी विशुद्ध रूप से सुरक्षात्मक भूमिका से भिन्न है। इस तरह के एक सम्बन्ध को एक कार्यात्मक पृथ्वी के रूप में जाना जाता है- उदाहरण के लिए कुछ लंबी तरंग दैर्ध्य एंटीना संरचनाओं को एक कार्यात्मक पृथ्वी सम्बन्ध की आवश्यकता होती है, जो सामान्य तौर पर आपूर्ति सुरक्षात्मक पृथ्वी से ज्यादा बड़ी मात्रा में जुड़ा नहीं होना चाहिए, क्योंकि विद्युत वितरण नेटवर्क में संचरित रेडियो आवृत्तियों की शुरूआत अवैध और संभावित खतरनाक दोनों है । इस विलगन के कारण, एक सुरक्षात्मक कार्य करने के लिए एक विशुद्ध रूप से कार्यात्मक आधार पर सामान्य रूप से भरोसा नहीं किया जाना चाहिए। दुर्घटनाओं से बचने के लिए, ऐसे कार्यात्मक मैदानों को सामान्य तौर पर सफेद या क्रीम तार में तार दिया जाता है, न कि हरे या हरे / पीले रंग में।

निम्न संकेत भूसंपर्कन को सघन भूसंपर्कन से भिन्न करना

दूरभाष स्टेशनों, रिकॉर्डिंग प्रसारण-कक्ष, और अन्य प्रतिष्ठानों में जहां संकेत की गुणवत्ता महत्वपूर्ण है, भूसम्पर्कित लूप(विद्युत) को रोकने के लिए सामान्यता एक विशेष संकेत भूसम्पर्कित को तकनीकी भूसम्पर्कित(या तकनीकी भूसंपर्कन, विशेष भूसंपर्कन और ध्वनि भूसंपर्कन) के रूप में जाना जाता है। यह मूल रूप से एक प्रत्यावर्ती धाराशक्ति भूसम्पर्कित के समान है, लेकिन किसी भी सामान्य उपकरण के भूसम्पर्कित तार को इससे कोई सम्बन्ध की अनुमति नहीं है, क्योंकि वे विद्युत हस्तक्षेप कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक रिकॉर्डिंग प्रसारण-कक्ष में केवल ध्वनि उपकरण तकनीकी आधार से जुड़े होते हैं।^[12] ज्यादातर मामलों में, प्रसारण-कक्ष के धातु के उपकरण रैक सभी भारी तांबे के तार(या चपटा तांबे के ट्यूबिंग या बुशबार) के साथ जुड़ जाते हैं और इसी तरह के सम्बन्ध तकनीकी आधार पर बनाए जाते हैं। इस बात का बहुत ध्यान रखा जाता है कि कोई भी सामान्य ढांचे भूसम्पर्कित उपकरण पर नहीं रखा जाता है, क्योंकि तकनीकी भूसम्पर्कित से एकल प्रत्यावर्ती धारा भूसम्पर्कित सम्बन्ध इसकी प्रभावशीलता को नष्ट कर देगा। विशेष रूप से अनुप्रयोगों के लिए, मुख्य तकनीकी ,पृथ्वी में एक भारी तांबे की नलिका सम्मिलित हो सकती है, यदि आवश्यक हो तो कई बार ठोस फर्श के माध्यम में छिद्र करके फिट किया जाता है, जैसे कि सभी तकनीकी आधार भू-गृह में भूसम्पर्कित छड़ के लिए कम से कम संभव पथ से जुड़े हो सकते हैं।

रेडियो एंटेना

कुछ प्रकार के एंटीना(रेडियो)(या उनकी फीड लाइन) को भूसम्पर्कित से सम्बन्ध की आवश्यकता होती है। चूंकि रेडियो एंटेना में विद्युत् धारा की आकाशवाणी आवृति शक्ति परिपथ की 50/60 हर्ट्ज तरंगदैर्घ्य से कहीं अधिक होती है, इसलिए रेडियो भूसम्पर्कित निकाय प्रत्यावर्ती धाराशक्ति भूसंपर्कन से भिन्न सिद्धांतों का उपयोग करते हैं।^[13] प्रत्यावर्ती धारा उपयोग वाले भवनों में वायरिंग में तीसरा तार सुरक्षा उद्देश्य के लिए निर्मित नहीं किया गया था और इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है। लंबी उपयोगिता वाले पृथ्वी के तारों में कुछ आवृत्तियों पर उच्च विद्युत प्रतिबाधा होती है। एक ट्रांसमीटर के मामले में, पृथ्वी के तारों के माध्यम से बहने वाली आरएफ धारा रेडियो आवृत्ति के हस्तक्षेप को विकीर्ण कर सकती है और अन्य उपकरणों के धातु के धातु के हिस्सों पर खतरनाक विभव उत्पन्न कर सकती है, इसलिए भिन्न-भिन्न भूसम्पर्कित निकाय का उपयोग किया जाता है।^[13] 20 मेगाहर्ट्ज से कम आवृत्तियों पर काम करने वाले एंटीना, रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित करने के लिए एक प्रवाहकीय विमान के रूप में एंटीना के हिस्से के रूप में पृथ्वी का उपयोग करते हैं। इनमें एएम रेडियो स्टेशनों द्वारा उपयोग किए जाने वाले टी एंटीना, छाता एंटीना और मास्ट रेडिएटर सम्मिलित हैं। ट्रांसमीटर से फीडलाइन ऐन्टेना और भूसम्पर्कित के बीच जुड़ा हुआ है, इसलिए ऐन्टेना के नीचे एक भूसंपर्कन निकाय की आवश्यकता होती है ताकि परावर्तित विद्युत् धारा को इकट्ठा करने के लिए मिट्टी से संपर्क किया जा सके। कम शक्ति वाले ट्रांसमीटरों और रेडियो ग्राही में, पृथ्वी का सम्बन्ध एक या अधिक धातु की छड़ों या पृथ्वी में लगे खंभे या किसी इमारत के धातु के जलकी नलिका से विद्युत सम्बन्ध के रूप में सरल हो सकता है जो पृथ्वी में फैला हुआ है।^[13] हालांकि, एंटेना को प्रसारित करने में भूसम्पर्कित निकाय ट्रांसमीटर के पूर्ण निर्गत विद्युत् धारा को वहन करता है, इसलिए अपर्याप्त भूसम्पर्कित सम्बन्ध का प्रतिरोध ट्रांसमीटर शक्ति का एक बड़ा नुकसान हो सकता है। भूसम्पर्कित निकाय एक संधारित्र प्लेट के रूप में कार्य करता है,जो ऐन्टेना से विस्थापन विद्युत् धारा प्राप्त करने के लिए और इसे ट्रांसमीटर की फीडलाइन के भूसम्पर्कित सिरे पर लौटाता है, इसलिए यह सीधे एंटीना के नीचे स्थित होता है।

मध्यम से उच्च शक्ति ट्रांसमीटरों में सामान्य रूप से पर एक व्यापक भूसम्पर्कित निकाय होता है जिसमें कम प्रतिरोध के लिए ऐन्टेना के नीचे पृथ्वी में नंगे तांबे के तार दबे होते हैं।^[14] चूंकि इन बैंडों पर उपयोग किए जाने वाले सर्वदिशात्मक एंटेना के लिए पृथ्वी की धाराएं सभी दिशाओं से भूसम्पर्कित बिंदु की ओर रेडियल रूप से यात्रा करती हैं, इसलिए भूसम्पर्कित निकाय में सामान्य रूप से पर सभी दिशाओं में एंटीना के नीचे बाहर की ओर फैली हुई तारों का एक रेडियल क्रम होता है, जो भूसम्पर्कित सिरे से एक साथ जुड़ा होता है। एंटीना के आधार के बगल में एक ध्रुव पर ट्रांसमीटर की फीडलाइन।^[15]^[16] पृथ्वीी प्रतिरोध में खोई हुई ट्रांसमीटर शक्ति, और इसलिए एंटीना की दक्षता, मिट्टी की चालकता पर निर्भर करती है। यह व्यापक रूप से भिन्न होता है; दलदली पृथ्वी या तालाब, विशेष रूप से खारे जल , सबसे कम प्रतिरोध वाली पृथ्वी प्रदान करते हैं, जबकि सूखी चट्टानी या रेतीली मिट्टी सबसे अधिक होती है। पृथ्वी में प्रति वर्ग मीटर विद्युत की हानि पृथ्वी में बहने वाले ट्रांसमीटर वर्तमान घनत्व के वर्ग के समानुपाती होती है। एंटीना के आधार पर भूसम्पर्कित ध्रुव के करीब पहुंचने पर वर्तमान घनत्व और शक्ति का क्षय होता है,^[16]इसलिए रेडियल भूसम्पर्कित निकाय के बारे में सोचा जा सकता है कि विद्युत के नुकसान को कम करने के लिए, उच्च वर्तमान घनत्व वाले पृथ्वी के हिस्सों में भूसम्पर्कित विद्युत् धारा के माध्यम से प्रवाहित होने के लिए एक उच्च चालकता माध्यम, तांबा प्रदान करता है।

रचना

मध्यम आवृत्ति और कम आवृत्ति बैंड में संचालित मास्ट रेडिएटर प्रसारण एंटेना के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एक मानक भूसम्पर्कित प्रणाली में 120 समान दूरी पर दबे हुए रेडियल भूसम्पर्कित तार होते हैं जो एंटीना से तरंग दैर्ध्य(.25) के एक चौथाई तक फैले होते हैं।(,25 $\lambda$ , 90 विद्युत् डिग्री) ।^[16]^[13]^[15]^[17] नंबर 8 से 10 गेज के नरम-तैयार तांबे के तार का सामान्य रूप से पर उपयोग किया जाता है, जिसे 4 से 10 इंच गहराई में दबा दिया जाता है।^[16] AM प्रसारण बैंड एंटेना के लिए इसके लिए मास्ट से विस्तारित एक गोलाकार भूमि क्षेत्र की आवश्यकता होती है 47–136 meters (154–446 ft). यह सामान्य रूप से पर घास के साथ लगाया जाता है, जिसे छोटा रखा जाता है क्योंकि लंबी घास कुछ परिस्थितियों में विद्युत की कमी को बढ़ा सकती है। यदि उपलब्ध भूमि क्षेत्र इतने लंबे रेडियल के लिए बहुत सीमित है, तो उन्हें कई मामलों में अधिक संख्या में छोटे रेडियल या कम संख्या में लंबे रेडियल से बदला जा सकता है।^[14]^[15]

एंटेना को ट्रांसमिट करने में विद्युत की क्षति का दूसरा कारण पृथ्वी के तारों तक पहुंचने के लिए पृथ्वी के माध्यम से गुजरने वाले एंटीना के विद्युत क्षेत्र(विस्थापन धारा) का नुकसान है।^[17] आधे-तरंगदैर्घ्य उच्च(180 विद्युत डिग्री) के पास एंटेना के लिए एंटीना में इसके आधार के पास एक अधिकतम विभव(प्रस्पंद) होता है, जिसके परिणामस्वरूप मस्तूल के पास पृथ्वी के तारों के ऊपर पृथ्वी में मजबूत विद्युत क्षेत्र होते हैं जहां विस्थापन धारा पृथ्वी में प्रवेश करती है। इस नुकसान को कम करने के लिए ,एंटेना में सामान्यता ताँबे की सुचालक आधार सतह प्रयोग की जाती है जो या तो पृथ्वी पर पड़े होते हैं या कुछ फीट ऊपर उठे तारों से जोड़ दी जाती है

कुछ मामलों में जहां चट्टानी या रेतीली मिट्टी में दबी हुई पृथ्वी के लिए बहुत अधिक प्रतिरोध होता है, एक काउंटरपॉइस(पृथ्वी प्रणाली) का उपयोग किया जाता है।^[15] यह तारों का एक नेटवर्क है जो पृथ्वी में दबे भूसम्पर्कित निकाय के समान है, लेकिन सतह पर पड़ा हुआ है या पृथ्वी से कुछ फीट ऊपर लटका हुआ है। यह संधारित्र प्लेट के रूप में कार्य करता है, संधारित्र रूप से पृथ्वी की प्रवाहकीय परतों के लिए फीड परिपथ को जोड़ता है।

विद्युत लघु एंटेना

ऐन्टेना के छोटे विकिरण प्रतिरोध के कारण कम आवृत्तियों पर भूसम्पर्कित निकाय का प्रतिरोध अधिक महत्वपूर्ण कारक है। कम आवृत्ति और बहुत कम आवृत्ति पट्टी में, निर्माण ऊंचाई सीमाओं की आवश्यकता होती है कि विद्युत लंबाई वाले एंटेना का उपयोग किया जाए, जो तरंगदैर्ध्य के एक चौथाई की मौलिक लंबाई से कम हो( $\lambda /4$ ). एक चौथाई तरंग में लगभग 25 से 36 ओम(इकाई) का विकिरण प्रतिरोध होता है, लेकिन $\lambda /4$ ऊंचाई से नीचे तरंगदैर्ध्य के अनुपात के वर्ग के साथ प्रतिरोध घटता है। एंटीना को दी गई शक्ति विकिरण प्रतिरोध के बीच विभाजित होती है, जो रेडियो तरंगों के रूप में उत्सर्जित शक्ति, एंटीना के वांछित कार्य और भूसम्पर्कित निकाय के ओमीय प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करती है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत उष्मा के रूप में बर्बाद हो जाती है। जैसे-जैसे एंटीना की ऊंचाई के संबंध में तरंगदैर्ध्य लंबा होता जाता है, एंटीना का विकिरण प्रतिरोध कम होता जाता है, इसलिए पृथ्वी ,प्रतिरोध एंटीना के निवेशी प्रतिरोध का एक बड़ा हिस्सा बनता है और ट्रांसमीटर शक्ति का अधिक उपभोग करता है। VLF बैंड में एंटेना में सामान्यता एक ओम से कम का प्रतिरोध होता है, और यहां तक कि कम प्रतिरोध वाले भूसम्पर्कित निकाय के साथ 50% से 90% ट्रांसमीटर शक्ति भूसम्पर्कित निकाय में बर्बाद हो सकती है।^[13]

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