उच्च तापमान प्रतिरोधी केबल्स आमतौर पर कहाँ उपयोग की जाती हैं?

औद्योगिक भट्टियाँ और किल्न: उच्च तापमान प्रतिरोधी केबलों के लिए मुख्य अनुप्रयोग

निरंतर उपयोग वाले तापीय वातावरण की ऊष्मीय आवश्यकताएँ

औद्योगिक भट्टियों और किल्नों के अंदर की तीव्र गर्मी सामान्य केबल्स को उनकी सीमा तक पहुँचा देती है, जिससे ऐसी सामग्रियों की आवश्यकता होती है जो 500 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान को बिना किसी विफलता के सहन कर सकें। मिट्टी के बर्तन बनाने वाले कारखानों, धातु निष्कर्षण संयंत्रों और कांच के कारखानों जैसे वास्तविक दुनिया के वातावरणों में क्या होता है, इस पर एक नज़र डालें। वहाँ के तार गलित पदार्थों से उत्सर्जित तीव्र गर्मी, मशीनों के चालू और बंद होने पर लगातार होने वाले गर्म होने और ठंडे होने के चक्रों, साथ ही विभिन्न प्रकार के कणीय धूल कणों और कभी-कभी वहाँ मौजूद कठोर रसायनों का सामना करते हैं। सामान्य प्लास्टिक के आवरण वाले केबल्स इन वातावरणों में काम नहीं करते। वे तेज़ी से विघटित हो जाते हैं, भंगुर हो जाते हैं, विद्युतरोधन में दरारें विकसित कर लेते हैं और अंततः लघु-परिपथ (शॉर्ट सर्किट) उत्पन्न कर देते हैं, जिससे संचालन पूरी तरह रुक जाता है। विशेष रूप से एल्यूमीनियम स्मेल्टर्स के बारे में सोचें, जहाँ केबलिंग को उन बड़े विद्युत-अपघटन कोषों के ठीक बगल में 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान को सहन करने की क्षमता रखनी होती है। इसीलिए उच्च तापमान प्रतिरोधी केबल्स इन माँग वाली प्रक्रियाओं के दौरान संकेतों को स्पष्ट रखने और शक्ति के उचित प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए इतनी महत्वपूर्ण हैं। ये विशेष केबल्स तब भी चलते रहते हैं जब चीज़ें गर्म हो जाती हैं, क्योंकि उन्हें सामान्य प्लास्टिक के बजाय सिलिकॉन रबर या फ्लुओरोपॉलिमर जैसी विशेष सामग्रियों से आवृत किया गया होता है, जो इस प्रकार के कठोर उपयोग को सहन नहीं कर सकते।

1000°C से अधिक तापमान पर स्थिर संचालन के लिए खनिज-इन्सुलेटेड (MI) केबल्स

जब यह 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान वाले अनुप्रयोगों की बात आती है, तो खनिज इन्सुलेटेड (मिनरल इन्सुलेटेड) केबल्स प्रदर्शन के मामले में मानक निर्धारित करती हैं। इन केबल्स में तांबे के चालक होते हैं, जो दृढ़ता से संकुचित मैग्नीशियम ऑक्साइड इन्सुलेशन से घिरे होते हैं, जिससे इन्हें कई लाभ प्राप्त होते हैं। ये स्वाभाविक रूप से ऑक्सीकरण के प्रति प्रतिरोधी होते हैं, ऊष्मा के संपर्क में आने पर हानिकारक हैलोजन्स को नहीं छोड़ते हैं, और IEC 60331 प्रमाणन के तहत कठोर अग्नि प्रतिरोध मानकों को पूरा करते हैं। इनकी डिज़ाइन पूर्णतः नमी प्रवेश के विरुद्ध सील की गई होती है, जिससे ये केबल्स उद्योग में ऊष्मा उपचार उपकरणों जैसे भट्टियों के अंदर के संकरे स्थानों के लिए आदर्श हो जाते हैं, जहाँ भाप का निर्माण सामान्य होता है। सुरंग किल्नों के साथ काम करने वाले मृत्तिका निर्माता MI केबल्स को विशेष रूप से मूल्यवान पाते हैं, क्योंकि ये सेंसर संकेतों को 1100 डिग्री सेल्सियस तक के क्षेत्रों में लंबे समय तक बिना विफल हुए स्थानांतरित कर सकती हैं। उद्योग की रिपोर्टों के अनुसार, MI केबल्स पर स्विच करने वाली सुविधाओं में अन्य गैर-खनिज इन्सुलेटेड केबल प्रकारों की तुलना में समय के साथ रखरखाव के खर्च में लगभग 40 प्रतिशत की कमी देखी गई है।

विद्युत उत्पादन: टरबाइन, रिएक्टर और उत्तेजना प्रणालियों में विश्वसनीयता सुनिश्चित करना

गैस टरबाइन और परमाणु संवरोधन क्षेत्रों में सेंसर नेटवर्क

बिजली संयंत्र वास्तव में कठोर ऊष्मा स्थितियों में काम करने वाली सेंसर प्रणालियों पर भारी निर्भरता रखते हैं। उदाहरण के लिए, गैस टरबाइन के एक्जॉस्ट डक्ट की बात करें, जहाँ तापमान 500 डिग्री सेल्सियस से भी अधिक हो सकता है, या परमाणु रिएक्टरों के अंदर, जहाँ विकिरण के संपर्क में आने पर संरक्षण क्षेत्रों का तापमान लगभग 400°C तक पहुँच सकता है। इन स्थितियों में उपयोग किए जाने वाले केबल्स को संकेतों को स्पष्ट रखने की आवश्यकता होती है, ताकि वे कंपन, दाब परिवर्तन और तापमान उतार-चढ़ाव की निगरानी कर सकें, बिना विफल हुए। इससे भविष्य में गंभीर दुर्घटनाओं को रोकने में सहायता मिलती है। तांबे से आवृत्त खनिज इन्सुलेटेड केबल्स इसका एक अच्छा उदाहरण हैं। ये केबल्स उन गर्म एक्जॉस्ट क्षेत्रों में लगभग 1000°C के तापमान पर विश्वसनीय रूप से कार्य करते हैं, जिससे ऑपरेटर भारी संचालन के दौरान टरबाइन के ब्लेड पर लग रहे तनाव की जाँच कर सकते हैं। परमाणु अनुप्रयोगों के लिए, इन केबल्स के विशेष संस्करण विकिरण के कारण होने वाले क्षति का प्रतिरोध करते हैं, जिससे उच्च तापमान और विकिरण दोनों के संपर्क में आने के बावजूद शीतलक के स्तर की उचित निगरानी सुनिश्चित की जा सके। हाल ही में प्रकाशित 'पावर रिलायबिलिटी रिपोर्ट' नामक एक अध्ययन में दिखाया गया है कि उच्च गुणवत्ता वाले केबलिंग का उपयोग करने वाले बिजली संयंत्रों में अप्रत्याशित शटडाउन में लगभग 38% की कमी देखी गई। यह ग्रिड के माध्यम से बिजली के निरंतर प्रवाह को बनाए रखने के लिए काफी महत्वपूर्ण है।

जनरेटर एक्साइटेशन वायरिंग में लचीलापन और अग्नि प्रतिरोध के बीच संतुलन

जनरेटरों में चुंबकीय क्षेत्रों को नियंत्रित करने वाली उत्तेजना प्रणालियों को विशेष केबलों की आवश्यकता होती है, जो घुमावदार भागों के निकट लगातार 200 से 250 डिग्री सेल्सियस के तापमान के संपर्क को सहन कर सकें। इन केबलों को तेल, शीतलक और समय के साथ भौतिक तनाव का भी सामना करना होता है। इन प्रणालियों के डिज़ाइन के समय, इंजीनियर विभिन्न महत्वपूर्ण कारकों पर ध्यान केंद्रित करते हैं। पहला, केबलों में पानी के टरबाइन जनरेटरों के भीतर संकरी जगहों के माध्यम से फिट होने के लिए पर्याप्त लचक होनी चाहिए। दूसरा, उन्हें अग्नि प्रतिरोधी विद्युत रोधन सामग्री—जैसे केरामिक-सिलिका टेप—की आवश्यकता होती है, जो IEC 60331-1 जैसे मानकों को पूरा करे। और तीसरा, वे विद्युत मांग में अचानक परिवर्तन के दौरान 15 किलोवोल्ट से अधिक वोल्टेज को संभालने में सक्षम होने चाहिए। कई नए स्थापनाओं में अब ETFE रोधन सामग्री को शामिल किया जा रहा है। यह प्रकार 150 डिग्री सेल्सियस पर भी अच्छे विद्युत गुणों को बनाए रखता है और पारंपरिक कठोर विकल्पों की तुलना में लगभग दोगुनी मोड़ने की क्षमता प्रदान करता है। बढ़ी हुई लचक बार-बार गर्म होने और ठंडा होने के चक्रों के दौरान रोधन में दरारें बनने को रोकने में सहायता करती है, जो पुरानी विद्युत प्रणालियों के समय के साथ विफल होने का एक प्रमुख कारण है।

एयरोस्पेस और एविएशन: चरम तापीय और प्रमाणन मानकों को पूरा करना

जेट इंजन के निकटता वायरिंग और FAA/ EASA अनुपालन आवश्यकताएँ

जेट इंजनों के पास जहां ईंधन जलता है, वहां स्थापित की जाने वाली वायरिंग को 600 डिग्री सेल्सियस से अधिक के वातावरणीय तापमान को सहन करने में सक्षम होना चाहिए। इसका अर्थ है कि यह अत्यधिक ऊष्मा को सहन कर सके, संरचनात्मक रूप से स्थिर बनी रहे, और ज्वाला, धुएँ तथा विषाक्तता के कारकों के संबंध में भी अच्छा प्रदर्शन करे। इन गर्म स्थानों में उपयोग की जाने वाली अधिकांश केबल्स या तो खनिज इन्सुलेशन से बनाई जाती हैं या उच्च शुद्धता वाले फ्लोरोपॉलिमर जैकेट्स में लपेटी जाती हैं। इन सामग्रियों का बार-बार परीक्षण किया गया है और यह सिद्ध कर दिया गया है कि ये अपने विद्युत गुणों को गर्मी और ठंडक के अनगिनत चक्रों के बाद भी अक्षुण्ण बनाए रखती हैं। इस प्रकार की केबल्स के लिए एफएए (FAA) और ईएएसए (EASA) के नियम वैकल्पिक नहीं हैं। केबल्स को कम से कम 60 सेकंड तक चलने वाले ऊर्ध्वाधर ज्वाला परीक्षण में जीवित रहना आवश्यक है, जलने पर बहुत कम धुआँ उत्सर्जित करना चाहिए, और आग के दौरान लगभग कोई विषाक्त धुआँ नहीं उत्पन्न करना चाहिए। प्रमाणन प्राप्त करने के लिए इन तारों के प्रदर्शन को प्रयोगशालाओं में अनुकरित विभिन्न कठोर परिस्थितियों के अंतर्गत दिखाना आवश्यक होता है, जिनमें जमे हुए ठंडे तापमान से प्रारंभ करके तीव्र गर्मी के तापमान पर लगातार कार्य करना भी शामिल है। ऐसी कोई भी स्थापना जो इन मानकों को पूरा नहीं करती है, वास्तव में पूरे विमान बेड़े को जमीन पर ही रोक सकती है। इसी कारण से, इंजीनियर हमेशा ऐसी सामग्रियों की तलाश करते हैं जो दोनों आवश्यकताओं को एक साथ पूरा करें: तापमान आवश्यकताओं को पूरा करना और कठोर विमानन सुरक्षा नियमों को संतुष्ट करना।

विद्युत वाहन निर्माण: तापीय प्रबंधन में उच्च तापमान प्रतिरोधी केबल

इलेक्ट्रिक कारों में बैटरी पैक, ट्रैक्शन मोटर और फास्ट चार्जिंग पोर्ट जैसे उच्च वोल्टेज भागों में बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। इससे कुछ क्षेत्रों में लगभग 150 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक के गर्म स्थान (हॉट स्पॉट) बन जाते हैं। सामान्य वायरिंग इन चरम तापमानों के लिए उपयुक्त नहीं होती है। इसके कारण विद्युतरोधन सामग्री का विघटन हो सकता है, चिंगारियाँ निकल सकती हैं, और सबसे खराब स्थिति में खतरनाक थर्मल रनअवे (तापीय अनियंत्रण) की स्थिति उत्पन्न हो सकती है। यहीं पर उच्च तापमान प्रतिरोधी केबल्स का महत्वपूर्ण योगदान होता है। ये विशेष केबल्स सिलिकॉन रबर या फ्लुओरोपॉलिमर जैसी सामग्रियों का उपयोग करती हैं, जो बार-बार होने वाले तापन और शीतलन चक्रों के प्रति प्रतिरोधी होती हैं तथा घर्षण और रासायनिक पदार्थों के प्रति भी प्रतिरोधी होती हैं। ये केबल्स वाहन के महत्वपूर्ण हिस्सों—जैसे बैटरी प्रबंधन प्रणाली (BMS), इन्वर्टर से कनेक्शन और उन महत्वपूर्ण मोटर फेज लीड्स—में विश्वसनीय रूप से कार्य करती हैं, जहाँ कोई भी विफलता चालक की सुरक्षा को जोखिम में डाल सकती है या प्रदर्शन को पूरी तरह से बिगाड़ सकती है। अतिरिक्त शीतलन प्रणालियों की आवश्यकता के बिना ही, ये केबल्स स्थान बचाने और कुल वजन को कम करने में भी सहायता करती हैं। UN ECE R100 और ISO 6469 जैसे मानकों में विद्युत वाहनों के लिए तापीय सुरक्षा आवश्यकताओं को लेकर कड़ाई बढ़ाए जाने के साथ, ऑटोमोबाइल निर्माता अब अपने नवीनतम मॉडलों में इन विशिष्ट केबल्स को मूल स्तर से ही एकीकृत कर रहे हैं।